正铲单斗液压挖掘机工作装置设计

正铲液压挖掘机工作装置设计2.1 液压正铲挖掘机的基本组成和工作原理液压正铲挖掘机由工作装置，上部转台和行走装置三大部分组成，如图 2.1 所示。

其中上部转台包括动力装置、传动机构的主要部分、回转机构、辅助设备和驾驶室；工作装置由动臂、斗杆、铲斗及动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸组成，如图 2.2 所示。

图 2.1 液压正铲挖掘机的基本组成图 2.2 液压正铲挖掘机工作装置挖掘作业时，操纵动臂油缸使动臂下降至铲斗接触挖掘面，然后操纵斗杆油缸和铲斗油缸，使斗进行挖掘和装载工作。

铲斗装满后，操纵动臂油缸，使铲斗升高离开挖掘面，在回转马达的驱动下，使铲斗回转到卸载地点，然后操纵斗杆和铲斗油缸使铲斗转动至合适位置，再回缩开斗油缸转动铲斗，使斗前、斗后分开卸载物料。

卸载后，开斗油缸伸长使斗前、斗后闭合，将工作装置转到挖掘地点进行第二次循环挖掘工作。

转移工作场地时，操纵行走马达，驱动行走机构完成移动工作[4]。

在实际挖掘作业中，由于土质情况、挖掘面条件以及挖掘机液压系统的不同，反铲装置三种液压缸在挖掘循环中的动作配合可以是多样的、随机的。

上述过程仅为一般的理想过程。

2.2 工作装置结构方案的确定正铲工作装置的构造：正铲工作装置由动臂、斗杆、铲斗、工作液压缸和连杆机构等组成。

动臂是焊接的箱形结构，由高强度钢板焊成，也有的是铸造的混合结构，和反铲工作装置相比，正铲动臂较短且是单节的。

动臂下端和转台铰接，动臂油缸一般为双缸，在布置上动臂的下铰点高于动臂油缸的下铰点且靠后。

这种布置方案能保证动臂具有一定的上倾角和下倾角，以满足挖掘和卸载的需要，同时也保证动臂机构具有必要的提升力矩和闭锁力矩。

斗杆也是焊接箱形结构或铸造混合结构。

斗杆的一端与动臂的上端铰接，斗杆油缸的两端分别与动臂和斗杆的下缘铰接，形成了斗杆机构。

由于正铲常以斗杆挖掘为主，这样的结构布置适合于向前推压，液压缸大腔进油可以发挥较大的挖掘力。

正铲斗铰接在斗杆的端部，铲斗油缸的两端分别与斗杆中部和连杆装置连接，形成转斗机构，一般为六连杆机构。

课程设计说明书4０ｔ履带式液压挖掘机正铲工作装置设计姓名学院（系）机械工程学院专业机械设计制造及其自动化年级指导教师年月日课程设计任务书学院（直属系）：机械工程学院时间：年月日学生姓名指导教师设计（论文）题目40t履带式液压挖掘机正铲工作装置设计主要研究内容1）工作装置结构方案设计；2）确定工作装置铰接点几何位置参数使其满足主要工作尺寸；3）工作装置运动分析；4）绘制挖掘包络图并标出主要工作姿态和动臂、斗杆、铲斗的转角范围；5）确定工作油缸主参数及闭锁压力；6）计算典型工况的整机理论最大挖掘力和并对工作装置进行受力分析。

研究方法采用比拟法求解各构件参数，静力学原理和机构几何学原理，对挖掘工作装置进行运动分析、受力分析。

主要技术指标(或研究目标)整机重量：40t；反铲斗容量2.2m3；要求实现最大挖掘高度8700mm，最大挖掘深度3410mm，最大挖掘半径8500mm，最大卸载高度5400mm。

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于3%。

说明书1.5万字以上，包络图1张A3。

教研室意见同意教研室主任（专业负责人）签字：年月日说明：一式两份，一份装订入学生毕业设计（论文）内，一份交学院（直属系）。

目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章工作装置设计原则 (4)第二章正铲工作装置结构方案设计 (6)第三章液压挖掘机正铲工作装置机构运动分析 (9)3.1 动臂运动分析 (9)3.2斗杆运动分析 (10)3.3斗齿尖的几种特殊工作装置的计算 (12)第四章工作装置各部分基本尺寸计算确定 (16)4.1动臂与平台铰点位置C的确定 (16)4.2动壁与斗杆长度的确定 (16)4.3机构转角范围的确定 (19)4.4动臂油缸的铰点及行程确定 (25)4.5 斗杆油缸的铰点及行程确定 (29)4.6 铲斗油缸的铰点及行程确定 (33)第五章工作油缸主要参数的确定 (35)5.1 工作油缸的参数确定 (35)5.2闭锁力的计算 (35)第六章整机理论挖掘力的确定 (40)第七章工作装置受力分析 (43)7.1斗杆的受力分析 (43)7.2动臂的受力分析 (44)参考文献 (47)总结 (48)摘要履带式液压挖掘机在工程建设项目的土石方挖掘中起到了关键性的作用，是一种应用广泛的多功能的建设施工机械。

题目：液压挖掘机工作装置设计专业：机械设计制造及其自动化学号：姓名：指导教师：完成日期： 2014年5月26日目录摘要 (1)Abstract (2)1绪论 (4)1.1本课题的目的和意义 (4)1.2国内外液压挖掘机的发展情况 (4)1.3设计概述 (5)2总体方案 (7)2.1设计任务 (7)2.2工作装置设计原则 (7)2.3液压挖掘机的总体结构 (7)2.4整体设计 (8)3工作装置的设计 (11)3.1 工作装置总体方案的选择 (11)3.2工作装置结构尺寸的确定 (15)4工作装置的强度校核 (19)4.1挖掘力的计算 (19)4.2工况的选择 (19)4.3力的计算 (20)14.4斗杆、动臂的强度校核 (24)5工作装置零件建模与整机装配 (29)5.1工作装置零件建模 (24)5.2整机装配 (31)6结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)2液压挖掘机工作装置结构设计摘要液压挖掘机是工程机械的重要产品之一，具有较高的技术含量。

工作机构是液压挖掘机的主要装备，机构各铰点以及其具体结构的设计将是决定工作机构性能水平的重要因素，决定了液压挖掘机的工作性能，影响其最终使用性能的好坏，所以对液压挖掘机工作机构的研究是十分有必要的。

利用SolidWorks软件先建模后分析，可以大大缩短设计周期和设计工作量，能快速适应市场竞争的需求，有着重大的社会价值和经济价值。

本次设计完成的主要任务有：1）挖掘机工作机构类型的综合分析和选用；2）液压挖掘机工作装置的结构设计和尺寸计算；3）工作装置部分的液压系统设计；4）对主要零部件进行力学分析和计算；5）驾驶室、三组油缸、铲斗、动臂、斗杆、摇杆的三维建模；6）挖掘机整体建模与装配设计；关键词：液压挖掘机；工作机构；液压系统；力学分析；The Design and Motion Analysis of Hydraulic Excavator'sWorking MechanismAbstractThe hydraulic excavator is one of the most important construction machineries, and includes the higher technical specification. Working device is the main equipment of the Hydraulic Excavator. The design of hinge points and concrete structures is an important factor which has a decisive influence on the use of working device. And it affects the quality of the end-use performance. Therefore, the research of the hydraulic excavator is necessary. Motion simulation is down after modeling by SolidWorks .This method of design can greatly reduce the design cycle. Also it can quickly adapt to the needs of market competition, has significant social value and economic value.Main contents contained in the article are following:1) The comprehensive analysis and selection of excavator working mechanism type;2) The structure design and size calculation of hydraulic excavator working equipment;3) The hydraulic system design of working device;4) The analysis and calculation of the ma the typical parts;5) The 3D modeling of operator cab, three groups of oil cylinder, bucket, boom, arm and bucket;6) Excavator overall modeling and assembly design;Key Words：Hydraulic Excavator；Working Device；Hydraulic System；Mechanical Analysis；Motion Analysis1绪论1.1本课题的目的和意义液压挖掘机是一种周期作业的土石方施工机械，在交通运输、民用建筑、矿山开采和市政工程等场所得到广泛应用，是各种土石方工程中非常常用的一种重要工程机械。

正铲液压挖掘机工作机构1. 引言正铲液压挖掘机是一种广泛应用于土方工程、矿山开采、建筑施工等领域的大型工程机械。

其中，工作机构是挖掘机的核心组成部分，负责完成土方开挖、装载、卸载等工作。

本文将详细介绍正铲液压挖掘机的工作机构原理、组成和工作过程。

2. 工作机构原理正铲液压挖掘机的工作机构基本原理是利用液压系统驱动各个工作部件的运动，完成挖掘、装载和卸载等操作。

工作机构主要由液压缸、连杆、铲斗等部件组成。

液压系统通过液压泵提供动力，将液压油供给给液压缸，通过压力传递和液压作用，使液压缸的活塞运动。

连杆连接液压缸和铲斗，以实现活塞运动的转换。

铲斗作为工作机构的主要执行部件，用于挖掘、装载和卸载物料。

3. 工作机构组成正铲液压挖掘机的工作机构主要由以下几个部件组成：3.1 液压缸液压缸是工作机构的关键部件，主要由缸筒、活塞和密封件组成。

液压缸通过液压系统提供的液压油，使活塞产生往复运动，驱动挖掘机的工作机构完成各种操作。

3.2 连杆连杆连接液压缸和铲斗，使液压缸的直线运动转换为铲斗的旋转运动。

连杆具有一定的刚度和强度，以确保工作机构的稳定性和可靠性。

3.3 铲斗铲斗是工作机构的主要执行部件，用于挖掘、装载和卸载物料。

铲斗通常由刀片和斗杆组成，刀片用于切割土方，斗杆用于装载和卸载物料。

4. 工作过程正铲液压挖掘机的工作过程可以分为挖掘、装载和卸载三个阶段。

4.1 挖掘在挖掘阶段，液压缸的活塞向外运动，推动连杆和铲斗向下切割土方。

同时，液压泵不断向液压缸供油，提供足够的动力，确保铲斗能够顺利挖掘土方。

4.2 装载在装载阶段，液压缸的活塞向内运动，使连杆和铲斗上升，装载土方或其他物料。

在装载过程中，液压泵继续提供动力支持操作。

4.3 卸载在卸载阶段，挖掘机的铲斗将装载的物料卸到目标位置。

液压缸通过控制系统的调整，使铲斗的姿态和倾斜角度合适，以确保物料能够顺利卸载。

5. 结论正铲液压挖掘机的工作机构是挖掘机的核心部件，通过液压系统的驱动，液压缸、连杆和铲斗等部件协同工作，完成挖掘、装载和卸载操作。

机械设计课程设计设计题目：正铲单斗液压挖掘机工作装置设计院系：机械工程学院专业：机械105班姓名：刘祖兵学号： 230指导教师：陈立新机械原理设计任务书学生姓名刘祖兵班级机械105班学号 230设计题目：正铲单斗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SOLIDWORKS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： 2014 年 3 月 16 日指导教师陈立新一、概述正铲挖掘机的开挖方式根据开挖路线与汽车相对位置的不同分为正向开挖、侧向装土以及正向开挖、后方装土两种，前者生产率较高。

正铲的生产率主要决定于每斗作业的循环延续时间。

为了提高其生产率，除了工作面高度必须满足装满土斗的要求之外，还要考虑开挖方式和与运土机械配合。

尽量减少回转角度，缩短每个循环的延续时间。

反铲的开挖方式可以采用沟端开挖法，即反铲停于沟端，后退挖土，向沟一侧弃土或装汽车运走，也可采用沟侧开挖法，即反铲停于沟侧，沿沟边开挖，它可将土弃于距离沟较远的地方，如装车则回转角度较小，但边坡不易控制.单斗液压挖掘机的正铲结构如图所示，主要由动臂、斗杆、铲斗、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸等组成。

铲斗的斗底利用液压缸来开启，斗杆是铰接在动臂的顶端，由双作用的斗杆油缸使其转动。

单斗挖掘机工作装置设计毕业论文目录前言.................................................. １第一章整机参数......................................... ３§1.1主要参数的选择.................................. ３§1.2尺寸参数的选择.................................. ３第二章工作装置设计...................................... ４§2.1动臂机构....................................... ４§2.1.1动臂机构参数选择........................... ４§2.1.2 校核动臂力矩特性........................... ５§2.3 铲斗机构的参数选择.............................. ８§2.4最大卸载高度、最大挖掘深度和停机面最大挖掘半径的计算. ９§2.5 挖掘力的计算................................. １１§2.6挖掘范围 ..................................... １３第三章液压系统设计.................................... １４§3.1 元件选择..................................... １４§3.2 系统分析..................................... １５第四章整机稳定性 ..................................... １８§4.1 初步确定配重................................. １８§4.2 稳定性校核................................... １９第五章主要结构件的计算 ................................ ２５§5.1斗杆......................................... ２５§5.2 动臂........................................ ３０§5.3连杆、摇杆和销轴.............................. ３５第六章生产率计算..................................... ３７§6.1 斗杆油缸伸、缩时间的计算....................... ３７§6.2 动臂油缸伸、缩时间的计算....................... ３８§6.3 铲斗油缸伸、缩时间的计算....................... ３８§6.4 转台满斗回转和空斗回转时间的计算................ ３９§6.5 作业循环时间计算.............................. ３９§6.6 理论生产率计算 ............................... ３９第七章挖掘机的使用与维修............................... ４０§7.1 挖掘机的使用................................. ４０§7.2 挖掘机的维修................................. ４１结论................................................ ４３致谢................................................ ４６前言挖掘机是工程机械的一个主要机种，它广泛应用于矿山开采、道路工程、国防施工、农田水利等基本建设之中。

单斗挖掘机的工作装置设计内容摘要：挖掘机是非常重要的重型工程机械，主要应用在房屋建筑、公路工程、水利的建设、农林的开发、港口、国防等的土方施工和矿山开采工业中，对减轻体力劳动、确保工程的质量、提高建设效率、提高劳动生产率有非常大的作用。

随着国家经济的飞速发展，单斗挖掘机的需求将会有很大的增加，单斗挖掘机在现代社会建设中的地位将会非常的显著。

单斗挖掘机作为我国建设的主力军的工程机械的主力机种，在液压挖掘机就有很多的种类，有功能多，质量高及效率高等有点，所以被很多的施工作业人员和单位的欢迎，而单斗挖掘机的生产制造也到了飞速发展的时代的前沿。

反铲的工作装置为单斗挖掘机常规工作装置的主要表现形式，其在作业实践中有举足轻重的地位。

反铲的工作装置的组成有各种不同的表现形式，要依据设计者的要求用适合的结构并对其进行运动学的分析。

之后，产品在满足要求的基础上再对各机构的参数实施理论的计算，从而确定机构尺寸，确定单斗挖掘机反铲工作装置的基本外形。

挖掘的阻力和挖掘力是衡量挖掘机的性能的主要性能指标，所以对其进行严格的分析是非常重要的。

挖掘的阻力与挖掘的对象和挖掘机的性能参数有相当大的关系，但挖掘力就受很多情况的制约，其中恶劣的工作情况的分析计算是至关重要的。

在挖掘力的分析的基础上，可对各个杆件的铰接点进行力的严格分析计算，并且进行机构设计的正确的分析。

关键词：单斗挖掘机，运动学的分析，力学的分析，校核Abstract: excavator is very important to the heavy construction machinery, mainly used in housing construction, road works, construction of water conservancy, agriculture, forestry development, ports, defense and other earthwork construction and mining industry, to reduce manual labor, to ensure that projectquality, improve building efficiency, and improve labor productivity has a very large role. With the rapid development of the national economy, the needs of single-bucket excavators will be greatly increased single bucket excavator in the construction of modern society will be very significant.Single bucket excavator construction machinery as the main force of China's construction of the main models, there are many types of hydraulic excavators, multi-functional, high quality and high efficiency a bit, so a lot of construction workers and the unit's welcome single-bucket excavator manufacturing to the forefront of the era of rapid development. Backhoe device for a single bucket excavator of the main manifestations of the regular work unit has a pivotal position in its operating practices. Anti-shovel work device composed of a variety of different forms, to be based on the designer's requirements with the appropriate structure and kinematic analysis. , The products meet the requirements on the basis ofthe parameters of the agencies the implementation of the theoretical calculation to determine the body size to determine the basic shape of the single-bucket excavator backhoe device.The resistance of mining and digging force is the key performance indicators to measure the performance of the excavator, so its rigorous analysis is very important. Considerable resistance of mining and mining objects and the performance parameters of the excavator, digging force by the constraints of many cases, the calculation of one of the bad situation is crucial. Force of the hinge point of each bar in the mining analysis of the force on the basis of rigorous analysis of the calculated and the correct analysis of institutional design.Keywords: single-bucket excavator, kinematics analysis, mechanical analysis, check第一章整机参数§1.1主要参数的选择根据国家颁布的液压挖掘机型式与基本的参数系列标准规定的数值范围，结合拟采用的结构特点选定参数值，即按标准选定法，查表1-3，初步确定以下参数：标准斗容量q=1m3 机重G=7t 发动机功率N=60马力§1.2 尺寸参数的选择以液压挖掘机的机重为指标，用以下公式近似确定：线尺寸参：L i=k li3G面积参数：S i=k si32G体积参数：Vi =kviG式中，k li，k si，k vi分别是各个线向、面积、体积尺寸经验系数，查《单斗液压挖掘机》表1-4。

正铲液压挖掘机工作装置尺寸设计与验证方法作者：匡成骁来源：《科技创新导报》2013年第06期摘要：该文综合三种方法：根据挖掘机样机比拟法算出大体尺寸、根据给定的工作参数来分析极限位置的几何关系和根据水平推压力的大小与力矩平衡方程，来设计挖掘机工作装置的尺寸。

然后在Soildworks中进行实体建模，通过装配后再与生产的样机进行比较，以验证的该分析方法的正确性。

关键词：挖掘机工作装置比拟法极限位置 Soildworks实体建模中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-00-02一方面随着我国国民经济、建筑机械和生产力水平的不断提高，正铲液压挖掘机在大型土木建设、大自然改造事业中与反铲挖掘机一样得到了广泛应用。

另一方面CAE技术在机械设计及制造中不断发展。

该技术能够提高设计效率，缩短开发周期有很大的帮助，同时又能大大提高产品的质量，可靠性和稳定性。

最终对整个机械行业的产品竞争力产生极大的影响.本文便是以比拟法、极限位置分析和据水平推压力三种方法结合计算出挖掘机的尺寸，然后在SOILDWORKS中进行实体建模，再与样机进行比较，以验证该分析方法的正确性。

如图1，液压正铲挖掘机的工作装置主要由1-动臂，2-斗杆，3-铲斗，4-动臂油缸，5-斗杆油缸，6-铲斗油缸组成。

如图1所示。

为了方便工作装置的计算，现把工作装置简化为图2，并建立了以水平地面为横坐标，回转中心线为纵坐标的坐标系，各个绞点符号分别由A、B、C、D、E、G、H、I、J表示，θ1、θ2、θ3分别表示动臂相对水平面的转角，动臂和斗杆的夹角，斗杆和铲斗之间的夹角。

得到液压正铲挖掘机工作装置机构简图。

如图2所示。

1.1 比拟法确定工作装置部分尺寸比拟法：是借助于已有的大型液压正铲挖掘机的设计数据，以相似理论为基础，确定要设计的尺寸。

相似原理是通过对样机进行放大或缩小以及模型试验来确定实物结构参数、系列化产品的理论基础。