单斗液压挖掘机设计
62页 16000字数+说明书+任务书+开题报告+8张CAD图纸【详情如下】
A0-回转驱动装置.dwg
A0-挖掘机.dwg
A1-工作装置.dwg
A2-动臂液压缸.dwg
A2-支腿.dwg
A2-液压系统.dwg
A3-行星轮.dwg
A3-输出轴.dwg
任务书.doc
摘要+目录.doc
单斗液压挖掘机设计开题报告.doc
单斗液压挖掘机设计说明书.doc
摘 要
本次结业设计的题目是轮胎式液压挖掘机与其它类型的挖掘机相比,这种类型的挖掘机有很多优点,它使用汽车底盘.因此,行驶速度较履带式更快,此外,它还有很好的适应性,可以市区中行走,其引它采用液压传动,这改善了挖掘机的整机性能,使其更可靠,再次可以在多个方向上工作,并准确卸载,且可方便卸载.
本次设计的主要参数是给出了斗容量:1m3 .本次主要设计挖掘机的工作装置,回转驱动装置,液压传动原理.
在设计中,我采用了汽车盘并加以改一个更大的范围内工作,因造以满足要求,上部转台是全回转式,因此它可在采用了液压传动控制而使整机性能得以改善.与机械式挖掘机相经,其挖掘机力提高了很多,整机质量约26吨,挖掘力140KN,卸载高度约4.59m,挖掘深度5.089m,挖掘半径9.075m.
关键词:液压挖掘机; 液压控制; 液压系统; 全回转; 卸载; 铲斗.
目 录
1 概述……………………………………………………………………………1
1.1 机械发展的特点……………………………………………………… 1
1.2 挖掘机械的类型……………………………………………………… 2
1.3 单斗液压挖掘机的基本组成和工作原理…………………………… 2
1.4 本次设计任务………………………………………………………… 2
2 设计方案………………………………………………………………………3
2.1 工作装置方案设计…………………………………………………… 3
2.1.1 工作装置设计原则………………………………………………… 3
2.1.2 反铲装置的组成及构造特点……………………………………… 3
2.1.3 具体结构方案……………………………………………………… 4
2.2 回转机构方案设计…………………………………………………… 5
2.2.1 对回转机构的基本要求…………………………………………… 5
2.2.2 回转机构的选择…………………………………………………… 5
2.2.3 制动器的选择……………………………………………………… 6
2.3 液压系统方案设计…………………………………………………… 6
2.3.1 单斗液压挖掘机的作业过程包括下列几个间歇动作…………… 6
2.3.2 对液压系统的要求………………………………………………… 6
3 工作装置设计计算………………………………………………………… 7
3.1 尺寸估计……………………………………………………………… 7
3.2 运动分析……………………………………………………………… 8
3.2.1机构自身几何参数………………………………………………… 8
3.2.2 动臂的运动……………………………………………………… 8
3.2.3 斗杆的运动…………………………………………………………12
3.2.4 铲斗的运动…………………………………………………………13
3.3 工作装置的设计计算…………………………………………………14
3.3.1 斗形参数选择………………………………………………………14
3.3.2 转斗挖掘阻力计算…………………………………………………14
3.3.3 动臂机构参数的选择………………………………………………15
3.3.4 铲斗机构的参数选择………………………………………………20
3.3.5 铲斗机构载荷分析…………………………………………………21
3.3.6 斗杆机构的参数选择………………………………………………22
3.3.7 动臂液压缸，斗杆液压缸，铲斗液压缸初步设计估算…………24
4 回转装置设计计算………………………………………………………… 25
4.1 滚动轴承式回转支承的选型计算……………………………………25
4.2 回转起动力矩和制动力矩计算………………………………………31
4.3 行星减速器设计………………………………………………………32
4.3.1 齿形及精度…………………………………………………………33
4.3.2 齿轮材料及其性能…………………………………………………33
4.3.3 计算传动比…………………………………………………………33
4.3.4 分配传动比…………………………………………………………33
4.3.5 高速级设计计算……………………………………………………34
4.3.6 低速级的计算………………………………………………………45
4.3.7 轴的设计……………………………………………………………47
5 转台布置和整机稳定性…………………………………………………… 47
5.1 转台布置………………………………………………………………47
5.2 整机稳定性计算………………………………………………………48
6 液压系统设计……………………………………………………………… 50
6.1 液压系统基本回路……………………………………………………50
6.2系统初步计算和液压元件的选用……………………………………54
结论……………………………………………………………………………56
参考文献………………………………………………………………………57
致谢……………………………………………………………………………58
1.3 单斗液压挖掘机的基本组成和工作原理
单斗液压挖掘机为了实现周期性作业要求,设有下列基本组成部分:工作装置、回转机构、动力装置、传动操纵机构、行走装置和辅助设备等.常用是全回转式挖掘机,其动力装置、传动机构的主要部分、回转机构、辅助设备和驾驶室等都装在可回转的平台上,简称为上部转台.因而常又常把这类机械概括成由工作装置,上部转台和行走装置三大部分组成.挖掘机的基本性能也就决定各组成部分的构造和性能.
液压挖掘机由柴油机驱动液压泵,把高压油输送到各阀,再到有关液压执行元件驱动机构进行工作.
1.4 本次设计任务
本次设计斗容量1m3的液压挖掘机,挖掘Ⅳ级及以下土壤.设计任务:工作装置的运动分析,整体设计,回转装置设计,零件图设计,液压传动系统的原理设计.
2.1 工作装置方案设计
2.1.1 工作装置设计原则
设计合理的工作装置应满足下列要求：
1)主要工作尺寸及作业范围能满足要求。在设计通用反铲装置时要考虑与同类型，同等级机器相比的先进性。考虑国家标准的规定，并注意到参数受结构碰撞限制等的可能性。
2)整机挖掘力的大小及其分布情况应用满足使用要求并具有一定的先进性。
3)功率利用情况尽可能好，理论工作时间尽可能短。
4)确定铰点布置，结构形式和截面尺寸形状时尽可能使受力状态有利。在保证强度、刚度和连刚性的条件下尽量减轻结构自重。
5)作业条件复杂使用情况多变时应考虑工作装置的通用性。采用变铰点构件或配套构件时要注意分清主次，在满足使用要求的前提下力求替换构件各类少，结构简单，换装方便。
6)运输或停放时工作装置应有合理的姿态，使运输尺寸小，行驶稳定性好，保证安全可靠并尽可能性使液压缸载呀减载。
7)工作装置液压缸设计应考虑三化，采用系列参数，尽可能减少液压缸零件种类，尤其是易损件的种类。
8)工作装置的结构形式和布置要使于装拆和维修，尤其是易损件的更换。
9)要采取合理措施来满足特殊使用要求。
2.1.2 反铲装置的组成及构造特点
反铲装置是中小型液压挖掘机的主要工作装置，目前广泛应用的斗容在1.6m3 以下。
液压挖掘机反铲装置由动臂、斗杆、铲斗以及动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸和连杆机构等组成，其构造特点是各构件之间的联系全部采用铰接通过液压缸的伸缩来实现挖掘过程的各个动作。
动臂的下铰点与回转平台铰接并以动臂液压缸来支承和改变动臂的倾角通过动臂液压缸的伸缩可使动臂绕下铰点转动而升降斗杆铰接于动臂的上端，斗杆与动臂的相对位置由斗杆液压缸控制。当斗杆液压缸伸缩时，斗杆便可绕动臂上铰点转动。铲斗与斗杆前端铰接并通过铲斗液压缸伸缩使铲斗绕该点转动。为增大铲斗的转角通常以连杆机构与铲斗连接。反铲主要用于 挖掘停机面以下地壤，其挖掘轨迹决定于各液压缸的运动及其相互配合的情况，当采用动臂液压缸工作来进行挖掘时，可以得到最大的挖掘半径和最长的挖掘行程。
当动臂位于最大下倾角并以斗杆液压缸进行挖掘工作时可以得到最大的挖掘深度尺寸，并且也有较大工业挖掘行程。在轻坚硬的士质条件下工作时能够证装满铲斗帮中小型挖掘机在实际工作中常以斗杆液压缸工作进行挖掘，以铲斗液压缸工作进行挖掘时挖掘行程较短，如使用权铲斗在挖掘行程结束时能装满土壤需要有较大的挖掘力以保证能挖掘较大厚度的土壤。所以一般土方工程挖掘中转斗挖掘最常采用。实际挖掘工作中往往需要采用各种液压缸的联合工作。
2.1.3 具体结构方案
1)动臂及斗杆的结构形式
动臂是工作装置的主要构件，斗杆的结构型式往往取决于动臂的结构形式反铲动臂分为整体式和组合式两类。整体式动臂结构简单。价廉，刚度相同时结构重量较组合式动臂轻。它的缺点是替换工作装置较少，通用性较差为了扩大机械通用性，提高其利用率，往往需要配备几套不通用的工作装置。一般说长期用于作业条件相似的反铲采用整体动臂结构比较合适。因此，考虑到国内的现代化建设中的西部大开发及南水北调工程。本设计采用整体式动臂。
2)动臂液压缸和斗杆液压缸的布置
动臂液压缸的连接，一般有两种布置方案：一种是动臂液压缸装于动臂的前下方动臂下支承点，可以调在转台回转达中心之前，并稍高于转台平面，它也可以设在转台回转中心之后，以改善转达台的受力情况，但使用反铲作业装置时动臂支点靠后布置会影响挖掘深度。大部分中小型液压挖掘机以反铲作业为主，因此采用动臂支点靠前布置的方案，动臂液压缸支于转台中点靠前处，以增加作业上方和后主，有的称之谓是挂式液压缸，这种方案的特点是动臂下降幅度较大，在挖掘时，尤其在挖深较大压缸往往处于受压状态，闭锁能力较强，尽管在动臂提升时液压缸小腔进油提升力矩一般尚够用，提升速度也较快帮作为专用的反铲装置这种方案仍然可取。
3)铲斗的联接
铲斗与铲斗液压缸的连接有三各形式，其区别主要在于液压缸活塞端部与铲头号、斗杆与铲斗的连接方式不同。
4)铲斗的结构特点
对各种铲斗结构形状的共同要求是：
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