【正文】 降、動(dòng)臂油缸產(chǎn)生吸空現(xiàn)象，可采用動(dòng)臂下降再生補(bǔ)油，利用重力將動(dòng)臂缸無(wú)桿腔的油供至有桿腔。為了調(diào)整卸荷位置，還要有動(dòng)臂液壓缸的配合。動(dòng)臂舉升和回轉(zhuǎn)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，兩者要求在速度上匹配，要求回轉(zhuǎn)到指定卸載位置時(shí)，動(dòng)臂和鏟斗自動(dòng)舉升到正確的卸載高度。鏟斗單獨(dú)挖掘時(shí)，也有采用雙泵合流 (特別是大型挖掘機(jī) )。挖掘機(jī)工作時(shí)一個(gè)完整的挖掘過(guò)程主要包括 :挖掘一滿斗舉升一卸載一空斗返回。 （ 3）設(shè)置輕便耐振的冷卻器，減少系統(tǒng)總發(fā)熱量，使主機(jī)持續(xù)工作時(shí)的液 壓油溫不超過(guò) 80℃，或溫升不超過(guò) 45℃。 （ 3）履帶式挖掘機(jī)的左、右履帶分別驅(qū)動(dòng)，使挖掘機(jī)行走方便、轉(zhuǎn)向靈活，并且可就 地轉(zhuǎn)向，以提高挖掘機(jī)的靈活性。行走裝置的作用是支撐挖掘機(jī)的整機(jī)質(zhì)量并完成行走任務(wù)，多采用履帶式和輪胎式機(jī)構(gòu)，所用的液壓元件主要是行走 馬達(dá)。按照不同的功能可將挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分為三個(gè)基本部分：工作裝置系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、行走系統(tǒng)。中國(guó)小型挖掘機(jī)市場(chǎng)上人們好像又看到了中國(guó)制造的“曙光”，正在奪回和擴(kuò)大國(guó)產(chǎn)小挖市場(chǎng)。 同時(shí)，小型挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)原則是確保設(shè)備可以在狹窄、復(fù)雜，也就是大型挖掘機(jī)不能進(jìn)入的地區(qū)進(jìn)行高效施工。 。 小型挖掘機(jī)具有中型挖掘機(jī)的多項(xiàng)功能，又具有便 于運(yùn)輸、能耗低、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，非常適用于空間狹小的施工場(chǎng)地作業(yè)，而且價(jià)格低、質(zhì)量輕、保養(yǎng)維修方便，所以在小型土石方工程、市政工程、路面修復(fù)、混凝土破碎、電纜埋設(shè)、自來(lái)水管道的鋪設(shè)、園林栽培等工程中得到了廣泛的應(yīng)用。 、低震動(dòng)、低噪音，聲音要比較悅耳。小型挖掘機(jī)體積小，機(jī)動(dòng)靈活，并趨向于一機(jī)多能，配備多種工作裝置，除正鏟、反鏟外，還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等，以滿足各種施工的需要。 有限元分析的必要性 ................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 液壓缸的安裝方式及結(jié)構(gòu)確定 .................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 鏟斗缸各部件尺寸設(shè)計(jì) ..................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。本論文所研究的是斗容量為 ㎡，型號(hào)為徐工 XE65D的履帶式全液壓小型單斗挖掘機(jī)。挖掘機(jī)的主要工作就是土壤的挖掘。沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 摘 要 液壓挖掘機(jī)是一種應(yīng)用廣泛的多功能的建設(shè)施工機(jī)械，作為工程機(jī)械的主力機(jī)種。本論文由主要設(shè)計(jì)挖掘機(jī)的工作裝置。 小型挖掘機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)、挖掘力大、操作簡(jiǎn)便以及容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。 Abstract........................................................................................................................... I 1. 緒論 ........................................................................................................................III 小型挖掘機(jī)的概述 ....................................................................................... 5 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)概述 ................................................................................... 6 小型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)概述 ........................................................................... 5 選題背景和研究意義 ................................................................................... 6 2. 液壓缸設(shè)計(jì)方案的確定 ....................................................................................... 11 挖掘機(jī)型號(hào)及主要參數(shù) ............................................................................. 11 液壓缸各部件材料選擇及其技術(shù)要求 ..................................................... 12 鏟斗缸的尺寸設(shè)計(jì) ....................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 動(dòng)臂缸的尺寸設(shè)計(jì)和校核 .......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 4. 液壓缸主要部件的有限元分析 ............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。主要作業(yè)是挖掘、裝載、整地、起重等，用于城市管道工程、道路、住宅建設(shè)、基礎(chǔ)工程和園林作業(yè)等。由于這種機(jī)械的特點(diǎn)很靠近人，因此在設(shè)計(jì)上除了要求耐久性、可靠性和作業(yè)效率等，還需著重考慮人、機(jī)、環(huán)境的協(xié)調(diào)，特別要注意以下幾點(diǎn)： ，防傾翻穩(wěn)定性好。 ，任何人一學(xué)就會(huì)，都能操縱。 、降低成本，達(dá)到大作業(yè)量與低油耗的動(dòng)態(tài)平衡。 、低噪音適用生活區(qū)工作。經(jīng)十年艱苦奮斗，國(guó)內(nèi)企業(yè)奪回了近 27%份額，特別是 大型和小型液壓挖掘機(jī)上，近兩年已有較大起色。它是以油液為工作介質(zhì)、利用液壓泵將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗懿⑦M(jìn)行傳送，然后通過(guò)液壓缸和液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的各種 動(dòng)作?；剞D(zhuǎn)系統(tǒng)工作時(shí)必須滿足如下條件：回轉(zhuǎn)迅速、起動(dòng)和制動(dòng)無(wú)沖擊、振動(dòng)和搖擺，與其它機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，能合理地分配去各機(jī)構(gòu)的流量。 （ 2）工作裝置的動(dòng)作和轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)既能單獨(dú)進(jìn)行，又能復(fù)合動(dòng)作，以提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)率。 （ 2）液壓系統(tǒng)和液壓元件在變化大的負(fù)載、急劇的振動(dòng)作用下，具有足夠 的可靠性。工作裝置液壓系統(tǒng)的功能就是控制動(dòng)臂油缸，斗桿油缸和鏟斗油缸的各自動(dòng)作或復(fù)合動(dòng)作，從而獲得理想的挖掘動(dòng)力和挖掘軌跡。平整土地和切削斜坡時(shí)，須同時(shí)操縱動(dòng)臂和斗桿，使斗尖能沿直線移動(dòng)，此時(shí)斗桿收回和動(dòng)臂抬起，希望斗桿和動(dòng)臂保證彼此獨(dú)立、互不干擾，并要求泵供油流量小、油缸動(dòng)作慢，容易控制，使鏟斗保持一定切削角并按一定軌跡進(jìn)行切削，或用斗底來(lái)壓整地面，則需鏟斗、斗桿、動(dòng)臂三者同時(shí)作用完成復(fù)合動(dòng)作。挖掘結(jié)束后，動(dòng)臂缸將動(dòng)臂頂起、滿斗提升，同時(shí)回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺(tái)旋向卸土處，此時(shí)主要是動(dòng)臂和回轉(zhuǎn)的復(fù)合動(dòng)作。 卸載工況 轉(zhuǎn)到卸載位置時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)，用斗桿液壓缸調(diào)節(jié)卸載半徑和卸荷高度，鏟斗液壓缸回縮進(jìn)行鏟斗卸荷。此工況是回轉(zhuǎn)、動(dòng)臂和斗桿復(fù)合動(dòng)作。另一方面液壓挖掘機(jī)的發(fā)展也促進(jìn)了液壓技術(shù)的提高。近年來(lái)隨著電子技術(shù)尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，給液壓控制技術(shù)賦予了新的內(nèi)涵。2021 年液壓挖掘機(jī)銷量增幅在 20%左右。近幾年國(guó)外二手挖掘機(jī)的進(jìn)口和銷售走紅就是 這個(gè)原因。 隨著世界性的技術(shù)進(jìn)步，當(dāng)今全液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)將高 效、節(jié)能、操作舒適、安全、可靠作為其主要追求目標(biāo)，相繼開(kāi)發(fā)出多種形式的液壓系統(tǒng)和元件。 通過(guò)對(duì)各節(jié)流口的開(kāi)口面積的調(diào)整，就可以調(diào)整流過(guò)各節(jié)流口的流量，而不會(huì)隨著各自負(fù)載壓力的高低而變。多執(zhí)行器負(fù)載敏感系統(tǒng)是目前廣泛應(yīng)用于車輛、工程機(jī)械以及其他機(jī)械的一種節(jié) 能型液壓系統(tǒng)。該挖掘機(jī)的具體參數(shù)如下： 鏟斗容量 ㎡， 鏟斗寬度 700 ㎜， 操作重量 6200 ㎏（ 7 t）， 發(fā)動(dòng)機(jī) : 型號(hào) YANMAR 4TNV94L 總排量 L 額定輸出功率 39kw/2200 rpm 最大挖掘高度： 5660 ㎜ 最大卸載高度： 3970 ㎜ 最大挖掘深度： 3830 ㎜ 最大挖掘半徑： 6130 ㎜ 最小回轉(zhuǎn)半徑： 2452 ㎜ 鏟斗挖掘力： KN 斗桿挖掘力： KN 動(dòng)臂挖掘力： KN 系統(tǒng)工作壓力： 30MPa 系統(tǒng)流量： 160 L/min 液壓泵類型： 2 個(gè)變量柱塞泵＋ 1 個(gè)齒輪泵 主泵流量： 2 59＋ 42 L/min 燃油箱容量： 120 L 主溢流閥壓力： （ MPa） 該挖掘機(jī)的圖片如下： 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 小型挖掘機(jī)示意圖 液壓缸各部件材料選擇及加工 技術(shù)要求 ① 端蓋：端蓋裝在缸筒兩端，與缸筒形成封閉油腔，同樣承受很大的液壓力，因此端蓋及其連接件都應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。 缸蓋技術(shù)要求如下： I 缸蓋內(nèi)控尺寸公差一般取 H8，粗糙度不低于 um ； II 缸蓋內(nèi)孔與止口外徑 D的圓柱度誤差不大于直徑公差的一半，軸線的圓跳動(dòng)，在直徑 100 ㎜上不大于 ㎜。 III 尺寸公差等級(jí)和形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。對(duì)活塞桿通常要求淬火 52— 58HRC，淬火深度一般為 — 1㎜，或活塞桿直徑每毫米淬深 ㎜，再校直，再 磨，再鍍鎳鍍鉻，再拋光。 ⑤ 導(dǎo)向套：金屬導(dǎo)向套一般采用摩擦因數(shù)小，耐磨性好的青銅材料制作。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 （ 3） 缸筒強(qiáng)度驗(yàn)算： 因?yàn)楸诤? φ = 9 ㎜，缸筒內(nèi)徑 D = 50 ㎜，所以壁厚與缸筒內(nèi)徑之比： ≤ D/φ = ≤ 16 ,屬于中等壁厚缸筒，可按材料學(xué)第二強(qiáng)度理論驗(yàn)算。 （ 3） 缸筒強(qiáng)度驗(yàn)算： 因?yàn)楸诤? φ = ㎜，缸筒內(nèi)徑 D = 40 ㎜，所以壁厚與缸筒內(nèi)徑之比： ≤ D/φ = ≤ 10 ,屬于中等壁厚缸筒，可按材料學(xué)第二強(qiáng)度理論驗(yàn)算。 = ㎜ ， 上式中 P為系統(tǒng)最高壓力 P = 30MPa， 所以 φ 1 ≤ φ，該缸筒強(qiáng)度滿足要求。 整個(gè)液壓缸通過(guò)銷和動(dòng)臂鉸接在一起，實(shí)現(xiàn)液壓缸的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。目前已經(jīng)發(fā)布了 Pro/ 的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還包括對(duì)大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。全相關(guān)性鼓勵(lì)在開(kāi)發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒(méi)有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開(kāi)發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。裝配、加工、制造以及其它 學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征。數(shù)據(jù)管理模塊的開(kāi)發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了Pro/ENGINEER 獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。 挖掘機(jī)鏟斗液壓缸三維模型建立 鏟斗缸缸筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參照表 與計(jì)算結(jié)果可選缸筒內(nèi)徑 D = 50 mm,參考壁厚表格取 φ =9 mm，所以缸筒外徑 De = 68 mm,同時(shí)設(shè)計(jì)缸筒端的法蘭外徑 D1 = 100 mm，其上均勻分布四個(gè)d = 11mm的孔，綜合考慮活塞桿長(zhǎng)度和有效行程并查表 ，選定缸筒長(zhǎng)度 L= 600 mm，缸筒身上加工有進(jìn)出油口，用 M22 的螺紋與油管連接。查標(biāo)準(zhǔn)表格，確定兩端螺紋長(zhǎng)分別為 44mm、 30mm。用螺帽將活塞固定在活塞桿上。防 塵槽深度為 2 mm，寬度為 3 mm，安裝內(nèi)外徑分別為 26 mm， 28 mm 的 5 型特康防塵圈。 有限元分析是用較簡(jiǎn)單的問(wèn)題代替復(fù)雜問(wèn)題后再求解。 有限元是那些集合在一起能夠表示實(shí)際連續(xù)域的離散單元。 液壓缸的活塞桿是一個(gè)桿形的結(jié)構(gòu)，特別是動(dòng)臂缸的活塞桿在挖掘機(jī)不工作時(shí)時(shí)，要承受整個(gè)動(dòng)臂的支撐力作用，因此在受力時(shí)容易產(chǎn)生變形，剛度不足，而活塞桿一變形，缸筒也會(huì)隨之變形，這樣液壓缸配套的零件也不再適用，液壓缸就不能發(fā)揮作用。通過(guò)與 ANSYS WORKBENCH 的結(jié)合，ANSYS MESH MORPHER（ FEMODELER 的新增加模塊）可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，甚至更多。更多樣的配置可以通過(guò)以上轉(zhuǎn)換的組合實(shí)現(xiàn)。一旦擬合完成，可 以使用 ANSYS DESIGNXPLORER VT 中的能量?jī)?yōu)化技術(shù)找到最優(yōu)值或者執(zhí)行 6 SIGMA 分析設(shè)計(jì)。最新的版本也提供了單一后處理工具，可以用更少的時(shí)間獲得復(fù)雜多物理問(wèn)題的解決，并且擴(kuò)展了仿真的應(yīng)用領(lǐng) 域。 渦輪系統(tǒng)一體化解決方案 ANSYS 提供給用戶新的統(tǒng)一分網(wǎng)環(huán)境，幫助用戶實(shí)現(xiàn)基于物理的網(wǎng)格劃分解決方案，例如機(jī)械、電磁、 CFD 或者顯式仿真。劃網(wǎng)的智能特性提供了靈活的附加控制，幫助初級(jí)用戶為了改進(jìn)求解速度或者精度而得到適合于物理問(wèn)題的良好網(wǎng)格。使得剛體和柔體的頻率響應(yīng)和時(shí)間歷程動(dòng)力學(xué)集成在