小型挖掘机大臂结构设计(三维图)
小型挖掘机大臂结构设计(三维图)[20200102165940]
挖掘机广泛的应用于建筑业，排水灌溉，采矿，清除障碍和露天开矿等场合。它对减小繁重的体力劳动，确保工程的质量，加速建设的进程，提高劳动的生产率起到很大的作用。小型液压挖掘机拥有质量轻，体积小，因而设计合理的工作装置具有十分重要的意义。本论文主要对小型挖掘机动臂结构进行设计。具体内容包括一下五个部分：挖掘机动臂结构形式的选择；挖掘机动臂结构的运动学分析；动臂结构各部分的基本尺寸和结构的计算和验证；动臂液油缸的设计和校核；动臂液压系统的设计。工作装置结构图采用pro/E软件画图，再生成工程图。符合国家的标准和行业的规定，达到工程实用的要求。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:挖掘机,工作装置,动臂,结构设计
目 录
1 绪论 1
1.1 选题的背景 1
1.2 挖掘机的国内外研究的现状 1
1.3 挖掘机的技术发展趋势 2
1.4 本设计的主要内容 3
1.4.1 设计的主要内容 3
1.4.2 设计过程中的已知参数 3
2 工作装置总体方案设计 3
2.1 机型选择及特点分析 3
2.2 工作装置构成 3
2.3 挖掘机动臂结构形式的初选 5
2.4 动臂油缸的布置 6
2.5 原始几何参数的确定 6
3 动臂机构运动分析 6
3.1 动臂运动分析 6
3.2 特殊工作位置计算 9
4 动臂机构参数的选择 11
4.1 与A点坐标的选取 11
4.2 l1与l2的选择 11
4.3 41与 42的计算 12
4.4 5的计算 12
4.5 动臂其它相关尺寸的计算 14
4.5.1危险工况受力分析 14
4.5.2内力图和弯矩图的求解 18
4.5.3 结构计算 20
5 动臂液压缸的设计计算与闭锁力的校核 22
5.1 动臂液压缸的设计计算 22
5.2 动臂机构闭锁力的校核 24
6挖掘机液压系统设计 26
6.1液压系统分析 26
6.2液压系统图的初拟定 26
6.3 回路分析 27
6.4 液压元件的选用 28
总结 30
致谢 31
参考文献 32
1 绪论
1.1 选题的背景
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，而液压挖掘机是其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。
中国的挖掘机市场自1997年开始已进入一个较快的发展的时间段，挖掘机在整个工程机械的行业中是产量和销量增长最快的机种之一。而在挖掘机中，最重要的就是工作装置的设计，因为挖掘机的工作装置能够最明显的体现机器的工作能力和寿命，因此设计工作装置可靠性能好，成本较低，效率较高，维护使用方便的工作装置就显得格外重要。
液压挖掘机主要是由发动机、工作装置、液压系统、行走装置和电气控制等部分组成的。它的工作装置时直接用来完成挖掘任务的装置，是由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰连而成。动臂的起落、斗杆的伸缩和铲斗的转动都是用往复式双作用液压缸来控制的。工作装置是其重要组成部分，直接影响挖掘机的工作状态。本次毕业设计将围绕液压挖掘机的工作装置中动臂结构来进行设计的。
1.2 挖掘机的国内外研究的现状
挖掘机系列机械的发展历史可追溯到1840年,当时是美国西部开发史中有名的圈地时代。最初的挖掘机主要应用于铁路建设,以蒸汽机为动力源,沿着铺设的铁道运动。当时的挖掘机械的动臂、斗杆、挖斗的尺寸完全是按照人体的构造来模仿的。今日挖掘机的工作装置各个部分尺寸比例与当时的尺寸基本上没有太大的变化,总之挖掘机械是将人的手工作业变成了机械化作业。后来,为了机械能实现移动,将铁轨与枕木卷起来,形成无限轨道,即履带技术被开发。随着履带的出现,使挖掘机械的通用性得到大大的提高,自诞生以来的130年当中一直不断地在飞跃发展中。
工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、俄罗斯、日本是斗容量3.5-40m3单斗液压挖掘机的主要的生产国，从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、自动化和专用化的方向发展。国外挖掘机行业重视采用新技术、新结构、新材料和新工艺，加快了向系列化、标准化和通用化发展的步伐。开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机；重视采用新技术、新工艺、新构造，加快标准化、系列化、通用化发展速度，提高挖掘机作业功率，更好的发挥液压系统的功能；更新设计理念，提高可靠性，延长使用寿命；迅速拓展自动化、电子化技术在挖掘机上的应用等，都是国际上挖掘机的发展方向。
随着生产技术的不断改进，我国挖掘机市场近十年来几乎每年平均以30%的速度递增，国内企业为了获得更大的投资收益，在生产规模和产品质量上不断提升。依靠国际市场的定价和国内市场的人力资源、原材料等成本优势，我国挖掘机产品投资价值极具吸引力。但是我国挖掘机出口量占总销售量比例很小，产品主要以小型挖掘机为主，行业中产销量近 80%为日、韩、美等外资企业所占有。
我国企业生产的挖掘机装配了国际知名品牌的液压元件、配套件等，主机性能与国外产品相比差距很小，但在可靠性和技术细节上仍有待进一步提高。对比分析研究国内外各种挖掘机机型大臂的结构特点,发现国外大型跨国公司结构件设计水平和工艺水平比国内公司有很多优越之处,其设计精细准确，要求明确可靠，结构工艺性严谨科学，标准数据化，质量检测和判定科学合理，设计、工艺和质量检测相辅相成，系统性地满足了大臂的技术性能要求。具有节能、节约制造成本、环境污染小等优点。我国挖掘机大臂主要制造企业一般都选择国际优秀企业为标杆，从加工工艺、产品性能等多方面学习、跟进，努力创造特色产品，完善自己的产品线，以提高我国工程机械整体技术水平。
1.3 挖掘机的技术发展趋势
由于使用性能、技术指标和经济指标上的优越，世界上许多国家，特别是工业发达国家，都在大力发展单斗液压挖掘机。目前，单斗液压挖掘机的发展着眼于动力和传动系统系统的改进以达到高效节能；应用范围不断扩大，成本不断降低，向标准化、模块化发展，以提高零部件、配件的可靠性，从而保证整机的可靠性；电子计算机检测与控制，实现机电一体化；提高机械作业性能，降低噪音，减少停机维修的时间，提高适应能力，消除公害。当前国际上挖掘机有以下的趋势：
a、向大型化和小型化方向发展，使之能灵活应用于各种场合。
b、将人工智能充分的应用到其中，使之操作更简便和人性。
c、工作装置结构不断改进，工作范围不断扩大。
d、提高其环保性能及安全性能，使其能在造福人类的同时减少负面影响。卡特、小松等厂家纷纷推出满足三次排放要求的节能环保型挖掘机。
e、液压系统不断改进，液压元件不断更新。
f、基本性能的提高，提高生产率。
设计上更具人性化，加强对驾驶员的保护，改善驾驶员操作环境和操作条件。
1.4 本设计的主要内容
1.4.1 设计的主要内容
本论文主要对小型挖掘机动臂结构进行设计。具体内容包括一下五个部分：
挖掘机广泛的应用于建筑业，排水灌溉，采矿，清除障碍和露天开矿等场合。它对减小繁重的体力劳动，确保工程的质量，加速建设的进程，提高劳动的生产率起到很大的作用。小型液压挖掘机拥有质量轻，体积小，因而设计合理的工作装置具有十分重要的意义。本论文主要对小型挖掘机动臂结构进行设计。具体内容包括一下五个部分：挖掘机动臂结构形式的选择；挖掘机动臂结构的运动学分析；动臂结构各部分的基本尺寸和结构的计算和验证；动臂液油缸的设计和校核；动臂液压系统的设计。工作装置结构图采用pro/E软件画图，再生成工程图。符合国家的标准和行业的规定，达到工程实用的要求。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:挖掘机,工作装置,动臂,结构设计
目 录
1 绪论 1
1.1 选题的背景 1
1.2 挖掘机的国内外研究的现状 1
1.3 挖掘机的技术发展趋势 2
1.4 本设计的主要内容 3
1.4.1 设计的主要内容 3
1.4.2 设计过程中的已知参数 3
2 工作装置总体方案设计 3
2.1 机型选择及特点分析 3
2.2 工作装置构成 3
2.3 挖掘机动臂结构形式的初选 5
2.4 动臂油缸的布置 6
2.5 原始几何参数的确定 6
3 动臂机构运动分析 6
3.1 动臂运动分析 6
3.2 特殊工作位置计算 9
4 动臂机构参数的选择 11
4.1 与A点坐标的选取 11
4.2 l1与l2的选择 11
4.3 41与 42的计算 12
4.4 5的计算 12
4.5 动臂其它相关尺寸的计算 14
4.5.1危险工况受力分析 14
4.5.2内力图和弯矩图的求解 18
4.5.3 结构计算 20
5 动臂液压缸的设计计算与闭锁力的校核 22
5.1 动臂液压缸的设计计算 22
5.2 动臂机构闭锁力的校核 24
6挖掘机液压系统设计 26
6.1液压系统分析 26
6.2液压系统图的初拟定 26
6.3 回路分析 27
6.4 液压元件的选用 28
总结 30
致谢 31
参考文献 32
1 绪论
1.1 选题的背景
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，而液压挖掘机是其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。
中国的挖掘机市场自1997年开始已进入一个较快的发展的时间段，挖掘机在整个工程机械的行业中是产量和销量增长最快的机种之一。而在挖掘机中，最重要的就是工作装置的设计，因为挖掘机的工作装置能够最明显的体现机器的工作能力和寿命，因此设计工作装置可靠性能好，成本较低，效率较高，维护使用方便的工作装置就显得格外重要。
液压挖掘机主要是由发动机、工作装置、液压系统、行走装置和电气控制等部分组成的。它的工作装置时直接用来完成挖掘任务的装置，是由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰连而成。动臂的起落、斗杆的伸缩和铲斗的转动都是用往复式双作用液压缸来控制的。工作装置是其重要组成部分，直接影响挖掘机的工作状态。本次毕业设计将围绕液压挖掘机的工作装置中动臂结构来进行设计的。
1.2 挖掘机的国内外研究的现状
挖掘机系列机械的发展历史可追溯到1840年,当时是美国西部开发史中有名的圈地时代。最初的挖掘机主要应用于铁路建设,以蒸汽机为动力源,沿着铺设的铁道运动。当时的挖掘机械的动臂、斗杆、挖斗的尺寸完全是按照人体的构造来模仿的。今日挖掘机的工作装置各个部分尺寸比例与当时的尺寸基本上没有太大的变化,总之挖掘机械是将人的手工作业变成了机械化作业。后来,为了机械能实现移动,将铁轨与枕木卷起来,形成无限轨道,即履带技术被开发。随着履带的出现,使挖掘机械的通用性得到大大的提高,自诞生以来的130年当中一直不断地在飞跃发展中。
工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、俄罗斯、日本是斗容量3.5-40m3单斗液压挖掘机的主要的生产国，从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、自动化和专用化的方向发展。国外挖掘机行业重视采用新技术、新结构、新材料和新工艺，加快了向系列化、标准化和通用化发展的步伐。开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机；重视采用新技术、新工艺、新构造，加快标准化、系列化、通用化发展速度，提高挖掘机作业功率，更好的发挥液压系统的功能；更新设计理念，提高可靠性，延长使用寿命；迅速拓展自动化、电子化技术在挖掘机上的应用等，都是国际上挖掘机的发展方向。
随着生产技术的不断改进，我国挖掘机市场近十年来几乎每年平均以30%的速度递增，国内企业为了获得更大的投资收益，在生产规模和产品质量上不断提升。依靠国际市场的定价和国内市场的人力资源、原材料等成本优势，我国挖掘机产品投资价值极具吸引力。但是我国挖掘机出口量占总销售量比例很小，产品主要以小型挖掘机为主，行业中产销量近 80%为日、韩、美等外资企业所占有。
我国企业生产的挖掘机装配了国际知名品牌的液压元件、配套件等，主机性能与国外产品相比差距很小，但在可靠性和技术细节上仍有待进一步提高。对比分析研究国内外各种挖掘机机型大臂的结构特点,发现国外大型跨国公司结构件设计水平和工艺水平比国内公司有很多优越之处,其设计精细准确，要求明确可靠，结构工艺性严谨科学，标准数据化，质量检测和判定科学合理，设计、工艺和质量检测相辅相成，系统性地满足了大臂的技术性能要求。具有节能、节约制造成本、环境污染小等优点。我国挖掘机大臂主要制造企业一般都选择国际优秀企业为标杆，从加工工艺、产品性能等多方面学习、跟进，努力创造特色产品，完善自己的产品线，以提高我国工程机械整体技术水平。
1.3 挖掘机的技术发展趋势
由于使用性能、技术指标和经济指标上的优越，世界上许多国家，特别是工业发达国家，都在大力发展单斗液压挖掘机。目前，单斗液压挖掘机的发展着眼于动力和传动系统系统的改进以达到高效节能；应用范围不断扩大，成本不断降低，向标准化、模块化发展，以提高零部件、配件的可靠性，从而保证整机的可靠性；电子计算机检测与控制，实现机电一体化；提高机械作业性能，降低噪音，减少停机维修的时间，提高适应能力，消除公害。当前国际上挖掘机有以下的趋势：
a、向大型化和小型化方向发展，使之能灵活应用于各种场合。
b、将人工智能充分的应用到其中，使之操作更简便和人性。
c、工作装置结构不断改进，工作范围不断扩大。
d、提高其环保性能及安全性能，使其能在造福人类的同时减少负面影响。卡特、小松等厂家纷纷推出满足三次排放要求的节能环保型挖掘机。
e、液压系统不断改进，液压元件不断更新。
f、基本性能的提高，提高生产率。
设计上更具人性化，加强对驾驶员的保护，改善驾驶员操作环境和操作条件。
1.4 本设计的主要内容
1.4.1 设计的主要内容
本论文主要对小型挖掘机动臂结构进行设计。具体内容包括一下五个部分：
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