机械原理课程设计,液压反铲挖掘机工作装置

1、机械原理课程设计，液压反铲挖掘机工作装置机械原理课程设计设计说明书设计题目：姓名：龚华德学 号：班 级：指导教师：反铲液压挖掘机工作装置设计d目录1、 设计题目：反铲液压挖掘机工作装置设计 -11.1、设计题目简介-1-1.2、设计数据与要求 -1-1.3、设计任务-1-2、液压挖掘机反铲工作装置运动分析22.1、反铲挖掘机-2-2.2、反铲挖掘机的反铲装置 -2-2.3、反铲挖掘机运动轨迹 -4-2.4、反铲挖掘机工作装置简图方案及自由度分析43、特殊工况状态介绍-6 -3.1、最大挖掘深度-6-3.2、最大扌空掘半径73.3、最大卸载高度73.4、最大挖掘高度-8-4、工作机构杆件尺寸计算

2、-84.1、动臂杆长-9-4.2、动臂液压缸长-10-4.3、斗杆液压缸长 -10-4.4、铲斗液压缸长 -11 -5、adams 仿真-125.1、液压缸驱动方程 -12-5.1.1、动臂液压缸驱动方程 -12-5.1.2、斗杆液压缸驱动方程 -12-5.1.3、铲斗液压缸驱动方程-12-5.2、输出机构的位移、速度、和加速度线图 -12-521、输出机构的位移线图 -12-5.2.2、输出机构的速度线图 -14-523、输出机构的加速度线图 -15-5.3、adams画出的机构仿真图 -17-6、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19-7、感想-19西南交通大学峨眉校

3、区反铲液压挖掘机工作装置设计d机械原理设计任务书学生姓名 龚华德 班级 机制一班 学号201071501、设计题目：反铲液压挖掘机工作装置设计1.1、设计题目简介反俨式是我们见过最常见的，向后向下，强制切土。可以用于停机作业面以下的挖掘，基本作业方式有：沟端挖掘、沟侧挖掘、直线挖掘、曲线挖掘、保持一定角度挖掘、超深沟挖掘和沟坡挖掘等。反铲装置是液压挖掘机重要的工作装置，是一种适用于成批或屮小批量生产的、可以改变动作程序的自动搬运和操作设备，它可用于操作环境恶劣，劳动强度大和操作单调频 繁的生产场合。1.2、设计数据与要求1.3、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

4、动油缸在儿种工况下的 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（vb、matlab、adams或solidworks等均可）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、编写设讣讣算说明书，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。反铲液压挖掘机工作装置设计d完成日期：2012年12月指导教师 冯鉴2、液压挖掘机反铲工作装置运动分析2.1、反铲挖掘机反铲式挖掘机是最常见的挖掘机一种，广泛用于建筑领域，主要用于平整路

5、面、深挖基坑 等。以下我们介绍一下反铲式挖掘机。图2-1-1为反铲式挖掘机。图2-1-1反铲式挖掘机2.2、反铲挖掘机的反铲装置反铲装置是中小型液压挖掘机的主要工作装置，如图2-2-1所示，图2-2-2为反俨装置放 大图。目前广泛应用的斗容在1.6m3以下。西南交通大学峨眉校区2反铲液压挖掘机工作装置设计d图2-2-1液压挖掘机反铲装置1 动臂；2斗杆；3铲斗;4、5、6动臂、斗杆及铲斗液压缸;7连杆机构液压挖掘机反铲装置由动臂1、斗杆2、铲斗8以及动臂液压缸4、斗杆液压缸5、液压缸 6和连杆机构7等组成。其构造特点是各部件z间的联系全部采用较接，通过液压缸的伸缩 来实现挖掘过程中的各种动作。

6、图2-2-2反铲工作装置1 斗杆油缸;2动臂;3液压管路;4动臂油缸;5铲斗；6-斗齿；7-侧齿；&连杆；9-摇杆；10-铲斗油缸；11-斗杆挖掘机进行挖掘作业时，接通回转马达，转动转台，使工作装置转到挖掘 西南交通大学峨眉校区位置，同吋操纵动臂小腔进油使液压缸回缩；动臂下降至铲斗触地后再操纵斗杆缸或铲斗 缸，液压缸大腔进油而伸长，使铲斗进行挖掘和装载工作。铲斗装满后，铲斗缸和斗杆缸停 动并操纵动臂缸大腔进油，使动臂抬起，随即接通回转马达，使工作装置转到卸载位置，在 操纵铲斗或斗杆缸回缩，使铲斗翻转进行卸土。卸完后，工作装置在转至挖掘位置进行第二 次挖掘循环。在实际挖掘作业中，由于土质

7、情况、挖掘面条件以及挖掘液压系统的不同，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。2.3、反铲挖掘机运动轨迹反铲挖掘机运动轨迹，如图231所示。图 2-3-12.4、反铲挖掘机工作装置简图方案及自由度分析方案一：如图2-4-1 o西南交通大学峨眉校区4反铲液压挖掘机工作装置设计d图 2-4-1计算机构自由度：10个转动副，3个移动副，一个复合饺链，方案二：如图2-4-20西南交通大学峨眉校区-5-反铲液压挖掘机工作装置设计d图 2-4-2计算机构自rh度:活动构件数n=u,单狡数13个，复狡1个，所以,pl二15, ph二0,由上面公式可得自由

8、度f=3xll2xl5=3o方案三：如图2-4-3o图 2-4-3自由度的计算：活动构件数n=9低副pl=12高副ph=0,原动机件有3,自由度：f=3n-2pl-ph =3x9-2x 12=3。3种方案都是大同小异，没有太大的区别。3、特殊工况状态介绍3.1、最大挖掘深度当下置动臂油缸全缩，fqv三点同一直线并处于垂直状态时得到最大挖掘深度，如图3-l-lo西南交通大学峨眉校区6反铲液压挖掘机工作装置设计d图 3-1-13.2、最大挖掘半径当斗杆油缸全缩，fqv三点同一直线，而且yv二0吋可以得到停机面最大挖掘半径，如图3-2-lo图 3-2-13.3、最大卸载高度当下置动臂油缸全伸，斗杆油

9、缸全缩，qv连线处于垂直状态时，可得到最大卸载高度, 如图3-3-1 o7西南交通大学峨眉校区图 3-3-13.4、最大挖掘高度最大挖掘高度当动臂油缸全伸，斗杆油缸全缩以及铲斗油缸全缩吋斗齿尖距离基准地面的 距离。4、工作机构杆件尺寸计算 需要计算的杆件尺寸，如图4所标，动臂杆长：11、12、13、 141、142,动臂液压缸长：l1 max> limin,斗杆液压缸长:l2max、l2min,铲斗液压缸长: l3max、l3mino西南交通大学峨眉校区反铲液压挖掘机工作装置设计d图44.1、动臂杆长取ki （k1为动臂长/斗杆长k1二11）=1.8。西南交通大学峨眉校区4.2、动臂液压

10、缸长计算lmax, lmin,摆角范围如图421 o图 4-2-1由上面公式解得：4.3、斗杆液压缸长 西南交通大学峨眉校区10反铲液压挖掘机工作装置设计d由上面公式可计算出：l2min= 1.374m ,l2max=2.019m ,4.4铲斗液压缸长如图4-4-1,综合以往经验并对铲斗机构加以估算，因此给出 在agnin中，由余弦定理可计算得到：l3min= l83m , l3max= 1.844m。西南交通大学峨眉校区11反铲液压挖掘机工作装置设计d5、adams 仿真5.1、液压缸驱动方程5.1.1、动臂液压缸驱动方程动臂液压缸驱动方程，如图5-1-1所示。图 5-1-1 5.1.2、斗

11、杆液压缸驱动方程斗杆液压缸驱动方程，如图5-1-2所示。图 5-1-2 5.1.3、铲斗液压缸驱动方程铲斗液压缸驱动方程，如图5-1-3所示。图 5-1-35.2、输出机构的位移、速度、和加速度线图521、输出机构的位移线图输出机构沿x轴的位移线图，如图5-2-1所示。图 5-2-1输出机构沿y轴的位移线图，如图5-2-2所示。图 5-2-2输出机构和位移的位移线图，如图5-2-3所示。西南交通大学峨眉校区-13-反铲液压挖掘机工作装置设计d图 5-2-3522、输出机构的速度线图输出机构沿x轴的速度线图，如图5-2-4所示。 图 5-2-4输出机构沿y轴的速度线图，如图5-2-5所示。西南交

12、通大学峨眉校区14反铲液压挖掘机工作装置设汁d输出机构和速度的速度线图，如图5-2-6所示。图 5-2-6523、输出机构的加速度线图输出机构沿x轴的加速度线图，如图5-2-7所示。 西南交通大学峨眉校区反铲液压挖掘机工作装置设计d图 5-2-7输出机构沿y轴的加速度线图，如图5-2-8所示。图 5-2-8输出机构和加速度的加速度线图，如图5-2-9所示。西南交通大学峨眉校区反铲液压挖掘机工作装置设计d图 5-2-95.3、adams画出的机构仿真图运用adams软件画出的机构仿真图，图5-3-1,图5-3-2。西南交通大学峨眉校区17反俨液压挖掘机工作装置设计d图 5-3-1图 5-3-2西南交通大学峨眉校区18反铲液压挖掘机工作装置设计d6、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自己到机械实验室分析机构结构，并动手制作出来机构装置进行验证方案的可行性，如图6-1-u图 6-1-17、感想虽然挖掘机很常见但我一直没对它在意，甚至连它上面的部件名称，我都不知道，在拿到 题目时我感觉一片茫然不知所措，开始找的资料有些太深奥我根本就看不懂，感觉大脑一片 混乱，