【正文】 ity has been greatly improved, not only the mining capacity but the light weight, smooth transmission, high efficiency and pact structure. Keywords: hydraulic excavator working device hydraulic system motion simulation 目錄 第 1 章 緒論 1 況 1 挖掘機的分類 4 第 2 章 總體設(shè)計 8 總體設(shè)計內(nèi)容及 原則 8 選擇確定總體參數(shù) 15 工作液壓缸的理論挖掘力 16 整機實際挖掘力 24 27 斗桿機構(gòu)的設(shè)計 49 液壓系統(tǒng)主要類型和特點 51 52 液壓系統(tǒng)圖 54 第 7章 運動仿真 56 Solidworks模擬仿真的基本概述 56 Solidworks動畫模擬仿真的概述 57 液壓挖掘機工作裝置的三維實體建模 57 液壓挖掘機工作裝置的三維實體裝配 62 第 8 章 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) 64 第 9章 致謝 67 1 設(shè)計項目 計算與說明 結(jié)果 挖掘機的作用及其發(fā)展概況 第 1章 緒論 挖掘機的作用 及其發(fā)展概況 液壓挖掘機是在機械傳動挖掘機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。因此，液壓挖掘機是一種周期作業(yè)的土方機械。 在建筑工程中，可用來挖掘土坑、排水溝，拆除廢舊建筑物，平整場地等。 在水 利施工中，可用來開挖水庫、運河、水電站堤壩的基坑、排水或灌溉的溝渠，疏浚和挖深原有河道等。 在石油、電力、通信業(yè)的基礎(chǔ)建設(shè)及市政建設(shè)中，用來挖掘電纜溝和管道等。 在軍事工程中，或用來筑路、挖壕溝和掩體、建造各種軍事建筑物。據(jù)建筑施工部門統(tǒng)計，一臺斗容量Ⅰ～Ⅳ級土壤時，每班生產(chǎn)率大約相當于 300～ 400個工人一天的工作量。 2 挖掘機的分類 挖掘機械的最早雛形，主要用于河道。而能夠模擬人的掘土工作，在陸地上使用的蒸汽機驅(qū)動的“動力鏟”于 1835年在美國誕生，主要用于修筑鐵路的繁重工作，被認為是現(xiàn)代挖掘機的先驅(qū)，距今已有 170多 年歷史。由于科學技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新技術(shù)、新材料不斷在挖掘機上得到應(yīng)用，尤其是電子技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用使得液壓挖掘機在作業(yè)效率、可靠性、安全性和操作舒適性以節(jié)能、環(huán)保等方面有了長足的進步。 挖掘機的 分類 液壓挖掘機種類繁多，可以從不同角度對其類型進行劃分。 根據(jù)液壓挖掘機主要機構(gòu)是否全部采用液壓傳動，分為全液壓傳動和非全液壓（或稱半液壓）傳動兩種。若液壓挖掘機中的某一個機構(gòu)采用機械傳動，則稱其為非全液壓（或半液壓）挖掘機。對液壓挖掘機來說，工作裝置及回轉(zhuǎn)機構(gòu)必須是液壓傳動，只有行走機構(gòu)有的為液壓傳動，有的為機械傳動。 履帶式液壓挖掘機應(yīng)用最廣，在任何路面行走均有良好的通過性，對土壤有足夠的附著力，接地比壓小，作業(yè)時不需設(shè)支腿，適用范圍較大。為防止對路面的碾壓破壞、有些液壓 3 單斗液壓挖掘機的特點，類型 挖掘機還采用了橡膠履帶。 輪胎式液壓挖掘機具有行走速度快，機動性好，可在多種路面通行的特點。 懸掛式液壓挖掘機是將工作裝置安裝在輪胎式或履帶式拖拉機上，可以達到一機多用的目的。 汽車式液壓挖掘機一般采用標準的汽車底盤，速度快，機動性好。鉸接式工作裝置應(yīng)用較為普遍。伸縮臂式挖掘機的動臂由主臂及伸縮臂組成，伸縮臂可在主臂臂內(nèi)伸縮，還可以變幅。 單斗液壓 挖掘機的特點、 類型 單斗 液壓挖掘機是一種采用液壓傳動并以一個鏟斗進行挖掘作業(yè)的機械。它由下列基本部分組成：工作裝置 、 回轉(zhuǎn)機構(gòu) 、動力裝置 、 傳動操縱機 構(gòu) 、 行走裝置和輔助設(shè)備。 ） 挖掘機，其動力裝置，傳動機構(gòu)的主要部分，回轉(zhuǎn)機構(gòu)，輔助設(shè)備和駕駛室等都可裝在可回轉(zhuǎn)的平臺上，簡稱為上部平臺。挖掘機的基本性能也就決定于各組成部分的構(gòu)造和性能。 按液壓挖掘機主要用途及其工作裝置的不同可 4 設(shè)計題目簡介 國外發(fā)展現(xiàn)狀 分為通用型和專用型兩種。而大型液壓挖掘機則以礦用正鏟（同樣 V=18000 N∕ m3為標準型）為主要裝置外，一般亦配有挖掘輕重土、石料和各種挖掘幅度的正反鏟等裝置。 按工作裝置的機構(gòu)不同分為鉸接式和伸縮臂式挖掘機，常用者均為鉸接式，伸縮臂式挖掘機可因用于平整清理場地和坡道等作業(yè)，故有挖掘平地機之稱。 設(shè)計題目簡介 國外發(fā)展現(xiàn)狀 國外挖掘機生產(chǎn)歷 史較長，液壓挖技術(shù)的不斷成熟使挖掘機得到全面的發(fā)展。 20 世紀 60 年代，挖掘機進 入成熟期，各國挖掘機制造商紛紛采用液壓技術(shù)并與其它技術(shù)相結(jié)合，使產(chǎn)品適應(yīng)性得到了較快的發(fā)展，產(chǎn)品壽命和質(zhì)量不斷得到提高，操縱更加舒適，產(chǎn)品更加節(jié)能。 Maestro 控制面板在機型上安裝兩種功率模式和四種工況狀態(tài)，允許用戶自行決定功率工況模式。此種技術(shù)在日本松、日立建機、神鋼、韓國大宇重工、德國的利渤海爾、英國的 JCB等到公司均得到普遍應(yīng)用，代表了當代液壓挖掘機的最高水平。國外挖掘機行業(yè)重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料，加快了向標準化、系列化、通用化發(fā)展的步伐。 由于使用性能、技術(shù)指標和經(jīng)濟指標上的優(yōu)越，世界上許多國家，特別是工業(yè)發(fā)達國家，都在大力發(fā)展單斗挖掘機。 （ 2） 更為普遍地采用節(jié)能技術(shù)。 （ 4） 工作裝置結(jié)構(gòu)不斷改進，工作范圍不斷擴大。 （ 6） 液壓系統(tǒng)不斷改進，液壓元件不斷更新。 （ 8） 增大鏟斗容量，加大功率，提高生產(chǎn)效率。 國內(nèi)發(fā)展概況 早在 1958年國內(nèi)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(chǎn)品。 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(shù)水平得到了迅速的提高，突出表現(xiàn)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。有的新開發(fā)的產(chǎn)品 (也包括某些已生產(chǎn)多年的老產(chǎn)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(shè)計，這種經(jīng)過改型或新設(shè)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。 國內(nèi)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(nèi)挖掘機加工水平落后之外，挖掘機設(shè)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(shè)計技術(shù)的掌握和應(yīng)用。關(guān)于工作裝置設(shè)計參數(shù)分析和在 CAD上其自動設(shè)計的綜合研究文獻還沒有。特別是國內(nèi)， 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(shè)計。經(jīng)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(jié)果已進入實際應(yīng)用過程中。 國內(nèi)液壓挖掘機的研究和發(fā)展動向應(yīng)該體現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1）提高效率，降低能耗。（ 3）發(fā)展集成、復合、小型化、輕化元件。（ 5）加強以提高安全性和環(huán)境保護為目的研究工作開發(fā)。（ 7）標準化和多樣化。 8 設(shè)計項目 計算與說明 結(jié)果 總體設(shè)計的內(nèi)容及設(shè)計原則 液壓挖掘機的主要參數(shù)和選擇 第 2 章 總體設(shè)計 總體設(shè)計的內(nèi)容及設(shè)計原則 根據(jù)液壓挖掘機設(shè)計任務(wù)的有關(guān)要求，應(yīng)在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上進行液壓挖掘機的總體設(shè)計工作。 挖掘機主要參數(shù)的確定。 、速度、功率等分析計算。 、穩(wěn)定、生產(chǎn)率以及其他總體特性的分析計算等。 液壓 挖掘機的主要參數(shù)和選擇 單斗液壓挖掘機的主要參數(shù)表明了挖掘機的規(guī)格和主要技術(shù)性能，因此在挖掘機總體設(shè)計中必須確定。 主要參數(shù)的選擇是液壓挖掘機總體方案設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)。在確定主要參數(shù)時，必須正確處理先進性、可靠性和經(jīng)濟性之間的關(guān)系，正確處理相互制約的有關(guān)參數(shù)間的關(guān)系。盲目的提高和消弱某些參數(shù)都將帶來不良的結(jié)果。 合理的主要參數(shù)應(yīng)符合以下條件： 1)滿足使用要求 —— 實用性。 3）充分利用發(fā)動機的功率 —— 經(jīng)濟性。 基本參數(shù)的確定方法： 1）比擬法（或稱類比法）：通過同類機型的比較得出參數(shù)值。 3）按標準選定法：即按國家頒發(fā)的液壓挖掘機形式與基本參數(shù)系列標準規(guī)定的數(shù)值范圍，給 定擬采用的結(jié)構(gòu)特點選定參數(shù)值。 本設(shè)計采用類比法、經(jīng)驗公式法和標準法相結(jié)合，有的參數(shù)還通過理論分析校核來確定。 液壓挖掘機主要參數(shù)中最重要的主要參數(shù)有三個： 斗容量、機重和 發(fā)動機功率。機重則直接反映了機械本身的重量級，它對技術(shù)參數(shù)指標影響很大，因挖掘機挖掘能力的發(fā)揮，功率的充分利用，機械的穩(wěn)定性都要以一定的機重來保證，因此機重反映了挖掘機的實際工作能力，可用性的 10 設(shè)計項目 計算與說明 結(jié)果 總體參數(shù)的確定 標志。 為促進我國液壓挖掘機制造業(yè)的發(fā)展，新修訂的液壓挖掘機基本參數(shù)標準采用機重和標準斗容為標志，液壓挖掘機新產(chǎn)品設(shè)計或老產(chǎn)品的改進、整頓、變型設(shè)計等形式和參數(shù)的確定都應(yīng)符合標準規(guī)定。為充分發(fā)揮挖掘機的挖掘力，對于不同等級或容重的土壤可以配備相應(yīng)不同斗容量的鏟斗（ m3）。 發(fā)動機功率：指發(fā)動機的額定功率（ 12 小時工作），即正常運轉(zhuǎn)條件下本身消耗以外的輸出凈功率 （ KW）。 履帶式挖掘機的承載能力大小決定于機器運行時的通過性和工作時的穩(wěn)定性。但實際工作時由于地面不平，兩條履帶不完全 與地面接觸。此外由于整機重心的偏移，履帶上的壓力是不均勻的。 11 設(shè)計項目 計算與說明 結(jié)果