《畢業(yè)設(shè)計(jì)--噸液壓挖掘機(jī)的挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)--噸液壓挖掘機(jī)的挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（27頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、中 國(guó) 礦 業(yè) 大 學(xué) 本科生畢業(yè)論文 姓 名：學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院：應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化 論文題目：2噸液壓挖掘機(jī)的挖掘機(jī)構(gòu) 專 題： 指導(dǎo)教師：職 稱： 2007年6月徐州 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書(shū) 學(xué)院專業(yè)年級(jí)學(xué)生姓名 任務(wù)下達(dá)日期：2007年1月11日 畢業(yè)論文日期：2007年3月25日至2007年6月20日 畢業(yè)論文題目：2噸液壓挖掘機(jī)的挖掘機(jī)構(gòu) 畢業(yè)論文專題題目： 畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求： 1.設(shè)計(jì)參數(shù)： 標(biāo)準(zhǔn)斗容：0.2m3；挖掘力2噸 挖掘Ⅳ級(jí)及以下土壤。 2.設(shè)計(jì)要求： 通過(guò)畢業(yè)實(shí)習(xí)、查閱資料，

2、制定總體方案，完成主要部件裝配圖設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)總圖量不少于3張0號(hào)圖。 3.按畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)要求編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū) 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）： 成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū) 評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決

3、實(shí)際問(wèn)題的能力；④工作量的大??；⑤取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑥寫(xiě)作的規(guī)范程度；⑦總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑧存在問(wèn)題；⑨是否同意答辯等）： 成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字： 年 月 日 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū) 評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；④工作量的大?。虎萑〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點(diǎn)；⑥寫(xiě)作的規(guī)范程度；⑦總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑧存在問(wèn)題；⑨是否同意答辯等）： 成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字： 年 月 日 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文答辯及綜合成績(jī) 答 辯 情 況 提 出

4、問(wèn) 題 回 答 問(wèn) 題 正 確 基本 正確 有一般性錯(cuò)誤 有原則性錯(cuò)誤 沒(méi)有 回答 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)及建議成績(jī)： 答辯委員會(huì)主任簽字： 年 月 日 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)： 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日 摘 要 本次設(shè)計(jì)的題目是履帶式液壓挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)。與其它類型的挖掘機(jī)相比，這種類型的挖掘機(jī)因有良好通過(guò)性能應(yīng)用最廣，對(duì)松軟地面或沼澤地帶還可采用加寬、加長(zhǎng)以及浮式履帶來(lái)降低接地比壓。 液壓挖掘機(jī)的主要特點(diǎn)為：能無(wú)級(jí)調(diào)速且調(diào)速范圍大，

5、能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，快速作用時(shí)，液壓元件產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)慣性小，加速性能好，并可作高速反轉(zhuǎn)，傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可吸收沖擊和振動(dòng)，操縱省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。 本次設(shè)計(jì)的主要參數(shù)是斗容量0.2m3,它屬于中小型液壓挖掘機(jī)，主要設(shè)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(lái)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)性能得以改善。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噸，挖掘力約為30kN，最大卸載高度約為2.65m，最大挖掘深度4.2m，最大挖掘半徑約為5.728m，從中

6、可以看出整機(jī)作業(yè)能力有了很大的改進(jìn)，不僅挖掘力大，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。另外，還對(duì)挖掘機(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。 關(guān)鍵詞：液壓挖掘機(jī) ；挖掘機(jī)構(gòu) ；液壓系統(tǒng) ABSTRACT This designed topic is the marchinghydraulic excavatorexcavational organization. Compared with other types excavators, thiskind of type excavator used very universal that because has g

7、ood through theperformance, also may use tolengthenswidens as well as the floating type caterpillar bandto reduce pressure for the soft ground or the bogregion. The hydraulic excavator main characteristic is: not only can adjusts the steplessspeed but also can adjust scope very big, canobtain a low

8、er stable rotational speed, when action quickly, thehydraulic parts produce inertia small, accelerational theperformancegood,and may make the high speed reverse, the transmission steady,structure simple, may absorb attacks and vibrates, the operationreduces effort, and to be easy to realize the auto

9、mated control, is easyto realize the standardization, the seriation, the universalization. This designed main parameter is scoop capacity 0.2m3, it is long to themiddle and small scale hydraulic excavator, mainly design the excavator，s the work installment and the hydraulic transmissionprinciple.

10、In the design, used marching walked the installment to satisfied request. Upside the turnplate is the entire rotation , thereof it may work in a greater scope. And further because uses the hydraulicsteering to enable the entire machine performance to improve. Compared with the mechanical type excava

11、tor, its excavation strength enhance to 2 ~ 3 times, the entire machine weight approximately is 5 tons,the excavation strength approximately is 30kN, the biggest unloadinghigh approximately is 2.65m, biggest digging depth is 4.2m, the biggestexcavation radius approximately is 5.728m, thus can see th

12、eentire machine work ability to have the very big improvement, not onlyexcavation strength big, but also machine weight light, transmissionsteadyly, work efficiency is high, the structure is compact. Moreover, butalso proposes to the excavator work installment based on the structureinference organiz

13、ation plan innovation design method. Key word：Hydraulic excavator??；Excavation organization??；Hydraulic system 目 錄 1　緒論1 1.1液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和基本類型2 液壓挖掘機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)2 液壓挖掘機(jī)的基本類型及主要特點(diǎn)3 1.2液壓挖掘機(jī)的發(fā)展概況4 國(guó)外液壓挖掘機(jī)目前水平及發(fā)展趨勢(shì)4 國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)的發(fā)展概況4 1.3本次設(shè)計(jì)概述5 1.4反鏟裝置的工作原理5 1.5本次設(shè)計(jì)任務(wù)6 2　總體設(shè)計(jì)方案7 2.1工作裝置設(shè)計(jì)方案原則7 2.2液壓系

14、統(tǒng)設(shè)計(jì)方案原則（總體）7 單斗液壓挖掘機(jī)作業(yè)過(guò)程8 對(duì)液壓系統(tǒng)作業(yè)動(dòng)作要求8 對(duì)液壓系統(tǒng)基本的要求8 3　挖掘機(jī)的工作裝置設(shè)計(jì)10 3.1確定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的結(jié)構(gòu)形式10 確定動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式10 確定斗桿的結(jié)構(gòu)形式11 3.1.3 確定鏟斗的結(jié)構(gòu)形式和斗齒安裝結(jié)構(gòu)11 鏟斗與鏟斗液壓缸的連接方式13 3.2確定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗油缸的鉸點(diǎn)布置14 動(dòng)臂油缸的布置14 斗桿油缸的布置16 鏟斗油缸的布置16 3.3動(dòng)臂、斗桿、鏟斗機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇17 反鏟裝置總體方案的選擇17 機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)18 斗形參數(shù)的選擇20 3.3.4 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇24 斗桿

15、機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇29 連桿、搖臂參數(shù)的選擇31 4　挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)32 4.1確定液壓系統(tǒng)類型32 4.2液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇33 系統(tǒng)主參數(shù)的確定33 挖掘機(jī)液壓缸作用力的確定33 4.3液壓系統(tǒng)初步計(jì)算41 工作裝置傳動(dòng)計(jì)算41 行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)計(jì)算43 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)計(jì)算45 液壓泵參數(shù)選擇和發(fā)動(dòng)機(jī)功率計(jì)算45 主油管管徑和油箱容量46 5 工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算48 5.1斗桿的計(jì)算48 5.2動(dòng)臂的計(jì)算57 6 液壓挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)59 6.1基于結(jié)構(gòu)推理的方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程模型59 6.2液壓挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)60 結(jié)論67 參考

16、文獻(xiàn)68 致謝69 1緒論 液壓挖掘機(jī)是在機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它的工作過(guò)程是以鏟斗的切削刃切削土壤，鏟斗裝滿后提升、回轉(zhuǎn)至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置并開(kāi)始下一次的作業(yè)。因此，液壓挖掘機(jī)是一種周期作業(yè)的土方機(jī)械。 液壓挖掘機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)一樣，在工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水利施工、露天采礦及現(xiàn)代化軍事工程中都有著廣泛的應(yīng)用，是各種土石方施工中不可缺少的一種重要機(jī)械設(shè)備。 在建筑工程中，可用來(lái)挖掘苦坑、排水溝，拆除舊有建筑物，平整場(chǎng)地等。更換工作裝置后，可進(jìn)行裝卸、安裝、打樁和拔除樹(shù)根等作業(yè)。 在水利施工中，可用來(lái)開(kāi)挖水庫(kù)、運(yùn)河、水電站堤壩的基坑、排水或灌

17、溉的溝渠，疏浚和挖深原有河道等。 在鐵路、公路建設(shè)中，用來(lái)挖掘土方、建筑路基、平整地面和開(kāi)挖路旁排水溝等。 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(lái)挖掘電纜溝和管道等。 在露天采礦場(chǎng)上，可用來(lái)剝離礦石或煤，也可用來(lái)進(jìn)行堆棄、裝載和鉆孔等作業(yè)。 在軍事工程中，或用來(lái)筑路、挖壕溝和掩體、建造各種軍事建筑物。 所以，液壓挖掘機(jī)作為工程機(jī)械的一個(gè)重要品種，對(duì)于減輕工人繁重的體力勞動(dòng)，提高施工機(jī)械化水平，加快施工進(jìn)度，促進(jìn)各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，都　起著很大的作用。據(jù)建筑施工部門統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)斗容量1.0m3的液壓挖掘機(jī)挖掘Ⅰ～Ⅳ級(jí)土壤時(shí)，每班生產(chǎn)率大約相當(dāng)于300～400個(gè)工人一天的工作量。

18、因此，大力發(fā)展液壓挖掘機(jī)，對(duì)于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和加速國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。 1.1液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和基本類型 液壓挖掘機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn) 液壓挖掘機(jī)在動(dòng)力裝置之間采用容積式液壓靜壓傳動(dòng)，即靠液體的壓力能進(jìn)行工作。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)相比有許多優(yōu)點(diǎn)。 ①能無(wú)級(jí)調(diào)速且調(diào)速范圍大，例如液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比可達(dá)1000∶1。 ②能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，例如柱塞式液壓馬達(dá)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可低達(dá)1r/min。 ③快速作用時(shí)，液壓元件產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)慣性小，加速性能好，并可作調(diào)整反轉(zhuǎn)。例如電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩比其平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩大50%，而液壓馬達(dá)則不大于5%，加速中等功率電動(dòng)機(jī)需1s到數(shù)

19、秒，而加速液壓馬達(dá)只需0.1s。 ④傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可吸收沖擊和振動(dòng)，操縱省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。 ⑤易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。 基于液壓傳動(dòng)的上述優(yōu)點(diǎn)，液壓挖掘機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)相比，具有下列主要特點(diǎn)： ①大大改善了挖掘機(jī)的技術(shù)性能，挖掘力大、牽引力大，機(jī)器重量，傳動(dòng)平穩(wěn)，作用效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓挖掘機(jī)與同級(jí)機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)相比，挖掘力約高30%，例如1.0m液壓挖掘機(jī)鏟斗挖掘力120～150kN，而同級(jí)機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)只有100kN左右。 挖掘機(jī)在工作時(shí)的主要?jiǎng)幼靼ㄐ凶?、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)和工作裝置的作業(yè)動(dòng)作，其中動(dòng)作最頻繁的是回轉(zhuǎn)和工作裝置的循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)一般速度不

20、高，而所需作用力卻很大，要求在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)變速或換向來(lái)完成各種復(fù)雜動(dòng)作。機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)完成上述運(yùn)動(dòng)需通過(guò)磨擦離合器、減速器、制動(dòng)器、逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、提升和推壓機(jī)構(gòu)等配合來(lái)完成。因此，機(jī)械傳動(dòng)挖掘力不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還要產(chǎn)生很大的慣性力和沖擊載荷。而液壓挖掘機(jī)則不需要龐大和復(fù)雜的中間傳動(dòng)，大大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，也減少了易損件。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，液壓挖掘機(jī)的質(zhì)量大約比相同斗容量的機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)輕30%，不僅節(jié)省了鋼材，而且降低了接地比壓。液壓挖掘機(jī)上的各種液壓元件可相對(duì)獨(dú)立布置，使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀，同時(shí)也易于改進(jìn)或變型。 ②液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)有防止過(guò)載的能力，所以使用安全可靠，操縱簡(jiǎn)便。由于可采用液壓先

21、導(dǎo)控制，無(wú)論驅(qū)動(dòng)功率多大，操縱均很靈活、省力，司機(jī)的工作條件得到改善。更換工作裝置時(shí)，由于不牽連轉(zhuǎn)臺(tái)上部的其他機(jī)構(gòu)，因此更換工作裝置容易，而機(jī)械式挖掘機(jī)則受到提升機(jī)構(gòu)和推壓機(jī)構(gòu)的牽連和限制。 ③由于液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，因此現(xiàn)代液壓挖掘機(jī)普遍采用了以微處理器為核心的電子控制單元（ECU），使發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、控制閥和執(zhí)行元件在最佳匹配狀態(tài)下工作，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和提高作業(yè)效率，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)整機(jī)狀態(tài)參數(shù)的電子監(jiān)控和故障診斷。 ④液壓元件易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于組織大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)，進(jìn)一步提高質(zhì)量和降低成本。 液壓挖掘機(jī)的基本類型及主要特點(diǎn) 液壓挖掘機(jī)種類繁多，可以從不同角度對(duì)其類

22、型進(jìn)行劃分。 ⑴根據(jù)液壓挖掘機(jī)主要機(jī)構(gòu)傳動(dòng)類型劃分。 根據(jù)液壓挖掘機(jī)主要機(jī)構(gòu)是否全部采用液壓傳動(dòng)，分為全液壓傳動(dòng)和非全液壓（或稱半液壓）傳動(dòng)兩種。若挖掘、回轉(zhuǎn)、行走等幾個(gè)主要機(jī)構(gòu)的動(dòng)作均為液壓傳動(dòng)，則為全液壓挖掘機(jī)。若液壓挖掘機(jī)中的某一個(gè)機(jī)構(gòu)采用機(jī)械傳動(dòng)，則稱其為非全液壓（或半液壓）挖掘機(jī)。一般說(shuō)來(lái)，這種區(qū)別主要表現(xiàn)在行走機(jī)構(gòu)上。對(duì)液壓挖掘機(jī)來(lái)說(shuō)，工作裝置及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)必須是液壓傳動(dòng)，只有行走機(jī)構(gòu)有的為液壓傳動(dòng)，有的為機(jī)械傳動(dòng)。 ⑵根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的類型劃分 根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的不同，液壓挖掘機(jī)可分為履帶式、輪胎式、汽車式、懸掛式及拖式。 履帶式液壓挖掘機(jī)應(yīng)用最廣，在任何路面行走均有良好的通過(guò)性，

23、對(duì)土壤有足夠的附著力，接地比壓小，作業(yè)時(shí)不需設(shè)支腿，適用范圍較大。在土質(zhì)松軟或沼澤地帶作業(yè)的液壓挖掘機(jī)，還可通過(guò)加寬履帶來(lái)降低接地比壓。為防止對(duì)路面的碾壓破壞、有些液壓挖掘機(jī)還采用了橡膠履帶。通常，履帶行走的液壓挖掘機(jī)多為全液壓傳動(dòng)。 輪胎式液壓挖掘機(jī)具有行走速度快，機(jī)動(dòng)性好，可在多種路面通行的特點(diǎn)。近年來(lái)，輪胎式挖掘機(jī)的生產(chǎn)量日漸增長(zhǎng)。 懸掛式液壓挖掘機(jī)是將工作裝置安裝在輪胎式或履帶式拖拉機(jī)上，可以達(dá)到一機(jī)多用的目的。這種挖掘機(jī)拆裝方便，成本低廉。 汽車式液壓挖掘機(jī)一般采用標(biāo)準(zhǔn)的汽車底盤，速度快，機(jī)動(dòng)性好。 拖式液壓挖掘機(jī)沒(méi)有行走傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，行走時(shí)由拖拉機(jī)牽引， ⑶根據(jù)工作裝置劃分

24、 根據(jù)工作裝置結(jié)構(gòu)不同，可分為鉸接式和伸縮臂式挖掘機(jī)。鉸接式工作裝置應(yīng)用較為普遍。這種挖掘機(jī)的工作裝置靠各構(gòu)件繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)完成作業(yè)動(dòng)作。伸縮臂式挖掘機(jī)的動(dòng)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。伸縮臂前端裝有鏟斗，適于進(jìn)行平整和清理作業(yè)，尤其是修整溝坡。 1.2液壓挖掘機(jī)的發(fā)展概況 挖掘機(jī)械的最早雛形，主要用于河道。港口的疏浚工作，第一臺(tái)有確切記載的挖掘機(jī)械是1796年英國(guó)人發(fā)明的蒸汽“挖泥鏟”。而能夠模擬人的掘土工作，在陸地上使用的蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的“動(dòng)力鏟”于1835年在美國(guó)誕生，主要用于修筑鐵路的繁重工作，被認(rèn)為是現(xiàn)代挖掘機(jī)的先驅(qū)，距今已有170多年歷史。1950年，德國(guó)

25、研制出世界上第一臺(tái)全液壓挖掘機(jī)。由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新技術(shù)、新材料不斷在挖掘機(jī)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(jī)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(zhǎng)足的進(jìn)步。目前液壓挖掘機(jī)已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，成為土石方施工不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備。 國(guó)外液壓挖掘機(jī)目前水平及發(fā)展趨勢(shì) 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)較早，產(chǎn)品線齊全，技術(shù)成熟。美國(guó)、德國(guó)和日本是液壓挖掘機(jī)的主要生產(chǎn)國(guó)，具有較高市場(chǎng)占有率。20世紀(jì)后期開(kāi)始，國(guó)際上液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)從產(chǎn)品規(guī)格上看，在穩(wěn)定和完善主力機(jī)型的基礎(chǔ)上向大型化、微型化方向發(fā)展；從產(chǎn)品性能上看，向高效節(jié)能化、自動(dòng)

26、化、信息化、智能化的方向發(fā)展。 國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)的發(fā)展概況 我國(guó)從1967年開(kāi)始研制液壓挖掘機(jī)。早期開(kāi)發(fā)成功的產(chǎn)品主要有上海建筑機(jī)械廠的WY100、貴陽(yáng)礦山機(jī)器廠的W4－60、合肥礦山機(jī)器廠的WY60等。到20世紀(jì)70年代末80年代初，長(zhǎng)江挖掘機(jī)廠和杭州重型機(jī)械研制成功了WY160和WY250等液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品。從1994年開(kāi)始，美國(guó)的卡特彼勒公司、日本的神戶制鋼所、日本的小松制作所、日本的日立建機(jī)株式會(huì)社、韓國(guó)大宇重工、韓國(guó)現(xiàn)代重工業(yè)以及德國(guó)利勃海爾、德國(guó)雪孚、德國(guó)阿特拉斯、瑞典沃爾沃等公司先后在中國(guó)建立了中外合資、外商獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)具有世界先進(jìn)水平的多種型號(hào)和規(guī)格的液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品

27、。近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)迅速，液壓挖掘機(jī)市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，形成了巨大的挖掘機(jī)市場(chǎng)空間，但該行業(yè)主要由合資企業(yè)和外資企業(yè)所壟斷。國(guó)內(nèi)一些工程機(jī)械待業(yè)的上市股分公司合資的方式介入了挖掘機(jī)產(chǎn)業(yè)，同時(shí)國(guó)內(nèi)還有眾多的企業(yè)也在生產(chǎn)液壓挖掘機(jī)，但在生產(chǎn)規(guī)模、品種、質(zhì)量等方面與國(guó)外大公司相比還有一定差距。為了發(fā)展民族挖掘機(jī)產(chǎn)業(yè)，必須瞄準(zhǔn)國(guó)際先進(jìn)水平，圍繞國(guó)內(nèi)外兩個(gè)市場(chǎng)，在充分利用國(guó)際化配套的國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)自主創(chuàng)新意識(shí)，掌握核心設(shè)計(jì)制造技術(shù)，發(fā)揮性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，把我國(guó)液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品做大做強(qiáng)。 1.3本次設(shè)計(jì)概述 本次設(shè)計(jì)斗容量為0.2m3,全液壓履帶式挖掘機(jī)型號(hào)為WY20型，由于履帶式液

28、壓挖掘機(jī)有良好通過(guò)性能應(yīng)用最廣，對(duì)松軟地面或沼澤地帶還可采用加寬、加長(zhǎng)以及浮式履帶來(lái)降低接地比壓。 1.4反鏟裝置的工作原理 反鏟工作裝置是液壓挖掘機(jī)的一種主要工作裝置，如圖1－1所示。 圖1－1　整體式彎動(dòng)臂 液壓反鏟工作裝置一般由動(dòng)臂1、動(dòng)臂液壓缸2、斗桿液壓缸3、斗桿4、鏟斗液壓缸5、鏟斗6、連桿7和搖桿8等組成。其構(gòu)造特點(diǎn)是各構(gòu)件之間全部采用鉸接連接，并通過(guò)改變各液壓缸行程來(lái)實(shí)現(xiàn)挖掘過(guò)程中的各種動(dòng)作。動(dòng)臂1的下鉸點(diǎn)與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接，并以動(dòng)臂液壓缸2來(lái)支承動(dòng)臂，通過(guò)改變動(dòng)臂液壓缸的行程即可改變動(dòng)臂傾角，實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂的升降。斗桿4鉸接于動(dòng)臂的上端，可繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，斗桿與動(dòng)臂的相對(duì)轉(zhuǎn)角由斗液

29、壓缸5控制，當(dāng)斗桿液壓缸伸縮時(shí)，斗桿即可繞動(dòng)臂上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗6則鉸接于斗桿4的末端，通過(guò)鏟斗液壓缸5的伸縮來(lái)使鏟斗繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了增大鏟斗的轉(zhuǎn)角，鏟斗液壓缸一般通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)（即連桿7和搖桿8）與鏟斗連接。液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置主要用于挖掘停機(jī)面以下的土壤，如挖掘溝壕、基坑等，其挖掘軌跡取決于各液壓缸的運(yùn)動(dòng)及其組合。反鏟液壓挖掘機(jī)的工作過(guò)程為，先下放動(dòng)臂至挖掘位置，然后轉(zhuǎn)動(dòng)斗桿及鏟斗，當(dāng)挖掘至裝滿鏟斗時(shí)，提升動(dòng)臂使鏟斗離開(kāi)土壤，邊提升邊回轉(zhuǎn)至卸載位置，轉(zhuǎn)斗卸出土壤，然后再回轉(zhuǎn)至工作裝置開(kāi)始下一次作業(yè)循環(huán)。動(dòng)臂液壓缸主要用于調(diào)整工作裝置的挖掘位置，一般不單獨(dú)直接挖掘土壤；斗桿挖掘可獲得較大的挖掘

30、行程，但挖掘力小一些。轉(zhuǎn)斗挖掘的行程較短，為使鏟斗在轉(zhuǎn)斗挖掘結(jié)束時(shí)裝滿鏟斗，需要較大的挖掘力以保證能挖掘較大厚度的土壤，因此挖掘機(jī)的最大挖掘力一般由鏟斗液壓缸實(shí)現(xiàn)的。由于挖掘力大且挖掘行程短，因此轉(zhuǎn)斗挖掘可用于清除障礙或提高生產(chǎn)率。在實(shí)際工作中，熟練的液壓挖掘機(jī)人員可根據(jù)實(shí)際情況，合理操縱各個(gè)液壓缸，往往是各液壓缸聯(lián)合工作，實(shí)現(xiàn)最有效的挖掘作業(yè)。例如，挖掘基坑時(shí)由于挖掘深度較大，并要求有較陡而平整的基坑壁，則采用動(dòng)臂和斗桿同時(shí)工作；當(dāng)挖掘基坑底時(shí)，挖掘行程將結(jié)束，為加速裝滿鏟斗，或挖掘過(guò)程中調(diào)整切削角時(shí)，則需要鏟斗液壓缸和斗桿液壓缸同時(shí)工作。 1.5本次設(shè)計(jì)任務(wù) 本次設(shè)計(jì)斗容量0.2m3挖

31、掘機(jī)的工作裝置及液壓系統(tǒng)，采用履帶式行走裝置，全液壓驅(qū)動(dòng)，挖Ⅲ及以下土壤。 2　總體設(shè)計(jì)方案 2.1工作裝置設(shè)計(jì)方案原則 設(shè)計(jì)合理的工作裝置應(yīng)能滿足下列要求： ①主要工作尺寸及作業(yè)范圍能滿足要求，在設(shè)計(jì)通用反鏟裝置時(shí)要考慮與同類型、同等級(jí)機(jī)器相比的先進(jìn)性?？紤]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并注意到結(jié)構(gòu)參數(shù)受結(jié)構(gòu)碰撞限制等的可能性。 ②整機(jī)挖掘力的大小及其分布情況應(yīng)滿足使用要求，并具有一定的先進(jìn)性。 ③功率利用情況盡可能好，理論工作時(shí)間盡可能短。 ④確定鉸點(diǎn)布置，結(jié)構(gòu)型式和截面尺寸形狀時(shí)盡可能使受力狀態(tài)有利，在保證強(qiáng)度、剛度和連接剛性的條件下盡量減輕結(jié)構(gòu)自重。 ⑤作業(yè)條件復(fù)雜，使用情況多變時(shí)應(yīng)

32、考慮工作裝置的通用性。采用變鉸點(diǎn)構(gòu)件或配套構(gòu)件時(shí)要注意分清主次，在滿足使用要求的前提下力求替換構(gòu)件種類少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換裝方便。 ⑥運(yùn)輸或停放時(shí)工作裝置應(yīng)有合理的姿態(tài)，使運(yùn)輸尺寸小，行駛穩(wěn)定性好，保證安全可靠，并盡可能使液壓缸卸載或減載。 ⑦工作裝置液壓缸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮三化。采用系列參數(shù)，盡可能減少液壓缸零件種類，尤其是易損件的種類。 ⑧工作裝置的結(jié)構(gòu)型式和布置便于裝拆和維修，尤其是易損件的更換。 ⑨要采取合理措施來(lái)滿足特殊使用要求。 2.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案原則（總體） 按照挖掘機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)和裝置的傳動(dòng)要求，把各種液壓元件用管路有機(jī)連接起來(lái)的組合體叫做挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的功能是把發(fā)

33、動(dòng)機(jī)的機(jī)械能以油液為介質(zhì)，利用液壓泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗苓M(jìn)行傳送，然后通過(guò)液壓缸和液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作。 2.2.1單斗液壓挖掘機(jī)作業(yè)過(guò)程 液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過(guò)程包括下列幾個(gè)間歇?jiǎng)幼鳎簞?dòng)臂升降、斗桿收放、鏟斗裝載、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)、整機(jī)行走，以及其它輔助動(dòng)作，除輔助動(dòng)作不需要功率驅(qū)動(dòng)外，其它都是挖掘機(jī)的主要?jiǎng)幼?，要考慮全功率驅(qū)動(dòng)。 由于挖掘機(jī)的作業(yè)對(duì)象和工作條件變化較大，主機(jī)的工作有兩項(xiàng)特殊要求： ①實(shí)現(xiàn)各種主要?jiǎng)幼鲿r(shí)，阻力與作業(yè)速度隨時(shí)變化。因此，要求液壓缸和液壓馬達(dá)的壓力和流量也能相應(yīng)變化。 ②為了充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率和縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，工作過(guò)程中往往要求有兩個(gè)主要?jiǎng)幼魍瑫r(shí)進(jìn)

34、行，叫做復(fù)合動(dòng)作，這兩項(xiàng)要求需要由液壓系統(tǒng)來(lái)保證。 2.2.2對(duì)液壓系統(tǒng)作業(yè)動(dòng)作要求 液壓挖掘機(jī)的動(dòng)作復(fù)雜，機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、換向，負(fù)載變化大，沖擊和振動(dòng)頻繁，而且野外施工作業(yè)，溫度變化和地理?xiàng)l件差別大，因此，應(yīng)根據(jù)液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)和環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)其液壓系統(tǒng)提出一些有別于其他應(yīng)用的基本要求。 液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足的作業(yè)動(dòng)作要求如下。 ①保證液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂、斗桿和鏟斗可以各自單獨(dú)動(dòng)作，也可以相互配合實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作。 ②保證工作裝置的動(dòng)作與回轉(zhuǎn)平臺(tái)的回轉(zhuǎn)動(dòng)作既能單獨(dú)動(dòng)作，又能作復(fù)合動(dòng)作，以提高液壓挖掘機(jī)的作業(yè)效率。 ③履帶式液壓挖掘機(jī)的左、右履帶應(yīng)能分別驅(qū)動(dòng)，使挖掘機(jī)行走轉(zhuǎn)彎方

35、便靈活，并能實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，以提高挖掘機(jī)的機(jī)動(dòng)性。 ④保證液壓挖掘機(jī)工作安全可靠，對(duì)各機(jī)構(gòu)及液壓執(zhí)行元件應(yīng)具有完善的安全保護(hù)措施。例如，對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置有可靠的制動(dòng)和限速；防止動(dòng)臂因自重而下降過(guò)快；防止機(jī)器下坡行駛時(shí)超速溜坡等。 2.2.3對(duì)液壓系統(tǒng)基本的要求 根據(jù)液壓挖掘機(jī)的作業(yè)動(dòng)作和環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)液壓系統(tǒng)提出如下要求。 ①液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)應(yīng)具有較高效率，以充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 ②液壓系統(tǒng)和液壓元件在大負(fù)載和劇烈振動(dòng)沖擊作用下，應(yīng)具有足夠的可靠性。 ③選擇輕便、適用、耐振的冷卻散熱系統(tǒng)，減少系統(tǒng)總發(fā)熱量，使液壓系統(tǒng)工作溫度及溫升在規(guī)定范圍內(nèi)。 ④由于液壓挖掘

36、機(jī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)塵土多，液壓油被污染，因此液壓系統(tǒng)的密封性能要好，整個(gè)液壓系統(tǒng)要設(shè)置濾油器和防塵裝置。 ⑤在必要時(shí)采用液壓先導(dǎo)或電液伺服操縱裝置，提高液壓挖掘機(jī)操作的舒適性，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 ⑥在液壓系統(tǒng)中采用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，提高液壓挖掘機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)，使液壓挖掘機(jī)具有節(jié)能、高效和自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載變化的特點(diǎn)。 3　挖掘機(jī)的工作裝置設(shè)計(jì) 3.1確定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的結(jié)構(gòu)形式 確定動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式 動(dòng)臂是工作裝置中的主要構(gòu)件，斗桿的結(jié)構(gòu)形式往往決定于動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式。反鏟動(dòng)臂分為整體式和組合式兩類。 直動(dòng)臂構(gòu)造簡(jiǎn)單、輕巧、布置緊湊，主要用于懸掛式挖掘機(jī),如圖3－1所示。 圖3-1　

37、整體式直動(dòng)臂 采用整體式彎動(dòng)臂有利于得到較大的挖掘深度，它是專用反鏟裝置的常見(jiàn)形式。整體式彎動(dòng)臂在彎曲處的結(jié)構(gòu)形狀和強(qiáng)度值得注意，有時(shí)采用三節(jié)變動(dòng)臂有利于降低彎曲處的應(yīng)力集中。 整體式變動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉，剛度相同時(shí)結(jié)構(gòu)重量較組合式動(dòng)臂輕。它的缺點(diǎn)是替換工作裝置少，通用性較差。為了擴(kuò)大機(jī)械通用性，提高其利用率。往往需要配備幾套完全不通用的工作裝置。一般說(shuō)，長(zhǎng)期用于作業(yè)相似的反鏟采用整體式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)比較合適。如圖1－1所示。 組合式動(dòng)臂一般都為彎臂形式。其組合方式有兩類，一類用輔助連桿（或液壓缸）連接，另一類用螺栓連接。 組合式動(dòng)臂與整體式動(dòng)臂相比各有優(yōu)缺點(diǎn)，它們分別適用于不同的作業(yè)條件。

38、組合式動(dòng)臂的主要優(yōu)點(diǎn)是： 1．工作尺寸和挖掘力可以根據(jù)作業(yè)條件的變化進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)采用螺栓或連桿連接時(shí)調(diào)整時(shí)間只需十幾分鐘，采用液壓缸連接時(shí)可以進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。 2．較合理地滿足各種類型作業(yè)裝置的參數(shù)和結(jié)構(gòu)要求，從而較簡(jiǎn)單地解決主要構(gòu)件的統(tǒng)一化問(wèn)題。因此其替換工作裝置較多，替換也方便。一般情況下，下動(dòng)臂可以適應(yīng)各種作業(yè)裝置要求，不需拆換。 3．裝車運(yùn)輸比較方便。 由于上述優(yōu)點(diǎn)，組合式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)雖比整體式動(dòng)臂復(fù)雜，但得到了較廣泛的應(yīng)用。尤以中小型通用液壓挖掘機(jī)作業(yè)條件多時(shí)采用組合式動(dòng)臂較為合適。 本次設(shè)計(jì)作業(yè)條件比較單一，所以選用整體式彎動(dòng)臂。 確定斗桿的結(jié)構(gòu)形式 斗桿也有整體式和合式兩

39、種，大多數(shù)挖掘機(jī)都采用整體式斗桿，當(dāng)需要調(diào)節(jié)斗桿長(zhǎng)度或杠桿時(shí)采用更換斗桿的辦法，或者在斗桿上設(shè)置2～4個(gè)可供調(diào)節(jié)時(shí)選擇的與動(dòng)臂端部鉸接的孔。有些反鏟采用組合式斗桿。 確定鏟斗的結(jié)構(gòu)形式和斗齒安裝結(jié)構(gòu) .1確定鏟斗的結(jié)構(gòu)形式 鏟斗結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)的合理選擇對(duì)挖掘機(jī)的作業(yè)效果影響很大。鏟斗的作業(yè)對(duì)象繁多，作業(yè)條件也不同，用一個(gè)鏟斗來(lái)適應(yīng)任何作業(yè)對(duì)象和條件較困難。為了滿足各種特定情況，盡可能提高作業(yè)效率，通用反鏟裝置常配有甚至十多種斗容量不同，結(jié)構(gòu)形式各異的鏟斗。 目前，對(duì)鏟斗結(jié)構(gòu)形式的研究還處于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或模型試驗(yàn)階段，未建立起較系統(tǒng)的理論。將兩只0.6m3容量而斗型不同的反鏟斗

40、裝在RH6液壓挖掘機(jī)上進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表3－1所示。由于砂的挖掘阻力較小，對(duì)鏟斗設(shè)計(jì)的合理性反映不靈敏，所以這兩種鏟斗的試驗(yàn)結(jié)果差別不大。而對(duì)頁(yè)巖作業(yè)效果就大不一樣，其中一個(gè)鏟斗的切削前緣中間略微凸出，不帶側(cè)齒，側(cè)臂略呈凹形，這些因素使頁(yè)巖挖掘阻力降低。另一個(gè)鏟斗的情況則相反。 對(duì)各種鏟斗結(jié)構(gòu)形狀的共同要求是： 1．有利于物料的自由流動(dòng)，因此鏟斗內(nèi)壁不宜設(shè)置橫向凸緣、棱角等。斗底的縱向剖面形狀要適合各種物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 2．要使物料易于卸凈。用于粘土的鏟斗卸載時(shí)不易卸凈，因此延長(zhǎng)了作業(yè)循環(huán)時(shí)間，降低了有效斗容量。國(guó)外采用設(shè)有強(qiáng)制卸土的粘土鏟斗。 反　鏟　斗　對(duì)　比　試　驗(yàn)　結(jié)　果　

41、　　　表3-1 作業(yè)條件 鏟斗 編號(hào) 鏟斗充滿時(shí)間 （s） 生產(chǎn)率 （10kN/h） 效率 （%） 在頁(yè)巖中 作 業(yè) 鏟斗1 鏟斗2 19.05 40.6 42.6 22.68 100 53.3 在砂中 作 業(yè) 鏟斗1 鏟斗2 5.9 6.3 163.5 152.7 100 93.3 3．為了使裝進(jìn)鏟斗的物料不易掉出，鏟斗寬度與物料顆粒直徑之比應(yīng)大于4：1。當(dāng)此比值大于50：1時(shí)顆粒尺寸的影響可不考慮，視物料為勻質(zhì)。 4．裝設(shè)斗齒有利于增大鏟斗與物料剛接觸時(shí)的挖掘線比壓，以便切入或破碎阻力較大有物料。挖硬土或碎石時(shí)還能把石塊從土壤中

42、耙出。斗齒的材料、形狀、安裝結(jié)構(gòu)及其尺寸參數(shù)都值得研究，對(duì)它的主要要求是挖掘阻力小，耐磨，易于更換。 .2確定斗齒安裝方式 目前，國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)斗齒安裝方式主要有兩類，斗容量≤0.6m3時(shí)多采用螺栓連接（圖3－2a），斗容量≥0.6m3時(shí)時(shí)多采用橡膠卡銷結(jié)構(gòu)（圖3－2b）。 本次設(shè)計(jì)斗容量為0.2 m3挖掘機(jī)，所以斗齒安裝方式為螺栓連接. 鏟斗與鏟斗液壓缸的連接方式 鏟斗與鏟斗液壓缸有三種型式（圖3－3），其區(qū)別主要在于液壓缸活塞桿端部與鏟斗的連接方式不同，圖3－3a為直接連接，鏟斗、斗桿與鏟斗液壓缸組成四連桿機(jī)構(gòu)。圖3－3b中鏟斗液壓缸通過(guò)搖桿1和連桿2與鏟斗相連，它們與斗桿一起組成六

43、連桿機(jī)構(gòu)。圖3－3d和圖3－3b類似，區(qū)別在于前者液壓缸活塞桿端接于搖桿兩端之間。圖3－3c的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比與b差不多， 圖3－2　斗齒安裝方式 但鏟斗擺角位置順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度。 六連桿方式與四連桿方式相比在同樣的液壓缸行程下能得到較大的鏟斗轉(zhuǎn)角，改善了機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性。六連桿方式b和d在液壓缸行程相同時(shí)，后者能得到更大的鏟斗轉(zhuǎn)角。但其鏟斗挖掘力的平均值較小。 本設(shè)計(jì)中選用圖3－3b的連接方式。 3.2確定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗油缸的鉸點(diǎn)布置 反鏟工作裝置實(shí)際上是多個(gè)連桿機(jī)構(gòu)的組合。在發(fā)動(dòng)機(jī)功率、整機(jī)質(zhì)量和鏟斗容量等主要參數(shù)及工作裝置基本形式初步確定的情況下，工作裝置各鉸點(diǎn)在布置及各工

44、作油缸參數(shù)的選擇是否合理，會(huì)直接影響液壓挖掘機(jī)的實(shí)際挖掘能力。 圖3-3　鏟斗與鏟斗液壓缸的連接方式 動(dòng)臂油缸的布置 動(dòng)臂油缸一般布置在動(dòng)臂前下方，下端與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接，常見(jiàn)的有兩種具體布置方式。 ①油缸前傾布置方案，如圖3－4所示，動(dòng)臂油缸與動(dòng)臂鉸接于E點(diǎn)。當(dāng)動(dòng)臂油缸全伸出，將動(dòng)臂舉升至上極限位置，動(dòng)臂油缸軸線向轉(zhuǎn)臺(tái)前方傾斜。 ②油缸后傾布置方案，如圖3－5所示，當(dāng)動(dòng)臂油缸全伸出，將動(dòng)臂舉升到上極限位置時(shí)，動(dòng)臂油缸軸線向后方傾斜。 當(dāng)兩方案的動(dòng)臂油缸安裝尺寸DE′、鏟斗最大挖掘高度H和地面最大挖掘半徑R相等時(shí)，后傾方案的最大挖掘深度比前傾方案小，即＜。此外，在后傾方案中，動(dòng)臂EF部

45、分往往比前傾方案的長(zhǎng)，因此動(dòng)臂所受彎矩也比3-4　動(dòng)臂油缸前傾布置方案 圖3-5　動(dòng)臂油缸后傾布置方案 較大。以上為動(dòng)臂油缸后傾方案的缺點(diǎn)。然而，后傾方案動(dòng)臂下鉸點(diǎn)C與動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn)D的距離CD比前傾方案的大，則動(dòng)臂在上下兩極位置時(shí)，動(dòng)臂油缸的作用力臂Cp也較大。因此，在動(dòng)臂油缸作用力相同時(shí)，后傾方圖為了增大后傾方案的挖掘深度，有的挖掘機(jī)將長(zhǎng)動(dòng)臂CE′F′改換成短動(dòng)臂CE′F″（圖3－5），并配以長(zhǎng)斗桿。在最大深度處挖掘時(shí)，采用鏟斗挖掘而還是斗桿挖掘，這樣得到的最大挖掘深度為′＞。 顯然，不論是動(dòng)臂油缸前傾還是后傾方案，當(dāng)C、D兩鉸點(diǎn)位置和CE長(zhǎng)度均不變時(shí)，通過(guò)加大動(dòng)臂油缸長(zhǎng)度可以增大動(dòng)

46、臂仰角，從而增大最大挖掘高度，但會(huì)影響到最大挖掘深度。所以，在布置油缸時(shí)，應(yīng)綜合考慮動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)、工作裝置的作業(yè)尺寸及動(dòng)臂舉升力的挖掘力等因素。 本設(shè)計(jì)選用動(dòng)臂油缸前傾布置方案。 斗桿油缸的布置 確定斗桿油缸鉸點(diǎn)、行程及斗桿力臂比時(shí)應(yīng)該考慮下列因素。 ①保證斗桿油缸產(chǎn)生足夠的斗齒挖掘力。即油缸從最短長(zhǎng)度開(kāi)始推伸時(shí)和油缸最大伸出時(shí)產(chǎn)生的斗齒挖掘力應(yīng)該大于正常挖掘阻力。油缸全伸時(shí)的力矩應(yīng)該足以支承滿載鏟斗和斗桿靜止不動(dòng)。油缸力臂最大時(shí)產(chǎn)生的最大斗齒挖掘力應(yīng)大于要求克服的最大挖掘范圍可以取得越小一些。 ②保證斗桿的擺角范圍。斗桿擺角范圍一般取100°～130°。在斗桿油缸和轉(zhuǎn)斗油缸同時(shí)伸出最

47、長(zhǎng)時(shí)，鏟斗前壁和動(dòng)臂之間的距離應(yīng)大于10cm。一般來(lái)說(shuō)，斗桿越長(zhǎng)，則其擺角范圍可以取得越小一些。 鉸點(diǎn)位置的確定需要反復(fù)進(jìn)行。在計(jì)算中初定鉸點(diǎn)位置，如不夠合理，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)修改。 鏟斗油缸的布置 確定鏟斗油缸鉸點(diǎn)應(yīng)考慮以下因素。 ①保證轉(zhuǎn)斗挖掘時(shí)產(chǎn)生足夠大的斗齒挖掘力，即在鏟斗油缸全行程中產(chǎn)生的斗齒挖掘力應(yīng)大于正常工作情況下的挖掘阻力。當(dāng)鏟斗油缸作用力臂最大時(shí)，所產(chǎn)生的最大斗齒挖掘應(yīng)能使?jié)M載鏟斗靜止不動(dòng)。 ②保證鏟斗的擺角范圍。鏟斗的擺角范圍一般取140°～160°，在特殊作業(yè)時(shí)可以大于180°，擺角位置可以按圖3-6布置。當(dāng)鏟斗油缸全縮時(shí)，鏟斗與斗桿軸線夾角（在軸線上方）應(yīng)大于10°

48、,常取15°～25°，鏟斗油缸全伸、鏟斗滿載回轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)使土壤不從斗中撒落。 ③鏟斗從位置Ⅰ到位置Ⅱ時(shí)（圖3－6），鏟斗油缸作用力臂最大，這里能得到斗齒最大切削角度的1/2左右，即當(dāng)鏟斗挖掘深度最大時(shí)，正好斗齒挖 圖3-6　鏟斗擺角范圍 掘力也最大。實(shí)際上鏟斗的切削轉(zhuǎn)角是可變的。在許多情況下，特別是進(jìn)行復(fù)合動(dòng)作挖掘時(shí)，鏟斗的切削轉(zhuǎn)角一般都小于100°，而且鏟斗也不一定都在初始位置Ⅰ開(kāi)始挖掘。因此，目前一般取位置Ⅰ至位置Ⅱ的轉(zhuǎn)角為30°～50°，在這個(gè)角度范圍內(nèi)可以照顧到鏟斗在挖掘過(guò)程中能較好地適應(yīng)挖掘阻力的變化，又可以使鏟斗在開(kāi)始挖掘時(shí)就有一定的挖掘力。 3.3動(dòng)臂、斗桿、鏟斗機(jī)構(gòu)參數(shù)的

49、選擇 —工作裝置各部分重量對(duì)點(diǎn)的力矩之和，相應(yīng)的力臂值由圖5－1確定為： —由圖5－1畫(huà)圖得，＝1.36m； —由圖5－1畫(huà)圖得，＝1.99m； —由圖5－1畫(huà)圖得，＝1.1m； —由圖5－1畫(huà)圖得，＝0.325m； —由圖5－1畫(huà)圖得，＝3.16m； 整體彎曲動(dòng)臂對(duì)彎曲部分的斷面進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮按曲梁進(jìn)行驗(yàn)算，即在彎曲平面內(nèi)的應(yīng)力按下式計(jì)算： （5－7） 式中：　—斷面積； —斷面彎曲處的曲率半徑； —重心至計(jì)算點(diǎn)的距離，該點(diǎn)在曲率中心與斷面重心之間為負(fù)，反之為正；、 —斷面形狀及曲梁曲率有關(guān)系數(shù)； ＝(積分范圍由斷面中心軸至最邊緣點(diǎn))對(duì)簡(jiǎn)單的幾何圖形（矩形圓

50、形等）為無(wú)窮級(jí)數(shù)，可以近似計(jì)算之，一般用替代，則； 動(dòng)臂計(jì)算位置Ⅱ，條件為： 1） 動(dòng)臂位于動(dòng)臂液壓缸作用力臂最大值處（）； 2） 斗桿液壓缸作用力臂最大（斗桿液壓缸與斗桿尾部軸部夾角90°時(shí)）； 3） 鏟斗發(fā)揮最大挖掘力位置，進(jìn)行正常挖掘。 此位置相當(dāng)于斗計(jì)算位置Ⅱ′，工作裝置上的作用力亦相同。 動(dòng)臂的內(nèi)力圖，包括軸向力，動(dòng)臂平面內(nèi)的彎矩，剪力；平面外的彎矩，剪力和扭矩。 6 液壓挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，最重要的階段是機(jī)構(gòu)方案構(gòu)思一概念設(shè)計(jì)。在進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)者不但需要具有設(shè)計(jì)的知識(shí)，而且需要具有相當(dāng)?shù)墓こ探?jīng)驗(yàn)、創(chuàng)造與直覺(jué)的能力、及許多其他方面的條件

51、，才能夠創(chuàng)造一種新型機(jī)構(gòu)以完成所希望的功能。這是一種發(fā)明行為，這不僅是設(shè)計(jì)對(duì)過(guò)程中最富有創(chuàng)造性的部分，也是機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中最為困難的地方。到目前為止，尚未有學(xué)者提出系統(tǒng)化的方法以引導(dǎo)設(shè)計(jì)者有系統(tǒng)地進(jìn)行創(chuàng)新機(jī)構(gòu)。然而，大多數(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例(大約占機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例的70%)不是憑空創(chuàng)造新機(jī)構(gòu)，而是在現(xiàn)有機(jī)構(gòu)(該機(jī)構(gòu)可能受專利保護(hù))的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，創(chuàng)造出結(jié)構(gòu)不同的新型機(jī)構(gòu)，以提高機(jī)器的質(zhì)量和性能，或者突破現(xiàn)有專利技術(shù)。下面結(jié)合液壓挖掘機(jī)構(gòu)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?；诮Y(jié)構(gòu)推理的機(jī)構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)是利用創(chuàng)造性發(fā)散原理，通過(guò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型綜合的方法，對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械方案從拓?fù)渎?lián)接方面進(jìn)行變

52、異創(chuàng)新，盡可能多的產(chǎn)生滿足設(shè)計(jì)功能要求的結(jié)構(gòu)變體，以便于尋找最優(yōu)的功能載體，尤其是創(chuàng)造新型機(jī)構(gòu)以回避專利保護(hù)機(jī)構(gòu)應(yīng)用方面更是結(jié)構(gòu)推理之長(zhǎng)。 6.1基于結(jié)構(gòu)推理的方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程模型 由機(jī)構(gòu)演化及編譯原理可知，任何機(jī)構(gòu)，包括齒輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)以及它們的組合，都可以視為連桿機(jī)構(gòu)的等效與變異，其原始型的構(gòu)造皆可通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)造來(lái)獲得。許多人在機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型綜合方面作了大量的工作，尤其是在非同構(gòu)基本運(yùn)動(dòng)鏈的構(gòu)造方面。按他們提出的方法，由計(jì)算機(jī)很容易自動(dòng)生成滿足給定設(shè)計(jì)任務(wù)要求的非同構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈，而這些非同構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈基本運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)菢?gòu)造候選機(jī)構(gòu)型的基礎(chǔ)。下面所提出的基于結(jié)構(gòu)推理的方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程正是

53、在這些研究基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。該方法可以劃分四個(gè)階段：首先是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求確定相似的設(shè)計(jì)方案(原始機(jī)械方案)，然后對(duì)該原始方案進(jìn)行抽象化表示，即將機(jī)構(gòu)方案一般化為運(yùn)動(dòng)鏈，在抽象化表示過(guò)程中記錄設(shè)計(jì)約束；其次根據(jù)機(jī)構(gòu)方案一般化運(yùn)動(dòng)鏈，在運(yùn)動(dòng)鏈圖譜庫(kù)中找出與一般化運(yùn)動(dòng)鏈具有相同桿數(shù)、自由度數(shù)以及連桿類型相同的所有非同構(gòu)的運(yùn)動(dòng)鏈，即運(yùn)動(dòng)鏈發(fā)散，并根據(jù)設(shè)計(jì)約束和適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)方法進(jìn)行篩選；第三，對(duì)評(píng)價(jià)篩選后的每個(gè)非同構(gòu)的運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行機(jī)構(gòu)識(shí)別、驅(qū)動(dòng)副識(shí)別以及桿組識(shí)別，形成用連桿表達(dá)的準(zhǔn)可行機(jī)械方案元型，即運(yùn)動(dòng)鏈再生；最后一個(gè)階段是將準(zhǔn)可行機(jī)械方案元型根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要，基于設(shè)計(jì)約束規(guī)則以及用戶交互式方法進(jìn)行類

54、型替代，形成待評(píng)價(jià)的候選方案集轉(zhuǎn)入下一階段，并進(jìn)行用戶交互式模糊評(píng)價(jià)，產(chǎn)生最優(yōu)方案。結(jié)構(gòu)推理過(guò)程模型如圖6-1所示。 原　始　機(jī)　械　方　案 方案抽象化表示 規(guī)　則　庫(kù) 推　理　機(jī) 非　同　構(gòu) 運(yùn)　動(dòng)　鏈 圖　譜　庫(kù) 機(jī)械方案非同構(gòu)結(jié)構(gòu) 確定驅(qū)動(dòng)副 確定機(jī)架 機(jī)構(gòu)方案元型集 桿組識(shí)別 類型替換 候選方案集 圖6-1　基于結(jié)構(gòu)推理的方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程模型 6.2液壓挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì) (1)液壓挖掘機(jī)基本結(jié)構(gòu)及其抽象化表示　　液壓挖掘機(jī)是一種采用液壓傳動(dòng)并以一個(gè)鏟斗進(jìn)行挖掘作業(yè)的機(jī)械，它由工作裝置、上部轉(zhuǎn)臺(tái)和行走裝置三大部分組成

55、。工作裝置作為液壓挖掘機(jī)的三大組成部分之一，因用途不同，種類繁多，其中主要有反鏟裝置、正鏟裝置、挖掘裝載裝置、起重裝置和抓斗裝置等，由于本次設(shè)計(jì)側(cè)重點(diǎn)在反鏟裝置，只創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用最廣泛的反鏟裝置?！　∪鐖D2(a)所示，液壓挖掘機(jī)反鏟裝置由動(dòng)臂1、斗桿2、鏟斗3以及動(dòng)臂油缸4、斗桿油缸5、鏟斗油缸6和連桿機(jī)構(gòu)7等組成。其構(gòu)造特點(diǎn)是各部件之間的聯(lián)系全部采用鉸接，通過(guò)油缸的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)挖掘過(guò)程中的各種動(dòng)作。挖掘作業(yè)時(shí)，將反鏟裝置轉(zhuǎn)到挖掘地點(diǎn)，操縱臂油4，使動(dòng)臂下降至鏟斗接觸挖掘面，然后操縱斗桿油缸5和鏟斗油缸6，使鏟斗進(jìn)行挖掘工作。鏟斗裝滿后，將其轉(zhuǎn)到卸載地點(diǎn)卸載，然后進(jìn)行第二次循環(huán)挖掘工作。由于油缸可

56、以簡(jiǎn)化為兩個(gè)串聯(lián)在一起的二副桿，這兩個(gè)二副桿的中間鉸為驅(qū)動(dòng)副(驅(qū)動(dòng)副用兩個(gè)同心圓表示)，因此圖2(a)中的反鏟裝置可以轉(zhuǎn)化為圖2(b) 所示的平面運(yùn)動(dòng)鏈型式。 （a） (b) 圖6-2　反鏟裝置的基本結(jié)構(gòu) （2）再生運(yùn)動(dòng)鏈和創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)鏈①反鏟裝置的工作要求　　為了下面討論方便，先定義幾個(gè)概念：　　定義1　分離桿：如果自由度為F的平面運(yùn)動(dòng)鏈中存在某個(gè)桿，把此桿“切”為兩塊，該平面運(yùn)動(dòng)鏈則被分解成自由度分別為F1、F2的兩個(gè)子平面運(yùn)動(dòng)鏈，并且F=F1+F2，則稱此桿為分離桿。　　定義2　分離自由度：如果自由度為F的平面運(yùn)動(dòng)鏈中至少存在一個(gè)桿，把此桿“切”為

57、兩塊，該平面運(yùn)動(dòng)鏈則被分解成自由度分別為F1、F2的兩個(gè)子平面運(yùn)動(dòng)鏈，并且F=F1+F2，那么該平面運(yùn)動(dòng)鏈的自由度類型為分離自由度?！　《x3　驅(qū)動(dòng)副：作動(dòng)力源的運(yùn)動(dòng)副稱為驅(qū)動(dòng)副。分析圖2(b)中所示的反鏟裝置的平面運(yùn)動(dòng)鏈，可以發(fā)現(xiàn)，該裝置是一個(gè)自由度為3的12桿機(jī)構(gòu)，其自由度類型為分離自由度，并且具有二個(gè)分離桿，即動(dòng)臂1和斗桿2?！　》寸P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)

58、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3、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3、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，N

59、2=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2、5、2、42、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(shuō)，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(lái)代替，因此反鏟裝置的每個(gè)子平面運(yùn)動(dòng)鏈至少

60、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。 圖6-3　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1、2、3、9、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1、3、4、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4、5、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(guò)程中

61、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7、8、11、12的四個(gè)平面運(yùn)動(dòng)鏈中，機(jī)架是桿3。編號(hào)為1、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9、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(guò)程中后移；編號(hào)為11、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(guò)程中后移。因此編號(hào)為9、10、11、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(guò)以上分析，只有

62、編號(hào)為1、3、4、5、6、7、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(jiàn)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(jiǎn)單，能增大挖掘力，但其鏟斗擺角較小；編號(hào)3、4、5、6能增大斗桿擺角；編號(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

63、 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)1、3、4、5、6、8的平面運(yùn)動(dòng)鏈分別畫(huà)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。 圖6-4　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(guò)對(duì)原始機(jī)構(gòu)一般化運(yùn)動(dòng)鏈的拓

64、撲特征的提取，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(guò)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。 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(jiǎn)單。設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用AutoCAD制圖

65、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(guò)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(lái)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(wèn)題、分析問(wèn)題、最后解決問(wèn)題的整套思路。這些寶貴財(cái)富都會(huì)使自己在將來(lái)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)。 參考文獻(xiàn) ［1］ 曹善華,余涵.單斗液壓挖掘機(jī).北京：中國(guó)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，20

66、07 ［3］ 高衡,張全根.液壓挖掘機(jī).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1981 ［4］ 閻書(shū)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(guó)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，2000 ［7］ 張鐵.液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)、原理及使用.東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，2002 ［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，2004 ［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，2002 ［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(guó)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(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001 ［13］ 李壯云.中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典.江西科學(xué)技術(shù)出版社，2001 ［14］ 唐經(jīng)世,高車安.工程機(jī)械.北京：中國(guó)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，2003 ［16］ 杜迪生,張永惠.挖掘機(jī)電氣傳動(dòng)與故障診斷.