机械原多米体育理课程设计--液压反铲挖掘机工作装置doc

　　多米体育机械原理课程设计--液压反铲挖掘机工作装置 3 - 西南交通大学峨眉校区 机械原理课程设计 设计说明书 设计题目： 反铲液压挖掘机工作装置设计D 姓 名： 龚华德 学 号： 班 级： 机制一班 指导教师： 冯 鉴 机械原理设计任务书 学生姓名 龚华德 班级 机制一班 学号 1、设计题目： 反铲液压挖掘机工作装置设计 1.1、设计题目简介 反铲式是我们见过最常见的，向后向下，多米体育强制切土。可以用于停机作业面以下的挖掘，基本作业方式有：沟端挖掘、沟侧挖掘、直线挖掘、曲线挖掘、保持一定角度挖掘、超深沟挖掘和沟坡挖掘等。反铲装置是液压挖掘机重要的工作装置，是一种适用于成批或中小批量生产的、可以改变动作程序的自动搬运和操作设备，它可用于操作环境恶劣，劳动强度大和操作单调频繁的生产场合。 1.2、设计数据与要求 题号 铲斗容量 挖掘深度 挖掘高度 挖掘半径 卸载高度 铲斗挖掘力 D 0.8 5.71 8.93 8.9 5.98 109KN 1.3、设计任务 1、绘制挖掘机工作机构的运动简图，确定机构的自由度，对其驱动油缸在几种工况下的运动绘制运动线、根据所提供的工作参数，对挖掘机工作机构进行尺度综合，确定工作机构各个杆件的长度； 3、用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线、?编写设计计算说明书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。 5、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。 完成日期： 2012 年 12 月 指导教师 冯鉴 2、液压挖掘机反铲工作装置运动分析 2.1、反铲挖掘机 反铲式挖掘机是最常见的挖掘机一种，广泛用于建筑领域，主要用于平整路面、深挖基坑等。以下我们介绍一下反铲式挖掘机。图2-1-1为反铲式挖掘机。 SEQ Figure \* ARABIC 1图2-1-1反铲式挖掘机 2.2、反铲挖掘机的反铲装置 反铲装置是中小型液压挖掘机的主要工作装置，多米体育如图2-2-1所示，图2-2-2为反铲装置放大图。目前广泛应用的斗容在1.6m3以下。 SEQ Figure \* ARABIC 2图2-2-1 液压挖掘机反铲装置 1-动臂；2-斗杆；3-铲斗；4、5、6-动臂、斗杆及铲斗液压缸；7-连杆机构 液压挖掘机反铲装置由动臂1、斗杆2、铲斗8以及动臂液压缸4、斗杆液压缸5、液压缸6和连杆机构7等组成。其构造特点是各部件之间的联系全部采用铰接，通过液压缸的伸缩来实现挖掘过程中的各种动作。 图2-2-2反铲工作装置 1-斗杆油缸；2-动臂；3-液压管路；4-动臂油缸；5-铲斗； 6-斗齿；7-侧齿；8-连杆；9-摇杆；10-铲斗油缸；11-斗杆 挖掘机进行挖掘作业时，接通回转马达，转动转台，使工作装置转到挖掘位置，同时操纵动臂小腔进油使液压缸回缩；动臂下降至铲斗触地后再操纵斗杆缸或铲斗缸，液压缸大腔进油而伸长，使铲斗进行挖掘和装载工作。铲斗装满后，铲斗缸和斗杆缸停动并操纵动臂缸大腔进油，使动臂抬起，随即接通回转马达，使工作装置转到卸载位置，在操纵铲斗或斗杆缸回缩，使铲斗翻转进行卸土。卸完后，工作装置在转至挖掘位置进行第二次挖掘循环。 在实际挖掘作业中，由于土质情况、挖掘面条件以及挖掘液压系统的不同，反铲装置三种液压缸在挖掘循环中的动作配合可以是多样的、随机的。上述过程仅为一般的理想过程。多米体育 2.3、反铲挖掘机运动轨迹 反铲挖掘机运动轨迹，如图2-3-1所示。 图2-3-1 2.4、反铲挖掘机工作装置简图方案及自由度分析 方案一：如图2-4-1。 图2-4-1 计算机构自由度： 10个转动副，3个移动副，一个复合铰链， 方案二：如图2-4-2。 图2-4-2 计算机构自由度： ， 活动构件数=11，单铰数13个，复铰1个，所以,=15，=0，由上面公式可得自由度=3×11—2×15=3。多米体育 方案三：如图2-4-3。 图2-4-3 自由度的计算： 活动构件数n=9低副PL=12 高副PH=0，厡动机件有3， 自由度：F=3n-2PL-PH =3×9-2×12=3。 3种方案都是大同小异，没有太大的区别。 3、特殊工况状态介绍 3.1、最大挖掘深度 当下置动臂油缸全缩，FQV三点同一直线并处于垂直状态时得到最大挖掘深度，如图3-1-1。 图3-1-1 3.2、最大挖掘半径 当斗杆油缸全缩，FQV三点同一直线时可以得到停机面最大挖掘半径，如图3-2-1。 图3-2-1 3.3、最大卸载高度 当下置动臂油缸全伸，斗杆油缸全缩，QV连线处于垂直状态时，可得到最大卸载高度，如图3-3-1。 图3-3-1 3.4、最大挖掘高度 最大挖掘高度当动臂油缸全伸，斗杆油缸全缩以及铲斗油缸全缩时斗齿尖距离基准地面的距离。 4、工作机构杆件尺寸计算 需要计算的杆件尺寸，如图4所标，动臂杆长：、、、、，动臂液压缸长：、，斗杆液压缸长：、多米体育，铲斗液压缸长：、。 图4 4.1、动臂杆长 动臂机构参数的选择与计算 选取动臂弯角α1=120°，取动臂特性参数K3（K3=）=1.2， 取K1（K1为动臂长/斗杆长K1=）=1.8。 根据最大挖掘半径一般与动臂长、斗杆长和铲斗长的和值相等， （m）， 又，K3（K3=）=1.2， 解得：（mm）， （mm）， （mm）， （mm）。 4.2、动臂液压缸长 计算，，摆角范围，如图4-2-1。 图4-2-1 由上面公式解得: = 2.294m ,=1.33m , =108.6° 4.3、斗杆液压缸长 ， 由上面公式可计算出： = 1.374m ， =2.019m ，=83.9° 4.4、铲斗液压缸长 如图4-4-1，综合以往经验并对铲斗机构加以估算，因此给出， 在△GMN中，由余弦定理可计算得到： = 1.183m ， =1.844m 。 图4-4-1 5、ADAMS仿线、动臂液压缸驱动方程 动臂液压缸驱动方程，如图5-1-1所示。 图5-1-1 5.1.2、斗杆液压缸驱动方程 斗杆液压缸驱动方程，如图5-1-2所示。 图5-1-2 5.1.3、铲斗液压缸驱动方程 铲斗液压缸驱动方程，如图5-1-3所示。 图5-1-3 5.2、输出机构的位移、速度、和加速度线、输出机构的位移线图 输出机构沿X轴的位移线 输出机构沿Y轴的位移线 输出机构和位移的位移线、输出机构的速度线图 输出机构沿X轴的速度线 输出机构沿Y轴的速度线 输出机构和速度的速度线、输出机构的加速度线图 输出机构沿X轴的加速度线 输出机构沿Y轴的加速度线 输出机构和加速度的加速度线、ADAMS画出的机构仿真图 运用ADAMS软件画出的机构仿线、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性 自己到机械实验室分析机构结构，并动手制作出来机构装置进行验证方案的可行性，如图6-1-1。 图6-1-1 7、感想 虽然挖掘机很常见但我一直没对它在意，甚至连它上面的部件名称，我都不知道，在拿到题目时我感觉一片茫然不知所措，开始找的资料有些太深奥我根本就看不懂，感觉大脑一片混乱，然后我在网上找到有关反铲液压挖掘机的教材和一些相关论文，然后详细研究，再加以总结，不断改进，最后得出结论。紧接着，我运用这学期刚学到的ADAMS软件，花了好长一段时间，终于画出了反铲挖掘机的机构仿真，并进行力学分析，进一步完善

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