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（图纸+论文）液压挖掘机正铲工作装置仿真设计（全套完整）

国外的研究现状及发展动态国外产品发展趋势年在意大利生产了第台液压挖掘机，由于其挖掘能力强生产率高通用性好操纵轻便等特点，在工程建设施工中起着重要的作用。六十年代，随着西方经济的发展，液压挖掘机需求数量急剧上升，但大多数属于中小型液压挖掘机。七十年代开始，随着科学技术的进步和大型水电工程及大型露天矿建设的需要，液压挖掘机向高速高压大斗容大功率发展。随着液压挖掘机产量的提高和使用范围的扩大，世界上这类开斗方式现在已少用，目前挖掘机上采用较多的是另种底卸式铲斗，铲斗由两半组成，靠上部的铰连接。卸土油缸装在斗的后壁中。油缸收缩时通过杠杆系统使斗前壁顺板向上翘起，将土壤从底部卸出。用这种方式卸载，卸载高度大，卸载时间较短，装车时铲斗得以更靠近车休并且还可以有控制地打开额板，使土或石块比较缓慢地卸出，因而减少了对车辆的撞击，延长了车辆的使用寿命。另外这种斗还能用于挑选石块，很受欢迎，但铲斗的重量加大较多，因而在工作装置尺寸整机稳定性相同的情况下斗容量有所减少，并且由于斗由两部分组成，受力情况较差。采用底卸式铲斗结构，铲斗的转角可以减小，因而有些挖掘机已取消了铲斗油缸的连杆装置，铲斗油缸直接与斗体相连接，简化了结构，并在定程度上加大了转斗挖掘力。当挖掘机挖掘比较松软的对象或用于装载散粒物料时，正铲斗可以换成装载斗，在整机重量基本不变的情况下，这种斗的容量可以大大增加，因而提高了生产率。装载斗般都是前卸式，不装斗齿，以减小挖掘松散物料时的挖掘阻力。本设计中我采用图.这结构。图.液压正铲挖掘机结构图.液压正铲挖掘机机构简图图.所示是正铲挖掘机工作装置的示意图，采用直动臂直斗杆形式，铲斗为前卸式。动臂和动臂油缸在转台上的铰点分别为和，它们的位置以停机面为轴，整机回转中心线为轴图的直角坐标值来表示。这台挖掘机的主要工作油缸共只，其中动臂油缸两只，置于动臂的两侧斗杆油缸只,置于斗杆的中部铲斗油缸两只，铰于斗杆中部。主要工作油缸的主要参数列于表中。表.正铲液压挖掘机主要油缸的主要参数.工作装置运动分析动臂运动分析动臂的位置由动臂油缸的长度决定。动臂是焊接的箱形结构，由高强度钢板焊成，也有的是铸造的混合结构，和反铲工作装置相比，正铲动臂较短且是单节的。动臂下端和转台铰接，动臂油缸般为双缸，在布置上动臂的下铰点高于动臂油缸的下铰点且靠后。这种布置方案能保证动臂具有定的上倾角和下倾角，以满足挖掘和卸载的需要，同时也保证动臂机构具有必要的提升力矩和闭锁力矩。斗杆也是焊接箱形结构或铸造混合结构。斗杆的端与动臂的上端铰接，斗杆油缸的两端分别与动臂和斗杆的下缘铰接，形成了斗杆机构。由于正铲常以斗杆挖掘为主，这样的结构布置适合于向前推压，液压缸大腔进油可以发挥较大的挖掘力。正铲斗铰接在斗杆的端部，铲斗油缸的两端分别与斗杆中部和连杆装置连接，形成转斗机构，般为六连杆机构。有时铲斗缸的活塞杆直接和铲斗铰接形成四连杆机构。挖掘机正铲的铲斗根据结构和卸土方式可分为前卸式和底卸式两大类。前卸式铲斗卸土时直接靠铲斗油缸使斗翻转，土镶从斗的前方卸出。这种构造简单，斗体是整体结构，刚度和强度都比较好，并且不需要另设卸土油缸，但是为了能将土卸尽，要求卸土时前壁与水平夹角大于度,因而要求铲斗的转角加大，结果导致所需的铲斗油缸功率增加，或者造成转斗挖掘力下降或卸土时间延长。此外，前卸式铲斗还影响有效卸载高度。底卸式铲斗靠打开斗底卸土。所示的铲斗是靠专门的油缸起闭斗底。挖掘时斗底关闭，卸土时斗底打开，土城从底部卸出。这类结构的卸土性能较好，要求铲斗的转角也小，但必须增设卸土油缸，此外，斗底打开后也影响到有效卸载高度。杂设计问题的种有效工具，是计算机辅助设计应用中的个重要方面。它运用到机械设计中，能根据产品的要求，合理地确定和计算各项参数，以其达到最佳设计目标。文献应用变换矩阵来建立数学模型，编制挖掘机工作装置设计软件对挖掘机工作装置进行快速有效的计算。文献针对液压挖掘机铲斗连杆机构采用复合形法进行优化求解，并且给出了程序设计的流程框图。文献提出了利用优化方法分析计算挖掘机在各种工况下的稳定系数和具体解决方法，找出并分析了挖掘机在特定工况下的最不稳定姿态，为挖掘机的稳定性分析提供了理论计算公式和具体分析手段。文献开发了液压正铲挖掘机工作装置通用分析软件，只能对现有的机型进行分析，没有从原理出发对工作装置参数进行设计，并进行优化。国内太原重型机械学院和浙江大学在这方面做出了突出的贡献，浙江大学年开发了个用于液压挖掘机的大型软件系统，在此基础上于年代初开发了液压挖掘机的集成化智能系统此外太原重型机械有限公司研究所利用开发计算挖掘机的三维仿真软件徐州工程机械研究所利用软件完成整机工作装置的三维实体造型等。但是由于受客观条件的限制，在产品的设计制造中大部分工作还是采用传统的设计方法和理论，虽然采用了优化设计方法，但主要针对国内小型液压反铲挖掘机的设计做了大量工作。正铲工作装置设计现状。由于矿山条件恶劣，液压挖掘机在矿山没有得到广泛应用，因此国内对液压正铲挖掘机的研究很少，没有形成自己的设计体系。近年来随着液压技术的发展及液压元件质量的提高，大型液压正铲挖掘机在矿山才得到应用，合理地设计工作装置的主要构件是行业发展的需要。目前研究液压挖掘机工作装置设计的重点在于提高工作装置结构件的可靠性和耐久性对工作装置机构进行计算机辅助计算和优化设计，提高挖掘机的挖掘性能，同时使挖掘机设计人员从繁忙的计算中解脱出来。因此，开发个专业化的工作装置设计的工具软件显得非常必要。液压,挖掘机,工作,装置,仿真,设计,毕业设计,全套,图纸目录前言.课题研究的背景和意义.液压挖掘机研究现状及发展动态国外的研究现状及发展动态国内的研究现状及发展动态.本文研究的主要内容液压正铲挖掘机工作装置的运动分析.液压正铲挖掘机的基本组成和工作原理.工作装置结构方案的确定.工作装置运动分析动臂运动分析斗杆运动分析斗齿尖的几种特殊工作位置的计算工作装置尺寸的设计确定.应用举例动臂及斗杆长度确定机构转角范围确定.油缸铰点及行程确定动臂油缸的铰点及行程确定斗杆油缸铰点及行程确定铲斗油缸铰点及行程确定.工作装置的位置模型建立动臂与平台铰点位置的确定动臂及斗杆长度的确定机构转角范围确定.工作装置油缸铰点及行程确定动臂油缸的铰点及行程确定斗杆油缸铰点及行程确定铲斗油缸铰点及行程确定.液压正铲挖掘机三维模型结论参考文献致谢摘要近年来，随着钢铁业煤炭业电力业的持续迅猛发展，挖掘机等工程机械的需求日益增加，并广泛地运用于房屋建筑筑路工程水利建设农林开发港口建设国防工事的土石方施工和矿山采掘工业中。由于其作业工况复杂多变，挖掘方式往往是凭借操作者的经验，根据实际作业工况决定，为了减小操作者的挖掘经验对挖掘效果的影响，就迫切需要建立起铲斗挖掘轨迹与各液压缸的直接对应关系，实现挖掘机操作的自动化。同时由于挖掘机的工作环境的复杂性及工况的多变性，就要求液压挖掘机本身结构要根据环境的不同作相应的调整，这就决定了挖掘机设计的平凡性重复性。然而液压挖掘机的工作装置又是个多自由度的多杆系统，各铰点的确定非常复杂，这些因素就造成了液压挖掘机的投资大设计周期长，严重地影响了厂商的经济效益及国民经济的发展。本文主要的设计工作主要有以下几个方面在现场测绘及参考有关资料的基础上了解液压挖掘机的工作方式及工作环境。确定液压挖掘机各个工作装置的结构，查找相关资料并结合经验公式对挖掘机工作装置的总体进行设计，用比例法和经验公式计算出工作装置各部分的基本尺寸并对其进行应力分析，然后绘制出其二维图纸，继而用画出各装置的三维模型。将各装置装配后对其进行运动模拟仿真。关键词挖掘机工作装置运动仿真作用。传统研发管理及设计方法只是被动地重复分析产品的性能，而不是主动地设计产品的参数。作为项设计，不仅要求方案可行合理，而且应该是些指标达到最优的理想方案。随着电子计算机的应用，在机械设计领域内，已经可以用现代化的设计方法和手段进行设计，来满足对机械产品提出的要求。利用优化设计方法，人们就可以从众多的设计方案中寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。可靠性是我国工程机械的致命弱点，我们要正视差距，增强科研开发力度，提高技术水平，更多地发展具有自主知识产权的高质量产品，进步促进工程机械的发展。.液压挖掘机研究现状及发展动态挖掘机作为种典型的土石方施工设备，在基础设施建设中起着十分重要的作用，因此加强对挖掘机的研究具有十分重要的意义，随着能源的紧缺和人们对环保意识的增强，节能技术研究成为同行学者关注的焦点没随着人类空间获活动的延伸，以及人类对挖掘机工作环境与功能要求的延伸，在遥控挖掘机和机器人化挖掘机研究方面正进行不懈努力，遥控挖掘机的研究离实用化已经不远，开发智能化的多功能挖掘机并使之成为真正的挖掘机器人还是人们追求的目标。由于挖掘作业中负载变化剧烈，有些学者已经开始将振动挖掘方式运用于减少挖掘阻力，减低功率消耗以及延长机器使用寿命方面的研究。近年来，随着人类对自然的开发，挖掘机也朝着大型化大功率化发展，从而满足人类对大型工程的需求。国外的研究现状及发展动态国外产品发展趋势年在意大利生产了第台液压挖掘机，由于其挖掘能力强生产率高通用性好操纵轻便等特点，在工程建设施工中起着重要的作用。六十年代，随着西方经济的发展，液压挖掘机需求数量急剧上升，但大多数属于中小型液压挖掘机。七十年代开始，随着科学技术的进步和大型水电工程及大型露天矿建设的需要，液压挖掘机向高速高压大斗容大功率发展。随着液压挖掘机产量的提高和使用范围的扩大，世界上著名的挖掘机生产商纷纷采用各种高新技术，来提高产品的竞争力。国外的些公司开始研制大型矿用液压挖掘机，其中以德国法国产品居多。在液压挖掘机产品功能方面，液压挖掘机工作装置向多功能化的方向发展。当液压挖掘机配置不同的作业装置时，可以用来吊夹推刮松挖装铣削拆除清除和压实等作业，且大都采用快换装置，驾驶员在驾驶室内就可以完成作业装置的更换，般在分钟内就可以完成作业装置的更换。工作装置中动臂斗杆结构变化多样，扩展了主机的使用功能。随着传统型和通用型产品样机减少，些有特殊构造的有特色的产品和多功能的产品备受用户的青睐，这些多用途作业装置大大扩展了液压挖掘机的功用，提高了产品的施工适用性。同时也体现了各厂家市场差异化的产品发展战略和各自的技术水平。所以，研究专业性的挖掘机设计理论方法甚至是专用软件，以便缩短设计周期提高产品性能和可靠性，快速响应市场和用户的要求。