【正文】 是十分有必要的。 液壓挖掘機(jī)的主要特點(diǎn)為：能無級調(diào)速且調(diào)速范圍大，能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，快速作用時，液壓元件產(chǎn)生的運(yùn)動慣性小，加速性能好，并可作高速反轉(zhuǎn)，傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，可吸收沖擊和 振動，操縱省力，易實(shí)現(xiàn)自動化控制，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。挖掘機(jī)的工作裝置是直接完成挖掘任務(wù)的裝置，本設(shè)計對工作裝置的各個組成部分進(jìn)行了較為詳細(xì)的設(shè)計，這其中包括了動臂、斗桿和鏟斗及其驅(qū)動裝置的設(shè)計。與機(jī)械式挖掘機(jī)相比，其挖掘力提高到 2～ 3 倍，整機(jī)質(zhì)量為 25 噸， 最大卸載高度約為 ，最大挖掘深度 ，最大挖掘半徑約為 ， 從中可 以看出整機(jī)作業(yè)能力有了很大的改進(jìn)，不僅挖掘力大，且機(jī)器重量輕，傳動平穩(wěn)，作業(yè)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。 2 挖掘機(jī)的特點(diǎn)、類型 3 設(shè)計題目簡介 8 第 3 章 挖掘機(jī)工作阻力 17 第 4 章 工作裝置設(shè)計 18 設(shè)計要求 18 反鏟工作裝置結(jié)構(gòu)方案的確定 18 鏟斗設(shè)計 35 鏟斗及鏟斗連桿機(jī)構(gòu)分析 66 參考文獻(xiàn) 液壓挖掘機(jī)與機(jī)械傳動挖掘機(jī)一樣，在工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水利施工、露天采礦及現(xiàn)代化軍事工程中都有著廣泛的應(yīng)用，是各種土石方施工中不可缺少的一種重要機(jī)械設(shè)備。 在鐵路、公路建設(shè)中，用來挖掘土方、建筑路基、平整地面和開挖路旁排水溝等。 所以，液壓挖掘機(jī)作為工程機(jī)械的一個重要品種，對于減輕工人繁重的體力勞動，提高施工機(jī)械化水平，加快施工進(jìn)度，促進(jìn)各項建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，都 起著很 大的作用。港口的疏浚工作，第一臺有確切記載的挖掘機(jī)械是 1796 年英國人發(fā)明的蒸汽“挖泥鏟”。目前液壓挖掘機(jī)已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，成為土石方施工不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備。若挖掘 、回轉(zhuǎn)、行走等幾個主要機(jī)構(gòu)的動作均為液壓傳動，則為全液壓挖掘機(jī)。 ⑵根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的類型劃分 根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的不同，液壓挖掘機(jī)可分為履帶式、輪胎式、汽車式、懸掛式及拖式。通常，履帶行走的液壓挖掘機(jī)多為全液壓傳動。這種挖掘機(jī)拆裝方便，成本低廉。這種挖掘機(jī)的工作裝置靠各構(gòu)件繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動來完成作業(yè)動作。它是以在機(jī)械傳動單斗挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，是目前挖掘機(jī)械中重要的品種。因此常又把這類機(jī)械概括成有工作裝置，上部平臺和行走裝置三大部分組成。中小型多數(shù)為通用型，即以挖掘土壤容重 18000N∕ m3 為標(biāo)準(zhǔn)反鏟斗的主要裝置外，還配有適于挖掘機(jī)各種輕重土質(zhì)和 挖掘幅度的反鏟、正鏟、抓斗、裝載、起重等多種可換裝置。 按行走裝置的不同，液壓挖掘機(jī)可分為履帶式、輪胎式、汽車式、懸掛式及拖式等多種。例如美國卡特彼勒公司 1955年以后推出的 300B系列液壓挖掘機(jī)，采用一種命名為 maestro 的系統(tǒng)，通過載荷傳感液壓裝置，控制發(fā)動機(jī)的輸出功率，實(shí)現(xiàn)與液壓泵的 5 嚴(yán)格匹配。 當(dāng)前，國際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)正向大型化、微型化、多能化和專用化的方向發(fā)展。目前，單斗液壓挖掘機(jī)的發(fā)展著眼于動力和傳動系統(tǒng)的改進(jìn) 以達(dá)到高效節(jié)能；應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，成本不斷降低，向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化發(fā)展，以提高零部件、配件的可靠性，從而保證整機(jī)的可靠性；電子計算機(jī)檢測與控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化；提高機(jī)械作業(yè)性能，降低噪音，減少停機(jī)維修時間，提高適應(yīng)能力，消除公害，縱觀未來，單斗液壓挖掘機(jī)有以下的趨勢： （ 1） 向大型化發(fā)展的同時向微型化發(fā)展。 （ 5） 由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動向電力驅(qū)動發(fā)展。 （ 9） 人機(jī)工程學(xué)在設(shè)計中的充分利用。 國內(nèi)原有的數(shù)家挖掘機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠為了生存和發(fā)展，利用自身的實(shí)力和豐富的挖掘機(jī)生產(chǎn)經(jīng)驗，紛紛在工廠的技術(shù)改造、試驗研究、新產(chǎn)品開發(fā)方面下大功夫。國內(nèi)眾多的研究人員和單位對液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計進(jìn)行了不少研究，開發(fā)了其設(shè)計軟件，他們的研究基本上局限于解決某些問題，即工作裝置的幾何參數(shù)、運(yùn)動參數(shù)和力參數(shù)等的解決。雖然部分軟件也有一定的分析計算能力，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到設(shè)計需要，對液壓挖掘機(jī)進(jìn)行分析的大型通用軟件目前市場上還很少。（ 2）提高技術(shù)性能和控制性能。（ 6）提高液壓元件和系統(tǒng)的工作可靠性?？傮w設(shè)計主要內(nèi)容如下： ，確定設(shè)計思想和原則，并提出整機(jī)結(jié)構(gòu)方案的初步設(shè)想。 。 主要參數(shù)及選擇基本依據(jù)是： 1）設(shè)計任務(wù)書所規(guī)定的鏟斗容量、用途和作業(yè)要 求，工作條件等； 2）有關(guān)國內(nèi)外同類型、同等級液壓挖掘機(jī)的技術(shù)資料，國家及企業(yè)的系列標(biāo)準(zhǔn)； 3）理論分析和經(jīng)驗計算； 4）主要單位的要求和制造廠的生產(chǎn)條件等。要實(shí)事求是的分析和滿足各項性能的要求。 2）適用于生產(chǎn)廠商的制造條件 —— 可能性。 2）經(jīng)驗公式法（或稱查表法）：即按概率統(tǒng)計歸納得到的經(jīng)驗公式進(jìn)行概略的計算，得到參數(shù)。 單斗液壓挖掘機(jī)的主要參數(shù) 如工作尺寸，機(jī)體外形尺寸和 工作裝置尺寸等； 2. 質(zhì)量參數(shù) 如整機(jī)重，各主要部件（或總成）的重等； 3. 功率參數(shù) 如發(fā)動機(jī)，液壓系統(tǒng)及主要機(jī)構(gòu)功率，力和速度等； 4. 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)參數(shù) 如作業(yè)周期，生產(chǎn)率等。功率反映了機(jī)械的動力級，與其他參數(shù)有函數(shù)關(guān)系。 機(jī)重：是指帶標(biāo)準(zhǔn)反鏟或正鏟工作裝置和標(biāo)準(zhǔn)行走裝置時的整機(jī)工作質(zhì)量（ t）。若挖掘 機(jī)的兩條履帶與土壤表面完全接觸，并且挖掘機(jī)重心近似于支撐面中心，則挖掘機(jī)對土壤產(chǎn)生的壓力稱為土壤的平均比壓： 1G 102blp ??或10G 102b(l+ )? 式中 G—— 挖掘機(jī)的工作重量（Ｎ）； Ｌ —— 履帶的支撐長度（ cm）； b—— 履帶的寬度（ cm）； h0—— 履帶的高度（ cm）； 平均比壓是履帶式挖掘機(jī)的一個重要指標(biāo)，可以與同類型產(chǎn)品做比較。其中一端的比壓最大為 maxp ，另一端比壓最小 minp ，甚至為零。設(shè)一條履帶所受 的荷重為 P偏心距為 e，則履帶兩端的最大最小比壓為 m a x m in 6(1 )pebL L?｛ pp ｝ = 考慮到橫向穩(wěn)定極限條件，設(shè)挖掘力合 力 G位于長度等于履帶 寬度 B 的二分之一的半徑上，半徑與行走裝置的縱向夾角為ａ。 sinMM?? 。如用在軟地面工作則可加長履帶長度和加大履帶寬度來降低最大比壓值。對液壓挖掘機(jī)通常取 130 .1 3 0 .3 5 0 .9h G m? 或 。 ，自裝機(jī)使用之日起，在符合說明書的規(guī)定的條件下，所有零件均不得損壞。 。磨損的快慢，除了與材料本身性能有關(guān)外，還與相對運(yùn)動速度、接觸的負(fù)荷大小成正比。 根據(jù) 任務(wù)書可知： G=25t 1） 線尺寸參數(shù)及線長度的確定 線尺寸參數(shù)： 3i liL K Gm?? 由《工程機(jī)械設(shè)計》表 13，?。? 標(biāo)準(zhǔn)臂系數(shù)： K1= 標(biāo)準(zhǔn)斗桿系數(shù)： Kl2= 斗長度系數(shù)： Kl3= 13 設(shè)計項目 計算與說明 結(jié)果 將上述系數(shù)分別代入上式中，得： 臂長： l1=5263mm 斗桿長： l2=2339mm 斗長度： l3=1462mm 2)質(zhì)量參數(shù)及質(zhì)量的確定 質(zhì)量參數(shù)主要包括各部分重，機(jī)體重心位置等，可以按下式確定： (1)各 機(jī)構(gòu) 重 量 ： i GiG K G?? 見表 21 其中， GiK 為各部分質(zhì)量系數(shù)， 見 《工程機(jī)械設(shè)計》表 14 表 21各 機(jī)構(gòu) 重 量 各機(jī)構(gòu)重量 質(zhì)量參數(shù) 質(zhì)量系數(shù)K 計算得參數(shù)值 機(jī)體質(zhì)量（噸） t GtG K G?? 底盤質(zhì)量 （噸） up GupG K G?? 轉(zhuǎn)臺質(zhì)量 （噸） d GdG K G?? 配重質(zhì)量 （噸） p GpG K G?? 反鏟質(zhì)量 （噸） f GfG K G?? (2)機(jī)體重心位置： 機(jī)體重心與回轉(zhuǎn)中心的距離： 3t ete K Gm?? 其中， Ket為機(jī)體重心離中心距系數(shù)，查書表 14，取Ket= 則將其代入上式得 et= 機(jī)體離重心高度 3t yty K Gm?? 其中， Kyt為機(jī)體重心離地面位置系數(shù)，查書表 14，取 Kyt= 則將其代入上式得 yt= (3)挖掘力參數(shù)： 反鏟斗齒最大轉(zhuǎn)斗挖掘力： l1=5263mm l2=2339mm l3=1462mm et= yt= 14 設(shè)計項目 計算與說明 結(jié)果 工作液壓缸的理論挖掘力 ffP K G??（ KN） 由《工程機(jī)械設(shè)計》表 15，?。? Kf= 代入上式得 Pf= （ 4）回旋 機(jī)構(gòu)參數(shù)表 22： 表 22 回旋機(jī)構(gòu)參數(shù) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)參數(shù) 經(jīng)驗參數(shù) 系數(shù) K 計算得參數(shù)值 轉(zhuǎn)臺啟動力矩（ Nm） 43M K G? 960 70716 轉(zhuǎn)臺制動力矩（ Nm） 43zM KG? 1500 109651 轉(zhuǎn) 動 慣 量（ Nm 反鏟裝置挖掘機(jī)可按下列情況分為工作液壓缸的理論 挖掘力，整機(jī)的理論挖掘力和整機(jī)的實(shí)際挖掘力。 p， F3 為鏟斗液壓 缸大腔作用面積， p為液壓系統(tǒng)工作壓力； r r r3—— 力臂值（參見圖 31） 可由式（ 214）、（ 215）和（ 216）求得 r r2和 r3，再由（ 217）求得傳動比 i。當(dāng) r5=EF= l9時，且 L3=L3max時 可以得到 POG 的最大值，但在這一位置用斗桿液壓缸挖掘已無實(shí)際意義，因為斗壁將先于斗齒與土壤接觸。 整機(jī)挖掘力 16 設(shè)計項目 計算與說明 結(jié)果 整機(jī)挖掘力 整機(jī)實(shí)際挖掘 力 液壓挖掘機(jī)處于某一工況下工作液壓缸的主動挖掘力能否實(shí)現(xiàn)主要取決于下列條件： 1. 工作液壓缸的閉鎖能力； 2. 整機(jī)的工作穩(wěn)定性； 3. 整機(jī)與地面的附著能力； 4. 土壤（或其他作業(yè)對象）的阻力； 5. 工作裝置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 整機(jī)實(shí)際挖掘力 如果考慮到整機(jī)理論挖掘力計算時假定忽略的某些因素，則可求得整機(jī)的實(shí)際挖掘力。