机械工程及自动化专业毕业设计论文-挖掘机工作装置结构设计.pdfVIP

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毕业设计

题目挖掘机工作装置结构设计

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二〇一四年五月五日

1前言

挖掘机在国民经济建设的许多行业被广泛地使用，如工业与民用建筑、农田改造、

交通运输、矿山采掘、水利电气工程、以及现代化军事工程等等行业的机械化施工中。

根据统计，一般的工程施工中约有60%的土方量、露天矿山中80%的剥离量和采掘量

是使用挖掘机来完成的。

在上世际末，随着我国经济的持续发展和基础建设投入的加大，对挖机的需求加

大。进口挖机急剧上升。另外国外著名产家纷纷到国内合资或独资建厂，主要有小松

山推、合肥日立、卡特徐州、成都神钢、常州现代、大宇重工等，国外产家的进口或

合资的销售额占到国内总销售额的70%～80%。合资产品的主要型号有：小松山推PC

系列、合肥日立ZX系列、卡特徐州320B系列、成都神钢SK系列、常州现代R系列、

大宇重工DH系列。

近年来，随着我国深入地进行基础建设和挖掘机在建设中被广泛地应用，挖掘机

的市场前景非常广泛，因此很有必要积极的发展适合我国国情的挖掘机。然而在挖掘

机中工作装置是十分重要的组成部分，对其研究和设计是对整机开发的基础。

单斗液压挖掘机工作装置是一个较复杂的空间机构，国内外对其机构、运动分析

和结构参数优化设计方面都作了大量的研究，其中的许多技术已经很成熟了。而关于

单斗液压挖掘机有关书籍也很多，这些书籍从不同角度对工作装置的设计进行了阐

述。。

1

2总体方案设计

2.1工作装置构成

1-斗杆油缸；2-动臂；3-油管；4-动臂油缸；5-铲斗；6-斗齿；7-侧板；

8-连杆；9-曲柄：10-铲斗油缸；11-斗杆.

图2-1工作装置组成图

图2-1为液压挖掘机工作装置基本组成及传动示意图，如图所示反铲工作装置由

铲斗5、斗杆11、连杆9、动臂2、以及1,4,10等三组相应的液压油缸组成。由于

动臂得下铰点铰与转台相连，通过动臂油缸的伸缩，使动臂以及整个工作装置都围绕

动臂下铰点来转动。而斗杆靠斗杆缸使斗杆围绕动臂的上铰点摆动，相似的铲斗也铰

接于斗杆得前端，依靠铲斗油缸得伸缩来时铲斗围绕斗杆转动。

在挖掘作业时，通过驱动回转马达使转台转动，从而令工作装置回转到正确的挖

掘位置，同时操纵动臂油缸的无杆腔进油使液压油缸收缩，动臂下降到铲斗接触地面

以后再操纵斗杆油缸或铲斗油缸，液压油缸无杆腔进油而伸长，使铲斗进行挖掘或者

装载工作。铲斗装满后，铲斗油缸和斗杆油缸停动并操纵动臂油缸

无杆腔进油，使动臂上升，然后转动回转马达，使工作装置转到相应的卸载位置，再

操纵铲斗油缸或者斗杆油缸收缩，使铲斗翻转进行卸载。卸载完毕后工作装置再转至

下一个挖掘位置进行第二次循环挖掘。

但是在实际得挖掘作业之中，由于挖掘面条件、土质及挖掘机液压系统的不一样

等情况，反铲装置的三种液压油缸在挖掘循环中的动作配合可以是多种多样的。以上

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描述仅为一般的理想过程。

挖掘机工作装置的大臂与斗杆是变截面的箱梁结构，铲斗是由厚度很薄的钢板焊

接而成。各油缸可看作是只承受拉压载荷的杆。根据以上特征，可以对工作装置进行

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适当简化处理。则可知单斗液压挖掘机的工作装置可以看成是由动臂、斗杆、铲斗、

动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸及连杆机构组成的具有三自由度的六杆机构，简化得

如图所示。

图2-2工作装置结构简图

挖掘机的工作装置经上面的简化后实质是一组平面连杆机构，自由度是3，即工

作装置的几何位置由动臂油缸长度L、斗杆油