多功能挖掘机行走装置设计开题报告-(86)

毕业设计(论文)开题报告题目：多功能挖掘机行走装置设计11.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1题目背景：自改革开放以来，中国经济快速发展，基础行业亟待建设，中国工程机械行业也步入了快速发展时期。挖掘机作为一种土方机械在基础建设中所占的比重越来越大，作为其主要组成部分之一的行走装置在挖掘机工作过程中起到支撑、行走和提供给工作装置地面反力的作用，其性能直接关系到挖掘机的机动性、灵活性及工作效率，因此，研究挖掘机行走系统的性能便显得十分重要[4]。1.2研究意义：挖掘机行走传动系统不仅需要传输很大的功率，且要求元件具有较高的效率和良好的寿命，同时还希望在变速、调速、差速、改变输出轴旋转方向等方面均具有良好的特性。采用何种传动方式才能更好地满足挖掘机行走传动系统的需要，一直是挖掘机行业所要面对的课题[5]。1.3国内外研究情况：挖掘机行走系统最初主要采用机械传动，随着液压传动技术的发展，越来越多的挖掘机生产企业开始采用液压传动。液压挖掘机在20世纪50年代中期首先出现在德国，只是辅助机构使用了液压传动，回转和行走机构仍是机械传动。到60年代初期，由于采用了最新发展起来的轴向变量柱塞泵和斜轴式定量马达，挖掘机所有的工作机构均采用液压传动控制从20世纪70年代开始，随着制造技术的发展和加工精度的提高，行走液压系统不断更新，这为挖掘机行走液压系统的发展提供了一个更加广阔的前景。国外公司在设计某新型挖掘机时，在司机工作室中运用了虚拟现实技术，该技术将司机座席布置到可以在三个银幕上投影各种模拟图象的屋内，司机可以体验三维立体场景，这样不仅可以缩短挖掘机的研制周期，而且还可扩大机械后方的视野。可见国外己经把许多尖端技术应用在机械设计与控制中。1.4挖掘机行走装置的未来发展趋势主要有：(1)巨型化。随着大型基础建设工程的不断开工以及工业规模的不断扩大，必然会对起重机等工程机械的工作能力提出更高的要求。承重量增加，履带的宽度、接地长度也会相应增大。因此，巨型化是挖掘机行走装置发展的重要方向。(2)部分零部件的标准化、通用化。目前，大型起重机、堆取料机、斗轮挖掘机等重型机械应用得越来越广泛，挖掘机行走装置的市场需求量也越来越大，实现其零部件的标准化与通用化，可以有效降低设计、制造成本。(3)远程控制。挖掘机行走装置工作环境比较恶劣，噪声大，粉尘多，且操作室在高空中，严重影响着工人的身心健康，通过计算机视觉、现场总线、GPS和无线通讯技术，实现对包括行走装置在内的整机运行状态的远程控制及作业现场无人化管理，可以有效提高整机控制的自动化程度，降低工人的劳动强度，促进人机友好。(4)智能控制。挖掘机行走装置的智能控制主要体现在：a.可针对不同工况，由控制系统自动给出调整参数，调整驱动电机的运行参数，使之始终处于最佳运行状态；2b.通过专家系统，建立履带行走装置与其所服务机构的合理控制算法,实现二者之间的优化匹配；c.运行状态的实时监测，并对其可靠性进行评估；d.自动故障诊断及报警。机器人智能技术的不断发展，必然会推动大型履带行走装置向智能控制方向前进。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1主要内容：(1)多功能挖掘机的行走装置设计，包括行走装置的结构设计和驱动系统的设计。(2)液压行走马达的输出转矩。(3)利用液压系统的的各个元件和回路的计算公式计算了在不同的行走工况下履带式液压挖掘机行走液压系统的牵引力和牵引功率。2.2研究方案2.2.1方案一：行走装置采用履带式。挖掘机的行走装置主要包括：履带架、履带、引导轮、支重轮、托链轮、最终传动和张紧装置等。驱动轮、导向轮、支重轮、托链轮和履带通常被称为“四轮一带”，是挖掘机行走装置的重要零部件，直接关系挖掘机的行走性能。这些零部件安装在左、右两个履带架上，两条履带架用中间底架相连，组成行走架。最终传动包括行走液压马达和减速机构，发动机输出的动力经过行走液压马达和减速机构后传至驱动轮使整个行走机构运行。张紧装置可以调整履带的松紧度以避免其由于磨损而伸长[5]。履带式液压挖掘机的特点：a.要求较高的发动机功率以及较大的输出力；b.具有多执行元件（主要包括动臂、斗杆、铲斗、回转机构和行走机构)，且要求执行部件既能独立动作，又可复合运动；c.外负载变化复杂、冲击大；d.具有良好的操作特性，减轻了驾驶员的劳动强度，提高了整车的舒适性；e.能完成某些特殊功能，比如锁定、制动、同步等。31.引导轮2.张紧装置3.行走架4.支重轮5.履带6.托链轮7.驱动轮8.行走液压马达和减速机图1履带式挖掘机行走装置2.2.2方案二：行走装置采用轮胎式结构。轮挖的液压行走系统主要由液压泵、多路阀、液压马达、脚踏阀、传动轴、车轮等组成，为适应恶劣的行驶工况轮挖一般采用四轮驱动。轮式挖掘机的特点：轮式液压挖掘机其具有机动性强，行驶速度快，远距离转场成本低等特点。轮挖的液压行走系统一般采用汽车式底盘结构，由液压马达驱动行驶，液压能的能量传递过程为泵到多路阀，多路阀到马达，再由械传动到动轮[8]。41.车架2.回转支承3.中央回转接头4.支腿5.后桥6.传动轴7.液压马达及变速箱8.前桥图2轮胎式挖掘机行走装置示意图2.2.3方案对比：表1方案对比综合上述方案一与方案二之间的对比，结合两方案的优点提出方案三:将挖掘机的行走装置设置为轮式与履带式结合的行走结构。行走装置主要包括主动轮、两个辅助支撑轮、履带和张紧装置。4×4的行走机构能提供较大的转矩满足挖掘机在复杂工况下也能正常使用。履带结构能胜任工况恶劣的地方且越野、爬坡能力强；采用轮式挖优点缺点成本方案一能胜任泥泞，湿地、矿山或者工况恶劣的地方,越野能力强，爬坡能力强移动不灵活，长距离移动时依赖板车较高方案二移动性能好行驶速度快机动性能强使用范围狭窄，多以路政或者市内工程为主，不能进入矿山或者泥泞地带，爬坡能力差较低5掘机的转向结构，以使行走机构足够灵活，改善移动性能。图3优化后的挖掘机行走装置3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作3.1重点及难点：设计挖掘机的行走装置设计，包括行走装置的结构设计和驱动系统的设计，然后进行绘制AutoCAD，SolidWords等图。利用液压系统的的各个元件和回路的计算公式计算了在不同的行走工况下履带式液压挖掘机行走液压系统的牵引力和牵引功率。3.2前期开展的工作：闰土机械外文翻译成品某宝dian(1)查阅相关资料，积累基础知识；(2)初步了解挖掘机行走装置相关知识；(3)掌握关于行走马达、减速机等行走装置核心部件的工作原理；(4)熟练掌握SolidWorks，AutoCAD等作图软件。4.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第1周－第3周(2013-12-6至2013-12-27)：查阅资料，完成基础知识的积累和开题报告。第4周－第7周(2013-12-27至2014-01-17)：根据制定的方案，完成多功能挖掘机的行走装置的结构和驱动系统的初步设计，绘制图纸，准备中期答辩。第8周－第10周(2014-01-17至2014-02-07)：细化挖掘机的行走装置，解决设计中存在的问题。第11周－第13周(2014-02-07至2014-02-28)：完成多功能挖掘机的行走装置液压系统的分析及液压系统牵引性能的分析。第14周－第18周(2014-02-28至2014-05-18)：完成毕业论文准备毕业答辩。指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）6指导教师：年月日所在系审查意见：系主管领导：年月日7参考文献[1]何经良.机械式挖掘机工作与行走装置机构性能研究[D].上海:上海交通大学机械与动力工程学院，2010.[2]崔玉玲.履带式挖掘机行走减速机构动力学仿真研究[D].吉林:吉林大学机械学科与工学院，2011.[3]张树忠.邓斌.宋春华.轮式挖掘机的技术现状与发展趋势[J].世界科技研究与发展,2008，30（3）：336-339.[4]吴正明.履带式液压挖掘机行走系统动力学仿真[D].太原：太原科技大学机械工程学院,2013.[5]曲德韵.履带式液压挖掘机行走液压系统动态特性分析[D].太原：太原科技大学机械工程学院，2009.[6]龚计划.小型液压挖掘机履带行走装置的参数化设计方法研究[D].四川：西南交通大学,2010.[7]石金艳.谢永超.斜盘型轴向柱塞马达柱塞受力分析[J].液压气动与密封，2010，(2):36-39.[8]刘均益.何清华.陈艳军.轮式挖掘机液压行走系统功率损失试验分析[J].建筑机械化,2012,(06):50-53.[9]何法明.蒋德志.斜盘式轴向柱塞液压马达低速稳定性仿真[J].大连海事大学学报,2004,30（3）：81-83.[10]刘玉婷.RV减速器的传动误差分析[D].大连：大连交通大学，2012.[11]盛建清.多履带行走装置传动系统优化技术应用研究[D].吉林:吉林大学，2011.[12]闫冰一.李培军.张瑞娟.基于LabVIEW的挖掘机行走机构中减速机的振动检测系统设计[J].液压与气动，2010,（7）：70-72.[13]YANGJing,QUANLong,YANGYang.ExcavatorEnergy-savingEfficiencyBasedonDieselEngineCylinderDeactivationTechnology[J].CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERING,2012,25(5):897-904.[14]ZHUJianxin,YANGChengyun,HUHuoyan.Reducing-resistancemechanismofvibratoryexcavationofhydraulicexcavator[J].J.Cent.SouthUniv.Technol.2008(15):535−539.[15]DongZhixin,QuanLong.ModelingandSimulationofDrivingSystemforLargeHydraulicExcavator[J].FluidPowerandMechatronics(FPM).2011:699-674.[16]隋文涛.大型矿用挖掘机履带行走装置动力学仿真研究[D].吉林：吉林大学，2006.