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1、 5.0吨液压挖掘机工作装置设计 5.0吨液压挖掘机挖掘工作装置设计 摘要挖掘机是工程机械的一种主要类型，是土石开挖的主要机械设备，包括有各种类型与功能的挖掘机。液压挖掘机是一种用途广泛的土石方施工机械，被大量应用于道路工程、矿山采掘、水利建设和农田开发的施工作业当中。在这种国内外挖掘机发展的大情形下，我们进行挖掘机工作装置的合理性分析是有必要的，这有利于国内挖掘机行业的发展，为我国发挖掘机行业在国际竞争中立于不败之地打好基础。工作装置是液压挖掘机的主要组成部分之一。因用途不同，工作装置的种类繁多，以满足不同的作业要求，例如：正铲，反铲，牵引绳，鹤式，塔式等。在上述工作装置中，反铲挖掘机应用最
2、为广泛，因此合理设计工作装置具有十分重要的意义。 本论文主要对由动臂、斗杆、铲斗、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: 挖机工作装置的总体设计； 挖掘机的工作装置详细的机构运动学分析；工作装置各部分的基本尺寸的计算和验证；工作装置主要部件的结构设计。最后在几种姿态下，提出施工操作结构改进时应注意的一些问题。通过静强度与动强度分析，得出了工作装置在静载荷下结构是安全的。关键词：挖掘机，动臂，斗杆 ，铲斗THE HYDRAULIC EXCAVATOR OF 5 TONS WORKING DEVICE STRUCTURE DESIGNABSTRACTThe excavator
3、 is the project machinery one kind of predominant type, is main mechanical device which the earth stone excavates, embody each kind of type and function excavator. Each kind of type excavator widespread application in industry and civil construction, transportation, water conservation electric power
4、 project, agricultural transformation, mine purchase as well as modernization military engineering and so on in mechanized construction.In case the domestic excavator development, rationality analysis we excavator working device is necessary, This is conducive to the development of domestic excavato
5、r industry, as Chinas Excavator Industry in international competition remain invincible to lay a good foundation.The working device is one of the main parts in hydraulic excavator. Due to the use of different types of work, for many, to satisfy the different requirements of operating, for example: s
6、hovel, hoe, a traction rope, crane, tower etc. In the above work device, backhoe excavator is most widely used, so the rational design of work device has a very important significance.This paper mainly carries on the design to the excavator working device is composed of a movable arm, bucket, bucket
7、 rod, connecting rod mechanism. Specific content includes the following five parts: The overall design of excavator working device of excavator working device; analysis of kinematics of the detailed calculation and verification; basic dimensions of each part of the working device; structural design
8、of the main components of working device. Finally, then under the several poses, we give some advise on operating and framework improving of the excavator. After the analysis of static and dynamic strength, we get the working devices construction is safe on the static loading.Key Word: Excavator, mo
9、vable arm, dipper, bucket 目录1绪论11.1课题背景及意义61.2国内外发展现状21.3挖掘机的技术发展趋势2总体方案设计错误！未定义书签。2.1 工作装置构成92.2 动臂及斗杆的结构形式112.3 动臂油缸与铲斗油缸的布置122. 4 铲斗与铲斗油缸的连接方式62.5 铲斗的结构选择132.6 原始几何参数的确定错误！未定义书签。3 工作装置运动学分析83.1 动臂运动分析83.2 斗杆的运动分析93. 3 铲斗的运动分析104基本尺寸的确定134.1 斗形参数的确定134.2 动臂机构参数的选择134.2.1 1与A点坐标的选取134.2.2 l1与l2的选择1
10、44.2.3 l41与l42的计算144.2.4 l5的计算144.3 动臂机构基本参数的校核164.3.1 动臂机构闭锁力的校核164.3.2 满斗处于最大挖掘半径时动臂油缸提升力矩的校核184.3.3 满斗处于最大高度时,动臂提升力矩的校核194.4 斗杆机构基本参数的选择194.5 铲斗机构基本参数的选择204.5.1 转角范围204.5.2 铲斗机构其它基本参数的计算215工作装置结构设计235.1斗杆的结构设计235.1.1 斗杆的受力分析235.1.2 结构尺寸的计算305.2动臂结构设计325.2.1第一工况位置325.2.2 第二工况位置365.2.3内力和弯矩的求解395.3
11、 铲斗的设计45 5.3.1铲斗斗形尺寸的设计45 5.3.1铲斗斗齿的结构计算.456 总结47参考文献48致谢49附件A 开题报告附件B 外文翻译1绪论 1.1课题背景及意义国家将机械行业“十五”发展规划的目标确定为：提高产品技术水平和成套能力，提高生产技术水平和装备现代化，提高集约化生产程度和管理水平，提高经济运行质量和经济效益，使之尽快成为能满足国民经济发展要求，并具有参与国际竞争能力的行业。液压挖掘机是一种用途广泛的土石方施工机械，被大量应用于道路工程、矿山采掘、水利建设和农田开发的施工作业当中。在这种国内外挖掘机发展的大情形下，我们进行挖掘机工作装置的合理性分析是有必要的，这有利于
12、国内挖掘机行业的发展，为我国发挖掘机行业在国际竞争中立于不败之地打好基础。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。但目前国内挖掘机制造企业多采用类比法进行工作装置设计，工程应用中常出现动臂或斗杆开裂失效、挖掘区域不合理货机体干涉以及工作装置铰点销轴早期断裂等故障。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。本文作者的设计知识水平还只是一处于学习的初级阶段，进行本课题的设计是为对挖掘机的工作装置设计在流程上有一些大体的认识，对于
13、计算的熟练，技术规范的掌握，并巩固所学的知识以此来提高设计的能力。 1.2国内发展现状（1）我国的挖掘机生产起步较晚，大体上经历了测绘仿制、自主研制开发和发展提高等三个阶段。改革开放以来，积极引进、消化、吸收国外先进技术，以促进我国挖掘机行业的发展。通过数年引进技术的消化、吸收、移植，使国产液压挖掘机产品性能指标全面提高到20世纪80年代的国际水平，产量也逐年提高。（2）虽说国内品牌挖机在这些年的增长速度很快，但从国内品牌市场占有率来看主要还是以小挖为主，而中大型挖机特别是大挖只是占其中的很小一部分。在20t及以上机型挖掘机所包揽的超过60的份额里，国内品牌所占比例最高的年份也仅为10。（3）
14、由于国内对液压挖掘机需求量的不断增加且多样化，在国有大、中型企业产品结构的调整，牵动了一些其他机械行业的制造厂加入液压挖掘机行业。有关业内人士指出，我国单斗液压挖掘机应向全液压方向发展；斗容量宜控制在0.1-15 m3；而对于大型及多斗挖掘机，由于液压元件的制造、装配精度要求高，施工现场维修条件差等，则仍以机械式为主。应着手研究、运用电液控制技术，以实现液压挖掘机操纵的自动化。1.3挖掘机的技术发展趋势当前，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
15、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。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）开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足市政建设和农田建设的需要，国外发展了斗容量在0.25m以下的微型挖掘机，最小的斗容量仅在0.01m。另外，数量最的的中、小型挖掘机趋向于一机多
