液压挖掘机行走装置设计
第一章设计原则及方案的选择
1.1 行走装置设计原则
单斗液压挖掘机的行走装置是整机的支撑部分，其作用是用来承受机械的自重及工作装置挖掘时的反力，使挖掘机稳定的支撑在地面上工作。同时又使挖掘机能在工作时作场内运动及转移工地时作运输性（轮式行走装置）运行。
因而，设计单斗液压挖掘机的行走装置时应尽量满足以下要求：
1、单斗液压挖掘机应有较大的牵引力，使挖掘机在湿软的地面或高低不平的地面上行走时具有良好的越野性能，并有较强的爬坡能力和转弯能力：
2、在不增高行走装置的总高度的前提下应使行走装置具有较大的离地间隙，使挖掘机在不平地面上行走具有良好的通过性能：
3、要降低挖掘机的接地比压或使其具有较大的支撑面积，以提高挖掘机的稳定性：
4、挖掘机在斜坡下行时不发生超速溜坡现象，挖掘时不发生下滑，提高工作时的安全可靠性：
5、挖掘机的行走装置外形尺寸应符合道路运输的要求。
轮胎式行走装置与履带式相比，最大的优点是机动性好，运行速度快（通常达到20KM/h）。如将传动箱脱档后由牵引车拖运作长距离运输时，速度可达60KM/h。轮胎式行走装置的缺点是接地比压较大（150～500KPa）爬坡能力较小（通常不超过65％）。挖掘时需用专门的支腿支撑使机身稳定。目前轮胎式行走装置基本上只用在斗容量1m3以下的挖掘机中。单斗液压挖掘机的行走装置按照传动方式可分为液压式和机械式两类。
选择行走装置的形式时，应根据工作地点的土壤条件、工作量、运输距离及使用条件等决定。
图1.1 挖掘机样机图
1.2轮胎式挖掘机行走装置的结构形式
轮胎式液压挖掘机形式很多，有装在标准汽车地盘上的液压挖掘机，也有装在轮胎式拖拉机地盘上的悬挂式液压挖掘机。这些挖掘机的斗容量斗较小，工作装置回转角度受一定的限制。若斗容量稍大、工作性能要求较高的轮胎式挖掘机斗具有专业的轮胎地盘行走装置。
专用轮胎地盘的行走装置式根据挖掘机的工况、行驶要求等因素合理设计的行走装置，挖掘机的作业及行驶操作均在驾驶室内进行，因此，操作方便，灵活可靠。
1.2.1根据回转中心位置的不同，专用轮胎地盘行走装置可分为下列几种：
a. 全轮驱动，无支腿，转台布置在两轮的中间，两轴轮距相同。这中地盘的优点是省去支腿，机构简单，便于在狭窄地点施工，机动性好。缺点是行走时转向桥负荷大，操作困难或需液压助力装置。因此这种结构仅适用于小型挖掘机。
b．全轮驱动，转台偏于固定轴一边，减轻了转向桥的负荷，并便于操作。支腿装在固定轴一边，增加了工作时的稳定性。这种结构适用于中小型挖掘机。
c. 单桥驱动。转台远离中心。驱动轮的轮距较宽。而转向轴短小。两轮贴近。转向时绕垂直轴转动.在公路上行驶时可将铲斗放在前面的加长车架上.由于轮胎形成三支点布置。受力较好。无需悬挂摆动装置。行驶时转弯半径小。工作时四个支腿支撑.这种结构的缺点是行走时在松软地面会形成三道车辙，阻力较大。而且三支点地盘的稳定性较差，故这种结构仅适用于小型挖掘机。
d. 全轮驱动。具有四个支腿。转台接近固定轴一边。前轴摆动。由于中心偏后。因此转向桥负荷较轻。易操作。并且通常采用大型轮胎和低压轮胎。因而对地面要求无标准汽车地盘那么严格.这种轮胎地盘目前在中大型挖掘机中应用最普遍。
图1.2 专用底盘的各种结构
a)无支腿，转台在中间；b）双支腿，转台偏向一边；c）四支腿，转台远离中心；
d）四支腿，全轮驱动转台偏固定轴
图1.3 轮胎式挖掘机行走装置
1-车架；2-回转支承；3-中央回转接头；4-支腿；5-后桥；6-传动轴；
7-液压马达及变速箱：8-前桥
轮胎式行走装置的主要特点:
a用于承载能力较强的越野路面:
b轮式挖掘机的行驶速度通常不超过20KM/h。对地面最大比压为150~500KPa。爬坡能力为40~60%。标准斗容小于0.6立方米的挖掘机可采用与履带行走装置完全相同的回转平台及上部机构。
c为了改善越野性能。轮胎式行走装置多采用全轮驱动。液压悬挂平衡摆动轴.作业时有液压支腿支撑。使驱动桥卸荷，工作稳定。
d长距离运输时为了提高效率。传动分配箱应脱挡。有牵引车牵引。并应与拖挂牵引车达到同步行车。而挖掘机可以无司机照管。
轮胎式液压行走装置如图1.3所示。行走液压马达直接与变速箱相连接（变速箱安装在底盘上），动力通过变速箱由传动轴输出给前后驱动桥，或再经轮边减速传驱动车轮。
轮胎单斗液压挖掘机的行走速度不高，其后桥常采用刚性连接，结构简单。前桥轴可
以悬挂摆动，如图1.4所示。
图1.4 摆动前桥机构示意图
1-车架；2-回转支承；3-中央回转接头；4-支腿；5-后桥；
6-传动轴；7-液压马达及变速箱：8-前桥
车桥与前桥4通过中间的摆动铰销铰接。铰的两侧设有两个悬挂液压油缸2，它的一端与车架5连接，活塞杆端与前桥4连接。挖掘机工作时，控制阀1把两个液压缸的工作腔与油箱的通路切断，此时液压油缸将前桥的平衡悬挂锁住，减少了摆动，提高了作业稳定性：行走时控制阀1左移，使两个悬挂液压缸的工作腔相通，并与油箱接通。前桥便能适应路面的高低坡度，上下摆动使轮胎与地面保持足够的附着力。
1.3 液压系统
根据挖掘机的工作环境和条件。液压系统应满足下列要求:
1.充分利用发动机功率。提高传动效率;
2.系统和元件应保证在外负荷变化大和急剧的振动冲击作用下。具有足够的可靠性;
3.力求减少系统总发热量。设置轻便耐振的冷却装置。使主机持续工作时。油温不
超过85度，或温升不大于45度;
4.系统的密封性能要好.由于工作场地尘土多。油液容易污染。要求所用元件对油液
污染的敏感性低。整个系统要设置滤油器和防尘装置;
5.为了减轻司机操作强度。要考虑采用液压或电液伺服操纵装置。
单斗液压挖掘机的传动系统将柴油机的动力传递给工作装置、回转装置和行走装置等
机构进行工作，它的多种动作都是由各种不同液压组件所组成的液压传动系统来实现的。
机上一般有单泵或双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统、双泵双回路分功率调节变量系统和双泵双路全功率调节变量系统等形式。按油液循环方式的不同还可分为开式系统和闭式系统。
在定量系统中，液压泵的输出流量不变，各液压组件在泵的固定流量下工作，泵的功率按固定流量和最大工作压力确定。在变量系统中，最常见的是双泵双回路恒功率变量系统，可分为分功率变量与全功率变量调节系统。分功率调节是在系统的各个工作回路上分别装一台恒功率变量泵和恒功率调节器，发动机的功率平均输出到每个工作泵。全功率调节是控制系统中所有泵的流量变化只用一个恒功率调节器控制，从而达到同步变量。
单斗液压挖掘机一般采用开式系统。原因是：单斗液压挖掘机的油缸工作频繁，发热量大。而该系统的各执行组件的回油直接返回油箱，系统组成简单、散热条件好。但油箱容量大，使低压油路与空气接触，空气易渗入管路造成振动。闭式系统中的执行组件的回油直接返回油泵，该系统结构紧凑，油箱小，进回油路都有一定的压力，空气不易进入管路，运转比较平稳，避免了换向时的冲击，但系统较复杂，散热条件差。一般应用在液压挖掘机回转机构等局部系统中。
WLY25液压机械挖掘机采用双联齿轮泵定量双回路液压系统。液压系统原理图如图15所示。从系统原理图可以看出，双联齿轮泵4出来的高压油一个回路分别控制悬挂油缸12、斗杆油缸10、驱动回转马达8、支腿油缸6、行走马达5。另一回路分别控制动臂油缸16、铲斗油缸15。
此液压系统特点是：
①双泵双回路液压系统满足了挖掘机的两个执行组件同步动作的要求（如：斗杆与铲
斗缸同时挖掘，动臂提升与转台回转同时动作等）。
②液压回路中设有限速阀，可以在挖掘机下坡时起限速作用，但在作业时不起限速作
用，它是一个双信号液控节流阀，由两组来自换向阀的压力信号进入限速阀的液控口，当两路进口压力低于1.2～1.5MPa时，限速阀自动开始对回油节流，其限速作用。因此，限速阀对挖掘机挖掘作业不起限速作用。
③设有补油回路是为了防止液压马达由于回转制动或机器下坡而造成的行驶超速，和
在回油路中产生吸空现象。液压油经背压油路进入补油阀，向马达补油，以保证马达工作可靠及有效制动。
④液压系统的总回路上设有背压阀，使液压系统的回油管中保持1.2～1.5MPa的压力，防止液压
系统吸空。
图1.5 WLY25挖掘机液压系统图
1－补油阀；2－中央回转接头；3－马达支腿分配阀；4－行走马达制动阀；5－行走马达；6－支腿油缸；7－支腿锁阀；8－回转马达；9－回转制动阀；10－斗杆油缸；11－悬挂分配阀；12－悬挂油缸；13－阀组II；14－阀组I；15－铲斗油缸；16－动臂油缸；17-单向节流阀；18-柴油机; 19－双联齿轮泵;201－油箱;21－冷却器;22－滤油器
1.4轮胎式行走装置的传动
轮胎式行走装置的传动可有三种形式:机械传动、液压机械传动和全液压传动。
在液压挖掘机中有一种所谓半液压传动的挖掘机，即工作装置部分时液压传动，而行走部分则采用机械传动，例如WLY60型挖掘机。
图1.6 WLY60型挖掘机的行走传动图.
1-前桥;2-停车制动器;3-上传动箱;4-变速箱;5-下传动箱;6-柴油机;7-离合器;8-传动箱;9-液压泵;
其传动原理为:发动机动力经离合器分别传至油泵传动箱及行走变速箱.作业时变速箱位于空挡位置，行走时可通过拨叉操纵有五档前进荷一档后退的速度.变速箱输出的动力经过上传动箱，有垂直传动轴从回转中心通至地盘.在地盘上通过下传动箱传至前后驱动桥.按照行走条件的需要可使前桥结合或脱开。以改善挖掘机的通过性.
采用纯机械传动的优点是可以借用标准汽车的零部件。成本低、维修方便。此外，机械传动效率高。它的缺点是结构复杂，用变速箱换档动作慢，牵引特性不佳。故在行走特性要求较高的挖掘机上很少采用。
1.4.2液压机械传动
单斗液压挖掘机轮胎地盘较为普遍的传动方式是行走液压马达直接装在变速箱上。变速箱引出前后传动轴驱动前后桥，或者再经过轮边减速装置驱动轮胎。变速箱有专门的气压或液压操纵，有越野档、公路档.
液压机械传动采用高速液压马达，使用可靠。这钟传动系统比机械传动简单。省掉了
上下传动箱及垂直轴。机构布置较为方便，在转向性能方面经过适当选择液压组件和变速箱档位可以减少各档间的牵引力突变。
图1.7 轮胎式挖掘机行走液压机械传动系统原理图
1-轮胎总成;2-转向驱动桥;3-转向油缸;4-转向轴;5-行走马达;6-变速箱;7-中央制动气缸;8-驱动桥;9-制动鼓;
10-轮边减速器;11-主减速器;12-中央制动器;13-换档气缸
此外，还有一种采用两个高速液压马达驱动的方式。通过对液压马达的并联或串联供油可以达到调速的目的，并且，还可以用导向阀来控制双联齿轮泵的进出油方向。以此来调节马达输出轴的转向，并调节车轮的前进和倒退。这样，用较简单的变速箱既可得到较多的档位。如两个液压马达串联，每个液压马达可得到全部流量，故速度高驱动力小，适用于高速行驶。若两个液压马达并联供油，则每个液压马达只得到全部流量的一半。但由于较大的驱动力矩，适用于低速的越野行驶。
1.4.3全液压驱动
全液压驱动即每个车轮都有一个液压马达单独驱动。转向时车轮之间的速度由液压系统调节，自行达到差速作用。因此每个车轮都能很好的适应越野工况.每个车轮内所装的液压马达有高速和低速两种。
采用低速大扭矩马达驱动可省去变速箱，结构大为简化，维修方便、离地间隙大。通过性也好，但对马达要求较高。行走性能的优劣主要决定于液压马达等液压组件的质量。
图1.8 用高速液压马达驱动车轮的示意图
1-高速液压马达;2-行星减速器;3-轴承;4-制动器;5-制动鼓;6-桥;
7-减速器外壳;8-驱动装置外壳
上图1.8所示的为采用高速液压马达驱动车轮的示意图.驱动装置的外壳8与桥6固定。高速液压马达1经双排行星齿轮减速后驱动减速器外壳7。车轮车辋与外壳7固定。因此车轮得到驱动.这种结构由于采用高速液压马达故行走性能较好，同时行星齿轮传动结构紧凑，整个驱动装置可装在车轮内。这是一种较新的形式。
1.5轮胎式行走装置的构造
专用轮胎地盘通常由箱形结构的车架、转向前桥、后桥、行走传动机构以及支腿等组成.由于轮胎式挖掘机的行走速度不高。因此。后桥斗式刚性悬挂的.而前桥则采用中间铰接液压悬挂的平衡装置.现将各波分机构分述如下:
1.5.1悬挂装置
轮胎式单斗液压挖掘机由于行走速度不高。因此，一般采用后桥刚性固接，使结构简
单。但为了改善行走性能，前桥通常制成摆动式悬挂平衡装置。车架与前桥通过中间的摆动销轴铰接。在铰的两侧设有两个悬挂液压缸，液压缸的一端与车架连接，活塞杆端与前桥连接。控制阀有两个位置。图示的位置为挖掘机在工作时的状态。控制阀将两个液压缸的工作腔及油箱的联系切断。此时液压缸将前桥的平衡悬挂锁住。有利于稳定工作，当挖掘机行走时控制阀向左移。使两个悬挂液压缸的工作腔连通，并与油箱接通。前桥能适应路面的高低坡度。上下摆动使轮胎与地面接触良好，充分发挥牵引力。
图1.9 液压悬挂平衡装置
1-阀;2-悬挂液压缸;3-摆动铰;4-前桥
1.5.2 转向机构
轮胎式挖掘机的司机室布置在回转平台上。转台可三百六十度回转，因而挖掘机必须有一套专门的转向机构，方可在司机室操纵轮胎转向。
转向机构应该满足转向机构的操纵:
(1).转台回转不影响转向机构的操纵;
(2).操纵轮胎转向要有随动特性。轮胎的转交随方向盘成比例而转动。方向盘不动;轮胎
也应停止转动;
(3).操纵轻便。减轻劳动强度;
(4).要减轻转向时轮子受到冲击反应到方向盘的力.
能实现上述转向的机构有多种。如机械式转向、液压助力转向和气压助力转向等，其
图1.10 转向机构原理示意
1-转向轮;2-左转向节臂;3-转向节主销;4-转向液压缸;5-转向横拉杆;6-前轴;7-右转向节臂; 8-液压泵;
9-转向器;10-方向盘;11-中心回转接头
两种常见的形式
(1) 液压反馈式液压转向机构
这是一种由两个液压缸和一个阀组成的液压转向机构。向右转动方向盘，经拉杆拉动AC，起初由于反馈液压缸3的闭锁，C点不动而形成支点。杠杆AC成A＇C的位置，拉动转向阀杆2移动，高压油经阀2返回油箱。转向液压缸运动后推动轮胎向右转动，此时由于转向液压缸4小腔的回油进入反馈液压缸3的小腔，反馈液压缸缩回。如方向盘转动一定角度后不动。拉杆与垂直杠杆的铰点B＇成为支点，杠杆AC成为A＇C，阀杆又回到了中间位置，转向轮停止转动。
这种转向机构结构简单，能实现随动操纵，缺点式行走速度高时不太稳定。操纵有些紧张。如果液压泵发生故障时，只能拆除转向液压缸的连接销，用机器外装置转向拖运。
(2) 摆线转子泵式
该液压转向机构在轮胎式挖掘机中应用很普遍.这种转向机构由液压泵1、转向器2、转向油缸5及转向节臂6等组成。它也是一种液压反馈式转向机构。
这种转向器的作用不仅可使轮胎的转角与方向盘转角成正比，而且当液压泵出现故障时还能当手动泵用。用静压转向，转向器已有定型产品，机构布置方便，故使用较多。
1.5.3 转向方式
图1.11 各种转向方式
a)前轮转向; b) 四轮转向; c) 斜形转向; d) 后轮转向
液压挖掘机的转向性能优劣也是影响作业效率的因素之一。为了使轮胎挖掘机机动灵活，可在转向机构中增加一套四位六通阀。可以按需要成为四种不同的方式操纵转向轮
a) 为前轮转向，属于一般情况;
b) 为前后轮转向，车身较长时可使转弯半径较小;
c) 为斜形转向，使整个车身斜形，便于车子离开或靠近作业面;
d) 为后轮转向便于倒车行走时转向。
图1.11中列出了多种转向方式。
1.6 轮胎的选择
轮胎对挖掘机的通过性、稳定性和行驶平稳性等主要性能有很大影响。由于挖掘机的行驶速度一般不大于20KM/h，故多采用刚性悬挂。利用充气轮胎来缓和并吸收因路面不平
所造成的冲击和震动。挖掘机广泛采用低压轮胎，其空气压力要比高压轮胎低50%以上。随着轮胎中空气压力的降低，相应的轮胎断面宽度要增加，如断面尺寸为34×7的轮胎。断面宽度为207mm.9.00---20的低压轮胎的断面宽度为250 mm.
挖掘机、起重机类工程机械自重大、重心高，设计时应尽量提高机械的稳定性。因此，要求采用直径较小的轮胎，以降低重心高度。这类机械大多在低速或静止状态作业。因此，在选择轮胎时，应尽量考虑速度对承载能力的影响，使轮胎充分发挥其能力。所以多采用高压承载轮胎。
轮胎承载能力的计算
我国采用海尔公式:
Q=0.23AKP 585.0B 39.1(d+B) (1-1) 式中 Q----轮胎载荷(千克)
K----轮辋直径(厘米)
A----速度系数(对宽度大于6.5的轮胎。当速度为8Km/h 时。A=1.9。速度为6Km/h
时。A=1.653。 速度为32Km/h 时。A=1.406。 速度为80Km/h 时。A=1.0); P----轮胎内压(Kg/cm 2);
B----装在理想轮辋上的充气轮胎断面宽度.
由此可见，Q 值不仅和轮胎的尺寸、机构、内压等有关，而且和速度也有关。速度低，则承载能力高。
使用的轮数应根据机械的承载能力来选取。
轮式挖掘机作业时，一般都打支腿，所以最大单胎载荷由整机自重来确定。当挖掘机配有起重工作装置时，则应按起重作业的要求确定。
据国际公路标准规定，每只桥的最大荷重不能超过13×104N 。若按后桥荷重为整机的55%~70%的平均数60%计算,则在公路上行驶时。挖掘机自重限制为21.7×104N,所以国外轮式挖掘机的机重都限制在21×104N 以内,否则不能在公路上行驶.
轮胎额定气压的确定
A
Q
P 9.0
(1-2) 式中 P —轮胎额定气压;
0.9—修正系数平均值;
A—轮胎接地面积。A=0.9sl(s为轮胎断面宽度，l为轮胎弦长，无载荷时一般为轮胎自由半径的1.03倍)
通过以上分析，结合本次设计的具体参数，选择专用地盘结构形式。
表1.1 轮胎参数
轮胎规格轮胎层级最大负荷
（104N）
轮辋
标准充气压
力（105Pa）
充气后尺寸（mm）标准允许外径断面宽度
7.5－20 12（8，10）1625 5.00s 5.00s 6.5 940 205
8.25－20 14(10。12) 1880 5.50s ―― 6.5 969 225
9.00－20 16（12，14）2400 6.00T 6.00T 7.0 1020 250
10.00-20 16(12。14) 2710 7.5 8.0 7.0 1073 280
参考Liebherr公司的A900型轮式液压挖掘机样机及<进口液压挖掘机国产化改造>一书中的表1.1轮胎参数表。本设计取8个轮胎，轮胎规格为9.00－20，轮胎断面宽度为228.6mm（9in），轮辋直径为508mm（20in），动力半径为0.491米。采用全轮驱动，使整车具有良好的越野性能。
1.7 轮辋的选择
在挖掘机中通常采用平底轮辋（FB）。轮辋的选用重要是根据车辆类型选定横断面的形式。轮辋的具体规格在轮胎尺寸型号选定后，在轮胎国家标准中已经规定配用的标准轮辋及允许使用的轮辋规格，所以一旦轮胎选定，轮辋的规格也就确定了。
1.8 支腿的布置与构造
轮胎式挖掘机在作业时由于挖掘反力使轮胎车轴等行走装置受力很大，不但会影响机械强度而且轮胎的变形会使工作不稳定。在某些挖掘位置，水平反力很大，导致挖掘机向前窜动。为了使挖掘机获得稳定的工作，并使轮胎减速，通常都在车架两侧装置液压支腿。这种支腿行走时收起，作业时放下，使车架刚性地支撑在地面上。轮胎式底盘考虑到公路运输。轮距不能过宽，装置液压支腿后，挖掘作业时可将支腿放下，使横向支距增大。提
高了侧向稳定性。有些小型轮胎式挖掘机支腿地支撑面制成代刺的爪形装置，为了提高机械与土壤的附着力，防止作业时机械水平移动。
对液压挖掘机的要求是操纵简便、动作迅速，液压回路中应有闭锁装置防止受力后液压缸回缩。
液压支腿的机构形式有多种:有单缸操纵的、双缸操纵的;有横向收缩的，也有纵向收缩的液压支腿的形式。数量和设置位置应根据地盘结构、转台位置以及作业范围等因素来决定。
1.8.1 双支腿
在小型轮胎式挖掘机中，转台常偏置于车架的一端。因此设置两个支腿已经可以保证稳定工作。
双支腿按液压缸结构的不同，可分为单液压缸式和双液压缸式两种。
(1) 单液压缸双支腿
单液压缸双支腿是用一个较长的液压缸驱动两个支腿伸缩。液压缸布置于箱形横梁中缸体端与一支腿铰接，活塞杆端与另一支腿铰接。当液压泵的压力油进入液压缸的大腔时，活塞杆外伸，两支腿即伸出支撑地面。反之如油进入液压缸小腔，支腿提起缩回。
这种单液压缸支腿的结构较为简单、操作方便、单液压缸较长、刚度差，地面高低不平时左右两支腿不能随意调整，故这种形式一般仅用在小型轮胎式挖掘机上。
(2) 双液压缸双支腿
双液压缸驱动的双支腿是每个支腿由一个液压缸驱动。这种支腿具有结构紧凑、动作迅速、强度高等优点。在不平路面上工作时，每个支腿可以调整，支撑效果好。同时这种支腿设计时布局方便，故应用很多。
双液压缸双支腿由于结构的不同又可分为横向伸缩支腿、纵向支腿和活动支腿三种类型。
A 横向伸缩支腿
这种支腿大多安装在车架后部的两侧，向两侧支撑，增加侧向稳定性，是轮式挖掘机上应用较多的一种形式。
图1.12 横向伸缩支腿
B 纵向伸缩支腿
图1.13 纵向伸缩支腿
这种支腿通常都装在车架的中部两侧，呈纵向布置。支腿一端铰接以车架，另一端与液压缸活塞杆铰接。液压缸伸出后支撑于地面部超出车身宽度，因此，适于狭窄场地工作。当工作装置纵向工作时，支腿能较好的承受水平反力。其缺点是侧向稳定性差。
C 活动伸缩支腿
活动伸缩支腿是一种位置可任意调整的支腿，在车架两侧焊有悬臂支架。支腿通过垂直销轴铰接在支架上，液压缸随支腿可任意调整位置。行走时支腿紧贴于车架两侧，使运输时宽度尺寸紧凑。
工作时先将支腿拉出，随需要而确定其位置。如垂直于车架侧向稳定性最好，如倾斜一定角度则支腿的抗水平切力最好。液压缸输入压力油后，活塞杆外伸，支腿即支撑于地面。
这种支腿能适应多种作业工况，机械稳定性较好。但支腿位置需要人工辅助调整，费时不便是其缺点。
图1.14 活动伸缩支腿
1.8.2 四支腿
在中型轮胎式单斗液压挖掘机中通常采用四个伸缩支腿，使车架支撑于地面而稳定工作。此时轮胎车轴减速，甚至离地不受力。
常见的四支腿布置有两种:
图1.15 装在两端的四支腿轮式挖掘机
(1) 支腿装于车架两端
这种形式能使挖掘机的横向和纵向稳定性都得到提高。对转台中心设于车架中部者最合适，前后作业都一样。
(2) 四支腿中有两个设于车架后端。另两个安装在前后车轮之间
这种形式用于转台偏置于驱动桥端的挖掘机。行走时转向桥负荷较轻。工作时同样有较好的侧向稳定性。工作装置在端部挖掘时由于有两支腿装在车架端，故承载能力好。
机械设计说明书设计题目：反铲单斗液压挖掘机工作装置设计 姓名：舒康 学号：20097588 指导老师：冯鉴 09工程机械2班
目录 一．机械原理设计任务书 (4) §1.1设计题目简介 (4) §1.2设计任务 (4) 二．单斗液压挖掘机结构简图 (6) 三．设计中小型液压挖掘机结构参数一览表(参照下图) (8) §3.1单斗液压挖掘机结构几何参数详表 (8) §3.2斗容量为0.25 m3 的小型单斗液压挖掘机结构详细参数 (9) 四．确定下列所给满足要求的结构参数 (12) §4.1确定长度与角度结构参数 (12) §4.2斗形参数的选择 (15) §4.3最大挖掘深度、停机面最大挖掘半径、最大卸载高度、最大挖掘高度的计算 (16) §4.3.1最大挖掘深度 (16) §4.3.2最大挖掘半径 (17) §4.3.3最大卸载高度 (17) 五．动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸运动参数确定 (19) §5.1动臂液压缸 (19) §5.2斗杆液压缸 (19) §5.3铲斗液压缸 (20) 六．机构自由度分析 (21) 七．仿真 (22)
八．机构搭建图 (23) 九．参考文献： (25) 十．心得和体会 (24)
完成日期：年月日指导教师 一．机械原理设计任务书 学生姓名舒康班级09工机2班学号20097588 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，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。 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 B 0.38 m3 4.1m 7.35 m 6.77 m 4.95 m 54.86KN §1.2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图； 2、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
摘要 本文设计的是一种挖掘机的挖掘装置，在为工业、民用上有特殊用途的挖掘装载机，它可以用于煤矿井下狭小空间清理、装载、运输等工作，也可以用于冶金、矿山、隧道建设等场合的挖掘装载工作。在本设计中，通过对国内外现有技术的了解和分析，利用任务书上所给定的挖掘机铲斗额定装载载荷，先计算出铲斗的斗容，而后选用标准容量铲斗，根据所选出的标准铲斗，计算出挖掘机的最大铲取阻力、最大卸载高度、最小卸载距离等一些设计所必需用到的量。通过对工作机构上九个铰接点位置的确定来设计出动臂的模型及动臂上各点的受力，然后计算出举臂油缸和转斗油缸的内径、活塞杆的杆径，选出标准的液压缸。 关键词：铲斗；液压缸；动臂；挖掘机
Abstract In this paper, the design is a mini-excavators, as for the industry, there are special-purpose civilian loading machinery, it can be used in underground coal mines to clear a narrow space, loading, transport, etc., can also be used for metallurgy, mining, occasions, such as tunnel construction excavation work load.In this design, both at home and abroad through the understanding of existing technology and analysis, the use of task books given by the excavator bucket load rated load, calculate the first bucket of the bucket capacity, and then choose the standard size of the bucket, elected in accordance with standard bucket, to calculate the largest excavator shovel access resistance, the maximum unloading height, minimum distance, such as unloading the design used in the volume necessary. Through the work of nine institutions to determine the location of hinge points out to design the model and the moving arm arm stress points, and then calculate the fuel tank and to fight the diameter of the fuel tank, the rod diameter rod, the election a standard hydraulic cylinders. Keywords: bucket hydraulic cylinder boom excavator
目录 1 绪论 (1) 1.1 选题意义 (1) 1.2 国内外研究现状 (2) 1.3 研究内容及方法 (3) 2 行走装置设计总体基本方案 (4) 2.1行走装置设计原则 (4) 2.2轮式液压挖掘机行走装置的结构形式 (4) 2.3液压系统的设计 (6) 2.4轮式行走装置的传动设计（液压机械传动） (10) 2.5轮式行走装置的构造 (11) 2.5.1悬挂装置选择 (11) 2.5.2 转向机构 (12) 2.5.3 转向方式 (13) 3 整机传动系的设计 (15) 3.1选择液压马达类型、行走速度及传动比 (15) 3.2实际速度及牵引力 (16) 3.3挖掘机行走装置参数 (16) 3.4 变速箱设计 (17) 3.4.1低速档齿轮设计 (17) 1 材料选择 ..................................... 错误！未定义书签。 2 齿数确定 ..................................... 错误！未定义书签。 3 按齿面接触强度设计 ........................... 错误！未定义书签。 4 按齿根弯曲强度设计 ........................... 错误！未定义书签。 5 齿轮几何尺寸计算 ............................. 错误！未定义书签。 3.4.2高速档齿轮设计 (18) 3.4.3齿轮变位 (19) 3.5 轮边减速器 (21) 3.5.1传动方案的选择 (21) 3.5.2配齿选择 (21) 3.5.3行星传动系设计 (22)
本科生毕业论文（设计） 题目SWE85挖掘机夹桩压桩 机构三维设计 学生姓名 指导教师 学院机电工程学院 专业班级
目录 摘要 (Ⅰ) ABSTRACT (Ⅱ) 第1章绪论 (1) 1.1挖掘机的发展概述 (1) 1.2挖掘机的结构及其工作原理 (2) 1.3国外挖掘机的夹桩压桩机构发展现状 (3) 1.4挖掘机的发展趋势 (4) 1.3.1 技术功能创新：一机多用与简化操作 (4) 1.4.2外观造型创新：工业设计与环境协调 (4) 1.4.3设计方法创新：电脑应用与模块设计 (5) 1.4.4控制方法创新：电子控制与信息集成 (5) 1.4.5人工智能创新：灵性机器与机器人化 (5) 1.5 选题意义和任务要求 (6) 第二章夹桩压桩机构的设计 (7) 2.1 夹桩压桩机构设计方案的比较与确定 (7) 2.1.1方案一 (7) 2.1.2方案二 (8) 2.1.3方案三 (8) 2.2夹桩压桩机构方案的确定 (9) 2.3夹桩压桩装置的结构设计 (10) 2.3.1夹杆底部铰接位置的确定 (10) 2.3.2油缸行程的确定 (10) 2.4油缸给夹杆推力F的计算 (11) 2.4.1夹杆器所受的摩擦力与压力的计算 (11) 2.4.2计算油缸的对夹杆的作用力 (12) 2.5夹桩压桩机构部分零部件的设计 (13) 2.5.1安装座的结构设计 (13) 2.5.2转接头的设计 (13) 2.5.3转动接头的设计 (14) 2.5.4夹桩爪的设计 (14) 2.5.5各零部件体积和质量的计算 (14) 2.6 销轴的挤压与剪切强度校核 (16) 2.6.1与活塞杆铰接的销轴的挤压与剪切强度校核 (16) 2.6.2夹桩爪与底座铰接销轴的校核 (17) 2.6.3接头与转动接头铰接销轴的校核 (18)
挖掘机液压系统设计 1 液压挖掘机结构与工作原理 液压挖掘机由于在动力装置和工作装置之间采用容积式液压传动，靠液体的压力能进行工作，相对机械传动具有许多优点:能无极调速且调速范围大，最大速度和最小速度之比可达1000:1能得到较低的稳定转速；快速作用时，液压元件产生的运动惯性较小，并可作高速反转；传动平稳，结构简单，可吸收冲击和振动；操纵省力灵活，易实现自动化控制；易实现标准化、通用化、系列化。因此液压挖掘机逐步取代机械式挖掘机是必然的趋势。 单斗液压挖掘机是装有一只铲斗并采用液压传动进行挖掘作业的机械。它是目前挖掘机械中重要的机种。单斗液压挖掘机的作业过程是以铲斗(一般装有斗齿)的切削刃切削土壤并将土装入斗内，斗满后提升。回转至卸上位置进行卸土，卸空后铲斗再转回并下降到地面进行下一次挖掘。当挖掘机挖完一段土后，机械移动一段距离，以便继续作业。因此单斗液压挖掘机是一种周期作业的自行式上方机械。 1.1 液压挖掘机整机性能 液压挖掘机可分为:动力系统、机械系统、液压系统、控制系统。液压挖掘机作为一个有机整体，其性能的优劣不仅与工作装置机械零部件性能有关，还与液压系统、控制系统性能有关。 (1) 动力系统 挖掘机工作的主要特点是环境温度变化大，灰尘污物较多，负荷变化大，经常倾斜工作，维护条件差。因此液压挖掘机原动力一般由柴油机提供，柴油机具有工作可靠、功率特性曲线硬、燃油经济等特点，符号挖掘机工作条件恶劣，负荷多变的要求。挖掘机的额定负荷与汽车。拖拉机不同，汽车和拖拉机指在最高转速下、连同机油泵、发电机等必要附件，分钟内的最大功率;挖掘机是指在额定转速下一小时以上的额定功率。挖掘机采用车用柴油机时，最大功率指数降低。 (2) 机械系统
设计（论文） 题目 履带式挖掘机行走装置的设计 设计（论文）类型（划“√”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它 √ 一、本课题的发展现状 履带式挖掘机属于工程机械，而工程机械是国民经济建设及国防工程施工中使用的重要技术装备，在国民经济建设中，尤其是城市建设、民用建筑、水利建设、道路构筑、机场修建、矿山开采、码头建造、农田改良中，工程机械起着越来越重要的作用。我国的工程机械行业目前进入了一个高速发展阶段，推、挖、装、起重、铲土运输、筑路、农用机械等各种品种齐全并形成了系列化，各种工程机械虽然品种很多但基本上可划分为动力装置、行走装置和工作装置。行走装置是全机的基础。 二、本课题的国内外发展趋势 由于传统履带式挖掘机具有很多的不足之处（如跨越障碍物的能力弱，摩擦阻力损失大，性价比高，稳定性差等），因此未来挖掘机的结构逐渐向着实用化的方向发展，从而呈现出新的发展趋势。 1）挖掘机的各个零部件趋于系列化，利于机械的维修。 2）新型的液压式挖掘机的稳定性得到进一步的改善。 三、本课题的主要研究内容（提纲） 1、履带式挖掘机的发展趋势 2、托链轮体及轮架的制造过程 3、传动方案的总体设计 4、履带张紧装置的设计 5、履带式行走装置的总体方案设计 6、驱动轮设计 7、导向轮设计 8、支重轮的设计
四、文献综述（国内外研究情况及其发展） 从国内情况来看，我国挖掘机行业整体发展水平较国外缓慢，在挖掘机液压系统方面的理论还比较薄弱。国内大部分挖掘机企业在挖掘机液压系统传统技术方面的研究具有一定基础，但由于采用传统液压系统的挖掘机产品在性能、质量、作业效率、可靠性等方面均较差，因此采用传统液压系统的挖掘机在国内市场上基本失去了竞争力，取而代之的是采用各种高新技术的国外挖掘机产品。先进的挖掘机液压系统都被国际上一流的生产企业垄断，国内企业在该领域的研究几乎是空白，这样国内的挖掘机生产厂家就无法独立制造出性能优异的挖掘机，绝大部分的市场份额都被国外各种品牌的挖掘机所占据。以20t级的中型液压挖掘机为例，国产20t级挖掘机大多数是欧洲80年代初的技术”，同90年代初以来在国内形成批量的日本小松、日立、神钢以及韩国大宇、现代等机型相比，其主要差距柴油机功率偏低，液压系统流量偏小，液压系统特性差，导致平台回转速度低，行走速度低，各种性能参数均偏小，整机性能和作业效率较国外偏低。研究挖掘机的节能控制处于非常关键的地位，决定了国内挖掘机今后的竞争力。尽管国外挖掘机节能控制已经发展到了非常成熟的地步，但并不意味着我们没有一点机会，混合动力汽车的发展为我们挖掘机等工程机械的的节能提供了很好的借鉴，说明挖掘机节能还有很大的潜力可挖，乐观估计的话应该还有50%的节能潜力。 中国工程机械行业从形成、发展到壮大，成为世界工程机械大国，经历了短短的40余年，特别是改革开放30年来，发展尤为迅速，以液压挖掘机为例，1993年我国液压挖掘机总销量为2349台，15年后的2008年我国液压挖掘机的总销量高达83000台，15年增长35倍。而2010年我国液压挖掘机的总销量已超过一万台，挖掘机行业在中国机械行业中占据了不可替代的地位。
三、工作装置各部分的基本尺寸计算和验证 反铲装置的合理设计问题至今尚未理想地解决。以往多按经验，采取统计和作周试凑的方法，现在则尽可能采用数解分析方法。液压挖掘机基本参数是表示和衡量挖掘机性能的重要指标，本文主要计算和验证铲斗、动臂、斗杆的尺寸。 （一）反铲装置总体方案的选择 反铲装量总体方案的选择包括以下方面： 1、动臂及动臂液压缸的布置 确定用组合式或整体式动臂，以及组合式动臂的组合方式或整体式动臂的形状动臂液压缸的布置为悬挂式或是下置式。 2、斗杆及斗杆液压缸的布置 确定用整体式或组合式斗扦，以及组合式斗杆的组合方式或整体式斗扦是否采用变铰点调节。 3、确定动臂与斗杆的长度比，即特性参数112K l =。 对于一定的工作尺寸而言，动臂与斗杆之间的长度比可在很大围选择。—般当K 1＞2时(有的反铲取K 1＞3)称为长动臂短斗杆方案，当K 1＜1.5时属于短动比长斗杆力案。K 1在1.5~2之间称为中间比例方案。要求适用性较强而又无配套替换构件或可调结构的反铲常取中间比例方案。 4、确定配套铲斗的种类、斗容量及其主参数，并考虑铲斗连杆机构传动比是否需要调节。 5、根据液压系统工作压力、流量、系统回路供油方式、工厂制造条件等确定各液压缸缸数、缸径、全伸长度与全纳长度之比λ。考虑到结构尺寸、运动余量、稳定性和构件运动幅度等因素一般取λ1＝1.6~1.7。取λ2＝1.6~1.7；λ3＝1.5~1.7。 （二） 斗形主要参数的确定 当铲斗容量q 一定时，挖掘转角2?，挖掘半径R 和平均斗宽B 之间存在一定的关系，即具有尺寸R 和B 的铲斗转过2?角度所切下的土壤刚好装满铲斗，于是斗容量可按下式计 算： 2 1(2sin 2)2 s q R B K ??= - (4.1) 式中： s K ——土壤松散系数。（取 1.25s K = ） 一般取: (4.2) R 的取值围： (4.3) 式中： q ——铲斗容量，3m ； B ——铲斗平均宽度，m 。 可根据表4-3根据斗容选取B 值。 根据式（4.1）可得 φ值
摘要
当今随着科技的不断进步与发展，各行各业都面临着技术的革新，同时也面 临着来自多方面的挑战。而随着社会的发展进步，工程机械在各行各业中起到了 举足轻重的地位。然而，在不同的环境下，对挖掘机等工程机械的大小、性能的 要求有所不同， 各种性能参数决定其工作环境。工程机械在国民生产中有着很 重要的位置，它在很大程度上取代了原始的、落后的生产工具，它在现今中国和 全世界的飞速发展的今天功不可没。而挖掘机的行走装置是整个机械的支撑部 分，它承受机械的自重及工作装置挖掘时的反力，使挖掘机稳定的支撑在地面工 作，也是挖掘机在工作场地自由移位的装置。行走装置设计的好坏会影响挖掘机 的机动性、爬坡能力、越野性能、接地比压以及挖掘机的稳定性等。
本设计的主要内容为：液压挖掘机行走装置总体方案设计；绘制装配草图和 总装配图；行走装置牵引力的计算；行走装置传动方案的选择和传动比的设计计 算；一些主要零部件的强度校核；张紧装置、行走架和四轮一带的选型设计；绘 制零、部件图和总装配图，编写设计计算说明书。
本设计的主要特点是：本方案设计中提出多种方案，从理论上、实际经验上、 可靠性、可实现性、综合性能等进行方案比较，从而选择最佳方案。技术设计中 应考虑总体配置合理、安全；选材、加工方法和技术条件可行；制图正确、标注 齐全符合国家标准。充分注意整机各子系统之间的相关性，力求整机性能的一致 性和最优化性。
关键字：液压挖掘机、行走装置、底盘。
精品
as technology continues to progress and development all walks
of life are faced with technology
innovation.
is also
facing challenges from a wide range
精品
机械原理设计任务书 学生姓名朱班级学号20127462 设计题目：挖掘机工作装置机构设计 一、设计题目简介 单斗挖掘机是一种重要的工程机械，广泛 应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林 开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和 矿山采掘工业中，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 起着十分巨大的作用。随着国家经济建设的不 断发展，单斗挖掘机的需求量将逐年大幅度增 长，其在国民经济建设中的作用将越来越显 著。 反铲装置作为单斗挖掘机工作装置的一种主要形式，在工程实践中占有重要地位。反铲装置的各组成部分有各种不同的外形，要根据设计要求选用适合的结构并对其作运动分析。然后，在满足机构运动要求的基础上对各机构参数进行理论计算，确定各机构尺寸参数，确定挖掘机反铲装置的基本轮廓。 挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘机性能参数的重要性能指标，对其分析计算至关要。挖掘阻力主要与挖掘对象及自身尺寸参数有关，而挖掘力则受众多条件限制，危险工况的分析是关键点。在挖掘力分析基础上，可对各杆件铰接点进行力的分析计算，并进行机构设计的合理性分析。 二、设计数据与要求 该型挖掘机工作装置,由两节臂，一挖斗组成，停机面最大挖掘半径(mm):9850；最大挖掘深度(mm):6710；最大挖掘高度(mm):9840，液压缸驱动。 三、设计任务 1、提出可能的运动控制方案，绘制方案的机构简图，计算工作装置的自由度，进行方 案分析评比，从中选取最适合挖掘机工作装置的机构； 2、根据所确定的机构方案进行杆及运动副的尺寸计算，要有计算过程（图解法也必须 有作图步骤），并根据所计算尺寸依据国家相关标准提出油缸的布置及其运动要求； 3、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。 4、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、和加速度线图。 5、编写说明书，说明书应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。 四、提示 1、每一节斗杆应有一个油缸控制，即该机构应由多个自由度 2、按设计要求，主要考虑几个极限位置的相关数据 完成日期：年月日指导教师
摘要 挖掘机是大多数露天矿必不可少的生产设备，是工程机械中最重要的采掘设备，在冶金、能源、矿山等方面有广泛的应用。矿用挖掘机是露天矿间断式开采的主要设备,它可以实现完全机械化,具有机械化自动化程度高、斗容量大、环保性能好、挖掘效率高、进度快、机动性能好等优点。 由于常常在野外和露天作业，工作环境十分恶劣，要求挖掘机的各个装置既要结构合理,性能安全可靠又要尽可能降低成本。推压机构作为挖掘机的主要的工作部件，它的性能直接影响挖掘机的整体工作性能。本文通过对挖掘机的四种工况进行分析，确定推压机构的计算载荷，确定推压机构所需的功率，确定传动方案，设计推压机构。 本文还介绍了挖掘机国内外发展的现状、挖掘机的结构组成及工作过程，以及本需要应用的理论基础和应用的工具，并使用AutoCAD20XX软件绘制推压机构总装及零部件的二维图纸。 关键词：矿用挖掘机推压机构二级减速器有限单元法
Abstract Excavator is necessary producing equipment for lots of strip mine, and it is the most excavating equipment of engineering machine which is broadly used in metallurgy, energy sources, mine etc. Large mining excavator is the main equipment when exploiting strip mine. It can achieve pletely mechanization. It has the characteristic of high automatization, good property of environmental protection, the efficiency of excavation is high, and progress is rapid, quality is reliable,and maneuverability is good. Due to work outside frequently, working environment is very bad. Which needs excavator not only has reasonable configuration, safe and reliable performance, but also has lower cost. pushing mechanism is excavator’s leading working parts, whose performance can directly influence excavator’s working performance..Based on the four excavators working conditions,we analyse and determine assumed load ,pushing power and driving scheme of pushing mechanism, then design the pushing mechanism. This paper describes the status of the development of domestic and foreign excavators, the structure and the work process of excavators, the excavators’pushing mechanism theory and application tools are introduced in this paper, and mapping two-dimensional Drawings of assembly and parts of excavators’pushing mechanism by AutoCAD 20XX software. Keywords:mining excavator pushing mechanism secondary reducing device FEA
液压挖掘机行走装置https://www.doczj.com/doc/bf1081113.html, 因为行走装置兼有液压挖掘机的支撑和运行两大功能，因此液压挖掘机行走装置应尽量满足以下要求： 1）应有较大的驱动力，使挖掘机在湿软或高低不平等不良地面上行走时具有良好的通过性能、爬坡性能和转向性能。 2）在不增大行走装置高度的前提下使挖掘机具有较大的离地间隙，以提高其不平地面上的越野性能。 3）行走装置具有较大的支撑面积或较小的接地比压，以提高挖掘机的稳定性。 4）挖掘机在斜坡下行时不发生下滑和超速溜坡现象，以提高挖掘机的安全性。 5）行走装置的外形尺寸应符合道路运输的要求。 液压挖掘机的行走装置，按结构可分为履带式和轮胎式两大类。 履带工行走装置的特点是，驱动力大（通常每条履带的驱动力可达机重的35%-45%），接比压小（40-150kPa），因而越野性能及稳定性好，爬坡能力大（一般为50%-80%，最大的可达100%），且转弯半径小，灵活性好。履带式行走装置在液压挖掘上使用较为普遍。 但履带式行走装置制造成本高，运行速度低，运行和转向时功率消耗大，零件磨损快，因此，挖掘机长距离运行时需借助于其他运输车辆。 轮胎式行走装置与履带式的相比，优点是运行速度快、机动性好，运行时轮胎不损坏路面，因而在城市建设中很受欢迎，缺点是接地比压大，爬坡能力小，挖掘作业时需要用专门支腿支撑，以确保挖掘机的稳定性和安全性。 履带式行走装置组成与工作原理 履带式行走装置由“四轮一带”（即驱动轮、导向轮、支重轮、托轮、以及履带），张紧装置和缓冲弹簧，行走机构，行走架等组成。 挖掘机运行时，驱动轮在履带的紧边——驱动段及接地段（支撑段）产生一个拉力，企图把履带从支重轮下拉出，由于支重轮下的履带与地面间有足够的附着力，阻止履带的拉出，迫使驱动轮卷动履带，导向轮再把履带铺设到地面上，从而使挖掘机借支重轮沿着履带轨道向前运行。 液压传动的履带行走装置，挖掘机转向时由安装在两条履带上、分别由两台液压泵供油的行走马达（用一台油泵供油时需采用专用的控制阀来操纵）通过对油路的控制，很方便地实现转向或就地转弯，以适应挖掘机在各种地面、场地上运动。
挖掘机工作装置设计 设计
郑州科技学院 本科毕业设计（论文） 题目挖掘机工作装置设计 学生姓名王利军 专业班级机械设计制造及其自动化 08级本科（6）班 学号200833467 院（系）机械工程学院 指导教师（职称）陈长庚工程师 完成时间2012年 5 月 16 日
挖掘机工作装置设计 摘要 单斗挖掘机是一种重要的工程机械，广泛应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和矿山采掘工业中，对减轻繁重的体力劳动、保证工程质量、加快建设速度、提高劳动生产率起着十分巨大的作用。随着国家经济建设的不断发展，单斗挖掘机的需求量将逐年大幅度增长，其在 国民经济建设中的作用将越来越显著。 反铲装置作为单斗挖掘机工作装置的一种主要形式，在工程实践中占有重要地位。反铲装置的各组成部分有各种不同的外形，要根据设计要求选用适合的结构并对其作运动分析。然后，在满足机构运动要求的基础上对各机构参数进行理论计算，确定各机构尺寸参数，确定挖掘机反铲装置的基本轮廓。 挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘机性能参数的重要性能指标，对其分析计算至关重要。挖掘阻力主要与挖掘对象及自身尺寸参数有关，而挖掘力则受众多条件限制，危险工况的分析是关键点。在挖掘力分析基础上，可对各杆件铰接点进行力的分析计算，并进行机构设计的合理性分析。 关键词：单斗挖掘机运动分析力学分析强度校核
SINGLE DOU EXCAVATOR WORKING DEVICE DESIGN ABSTRACT Single d o u excavator is a kind of important engineering machinery, widely used in building, road engineering, water conservancy construction, forestry development, port construction, national defense construction and the conditions of fortifications mining extraction industries, to reduce heavy manual labor, ensuring the quality of projects and accelerate the construction speed and improve labor productivity plays an enormous role. With the continuous development of national economic construction, d o u excavator demand will greatly increas e year by year, its role in national economic construction will become more and more prominent. The shovel device as a single d o u excavator working device of a main form in engineering practice, occupies an important position. The shovel device of each component of a variety of different shape, according to the design requirements for the selection of the structure and kinematic analysis. Then, on the basis of the requirement of motion parameters of various institutions, organizations, and determine the size parameters of the shovel device determine excavator basic outline. Digging resistance and mining force is the important measure excavator performance parameters on its performance index analysis, calculation is very important. Digging resistance with mining and relevant parameters, and their size by numerous dig power restriction, dangerous working conditions, the analysis is the key point. Based on the analysis in the mining strength to the bar on the pivotal point force calculation and analysis and the rationality of the design. KEY WORDS: Single d o u excavator, Motion analysis, Mechanics analysis，Strength Check
液压挖掘机行走装置设计 1 绪论 改革开放以来，我国的科学技术、信息技术迅猛发展，各行各业都发生了翻天覆地的变化，工程机械行业同样得到了相应的快速发展。各行各业都在奋力拼搏、大胆创新，使得工程机械品种不断增加、产量不断提高、性能不断完善，发展势头强劲。液压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。它的发展与应用反映了一个国家施工机械化的水平。液压挖掘机由发动机、液压系统、回转机构、工作装置、底盘五部分组成。发动机的作用是提供动力；液压系统功能是把发动机机械能以油液为介质，利用油泵转变为液压能传送给油缸、马达等，再传动各个执行机构，实现各种运动；回转机构是实现转台的回转；工作装置的作用是进行作业；底盘的作用是承重、传力并保证满足对车速、牵引力和行驶方向的要求。底盘是组成整体的主要部分，行走机构的性能优劣直接影响整机的使用性能、经济性能，因此着力研究液压挖掘机的行走装置具有十分重要的意义。根据设计依据及要求，完成挖掘机行走机构总体及减速器设计，进一步掌握挖掘机的设计方法和步骤；巩固、加深对所学的基础理论、基本技能和专业知识的掌握；了解国内外液压挖掘机发展状况。 液压挖掘机是在机械传动挖掘机的基础上发展起来的。它的工作过程是以铲斗的切割刃切削土壤，铲斗装满后提升、回转至卸土位置，卸空后的铲斗再回到挖掘位置并开始下一次的作业。因此，液压挖掘机是一种周期作业的土方机械。液压挖掘机与机械传动挖掘机一样，在工业与民用建筑、交通运输、水利施工、露天采矿及现代化军事工程中都有着广泛的应用，是各种土石方施工中不可缺少的一种重要机械设备。所以，液压挖掘机作为工程机械的一个重要品种，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，都起着很大的作用。据建筑施工部门统计，一台容量为1.0 m3的液压挖掘机挖掘Ⅰ~Ⅳ级土壤时。每班生产率大约相当于300~400 和工人一天的工作量。因此，大力发展液压挖掘机，对于提高劳动生产率和加速国民经济的发展具有重要意义。 1.1 选题意义 液压挖掘机是在机械传动挖掘机的基础上发展起来的。它的工作过程是以铲斗的切削刃切削土壤，铲斗装满后提升、回转至卸土位置，卸空后的铲斗再回到挖掘位置
液压挖掘机行走装置介绍 因为行走装置兼有液压挖掘机的支撑和运行两大功能，因此液压挖掘机行走装置应尽量满足以下要求：1）应有较大的驱动力，使挖掘机在湿软或高低不平等不良地面上行走时具有良好的通过性能、爬坡性能和转向性能。 2）在不增大行走装置高度的前提下使挖掘机具有较大的离地间隙，以提高其不平地面上的越野性能。 3）行走装置具有较大的支撑面积或较小的接地比压，以提高挖掘机的稳定性。 4）挖掘机在斜坡下行时不发生下滑和超速溜坡现象，以提高挖掘机的安全性。 5）行走装置的外形尺寸应符合道路运输的要求。 液压挖掘机的行走装置，按结构可分为履带式和轮胎式两大类。 履带工行走装置的特点是，驱动力大（通常每条履带的驱动力可达机重的35%-45%），接比压小 （40-150kPa），因而越野性能及稳定性好，爬坡能力大（一般为50%-80%，最大的可达100%），且转弯半径小，灵活性好。履带式行走装置在液压挖掘上使用较为普遍。 但履带式行走装置制造成本高，运行速度低，运行和转向时功率消耗大，零件磨损快，因此，挖掘机长距离运行时需借助于其他运输车辆。 轮胎式行走装置与履带式的相比，优点是运行速度快、机动性好，运行时轮胎不损坏路面，因而在城市建设中很受欢迎，缺点是接地比压大，爬坡能力小，挖掘作业时需要用专门支腿支撑，以确保挖掘机的稳定性和安全性。 履带式行走装置组成与工作原理 履带式行走装置由“四轮一带”（即驱动轮、导向轮、支重轮、托轮、以及履带），张紧装置和缓冲弹簧，行走机构，行走架等组成。 挖掘机运行时，驱动轮在履带的紧边——驱动段及接地段（支撑段）产生一个拉力，企图把履带从支重轮下拉出，由于支重轮下的履带与地面间有足够的附着力，阻止履带的拉出，迫使驱动轮卷动履带，导向轮再把履带铺设到地面上，从而使挖掘机借支重轮沿着履带轨道向前运行。 液压传动的履带行走装置，挖掘机转向时由安装在两条履带上、分别由两台液压泵供油的行走马达（用一台油泵供油时需采用专用的控制阀来操纵）通过对油路的控制，很方便地实现转向或就地转弯，以适应挖掘机在各种地面、场地上运动。 轮胎式行走装置 轮胎式液压挖掘机行走装置的结构型式很多，有采用标准汽车底盘的可轮式拖拉机底盘的，但斗容量稍大、工作性能要求较高的轮胎式液压挖掘则采用专用的轮胎式底盘行走装
毕业设计(论文)开题报告题目：多功能挖掘机工作装置设计
图1 整体式直动臂图2 整体式弯动臂
注：1. 正文：宋体小四号字，行距22磅。 2. 开题报告由各系集中归档保存。 参考文献 [1] 任友良.液压挖掘机工作装置结构性能分析[D].杭州:浙江大学,2010:9-22 [2] 康海洋.液压挖掘机动臂结构动态分析[D].长沙:长沙理工大学,2007:6-18 [3] 王建军，冯光金，占必红等.小型挖掘机工作装置三维建模及有限元分析[J].中国工程 机械学报，2011，（9） [4] 牛多青，尹成龙，汪振乾等.基于SolidWorks的挖掘机工作装置虚拟设计[J].机械制造， 2007，（45） [5] 周勇，宋春华.国内外液压挖掘机的发展动向[J].矿山机械，2008，（36） [6] 朱建新，邹湘伏，黄志雄.谈国产液压挖掘机未来的发展趋势[J].凿岩机械气动工具， 2003，（3） [7] 何清华，张大庆，郝鹏等.液压挖掘机工作装置仿真研究[J].系统仿真学报，2006，（18） [8] 刘韬，胡军科，谢平.液压挖掘机工作装置结构的优化设计[J].建设机械技术与管理， 2010 [9] 张林艳，邓子龙，张红亮等.挖掘机工作装置虚拟样机的建立与动力学仿真[J].辽宁石 油化工大学学报，2008，（28） [10] 张卫国. 液压挖掘机工作装置动力学仿真分析及研究[D].山西：太原理工大学，2010 [11] 郑东京.挖掘机工作装置的有限元分析及其仿真[D].陕西：西北农林科技大学，2011 [12] 陈玉峰.液压挖掘机工作装置运动与动力综合优化研究[D].重庆：重庆大学，2005 [13] 杜文靖，崔国华，刘小光.液压挖掘机工作装置整体集成有限元分析[J].农业机械学报， 2007（38） [14]GU Jun and SEW ARD Derek.Digital Servo Control of a Robotic Excavator[J].CHINESE
小型履带式挖掘机结构设计 （开题报告） 一、本课题的研究目的和意义： 小型履带式挖掘机是在机械传动挖掘机的基础上发展起来的。它的工作过程是以铲斗的切削土壤，铲斗装满后提升、回转至卸土位置，卸空后的铲斗再回到挖掘位置开始下一次的作业。因此小型履带式挖掘是一种周期作业的土方机械。 小型履带式挖掘机在国民经济建设的许多行业被广泛地采用，如工业与民用建筑、交通运输、水利电气工程、农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等等行业的机械化施工中。据统计，一般工程施工中约有60%的土石方量、露天矿山中80%的剥离量和采掘量是用挖掘机完成的。 小型履带式挖掘机因其体积小，主要应用于城市、相对狭窄的地区，替人力劳动，其用途广泛，主要作业是挖掘、装载、整地，用于城市管道、道路、住宅建设、基础工程和园林作业等。它不仅体积小，机动灵活，且可附装各种工作装置，属多功能建设机械。采用小挖掘机可以大大减轻人力的劳动，缩短施工周期。 为节省劳动力、减轻繁重体力劳动，提高劳动生产率、加快建设速度，保证工程质量和降低成本，采用机械化施工是根本的措施。它对尽早发挥建设投资效果，促进国名经济的高速度发展有很大的作用。 二、文献综述（国内外研究情况及其发展）： 我国前些年大量投入使用的高速公路等基础设施，近来正越来越多地进入维护保养期，同时城市建设也由“大拆大建”逐渐向“精雕细刻”转变。随着我国城市化建设进程加快，今后小型工程机械设备将逐步升温，小型挖掘机市场为业内人士普遍看好。 小型液压挖掘机（以下简称小挖）在国外一般指６ｔ级以下产品，国内目前尚没有明确分类，常指１３或１０ｔ级以下产品，国内市场目前主要存在这样两类小型挖掘机产品：一类是为工程施工配套的３６０°全回转、履带或轮胎行走的标准型液压挖掘机，另一类是面向广大农村市场的低档配置产品即农用挖掘机或汽车式挖掘机。 三、本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式： 根据查阅的资料提出若干解决问题的方案并加以讨论。 进行小型履带式挖掘机总体结构设计，根据老师的要求，做必要的设计和绘图。 （1）设计和校核主要零部件 （2）绘制总体装配图 （3）绘制重要零部件的零件图 完成设计的图纸。 四、拟解决的关键问题： （1）设计和校核主要零部件 （2）零部件尺寸、参数设计 （3）装配部位的结构形式
液压挖掘机行走装置设计毕业论文 第一章设计原则及方案的选择 1.1 行走装置设计原则 单斗液压挖掘机的行走装置是整机的支撑部分，其作用是用来承受机械的自重及工作装置挖掘时的反力，使挖掘机稳定的支撑在地面上工作。同时又使挖掘机能在工作时作场运动及转移工地时作运输性（轮式行走装置）运行。 因而，设计单斗液压挖掘机的行走装置时应尽量满足以下要求： 1、单斗液压挖掘机应有较大的牵引力，使挖掘机在湿软的地面或高低不平的地面上行走时具有良好的越野性能，并有较强的爬坡能力和转弯能力： 2、在不增高行走装置的总高度的前提下应使行走装置具有较大的离地间隙，使挖掘机在不平地面上行走具有良好的通过性能： 3、要降低挖掘机的接地比压或使其具有较大的支撑面积，以提高挖掘机的稳定性： 4、挖掘机在斜坡下行时不发生超速溜坡现象，挖掘时不发生下滑，提高工作时的安全可靠性： 5、挖掘机的行走装置外形尺寸应符合道路运输的要求。 轮胎式行走装置与履带式相比，最大的优点是机动性好，运行速度快（通常达到20KM/h）。如将传动箱脱档后由牵引车拖运作长距离运输时，速度可达60KM/h。轮胎式行走装置的缺点是接地比压较大（150～500KPa）爬坡能力较小（通常不超过65％）。挖掘时需用专门的支腿支撑使机身稳定。目前轮胎式行走装置基本上只用在斗容量1m3以下的挖掘机中。单斗液压挖掘机的行走装置按照传动方式可分为液压式和机械式两类。 选择行走装置的形式时，应根据工作地点的土壤条件、工作量、运输距离及使用条件等决定。
图1.1 挖掘机样机图
1.2轮胎式挖掘机行走装置的结构形式 轮胎式液压挖掘机形式很多，有装在标准汽车地盘上的液压挖掘机，也有装在轮胎式拖拉机地盘上的悬挂式液压挖掘机。这些挖掘机的斗容量斗较小，工作装置回转角度受一定的限制。若斗容量稍大、工作性能要求较高的轮胎式挖掘机斗具有专业的轮胎地盘行走装置。 专用轮胎地盘的行走装置式根据挖掘机的工况、行驶要求等因素合理设计的行走装置，挖掘机的作业及行驶操作均在驾驶室进行，因此，操作方便，灵活可靠。 1.2.1根据回转中心位置的不同，专用轮胎地盘行走装置可分为下列几种： a. 全轮驱动，无支腿，转台布置在两轮的中间，两轴轮距相同。这中地盘的优点是省去支腿，机构简单，便于在狭窄地点施工，机动性好。缺点是行走时转向桥负荷大，操作困难或需液压助力装置。因此这种结构仅适用于小型挖掘机。 b．全轮驱动，转台偏于固定轴一边，减轻了转向桥的负荷，并便于操作。支腿装在固定轴一边，增加了工作时的稳定性。这种结构适用于中小型挖掘机。 c. 单桥驱动。转台远离中心。驱动轮的轮距较宽。而转向轴短小。两轮贴近。转向时绕垂直轴转动.在公路上行驶时可将铲斗放在前面的加长车架上.由于轮胎形成三支点布置。受力较好。无需悬挂摆动装置。行驶时转弯半径小。工作时四个支腿支撑.这种结构的缺点是行走时在松软地面会形成三道车辙，阻力较大。而且三支点地盘的稳定性较差，故这种结构仅适用于小型挖掘机。 d. 全轮驱动。具有四个支腿。转台接近固定轴一边。前轴摆动。由于中心偏后。因此转向桥负荷较轻。易操作。并且通常采用大型轮胎和低压轮胎。因而对地面要求无标准汽车地盘那么严格.这种轮胎地盘目前在中大型挖掘机中应用最普遍。