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1、 . . . 液压挖掘机反铲装置设计摘要：液压挖掘机是一种重要的工程机械，它的广泛应用对于减轻劳动量，保证工程质量，加快工程进度，提高劳动生产率起了巨大的作用。反铲工作装置由动臂，斗杆，动臂液压缸，斗杆液压缸和铲斗液压缸组成。 本文根据液压挖掘机反铲装置的结构特点和工作原理，对其各主要机构进行了运动学分析。并在此基础上，根据设计说明书的设计要求，结合各机构的工作特点和设计要求，在对各机构分析计算的同时，结合构件已知尺寸参数，算出各机构中构件的其它参数，为各构件的结构设计提供数据支撑。挖掘力是衡量挖掘机挖掘能力的重要参数。挖掘力是由各液压缸中的油液压力提供的，是主动力。最大挖掘力的实现受诸多因素
2、的制约，它是工作装置各铰点受力分析的基础。挖掘阻力不仅与铲斗的尺寸形状有关，还与挖掘对象有关，是两者的综合反映。关键词：液压挖掘机 反铲装置 运动分析 参数设计 力学分析The Design for Backhoe Equipment of the Hydraulic ExcavatorStudent name : Class: Supervisor: Abstract:Hydraulic excavator is an important engineering machinery. Its wide application played a tremendous role to reduc
3、ing the volume of labor and to ensuring project quality and to accelerating progress and to increasing productivity. Backhoe working devices is made up of a moving arm and a fighting pole and shovel and a hydraulic tank of moving arm and a hydraulic tank of fighting pole and a hydraulic tank of shov
4、el. Based on the hydraulic excavator backhoe device characteristics and the structure of principle, to all the major institutions of the kinematic analysis. On this basis, in accordance with the design specification design requirements, with the bodies of the characteristics and design requirements,
5、 in terms of the various agencies at the same time, combining elements ofknown size parameters, calculated in the component agencies of other parameters,for various components , The shape of design data support.Mining is a measure of the ability of excavators digging the important parameters.Mining
6、is done by the hydraulic cylinder of the pressure on the oil, is initiative, thelargest excavation of the realization by many factors, it is also working device to hinge point Analysis of the foundation. Mining resistance not only reflect the size of bucket shape, but also with the excavation of the
7、 object, is acomprehensive reflection of the two.Keyword：hydraulic excavator backhoe device motion analysis design parameters mechanical Signature of Supervisor: / 目 录1前言1.1课题背景与目的11.2 国外研究状况11.3 论文构成与研究容32 挖掘机工作装置的总体设计2.1 工作装置构成42.2 动臂与斗杆的结构形式52.3 动臂油缸与铲斗油缸的布置62.4 铲斗与铲斗油缸的连接方式62.5 铲斗的结构选择72.6 原始几何参
8、数的确定83 挖掘机的工作装置详细的机构运动学分析3.1动臂运动分析113.2斗杆的运动分析123.3铲斗的运动分析133.3.1铲斗的传动比133.3.2最大卸载高度153.3.3最大挖掘半径164 工作装置各部分的基本尺寸计算和验证4.1 铲斗各参数的确定174.1.1铲斗结构形状的设计与基本要求174.1.2铲斗主要参数的确定174.2 动臂机构参数的确定184.3 斗杆机构基本参数的选择204.4 铲斗机构基本参数的选择214.4.1转角围214.4.2铲斗机构其它基本参数的计算215 工作装置结构设计5.1 挖掘阻力分析235.1.1转斗挖掘阻力计算235.1.2斗杆挖掘阻力计算24
9、5.2 斗杆的结构设计255.2.1斗杆的受力分析255.2.2结构尺寸的计算305.3 动臂结构设计325.3.1第一工况位置335.3.2第二工况位置365.3.3力图和弯矩图的求解395.4 铲斗的设计435.4.1铲斗斗形尺寸的设计435.4.2铲斗斗齿的结构计算445.5 挖掘机工作装置油缸推力445.5.1铲斗油缸推力445.5.2斗杆油缸推力455.5.3动臂油缸推力455.6 销轴与衬套的设计465.6.1销轴的设计465.6.2销轴用螺栓的设计465.6.3衬套的设计466 结论参考文献48致 49附录：三维建模,装配截图50液压挖掘机反铲装置设计1前言1.1课题背景与目的
10、液压挖掘机是一种重要的工程机械，广泛应用于工业与民用建筑、交通运输、水利电气工程、农田改造、矿山采掘以与现代化军事工程等行业的机械化施工中，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。 反铲式液压挖掘机工作装置是一个较复杂的空间机构，国外对其运动分析、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。我国挖掘机械行业近年来虽有很大的发展，但从产品的种类、数量和技术性能与制造质量上都还不能满足现代化建设发展的要求，迅速地提高挖掘机械的设计、研究和生产的技术水平是当前挖掘机械行业所面临的迫切而艰巨的任务。所以非常有必
11、要提高挖掘机工作装置的可靠性，对结构进行优化、减轻工作装置重量、提高工作效率、减少能耗，从而提高挖掘机生产企业的设计水平和自主开发能力。1.2国外研究状况我国的挖掘机生产起步较晚，从1954年挖掘机厂生产的第一台斗容量为1的机械式单斗挖掘机至今，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。新中国成立初期，以测绘仿制前联20世纪3040年代的W501、W502、W1001、W1002等型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。1967年开始，我国自主研制液压挖掘机。早期开发成功的产品主要有建筑机械厂的WY100型、矿
12、山机器厂的WY60型、矿山机器厂的WY60挖掘机等。随后又出现了长江挖掘机厂的WY160型和重型机械厂的WY250型挖掘机等。他们为我国液压挖掘机行业的形成和发展迈出了极其重要的一步。到20世纪80年代，我国挖掘机生产厂已有30多家，生产机型达40余种。中、小型液压挖掘机已形成系列，斗容量有0.125立方米等12个等级、20多种型号，还生产0.54.0以与大型矿用10、12机械传动单斗挖掘机，1隧道挖掘机，4长臂挖掘机，1000每小时的排土机等。但总的来说，我国挖掘机生产的批量小、分散，生产工艺与产品质量与国际先进睡睡水平相比，有很大差距。工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯
13、、日本等是斗容量3.540单斗液压挖掘机的主要生产国，从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。 是世界上目前最大的挖掘机。 从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。（1）、开发多品种、多功能、高质量与高效率的挖掘机。（2）、迅速发展全液压挖掘机，不断改进和革新控制方式，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气操纵，利用电子计算机控制接收器和激光导向相结合，实现挖掘机作业操纵的完全自动化。（3）、采用新技术、新工艺、新结构、系列化、通用化发展速度。(4)、更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命。美、英、日等国家推广采
14、用有限寿命设计理论，以替代传统的无限寿命设计理论和方法，并将疲劳损伤积累论、断裂力学、有限元法、优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压挖掘机的强度研究方面，促进了产品的优质高效和竞争力。美国提出了考核动强度的动态设计分析方法，并建立了预测产品失效和更新理论。日本制定了液压挖掘机构件的强度评定程度周期，加快了液压挖掘机更新换代的进程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液压挖掘机的运转率达到85%95%，使用寿命超过1万小时。（5）、加强对驾驶员的劳动保护，改善驾驶员的劳动条件。液压挖掘机采用带有坠物保护结构和倾翻保护结构的驾驶室，安装可调节的弹性座椅，用
15、隔音措施降低噪声干扰。（6）、进一步改进液压系统。（7）、迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。20世纪70年代，为了节省能源消耗减少对环境污染，是挖掘机的操作轻便和安全作业，降低挖掘机噪音，改善驾驶员工作条件，逐步在挖掘机上应用电子和自动控制技术。随着对液压挖掘机的工作效率、节能环保、操作轻便、安全舒适、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了机电液一体化在挖掘机的应用，并使其各种性能有了质的飞跃。1.3 论文构成与研究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与仿真设计。(5) 销轴的设计与螺栓等标准件进行选型。2 挖掘机工
