小型履带液压挖掘机工作装置的结构设计及其运动学分析

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小型液压挖掘机工作装置与液压系统的分析研究的开题报告

小型液压挖掘机工作装置与液压系统的分析研究的
开题报告
一、研究背景
随着工业化进程的推进，挖掘机已经成为各个领域必不可少的一种
工程机械。

其中，小型液压挖掘机由于其体积小、操作简便、适用范围
广泛，受到了越来越多消费者和企业的青睐。

小型液压挖掘机工作装置
和液压系统的研究，对提高其工作效率、降低成本和延长寿命具有非常
重要的意义。

二、研究内容
本研究主要包括小型液压挖掘机工作装置和液压系统的分析研究，
具体分为以下方面：
1.分析小型液压挖掘机工作装置的结构和工作原理，探讨其各个部
件的作用，包括液压泵、油缸、液压管路等等。

2.对小型液压挖掘机液压系统进行系统分析，包括研究其工作原理、工作过程、控制方式等等，以及对其故障排除和维护保养进行深入研究。

3.针对小型液压挖掘机的现状和市场需求，探讨如何提高其工作效率、降低成本和延长使用寿命，研究可能的改进措施和解决方案。

三、研究目标
本研究的目标是开展小型液压挖掘机工作装置和液压系统的分析研究，包括结构和工作原理的详细分析、系统分析以及维修保养方案的制定。

同时，我们的研究将采用一系列先进的技术手段和工程实践来实现
我们的目标，包括仿真分析、实验测试和现场调试等。

通过本研究，我们希望能够为小型液压挖掘机的设计、研发和生产提供技术支持和数据支撑。

同时，也希望通过我们的研究成果，为各行各业提高工作效率、降低成本和延长使用寿命提供参考和借鉴。

WY100液压履带挖掘机总体及工作装置设计及运动仿真

关键词：液压挖掘机工作装置液压系统运动仿真
ABSTRACT
Construction machinery hydraulic excavator is oneof the most important productswhichhashigh technical content.Working mechanism is the main equipment of hydraulic excavator,each jointpoint and the design of the concrete structureareimportant factorsto decide the working mechanism of the performance level, determiningthe working performance of hydraulic excavator, which influence the use performance is good or bad, so theresearchof hydraulic excavator is very necessary. The main characteristics of hydraulic excavator isas follow:It hasastepless speed regulation and wide speed range,itcan obtain stable low speed,whenactionquickly, the hydraulic parts produceasmallinertiaandgood acceleration performance, anditcan be used for high speed reversal,producesmooth transmission, simple structure, can absorb the impact and vibration, labor-saving operation,it iseasytocontrolautomaticallyandrealize the standardization, seriationandgeneralization.

小型液压挖掘机工作装置的设计

图 2.4 铲斗连接布置示意图
（五）铲斗的结构选择
铲斗结构形状和参数的合理选择对挖掘机的作业效果影响很大，合适的铲斗应满足以下要求：
1、有利于物料的自由流动。铲斗内壁不宜设置横向凸缘、棱角等。斗底的纵向剖面形状要适合于各种物料的运动规律。
2、要使物料易于卸尽。 3、为使装进铲斗的物料不易于卸出，铲斗的宽度与物料的粒径之比应大于 4，大于 50 时，颗粒尺寸不考虑，视物料为均质。综上考虑，选用小型挖掘机常用的铲斗结构，基本结构如图 2.5 所示。
α32 = ∠GMN = π ∠MNG ∠MGN =π α22α30
(3-10)
在三角形 HNQ 中
l 22 7
= (l124
+
l
2 21
)
-
2
´
l13
´
l 21
´
cos a
23
ÐNHQ
=
arccos(l124
+
l
2 27
- l 221
2、铲斗斗容与主参数的选择
斗容量在任务书中已经给出：q =0.25 m3 按经验公式和比拟法初选：l3=900mm，铲斗平均宽度 B=800mm，铲斗切削半径 R= l3=900mm,铲斗装满转角 2j = 92.65° 。
3、工作装置液压系统主参数的初步选择
各工作油缸的缸径选择要考虑到液压系统的工作压力和“三化“要求。初选动臂油缸内径 D1=125mm，活塞杆的直径 d1=80mm。斗杆油缸的内径 D2=90mm，活塞杆的直径 d2=63mm。铲斗油缸的内径 D3=100mm，活塞杆的直径 d3=70mm。按经验公式初选各油缸全伸长度与全缩长度之比：λ1=λ2=λ3=1.6。参照任务书的要求选择工作装置液压系统的工作压力 P=20MPa，闭锁压力 Pg=21MPa。

对于小型液压挖掘机机械结构及液压系统设计分析

对于小型液压挖掘机机械结构及液压系统设计分析摘要：在人们的日常生产生活中，挖掘机的使用越来越常见。

随着时间的推移，大型挖掘机在小范围场地工作时阻塞交通，噪音污染、能源浪费等问题随之产生。

因此小型液压挖掘机的开发与使用越来越受到人们的关注。

液压系统作为小型液压挖掘机最重要的组成部分，对其进行探究和分析具有十分重要的理论意义和现实意义。

关键词：小型挖掘机；机械结构；液压系统；设计1液压挖掘机小型液压挖掘机具有质量小、功能多、效率高、价格低、结构简单、保养维修方便等诸多优势，在城镇的管道开挖与铺设、修复路面、小型的基础建设、公共事业与房屋维修、栽培园林、清淤河道等情景下具有不可替代的作用。

在大型挖掘机无法施工的环境中，体型紧凑、行动便捷的小型挖掘机首当其冲，并在越来越多的领域发光发热。

小型挖掘机具有独特的液压动力系统，使得其可以安装更多辅助作业工具。

小型挖掘机相较于其他挖掘机具有尾部旋转半径为零的特点，在作业空间狭小的情况下，不必过多考虑是否阻碍挖掘机转动，这就使得驾驶员可以专注于前方铲斗的操作，大大降低了周围施工现场损坏建筑物以及自身的可能性。

小型挖掘机能够在很大的范围内摆动，得益于自身动臂与机身铰接的设计，这样的设计让小型挖掘机在周围有障碍物的情况下有了更多的操作空间，同时也减少了经常移动机身的麻烦，在墙壁或者围墙旁边进行挖掘工作也没有丝毫问题。

在运输方面，小型挖掘机更小的体型大大方便了它的运输，小型的运输工具就可以满足各个施工现场转移的需求，大大降低了机器的运输成本。

2小型挖掘机液压系统的基本动作2.1挖掘铲斗液压缸和斗杆液压缸均可推动液压杆执行挖掘动作，有时二者需同时工作进行挖掘。

当二者同时工作时，铲斗与斗杆有复合运动，必要时辅以动臂动作。

面对挖掘过程中“挖不动”情况时，液压系统短时增加压力，提高主要压力阀压力，继而将障碍物挖除。

2.2挖斗举臂回转第一个动作结束时，动臂液压缸推动动臂升起，挖斗提升，与此同时回转系统工作，旋转工作台转向卸料位置。

毕业设计(论文)-小型液压挖掘机挖掘工作装置设计[管理资料]

小型液压挖掘机挖掘工作装置设计摘要挖掘机广泛的应用于建筑行业，排水灌溉，采矿，清除障碍和露天开矿等各种场合。

它对减轻繁重的体力劳动，保证工程的质量，加快建设的速度，提高劳动的生产率起到了巨大的作用。

随着液压传动的技术在工程机械上广泛应用，单斗液压挖掘机也有了迅速的发展。

液压挖掘机具有质量轻、体积小、结构紧凑、挖掘力大、操纵轻便，以及易实现无级变速和自动控制等一系列的优点。

为了能满足不同的作业要求，其工作装置也有很多类型。

例如：正铲，反铲，牵引绳，塔式等。

在上述的工作装置中，反铲挖掘机应用的最为广泛，因而合理设计工作装置具有十分重要的意义。

本论文主要对由动臂、斗杆、铲斗、连杆机构等组成的小型液压挖掘机工作装置进行设计。

具体内容包括以下的五部分: 挖掘机工作装置的总体设计；挖掘机的工作装置详细的机构运动学分析；工作装置各部分的基本尺寸的计算和验证；工作装置主要部件的结构设计。

通过静强度与动强度分析，得出了工作装置在静载荷下结构是安全的。

并利用同类机械的的参数做相应的调试，得出一套较合理的参数，为后续的工作打好了基础。

关键词：挖掘机；液压；动臂；斗杆；铲斗THE DESIGN OF WORKING DEVICE OF SMALLHYDRAULIC EXCA VATORABSTRACTExcavators are widely used in all branches of constructions, to drain and irrigate land, extract useful minerals, the removal of obstacle and the open-cast excavation of coal and ore. They play a tremendous role in relieving labor force, ensuring project quality, accelerating the speed of construction and improving the labor productivity.With the great development of hydraulic technology, the single buckethydraulic excavator has been improving greatly. The hydraulic excavator is provided a great many advantages,such as light weight, small volume, compact structure, powerful dig force, easy operate, continuous variable velocity, automatic controls and so order to meet the different requirements, the working device also has many types. For example: dipper shovel, pull shovel,dragline, jib crane, tower crane and so the above work device, backhoe excavator is used most widely, so the rational design of work device is of great significance.In this paper, mainly by the boom, bucket rod, bucket, excavator linkage component of small hydraulic excavator working device design. It includes thefollowing several parts:the overall design of excavator work device; excavator working device detailed kinematics analysis; the basic size calculation and verification of each part of Working device ; Through the static strength and dynamic strength analysis, the device under static loading structure is safe. Use the same mechanical parameters of the commissioning, to derive a set of reasonable parameters, for the follow-up work to lay a good foundation.KeyWord: Excavator; Hydraulic; Movable arm,Dipper,Bucket目录1 绪论 (1)课题设计的背景和意义 (1)挖掘机的行业现状 (1)挖掘机技术发展趋势 (2)工程机械的前景展望 (3)2 小型液压挖掘机反铲工作装置结构方案设计 (3)引言 (3)液压挖掘机的工作原理与基本组成分析 (3)反铲工作装置的结构设计方案分析 (5)反铲工作装置的结构形式及结构特点 (5)本章小结 (7)3 小型液压挖掘机反铲工作装置参数设计 (7)工作装置的设计原则与参数说明 (7)反铲工作装置的设计原则 (7)机构自身的几何参数设计 (8)反铲工作装置几何参数的设计计算 (8)铲斗机构主要参数的设计计算过程 (8)动臂结构参数的计算过程 (9) (13)铲斗机构及铲斗液压缸主要参数的设计过程 (15)动臂液压缸的设计计算 (18)液压系统闭锁压力的确定分析 (20)4 反铲工作装置的载荷分析计算 (21)工况分析以及确定不利工况 (21)第一种工况位置下动臂和斗杆受力分析计算 (24)第二种工况位置下动臂和斗杆受力分析计算 (28)第三种工况位置下动臂和斗杆受力分析计算 (32)斗杆内力图分析 (37)动臂内力图分析 (38)5 挖掘机工作装置截面尺寸的设计与校核 (40)工作装置斗杆截面尺寸的设计与校核 (41)斗杆的强度校核 (41)斗杆稳定性校核 (42)铰座挤压强度校核 (42)动臂截面尺寸设计与校核 (43)动臂强度校核 (44)动臂稳定性校核 (46)铰座的挤压强度校核 (46)6 结论 (58)参考文献 (59)致谢 (50)1 绪论课题设计的背景和意义总所周知，我国是一个发展中的国家，在其广阔的土地上正在进行着大规模经济建设，这就需要很多土石方施工机械为建设服务，而我们知道液压挖掘机是一类最重要的土石方的施工机械。

小型液压挖掘机履带行走装置的参数化设计方法研究

2、降低了装配成本：通过减少装配环节和优化装配流程，降低了人工成本和时间成本。装配成本降低了20%。
3、提高了产品质量：优化后的工作装置结构更加合理，性能更加稳定，提高了产品的整体质量。
五、结论
本次演示面向装配环境，探讨了液压挖掘机工作装置的参数化设计方法。通过建立三维模型、设定设计参数、制定优化策略和仿真分析，实现了工作装置性能的优化和装配成本的降低。通过具体实例分析，证明了参数化设计在液压挖掘机工作装置设计中的有效性和优越性。随着技术的不断发展和应用需求的不断增长，参数化设计将在液压挖掘机工作装置设计中发挥更大的作用。
文献综述
履带式行走装置的发展历程可以追溯到20世纪初，经过上百年的发展，其在军事、民用和工程等领域得到了广泛应用。然而，目前履带行走装置的设计仍存在以下问题：
1、能耗较高：履带行走装置的能耗占整个挖掘机能耗的30%左右，因此降低其能耗对提高挖掘机经济性具有重要意义。
2、行走速度较慢：履带式行走装置的行走速度通常较慢，限制了挖掘机的作业效率。
（4）仿真分析：利用仿真软件对工作装置进行模拟分析，以验证参数化设计的正确性和合理性。
四、实例分析
以某型号液压挖掘机工作装置为例，采用参数化设计方法进行优化。具体优化目标为提高挖掘效率、降低装配成本。通过调整油缸行程和斗杆角度，以及优化各部件的装配顺序，实现了以下效果：
1、提高了挖掘效率：经过仿真分析和实际应用验证，优化后的工作装置挖掘效率提高了15%。
2、压力特性分析：压力特性分析主要系统在不同工况下的压力变化情况。压力波动不仅会影响挖掘机的行走稳定性，还会对液压元件的寿命产生影响。因此，对压力特性的研究是优化行走液压系统的重要环节。
3、跟随特性分析：跟随特性的是控制系统对行走指令的响应速度。良好的跟随性能能够保证挖掘机在复杂工况下迅速、准确地响应操作指令，从而提高作业效率。

372 小型履带式液压挖掘机底盘履带、支重轮、拖链轮的设计

目录摘要 (3)Abstract (4)第一章引言 (5)1.1挖掘机简介 (5)1.2小型液压挖掘机的现状与发展趋势 (7)第二章结构参数计算 (9)2.1履带链轨节节距t与履带板宽度 (9) (9)2.2驱动轮节圆直径Dq2.3导向轮工作面直径D (9)d2.4拖链轮踏面直径D (9)t2.5支重轮踏面直径D (9)z2.6链轨节数n、拖链轮数量 (10)第三章性能参数计算 (11)3.1行驶速度V (11)3.2爬坡能力α (11)3.3接地比压 p (12)3.4最大牵引力T (13)第四章履带设计 (14)4.1履带介绍 (14)4.2履带结构和作用 (15)4.3履带装配设计 (21)第五章支重轮设计 (22)5.1支重轮简介 (22)5.2支重轮数量计算 (22)5.3两个支重轮间距离 (23)5.4支重轮设计 (23)5.5装配完成设计 (27)第六章拖链轮设计 (29)6.1拖链轮的工作原理 (29)6.2拖链轮的结构 (29)6.3拖链轮技术要求 (29)6.4拖链轮的组成零件设计 (30)第七章设计小结与体会 (36)参考文献 (37)附录一：英文文献翻译 (38)附录二:英文文献原文 (42)小型履带式液压挖掘机底盘履带、支重轮、拖链轮的设计摘要：挖掘机，又称挖掘机械，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。

本文介绍了小型履带式液压挖掘机履带、支重轮、拖链轮的结构形式及组成，并对其做了结构尺寸设计及履带行走装置性能参数的计算，给出了履带、支重轮、拖链轮装配图和各主要零件的零件图。

关键词：挖掘机履带支重轮拖链轮The design of the small caterpillar hydraulic excavator’scrawler ,supporting wheel and drag sprocketAbstract: Excavator ,also calls excavating machinery, is an earthwork machinery to use the bucket mining the materials above or below the bearing machine surface , and to load to the transport vehicles or to discharge to the heap of yard. This paper introduces the crawler ,the supporting wheel and the drag sprocket’s structure form and composition of the small caterpillar hydraulic excavator,and the structure size is done in the design and the performance parameters of caterpillar walk device is calculated,and the assembly drawings ,the main assembly parts graph of the crawler,supporting wheel ,drag sprocket are given.Keyword: excavator crawler supporting wheel drag sprocket第一章引言本次设计的内容是小型履带式液压挖掘机底盘履带、支重轮、拖链轮的设计。

液压挖掘机工作装置动力学建模与分析

→ a Gi —杆件 i 质心加速度；
→ P o （i－１）oi —坐标原点 o i－１到 o i 的矢量； → P o （i－１）Gi —坐标原点 o i －１到杆件 i 质心 G i
的矢量。
3 工作装置动力学方程
分别对动臂、斗杆和铲斗进行受力分析，受力情况如图２所示。F１２为回转平台对动臂的约束
［摘要］提出一种基于牛顿－欧拉方程的挖掘机工作装置动力学数学模型的推导方法。利用Ｍａｔｌａｂ符号运算功能，编制Ｍ文件实现数学模型自动推导，整个建模和运算过程简单、直观和高效。以某中型挖掘机为例进行分析，结果表明模型很好地反映了挖掘机工作装置的动力学特性。［关键词］液压挖掘机；工作装置；动力学模型；建模 Abstract: A method of the excavator mechanism dynamics modeling based on Newton-Euler equation was presented and that automation of the modeling was realized by programming with symbolic math toolbox of Matlab makes the modeling efficient and easy to understand. Animation of an excavator mechanism was completed to verify the model built and the simulation results show that the dynamic model is solid. Key words: hydraulic excavator; mechanism; dynamic model; modeling

小型液压挖掘机的结构毕业设计和运动仿真

青岛农业大学毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目小型液压挖掘机的结构设计和运动仿真要求完成时间 20**.6.18 论文（设计）内容（需明确列出研究的问题）：本课题拟对小型液压挖掘机的结构进行设计，并对其运动进行仿真。

小型液压挖掘机的参数为：工作范围动臂长度：2870mm，头杆长度：1650mm，最大挖掘距离：5700mm，最大挖掘深度：3180mm，最大挖掘高度：5450mm，最小回转半径：1630mm，最大卸载高度：3730mm，外型尺寸平台宽：1900mm，总宽：2000mm，机高：2750mm，运输状态头杆缘至回转减速距离：3620mm，最大运输长度：5240mm，最小离地间隙：250mm，技术性能参数发动机功率：33kpa，整机重量：5380kg，斗容：0.25m3，液压系统工作压力：19.5Mpa，定量泵：2x46L/min，最大挖掘力：41kn，爬坡度：58%(30°)，接地比压：33kpa，行走速度：25km/h，最大牵引力：40kn，平台回转速度：10rpm，燃油箱容量：125L，液压油箱容量：105L。

要解决的问题主要有：1、对此小型液压挖掘机的参数进行分析2、设计挖掘机的结构3、设计挖掘机的工作装置4、设计挖掘机的液压传动系统5、对挖掘机的运动过程进行仿真资料、数据、技术水平等方面的要求设计说明书要求内容充实，文字叙述条理清楚、重点突出。

专业术语、计量单位、图表格式、文字书写以及参考文献，均应按正式出版物的格式要求书写。

说明书应按要求格式打印，字数不应少于8000字。

设计计算方法正确，数据来源可靠。

相关分析计算和图表资料要完整、正确。

要求用CAD软件绘制出液压挖掘机的总装图和零件图，绘图应符合国家标准。

指导教师签名：年月日。

履带式液压挖掘机之行走装置的设计及校核

1 3
1—行走制动阀 2—行走马达 3—行走减速机
5 / 24
2 图 5-9 行走机构的典型结构及其组成
8. 行走架
行走架一般由中间架与左右履带梁组成，根据其结构形式可分为 X 架（如图 5-10）与 H 架（如图 5-11）。目前市场上又根据其下车宽度的是否变化分为固定式与伸缩式。
图 5-10 X 型行走架
8 / 24
轮，驱动轮下方与支重轮下缘要有一升变量，以防止刚性轨链在绕过导向轮时呈多角形的轨链节在接地时顶起导向轮使整机摇晃，升变量为：
图 5-14 升变量示意图
δ≥
t 360 2 sin z
* (1 − cos α )
（5-9）
（9）行走相关计算 A、行走机构输出转速 n
n=
式中：
Q ηv i*q
1 2 9 3 4 5 6 5 2 7 8 1—螺塞 2—端盖 3—轴 4—轴套 5—浮动油封 6—浮动油封环 7—O 形圈 8—销 9—轮体
图 5-4 支重轮的典型结构及其组成
3. 托链轮
用于托起上部履带，防止其过度下垂。在托链轮的布置设计时，需考虑履带脱离驱动轮的离去角和滑向引导伦的引入角，以减小履带运行过程时的内阻。托链轮的结构与支重轮类似，所以在有些挖掘机上用支重轮来替代。挖掘机用托链轮的技术要求及规格尺寸可参考国家建筑工业行业标准 JG/T 58-1999《液压挖掘机托链轮》以及生产厂家的技术标准。
5.1 履带式行走装置
履带式行走装置是国内外挖掘机市场上应用最为普遍的一种结构形式，其突出的优点是：牵引力大，接地比压小，因而越野性能及稳定性好，爬坡能力强，且转弯半径小，机动灵活。缺点：运行速度低，运行和转弯时功率消耗大，零部件磨损快，钢履带板易损坏路面一般只作场地内部运行，长距离运行时需借用其它运输车辆。

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目录摘要.......................................................... (1)第一章绪论 (1)1.1 小型挖掘机的进展现状 (2)1.2 小型挖掘机工作装置简介 (3)第二章总体方案设计 (3)2.1 工作装置构成及工作原理 (3)2.2 工作装置坐标设定 (6)2.3 工作装置各部分方案选择 (6)2.3.1 动臂种类选择 (6)2.3.2 动臂油缸布置方案选择 (8)2.3.3 铲斗与铲斗油缸的连接方案选择 (8)2.3.4 铲斗结构形式及斗齿的安装形式 (8)2.4 设计差不多参数以及设计作业范围 (9)第三章工作装置运动学分析 (9)3.1 动臂的运动分析 (9)3.2 斗杆的运动分析 (11)3.3 铲斗的运动分析 (12)3.4 专门工作位置计算 (11)3.4.1 最大挖掘半径 (11)3.4.2 最大挖掘深度 (14)3.4.3最大卸载高度 (15)3.4.4 最大挖掘高度 (16)3.5 工作范围包络图 (16)第四章差不多尺寸的确定 (18)4.1 斗形参数的选择 (18)4.2 动臂机构参数的选择 (18)4.3 斗杆机构差不多参数的选择 (20)4.4 连杆机构差不多参数的选择 (21)第五章工作装置结构受力分析与校核 (26)5.1 挖掘阻力分析 (26)5.1.1 铲斗挖掘切向阻力计算 (27)5.1.2 斗齿侧向力分析 (28)5.2 工作装置结构强度校核的工况介绍 (28)5.2.1 斗杆结构强度校核的工况介绍 (28)5.2.2 动臂结构强度校核的工况介绍 (29)5.3 斗杆的力学分析 (29)5.3.1 斗杆工况1受力计算及内力图的绘制 (29)5.3.2 斗杆工况2受力计算以及内力图的绘制 (33)5.4 斗杆强度校核355.4.1截面1的几何性质以及应力计算 (35)5.4.2 截面2的几何性质以及应力计算 (36)5.4.3 截面3的几何性质以及应力计算 (38)5.5 动臂力学分析 (39)5.5.1 动臂工况1受力计算及内力图的绘制 (39)5.6 动臂强度校核 (42)参考文献 (43)二维cad图纸以及三维pre图纸,请联系:xinanchong@小型履带液压挖掘机工作装置的结构设计及其运动学分析摘要：液压挖掘机是工程机械的一种要紧类型，广泛应用在房屋建筑、筑路工程、水利建设、港口建设、国防工程等土石方施工和矿山采掘之中。

反铲液压挖掘机是挖掘机械中最重要的机种之一，要紧应用于挖掘停机面以下的土壤。

液压挖掘机反铲装置是完成液压挖掘机各项功能的要紧部分，其结构的合理性直接阻碍到液压挖掘机的工作性能和可靠性。

本文依照液压挖掘机反铲装置的结构特点,工作原理以及对典型工况的分析，总结了挖掘机工作装置性能要求和设计原则，然后对其各要紧构件进行了方案选择以及运动学分析，并确定各铰点之间的距离，用CAD软件绘出其连杆模型。

接着依照连杆模型并结合其他机械设计知识画出工作装置的二维图纸，最后依照图纸上的具体结构尺寸对工作装置的要紧部件进行校核.关键词:液压挖掘机；工作装置；运动学分析；结构设计The structural design and kinematic analysis ofthesmall crawler hydraulic excavatorAbtract：As one of important construction machinery and equipments，hydraulic excavator is widely used in earthwork construction and mine exploitation, such as in architecture, road engineering, water conservancy, port building, national defense project,ete．The excavator with a backhoe d is mainlyused to excavate the earth underground．Backhoe Equipment of Hydraulic Excavator is one important device to perform many functions. The working performance and reliability of the whole machine is influenced by the rationality of its structure. Firstly， this paper, which is based on the structural features of hydraulic backhoe excavator、working principle and the analysis of typical conditions, summed up the excavator working equipment performance requirements and design principles. Secondly, selected the program and conduct the kinematic analysis of all the major components of working equipment，and determined the distance between the hinge points，and then used the CAD software to draw the link eodel ；Thirdly，drew two-dimensional drawings of the work equipments；Finally, a ccording to the drawings’ specific dimensions, check the main components of working device.Key words：hydraulic excavator；working equipment；kinematic analysis；structural design第一章绪论1.1小型挖掘机的进展现状小型挖掘机属于单斗挖掘机，是铲土运输工程机械中的一种，因其重量轻，挖掘力大，操纵简单，灵活，安全，转移方便，被广泛于用于小型建筑施工、公路养护、地铁隧道等工程。

在工业发达国家中，因基础设施完善，已进入维护保养时期，小型机械销量远远超过了中大型机械，小型挖掘机更是其它机械无法相比的。

[1]我国的挖掘机行业通过50余年的进展，从无到有，从小到大，目前进展十分迅速，初具规模，现在要紧厂家有徐挖、柳工、常林、玉柴、南特、抚挖、临工、詹阳、振宇、三一、中联、山河智能等。

其中贵阳詹阳机械有限公司要紧产品是轮胎式挖掘机，玉柴、山河智能要紧以小型挖掘机为主并大部分用于出口。

而徐挖、抚挖是挖掘机制造的领头羊，徐挖的挖机销售在国内厂家中领先.目前小型挖掘机生产的知名企业如表1所示要紧分布在日本、欧洲、美国、韩国等国家和地区，它们具备强大的专业设计、制造能力，如日本的小松、久保田、洋马，美国的凯斯、山猫，德国的阿特拉斯、雪孚，英国的JCB、瑞典的沃尔沃，韩国的斗山、现代等企业。

[1]表1 国内外小型挖掘机品牌及产品1.2 小型挖掘机工作装置简介液压挖掘机工作装置的形式是直接用来挖掘作业的施工工具，它利用液压缸伸缩来完成动臂升降、斗杆推拉和转斗，其动作接近于人的手腕动作[2]，液压挖掘机的工作装置种类繁多，可多达100多种[1]，最常用的是反铲和正铲[2]。

工作装置能够看成是由动臂、斗杆、铲斗、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸及连杆机构组成的具有三自由度的六杆机构，动臂与斗杆是变截面的箱梁结构，内部一般加隔板以增加强度和刚度，铲斗是由厚度专门薄的钢板焊接而成。

动臂结构一般可分为整体式和组合式两大类，整体单动臂目前应用最广泛，其又能够分为直臂和弯臂两种形式；组合式动臂是在整体式的基础上进展起来的，作业尺寸和挖掘力能够依照工作条件随意调整，而且调整时刻短，可满足各种工作装置的需求，也可分为两类：一类是长动臂配短斗杆，另一类是短动臂配长斗杆。

[2]工作装置的动臂油缸一般布置在动臂的前下方，动臂的下支承点（即动臂与转台的铰点）设在转台回转中心之前并稍高于转台平面，常见的有两种布置方式即油缸前倾布置方式和油缸后倾后置方式[1],动臂与动臂油缸活塞杆端部的铰点布置通常有两种形式，一种是布置在端部弯角的下部，采纳支耳与动臂相连，如此布置可不能削弱动臂的结构刚度，一般只布置一个油缸，小型挖掘机一般采纳这种方式；另一种是布置在动臂箱体的中部，可增大动臂的下降幅度，同时在动臂的两次各布置一个，如此的双动臂油缸在结构上起到加强筋的作用，提升力也大大增加，大型挖掘机一般采纳这种方式。

第二章总体方案设计2.1 工作装置构成及工作原理图1 工作装置组成图其中1-铲斗；2-斗齿；3-连杆； 4-摇杆； 5-铲斗油缸； 6-斗杆；7-动臂；8-动臂油缸； 9-斗杆油缸图1为液压挖掘机工作装置差不多组成及传动示意图，如图所示反铲工作装置由铲斗连杆、斗杆、动臂、相应的三组液压缸等组成。

动臂下铰点铰接在转台上，通过动臂缸的伸缩，使动臂连同整个工作装置绕动臂下铰点转动。

依靠斗杆缸使斗杆绕动臂的上铰点转动，而铲斗铰接于斗杆前端，通过铲斗缸和连杆则使铲斗绕斗杆前铰点转动。

为了增大铲斗的转角，铲斗液压缸一般通过连杆机构（即连杆和摇杆）与铲斗连接。

反铲液压挖掘机的工作过程为:先下放动臂至挖掘位置，然后转动斗杆及铲斗，当挖掘至装满铲斗时，提升动臂使铲斗离开土壤，边提升边回转至卸载位置，转斗卸出土壤，然后再回转至工作位置开始下一次作业循环[2]。

液压挖掘机的反铲装置要紧用于挖掘停机面以下土壤(基坑、沟壕等)。

其挖掘轨迹决定于各油缸的运动及其相互配合情况。

通常情况下，分为动臂挖掘、斗杆挖掘、转斗挖掘等几种情况[3]。

1．动臂挖掘当采纳动臂油缸工作来进行挖掘时(斗杆和铲斗油缸不工作)能够得到最大的挖掘半径和最长的挖掘行程。

现在铲斗的挖掘轨迹系以动臂下铰点为中心，斗齿至该铰点的距离为半径所作的圆弧线。

其极限挖掘高度和挖掘深度(不是最大挖掘深度)即圆弧线之起终点，分不决定于动臂的最大上倾角和下倾角(动臂与水平线之夹角)，也即决定于动臂油缸的行程。

由于这种挖掘方式时刻长而且由于稳定条件限制挖掘力的发挥，实际工作中差不多上不采纳。