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挖掘机工作装置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。
![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]](https://img.taocdn.com/s1/m/2b2898a177232f60dccca134.png)
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。
机械原理设计任务书设计题目：正铲液压挖掘机工作装置设计一、设计题目简介正铲挖掘机的铲土动作形式。
其特点是“前进向上，强制切土”。
正铲挖掘力大，能开挖停机面以上的土，宜用于开挖高度大于2m的干燥基坑，正铲的挖斗比同当量的反铲的挖掘机的斗要大一些，其工作装置直接决定其工作范围和工作能力。
二、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C三、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，确定工作机构各个杆件的长度；3、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。
4、编写设计计算说明书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。
5、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。
完成日期：年月日指导教师目录摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 1 -一、机构简介--------------------------------------------------------------------------------------------------- - 1 -二、正铲工作装置斗齿尖的特殊位置-------------------------------------------------------------------- - 2 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 2 - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 2 - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 3 - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 3 - 三、正铲挖掘机工作装置设计 ----------------------------------------------------------------------------- - 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 4 - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 4 - --------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 4 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 5 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 6 - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 6 - --------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 7 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 8 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 9 - 3．4传动角检验--------------------------------------------------------------------------------------- - 10 - 四、机构运动分析------------------------------------------------------------------------------------------- - 10 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 10 - ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 11 - ------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 11 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 12 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 14 -五、实验台搭建模型-------------------------------------------------------------------------------------- - 16 -六、参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------- - 16 -七、附录 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 17 -附录一机体尺寸和工作尺寸经验系数表 ----------------------------------------------------- - 17 - 附录二机构计算MATLAB程序---------------------------------------------------------------- - 17 -摘要本文根据任务书要求的挖掘机的作业范围并参照样机设计了正铲液压挖掘机的工作装置，确定了挖掘机的动臂长，斗杆长和铲斗的尺寸。
目录1 绪论 (1)1.1课题的研究背景 (1)1.2挖掘机械发展概况 (1)1.3本设计的主要内容 (4)2 总体设计方案 (5)2.1小型挖掘机工作装置简介 (5)2.2工作装置设计方案原则 (6)3挖掘机的工作装置设计 (7)3.1确定动臂、斗杆、铲斗的结构形式 (7)3.1.1确定动臂的结构形式 (7)3.1.2确定斗杆的结构形式 (8)3.1.3确定铲斗的结构形式和斗齿安装结构 (8)3.1.4铲斗与铲斗液压缸的连接方式 (10)3.2确定动臂、斗杆、铲斗油缸的铰点布置 (10)3.2.1动臂油缸的布置 (10)3.2.2斗杆油缸的布置 (12)3.2.3铲斗油缸的布置 (12)3.3动臂、斗杆、铲斗机构参数的选择 (13)3.3.1反铲装置总体方案的选择 (13)3.3.2机构自身几何参数 (14)3.3.3斗形参数的选择 (16)3.3.4 动臂机构参数的选择 (20)3.3.5斗杆机构参数的选择 (24)3.3.6连杆、摇臂参数的选择 (25)4挖掘机液压系统设计 (28)4.1确定液压系统类型 (28)4.2液压元件的选择 (29)4.2.1系统主参数的确定 (29)4.2.2挖掘机液压缸作用力的确定 (30)4.3液压元件的选择 (36)5工作装置的强度校核计算 (37)5.1斗杆力学分析 (37)5.1.1位置Ⅰ的计算 (37)5.1.2位置Ⅱ的计算 (40)5.1.3斗杆位置Ⅰ受力计算以及内力图的绘制 (41)5.1.4斗杆位置Ⅱ受力计算以及内力图的绘制 (43)5.1.5斗杆强度校核 (43)5.2动臂力学分析 (47)6挖掘机工作装置基于PRO-E的仿真优化 (50)6.1挖掘机三维模型的建立 (50)6.2仿真优化 (51)7 结论与展望 (53)参考文献 (54)致谢 (55)华北科技学院毕业设计（论文）挖掘机工作装置的设计与仿真摘要：液压挖掘机是工程机械的一种主要类型，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。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊三、履带式液压挖掘机工作装置设计图3.1 工作装置总体结构图工作装置的设计要满足任务书的要求以及结构上的合理，根据要求确定其结构方案，进而确定其各部件的尺寸以及铰点位置，最后还应对其作业尺寸和工作臂的强度以及挖掘力的大小进行校核，确保其满足要求。
一、确定工作装置的几何尺寸工作装置是液压挖掘机的重要组成部分之一，一般包括：动臂、斗杆、铲斗、连杆以及油缸等。
要使各参数合理协调，同时，要确保工作装置的作业尺寸能满足任务书的要求。
1．斗形参数的选择选择斗形参数时，一般考虑以下两个因素：（1）、转斗挖掘时尽量使挖掘阻力小些；（2）、转斗挖掘时尽量降低其挖掘能容量。
铲斗的四个主要参数为斗容量q，平均斗宽B，转斗挖掘半径R和转斗挖据装满转角2ϕ。
R、B及2ϕ与q之间有以下几何关系：┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊21(2sin2)2sq R B kϕϕ=-当q一定时最大挖掘阻力1maxW及转斗挖掘能容量E随着R的增大而下降。
但B和R大到一定程度，综合反映到2ϕ<90°后，1maxW和E下降渐缓，且B的增大，使附加载荷引起的对工作装置的扭矩和水平转矩随之增大全面考虑。
可取2ϕ=90°~100°，若2ϕ>100°则1maxW太大；若2ϕ<90°则B或R太大。
在q≦0.25m³时R和B对1maxW的影响差不多。
从能量的观点看，不论q如何，B对E的影响远远大于R，设计时应兼顾1maxW和E两方面，希望两者都小些，因此R和B两值不宜相差悬殊。
综合考虑，选取：2ϕ=98°，B=1.25，s k=1.25依据公式21(2sin2)2sq R B kϕϕ=-计算确定R=1.33m。
2．动臂及油缸铰点的布置11α及5l取值对挖掘机性能有影响。
proe挖掘机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解挖掘机的基本结构及其工作原理，掌握挖掘机主要部件的名称及功能。
2. 学生能运用ProE软件进行挖掘机三维模型的构建，并了解其在工程设计和制造中的应用。
3. 学生了解挖掘机设计中的关键参数和设计原则，能够运用所学知识进行简单的设计计算。
技能目标：1. 学生能熟练操作ProE软件，完成挖掘机部件的建模、装配及运动仿真。
2. 学生具备运用ProE软件进行挖掘机结构分析和优化设计的能力。
3. 学生能够运用团队协作和沟通技巧，完成挖掘机课程设计项目。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械工程和设计制造的热爱，提高对工程技术的兴趣。
2. 学生通过课程学习，增强创新意识，培养解决实际问题的能力。
3. 学生在团队协作中，学会尊重他人、沟通交流，培养合作精神和责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程设计，结合ProE软件和挖掘机设计实例，培养学生具备实际操作和解决问题的能力。
学生特点：学生具备一定的ProE软件操作基础，对挖掘机有一定的了解，具有较强的学习兴趣和动手能力。
教学要求：教师需引导学生运用所学知识进行挖掘机设计，注重培养学生的实际操作能力和团队协作精神，提高学生的创新意识和解决实际问题的能力。
通过课程目标分解，确保学生在课程学习过程中达到预期学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 挖掘机基本结构及工作原理：包括挖掘机各主要部件的功能和相互关系，结合教材相关章节，让学生深入理解挖掘机的工作过程。
- 教材章节：第二章 挖掘机概述2. ProE软件操作与建模：教授ProE软件的基本操作，重点掌握三维建模、装配及运动仿真功能。
- 教材章节：第三章 ProE软件操作基础；第四章 三维建模与装配3. 挖掘机三维模型构建：指导学生运用ProE软件，完成挖掘机主要部件的建模、装配及运动仿真。
- 教材章节：第五章 挖掘机三维建模与装配4. 挖掘机结构分析与优化设计：结合教材内容，让学生了解挖掘机设计中的关键参数和设计原则，学会进行结构分析及优化。
