液壓挖掘機正鏟工作裝置仿真設(shè)計論文[帶圖紙].doc

南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1目錄1前言.（3）1.1課題研究的背景和意義.（3）1.2液壓挖掘機研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài).（4）1.2.1國外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài).（4）1.2.2國內(nèi)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài).（3）1.3本文研究的主要內(nèi)容.（5）2液壓正鏟挖掘機工作裝置的運動分析.（6）2.1液壓正鏟挖掘機的基本組成和工作原理.（6）2.2工作裝置結(jié)構(gòu)方案的確定.（7）2.3工作裝置運動分析.（10）2.3.1動臂運動分析.（10）2.3.2斗桿運動分析.（12）2.3.3斗齒尖的幾種特殊工作位置的計算.（15）3工作裝置尺寸的設(shè)計確定.（19）3.1應(yīng)用舉例.（錯誤!未定義書簽。）3.1.2動臂及斗桿長度確定（20）3.1.2機構(gòu)轉(zhuǎn)角范圍確定.（20）3.2油缸鉸點及行程確定.（21）3.2.1動臂油缸的鉸點及行程確定.（21）3.2.2斗桿油缸鉸點及行程確定.（21）3.2.3鏟斗油缸鉸點及行程確定.（21）3.3工作裝置的位置模型建立.（21）3.3.1動臂與平臺鉸點位置C的確定.（20）3.3.2動臂及斗桿長度的確定.（20）3.3.3機構(gòu)轉(zhuǎn)角范圍確定.（20）3.4工作裝置油缸鉸點及行程確定.（27）3.4.1動臂油缸的鉸點及行程確定.（27）3.4.2斗桿油缸鉸點及行程確定.（30）3.4.3鏟斗油缸鉸點及行程確定.（33）3.5液壓正鏟挖掘機三維模型.（34）4結(jié)論.（36）參考文獻.（37）致謝.（38）南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文2摘要：近年來，隨著鋼鐵業(yè)、煤炭業(yè)、電力業(yè)的持續(xù)迅猛發(fā)展，挖掘機等工程機械的需求日益增加，并廣泛地運用于房屋建筑、筑路工程、水利建設(shè)、農(nóng)林開發(fā)、港口建設(shè)、國防工事的土石方施工和礦山采掘工業(yè)中。由于其作業(yè)工況復(fù)雜多變，挖掘方式往往是憑借操作者的經(jīng)驗，根據(jù)實際作業(yè)工況決定，為了減小操作者的挖掘經(jīng)驗對挖掘效果的影響，就迫切需要建立起鏟斗挖掘軌跡與各液壓缸的直接對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)挖掘機操作的自動化。同時由于挖掘機的工作環(huán)境的復(fù)雜性及工況的多變性，就要求液壓挖掘機本身結(jié)構(gòu)要根據(jù)環(huán)境的不同作相應(yīng)的調(diào)整，這就決定了挖掘機設(shè)計的平凡性、重復(fù)性。然而液壓挖掘機的工作裝置又是一個多自由度的多桿系統(tǒng)，各鉸點的確定非常復(fù)雜，這些因素就造成了液壓挖掘機的投資大、設(shè)計周期長，嚴重地影響了廠商的經(jīng)濟效益及國民經(jīng)濟的發(fā)展。本文主要的設(shè)計工作主要有以下幾個方面：在現(xiàn)場測繪及參考有關(guān)資料的基礎(chǔ)上了解液壓挖掘機的工作方式及工作環(huán)境。確定液壓挖掘機各個工作裝置的結(jié)構(gòu)，查找相關(guān)資料并結(jié)合經(jīng)驗公式對挖掘機工作裝置的總體進行設(shè)計，用比例法和經(jīng)驗公式計算出工作裝置各部分的基本尺寸并對其進行應(yīng)力分析，然后繪制出其二維CAD圖紙，繼而用PRO/E畫出各裝置的三維模型。將各裝置裝配后對其進行運動模擬仿真。關(guān)鍵詞：挖掘機；工作裝置；CAD；PRO/E；運動仿真Abstract:Inrecentyears,assteel,coalindustryandquarryingcontinuedrapiddevelopment,excavatorsengineeringmachineryrequirementincreasingly,andiswidelyusedinhousingconstruction,roadengineering,waterconservancyconstruction,forestrydevelopment,portconstruction,nationaldefenseconstructionandconditionsoffortificationsminingextractionindustryDuetothecomplexandchangeable,miningoperationconditionisoftenwithoperatorwayaccordingtotheactualworkingexperience,decision,inordertoreducehomeworktoexcavatetheminingexperienceoperator,theeffectswillisinurgentneedtobuildupthebucketwithvarioushydrauliccylinderdigtrajectorydirectcorrespondingrelation,realizetheautomation.ExcavatoroperationAtthesametimebecauseofthecomplexityofanexcavatorworkingenvironmentandconditions,requiresthefluidityofhydraulicexcavatoritselfaccordingtothedifferentstructuralenvironmentmakesthecorrespondingadjustment,thisdeterminestheexcavatordesignofordinarysex,repeatability.Howeverhydraulicexcavatorworkingdeviceisamuchmorefreedom,thehingepointbarsystemtodeterminetheverycomplex,these南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文3factorswillcausethehydraulicexcavatorbiginvestment,designcycleislong,theseriousinfluenceontheeconomicbenefitsofthemanufacturersandnationaleconomicdevelopment.Thispapermainlydesignworkmainlyinthefollowingaspects:inthefieldsurveyingandmappingandreferenceonthebasisofrelevantinformationaboutthehydraulicexcavatorwayofworkingandworkingenvironmentDeterminethehydraulicexcavator,eachworkingdevicesearchrelevantmaterialandstructureofpracticalexperienceformulaoftheoverallworkdeviceforexcavatorsdesigned,useproportionmethodandexperiencecalculationworkdeviceeachpartofbasicsizeandcarriesonthestressanalysis,andthenplotitstwo-dimensionalCADdrawings,andthenpaintedwithPRO/E3dmodelofeachdevice.AftereachdeviceassemblyofitsmotionsimulationKeywords:HydraulicExcavator；Workingdevice；Boom；Stick；Face-shovel1引言1.1課題研究的背景和意義目前我國露天礦的開采規(guī)模逐漸擴大，為了適應(yīng)日益增大的礦用汽車鏟裝的需要，這就需要較大斗容的挖掘機，由于挖掘機愈大，每單位土石方的施工成本愈低，而液壓挖掘機較機械式挖掘機有很多優(yōu)點，但是國內(nèi)對大型液壓正鏟挖掘機的研究較少，液壓挖掘機工作裝置是完成挖掘機各項功能的主要構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)的合理性直接影響到挖掘機的工作性能和可靠性，對其研究是整機開發(fā)的基礎(chǔ)，對工作裝置進行優(yōu)化，目的在于縮短研究和開發(fā)周期，降低產(chǎn)品成本，提高設(shè)計質(zhì)量，本課題的任務(wù)就在于此?，F(xiàn)代化建設(shè)速度，在很大程度上取決于各種工程建設(shè)速度，而工程機械水平的高低，又直接對工程建設(shè)速度發(fā)揮著促進或抑制作用。傳統(tǒng)研發(fā)管理及設(shè)計方法只是被動地重復(fù)分析產(chǎn)品的性能，而不是主動地設(shè)計產(chǎn)品的參數(shù)。作為一項設(shè)計，不僅要求方案可行、合理，而且應(yīng)該是某些指標達到最優(yōu)的理想方案。隨著電子計算機的應(yīng)用，在機械設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)，已經(jīng)可以用現(xiàn)代化的設(shè)計方法和手段進行設(shè)計，來滿足對機械產(chǎn)品南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文4提出的要求。利用優(yōu)化設(shè)計方法，人們就可以從眾多的設(shè)計方案中尋找出最佳設(shè)計方案，從而大大提高設(shè)計效率和質(zhì)量。可靠性是我國工程機械的致命弱點，我們要正視差距，增強科研開發(fā)力度，提高技術(shù)水平，更多地發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高質(zhì)量產(chǎn)品，進一步促進工程機械的發(fā)展。1.2液壓挖掘機研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)挖掘機作為一種典型的土石方施工設(shè)備，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中起著十分重要的作用，因此加強對挖掘機的研究具有十分重要的意義，隨著能源的緊缺和人們對環(huán)保意識的增強，節(jié)能技術(shù)研究成為同行學(xué)者關(guān)注的焦點沒隨著人類空間獲活動的延伸，以及人類對挖掘機工作環(huán)境與功能要求的延伸，在遙控挖掘機和機器人化挖掘機研究方面正進行不懈努力，遙控挖掘機的研究離實用化已經(jīng)不遠，開發(fā)智能化的多功能挖掘機并使之成為真正的挖掘機器人還是人們追求的目標。由于挖掘作業(yè)中負載變化劇烈，有些學(xué)者已經(jīng)開始將振動挖掘方式運用于減少挖掘阻力，減低功率消耗以及延長機器使用壽命方面的研究。近年來，隨著人類對自然的開發(fā)，挖掘機也朝著大型化大功率化發(fā)展，從而滿足人類對大型工程的需求。1.2.1國外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)1）國外產(chǎn)品發(fā)展趨勢1950年在意大利生產(chǎn)了第一臺液壓挖掘機，由于其挖掘能力強、生產(chǎn)率高、通用性好、操縱輕便等特點，在工程建設(shè)施工中起著重要的作用。六十年代，隨著西方經(jīng)濟的發(fā)展，液壓挖掘機需求數(shù)量急劇上升，但大多數(shù)屬于中小型液壓挖掘機。七十年代開始，隨著科學(xué)技術(shù)的進步和大型水電工程及大型露天礦建設(shè)的需要，液壓挖掘機向高速、高壓、大斗容、大功率發(fā)展。隨著液壓挖掘機產(chǎn)量的提高和使用范圍的擴大，世界上著名的挖掘機生產(chǎn)商紛紛采用各種高新技術(shù)，來提高產(chǎn)品的競爭力。國外的一些公司開始研制大型礦用液壓挖掘機，其中以德國、法國產(chǎn)品居多。在液壓挖掘機產(chǎn)品功能方面，液壓挖掘機工作裝置向多功能化的方向發(fā)展。當液壓挖掘機配置不同的作業(yè)裝置時，可以用來吊、夾、推、刮、松、挖、裝、銑削、拆除、清除和壓實等作業(yè)，且大都采用快換裝置，駕駛員在駕駛室內(nèi)就可以完成作業(yè)裝置的南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文5更換，一般在2分鐘內(nèi)就可以完成作業(yè)裝置的更換。工作裝置中動臂、斗桿結(jié)構(gòu)變化多樣，擴展了主機的使用功能。隨著傳統(tǒng)型和通用型產(chǎn)品樣機減少，一些有特殊構(gòu)造的、有特色的產(chǎn)品和多功能的產(chǎn)品備受用戶的青睞，這些多用途作業(yè)裝置大大擴展了液壓挖掘機的功用，提高了產(chǎn)品的施工適用性。同時也體現(xiàn)了各廠家市場差異化的產(chǎn)品發(fā)展戰(zhàn)略和各自的技術(shù)水平。所以，研究專業(yè)性的挖掘機設(shè)計理論、方法甚至是專用軟件，以便縮短設(shè)計周期、提高產(chǎn)品性能和可靠性，快速響應(yīng)市場和用戶的要求。2）國外液壓挖掘機設(shè)計方法研究現(xiàn)狀（1）設(shè)計理論和方法研究及應(yīng)用。國外生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品的設(shè)計和研制過程中，廣泛推廣采用有限壽命設(shè)計理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計、電子計算機控制的電液伺服疲勞試驗技術(shù)、疲勞強度分析方法等先進技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機的強度研究方面，促進了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效率和競爭力。美國提出了考核動強度的動態(tài)設(shè)計分析方法，并創(chuàng)立了預(yù)測產(chǎn)品失效和更新的理論。日本制定了液壓挖掘機構(gòu)件的強度評定程序，研制了可靠性處理系統(tǒng)。借助于現(xiàn)代設(shè)計理論和方法，縮短了新產(chǎn)品的研發(fā)周期，加速了液壓挖掘機更新?lián)Q代的進程，提高其可靠性和耐久性。例如，德國Demag公司的H485型液壓挖掘機，0&K公司的RH-400型液壓挖掘機，Liebher的8994型液壓挖掘機，法國Poclain公司的1000CK型液壓挖掘機，都是應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計理論和方法設(shè)計的新型機型。（2）重視實驗研究和電子計算機技術(shù)的應(yīng)用。近年來，國外液壓挖掘機產(chǎn)量急劇上升，結(jié)構(gòu)逐步完善，在工程建設(shè)和施工行業(yè)中占有很重要的位置。液壓挖掘機迅速發(fā)展的根本原因，在于機械本身的優(yōu)越性，也由于下述幾個因素：重視