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1、河北工程大学毕业设计摘 要挖掘装载机俗称“两头忙”。因为它具有独特的构造，前端是装载装置，后端为挖掘装置。在工地上，您只需要转动一下座椅即可完成从装载机到挖掘机操作手角色的转变。挖掘装载机主要用于城市和农村的公路建和养护、电缆铺设、电力和机场工程、市政建设、农村住宅建设、开山取石以及各种小型建筑队所从事的各种建筑施工工程。“两头忙”始于小型多功能工程机械的一种，一般在大工程完成后的小工程中使用。他可配多种工作装置及铲装、路面破碎、平整场地、开挖沟渠、铺设管道等多种作业。它不仅有装在功能还有挖掘功能，真正实现以及多用的目的。 在设计过程中本着经济性好、适应性强、结构简单的基本原则。为了使整机的性
2、能尽可能的好，设计中参考了多种国内国外的同类机械。 本次设计的主要内容包括一下机各方面：1. 总体方案的确定和基本参数的选择；2. 工作装置的设计，其中包括铲斗、动臂、摇臂、连杆设计、及动臂油缸的选取；3. 工作装置各零件的强度校核；4. 整机及 零部件的绘图设计。关键词： 挖掘装载机、工作装置、铲斗。Abstract The backhoe loader is a newly developed product . With the successful design , it filled the blalnk of one machine with multi 一 function of
3、 small 一 sized loader in china . So it can not only load but also dig . It becomes a machine of two functions . The machine is a kind of widely used , efficiency engineering machinery . In order to exhibit the outstanding character of the machine completely . During the course of designing , 1 desig
4、n it in accour 一 dance with simple structure and cheep price . Compare the machine with the sarne kind of backlloes and consult them . 1 used some forlnulation and dates of experience , try my best to make the design rational . The whole designing process is just as follows :1 . To do overall design
5、 . Select the parameters ; 2 . To design the digging mechanism , such as selecting situations of articulated pins designing of bucket .3 . To select the hydrostatic system . 4 . To proof the steady character of the whole machine . Keywords backhoe loader 、 working mechanism 、 bucket .前 言挖掘装载机是一种应用广泛
6、的多功能的建设施工机械，并作为工程机械的重要机种。由于挖掘装载机可快速更换多种作业装置多品种，高质量及高效率等特点，因此受到了广大施工作业单位的青睐，其生产制造业也日益蓬勃发展。此型挖掘装载机主要有发动机、液压系统、挖掘装置、装载装置、行走装置和电器控制等部分组成。本论文由两大部分组成，包括挖掘工作装置和液压系统设计。挖掘装载机的主要工作之一就是土壤的挖掘。挖掘工作装置是直接完成挖掘任务的装置，许多挖掘装载机发达的国家广泛采用新技术、新方法来不断地提高挖掘装载机的作业性能和生产率。通过通用性及专业的挖掘装载机工作装置设计方法，进行工作装置的全面计算机通用性设计研究对推动国内挖掘机发展具有十分重
7、要的意义。挖掘装载机产品的核心技术就是液压系统设计，由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的动作复杂，于是它对液压系统的设计提出了很高的要求，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。因此，对挖掘机液压系统的分析研究对推动国内挖掘机发展同样具有十分重要的意义。第一章 概述1.1课题背景挖掘装载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。挖掘装载机以它独特的特点在挖掘机的行列中起着越来越重要作用。随着我国
8、基础设施建设的深入和在建设中挖掘装载机的广泛应用，在工程机械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装载机是十分必要的。1.2挖掘装载机和工作装置及液压技术概述挖掘装载机大多是是依靠轮胎作为行走部件的挖掘装载机械。它行走速度快，不损坏路面，能远距离自行转场，可快速更换多种作业装置。正是具有机动、灵活、高效的鲜明特点，挖掘装载机在机场、港口、油田、矿山、城乡建设、农田水利以及快速抢修等物料挖掘、搬移方面得到了充分利用，发挥了其他机械不可替代的作用。尤其是随着城市化建设趋势的加速，市政维护工程的深度和广度的增加，公路交通建设和维护工作童的加重，排险、抢修、破碎拆卸等特殊作业和临时性
9、零星作业频次的增加，人们面临的问题不是单纯的，而是要整合挖掘作业。人们考虑的不单是完成主要作业任务的工效，而更要考虑如何去调度频繁的设备运送，而整个工作效率也决定于机器能否具有足够的灵活性、机动性，能否自行进入作业区，挖掘装载机也正是在这种情况下显现出其独特的优势。挖掘工作装置作为挖掘装载机的重要组成部分之一，对其研究和控制是对整机开发的基础。挖掘装载机挖掘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。而关于挖掘装载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。而作为设计者，我
10、木人的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。挖掘装载机的发展与液压技术密不可分，二者相互促进，一方面，液压技术是现代挖掘机的技术基础，另一方面，挖掘装载机的发展又促进了液压技术的提高。挖掘装载机的液压系统复杂，其性能的优劣决定着挖掘工作性能的高低，可以说目前液压传动的许多先进技术都体现在挖掘机上。1.3国内外研究现状当前，国际上工程机械的生产正向大型化、微型化、多能化和专用化的方向发展。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，都在大力发展挖掘装载机。目前，挖掘装载机的发展着
11、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，挖掘装载机有以下的趋势： ( l ）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，工作范围不断扩人。（ 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
12、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。液压传动是挖掘机的重要组成部分之一，口前常用的传动方式有机械传动、电力传动和流体传动。流体传动包括液体传动和气体传动，液体传动又分为液压传动和液力传动。所谓液压传动是指在密闭的回路中，利用液体的压力能来进行能量的转换、传递和分配的液体传动。在现代工业中液压传动技术几乎应用于所有机械设备的驱动、传动和控制，如操纵车辆转向和制动，控制和驱动飞机、机床、工程机械、农业机械、采矿机械、食品机械和医疗机械等。我国工程机械生产起步较晚，从 1954 年抚顺挖掘机厂生产第一台机械式单斗挖掘机至今，大体经历了测绘仿制、自土研发和发展提高三
13、个阶段。新中国成立初期，以测绘仿制前苏联 20 世纪 30 一 40 年代的机械式单斗挖掘机为主，开始了我国的挖掘机生产历史，由于当时国家经济建设的需要，先后建立起十多家挖掘机生产厂，到 20 世纪 80 年代末，我国的中小型液压挖掘机己形成系列，但总的说来，我国的挖掘机生产批量小，产品质量不稳定，与国际先进水平相比，差距较大。改革开放以来，生产企业积极引进、消化、吸收国外先进技术，促进了我国挖掘机行业的发展，目前国产挖掘装载机的产品性能指标已达到 20 世纪 80 年代的国际水平，部分产品达到了 90 年代的水平。国外挖掘机生产历史较长，液压技术的不断成熟使挖掘机得到全面发展。德国是世界上较
14、早开发研制挖掘机的国家， 1954 年和 1955 年德国的德马克和利渤海尔两家公司分别开发了全液压挖掘机；美国是继德国以后生产挖掘机历史最长、数量最大、品种最多和技术水平处于领先地位的国家；日本挖掘机制造业是在二次大战后发展起来的，其主要特点是在引进、消化先进技术的基础上，通过大胆创新发展起来的；韩国是液压挖掘机生产的后起之秀， 20 世纪 70 年代开始引进技术，由于产业政策支持，很快进入国际市场，并已挤入国际液压挖掘机的土要生产国之一。 20 世纪 60 年代，挖掘机进入成熟期，各国挖掘机制造商纷纷采用液压技术并与其它技术相结合，使产品的适应性得到较快发展，产品寿命和质量不断提高操纵更加
15、舒适，产品更加节能。例如美国阵特彼勒公司 1995 年以后推出的 300B 系列液压挖掘机，采用一种命名为 Inaestro 的系统，通过载荷传感液压装置，控制发动机的输出功率，实现与液压泵的严格匹配。 Maestro 控制面板在机型上安装两种功率模式和四种工况状态，允许用户自行决定功率工况模式。再如韩国现代公司生产的 ROBEX450 一 3 型液压挖掘机，有四种功率模式，通过集成化的电子控制系统自动确定最佳的发动机转速和液压泵的输出参数，使得发动机、液压泵的速度及液压系统压力与实际工况相适应，从而获得最高的生产率和最佳的燃油消耗。此种技术在日本小松、日立建机、神钢、韩国大宇重工、德国的利渤
16、海尔、英国的 JCB 等公司均得到普遍应用，代表了当代液压挖掘机的最高水平。目前液压技术的研究和发展动向主要体现在以下几个方面： ( l ）提高效率，降低能耗。 ( 2 ）提高技术性能和控制性能。（ 3 ）发展集成、复合、小型化、轻量化元件。（ 4 ）开展液压系统自动控制技术方面的研究与开发。（ 5 ）加强以提高安全性和环境保护为目的研究开发。（ 6 ）提高液压元件和系统的工作可靠性。（ 7 ）标准化和多样化。（ 8 ）开展液压系统设计理论和系统性能分析研究。1.4设计内容工作装置和液压技术是挖掘装载机的重要组成部分，本次设计是为对挖掘机的工作装置有大体上的认识，巩固所学的知识和提高自身的设计能力。具体内容如下：1 ）挖掘装载机整体设计； 2 ）对挖掘装载机的挖掘工作装置各个部分进行设计与选型； 3 ）对斗杆进行具体的设计； 4 ）对液压系统
