挖掘机工作装置
目录
1绪论 (1)
1.1课题背景及目的 (1)
1.2国内外研究状况 (1)
1.3 课题研究方法 (2)
1.4 论文构成及研究内容 (2)
2总体方案设计 (3)
2.1 工作装置构成 (3)
2.2 动臂及斗杆的结构形式 (5)
2.3 动臂油缸与铲斗油缸的布置 (5)
2. 4 铲斗与铲斗油缸的连接方式 (6)
2.5 铲斗的结构选择 (6)
2.6 原始几何参数的确定 (7)
3 工作装置运动学分析 (9)
3.1 动臂运动分析 (9)
3.2 斗杆的运动分析 (10)
3. 3 铲斗的运动分析 (11)
3.4 特殊工作位置计算： (15)
4基本尺寸的确定 (19)
4.1 斗形参数的确定 (19)
4.2 动臂机构参数的选择 (19)
4.2.1 α1与A点坐标的选取 (19)
4.2.2 l1与l2的选择 (20)
4.2.3 l41与l42的计算 (20)
4.2.4 l5的计算 (20)
4.3 动臂机构基本参数的校核 (22)
4.3.1 动臂机构闭锁力的校核 (22)
4.3.2 满斗处于最大挖掘半径时动臂油缸提升力矩的校核 (24)
4.3.3 满斗处于最大高度时,动臂提升力矩的校核 (25)
4.4 斗杆机构基本参数的选择 (26)
4.5 铲斗机构基本参数的选择 (27)
4.5.1 转角范围 (27)
4.5.2 铲斗机构其它基本参数的计算 (27)
5工作装置结构设计 (30)
5.1斗杆的结构设计 (30)
5.1.1 斗杆的受力分析 (30)
5.1.2 结构尺寸的计算 (40)
5.2动臂结构设计 (42)
5.2.1第一工况位置 (42)
5.2.2 第二工况位置： (47)
5.2.3内力图和弯矩图的求解: (50)
5.3 铲斗的设计 (56)
5.3.1铲斗斗形尺寸的设计 (56)
5.3.2铲斗斗齿的结构计算： (57)
5.3.3 铲斗的绘制： (57)
6 销轴与衬套的设计 (59)
6.1 销轴的设计 (59)
6.2 销轴用螺栓的设计： (59)
6.3 衬套的设计： (59)
7 总结 (61)
参考文献 (62)
致谢 (63)
附件一开题报告 (64)
附件二外文翻译 (70)
挖掘机工作装置结构设计
1绪论
1.1课题背景及目的
挖掘机在国民经济建设的许多行业被广泛地采用，如工业与民用建筑、交通运输、水利电气工程、农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等等行业的机械化施工中。据统计，一般工程施工中约有60%的土方量、露天矿山中80%的剥离量和采掘量是用挖掘机完成的。
随着我国基础设施建设的深入和在建设中挖掘机的广泛应用，挖掘机市场有着广阔的发展空间，因此发展满足我国国情所需要的挖掘机是十分必要的。而工作装置作为挖掘机的重要组成部分，对其研究和控制是对整机开发的基础。
反铲式单斗液压挖掘机工作装置是一个较复杂的空间机构，国内外对其运动分析、机构和结构参数优化设计方面都作了较深入的研究，具体的设计特别是中型挖掘机的设计已经趋于成熟。而关于反铲式单斗液压挖掘机的相关文献也很多，这些文献从不同侧面对工作装置的设计进行了论述。而笔者的设计知识和水平还只是一个学步的孩子，进行本课题的设计是为对挖掘机的工作装置设计有一些大体的认识，巩固所学的知识和提高设计能力。
1.2国内外研究状况
当前，国际上挖掘机的生产正向大型化、微型化、多能化和专用化的方向发展。国外挖掘机行业重视采用新技术、新工艺、新结构和新材料，加快了向标准化、系列化、通用化发展的步伐。我国己经形成了挖掘机的系列化生产，近年来还开发了许多新产品，引进了国外的一些先进的生产率较高的挖掘机型号[1]。
由于使用性能、技术指标和经济指标上的优越，世界上许多国家，特别是工业发达国家，都在大力发展单斗液压挖掘机。目前，单斗液压挖掘机的发展着眼于动力和传动系统的改进以达到高效节能;应用范围不断扩大，成本不断降低，向标准化、模块化发展，以提高零部件、配件的可靠性，从而保证整机的可靠性;电子计算机监测与控制，实现机电一体化;提高机械作业性能，降低噪音，减少停机维修时间，提高适应能力，
消除公害，纵观未来，单斗液压挖掘机有以下的趋势:
（1）向大型化发展的同时向微型化发展。
（2）更为普遍地采用节能技术。
（3）不断提高可靠性和使用寿命。
（4）工作装置结构不断改进，工作范围不断扩大。
（5）由内燃机驱动向电力驱动发展。
（6）液压系统不断改进，液压元件不断更新。
（7）应用微电子、气、液等机电一体化综合技术。
（8）增大铲斗容量，加大功率，提高生产效率。
（9）人机工程学在设计中的充分利用。
1.3 课题研究方法
本文作者对三一重工生产的SANY200C进行现场测绘，取得了工作装置的大体数据资料。再结合同济大学出版的《单斗液压挖掘机》，利用旋转矢量法和力学知识分别对单斗液压挖掘机的工作装置进行运动学分析和力学计算。根据运动学分析和力学计算的结果得到工作装置的基本尺寸和结构尺寸。然后用CAD软件进行二维和三维图的绘制。
1.4 论文构成及研究内容
本论文主要对由动臂、斗杆、铲斗、销轴、连杆机构组成挖掘机工作装置进行设计。具体内容包括以下五部分:
(1) 挖机工作装置的总体设计。
(2) 挖掘机的工作装置详细的机构运动学分析。
(3) 工作装置各部分的基本尺寸的计算和验证。
(4) 工作装置主要部件的结构设计。
(5) 销轴的设计及螺栓等标准件进行选型。
2总体方案设计
2.1 工作装置构成
1-斗杆油缸；2- 动臂； 3-油管； 4-动臂油缸； 5-铲斗； 6-斗齿； 7-侧板；
8-连杆； 9-曲柄： 10-铲斗油缸； 11-斗杆.
图2-1 工作装置组成图
图2-1为液压挖掘机工作装置基本组成及传动示意图，如图所示反铲工作装置由铲斗5、连杆9、斗杆11、动臂2、相应的三组液压缸1, 4,10等组成。动臂下铰点铰接在转台上，通过动臂缸的伸缩，使动臂连同整个工作装置绕动臂下铰点转动。依靠斗杆缸使斗杆绕动臂的上铰点转动，而铲斗铰接于斗杆前端，通过铲斗缸和连杆则使铲斗绕斗杆前铰点转动。
挖掘作业时，接通回转马达、转动转台，使工作装置转到挖掘位置，同时操纵动臂缸小腔进油使液压缸回缩，动臂下降至铲斗触地后再操纵斗杆缸或铲斗缸，液压缸大腔进油而伸长，使铲斗进行挖掘和装载工作。铲斗装满后，铲斗缸和斗杆缸停动并操纵动臂缸大腔进油，使动臂抬起，随即接通回转马达，使工作装置转到卸载位置，再操纵铲斗缸或斗杆缸回缩，使铲斗翻转进行卸土。卸完后，工作装置再转至挖掘位置进行第二次挖掘循环[2]。
在实际挖掘作业中，由于土质情况、挖掘面条件以及挖掘机液压系统的不同，反铲装置三种液压缸在挖掘循环中的动作配合可以是多样的、随机的。上述过程仅为一般的理想过程。
挖掘机工作装置的大臂与斗杆是变截面的箱梁结构，铲斗是由厚度很薄的钢板焊接而成。各油缸可看作是只承受拉压载荷的杆。根据以上特征，可以对工作装置进行适当简化处理[3]。则可知单斗液压挖掘机的工作装置可以看成是由动臂、斗杆、铲斗、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸及连杆机构组成的具有三自由度的六杆机构，处理的具体简图如2-2所示。进一步简化得图如2-3所示。
图2-2 工作装置结构简图
1-铲斗；2-连杆；3-斗杆；4-动臂；5-铲斗油缸；6-斗杆油缸；7、动臂油缸
图2-3 工作装置结构简化图挖掘机的工作装置经上面的简化后实质是一组平面连杆机构，自由度是3，即工作装置的几何位置由动臂油缸长度L1、斗杆油缸长度L2、铲斗油缸长度L3决定，当L1、L2、L3为某一确定的值时，工作装置的位置也就能够确定[2]。
2.2 动臂及斗杆的结构形式
动臂采用整体式弯动臂，这种结构形式在中型挖掘机中应用较为广泛。其结构简单、价廉，刚度相同时结构重量较组合式动臂轻[3]，且有利于得到较大的挖掘深度。
斗杆也有整体式和组合式两种，大多数挖掘机采用整体式斗杆。在本设计中由于不需要调节斗杆的长度，故也采用整体式斗杆。
2.3 动臂油缸与铲斗油缸的布置
动臂油缸装在动臂的前下方，动臂的下支承点（即动臂与转台的铰点）设在转台回转中心之前并稍高于转台平面[3]，这样的布置有利于反铲的挖掘深度。油缸活塞杆端部与动臂的铰点设在动臂箱体的中间，这样虽然削弱了动臂的结构强度，但不影响动臂的下降幅度。并且布置中，动臂油缸在动臂的两侧各装一只，这样的双动臂在结构上起到加强筋的作用，以弥补前面的不足。具体结构如图2-4所示。
1-动臂； 2=动臂油缸
图2-4 动臂油缸铰接示意图
2. 4 铲斗与铲斗油缸的连接方式
本方案中采用六连杆的布置方式，相比四连杆布置方式而言在相同的铲斗油缸行程下能得到较大的铲斗转角，改善了机构的传动特性。该布置中1杆与2杆的铰接位置虽然使铲斗的转角减少但保证能得到足够大的铲斗平均挖掘力。如图2-5所示。
1-斗杆； 2-连杆机构； 3-铲斗
图2-5 铲斗连接布置示意图
2.5 铲斗的结构选择
铲斗结构形状和参数的合理选择对挖掘机的作业效果影响很大，其应满足以下的要求[1]：
（1） 有利于物料的自由流动。铲斗内壁不宜设置横向凸缘、棱角等。斗底的纵向剖面形状要适合于各种物料的运动规律。
（2） 要使物料易于卸尽。
（3） 为使装进铲斗的物料不易于卸出，铲斗的宽度与物料的粒径之比应大于4，大于50时，颗粒尺寸不考虑，视物料为均质。
综上考虑，选用中型挖掘机常用的铲斗结构，基本结构如图2-6所示。
3
2
1
图2-6 铲斗
斗齿的安装连接采用橡胶卡销式，结构示意图如2-7所示。
1-卡销；2 –橡胶卡销；3 –齿座； 4–斗齿
图2-7 卡销式斗齿结构示意图
2.6 原始几何参数的确定
（1）动臂与斗杆的长度比K
1
由于所设计的挖机适用性较强，一般不替换工作装置，故取中间比例方案，K1取在
=1.8，即l1/l2=1.8。
1.5～
2.0之间，初步选取K
1
（2）铲斗斗容与主参数的选择
斗容在任务书中已经给出：q =0.9 m3
按经验公式和比拟法初选：l3=1600mm
（3）工作装置液压系统主参数的初步选择
各工作油缸的缸径选择要考虑到液压系统的工作压力和“三化“要求。初选动臂油缸内径D1=140mm，活塞杆的直径d1=90mm。斗杆油缸的内径D2=140mm，活塞杆的直径d2=90mm。铲斗油缸的内径D3=110mm，活塞杆的直径d3=80mm。又由经验公式和其它机型的参考初选动臂油缸行程L1=1000mm，斗杆油缸行程L2=1500mm，铲斗油缸行程L3=1300mm。并按经验公式初选各油缸全伸长度与全缩长度之比：λ1=λ2=λ3=1.6。参照任务书的要求选择工作装置液压系统的工作压力P=31.4MPa，闭锁压力P g=34.3MPa。
3 工作装置运动学分析
3.1 动臂运动分析
:min 1L 动臂油缸的最短长度；:max 1L 动臂油缸的伸出的最大长度；
A ：动臂油缸的下铰点；
B ：动臂油缸的上铰点；
C ：动臂的下铰点.
图3-1 动臂摆角范围计算简图
φ1是L1的函数。动臂上任意一点在任一时刻也都是L 1的函数。如图3-1所示，图中:min 1L 动臂油缸的最短长度；:max 1L 动臂油缸的伸出的最大长度；:min 1θ动臂油缸两铰点分别与动臂下铰点连线夹角的最小值；:max 1θ动臂油缸两铰点分别与动臂下铰点连线夹角的最大值；A ：动臂油缸的下铰点；B ：动臂油缸的上铰点；C ：动臂的下铰点。
则有：
在三角形ABC中：
L12 = l72+l52-2×COSθ1×l7×l5
θ1 = COS-1[（l72+l52- L12）/2×l7×l5] (3-1)
在三角形BCF中：
l222 = l72+l12-2×COSα20×l7×l1
α20 = COS-1[（l72+ l12- l222）/2×l7×l1] (3-2)
由图3-3所示的几何关系，可得到α21的表达式：
α21 =α20+α11-θ1 (3-3)
当F点在水平线CU之下时α21为负，否则为正。
F点的坐标为
X F = l30+l1×cosα21
Y F = l30+l1×Sinα21 (3-4) C点的坐标为
X C = X A+l5×COSα11 = l30
Y C = Y A+l5×Sinα11 (3-5) 动臂油缸的力臂e1
e1 = l5×Sin∠CAB (3-6) 显然动臂油缸的最大作用力臂e1max= l5，又令ρ = l1min/ l5,δ = l7/ l5。这时
L1 = Sqr（l72-l52）= l5 × Sqr（δ2-1）
θ1 = cos-11/δ (3-7)
3.2 斗杆的运动分析
如下图3-2所示，D点为斗杆油缸与动臂的铰点点，F点为动臂与斗杆的铰点，E 点为斗杆油缸与斗杆的铰点。斗杆的位置参数是l2，这里只讨论斗杆相对于动臂的运动，即只考虑L2的影响。
D-斗杆油缸与动臂的铰点点；F-动臂与斗杆的铰点；
E-斗杆油缸与斗杆的铰点；θ斗杆摆角.
图3-2 斗杆机构摆角计算简图在三角形DEF中
L22 = l82+ l92-2×COSθ2×l8×l9
θ2 = COS-1[（L22- l82-l92）/2×l8×l9] (3-8)
由上图的几何关系知
φ2max=θ2 max-θ2min (3-9)
则斗杆的作用力臂
e2 =l9Sin∠DEF (3-10)
显然斗杆的最大作用力臂e2max = l9，此时θ2 = COS-1（l9/l8），L2 =sqr（l82-l92）
3. 3 铲斗的运动分析
铲斗相对于XOY坐标系的运动是L1、L2、L3的函数，现讨论铲斗相对于斗杆的运动，如图3-5所示，G点为铲斗油缸与斗杆的铰点，F点为斗杆与动臂的铰点Q点为铲斗与斗杆的铰点，v点为铲斗的斗齿尖点，K点为连杆与铲斗的饺点，N点为曲柄与斗杆的铰点，M点为铲斗油缸与曲柄的铰点，H点为曲柄与连杆的铰点[1]。
（1）铲斗连杆机构传动比i
利用图3-3，可以知道求得以下的参数：
在三角形HGN中
α22 = ∠HNG = COS-1[（l152+l142-L32）/2×l15×l14]
α30 = ∠HGN = COS-1[（L32+ l152- l142）/2×L3×l14]
α32 = ∠GMN = π - ∠MNG - ∠MGN =π -α22-α30 (3-11)
在三角形HNQ中
l 272 = l142 + l212 + 2×COSα23×l14×l21
∠HNQ = COS-1[（l212+l142- l272）/2×l21×l14] (3-12)在三角形QHK中
α27 = ∠QHK= COS-1[（l292+l272-L242）/2×l29×l27] (3-13)
在四边形KHQN中
∠NHK=∠NHQ+∠QHK (3-14)
铲斗油缸对N点的作用力臂r1
r1 = l13×Sinα32 (3-15)
连杆HK对N点的作用力臂r2
r2 = l13×Sin ∠NHK (3-16)
而由r3 = l24，r4 = l3有[3]
连杆机构的总传动比
i = （r1×r3）/（r2×r4） (3-17)
显然3-17式中可知，i是铲斗油缸长度L3的函数，用L3min代入可得初传动比i0，L3max代入可得终传动比i z。
（2）铲斗相对于斗杆的摆角φ3
铲斗的瞬时位置转角为
φ3 =α7+α24+α26+α10 (3-18)其中，在三角形NFQ中
α7 = ∠NQF= COS-1[（l212+l22- l162）/2×l21×l2] (3-19)
α10暂时未定，其在后面的设计中可以得到。
当铲斗油缸长度L3分别取L3max和L3min时，可分别求得铲斗的最大和最小转角θ3max 和θ3min，于是得铲斗的瞬间转角:φ3= θ3-θ3min (3-20)
铲斗的摆角范围: φ3 = θ3max-θ3min (3-21)
图3-3 铲斗连杆机构传动比计算简图（3）斗齿尖运动分析
见图3-4所示，斗齿尖V点的坐标值X V和Y V，是L1、L2、L3的函数只要推导出X V和Y V的函数表达式，那么整机作业范围就可以确定，现推导如下: 由F点知：
α32= ∠CFQ= π –α3-α4-α6-θ2(3-22)
在三角形CDF中：∠DCF由后面的设计确定，在∠DCF确定后则有：
l82 = l62 + l12 - 2×COS∠DCF×l1×l6(3-23)
l62 = l82 + l12 - 2×COSα3×l1×l8
α3 = COS-1（l82+l12–l62）/2×l1×l8(3-24) 在三角形DEF中
L22 = l82 + l92 - 2×COSθ2×l8×l9
图3-4 齿尖坐标方程推导简图1 则可以得斗杆瞬间转角θ2
θ2 = COS-1[（l82+l92- L22）/2×l8×l9] (3-25)
α4、α6在设计中确定。
由三角形CFN知：
l28 = Sqr（l162 + l12 - 2×COSα32×l16×l1） (3-26) 由三角形CFQ知：
l23 = Sqr（l22 + l12 - 2×COSα32×l2×l1） (3-27) 由Q点知：
α35= ∠CQV= 2π–α33-α24-α10 (3-28)
在三角形CFQ中：
l12 = l232 + l32 - 2×COSα33×l23×l3
α33 = COS-1[（l232+l32- l12）/2×l23×l3] (3-29)
在三角形NHQ中：
l132 = l272 + l212 - 2×COSα24×l27×l21
α24 =∠NQH=COS-1[l272+l212 -l132）/2×l27×l21] (3-30)
在三角形HKQ中：
l292 = l272 + l242 - 2×COSα26×l27×l24
α26 =∠HQK=COS-1[l272+l242–l292）/2×l27×l24] (3-31)
在四边形HNQK：
∠NQH =α24+α26 (3-32)
α20 = ∠KQV，其在后面的设计中确定。
在列出以上的各线段的长度和角度之间的关系后，利用矢量坐标我们就可以得到各坐标点的值。
3.4 特殊工作位置计算：
（1）最大挖掘深度H1max
NH-摇臂；HK-连杆；C-动臂下铰点；A -动臂油缸下铰点；B-动臂与动臂油缸铰点；F-动臂上铰点；D-斗杆油缸上铰点；E-斗杆下铰点；G-铲斗油缸下铰点；Q-铲斗下铰点；K-铲斗上铰点；V-铲斗斗齿尖.
图3-5 最大挖掘深度计算简图如图3-5示，当动臂全缩时，F, Q, U三点共线且处于垂直位置时，得最大挖掘深度为:
H1max = Y V = Y Fmin–l2–l3
= Y C+l1Sinα21min–l2–l3
= Y C+l1Sin（θ1-α20-α11）–l2–l3 (3-33)
（2）最大卸载高度H3max
NH -摇臂；HK -连杆；C -动臂下铰点；A -动臂油缸下铰点；B -动臂与动臂油缸铰点；F -动臂上铰点；D-斗杆油缸上铰点；E -斗杆下铰点；G -铲斗油缸下铰点；Q -铲斗下铰点；K -铲斗上铰点；V-铲斗斗齿尖
图3-6 最
大卸载高度计算简图
如图3-6所示，当斗杆油缸全缩，动臂油缸全伸时，QV 连线处于垂直状态时，得最大卸载高度为:
)
sin()sin(112132211211max 3πααθαααθ---++--+==MAX MAX MAX C QMAX
l
l Y Y H (3-34)
（3） 水平面最大挖掘半径R 1max
NH -摇臂；HK -连杆；C -动臂下铰点；A -动臂油缸下铰点；B -动臂与动臂油缸铰点；F -动臂上铰点；D-斗杆油缸上铰点；E -斗杆下铰点；G -铲斗油缸下铰点；Q -铲斗下铰点；K -铲斗上铰点；V-铲斗斗齿尖
图3-7 停
机面最大挖掘半径计算简图
如图3-7所示，当斗杆油缸全缩时，F . Q. V 三点共线，且斗齿尖v 和铰点C 在同一
水平线上，即Y C= Y V，得到最大挖掘半径R1max为:
R1max=X C+L40(3-35)
式中：
L40 = Sqr[（L1+L2+L3）2-2×（L2+L3）×L1×COSα32max (3-36) （4）最大挖掘半径R
最大挖掘半径时的工况是水平面最大挖掘半径工况下C、V连线绕C点转到水平面而成的。通过两者的几何关系，我们可计算得到：l 30 = 85mm；l 40 = 9800mm。
（5）最大挖掘高度H2max
最大挖掘高度工况是最大卸载高度工况中铲斗绕Q点旋转直到铲斗油缸全缩而形成的。具体分析方法和最大卸载高度工况的分析类似。
4基本尺寸的确定
4.1 斗形参数的确定
斗容量q：在设计任务书中已给出q = 0.9 m3
平均斗宽B：其可以由经验公式和差分法选择，又由续表知[1]：
当q = 1.0 m3时，B = 1.16m
当q = 0.6 m3时，B = 0.91m
则当q = 0.9m3时，B = 0.91+（1.16-0.91）×0.3÷0.4
= 1.0975m
再参考其它机型的平均斗宽预初定B = 1.05m = 1050mm
挖掘半径R：按经验统计和参考同斗容的其它型号的机械，初选R = 1450mm 。
转斗挖掘满转角（2φ）：
在经验公式q= 0.5 ×R2B（2φ-Sin2φ）K S中，K S为土壤的松散系数，取值为1.25，将q = 0.9 m3和B = 1.05m代入上式有：
机械设计说明书设计题目：反铲单斗液压挖掘机工作装置设计 姓名：舒康 学号：20097588 指导老师：冯鉴 09工程机械2班
目录 一．机械原理设计任务书 (4) §1.1设计题目简介 (4) §1.2设计任务 (4) 二．单斗液压挖掘机结构简图 (6) 三．设计中小型液压挖掘机结构参数一览表(参照下图) (8) §3.1单斗液压挖掘机结构几何参数详表 (8) §3.2斗容量为0.25 m3 的小型单斗液压挖掘机结构详细参数 (9) 四．确定下列所给满足要求的结构参数 (12) §4.1确定长度与角度结构参数 (12) §4.2斗形参数的选择 (15) §4.3最大挖掘深度、停机面最大挖掘半径、最大卸载高度、最大挖掘高度的计算 (16) §4.3.1最大挖掘深度 (16) §4.3.2最大挖掘半径 (17) §4.3.3最大卸载高度 (17) 五．动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸运动参数确定 (19) §5.1动臂液压缸 (19) §5.2斗杆液压缸 (19) §5.3铲斗液压缸 (20) 六．机构自由度分析 (21) 七．仿真 (22)
八．机构搭建图 (23) 九．参考文献： (25) 十．心得和体会 (24)
完成日期：年月日指导教师 一．机械原理设计任务书 学生姓名舒康班级09工机2班学号20097588 设计题目：反铲液压挖掘机工作装置设计 §1.1设计题目简介 反铲式是我们见过最常见的，向后向下，强制切土。可以用 于停机作业面以下的挖掘，基本作业方式有：沟端挖掘、沟 侧挖掘、直线挖掘、曲线挖掘、保持一定角度挖掘、超深沟 挖掘和沟坡挖掘等。反铲装置是液压挖掘机重要的工作装置， 是一种适用于成批或中小批量生产的、可以改变动作程序的自动搬运和操作设备，它可用于操作环境恶劣，劳动强度大和操作单调频繁的生产场合。 设计数据与要求 题号铲斗容 量挖掘深 度 挖掘高 度 挖掘半 径 卸载高度铲斗挖掘力 B 0.38 m3 4.1m 7.35 m 6.77 m 4.95 m 54.86KN §1.2设计任务 1、绘制挖掘机工作机构的运动简图，确定机构的自由度，对其驱动油缸在几种工况下的运动绘制运动线图； 2、根据所提供的工作参数，对挖掘机工作机构进行尺度综合，确定工作机构各
液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动 仿真解析 姓名：XXX 部门：XXX 日期：XXX
液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析虚拟样机技术在使用过程中为液压挖掘机设计提供了有效的方法 和手段，在使用过程中受到了条件限制，较少的单位会对运行学进行仿真研究，降低了色剂方案可行性。文章基于动力学仿真软件ADAMS建立起了挖掘机工作装置虚拟系统，更好的完成了前期处理工作，使得建模正确性更高。 液压缸顺序工作的运动仿真分析 1.1.基于尺寸确定 当液压的挖掘机工作装置尺寸以及基本结构都确定下来之后，该挖掘机的工作范围也基本确定下来。简单理解就是挖掘机铲斗齿尖轨迹的包络图得以确定。在包括图中，有些部分区间靠近的比较紧密，有的会深入到挖掘机停点底部下，这一个位置虽然还可以挖掘到，但是在挖掘过程中会引起土壤坍塌，从而影响机械运行稳定，使得施工安全性受到影响。在以上动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸运动仿真分析过程中，选择的挖掘机工作顺序和方式一般都是在装置范畴内，这里讲解的顺序指的是，挖掘工作进行时，各个油缸都是根据一定顺序进行收缩或者伸出。例如：挖掘进行时，需要先下降动动臂，再收回斗杆，这个动作完成之后，在使用铲斗进行挖掘。 1.2.顺序工作运动仿真实现的路线 仿真路线是，在斗杆液压缸、动臂液压缸、铲斗液压缸上进行设置，一般在不同的时间段内，它的运动驱动函数都不同，需要进行调节处理，使得各缸在相应的工作极限范围内相互运行，这样就可以获得挖掘机的工作范围。可以在液压缸移动副约束处添加移动驱动，改变运动方式， 第 2 页共 5 页
将其更换成位移运动方式。运动的函数输入时，需要注意相匹配的的STEP函数。对液压缸进行STEP函数值设置时，应该满足运动函数需求。当完成了函数值输入之后，在运行状态下可以启动ADAMS软件的仿真模块。 1.3.仿真过程 当工作面从最初的范围逐渐移动时，一般最初的指的是停机状态下。可以适当的对斗杆、铲斗液压缸进行调整，将其保持在全缩的状态中，逐渐对动臂液压缸拉伸，将其缩小到CD弧线上。这个伸缩过程需要得到弧线支撑，基于保障弧线运动轨迹基础上做好控制工作。其中在进行一次姿态调整之后，作业范围会缩小，而且包络图中的各个点会逐渐深入挖掘机的底部，在这个范围上可以实现挖掘，但是可能出现塌陷实现，导致机械无法正常施工。因此，一般除了有条件的挖沟作业之外进行使用，其他施工一般都不会使用。可以在模型中建立起一个处于回转中心轴的三维坐标，将坐标点确定为（608,.0,0.0,1254.3306），这样就可以测量出方向移动值，可以得出这个位置的位移，这样便可以达到最大高度值，其实这个测量方法比较简单，也比较容易掌握。根据曲线变化得出，从得到的曲线中得出最终的数值，可以查看到最大值，平均值以及最小值等。 工作装置模型的运动学仿真分析 2.1.参数范围 运动学仿真中的参数范围确定一般都包含速度、位移以及加速度，这些参数会有一个变化范围。在进行运动学仿真分析中，需要基于ADAMS/Solver求解，就可以得出代数方程。因此，在进行仿真系统自由度确认时，一般自由度的必须为零。如果这个时候会考虑到物体的惯性 第 3 页共 5 页
Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析 正式版
液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运 动仿真解析正式版 下载提示：此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中，通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 虚拟样机技术在使用过程中为液压挖掘机设计提供了有效的方法和手段，在使用过程中受到了条件限制，较少的单位会对运行学进行仿真研究，降低了色剂方案可行性。文章基于动力学仿真软件ADAMS 建立起了挖掘机工作装置虚拟系统，更好的完成了前期处理工作，使得建模正确性更高。 液压缸顺序工作的运动仿真分析 1.1.基于尺寸确定 当液压的挖掘机工作装置尺寸以及基本结构都确定下来之后，该挖掘机的工作
范围也基本确定下来。简单理解就是挖掘机铲斗齿尖轨迹的包络图得以确定。在包括图中，有些部分区间靠近的比较紧密，有的会深入到挖掘机停点底部下，这一个位置虽然还可以挖掘到，但是在挖掘过程中会引起土壤坍塌，从而影响机械运行稳定，使得施工安全性受到影响。在以上动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸运动仿真分析过程中，选择的挖掘机工作顺序和方式一般都是在装置范畴内，这里讲解的顺序指的是，挖掘工作进行时，各个油缸都是根据一定顺序进行收缩或者伸出。例如：挖掘进行时，需要先下降动动臂，再收回斗杆，这个动作完成之后，在使用铲斗进行挖掘。
三、工作装置各部分的基本尺寸计算和验证 反铲装置的合理设计问题至今尚未理想地解决。以往多按经验，采取统计和作周试凑的方法，现在则尽可能采用数解分析方法。液压挖掘机基本参数是表示和衡量挖掘机性能的重要指标，本文主要计算和验证铲斗、动臂、斗杆的尺寸。 （一）反铲装置总体方案的选择 反铲装量总体方案的选择包括以下方面： 1、动臂及动臂液压缸的布置 确定用组合式或整体式动臂，以及组合式动臂的组合方式或整体式动臂的形状动臂液压缸的布置为悬挂式或是下置式。 2、斗杆及斗杆液压缸的布置 确定用整体式或组合式斗扦，以及组合式斗杆的组合方式或整体式斗扦是否采用变铰点调节。 3、确定动臂与斗杆的长度比，即特性参数112K l =。 对于一定的工作尺寸而言，动臂与斗杆之间的长度比可在很大围选择。—般当K 1＞2时(有的反铲取K 1＞3)称为长动臂短斗杆方案，当K 1＜1.5时属于短动比长斗杆力案。K 1在1.5~2之间称为中间比例方案。要求适用性较强而又无配套替换构件或可调结构的反铲常取中间比例方案。 4、确定配套铲斗的种类、斗容量及其主参数，并考虑铲斗连杆机构传动比是否需要调节。 5、根据液压系统工作压力、流量、系统回路供油方式、工厂制造条件等确定各液压缸缸数、缸径、全伸长度与全纳长度之比λ。考虑到结构尺寸、运动余量、稳定性和构件运动幅度等因素一般取λ1＝1.6~1.7。取λ2＝1.6~1.7；λ3＝1.5~1.7。 （二） 斗形主要参数的确定 当铲斗容量q 一定时，挖掘转角2?，挖掘半径R 和平均斗宽B 之间存在一定的关系，即具有尺寸R 和B 的铲斗转过2?角度所切下的土壤刚好装满铲斗，于是斗容量可按下式计 算： 2 1(2sin 2)2 s q R B K ??= - (4.1) 式中： s K ——土壤松散系数。（取 1.25s K = ） 一般取: (4.2) R 的取值围： (4.3) 式中： q ——铲斗容量，3m ； B ——铲斗平均宽度，m 。 可根据表4-3根据斗容选取B 值。 根据式（4.1）可得 φ值
机械原理设计任务书 学生姓名朱班级学号20127462 设计题目：挖掘机工作装置机构设计 一、设计题目简介 单斗挖掘机是一种重要的工程机械，广泛 应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林 开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和 矿山采掘工业中，对减轻繁重的体力劳动、保 证工程质量、加快建设速度、提高劳动生产率 起着十分巨大的作用。随着国家经济建设的不 断发展，单斗挖掘机的需求量将逐年大幅度增 长，其在国民经济建设中的作用将越来越显 著。 反铲装置作为单斗挖掘机工作装置的一种主要形式，在工程实践中占有重要地位。反铲装置的各组成部分有各种不同的外形，要根据设计要求选用适合的结构并对其作运动分析。然后，在满足机构运动要求的基础上对各机构参数进行理论计算，确定各机构尺寸参数，确定挖掘机反铲装置的基本轮廓。 挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘机性能参数的重要性能指标，对其分析计算至关要。挖掘阻力主要与挖掘对象及自身尺寸参数有关，而挖掘力则受众多条件限制，危险工况的分析是关键点。在挖掘力分析基础上，可对各杆件铰接点进行力的分析计算，并进行机构设计的合理性分析。 二、设计数据与要求 该型挖掘机工作装置,由两节臂，一挖斗组成，停机面最大挖掘半径(mm):9850；最大挖掘深度(mm):6710；最大挖掘高度(mm):9840，液压缸驱动。 三、设计任务 1、提出可能的运动控制方案，绘制方案的机构简图，计算工作装置的自由度，进行方 案分析评比，从中选取最适合挖掘机工作装置的机构； 2、根据所确定的机构方案进行杆及运动副的尺寸计算，要有计算过程（图解法也必须 有作图步骤），并根据所计算尺寸依据国家相关标准提出油缸的布置及其运动要求； 3、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。 4、用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。 5、编写说明书，说明书应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。 四、提示 1、每一节斗杆应有一个油缸控制，即该机构应由多个自由度 2、按设计要求，主要考虑几个极限位置的相关数据 完成日期：年月日指导教师
挖掘机工作装置设计 设计
郑州科技学院 本科毕业设计（论文） 题目挖掘机工作装置设计 学生姓名王利军 专业班级机械设计制造及其自动化 08级本科（6）班 学号200833467 院（系）机械工程学院 指导教师（职称）陈长庚工程师 完成时间2012年 5 月 16 日
挖掘机工作装置设计 摘要 单斗挖掘机是一种重要的工程机械，广泛应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和矿山采掘工业中，对减轻繁重的体力劳动、保证工程质量、加快建设速度、提高劳动生产率起着十分巨大的作用。随着国家经济建设的不断发展，单斗挖掘机的需求量将逐年大幅度增长，其在 国民经济建设中的作用将越来越显著。 反铲装置作为单斗挖掘机工作装置的一种主要形式，在工程实践中占有重要地位。反铲装置的各组成部分有各种不同的外形，要根据设计要求选用适合的结构并对其作运动分析。然后，在满足机构运动要求的基础上对各机构参数进行理论计算，确定各机构尺寸参数，确定挖掘机反铲装置的基本轮廓。 挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘机性能参数的重要性能指标，对其分析计算至关重要。挖掘阻力主要与挖掘对象及自身尺寸参数有关，而挖掘力则受众多条件限制，危险工况的分析是关键点。在挖掘力分析基础上，可对各杆件铰接点进行力的分析计算，并进行机构设计的合理性分析。 关键词：单斗挖掘机运动分析力学分析强度校核
SINGLE DOU EXCAVATOR WORKING DEVICE DESIGN ABSTRACT Single d o u excavator is a kind of important engineering machinery, widely used in building, road engineering, water conservancy construction, forestry development, port construction, national defense construction and the conditions of fortifications mining extraction industries, to reduce heavy manual labor, ensuring the quality of projects and accelerate the construction speed and improve labor productivity plays an enormous role. With the continuous development of national economic construction, d o u excavator demand will greatly increas e year by year, its role in national economic construction will become more and more prominent. The shovel device as a single d o u excavator working device of a main form in engineering practice, occupies an important position. The shovel device of each component of a variety of different shape, according to the design requirements for the selection of the structure and kinematic analysis. Then, on the basis of the requirement of motion parameters of various institutions, organizations, and determine the size parameters of the shovel device determine excavator basic outline. Digging resistance and mining force is the important measure excavator performance parameters on its performance index analysis, calculation is very important. Digging resistance with mining and relevant parameters, and their size by numerous dig power restriction, dangerous working conditions, the analysis is the key point. Based on the analysis in the mining strength to the bar on the pivotal point force calculation and analysis and the rationality of the design. KEY WORDS: Single d o u excavator, Motion analysis, Mechanics analysis，Strength Check
第一部分：挖掘机 第一章挖掘机的基本构造及工作原理 第一节概述 一、单斗液压挖掘机的总体结构 单斗液压挖掘机的总体结构包括①动力装置、②工作装置、③回转机构、④操纵机构、⑤传动系统、⑥行走机构和⑦辅助设备等，如图所示。
常用的全回转式液压挖掘机的动力装置、传动系统的主要部分、回转机构、辅助设备和 驾驶室等都安装在可回转的平台上，通常称为上部转台。因此又可将单斗液压挖掘机概括成 工作装置、上部转台和行走机构等三部分。 工作装置——①动臂、②斗杆、③铲斗、④液 压油缸、⑤连杆、⑥销轴、⑦管路 上部转台——①发动机、② 减震器主泵、③主阀、④驾 驶室、⑤回转机构、⑥回转 支承、⑦回转接头、⑧转台、 ⑨液压油箱、⑩燃油箱、○11 控制油路、○12电器部件、○13 配重 行走机构——①履带架、② 履带、③引导轮、④支重轮、 ⑤托轮、⑥终传动、⑦张紧 装置 挖掘机是通过柴油机把柴油的化学能转化为机械能，由液压柱塞泵把机械能转换成液 压能，通过液压系统把液压能分配到各执行元件（液压油缸、回转马达+减速机、行走马达 +减速机），由各执行元件再把液压能转化为机械能，实现工作装置的运动、回转平台的回 转运动、整机的行走运动。 二、挖掘机动力系统 1、挖掘机动力传输路线如下 １）行走动力传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——中央回转接头——行走马达（液压能转化为机械能）——减速箱——驱动轮——轨链履 带——实现行走 ２）回转运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——回转马达（液压能转化为机械能）——减速箱——回转支承——实现回转 ３）动臂运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——动臂油缸（液压能转化为机械能）——实现动臂运动 ４）斗杆运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——斗杆油缸（液压能转化为机械能）——实现斗杆运动 ５）铲斗运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——铲斗油缸（液压能转化为机械能）——实现铲斗运动
专题综述 挖掘机工作装置轨迹控制 同济大学 黄宗益 王 康 杨劲松 1 概述 液压挖掘机是通用性机械,具有很多自由度,完成多种作业:掘削、装载、整地、起重和搬运等。这些作业往往需要复合操作,要求对工作装置的运动进行控制,使铲斗按要求的轨迹进行作业。例如:倾斜面切削加工、土坡夯实、压实摊平、地面平整、垂直面修正、掘沟槽和基坑等。要高效率和高质量地完成这些作业,司机需要有很高超的技巧。例如水平面和垂直面的精整作业,要求司机对动臂、斗柄和铲斗三个操纵手柄联动操作,进行巧妙配合才能完成。对司机来说,不仅要有高度操作技术,而且要注意力高度集中,因此司机的生理和心理负担都很重,很容易产生疲劳,为了解决这些问题,必须对工作装置的运动进行电子控制。 目前在挖掘机上采用以下工作装置运动控制: (1)直线自动掘削 1)平整土地、修坡。一般由斗柄和动臂同时动作来进行直线切削,如图1(a)所示。 2)坡道压实摊平。一般由动臂、斗柄和铲斗三者同时动作来实现,如图1(b)所示。 其平面切削的角度范围可以±90°,作业精度以掘削精度长度比(即掘削偏差与掘削长度之比)来衡量,大约±014%左右,即5m掘削长度时掘削偏差为±20mm,如图1(c)所示。 (2)装载作业控制 在铲装过程中需保持铲斗合适的切削轨迹,动臂举升过程中要保持斗倾角一定,以防铲斗中土撒落,卸土后要自动复归到新掘削的适当位置。这些都需通过电子控制,对动臂、斗柄和铲斗进行连动控制。 (3)作业空间设定 近年来城市的市政工程建设在不断增加,为了使司机在狭窄的场所能安心作业,提高作业效率,保证工地现场的人身安全,避免因碰撞损坏房屋、电线杆、电线以及管道等, 在挖掘机上采用了作业空间设 图1 直线自动掘削 (a)直线掘削 (b)压实摊平 (c)加工精度 (d)倾斜修正 定控制,控制挖掘深度和举升高度、铲斗倾角和斗尖坐标位置等。这些参数都可以预先设定,当到达设定极限位置时,蜂鸣器响,同时自动限位,停止超越作业空间设定范围的运动。在有些挖掘机上还有数字显示装置,将挖掘深度、斗倾角和斗尖坐标等数值表示出来,让司机了解掌握。 简单的深度控制只考虑动臂升降运动而不考虑斗杆运动所引起切削深度的变化,是不精确的;近年来,切削深度控制已把斗杆运动等对切深的影响考虑进去了,如图2(b)所示。 深度控制设定有两种方式:绝对深度设定是以
挖掘机工作装置
目录 1绪论 (1) 1.1课题背景及目的 (1) 1.2国内外研究状况 (1) 1.3 课题研究方法 (2) 1.4 论文构成及研究内容 (2) 2总体方案设计 (3) 2.1 工作装置构成 (3) 2.2 动臂及斗杆的结构形式 (5) 2.3 动臂油缸与铲斗油缸的布置 (5) 2. 4 铲斗与铲斗油缸的连接方式 (6) 2.5 铲斗的结构选择 (6) 2.6 原始几何参数的确定 (7) 3 工作装置运动学分析 (9) 3.1 动臂运动分析 (9) 3.2 斗杆的运动分析 (10) 3. 3 铲斗的运动分析 (11) 3.4 特殊工作位置计算： (15) 4基本尺寸的确定 (19) 4.1 斗形参数的确定 (19) 4.2 动臂机构参数的选择 (19) 4.2.1 α1与A点坐标的选取 (19) 4.2.2 l1与l2的选择 (20) 4.2.3 l41与l42的计算 (20) 4.2.4 l5的计算 (20) 4.3 动臂机构基本参数的校核 (22) 4.3.1 动臂机构闭锁力的校核 (22) 4.3.2 满斗处于最大挖掘半径时动臂油缸提升力矩的校核 (24)
4.3.3 满斗处于最大高度时,动臂提升力矩的校核 (25) 4.4 斗杆机构基本参数的选择 (26) 4.5 铲斗机构基本参数的选择 (27) 4.5.1 转角范围 (27) 4.5.2 铲斗机构其它基本参数的计算 (27) 5工作装置结构设计 (30) 5.1斗杆的结构设计 (30) 5.1.1 斗杆的受力分析 (30) 5.1.2 结构尺寸的计算 (40) 5.2动臂结构设计 (42) 5.2.1第一工况位置 (42) 5.2.2 第二工况位置： (47) 5.2.3内力图和弯矩图的求解: (50) 5.3 铲斗的设计 (56) 5.3.1铲斗斗形尺寸的设计 (56) 5.3.2铲斗斗齿的结构计算： (57) 5.3.3 铲斗的绘制： (57) 6 销轴与衬套的设计 (59) 6.1 销轴的设计 (59) 6.2 销轴用螺栓的设计： (59) 6.3 衬套的设计： (59) 7 总结 (61) 参考文献 (62) 致谢 (63) 附件一开题报告 (64) 附件二外文翻译 (70)
毕业设计(论文)开题报告题目：多功能挖掘机工作装置设计
图1 整体式直动臂图2 整体式弯动臂
注：1. 正文：宋体小四号字，行距22磅。 2. 开题报告由各系集中归档保存。 参考文献 [1] 任友良.液压挖掘机工作装置结构性能分析[D].杭州:浙江大学,2010:9-22 [2] 康海洋.液压挖掘机动臂结构动态分析[D].长沙:长沙理工大学,2007:6-18 [3] 王建军，冯光金，占必红等.小型挖掘机工作装置三维建模及有限元分析[J].中国工程 机械学报，2011，（9） [4] 牛多青，尹成龙，汪振乾等.基于SolidWorks的挖掘机工作装置虚拟设计[J].机械制造， 2007，（45） [5] 周勇，宋春华.国内外液压挖掘机的发展动向[J].矿山机械，2008，（36） [6] 朱建新，邹湘伏，黄志雄.谈国产液压挖掘机未来的发展趋势[J].凿岩机械气动工具， 2003，（3） [7] 何清华，张大庆，郝鹏等.液压挖掘机工作装置仿真研究[J].系统仿真学报，2006，（18） [8] 刘韬，胡军科，谢平.液压挖掘机工作装置结构的优化设计[J].建设机械技术与管理， 2010 [9] 张林艳，邓子龙，张红亮等.挖掘机工作装置虚拟样机的建立与动力学仿真[J].辽宁石 油化工大学学报，2008，（28） [10] 张卫国. 液压挖掘机工作装置动力学仿真分析及研究[D].山西：太原理工大学，2010 [11] 郑东京.挖掘机工作装置的有限元分析及其仿真[D].陕西：西北农林科技大学，2011 [12] 陈玉峰.液压挖掘机工作装置运动与动力综合优化研究[D].重庆：重庆大学，2005 [13] 杜文靖，崔国华，刘小光.液压挖掘机工作装置整体集成有限元分析[J].农业机械学报， 2007（38） [14]GU Jun and SEW ARD Derek.Digital Servo Control of a Robotic Excavator[J].CHINESE
编号：AQ-JS-06829 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析Motion simulation analysis of working device of hydraulic excavator in ADAMS
液压挖掘机工作装置在ADAMS中 的运动仿真解析 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 虚拟样机技术在使用过程中为液压挖掘机设计提供了有效的方法和手段，在使用过程中受到了条件限制，较少的单位会对运行学进行仿真研究，降低了色剂方案可行性。文章基于动力学仿真软件ADAMS建立起了挖掘机工作装置虚拟系统，更好的完成了前期处理工作，使得建模正确性更高。 液压缸顺序工作的运动仿真分析 1.1.基于尺寸确定 当液压的挖掘机工作装置尺寸以及基本结构都确定下来之后，该挖掘机的工作范围也基本确定下来。简单理解就是挖掘机铲斗齿尖轨迹的包络图得以确定。在包括图中，有些部分区间靠近的比较紧密，有的会深入到挖掘机停点底部下，这一个位置虽然还可以挖
掘到，但是在挖掘过程中会引起土壤坍塌，从而影响机械运行稳定，使得施工安全性受到影响。在以上动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸运动仿真分析过程中，选择的挖掘机工作顺序和方式一般都是在装置范畴内，这里讲解的顺序指的是，挖掘工作进行时，各个油缸都是根据一定顺序进行收缩或者伸出。例如：挖掘进行时，需要先下降动动臂，再收回斗杆，这个动作完成之后，在使用铲斗进行挖掘。 1.2.顺序工作运动仿真实现的路线 仿真路线是，在斗杆液压缸、动臂液压缸、铲斗液压缸上进行设置，一般在不同的时间段内，它的运动驱动函数都不同，需要进行调节处理，使得各缸在相应的工作极限范围内相互运行，这样就可以获得挖掘机的工作范围。可以在液压缸移动副约束处添加移动驱动，改变运动方式，将其更换成位移运动方式。运动的函数输入时，需要注意相匹配的的STEP函数。对液压缸进行STEP函数值设置时，应该满足运动函数需求。当完成了函数值输入之后，在运行状态下可以启动ADAMS软件的仿真模块。
科技学院 本科毕业设计（论文）题目挖掘机工作装置设计
挖掘机工作装置设计 摘要 单斗挖掘机是一种重要的工程机械，广泛应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和矿山采掘工业中，对减轻繁重的体力劳动、保证工程质量、加快建设速度、提高劳动生产率起着十分巨大的作用。随着国家经济建设的不断发展，单斗挖掘机的需求量将逐年大幅度增长，其在国民经济建 设中的作用将越来越显著。 反铲装置作为单斗挖掘机工作装置的一种主要形式，在工程实践中占有重要地位。反铲装置的各组成部分有各种不同的外形，要根据设计要求选用适合的结构并对其作运动分析。然后，在满足机构运动要求的基础上对各机构参数进行理论计算，确定各机构尺寸参数，确定挖掘机反铲装置的基本轮廓。 挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘机性能参数的重要性能指标，对其分析计算至关重要。挖掘阻力主要与挖掘对象及自身尺寸参数有关，而挖掘力则受众多条件限制，危险工况的分析是关键点。在挖掘力分析基础上，可对各杆件铰接点进行力的分析计算， 并进行机构设计的合理性分析。 关键词：单斗挖掘机运动分析力学分析强度校核
SINGLE DOU EXCAVATOR WORKING DEVICE DESIGN ABSTRACT Single d o u excavator is a kind of important engineering machinery, widely used in building, road engineering, water conservancy construction, forestry development, port construction, national defense construction and the conditions of fortifications mining extraction industries, to reduce heavy manual labor, ensuring the quality of projects and accelerate the construction speed and improve labor productivity plays an enormous role. With the continuous development of national economic construction, d o u excavator demand will greatly increase year by year, its role in national economic construction will become more and more prominent. The shovel device as a single d o u excavator working device of a main form in engineering practice, occupies an important position. The shovel device of each component of a variety of different shape, according to the design requirements for the selection of the structure and kinematic analysis. Then, on the basis of the requirement of motion parameters of various institutions, organizations, and determine the size parameters
西南交通大学峨眉校区机械原理课程设计 机械原理课程设计 设计说明书 设计题目：反铲单斗液压挖掘机工作装置设计 院系: 机械工程系 专业: 机械制造工艺及设备 学号: 20107215 学生姓名: 顾永锋 指导教师: 冯建 日期: 2012年11月
一、机械原理设计任务书 学生姓名：顾永锋班级: 机制二班学号：20107215 设计题目：反铲液压挖掘机工作装置设计 1、设计题目简介 反铲式是我们见过最常见的，向后向下，强制切土。 可以用于停机作业面以下的挖掘，基本作业方式有：沟端 挖掘、沟侧挖掘、直线挖掘、曲线挖掘、保持一定角度挖 掘、超深沟挖掘和沟坡挖掘等。反铲装置是液压挖掘机重 要的工作装置，是一种适用于成批或中小批量生产的、可以 改变动作程序的自动搬运和操作设备，它可用于操作环境恶 劣，劳动强度大和操作单调频繁的生产场合。 2、设计数据与要求 3、设计任务 3.1、绘制挖掘机工作机构的运动简图，确定机构的自由度，对其驱动油缸在几种工况下的运动绘制运动线图； 3.2、根据所提供的工作参数，对挖掘机工作机构进行尺度综合，确定工作机构各个杆件的长度； 3.3、用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。 3.4、编写设计计算说明书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。 3.5、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。 完成日期：年月日指导教师
二、单斗液压挖掘机结构简图及简单分析 2.1 工作装置构成 液压挖掘机工作装置基本组成及传动示意图，反铲工作装置由铲斗、连杆、斗杆、动臂、相应的三组液压缸等组成，液压挖掘机的工作装置组图如图2-1所示。
摘要 液压挖掘机是土方和石方工程的主要施工机械，广泛应用于能源、交通、水利、城镇建设以及现代化军事工程等领域的机械化施工。液压挖掘机利用工作装置进行土方和石方挖掘，工作装置的性能和可靠性是整机先进性的重要标志。 本设计对液压挖掘机的典型工况进行了分析，根据液压挖掘机的工作特点，从几何尺寸、动力特性、结构强度、经济性等方面讨论了液压挖掘机工作装置的设计要求，提出了液压挖掘机工作装置的设计原则。通过分析挖掘机工作装置铰点的失效机理，提出了铰点销轴和轴套最小间隙的计算公式和最大间隙的限制条件。同时以某挖掘机工作装置为例，进行了工作装置的优化设计。对比优化设计和原设计尺寸，比较了主要作业参数，得出经过优化设计的铲斗缸的挖掘力得到了充分发挥。 关键词液压挖掘机；工作装置；轴套配合；优化设计
Abstract Hydraulic excavator is the major construction machine in the earth moving,excavation and engineering field,and it is widely used in the mechanized construction of energy,transportation, water conservancy,urban construction and modernized military engineering field.Working mechanism is the main part forearth excavation,so the performance and reliability of working mechanism become This design of working mechanism is the main component of hydraulic excavator and its performance directly determines the performance of the whole hydraulic excavator,which brings high demands for working mechanism design.First a comprehensive analysis is performed for hydraulic working conditions.On the basis of work characters,the design of working mechanism is studied to meet the requirements for geometry,dynamic characteristics,structure strength,econ- omic and other aspects of hydraulic excavator.And design principle is discussed.All of the research work has important guiding significance.Through analyzed the excavator work installment articulation failure mechanism, proposed the articulation spot sells the axis and the axle sleeve smallest gap formula and the biggest gap limiting condition. Meanwhile take some excavator work installment as the example, has carried on the work installment optimization design. The contrast optimization design and the original design size, compared with the main job parameter, have obtained after the optimization design scoop cylinder's excavation strength obtained the full display. Keywords Hydraulic Excavator Working Mechanism hinge shaft fitting Optimization design
太原科技大学课程设计说明书 ２０ｔ轮式液压挖掘机反铲工作装置设计 姓名 学院（系）机械工程学院 专业机械设计制造及其自动化 年级 指导教师 2013年01月07日
太原科技大学课程设计任务书学院（直属系）：机械工程学院时间：年月日 说明：一式两份，一份装订入学生毕业设计（论文）内，一份交学院（直属系）。
摘要 轮式液压挖掘机在工程建设项目的土石方挖掘中起到了关键性的作用，在城市道路建设及维护中体现出了其与履带式挖掘机相比的优越性。反铲工作装置设计主要工作对象是地面以下土石方，在工程建设及维护应用中最为普遍。设计目的是让学生对挖掘机工作装置的工作原理、元件的选型方法、设计方法有更具体的理解，熟悉设计的流程，培养理论结实际的工程设计思维。 本次课程设计题目是20t轮式单斗液压挖掘机反铲工作装置。主要方法是应用比拟法和解析法，对工作装置机构的几何参数和各铰点位置进行初选，然后对动臂缸在典型工况下的举升力、液压缸闭锁力进行验算，对铲斗缸和斗杆缸及相应的整机的理论挖掘力进行了计算；对动臂，斗杆，铲斗连杆进行受力分析，了解其受力情况。在满足工作范围的和挖掘动力的前提下，绘制了挖掘包络图。 作为工程机械的学生，认真完成好课程设计，有助于对专业课程的理论知识的总结和理解，并锻炼学生对工程实际复杂问题的观察、分析和判断能力。 关键字：液压挖掘机；反铲；工作装置；设计
Abstract Wheeled hydraulic excavators has played a key role in the engineering construction projects of earthwork excavation, reflects its superiority compared with crawler excavators in urban road construction and maintenance. Backhoe working device design work below the surface of earth and stone, the most common in the engineering construction and maintenance applications. Designed to allow students excavator working device works, a more specific understanding of the component selection methods, design methods, familiar with the process of design, culture theory to knot the actual engineering design thinking. The curriculum design topics 20t wheeled single bucket hydraulic excavator backhoe working device. The main method is the application of analogy method and analytic method, the geometric parameters of the working device and hinge point position primaries, and then checking the locking force of the lifting force of the typical operating conditions, the hydraulic cylinder boom cylinder, the bucket cylinder and arm cylinder and the whole theory of digging force calculation; boom, arm, bucket linkage stress analysis to understand the circumstances of its force. Meet the scope of work and digging powered premise, draw the mining envelope diagram. Completed a good course design as a student of engineering machinery, seriously, help summarize and understanding of the theoretical knowledge of professional courses and training students for engineering complex issues of observation, analysis and judgment. Keywords: Hydraulic excavator，backhoe，working device，design