（图纸+论文）挖掘机工作机构的设计（全套完整）

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。

.论文构成及研究内容本论文主铲斗的结构和土壤性质。

其它性能要求液压挖掘机的工作装置除了满足上述基本设计要求之外，还需要满足其它的般性能要求。

例如，通过实现零部件的标准化组件化和通用化，降低挖掘机的制造成本提高液压挖掘机各功能部件的工作可靠性和耐久性，以满足液压挖掘机作业条件恶劣的要求降低振动和噪声，重视其作业中的环保性等。

.液压挖掘机工作装置的设计原则对于液压挖掘机工作装置的设计，般应考虑以下几个原则位置特性满足主要工作尺寸及作业范围的要求，在设计时应考虑与同类机型相比时的先进性，性能与主参数应符合国家标准之规定。

运输或停放时应有合理的姿态。

运动特性功率利用情况好，理论工作循环时间短。

动力特性满足整机挖掘力大小及分布情况的要求应考虑到整机稳定性。

结构特性确定各铰点布置，结构形状应尽可能使受力状态有利，在保证刚度和强度的前提下，重量越轻越好工作装置应安全可靠，拆装维修方便液压缸设计应尽量采用系列参数。

特殊使用要求附属装置如破碎捶等。

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是的函数。

动臂上任意点在任时刻也都是的函数。

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。

则有在三角形中式在三角形中式由图所示的几何关系，可得到的表达式式当点在水平线之下时为负，否则为正。

点的坐标为式点的坐标为式动臂油缸的力臂式显然动臂油缸的最大作用力臂，又令，。

这时式.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点。

斗杆的位置参数是，这里只讨论斗杆相对于动臂的运动，即只考虑的影响。

斗杆油缸与动臂的铰点点动臂与斗杆的铰点斗杆油缸与斗杆的铰点斗杆摆角.图斗杆机构摆角计算简图在三角形中式由上图的几何关系知所示有部分区间深入到挖掘机停机点地下，这范围的土壤虽能挖掘，但可能引起土壤的崩塌而影响挖掘机的稳定和安全工作，除有条件的挖沟作业以外般不使用。

此外，工作装置的几何尺寸还必须满足停放和行走时的整机稳定性要求。

运动和动力特性要求液压挖掘机各功能运动的动力特性要求和常见复合运动要求，如表和所示。

表各功能运动的动力特性要求览表功能运动名称应用工况功率需求变速要求制动及锁定要求铲斗正转挖掘姿势调整大不大铲斗反转卸载姿势调整不大不大最好有锁定斗杆正转挖掘姿势调整大高最好有锁定斗杆反转姿势调整不大较高最好有锁定动臂举升举升姿态调整较大高动臂下降姿态调整辅助作业般较高回转运动挖掘与卸载转位高高行走运动场内转位调整作业位置高高表常见复合运动要求览表复合运动应用工况特点与要求说明铲斗正转斗杆正转复合挖掘功率需求大变速要求高铲斗反转斗杆反转卸载功率需求较小斗杆正转动臂举升平整土地要求操纵兴性能好动臂举升回转运动挖掘与卸载转位功率需求大，变速要求高，动力分配可调整动臂下降回转运动返回向挖掘处两者载荷差别大速度要求高结构强度要求液压挖掘机结构强度是工作装置设计的关键之，工作装置的结构和所承受的载荷是十分复杂的。

要求满足工作装置各部分的受力的情况下，保证工作装置的强度和刚度特性。

在设计液压挖掘机的工作装置时，要求尽可能减少焊缝和变形，这不仅增加了构件强度，而且缩短制造周期，降低了成本。

要求动臂下支点及动臂油缸支承在平台主梁的整块钢板上，这不仅增加构件强度而且减少焊接，而且防止焊接变形。

斗杆要求采取整块钢板下料。

为了减少焊接变形及焊接应力，要求采用型钢及压型等结构。

在结构件设计中为求等强度，要求采取局部加强的措施。

动臂斗杆要求改为焊铸结构，在应力较高的部位以铸代焊，这样大大提高了结构件的冲击和疲劳强度。

为确保焊接强度，要求所有铰接部均采用铸钢件。

结构件的破坏主要是由于冲击疲劳，因此实际破坏时常不在负荷最大部位，而是应力集中部位。

为减少应力集中，应使焊缝与应力集中部位错开，在主要受力铰接支承处采用铸钢件。

经济性要求液压挖掘机经济性评价指标有能量指标作业循环时间减小机重轻延长维修周期和挖掘机寿命周期加快维修进度和降低维修费用司机操作的舒适性等。

能量指标即消耗于单位土方的能量虽不宜作为评价土方机械技术经济效率的通用准则，但由于工作装置单位重量和价格相对整机而言都较小，常用能量指标来表征工作装置结构现代化的程度，这种符合能量指标的工作装置应能完全满足技术与使用要求，且足够可靠。

从能量指标角度来看，要求液压挖掘机的挖掘力大，工作装置的重量轻，挖掘速度高。

决定挖掘机生产率的基本因素是工作循环时间包括挖掘时间向卸载点运行时间卸载时间向工作面返回时间。

挖掘时间取决于挖掘速度的高低合理值约为.，过高的挖掘速度将增加操作人员的紧张和疲劳程度。

为减少运行时间和返回时间应在允许的情况下尽量减小回转角。

回转角的合理范围般为，最佳角度为。

回转角度过小时，由于达不到最大回转速度，不能充分利用发动机的功率，从而增加运行和返回时间。

卸载时间主要取决于以铲斗液压缸进行挖掘时的挖掘行程较短，为了能够装满铲斗，需要有较大的挖掘力以保证能挖掘较大厚度的土壤，所以般挖掘机的斗尖最大挖掘力都在采用铲斗液压缸挖掘时实现。

当单独采用斗杆液压缸进行挖掘时，挖掘轨迹以动臂与斗杆的铰点为中心，铲斗斗尖所作的圆弧线的长度决定于斗杆液压缸的行程。

当动臂液压缸位于最小长度并以斗杆液压缸进行挖掘时，可以得到最大挖掘深度尺寸，并且也有较大的挖掘行程。

水平地面的挖削斜坡地面的挖削水平地面的切削斜坡地面的切削图斗尖直线挖削图地面的切削和压整般认为斗容量小于.在土质松软时以转斗挖掘为主，否则以斗杆挖掘为主。

这两种情况的挖掘阻力不同。

在实际挖掘工作中，往往需要采用各液压缸的复合工作。

如在平整土地或切削斜坡时，需要同时操纵动臂和斗杆，以使斗尖能沿直线运动，见图所示。

此时斗杆收回，动臂抬起，需要保证彼此动作独立，相互之间无干扰。

如果需要铲斗保持定切削角度并按照定的轨迹进行切削时，或者需要用铲斗斗底压整地面时，就需要铲斗斗杆动臂三者同时作用完成复合动作，这些动作决定于液压系统的设计，见图所示。

当进行沟槽侧壁掘削和斜坡切削时，为了有效地进行垂直掘削，还要求向回转马达提供压力油，产生回转力，保持铲斗贴紧侧壁进行切削，因此需要回转机构和斗杆机构复合动作。

单独采用斗杆挖掘时，为了提高掘削速度，般采用双泵合流，个别也有采用三泵合流。

单独采用铲斗挖掘时，也有采用双泵合流的情况。

当动臂斗杆和铲斗复合运动时，为了防止同油泵向多个液压作用元件供油时动作的相互干扰，般三泵系统中，每个油泵单独对个液压作用元件供油较好。

对于双泵系统，复合动作时各液压作用元件间出现相互干扰的可能性大，因此需要采用节流等措施进行流量分配，流量分配要求和三泵系统相同。

挖掘过程中还有可能碰到石块树根等坚硬障碍物，往往由于挖不动而需要短时间增大挖掘力，希望液压系统能暂时增压，能提高主压力阀的压力。

满斗举升回转工况满斗举升回转的运动约占整个作业循环时间的，能量消耗占，回转液压回路的发热量占液压系统总发热量的，因此要求尽可能地缩短转台的回转时间。

挖掘结束后，动臂油缸将动臂顶起，满斗举升，同时回转液压马达使转台转向卸载处，此时主要是动臂和回转马达的复合动作。

动臂抬升和回转马达同时动作时，要求二者在速度上匹配，即回转到指定卸载位置时，动臂和铲斗自动提升到合适的卸载高度。

由于卸载所需的回转角度不同，随液压挖掘机相对卸载的位置而变，因此动臂提升速度和回转马达的回转速度的相对关系应该是可调整的。

卸载回转角度大，则要求回转速度快些，而动臂的提升速度慢些。

回转起动时，由于惯性较大，油压会升得很高，有可能从溢流阀溢流，此时应该将溢流的油供给动臂。

在回转和动臂提升的同时，斗杆要外放，有时还需要对铲斗进行调整。

这时是回转马达动臂斗杆和铲斗进行复合动作。

卸载工况回转至卸载位置时，转台制动，用斗挖掘机，工作，机构，设计，优秀，优良，工程机械十图纸摘要本文设计的是种挖掘机的挖掘装置，在为工业民用上有特殊用途的挖掘装载机，它可以用于煤矿井下狭小空间清理装载运输等工作，也可以用于冶金矿山隧道建设等场合的挖掘装载工作。

在本设计中，通过对国内外现有技术的了解和分析，利用任务书上所给定的挖掘机铲斗额定装载载荷，先计算出铲斗的斗容，而后选用标准容量铲斗，根据所选出的标准铲斗，计算出挖掘机的最大铲取阻力最大卸载高度最小卸载距离等些设计所必需用到的量。

通过对工作机构上九个铰接点位置的确定来设计出动臂的模型及动臂上各点的受力，然后计算出举臂油缸和转斗油缸的内径活塞杆的杆径，选出标准的液压缸。

关键词铲斗液压缸动臂挖掘机绪论.课题背景及目的.挖掘机发展简史.挖掘机的基本类型.国内外研究状况.论文构成及研究内容总体方案设计.工作装置构成.动臂及斗杆的结构形式.铲斗的结构选择.液压挖掘机工矿分析.液压挖掘机工作装置设计要求.液压挖掘机工作装置的设计原则工作装置运动学分析.动臂运动分析.斗杆的运动分析.铲斗的运动分析.特殊工作位置计算反铲装置的设计.挖掘装载机工作装置典型工况分析确定.挖掘装载机工作装置的基本参数的选择.油缸基本参数的选择和计算挖掘装置受力计算和强度计算.挖掘阻力的计算铲斗挖掘阻力的计算斗杆挖掘阻力计算.工作液压缸的理论挖掘力铲斗挖掘时，铲斗缸的理论挖掘力斗杆挖掘时，斗杆油缸的理论挖掘力.整机理论挖掘力铲斗挖掘总结致谢参考文献绪论.课题背景及目的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