【正文】 rough the understanding of existing technology and analysis, the use of task books given by the excavator bucket load rated load, calculate the first bucket of the bucket capacity, and then choose the standard size of the bucket, elected in accordance with standard bucket, to calculate the largest excavator shovel access resistance, the maximum unloading height, minimum distance, such as unloading the design used in the volume necessary. Through the work of nine institutions to determine the location of hinge points out to design the model and the moving arm arm stress points, and then calculate the fuel tank and to fight the diameter of the fuel tank, the rod diameter rod, the election a standard hydraulic cylinders. Keywords: bucket, hydraulic cylinder, boom, excavator 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 前 言 經(jīng)文獻(xiàn)考察，目前，科研院所 、國內(nèi)廠家、 高 等學(xué)校對裝載機(jī)工作裝置、挖掘裝載機(jī)裝置的研究較 多，技術(shù)也相對成熟；但是對挖掘裝載機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)的研究相對較少，而且在工程實踐中，挖掘裝載機(jī)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)的問題也較多。同時，很多廠家及科研院所在對挖掘 裝載機(jī)反鏟裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，一般是參照液壓挖掘機(jī)工作裝置的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行，這樣很難得到經(jīng)濟(jì)性和可靠性均較好的最佳方案 。雖然挖掘裝載機(jī)與挖掘機(jī)的工作性能及挖掘原理相似，但是也存在著很 多的差異。 其中 主要是 以下幾個方面 ： ，向后傾翻點為支腿著地點，而履帶式挖掘機(jī)則分別為履帶式的前后著地點。挖掘裝載機(jī)裝置裝置的重力對反鏟作業(yè)時整機(jī)的穩(wěn)定性也有影響。 載機(jī)動臂液壓缸的布置為懸掛式，而一般挖掘機(jī)的布置為支撐式。在設(shè)計 鏟斗液壓缸的實際挖掘力，考慮動臂液壓缸的閉鎖力時，動臂缸處 于受壓狀態(tài)，而非挖掘機(jī)的受拉狀態(tài)。 分發(fā)揮，還要考慮反鏟裝置不工作時，整機(jī)運輸狀態(tài)或裝載裝置作業(yè) 時的穩(wěn)定性，即應(yīng)使靜止?fàn)顟B(tài)位置的反鏟裝置的質(zhì)心盡量靠近機(jī)體。 隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平的提高以及施工技術(shù)、施工對象的變化，國內(nèi)小型工程機(jī)械市場前景非常的廣闊。 挖掘裝載機(jī)的用途非常廣泛，在歐美的小型工程機(jī)械市場中，挖掘裝載機(jī)居第二位。特別是挖掘裝載機(jī)具有挖掘和裝載的功能，同時有多種工作裝置供選擇， 市政工程、 建筑市場、公路維護(hù)等對其的需求量將非常大。開發(fā)出適合市場需求的挖掘裝載機(jī)對企業(yè) 具有十分重要的意義。因此，國內(nèi)眾多工程機(jī)械廠商都紛紛推出自己的挖掘裝載機(jī)產(chǎn)品。 目前，國內(nèi)研制的挖掘裝載機(jī)主要的配置及技術(shù)水平與國際先進(jìn)技術(shù)水平差距逐漸縮小。但是，由于投入的精力、經(jīng)驗及研究深度的局限性，對系統(tǒng)的特征研究涉及很淺，掌握可供參考的理論和經(jīng)驗甚少，整機(jī)技術(shù)水平還有較大的差距，特別是對挖掘裝載機(jī)特性的研究與國際先進(jìn)水平還有較大的差距，特別是對挖掘裝載機(jī)挖掘特性的研究與國際先進(jìn)水平差距更大。這成為了制約國內(nèi)挖掘裝載機(jī)發(fā)展的技術(shù)瓶頸之一。 確保挖掘裝載機(jī)技術(shù)躋身于世界先進(jìn)水平的重要方面，是取決于挖掘裝 載機(jī)的挖掘的性能是否提高。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 本課題主要以挖掘裝載機(jī)的制動性能的分析為研究目標(biāo)， .在此過程中也對挖掘裝載機(jī)總體設(shè)計進(jìn)行了分析。嚴(yán)格分析了挖掘裝載機(jī) 挖掘裝置的特殊工作位置以及工作情況。對特殊的工作情況做了進(jìn)一步的分析。 通過本文的研究和分析，進(jìn)一步說明了挖掘裝載機(jī)的合理性和可靠性。 第一章 挖掘裝載機(jī)整機(jī)概論 挖掘裝載機(jī)定義 挖掘裝載機(jī)俗稱“兩頭忙” ，因為它是具有裝載、挖掘兩種功能 。根據(jù) GB1018688（挖掘裝載機(jī)術(shù)語），挖掘裝載機(jī)（ backhoe loader）定義為：一種機(jī)體前部有裝載裝置 ，機(jī)體后部有反鏟裝置的自行式機(jī)械。作為反鏟挖掘使用時，是通過鏟斗機(jī)械方向運動進(jìn)行地平以下的挖掘。作為裝載機(jī)使用時，通過機(jī)體向前運動，裝載斗進(jìn)行裝載或挖掘，并可提升、運料和卸料。 圖 11 WZ2520 挖掘裝載機(jī)。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 挖掘裝載機(jī) 用途的 大體 概述 挖掘裝載機(jī)是一種多用途工程機(jī)械，它廣泛應(yīng)用與農(nóng)田水利建設(shè)、工業(yè)和民用建筑、市政建筑、園林、公路養(yǎng)護(hù)、港口、油田及電力建設(shè)等領(lǐng)域，主要用于基槽、基坑、管溝等小型土方工程 的開挖和回填，特別是通過快換裝置上多種工作附具，其用途更加廣泛。 挖掘裝載機(jī)的基本 結(jié)構(gòu) 挖掘裝載機(jī)的基本 結(jié)構(gòu)： ：車架有整體式和鉸接式兩種，其中主流產(chǎn)品都是采用整機(jī)式車架，鉸接式車架是在小型裝載機(jī)的基礎(chǔ)上改裝的，僅有少數(shù)幾家公司采用這一結(jié)構(gòu)。鉸接式車架最大的缺陷是在挖掘作業(yè)時的剛性差。 ：裝置工作裝置一般采用八連桿機(jī)構(gòu)，帶機(jī)械調(diào)平或液壓調(diào)平機(jī)構(gòu)，裝載斗多用 “四合一”斗，可選裝“六合一”斗。挖掘裝置可分為側(cè)移式和中軸式安裝，側(cè)移式是挖掘裝置可在車架上左右移動，中軸式挖掘裝置在車架上不能左右移動。挖掘動臂可分為彎臂和直臂結(jié)構(gòu)，彎臂結(jié)構(gòu)類似挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)。工作裝置都有快遞裝置可選 ，有多種附具可選，適應(yīng)多工作環(huán)境的需要。 ：主要采用液力機(jī)械傳動。變速箱有同步換擋變速箱和動力換擋變速箱，擋位一般是前四后四。液力變矩器帶有動力換向裝置，可在行進(jìn)過程中改變行使方向，裝載時提高了作業(yè)的效率。驅(qū)動方式目前一般都有兩種模式，即兩輪驅(qū)動和四論驅(qū)動，在公路上行使采用兩輪驅(qū)動，越野和裝載作業(yè)采用四輪驅(qū)動。 ：一般都采用后橋制動，制動助力方式有真空助力濕式制動和全液壓濕式制動。 ：有兩種主流配置：定量液壓系統(tǒng)變量液壓系統(tǒng)。 CASE 和 JCB 等多家公司均采用定量液壓系統(tǒng)，而 CATERPILLAR 和 VOLVO 則采用負(fù)荷敏感變量液壓系統(tǒng)變量系統(tǒng)可根據(jù)負(fù)荷的大小調(diào)整泵的排量，因此降低了油耗，液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量減小，但價格較高，對系統(tǒng)的清潔度要求很高；定量系統(tǒng)功率利用率降低，系統(tǒng)發(fā)熱量大，但是價格便宜。 國內(nèi) 、外 挖掘裝載機(jī)的市場現(xiàn)狀 近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，挖掘裝載機(jī)在國的國內(nèi)使用量也日益增加，市場潛力巨大，行情看漲。 我國挖掘裝載機(jī)的發(fā)展速度較為緩慢。國內(nèi)第一臺挖掘裝載機(jī)是在 1966 年以大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 東方紅 40 型拖拉機(jī)為底盤開發(fā)出來的。目前生產(chǎn)企業(yè)有十多家，年產(chǎn)量在 300 臺左右，產(chǎn)品的技術(shù)水 平、技術(shù)含量、可靠性等與國外先進(jìn)水平相比都還有較大的差距。 目前，國內(nèi)市場上挖掘裝載機(jī)的主要機(jī)型有 ： ① .JCB 1CX 型挖掘裝載機(jī)：世界上第一種真正的滑移轉(zhuǎn)向挖掘機(jī)，車寬僅 ，但車架穩(wěn)定性極佳。其額定裝載能力 610，挖掘深度 挖掘端和裝載端的速換器使主機(jī)能裝備多種工作裝置，工況通用性好，適用于園林綠化、市政建設(shè)和道路維護(hù)風(fēng)各類行業(yè)建設(shè)。被益為“狹窄工況作業(yè)冠軍 。 ② .帕爾澤尼挖掘裝載機(jī)：意大利帕爾澤（ PALAZZANI）公司生產(chǎn)的，主要機(jī)型 和 鉸接式挖掘裝載機(jī)。該產(chǎn)品裝有高性能 、低損耗的靜壓傳動裝置，可以自動選擇操作方式，具有 360176。的全方位視野。 ③ .徐工 WZ2520 及 WZ1616 型挖掘裝載機(jī)：徐工與國內(nèi)高校共同開發(fā)的產(chǎn)品，采用了發(fā)動機(jī)前置，噪聲大大降低，動力強(qiáng)勁，節(jié)能環(huán)保。動力采用液力機(jī)械方式傳遞。經(jīng)有優(yōu)化設(shè)計的高強(qiáng)度車架結(jié)構(gòu)，保證了整機(jī)具有寬的挖掘范圍、高的掘起力和提升及可靠耐久性。 360176。全景可視駕駛室。該類產(chǎn)品除具有裝載機(jī)的功能外，還可用于水泥砼和瀝青路面的開鑿破碎，更換機(jī)具后還利用于挖掘和開溝，是一種多功能中型工程機(jī)械。 ④ .凱斯 695 SUPER M 型挖掘裝載機(jī)：一 種多用途、易操作的設(shè)備，可以在艱苦的條件下表現(xiàn)出最佳性能，特別適合野外粗糙地面的作業(yè)。提高了三種轉(zhuǎn)向方式，即前輪轉(zhuǎn)向及“蟹行”模式，此功能在很大范圍提高了該設(shè)備的性能。⑤ .沃爾沃 BL71 型挖掘裝載機(jī)：秉承了沃爾沃輪式裝載機(jī)的高強(qiáng)度和簡單易用，同時具有沃爾沃挖掘裝載機(jī)的超強(qiáng)動力和卓越性能。挖掘系統(tǒng)大臂為封閉式箱型結(jié)構(gòu)，零部件少，焊縫少，而強(qiáng)度高。 ⑥ .常林 WZ3025 型挖掘裝載機(jī)：引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的，可替代小型裝載機(jī)和小挖掘機(jī)的工作。配有液壓破碎錘、液壓夯等多種機(jī)具，附件可在現(xiàn)場快速更換。該機(jī)在路面與管道 維護(hù)、挖掘路面及電纜鋪設(shè)等工作中有著其他機(jī)械不可比擬的有優(yōu)勢。 ⑦ .北方重汽 WZ2520 液壓挖掘機(jī)：北方重汽股份公司與吉林大學(xué)合作開發(fā)的多用途工程機(jī)械。在專用底盤前配置裝置工作裝置，后面配反鏟挖掘裝置；挖掘側(cè)可配裝掃地機(jī)、挖掘抓斗，箱式平地機(jī)、抓斗等多種附具。裝載作業(yè)能高于國外同類產(chǎn)品，反鏟挖掘作業(yè)性能達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。 ⑧ .澳柳 HUAEACH955E 型挖掘裝載機(jī)：應(yīng)用國際主流先進(jìn)挖掘裝載機(jī)設(shè)計技術(shù)，結(jié)合中國工程施工實際特點而開發(fā)研制的。具有高生產(chǎn)率、多應(yīng)用性和可靠性等優(yōu)點。四合一鏟斗的標(biāo)準(zhǔn)配置，使機(jī)器具 有更多功能與用途 挖掘裝載機(jī)在國外以有五十多年的發(fā)展歷史， 從總體來說，國外挖掘裝載機(jī)的整機(jī)技術(shù)水平都發(fā)展到了很高的程度。整機(jī)的可靠性、操作性、舒服性、環(huán)保性能、安全性能，以及節(jié)能降耗等方面都得到了極大的改善。譬如：采用了新型 ROPS/FOPS 安全認(rèn)證的駕駛室和全新底排放發(fā)動機(jī)；實現(xiàn)了微電子控制的智能化操作及智能化液壓系統(tǒng)；挖掘裝載帶有防回轉(zhuǎn)沖擊功能。 最早的挖掘裝載機(jī)是 JCB 和大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 CASE 分別在拖拉機(jī)的基礎(chǔ)上改裝而來的。 第二章 反鏟裝置的設(shè)計 挖掘裝載機(jī)工作裝置典型工況分析確定 挖掘裝載機(jī)的反鏟裝 置實質(zhì)是一組平面連桿機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點是個部件均采用鉸銷連接，通過液壓缸的伸縮運動來完成挖掘過程的各種作業(yè)動作。動臂 CBF 小鉸點 C與車架鉸接，由動臂液壓缸 L1 支撐并改變動臂傾角，使動臂繞下鉸點 C 轉(zhuǎn)動，達(dá)到動臂的升或降。斗桿鉸接在動臂上端 F 點，斗桿與動臂的相對位置由斗桿缸 L2 控制。鏟斗鉸接在斗桿前端 Q點，鏟點缸 L3活塞伸縮即可使鏟都繞斗桿桿端部伸縮。 圖 21挖掘裝載機(jī)反鏟工作裝置結(jié)構(gòu)簡圖 反鏟挖掘裝置主要挖掘停機(jī)面以下的土壤，挖掘軌跡決定于各液壓缸的運動及相互配合的情況。通常采用動臂油缸挖掘、斗桿油缸挖掘 、鏟斗油缸挖掘等作業(yè)方式。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 （ 1）鏟斗油缸挖掘 以鏟斗油缸工作進(jìn)行挖掘，挖掘軌跡則以鏟斗與斗桿的鉸點 Q為中心，該鉸點 Q至斗齒尖 V的距離 |QV|為半徑所做的圓弧線的包角（鏟斗的轉(zhuǎn)角）及弧長決定與鏟斗液壓缸的行程（ |GH|max|GH|min）。以鏟斗液壓缸進(jìn)行挖掘時的挖掘行程較短，如使鏟斗在挖掘行程結(jié)束時能夠裝滿土壤，需要有較大的挖掘力保證能夠挖掘厚度的土壤。所以，一般挖掘機(jī)構(gòu)的斗齒最大挖掘力在采用鏟斗缸挖掘時實現(xiàn)。 在實際挖掘中 ，往往需要采用各種液壓缸的聯(lián)合工作，例如當(dāng)挖掘基坑時，由于挖掘深度較大，并且要 求有 陡而且平整基坑時，需要采用動臂與斗桿兩種液壓缸的同時工作；當(dāng)挖掘到坑低時，挖掘行程結(jié)束，為加速將鏟斗裝滿土，以及挖掘過程需要改變斗桿與鏟斗的液壓缸同時工作。 （ 2）斗桿油缸挖掘 以斗桿液壓缸進(jìn)行挖掘，鏟斗的挖掘軌跡系以動臂與斗桿鉸點 F 為中心，斗尖 V 至 F的距離 |FV|為半徑所做的圓弧線。弧線的長度與包角決定與斗桿液壓缸的行程（ |DE|max|DE|min）。當(dāng)動臂位于最大下傾角時，可以得到最大挖掘深度，并且有較大的挖掘行程，在較硬的土質(zhì)條件下工作時，能夠保證裝滿鏟斗。中小型挖掘機(jī)構(gòu)在實際工作中常以斗桿挖 掘進(jìn)行工作。 （ 3） 動臂油缸挖掘 采用動臂液壓缸工作進(jìn)行挖掘（斗桿、鏟斗液壓缸不工作），可以得到最大的挖掘半徑和最大的挖掘行程，此時鏟斗的挖掘軌跡以挖掘軌跡系以動臂下鉸接點 C為中心，斗尖V至 C的距離 |CV|為半徑而作的圓弧線，其極挖掘高度和挖掘深度（不是最大挖掘深度），分別決定于動臂上傾角Ψ 1min（動臂對水平線的夾角），也即決定于動臂液壓缸的行程（ |AB|max|AB|min）。這種挖掘方式時間長，并且穩(wěn)定條件限制了挖掘力的發(fā)揮，實際工作中基本上不采用。 、挖掘裝載機(jī)工作裝置的基本參數(shù)的選擇 （ 1） 斗行參數(shù)的選擇 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 Φ 圖 22鏟斗主參數(shù)示意圖 平均斗寬 B、轉(zhuǎn)斗挖掘半徑 R、 斗容量 q 和轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角 ?2 （這里令 ? = max? ）是鏟斗的四個主要參數(shù)。 R、 B及 ?2 三者與 q 之間有如下集合關(guān)系 sKBRq )2s in2(21 2 ?? ?? （ 21） 其中 土壤松散系數(shù) sK 的近似值取 ，根據(jù)表 2