正铲单斗液压挖掘机工作装置设计本科论文.doc

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1、机械设计（机械设计基础）----课程设计说明书设计题目：正铲单斗液压挖掘机工作装置设计学院：机械工程系专业：机械制造工艺与设备班级：机制一班学号：20137709姓名：刘鑫指导老师：温亚莲完成日期：2016年9月2日机械原理设计任务书学生姓名刘鑫班级机制一班学号20137709设计题目：正铲单斗液压挖掘机工作装置设计一、设计题目简介正铲挖掘机的铲土动作形式。其特点是“前进向上，强制切土”。正铲挖掘力大，能开挖停机面以上的土，宜用于开挖高度大于2m的干燥基坑，正铲的挖斗比同当量的反铲的挖掘机的斗要大一些，其工作装置直接决定其工作范围和工作能力。二、设计数据与要求题号铲

2、斗容量挖掘深度挖掘高度挖掘半径卸载高度A4.2m33.05m20.6m16.3m11.2m 三、 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，确定工作机构各个杆件的长度；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。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。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

3、成日期：2016年9月2日指导教师温亚莲摘要正铲挖掘机的开挖方式根据开挖路线与汽车相对位置的不同分为正向开挖、侧向装土以及正向开挖、后方装土两种，前者生产率较高。正铲的生产率主要决定于每斗作业的循环延续时间。为了提高其生产率，除了工作面高度必须满足装满土斗的要求之外，还要考虑开挖方式和与运土机械配合。尽量减少回转角度，缩短每个循环的延续时间。反铲的开挖方式可以采用沟端开挖法，即反铲停于沟端，后退挖土，向沟一侧弃土或装汽车运走，也可采用沟侧开挖法，即反铲停于沟侧，沿沟边开挖，它可将土弃于距离沟较远的地方，如装车则回转角度较小，但边坡不易控制.单斗液压挖掘机主要由动臂、

4、斗杆、铲斗、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸等组成。铲斗的斗底利用液压缸来开启，斗杆是铰接在动臂的顶端，由双作用的斗杆油缸使其转动。斗杆油缸的一端铰接在动臂上，另一端铰接在斗杆上。其铰接形式有两种：一种是铰接在斗杆的前端；另一种是铰接在斗杆的尾端。动臂均为单杆式，顶端呈叉形，以便与斗杆铰接。动臂有单节的和双节的两种。单节的动臂有长短两种备品，可根据需要更换。双节的动臂则由上、下两节拼装而成，根据拼装点的不同，动臂的工作长度也不同。一、正铲挖掘机自由度计算根据下图所示的挖掘机结构简图，我们可以对其自由度进行计算。通过对机构简图的分析，可以看出该工作装置有11根杆件组成,其

5、中包含15个运动副，即12个转动副，3移动副，共包含15个低副，没有高副。自由度计算：n=11,PH=0,PL=15则：F=3n-2PL-PH=3*11-2*15-0=3挖掘机参数计算2.1、液压挖掘机基本参数液压挖掘机基本参数主要包括：标准斗容量：指挖掘Ⅲ级或密度为的土壤时，代表该挖掘机登记的一种铲斗堆积容量。最大挖掘高度：指工作装置处于最大举升高度时，铲斗齿尖到停机地面的距离。最大挖掘半径：在挖掘机纵向中心平面上铲斗齿尖离机器回转中心的最大距离。最大挖掘深度：指动臂处在最低位置，且斗齿尖，铲斗与斗杆铰点，斗杆与动臂铰点三点在同一条垂直停机面的直线上，斗齿尖与停机

6、面的最大距离。最大卸载高度：指动臂、斗杆处于最大举升高度，翻转卸土，斗齿尖处在最低位置时，斗齿尖到停机面的距离。2.2、液压正铲挖掘机工作装置机构运动学分析2.2.1动臂运动分析动臂AD的位置由动臂油缸MC的长度决定。和动臂水平倾角之间的关系可用下式表示（2-1）（2-2）从上式看出，a11-a2对的影响很大，当动臂和油缸的参数不变时，a11-a2愈大动臂提升高度愈小。设动臂油缸全缩时动臂倾角为；动臂油缸全伸时动臂倾角为，那么在动臂油缸由全缩到全伸，动臂总的转角为：（2-3）为了便于运算和比较，仍用无因次比例系数表示，即；；（2-4）代入式(2—2)可以得到动臂油缸

7、全缩和全伸时相应的动臂倾角值（2-5）（2-6）而动臂总转角为（2-7）动臂油缸伸缩时对A点的力臂也在不断变化，由图可知（2-8）显然，当ABAC时有最大值，此时，而相应的油缸长度为：=此时的动臂倾角为若用动臂油缸相对力臂（即来表示油缸长为时的力臂，则（2-9）综上所述，动臂倾角、力臂和都是的参数。2.2.2斗杆运动分析斗杆DJ的位置由动臂AD和斗杆油缸BE的长度所决定。但是动臂的位置随动臂油缸的伸缩而变化，为了便于分析斗杆油缸对头杆位置的影响，假定动臂不动，那么斗杆铰点D以及斗杆油缸在动臂上的铰点B就可以看作为固定基座。与斗杆、动臂夹角之间的关系为（2-10）