【正文】 ........................................... 11 斗桿的運(yùn)動(dòng)分析 ......................................... 12 鏟斗的運(yùn)動(dòng)分析 ......................................... 13 特殊工作位置計(jì)算 ....................................... 17 4 工作裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................... 20 斗形參數(shù)的確定 ......................................... 20 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定 ..................................... 20 α 與 A點(diǎn)坐標(biāo)的選取 ................................ 20 l1 與 l2的計(jì)算 ..................................... 20 l41與 l42 的計(jì)算 ................................... 21 l5 的計(jì)算 .......................................... 21 斗桿機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定 ................................. 22 鏟斗機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定 ................................. 24 轉(zhuǎn)角范圍 .......................................... 24 鏟斗機(jī)構(gòu)其它基本參數(shù)的計(jì)算 ........................ 24 5三維實(shí)體設(shè)計(jì) ................................................ 26 SOLIDWORKS三維軟件簡(jiǎn)介 ................................... 26 挖掘機(jī)實(shí)體建模 ......................................... 26 繪制出零部件 ....................................... 26 裝配部件 .......................................... 27 分析運(yùn)用 SOLIDWORKS軟件得到的結(jié)果 ........................ 28 結(jié) 論 ......................................................... 29 致 謝 ......................................................... 30 4 參考文獻(xiàn) ...................................................... 31 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒 論 選題的目的及意義 挖掘機(jī)械是一種集土方挖掘、裝載、平整、拆除、搶險(xiǎn)等作業(yè)的工程機(jī)械，廣泛應(yīng)用于各類土石方 工程施工、民用建筑、道路建設(shè)和市政工程場(chǎng)所，在工程機(jī)械中占據(jù)著舉足重要的地位。 2021 年 12 月，國(guó)內(nèi)主要 23家主要挖掘機(jī)制造公司實(shí)際累計(jì)銷售挖掘機(jī) 13500 臺(tái)，打破歷年 12 月銷售記錄；在過去的 2021 年，我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)延續(xù)了上年發(fā)展態(tài)勢(shì)，在政府加大基建投資、推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)等多種政策疊加效應(yīng)的作用拉 動(dòng)下，實(shí)際累計(jì)銷售總量超過 165000 萬臺(tái)，銷量再創(chuàng)新高。 在過去 10 年，伴隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期持續(xù)的高速增長(zhǎng)，中國(guó)市場(chǎng)對(duì)挖掘機(jī)的需求不斷攀升，成為當(dāng)今全球最大的、贏利水平最好和競(jìng)爭(zhēng)最激烈的市場(chǎng)之一。關(guān)鍵零部件短缺，仍是國(guó)內(nèi)品牌的主機(jī)制造企業(yè)心中的 “ 痛 ” 。 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 1斗桿油缸； 2 動(dòng)臂； 3油管； 4動(dòng)臂油缸； 5鏟斗； 6斗齒； 7側(cè)板； 8連桿； 9搖桿； 10鏟斗油缸； 11斗桿 圖 工作裝置組成圖 Work device of operation 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 從 20 世紀(jì)后期開始，國(guó)際上挖掘機(jī)的研發(fā)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。 8）環(huán)境 保護(hù)， CAT、 小松等廠家紛紛推出滿足三次排放要求的挖掘機(jī)。國(guó)內(nèi)眾多的研究人員和單位對(duì)液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)進(jìn)行了不少研究，開發(fā)了其設(shè)計(jì)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(dòng)參數(shù)和力參數(shù)等的解決。 目前，液壓挖掘機(jī)的發(fā)展著眼于動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)以達(dá)到高效節(jié)能 。 （ 7）增大鏟斗容量，加大功率，提高生產(chǎn)效率。 （ 2） 挖掘機(jī)的工作裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)。卸完后，工作裝置再轉(zhuǎn)至挖掘位置進(jìn)行第二次挖掘循環(huán)。 動(dòng)臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式的初選 動(dòng)臂采用整體式彎動(dòng)臂，這種結(jié)構(gòu)形式在中型挖掘機(jī)中應(yīng)用較為廣泛。具體結(jié)構(gòu)如圖 所示。 （ 3） 于卸出，鏟斗的 寬度與物料的粒徑之比應(yīng)大于 4，大于 50 時(shí)，顆粒尺寸不考1動(dòng)臂； 2動(dòng)臂油缸 圖 動(dòng)臂油缸鉸接示意圖 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 慮，視物料為均質(zhì)。并按經(jīng)驗(yàn)公式初選各油缸全伸長(zhǎng)度與全縮長(zhǎng)度之比： λ1=λ2=λ3=。斗桿的位置參數(shù)是 l2，這里只討論斗桿相對(duì)于動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)，即只考慮 L2的影響。那么整機(jī)作業(yè)范圍就可以確定，現(xiàn)推導(dǎo)如下 : 由 F 點(diǎn)知： 32 3 4 6 2C FQ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? (323) 在 ? CDF 中： DCF? 由后面的設(shè)計(jì)確定，在 DCF? 確定后則有： 3 DFC? ?? 2 2 28 6 1 6 12 c osl l l l l D C F? ? ? ? (324) 2 2 26 8 1 8 1 32 c osl l l l l ?? ? ? 1 2 2 23 8 1 6 8 1c os [ ( ) 2 ]l l l l l? ?? ? ? (325) 在 ? DEF 中 298292822 c o s2 ?llllL ??? 圖 齒尖坐標(biāo)方程推導(dǎo)簡(jiǎn)圖 Tooth is pointed coordinates equation diagram 則可以得斗桿瞬間轉(zhuǎn)角 2? 1 2 2 22 8 9 2 8 9c os [ ( ) 2 ]l l L l l? ?? ? ? (326) 4? 、 6? 在設(shè)計(jì)中確定。經(jīng)分析可知：動(dòng)臂上任意一點(diǎn) (除去 C 點(diǎn) )在任一時(shí)刻的坐標(biāo)值是 1? 的函數(shù)；斗桿上任意一點(diǎn) (除去 F 點(diǎn) )在任一時(shí)刻的坐標(biāo)值是 1? 和 2? 的函數(shù)； 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 鏟斗和連桿機(jī)構(gòu) (除去 Q 點(diǎn)外 )其它各點(diǎn)坐標(biāo)值是 1? 、 2? 和 3? 的函數(shù)，以后在使用到這些點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，就將其作為已知數(shù)據(jù)，不再作特別的介紹。V鏟斗斗齒尖 圖 最大卸載高度計(jì)算簡(jiǎn)圖 The biggest uninstall height putation diagram 如圖 所示，當(dāng)斗桿油缸全縮，動(dòng)臂油缸全伸時(shí)， QV 連線處于垂直狀態(tài)時(shí)，得最大卸 載高度為 : QMAXYH ?max3 3112132211211 )s i n ()s i n ( lllY M A XM A XM A XC ?????????? ???????? 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 (335) （３） 水平面最大挖掘半徑 max1R NH搖臂； HK連桿； C動(dòng)臂下鉸點(diǎn)； A 動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn)； B動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn) 。 谷守領(lǐng)： 20噸履帶式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置三維設(shè)計(jì) 20 4 工作裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 斗形參數(shù)的確定 斗容量 q ： q = m3； 平均斗寬 B：其可以由經(jīng)驗(yàn)公式和差分法選擇 ； 當(dāng) q = m3 時(shí)， B = ； 當(dāng) q = m3 時(shí)， B = ； 則當(dāng) q = 時(shí)， B = +（ ） 247。 由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和參考其它同斗容機(jī)型，初 選特性參數(shù) k3 = （ k3 = 4142ll ）鉸點(diǎn) A坐標(biāo)的選擇： 由底盤和轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合同斗容其它機(jī)型的測(cè)繪，初選： XA = 430 mm YA = 1200mm l1 與 l2 的計(jì)算 由統(tǒng)計(jì)分析，最大挖掘半徑 R1值與 l1+l2+l3 的值很接近，由已給定的最大挖掘距離R已初步選定的 l3 和 k1，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式有： l2 = mmlR 3 0 0 0)()1 5 5 09 8 8 5()()( 3 ?????? 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 則： mmlkl ???? l41 與 l42 的計(jì)算 如圖 所示，在 ? CZF 中 24 1 1 3 3 11 2 c o sl l k k ?? ? ? 25 4 0 0 1 1 .4 2 1 .4 c o s 1 2 02585 mm? ? ? ? ? ?? l42 = k3l41 = 2585 = 3620mm α39= ∠ ZFC = ? ?? ? ????? o s 142241212421 lllll l5 的計(jì)算 由經(jīng)驗(yàn)和反鏟工作裝置對(duì)閉鎖力的要求初取 k4 = 。 = 3545mm l82 = L22min + l29 2L2minl9COS[(π 2max? )/2] = 22152+ 9402 22215940cos135176。 。 谷守領(lǐng)： 20噸履帶式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置三維設(shè)計(jì) 26 5 三維 實(shí)體 設(shè)計(jì) solidworks三維軟件簡(jiǎn)介 Solidworks 公司是專業(yè)從事三機(jī)械設(shè)計(jì)、工程分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件開發(fā)和營(yíng)銷的跨國(guó)公司，其軟件產(chǎn)品 Solidworks 提供一系列的三維（ 3D）設(shè)計(jì)產(chǎn)品，幫助設(shè)計(jì)師減少設(shè)計(jì)時(shí)間，增加精確性，提高設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性，并將產(chǎn)品更快推向市場(chǎng)。裝配示意圖如圖 。 谷守領(lǐng)： 20噸履帶式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置三維設(shè)計(jì) 30 致 謝 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，導(dǎo)師 張鵬 認(rèn)真負(fù)責(zé)，從一開始就嚴(yán)格要求我，在遇到一般問題時(shí)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)獨(dú)立解決問題的能力，讓我自我解決問題的能力 得到了很大提高，而在遇到重點(diǎn)問題時(shí)又能及時(shí)地 指導(dǎo)我?guī)椭?，讓我在掌握知識(shí)的同時(shí)提高了效率。 Houston, May 1993. 。 （４）繪制出 挖掘機(jī) 的三維效果圖。建模中常用的命令還有投影曲線、插入基準(zhǔn)面、鏡像曲線等，主要零部件如下圖所示： 圖 動(dòng)臂 Fig. arm 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 斗桿 Fig. measures stem 裝配部件 首先點(diǎn)擊主菜單中 “新建 ——裝配 ”命令，在對(duì)話框里選擇要組裝的零件，然后在環(huán)境中單擊所需的零部件，所選零部件就會(huì)出現(xiàn)在組裝環(huán)境中，多次重復(fù)即可，注意的一點(diǎn)是：第一個(gè)插入的應(yīng)該是組裝基體。 在保證 以上兩個(gè)條件，通過經(jīng)驗(yàn)公式和同斗容的其它機(jī)型的測(cè)繪對(duì)照，初步選定剩余的基本尺寸如下： HK = 500mm； HN = 600mm； NQ = 686mm； FN = l2NQ = 2314mm； GF = 800mm； 由預(yù)選 ∠ GFN = 60176。 谷守領(lǐng)： 20噸履帶式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置三維設(shè)計(jì) 24 鏟斗機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定 轉(zhuǎn)角范圍 由最大挖掘高度 H2max 和最大卸載高度 H3max的分析，可以得到初始轉(zhuǎn)角 φD0： H2maxH3max = l3（ sinφD0 +1） 93156485 =1550（ sinφD0 +1） φD0 =55176。 由上圖 : 2 m a x2 m i n 2 2 m i n 92 s in 2L L l ?? ???? ???? L2min = 2940