（优秀毕业设计）反铲式单斗液压挖掘机工作装置毕业设计CAD图纸全套资料及其运动分析

再以此为基础就可以计算出动臂上的其他尺寸。

危险工况受力分析根据受力分析和以往的实验表明，在动臂上出现最大载荷的工况应满足以下条件动臂油缸全缩。

在同条直线上，其连线与轴垂直。

铲斗挖掘时，斗边点遇到障碍。

该工况也就是最大挖掘深度工况，具体工作装置简图如.所示。

摇臂连杆动臂下铰点动臂油缸下铰点动臂与动臂油缸铰点动臂上铰点斗杆油缸上铰点斗杆下铰点铲斗油缸下铰点铲斗下铰点铲斗上铰点铲斗斗齿尖图.第工况位置工作装置简图的求解由于在同条直线上，连杆机构的传动比不变，而铲斗的重力绕点所产生的力矩相对于铲斗油缸对点所产生的力矩而言可以忽略不计，故的值与前面两工况样，。

的求解在此工况下时，而前面的计算中已经得出取整个工作装置为研究对象，则有求得为负值，在此工况中铲斗油缸的挖掘力不能得到最大的发挥。

故需要转动铰点直到铲斗油缸发挥最大挖掘力为止。

由计算知当点纵坐标即时，铲斗油缸能发挥最大的挖掘力。

摇臂连杆动臂下铰点动臂油缸下铰点动臂与动臂油缸铰点动臂上铰点斗杆油缸上铰点斗杆下铰点铲斗油缸下铰点铲斗下铰点铲斗上铰点铲斗斗齿尖图.实际工作时第工况位置工作装置简图此工况是第Ⅰ工况下转动斗杆油缸而得的。

除第点中的连线与轴垂直修改成外，其他条件均不变，如图.所示。

在此工况中，动臂油缸全缩，由前面的计算有则解之在中，由几何关系则有解得，而则由图.可知与的求解由于挖掘时为铲斗油缸工作，而又在同条直线上，故的值仍与前面的计算样，。

工作装置各部分受到的重力对点的矩取整个工作装置为研究对象，则有也就是说此时仅是动臂与铲斗油缸进行挖掘。

动臂铰点作用力的求取取斗杆铲斗连杆机构为研究对象，则有方向与轴平行，在轴的正方向上。

铰点的求解对上下动臂附加弯矩与扭矩的求解与的夹角为，与的夹角为，则在坐标系上沿坐标轴的分力则所产生的横向弯矩则所产生的附加横向弯矩所产生的附加横向扭矩在坐标系上沿坐标轴的分力为则所产生的附加横向弯矩所产生的附加扭矩内力图和弯矩图的求解上动臂所受到的轴向力上动臂所受到的剪力上动臂所受到的轴向弯矩下动臂所受到的轴向力下动臂所受到的剪力下动臂所受到的轴向弯矩由计算可以得出动臂在危险工况中的内力图和弯矩图如图.所示。

动臂下铰点动臂与动臂油缸铰点动臂油缸下铰点.危险工况下图动臂下铰点动臂与动臂油缸铰点动臂油缸下铰点.危险工况下图动臂下铰点动臂与动臂油缸铰点动臂油缸下铰点.危险工况下图结构尺寸计算由内力弯矩图分析知在动臂拐点处所受到的应力可能最大，是危险截面。

因此我们首先要选择该截面进行计算，然后再以此为基础，就可以用作图法或计算得到动臂的其它结构尺寸。

由现场测绘和经验统计，初步选择动臂底板的宽度底板的厚度反铲式单斗，液压，挖掘机，工作，装置，设计，及其，运动，分析，毕业设计，全套，图纸液压挖掘机工作装置结构设计及运动分析引言挖掘机在国民经济建设的许多行业被广泛地采用，如工业与民用建筑交通运输水利电气工程农田改造矿山采掘以及现代化军事工程等等行业的机械化施工中。

据统计，般工程施工中约有的土方量露天矿山中的剥离量和采掘量是用挖掘机完成的。

随着我国基础设施建设的深入和在建设中挖掘机的广泛应用，挖掘机市场有着广阔的发展空间，因此发展满足我国国情所需要的挖掘机是十分必要的。

而工作装置作为挖掘机的重要组成部分，对其研究和控制是对整机开发的基础。

反铲式单斗液压挖掘机工作装置是个较复杂的空间机构，国内外对其运动分析机构和结构参数优化设计方面都作了较深入的研究，具体的设计特别是中型挖掘机的设计已经趋于成熟。

关于反铲式单斗液压挖掘机的相关文献也很多，这些文献从不同侧面对工作装置的设计进行了论述。

而笔者的设计知识和水平还只是个学步的孩子，进行本课题的设计是为对挖掘机的工作装置设计有些大体的认识，掌握实际工程设计的流程方法，巩固所学的知识和提高设计能力。

绪论国内外研究状况当前，国际上挖掘机的生产正向大型化微型化多能化和专用化的方向发展。

国外挖掘机行业重视采用新技术新工艺新结构和新材料，加快了向标准化系列化通用化发展的步伐。

我国己经形成了挖掘机的系列化生产，近年来还开发了许多新产品，引进了国外的些先进的生产率较高的挖掘机型号。

由于使用性能技术指标和经济指标上的优越，世界上许多国家，特别是工业发达国家，都在大力发展单斗液压挖掘机。

目前，单斗液压挖掘机的发展着眼于动力和传动系统的改进以达到高效节能应用范围不断扩大，成本不断降低，向标准化模块化发展，以提高零部件配件的可靠性，从而保证整机的可靠性电子计算机监测与控制，实现机电体化提高机械作业性能，降低噪音，减少停机维修时间，提高适应能力，消除公害，纵观未来，单斗液压挖掘机有以下的趋势向大型化发展的同时向微型化发展。

更为普遍地采用节能技术。

不断提高可靠性和使用寿命。

工作装置结构不断改进，工作范围不断扩大。

由内燃机驱动向电力驱动发展。

液压系统不断改进，液压元件不断更新。

应用微电子气液等机电体化综合技术。

增大铲斗容量，加大功率，提高生产效率。

人机工程学在设计中的充分利用。

二论文构成及研究内容本论文主要对由动臂斗杆铲斗销轴连杆机构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。

二总体方案设计工作装置构成斗杆油缸动臂油管动臂油缸铲斗斗齿侧板连杆曲柄铲斗油缸斗杆图.工作装置组成图图.为液压挖掘机工作装置基本组成及传动示意图，如图所示反铲工作装置由铲斗连杆斗杆动臂相应的三组液压缸等组成。

动臂下铰点铰接在转台上，通过动臂缸的伸缩，使动臂连同整个工作装置绕动臂下铰点转动。

依靠斗杆缸使斗杆绕动臂的上铰点转动，而铲斗铰接于斗杆前端，通过铲斗缸和连杆则使铲斗绕斗杆前铰点转动。

挖掘作业时，接通回转马达转动转台，使工作装置转到挖掘位置，同时操纵动臂缸小腔进油使液压缸回缩，动臂下降至铲斗触地后再操纵斗杆缸或铲斗缸，液压缸大腔进油而伸长，使铲斗进行挖掘和装载工作。

铲斗装满后，铲斗缸和斗杆缸停动并操纵动臂缸大腔进油，使动臂抬起，随即接通回转马达，使工作装置转到卸载位置，再操纵铲斗缸或斗杆缸回缩，使铲斗翻转进行卸土。

卸完后，工作装置再转至挖掘位置进行第二次挖掘循环。

在实际挖掘作业中，由于土质情况挖掘面条件以及挖掘机液压系统的不同，反铲装置三种液压缸在挖掘循环中的动作配合可以是多样的随机的。

上述过程仅为般的理想过程。

挖掘机工作装置的大臂与斗杆是变截面的箱梁结构，铲斗是由厚度薄的钢板焊接而成。

各油缸可看作是只承受拉压载荷的杆。

根据以上特征，可以对工作装置进行适当简化处理。

则可知单斗液压挖掘机的工作装置可以看成是由动臂斗杆铲斗动臂油缸斗杆油缸铲斗油缸及连杆机构组成的具有三自由度的六杆机构，处理的具体简图如.所示。

进步简化得图如.所示。

图.工作装置结构简图铲斗连杆斗杆动臂铲斗油缸斗杆油缸图.工作装置结构简化图挖掘机的工作装置经上面的简化后实质是组平面连杆机构，自由度是，即工作装置的几何位置由动臂油缸长度斗杆油缸长度铲斗油缸长度决定，当为确定的值时，工作装置的位置也就能够确定。

二动臂及斗杆的结构形式动臂采用整体式弯动臂，这种结构形式在小型挖掘机中应用较为广泛。

其结构简单价廉，刚度相同时结构重量较组合式动臂轻，且有利于得到较大的挖掘深度。

斗杆也有整体式和组合式两种，大多数挖掘机采用整体式斗杆。

在本设计中由于不需要调节斗杆的长度，故也采用整体式斗杆。

三动臂油缸与铲斗油缸的布置动臂油缸装在动臂的前下方，动臂的下支承点即动臂与转台的铰点设在转台回转中心之前并稍高于转台平面，这样的布置有利于反铲的挖掘深度。

大部分中小型液压挖掘机以反铲作业为主，常采用动臂支点靠前布置的方案。

油缸活塞杆端部与动臂的铰点设在动臂箱体下底板的凸缘上，虽然这样会影响动臂的下降幅度，但不会削弱动臂的结构强度，而且使动臂的受力更加合理。

对于斗容量为.的小型液压挖掘机，单只动臂液压缸即可满足工作要求。

具体结构如图.所示。

四铲斗与铲斗油缸的连接方式本方案中采用六连杆的布置方式，相比四连杆布置方式而言在相同的铲斗油缸行程下能得到较大的铲斗转角，改善了机构的传动特性。

该布置中杆与杆的铰接位置虽然使铲斗的转角减少但保证能得到足够大的铲斗平均挖掘力。

如图.所示。

斗杆连杆机构铲斗图.铲斗连接布置示意图五铲斗的结构选择铲斗结构形状和参数的合理选择对挖掘机的作业效果影响很大，合适的铲斗应满足以下要求有利于物料的自由流动。

铲斗内壁不宜设置横向凸缘棱角等。

斗底的纵向剖面形状要适合于各种物料的运动规律。

要使物料易于卸尽。

为使装进铲斗的物料不易于卸出，铲斗的宽度与物料的粒径之比应大于，大于时，颗粒尺寸不考虑，视物料为均质。

综上考虑，选用小型挖掘机常用的铲斗结构，基本结构如图.所示。

图.铲斗斗齿的安装连接采用橡胶卡销式，结构示意图如.所示。

卡销橡胶卡销齿座斗齿图.卡销式斗齿结构示意图六原始几何参数的确定动臂与斗杆的长度比由于所设计的挖掘机适用性较强，作业对象明确，般不替换工作装置，故取中间比例方案，取在之间。

考虑到值大，工作装置结构重心离机体近。

初步选取，即。

铲斗斗容与主参数的选择斗容量在任务书中已经给出.按经验公式和比拟法初选，铲斗平均宽度，铲斗切削半径，铲斗装满转角。

工作装置液压系统主参数的初步选择各工作油缸的缸径选择要考虑到液压系统的工作压力和“三化“要求。

初选动臂油缸内径，活塞杆的直径。

斗杆油缸的内径，活塞杆的直径。

铲斗油缸的内径，活塞杆的直径。

按经验公式初选各油缸全伸长度与全缩长度之比.。

参照任务书的要求选择工作装置液压系统的工作压力，闭锁压力。

三工作装置运动学分析动臂运动分析动臂油缸的最短长度动臂油缸的伸出的最大长度动臂油缸的下铰点动臂油缸的上铰点动臂的下铰点.图.动臂摆角范围计算简图动臂摆角是的函数。

动臂上任意点在任时刻的坐标值也都是的函数。

如图.所示，图中动臂油缸的最短长度动臂油缸的伸出的最大长度动臂油缸两铰点分别与动臂下铰点连线夹角的最小值动臂油缸两铰点分别与动臂下铰点连线夹角的最大值动臂油缸的下铰点动臂油缸的上铰点动臂的下铰点。

则有在三角形中图.点坐标计算简图在三角形中由图.所示的几何关系，可得到的表达式当点在水平线之下时为负，否则为正。

点的坐标为点的坐标为动臂油缸的力臂显然动臂油缸的最大作用力臂二斗杆的运动分析如下图.所示，点为斗杆油缸与动臂的铰点点，点为动臂与斗杆的铰点，点为斗杆油缸与斗杆的铰