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研究内容：1、工作装置机构的几何参数设计2、各主要工作尺寸验算3、工作装置各部件运动及受力分析、工作装置挖掘性能分析4、各液压缸闭锁力验算5、动臂机构、斗杆机构的结构设计6、动臂、斗杆强度校核研究方法：采用静力学原理和机构几何学原理，对挖掘工作装置进行应用研究。
原始参数：表1-1 原始参数表技术要求：对工作装置的参数和几何构进行研究设计，设计尺寸达到要求；主要工作尺寸误差不得大3%；对动臂、斗杆进行强度校核。
工作装置应满足以下要求：1.主要工作尺寸及工作范围满足使用要求。
在设计反铲装置时要考虑与同类型机器相比的先进性，考虑国家标准的规定，并注意到运动参数受机构碰撞限制等的可能性。
2.整机挖掘力的大小及其分布情况应满足使用要求，并且有一定的先进性。
3.作业条件复杂，使用情况多变时应考虑工作装置的通用性，采用变铰点结构或配套机构时，要注意分清主次。
要满足使用要求的前提下，力求替换构件种类少，结构简单，换装方便。
4.工作装置结构形式和布置要便于装卸和维修，尤其应便于易损件的更换。
动臂是工作装置的主要构件，反铲动臂可分为整体式和组合式两类。
整体式动臂有直动臂和弯动臂两种。
直动臂构造简单，轻巧，布置紧凑，主要用于悬挂式挖掘机。
整体式动臂结构简单，价廉，刚度相同时结构重量轻于组合式动臂。
动臂液压缸的布置方案如图所示，动臂液压缸装于动臂的上方这个方案的特点是动臂下降幅度较大，在挖掘时动臂液压缸往往处于受压状态，闭锁能力较强。
动臂提升时液压缸小腔进油，提升速度也较快。
为了统一缸径和液压缸的闭锁能力，双动臂液压缸的方案采用渐多。
有些悬挂式动臂液压缸布置时考虑到不破坏动臂箱型截面，且不与斗杆液压缸碰撞，也采用双缸，斗杆液压缸一般只用一个。
但大多数动臂液压缸还是采用单缸。
本设计采用在上方布置的单动臂液压缸。
第二节铲斗总体方案的选择铲斗与铲斗液压缸的连接有三种形式，如下图所示，其区别主要在于液压缸活塞杆端部与铲斗的连接方式不同。
摘要装载机属于铲土运输机械类，是一种通过安装在前端一个完整的铲斗支撑结构和连杆，随机器向前运动进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式机械。
它广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口和矿山等工程建设。
装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此成为工程建设中土石方施工的主要机种之一，对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用，是现代机械化施工中不可缺少的装备之一。
这次设计采用先进的现代设计方法，对这种轮式装载机工作装置进行了总体设计到零部件设计。
主要包括轮式装载机工作装置的关键零部件，如铲斗、连杆机构以及转斗油缸、举升油缸等，并对重要零件进行了刚度、强度分析。
应用CAXA软件对轮式装载机工作装置整体进行设计。
关键词：装载机；机械化；工作装置AbstractLoader of soil belonging to the transport machinery，Through the installation of a front-end in a bucket full support structure and linkage, Random forward movement for loading or excavation, And the upgrading, transportation and unloading of self-propelled machinery. It widely used in highway, railway, construction, utilities, ports and mines, and other construction projects. Loader is operating speed, high efficiency, good mobility, the advantages of operating the Light, So as the construction of earth and stone in the construction of one of the main machine, speed up the construction speed and reduce labor intensity and improve quality, lower costs of the project has played an important role in the construction of a modern mechanized equipment indispensable one.The design of the modern use of advanced design methods, wheel loaders working on such a device design to design components. Wheel Loader work includes installation of critical components, such as the bucket, linkage and the fuel tank to the bucket, lifting the oil tanks, and carry out important parts of the stiffness, strength analysis. Application of CAXA software installed on the wheel loader work for the overall design and its use of this design three-dimensional display of expression.Keywords：Loader；Mechanization；Work-Equipment目录1绪论 (1)1.1 轮式装载机概述 (1)1.1.1 装载机简介 (1)1.1.2 装载机的主要技术性能参数 (1)1.1.3 装载机的用途 (3)1.1.4 装载机的分类 (3)1.2 装载机应用技术发展 (4)1.2.1 国外装载机发展现状 (4)1.2.2 国外装载机发展趋势 (5)1.2.3 国内装载机发展现状 (5)1.2.4 国内装载机发展趋势 (5)2 装载机工作装置总体设计 (6)2.1 工作装置的总体结构与布置 (6)2.2 工作装置连杆机构的结构形式与特点 (8)2.3 工作装置自由度的计算 (13)2.4 工作装置总体设计 (15)3 ZL50 装载机工作装置设计 (16)3.1 工作装置的设计要求 (16)3.1.1 工作装置工作性能 (16)3.1.2 对工作装置的要求 (16)3.2 铲斗设计 (16)3.2.1 铲斗的结构形式 (17)3.2.2 铲斗的分类 (19)3.2.3 铲斗断面形状和基本参数确定 (20)3.2.4 铲斗容量的计算 (23)3.3 工作装置连杆系统设计 (24)3.3.1 机构分析 (24)3.3.2 尺寸参数设计 (25)3.3.3 连杆系统运动分析 (31)3.4 工作装置静力学分析及强度校核 (35)3.4.1 静力学分析 (35)3.4.2 强度校核 (41)3.5 液压缸设计 (43)3.5.1 液压缸的类型和结构 (43)3.5.2 液压缸基本参数设计 (43)4 结论 (46)5 技术经济分析 (47)6 致谢 (48)参考文献 (49)附录A (50)附录B (57)1绪论1.1 轮式装载机概述1.1.1装载机简介装载机属于铲土运输类的机械，是一种通过安装在前端的一个完整的铲斗用来支撑结构和连杆，随着机器向前运动并进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式的履带或轮胎机械设备。
挖掘机的机械手臂的设计挖掘机的机械手臂的设计摘要挖掘机是一种应用广泛的多功能的建设施工机械,作为工程机械的主力机种。
由于液压挖掘机具有多品种,多功能,高质量及高效率等特点,因此受到了广大施工作业单位的青睐,其生产制造业也日益蓬勃发展。
挖掘机的主要特点为:能无级调速且调速范围大,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小,加速性能好,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,易实现自动化控制,易于实现标准化、系列化、通用化。
本次设计的主要参数是斗容量0.2m3它属于中小型液压挖掘机,主要设计挖掘机的工作装置。
挖掘机的工作装置是直接完成挖掘任务的装置,本设计对工作装置的各个组成部分进行了较为详细的设计,这其中包括了动臂、斗杆和铲斗及其驱动装置的设计。
挖掘力约为30kN,最大卸载高度约为2.65m,最大挖掘深度4.2m,最大挖掘半径约为 5.728m,从中可以看出整机作业能力有了很大的改进,不仅挖掘力大,且机器重量轻,传动平稳,作业效率高,结构紧凑。
关键词挖掘机,机械手臂;斗杆目录摘要I第1章绪论 11.1 课题来源 11.2 课题的研究的背景和意义 11.3 国内外的发展与现状 21.4 本次设计概诉 3第2章机械手臂的设计 52.1 设计方案原则 52.2 确定动臂、斗杆、铲斗的结构形式52.2.1 确定动臂的结构形式 52.2.2 确定斗杆的结构形式72.2.3 确定铲斗的结构形式和斗齿安装结构7 2.2.4 铲斗与铲斗液压缸的连接方式92.3 确定动臂、斗杆、铲斗油缸的铰点布置9 2.3.1 动臂油缸的布置92.3.2 斗杆油缸的布置102.3.3 铲斗油缸的布置112.4 动臂、斗杆、铲斗机构参数的选择122.4.1 反铲装置总体方案的选择122.4.2 机构自身几何参数132.4.3 斗形参数的选择142.4.4 动臂机构参数的选择172.4.5 斗杆机构参数的选择212.4.6 连杆、摇臂参数的选择22第3章工作装置的强度计算233.1 斗杆的计算233.2 动臂的计算28结论30参考文献31致谢32绪论课题来源在学校组织的金工实习期间,对挖掘机的机械手臂的结构和工作原理有了一定的了解,本课题来源于此。
履带式挖掘机行走装置设计前言课题研究的目的及意义挖掘机械是工程机械的主要类型之一，广泛应用于各个领域的机械化施工中。
本课题的目的是为挖掘机履带行走装置的设计提供方法和参考。
挖掘机械在工程机械发展中占有重要地位，尤其是中小型、通用的单斗挖掘机的作用更为突出。
然而，我国挖掘机行业在品种、数量和技术性能方面仍需进一步提高，这对于机械化水平的提高、国防建设和现代化建设的速度有着直接影响。
履带式液压挖掘机是一种常见的土石方开挖机械设备，广泛应用于各个领域的机械化施工中。
然而，由于其复杂的制造技术和内部结构，以及投入产出比高的特点，我国在挖掘机产品上与国际先进水平存在较大差距。
近年来，国产挖掘机品牌市场占有率逐步提升，一批具有较强自主创新能力的挖掘机生产商正在崛起。
然而，国内市场仍被国外品牌占据了80%的份额，因此对履带式挖掘机的深入研究势在必行。
通过选择此课题，我们可以进一步巩固和加深对工程机械知识的理解，并为我国挖掘机的具体结构设计和优化做出贡献。
同时，这也有助于培养我们的独立思考、综合运用知识、分析和解决问题、创新思维的能力。
特别是在方案设计、设计计算、工程绘图、文字表达、文献查阅、计算机应用和工具书使用等方面的基本工作能力。
挖掘机国内外研究现状国产挖掘机的功能相对单一，衍生产品较少。
国产挖掘机规格主要集中在30吨以下，6吨以下的规格比较齐全，形成了从1.5吨到30吨的系列产品。
然而，200吨以上的规格基本上没有国产产品，因此我国挖掘机仍处于“发展期”。
我国挖掘机企业在研发体系和试验体系建设方面仍处于初级阶段，产品的开发主要还是仿造为主，只有少数公司如山东众友自主开发了电控技术，大多数企业还在选购阶段。
节能减排、降噪安全部件的研发以及不同功能的附属装置的研发，只有个别企业才刚刚起步，大多数企业还没有涉足这些领域。
目前，我国挖掘机的质量问题主要表现在核心部件如结构件、电控和液压件，以及其他部件如轴销、司机室和四轮一带等。
第一章绪论1. 1 液压挖掘机的组成、分类、作用和特点挖掘机由转台及转台上部机构、底架及行走系、与工作装置等三大部分构成。
转台上布置了发动机、主轴泵及驾驶室等，经由回转滚盘装在底架之上。
工作装置的动臂铰支于转台上。
转台可绕底架的垂直面内绕其铰点作一定的转动。
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。
【7】液压挖掘机的分类有很多种：根据行走装置传动型式分：全液压式，半液压式；根据不同的行走系分：履带式、轮胎式、汽车式和悬挂式；根据主要用途和工作装置的不同分：通用型和专用型；根据工作装置的结构不同分：铰接式和伸缩臂式等。
挖掘机械在建筑机械发展中占有很大比重和重要的地位，是重点发展的机械品种之一、尤其是中小型、通用的单斗挖掘机不仅用于土石方的挖掘工作，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，它在各种工程施工中用途更大，已成为机械化施工中广泛使用的不可缺少的机械设备。
由于液压挖掘机具有质量小，挖掘力大，工作平稳，效率高，操纵灵活，机动性好等优点，单斗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，因此，与机械传动相比有许多优点：能无级调速且调速范围大(最高与最低速度之比可达1000：1)；能得到较低的稳定转速(采用柱塞式油马达，稳定转速可低到1转／分)；快速作用时，液压元件产生的惯性较小，并可作高速反转(电动机回转部分的起动力矩比其工作力矩大50％，而油马达则不大于5％)。
加速中等功率电动机需1秒钟到数秒钟，而加速油马达只需0.1秒；传动平稳，结构简单，可吸收冲击和振动；操纵省力，易实现自动化控制；易实现标准化、通用化、系列化。
单斗液m液压挖掘机斗齿切削力为12～压挖掘机与同级机械传动挖掘机相比，挖掘力高30％左右(如：1.0315吨，而同级机械传动挖掘机只有10吨左右)。
桂林理工大学GUILIN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY本科毕业设计(论文) 题目：挖掘式装载机工作装置的设计学院：机械与控制工程学院专业(方向)：机械设计制造及其自动化（机械装备设计与制造）摘要本文设计是一种挖掘式装载机的工作装置，挖掘式装载机应用比较广泛，能用于在煤矿挖掘等比较狭窄矿道的挖掘装载，广泛用于矿山矿道、隧道建设、石料场等工作场合的挖掘装料作业。
在本设计中，主要是通过对挖掘式装载机结构的了解，根据任务书所给定的基本参数，设计出装置中所包含的挖掘装置和输送装置的参数。
挖掘装置设计中，主要是根据有关约束条件设计出挖掘装置中动臂、斗杆和铲斗的参数，合理设计油缸的铰点位置，选择标准合理液压缸的型号，然后计算出各铰点的受力情况；输送装置的设计中，根据一般输送机的结构特点，选定输送装置的结构形式，然后由已给定的参数计算输送效率，和输送带受力。
课题对挖掘式装载机工作装置的结构设计，对相关机型的设计有一定的指导意义。
关键词：挖掘式装载机；挖掘工作装置；液压缸；输送装置The design of working device of loader miningStudent:Zhi Jiming teacher:Sun JinrongAbstract：This thesis is about to design a working device of the excavating loader. The excavating loaders are widely employed to excavate and load in mining in the mountain and tunnel, building a road inside the tunnel and so on.After having a good knowledge of the construction of the excavating device and the given parameter in assignment book, the author aims at designing the parameter of the excavating and delivering device included in the excavating loader. In the excavating device aspect, the author will design its parameter of the swing arm, bucket rod, scraper bowl and according to related constraint condition and locate the right hinge points. Then choose the right type of hydraulic cylinder and make a force analysis of each hinge point. As for the design of delivering device, the author references the construction feature of some common conveyor to choose the structural style of the delivering device. Finally, the author figures out the transport efficiency, and stress level of the conveyor belt with the given parameter.With this research on the working device construction of excavating loader, there is of help to design some related type of excavator.Key words: excavating loader；excavating device；hydraulic cylinder；delivering device目次摘要 (I)Abstract. (II)1 绪论 (1)1.1 选题的背景及意义 (1)1.2 挖掘式装载机的基本概述 (1)1.3 挖掘式装载机的发展现状和前人研究成果 (2)1.3.1 挖掘式装载机的发展现状 (2)1.3.2 挖掘式装载机前人研究成果 (2)1.4 论文主要研究内容 (2)1.5 设计参数 (3)1.5.1 主要内容与要求 (3)1.5.2 挖掘式装载机工作装置的基本设计参数 (3)1.6 本章小结 (3)2 挖掘工作装置的总体设计 (4)2.1 挖掘工作装置结构式的初步确定 (4)2.1.1 动臂结构型式的确定 (4)2.1.2 斗杆结构型式的确定 (5)2.2 挖掘工作装置参数的确定 (5)2.2.1 铲斗参数的选择 (5)2.2.2 动臂结构参数的确定 (5)2.2.3 斗杆结构参数的确定 (8)2.3 挖掘工作装置的受力计算 (11)2.3.1 工况的选择 (11)2.3.2 挖掘工作装置各铰接点受力的计算 (12)2.4 斗杆动臂的强度校核 (15)2.4.1 斗杆强度校核 (16)2.4.2 动臂强度校核 (17)2.5 本章小结 (18)3 带式输送装置的设计计算 (19)3.1 已知工作条件和工作参数 (19)3.2 计算步骤 (20)3.2.1 带速和槽角的确定 (20)3.2.2 输送装置运行时受到的总阻力和总圆周力的计算 (21)3.2.3 传动滚筒的功率为 (24)3.2.4 输送带张力的计算 (24)3.2.5 输送带不打滑条件的校核 (24)3.2.6 滚筒趋入点张力计算 (25)3.2.7 拉紧力的计算 (25)3.3 驱动装置的选用和设计 (26)3.3.1 传动滚筒的选择 (26)3.3.2 托辊的选用。
(26)3.3.3 改向滚筒的选用 (27)3.4 本章小结 (27)4 结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1 绪论1.1 选题的背景及意义煤炭是我国的主要能源，虽然随着新能源的开发，煤炭能源消费在未来会不断减少，但是未来很长的一段时间内煤炭的主体地位变化不大，所以在煤矿挖掘作业方面的研究对煤矿业的发展很重要，煤矿作业的安全、高效和经济等问题是煤矿业需要考虑的重大问题。
随着经济的发展、劳动力价值的提高和国家对采矿业安全的重视，煤矿开采越来越趋向提高于机械化的程度；煤矿工业发展要重视煤矿挖掘、开采机械化程度的提高，加快巷道挖掘的速度，提高巷道掘进的效率。
我国现在地下矿道进行煤炭的开采比重较大，地下矿道采煤占到90%左右的全国煤炭开采量。
在煤炭开采中的空间较小，大型挖掘机器无法进入矿道进行作业，所以要提高矿道开采的效率就要选择比较合理高效的装备进行作业。
要达到煤矿挖掘挖掘和装运的衔接、达到煤矿安全作业条件、提高生产效率和经济效益，就要提高挖掘设备的掘进水平和设备的先进性。
毋庸置疑，快速掘进技术是煤矿工业能否高效安全化生产的技术关键，是煤炭采集技术研究中要解决的关键性技术，要实现高效的现代化矿井建设，就要加强煤矿巷道快速掘进技术的研究。
在目前煤矿的开采技术中，对于岩石硬度较低的煤矿巷道，主要使用的挖掘方式有：连续采煤机和悬臂式掘进机等机械破岩的方法。
对于比较复杂的岩层，断层较多的地方，虽然采用机械破岩法也可行，但是整体工作效率不高，掘进速度不能达到很好的效果，而且只能使用较大功率的掘进机器，提高了成本；所以对遇到较复杂坚硬的岩层时，多采用钻爆法破岩，但是钻爆法的工作效率也受多方面的影响，如破（钻）、装、支、储、运、通风是钻爆法掘进的六大环节，但是装载就占整个工作循环的30%左右的时间，有时甚至占到50%左右，是耗时最多的工序。
综合上述背景可见，挖掘式装载机作为煤矿巷道挖掘的主要设备，其整体结构、运行效率是提高掘进效率的关键，目前我国大大小小的煤矿都有，为了提高挖掘式装载机的适用度，本设计设计一种小型的挖掘式装载机的工作装置，并结合工作手条件对工作臂的受力进行计算。
1.2 挖掘式装载机的基本概述挖掘式装载机是一种由机械动臂和输送机结合，集挖掘扒料、运输装车为一体的连续装载设备。
它被广泛应用于各种矿山作业、隧道工程碎石装载和水电工程的输送施工装车。
具有连续高效对物料进行挖掘装载等特点，是代替人工劳动力、提高矿山开采效率必不可少的先进采矿设备，对提高隧道掘进效率有重要的意义，从挖掘式装载机在矿山、隧道工程等的使用率看，是一种具有很大潜力的工程机械设备。
挖掘式装载机总体结构主要由反铲动臂、行走机构、输送装置三大机构和电气系统、液压系统两大系统组成。
挖掘式装载机工作装置主要工作过程为：工作装置进行装载作业时，由反铲动臂的铲斗将一定距离外的物料挖掘扒送至输送装置的末端，然后由输送带将物料输送装车，动臂可摆动一定角度，扩大挖掘的范围。
对于在矿山巷道中作业时，小型挖掘式装载机装载物料最佳条件为：物料块度250≤mm。
其结构的主要特点有：工作臂采用液压传动方式，能高效平稳提供动力，挖掘力大，结构简单紧凑，动臂挖掘范围大，性能可靠，维修方便。
1.3 挖掘式装载机的发展现状和前人研究成果1.3.1 挖掘式装载机的发展现状挖掘式装载机在国内得到广泛的应用，尤其在矿山、隧道等工程中是必不可少的设备，受到矿山企业的青睐，有良好的发展前景。
目前国内挖掘式装载机种类型号繁多，它的设计跟生产方面也得到较快的发展。
根据市场需求和工作环境的考虑，挖掘式装载机主要有履带式和轮胎式两种，在液压控制系统和结构设计方面也得到很好的优化，设计简单，更易于操作。
1.3.2 挖掘式装载机前人研究成果自己对资料的查找，总结前人在与课题设计作作用的研究成果如下：履带式挖掘装载机是一种连续生产的高效率出矿设备，主要用于矿山岩巷、半煤岩巷掘进，也可以用于引水洞、铁路隧道施工和国防洞窟施工中的装载作业，可实现煤矿掘进机械化作业，大大提高掘进速度，可适用于大型断面，坡度20°～32°的巷道。
比如履带式挖掘式装载机ZWY-60/30L型，具有扒取力大，装载能力强。
采用密封润滑式履带，张紧履带装置调节方便，使用寿命长等性能特点；采用挖掘机专用斗齿坚固耐用，互换性好；输送机从尾部能将岩石卸入自卸汽车、梭式矿车、侧卸式矿车、皮带机、箕斗等其它转载设备上去（卸载高度可根据用户需要进行设计）；可达到60m3/h的上料效率，操作简单。
