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中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁 中 國 礦 業(yè) 大 學(xué) 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 姓 名： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 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 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書 學(xué)院專業(yè)年級 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：0.2m 3；挖掘力 2 噸 挖掘Ⅳ級及以下土壤。 2.設(shè)計(jì)要求： 通過畢業(yè)實(shí)習(xí)、查閱資料，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 號圖。 3.按畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書要求編寫設(shè)計(jì)說明書。 院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評閱書 指導(dǎo)教師評語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問題的 能力；③研究內(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總體評價(jià)及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意 答辯等）： 成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁 年 月 日 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評閱教師評閱書 評閱教師評語（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)知識解決實(shí)際問題的能力；④工作量的大??；⑤取得的主要成果 及創(chuàng)新點(diǎn)；⑥寫作的規(guī)范程度；⑦總體評價(jià)及建議成績；⑧存在問題；⑨ 是否同意答辯等）： 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁 成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評閱教師評閱書 評閱教師評語（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)知識解決實(shí)際問題的能力；④工作量的大??；⑤取得的主要成果 及創(chuàng)新點(diǎn)；⑥寫作的規(guī)范程度；⑦總體評價(jià)及建議成績；⑧存在問題；⑨ 是否同意答辯等）： 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁 成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文答辯及綜合成績 答 辯 情 況 回 答 問 題 提 出 問 題 正 確 基 本 正 確 有 一 般 性 錯(cuò) 誤 有 原 則 性 錯(cuò) 誤 沒 有 回 答 答辯委員會評語及建議成績： 答辯委員會主任簽字： 年 月 日 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績： 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)因有良好通過性能應(yīng)用最廣，對松軟地面或沼澤 地帶還可采用加寬、加長以及浮式履帶來降低接地比壓。 液壓挖掘機(jī)的主要特點(diǎn)為：能無級調(diào)速且調(diào)速范圍大，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)動慣性小，加速性能好，并可 作高速反轉(zhuǎn)，傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，可吸收沖擊和振動，操縱省力，易實(shí) 現(xiàn)自動化控制，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、液壓傳動原理。 在設(shè)計(jì)中，采用了履帶式行走裝置，來滿足要求。上部轉(zhuǎn)臺是全回轉(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，傳動平穩(wěn)，作業(yè)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。 另外，還對挖掘機(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) 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁 ABSTRACT This designed topic is the marching hydraulic excavator excavational organization. Compared with other types excavators, this kind of type excavator used very universal that because has good through theperformance, also may use to lengthens widens as well as the floating type caterpillar band to reduce pressure for the soft ground or the bogregion. The hydraulic excavator main characteristic is: not only can adjust s the stepless speed but also can adjust scope very big, can obtain a lower stable rotational speed, when action quickly, the hydraulic parts produce inertia small, accelerational theperformance good,and may make the high speed reverse, the transmission steady,structure simple, may absorb attacks and vibrates, the operation reduces effort, and to be easy to realize the automated control, is easy to realize the standardization, the seriation, the universalization. This designed main parameter is scoop capacity 0.2m3, it is long to the middle and small scale hydraulic excavator, mainly design the excavator， s the work installment and the hydraulic transmissionprinciple. 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 excavator, its excavation strength enhance to 2 ~ 3 times, the entire machine weight approximately is 5 tons,the excavation strength approximately is 30kN, the biggest unloading high approximately is 2.65m, biggest digging depth is 4.2m, the biggest excavation radius approximately is 5.728m, thus can see the entire machine work ability to have the very big improvement, not only excavation strength big, but also machine weight light, transmission steadyly, work 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 efficiency is high, the structure is compact. Moreover, but also proposes to the excavator work installment based on the structureinference organization 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 1.1.1 液壓挖掘機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn) ...................................2 1.1.2 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 1.2.1 國外液壓挖掘機(jī)目前水平及發(fā)展趨勢 .......................4 1.2.2 國內(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 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案原則（總體） ...............................7 2.2.1 單斗液壓挖掘機(jī)作業(yè)過程 .................................8 2.2.2 對液壓系統(tǒng)作業(yè)動作要求 .................................8 2.2.3 對液壓系統(tǒng)基本的要求 ...................................8 3 挖掘機(jī)的工作裝置設(shè)計(jì) ........................................10 3.1 確定動臂、斗桿、鏟斗的結(jié)構(gòu)形式 ............................10 3.1.1 確定動臂的結(jié)構(gòu)形式 ....................................10 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁 3.1.2 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 3.1.4 鏟斗與鏟斗液壓缸的連接方式 ............................13 3.2 確定動臂、斗桿、鏟斗油缸的鉸點(diǎn)布置 ........................14 3.2.1 動臂油缸的布置 ........................................14 3.2.2 斗桿油缸的布置 ........................................16 3.2.3 鏟斗油缸的布置 ........................................16 3.3 動臂、斗桿、鏟斗機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 ............................17 3.3.1 反鏟裝置總體方案的選擇 ................................17 3.3.2 機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù) ......................................18 3.3.3 斗形參數(shù)的選擇 ........................................20 3.3.4 動臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 ....................................24 3.3.5 斗桿機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 ....................................29 3.3.6 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 4.2.1 系統(tǒng)主參數(shù)的確定 ......................................33 4.2.2 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 4.3.1 工作裝置傳動計(jì)算 ......................................41 4.3.2 行走機(jī)構(gòu)傳動計(jì)算 ......................................43 4.3.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動計(jì)算 ......................................45 4.3.4 液壓泵參數(shù)選擇和發(fā)動機(jī)功率計(jì)算 ........................45 4.3.5 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 動臂的計(jì)算 ................................................57 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁 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 參考文獻(xiàn) .......................................................68 致 謝 .........................................................69