買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資料 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目： 液壓挖掘機反鏟裝置設(shè)計 系 別 航空工程系 專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化 班級學(xué)號 078105222 學(xué)生姓名 盧越 指導(dǎo)教師 邢普 二 O 一一 年 5 月 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資料 摘 要 本次設(shè)計的題目是液壓挖掘機反鏟裝置機構(gòu)。與其它類型的挖掘機相比，這種類型的挖掘機因有良好通過性能應(yīng)用最廣，對松軟地面或沼澤地帶還可采用 加寬、加長以及浮式履帶來降低接地比壓。 液壓挖掘機反鏟裝置的主要特點為：反鏟是中小型液壓挖掘機的主要工作裝置。液壓挖掘機的反鏟裝置由動臂，斗桿鏟斗，以及動臂油缸，斗桿油缸，鏟斗油缸和連桿機構(gòu)組成。其構(gòu)造特點是各部件之間的連接全部采用鉸接，通過油缸的伸縮來實現(xiàn)挖掘工作中的各種動作。動臂的小鉸點與回轉(zhuǎn)平臺鉸接，并以動臂油缸來支撐和改變動臂的傾角，通過動臂油缸的伸縮可使動臂繞小鉸點轉(zhuǎn)動而升降。斗桿鉸接于動臂的上端，斗桿與動臂的相對位置由斗桿油缸來控制，當(dāng)斗桿油缸伸縮時，斗桿便可繞動臂上焦鉸點轉(zhuǎn)動。本次設(shè)計的主要參 數(shù)是斗容量 屬于中小型液壓挖掘機，主要設(shè)計挖掘機的工作裝置。 在設(shè)計中，采用了輪胎式行走裝置，來滿足要求。上部轉(zhuǎn)臺是全回轉(zhuǎn)式，因此它可在一個更大的范圍內(nèi)工作。又因采用液壓傳動控制而使整機性能得以改善。與機械式挖掘機相比，其挖掘力提高到 2 3倍，整機質(zhì)量約為 5噸，挖掘力約為 30大卸載高度約為 大挖掘深度 大挖掘半徑約為 中可以看出整機作業(yè)能力有了很大的改進，不僅挖掘力大，且機器重量輕，傳動平穩(wěn)，作業(yè)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。另外，還對挖掘機的工作裝置 提出基于結(jié)構(gòu) 推理的機構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計方法 。 關(guān)鍵詞 ： 液壓挖掘機 ；反鏟機構(gòu)；設(shè)計 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資料 is of to as as to or is by of is ll by to to il on y to be is it is to s In to is it in a to to 3 0to is is to on 文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資料 目 錄 1 緒論 . 1 壓挖掘機的工作特點和基本類型 . 1 壓挖掘機的主要優(yōu)點 . 1 壓挖掘機的基本類型及主要特點 . 2 鏟裝置的工作原理 . 2 2 總體設(shè)計方案 . 4 作裝置設(shè)計方案原則 . 4 壓系統(tǒng)設(shè)計方案原則（總體） . 4 液壓系統(tǒng)作業(yè)動作要求 . 4 液壓系統(tǒng)基本的要求 . 5 3 挖掘機工作裝置設(shè)計 .定動臂的結(jié)構(gòu)形式 .臂、鏟斗機構(gòu)參數(shù)的選擇 . 反鏟裝置總體方案的選擇 鏟斗參數(shù)的選擇 . 7 臂機構(gòu)參數(shù)的選擇 . 8 4 液壓挖掘機工作裝置運動仿真 . 13 型建立 .件運動配裝 . 15 件運動仿真 17 結(jié)論 21 致謝 22 參考文獻 23 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資料 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資料 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資料 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資料 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資料 1 1 緒論 液壓挖掘機是在機械傳動挖 掘機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它的工作過程是以鏟斗的切削刃切削土壤，鏟斗裝滿后提升、回轉(zhuǎn)至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置并開始下一次的作業(yè)。因此，液壓挖掘機是一種周期作業(yè)的土方機械。 液壓挖掘機與機械傳動挖掘機一樣，在工業(yè)與民用建筑、交通運輸、水利施工、露天采礦及現(xiàn)代化軍事工程中都有著廣泛的應(yīng)用，是各種土石方施工中不可缺少的一種重要機械設(shè)備。 在建筑工程中，可用來挖掘苦坑、排水溝，拆除舊有建筑物，平整場地等。更換工作裝置后，可進行裝卸、安裝、打樁和拔除樹根等作業(yè)。 在水利施工中，可用來開挖水庫、 運河、水電站堤壩的基坑、排水或灌溉的溝渠，疏浚和挖深原有河道等。 在鐵路、公路建設(shè)中，用來挖掘土方、建筑路基、平整地面和開挖路旁排水溝等。 在石油、電力、通信業(yè)的基礎(chǔ)建設(shè)及市政建設(shè)中，用來挖掘電纜溝和管道等。 在露天采礦場上，可用來剝離礦石或煤，也可用來進行堆棄、裝載和鉆孔等作業(yè)。 所以，液壓挖掘機作為工程機械的一個重要品種，對于減輕工人繁重的體力勞動，提高施工機械化水平，加快施工進度，促進各項建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，都 起著很大的作用。據(jù)建筑施工部門統(tǒng)計，一臺斗容量 級土 壤埋，每班生產(chǎn)率大約相當(dāng)于300 400個工人一天的工作量。因此，大力發(fā)展液壓挖掘機，對于提高勞動生產(chǎn)率和加速國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要意義。 壓挖掘機的工作特點和基本類型 壓挖掘機的主要優(yōu)點 液壓挖掘機在動力裝置之間采用容積式液壓靜壓傳動，即靠液體的壓力能進行工作。液壓傳動與機械傳動相比有許多優(yōu)點。 能無級調(diào)速且調(diào)速范圍大，例如液壓馬達的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比可達 1000 1。 能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，例如柱塞式液壓馬達的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可低達 1r/快速作用時，液壓元件產(chǎn)生的運動慣性 小，加速性能好，并可作調(diào)整反轉(zhuǎn)。例如電動機在啟動時的慣性力矩比其平穩(wěn)盍?xí)r的驅(qū)動力矩大 50%，而液壓馬達則不大于 5%，加速中等功率電動機需 1加速液壓馬達只需 傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，可吸收沖擊和振動，操縱省力，易實現(xiàn)自動化控制。 易于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。 基于液壓傳動的上述優(yōu)點，液壓挖掘機與機械傳動挖掘機相比，具有下列主要特點。 大大改善了挖掘機的技術(shù)性能，挖掘力大、牽引力大，機器重量，傳動平穩(wěn)，作用效買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 2率高，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓挖掘機與同級機械傳動挖掘機相比，挖掘力約高 30%，例如 壓挖掘機鏟斗挖掘力 120 150同級機械傳動挖掘機只有 100 挖掘機在工作時的主要動作包括行走、轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)和工作裝置的作業(yè)動作，其中動作最頻繁的是回轉(zhuǎn)和工作裝置的循環(huán)往復(fù)運動。這種入選運動一般速度不高，而所需作用力卻很大，要求在短時間內(nèi)通過變速或換向來完成各種復(fù)雜動作。機械傳動挖掘機完成上述運動需通過磨擦離合器、減速器、制動器、逆轉(zhuǎn)機構(gòu)、提升和推壓機構(gòu)等配合來完成。因此，機械傳動挖掘力不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還要產(chǎn)生很大的慣性力和沖擊載荷。而 液壓挖掘機則不需要龐大和復(fù)雜的蹭傳動，大大簡化了結(jié)構(gòu)，也減少了易損件。由于結(jié)構(gòu)簡化，液壓挖掘機的質(zhì)量大約比相同斗容量的機械傳動挖掘機輕 30%，不僅節(jié)省了鋼材，而且降低了接地比壓。液壓挖掘機上的各種液壓元件可相對獨立布置，使整機結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀，同時也易于改進或變型。 液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)有防止過載的能力，所以使用安全可靠，操縱簡便。由于可采用液壓先導(dǎo)控制，無論驅(qū)動功率多大，操縱均很靈活、省力，司機的工作條件得到改善。更換工作裝置時，由于不牽連轉(zhuǎn)臺上部的其他機構(gòu)，因此更換工作裝置容易，而機械式挖掘機則受到 提升機構(gòu)和推壓機構(gòu)的牽連和限制。 由于液壓傳動易于實現(xiàn)自動控制，因此現(xiàn)代液壓挖掘機普遍采用了以微處理器國核心的電子控制單元（ 使發(fā)動機、液壓泵、控制閥和執(zhí)行元件在最佳匹配狀態(tài)下工作，以實現(xiàn)節(jié)能和提高作業(yè)效率，同時還可實現(xiàn)整機狀態(tài)參數(shù)的電子監(jiān)控和故障診斷。 液壓元件易于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于組織大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)，進一步提高質(zhì)量和降低成本。 壓挖掘機的基本類型及主要特點 液壓挖掘機種類繁多，可以從不同角度對其類型進行劃分。 根據(jù)液壓挖掘機種類主要機構(gòu)傳動類型劃分。 根據(jù) 液壓挖掘機主要機構(gòu)是否全部采用液壓傳動，分為全液壓傳動和非全液壓（或稱半液壓）傳動兩種。若挖掘、回轉(zhuǎn)、行走等幾個主要機構(gòu)的動作均為液壓傳動，則為全液壓挖掘機。若液壓挖掘機中的某一個機構(gòu)采用機械傳動，則稱其為非全液壓（或半液壓）挖掘機。一般說來，這種 區(qū)別主要表現(xiàn)在行走機構(gòu)上。對液壓挖掘機來說，工作裝置及回轉(zhuǎn)機構(gòu)必須是液壓傳動，只有行走機構(gòu)有的為液壓傳動，有的為機械傳動。 （ 2）根據(jù)工作裝置劃分 根據(jù)工作裝置結(jié)構(gòu)不同，可分為鉸接式和伸縮臂式挖掘機。鉸接式工作裝置應(yīng)用較為普遍。這種挖掘機的工作裝置靠各構(gòu)件繞鉸點 轉(zhuǎn)動來完成作業(yè)動作。伸縮臂式挖掘機的動臂由主臂及伸縮臂組成，伸縮臂可在主臂臂內(nèi)伸縮，還可以變幅。伸縮臂前端裝有鏟斗，適于進行平整和清理作業(yè)，尤其是修整溝坡。 鏟裝置的工作原理 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 3反鏟工作裝置是液壓挖掘機的一種主要工作裝置，如圖 1 1所示。 液壓反鏟工作裝置一般由動臂 1、動臂液壓缸 2、斗桿液壓缸 3、斗桿 4、鏟斗液壓缸 5、鏟斗 6、連桿 7 和搖桿 8 等組成。其構(gòu)造特點是各構(gòu)件之間全部采用鉸接連接，并通過改變各液壓缸行程來實現(xiàn)挖掘過程中的各種動作。動臂 1 的下鉸點與回轉(zhuǎn)平臺鉸接，并以動臂液壓缸 2 來支承動臂，通過改 變動臂液壓缸的行程即可改變動臂傾角，實現(xiàn)動臂的升降。斗桿 4 鉸接于動臂的上端，可繞鉸點轉(zhuǎn)動，斗桿與動臂的相對轉(zhuǎn)角由鏟斗液壓缸 5 控制，當(dāng)斗桿液壓缸伸縮時，斗桿即可繞動臂上鉸點轉(zhuǎn)動。鏟斗 6 則鉸接于斗桿4 的末端，通過鏟斗液壓缸 5 的伸縮來使鏟斗繞鉸點轉(zhuǎn)動。為了增大鏟斗的轉(zhuǎn)角，鏟斗液壓缸一般通過連桿機構(gòu)（即連桿 7 和搖桿 8）與鏟斗連接。液壓挖掘機反鏟工作裝置主要用于挖掘停機面以下的土壤，如挖掘溝壕、基坑等，其挖掘軌跡取決于各液壓缸的運動及其組合。反鏟液壓挖掘機的工作過程為，先下放動臂至挖掘位置，然后轉(zhuǎn)動斗桿及鏟斗，當(dāng)挖掘 至裝滿鏟斗時，提升動臂使鏟斗離開土壤，邊提升邊回轉(zhuǎn)至卸載位置，轉(zhuǎn)斗卸出土壤，然后再回轉(zhuǎn)至工作裝置開始下一次作業(yè)循環(huán)。動臂液壓缸主要用于調(diào)整工作裝置的挖掘位置，一般不單獨直接挖掘土壤；斗桿挖掘可獲得較大的挖掘行程，但挖掘力小一些。轉(zhuǎn)斗挖掘的行程較短，為使鏟斗在轉(zhuǎn)斗挖掘結(jié)束時裝滿鏟斗，需要較大的挖掘力以保證能挖掘較大厚度的土壤，因此挖掘機的最大挖掘力一般由轉(zhuǎn)斗液壓缸實現(xiàn)的。由于挖掘力大且挖掘行程短，因此轉(zhuǎn)斗挖掘可用于清除障礙或提高生產(chǎn)率。例如，挖掘基坑時由于挖掘深度較大，并要求有較陡而平整的基坑壁，則采用動臂和 斗桿同時工作；當(dāng)挖掘基坑底時，挖掘行程將結(jié)束，為加速裝滿鏟斗，或挖掘過程中調(diào)整切削角時，則需要鏟斗液壓缸和斗桿液壓缸同時工作。 圖 1 1 整 體 式 彎 動 臂買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 42 總體設(shè)計方案 作裝置設(shè)計方案原則 設(shè)計合理的工作裝置應(yīng)能滿足下列要求： 主要工作尺寸及作業(yè)范圍能滿足要求，在設(shè)計通用反鏟裝置時要考慮與同類型、同等級機器相比的先進性?？紤]國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并注意到結(jié)構(gòu)參數(shù)受結(jié)構(gòu)碰撞限制等的可能性。 整機挖掘力的大小及其分布情況應(yīng)滿足使用要求，并具有一定的先進性。 功率利用情況盡可能好，理論工作時間盡可能短。 確定鉸點布置，結(jié)構(gòu) 型式和截面尺寸形狀時盡可能使受力狀態(tài)有利，在保證強度、剛度和連接剛性的條件下盡量減輕結(jié)構(gòu)自重。 作業(yè)條件復(fù)雜，使用情況多變時應(yīng)考慮工作裝置的通用性。采用變鉸點構(gòu)件或配套構(gòu)件時要注意分清主次，在滿足使用要求的前提下力求替換構(gòu)件種類少，結(jié)構(gòu)簡單，換裝方便。 運輸或停放時工作裝置應(yīng)有合理的姿態(tài)，使運輸尺寸小，行駛穩(wěn)定性好，保證安全可靠，并盡可能使液壓缸卸載或減載。 工作裝置液壓缸設(shè)計應(yīng)考慮三化。采用系列參數(shù)，盡可能減少液壓缸零件種類，尤其是易損件的種類。 工作裝置的結(jié)構(gòu)型式和布置使于裝拆和維修，尤其是易損 件的更換。 要采取合理措施來滿足特殊使用要求。 壓系統(tǒng)設(shè)計方案原則（總體） 按照挖掘機各個機構(gòu)和裝置的傳動要求，把各種液壓元件用管路有機連接起來的組合體叫做挖掘機的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的功能是把發(fā)動機的機械能以油液為介質(zhì)，利用液壓泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗苓M行傳送，然后通過液壓缸和液壓馬達等執(zhí)行元件轉(zhuǎn)返為機械能，實現(xiàn)各種動作。 液壓系統(tǒng)作業(yè)動作要求 液壓挖掘機的動作復(fù)雜，機構(gòu)經(jīng)常啟動、制動、換向，負(fù)載變化大，沖擊和振動頻繁，而且野外施工作業(yè)，溫度變化和地理條件差別大，因此，應(yīng)根據(jù)液壓挖掘機的工作特點 和環(huán)境特點，對其液壓系統(tǒng)提出一些有別于其他應(yīng)用的基本要求。 液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足的作業(yè)動作要求如下。 保證液壓挖掘機動臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨動作，也可以相互配合實現(xiàn)復(fù)合動作。 保證工作裝置的動作與回轉(zhuǎn)平臺的回轉(zhuǎn)動作既能單獨動作，又能作復(fù)合動作，以提高液壓挖掘機的作業(yè)效率。 履帶式液壓挖掘機的左、右履帶應(yīng)能分別驅(qū)動，使挖掘機行走轉(zhuǎn)彎方便靈活，并能實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，以提高 挖掘機的機動性。 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 5保證液壓挖掘機工作安全可靠，對各機構(gòu)及液壓執(zhí)行元件應(yīng)具有完善的安全保護措施。例如，對回轉(zhuǎn)機構(gòu)和行走裝置有 可靠的制動和限速；防止動臂因自重而下降過快；防止機器下坡行駛時超速溜坡等。 液壓系統(tǒng)基本的要求 根據(jù)液壓挖掘機的作業(yè)動作和環(huán)境特點，對液壓系統(tǒng)提出如下要求。 液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)應(yīng)具有較高效率，以充分發(fā)動機的動力性和燃油經(jīng)濟性。 液壓系統(tǒng) 和液壓元件在大負(fù)載和劇烈振動沖擊作用下，應(yīng)具有足夠的可靠性。 選擇輕便、適用、耐振的冷卻散熱系統(tǒng)，減少系統(tǒng)總發(fā)熱量，使液壓系統(tǒng)工作溫度及溫升在規(guī)定范圍內(nèi)。 由于液壓挖掘機作業(yè)現(xiàn)場塵土多，液壓油被污染，因此液壓稭密封性能要好，整個液壓系統(tǒng)要設(shè)置濾油器和 防塵裝置。 在必要時采用液壓先導(dǎo)或電液伺服操縱裝置，提高液壓挖掘機操作的舒適性，減輕操作人員的勞動強度。 在液壓系統(tǒng)中采用先進的自動控制技術(shù)，提高液壓挖掘機的技術(shù)性能指標(biāo)，使液壓挖掘機具有節(jié)能、高效和自動適應(yīng)負(fù)載變化的特點。 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 63 挖掘機的工作裝置設(shè)計 定動臂、斗桿、鏟斗的結(jié)構(gòu)形式 動臂是工作裝置中的主要構(gòu)件，斗桿的結(jié)構(gòu)形式往往決定于動臂的結(jié)構(gòu)形式。反鏟動臂分為整體式和組合式兩類。 直動臂構(gòu)造簡單、輕巧、布置緊湊，主要用于懸掛式挖掘機 ,如圖 3 1 所示。 采用整體式彎動臂有利于得到較大的挖掘深度，它是專用反鏟裝置的常見形式。整體式彎動臂在彎曲處的結(jié)構(gòu)形狀和強度值得注意，有時采用三節(jié)變動臂有利于降低彎曲處的應(yīng)力集中。 整體式變動臂結(jié)構(gòu)簡單、價廉，風(fēng)度相同時結(jié)構(gòu)重量較組合式動臂輕。它的缺點是替換工作裝置少，通用性較差。為了擴大機械通用性，提高其利用率。往往需要配備幾套完全 不通用的工作裝置。一般說，長期用于作業(yè)相似的反鏟采用整體式動臂結(jié)構(gòu)比較合適。如圖 2 1 所示。 組合式動臂一般都為彎臂形式。其組合方式有兩類，一類用輔助連桿（或液壓缸）連接，另一類用螺栓連接。 組合式動臂與整體式動臂相比各有優(yōu)缺點，它們分別適用于不同的作業(yè)條件。組合式動臂的主要優(yōu)點是： 1工作尺寸和挖掘力可以根據(jù)作業(yè)條件的變化進行調(diào)整。當(dāng)采用螺栓或連桿連接時調(diào)整時間只需十幾分鐘，采用液壓缸連接時可以進行無級調(diào)節(jié)。 2較合理地滿足各種類型作業(yè)裝置的參數(shù)和結(jié)構(gòu)要求，從而較簡單地解決主要構(gòu)件的統(tǒng)一化問題。因此其替換工作裝置較多，替換也方便。一般情況下，下動臂可以適應(yīng)各種作業(yè)裝置要求，不需拆換。 圖 3 1 整 體 式 直 動 臂買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 73裝車運輸比較方便。 由于上述優(yōu)點，組合式動臂結(jié)構(gòu)雖比整體式 動臂復(fù)雜，但得到了較廣泛的應(yīng)用。尤以中小型通用液壓挖掘機作業(yè)條件多時采用組合式動臂較為合適。 本次設(shè)計作業(yè)條件比較單一，所以選用整體式彎動臂。 臂、鏟斗機構(gòu)參數(shù)的選擇 鏟裝置總體方案的選擇 反鏟方案選擇的主要依據(jù)是設(shè)計任務(wù)書規(guī)定的使用要求，據(jù)以決定工作裝置是通用或是專用的。以反鏟為主的通用裝置應(yīng)保證反鏟使用要求，并照顧到其它裝置的性能。專用裝置應(yīng)根據(jù)作業(yè)條件決定結(jié)構(gòu)方案，在滿足主要作業(yè)條件要求的同時照顧其它條件下性能。 反鏟裝置總體方案的選擇包括以下方面： 確定用組合式或整體式動臂，以及組合式動臂的組合方式或整體式動臂的形狀。確定動臂液壓缸的布置為懸掛式或是下置式。 前面已確定采用整體式動臂，動臂液壓缸的布置為下置式。 特性參數(shù) 1K =21 對于一定的工作尺寸而言，動臂與斗桿之間的長度比可在很大內(nèi)選擇。一般當(dāng) 1K 2時，（有反鏟取 1K 3）稱為長動臂短斗桿方案，當(dāng) 1K 屬于短動臂長斗桿方案。 1K 2之間稱為中間比例方案。 要求適用性較強而又無配套替換構(gòu)件或可調(diào)結(jié)構(gòu)的反鏟常取中間比例方案。相反，當(dāng)用配套替換構(gòu)件或可調(diào)連接適應(yīng)不同作業(yè)條件時，不同的配置或鉸點連接情況可組成各種比例方案。在使用條件單一，作業(yè)對象明確的條件下采用整體式動臂和斗桿固定鉸接， 1K 值由作業(yè)條件確定。從作業(yè)范圍看， 在挖高、挖深與挖掘半徑均相同的條件下， 1K 愈大作業(yè)范圍愈窄，從挖掘方式看 1K 大宜用于斗桿挖掘為主，因其剛度較易保證。而 1K 值小宜用于以轉(zhuǎn)斗挖掘為主。 本設(shè)計采用中間比例方案 ,取 1K 3根據(jù)液壓缸系統(tǒng)壓力、流量、系統(tǒng)回路供油方式、工廠制造條件和三化要求等確定各液壓缸缸數(shù)、缸徑、全伸長度與全縮長度之比 ?？紤]到結(jié)構(gòu)尺寸、運動余量、穩(wěn)定性和構(gòu)件運動幅度等因素一般取 1 別情況下因動臂擺角和鉸點布置要求可以取 1 取 2 斗主要參數(shù)的選擇 斗容量 q 、平均斗寬 B ，轉(zhuǎn)斗 挖掘半徑 R 和轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角 2 （這里令 是買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 8鏟斗的四個主要參數(shù)。 R 、 B 及 2 三者與 q 之間有以下幾何關(guān)系 q = 21 2 式 (3 1) 其中： q 中： q =知 )，鏟斗斗容量； R 鏟斗挖掘半徑，單位 m； B 鏟斗斗寬，根據(jù)反鏟斗平均斗寬統(tǒng)計值和推薦范 圍，取 B 2 鏟斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角，一般取 2 90 100，取 2 95 q 、 B 、 2 代入式 (3 1)得： 1 2R （ R 鏟工作液壓缸運動參數(shù)表 表 3 2 液壓缸種類 參 數(shù) 意 義 瞬時力臂瞬時長度全縮力臂全縮長度全縮力臂全伸長度特性參數(shù) 參 數(shù) 符 號 動臂液壓缸 112233臂機構(gòu)參數(shù)的選擇 由于鏟斗容量 q 據(jù)國內(nèi)外液壓挖掘機有關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，通過類比法，選出參數(shù)機買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 9重 G 5噸。 又根據(jù)經(jīng)驗公式計算法，參考機體尺寸和工作尺寸經(jīng)驗系數(shù)表 ， 線尺寸參數(shù) :出 :最大挖掘半徑 R 1 =35 = 最大挖掘深度 35 = 最大卸載高度 35 = 據(jù)統(tǒng)計，最大挖掘半徑 R 1 值一般與 l 1+ l 2 + 此 由要求 R 1 ，已定的3K 可按下列經(jīng)驗公式初選 l 1、 l 2 ： 311 式（ 3 l 1=K l 2 其中： R 1 =1K 經(jīng)計算得出： l 2 = 1K l 2 =三角形 1 、 l 1和3 其中： 1 動臂的彎角，采用彎角能增加挖掘深度，但降低了卸載高度， 取 1 140； 3K 動臂轉(zhuǎn)折處的長度比 一般根據(jù)結(jié)構(gòu)和液壓缸鉸點 步設(shè)計 取3K 3K 因此根據(jù)公式：可以算出 41l 、 42l 、395 40圖 3 1 動 臂 實 際 尺 寸買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 10 13231 式（ 3 39= 42241212422 ) 經(jīng)計算得出： 1l = 42l = 39= 如圖 3 1所示。 動臂液壓缸全伸與全縮時的力臂比 用反鏟可取 4K 反鏟為主的通用機，斗容量 1設(shè)計中取 4K 1。 加大11會使減小或使 下符合反鏟作業(yè)要求， 因此基本用作反鏟的小型機取11 60。本設(shè)計中取11 70。 斗桿液壓缸全縮時 =832 最大（圖 3 12），本設(shè)計中?。?32 ）170 。 取決于液壓缸布置形式，（圖 3 動臂液壓缸結(jié)構(gòu)中這一夾角較小，可能為零。動臂單液壓缸在動1 11 2 32 8 2 最 大 卸 載 高 度 時 動 臂 機 構(gòu) 計 算 簡 圖買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 11 臂上的鉸點一般置于動臂下翼加耳座上， 的下面。初定 5，根據(jù)已知 ，解得 由圖 3） 211m a a x3 s s 32118m a a 1 8 0s 式（ 3 由圖 3 1152m i a x1 s in)s 式（ 3 將這兩式相加，消去5l，并令 A 11 2 ， B A +8得到： H l 1 )- A) +2l )0 式（ 3 又特性參數(shù)： 4K 式（ 3 因此 14K2124 K ) 式（ 3 將上式代入式（ 3得到一元函數(shù) f(=0。式中 經(jīng)計算得出： 圖 3 1 3 最 大 挖 掘 深 度 時 動 臂機構(gòu)計算簡圖 11 2 11 1買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 12 最后由式 （ 355l11m a i s s 式（ 3 70s 0 7s 1 6 后，可通過反函數(shù)，可求和： 經(jīng)計算得出： l=到的結(jié)果符合下列幾何條件： + = ； | - =1 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 13 4 液壓挖掘機工作裝置運動仿真 型的建立 ： 在 以在建立柱塞泵泵體的時需要建立相關(guān)特征， 一般在建立特征的時候都要進行草繪，然后根據(jù)草繪的圖元再轉(zhuǎn)化為三維圖形，例如挖掘機動臂的造型設(shè)計。 （ 1）【新建】名為 b 的【零件】文件。單擊【插入】 /【掃描】 /【伸出項】，草繪，雙向拉伸 260 得到如圖 圖 2）繼續(xù)上一步驟，【掃描】 /【伸出項】后繪制如圖 繪，雙向拉伸 160 實體。 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 14 圖 圖 3）單擊【插入】 /【掃描】 /【切口】，選擇 上一步驟的外形輪廓線進行切剪，雙向切剪 120后得到圖 圖 4）單擊基準(zhǔn)軸工具 ，在圖 兩個圓心處建立兩個基準(zhǔn)軸。繼續(xù)單擊【切剪】草繪如圖 80，得到圖 動臂前端。 圖 圖 5）繼續(xù)【掃描】 /【伸出項】后繪制如圖 繪，雙向拉伸 260得到圖 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 15 圖 圖 6）單擊【插入 】 /【掃描】 /【切口】，繪制如圖 向切剪 104后得到圖 圖 圖 7）單擊【孔工具】 ，在動臂的兩端創(chuàng)建兩個通孔 圖 到動臂的總體造型。 圖 件運動配裝： 用 行裝配能夠發(fā)現(xiàn)很多實際中很難發(fā)現(xiàn)的問題，我們還可以用 行干涉分析，為了合理的確定鏟斗關(guān)系，用 行仿真是再好不過的一種方法了，這樣即經(jīng)濟又迅速。當(dāng) 發(fā)現(xiàn)裝配中出現(xiàn)了問題時，只要回過去修改零件就可以了， 自動更新修改后的裝配關(guān)系。例如： 挖掘機鏟斗的連接。 （ 1）繼續(xù)單擊【添加組件】 ，導(dǎo)入鏟斗零件 h，約束類型選擇【銷釘】，選擇【軸對齊】為兩零件 e、 平移】為零件 文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 16 如圖 4 （ 2）繼續(xù)單擊【添加組件】 ，導(dǎo)入連桿零件 j，約束類型選擇【銷釘】，選擇【軸對齊】為兩零件 j、 h 端部通孔的中心軸，【平移】為零件 j 端部孔內(nèi)側(cè)和零件 h 下部孔外側(cè)，如圖 4 圖 4 圖 4 3）單擊【添加組件】 ，導(dǎo)入鏟斗油缸零件 i，如 3）所示完成約束。再次單擊【添加組件】 ，導(dǎo)入鏟斗油缸活塞零件 l，如 4）所示【軸對齊】為兩零件 l、j 端部通孔的中心軸，【平移】為零件 成約束。如圖 4 4 圖 4 圖 4 4）繼續(xù)單 擊【添加組件】 ，導(dǎo)入搖桿零件 k，約束類型選擇【銷釘】，選擇【軸對齊】為兩零件 j、 k 端部通孔的中心軸，【平移】為零件 k 端部孔內(nèi)側(cè)和零件 j 孔外側(cè)，新建約束【圓柱】，選擇【軸對齊】為零件 圖4 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 17 圖 4 5）重復(fù)第（ 2）、（ 4）步驟，在另外一邊繼續(xù)導(dǎo)入連桿和搖桿。 在部分仿真都已經(jīng)結(jié)束后，可以連接成整體的仿真如圖 圖 圖 件運動仿真 挖掘機鏟斗斗尖軌跡的包絡(luò)圖 ,即 挖掘機在任一正常工作位置時所控制到的工作范圍。它是挖掘機后來進行靜動態(tài)分析的前提和基礎(chǔ)。 機構(gòu)是由構(gòu)件組合而成的，其中每個構(gòu)件都是以一定的方式至少與一個構(gòu)件相連接，這種連接既使兩個構(gòu)件直接接觸，又使兩個構(gòu)件產(chǎn)生一買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 18 定的相對運動。 目前包絡(luò)線圖的繪制方法多采用繪圖法即當(dāng)反鏟工作裝置的結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)尺寸己定時 (包括動臂、斗桿、鏟斗尺寸、鉸點位置 ,相對的允許轉(zhuǎn)角或各油缸的行程等 ) ,用作圖法求得挖掘機挖掘軌跡的包絡(luò)圖?；虿捎镁仃嚪椒锤鶕?jù)相鄰兩桿件的平移、轉(zhuǎn)動關(guān)系 ,為關(guān)節(jié)鏈中的每一個桿件建立附加坐標(biāo)系。在桿機構(gòu)的分析中 利用坐標(biāo)變換 ,求出不同位置的節(jié)點力與位移的關(guān)系 ,然后在計算機上用 C + + 程序編程。這兩種方法復(fù)雜、工作量大而且不直觀 ,而采用 E 的運動學(xué)仿真模塊 ,可以通過限制挖掘機的極限位置而得到挖掘機的鏟斗斗尖運動軌跡即挖掘機包絡(luò)線圖 ,這大大節(jié)省了運動分析的時間 ,并提高分析的質(zhì)量。挖掘機在工作中有幾個典型的工況位置。 1） 鏟斗最高位置處的姿態(tài)。鏟斗最高位置出現(xiàn)在動臂油缸全伸 ,斗桿油缸和鏟斗油缸全縮時。 (2)最高卸載高度處的姿態(tài)。工作裝置處于最高卸載高度處 ,動臂油缸全伸 ,斗桿油缸全縮 ,鏟斗處在 垂直工作地面向下的位置 ,該位置挖掘機工作裝置先滿斗上升 ,到卸載位置處開始卸載 ,其目標(biāo)是使裝載車達到盡可能多的物料裝載。其中涉及的運動包括 :上升過程的加速與減速 ,卸載過程的抖動卸料及卸載完后的加速下降。 (3)最大挖掘半徑的姿態(tài)。挖掘機的設(shè)計規(guī)范中 ,最大挖掘半徑是評價挖掘能力的主要標(biāo)準(zhǔn)之一 ,它決定著挖掘機的挖掘范圍。該位置出現(xiàn)在斗桿油缸全縮 ,鏟斗齒尖、斗桿與鏟斗鉸接點及斗桿與斗桿油缸鉸接點這 3 點處于同一直線上 ,且動臂油缸縮進使鏟斗齒尖處于地面上。在該位置處 ,工作裝置下落時 ,挖掘機將會產(chǎn)生很大的沖擊力 ,在挖掘 的過程中也將受到很大的土壤阻力。 (4)最深挖掘位置處的姿態(tài)。此位置出現(xiàn)在動臂油缸全縮 ,斗桿與斗桿油缸鉸接點、斗桿與鏟斗鉸接點及鏟斗齒尖在同一直線上且垂直于挖掘面。該位置處 ,鏟斗中物料較多 ,土壤挖掘阻力較大 ,大臂、斗桿與鏟斗的受力都很大 ,同時該位置也是用于計算斗桿與鏟斗的危險情況的典型受力工況位置。了解挖掘機各個典型位置后 ,以保證挖掘機具有良好的綜合性能為原則 ,包括能夠得到較大的挖掘深度和挖掘半徑等較大的挖掘范圍 ;鏟斗滿斗時土壤不會外卸 ,卸載時土壤能夠卸除干凈 ;并且考慮到反鏟裝置的強度等原則來確定動臂與斗桿 之間、斗桿與鏟斗之間的最大夾角和最小轉(zhuǎn)角。然后使用 的 連接軸設(shè)置 ,分別對動臂、斗桿、和鏟斗的運動范圍加以限制。接下來可以通過 拖動 功能拖動動臂得到動臂的極限位置 ;再固定旋轉(zhuǎn)支撐和動臂拖動斗桿得到斗桿的極限位置 ;最后固定動臂和斗桿 ,拖動鏟斗以得到鏟斗的極限位置。整個挖掘機的各個運動極限位置分析后 ,就可以創(chuàng)建驅(qū)動器。 挖掘機具有多個自由度 ,且各個自由度之間形成一個完整的閉環(huán)結(jié)構(gòu) ,因此它的機構(gòu)仿真屬于多驅(qū)動器開環(huán)機構(gòu)仿真。創(chuàng)建驅(qū)動器 , 選擇 的 伺服電動機 分別在回轉(zhuǎn)裝置與動臂、動臂與斗桿、斗桿與鏟斗的連接軸處創(chuàng)建 3 個伺服電機 ,在 規(guī)范 處選擇 位置 ,在 模 處選擇 表 ,根據(jù)各零件的運動范圍設(shè)置時間和位置 ,以確定不同時間電機的相對轉(zhuǎn)角。然后進行運行分析 ,選擇 的 運行 ,新建分析定義 ,設(shè)置好開始和結(jié)束時間 ,按照各個伺服電機的運動順序添加電機 ,并設(shè)置好每個電機的開始和結(jié)束時間。這樣 , 挖掘機就會在要求的范圍內(nèi)運動。選擇 的 運動軌跡 ,選擇鏟斗末端一點 ,就可以得到挖掘機鏟斗的包絡(luò)線圖 ,如圖 掘機各極限位置如買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 19 圖 示 圖 挖掘機包絡(luò) (a) (b) (c) (d) (e) (f) 圖 挖掘機工作裝置各極限位置 (a) 鏟斗和斗桿油缸全縮、動臂油缸全伸 ; (b) 斗桿油缸全縮 ,鏟斗和動臂油缸全伸 ; (c) 鏟斗、斗桿和動臂油缸全伸 ;(d) 鏟斗油缸全縮 ,斗桿和動臂油缸全伸 ; (e) 鏟斗 、動臂油缸全縮、斗桿油缸全伸 ; (f) 鏟斗、斗桿和動臂油缸全縮運動仿真的結(jié)果可以以動畫的形式表現(xiàn) ,也可以以參數(shù)的形式輸出。啟動 的 測量 選擇鏟斗末端的一點 ,可得到這一點隨時間變化的 X 和 如圖 4 所示。從圖