【正文】 ........................................................................................ 49 附 錄 .................................................................................................................................... 50 致 謝 .................................................................................................................................... 51 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 摘 要 本文設(shè)計(jì) 是一種 挖掘 裝載 機(jī) 的挖掘裝置， 在為工業(yè)、民用上有特殊用途的 挖掘 裝載機(jī) ，它可以用于煤礦井下狹小空間 清理、裝載 、運(yùn)輸?shù)裙ぷ?，也?用于冶金、礦山、隧道建設(shè)等場(chǎng)合的挖掘裝載工作。挖掘裝載機(jī)裝置裝置的重力對(duì)反鏟作業(yè)時(shí)整機(jī)的穩(wěn)定性也有影響。因此，國(guó)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。 通過本文的研究和分析，進(jìn)一步說(shuō)明了挖掘裝載機(jī)的合理性和可靠性。鉸接式車架最大的缺陷是在挖掘作業(yè)時(shí)的剛性差。驅(qū)動(dòng)方式目前一般都有兩種模式，即兩輪驅(qū)動(dòng)和四論驅(qū)動(dòng)，在公路上行使采用兩輪驅(qū)動(dòng)，越野和裝載作業(yè)采用四輪驅(qū)動(dòng)。 目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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。經(jīng)有優(yōu)化設(shè)計(jì)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。 ⑥ .常林 WZ3025 型挖掘裝載機(jī)：引進(jìn)國(guó)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。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(guó)外以有五十多年的發(fā)展歷史， 從總體來(lái)說(shuō)，國(guó)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。 圖 21挖掘裝載機(jī)反鏟工作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(yùn)動(dòng)及相互配合的情況。當(dāng)動(dòng)臂位于最大下傾角時(shí)，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(shí)，能夠保證裝滿鏟斗。如果 ?2 ?10 則 max1W 太大。根據(jù)設(shè)計(jì)作業(yè)機(jī)械的實(shí)際情況，選取短動(dòng)臂長(zhǎng)斗桿方案。 1l 、 2l 、 A 和 B 都先已選出或算出，由此看解出 max1? 然后由式 28 求得 min1? ， 因?yàn)?: A= 211 ?? ? =60176。斗桿機(jī)構(gòu)與動(dòng)臂機(jī)構(gòu)性質(zhì)類似，他們是四連桿機(jī)構(gòu)，但連桿比不同。～ 180176。 （ 1） 鏟斗挖掘阻力的計(jì)算 參照《單斗液壓挖掘機(jī)》 235，轉(zhuǎn)斗挖掘時(shí)，挖掘阻力的切向分力可表示為： DB A ZXRCW ??????? ?????? ??? m a xm a x1 c o sc o s1 ?? ? (31) 式中： C：表示土壤硬度系數(shù)，對(duì)二級(jí)土易取 C=50～ 80； R：鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)至斗齒間距離，即轉(zhuǎn)斗切削半徑， R=3l ，單位： mm 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 B:切削刃寬度影響系數(shù)， B=1+，其中， b 為鏟斗平均寬度； max? ：挖掘過程中鏟斗總轉(zhuǎn)角的一半； ? ：鏟斗瞬時(shí)轉(zhuǎn)角； A：切削角變化影響系數(shù)，一般取 A=； Z：斗齒系數(shù)，有齒時(shí)取 Z=，無(wú)齒時(shí)取 Z=1； X：斗側(cè)壁厚度影響系數(shù)， X=1+，其中 s 為側(cè)壁厚度，單位為厘米，初步設(shè)計(jì)時(shí)可取 X=。顯然，當(dāng)max0 ii ? 時(shí) maxODOD PP ? 即得到鏟斗油缸最大理論挖掘力 m ax3m ax iPPOD ?? （ 2） 斗桿挖掘時(shí)，斗桿油缸的理論挖掘力 ? ?32652 , LLfrrPPOG ??? (35) 式中： 2P ：為斗桿油缸的理論推力， pFP 22 ? ， 其中 2F 為斗桿油缸大腔工作面積， p 為液壓系統(tǒng)工作壓力； 5r 、 6r ：力臂值，其中 5r 是 2L 的函數(shù)， 6r 是 3L 的函數(shù)。 現(xiàn)分別計(jì)算如下： : 1)動(dòng)臂液壓缸閉鎖力限制的最大斗桿挖掘力 P 1G 液壓缸閉鎖力則指挖掘工況下某些液壓缸被動(dòng)狀態(tài)所能承受的作用力，它 是挖掘力發(fā)揮的重要影響因素之一。各部件重量對(duì) O1 點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為： ? ? ? ?? ???? 01022021 XXGXXGM ii (322) 所以 ? ?? ?1144 c o s FVOVOMPG ?? (323) 5)、整機(jī)向后傾翻限制的最大斗桿挖掘力 5GP 參見圖 33，對(duì)于△ FVO2 ? ? 22022 FF YXXFO ??? (324) ? ? 22022 VV YXXVO ??? (325) ? ? ? ?? ?FVVOFOFVVOF V O ?????? 2222222 2a r c c o s 顯然，當(dāng)∠ FVO2 ≥ 90176。 ⑤整機(jī)向后傾翻對(duì)鏟斗挖掘力的限制。鏟斗挖掘時(shí)，整機(jī)不可能產(chǎn)生前傾翻，只有∠ QVO1 ＞ 90176。 Pro/E軟件能將設(shè)計(jì)到制造的全過程集成在一起，讓所有的用戶能夠同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作，即實(shí)現(xiàn)所謂的并行工程。 基本概念： ① 特征 —— 是指所有的實(shí)體、嵌片和對(duì)象等，是構(gòu)成零件的最基本部分。當(dāng)修改參數(shù)的數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)在保持模型拓?fù)潢P(guān)系不變的情況下，幾何大小和相對(duì)比例將隨著參數(shù)的修改而變化。 ② 加工成產(chǎn)品前即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化部裝，即可提高裝配的準(zhǔn)確性又檢驗(yàn)了各結(jié)構(gòu)之間連接的正確性，同時(shí)合理的利用了時(shí)間。 1Part=Feature1+ Feature2+ Feature3+??； 1Assembly=Part1+ Part2+ Part3+?? （ 2） 建立各種特征的方法步驟 建立基礎(chǔ)性特征的一般方法步驟： ① Feature→ Creat→ Solid??。 ⑨ 選擇特征深度。 利用曲面建立實(shí)體特征的一般方法步驟： ① 可、利用建立曲面命令生成一個(gè)或多個(gè)曲面特征。 由于 Pro/ 是建立在單一數(shù)據(jù)庫(kù)之上的，因此零件與裝配體是相關(guān)聯(lián)的，這樣如果修改裝配體中的零件，則與其對(duì)應(yīng)的單個(gè) 零件也將發(fā)生相應(yīng)的變化，同樣如果修改單個(gè)零件，則裝配體中與其對(duì)應(yīng)的零件也將發(fā)生相應(yīng)的變化。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 ④ 坐標(biāo)系：利用兩零件的坐標(biāo)系進(jìn)行裝配。主要步驟如下： ? 動(dòng)臂三維實(shí)體造型 首先， 雙擊 啟動(dòng) PROE 建立一個(gè)新文件 圖 41 在上工具箱中 單擊 按鈕， 打開“新建”對(duì)話框，在“類型”列表框中 選擇 “ 零件 ”選項(xiàng)，在“子類型”列表框中選擇“實(shí)體”選項(xiàng)， 將其更名為“ DONGBI”， 單擊“確定”，如右圖 41： 選擇 再選擇下圖 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 圖 42 創(chuàng)建拉伸 特征， 單擊 選 FRONT:F3 進(jìn)入草繪面，單擊 進(jìn)入 到草繪狀態(tài)下，用工具條中的直線工具命 令繪制動(dòng)臂 的輪廓線， 如圖 43 圖 43 動(dòng)臂輪廓線 繪制完成后，單擊工具條中的確定命令“ ”結(jié)束草繪狀態(tài)，進(jìn)入三維特征狀態(tài)，在工具條中 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 點(diǎn)擊 實(shí)體創(chuàng)建完成如下圖 創(chuàng)建孔特征 單擊 選 FRONT:F3 進(jìn)入草繪面，單擊 進(jìn)入 到草繪狀態(tài)下，用工具條中的直線工具命令繪制孔 的輪廓線， 孔輪廓線 繪制完成后，單擊工具條中的確定命令“ ”結(jié)束草繪狀態(tài)，進(jìn)入三維特征狀態(tài)，在工具條中 點(diǎn)擊 實(shí)體創(chuàng)建完成如下圖 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 創(chuàng)建殼特征 點(diǎn)擊 選擇實(shí)體，輸入殼的厚度為 10mm。 ⑦ 曲面上的點(diǎn)：以兩曲面上某一點(diǎn)相接的方式對(duì)兩零件進(jìn)行裝配。下面分別介紹這幾種裝配約束類型 ： ① 匹配：用于兩平面相貼合，并且 這兩平面呈反向。 相關(guān)部件的裝配 零件設(shè)計(jì)只是產(chǎn)品開發(fā) 的過程中一個(gè)簡(jiǎn)單的基本操作過程，最終用戶需要的往往是一個(gè)裝配體，即由很多個(gè)零件裝配而成的產(chǎn)品。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 ③ 設(shè)定屬性。 ⑤ 確定繪圖平面和參考面。 ⑥ 通過 Pro/ENGINEER 的力學(xué)分析模塊可進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)力學(xué)分析。 ④ 隨后在此 基本特征上添加或修改特征，從而完善零件設(shè)計(jì)。所謂關(guān)聯(lián)就是在任意層面上更改設(shè)計(jì)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)在所在層面上做相應(yīng)的改動(dòng)。 Pro/E作為一個(gè)功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)軟件，與其他設(shè)計(jì)軟件相比，有自己的建模方式和自己的一些定義。時(shí)，才有可能出現(xiàn)后傾翻現(xiàn)象。時(shí)，動(dòng)臂液壓缸小腔受壓，此時(shí)腔閉鎖力對(duì) C 點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為： ? ? ? ?? ? 45212101 s i n2/2/ ?? ???? lDDPM (330) 有關(guān)重量對(duì) C 點(diǎn)產(chǎn)生的力矩為： ? ?? ?? cii XXGM 2 (331) 所以 ? ? ? ?? ?C V QCVMMP m ???? c o s/21 (332) 當(dāng)∠ CVQ＞ 90176。 在給定工況 (L1 ， L2 ， L3 )的情況下，計(jì)算鏟斗的實(shí)際挖掘力與計(jì)算斗桿的實(shí)際挖掘力一樣，應(yīng)當(dāng)考慮下列因素對(duì)轉(zhuǎn)斗挖掘力的影響 : ①動(dòng)臂液壓缸閉鎖能力對(duì)鏟斗挖掘力的限制。 HKQ??29? 。 ③鏟斗液壓缸閉鎖能力對(duì)斗桿挖掘力的限制。 （ 2） 斗桿挖掘阻力計(jì)算 sgogg KrqKBhKW ?601 ?? (33) 式中： 0K :挖掘比阻力，對(duì)二級(jí)土 0K =6～ 13； g? ：挖掘過程中的總轉(zhuǎn)角，一般為 g? = ?50 ～ ?80 、 工作液壓缸的理論挖掘力 挖掘力是指當(dāng)反鏟作業(yè)時(shí)在鏟斗齒尖上可能主動(dòng)發(fā)揮的挖掘能力，它是衡量反鏟裝置挖掘性能的重要指針之一?！?35176。特殊情況下可小于 0176。 可將數(shù)值代入，由式 28解得 min1? =176。選取? ?max832 ?? ? =170176。一般取特性參數(shù)3242 llK ? =～ ， 2K 取較小值，一般取 10? =∠ KQV= ?95 ～ ?15 。 、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(jì) 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(gè)主要參數(shù)。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(shí)實(shí)現(xiàn)。 第二章 反鏟裝置的設(shè)計(jì) 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(shí)質(zhì)是一組平面連桿機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是個(gè)部件均采用鉸銷連接，通過液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)來(lái)完成挖掘過程的各種作業(yè)動(dòng)作。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。 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)。該產(chǎn)品裝有高性能 、低損耗的靜壓傳動(dòng)裝置，可以自動(dòng)選擇操作方式，具有 360176。 國(guó)內(nèi) 、外 挖掘裝載機(jī)的市場(chǎng)現(xiàn)狀 近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，挖掘裝載機(jī)在國(guó)的國(guó)內(nèi)使用量也日益增加，市場(chǎng)潛力巨大，行情看漲。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。作為裝載機(jī)使用時(shí)，通過機(jī)體向前運(yùn)動(dòng)，裝載斗進(jìn)行裝載或挖掘，并可提升、運(yùn)料和卸料。 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。 隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平的提高以及施工技術(shù)、施工對(duì)象的變化，國(guó)內(nèi)小型工程機(jī)械市場(chǎng)前景非常的廣闊。 關(guān)鍵詞：鏟斗、液壓缸、動(dòng)臂、挖掘機(jī) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 Abstract In this paper, the design is a miniexcavators, as for the industry, there are specialpurpose civilian loading machinery, it can be used in underground coal mines to clear a narrow space, loading, transport, etc., can also be used for meta