单斗挖掘机设计
38页 9400字数+说明书+任务书+SolidWorks三维+6张CAD图纸【详情如下】
PDF图纸
SolidWorks三维图纸
任务书.doc
动臂A2.dwg
单斗挖掘机设计说明书.doc
摇杆A3.dwg
斗杆A2.dwg
装配体A1.dwg
评阅表.doc
连杆A3.dwg
铲斗A2.dwg
目 录
摘 要1
Abstract2
1绪 论4
1.1本课题的目的和意义4
1.2国内外液压挖掘机的发展情况4
1.3设计概述5
2总体方案7
2.1设计任务7
2.2工作装置设计原则7
2.3液压挖掘机的总体结构7
2.4整体设计8
3工作装置的设计11
3.1 工作装置总体方案的选择11
3.2工作装置结构尺寸的确定15
4工作装置的强度校核19
4.1挖掘力的计算19
4.2工况的选择19
4.3力的计算20
4.4斗杆、动臂的强度校核24
5工作装置零件建模与整机装配29
5.1工作装置零件建模29
5.2整机装配31
6结 论33
参考文献34
致 谢35
液压挖掘机工作装置结构设计
摘 要
液压挖掘机是工程机械的重要产品之一，具有较高的技术含量。工作机构是液压挖掘机的主要装备，机构各铰点以及其具体结构的设计将是决定工作机构性能水平的重要因素，决定了液压挖掘机的工作性能，影响其最终使用性能的好坏，所以对液压挖掘机工作机构的研究是十分有必要的。利用SolidWorks软件先建模后分析，可以大大缩短设计周期和设计工作量，能快速适应市场竞争的需求，有着重大的社会价值和经济价值。
本次设计完成的主要任务有：
挖掘机工作机构类型的综合分析和选用；
液压挖掘机工作装置的结构设计和尺寸计算；
工作装置部分的液压系统设计；
对主要零部件进行力学分析和计算；
驾驶室、三组油缸、铲斗、动臂、斗杆、摇杆的三维建模；
挖掘机整体建模与装配设计；
关键词： 液压挖掘机；工作机构；液压系统；力学分析；
The Design and Motion Analysis of Hydraulic Excavator's Working Mechanism
Abstract
The hydraulic excavator is one of the most important construction machineries, and includes the higher technical specification. Working device is the main equipment of the Hydraulic Excavator. The design of hinge points and concrete structures is an important factor which has a decisive influence on the use of working device. And it affects the quality of the end-use performance. Therefore, the research of the hydraulic excavator is necessary. Motion simulation is down after modeling by SolidWorks .This method of design can greatly reduce the design cycle. Also it can quickly adapt to the needs of market competition, has significant social value and economic value.
Main contents contained in the article are following:
1) The comprehensive analysis and selection of excavator working mechanism type;
2) The structure design and size calculation of hydraulic excavator working equipment;
3) The hydraulic system design of working device;
4) The analysis and calculation of the ma the typical parts;
5) The 3D modeling of operator cab, three groups of oil cylinder, bucket, boom, arm and bucket;
6) Excavator overall modeling and assembly design;
Key Words：Hydraulic Excavator；Working Device；Hydraulic System；Mechanical Analysis；Motion Analysis
1绪 论
1.1本课题的目的和意义
液压挖掘机是一种周期作业的土石方施工机械，在交通运输、民用建筑、矿山开采和市政工程等场所得到广泛应用，是各种土石方工程中非常常用的一种重要工程机械。主要用于建筑工程中拆除和开挖地基，水利工程中开挖坑槽和疏通河道，道路建设中道路平整和岩石破碎，市政建设中铺设管道和破碎路面，现在一些新型挖掘机可以水下作业。由于施工环境有时比较恶劣，对挖掘机的技术性能要求比较高，所以液压挖掘机的科技含量比较高，是工程机械中最重要的产品之一。可以说液压挖掘机的制造技术水平和生产能力反映了一个国家的工程机械的整体水平，不夸张的说也能反映这个国家的装备制造业水平[1]。
液压挖掘机结构非常复杂，整机的零部件高达3000多件，覆盖机械、液压、石油化工和电气等行业，其发展可以带动这些产业的发展并且对国民经济的发展有重要影响。目前我国正处于经济建设的上升期，各地都在大兴土木进行建设，并且随着“十二五”计划的开始，我国城镇化建设在未来一段时间内将驶上快车道，对于在土方施工以及工程建设方面起重要作用的挖掘机械产品，必将随之保持着繁荣景象。挖掘机行业在未来几年必会迅猛发展，现在能掌握这门技术就显得更为有意义。
1.2国内外液压挖掘机的发展情况
1、国内液压挖掘机的发展和现状
挖掘机的生产在我国开始的比较晚，在1954年抚顺重型机器厂才仿照前苏联的机械式挖掘机W10012和W5012生产了我国第一台斗容量为1m3的机械式单斗挖掘机[2]，而液压挖掘机到1967年才开始，这都远远落后于西方发达国家。最近几年随着改革开放的深入，液压挖掘机在我国得到大力发展，许多液压挖掘机生产厂商如雨后春笋般的出现，并形成了一定的规模。
目前，国内挖掘机整体技术水平处于国际二十世纪八十年代末九十年代初水平，与国外先进技术的差距还十分明显，许多关键技术都还没能突破，尤其是液压挖掘机更是任重而道远这。近几年，我国的挖掘机行业发展迅速，特别是中、小型液压挖掘机的发展，现在都已形成系列。在这些生产企业中，以三一重工为首，玉柴重工、柳工、福田雷沃、山河智能等企业组成的中国挖掘机团队已达到一定的规模和水平。但是我国至今仍然未能开发出完全自主的液压挖掘机，其关键技术还得依靠外国，国内市场主要被外企占据，即使那些比较有名的国产品牌还得需要与外企合作，没有自主开发的产品。总而言之，近几年我国液压挖掘机发展迅速，但要达到国际水平还任重道远。
2、国外液压挖掘机的发展和现状
在国外，挖掘机的最早雏形出现在十六世纪的意大利威尼斯，当时还是人力驱动主要用于运河的疏浚工程。到1836年出现了以蒸汽机驱动的“动力铲”，它可以模拟人的掘土工作。到1899年人们开始将电动机应用到挖掘机上从而出现了电动挖掘机。第一次世界大战后，人们开始将汽油机和柴油机用于挖掘机，这大大改善了挖掘机的使用性能和范围，使得挖掘机得到大力发展。
进入二十世纪，由于液压技术的应用，使得挖掘机得到质的改变。20世纪40年代液压技术开始应用于挖掘机，出现了半液压传动的挖掘机。到20世纪50年代研制出了全液压传动的挖掘机。尽管初期研制的液压挖掘机的液压技术不够成熟，主要是是采用机床和飞机的液压技术。其液压元件的制造质量也不够稳定，但是液压技术的应用还是让挖掘机得到了一次飞跃式发展。尤其是到了60年代，开始出现完全为挖掘机设计的液压技术和液压元件，液压挖掘机正式进入了蓬勃发展的阶段，随着经济发展的加快，挖掘机制造厂商和品种增加迅速，挖掘机产量也迅猛增加[3]。到七十年代，液压挖掘机已成为主流挖掘机产品，产量已占据绝大份额。到目前，液压挖掘机几乎已经占领挖掘机市场，特别是中、小型挖掘机。
随着液压技术的进一步成熟以及计算机技术、自动化控制技术和机电一体化技术等的快速发展，国际上液压挖掘机的生产和研制正在朝向更加节能高效化、小型化、多功能化和人性化的方向发展[4]。
1.3设计概述
本设计为液压挖掘机工作机构设计。液压挖掘机的类型较多，其工作装置又可分为正铲式和反铲式。由于目前市场上中、小型挖掘机大多采用反铲式，只有一些大型挖掘机和有特殊要求的挖掘机才采用正铲式，所以本次设计的挖掘机类型为反铲式单斗液压挖掘机。
本次设计的任务是设计一个标准斗容为0.92m3，挖掘Ⅳ级及以下土壤的液压挖掘机。它属于中型液压挖掘机，主要设计挖掘机的工作装置。
2.1设计任务
分析挖掘工作对工作机构的要求，然后进行挖掘机工作机构类型的综合分析和选用并进行各主要零部件的尺寸设计，再进行工作装置液压系统的设计，在上面各零部件设计的基础上，进行挖掘机的整体装配设计和装配干涉分析，再对各主要零部件进行强度计算检验设计的合理性。
2.2工作装置设计原则
本次设计的液压挖掘机工作装置为反铲式，而要设计合理的反铲装置必须满足以下要求：
1)、主要的工作尺寸和工作范围能满足使用要求，
2)、整机挖掘力的大小和分布情况应满足使用标准，同时机器应具有一定的先进性。
3)、确定各个铰点位置，各零部件的结构形式和截面尺寸形状时应尽可能使受力状态有利，并尽量减轻各个结构的重量。
4)、工作装置的液压缸设计应考虑三化，采用系列参数。
5)、工作装置的结构形式和布置要易于装拆和维修，尤其是那些易损坏的零部件的更换。
6）、采取合理有效的方法来达到特殊使用要求[5]。
2.3液压挖掘机的总体结构
液压挖掘机的总体结构包括动力装置、工作装置、回转机构、操纵机构、传动系统、行走机构和辅助设备等[6]。其主要零部件名称如图2-1所示：
参考文献
【1】《液压挖掘机》 ： 高衡 张全根 同编??? 中国建筑工业出版社?? 1981年
【2】《单斗液压挖掘机》 ： 同济大学主编??? 中国建筑工业出版社?? 1986年
【3】《液压传动》 ： 章宏甲，黄谊主编????? 机械工业出版社?????2002年
【4】《工程机械优化设计》 ；?陈育仪编著?? 中国铁道出版社???????1987年
【5】《工程机械构造图册》 ；刘希平主编??? 机械工业出版社?????? 1990年
【6】《新编机械设计手册》 ；??蔡春源主编?? 辽宁科学技术出版社??? 1993年
【7】《液压元件与系统设计》 ；李玉琳主编??北京航空航天大学出版社 1991年
【8】《液压挖掘机反铲工作装置整机理论复合挖掘力的计算模型及其应用研究》 ；荣洪均主编 重庆大学出版社 2007年
【9】《液压挖掘机工作装置结构性能分析》 ； 任友良主编 2010年
【10】《工程机械结构与设计》 ； 靳同红，王胜春主编 化学工业出版社 2009年
【11】《液压挖掘机构造与维修手册》 ； 王晓伟，张青等主编 化学工业出版社 2007年
【12】《机械设计》（第八版） ； 濮良贵，纪名刚主编 高等教育出版社 2006年
【13】《材料力学》(第4版) ； 刘鸿文主编 高等教育出版社 2004年
【14】《理论力学》（Ⅰ） ；哈尔滨工业大学理论力学教研室编 高等教育出版社 2009年
【15】《工程机械》、《建筑机械化》等有关学术杂志在近年来发表的相关文献。
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