挖掘装载机工作装置设计毕业论文

挖掘装载机工作装置设计摘要本次毕业设计的主要目的是熟悉机械设计的一般过程，提高理论知识和实践知识的综合运用能力。挖掘机是一种重要的工程机械，它的广泛应用对于减轻劳动量，保证工程质量，加快工程进度，提高劳动生产率起了巨大的作用。反铲工作装置由动臂，斗杆，动臂液压缸，斗杆液压缸和铲斗液压缸组成。关键词：挖掘机工作装置ABSTRACTThemainpurposeofthetopicofdesignprojectforgraduationistobefamiliarwiththegeneralprocessofmechanicaldesignandtoenhancethecomprehensivecapacityofusingtheoreticalandpracticalknowledge.Excavatorisanimportantengineeringmachinery.Itswideapplicationplayedatremendousroletoreducingthevolumeoflaborandtoensuringprojectqualityandtoacceleratingprogressandtoincreasingproductivity.Backhoeworkingdevicesismadeupofamovingarmandafightingpoleandshovelandahydraulictankofmovingarmandahydraulictankoffightingpoleandahydraulictankofshovel.Keywords:ExcavatorWorkingdevices前言单斗液压挖掘机是一种重要的工程机械，广泛应用在房屋建筑，道路工程，水利建设，农田开发，港口建设，国防公事等的土方施工机械和矿山采掘工业中，对减轻繁重的体力劳动，保证工程质量，加快建设速度，提高劳动生产率起到巨大作用。单斗挖掘机分机械传动和液压传动两种。机械传动挖掘机已有一百多年历史。近一二十年来，随着液压传动技术在工程机械上的广泛应用，单斗液压挖掘机有了迅速发展，在中小型单斗挖掘机中，液压挖掘机几乎取代了机械传动挖掘机，大型单斗液压挖掘机也应用日广，这是由于液压挖掘机具有重量轻，体积小，结构紧凑，挖掘力大，传动平稳，操纵简便，以及容易实现无级变速和自动控制等一系列优点。单斗液压挖掘机是一种采用液压传动并以一个铲斗进行挖掘作业的机械。是目前挖掘机中重要的品种。它的作业过程是以铲斗的切削刃（通常装有斗齿）切削土壤并将土装入斗内，都装满后提升，回转至卸土位置进行卸土，卸空后铲斗再转回并下降到挖掘面进行下一次挖掘。当挖掘机挖完一段土后，机械位移以便继续工作，因此，是一种周期作业的咨询式土方机械。按行走装置的不同，液压挖掘机分为履带式，轮胎式，汽车式，悬挂式及托式等种类。汽车式，悬挂式是以汽车及拖拉机为基础机械（底盘）装设挖掘或装载工作装置的小型挖掘机。按回转部分转角的不同，液压挖掘机有全回转和半回转两类。大部分液压挖掘机是全回转式的，小型液压挖掘机如悬挂式等工作装置仅能作180°左右的回转，为半回转式。由于我的水平有限，对单斗液压挖掘机的研究不够深入，说明书中难免存在缺点和错误，恳切地希望老师批评指正。目录第一章设计任务………………………………………………………………………6第二章工作装置总体方案的选择………………………………………………7第一节工作装置选择总原则…………………………………………………7第二节动臂和斗杆总体方案的选择………………………………………8第三节铲斗总体方案的选择…………………………………………………9第三章工作装置的主要参数选择及验算………………………………………10第一节反铲工作装置自身几何参数…………………………………………10第二节斗型参数的选择………………………………………………………11第三节动臂机构参数选择……………………………………………………12第四节斗杆机构参数选择……………………………………………………17第五节铲斗机构参数选择……………………………………………………19第六节各主要工作尺寸验算…………………………………………………20第四章工作装置各部件运动及受力分析………………………………………23第一节动臂液压缸的作用力计算……………………………………………23第二节液压缸的闭锁压力计算………………………………………………25第五章斗杆机构的结构设计与校核…………………………………………34第一节斗杆机构的结构设计…………………………………………………34第二节斗杆机构的校核………………………………………………………41第六章动臂机构的结构设计与校核……………………………………………48第一节动臂机构的结构设计…………………………………………………48第二节动臂机构的校核………………………………………………………53第七章其他重要部件的计算及校核……………………………………………60第一节销的强度计算及校核………………………………………………60第二节摇杆和连杆的强度计算及校核……………………………………61第三节铲斗的结构设计………………………………………………………63参考文献……………………………………………………………………………………65致谢…………………………………………………………………………………………66第一章设计任务设计题目：6.5t悬挂式液压挖掘装载机反铲挖掘工作装置设计研究内容：1、工作装置机构的几何参数设计2、各主要工作尺寸验算3、工作装置各部件运动及受力分析、工作装置挖掘性能分析4、各液压缸闭锁力验算5、动臂机构、斗杆机构的结构设计6、动臂、斗杆强度校核研究方法：采用静力学原理和机构几何学原理，对挖掘工作装置进行应用研究。原始参数：表1-1原始参数表名称值名称值整机重6.5t最大挖掘深度4.0m斗容量0.2m3最大挖掘半径5.5m发动机功率18KW最大卸载高度3.0m液压系统压力14MPa技术指标：对工作装置的参数和几何构进行研究；对液压缸闭锁力进行验算，采用合适的方法调整使其达到要求；主要工作尺寸误差不得大3%；对动臂、斗杆进行强度校核，应满足。第二章工作装置总体方案的选择第一节工作装置选择总原则设计合理工作装置应满足以下要求：1.主要工作尺寸及工作范围满足使用要求。在设计反铲装置时要考虑与同类型机器相比的先进性，考虑国家标准的规定，并注意到运动参数受机构碰撞限制等的可能性。2.整机挖掘力的大小及其分布情况应满足使用要求，并且有一定的先进性。3.功率利用尽可能好，理论工作循环时间尽可能短。4.定铰点布置结构形式和截面尺寸形状是尽可能使受力状态有利，在保证强度，刚度和连结刚性的条件下尽量减轻结构自重。5.作业条件复杂，使用情况多变时应考虑工作装置的通用性，采用变铰点结构或配套机构时，要注意分清主次。要满足使用要求的前提下，力求替换构件种类少，结构简单，换装方便。6.运输或停放时，工作装置应有合理的姿态，使运输尺寸小，行驶稳定性好，保证安全可靠，并尽可能使液压缸卸载或减载。7.工作装置液压缸应考虑三化：采用系列参数，尽可能减少液压缸零件种类，尤其是易损件。8.工作装置结构形式和布置要便于装卸和维修，尤其应便于易损件的更换。9.要采取合理措施来满足特殊使用要求。第二节动臂和斗杆总体方案的选择动臂是工作装置中的主要构件，斗杆的结构形式往往取决于动臂的结构形式。反铲动臂可分为整体式和组合式两类。整体式动臂有直动臂和弯动臂两种。直动臂构造简单，轻巧，布置紧凑，主要用于悬挂式挖掘机。整体式动臂结构简单，价廉，刚度相同时结构重量较组合式动臂轻。动臂液压缸的布置方案如图2—1所示，动臂液压缸装于动臂的上方或后方，称为“悬挂式液压缸”。这个方案的特点是动臂下降幅度较大，在挖掘时，尤其在挖掘深度较大时动臂液压缸往往处于受压状态，闭锁能力较强。尽管在动臂提升时液压缸小腔进油，提升力矩一般尚够用，提升速度也较快。图2—1动臂液压缸的布置方案为了统一缸径和液压缸的闭锁能力，双动臂液压缸的方案采用渐多。有些悬挂式动臂液压缸布置时考虑到不破坏动臂箱型截面，且不与斗杆液压缸碰撞，也采用双缸，斗杆液压缸一般只用一个。但大多数动臂液压缸还是采用单缸。本设计采用在上方布置的单动臂液压缸。第三节铲斗总体方案的选择铲斗与铲斗液压缸的连接有三种形式，如图2—2所示，其区别主要在于液压缸活塞杆端部与铲斗的连接方式不同。图a为直接连接，铲斗，斗杆与液压缸组成四连杆机构。图b中铲斗液压缸通过摇杆1和连杆2与铲斗相连，它们与斗杆一起组成六连杆机构。图d与图b类似，区别在于前者液压缸活塞杆端铰接于摇杆两端之间，图c的机构传动比与b差不多，但铲斗摆角位置向顺时针方向转动了一个角度。图2—2铲斗与铲斗液压缸的连接形式六连杆方式与四连杆方式相比在同样的液压缸行程下能得到较大的铲斗转角，改善了机构的传动特性。六连杆中方式b和d在液压缸行程相同时，后者能得到更大的铲斗转角。但其铲斗挖掘力的平均值较小。铲斗液压缸一般用一个，因传动比小，单液压缸作用力足以保证斗齿所需的挖掘力。本设计采用共点六连杆，如图b。总体方案如图2—1。第三章工作装置的主要参数选择及验算第一节反铲工作装置自身几何参数第一类参数是决定运动机构运动特性的必要参数，称原始参数，主要为长度参数；第二类参数为推导出来的参数，称推导参数；第三类参数是作方案比较所需的其它特征参数。表3-1反铲机构自身几何参数参数分类机构参数组成铲斗斗杆动臂机体符号意义原始参数L3=QV，L2=MHL13=MN，L14=HNL24=QK，L25=KVL2=KHL2=FQ，L9=CDL10=FG，L11=EGL15=GN，L16=FNL21=NGL1=CF，L6=CDL7=CB，L8=DFL22=BF.L4=CP，L5=CAL17=CI，L19=CTL30=CS，L38=JTL39=JI推导参数α9=∠NMH，α10=∠KQVα4=∠EFG，α5=∠GNFα6=∠GFNα7=∠NQFα8=∠NFQα2=∠BCFα3=∠DFCα11=∠CAPα12=∠TCP特性参数K2=L24/L3，L3K5=L2/L9，L2K3=L42/L41，L1α1=∠CEFσ=L7/L5α11K1=L1/L2备注L2为斗杆长L1为动臂长α1为动臂转角悬挂式α11=∠ACVGGAACCBBDDHHEEFF反铲机构自身几何参数的计算简图反铲工作液压缸运动参数液压缸种类参数意义瞬时力臂瞬时长度全缩力臂全缩长度全伸力全伸长度特性参数参数符号动臂液压缸L1/E1L1min/E10L1max/E1z=L1max/L1min斗杆液压缸L2/E2L2min/E20L2max/E2z=L2max/L2min铲斗液压缸L3/E3L3min/E30L3max/E3z=L3max/L3min第二节斗型参数的选择斗容量q，平均斗宽B，转斗挖掘半径R和转斗挖掘装满转角2（令2=max）是铲斗的四个主要参数。R,B及2三者与q之间有以下几何关系SKBRq2sin2212（3—1）式中q—标准斗容量即堆尖斗容，32.0mq；B—平均斗宽，查表2—61，选取mmR750；R—转斗挖掘半径；sK—土壤松散系数，取1.25；2—挖掘装满角，全面考虑有关因素，可以取2=90o～100o，取2=96o。将以上各值代入式(3—1)，计算得mmmmR800790。铲斗上两个铰点K和Q的间距24l太大将影响铲斗机构的传动特性，太小则影响铲斗结构刚度，一般取特性参数38.0~3.03242QVKQllK。取375.02K。则300800375.0375.0QVKQ一般地，取1159510～KQV，取10010第三节动臂机构参数选择确定动臂与斗杆的长度比，即特性参数211llK。对于一定的工作尺寸而言，动臂与斗杆的长度比可以在很大的范围内选择。由样机，初选4