基于UG的挖掘机设计说明书

目录1.总体设计方案12. 整机结构设计.12.1机身参数设计.22.2斗形参数设计.32.3斗杆机构参数设计.62.4动臂机构设计.82.5连杆机构参数设计103油缸设计 .113.1油缸参数设计113.2油缸闭锁力确定114. 挖掘包络图.145. 理论挖掘力计算.166. 作业稳定性分析.187. 整机参数表.208. 参考文献.21设计说明书一总体设计内容和步骤1.反铲工作装置总体设计方案的内容（1）动臂及动臂液压缸的布置动臂得结构形式整体式动臂油缸得布置形式下置式（2）斗杆及斗杆液压缸得布置斗杆的结构形式整体式斗杆油缸的布置形式 上置式（3）动臂于斗杆的长度比 （4）确定配套铲斗的种类、结构形式、斗容量和铲斗连杆机构得结构形式斗容量1铲斗种类普通铲斗铲斗连杆机构共点六连杆机构（5）根据作业要求（范围和挖掘力）、结构布置条件和稳定性条件确定A.各组液压缸的缸数动臂2斗杆1转斗1B.油缸伸缩比1.61.71.61.7 =1.65图1-1 整机外型机构示意图1. 机身设计表2-1 机身结构参数表履带接地长度（m）4.40履带中心距（m）3.432平台高度（m）1.17上车平台宽度（m）3.90履带下车宽（m）4.032司机室总高（m）3.430后端回转半径（m）3.620履带宽度（m）0.60履带高度（m）0.90图2-1 机身平面结构图2-2 机身实体模型2.斗形参数设计(1) 对铲斗机构设计要求：a）保证铲斗液压缸有在铲斗转角的特定长范围有足够的挖掘力；保证铲斗液压缸有足够的闭锁力矩；保证铲斗油缸有足够的回摆力矩；保证铲斗的摆角范围；保证铲斗机构在铲斗的整个转角范围内不发生干涉现象、不出现死点和连杆机构几何特征被破坏等几何不相容现象。铲杆油缸的伸缩比不宜过大b）铲斗机构的载荷分析与对应转角：按理论分析将铲斗挖掘切削形状有四种，按此规律，对铲斗在相应转角处所应发挥的挖掘力大致应符合以下规律：当、三点一线时，其能发挥的挖掘力不低于最大挖掘力的70%-80%；当铲斗从、三点一线继续转动在25-35范围时应能发挥最大挖掘力。c)铲斗的主要参数：斗容量、平均斗寛、转斗挖掘半径和转都挖掘装满转角(2) 铲斗设计:表2-2 铲斗参数表斗容量（）1.0转斗挖掘装满转角90转斗挖掘半径（m）1.57平均斗寛（m）参考样机选取107松散系数1.25由公式可得：=1.57m 取图2-3 铲斗平面结构参数图图2-4 铲斗实体模型3. 斗杆机构参数设计a）对斗杆机构的要求：保证斗杆液压缸有足够的挖掘力；保证斗杆液压缸有足够的闭锁力矩；保证斗杆液压缸有足够的回摆力矩；保证斗杆的摆角范围（105-125）；斗杆油缸的伸缩比不宜过大（一般在1.6-1.7范围内）。b）斗杆机构的选择步骤第一步：= 105和= 1.6；第二步：考虑油缸的伸缩速度并参考同类机型定斗杆油缸缸径和活塞杆直径；第三步：按以下公式初步确定；=0.74式中 -斗杆挖掘力-斗杆油缸推力第四步：求斗杆油缸最短长度和、之间的距离：初步假定得：第五步：参考同类机型并根据结构情况初选斗杆结构角度和表2-3 斗杆参数表（m）3.377（m）0.74158（m）1.70图2-5 斗杆结构参数图2-6 斗杆实体模型4. 动臂机构参数设计（1）动臂机构的铰点位置选择依据和范围动臂弯角=140动臂转折处得长度比=1.2=45 =1.6 =1.3（2）动臂机构参数选择步骤已知条件：作业尺寸要求即最大挖掘高度，最大挖掘半径和最大卸料高度等；第一步： 根据底盘和转台结构初步确定动臂油缸得下铰点A的位置坐标;第二步： 参考样机根据比拟法初选铲斗结构参数、动臂与斗杆得长度比和动臂油缸的伸缩比；初选动臂弯角和 动臂转折处的长度比初选角度和力臂比，其范围参照前述或样机；根据机构运动特性初选与动臂与斗杆的最大夹角即参数根据结构情况初选 （参考样机）。第三步： 按近似计算公式计算动臂和都干长度；斗杆长度：动臂长度：第四步： 由三角形中的几何关系求、和第五步： 根据最大挖掘高度和最大挖掘深度时的几何关系求的最大、最小值、和；并进一步求得长度比和第六步： 计算, 和。第七步：考虑油缸的伸缩速度参考同类机型初选动臂油缸的缸径和活塞杆直。图2-7 动臂结构参数图2-8 动臂膀实体模型5连杆机构设计图2-9 连杆结构图2-10 连杆实体模型 图2-11 摇杆结构 图2-12 摇杆实体模型三油缸设计1) 油缸参数表3-1 油缸参数油缸（m）（m）缸径（m） 杆径（m）伸缩比动臂油缸1.8002.8400.140 0.0701.6斗杠油缸1.7002.7200.140 0.0701.6转斗油缸2.2003.3000.140 0.0701.532) 液压缸闭锁力计算表3-2构件名质量(t)构件名质量(t)动臂1.7斗杆缸0.15斗杠1.45铲斗缸0.17铲斗0.95动臂缸0.15连杆机构0.08机身重18.8转斗液压缸挖掘力可通过对点的力矩平衡方程求得：各力对点取矩，可得到斗杆液压缸所受的被动作用力为了防止液压缸回缩，限压阀的调定压力应高于液压缸工作压力，超出的百分比为：同样对动臂在平台上的支承点取矩，求得动臂液压缸所受的被动作用力为了防止其伸长，限压阀的调定压力应高于其工作压力，超出的百分比为：表3-3液压缸种类液压缸参数液压缸闭锁压力（kPa）只数缸径杆径行程大腔推力第I工况第二II工况第III工况mmN闭锁压力超压闭锁压力超压闭锁压力超压动臂缸21407010002x4920004799116.3%4799116.3%425697%斗杆缸114070100049200030923-31.6%4618411.8%-铲斗缸1140701000492000-33534-18.7%图3-1 第I工况 最大挖掘深度斗杆挖掘图3-2 第II工况图3-3 第III工况图4-1 挖掘包络图图4-2 最大挖掘半径实体示意模型图4-3 最大挖掘高度实体示意模型图4-4 最大挖掘半径实体示意模型包络图分析：1. 铲斗转角为178铲斗转角范围影响到物料卸载高度，转角范围过大可能导致连杆机构与铲斗之间干涉，转角过小，卸载高度受到限制，卸载过程中物料洒落严重。故应考虑到连杆机构与卸载高度确定合适转角范围。2. 在各铰点位置已定情况下，斗杆转角大小直接影响到挖掘范围，转角大，包络图向机身方向靠近挖掘区域扩大。3. 动臂转角与挖掘深度与高度与关，并且受到动臂油缸的伸缩比影响，动臂油缸全缩时，应保证CAB不在一条线上，否则出现死点。五理论挖掘力计算表5-1 参数表图5-1 转斗油缸理论挖掘力计算图5-2 斗杆油缸理论挖掘力计算六:整机稳定性分析表6-1 质量表18.82.171.62.83第I工况第II工况164.96128.0132.9925.60(m)0.547(m)0.476(m)0.450(m)0.353(m)0.361(m)0.435(m)1.6(m)1.5031）第一工况分析：稳定力矩：倾覆力矩： 整机稳定2）第二工况分析：稳定力矩：倾覆力矩： 整机稳定图6-1 挖掘状态稳定性分析图6-2 挖掘状态稳定分析七整机参数表表7-1 项目履带式整机重（t）23.6斗容量（）1.00机身重（t）18.80机身重心水平位置（m）-0.70发动机功率（Kw）112.0系统压力（Mpa）32.0履带接地长度（m）4.40履带中心距（m）3.432土壤容重（Kg/）1800附着系数0.75最大挖掘力（）120.00平台高度（m）1.17最大挖掘深度（m）6.00最大挖掘半径（m）9.35最大挖掘高度（m）9.15最大卸载高度不低于（m）6.50行走速度（1档2档）（Km/h）3.2/5.3最大牵引力（）260上车平台宽度（m）3.90履带下车宽（m）4.032司机室总高（m）3.43后端回转半径（m）3.62后段长度（m）3.62履带宽度（m）0.60履带高度（m）0.90总宽度（m）4.032铲斗最大挖掘力（）197斗杠最大挖掘力（）153八：参