【文章內容簡介】 65 ....................................................................................................................... 67 目 錄 ....................................................................................................................... 69 ............................................................................................................ 70 1 的裝配 ............................................................................................... 70 2 ............................................................................................... 71 ................................................................................... 73 ........................................................................................... 76 ......................................................................................................... 77 第 5 章 挖掘機的運動仿真 .................................................................................................. 78 進入“機構”（ Mechanism）環(huán)境 ................................................................................... 78 創(chuàng)建伺服電機 ............................................................................................................... 78 ................................................................................... 78 ................................................................................... 80 ................................................................................... 82 ................................................................................... 84 運動分析 ...................................................................................................................... 86 回放并保存分析結果 ..................................................................................................... 88 運動軌跡曲線的建立 ..................................................................................................... 93 第六章 總 結 .......................................................................................................................... 99 參考文獻 .................................................................................................................................100 致 謝 .......................................................................................................................................101 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 1 第 1 章 緒 論 挖掘機的定義 挖掘機，又稱 挖掘機械 ，是用鏟斗挖掘高于或低于承機面的物料，并裝入運輸車輛或卸至堆料場的土方機械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及經過預松后的土壤和巖 石。從近幾年工程機械的發(fā)展來看，挖掘機的發(fā)展相對較快，而挖掘機作為工程建設中最主要的工程機械機型之一，其正確的選型也就顯得更為重要 。 挖掘機的發(fā)展歷史 挖掘機行業(yè)的發(fā)展歷史久遠，可以追溯到 1840年。當時美國西部大開發(fā)，進行鐵路建設，產生了模仿人體構造，有大臂、小臂和手腕，能行走和扭腰類似機械手的挖掘機，它采用蒸汽機作為動力在軌道上行走。但是很長時間挖掘機都沒有得到很大的發(fā)展，應用范圍也只局限于礦山作業(yè)中 . 導致挖掘機發(fā)展發(fā)展緩慢的主要原因是：其作業(yè)裝置動作復雜，運動范圍大，需要采用多自由度機 構，古老的機械傳動對它不太合適。而且當時的工程建設主要是國土開發(fā)，大規(guī)模的筑路和整修場地等，大多是大面積的水平作業(yè)，因此對挖掘機的應用相對較少，在一定程度上也限制了挖掘機的發(fā)展。 由于液壓技術的應用，二十世紀四十年代有了拖拉機上配裝液壓反鏟的懸掛式挖掘機。隨著液壓傳動技術迅速發(fā)展成為一種成熟的傳動技術，挖掘機有了它合適的傳動裝置，為挖掘機的發(fā)展建立了強有力的技術支撐，是挖掘機技術上的飛躍。同時，工程建設和施工形式也發(fā)生了很大的變化。在進行大規(guī)模國土開發(fā)的同時，也開始進行城市型土木施工，這樣，具有較長的臂和桿 ，能裝上各種給樣的工作裝置，能行走，回轉，實現多自由動作，可以切削高的垂直壁面，挖掘深的基坑和溝槽的挖掘機得到廣泛應用。 1950 年在意大利北部生產了第一臺液壓挖掘機。當時液壓挖掘機主要配置反第一章 緒 論 2 鏟工作裝置。在早年，許多液壓挖掘機都配組合動臂。這種組合動臂可以調節(jié)動臂的長度，現在大多數液壓挖掘機都采用整體動臂。優(yōu)點是重量輕，制造方便，成本低。從 20 世紀 60 年代到 80 年代中期，液壓挖掘機進入了推廣和蓬勃發(fā)展的階段，各國挖掘機制造廠和品種增加很快，產量猛增勃發(fā)展的階段，各國挖掘機制造廠和品種增加很快，產量猛增。 1968～ 1970 年間，液壓挖掘機產量已經達到挖掘機總產量的 83％， 90 年代初工作裝置的結構有所改進。大多數制造廠家借助計算機技術設計制造更輕便的動臂和斗桿，而不削弱其強度，其時對挖掘機工作裝置的研究也已經十分成熟。 自第一臺手動挖掘機誕生以來的 160 多年當中，挖掘機一直在不斷地飛躍發(fā)展，其技術已經發(fā)展到相對成熟穩(wěn)定的階段。經過幾十年的研究，被成為土建機械手，成為建設機器人的代表，據有關專家估算，全世界各種施工作業(yè)場約有 65％至 70％的土石方工程都是由挖掘機完成的。挖掘機是一種萬能型工程機械，目前已經無可爭議地 成為工程機械的第一主力機種，在世界工程機械市場上已占據首位并且仍在發(fā)展擴大。挖掘機工作裝置設計參數直接影響作業(yè)范圍、功率利用、挖掘力發(fā)揮等。該參數的設計與挖掘機性能的好壞有關。 目前商品化的液壓挖掘機工作裝置設計軟件還沒有，都采用各自開發(fā)的軟件。隨著科學技術的發(fā)展和建筑施工現代化生產的需要，液壓挖掘機需要大幅度的技術進步，技術創(chuàng)新是液壓挖掘機行業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)。通過開發(fā)通用性及專業(yè)的液壓挖掘機工作裝置設計軟件，能夠實現工作裝置設計的自動化，提高挖掘機設計水平。因此，進行挖掘機工作裝置設計的自主研究非常必要。 挖掘機的發(fā)展主要以液壓技術的應用為基礎，其液壓系統(tǒng)已成為工程機械液壓系統(tǒng)的主流形式。隨著科學技術的發(fā)展和建筑施工現代化生產的需要，液壓挖掘機需要大幅度的技術進步，技術創(chuàng)新是液壓挖掘機行業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)。在技術方面，挖掘機產品的核心技術就是液壓系統(tǒng)設計，所以對其液壓系統(tǒng)的分析研究具有十分重要的現實意義。 中國挖掘機發(fā)展狀況 早在 1958 年國內便開始了液壓挖掘機的研制開發(fā)工作，隨后開發(fā)出一系列比較成熟的產品。當時出于受配件如發(fā)動機、液壓件及企業(yè)自身條件的影響，其質四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 3 量和產量遠未達到應有的水平， 與國外同類產品相比也存在較大差距。到了 80 年代末和 90 年代初，世界各工業(yè)發(fā)達國家液壓挖掘機技術水平得到了迅速的提高，突出表現在追求高效率 (同一機重的挖掘機功率普遍提高，液壓系統(tǒng)流量增大，作業(yè)循環(huán)時間減小，作業(yè)效率大大提高 )；高可靠性和追求司機操作的舒適性。 國內原有的數家挖掘機專業(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。有的新開發(fā)的產品 (也包括某些已生產多年的老產品 )為了提高作業(yè)的可靠性，干脆采用了進口的液壓件和發(fā)動機，甚至于 整個傳動系統(tǒng)都按照采用國外元件來設計，這種經過改型或新設計開發(fā)的液壓挖掘機其工作可靠性和作業(yè)效率得到很大的提高。這樣，引進和消化國外的不少技術，在技術方面都有了長足的進步。 國內液壓挖掘機行業(yè)近年來雖有很大發(fā)展，但與國外挖掘機行業(yè)發(fā)達國家相比仍存在許多不足，其原因除了國內挖掘機加工水平落后之外，挖掘機設計水平與發(fā)達國家相比也有較大的差距，尤其是一些先進設計技術的掌握和應用。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、運動參數和力參數等的解決。關于工作裝置設計參數分析和在 CAD 上其自動設計的綜合研究文獻還沒有。因此，開發(fā)出的軟件缺少通用性，不能使用于挖掘機工作裝鶯的一些通用問題的解決，對工程機械這個行業(yè)不具有通用性。特別是國內， CAD在許多企業(yè)還停留在輔助制圖的程度上，當然也有部分企業(yè)用 CAD 進行空間布置設計。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。 經過近十年的研究，獲得了一些成果，但是研究還不夠深入，有些研究結果已進入實際應用過程中 。目前研究液壓挖掘機工作裝置設計的重點在于，為了使挖掘機設計人員從繁忙的計算中解脫出來，現有工作裝置機構的計算機輔助計算和優(yōu)化設計，即大多數的液壓挖掘機工作裝置設計研究在現有機構的基礎上局限地進行的。在這樣一種情況下，開發(fā)一個專業(yè)化的工作裝置的設計工具和軟件顯得非常必要。 第一章 緒 論 4 挖掘機 在中國 發(fā)展 情況 近年來，在中國固定資產投資和房地產開發(fā)較快增長的背景下，挖掘機行業(yè)呈現高速增長態(tài)勢，其產量從 2020 年的 34722 臺增至 2020 年的 192811 臺，相應地銷量從 28812 臺增至 165804 臺。 近 6 年，中國挖掘機產銷量增長的主要驅動因素來自于三個方面：一是全社會固定資產投資的增加帶動了挖掘機下游需求的增長；二是消費者對挖掘機性能的認識，以及挖掘機租賃市場的升溫促使挖掘機銷量激增；三是挖掘機對裝載機的替代效應逐漸顯現（挖掘機和裝載機保有量配比從 2020年的 :1 提升至 2020年的 :1）。 中國挖掘機市場主要被外資品牌壟斷。 2020 年市場份額為 %，其中日系品牌和韓系品牌共占到 %的份額。以三一重工、玉柴重工為代表的內資品牌 2020 年以來以小型 挖掘機為突破口，逐漸擴大市場份額，至 2020 年其市場份額已經提升至 %，比 2020 年增長了 個百分點。 2020 年，銷量超過萬臺的企業(yè)共有 7 家，分別為小松、斗山、現代、日立、神鋼、三一、卡特彼勒，其中，三一重工排名第六，是唯一入圍的內資品牌，全年銷量達到 1415臺。玉柴重工、柳工、福田雷沃年銷量均超過 5000 臺。 2020 年是重工“十二五”的開局之年，中國政府將繼續(xù)加大公路、鐵路、市政、保障性住房等項目的建設力度，預計全年挖掘機銷量將同比增長 15%，達到 19 萬臺左右。與此同時，日本地震對