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畢業(yè)設(shè)計（論文）
題目： 液壓挖掘機正鏟工作裝置設(shè)計
系 別 航空工程工程系
專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化
班級學(xué)號 088105409
學(xué)生姓名 付鵬達
指導(dǎo)教師 邢普
二O一二 年 四 月
1、 選題的依據(jù)及意義：
與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國重礦機械行業(yè)還存在不小的差距，主要表現(xiàn)為：產(chǎn)品總量供大于求，生產(chǎn)能力過剩；供需關(guān)系失衡，低檔產(chǎn)品積壓，現(xiàn)代重要技術(shù)裝備仍依靠進口；科技和新產(chǎn)品開發(fā)能力薄弱，缺乏市場競爭力；企業(yè)多而散，經(jīng)濟效益低；經(jīng)營機制不適應(yīng)國際市場要求等。為此，國家將重礦機械行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃的目標確定為：提高產(chǎn)品技術(shù)水平和成套能力，提高生產(chǎn)技術(shù)水平和裝備現(xiàn)代化，提高集約化生產(chǎn)程度和管理水平，提高經(jīng)濟運行質(zhì)量和經(jīng)濟效益，使之盡快成為能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展要求，并具有參與國際競爭能力的行業(yè)。在這種國內(nèi)外挖掘機發(fā)展的大情形下，我們進行挖掘機工作裝置的合理性分析是有必要的，這有利于國內(nèi)挖掘機行業(yè)的發(fā)展，為我國發(fā)挖掘機行業(yè)在國際競爭中立于不敗之地打好基礎(chǔ)。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：
從20世紀后期開始，國際上挖掘機的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化的方向發(fā)展。
1）開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機。為滿足市政建設(shè)和農(nóng)田建設(shè)的需要，國外發(fā)展了斗容量在0.25m3以下的微型挖掘機，最小的斗容量僅在0.01m3。另外，數(shù)量最的的中、小型挖掘機趨向于一機多能，配備了多種工作裝置——除正鏟、反鏟外，還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等，以滿足各種施工的需要。與此同時，發(fā)展專門用途的特種挖掘機，如低比壓、低嗓聲、水下專用和水陸兩用挖掘機等。
2）迅速發(fā)展全液壓挖掘機，不斷改進和革新控制方式，使挖掘機由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計算機綜合程序控制。在危險地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱，利用電子計算機控制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合，實現(xiàn)了挖掘機作業(yè)操縱的完全自動化。所有這一切，挖掘機的全液壓化為其奠定了基礎(chǔ)和創(chuàng)造了良好的前提。
3）重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)，加快標準化、系列化、通用化發(fā)展速度。例如，德國阿特拉斯公司生產(chǎn)的挖掘機裝有新型的發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，使挖掘機按最適合其作業(yè)要求的速度來工作；美國林肯貝爾特公司新C系列LS-5800型液壓挖掘機安裝了全自動控制液壓系統(tǒng)，可自動調(diào)節(jié)流量，避免了驅(qū)動功率的浪費。還安裝了CAPS（計算機輔助功率系統(tǒng)），提高挖掘機的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能。
4）更新設(shè)計理論，提高可靠性，延長使用壽命。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設(shè)計理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計、電子計算機控制的電液伺服疲勞試驗技術(shù)、疲勞強度分析方法等先進技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機的強度研究方面，促進了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效率和競爭力。
5）加強對駕駛員的勞動保護，改善駕駛員的勞動條件。液壓挖掘機采用帶有墜物保護結(jié)構(gòu)和傾翻保護結(jié)構(gòu)的駕駛室，安裝可調(diào)節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。
6）進一步改進液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的明顯趨勢。因為變量系統(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時和增大流量來襝，使液壓泵功率保持恒定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率。當(dāng)外阻力增大時則減少流量（降低速度），使挖掘力成倍增長率加；采用三回路液壓系統(tǒng)。產(chǎn)生三個互不成影響的獨立工作運動。實現(xiàn)與回轉(zhuǎn)達機械的功率匹配。將第三泵在其他工作運動上接通，成為開式回路第二個獨立的快速成運動。此外，液壓技術(shù)在挖掘機上普遍使用，為電子技術(shù)、自動控制技術(shù)在挖掘機的應(yīng)用與推廣創(chuàng)造了條件。
7）迅速拓展電子化、自動化技術(shù)在挖掘機上的應(yīng)用。20世紀70年代，為了節(jié)省能源消耗和減少對環(huán)境的污染，使挖掘機的操作輕便和安全作業(yè)，降低挖掘機口音，改善駕駛員工作條件，逐步在挖掘上應(yīng)用電子和自動控制技術(shù)。隨著對挖掘機的工作效率、節(jié)能環(huán)保、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了機電一體化在挖掘機上的應(yīng)用，并使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。20世紀80年代，以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)，特別是微機、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機上的應(yīng)用，推動了電子控制技術(shù)在挖掘機上應(yīng)用和推廣，并已成為挖掘機現(xiàn)代化的重要標志，亦即目前先進的挖掘機上設(shè)有發(fā)動機自動怠速及油門控制系統(tǒng)、功率優(yōu)化系統(tǒng)、工作模式控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)。
3、 研究內(nèi)容及實驗方案：
主體工作：挖掘機工作原理分析，動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸選型設(shè)計，斗桿挖掘工況挖掘性能分析，斗桿結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制相關(guān)圖紙。
挖掘機工作裝置主要有動臂、斗桿和鏟斗，斗桿有整體式和組合式兩種，大多數(shù)挖掘機斗采用整體式斗桿，當(dāng)需要調(diào)節(jié)斗桿長度或杠桿比時采用更換斗桿的辦法，或者在都趕上設(shè)置2-4個可供調(diào)節(jié)時選擇的與動臂端不鉸接的孔。由于工作半徑、最大高度和最大深度的不同工作裝置都有不同的參數(shù)。通過計算算出一個工況的工作參數(shù)，再通過編程算出各個工況的工作參數(shù)。
首先用已知數(shù)據(jù)計算出一個工況的合理性之后，再運用matlab軟件模擬出各個工況的工作參數(shù)曲線，以驗證所設(shè)計的動臂、斗桿和鏟斗的參數(shù)都是合理的。在這里主要模擬出斗桿的工作參數(shù)在各個工況都是合理的。
最后通過合理的設(shè)計分析，選擇最優(yōu)的工作參數(shù)，使得挖掘機的工作裝置能夠適合多種復(fù)雜的工況，低功耗，高功率。特別是通過斗桿挖掘工況挖掘性能的分析，使得挖掘機的斗桿更進一步的優(yōu)化。
四、目標、主要特色及工作進度
1-2周：搜集資料，熟悉挖掘機的工作原理，整體結(jié)構(gòu)，完成開題報告的寫作，摘要。
3周：完成挖掘機主體參數(shù)的選擇。
4-6周：完成挖掘機動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸的選型設(shè)計和斗桿挖掘工況挖掘性能的分析
7-8周：完成工作裝置的繪制。
9周：開始設(shè)計說明書的整理，各種資料的確定。
10周：細化設(shè)計說明書，完成電子版本的說明書。
11周：做最后設(shè)計的完善。
12-13周：準備答辯
5、 參考文獻
[1]透視我國挖掘機發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢[J].工程機械，2008（39）
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[3] 寧高平.建設(shè)長期健康發(fā)展的挖掘機行業(yè)[J].工程機械,2010
[4] 李克青.2008年國內(nèi)工程機械行業(yè)發(fā)展回顧[J].工程建設(shè),2009,(41)
[5] 曹善華.單斗挖掘機[M].北京:機械工業(yè)出版社,1989