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挖掘机的机械手臂的设计毕业设计摘要：本篇毕业设计论文主要研究了挖掘机的机械手臂的设计。
首先介绍了挖掘机的基本原理和结构，然后分析了机械手臂设计的关键要素和挑战。
接着，提出了一种基于液压系统和电动机的机械手臂设计方案，并详细介绍了设计过程和各个零部件的选择。
最后，进行了实际试验和性能测试，并对结果进行了分析和讨论。
通过本次设计，证明了该机械手臂设计方案的可行性和可靠性。
关键词：挖掘机；机械手臂；液压系统；电动机；设计方案1引言挖掘机是一种用于土木工程、建筑工程和矿山开采的机械设备，具有广泛的应用前景和市场需求。
挖掘机的核心部件之一是机械手臂，它负责实现挖掘、装载和卸载等作业。
因此，机械手臂的设计对挖掘机的性能和效率具有重要影响。
本篇毕业设计论文旨在研究挖掘机的机械手臂设计，并提出一种可行的设计方案。
2挖掘机的基本原理和结构挖掘机是一种通过液压系统驱动的机械设备，具有强大的力量和灵活性。
它由底盘、上车架、工作装置和驾驶室等部分组成。
其中，工作装置主要包括机械手臂、斗杆和斗。
3机械手臂设计的关键要素和挑战机械手臂设计的关键要素包括负载能力、工作范围、动作速度和稳定性等。
此外，机械手臂还需要兼顾结构简单、制造成本低和可靠性高等因素。
然而，机械手臂设计面临着一些挑战，比如设计紧凑、重量轻和功耗低等。
4机械手臂设计方案本设计方案采用液压系统和电动机的组合来驱动机械手臂。
其中，液压系统提供了强大的力量和灵活性，而电动机则提供了高效、低功耗的驱动方式。
具体设计过程包括：首先确定机械手臂的结构和参数；然后选择合适的液压元件和电动机；最后进行各个部件的装配和调试。
5实验和性能测试为了验证设计方案的有效性和可行性，我们进行了实际试验和性能测试。
实验结果表明，该机械手臂设计方案具有良好的负载能力和稳定性，并且具有较高的工作效率和速度。
6结果分析和讨论通过对实验结果的分析和讨论，我们发现该机械手臂设计方案具有一定的改进空间。
基于机械臂的毕业设计课题
1. 基于机械臂的自动组装生产线设计：设计一个能够自动完成零件组装的生产线，利用机械臂进行零件的抓取、定位和组装，实现高效的生产任务。
2. 基于机械臂的物料搬运系统设计：设计一个能够自动搬运重物或大件物料的系统，利用机械臂进行物料的抓取、放置和搬运，提高物料搬运效率和安全性。
3. 基于机械臂的人工智能导盲系统设计：设计一个能够辅助视力障碍人士导航和避障的系统，利用机械臂进行障碍物检测和引导，提升视力障碍人士的生活质量和安全性。
4. 基于机械臂的植物智能养护系统设计：设计一个能够自动监测和养护植物的系统，利用机械臂进行植物的浇水、施肥和修剪，实现智能的植物养护管理。
5. 基于机械臂的无人机定位和抓取系统设计：设计一个能够自动定位和抓取无人机的系统，利用机械臂进行无人机的定位识别和抓取操作，实现高效的无人机捕捉任务。
注意：在选择毕业设计课题时，还需根据个人的背景、兴趣和专业要求进行考虑和选择。
机械手总体方案毕业设计引言：机械手是一种能够模拟人手动作的自动化装置，广泛应用于工业生产、医疗领域、科研实验等。
本总体方案旨在设计一台能够实现多自由度运动、具备灵活性和精确性的机械手。
一、设计目标：1.实现多自由度运动：机械手设计应具备足够的关节自由度，能够在不同方向和角度进行运动，适应不同工作场景的需求。
2.提高操作灵活性：机械手应具备灵活的手指和手腕，能够适应各种尺寸和形状的物体抓取，而不会因为形变而导致抓取失败。
3.实现精确控制：机械手的运动应具备高精度，并能够实现准确定位和精确操控。
4.提高安全性：机械手设计应考虑安全性，具备防护装置和自动停机等功能，确保操作人员的安全。
二、机械结构设计：1.关节设计：机械手应由多个关节组成，每个关节由电动机驱动，实现灵活的运动。
关节设计应具备足够的承载能力和稳定性，以确保机械手长时间运行的可靠性。
2.手指设计：机械手手指应具备可调节的灵活性，能够适应不同尺寸和形状的物体抓取。
手指可以采用弹性材料或具有可伸缩性的结构，以增加抓取的稳定性。
3.手腕设计：机械手腕部分应具备多自由度运动，既能够实现水平方向的旋转，又能够实现垂直方向的上下移动，以适应不同工作场景的需求。
4.传动系统设计：机械手的传动系统应选择合适的传动方式，如齿轮传动、链条传动等，以确保精确的位置控制和运动控制。
三、控制系统设计：1.电路设计：机械手的控制系统应包括电源、电机驱动器和数据传输装置。
电路设计应考虑供电稳定性、电磁干扰等因素，以确保机械手的正常运行。
2.传感器设计：机械手应搭载合适的传感器，用于感知物体的位置、形状和力度等参数，以实现对物体的准确抓取和操控。
3.控制算法设计：机械手的控制算法应具备实时性和精确性，能够根据传感器信息实现对机械手的准确控制。
常见的控制算法包括PID控制、模糊控制等。
4.用户界面设计：机械手的控制系统应提供友好的用户界面，使操作人员能够方便地操作机械手，并获取相关信息。
三自由度机械臂毕业设计毕业设计题目：三自由度机械臂设计与控制一、设计背景三自由度机械臂是工业机器人中常见的一种结构，通常由三个关节驱动器构成，可以实现在三个方向上的运动。
该设计旨在研究三自由度机械臂的结构设计和控制算法，提高其运动精度和稳定性，以满足工业生产中对机器人精准操作的需求。
二、设计内容1.机械结构设计：根据机械臂的工作范围和负载要求，设计合适的机械结构，包括三个关节的连杆长度、角度范围等，确保机械臂能够在工作空间内自由灵活地运动，并能承受所需的负载。
2.关节驱动器选择：选择合适的关节驱动器，比如伺服电机、步进电机等，确保驱动器能够提供足够的转矩和精确的控制，以实现机械臂的精准运动。
3.控制系统设计：设计相应的控制系统，包括运动规划、轨迹跟踪、碰撞检测等算法，实现机械臂在各种工作场景下的自动化操作。
同时，考虑到三自由度机械臂的运动学模型，设计合理的控制策略，提高机械臂的运动精度和稳定性。
4.系统集成和调试：将机械结构、关节驱动器和控制系统进行集成，通过实验验证机械臂的性能和稳定性，调试控制算法，不断优化设计方案，使机械臂达到预期的工作效果。
三、设计目标1.实现三自由度机械臂在三维空间内的高精度运动，能够完成各种复杂的工作任务。
2.提高机械臂的运动速度和稳定性，减少运动过程中的振动和误差，提高工作效率。
3.实现机械臂与外部环境的智能交互，通过传感器实时监测工作环境，避免碰撞和危险情况的发生。
4.设计简洁高效的控制系统，具有良好的实时性和可靠性，便于操作和维护。
四、预期成果通过以上设计内容和目标，预期能够完成一台具有高精度运动和稳定性的三自由度机械臂原型机，并实现其在工业生产中的应用。
同时，可以得到相关的技术研究成果，为工业机器人领域的发展贡献一份力量。
五、结语三自由度机械臂的设计与控制是一个具有挑战性和重要性的课题，需要多方面的知识和技能综合运用。
希望通过本次毕业设计，能够全面学习和掌握机械臂设计与控制的相关知识，提升自己在工程领域的实践能力和创新能力，为未来的科研和工作打下坚实的基础。
机械臂设计毕业论文机械臂是近年来发展非常迅速的领域之一，其应用范围广泛，涉及工业自动化、医疗器械、军事装备等多个领域。
机械臂的设计是机械学科的重要研究内容，也是实现机械臂自动化、智能化的关键。
本文将介绍机械臂的设计方法、关键技术、应用现状等内容。
一、机械臂设计方法1. 设计目标确定在机械臂的设计中，确定设计目标十分重要。
设计目标应该包括机械臂的结构形式、工作载荷、控制方式、运动范围、精度等方面。
2. 结构设计机械臂的结构设计是机械臂设计的核心，要根据设计目标、工作条件和材料选取等因素，确定机械臂的结构形式、长度、关节数量、关节类型和传动方式等。
3. 控制系统设计控制系统是机械臂设计的另一个重要方面，主要涉及机械臂动作控制和信息处理。
控制方式可以包括手动操控、遥控控制和自动控制等，其中自动控制是机械臂应用中的主要方式。
4. 运动学分析机械臂的运动学分析是为了确定机械臂的运动学模型，并从中提取出重要信息。
运动学分析通常包括位姿分析、运动学方程和关节尺寸等方面。
5. 动态分析机械臂的动态分析是为了确定机械臂在不同工作状态下的动态参数，包括加速度、力矩、惯性矩等。
动态分析对于机械臂的控制和优化设计等方面非常重要。
6. 仿真与实验机械臂的仿真与实验是机械臂设计的关键环节，可以有效的验证设计方案和预测机械臂的运动性能。
仿真和实验可以采用虚拟仿真、物理仿真和试验验证等方式。
二、机械臂的关键技术1. 传动系统传动系统是机械臂的基础，其运动精度和负载能力对机械臂性能有很大影响。
传动系统常用的方式包括齿轮传动、同步带传动、链传动等。
2. 控制系统机械臂的控制系统不仅可以控制机械臂的运动，还可以通过传感器获得机械臂周围环境的信息，实现机械臂的自主控制和智能化。
3. 传感器技术传感器可以通过监测机械臂的电流、电压、位移、应变等物理量，实时捕获机械臂运动状态，并将其转换为数字信号进行分析和处理。
4. 建模与控制算法机械臂的建模和控制算法是机械臂自动化和智能化的关键。
机械手毕业设计1. 引言机械手，也称为机器手臂，是一种用于辅助、自动执行一系列工业任务的机械装置。
随着科技的不断发展，机械手在生产制造领域得到了广泛应用。
本文旨在介绍一个关于机械手的毕业设计项目，包括设计背景、目标、可行性分析，以及具体的设计方案和实施计划。
2. 设计背景目前，各个行业的生产制造过程中都需要使用机械手来完成繁重、危险或精密的工作。
为了提高工作效率和质量，设计与开发一个高效、精确的机械手成为迫切需求。
3. 设计目标本毕业设计旨在设计一个具有以下特点的机械手：•稳定性：机械手必须能够在不同工作环境下保持稳定，并且能够承受合适的负荷。
•灵活性：机械手需要具备足够的灵活性和适应性，能够完成不同种类的任务。
•精度：机械手在执行任务时需要具备较高的定位精度，以确保工作的准确性。
•自动化：机械手需要具备一定的自主决策和自动化能力，能够根据任务需要进行自主操作。
4. 可行性分析在设计过程中，我们进行了可行性分析来评估设计方案的可行性。
可行性分析包括以下几个方面：•技术可行性：通过相关的技术研究和实验，我们确定设计方案具备可行性。
•经济可行性：我们评估了设计和制造机械手所需要的成本，并进行了成本效益分析，确认项目的经济可行性。
•时间可行性：我们制定了详细的项目计划，并评估了完成设计和制造所需要的时间，确认项目的时间可行性。
基于可行性分析的结果，我们确定了毕业设计的可行性，并继续进行了后续工作。
5. 设计方案基于设计目标和可行性分析的结果，我们提出了下面的设计方案：•选择适当的机械结构：根据任务的特点和要求，我们选择了合适的机械结构，包括关节式和平行式机械手臂。
•配置合适的传感器：为了提高机械手的反馈控制能力，我们配置了合适的传感器，例如位置传感器、力传感器和视觉传感器等。
•开发控制系统：我们设计和开发了机械手的控制系统，包括硬件和软件部分。
控制系统能够实现机械手的运动控制、力控制和视觉控制等功能。
机械手毕业设计说明书一、设计目的本毕业设计旨在设计一种机械手，能够根据预先设定的程序自动执行各种操作。
通过该设计，可以提高工作效率，减少人力成本，同时具备高精度和高可靠性。
二、设计背景近年来，随着工业自动化的不断发展，机械手在工业生产中的应用越来越广泛。
机械手凭借其高速、高精度、高可靠性等优势，成为工厂生产线上的重要设备之一。
因此，设计一种功能强大的机械手对于工业生产的提升具有重要意义。
三、设计内容1.机械结构设计本设计采用七自由度机械手结构，包括基座、旋转关节、摇摆关节、剪切关节以及爪子等部分。
结构设计中要考虑刚性、稳定性以及重量平衡等因素，确保机械手能够准确地执行各种操作。
2.传感器系统设计为了使机械手具备自主感知能力，本设计将配备多种传感器，如力传感器、视觉传感器等。
通过传感器系统的设计，机械手可以根据实时的反馈信息进行运动控制，提高操作的准确性和安全性。
3.运动控制系统设计运动控制系统是机械手的核心部分，本设计将采用PLC （可编程逻辑控制器）作为控制器，结合伺服驱动器实现机械手的精确定位和协调运动。
通过编写程序，机械手可以根据预先设定的路径和信号执行各种操作。
四、设计过程1.需求分析针对机械手的应用场景和功能需求，进行需求分析。
确定机械手所需执行的任务类型、速度要求、负载能力等。
2.机械结构设计根据需求分析，设计机械手的结构，包括基座、旋转关节、摇摆关节、剪切关节和爪子等。
进行力学分析和模拟，确保结构设计的合理性和可靠性。
3.传感器系统设计根据需求分析，确定机械手所需的传感器类型和数量。
选择合适的传感器并安装在机械手上，设计传感器的接口电路和数据处理算法。
4.运动控制系统设计选择合适的PLC和伺服驱动器，进行硬件选型和连接。
编写控制程序，实现机械手的位置控制、速度控制和力控制等功能。
5.整体集成与测试将机械结构、传感器系统和运动控制系统进行整体集成。
进行系统测试，检验机械手的功能和性能是否满足设计要求。
摘要在设计机械手臂座的时候，用两个电机提供动力。
左边一电机通过谐波减速器减速后，通过齿轮来控制手臂的回转，而手臂弯曲动作的动力，由右边一电机提供。
电机2同样也是通过谐波减速器减速后，通过一个长轴，把动力传到底部的小齿轮上，再由小齿轮与大齿轮的啮合，把动力传到那竖直的锥齿轮上，又通过锥齿轮之间的啮合，把动力与运动传递到横轴上，这样，再通过键连接，就能把动力传到那带轮上。
这样，带轮就以一定的速度不停的转，以给臂关节通过同步齿型带传递动力。
在设计臂关节结构时，我们用两个同步齿形带轮来传递动力，而带轮又与轴和机械式离合器的左半边相连，这样，就使轴与左半边相连的离合器转动。
在右半边为一电磁制动器，制动器的左半边与离合器的右半边相连，而且通过盘与上臂相连。
这时，当电磁铁通电时，制动器吸合，这时离合器也分开。
这样，上臂就停止在所要求的位置上了。
当电磁铁失电时，由于弹簧力的作用，把制动器推开，同时离合器在弹簧力的作用下自动啮合，手臂恢复原有的运动。
注：机械手臂的运动范围手其结构的限制，在手臂的运动到达结构位置之前，必须使其自动停止。
机械手臂的运动机械位置是有关节处牙嵌离合齿上的突起部分而定。
手臂在极限位置自动停止，反向运行的条件完全是靠离合齿上的凸起部分与滑块的接触实现的。
为了使离合齿轮能顺利的脱开和啮合，对离合齿上的凸起部分斜面的升角β≥arctgμν。
只有满足这个条件，离合齿上凸起部分的斜面与滑块在滑动时才不会发生自锁。
这样手臂才能自动停止和反向动作！方案二此方案在臂关节的结构设计上与方案一有所不同。
这里设计成中心轴不转动。
改在同步带轮处装两个轴承。
这样，带轮可自由转动，而不会影响轴，且把离合器的左半边加工在带轮上，这样，不仅可以缩小空间，而且可以提高强度。
其余与方案一相同。
关键词：机械手臂；极限位置；啮合；目录摘要 (2)第一章前言1.1机械手概述 (5)1.2机械手的组成和分类 (5)1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 第二章机械手的设计方案2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 102.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 102.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 112.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 第三章手部结构设计3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.1.3手部夹紧气缸的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 第四章手腕结构设计4.1手腕的自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 184.2手腕的驱动力矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 184.2.1手腕转动时所需的驱动力矩．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 184.2.2回转气缸的驱动力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核5.1手臂伸缩部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．225.1.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．225.1.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．225 .1 .3导向装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．225 .1 .4平衡装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.2手臂升降部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.2.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23．5.2.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.3手臂回转部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.3.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．245.3.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24 第六章机械手的PLC控制设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.1可编程序控制器的选择及工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.1.1可编程序控制器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.1.2可编程序控制器的工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.2可编程序控制器的使用步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 第七章结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．..28 专业相关的资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29第一章前言1.1. 工业机械手概述工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
机械专业大专毕业设计机械臂的设计与控制机械臂是一种由多个关节连接的机械装置，能够执行各种运动。
它们广泛应用于工业、医疗、军事和太空探索等领域。
本毕业设计旨在设计和控制一个具有特定运动要求的机械臂。
设计与建模机械臂设计包括确定关节数量、运动范围、力矩容量和材料选择。
针对特定任务，设计了一个具有 5 个自由度的机械臂。
使用计算机辅助设计 (CAD) 软件对机械臂进行建模，包括关节、连杆和执行器。
运动学分析运动学分析确定机械臂的运动范围和关节位置。
通过正运动学，计算特定关节位置下的末端执行器位置。
逆运动学确定末端执行器位置所需的关节角度。
动力学分析动力学分析确定机械臂运动对力矩和惯量的影响。
通过牛顿-欧拉方法，计算每个关节的力和力矩。
控制系统设计为了实现精确的运动控制，设计了一个基于微控制器的控制系统。
微控制器处理传感器的输入并生成执行器的控制信号。
控制算法采用比例-积分-微分 (PID) 控制，确保平滑且稳定的运动。
传感器集成各种传感器集成到机械臂中，以提供位置、速度、力和扭矩的反馈。
这些传感器包括编码器、加速度计、力和扭矩传感器。
传感器数据通过通信总线传输到微控制器。
仿真与验证使用计算机仿真来验证机械臂的设计和控制系统。
仿真包括运动学、动力学和控制算法。
仿真结果与分析模型进行比较，以确保准确性和鲁棒性。
实验测试构建了机械臂原型，并进行实验测试以评估其性能。
测试包括运动范围、精度、力矩容量和响应时间。
测试结果与仿真预测进行比较，并进行必要的调整。
优化与改进通过对设计和控制算法进行迭代优化，提高了机械臂的性能。
优化包括减轻重量、增加力矩容量和改进运动精度。
应用该机械臂可用于各种应用，包括：工业自动化：物料搬运、装配和焊接医疗手术：微创手术、康复治疗和药物输送军事侦察：爆炸物处理、目标识别和环境监测太空探索：航天器维修、月球和火星探索结论通过设计、控制、仿真和测试，成功开发了一个具有所需运动要求的机械臂。
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 (1)1.1 课题来源 (1)1.2 课题的研究的背景和意义 (1)1.3 国内外的发展与现状 (2)1.4 本次设计概诉 (3)第2章机械手臂的设计 (5)2.1 设计方案原则 (5)2.2 确定动臂、斗杆、铲斗的结构形式 (5)2.2.1 确定动臂的结构形式 (5)2.2.2 确定斗杆的结构形式 (6)2.2.3 确定铲斗的结构形式和斗齿安装结构 (6)2.2.4铲斗与铲斗液压缸的连接方式 (8)2.3 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 (9)2.3.2斗杆油缸的布置 (10)2.3.3铲斗油缸的布置 (10)2.4 动臂、斗杆、铲斗机构参数的选择 (11)2.4.1反铲装置总体方案的选择 (11)2.4.2 机构自身几何参数 (12)2.4.3 斗形参数的选择 (13)2.4.4 动臂机构参数的选择 (16)2.4.5 斗杆机构参数的选择 (21)2.4.6连杆、摇臂参数的选择 (22)第3章工作装置的强度计算 (23)3.1 斗杆的计算 (23)3.2 动臂的计算 (28)结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)第1章绪论1.1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。
1.2课题的研究的背景和意义挖掘机械的最早雏形，主要用于河道。
港口的疏浚工作，第一台有确切记载的挖掘机械是1796年英国人发明的蒸汽“挖泥铲”。
而能够模拟人的掘土工作，在陆地上使用的蒸汽机驱动的“动力铲”于1835年在美国诞生，主要用于修筑铁路的繁重工作，被认为是现代挖掘机的先驱，距今已有170多年历史。
1950年，德国研制出世界上第一台全液压挖掘机。
由于科学技术的飞速发展，各种新技术、新材料不断在挖掘机上得到应用，尤其是电子技术和信息技术的应用使得液压挖掘机在作业效率、可靠性、安全性和操作舒适性以节能、环保等方面有了长足的进步。
目前液压挖掘机已经在全世界范围内得到广泛应用，成为土石方施工不可缺少的重要机械设备。
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，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，是各种土石方施工中不可缺少的一种重要机械设备。
在建筑工程中，可用来挖掘土坑、排水沟，拆除废旧建筑物，平整场地等。
更换工作装置后，可进行装卸、安装、打桩和拔除树根等作业。
在水利施工中，可用来开挖水库、运河、水电站堤坝的基坑、排水或灌溉的沟渠，疏浚和挖深原有河道等。
在铁路、公路建设中，用来挖掘土方、建筑路基、平整地面和开挖路旁排水沟等。
在石油、电力、通信业的基础建设及市政建设中，用来挖掘电缆沟和管道等。
在露天采矿场上，可用来剥离矿石或煤，也可用来进行堆弃、装载和钻孔等作业。
在军事工程中，或用来筑路、挖壕沟和掩体、建造各种军事建筑物[1]。
所以，挖掘机作为工程机械的一个重要品种，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，都起着很大的作用。
据建筑施工部门统计，一台斗容量1.0m3的液压挖掘机挖掘Ⅰ～Ⅳ级土壤时，每班生产率大约相当于300～400个工人一天的工作量。
因此，大力发展液压挖掘机，对于提高劳动生产率和加速国民经济的发展具有重要意义。
本文主要设计液压式挖掘机机械手臂。
1.3国内外的发展与现状工业发达国家的液压挖掘机生产较早，产品线齐全，P技术成熟。
美国、德国和日本是液压挖掘机的主要生产国，具有较高市场占有率。
20世纪后期开始，国际上液压挖掘机的生产从产品规格上看，在稳定和完善主力机型的基础上向大型化、微型化方向发展；从产品性能上看，向高效节能化、自动化、信息化、智能化的方向发展。
1833～1836年，美国人奥蒂斯设计和制造了第一台蒸汽机驱动、铁木混合结构、半回转、轨行式的单斗挖掘机，生产率为35立方米／时，但由于经济性差没有应用。
19世纪70年代经过改进的蒸汽铲正式生产并应用于露天矿剥离。
1880年又出现了第一批以拖拉机为底盘的半回转式蒸汽铲。
20世纪初至40年代末，挖掘机进入动力和行走装置多样化的阶段。
1910年，出现了第一台电机驱动的单斗挖掘机；1912年出现了汽油机和煤油机驱动的全回转式单斗挖掘机；1916年出产了柴油发电机驱动的开始采用。
轮胎式行走装置随着汽车工业的发展，广泛用于小型挖掘机[1]。
我国的挖掘机生产起步较晚，从1954年抚顺挖掘机厂生产第一台斗容量为1m³；的机械式单斗挖掘机至今，大体上经历了测绘仿制、自主研制开发和发展提高等三个阶段。
新中国成立初期，以测绘仿制前苏联20世纪30～40年代的W501.W502.W1001.W1002等型机械式单斗挖掘机为主，开始了我国的挖掘机生产历史。
由于当时国家经济建设的需要，先后建立起十多家挖掘机生产厂。
1967年开始，我国自主研制液压挖掘机。
早期开发成功的产品主要有上海建筑机械厂的WYl00型、贵阳矿山机器厂的W4-60型、合肥矿山机器厂的WY60型挖掘机等。
随后又出现了长江挖掘机厂的WYl60型和杭州重型机械厂的WY250型挖掘机等。
它们为我国液压挖掘机行业的形成和发展迈出了极其重要的一步。
到20世纪80年代末，我国挖掘机生产厂已有30多家，生产机型达40余种。
中、小型液压挖掘机已形成系列，斗容有0.1～2.5m³；等12个等级、20多种型号，还生产0.5～4.0m³；以及大型矿用10m³、12m³；机械传动单斗挖掘机，1m3隧道挖掘机，4m3长臂挖掘机，1000m³/h的排土机等，还开发了斗容量0.25m³；的船用液压挖掘机，斗容量0.4m³、0.6m³、0.8m³；的水陆两用挖掘机等。
但总的来说，我国挖掘机生产的批量小、分散，生产工艺及产品质量等与国际先进水平相比，有很大的差距。
近年来我国经济增长迅速，液压挖掘机市场需求不断扩大，形成了巨大的挖掘机市场空间，但该行业主要由合资企业和外资企业所垄断。
国内一些工程机械待业的上市股分公司合资的方式介入了挖掘机产业，同时国内还有众多的企业也在生产液压挖掘机，但在生产规模、品种、质量等方面与国外大公司相比还有一定差距。
为了发展民族挖掘机产业，必须瞄准国际先进水平，围绕国内外两个市场，在充分利用国际化配套的国外先进技术的基础上，增强自主创新意识，掌握核心设计制造技术，发挥性价比优势，提高产品竞争力，把我国液压挖掘机产品做大做强。
1.4本次设计概诉本文通过对挖掘机的机械机械手臂的观察和了解，对挖掘机机械手臂进行研究，对挖掘机的动力臂尺寸设计，铲斗容量等进行设计，实现挖掘机机械手臂的运动与循环工作。
`图1-1整体式弯动臂液压反铲工作装置一般由动臂1、动臂液压缸2、斗杆液压缸3、斗杆4、铲斗液压缸5、铲斗6、连杆7和摇杆8等组成。
其构造特点是各构件之间全部采用铰接连接，并通过改变各液压缸行程来实现挖掘过程中的各种动作。
动臂1的下铰点与回转平台铰接，并以动臂液压缸2来支承动臂，通过改变动臂液压缸的行程即可改变动臂倾角，实现动臂的升降。
斗杆4铰接于动臂的上端，可绕铰点转动，斗杆与动臂的相对转角由斗杆液压缸3控制，当斗杆液压缸伸缩时，斗杆即可绕动臂上铰点转动。
铲斗6则铰接于斗杆4的末端，通过铲斗液压缸5的伸缩来使铲斗绕铰点转动。
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7和摇杆8）与铲斗连接。
液压挖掘机反铲工作装置主要用于挖掘停机面以下的土壤，如挖掘沟壕、基坑等，其挖掘轨迹取决于各液压缸的运动及其组合。
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，然后再回转至工作装置开始下一次作业循环。
动臂液压缸主要用于调整工作装置的挖掘位置，一般不单独直接挖掘土壤；斗杆挖掘可获得较大的挖掘行程，但挖掘力小一些。
转斗挖掘的行程较短，为使铲斗在转斗挖掘结束时装满铲斗，需要较大的挖掘力以保证能挖掘较大厚度的土壤，因此挖掘机的最大挖掘力一般由铲斗液压缸实现的。
由于挖掘力大且挖掘行程短，因此转斗挖掘可用于清除障碍或提高生产率。
在实际工作中，熟练的液压挖掘机人员可根据实际情况，合理操纵各个液压缸，往往是各液压缸联合工作，实现最有效的挖掘作业。
例如，挖掘基坑时由于挖掘深度较大，并要求有较陡而平整的基坑壁，则采用动臂和斗杆同时工作；当挖掘基坑底时，挖掘行程将结束，为加速装满铲斗，或挖掘过程中调整切削角时，则需要铲斗液压缸和斗杆液压缸同时工作。
本次设计斗容量0.2m3挖掘机的机械手臂[2]。
第2章机械手臂的设计2.1设计方案原则设计合理的工作装置应能满足下列要求：1．主要工作尺寸及作业范围能满足要求，在设计通用反铲装置时要考虑与同类型、同等级机器相比的先进性。
考虑国家标准的规定，并注意到结构参数受结构碰撞限制等的可能性。
2．具有一定的先进性。
3．功率利用情况尽可能好，理论工作时间尽可能短。
4．确定铰点布置，结构型式和截面尺寸形状时尽可能使受力状态有利，在保证强度、刚度和连接刚性的条件下尽量减轻结构自重。
5．作业条件复杂，使用情况多变时应考虑工作装置的通用性。
采用变铰点构件或配套构件时要注意分清主次，在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。
