毕业设计（论文）-液压挖掘机铲斗机构设计与分析.docx

分类号单位代码密级学号XXXXX设计（XXX）题目挖掘机铲斗机构设计与分析学生姓名院（系）专业指导教师报告日期20XX年12月14日摘要国内基础设施建设蓬勃发展，挖掘机是目前应用最广泛，使用最便捷的工程机械。本次选定的课题就是全面系统分析挖掘机的工作特性，设计出一款快速准确、清洁、经济实用的挖掘机铲斗结构，真正实现安全高效便利化。本次设计重点是对挖掘机铲斗结构进行系统设计和全面掌握了解。首先对挖掘机铲斗结构的主要结构形式和目前的研究现状等进行了了解和分析。掌握了目前挖掘机铲斗结构的主要发展特点、发展趋势以及未来的发展方向。在此基础上,对挖掘机铲斗结构的主要结构、特点进行了设计。首先是总体设计，总体设计包括挖掘机铲斗结构的工作机构、挖掘机铲斗结构的主要结构组成，以及所要实现的主要功能。在此基础上，对挖掘机铲斗结构的主要组成部分进行了设计，重点是对挖掘机铲斗结构的驱动部分等的运动进行了设计，包括油缸设计选用等。然后对挖掘机铲斗结构进行了系统的三维造型设计，完成了挖掘机铲斗结构的三维模型和二维图纸绘制。本次设计的主要创新点在于采用了三维软件进行了三维造型，三维造型方便高效的实现了设计过程，同时直观展现设计成果，便捷实用。关键词：挖掘机；铲斗结构；三维造型；结构；设计；AbstractDomesticinfrastructureconstructionisbooming,andexcavatorsarecurrentlythemostwidelyusedandmostconvenientconstructionmachinery.Theselectedtopicthistimeistocomprehensivelyanalyzetheworkingcharacteristicsoftheexcavatoranddesignafast,accurate,clean,economicalandpracticalexcavatorbucketstructure,whichtrulyrealizessafety,efficiencyandconvenience.Thefocusofthisdesignistosystematicallydesignandfullyunderstandthebucketstructureoftheexcavator.First,themainstructuralformsoftheexcavatorbucketstructureandthecurrentresearchstatusareunderstoodandanalyzed.Masterthemaindevelopmentcharacteristics,developmenttrendsandfuturedevelopmentdirectionsofthecurrentexcavatorbucketstructure.Onthisbasis,themainstructureandcharacteristicsoftheexcavatorbucketstructurearedesigned.Thefirstistheoveralldesign.Theoveralldesignincludestheworkingmechanismoftheexcavatorbucketstructure,themainstructureoftheexcavatorbucketstructure,andthemainfunctionstoberealized.Onthisbasis,themaincomponentsoftheexcavatorbucketstructurearedesigned,andthefocusisonthedesignofthemovementofthedrivingpartoftheexcavatorbucketstructure,includingthedesignandselectionoftheoilcylinder.Thenasystematicthree-dimensionalmodelingdesignwascarriedoutontheexcavatorbucketstructure,andthethree-dimensionalmodelandtwo-dimensionaldrawingoftheexcavatorbucketstructureweredrawn.Themaininnovationofthisdesignistheuseofthree-dimensionalsoftwareforthree-dimensionalmodeling,whichisconvenientandefficienttorealizethedesignprocess,andatthesametimeintuitivelydisplaysthedesignresults,whichisconvenientandpractical.Keywords:excavator;bucketstructure;three-dimensionalmodeling;structure;designoIV目录1绪论11.1 设计的目的意义11.2 国内外研究概况及发展趋势21.2 .1国内状况21.3 .2国外状况2L3设计内容31. 4本章小结42总体设计方案52. 1研究方法的确定53. 2小型挖掘机铲斗结构简介54. 3设计要求和原则65. 4本章小结83挖掘机的铲斗结构设计93.1 动臂、斗杆、铲斗结构形式91. 1.1动臂的结构形式93. 1.2斗杆的结构形式104. 1.3铲斗的结构形式和斗齿安装结构105. 1.4铲斗与铲斗液压缸的连接方式113.2 动臂、斗杆、铲斗油缸的较点布置113.2.1动臂油缸的布置123.2.2斗杆油缸的布置133.2.3铲斗油缸的布置133.3动臂、斗杆、铲斗机构参数的选择143.3.1反铲装置总体方案的选择143.3.2机构自身几何参数153.3.3斗形参数的选择173.3.4动臂机构参数的选择233.3.5斗杆机构参数的选择273.3.6连杆、摇臂参数的选择294铲斗结构的强度校核计算324.1 斗杆力学分析321 .1.1位置I的计算324 .L2位置II的计算355 .1.3斗杆位置I受力计算以及内力图的绘制366 .1.4斗杆位置11受力计算以及内力图的绘制377 .L5斗杆强度校核384. 2动臂力学分析415. 3铲斗核心校核计算445油泵及油缸的设计与分析456. 1铲斗油缸的设计455. 1.1铲斗液压缸参数确定466. 1.2油缸强度计算485. 2泵的分析计算516三维模型建立545.1 铲斗结构零件绘制546. 2挖掘机铲斗结构的装配57结论58参考文献60致谢611.1 设计的目的意义液压挖掘机反铲挖掘装置大大改善了挖掘机的技术性能，挖掘力大、牵引力大，机器重量，传动平稳，作用效率高，结构紧凑。液压挖掘机反铲铲斗结构主要用于挖掘停机面以下的土壤，如挖掘沟壕、基坑等，其挖掘轨迹取决于各液压缸的运动及其组合。反铲液压挖掘机的工作过程为，先下放动臂至挖掘位置，然后转动斗杆及铲斗，当挖掘至装满铲斗时，提升动臂使铲斗离开土壤，边提升边回转至卸载位置，转斗卸出土壤，然后再回转至铲斗结构开始下一次作业循环。动臂液压缸主要用于调整铲斗结构的挖掘位置，一般不单独直接挖掘土壤，斗杆挖掘可获得较大的挖掘行程，但挖掘力小一些。转斗挖掘的行程较短，为使铲斗在转斗挖掘结束时装满铲斗，需要较大的挖掘力以保证能挖掘较大厚度的土壤，因此挖掘机的最大挖掘力一般由转斗液压缸实现的。由于挖掘力大且挖掘行程短,因此转斗挖掘可用于清除障碍或提高生产率。在实际工作中，熟练的液压挖掘机人员可根据实际情况，合理操纵各个液压缸，往往是各液压缸联合工作，实现最有效的挖掘作业。铲斗结构是工程机械进行生产作业的装置，该装置直接影响到整机的生产率和经济性，因此合理的设计有着重大意义，尤其是土方工程机械，作业过程中动力装置的大部分能量消耗在挖掘土壤上。由于铲斗结构的重量和成本只占整个机械的很小部分，因此，要降低挖掘土壤的能耗，提高效率，从研究铲斗结构入手,在通常情况下，仅耗用较少的材料和费用就能明显地提高机械的性能，而机械的结构无需作重大改变。工程施工对工程机械的铲斗结构提出的高效、多能，能适应各种作业条件的要求，促使铲斗结构在结构形式和材料选用上不断提高改进，许多铲斗结构的操纵已采用液压伺服系统或自动控制，使机械的操纵力大大减小，生产效率利用显著提高，取得了良好的效果。在众多的铲斗结构中，装载机的铲斗结构的设计具有一定的典型性。1.2 国内外研究概况及发展趋势1.2.1 国内状况第一台手动挖掘机问世至今已有130多年的历史，期间经历了由蒸汽驱动半回转挖掘机到电力驱动和内燃机驱动全回转挖掘机、应用机电液一体化技术的全自动液压挖掘机的逐步发展过程。我国的挖掘机生产起步较晚，从1954年抚顺挖掘机厂生产第一台斗容量为In?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，以测绘仿制前苏联20世纪3040年代的W501、W502、WlOOKWlO02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。从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上海建筑机械厂的WYK)O型、贵阳矿山机器厂的W4-60型、合肥矿山机器厂的WY60型挖掘机等。随后又出现了长江挖掘机厂的WY160型以及杭州重型机械厂的WY250型挖掘机等。它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年代末，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经形成系列，斗容有0.10.5n?等12个等级、20多种型号，还生产0.54n?以及大型矿用Iom3、12n?机械传动单斗挖掘机，1n?隧道挖掘机等，但总的来说，我国挖掘机生产的批量小、分散，生产工艺及产品质量等与国际先进水平相比，有很大的差距。改革开放以来，积极引进、消化、吸收国外先进技术，以促进掘机行业的发展。例如，中国第一拖拉机工程机械公司、广西玉柴股份有限公司、柳州工程机械厂等。这些企业经过几年的努力已达到一定的规模和水平。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0.115m3;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。1.2.2 国外状况工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯、日本等是斗容量3.54011?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。例如，美国马利昂公司生产的斗容量50150n?的剥离用挖掘机，斗容量132n?的步行式拉铲挖掘机；B-E（布比赛路斯-伊禾IJ）公司生产的斗容量168.2m3的步行式拉铲挖掘机，斗容量107n?的剥离用挖掘机等，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。工程机械的发展开始于19世纪末，是随着履带式农业机械的出现而开始的。工程机械的发展是随着美国卡特彼勒的履带式拖拉机的出现而正是开始发展的。日本是从上个世纪设计使用挖掘机最早的国家之一。在上