机械原理课程设计--反铲挖掘机工作装置设计

《机械原理课程设计--反铲挖掘机工作装置设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、机械原理课程设计反铲挖掘机工作装置设计20097658胡国哲指导老师：冯鉴反铲挖掘机组成挖掘机机构自由度把挖掘机工作装置作为平面机构来处理时，图中共有12个转动副，3个圆柱副，低副数为15，则通过平面机构计算公式可求得自由度为3，F=3n-2P_l-P_h=3×11-2×15-0=3设计参数介绍题号铲斗容量挖掘深度挖掘高度挖掘半径卸载高度铲斗挖掘力C0.3m33.45m6.35m5.97m3.86m45KNA—停机面上的最大挖掘半径，B—最大挖掘深度，C—最大挖掘高度，E—最大卸载高度，F—最大挖掘半径基本设计参数参数的选择与计算液压挖掘机工作装置设计斗形

2、动臂机构斗杆机构铲斗机构机体尺寸机构参数计算简图机构组成铲斗斗杆动臂机体B=0.75m基于Pro/E机构建模及运动仿真分析建模动臂、斗杆、铲斗、曲柄、连杆、油缸、车体、底盘等。装配工作装置、回转装置、行走装置等组成的较为复杂的系统。运动学仿真顺序动作仿真复合动作仿真顺序动作检验挖掘机的挖掘范围仿真结果误差对比项目最大挖掘半径停机面最大挖掘半径最大挖掘深度最大挖掘高度最大卸载高度仿真值62396035347063704606设计值62105970345063504600仿真误差0.46％1.08％0.56％0.31％0.13％液压挖掘机主要作业尺寸测量值单位

3、：mm复合动作仿真分析挖掘提臂回转卸载回转降臂挖掘循环过程的动作模拟基于ADAMS的工作装置仿真分析顺序挖掘顺序动作方式下铲斗斗齿的工作轨迹示意图复合挖掘复合动作方式下铲斗斗齿的工作轨迹示意图铲斗挖掘力分析式中:Fb为铲斗理论挖掘力，Fc为铲斗缸推力，HN,MN,QP,QV为力臂。铲斗挖掘力仿真从仿真过程中可以看出，当弹簧处于平衡位置时，铲斗油缸与摇杆两铰接点连线相互垂直，此时铲斗缸的推力跟弹簧力相互平衡，这与理论分析是相吻合的，也说明了仿真方法的正确性。最终得出的最大铲斗挖掘力为45KN。动力学分析图5-11动臂与斗杆铰接点处的力学特性曲线图5-11是挖

4、掘机在工作过程中，动臂与斗杆铰接点的力和力矩的变化曲线。从挖掘开始到挖掘结束这段时间，即0~3.2s，力和力矩的变化先增大后减小。从挖掘结束提升动臂开始到回转完成，即3.2~10.2s，该铰接点的力和力矩的变化是比较平稳的。当卸载开始，到卸载完成，即10.2~13.2s，由于铲斗中物料重力的不断变化，导致该铰接点的力和力矩的变化呈现剧烈变化，先增大后剧烈减小。当卸载完成后，挖掘机开始反回转并降臂，即13.2~18s，该铰接点的力和力矩的变化是随着挖掘机的动作变化而变化的，从降臂开始到结束，力矩是先减小后增大的。整个曲线的走势是符合挖掘过程中动臂与斗杆铰接点

5、的力和力矩的变化的。ANSYS机构有限元仿真分析图6-12各点的应力云图图6-11各点的位移云图工作装置的选材牌号规格mm屈服强度σs(MPa)抗拉强度σb(MPa)伸长率δ5(%)－20℃冲击试验Akv(J纵向)Q550D≤50≥550670～830≥16≥40可以看出，最大应力498.7MPa小于屈服强度σs=550MPa，所受荷载在机构的承载范围内，说明该分析比较合理，符合实际情况。从图6-11、图6-12可以看出，最大应变和最大应力均位于动臂和斗杆铰接处，其中最大应力为498.7MPa，因为这里结构相对比较薄弱，受力也较大，所以应力比较集中。查找资

6、料可知，一般挖掘机伸缩臂用高强度钢板Q460D、Q550D等。以高强度结构钢Q550D为例，其力学性能如下：机械产品制造流程Pro/E建模与仿真二维工程图三维模型运动仿真ADAMS虚拟样机静力学分析运动学分析动力学分析试验优化设计ANSYS有限元仿真静力学、动力学、热、电磁等稳定性分析优化设计MastercamX5数控加工模具制造数控编程物理样机测试模型改进模型实物搭建