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1、济南大学毕业设计毕业设计题 目 履带式挖掘机工作装置及上部转台设计 学 院 机械工程 专 业 机械工程及自动化 班 级 机自0708 学 生 郑永梅 学 号 20070403286 指导教师 王艳芳 二一一年 五 月 三十一 日- 2 -济南大学毕业设计目 录摘 要IABSTRACTII1 前言11.1 挖掘机国内外研究现状及发展趋势11.2 选题的目的及意义21.3 选题内容22 挖掘机主要类型特点及参数42.1 挖掘机主要类型特点42.2 挖掘机主要参数53 工作装置设计73.1 动臂机构73.1.1 动臂机构参数选择73.1.2 校核动臂力矩特性83.2 斗杆机构103.3 铲斗机构11
2、3.3.1 基本参数的选择113.3.2 斗形参数的选择113.4 最大卸载高度、最大挖掘深度和停机面最大挖掘半径的计算123.5 挖掘力的计算143.5.1 工作油缸的理论挖掘力143.5.2 整机的理论挖掘力143.6 挖掘范围154 液压系统设计174.1 元件的选择174.2 系统分析185 上部转台设计195.1 回转支承的选择195.2 负荷能力的计算195.3 连接螺栓计算195.4 回转阻力矩计算205.4.1 回转惯性阻力矩计算205.4.2 回转摩擦阻力矩计算215.4.3 回转风阻力矩计算215.4.4 回转坡度阻力矩计算225.5 转台最佳转速226 结 论23参 考
3、文 献24致 谢25- 1 -1 前言1.1 挖掘机国内外研究现状及发展趋势从20世纪90年代至今，我国的挖掘机行业有了突飞猛进的发展。在20世纪90年代，我国的挖掘机产量和销量也仅仅是几千台而已。但是仅仅通过十几年的努力发展，如今我国的挖掘机产量是当初的十几倍，当然销售量（包括出口量）也是当初销售量的十几倍。总之一句话，不管是产量还是销售量都比当初增长了十几倍1。目前，我国的挖掘机年需求量已经远远超过几万台，也成为世界上最大的挖掘机市场。随着国内挖掘机市场的不断扩大，用户对挖掘机的需求量不断增加。在丰厚利润的诱惑下，一些国外的主要挖掘机制造商纷纷进入中国市场2。激烈的市场竞争，促进了企业产品
4、质量的不断提高，也使得产品的更新速度加快，企业或代理商为用户服务的意识也有了很大的提高。进入中国的不少大公司为他们自己的品牌的代理商以融资租赁或者其他方式，手续慢慢简化3。随着国家对基本建设的投资规模逐渐扩大，挖掘机已经成为各种施工工程的首选机种。随着国民经济的不断发展，中国西部和北部地区的建设项目不断增多，中央和地方也对这些地区的基本建设进行大量的投资，促使这些地区对挖掘机的需求量增加4。挖掘机核心技术的研发和关键配套部件的制造是我国技术人员必须努力完成的两项重大任务，也只有这样，中国品牌的挖掘机才能享誉中外5。目前业内技术人才、管理人才、营销人才流动频繁，人才竞争远远要比市场竞争激烈的多，
5、良性的、次良性的甚至恶性的流动时而出现6。不少企业在非公开宣传或产品推荐会上，不切实际的说自己的产品最好，对自己的产品进行不全面的评价，以自己产品的优点和其他产品的缺点进行比较，这样的行为纯粹是一种消费误导，再说的严重一点就是欺骗。挖掘机涨价的理由是原材料涨价。挖掘机本身是一种技术含量高、利润大的产品，由于行内竞争中的一些小问题，也促使价格向上攀升。1996年颁布实施的GB9131.2-1996液压挖掘机技术条件国家标准，实际开始制定的时间是1995年初7。由于多方面的原因，当时标准的初稿要求已经不算太高，但到各个厂家的代表到会审查时，根据各个厂家的意见和要求指标又降低了一些8。标准中各项指标
6、定的相当低，根本起不到用标准来促进产品质量的提高和技术进步的要求。近年来属于高科技产品的GPS智能服务系统在挖掘机上的应用越来越广泛，在挖掘机上安装和使用此系统为各个方面都提供了极大的便利9。行业协会要为企业务实的工作。加强企业与政府之间的联系和沟通。协会工作人员要深入下去发觉更多需要做的工作10。开动脑筋为企业着想，协会工作要不断的创新，切忌只有理论没有实践的阐述。在文献1中，主要介绍了挖掘机的工作装置在有限元中的动态分析，这是挖掘机在现代的先进发展的充分表现；在文献2中介绍了现代机械产品的数字化，这表明了，现代机械具有更高的精密性；在文献3中讲了液压挖掘机工作装置的智能化发展，充分体现了现
7、在我国挖掘机发展的速蒙；其中在文献1415的英文文献中，主要概括的介绍了挖掘机的主要应用范围和应用条件的广泛性，可以说，液压挖掘机在很多领域都得到了广泛应用。 1.2 选题的目的及意义选择该课题的目的首先是我对挖掘机有一定兴趣，它与我们的生活很接近，在我们的生活中随处可见。在很多行业中，我们都必须用到挖掘机，例如:建筑业，筑路工程等等11；其次，作为一名中国的机械专业的现代大学生，我想尽我最大的努力，为我们的国家在挖掘机这一行业中做一些研究和贡献。尽可能的运用新技术，开发一些高性能的零部件，使我国新一代的挖掘机在质量和功能上有新的突破12。挖掘机在我们生活中到处可见，它的诞生，节省了很多的人力
8、和物力，同时也造就了一类新型的技术人才。相信我国工程机械的发展会越来越好，前景越来越广阔。通过本次的课题，让我对四年大学所学习的知识有了一些综合性的认识13。也使我学到了理论知识与实践操作相结合的重要性14。在做这个课题的过程中，几乎用到了我四年大学学习的所有知识，包括高数，机械设计，理论力学，画法几何等等。在让我做课题的同时，我也对大学学习到的知识回顾的同时更加巩固了我学到的知识15。并且此课题在让我学习深化自己的专业知识，全面接触实践方面有极其重要的意义。1.3 选题内容本次毕业设计是大学学习中不可缺少的一部分，特别是对于我们机械专业的学生来说，更是奔赴工作岗位之前的一次重要演习。这两个月
9、的毕业设计时间虽然有点仓促，但是这次的设计几乎用到了我们大学四年所学的所有知识。也让我通过这次毕业设计对大学四年所学的知识进行了总的复习，使我以前感到模糊不清、模棱两可的知识点，有了系统化和条理化。而且在这次的毕业设计过程中，具体详细的运用了我们学习的专业课和专业基础课的理论知识，加强了专业理论及典型机械设备的实际原理和计算方法，培养了我们的整体实践能力以及如何将所学理论知识应用到工程实践当中去。挖掘机是工程机械的一个主要机种，它广泛应用于矿山开采、道路工程、国防施工、农田水利等基本建设之中。随着我国经济建设的迅猛发展特别是国家加大公路、铁路、住宅和水利设施的投资，挖掘机越来越显示出在国民经济
10、建设中的巨大作用。这次的毕业设计，我所设计的课题是：履带式挖掘机工作装置及上部转台设计。其中我主要设计的是液压挖掘机，所以我在设计挖掘机工作装置的时候，着重设计了液压缸。在绘图的时候，也着重多画了关于液压缸的零件。液压挖掘机的工作装置在不同的厂商，选用的零件型号也不同，根据具体的参数设定尺寸参数，再根据尺寸参数选定不同的零件型号。在设计挖掘机上部转台时，我着重的描述了回转支承部分。由于上部转台在外部看来只是一个四方的壳子，所以在绘图的时候，我着重的画了回转支承的图。2 挖掘机主要类型特点及参数2.1 挖掘机主要类型特点 挖掘机械是工程机械八大种类中的其中一种。挖掘机械的类型以及构造形式有很多种
11、，可以根据挖掘的工作原理、过程、用途以及构造特征等来进行详细的划分。根据挖掘机械的作业过程，可以分为周期作业式和连续作业式两大类。一般情况下挖掘、运载、卸载等作业时，挖掘机依次重复循环进行称为周期作业式，各种各样单斗挖掘机一般都属于此类。像上述作业的同时，挖掘机还连续进行称为连续作业式。根据动力装置，挖掘机有电驱动、内燃机驱动以及复合驱动之分。用一台发动机带动挖掘机全部机构则称为单机驱动式，以几个发动机分别带动各个主要机构则称为多机驱动式。根据用途，单斗挖掘机可以分为：建筑型、采矿型以及剥离型等等。建筑型挖掘机一般情况下可以安装很多不同的工作装置，可以进行多种作业，所以称为通用式（或万能式）。
12、采矿型、剥离型和隧洞挖掘机械等往往只能安装一种工作装置，专门用来某种作业，所以称为专用式。根据传动方式，可以把挖掘机分为机械传动式、液压传动式以及混合传动式（一部分机构采用机械传动，其他部分机构采用液压传动。又称为半液压传动）。单斗挖掘机械的工作装置的型式繁多，经常用到的基本形式有：正铲、反铲、拉铲、抓斗以及起重吊钩等等。 其中，反铲挖掘机最适合沟渠的挖掘，开挖方法有两种：（1） 沿沟渠倒退式挖掘。这样挖掘时，挖掘机位于沟廓中心上，车辆停在沟侧，动臂只要回转400500即可卸料，如果所挖掘的沟宽是挖掘机最大挖掘半径的两倍，车辆只能停在挖掘机侧面，回转900卸料。挖掘更宽的渠道时，可分段进行。当
13、挖掘机倒退挖掘到尽头后，由该端转换位置反向开挖。这种开挖方式，每段的挖掘宽度不宜过大，以车辆能在沟侧行驶为原则。挖掘曲线沟时，可用短直线的连续挖掘进行。（2） 沟侧开挖法。车辆开始时停在沟端，以后就只能停在沟侧。挖掘机须回转900卸料。挖深沟时，可采用分层分段的挖掘方法。先挖深沟当挖掘机沿沟渠方向前进，挖到长度等于挖掘机全长的一半时，再挖掘的所规定的深度。挖掘时，应使动臂下降，斗杆几乎和挖掘面垂直，并配合挖掘机后退移动。有时，挖掘沟渠后还要铺设管子。（3）挖掘机还可以运用到建筑工地上。主要适用在挖掘机的停机面以下的土壤。挖掘机一般处在地面以上，不需要另外劈开倾斜通道。2.2 挖掘机主要参数 整
14、机主要参数的选择确定是挖掘机总体的设计方案中非常重要的环节，它和液压挖掘机整体及各主要机构结构型式有非常密切的关系，比如挖掘机工作装置的尺寸往往是必须在选定的工作装置的结构形式及布置方案以后才能够确定，然而，工作装置结构方案的选择必须满足各个工作尺寸的主要要求。因此，结构方案的选择和主要参数的确定往往需要交叉反复进行，并且通过经验设计后仔细确定。在选择主要参数时，必须考虑到先进性、可靠性、经济性之间的关系，恰到好处的处理相关参数之间的制约关系，比如过大的减轻整机的重量，可能会影响机械挖掘力的充分发挥，并且会导致有效的工作尺寸减小，更有甚者会影响机械的强度以及刚度。相反的，必然导致机械的过分笨重，经济性极差。所以，要根据实际情况分析并满足对各项性能指标的要求。合理正确的参数应该主要符合以下几个条件：1. 满足实际的使用要求实用性；2. 适合在生产厂家的制造条件可能性；3. 充分利用发动机的功率经济性； 4.和国内外的同类型的产品相比要尽可能有先进的经济指标及可靠的工作性能 即先进性。根据国家颁布的液压挖掘机型式与基本参数系列标准规定的数值范围，结合拟定采用的结构特点选定参数值，
