1、 挖掘装载机工作装置设计 摘 要 本次毕业设计的主要目的是熟悉机械设计的一般过程，提高理论知识和实践知识的综合运用能力。挖掘机是一种重要的工程机械，它的广泛应用对于减轻劳动量，保证工程质量，加快工程进度，提高劳动生产率起了巨大的作用。反铲工作装置由动臂，斗杆，动臂液压缸，斗杆液压缸和铲斗液压缸组成。 关键词 ： 挖掘机 工作装置 ABSTRACT The main purpose of the topic of design project for graduation is to be familiar with the general process of mechanical desig
2、n and to enhance the comprehensive capacity of using theoretical and practical knowledge. Excavator is an important engineering machinery. Its wide application played a tremendous role to reducing the volume of labor and to ensuring project quality and to accelerating progress and to increasing prod
3、uctivity. Backhoe working devices is made up of a moving arm and a fighting pole and shovel and a hydraulic tank of moving arm and a hydraulic tank of fighting pole and a hydraulic tank of shovel. Key words: Excavator Working devices 前 言 单斗液压挖掘机是一种重要的工程机械，广泛应用在房屋建筑，道路工程，水利建设，农田开发，港口建设，国防公事等的土方施工机械和矿
4、山采掘工业中，对减轻繁重的体力劳动，保证工程质量，加快建设速度，提高劳动生产率起到巨大作用。 单斗挖掘机分机械传动和液压传动两种 。机械传动挖掘机已有一百多年历史。近一二十年来，随着液压传动技术在工程机械上的广泛应用，单斗液压挖掘机有了迅速发展，在中小型单斗挖掘机中，液压挖掘机几乎取代了机械传动挖掘机，大型单斗液压挖掘机也应用日广，这是由于液压挖掘机具有重量轻，体积小，结构紧凑，挖掘力大，传动平稳，操纵简便，以及容易实现无级变速和自动控制等一系列优点。 单斗液压挖掘机是一种采用液压传动并以一个铲斗进行挖掘作业的机械。是目前挖掘机中重要的品种。 它的作业过程是以铲斗的切削刃（通常装有斗齿）切削土
5、壤并将土装入斗内，都装满后提升，回转至卸土 位置进行卸土，卸空后铲斗再转回并下降到挖掘面进行下一次挖掘。当挖掘机挖完一段土后，机械位移以便继续工作，因此，是一种周期作业的咨询式土方机械。 按行走装置的不同，液压挖掘机分为履带式，轮胎式，汽车式，悬挂式及托式等种类。 汽车式，悬挂式是以汽车及拖拉机为基础机械（底盘）装设挖掘或装载工作装置的小型挖掘机。 按回转部分转角的不同，液压挖掘机有全回转和半回转两类。大部分液压挖掘机是全回转式的，小型液压挖掘机如悬挂式等工作装置仅能作 180左右的回转，为半回转式。 由于我的水平有限，对单斗液压挖掘机的研究不够深入 ，说明书中难免存在缺点和错误，恳切地希望老
6、师批评指正。 目 录 第一章 设计任务 6 第二章 工作装置总体方案的选择 7 第一节 工作装置选择总原则 7 第二节 动臂和斗杆总体方案的选择 8 第三节 铲斗总体方案的选择 9 第三章 工作装置的主要参数选择及验算 10 第一节 反铲工作装置自身几何参数 10 第二节 斗型参数的选择 11 第三节 动臂机构参数选择 12 第四节 斗杆机构参数选择 17 第五节 铲斗机构参数选择 19 第六节 各主要工作尺寸验算 20 第四章 工作装置各部件运动及受力分析 23 第一节 动臂液压缸的作用力计算 23 第二节 液压缸的闭锁压力计算 25 第五章 斗杆机构的结构设计与校核 34 第一节 斗杆机构
7、的结构设计 34 第二节 斗杆机构的校核 41 第六章 动臂机构的结构设计与校核 48 第一节 动臂机构的结构设计 48 第二节 动臂机构的校核 53 第七章 其他重要部件的计算及校核 60 第一节 销的强度计算及校核 60 第二节 摇杆和连杆的强度计算及校核 61 第三节 铲斗的结构设计 63 参考文献 65 致谢 66 第一章 设计任务 设计题目： 6.5t 悬挂式液压挖掘装载机反铲挖掘工作装置设计 研究内容： 1、 工作装置机构的几何参数设计 2、 各主要工作尺寸验算 3、 工作装置各部件运动及受力分析、工作装置挖掘性能分析 4、 各液压缸闭锁力验算 5、 动臂机构、斗杆机构的结构设计
8、6、动臂、斗杆强度校核 研究 方法： 采用静力学原理和机构几何学原理，对挖掘工作装置进行应用研究。 原始参数： 表 1-1 原始参数表 名 称 值 名 称 值 整机重 6.5t 最大挖掘深度 4.0m 斗容量 0.2 m3 最大挖掘半径 5.5m 发动机功率 18KW 最大卸载高度 3.0m 液压系统压力 14MPa 技术指标： 对工作装置的参数和几何构进行研究；对液压缸闭锁力进行验算，采用合适的方法调整使其达到要求；主要工作尺寸误差不得大 3%；对动臂、斗杆进行强度 校核，应满足。 第二章 工作装置总体方案的选择 第一节 工作装置选择总原则 设计合理工作装置应满足以下要求： 1. 主要工作尺
9、寸及工作范围满足使用要求。在设计反铲装置时要考虑与同类型机器相比的先进性，考虑国家标准的规定，并注意到运动参数受机构碰撞限制等的可能性。 2. 整机挖掘力的大小及其分布情况应满足使用要求，并且有一定的先进性。 3. 功率利用尽可能好，理论工作循环时间尽可能短。 4. 定铰点布置结构形式和截面尺寸形状是尽可能使受力状态有利，在保证强度，刚度和连结刚性的条件下尽量减轻结构自重。 5. 作业条件复杂 ，使用情况多变时应考虑工作装置的通用性，采用变铰点结构或配套机构时，要注意分清主次。要满足使用要求的前提下，力求替换构件种类少，结构简单，换装方便。 6. 运输或停放时，工作装置应有合理的姿态，使运输尺
10、寸小，行驶稳定性好，保证安全可靠，并尽可能使液压缸卸载或减载。 7. 工作装置液压缸应考虑三化：采用系列参数，尽可能减少液压缸零件种类，尤其是易损件。 8. 工作装置结构形式和布置要便于装卸和维修，尤其应便于易损件的更换。 9. 要采取合理措施来满足特殊使用要求。 第二节 动臂和斗杆总体方案的选择 动臂是工作装置中的 主要构件，斗杆的结构形式往往取决于动臂的结构形式。反铲动臂可分为整体式和组合式两类。 整体式动臂有直动臂和弯动臂两种。 直动臂构造简单，轻巧，布置紧凑，主要用于悬挂式挖掘机。 整体式动臂结构简单，价廉，刚度相同时结构重量较组合式动臂轻。 动臂液压缸的布置方案如图 2 1 所示，动
11、臂液压缸装于动臂的上方或后方，称为“悬挂式液压缸”。这个方案的特点是动臂下降幅度较大，在挖掘时，尤其在挖掘深度较大时动臂液压缸往往处于受压状态，闭锁能力较强。尽管在动臂提升时液压缸小腔进油，提升力矩一般尚够用，提升速度也较快。 图 2 1 动臂液压缸的布置方案 为了统一缸径和液压缸的闭锁能力，双动臂液压缸的方案采用渐多。有些悬挂式动臂液压缸布置时考虑到不破坏动臂箱型截面，且不与斗杆液压缸碰撞，也采用双缸，斗杆液压缸一般只用一个。但大多数动臂液压缸还是采用单缸。 本设计采用在上方布置的单动臂液压缸。 第三节 铲斗总体方案的选择 铲斗与铲斗液压缸的连接有三种形式，如图 2 2 所示，其区别主要在于
12、液压缸活塞杆端部与铲斗的连接方式不同。图 a 为直接连接，铲斗，斗杆与液压缸组成四连杆机构。图 b 中铲斗液压缸通过摇杆 1 和连杆 2 与铲斗相连，它们 与斗杆一起组成六连杆机构。图 d 与图 b 类似，区别在于前者液压缸活塞杆端铰接于摇杆两端之间，图 c 的机构传动比与 b 差不多，但铲斗摆角位置向顺时针方向转动了一个角度。 图 2 2 铲斗与铲斗液压缸的连接形式 六连杆方式与四连杆方式相比在同样的液压缸行程下能得到较大的铲斗转角，改善了机构的传动特性。六连杆中方式 b 和 d 在液压缸行程相同时，后者能得到更大的铲斗转角。但其铲斗挖掘力的平均值较小。 铲斗液压缸一般用一个，因传动比小，单液压缸作用力足以保证斗齿所需的挖掘力。 本设计采用共点六连杆，如图 b。 总体方案如图 2 1。 第三章 工作装置的主要参数选择及验算 第一节 反铲工作装置自身几何参数
