（终稿）履带式液压挖掘机挖掘机构设计（全套完整有CAD）

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后，解下面的联立方程，可求和式于是式•经计算得出.得到的结果符合下列几何条件.︳.斗杆机构参数的选择第步计算斗杆挖掘阻力斗杆挖掘过程中，切削行程较长，切土厚度在挖掘过程中视为常数，般取斗杆在挖掘过程中总转角,取，在这转角过程中，铲斗被装满，这时半齿的实际行程为其中斗杆挖掘时的切削半径，取.斗杆挖掘时的切土厚度可按下式计算斗杆挖掘阻力为式式中挖掘比阻力，由表查得，Ⅲ级土壤以下土壤松散系数近似值取.。斗杆与铲斗和之间，为了满足开挖和最后卸载及运输状态的要求，铲斗的总转角往往要达到，.计算得.把代入式得.第二步确定斗杆液压缸的最大作用力臂。其中根据经验公式计算法得出.斗杆液压缸初始力臂与最大力臂之比是斗杆摆角的余弦函数。设,则由图，取，求得.其中斗杆摆角范围大致在，取.连杆摇臂参数的选择从几何可容性与结构布置的角度对铲斗机构的要求考虑，必须保证铲斗六连杆机构在全行程中任瞬间时都不会被破坏，即保证及四边形在任何瞬间皆成立。根据铲斗六连杆机构的要求，借助电子计算机选出可行的方案.挖掘机液压系统设计按照液压挖掘机工作装置和各个机构的传动要求，把各种液压元件用管路有机地连接起来的组合，称为挖掘机的液压系统。液压挖掘机的基本液压系统是由能使挖掘机完成基本作业动作并以手动控制为主的基本功能回路所构成的液压系统。个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件执行元件控制元件辅助元件和液压油。动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式般有齿轮泵叶片泵和柱塞泵。执行元件如液压缸和液压马达的作用是将液体的压力能转换成机械能，驱动负载做直线往复运动或回转运动。控制元件即各种液压阀在液压系统中控制和调节液体的压力流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀安全阀减压阀顺序阀压力继电器等流量控制阀包括节流阀调整阀分流集流阀等方向控制阀包括单向阀液控单向阀梭阀换向阀等。根据控制方向不同，液压阀可分为开关式控制阀定值控制阀和比例阀。辅助元件包括油箱滤油器油管及管接头密封圈压力表油位油温计等。液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油乳化液和合成型液压油等几大类。液压系统设计的主要内容是系统设计和液压元件选择。液压系统的合理设计，要满足机械传动要求并考虑动作配合和运动速度，力求效率高，液压元件容易制造或购置，此外，还要保证工作安全可靠，操作简便，造价低廉和便于检修。因此，必须充分了解所设计挖掘机的工作条件负荷大小与变化动作特性元件配套和三化要求等。.确定液压系统类型挖掘机的液压系统类型很多，习惯上是按主油泵的数量功率调节方式和回路的数量来分类。般有六种基本形式单泵或双泵单回路定量系统双泵双路定量系统多泵多路定量系统双泵双路分功率调节变量系统双泵双路全功率调节变量系统多泵多路定量变量混合系统。在.之间称为中间比例方案。要求适用性较强而又无配套替换构件或可调结构的反铲常取中间比例方案。相反，当用配套替换构件或可调连接适应不同作业条件时，不同的配置或铰点连接情况可组成各种比例方案。在使用条件单，作业对象明确的条件下采用整体式动臂和斗杆固定铰接，值由作业条件确定。从作业范围看，在挖高挖深与挖掘半径均相同的条件下，愈大作业范围愈窄，从挖掘方式看大宜用于斗杆挖掘为主，因其刚度较易保证。而值小宜用于以转斗挖掘为主。本设计采用中间比例方案,取.。．确定配套铲斗的种类斗容量及其主参数，并考虑铲斗连杆机构传动比是否需要调节。．根据液压缸系统压力流量系统回路供油方式工厂制造条件和三化要求等确定各液压缸缸数缸径全伸长度与全缩长度之比。考虑到结构尺寸运动余量稳定性和构件运动幅度等因素般取，个别情况下因动臂摆角和铰点布置要求可以取.，而取，。机构自身几何参数机构自身几何参数有三类，第类是决定机构运动特性的必要参数，称原始参数，本次设计主要选择长度参数作为原始参数第二类是由第类参数推算出来的参数，称推导参数，多为运算中需要的角度参数第三类是作方案分析比较所需要的其它特性参数。反铲机构自身几何参数的计算图式及有关符号于图所示。反铲机构各部分原始参数推导参数和部分特性参数见表所示。反铲机构自身几何参数表表参数分类机构组成铲斗斗杆动臂机体符号意义原始参数,推导参数特性参数,备注斗杆长动臂长动臂弯角悬挂式各液压缸运动参数的意义见表斗形参数的选择.铲斗主要参数的选择斗容量平均斗宽，转斗挖掘半径和转斗挖掘装满转角这里令是铲斗的四个主要参数。及三者与之间有以下几何关系图.式其中.其中.已知，铲斗斗容量铲斗挖掘半径，单位铲斗斗宽，根据反铲斗平均斗宽统计值和推荐范围，查表，取.铲斗挖掘装满转角，般取，取.把代入式得.解得.铲斗上两个铰点与的间距图太大将影响铲斗传动特性，太小则影响铲斗结构刚度，般取特性,取，.,得出.。当转角较大时取较小值，般取，取。反铲工作液压缸运动参数表表液压缸种类参数意义特性参数参数符号动臂液压缸斗杆液压缸铲斗液压缸.斗形尺寸计算根据铲斗主要参数可进步设计计算斗形其尺寸，如图所示。图中三角形为等腰三角形，段为直线，弧段为抛物线。点至直线的距离为，抛物线定点高度为，般取。斗尖角取值范围般为，斗侧壁角为取，包角取。常见铲斗斗形参数参考表。改变三角形的形状可以获得不同的形状的斗形。斗形尺寸根据比拟法.已知.已知,得出的运动规律。．要使物料易于卸净。用于粘土的铲斗卸载时不易卸净，因此延长了作业循环时间，降低了有效斗容量。国外采用设有强制卸土的粘土铲斗。反铲斗对比试验结果表作业条件铲斗编号铲斗充满时间生产率效率在页岩中作业铲斗铲斗.在砂中作业铲斗铲斗为了使装进铲斗的物料不易掉出，铲斗宽度与物料颗粒直径之比应大于。当此比值大于时颗粒尺寸的影响可不考虑，视物料为匀质。．装设斗齿有利于增大铲斗与物料刚接触时的挖掘线比压，以便切入或破碎阻力较大有物料。挖硬土或碎石时还能把石块从土壤中耙出。斗齿的材料形状安装结构及其尺寸参数都值得研究，对它的主要要求是挖掘阻力小，耐磨，易于更换。.确定斗齿安装方式目前，国产挖掘机斗齿安装方式主要有两类，斗容量.时多采用螺栓连接图，斗容量.时时多采用橡胶卡销结构图。本次设计斗容量为.挖掘机，所以斗齿安装方式为螺栓连接.铲斗与铲斗液压缸的连接方式铲斗与铲斗液压缸有三种型式图，其区别主要在于液压缸活塞杆端部与铲斗的连接方式不同，图为直接连接，铲斗斗杆与铲斗液压缸组成四连杆机构。图中铲斗液压缸通过摇杆和连杆与铲斗相连，它们与斗杆起组成六连杆机构。图和图类似，区别在于前者液图斗齿安装方式压缸活塞杆端接于摇杆两端之间。图的机构传动比与差不多，但铲斗摆角位置顺时针方向转动了个角度。六连杆方式与四连杆方式相比在同样的液压缸行程下能得到较大的铲斗转角，改善了机构的传动特性。六连杆方式和在液压缸行程相同时，后者能得到更大的铲斗转角。但其铲斗挖掘力的平均值较小。本设计中选用图的连接方式。.确定动臂斗杆铲斗油缸的铰点布置反铲工作装置实际上是多个连杆机构的组合。在发动机功率整机质量和铲斗容量等主要参数及工作装置基本形式初步确定的情况下，工作装置各铰点在布置及各工作油缸参数的选择是否合理，会直接影响液压挖掘机的实际挖掘能力。动臂油缸的布置动臂油缸般布置在动臂前下方，下端与回转平台铰接，常见的有两种具体布置方式。油缸前倾布置方案，如图所示，动臂油缸与动臂铰接于点。当动臂油缸全伸出，将动臂举升至上极限位置，动臂油缸轴线向转台前方倾斜。油缸后倾布置方案，如图所示，当动臂油缸全伸出，将动臂举升到上极限位置时，动臂油缸轴线向后方倾斜。当两方案的动臂油缸安装尺寸铲斗最大挖掘高度和地面最大挖掘半径相等时，后倾方案的最大挖掘深度比前倾方案小，即。此外，在后倾方案中，动臂部分往往比前倾方案的长，因此动臂所受弯矩也比较大。以上为动臂油缸后倾方案的缺点。然而，后倾方案动臂下铰点与动臂油缸下铰点的距离双前倾方案的大，则动臂在上下两极位置时，动臂油缸的作用力臂也较大。因此，在动臂油缸作用国相同时，后倾方案得到较大的动臂作用力矩，这量其优点。为了增大后倾方案的挖掘深度，有的挖掘机将长动臂改换成短动臂图，并配以长斗杆。在最大深度处挖掘时，采用铲斗挖掘而还是斗杆挖掘，这样得到的最大挖掘深度为。显然，不论是动臂油缸前倾还是后倾方案，当两铰点位置和长度均不变时，通过加大动臂油同类型同等级机器相比的先进性。考虑国家标准的规定，并注意到结构参数受结构碰撞限制等的可能性。整机挖掘力的大小及其分布情况应满足使用要求，并具有定的先进性。功率利用情况尽可能好，理论工作时间尽可能短。确定铰点布置，结构型式和截面尺寸形状时尽可能使受力状态有利，在保证强度刚度和连接刚性的条件下尽量减轻结构自重。作业条件复杂，使用情况多变时应考虑工作装置的通用性。采用变铰点构件或配套构件时要注意分清主次，在满足使用要求的前提下力求替换构件种类少，结构简单，换装方便。运输或停放时工作装置应有合理的姿态，使运输尺寸小，行驶稳定性好，保证安全可靠，并尽可能使液压缸卸载或减载。工作装置液压缸设计应考虑三化。采用系列参数，尽可能减少液压缸零件种类，尤其是易损件的种类。工作装置的结构型式和布置使于装拆和维修，尤其是易损件的更换。要采取合理措施来满足特殊使用要求。.液压系统设计方案原则总体按照挖掘机各个机构和装置的传动要求，把各种液压元件用管路有机连接起来的组合体叫做挖掘机的液压系统。液压系统的功能是把发动机的机械能以油液为介质，利用液压泵转变为液压能进行传送，然后通过液压缸和液压马达等执行元件转返为机械能，实现各种动作。单斗液压挖掘机作业过程液压挖掘机的作业过程包括下列几个间歇动作动臂升降斗杆收放铲斗装载转台回转整机行走，以及其它辅助动作，除辅助动作不需要功率驱动外，其它都是挖掘机的主要动作，要考虑全功率驱动。由于挖掘机的作业对象和工作条件变化较大，主机的工作有两项特殊要求实现各种主要动作时，阻力与作业速度随时变化。因此，要求液压缸和液压马达的压力和流量也能相应变化。为了充分利用发动机功率和缩短作业循环时间，工作过程中往往要求有两个主要动作同时进行，叫做复合动作，这两项要求需要由液压系统来保证。对液压系统作业动作要求液压挖掘机的动作复杂，机构经常启动制动换向，负载变化大，冲击和振动频繁，而且野外施工作业，温度变化和地理条件差别大，因此，应根据液压挖掘机的工作特点和环境特点，对其液压系统提出些有别于其他应用的基本要求。液压挖掘机的液压系统应满足的作业动作要求如下。保证液