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機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及要求
一、 設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容
小型液壓挖掘機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)。
液壓挖掘機(jī)是一個(gè)周期性作業(yè)的自行式土方機(jī)械，其工作運(yùn)動(dòng)包括鏟斗、斗桿和動(dòng)臂的動(dòng)作，平臺(tái)的回轉(zhuǎn)及整機(jī)的移動(dòng)。它的基本作業(yè)過(guò)程是；鏟斗切削土壤并將土壤裝入斗內(nèi)。鏟斗裝滿后動(dòng)臂和斗桿動(dòng)作，將其提升到適當(dāng)高度，然后平臺(tái)回轉(zhuǎn)至卸土位置進(jìn)行卸土（轉(zhuǎn)斗）。鏟斗卸空后再回轉(zhuǎn)下降到原來(lái)的位置進(jìn)行下次挖掘以此循環(huán)。當(dāng)完成一段土方后機(jī)器行走移位，以便繼續(xù)工作。液壓挖掘機(jī)整機(jī)可分為：工作裝置、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、行走底盤(pán)三大部分。工作裝置的主要任務(wù)是完成挖掘、提升、卸載等動(dòng)作。工作裝置設(shè)計(jì)是否合理，選配是否恰當(dāng)，直接關(guān)系到挖掘機(jī)的作業(yè)范圍、挖掘力和生產(chǎn)率。應(yīng)用最多的是反鏟作業(yè)裝置，其基本結(jié)構(gòu)都是采用三組液壓缸（動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸）。這三組油缸可以單獨(dú)動(dòng)作，也可以同時(shí)動(dòng)作（復(fù)合動(dòng)作）。如斗桿油缸伸出做挖土動(dòng)作時(shí)，鏟斗油缸可做伸出或縮回動(dòng)作以調(diào)整切削角度，充分發(fā)揮挖掘力，使挖掘動(dòng)作順利完成。要保證挖掘機(jī)動(dòng)臂、斗桿和鏟斗既可以各自單獨(dú)動(dòng)作，又可以互相配合實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作。工作裝置的動(dòng)作和轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)既可以單獨(dú)進(jìn)行，又能做復(fù)合動(dòng)作，以提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)率。通過(guò)本次設(shè)計(jì)能達(dá)到以綜合訓(xùn)練為目的，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力，鞏固和提高所學(xué)知識(shí),增強(qiáng)學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新的設(shè)計(jì)能力。
二、 小型液壓挖掘機(jī)技術(shù)參數(shù)
最大挖掘深度3500mm 最大挖掘高度5800mm
最大挖掘半徑6000mm 最大卸載高度3600mm
鏟斗寬度800mm 發(fā)動(dòng)機(jī)功率60KW(80馬力)
整機(jī)質(zhì)量6000kg 爬坡度27.8°
標(biāo)準(zhǔn)斗容量0.25 液壓系統(tǒng)工作壓力20Mpa
最小行走速度3km/h 最大行走速度5km/h
最大牽引力48KN 最大流量63×2L/min
外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)7800×2100×2620mm
三、 設(shè)計(jì)要求
1、 對(duì)小型液壓挖掘機(jī)工作裝置的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。
2、 對(duì)小型液壓挖掘機(jī)工作裝置各零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。
3、 圖紙要求：小型液壓挖掘機(jī)工作裝置的安裝圖0#號(hào)1張；動(dòng)臂總圖0#號(hào)1張(手工繪制)；斗桿總圖1#號(hào)1張；鏟斗總圖1#號(hào)1張；液壓油缸裝配圖2#號(hào)1張；連桿總圖3#號(hào)1張。
4、 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的字?jǐn)?shù)不少于1.5萬(wàn)字，文字通順、語(yǔ)言流暢。譯文3000漢字。
四、 主要參考文獻(xiàn)
[1] 《液壓挖掘機(jī)》： 高衡 張全根 同編??? 中國(guó)建筑工業(yè)出版社?? 1981年
[2] 《單斗液壓挖掘機(jī)》 ： 同濟(jì)大學(xué)主編??? 中國(guó)建筑工業(yè)出版社?? 1986年
[3] 《液壓傳動(dòng)》： 章宏甲 黃誼 主編????? 機(jī)械工業(yè)出版社????? 2002年
[4] 《工程機(jī)械構(gòu)造圖冊(cè)》；劉希平 主編??? 機(jī)械工業(yè)出版社??????? 1990年
[5] 《液壓元件與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》；李玉琳 主編??北京航空航天大學(xué)出版社 1991年
[6] 《工程機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》；?陳育儀 編著?? 中國(guó)鐵道出版社??????? 1987年
[7] 《新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》；??蔡春源 主編?? 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社??? 1993年
[8]《工程機(jī)械》、《建筑機(jī)械化》等有關(guān)學(xué)術(shù)雜志在近年來(lái)發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)。
指導(dǎo)老師： 年 月 日
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目
小型液壓挖掘機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)（論文）題目來(lái)源
自選課題
設(shè)計(jì)（論文）題目類(lèi)型
工程設(shè)計(jì)類(lèi)
起止時(shí)間
一、 設(shè)計(jì)（論文）依據(jù)及研究意義：
小型液壓挖掘機(jī)是一種周期作業(yè)的土方工程機(jī)械，因?yàn)轶w積小、機(jī)動(dòng)靈活，因而非常適用于各種管道鋪設(shè)、基礎(chǔ)施工以及房屋維修等作業(yè)。為節(jié)省人力、物力做出了較大貢獻(xiàn)，施工時(shí)對(duì)周?chē)h(huán)境影響小、安全、低污染、回轉(zhuǎn)半徑小、便于運(yùn)輸，而且能夠安裝許多輔助作業(yè)裝置如破碎錘、液壓鉗等，具有多功能性。正是由于小型挖掘機(jī)具備這些特點(diǎn)，因而有著廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的研究?jī)r(jià)值。
本次設(shè)計(jì)是在對(duì)目前市場(chǎng)上小型液壓挖掘機(jī)進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)挖掘機(jī)工作裝置的參數(shù)、各零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。要求在滿足挖掘技術(shù)參數(shù)的前提下，對(duì)于技術(shù)性能、作業(yè)功能、作業(yè)效率、安全、環(huán)保、節(jié)能和維護(hù)保養(yǎng)等方面較同級(jí)產(chǎn)品具有一定的先進(jìn)性。進(jìn)行這次研究，有助于掌握進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)的流程、方法以及內(nèi)容，是對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次綜合的考核和運(yùn)用。
二、 設(shè)計(jì)（論文）主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)：（技術(shù)方案、路線）
設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是對(duì)小型液壓挖掘機(jī)工作裝置的參數(shù)以及各零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)；繪制工作裝置安裝圖及各零部件結(jié)構(gòu)圖。
預(yù)期目標(biāo)：1、主要工作尺寸及作業(yè)范圍能滿足使用要求。
2、整機(jī)挖掘力的大小及其分布情況能滿足使用要求，并具有一定先進(jìn)性。
3、工作裝置結(jié)構(gòu)型式、截面尺寸滿足受力，保證強(qiáng)度、剛度和連接鋼性。
4、整機(jī)功率利用高，工作循環(huán)時(shí)間短，日常檢查方便快捷，益于環(huán)保。
采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法對(duì)工作裝置參數(shù)以及各零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)要順應(yīng)小型挖掘機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，如采用無(wú)尾回轉(zhuǎn)、動(dòng)臂偏轉(zhuǎn)技術(shù)等。
三、設(shè)計(jì)（論文）的研究重點(diǎn)及難點(diǎn)：
對(duì)工作裝置參數(shù)以及各零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于對(duì)工作裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);鉸接方式的選擇及鉸點(diǎn)布置；該部分對(duì)整機(jī)的性能影響極大，設(shè)計(jì)計(jì)算相對(duì)復(fù)雜，并且在專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課中均沒(méi)有作為主要或重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，因此這是難點(diǎn)之一。
整機(jī)挖掘力的大小及其分布情況和對(duì)整機(jī)性能的分析也是一大難點(diǎn)。
四、 設(shè)計(jì)（論文）研究方法及步驟（進(jìn)度安排）：
1．資料準(zhǔn)備 2008.1.8～2008.3.5
2．設(shè)計(jì)計(jì)算 2008.3.5～2008.3.23
3．圖紙繪制
完成圖紙的初稿 2008.3.27～2008.4.30
完成圖紙的二稿 2008.4.30～2008.5.24
4．說(shuō)明書(shū)寫(xiě)作
完成說(shuō)明書(shū)的初稿 2008.3.4～2008.3.27
完成說(shuō)明書(shū)的二稿 2008.5.9～2008.5.21
5．進(jìn)行專題研究
6．定稿完成全部設(shè)計(jì)任務(wù)
五、 進(jìn)行設(shè)計(jì)（論文）所需條件：
1、相關(guān)的文獻(xiàn)資料，圖紙資料。
2、指導(dǎo)老師、圖書(shū)館、院閱覽室、電子閱覽室、機(jī)房、繪圖工具設(shè)備及場(chǎng)所。
3、微機(jī)一臺(tái)，AUTOCAD、SOLIDWORKS等可用于完成圖紙繪制的繪圖軟件。
4、Word等可用于完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的文字處理軟件。
5、學(xué)院CAD/CAM中心能夠提供上機(jī)及打印條件。
六、 指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
簽名： 2008年3月13 日
摘要:工作裝置是液壓挖掘機(jī)的主要組成部分之一。因用途不同，工作裝置的種類(lèi)繁多，其中最主要的有反鏟裝置、正鏟裝置、起重裝置等。液壓挖掘機(jī)工作裝置主要由動(dòng)臂、動(dòng)臂油缸、斗桿、斗桿油缸、鏟斗、鏟斗油缸、擺動(dòng)桿和連桿組成。對(duì)工作裝置的性能分析及參數(shù)設(shè)計(jì)主要包括各鉸點(diǎn)位置的幾何尺寸、各油缸的幾何尺寸、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、各構(gòu)件的質(zhì)量和質(zhì)量中心坐標(biāo)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、各油缸的工作壓力和閉鎖壓力等。這些參數(shù)對(duì)挖掘機(jī)的工作范圍、挖掘力的大小和分布、作業(yè)循環(huán)時(shí)間和功率利用等工作性能有很大的影響。
本書(shū)從設(shè)計(jì)的角度，以單斗液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置為例，對(duì)動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)做了詳盡的分析，對(duì)挖掘力、油缸的閉鎖壓力及幾何尺寸均做了詳細(xì)的論述。
關(guān)鍵詞: 挖掘機(jī)；反鏟裝置；挖掘力；動(dòng)臂機(jī)構(gòu)；鏟斗機(jī)構(gòu)
Abstract:The working device is one of the main components of the hydraulic excavator. Because uses are different, working device are various in styles, among them having against the device of the shovel, lifting the device, jack-up device etc. mainly. The hydraulic excavator working device is mainly moved the arm, moved the arm cylinder, struggled against the pole, struggled against cylinder of the pole, scraper bowl, scraper bowl cylinder, swung the pole and connecting rod to make up. Design and include the geometirc size of every hinge point position to analysis of performance and parameter of the working device , every cylinder of geometirc size, movement parameter, every component of quality and mass centre coordinate, rotate inertia, every cylinder of working pressures and lock pressure,etc.ses. Working performance has very great influence on these parameters are utilized to the working range, size, distribution, homework circulation time and power which excavate strength of the excavator,etc..
This book regards struggling against the hydraulic excavator the example against the job device of the shovel only as in term of designing, have made exhaustive analysis in moving arm, structure and movement of the pole, scraper bowl of fighting, to excavating locking the pressure and geometirc size and doing the detailed argumentation of strength, every cylinder.
Key words:excavator; counter-shovel installment; excavation strength;boom agencies; scoop organization
目 錄
前言……………………………………………………………………………………… 1
一、緒論…………………………………………………………………………………2
（一）國(guó)內(nèi)外研究狀況………………………………………………………………2
（二）論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容…………………………………………………………2
二、總體方案設(shè)計(jì)……………………………………………………………………3
（一）工作裝置構(gòu)成…………………………………………………………………3
（二）動(dòng)臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………………5
（三）動(dòng)臂油缸與鏟斗油缸的布置…………………………………………………5
（四）鏟斗與鏟斗油缸的連接方式…………………………………………………5
（五）鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇………………………………………………………………6
（六）原始幾何參數(shù)的確定…………………………………………………………7
三、工作裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)分析…………………………………………………………8
（一）動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)分析…………………………………………………………………8
（二）斗桿的運(yùn)動(dòng)分析………………………………………………………………10
（三）鏟斗的運(yùn)動(dòng)分析………………………………………………………………11
（四）特殊工作位置計(jì)算……………………………………………………………15
四、挖掘阻力分析……………………………………………………………………18
（一）轉(zhuǎn)斗挖掘阻力計(jì)算……………………………………………………………18
（二）斗桿挖掘阻力計(jì)算……………………………………………………………18
五、基本尺寸的確定……………………………………………………………… 20
（一）斗形參數(shù)的確定………………………………………………………………20
（二）動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇…………………………………………………………20
1、 α1與A點(diǎn)坐標(biāo)的選取……………………………………………………20
2、 l1與l2的選擇……………………………………………………………20
3、 l41與l42的計(jì)算…………………………………………………………21
4、 l5的計(jì)算………………………………………………………………… 21
（三）動(dòng)臂機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的校核………………………………………………… 23
1、 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)閉鎖力的校核……………………………………………………23
2、 滿斗處于最大挖掘半徑時(shí)動(dòng)臂油缸提升力矩的校核……………………25
3、 滿斗處于最大高度時(shí),動(dòng)臂提升力矩的校核…………………………… 26
（四）斗桿機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的選擇……………………………………………………27
（五）鏟斗機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的選擇……………………………………………………28
1、 轉(zhuǎn)角范圍……………………………………………………………………28
2、 鏟斗機(jī)構(gòu)其它基本參數(shù)的計(jì)算……………………………………………28
六、工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 30
（一）斗桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………30
1、斗桿的受力分析…………………………………………………………… 30
2、斗桿內(nèi)力圖的繪制………………………………………………………… 35
3、 結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算……………………………………………………………37
（二）動(dòng)臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………39
1、危險(xiǎn)工況受力分析………………………………………………………… 42
2、內(nèi)力圖和彎矩圖的求解…………………………………………………… 43
3、 結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算……………………………………………………………45
（三）鏟斗的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………47
1、鏟斗斗形尺寸的設(shè)計(jì)……………………………………………………… 47
2、鏟斗斗齒的結(jié)構(gòu)計(jì)算……………………………………………………… 47
3、 鏟斗的繪制…………………………………………………………………48
七、銷(xiāo)軸與襯套的設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 49
（一）銷(xiāo)軸的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………49
（二）銷(xiāo)軸用螺栓的設(shè)計(jì)……………………………………………………………49
（三）襯套的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………49
八、總結(jié)…………………………………………………………………………………50
九、參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… 51
十、致謝…………………………………………………………………………………52
附件一 外文翻譯…………………………………………………………………… 53
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