-植树挖坑机之挖掘机构的设计说明书

辽宁工程技术大学课程设计题目：单斗挖掘机液压系统设计说明书班级：机械 12-2 班姓名：计东指导教师：贾胜德完成日期： 2016.1设计任务书一、设计内容二、上交材料(1) 设计图纸(2) 设计说明书(5000字左右，无图纸不少于8000字)三、进度安排(参考)(1) 熟悉设计任务，收集相关资料(2) 拟定设计方案(3) 绘制图纸(4) 编写说明书(5) 整理及答辩四、指导教师评语成绩：指导教师日期摘要：随着社会的不断进步，改革开放的深入，我国的基础建设项目不断增多，对工程机械产品的需求量也越来越大。

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，由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的动作复杂，于是它对工作装置的设计提出了很高的要求，因此，对挖掘机工作装置的分析设计对推动我国挖掘机的发展具有重要意义。

关键词：挖掘机；工作装置；液压系统；摘要 (i)关键词 (ii)1.1挖掘机间介 (2)1.2挖掘机的研究现状及发展动态 (2)1.3本设计的研究内容 (3)2液压挖掘机结构与工作原理 (4)2.1液压挖掘机整机性能 (4)2.2液压挖掘机结构 (5)2.3液压挖掘机传动原理 (7)3液压挖掘机工况分析及液压系统的设计要求 (7)3.1液压挖掘机的工况 (8)3.2挖掘机液压系统的设计要求 (8)3.2.1动力性要求 (8)3.2.2操纵性要求 (8)3.2.3节能性要求 (9)3.2.4安全性要求 (9)3.2.5其他性能要求 (9)4液压系统的设计 (9)4.1液压系统方案及参数确定 (10)4.2执行元件液压缸及系统压力的初选 (11)4.3计算工作装置铲斗液压缸的主要尺寸 (12)4.4液压系统方案拟订 (15)4.5液压系统原理图的制定 (15)4.5.1液压系统原理图的分析 (15)4.5.2绘制液压系统图 (16)5液压元件的选择与专用件的设计 (17)5.1液压泵的选择和泵的参数的计算 (17)5.1.1液压泵的工作压力的确定 (17)5.1.2确定液压泵的流量 (17)5.1.3选择液压泵的规格 (18)5.2 柴油发动机的选择 (18)5.3 液压阀的选择 (19)5.3.1液压阀的选择 (19)5.3.2液压阀的选择 (19)5.3.3液压阀的选择 (19)5.3.4液压阀的选择 (19)5.4其他液压元件的选择 (20)5.4.1液压阀的选择 (20)5.4.2液压阀的选择 (21)5.4.3液压阀的选择 (21)5.4.4液位液温计,空气滤清和直回式回油过滤器的选择 (21)5.4.5蓄能器的选择 (21)5.4.6管道尺寸的确定 (22)5.4.7胶管的选择 (22)5.5油箱容量的确定 (23)6压力系统性能验算 (23)6.1液压系统压力损失 (23)6.2液压系统的发热温升计算 (25)6.2.1计算液压系统的发热功率 (25)6.2.2计算液压系统的散热功率 (26)6.2.3根据散热要求计算油箱容量 (27)6.2.4冷却器所需冷却面积的计算 (28)6.2.5油箱的尺寸设计 (29)7总结 (29)参考文献 (30)1.1 挖掘机简介挖掘机行业的发展历史久远，可以追溯到1840年。

目录第一章绪论 (2)第二章反铲挖掘机的总体设计 (3)2。

1 挖掘机作业过程介绍 (3)2。

2 挖掘机主要构件尺寸的确定 (4)2.3 动臂干涉及合理性检查 (7)第三章典型工况下的受力分析 (7)3。

1 工况1下各铰接点的受力分析 (8)3.1。

1 YZ平面上的受力分析 (8)3。

1.2 XY平面内受力分析 (11)3.2 工况2下动臂的受力分析 (12)3。

2。

1 YZ平面的受力分析 (12)3。

2。

2 XY平面内受力分析 (15)第四章动臂的内力图 (16)4.1 工况1下的内力图 (16)4.2 工况2下的内力图 (16)第五章动臂的结构设计及校核 (18)5。

1正应力计算与校核 (18)5。

2 切应力计算与校核 (19)第六章销轴与衬套的设计................................. 错误!未定义书签。

6.1 动臂与机架铰接处C点销轴设计.................... 错误!未定义书签。

6。

2 动臂油缸与动臂铰接处B点销轴设计............... 错误!未定义书签。

6.3斗杆油缸与动臂铰接点D处销轴设计................. 错误!未定义书签。

6.4 动臂与斗杆铰接点F点销轴设计.................... 错误!未定义书签。

第七章稳定性校核.. (21)7.1 整体稳定性校核 (21)7.1.1 平面整体稳定性校核 (21)7。

1。

2 侧向屈曲整体稳定性校核 (22)7。

2 局部稳定性校核 (22)7.2.1 翼缘板的局部稳定性 (22)7。

2。

2 腹板的局部稳定性 (23)第八章焊缝校核 (24)参考文献................................................ 错误!未定义书签。

第一章绪论液压挖掘机是一种重要的工程机械，它的广泛应用对于减轻劳动量，保证工程质量,加快工程进度，提高劳动生产率起了巨大的作用。

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。

液压挖掘机模型
说
明
书
一、制作材料 序号 材料 数量 备注 1 复合木板 若干 2 20ml 注射器
7 3 螺丝 若干 作为连接轴
4
导水管
4
二、机构设定 （1）连杆机构
切割复合木板，作为杆
件，通过杆件连接构成挖掘机的机械臂以及铲斗上部杠杆结构。

1杆2杆为一整体，为挖掘
机大臂部分，3杆通过铰链与2
杆连接，为机械臂小臂部分。

铲斗上部杠杆结构由三根杆通过铰链连接构成，可扩大铲斗的活动角度。

（2）液压机构
注射器通过输液器管连接，作为挖掘机的液压系统。

输液器内部充有水，充当液压油。

两个注射器，一个作为运动源，一个作为液压缸，控制机械臂的活动。

另外需控制注射器内水量的多少，避免造成机械臂活动范围不足或过大，或者造成操作不便。

三、整体结构
挖掘机整体结构模型
1
2
3
作品总体外观（正视）
作品总体外观（俯视）
1234
1---转向液压手柄
2---大臂液压手柄
3---大臂液压手柄
4---铲斗液压手柄。

1绪论1.1设计选题的意义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，这就需要大量的土方施工机械为其服务，而液压挖掘机是最重要的一类土方施工机械。

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。

中国挖掘机市场自1997年开始已进入一个较快的发展时期，2000年与2000年比较，全国挖掘机的产、销量分别增长55%和56%。

截止到2002年8月底全国挖掘机的销量已超过13000台，超2001年全年的销售数。

显然挖掘机在整个工程机械行业中是产、销量增长最快的机种之一。

而在挖掘机中最为重要的就是关于工作装置设计，因为挖掘机的工作装置能偶最为明显的体现机器的工作能力和工作寿命，所以设计工作可靠，性能好，成本低，效率高，维护使用方便的工作装置就显得格外重要。

1.2国内外液压挖掘机的发展动态和研究现状最早在液压挖掘机工作装置设计时，设计人员通过类比、查表、理论计算初步确定性能参数以后，还需要花大量的时间对设计的合理性进行分析，计算量大，而且在设计过程中，大多选取几个特殊位置进行检讨计算，其精度当然较低。

当今计算机广泛应用于机械设计中，挖掘机工作装置设计得到了很快的发展。

针对液压挖掘机工作装置的CAD软件也已经有了不少的研究。

1.2.1国外液压挖掘机发展动态和研究现状国外挖掘机生产历史较长，液压挖掘技术的不断成熟使挖掘机得到全面的发展。

德国是世界上较早开发研究挖掘机的国家，1954年和1955年德国的徳马克和利渤海尔公司分别开发了全液压挖掘机；美国是继德国以后声场挖掘机历史最长、数量最大、品种最多和技术水平处于领先地位的国家；日本挖掘机制造业是在二次大战后发展上起来的，其主要特点在引进、消化先进技术的基础上，通过大胆创新发展起来的；韩国式液压挖掘机生产的后起之秀。

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。

轻型挖坑机结构设计张金玲;孙嘉燕【摘要】针对我国植树造林需求量大,人工造林劳动强度大、工作效率低的特点,通过比较现有挖坑机的优缺点对背负式挖坑机进行了优化的总体设计,突出了背负式挖坑机的便携式特点.该机采用小型汽油发动机作为动力装置,使用软轴作为主传动装置并使用二级圆锥齿轮减速,利用钻头完成最后的挖坑作业.该机具有坑径在300mm以下的挖坑能力,适合于培育容器苗的移栽.该机在质量上得到了相对的降低,完全符合一人操作的要求,外观设计简易精巧,携带方便,环境适应能力强,工作效率有明显的提高.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2009(031)007【总页数】2页(P162-163)【关键词】挖坑机;轻型;结构设计【作者】张金玲;孙嘉燕【作者单位】东北林业大学,机电工程学院,哈尔滨,150040;东北林业大学,机电工程学院,哈尔滨,150040【正文语种】中文【中图分类】S725.80 引言挖坑机是营林机械的一种，主要用来植树前的穴状整地作业，也可用于挖追肥穴或埋桩柱的坑等作业。

目前主要有悬挂式和便携式两类，便携式又有手提式和背负式两种类型[1]。

本文对背负式轻型挖坑机的结构进行设计，以期达到减轻机身质量的目的。

手提式挖坑机作业原理、主要工作部件与背负式挖坑机类同。

悬挂式挖坑机由传动轴、减速器、钻头、拉杆和机架等组成；通过液压悬挂装置挂在拖拉机后面，由拖拉机动力输出轴经传动系统驱动钻头进行挖坑作业，也有用液压马达直接驱动钻头进行作业的，钻头一般采用双螺旋型。

有的挖坑机装有两个或两个以上的钻头，称多钻头挖坑机，能够充分利用拖拉机功率和提高生产率。

为使钻头在工作时不因遇到石块、树根等障碍物超负荷时受损，在传动轴上装有牙嵌式离合器，在超负荷状态下，离合器自动打滑，从而切断动力的传递。

悬挂式挖坑机由于动力较大,功效高,可挖较大的坑穴，适宜于地形平缓或拖拉机能通过的地区作业[2]。

综上所述，目前的便携式挖坑机并未起到携带方便的作用，普遍质量还是比较大。

小型挖坑机的设计本文介绍了手提式挖坑机的相关背景、国内外研究现状、挖坑机的设计要求及其类型、工作原理、技术性能。

通过对原始数据的分析比较、方案的论证以及综合考虑，完成了手提式挖坑机的总体设计。

在此基础上对手提式挖坑机从结构原理、动力选择、离合器的设计、螺旋钻头的设计、减速器设计进行阐述。

摆线针轮行星减速器作为重要的机械传动部件具有体积小、重量轻、传动效率高的特点。

本设计在全面考虑多齿啮合、运转平稳、轮齿均载等运动学和动力学的要求，实现高承载能力、高传递效率、高可靠性和优良动力学性能等指标，而且要便于制造、装配和检修，设计了该具有合理结构的摆线针轮行星减速器。

本设计建立了合理的动力分析数学模型，对摆线针轮传动中的摆线轮、转臂轴承、柱销及轴进行准确的受力分析，并其求解。

计算并校核主要件的强度及转臂轴承、各支承轴承的寿命，分析结果可以看到，各轴承性能指标均符合要求。

利用A u t o C A D软件对摆线针轮减速器各零件建立几何三维模型、摆线针轮减速器虚拟装配及工程图生成。

用本文的方法设计摆线针轮减速器，具有设计快捷、方便等特点。

研究结果对提高设计的速度、质量具有重要意义。

1.引言：我国的森林资源不足，森林覆盖率很低。

从国家林业局公布的第六次全国森林资源调查结果来看，目前我国森林资源现状是：林业用地面活立木总蓄积量为124.9亿m ；森林蓄积量为112.7亿m ；除台湾省外，全国人工林面积为46666.7万m3；人工林蓄积为10.1 亿m3。

从以上调查数字可以看出，全国森林覆盖率为16.55%，仅相当于世界森林覆盖率(27%)的61.3%；我国人均森林面积和人均森林蓄积分别相当于世界人均水平的 1/5 和1/8，远远低于世界平均水平。

我国在“十二五”规划中，把生态环境建设摆到了突出的战略位置。

我国三北及长江流域防护林体系建设工程、退耕还林工程、积为26329.5万h m2；森林面积为15894.1万mm2；速生丰产用材林基地建设工程等六大林业重点工程的制定和实施，体现了党中央、国务院对我国生态环境建设的高度重视，受到社会各界广泛关注，农民群众普遍欢迎。

机械原理课程设计说明书设计题目正铲液压挖掘机工作装置设计院（系、部）工业设计专业25010801班设计者宁维宁彭丹陈冬指导教师张伟社2010年12月31日目录一、设计题目 (1)1-1机构简介 (1)1-2设计数据 (2)二、设计内容 (2)2-1铲斗运动机构设计 (2)2-2工作装置运动分析 (5)2-2-1分析动臂运动规律 (8)2-2-2分析斗尖V的运动规律 (9)2-3 工作装置受力分析 (9)2-3-1 机构受力分析 (9)2-3-2 油缸油的压力变化分析 (13)三、验算结果 (14)四、设计总结 (20)五、参考文献 (21)一、设计题目正铲液压挖掘机工作装置设置1-1机构简介正铲挖掘机工作装置运动简图如图1-1所示，由动臂1，斗杆2，铲斗3，铲斗油缸4，动臂油缸6，斗杆油缸5,等组成。

在机构的运动过程中，要求铲斗在其工作空间实现挖掘抬起、倾倒等各种各样的位置。

铲斗做水平面运动，有三个自由度，铲斗运动靠铲斗油缸通过连杆机构实现。

铲斗油缸4的一端与斗杆在G 点铰接，另一端与三角架NHM 在M 点铰接。

铲斗油缸伸缩时，三角架NHM 绕斗杆上N 点转动，借以完成破碎、装斗、调整切削角、卸载等动作。

动臂和动臂油港在转台上的铰接点分别为C 和A ，他们的位置用直角坐标表示如图1-2所示。

D 、E 分别为斗杆油缸与动臂和斗杆的铰接点。

图1-1 机构简图(动臂1，斗杆2，铲斗3，铲斗油缸4，斗杆油缸5，动臂油缸6，三角架7)1-2 设计数据 各个杆的长度参数如图1-2所示，油缸参数如下所示。

图1-2 尺寸图表1-1 油缸参数油缸名称工作压力/MPa 全缩时长度/mm全伸时长度/mm 行程/mm动臂油缸28 1580 2660 1080斗杆油缸28 1600 2660 1060铲斗油缸28 1400 2320 920二、设计内容2-1 铲斗运动机构设计（1）分析提示：铲斗运动机构可视为六杆机构，斗杆可被视为机架，油缸、三角架MHN、连杆HK及铲斗为活动构件。