液压,挖掘机,工作,装置,仿真,设计,毕业设计,全套,图纸多变性，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。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。国外液压挖掘机设计方法研究现状设计理论和方法研究及应用。国外生产企业在产品的设计和研制过程中，广泛推广采用有限寿命设计理论，以替代传统的无限寿命设计理论和方法，并将疲劳损伤累积理论断裂力学有限元法优化设计电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压挖掘机的强度研究方面，促进了产品的优质高效率和竞争力。美国提出了考核动强度的动态设计分析方法，并创立了预测产品失效和更新的理论。日本制定了液压挖掘机构件的强度评定程序，研制了可靠性处理系统。借助于现代设计理论和方法，缩短了新产品的研发周期，加速了液压挖掘机更新换代的进程，提高其可靠性和耐久性。例如，德国公司的型液压挖掘机，公司的型液压挖掘机，的型液压挖掘机，法国公司的型液压挖掘机，都是应用现代设计理论和方法设计的新型机型。重视实验研究和电子计算机技术的应用。近年来，国外液压挖掘机产量急剧上升，结构逐步完善，在工程建设和施工行业中占有很重要的位置。液压挖掘机迅速发展的根本原因，在于机械本身的优越性，也由于下述几个因素重视试验研究工作，液压挖掘机的研制除了保证机械技术性能以外，十分重视挖掘机的使用经济性和工作可靠性，研制过程中，进行各种性能试验和可靠性试验，包括构件强度试验系统试验操纵试验耐久性试验等，要通过严格的科学试验和用户评价，才进行定型生产重视电子计算机技术的应用，设计制造更轻便的工作装置，而不削弱其强度，其实对挖掘机工作装置的研究已经十分成熟。它的应用加快了新产品的发展速度，使新产品从设计到批量生产的周期缩短到年左右。采用新结构和新材料，利用现代设计技术和先进制造技术，仍是保证和提高液压挖掘机性能的个较重要的途径。国内的研究现状及发展动态自世纪年代以来，国外些先进商用有限元多体系统动力学软件进入我国，如等，应用于液压挖掘机的结构分析仿真和优化。国内对于挖掘机工作装置设计理论与方法的研究可归纳如下工作装置的运动分析。对工作装置的运动分析，关系到挖掘机的力学分析，是其他分析与设计的基础。文献利用个人编制的软件对液压小型反铲挖掘机各种静态姿态角度下的理论挖掘力进行了分析与仿真文献利用矩阵变换原理对单斗反铲液压挖掘机进行了详尽的阐述文献对液压挖掘机反铲工作装置各主要构件进行了运动学和动力学分析，得到了反铲装置各关键点的坐标和实现挖掘力的限制条件文献利用拉格朗日第方程对液压挖掘机的工作装置建立了挖掘作业过程中的动力学模型，对其动能势能和挖掘力进行计算，为分析挖掘作业工作装置所受到的力和运动之间关系控制作业规划和仿真提供了理论基础。工作装置的优化。优化设计方法己在我国工程设计领域得到广泛运用。它是建立在近代数学最优化方法和计算机程序之上，解决复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。本文研究的主要内容本论文主要对由动臂斗杆铲斗销轴组成挖掘机工作装置进行设计。具体内容包括以下五部分挖掘机工作装置的总体设计。挖掘机的工作装置详细的机构运动学分析。工作装置各部分的基本尺寸的计算和验证。工作装置主要部件的结构设计。销轴的设计及螺栓等标准件进行选型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液压正铲挖掘机由工作装置，上部转台和行走装置三大部分组成，如图所示。其中上部转台包括动力装置传动机构的主要部分回转机构辅助设备和驾驶室工作装置由动臂斗杆铲斗及动臂油缸斗杆油缸铲斗油缸组成，如图所示。图液压正铲挖掘机的基本组成图液压正铲挖掘机工作装置挖掘作业时，操纵动臂油缸使动臂下降至铲斗接触挖掘面，然后操纵斗杆油缸和铲斗油缸，使斗进行挖掘和装载