履带式液压单斗挖掘机是一种利用单个铲斗挖掘或装载土壤石块的机械,广 泛应用于建筑施工、筑路工程、水电工程建设、港口工程、农田改造、国防工事 的土石方施工和露天矿场的采掘作业，对减轻繁重的体力劳动，实现土方工程机 械化，提高劳动生产率起了很重要作用。
液压挖掘机的出现虽然只有40多年的历史，但是其发展非常迅速。近年来， 在国外市场上，挖掘机行情普遍看涨，特别是液压挖掘机。因此这就更需要设计 人员开发新产品并改进旧产品，以适应新的形势来增强市场竞争力。
发展新产品和改进旧产品都需要进行产品设计，产品设计包括从明确设计任 务到确定产品的结构这一系列复杂的工作。
本次毕业设计是在李岚老师的指导下，结合公司实习认识及大学期间的基本 理论学习进行“单一的产品仿型设计”
。这类设计的特点是：在机器的工作原理 与基本结构形式不变的条件下，对已有产品进行仿真造型设计，也就是通过计算 改变已有产品的零部件尺寸及其不合理的某些结构， 使其符合新的设计功能参数 与使用环境等要求。这类设计目的明确，机器主要性能参数准确，主要结构形式 基本不变，有同类机型但某些参数及尺寸不同的设计资料可以借鉴。
本次设计中，考虑的一般因素有：强度、刚度、可靠性、磨损与润滑、振动 与噪声、效率、加工工艺、经济性、稳定性、腐蚀、起动与控制、装配工艺、尺 寸及重量、外观、安全保护、管理与维修、运输与安装等。本人根据自己选取的 较为满意的设计方案、分析所设计机械的特点、使用功能及应满足的主要设计等 因素，进行了运动计算、动力计算、强度计算、刚度计算、零件设计、部件设计 及运动仿真， 决定各个部件的相对位置及连接方法， 确定主要零部件的形状尺寸、 材料、制造安装等一系列问题。在此基础上，绘出机械的总装图、部件装配图、 部分零件图、部件爆炸图及运动仿真工作。本次设计所绘制的挖掘机工作装置总 装图是先造型动臂、斗杆、铲斗及液压油缸的部件装配图而后绘制成，之后再进 行机器底盘、回转装置、行走装置及驾驶室的设计。设计零件工作图时，是从机 器的总体要求出发，综合考虑零部件的强度、刚度、工艺性及经济性等设计因素 而绘制成零件工作图。
1 绪论
1.1 课题背景及目的
履带式液压单斗挖掘机是工程机械的一个重要品种，是一种广泛用于建筑、 铁路、公路、水利、采矿等建设工程的土方机械。工程施工中绝大部分的土方工 程是由挖掘机来完成的。液压挖掘机利用液压元件（液压泵、液压马达、液压缸 等）带动各种构件动作，以实现挖掘、平整、装载等施工作业。液压挖掘机利用 液压传动具有如下优点：1、元件布局安装有很大的灵活性，能构成复杂系统；2、 可实现大范围无级调速；3、传递运动平稳，易于实现快速启动、制动和频繁换 向；4、操作控制方便、省力，易于实现自动控制和过载保护；5、能自行润滑， 元件寿命长等。6、功率密度大，结构紧凑，重量轻等等。因此，液压挖掘机对 于减轻工人繁重的体力劳动，提高施工机械化水平，加快施工进度，促进各项建 设事业的发展，具有重要意义。
液压挖掘机整机结构包括上、下车两大部分，上车部分由转台、司机室、发 动机、机械传动系统、液压系统和工作装置组成，下车部分由回转支承、底架和 行走装置构成。
液压挖掘机整机结构的设计是对所需设计的液压挖掘机作初步的全面规划、 提出有关数据、资料及总体草图，为进一步设计、分析计算提供依据，同时前期 的参数规范化及部件尺寸的完善化也为后期的仿真工作作下铺垫。
1.2 研究意义
和其它挖掘机一样,此履带式液压单斗挖掘机将给人类带来诸多方便，能广 泛应用于水利工程，交通运输，电力工程和矿山采掘等机械施工中，还能在农业 中得到使用。能适应恶劣的野外工作环境，它在减轻繁重的体力劳动的同时，保 证工程质量的前提下， 在加快建设速度以及提高劳动生产率的方面也起着相当重 要的作用， 而且还就具有节约能源的特点， 从而使系统发热减少、 燃油消耗降低、 公害噪声减小、系统设备可靠性提高、液压元件的寿命增长等好处，也可大大节 约作业成本和设备维修费用，它必定会受到广大施工作业单位的青睐。
通过对履带式液压单斗挖掘机三维建模与仿真，以 solidworks2012、 AutoCAD2007等软件来进行挖掘机的结构设计、部分部件受力分析及整体机构外 部运动仿真。在对挖掘机的结构设计前通过查阅、整理资料、实地考察、综合运
用软件分析等一系列研究方法进行整合， 结合实际情况制定实适用且实用的设计 方案。掌握挖掘机的设计及运动仿真的方法和过程，任务执行者必须根据任务要 求严格执行，同时鼓励提出异议、有所创新。综合所学知识，查阅相关资料及产 品样本，掌握最新发展动态，更重要的是设计的产品应符合目前技术发展水平， 鼓励采用新技术、新思想。
通过本设计能达到以综合训练为目的，有利于培养学生独立工作能力，巩固 和提高所学知识。
1.3 国内部分学者在挖掘机设计方面的工作
1994 年，刘东升在《0.8m3轮式液压挖掘机》对洛阳矿山机械工程设计研究 院和工程兵科研一所于1994年10月联合研制成功的0.8m3轮胎式全液压挖掘机 的主要技术参数、主要结构特点进行了介绍。
1997年，西北建筑工程学院王进在《全回转步履式液压挖掘机的总体设计》 提出了步履式液压挖掘机总体设计的基本要求、主要参数的选择与确定方法，及 整机主要参数的选择流程框图。
1997年，贾发熔在《小型液压挖掘机的选型》中对液压挖掘机的发展趋势、 分类方法进行了阐述。 并提出确定设备型号和供货单位的基本程序是首先从市场 信息中选出能满足施工要求的若干型号及设备选型应考虑的问题。
罗建炎在《液压挖掘机总体参数的经验计算》一文中根据国内外百余种液压 挖掘机的统计分析， 以机重作为主参数， 提出了液压挖掘机各种参数的经验公式， 可作为液压挖掘机初步设计的参考。
西南交通大学新型驱动技术中心的李闯、陈钰尘等在《小型液压挖掘机基本 参数与整机质量关系》 中通过对目前整机质量为3至 8吨的液压挖掘机基本参数 的统计分析和整理，将整机质量与对应参数值绘制成图表，结果显示基本参数与 整机质量存在一定关系。对其进行拟合，其结果可为小型液压挖掘机设计时基本 参数确定提供参考。
贵阳矿山机器厂的吕韶文在《WYL161 轮式液压挖掘机主参数的确定》中就 WYL161 轮式液压挖掘机的系统功率、主泵排量、主泵及行走马达的起调压力的 选择、计算、确定进行论述。
江苏悦达盐城拖拉机制造有限公司张凤在《与轮式拖拉机相配套的液压挖掘 机的总体设计分析》一文对液压挖掘机的结构性能进行优化设计,通过液压系统 的安全可靠设计和整机稳定性的验证,从而确保挖掘机的使用可靠性,以增加拖 拉机的使用功能。
南京农业大学工学院岳睿、丁为民和江苏清江施拉机有限公司潘祖军、张丙 寅在《以四轮拖拉机为行走装置的液压挖掘机的总体设计分析》中进行了主要参 数的选择与计算、挖掘工作装置参数的确定、挖掘装置与拖拉机连接方式的分析 与介绍。
2 履带式液压挖掘机的基本结构与工作原理
2.1 设计的基本组成部分
图 2.1 履带式液压挖掘机基本组成
1、挖掘手（铲斗）
2、铲斗与斗杆连杆机构
3、斗杆
4、铲斗液压油缸
5、斗杆液压油 缸
6、动臂
7、动臂液压缸
8、驾驶室
9、尾部机座 10、底盘回转装置 11、行走装 置
液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部 分组成。如上图2.1所示为该设计的基本组成部分。
履带式液压挖掘机的基本组成部分一般还包括柴油机、机罩、油箱、多路阀、 回转减速器、回转马达、回转接头、操纵台、行走减速器、行走马达、平衡重等。
2.2 液压挖掘机基本工作原理
工作装置是直接完成挖掘任务的装置。它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接 而成。动臂的起落、斗杆的伸缩和铲斗的转动都是由往复式双作用液压缸控制。
为了适应各种不同环境施工作业的需要，液压挖掘机可以配装多种工作装置，如 挖掘、起重、装载、平整、推土、冲击等多种机械作业工具。
回转装置与行走装置是液压挖掘机的主体，转台上部设有动力装置和传动系 统。发动机是液压挖掘机的动力源，大部分采用柴油机， 也可改用电动机。
液压传动系统通过液压泵将发动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元 件，推动工作装置动作，从而完成各种施工作业。
3 液压挖掘机工作装置的设计
3.1 该设计基本参数（已知）
履带式液压单斗挖掘机的基本技术参数：
整机质量： 6000kg ；
标准斗容量： 0.25m3 ；
发动机功率： 60kW ；
铲斗宽度： 800mm ；
最小挖掘深度： 3500mm ；
最大挖掘深度： 5800mm ；
最大挖掘半径： 6000mm ；
最大卸载高度： 3600mm ；
液压系统工作压力：28Mpa ；
最大流量： 63x2L/min ；
爬坡度： 27.8 ；
最大牵引力： 48kN ；
最大行走速度： 5km/h ；
最低行走速度： 3km/h ；
外形尺寸（长x宽 x高）：7800 mm x 2100 mm x 2500 mm。
3.2 液压挖掘机工作装置的工作原理
液压挖掘机工作装置的运作主要分三个阶段完成：
（1）动臂借助其支承液压缸活塞杆在工作行程范围内的伸缩，实现动臂围 绕转台上的铰接点作旋转运动，进而实现动臂升降和俯仰变位等运动；
（2）斗杆与动臂的端部以铰接的形式连接，借助其支承液压油缸（缸的一 端支点固定在动臂上）活塞杆在工作行程范围内的伸缩，实现斗杆围绕动臂端部 的铰接点作旋转运动，进而改变和确定挖掘方位；
（3）控制铲斗铲挖动作的液压油缸的端部支点设在斗杆尾部，通过铲斗液 压油缸活塞杆的伸缩及连杆机构的运动， 实现铲斗围绕斗杆端部铰接点的旋转运
动，进而完成整个挖土过程。铲斗的挖掘力和挖掘深度均可通过铲斗液压油缸活 塞杆的伸缩动作进行调整。
3.3 液压挖掘机工作装置主要参数的确定
3.3.1 铲斗容量
铲斗容量的计算一般有两种方法：即平装斗容和堆尖斗容。
在国内用于挖掘机铲斗容量标定的标准有：GB/T 21941—2008 土方机械 液压挖掘机和挖掘装载机的反铲斗和抓铲斗容量标定。 其中对液压挖掘机反铲斗
平装容量 S V 的确定方法如下。
11
S V S W =′ （3.1）
各尺寸确定如图3.1所示
图3.1
12 X Y ? 时各尺寸的确定 1—标定面
2—表面积 1
S 3— 1 S
的质心 1 S —以标定面为边界的反铲斗侧向的内表面积。
1 W —在铲斗质心处的铲斗截面内部宽度。
X —反铲斗前缘的切削刃（或切削面）与背板上缘标定面相连的距离。
Y —反铲斗侧板上缘最低点到标定面的最大垂直深度。
堆尖斗容 E V 的确定方法如下
( )( )
3 2 4
4 4 64 E V W W X W =+- （3.2）
各尺寸确定如图3.2所示
图 3.2
4 W 尺寸的确定
其中 1 2 4 2 2 L L W E + ?? =+ ?÷ è?
1 L —背板的宽度；
2
L —板的内部宽度； E —侧板的厚度
初取 1 L = 2 L =0.80m ， E =0.02m ， X =0.6m 各项数据代入式（3.2）后得到 E V =0.05645m 3 。由于本次设计取铲斗容量为 0.25m3的铲斗，在预先确定最大 挖掘半径为 0.60m，铲斗宽度为 0.80m 的情况下，在 Solidworks 中对铲斗进行 三维实体造型，通过改变铲斗深度，并利用 Solidworks 中的体积和质量计算功
能最终确定出铲斗的合适的几何尺寸。
3.3.2 挖掘力
如图3.3
的计算简图：
图 3.3 挖掘力计算简图
铲斗挖掘力与斗杆挖掘力的计算公式分别为：
i B A C
B D B
P A l l F l l =′ （3.3） i S E
S F
P A l F l = （
3.4） 式中： B F N -铲斗挖掘力， ；
S F N -斗杆挖掘力，；
i P -工作装置最大设定压力，Pa；
B A -铲斗油缸作用面积，㎡；
S A -斗杆油缸作用面积，㎡；
A l -转斗油缸作用力臂，m；
B l -摇杆的作用力臂，m；
C l -连杆的作用力臂，m；
D l -斗齿尖在转斗挖掘时的作用半径，m；
E l -斗杆油缸作用力臂，m；
F l -转斗油缸在计算位置闭锁时，斗齿尖在斗杆挖掘时的作用半径，m；
F D S l l l =+ ( S l -斗杆长度，m；
) 3.4 动臂
液压挖掘机动臂有两种形式：即整体动臂和组合动臂。整体动臂又分为弯臂 和直臂两种，反铲一般多用弯臂，以保证其挖掘深度。
小型液压挖掘机的动臂为单节式，又有直臂和V 形弯臂之分。常见的以 V 形 弯臂为主如图3.4所示。 单节 V 形弯臂主要用在美国， 所以又有美国型动臂之称。 在这些机型上，动臂支点向平台中心布置，增加整机稳定性，改善工作装置对平 台载荷的不均匀性。采用弯臂是通过增大动臂转角，进而增大挖掘深度。
此次设计通过与同类机型类比初定长度为3600mm （左右）的V 形弯臂。
图 3.4 整体弯动臂
3.5 斗杆
斗杆有三种形式：即单节、多节和可伸缩斗杆。大多数液压挖掘机的斗杆为 单节，如图3.5所示，其断面形状多为箱形断面。当全回转液压挖掘机动臂支点 位于回转平台中心线后方时， 为了增大挖掘深度， 采用伸长斗杆。 如法国YNMBO 公司产品。该公司与美国万国公司合并，Y系列改为3944、3945等系列产品后， 仍保留这一结构。斗杆若伸长1米左右，挖深可由4.5米增至5.5米，挖掘半径 和卸载高度可增加1.2米。
。
本次设计初定斗杆长度为1600mm（左右）
图 3.5 斗杆
3.6 铲斗
小型液压挖掘机反铲斗与大中型液压挖掘机反铲斗结构相似，普遍采用的反 铲斗结构如图3.6所示。
图 3.6 铲斗
挖掘机铲斗前面的斗齿是由合金钢中的特殊性能钢里的耐磨钢制作的，最常 用的牌号是 ZGMn13，这种钢含碳量约为 1%，含锰量约为 13%，铸造成形后水韧 处理后使用。斗齿的安装应易于更换，其安装的方式很多，最普遍的是螺栓连接 和楔连接。斗齿与铲斗的连接也可采用焊接结构。
小型反铲一般都备有几种容量的铲斗(不同的铲斗宽度)，适应不同土质的需 要。挖掘粘性土壤时，铲斗要具有良好的倾泄性，在铲斗内可加装排土板。
3.7 动臂液压油缸的设计
液压油缸的使用在工程中极度频繁，它的工作性能和可靠性直接影响工程的 质量和效率；
利用数控电液伺服阀来控制液压油缸，可以实现输出线性和实时控制，在很 大程度上改善工程油缸的使用性能；
实施控制的器件为可编程逻辑控制器 （Programmable Logical Controller）， 选用德国西门子STEP7-200进行编程，接口简单易懂。
3.7.1 动臂液压缸有关基本参数的确定
根据同类液压挖掘机的比较并联系上述挖掘机的基本参数查阅相关液压元 件手册确定油缸的内径与外径、活塞杆直径及行程等参数:
油缸内径：D=125 mm ；
D =152 mm ；
油缸外径：1
缸筒壁厚：d =13.5 mm ；
F =48000 N ；
极限推力：max
速比：j =2；
d =90 mm ；
活塞杆直径：0
油缸工作行程： S=800 mm ；
3.7.2 相关零部件的选用
①密封装置的选用
选用密封档圈，聚氨酯（PU）和聚四氟乙烯（PTFE）材料联合使用，达到良 好的密封效果。
②工作介质的选用
因为工作在常温下，所以选用普通的液压油（l-hm46）即可。
3.7.3 动臂油缸的布置
动臂油缸一般布置在动臂前下端，下端与回转平台铰接，常见的有两种具体 布置方式：油缸前倾布置和油缸后倾布置方式。
图 3.7 动臂油缸前倾布置
油缸前倾布置方案，如图3.7所示，动臂油缸与动臂铰接于E点。当动臂油 缸全伸出，将动臂举升至上极限位置时，动臂油缸轴线向转台前方倾斜。
3.7.4 液压缸的装配
装配前必须对各零件仔细清洗；
要正确安装各处的密封装置：安装形密封圈时，要注意其安装方向，避免因 装反而漏油，其唇边应正对着有压力的油腔。此外，因为是密封挡圈，所以还要 注意区别是轴用与孔用，避免安装错误；
由于密封装置与滑动表面配合，装配时应涂以适量的液压油；
螺纹联接件拧紧时应使用专用扳手，扭转力矩应符合标准要求；
活塞与活塞杆装配后，必须测量其同轴度和在全长上的直线度是否超差；
装配完毕后活塞组件移动时应无阻滞感和阻力大小不匀等现象。
缸筒的要求：
有足够强度，能够承受动态工作压力，长时间工作不会变形；
有足够刚度，承受活塞侧向力和安装反作用力时不会弯曲；
内表面和导向套与密封件之间的摩擦小，保证长时间使用；
缸筒和法兰要良好焊接，不产生裂纹。
3.8 斗杆液压油缸的设计
3.8.1 斗杆油缸基本参数的确定
同上根据同类液压挖掘机的类比得到斗杆油缸的基本参数： 油缸内径：D=100 mm ；
D =121 mm ；
油缸外径：1
缸筒壁厚：d =10.5 mm ；
速比：j =2；
d =70 mm ；
活塞杆直径：0
油缸工作行程： S=800 mm ；
3.8.2 斗杆油缸的布置
① 保证斗杆油缸产生足够的斗齿挖掘力：即油缸从最短长度开始伸展时和 油缸最大伸展时产生的斗齿挖掘力应该大于正常挖掘阻力。 油缸全伸时的作用力 矩应该足以支撑满载铲斗且保证斗杆静止不动。 油缸作用力臂最大时产生的最大 斗齿挖掘力应大于要求克服的最大挖掘阻力。
② 确保斗杆的摆角范围：斗杆摆角范围一般取 100°- 130°。在斗杆油缸 和铲斗油缸同时伸出最长时，铲斗前壁和动臂之间的距离应大于 10cm。一般情 况下，斗杆越长，则其摆角范围可以取得越小。
3.9 铲斗液压油缸的设计
3.9.1 铲斗油缸的基本参数
油缸内径：D=80 mm ；
D =102 mm ；
油缸外径：1
缸筒壁厚：d =11 mm ；
速比：j =2；
d =50 mm ；
活塞杆直径：0
油缸工作行程： S=600 mm ；
3.9.2 铲斗油缸的布置
确定铲斗油缸铰点、行程及连杆机构力臂比时应考虑以下因素。
① 保证铲斗挖掘时产生足够大的斗齿挖掘力，即在铲斗油缸全行程中产生 的斗齿挖掘力应大于正常工作情况下的挖掘阻力。当铲斗油缸作用力臂最大时， 所产生的最大斗齿挖掘力应基本上等于最大挖掘阻力。当油缸全伸时，应能保证 铲斗满载静止不动。
② 保证铲斗的摆角范围。铲斗的摆角范围一般取 140°- 160°。在特殊作 业时可以大于180°。当铲斗油缸全缩时，铲斗与斗杆轴线夹角（在轴线上方）
应大于 10°，常取 15°- 25°，铲斗油缸全伸、铲斗满载回转时，应保证斗杆 与铲斗平稳使土壤不从斗中撒落。
3.10 液压挖掘机挖掘范围
图 3.8 挖掘轨迹包络图
反铲工作装置的挖掘轨迹包络图如图 3.8 所示，就即反铲液压挖掘机在机 体不移动的任一固定位置时所能达到的作业范围。由图3.8可知，液压挖掘机挖 掘时各个方向的工作尺寸中， 最能反映反铲液压挖掘机工作特性的是最大挖掘深 度J和水平面上最大挖掘半径M。停机位置的下方(图3.8包络线内的阴影部分) 是不允许工作的，这是为了确保挖掘机的安全与稳定。挖掘机的最大挖掘力及其 发挥情况决定于液压系统的工作压力、油缸尺寸和各油缸力的匹配，同时也受整 机稳定和地面附着条件的影响。
斗齿的挖掘轨迹取决于各油缸的运动及其相互配合的情况。若仅以动臂油缸 工作(斗杆油缸与铲斗油缸呈零行程状态时)， 则可得到最大的挖掘半径R和最长 的挖掘行程。此时，挖掘轨迹是以动臂下面的铰点为圆心、斗齿至该铰点的距离
为半径而划成的圆弧线，如图 3.8 中的弧? AB 和弧? EF 。其中最大挖掘高度 I 和挖掘深度 J 分别决定于动臂的最大上倾角和最大下倾角(动臂对水平线的夹 角)，而最大倾角则由动臂油缸的行程和铰点位置的匹配关系决定。这种挖掘方 式在实际中是很少采用的，因为很少有用动臂挖掘的适当面，也很少有单独使用 动臂挖掘的情况。
若仅使斗杆油缸工作进行挖掘，则斗齿挖掘轨迹是以斗杆支承铰点(即动臂 上铰点)为圆心，斗齿至该铰点的距离为半径所划的圆弧线，如图3.8中弧
? CD
和弧? GH
。圆弧线的长度与包角决定于斗杆油缸的行程。当动臂位于最大下倾
角、铲斗最大张开并且仅使斗杆油缸进行挖掘工作时，可以得到最大的挖掘深度 J，而且有较大的挖掘行程。这在较坚硬的土质条件下工作时，虽然切削深度不 大，但在转斗动作的配合下，亦能保证铲满全斗。因此，单斗液压挖掘机在挖掘 过程中一般以斗杆的动作为主。
当调整好动臂油缸和斗杆油缸的挖掘位置而以铲斗油缸进行挖掘时，斗齿的 挖掘轨迹则是以铲斗的支承铰点(即斗杆前端铰点)为圆心， 以该铰点至斗齿的距
离为半径所划的圆弧线，如图 3.8 中弧? BC
、? DE 、
? FG
、? AH 。圆弧线的
长度与包角决定于铲斗油缸的行程。用铲斗油缸挖掘时的挖掘行程较短，为使铲 斗在较短行程内装满物料，则加大切削深度，亦需要较大的挖掘力。一般液压挖 掘机的斗齿最大挖掘力均在铲斗油缸工作时出现。这种挖掘方式称为转斗挖掘， 适宜于挖掘松软土壤(多为III级以下土壤)。 实际工作中， 为了随时改变切削角， 一般也不单独使用，大多情况下采用动臂与斗杆配合工作。液压挖掘机的实际挖 掘工作是采用各油缸的联合动作来完成的。
3.11 工作装置的仿真工作
通过以上对工作装置各零件的介绍及参数的确定，利用三维绘图软件 Solidworks 将各零部件造型完毕并按照实际要求装配。各零部件的造型过程同 时也是对参数的进一步检验。 在造型完成后需要完成的则是对受力频繁或运动频 繁的零件的受力分析， 利用Solidworks中的Simulation模块可有效的完成这一 过程。
这一装置最后需完成的就是整体的运动模拟或是动画仿真。利用 Solidworks中的Motion分析模块可以有效的完成这一部分的工作以实现此装置 的仿真。
图 3.9 斗杆的 Simulation 分析
图 3.10 工作装置的建模
国外液压挖掘机目前水平及发展趋势 工程机械液压网 2011年02月09日评论? 41 views 字体: 小中大 工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯、日本是斗容量3.5-40m3单斗液压挖掘机的主要生产国，从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。例如，美国马利昂公司生产的斗容量50-150m3剥离用挖掘机，斗容量132m 3的步行式拉铲挖掘机；B-E（布比赛路斯-伊利）公司生产的斗容量168.2m3的步行式拉铲挖掘机，斗容量107m3的剥离用挖掘机等，是世界上目前最大的挖掘机。 从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。 1)开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足市政建设和农田建设的需要，国外发展了斗容量在0.25m3以下的微型挖掘机，最小的斗容量仅在 0.01m3。另外，数量最的的中、小型挖掘机趋向于一机多能，配备了多种工作装置——除正铲、反铲外，还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等，以满足各种施工的需要。与此同时，发展专门用途的特种挖掘机，如低比压、低嗓声、水下专用和水陆两用挖掘机等。 2）迅速发展全液压挖掘机，不断改进和革新控制方式，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵，利用电子计算机控制接收器和激光导向相结合，实现了挖掘机作业操纵的完全自动化。所有这一切，挖掘机的全液压化为其奠定了基础和创造了良好的前提。 3）重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度。例如，德国阿特拉斯公司生产的挖掘机装有新型的发动机转速调节装置，使挖掘机按最适合其作业要求的速度来工作；美国林肯贝尔特公司新C系列LS-5800 型液压挖掘机安装了全自动控制液压系统，可自动调节流量，避免了驱动功率的浪费。还安装了CAPS（计算机辅助功率系统），提高挖掘机的作业功率，更好地发挥液压系统的功能；日本住友公司生产的FJ系列五种新型号挖掘机配有与液压回路连接的计算机辅助功率控制系统，利用精控模式选择系统，减少燃油、发动机功率和液压功率的消耗，并处长了零部件的使用寿命；德国奥加凯（O&K)公司生产的挖掘机的油泵调节系统具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神钢公司在新型的904、905、907、909型液压挖掘机上采用智能型控制系统，即使无经验的驾驶员也能进行复杂的作业操作；德国利勃海尔公司开发了ECO（电子控制作业）的操纵装置，可根据作业要求调节挖掘机的作业性能，取得了高效率、低油耗的效果；美国卡特匹勒公司在新型B系统挖掘机上采用最新的3114T型柴油机以及扭矩载荷传感压力系统、功率方式选择器等，进一步提高了挖掘机的作业效率和稳定性。
目录 摘要 (3) Abstract (4) 第一章引言 (4) 1.1挖掘机简介 (4) 1.2小型液压挖掘机的现状与发展趋势.............错误！未定义书签。第二章结构参数计算............................................错误！未定义书签。 2.1履带链轨节节距t与履带板宽度...............错误！未定义书签。 ...........................错误！未定义书签。 2.2驱动轮节圆直径D q 2.3导向轮工作面直径D .........................错误！未定义书签。 d 2.4拖链轮踏面直径D ...........................错误！未定义书签。 t 2.5支重轮踏面直径D ...........................错误！未定义书签。 z 2.6链轨节数n、拖链轮数量......................错误！未定义书签。第三章性能参数计算............................................错误！未定义书签。 3.1行驶速度V..................................错误！未定义书签。 3.2爬坡能力α.................................错误！未定义书签。 3.3接地比压p.................................错误！未定义书签。 3.4最大牵引力T...............................错误！未定义书签。第四章履带设计..................................................错误！未定义书签。 4.1履带介绍...................................错误！未定义书签。 4.2履带结构和作用.............................错误！未定义书签。 4.3履带装配设计...............................错误！未定义书签。第五章支重轮设计................................................错误！未定义书签。 5.1支重轮简介.................................错误！未定义书签。 5.2支重轮数量计算.............................错误！未定义书签。 5.3两个支重轮间距离...........................错误！未定义书签。 5.4支重轮设计.................................错误！未定义书签。 5.5装配完成设计...............................错误！未定义书签。第六章拖链轮设计..............................................错误！未定义书签。 6.1拖链轮的工作原理...........................错误！未定义书签。 6.2拖链轮的结构...............................错误！未定义书签。 6.3拖链轮技术要求.............................错误！未定义书签。 6.4拖链轮的组成零件设计.......................错误！未定义书签。
1绪论 1.1设计选题的意义 我国是一个发展中国家，在辽阔的国土上正在进行大规模的经济建设，这就需要大量的土方施工机械为其服务，而液压挖掘机是最重要的一类土方施工机械。因此，可以肯定液压挖掘机的发展空间很大。可以预见，随着国家经济建设的不断发展，液压挖掘机的需求量将逐年大幅度增长。今后几年我国液压挖掘机行业将会有一个很大的发展，液压挖掘机的年产量将会以高于20%的速度增长。 中国挖掘机市场自1997年开始已进入一个较快的发展时期，2000年与2000年比较，全国挖掘机的产、销量分别增长55%和56%。截止到2002年8月底全国挖掘机的销量已超过13000台，超2001年全年的销售数。显然挖掘机在整个工程机械行业中是产、销量增长最快的机种之一。 而在挖掘机中最为重要的就是关于工作装置设计，因为挖掘机的工作装置能偶最为明显的体现机器的工作能力和工作寿命，所以设计工作可靠，性能好，成本低，效率高，维护使用方便的工作装置就显得格外重要。 1.2国内外液压挖掘机的发展动态和研究现状 最早在液压挖掘机工作装置设计时，设计人员通过类比、查表、理论计算初步确定性能参数以后，还需要花大量的时间对设计的合理性进行分析，计算量大，而且在设计过程中，大多选取几个特殊位置进行检讨计算，其精度当然较低。当今计算机广泛应用于机械设计中，挖掘机工作装置设计得到了很快的发展。针对液压挖掘机工作装置的CAD软件也已经有了不少的研究。 1.2.1国外液压挖掘机发展动态和研究现状 国外挖掘机生产历史较长，液压挖掘技术的不断成熟使挖掘机得到全面的发展。德国是世界上较早开发研究挖掘机的国家，1954年和1955年德国的徳马克和利渤海尔公司分别开发了全液压挖掘机；美国是继德国以后声场挖掘机历史最长、数量最大、品种最多和技术水平处于领先地位的国家；日本挖掘机制造业是在二次大战后发展上起来的，其主要特点在引进、消化先进技术的基础上，通过大胆创新发展起来的；韩国式液压挖掘机生产的后起之秀。 从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展：
目录 摘要 .....................................................................IV Abstract....................................................................V 前言 .................................................................... VI 第一章绪论 ............................................ 错误!未定义书签。 1.1 液压挖掘机在现代化建设中的作用................... 错误!未定义书签。 1.2 液压挖掘机的工作特点和基本类型 (1) 1.2.1 液压挖掘机的主要优缺点 (1) 1.2.2 液压挖掘机的基本类型及主要特点 ............. 错误!未定义书签。 1.3 国内外液压挖掘机研究现状及发展趋势 (4) 1.3.1 研究现状 (4) 1.3.2 发展趋势 ................................... 错误!未定义书签。 1.4 课题设计的目的和意义 (5) 1.5 本设计所要完成的主要任务 (5) 第二章总体方案设计 ..................................... 错误!未定义书签。 2.1 履带式液压挖掘机的组成........................... 错误!未定义书签。 2.2 设计依据 (7) 2.2.1 履带式行走装置的主要特点 (7) 2.2.2 设计参数 ................................... 错误!未定义书签。 2.3 总体设计原则..................................... 错误!未定义书签。 2.4 动力装置的比较与选型 (8) 2.5 工作装置的比较与选择 (9) 2.5.1 反铲工作装置 ............................... 错误!未定义书签。 2.5.2 正铲工作装置 ............................... 错误!未定义书签。 2.6 回转机构的选择................................... 错误!未定义书签。 2.7 传动方式的比较与选择............................. 错误!未定义书签。 2.7.1 机械传动 ................................... 错误!未定义书签。 2.7.2 液力机械传动 ............................... 错误!未定义书签。 2.7.3 电力传动 ................................... 错误!未定义书签。
Unit7 Hydraulic Excavators 液压挖掘机 7．1Overview概述 7.1.1Basic Concept基本概念 An excavator is an engineering vehicle consisting of an articulated arm(boom,stick),bucket and cab mounted on a pivot(a rotating platform)atop an undercarriage with tracks or wheels. Their design is a natural progression from the steam shovel. 挖掘机是一种由铰接臂杆（动臂和斗杆）、铲斗和安装于履带或轮式底盘上的转盘（一种旋转平台）所组成的工程机械（车辆）。挖掘机是在蒸汽铲的基础上自然发展起来的。 The history of heavy excavating machinery began in1835when the dipper shovel was invented to excavate hard soil and rock and to load trucks.Of course,with the invention of gasoline-and diesel-powered vehicles,construction equipment became even more adaptable.Most construction equipment is powered by diesel engines,although electric-power,battery power,and propane tanks are used on specialized equipment. 重型挖掘机的历史始于1835年，当时发明了拉铲式挖掘机用于开挖坚硬的土石方及装载卡车。当然，随着汽油机和柴油机车辆的发明，工程机械也变得越来越适用。虽然在一些专用设备上使用了电力驱动、蓄电池驱动和丙烷气罐，然而大多数工程机械仍然依靠柴油机驱动。 Design modifications are driven by customer demand.As of2000,the two primary areas where customers would like to see more improvements are in the ease of operation and the operator's comfort.The need for simple operation is forced by the fact that there are fewer skilled operators in the marketplace.And operations and reliability are both improving because of the
单斗液压挖掘机分工况节能控制系统 2018-3-11 6:37:41 国际工程机械网 摘要：为了有效地操纵单斗液压挖掘机在工作过程中的能量缺失、减少液压系统的发热、改善工作性能，设计了一种单斗液压挖掘机分工况节能操纵系统。该操纵系统采纳负荷传感，由微机判定挖掘机的工作状态，并据此操纵发动机而达到节能的目的。该系统具有工况操纵、短期超载操纵、自动怠速操纵、溢流操纵等功能。 单斗液压挖掘机是重要的工程机械，具有作业灵活方便、适应范畴广等优点。但由于单斗液压挖掘机作业工况复杂、作业过程中负荷变化频繁、变化范畴大，因而存在着许多环节的能量缺失，其中要紧有：发动机—变量泵系统的非经济性匹配运行产生的缺失、液压系统压力油的流量缺失和压力缺失。这些缺失不仅白费了能量，而且引起液压系统发热，工作性能恶化。为此，节能操纵差不多成为液压挖掘机的重点进展方向之一。 随着电子技术及微型运算机（单片机）技术在操纵领域中的广泛应用，将液压挖掘机与电子技术、信号处理、预警技术及微型运算机有机地结合起来，对液压挖掘机实现在线工况检测、自动操纵、故障诊断，能够达到节能和减轻司机劳动强度、提高工作效率的目的。 目前国外各大公司的挖掘机产品均不同程度地配备了电子节能操纵系统，，如德国O&K 公司的PMS系统、Link-Belt的CAPS系统；美国卡特皮勒的EPC系统；日本日立的OHS 系统、粘松的OLSS系统、加藤的APC系统、神钢的ITCS系统；韩国大宇的EPOS系统等。 笔者针对上述挖掘机能量缺失情形，采纳单片机，以液压系统的压力为判定信号，来判定液压挖掘机的工作状态，进而由步进电机操纵发动机的油门，从而使油门的开度始终处于适应负载的合适值上，达到节能的目的。 1 系统的组成 系统是在不改变液压系统和发动机内部结构的前提下进行的，其硬件框图如图1所示。 本节能操纵系统采纳了负荷传感，即以液压系统压力为判定信号，判定挖掘机的工作状态，由微机依照挖掘机所处的不同状态，通过操纵步进电机的输入出，进而操纵发动机油门，使发动机稳固在要求的转速邻近，以达到节能和实现其它功能的目的。 由硬件框图可知，操纵系统硬件的系统由单片机、I/O接口电路、A/D转换电路、信号调理电路、驱动电路、显示报警和光电隔离电路等部分组成。
液压挖掘机开题报告 福州大学本科生毕业设计(论文)开题报告 机械设计制造及其自动姓名张玉辉学号 020800239 专业化题目小型液压挖掘机工作装置的设计 一、研究背景、概况及意义 这次的毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课程、技术基础课程以及全部专业课程之后进行的。这是我们对所有课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论结合实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，这次毕业设计是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，它能让我综合运用各科专业课程的基本理论，并结合生产实习和课程设计中学到的实践知识，独立地分析和解决问题，为未来从事的工作打下良好的基础。 挖掘机是用来开挖土嚷的施工机械。它是用铲斗上的斗齿切削土嚷并装入斗内，装满后提升铲斗并回转到卸土地点卸土，然后再使回转台回转、铲斗下降到挖掘面、进行下一次挖掘。挖掘机在工业与民用建筑、道路建设、农田水利、油田矿山、市政工程、机场港口等部门土石施工中占有重要位置。与发达国家相比，我国重矿机械行业还存在着不小的差距，主要表现为我们国家科技和新产品开发能力薄弱，缺乏市场竞争力，现代重要技术装备仍依靠进口，而从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。因此开发新品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机具有重要的现实意义。液压挖掘机的工作装置的性能是决定挖掘机能效高低的关键因素，它的设计好坏直接决定了挖掘机的性能水平。因此，研究小型液压挖掘机工作装置的设计具有十分重要的理论意义和现实意义。
1 二、研究主要内容 本次设计研究主要内容包含工作装置的整体方案拟定、对比、确定，对挖掘机工况分析，各主要零件的主要结构参数计算、结构分析和结构设计，并绘制出液压挖掘机工作装置的装配图及各主要零件的零件图，对动臂三维建模、强度分析、提出完善意见，查阅相关科技外文资料然后对其翻译，最后编写设计说明书。 三、研究步骤、方法及措施 1、查阅相关文献、搜集有关的资料。初步了解液压挖掘机的发展及应用。 2、通过对实物的参观及查阅相关书籍，对液压挖掘机的结构、工作原理、特点有进一步的了解。 3、对工况进行分析，根据有关书籍上提供的经验数据和有关公式，计算出主要件的结构参数。 4、根据计算结果和有关图册，进行工作装置的结构设计。 5、对动臂进行三维建模、利用相关软件进行强度分析、根据分析结果提出结构完善意见。 6、翻译相关科技外文资料。 7、编写设计说明书。 2 四、研究进度计划 设计是为2012年2月13日至2010年6月15日，期间约有15周。以下为大体计 划和进度。 毕业设计的主要内容和时间安排:
挖掘机力士乐液压系统分析 [主要内容] 介绍了力士乐闭中心负载敏感压力补偿挖掘机液压系统组成及其工作原理、特性。重点分析了多路阀 液压系统、液压泵控制系统、各主要液压作用元件液压回路及多路阀先导操纵系统等。 目前液压挖掘机有两种油路:开中心直通回油六通阀系统和闭中心负载敏感压力补偿系统,我国国产液压挖掘机大多采用“开中心”系统,而国外著名的挖掘机厂家基本上都采用“闭中心”系统。闭中心具有明显的优点,但价格较贵。国内厂家对开中心系统比较熟悉,而对闭中心系统不太了解,因此有必要来介绍一下闭中心系统,本文重点分析力士乐闭中心负载敏感压力补偿(LUDV)挖掘机油路。 LUDV意为与负载无关的分配阀。 LUDV系统 力士乐挖掘机液压系统可以看作由以下4部分组成: ①多路阀液压系统(主油路); ②液压泵控制液压系统(包括与发动机综合控制); ③各液压作用元件液压子系统,包括动臂、斗杆、铲斗、回转和行走液压系统,还包括附属装置液压系统; ④多路阀操纵和控制液压系统。
1多路阀液压系统 多路阀液压系统是液压挖掘机的主油路,它确定了液压泵如何向各液压作用元件的供油方式,决定了液压挖掘机的工作特性。力士乐采用的闭中位负载敏感压力补偿多路阀液压系统的工作原理见图1(因换向阀不影响原理分析,故未画出)。 图1挖掘机力士乐主油路简图 挖掘机力士乐主油路由工装油路和回转油路二个负载敏感压力补偿系统组成。 1.1工装油路 工作装置和行走油路(除回转外)简称工装油路,用阀后补偿分流比负载敏感压力补偿(LUDV)系统,具有抗饱和功能。在每个操纵阀阀杆节流口后,设压力补偿阀,然后通过方向阀向各液压作用元件供油。LUDV多路阀原理符号见图2。
挖掘机液压系统图 一．液压挖掘机液压系统的基本类型 液压挖掘机液压系统大致上有定量系统、变量系统和定量、变量复合系统等三种类型。 1．定量系统 在液压挖掘机采用的定量系统中，其流量不变，即流量不随外载荷而变化，通常依靠节流来调节速度。根据定量系统中油泵和回路的数量及组合形式，分为单泵单回路定量系统、双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统及多泵多回路定量系统等。 2．变量系统 在液压挖掘机采用的变量系统中，是通过容积变量来实现无级调速的，其调速方式有三种：变量泵－定量马达调速、定量泵－变量马达调速和变量泵－变量马达调速。 单斗液压挖掘机的变量系统多采用变量泵－定量马达的组合方式实现无极变量，且都是双泵双回路。根据两个回路的变量有无关连，分为功率变量系统和全功率变量系统两种。其中的分功率变量系统的每个油泵各有一个功率调节机构，油泵的流量变化只受自身所在回路压力变化的影响，与另一回路的压力变化无关，即两个回路的油泵各自独立地进行恒功率调节变量，两个油泵各自拥有一半发动机输出功率；全功率变量系统中的两个油泵由一个总功率调节机构进行平衡调节，使两个油泵的摆角始终相同。同步变量、流量相等。决定流量变化的是系统的总压力，两个油泵的功率在变量范围内是不相同的。其调节机构有机械联动式和液压联动式两种形式。 二．YW-100型单斗液压挖掘机液压系统 国产YW-100型履带式单斗液压挖掘机的工作装置、行走机构、回转装置等均采用液压驱动，其液压系统如图1所示。 该挖掘机液压系统采用双泵双向回路定量系统，由两个独立的回路组成。所用的油泵1为双联泵，分为A、B两泵。八联多路换向阀分为两组，每组中的四联换向阀组为串联油路。油泵A输的压力进入第一组多路换向阀，驱动回转马达、铲斗油缸、辅助油缸，并经中央回转接头驱动右行走马达7。该组执行元件不工作时油泵A输出的压力油经第一组多路换向阀中的合流阀进入第二组多路换向阀，以加快动臂或斗杆的工作速度。油泵B输出的压力油进入第二组多路换向阀，驱动动臂油缸、斗杆油缸，并经中央回转接头驱动左行走马达8和推土板油缸6。 该液压系统中两组多种换向阀均采用串联油路，其回油路并联，油液通过第二组多路换向阀中的限速阀5流向油箱。限速阀的液控口作用着由梭阀提供的A、B两油泵的最大压力，当挖掘机下坡行走出现超速情况时，油泵出口压力降低，限速阀自动对回油进行节流，防止溜坡现象，保证挖掘机行驶安全。
关于电动挖掘机生产步骤的 控制策略的研究和能源消费的验证 Jong Il Yoon1, Dinh Quang Truong1, and Kyoung Kwan Ahn1,# #相应的作者/电子邮件：kkahn@ulsan.ac.kr，电话：+ 82-52-259-2282，传真：+ 82-52-259-1680关键词：液压挖掘机，电动挖掘机，电动液压执行器，控制，节能 在燃油价格居高不下的今天，既要满足节能和绿色施工机械排放的要求，又要不牺牲工作性能，安全性和可靠性，特别是对液压挖掘机来说，已显得尤为重要。电液执行机构，已经成功地应用于汽车行业。本文的目的是提出一种新型的电动液压挖掘机，此挖掘机因为使用电液执行机构具有更强的节能能力。每个混合执行器是由一个电动机驱动去回收挖掘机有负载时臂架降低的势能或挖掘机停止回转时的动能。对一个5吨级挖掘机包括常规的臂架系统和混合式臂架系统进行了分析，开发作为实验电动挖掘机及其验证模型来评估所提出电动挖掘机。同时给出了硬件条件。一个关于5吨实验电动挖掘机的控制策略是建立在被操作机械能按照预期的表现的基础上的。最后，通过实验电动挖掘机模拟与实验提出了挖掘机工作效率和能耗的调查报告。 1、简介。 液压系统是许多现代工程机械工作不可缺少的组成部分。运用液压的重型作业机械中，挖掘机经受要承受反复的冲击和大的负载上的变化，如挖掘、低负荷操作、平整。然而，典型的液压挖掘机总是需要高能量，快速提地供给各个单独或者设置在挖掘机远端上的机构。 在常规液压挖掘机中，当液压动力系统承受最大负载时，总是从一个泵供给能量，多余的功率作为热量耗散。即使是在低负载操作时，这种输入功率也很难以减小，因为机构的结合需要流量维持。此外，在臂架降低、以及挖掘机的回转停止时，势能也作为热量耗散。而且，为了提升动臂，从泵加压的液压流体需要额外针对动臂重力提供位置上的能量。 相反，当动臂被驱动到一个较低的位置时，作用在动臂的重力使其降低。随后，它促使液压油流出机构流向管道低压的一端，此时驻留在较高位置动臂的势能就会丢失。同时，燃料成本的迅速增加，大气污染、全球变暖已经成为严重的问题。因此，减少能源消耗和污染排放成为迫在眉睫的要求。混合动力电动液压挖掘机是可行的解决方案。许多设计并应用在混合动力电动汽车上的混合动力系统的控制器的研究已经完成。在工程机械领域，厂商也开发了各种机器的基本混合概念，如串联，并联或复合类型的混合机械。然而，提出的混合式施工机械在与相应的传统的机器相比时表现已经没有太大的忧虑。 为了克服传统挖掘机的缺点，以及满足挖掘机设计的电流需求，本文提出了一个名为电动挖掘机的施工机械。这种挖掘机采用了消耗能量比传统的液压阀控制执行器更少的电动液压执行器。此外，在机器操作中产生的势能和动能也可以根据需要被储存和再返回到系统中。通过对一台5吨的带有改进的混合臂架系统的挖掘机进行实验，实施验证所提出电动挖掘机性能。基于实验电动挖掘机结构
目录 目录 (1) 一、选题的目的和意义： (2) 二、国内外研究现状（文献综述） (2) 2.1挖掘机的机器人化 (2) 2.2遥控挖掘机的研究 (3) 2.3挖掘机节能技术的研究 (4) 2.4振动挖掘机理研究 (5) 三、市场发展状况（市场分析） (6) 3.1挖掘机的多功能化 (6) 3.2挖掘机的智能化 (7) 3.3挖掘机的实用型设计 (8) 四、选题研究的内容： (8) 五、选题研究的技术路线、研究方法和要解决的主要问题： (8) 六、研究工作进度： (9) 七、参考文献： (9) 1
一、选题的目的和意义： 挖掘机械是一种集土方挖掘、装载、平整、拆除、抢险等作业的工程机械，广泛应用于各类土石方工程施工、民用建筑、道路建设和市政工程场所。近年来伴随着我国经济的快速增长，大规模的基础设施建设对挖掘机提出了强劲的市场需求，我国挖掘机械的产销量每年均有15%~30%的爆炸式增长，2011年更是达到了70%，另一方面，挖掘机作为技术复杂的终端机械产品，其开发和制造涉及机械、液压传动、冶金、石油化工、电气等众多行业，已经形成了一个庞大的产业集群。因此，大力开展对液压挖掘机的研究和探索，对于提升国家整体工业水平和加速国民经济的发展具有重大的促进意义。 二、国内外研究现状（文献综述） 2.1挖掘机的机器人化 为延伸人类在复杂、恶劣、危险环境中的作业，世界各国对机器人化挖掘机的研发工作非常重视，国外在这方面研究比较早，较为典型的有： ①Carnegie Mellon大学的自主装载系统(Au—tonomous Loading System，ALS)t'Jt~ALS系统使用两个激光扫描测距仪，对车辆进行确认和准确定位、观测土壤表面情况、识别障碍物等。该系统还提出一种用于实时轨迹规划和执行复杂挖掘机器人运动的参数化控制方法。相同情况下，普通挖掘机熟练的操作手装满一卡车需要120S，而使用该系统也不超过150S，完成一个装载循环的时间小于1min，与熟练的操作手的操作速度基本相当。因此该系统能满足连续重复挖掘装载的工况要求。关于该系统的具体说明见于下面两篇论文：Peyret F，Jurasz J．The Compu~r Integrated Road Construction pmject[J]．Automation in Construction，2000(9)Singh S，Cannon H_Multi-Resolution Planning for Earthmoving．Proceedings International Conference on Robotics and Automation[C]．Leuven，Belgium，1998 ②国内机器人化挖掘机的研究国内在这方面研究相对较迟，浙江大学冯培恩教授从上世纪80年代开始率先着手研究挖掘机机电一体化技术，首先实现挖掘机器人作业过程的分级规划和局部自主控制圈。但是他们在任务 2
单斗挖掘机 一、单斗挖掘机的用途、分类与编号 单斗挖掘机的主要用途有： （1）开挖建筑物或厂房基础； （2）挖掘土料、剥离采矿场覆盖层； （3）采石场、隧道内、地下厂房和堆料场等中的装载作业； （4）开挖沟渠、运河和疏通水道； （5）更换工作装置后可进行浇筑、起重、安装、打桩、夯实等作业。 挖掘机的分类、编号及表示方法如表2-5-1所示。 国产单斗挖掘机型号编制规定表2-5-1 类组型特性代号代号含义 主参数 名称单位 挖掘机 单 斗 挖 掘 机 W （挖） 履 带 式 W 机械式单斗挖掘机标准斗容量m3×100 D（电）WD 电动式单斗挖掘机标准斗容量m3×100 Y（液）WY 液压式单斗挖掘机标准斗容量m3×100 B（臂）WB 长臂式单斗挖掘机标准斗容量m3×100 S（隧）WS 隧道式单斗挖掘机标准斗容量m3×100 轮 胎 式 L （轮） WL 轮胎式机械单斗挖掘机标准斗容量m3×100 D（电）WLD 轮胎式电动单斗挖掘机 Y（液）WLY 轮胎式液压单斗挖掘机
其具体表示方法为四组符号： W Y 60 A 结构改进代号 标准斗容量 不同机型代号 挖掘机 二、单斗挖掘机的构造与工作原理 1．机械式单斗挖掘机的构造与工作原理 机械式单斗挖掘机主要由工作装置、回转支承装置、行走装置、动力装置及附属设备等部分组成，如图2-5-1所示。其中工作装置包括铲斗、提升机构、推压机构、动臂、斗底开启机构等。回转支承装置包括回转机构、回转平台、回转支承机构等；行走装置主要有履带式和轮胎式两种。
图2-5-1 机械式单斗挖掘机外形图 1-工作装置；2-回转平台；3-行走装置 图2-5-2所示为机械式单斗挖掘机正铲工作装置的工作原理图。挖掘开始时，挖掘机靠近工作面，开挖位置在推压轴之下，斗前面与工作面夹角最大（40?～45?），斗齿容易切入。工作时斗齿的切入深度由推压轴控制，操纵提升钢索提升铲斗，同时推压轴把斗柄推向工作面。铲斗提升与推压轴同时动作，在运动中使铲斗装满 土石料，离开工作面后回转 到卸载处卸载，然后再回转到工作面，开始下一次的挖掘工作。 机械式单斗挖掘机常用的工作装置除正铲工作装置外，还有反铲、拉铲等型式的工作装置，如图2-5-3 所示。 图2-5-2 正铲工作装置工作原理图 1-动臂、2-斗柄；3-铲斗；4-推压轴
摘要 3.5吨液压挖掘机主要由工作装置和行走装置组成。本设计中主要是对工作 装置进行设计和分析计算。 并对数据进行校核。 我设计的内容包括动力系统设计， 对行驶过程中的受力分析。运输工况时的牵引力和牵引功率的平衡。我对工作装 置的设计主要包括工作装置总体方案的选择。工作装置结构尺寸的确定。液压缸 的设计。以及设计合理性的分析。我对PLC设计的部分包括：介绍PLC设计的背 景，挖掘机节能控制系统的介绍。I/O 点的分配。PLC 程序梯形图和接线图。本 文完成的主要工作有： 1)建立了液压挖掘机主工作装置的数学模型； 2)针对工 作装置的计算工况，建立了相关的力学模型； 3)确定了液压挖掘机的设计方案， 完成了主要参数的设计计算； 4)对主要工作装置的铰点和关键部位进行力学分 析和计算； 5）PLC部分的设计 6）液压回路分析 关键词：3.5吨液压挖掘机，工作装置，设计合理性，可编程序控制器，液压
ABSTRACT 3.5 ton hydraulic excavator is mainly composed of a working device and a walking device. This design mainly is the work of device design and calculation. And data checking. The design includes the design of the power system, the driving force analysis in the. The transport condition when the traction force and the traction power balance. I work on device design mainly includes the choice of the overall program of working device. Determining the size of working device structure. The design of hydraulic cylinder. Design and analysis of rationality. I design to PLC portion includes : an introduction to PLC design background, energy-saving control system introduction. I/O point distribution. PLC programming ladder diagram and wiring diagram. This paper has completed the major work:1) establishment of hydraulic excavator work device of main mathematical model?2) the working device calculation conditions, establishes the mechanics model?3) determine the hydraulic excavator design, completed the design calculation of main parameters?4) the main work of the hinge point and device the key parts of mechanical analysis and calculation?5) PLC6) part of the design of hydraulic circuit analysis Key words:3.5 ton hydraulic excavator, power system, working mechanism, design reasonable, PLC, hydraulic
单斗挖掘机 摘要】：Rwmax-最大挖掘半径，即沿水平方向最大限度推出斗柄时，由机器的回转轴中心至铲斗齿尖的水平距离；Hwmax-最大挖掘高度…… 单斗挖掘机型式很多，其主要型式如图1所示。 单斗挖掘机按其各种装置的不同，分类如下： 目前，露天矿山大多数采用电动机驱动，机械传动的单斗挖掘机，一般称为电铲。 正铲式单斗挖掘机的工作尺寸及其代表符号，如图1所示。 图1 单斗挖掘机的工作尺寸 Rwmax-最大挖掘半径，即沿水平方向最大限度推出斗柄时，由机器的回转轴中心至铲斗齿尖的水平距离；Hwmax-最大挖掘高度，即斗柄被提升到最大高度时，由机器所在水平至铲斗齿尖的距离；Rxmax-最大卸载半径，即沿水平方向最大限度推出斗柄时，由机器的回转辆心至铲斗中心的距离；Hxmax-最大卸载高度，即铲斗被提升到最大高度时，由机器所
在水平至铲斗斗底下落后最下端间的距离；h-最大挖掘深度，即将斗柄垂直地面推压到终点时，由机器所在水平面至铲斗齿尖的距离 一、单斗电铲（简称电铲） （一）使用条件 电铲是露天矿最广泛使用的铲装设备。它结构坚固，由于使用电动机和可控硅电力控制，其效率和可靠性都很高。主要电力控制设备位于司机室内，操作条件优于其它装载设备。电铲的重量、牵引力、提升力和推压力大，因此它对硬岩有很大的持续挖掘能力，几乎适用于各种坚硬岩石的作业，具有很好的适应能力。但是，电铲的机动性差，受到外部电源条件的限制。 （二）结构特点和技术参数 电铲结构和各部件名称如图2所示。 图2 电铲结构和各部件名称 1-动臂；2-推压机构；3-斗柄；4-铲斗；5-开斗机构； 6-回转平台；7-绷绳滑轮；8-绷绳；9-天轮；10-提升钢绳； 11-履带行走装置；12-斗底门；13-开斗电动机 电铲行走机构的特点是多采用刚性少支点双履带式结构，这种结构对任何工作条件几乎都能适应，履带的承载面积较大，所以在松软岩层上能顺利移动，稳定性能也好，此外对猛烈铲掘时所产生的冲击动载，双履带装置也具有强大的抗衡作用和很好的稳定性能。这种双履带装置尤其适用于工作面底板不平并伴有尖利石块的情况，而且它与电铲的大小和重量也正相适应。因为采矿工作要求电铲尽量减少在相距较远的作业场地之间高速和频繁转移。电铲一般只有一种行走速度（0.75～2km/h），最大爬坡为15°～20°，对土壤的平均比压为1.2～2.3×105Pa。
摘要：挖掘机械是工程机械的一种主要类型，是土石方开挖的主要机械设备，包括有各种类型与功能的挖掘机。各种类型的挖掘机已广泛应用在工业与民用建筑、交通运输、水利电力工程，农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等的机械化施工中。据统计，工程施工中约有60%以上的土石方量，系有挖掘机来完成。挖掘机械在工程机械发展中占有很大比重和重要的地位，据统计约占工程机械总产值的25%~30%，是重点发展的机械品种至之一，尤其是中小型、通用的单斗挖掘机不仅用作土石方的挖掘机械，而且通过工作装置的更换，还可以用作起重、装载、抓取、打桩、钻孔等多种作业。通用挖掘机占挖掘机总数的90%以上，他在工程施工中广泛应用，已成为不可缺少的重要机械设备。我国挖掘机械近年来虽有很大发展，但从产品的种类、数量和技术性能以及制造质量上还不能满足现在发展的要求，迅速的提高挖掘机的设计、研究和生产的技术水平是当前挖掘机械行业所面临的迫切而艰巨的任务。 关键字：挖掘机、单斗挖掘机、多斗挖掘机、液压式挖掘机、机械式挖掘机、正铲、反铲、拉铲、抓铲 英文关键字：boom(动臂)、drive gear（驱动轮）、arm cylinder seals（斗杆缸油封）、hydraulic excavator（液压挖掘机）、bucket excavator（多斗挖掘机）、wheel excavator（斗 轮式挖掘机）、excavating machinery（挖掘机械)、diag hne (索斗挖掘机)、bucket （铲斗）、hydraulic cylinder（液压缸）、one-way throttle valve（单向节流阀） Reducer（减速器）、bearings（轴承）、bearing bracket（轴承支座）、coupling （联轴器） 挖掘机械概述 挖掘机械是用来进行土、石方机械的一种工程机械，按作用特点分为周期性作业式和连续性作业式两种，前者是单斗挖掘机，后者是多斗挖掘机。 我国工程机械类组划分中，挖掘机类组划分如下表： 多斗挖掘机是用多个铲斗连续挖掘、运送和卸料的挖掘机械。其特点是连续作业、生产率高、单位能耗较小、适于挖掘硬度较低、不含大石块的土壤。多斗挖掘机分链斗式、轮斗式和斗轮式等基本工作原理为：在无端链或轮架周沿上,按一定间距安装铲斗,工作时铲斗随斗链的移动或轮架的回转，在挖掘面上自下而上进行挖土。当铲斗升至顶部，土壤由于自重卸于连续运载的带式输送机上运出。为使每个铲斗的运动轨迹不重复上一个铲斗的轨迹，作业时，机械需匀速运行或回转，使
江西理工大学 题目：小型液压挖掘机液压系统的设计 姓名：姜焱 学号： 20112270 学院：机电工程学院 专业：机械工程及自动化 年级： 2011级 指导教师：唐军 年月日 独创性声明
本毕业设计（论文）是我个人在导师指导下完成的。文中引用他人研究成果的部分已在标注中说明；其他同志对本设计（论文）的启发和贡献均已在谢辞中体现；其它内容及成果为本人独立完成。特此声明。 论文作者签名：日期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解福州大学至诚学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学院有权保留送交论文的印刷本、复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅；学院可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：指导教师签名：日期： 小型液压挖掘机液压系统的设计 摘要
近年来，有关挖掘机液压系统方面的文献并不少见，但文献的内容大多针对某一专题进行研究，系统地论述现代液压挖掘机液压系统的论文却较少，因此研究和设计液压挖掘机液压系统具有重要的现实意义和理论意义。 本论文主要概述挖掘机液压技术的发展史及其目前在国内的外发展情况，简述了液压挖掘机发展趋势，本文对液压挖掘机的常用液压回路进行了简单阐述和分析，对课题要求设计的小型液压挖掘机液压系统进行了方案设计及分析，并通过进一步计算确定了需要的液压元件完成选型。运用AutoCAD绘制液压系统原理图、工作油箱总成、液压布置图、油箱零件图。最后通过验算证明了本设计的可行性。 关键词：液压系统，挖掘机，
Mini Hydraulic Excavator Hydraulic System of Design Abstract . In recent years, the excavator hydraulic systems, the literature is not uncommon, but most of the content documents of a topic for research, systematic exposition of modern hydraulic excavator hydraulic system of the paper is less, so the research and design of hydraulic excavator system has important practical and theoretical significance. Hydraulic excavator of this thesis outlines the history of technology and its current developments in the foreign country, outlines the development trend of hydraulic excavators, hydraulic excavators used this hydraulic circuit for a simple set and analysis, subject to design small hydraulic excavator hydraulic system design and analysis, and by further calculation to determine the need for complete selection of hydraulic components. AutoCAD drawing using hydraulic system diagram, work tank assembly, hydraulic layout, tank parts diagram. Finally, tests prove the feasibility of this design. Keywords：Hydraulic System，Excavator