毕业设计（论文）-SY215C-8挖掘机动臂结构设计.docx

《毕业设计（论文）-SY215C-8挖掘机动臂结构设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）-SY215C-8挖掘机动臂结构设计.docx（32页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、FujianUniversityofTechno1ogy2014届本科毕业设计题目：3动化指导老师：完成日期：摘要动臂作为挖掘机的重要部件，也是主要的受力构件。其强度以及设计尺寸参数是否满足要求,将直接对工作的安全性造成影响。设计的好坏将直接影响斗杆和铲斗的挖掘力，继而影响到工作机构的性能。本文主要工作有：首先，本文提出研究该课题的意义，同时分析了挖掘机的一些研究现状，针对设计任务介绍了课题研究的主要内容以及采用的具体方法。其次，对挖掘机工作装置进行总体方案设计，包括分析工作装置的构成，总结其设计的原则，再进行动臂结构形式的选择后确定其原始几何参数。然后，对动臂进行运动分析，确定其摆角，并确定

2、动臂液压缸的作用力臂，同时分析工作装置工作时的特殊位置包括最大挖掘深度、最大卸载高度、最大挖掘半径、停机面最大挖掘半径。最后，对动臂机构参数进行计算并校核动臂机构的闭锁力；根据动臂上可能出现最大载荷的两种工况位置进行应力分析结构设计，判断其强度是否满足要求，并进行动臂零件的绘制和装配。关键字：工作装置；运动分析；机构参数；动臂；结构设计AbstractAsanimportantpariexcavatorboom,isa1soamajorforcecomponent.Itsstrengthandsizeparametersaredesignedtomeettherequirements,wi11

3、direct1yaffectthesafetyofthework.Designwi11direct1yaffectthearmandbucketdiggingforce,whichinturnaffectstheperformanceofagencies.Thisartic1emainworkare:First,thispaperstudiesthesignificanceofthetopic,somestudiesa1soana1yzedthestatusquoexcavatorfordesigntasksintroducedthemaincontentsoftheresearchandth

4、especificmethodsused.Second1y,theexcavatorworkingdeviceovera11programdesign,inc1udingthecompositionana1ysisdevice,summarizestheprincip1esofitsdesign,andthendetermineitsorigina1geometryoftheboomstructureofse1ection.Then,boommotionana1ysistodetermineitsti1tang1e,andtodeterminethero1eoftheboomcy1indera

5、rm,simu1taneousana1ysisofspecificjobpositionsinc1udingmaximumdiggingdepthana1ysis,maximumdiggingradius,maximumdiggingradiusfacedown.Fina11y,theactuatorparameterswereca1cu1atedandchecked1ockingforceoftheactuator;possib1e1ocationofthetwoconditionsofmaximum1oadstressana1ysisofthestructuredesignedaccord

6、ingtotheboom,todetermineitsstrengthmeetstherequirements,andthusactionarmpartsandassemb1ydrawing.Keywords：Workingequipment;motionana1ysis;agenciesparameters;boom;structura1design目录1绪论11.1 课题研究背景及意义11.2 国内外挖掘机研究现状及存在问题11.3 课题研究的主要内容31.4 研究课题拟采用的方法32总体方案设计52.1 工作装置的构成及工作原理52.2 工作装置的设计原则82.3 动臂结构形式的选择82

7、.4 原始几何参数的确定93动臂的运动分析与机构设计103.1 动臂运动分析103.1.1 动臂的摆角范围。hw的确定W3.1.2 动臂油缸的作用力臂分析103.1.3 特殊工作位置分析113.2 动臂机构参数的计算133.2.1 。1与A点坐标的选取133.2.2 4与。的选择133.2.3 3与*的计算133.2.4 4的计算143.3 动臂机构闭锁力的校核163.3.1 最大挖掘深度时动臂油缸的闭锁能力RX应足以克服正常挖掘阻力W”173.3.2 满斗处于最大半径时动臂油缸应有足够的提升力矩184动臂结构设计204.1 第一工况位置204.2 第二工况位置224.3 动臂结构图的绘制23

8、5总结27致谢语28参考文献291绪论1.1 课题研究背景及意义挖掘机是一种多用途的工程机械，它被广泛应用于交通、水利、电力工程、建筑及采矿施工等，作为一种重要的工程机械，它在减少繁重的体力劳动，提高机械化水平，加快施工速度，提高劳动生产率，促进各项事业的发展等方面，都起到了非常重要的作用。因此，大力发展挖掘机，对推动国民基础设施的建设和加速经济的发展具有很重要的意义。挖掘机经历了三次飞跃的技术发展阶段。第一次是柴油发动机的出现，从而使挖掘机初步具有一个较强劲的动力源；第二次是推广液压技术的应用，大大改进了挖掘机的控制系统；第三次是智能化技术和机电液一体化技术的综合运用，让挖掘机走上了一个全新

9、的时代。实现挖掘功能的主要工作装置包括：车身、回转平台、动臂、动臂液压缸、斗杆、斗杆液压缸、铲斗、铲斗液压缸、连杆、摇杆等组成，各部件相互间通过较接的方式进行连接。动臂的下钦点与转台被接，由动臂液压缸支承，通过液压缸的伸缩来实现动臂升降动作。动臂的前端较点与连杆较接，通过控制斗杆液压缸伸缩来调节斗杆和动臂的角度。斗杆前端与铲斗进行钱接，铲斗液压缸的伸缩运动使铲斗绕斗杆前端进行转动运动，通过动臂、斗杆、铲斗及相应液压缸相互配合运动下实现挖掘动作。由于动臂主要的受力构件，也是最重要的承载结构，其在工作中承受着绝大多数的载荷，是最常发生故障的部分，失效影响最大，在挖掘施工过程中，动臂常常受到复杂的瞬

10、态冲击负载,从而导致裂缝或结构变形超出范围。因此动臂的强度、刚度以及设计尺寸参数必须满足要求，否则将直接影响到整机的工作安全。挖掘机结构件占到50%到70%的整机重量。因此，挖掘机结构件设计参数尺寸对减轻其机重、减少成本、提高可靠性和运行效率具有重要的意义。在课题完成后，能够对设计的方法有所改善，提升设计的质量，减小产品的开发周期和成本，同时对行业内其它类似产品的设计和实际生产也具有一定的指导意义。1.2 国内外挖掘机研究现状及存在问题国外挖掘机的生产与发展历史较长，其第一台液压挖掘机在上个世纪50年代就出现了，因此在各技术方面比国内都来得完善和成熟。随着挖掘机的普及，为了保证挖掘机的质量、产

11、量以及商家对成本与利润的要求，国外各著名的生产商采用各种高新技术,同时采用标准化与专业化生产模式，从而使自己在国际上有更强的竞争力。近几年来，随着产量的不断提高，挖掘机在工程建设等方面占的地位越来越重要。其发展特点和技术现状可归纳为以下几个方面：1、挖掘机品种种类多、产量大、功能多且能自由组合。同时为满足各种作业需求,有生产微型、小型、中型、大型挖掘机，品种有600多种，按机型重量分有1吨以下到1000吨级，并且功能可实现多样化，同时为适应不同的工作场合的情况还为中、小型挖掘机配备了多种的工作装置。2、实现机电一体化。强调采用新工艺与技术，把微电子技术、机械技术、传感技术、信息技术和电液比例技

12、术结合起来,这些技术的结合使得可以实现从使用功率匹配,自动功率控制，以及故障诊断和远程控制挖掘机，为智能挖掘机的发展作出了贡献。3、对零部件的系列化、通用化、标准化以及模块化的技术渐渐成熟。国外挖掘机的主机厂主要负责对系统方案进行设计以及对零部件进行组装，而零部件的生产主要由配套件厂来负责，然后零部件被运输至主机厂进行组装，实现了主机厂与配套件厂的分工协作，提高了效率，这不仅提高了零部件的标准化和通用化程度，同时零部件的可靠性也得到了保证，降低了生产时间，也充分利用了各厂的资源优势，达到了合作共赢的目的。4、挖掘机整机的可靠性得到了加强。特别是对于动臂、斗杆、铲斗等主要构件进行疲劳设计，大大提

13、高了使用寿命和减少了出现故障的概率，以确保有效地使用该产品。5、提高驾驶室的安全与舒适性，以及整机维护与保养的便捷性。国外厂商十分重视工作时周围环境的舒适程度，驾驶员的工作热情很大程度上取决于操作时的安全性和工作时的舒适度，因此设计出更符合人性化的工作环境，来提高员工的工作热情与效率,显得十分的重要。例如设计全密封式防尘防噪的驾驶室，增加性能优越的抗震装置，安装空调系统等来保证作业的舒适度，通过安装安全保护装置以提高机器与驾驶员的安全性能。6、倡导开发节能环保技术。减少能源的浪费与消耗，研究开发绿色新能源和混合动力的利用技术，充分利用有限的能源，减少排气对空气是污染，回收可再生利用的材料，发展

14、再生产技术。7、重视新产品的研发与试验相结合。外国公司一般都设有独立的研发部门和试验中心，保证了产品的可靠性和性能的优越性，保障其不被市场所淘汰，加强了产品的竞争力和加快了其升级换代时间。国内近年来虽然有较大的发展，但总的来说产品种类和规格还是较少，整机加工水平和综合性能与国外相比仍有差距，很多厂家为提高产品的性能，采用了许多进口的配件，因此对新技术、工艺的研究较为落后。除此之外，国内挖掘机的设计水平也落后与国外国家，国内许多研究人员也研究了不少关于挖掘机工作装置的设计，但他们的研究局限于解决某些局部问题，且国内挖掘机种类少，零部件的标准化、系列化、通用化的程度较低，没有实行大批量生产，这就限

15、制了生产挖掘机的效率，而不能实行标准化生产又限制了产品的种类和数量I。因此，研究和促进液压挖掘机发展的重点是完善其控制系统和制造出高精度的液压控制元件，以及实现其标准化生产，通过运用计算机辅助设计计算改善挖掘机设计人员繁琐的设计计算工作，进而提升设计的技术。据有关资料记载，我国液压挖掘机的可靠性相对于国外液压挖掘机低，容易因为材料强度不够，设计不合理等因素，导致挖掘机零部件断裂、开裂、零件失效、寿命较短等故障现象。采用经验设计是传统的挖掘机设计基本的方法，主要通过对现有的技术信息进行一些合理的简化和改进，继而开发出新的产品，这种设计方法的缺点在于耗费的时间较长，设计的周期也较长，而且设计出来的

16、产品比较笨重，且产品成本也高。对挖掘机的设计挖掘机制造商现在许多仍停留在经验设计的水平，只是基于现有的产品设计，改善其外观和局部设备，没有从理论上解决问题。因此现关键在于如何解决这一问题。从提高工作效率、可靠性以及设计的准确性的角度出发，渐渐脱离传统的方法，采用借助计算机Pro/Engineer软件对挖掘机的工作装置进行设计使其结构尺寸满足工作要求，同时进行方案对比，并通过理论的计算，对工作装置进行结构静力分析，从而使其强度，刚度均符合要求。1.3 课题研究的主要内容通过分析国内外挖掘机的发展状况和现状，针对SY215C-8挖掘机动臂的设计问题,提出了论文研究的重要性和必要性。以解决实际设计问题为出发点，对挖掘机工作装置的工作原理进行分析，以SY