【正文】 是十分有必要的。 液壓挖掘機的主要特點為：能無級調速且調速范圍大，能得到較低的穩(wěn)定轉速，快速作用時，液壓元件產生的運動慣性小，加速性能好，并可作高速反轉，傳動平穩(wěn)，結構簡單，可吸收沖擊和 振動，操縱省力，易實現(xiàn)自動化控制，易于實現(xiàn)標準化、系列化、通用化。挖掘機的工作裝置是直接完成挖掘任務的裝置，本設計對工作裝置的各個組成部分進行了較為詳細的設計，這其中包括了動臂、斗桿和鏟斗及其驅動裝置的設計。與機械式挖掘機相比，其挖掘力提高到 2～ 3 倍，整機質量為 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 以看出整機作業(yè)能力有了很大的改進，不僅挖掘力大，且機器重量輕，傳動平穩(wěn)，作業(yè)效率高，結構緊湊。 2 挖掘機的特點、類型 3 設計題目簡介 8 第 3 章 挖掘機工作阻力 17 第 4 章 工作裝置設計 18 設計要求 18 反鏟工作裝置結構方案的確定 18 鏟斗設計 35 鏟斗及鏟斗連桿機構分析 66 參考文獻 液壓挖掘機與機械傳動挖掘機一樣，在工業(yè)與民用建筑、交通運輸、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用，是各種土石方施工中不可缺少的一種重要機械設備。 在鐵路、公路建設中，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，液壓挖掘機作為工程機械的一個重要品種，對于減輕工人繁重的體力勞動，提高施工機械化水平，加快施工進度，促進各項建設事業(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械是 1796 年英國人發(fā)明的蒸汽“挖泥鏟”。目前液壓挖掘機已經(jīng)在全世界范圍內得到廣泛應用，成為土石方施工不可缺少的重要機械設備。若挖掘 、回轉、行走等幾個主要機構的動作均為液壓傳動，則為全液壓挖掘機。 ⑵根據(jù)行走機構的類型劃分 根據(jù)行走機構的不同，液壓挖掘機可分為履帶式、輪胎式、汽車式、懸掛式及拖式。通常，履帶行走的液壓挖掘機多為全液壓傳動。這種挖掘機拆裝方便，成本低廉。這種挖掘機的工作裝置靠各構件繞鉸點轉動來完成作業(yè)動作。它是以在機械傳動單斗挖掘機的基礎上發(fā)展而來的，是目前挖掘機械中重要的品種。因此常又把這類機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 為標準反鏟斗的主要裝置外，還配有適于挖掘機各種輕重土質和 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，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)動機的輸出功率，實現(xiàn)與液壓泵的 5 嚴格匹配。 當前，國際上挖掘機的生產正向大型化、微型化、多能化和專用化的方向發(fā)展。目前，單斗液壓挖掘機的發(fā)展著眼于動力和傳動系統(tǒng)的改進 以達到高效節(jié)能；應用范圍不斷擴大，成本不斷降低，向標準化、模塊化發(fā)展，以提高零部件、配件的可靠性，從而保證整機的可靠性；電子計算機檢測與控制，實現(xiàn)機電一體化；提高機械作業(yè)性能，降低噪音，減少停機維修時間，提高適應能力，消除公害，縱觀未來，單斗液壓挖掘機有以下的趨勢： （ 1） 向大型化發(fā)展的同時向微型化發(fā)展。 （ 5） 由內燃機驅動向電力驅動發(fā)展。 （ 9） 人機工程學在設計中的充分利用。 國內原有的數(shù)家挖掘機專業(yè)生產廠為了生存和發(fā)展，利用自身的實力和豐富的挖掘機生產經(jīng)驗，紛紛在工廠的技術改造、試驗研究、新產品開發(fā)方面下大功夫。國內眾多的研究人員和單位對液壓挖掘機工作裝置設計進行了不少研究，開發(fā)了其設計軟件，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，但是遠遠不能達到設計需要，對液壓挖掘機進行分析的大型通用軟件目前市場上還很少。（ 2）提高技術性能和控制性能。（ 6）提高液壓元件和系統(tǒng)的工作可靠性?？傮w設計主要內容如下： ，確定設計思想和原則，并提出整機結構方案的初步設想。 。 主要參數(shù)及選擇基本依據(jù)是： 1）設計任務書所規(guī)定的鏟斗容量、用途和作業(yè)要 求，工作條件等； 2）有關國內外同類型、同等級液壓挖掘機的技術資料，國家及企業(yè)的系列標準； 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條件等。要實事求是的分析和滿足各項性能的要求。 2）適用于生產廠商的制造條件 —— 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)驗公式進行概略的計算，得到參數(shù)。 單斗液壓挖掘機的主要參數(shù) 如工作尺寸，機體外形尺寸和 工作裝置尺寸等； 2. 質量參數(shù) 如整機重，各主要部件（或總成）的重等； 3. 功率參數(shù) 如發(fā)動機，液壓系統(tǒng)及主要機構功率，力和速度等； 4. 經(jīng)濟指標參數(shù) 如作業(yè)周期，生產率等。功率反映了機械的動力級，與其他參數(shù)有函數(shù)關系。 機重：是指帶標準反鏟或正鏟工作裝置和標準行走裝置時的整機工作質量（ t）。若挖掘 機的兩條履帶與土壤表面完全接觸，并且挖掘機重心近似于支撐面中心，則挖掘機對土壤產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的一個重要指標，可以與同類型產品做比較。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。對液壓挖掘機通常取 130 .1 3 0 .3 5 0 .9h G m? 或 。 ，自裝機使用之日起，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外，還與相對運動速度、接觸的負荷大小成正比。 根據(jù) 任務書可知： 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《工程機械設計》表 13，取： 標準臂系數(shù)： K1= 標準斗桿系數(shù)： Kl2= 斗長度系數(shù)： Kl3= 13 設計項目 計算與說明 結果 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)質量參數(shù)及質量的確定 質量參數(shù)主要包括各部分重，機體重心位置等，可以按下式確定： (1)各 機構 重 量 ： i GiG K G?? 見表 21 其中， GiK 為各部分質量系數(shù)， 見 《工程機械設計》表 14 表 21各 機構 重 量 各機構重量 質量參數(shù) 質量系數(shù)K 計算得參數(shù)值 機體質量（噸） t GtG K G?? 底盤質量 （噸） up GupG K G?? 轉臺質量 （噸） d GdG K G?? 配重質量 （噸） p GpG K G?? 反鏟質量 （噸） f GfG K G?? (2)機體重心位置： 機體重心與回轉中心的距離： 3t ete K Gm?? 其中， Ket為機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= 機體離重心高度 3t yty K Gm?? 其中， Kyt為機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)： 反鏟斗齒最大轉斗挖掘力： l1=5263mm l2=2339mm l3=1462mm et= yt= 14 設計項目 計算與說明 結果 工作液壓缸的理論挖掘力 ffP K G??（ KN） 由《工程機械設計》表 15，?。? Kf= 代入上式得 Pf= （ 4）回旋 機構參數(shù)表 22： 表 22 回旋機構參數(shù) 回轉機構參數(shù) 經(jīng)驗參數(shù) 系數(shù) K 計算得參數(shù)值 轉臺啟動力矩（ Nm） 43M K G? 960 70716 轉臺制動力矩（ Nm） 43zM KG? 1500 109651 轉 動 慣 量（ Nm 反鏟裝置挖掘機可按下列情況分為工作液壓缸的理論 挖掘力，整機的理論挖掘力和整機的實際挖掘力。 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 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際意義，因為斗壁將先于斗齒與土壤接觸。 整機挖掘力 16 設計項目 計算與說明 結果 整機挖掘力 整機實際挖掘 力 液壓挖掘機處于某一工況下工作液壓缸的主動挖掘力能否實現(xiàn)主要取決于下列條件： 1. 工作液壓缸的閉鎖能力； 2. 整機的工作穩(wěn)定性； 3. 整機與地面的附著能力； 4. 土壤（或其他作業(yè)對象）的阻力； 5. 工作裝置的結構強度。 整機實際挖掘力 如果考慮到整機理論挖掘力計算時假定忽略的某些因素，則可求得整機的實際挖掘力。