【導(dǎo)讀】挖掘Ⅳ級(jí)及以下土壤。裝配圖設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)總圖量不少于3張0號(hào)圖。與其它類型的挖掘機(jī)相。還可采用加寬、加長以及浮式履帶來降低接地比壓?；刂?，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。計(jì)挖掘機(jī)的工作裝置、液壓傳動(dòng)原理。在設(shè)計(jì)中，采用了履帶式行走裝置，來滿足要求。上部轉(zhuǎn)臺(tái)是全回轉(zhuǎn)式，因此它可在一個(gè)更大的范圍內(nèi)工作。又因采用液壓傳動(dòng)控制而使整機(jī)性能得。與機(jī)械式挖掘機(jī)相比，其挖掘力提高到2～3倍，整機(jī)質(zhì)量約為5. 掘力大，且機(jī)器重量輕，傳動(dòng)平穩(wěn)，作業(yè)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。掘機(jī)的工作裝置提出基于結(jié)構(gòu)推理的機(jī)構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。

　　

【正文】 675124 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁 反鏟裝置的工作要求是，能夠控制挖掘高度、卸載高度、挖掘深度和挖掘半徑。為了保證最大的挖掘范圍，反鏟裝置必須具有兩個(gè)分離桿。具有兩個(gè)分離桿的機(jī)構(gòu)，其自由度一定大于或等于 3。所以反鏟裝置機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的最基本要求是：自由度大于或等于 3，并且具有兩個(gè)分離桿。隨著自由度和桿數(shù)的增 加，機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度將大大增加，因此作者只研究能滿足基本要求的自由度等于 桿數(shù)不大于 12 的反鏟裝置。 ②滿足要求的連桿組合 由于分離桿的副數(shù)應(yīng)大于或等于 4，因此反鏟裝置至少應(yīng)有兩個(gè)副數(shù)大于或等于 4的多副桿。自由度等于 桿數(shù)不大于 12，并至少應(yīng)有兩個(gè) 4副以上桿的連桿組合有下列幾種。 (1)N=10， N2=8， N3=0， N4=2， N5=0， N6=0 (2)N=12， N2=10， N3=0， N4=1， N5=0， N6=1 (3)N=12， N2=10， N3=0， N4=0， N5=2， N6=0 (4)N=12， N2=9， N3=1， N4=2， N5=0， N6=0 (5)N=12， N2=9， N3=0， N4=3， N5=0， N6=0 (6)N=12， N2=8， N3=2， N4=2， N5=0， N6=0 其中： N 為桿數(shù) NI為具有 I 個(gè)運(yùn)動(dòng)副的桿數(shù) ③滿足要求的運(yùn)動(dòng)鏈 對(duì)于以上六種連桿組合，具有分離自由度的平面運(yùn)動(dòng)鏈數(shù)目分別是 4 12 和 103 共 166 種，經(jīng)計(jì)算，其中只有 25 個(gè)平面運(yùn)動(dòng)鏈具有兩個(gè)分離桿。又自由度為 3的反鏟裝置被兩個(gè)分離桿分解成三個(gè)子平 面運(yùn)動(dòng)鏈，每個(gè)子平面運(yùn)動(dòng)鏈都含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)副，也就是說，每個(gè)子平面運(yùn)動(dòng)鏈中都得有一個(gè)油缸。又因?yàn)樵谄矫孢\(yùn)動(dòng)鏈中油缸可用兩個(gè)串聯(lián)的二副桿來代替，因此反鏟裝置的每個(gè)子平面運(yùn)動(dòng)鏈至少應(yīng)有一串聯(lián)的二副桿。如圖 3 所示的 12種運(yùn)動(dòng)鏈為滿足上述要求的運(yùn)動(dòng)鏈。 1513 141112 11(2)①②③④⑤ ⑥⑦ ⑧⑨⑩ 12345678910(1)10 98 765432111 ⑩⑨⑧⑦⑥⑤④ ③②① 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁 151411121211①②③④⑤ ⑥⑦ ⑧⑨ ⑩12345678 9 10(3)1098 765432111 ⑩⑨⑧⑦⑥⑤④ ③② ①131213121 4(4)12 111314111211( 6 )①②③④⑤ ⑥⑦ ⑧⑨⑩12345678910( 5 )1098765432111⑩⑨⑧⑦⑥⑤④ ③②①131 415121512151314111211( 8 )①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩1234 5 679( 7 )109 8765432111⑩⑨⑧⑦⑥⑤④ ③②①1311121212111211(10 )①②③④⑤ ⑥⑦ ⑧⑩123456( 9 )98765432111⑩⑨⑧⑦⑥⑤④ ③②①1315⑨131210129 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁 圖 63 滿足要求的運(yùn)動(dòng)鏈 ④運(yùn)動(dòng)鏈評(píng)價(jià)與篩選 根據(jù)挖掘機(jī)的用途，為了盡量增大挖掘作業(yè)范圍，其機(jī)架桿必須在平面運(yùn)動(dòng)鏈的一端，而不應(yīng)位于平面運(yùn)動(dòng)鏈的中間。另外，反鏟裝置的底座得承受較大的載荷，要求由機(jī)架、動(dòng)臂及動(dòng)臂油缸組成一個(gè)四桿的子平面運(yùn)動(dòng)鏈。編號(hào)為 10 的五個(gè)平面運(yùn)動(dòng)鏈中，可以作為機(jī)架的四個(gè)桿 6，它們互為同位桿，因此可用任一桿作機(jī)架，假設(shè)桿 3是機(jī)架，編號(hào)為 6的三個(gè)平面運(yùn)動(dòng)鏈中，機(jī)架可以是桿 3或桿 6，但是若桿 3為機(jī)架，鉸①、⑨、⑤為驅(qū)動(dòng)副，得到反鏟裝置，其中油缸的支撐點(diǎn)鉸⑩在挖掘過程中很可能后移，從而影響反鏟裝置的工作性能，因此機(jī)架只能是桿 6。編號(hào)為 1 12 的 四個(gè)平面運(yùn)動(dòng)鏈中，機(jī)架是桿 3。 編號(hào)為 2的平面運(yùn)動(dòng)鏈，桿 3為機(jī)架，鉸①、⑨、⑤為驅(qū)動(dòng)副，可以看出，這兩個(gè)平面運(yùn)動(dòng)鏈中鏟斗 6的工作情況完全一樣，因此 可以拋棄編號(hào)為 2的平面運(yùn)動(dòng)鏈。編號(hào)為 10的兩個(gè)平面運(yùn)動(dòng)鏈，桿 3為機(jī)架，鉸①、⑨、⑤為驅(qū)動(dòng)副，斗桿油缸的支承點(diǎn)鉸⑩在挖掘過程中后移；編號(hào)為 1 12的兩個(gè)平面運(yùn)動(dòng)鏈，桿 3為機(jī)架，鉸①、⑧、⑤為驅(qū)動(dòng)副，鏟斗油缸的支承點(diǎn)鉸⑦在挖掘過程中后移。因此編號(hào)為 1 12 這四個(gè)平面運(yùn)動(dòng)鏈得到的反鏟裝置，其工作性能不佳。 (3)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案 通過以上分析，只有編號(hào)為 8的平面運(yùn)動(dòng)鏈可作為反鏟裝置的結(jié)構(gòu)型式，這七種反鏟裝置見表 1。其中，編號(hào) 7 是現(xiàn)有反鏟裝置，其余六種是新型反鏟裝置 。與現(xiàn)有反鏟裝置進(jìn)行比較，編號(hào) 1最簡單，能增大挖掘力，但其鏟斗擺角較??；編號(hào) 6能增大斗桿擺角；編151212111 4131314111211(12)①②③④⑤⑥⑦ ⑧⑨ ⑩ 12345 6 78910(11)1098765432111⑩⑨⑧⑦⑥⑤④ ③② ① 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁 號(hào) 8的鏟斗油缸直接驅(qū)動(dòng)鏟斗，因此挖掘力較大。 表 1 桿數(shù)不大于 12 的反鏟裝置 序 號(hào) 平面運(yùn)動(dòng)鏈 編 號(hào) 機(jī)架 桿號(hào) 動(dòng)臂 桿號(hào) 斗桿 桿號(hào) 鏟斗 桿號(hào) 動(dòng)臂油 缸鉸號(hào) 斗桿油 缸鉸號(hào) 鏟斗油 缸鉸號(hào) 1 1 3 9 10 6 ① ⑨ ⑤ 2 3 3 11 12 6 ① ⑨ ⑤ 3 4 6 12 11 3 ⑤ ⑨ ① 4 5 6 12 11 3 ⑤ ⑨ ① 5 6 6 12 11 3 ⑤ ⑨ ① 6 7 3 11 12 7 ① ⑤ 7 8 3 11 12 9 ① ⑧ ⑤ 將編號(hào) 8的平面運(yùn)動(dòng)鏈分別畫成驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)形式，如圖 4所示。在圖 4中， 1是動(dòng)臂、 2 是斗桿、 3是鏟斗、 4 是動(dòng)臂油缸、 5是斗桿油缸、 6 是鏟斗油缸。 51(b)(d)15164322365(a)(c)1523462346 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁 圖 64 新型反鏟裝置 本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)結(jié)合液壓挖掘機(jī)構(gòu)中的反鏟裝置，提出基于結(jié)構(gòu)推理的機(jī)構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。該方法通過對(duì)原始機(jī)構(gòu)一般化運(yùn)動(dòng)鏈的拓?fù)涮卣鞯奶崛?，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)類型綜合，以達(dá)到運(yùn)動(dòng)鏈再生，經(jīng)過對(duì)運(yùn)動(dòng)鏈評(píng)價(jià)篩選型，形成創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)鏈，再將創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)鏈轉(zhuǎn)化為機(jī)構(gòu)形成可行的創(chuàng)新機(jī)構(gòu)方案。 54321(e)54321(f)6 6 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 28 頁 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)學(xué)期 ，是在大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次綜合應(yīng)用，它將理論與實(shí)際結(jié)合在一起，即總結(jié)了大學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，又給我們提供了應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和查閱有關(guān)資料的能力，是對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí) 的檢驗(yàn)和完善。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 將機(jī)械、液壓結(jié)合在一起，突出體現(xiàn)了機(jī)械行業(yè)的發(fā)展方向，同時(shí)，各學(xué)科的交叉與綜合顯得相當(dāng)明顯，這也是多學(xué)科發(fā)展的方向。 本次設(shè)計(jì)的履帶式液壓挖掘機(jī)與其它類型的挖掘機(jī)相比在很多優(yōu)點(diǎn)， 傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單。設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用 AutoCAD 制圖設(shè)計(jì)，使計(jì)算更準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)更合理，充分體現(xiàn)出了現(xiàn)代設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了如何查閱資料，如何應(yīng)用已學(xué)的知識(shí)，深刻體會(huì)了所學(xué)知識(shí)的重要性，以及使所學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來成為一個(gè)系統(tǒng)的整體的必要性，逐漸形成一套自己提出問題、分析問題、最后解決問題的 整套思路。這些寶貴財(cái)富都會(huì)使自己在將來的學(xué)習(xí)和工作中受益匪淺 。由于所學(xué)知識(shí)有限，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)缺乏，因此，畢業(yè)設(shè)計(jì)中難免存在缺陷與不足，懇請(qǐng)各位老師及評(píng)閱者批評(píng)指正，將在今后的學(xué)習(xí)和工作中進(jìn)行彌補(bǔ)。 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 29 頁 參考文獻(xiàn) ［ 1］ 曹善華 ,余涵 .單斗液壓挖掘機(jī) .北京：中國建筑工業(yè)出版社， 1980 ［ 2］ 孔德文 ,趙克利 .液壓挖掘機(jī) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 ［ 3］ 高衡 ,張全根 .液壓挖掘機(jī) .北京：中國建筑工業(yè)出版社， 1981 ［ 4］ 閻書文 .機(jī)械式液壓挖掘機(jī) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1982 ［ 5］ 天津工程機(jī)械研究所 .單斗液壓挖掘 機(jī) .北京：中國建筑工業(yè)出版社， 1976 ［ 6］ 何存興 .液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng) .華中科技大學(xué)出版社， 2021 ［ 7］ 張鐵 .液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)、原理及使用 .東營：石油大學(xué)出版社， 2021 ［ 8］ 黃宗益，王康 .液壓挖掘節(jié)能控制 .建筑機(jī)械， 1997 ［ 9］ 張平格 .液壓傳動(dòng)與控制 .北京：冶金工業(yè)出版社， 2021 ［ 10］ 成大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 ［ 11］ 吳相憲 ,王正為 ,黃玉堂 .實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 1993 ［ 12］ 唐大放 ,馮曉寧 ,楊現(xiàn)卿 .機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué) .中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 2021 ［ 13］ 李壯云 .中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典 .江西科學(xué)技術(shù) 出版社， 2021 ［ 14］ 唐經(jīng)世 ,高車安 .工程機(jī)械 .北京：中國鐵道出版社， 1996 ［ 15］ 周士昌 .液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖集 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 ［ 16］ 杜迪生 ,張永惠 .挖掘機(jī)電氣傳動(dòng)與故障診斷 .北京：冶金工業(yè)出版社， 1994 ［ 17］ 張玉川 .進(jìn)口液壓挖掘機(jī)國產(chǎn)化改造 .成都：西南交通大學(xué)出版社， 1999 ［ 18］ ,Hydraulic System for Excamator, 3406850. ,1968 ［ 19］ ,Hydraulic Pump Performance as a Function Of Speed and Pressure,SAE961741 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 30 頁 致 謝 本課題是在導(dǎo)師胡元的悉心指導(dǎo)下完成的，在將近三個(gè)月的設(shè)計(jì)期間，胡老師在學(xué)習(xí)上給予我許多關(guān)懷和幫助。在導(dǎo)師的指導(dǎo)和培養(yǎng)下，本人獨(dú)立思考與解決實(shí)際問題的能力明顯有了很大的提高。胡老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、一絲不茍的作風(fēng)使我受益非淺；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，從而使設(shè)計(jì)在原有能力上更合理、更完美。在論文完成之際謹(jǐn)向辛勤培養(yǎng)自己的胡老師致以深深的敬意和衷心的感 謝。 在課題進(jìn)展中，還得到了許多可敬的師長、同學(xué)、朋友的指導(dǎo)和幫助，在些，一并表示表示誠摯的謝意。 特別感謝我的父母，他們多年來對(duì)我的學(xué)業(yè)提供了物質(zhì)資助和精神支持，使我順利完成學(xué)業(yè)。 最后衷心感謝百忙之中抽出時(shí)間評(píng)閱論文和參加答辯的各位老師。