挖掘机液压系统设计与仿真模拟任务书

摘要液压系统是目前挖掘机必不可少的组成部分，液压系统通过改变压强增大作用力来工作。

完整的液压系统包括：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。

挖掘机的工作环境复杂多变，所以对于液压系统提出了很高的设计要求。

在搜集国内外液压系统相关资料的基础上，了解其发展过程，分析总结了液压挖掘机的技术发展动态,了解液压挖掘机液压系统的结构。

液压挖掘机由多个系统组成，包括液压系统、传动系统、操纵系统、发动机、油箱、转台等等。

本设计从分析液压挖掘机的基本原理出发，分析了液压挖掘机的结构，工作原理，油路控制，从而确定了液压挖掘液压系统的设计方案，并对所设计的液压系统进行了模型建立，到模型仿真，以确保所设计的液压系统的安全可靠，结构优良，价格经济。

本设计还细致分析了液压挖掘机的液压元件的选型，与设计计算，采用的CAD设计出了液压挖掘机的原理图，运用了simulationx进行的模型建立与仿真，确保了所建立的模型的正确性。

运用simulationx建立系统模型的与仿真这是本设计的一大特点。

关键词：液压系统液压挖掘机液压元件SummaryThe hydraulic system is an integral part of excavator， hydraulic system is to work by changing the pressure to increase the force. The intact hydraulic system is including: power components, the implementation of components, control components, auxiliary components and hydraulic oil. The excavator working environment is complex and changeable, so it is very high requirement of design to hydraulic system.In the collection of domestic and foreign hydraulic system on the basis of relevant information, understanding of its development process, analyzed and summarized the technology development of hydraulic excavator. Understand hydraulic excavator hydraulic system structure. Hydraulic excavator is composed of a plurality of system components, including the hydraulic system, drive system, control system, engine, fuel tank, table and so on. My design focused on the design of hydraulic system of excavator.Keywords: hydraulic system excavatory目录第一章绪论 (1)1.1 挖掘机的简介 (1)1.2 国内外的发展趋势 (2)1.2.1 国内发展趋势 (2)1.2.2 国外发展趋势 (2)1.3 本设计的主要内容 (3)1.3.1 了解液压挖掘机液压系统的结构 (3)1.3.2 挖掘机液压系统设计要求 (3)第二章液压挖掘机结构与工作原理 (5)2.1 液压挖掘机的系统组成 (5)2.1.1 动力系统 (5)2.1.2 液压系统 (5)2.1.3 机械系统 (5)2.1.4 控制系统 (6)2.2 液压挖掘机传动原理 (6)第三章挖掘机工况分析以及液压系统设计方案的的确定 (7)3.1 液压系统的工况分析 (7)3.1.1 挖掘工况分析 (8)3.2 挖掘机液压系统的设计要求 (8)3.2.1 满斗举升回斗工况分析 (10)3.2.2 卸载工况分析 (10)3.2.3 空斗返回工况分析 (11)3.3 挖掘机液压系统的设计要求 (11)3.3.1 动力性要求 (11)3.3.2 操纵性要求 (11)3.3.3 节能性要求 (12)3.3.4 安全性要求 (12)3.3.5 其它性能要求 (12)3.4 液压系统方案拟订 (13)第四章液压系统的设计 (14)4.1 确定油缸所受的作用力 (14)4.1.1 铲斗油缸作用力的分析 (14)4.1.2 斗杆油缸作用的确定 (16)4.1.3 动臂油缸作用力分析 (18)4.2 各油缸尺寸的确定 (19)4.2.1 铲斗油缸工作压力的确定 (19)4.2.2 缸径D和油塞杠直径d的确定 (19)4.2.3 缸壁厚和外径的计算 (20)4.3 斗杆油缸尺寸的计算 (21)4.3.1 由铲斗油缸计算步骤知斗杆缸受力平衡 (21)4.3.2 缸壁厚和外径的计算 (21)4.4 动臂缸的尺寸计算 (21)4.4.1 由铲斗油缸计算步骤知动臂油缸受力平衡 (21)4.4.2 缸壁厚和外径的计算 (21)4.6 各液压缸和马达流量的确定 (23)4.6.1 每个缸的流量计算 (23)4.6.2 回转马达的流量的计算及选型 (23)4.6.3 行走马达的选用 (24)4.6.4 主回路液压泵的选择 (25)4.7 管路油管的选择 (25)4.7.1 油管内径的确定 (25)4.7.2 管接头的选择 (26)4.7.3 螺塞的选用 (26)4.8 液压油箱的确定 (26)4.8.1 液压系统的发热和升温的验算 (27)4.9 液压装置的结构设计 (27)4.9.1 阀集成款 (28)第五章挖掘机液压系统模型的建立与仿真 (29)5.1 关于仿真软件Simulationx (29)5.1.1 Simulationx的简介 (29)5.1.2 S在液压系统中的应用 (30)5.2在Simulationx中选取液压元器件 (30)5.2.1 液压元器件的选取 (30)5.2.2其他各种元件的选取 (33)5.3 挖掘机液压系统仿真模型的建立 (36)5.3.1草图的绘制 (36)5.3.2元器件参数的设置 (37)5.3.3仿真模式 (41)5.4 仿真的结果 (41)5.4.1液压泵的仿真曲线 (42)5.4.2内燃机的仿真曲线 (42)5.4.3控制铲斗缸的三位四通换向阀的仿真曲线 (43)5.4.4液压缸的仿真曲线 (43)5.4.5控制液压马达的三位四通阀的仿真曲线 (44)5.4.5回转马达的仿真曲线 (44)5.5挖掘臂的局部仿真 (45)5.5.1元件的参数设置 (46)结论 (48)参考文献 (49)致谢 (50)第一章绪论作为具有多功能这一特性的机械，液压挖掘机被广泛使用于交通运输，矿山采掘和电力工程等施工中，挖掘机减轻了作业难度，提高作业效率，加快建设速度以及提高劳动生产率方面表现出十分显著的作用。

毕业设计课题名称：专业：机械工程系班级：2008级1班姓名：杨情学号：08045110指导：刘艳宾重庆三峡职业学院机械工程系挖掘机液压系统设计毕业设计任务书课题名称挖掘机液压系统设计专业工程机械运用与维护班级 08级工程1班姓名杨情学号 08045110 预定完成日期：2010年 3 月 25日设计指导教师：刘艳宾教研室主任：刘艳宾任务下达日期：机械工程系毕业设计任务书一、题目：挖掘机液压系统二、任务与要求：日期星期内容12 月日1至12 月5 日第一周准备阶段分析题目，明确任务调查研究，收集资料12月6日至12月20日第二周实施阶段1、设计、计算、绘图；2编制设计说明书；12月21至12月25日第三周实施阶段整理、修改并且完成论文。

12月26至12月31日第四周答辩审查设计（论文）质量，确定成绩教师：刘艳宾2010年12月 1日说明：内容一栏的行数可根据自己的计划进行增减目录１概论 (3)５液压系统性能验算 (24)液压系统功率损失 (24)１概论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、采矿等建设工程的突发机械。

液压挖掘机利用液压组件（液压泵、液压马达、液压缸等）带动各种构件动作，具有如下有点：功率密度大，结构紧凑，重量轻；无级调速，调速范围大；启动性能好，能实现快速正反转；布置灵活，基本不受总体结构的限制；运转平稳，各种可靠，能自行润滑，使用寿命长；有超载保护功能；容易实现自动化，操作简便省力等。

因此，液压挖掘机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，具有重要意义。

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，是各种土石施工中不可缺少的一种重要机械设备。

课程设计任务书课程设计题目： SWE17型履带式液压挖掘机液压系统设计课程设计时间：至学生： 5人一、设计课题SWE17型履带式液压挖掘机底盘可伸缩，工作臂可偏转，带推土铲。

设计液压系统，要求采用先导操纵。

主要技术参数如下：整机重：18.6t 标准斗容：0.04 m3最大牵引力：13.7 KN 爬坡能力：30°动臂液压缸推力：F1=55000N 推土缸推力：F4=98000N斗杆液压缸推力：F2=55000N 偏转缸推力：F5=62000N铲斗液压缸推力：F3=44000N 底盘伸缩缸推力：F6=55000N行走速度： 2.33~4.26 km/h 回转速度： 10.5 rpm 动臂偏转角度：左52°右75°二、设计说明书要求1．绘制液压原理图。

说明液压系统的工作原理。

其具体内容包括说明各液压元件的作用，工作时油液流动的路线。

2．计算系统各参数，写出详细的计算说明书。

其具体内容包括执行元件的负载机速度分析，液压泵的额定压力和流量的计算、液压马达的工作压力和排量的计算，液压缸的最大工作压力及内径的计算，系统的热平衡计算。

3．选择各液压元件型号，列出元件明细表。

三、计算步骤（参考）：1、初步选取系统工作压力；2、根据最大负载计算执行元件主要参数，如液压缸的内径。

液压马达的排量，转矩等。

3、根据设计要求的速度，计算同时工作的执行元件所需的总流量，通过比较找出所需最大流量。

4、根据前面的计算调整系统工作压力，选液压泵和液压马达。

计算发动机功率5、计算所有执行元件的主要参数。

6、选阀7、油箱、油管等辅件的计算8、热平衡计算，如需冷却，确定冷却方式。

参考文献：1) 章宏甲等主编《液压传动》机械工业出版社1998.102）同济大学主编《单斗液压挖掘机》北京：中国建筑工业出版社，1986.12 3）各类学术期刊上发表的相关论文。

1 绪论1.1液压挖掘机发展现状1.1.1挖掘机的发展简况挖掘机械的最早雏形，远在十六世纪于意大利威尼斯用于运河的疏浚工作。

随着工业发展，科学技术的进步，单斗挖掘机也由于新技术、新工艺的采用而不断地发展改进,但它的基本工作原理至今未变。

动力装置以及控制方式的不断革新，基本上反映了挖掘机发展的以下几个阶段：1.蒸汽机驱动的挖掘机，从发明到广泛应用，大约经历了100年。

当时主要用于开挖运河和修建铁路。

结构型式由轨道行走的半回转式，发展到履带行走的全回转式。

2.挖掘机传动型式的液压化，是挖掘机由机械传动型式的传统结构发展到现代结构的一次跃进。

随着液压传动技术的迅速发展，四十年代至五十年代初挖掘机开始应用于液压传动，并且由半液压发展到全液压传动。

产量日益增长，六十年代初期液压挖掘机产量占挖掘机总产量的15%，发展到七十年代初期占总产量90%左右，近年来，西欧市场出售的挖掘机几乎己全部采用液压传动。

与此同时，斗轮挖掘机、轮斗挖沟机等工作装置和臂架升降等部分也采用了液压传动。

大型矿用挖掘机在基本传动型式不变的情况下，其工作装置也改为液压驱动。

3.控制方式的不断革新，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操作和电气控制，无线电遥控。

最近又出现了电子计算机综合程序控制，控制人员可在远离施工现场的集中控制室内通过工业电视监视数台挖掘机工作。

1.1.2液压挖掘机的发展趋势液压挖掘机在工业与民用建筑、道路建设、水力、矿山、市政工程等土石施工中均占有重要位置。

并反映了这些部门的施工机械化水平。

是交通运输、能源开发、城镇建设以及国防施工等各项工程建设的重要施工设备，是国民经济建设迫切需要的装备。

重视和加速挖掘机改进创新，稳定提高产品质量，满足用户需求，对加速现代化工程建设有着重大的意义。

一.液压挖掘机国外发展现状液压挖掘机的生产水平反映机械化施工的水平和能力。

国外，特别是西欧几个国家从50年代开始研制液压挖掘机，到60年代中小型液压挖掘机已成批生产。

前言挖掘机作为一种多功能机械产品，目前被广泛应用于水利工程，交通运输，电力工程和矿山采掘等机械施工中。

它能在减轻繁重的体力劳动，保证工程质量，加快工程建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。

近年从国内情况来看，我国的挖土机市场90%被外国独资或合资企业垄断，我国挖土机行业整体发展水平较国外缓慢，在挖土机液压系统方面的理论还相对国外比较薄弱。

国内大部分挖土机企业在挖土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土机产品在性能、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土机在国内市场上基本失去了竞争力。

液压系统是挖土机的核心部分，通过挖土机液压系统设计计算优化能有效的提高挖土机性能，本挖土机具有工作可靠、结构简单、性能好、成本低、效率高等特点。

我国是一个发展中国家，在辽阔的国土上正在进行大规模的经济建设，这就需要大量的土石方施工机械为其服务，而液压挖掘机是最重要的一类土石方施工机械。

因此，可以肯定液压挖掘机的发展空间很大。

可以预见，随着国家经济建设的不断发展，液压挖掘机的需求量将逐年大幅度增长。

今后几年我国液压挖掘机行业将会有一个很大的发展，液压挖掘机的年产量将会以高于20％的速度增长。

本设计根据给定的工作要求进行工况分析，以确定系统的主要参数，对液压系统的基本回路的方案进行分析，拟订液压系统原理图；选择液压元件并进行液压系统的性能验算，最后完成工作图，编制技术文件。

希望本设计能为从事液压工作的人员献上微薄之力！摘要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。

液压挖掘机利用液压元件（液压泵、液压马达、液压缸等）带动各种构件动作，具有许多优点。

它对液压系统的设计提出很高的要求，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。

因此，对挖掘机液压系统的分析设计对推动我国挖掘机发展具有十分重要的意义。

在搜集了国内外挖掘机液压系统相关资料的基础上，了解了挖掘机液压系统的发展历史，并对挖掘机液压系统的技术发展动态进行了分析总结。

小型挖掘机液压控制系统分析与仿真的开题报告一、选题背景在工程机械中，挖掘机是一种较为常见的设备。

小型挖掘机在城市建设、土地整理、矿山开采等领域均有广泛的使用。

其工作原理主要是通过挖掘机的机械臂、斗杆、斗头进行挖掘、卸料、平整等操作。

而挖掘机的液压控制系统起着至关重要的作用，控制着机械臂、斗杆和斗头的动作，在保证操作准确和高效的同时，也要确保系统的可靠性和安全性。

因此，本文选取小型挖掘机的液压控制系统作为研究对象，通过系统分析与仿真，探究其液压控制系统的功能、结构、原理和特点，进一步了解并优化液压控制系统的工作性能。

二、研究内容和目标本文研究主要分为以下几个方面：1. 小型挖掘机液压控制系统的功能和结构分析。

2. 挖掘机液压系统的工作原理和特点分析。

3. 液压控制系统的参数设计及系统控制逻辑设计。

4. 使用Simulink进行系统仿真，对系统的动态性能进行分析。

通过本文的研究和仿真，旨在进一步提升小型挖掘机的液压控制系统的工作性能和效率，为保证安全性和可靠性提供有效的理论基础和技术支持。

三、研究方法和技术路线本文的研究方法主要包括文献综述、系统分析、仿真实验等。

具体的技术路线如下：1. 收集相关文献，综述小型挖掘机液压控制系统的研究现状和发展趋势，了解其基本原理和技术特点。

2. 对小型挖掘机液压控制系统进行功能和结构的分析，深入研究其影响系统性能和控制策略的主要因素。

3. 根据研究对象的特点和实际运行条件，进行液压系统参数设计和控制逻辑设计，确定系统的电液控制模型。

4. 使用Simulink进行仿真实验，对系统的稳态性能、动态响应、能耗等指标进行模拟测试，并结合实验数据进行分析和初步优化。

5. 根据仿真结果进行系统参数调整和优化，持续优化并验证系统的动态性能。

四、预期研究成果本文的研究成果主要包括以下方面：1. 对小型挖掘机液压控制系统的功能、结构和工作原理进行深入的分析和研究。

2. 使用Simulink对液压控制系统进行仿真，对系统的性能进行测试和分析。

中国矿业大学本科生毕业设计姓名：陈霄学号：学院：应用技术学院专业：机械工程及自动化专业设计题目:液压挖掘机专题：指导教师：王启广职称：教授2007年6月徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院应用技术学院专业年级机自2003级学生姓名陈霄任务下达日期：2007年3月1日毕业设计日期：2007年3月1日至2007年6月20日毕业设计题目：液压挖掘机毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1.斗容为1m3，能挖掘Ⅳ级以下土壤的液压挖掘机。

2.工作装置的运动分析。

3.整体设计。

4.回转装置设计。

5.零件图设计。

液压传动系统的原理设计。

院长签字：指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩。

液压传动系统建模与仿真实验指导书天津农学院工程技术学院2012年12月1．实验目的训练学生熟悉液压系统原理图并在此基础上进行管路连接和简单的调试。

2．实验内容2.1用顺序阀实现两液压缸顺序动作回路2.2用行程开关和电磁阀的顺序动作回路2.3液压缸差动连接的快速运动回路2.4减压回路3．实验报告内容实验报告内容包括：实验目的、实验内容、绘制系统的结构原理图，填写电磁铁动作顺序表，简述执行元件动作过程，并记录调试结果。

(1)用顺序阀实现两液压缸顺序动作回路首先，按照系统结构原理图选择液压元件，搭建顺序动作回路；其次，按照操作说明进行系统的调试。

操作说明：①将控制箱上的油泵启停开关打到“启”，启动油泵。

②调节溢流阀旋钮，使P1的示值为0.4MPa。

③调节顺序阀旋转，使示值为0.3 MPa。

④将控制箱上的电磁阀开关打到“左”位，观察活塞动作顺序。

⑤将控制箱上的电磁阀开关打到“右”位，观察活塞动作。

⑥调节溢流阀旋钮和顺序阀旋钮(例如P1=0.4MPa，顺序阀开度先后分别调为0 MPa、0.3 MPa、0.5 MPa)，再操纵控制箱上的电磁阀开关，观察活塞动作。

⑦实验完毕，关电磁阀和停油泵。

(2)用行程开关和电磁阀的顺序动作回路首先，按照系统结构原理图选择液压元件，搭建顺序动作回路；其次，按回路工作原理和活塞动作循环图填写下面电磁铁通断电状态表；最后，按照操作说明进行系统的调试。

操作说明：①准备：使控制箱上的两个电磁阀控制开关打到“中”位。

使控制箱上的“自动-手动”转换开关在“手”位置。

将泵站上的溢流阀旋钮调至全开；将控制箱上的油泵启停开关打到“启”位，调节溢流阀旋钮，使压力表P1的示值为0.4 MPa；②自动顺序动作：将“自动-手动”转换开关打到“自”位置(电磁阀的1DT自动通电)，油缸活塞按动作顺序图完成循环动作；③手动操作：将“自动-手动”转换开关打到“手”位置(此时行程开关不起作用)，通过操作电磁阀A和B的转换开关(“左”、“中”、“右”)，使油缸活塞按动作顺序图完成循环动作；④实验完毕：将控制箱上的电磁阀控制开关打到“中”位，油泵启停开关打到“停”位。

陕西铁路工程职业技术学院2011—2012学年第二学期液压系统实训任务书系别机电工程系专业工程机械运用与维护班级机械3101-3102指导老师温银萍2012年6月15 日2011-2012学年第二学期《液压系统实训》任务书一、实训目的：掌握并巩固液压元件的基本原理和结构、液压传动控制系统的组成以及在设备的应用,熟练掌握液压系统的组装及一般故障的排除。

二、实训内容1、液压元件拆装2、综合液压系统控制三、实训任务与要求1、掌握巩固液压传动基础知识；2、熟悉液压常用泵、缸、及控制阀的工作原理、结构特点及应用；3、学习分析一般的液压系统回路的方法，培养设计简单的液压系统的思路；4、通过实训使学生读懂液压控制回路图，并熟练选用元件，按照回路图正确组装并调试液压控制回路；四、实训场地：液压实训室五、实训纪律及安全：1、学生在实训期间必须认真完成规定的实训内容；2、严格遵守施工单位的规章制度，服从指导老师的领导，实训期间，注意安全，严禁打闹、嬉戏，杜绝一切事故；3、实训时，遵守纪律，不迟到、不早退。

六、考核方式及成绩评定实训结束后，由指导教师根据学生的实训报告、实训态度和表现，综合评定学生实训成绩，其中，平时成绩占30%（出勤、纪律情况、实训态度），实训成果占70%（实训报告）。

七、附表实训时间及内容分配表编制：温银萍审核：2012年6 月15 日2011-2012学年第二学期《液压系统认训》指导书一、实训内容1、了解常用建筑施工机械的原理、性能和用途。

2、了解铁路线路、及检测设备的基本知识。

3、了解常用工程机械与设备在实际工程施工中的具体应用。

4、了解工程成品的基本知识。

5、了解国内外工程机械维修与运用的发展现状及趋势。

二、实训报告正文要求1、实训目的言简意赅，点明主题。

2、实训内容及过程3、实训总结及体会要求条理清楚、逻辑性强；着重写出对实训内容的总结、体会和感受，特别是自己所学的专业理论与实践的差距和今后应努力的方向。

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。

综合课程设计II项目总结报告题目：液压挖掘机工装轨迹控制及仿真技术研究说明一、总结报告应包括下列主要内容：1．项目背景分析；2．研究计划要点与执行情况；3．项目关键技术的解决；4．具体研究内容与技术实现；5．技术指标分析；6．存在的问题与建议。

二、总结报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在院（系）保存，以备检查。

指导教师评语：指导教师签字：检查日期：目录第一章挖掘机工装轨迹控制的机电液系统介绍 (6)1.1单斗液压挖掘机的机械模型简介 (6)1.2电液控制系统的组成 (2)第二章液压挖掘机工装轨迹的运动学分析 (3)2.1运动学问题 (3)2.2 运动学逆问题 (6)第三章液压挖掘机液压系统的建模分析 (8)3.1斗杆液压缸的传递函数 (8)3.2动臂液压缸的传递函数 (9)3.3其它环节传递函数 (10)3.4斗杆系统的整体建模与仿真 (11)3.5 动臂系统的整体建模与仿真 (13)第四章控制系统的电路设计 (16)4.1角度传感器的选择 (16)4.2 数据采集电路 (17)4.3 D/A转换器及接口电路 (18)4.4 控制系统的电路原理图设计 (18)第五章控制方法的选择及MATLAB仿真技术 (20)5.1 计算机实现PID控制 (20)5.2 斗杆系统PID控制仿真 (21)5.3 动臂系统PID控制仿真 (24)参考文献 (28)第一章挖掘机工装轨迹控制的机电液系统介绍1.1单斗液压挖掘机的机械模型简介本次课程设计的液压挖掘机是针对学校的实验室用的样机模型，其容量为0.01立方米，动臂和斗杆为四连杆机构，动臂、斗杆和铲斗均由液压缸驱动，它们之间以销轴连接。

在动臂和斗杆的销轴上分别安装了角度传感器，用以检测相对位角。

模型不具备回转机构，无回转功能。

其结构简图如图1-1所示，其参数如表1-1所示。

图1-1 样机结构简图表1-1结构参数表样机的挖掘轨迹以停机面为基准。

机构运动副之间的间隙及液压马达工作时的内部泄露，会对位置精度产生影响，但由于实际作业要求，误差在允许范围之内，不会影响工作稳定性。

综合课程设计（Ⅱ）———液压挖掘机工装轨迹控制及仿真技术设计说明书姓名班级专业机械设计制造及其自动化所在学院机电工程学院指导教师工程机械自动化技术课程设计任务书一、设计的目的和意义1.1 设计的目的1) 培养和检验综合运用所学知识解决工程实际问题的能力；2) 培养和检验设计复杂机、电、液系统的能力；3) 培养和检验专业素质和创新能力。

1.2 设计的意义1) 液压挖掘机是一个完整的机电液一体化系统，保证了设计内容的完整性；2) 液压挖掘机工装轨迹控制涉及到了机、电、液内容，涉及知识面广，可达到综合训练的目的；3) 设计类型全面，主要包括：机构的运动分析、液压系统的数学建模、控制方法的选择、电路的设计、计算机仿真分析。

二、设计的技术要求2.1挖掘机结构参数要求表1 样机结构参数表2.2挖掘机工作负载参数要求负载为m=500kg2.3挖掘机工作装置轨迹参数要求挖掘竖直直线2.4挖掘机工作装置轨迹控制系统设计要求以PC系列微机为控制处理器三、设计主要内容及步骤1、挖掘机工装轨迹控制的机、电、液一体化系统简图；2、液压挖掘机工装轨的运动学分析；3、液压挖掘机液压系统的建模分析；4、控制系统的电路设计；5、控制方法的选择及分析；6、系统的整体及MATLAB仿真分析。

四、进度安排指导教师：（签字）教学主任：（签字）年月日目录第1章挖掘机工装轨迹控制的机电液系统简图 (1)1.1单斗液压挖掘机的机械模型简介 (1)第2章液压挖掘机工装轨迹的运动学分析 (4)2.1 运动学正问题 (4)2.2运动学逆问题 (6)第3章液压挖掘机液压系统的建模分析 (6)3.1斗杆液压缸的传递函数 (6)3.2动臂液压缸的传递函数 (8)3.3电液比例流量及比例放大器的传递函数 (9)3.4动臂和斗杆的传递函数 (10)3.5斗杆系统的整体建模与仿真 (11)3.6动臂系统的整体建模与仿真 (14)第4章控制系统的电路设计 (18)4.1角度传感器的选择 (19)4.2 A/D转换器及其接口电路 (19)4.3 D/A转换器及其接口电路 (23)4.4 A/D,D/A联合试验 (24)4.5 控制系统的电路原理图设计 (25)第5章控制方法的选择及MATlAB仿真分析 (27)5.1计算机实现PID控制 (27)5.2斗杆系统PID控制仿真 (28)5.3动臂系统PID控制仿真 (31)参考文献 (36)第1章挖掘机工装轨迹控制的机电液系统简图1.1单斗液压挖掘机的机械模型简介课题设计的液压挖掘机是针对学校的实验室用的样机模型。