(論文)設(shè)計(jì)：基于adams的液壓挖掘機(jī)工作裝置的模擬仿真分析_全套最新優(yōu)秀畢業(yè)論文資料搜集嘔血奉獻(xiàn)

學(xué)士畢業(yè)論文1 緒論1.1液壓挖掘機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀1.1.1挖掘機(jī)的發(fā)展概況挖掘機(jī)械的最早雛形，遠(yuǎn)在十六世紀(jì)于意大利威尼斯用于運(yùn)河的疏浚工作。隨著工業(yè)發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，單斗挖掘機(jī)也由于新技術(shù)、新工藝的采用而不斷地發(fā)展改進(jìn),但它的基本工作原理至今未變。動(dòng)力裝置以及控制方式的不斷革新，基本上反映了挖掘機(jī)發(fā)展的以下幾個(gè)階段：1.蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的挖掘機(jī)，從發(fā)明到廣泛應(yīng)用，大約經(jīng)歷了100年。當(dāng)時(shí)主要用于開(kāi)挖運(yùn)河和修建鐵路。結(jié)構(gòu)型式由軌道行走的半回轉(zhuǎn)式，發(fā)展到履帶行走的全回轉(zhuǎn)式。2.挖掘機(jī)傳動(dòng)型式的液壓化，是挖掘機(jī)由機(jī)械傳動(dòng)型式的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展到現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的一次躍進(jìn)。隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)的迅速發(fā)展，四十年代至五十年代初挖掘機(jī)開(kāi)始應(yīng)用于液壓傳動(dòng)，并且由半液壓發(fā)展到全液壓傳動(dòng)。產(chǎn)量日益增長(zhǎng)，六十年代初期液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的15%，發(fā)展到七十年代初期占總產(chǎn)量90%左右，近年來(lái)，西歐市場(chǎng)出售的挖掘機(jī)幾乎己全部采用液壓傳動(dòng)。與此同時(shí)，斗輪挖掘機(jī)、輪斗挖溝機(jī)等工作裝置和臂架升降等部分也采用了液壓傳動(dòng)。大型礦用挖掘機(jī)在基本傳動(dòng)型式不變的情況下，其工作裝置也改為液壓驅(qū)動(dòng)。3.控制方式的不斷革新，使挖掘機(jī)由簡(jiǎn)單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操作和電氣控制，無(wú)線電遙控。最近又出現(xiàn)了電子計(jì)算機(jī)綜合程序控制，控制人員可在遠(yuǎn)離施工現(xiàn)場(chǎng)的集中控制室內(nèi)通過(guò)工業(yè)電視監(jiān)視數(shù)臺(tái)挖掘機(jī)工作。1.1.2液壓挖掘機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)液壓挖掘機(jī)在工業(yè)與民用建筑、道路建設(shè)、水力、礦山、市政工程等土石施工中均占有重要位置。并反映了這些部門(mén)的施工機(jī)械化水平。是交通運(yùn)輸、能源開(kāi)發(fā)、城鎮(zhèn)建設(shè)以及國(guó)防施工等各項(xiàng)工程建設(shè)的重要施工設(shè)備，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)迫切需要的裝備。重視和加速挖掘機(jī)改進(jìn)創(chuàng)新，穩(wěn)定提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿(mǎn)足用戶(hù)需求，對(duì)加速現(xiàn)代化工程建設(shè)有著重大的意義。一.液壓挖掘機(jī)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)水平反映機(jī)械化施工的水平和能力。國(guó)外，特別是西歐幾個(gè)國(guó)家從50年代開(kāi)始研制液壓挖掘機(jī)，到60年代中小型液壓挖掘機(jī)已成批生產(chǎn);70年代初液壓挖掘機(jī)斗容己發(fā)展到8m3，開(kāi)始進(jìn)入礦山開(kāi)采;80年代大型液壓挖掘機(jī)技術(shù)已成熟，生產(chǎn)斗容16-35 m3，機(jī)重達(dá)650t。目前國(guó)外已停止斗容在8m3以下機(jī)械挖掘機(jī)的生產(chǎn)，斗容大于16m3的液壓挖掘機(jī)是機(jī)械挖掘機(jī)的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。國(guó)外各制造公司正在研制微機(jī)控制的智能化液壓挖掘機(jī)，并有所突破。建筑和礦用液壓挖掘機(jī)的銷(xiāo)售量在機(jī)械設(shè)備市場(chǎng)上占有顯著的地位。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1990年建筑和礦用設(shè)備在全球銷(xiāo)售額約為450億美元，而液壓挖掘機(jī)的銷(xiāo)售額以100億美元高居榜首。據(jù)推測(cè)，大型和微型液壓挖掘機(jī)年增長(zhǎng)率分別為24%和35%。1990年全世界建筑和礦用液壓挖掘機(jī)(履帶式)的產(chǎn)量已達(dá)9.23萬(wàn)臺(tái)，其中76%是日本生產(chǎn)的，歐洲產(chǎn)量占有17%。近年來(lái)，大型液壓挖掘機(jī)越來(lái)越多地占領(lǐng)了機(jī)械挖掘機(jī)的市場(chǎng)。液壓挖掘機(jī)逐步取代機(jī)械式挖掘機(jī)是必然的趨勢(shì)。二.液壓挖掘機(jī)國(guó)內(nèi)發(fā)展概況我國(guó)從1958年開(kāi)始研制液壓挖掘機(jī)，逐步形成了1-2.5m3小型液壓挖掘機(jī)系列，具有一定生產(chǎn)規(guī)模，斗容1-7.5m3，的液壓挖掘機(jī)年產(chǎn)量超過(guò)1000臺(tái)。1983年以后采用引進(jìn)技術(shù)方式進(jìn)行生產(chǎn)，加快了液壓挖掘機(jī)的發(fā)展，上海建筑機(jī)械廠按德國(guó)利伯赫爾公司許可證生產(chǎn)了R942，相繼又生產(chǎn)了R962、R972、R982等液壓挖掘機(jī)。杭州重機(jī)廠與德國(guó)德馬克公司合作生產(chǎn)H55和H85等液壓挖掘機(jī)。太原重型機(jī)器廠與德馬克公司合作生產(chǎn)H121型液壓挖掘機(jī)。北京建筑機(jī)械廠引進(jìn)德國(guó)0&K公司制造技術(shù)生產(chǎn)HR6型液壓挖掘機(jī)。所有這些與國(guó)外合作生產(chǎn)德液壓挖掘機(jī)比國(guó)內(nèi)現(xiàn)用的液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)效率高25%、機(jī)重輕10%。國(guó)產(chǎn)化率逐年提高，設(shè)備利用率為90%。長(zhǎng)江挖掘機(jī)廠在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上生產(chǎn)斗容1.62.5m3的WY160型液壓挖掘機(jī)，采用Deutz公司柴油機(jī)、Mannemsnan公司減速機(jī)和液壓元件。裝有正鏟、反鏟、梅花抓斗等多種工作裝置。天津工程機(jī)械研究所與泰安工程機(jī)械廠生產(chǎn)的腳32型液壓挖掘機(jī)，機(jī)重32t于1993年8月通過(guò)鑒定。該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)動(dòng)靈活、生產(chǎn)效率高。能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率、節(jié)能效果好。但目前國(guó)產(chǎn)液壓挖掘機(jī)數(shù)量少，多為斗容2.5m3以下的小型設(shè)備，中型設(shè)備較少，大型設(shè)備在我國(guó)尚屬空白。從品種、規(guī)格、數(shù)量上滿(mǎn)足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要。從產(chǎn)品技術(shù)水平、可靠性、制造質(zhì)量與國(guó)外液壓挖掘有較大差距。對(duì)于大中型液壓挖掘機(jī)尚處于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段。試驗(yàn)研究工作薄弱，短期內(nèi)難以完成設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作。柴油機(jī)、液壓和密封元件等配套件的質(zhì)量和可靠性差，使用壽命短。高強(qiáng)度的原材料缺乏，制造技術(shù)落后，裝備水平低。計(jì)算機(jī)技術(shù)在液壓挖掘機(jī)上應(yīng)用正在研制過(guò)程中。需要解決的關(guān)鍵技術(shù)較多:如履帶行走裝置中履帶板和鏈軌節(jié)的軋制和模鍛技術(shù);支重輪、托輪均采用浮動(dòng)密封，其制造技術(shù)、耐磨技術(shù)和密封技術(shù);鏟斗設(shè)計(jì)合理性、耐磨性以及高強(qiáng)度鋼板焊接技術(shù);液壓系統(tǒng)和元件的設(shè)計(jì)技術(shù)、大尺寸高壓油缸的制造技術(shù);電子監(jiān)控與檢測(cè)技術(shù);整機(jī)性能參數(shù)的測(cè)試技術(shù)，大型結(jié)構(gòu)件加工質(zhì)量控制與制造技術(shù)等基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)靠自行研制和測(cè)繪仿制勢(shì)必曠日持久，滿(mǎn)足不了國(guó)民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)工程發(fā)展的需要。縱觀我國(guó)液壓挖掘機(jī)30余年的發(fā)展歷史，大致可以分成以下幾個(gè)階段:1開(kāi)發(fā)階段(1967年1977年)。以測(cè)繪仿制為主的開(kāi)發(fā)，通過(guò)多年堅(jiān)持不懈的努力，克服一個(gè)一個(gè)的困難，有少量幾種規(guī)格的液壓挖掘機(jī)終于獲得初步成功，為我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)的形成和發(fā)展邁出了重要的一步。2.液壓挖掘機(jī)發(fā)展、提高并全面替代機(jī)械挖掘機(jī)階段(19781986年)。這個(gè)階段通過(guò)各主機(jī)生產(chǎn)廠引進(jìn)技術(shù)(主要是德國(guó)挖掘機(jī)制造技術(shù))的消化、吸收和移植，使我國(guó)液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品的性能指標(biāo)全面提高到國(guó)際70年代末80年代初期的水平。全國(guó)液壓挖掘機(jī)平均年產(chǎn)量達(dá)到1230臺(tái)。3.液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量增加，新加入挖掘機(jī)行業(yè)的國(guó)有大、中型企業(yè)以技貿(mào)結(jié)合，合作生產(chǎn)方式聯(lián)合引進(jìn)日本挖掘機(jī)制造技術(shù)(1987年1993年)。由于國(guó)內(nèi)對(duì)挖掘機(jī)需求量的不斷提高，新加入挖掘機(jī)行業(yè)的企業(yè)通過(guò)開(kāi)發(fā)和引進(jìn)挖掘機(jī)制造技術(shù)，其產(chǎn)品批量或小批量的投放國(guó)內(nèi)市場(chǎng)或出口，打破了多年來(lái)主要由六大家挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)壟斷國(guó)內(nèi)挖掘機(jī)市場(chǎng)的局面，引進(jìn)了有益于提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能和產(chǎn)量的良性競(jìng)爭(zhēng)。這個(gè)期間國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)的年均產(chǎn)量提高到2000余臺(tái)。4.國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)供需矛盾日益擴(kuò)大，廣大用戶(hù)為了提高施工質(zhì)量和按期完成施工任務(wù)，對(duì)使用高質(zhì)量、高水平、高效率挖掘機(jī)的興趣日趨濃厚。國(guó)外各著名挖掘機(jī)制造廠商紛紛前來(lái)中國(guó)創(chuàng)辦合資、獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)(1994至今)。從1994年開(kāi)始，特別到1995年在我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)掀起了一股不小的合資浪潮。其中美國(guó)卡特彼勒公司率先在徐州金山橋開(kāi)發(fā)區(qū)建立了生產(chǎn)液壓挖掘機(jī)的合資企業(yè)，隨后日本小松制作所、日立建機(jī)株式會(huì)社、神戶(hù)制鋼所、韓國(guó)大宇重工業(yè)、現(xiàn)代重工業(yè)以及德國(guó)利勃海爾公司等都相繼在中國(guó)建立了合資、獨(dú)資挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)具有世界先進(jìn)水平的多種型號(hào)和規(guī)格的液壓挖掘機(jī)。三.挖掘機(jī)開(kāi)發(fā)重點(diǎn)方向當(dāng)前液壓挖掘機(jī)的研制和改進(jìn)，主要著眼于：1發(fā)動(dòng)機(jī)功率的充分有效利用，通過(guò)各種途徑使機(jī)械多做有效的功，其中包括動(dòng)力裝置與液壓系統(tǒng)的最佳匹配，傳動(dòng)效率的提高，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)功率的回收，高效液壓系統(tǒng)(如恒壓恒功率調(diào)節(jié)等)的研究等。2鏟斗挖掘力的充分發(fā)揮，挖掘力大小和有效作用范圍是衡量各種液壓挖掘機(jī)工作能力的重要指標(biāo)，大型礦用反鏟挖掘機(jī)更為重要，目前是通過(guò)工作裝置鉸點(diǎn)最佳位置，采用高壓與超高壓技術(shù)，提高整機(jī)穩(wěn)定性和采用隨動(dòng)機(jī)構(gòu)使鏟斗隨動(dòng)做恒角切削等方面進(jìn)行研究。根據(jù)上述發(fā)展要求，新研制的液壓挖掘機(jī)在整機(jī)、工作裝置、液壓系統(tǒng)與元件、行走裝置、操縱系統(tǒng)和材料作用等方面有很多發(fā)展動(dòng)向，下面主要談一下前兩個(gè)方面的內(nèi)容:(1)整機(jī)液壓挖掘機(jī)的整機(jī)發(fā)展，趨向于大型化、微型化、多能化和專(zhuān)用化。大型礦用全液壓挖掘機(jī)在短短幾年內(nèi)已由100噸發(fā)展到420噸級(jí)，功率提高到2352馬力，斗容達(dá)30米，目前發(fā)展仍是方興未艾。大型機(jī)的特征是動(dòng)力源采用兩臺(tái)或多臺(tái)柴油機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，采用了節(jié)省能源、回收功率和積蓄能等功率有效利用的措施。結(jié)合城市建設(shè)和農(nóng)村建筑的需要，國(guó)外發(fā)展了微型挖掘機(jī)，斗容量一般在0.25米以下，最小的達(dá)0.01米。微型機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕便靈活，零部件盡量提高標(biāo)準(zhǔn)化程度。數(shù)量最龐大的中型機(jī)和小型機(jī)趨于一機(jī)多能的途徑，有的國(guó)家統(tǒng)計(jì)，非建筑用的中、小型機(jī)已占30%左右，主要是在冶金工業(yè)和林業(yè)中作物料裝卸和其他用途。中型機(jī)和小型機(jī)的特點(diǎn)是發(fā)展多種專(zhuān)業(yè)裝置進(jìn)行不同的作業(yè)(也有通過(guò)液壓接頭，帶動(dòng)裝在工作裝置旁的油馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)另一輸送設(shè)備)，不斷提高性能，貫徹三化和提高單位機(jī)重的功率等。發(fā)展專(zhuān)門(mén)用途的特種挖掘機(jī)，可以提高工作效率，解決特殊施工困難，例如，目前發(fā)展有步履式、履帶低壓式、低噪音、水下專(zhuān)用、水陸兩用等品種。配合水下資源的開(kāi)發(fā)，對(duì)水下專(zhuān)用挖掘機(jī)更較重視，開(kāi)展了無(wú)線電遙控、電液遙控和同步顯示控制技術(shù)在水下挖掘機(jī)中應(yīng)用的研究。(2)工作裝置液壓工作裝置的型式進(jìn)一步擴(kuò)大，除了常用的正鏟、反鏟以外，發(fā)展了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤(pán)、振搗器、推土板、沖擊工具、集裝叉、高空作業(yè)架、絞盤(pán)與拉鏟等幾十種品種。工作裝置的更換快速而簡(jiǎn)便，甚至在司機(jī)室內(nèi)按動(dòng)電鈕，幾秒鐘即可換好，并且通過(guò)挖掘過(guò)程的研究，來(lái)控制工作裝置的挖掘軌跡。目前正在研究連桿式、仿形式、套筒伸縮式、斗桿追隨式和具有運(yùn)算輸入裝置的軌跡控制裝置。展望未來(lái)，液壓挖掘機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，可以設(shè)想為:1.提高功率與機(jī)重的比率，這是最關(guān)鍵的內(nèi)容。采用特種高強(qiáng)度鋼材，設(shè)計(jì)重量輕、強(qiáng)度高的挖掘機(jī)，并用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法達(dá)到機(jī)械各項(xiàng)指標(biāo)的均衡。2.鏟斗和斗齒引用振動(dòng)技術(shù)，不用強(qiáng)力而增大貫入性，加大斗容量。礦用挖掘機(jī)具有特種裝置，可以直接開(kāi)挖一般礦石，而毋需爆破。采用功率可調(diào)的激光裝置進(jìn)行挖掘。3.用燃?xì)廨啓C(jī)取代活塞式