基于UG的挖掘机设计说明书1.pdf

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1、太原科技大学课程设计说明书目录目录1.1.总体设计方案总体设计方案1 12.2.整机结构设计整机结构设计.。1 12.1机身参数设计.2.22.2斗形参数设计.3.32.3斗杆机构参数设计。62.4动臂机构设计.8.82。5 连杆机构参数设计10103 3 油缸设计油缸设计.。11113.1油缸参数设计11113.2油缸闭锁力确定11114 4。挖掘包络图挖掘包络图。14145.5.理论挖掘力计算理论挖掘力计算。16166.6.作业稳定性分析作业稳定性分析。18187.7.整机参数表整机参数表。20208.8.参考文献参考文献.21.21第 1 页 共 10 页太原科技大学课程设计说明书设计说

2、明书设计说明书一总体设计内容和步骤一总体设计内容和步骤1 1。反铲工作装置总体设计方案的内容。反铲工作装置总体设计方案的内容（1 1）动臂及动臂液压缸的布置）动臂及动臂液压缸的布置动臂得结构形式-整体式动臂油缸得布置形式-下置式（2)2)斗杆及斗杆液压缸得布置斗杆及斗杆液压缸得布置斗杆的结构形式-整体式斗杆油缸的布置形式 上置式（3 3）动臂于斗杆的长度比）动臂于斗杆的长度比（4 4）确定配套铲斗的种类、结构形式、斗容量和铲斗连杆机构得结构形式）确定配套铲斗的种类、结构形式、斗容量和铲斗连杆机构得结构形式斗容量-1铲斗种类普通铲斗铲斗连杆机构-共点六连杆机构（5 5）根据作业要求（范围和挖掘力

3、）根据作业要求（范围和挖掘力)、结构布置条件和稳定性条件确定、结构布置条件和稳定性条件确定A.A.各组液压缸的缸数各组液压缸的缸数动臂-2斗杆1转斗-1B.B.油缸伸缩比油缸伸缩比-1。6-1.71。61.7-=1.65图图 1-11-1 整机外型机构示意图整机外型机构示意图1.1.机身设计机身设计表表 2-12-1 机身结构参数表机身结构参数表第 2 页 共 10 页太原科技大学课程设计说明书履带接地长度(m）履带中心距（m）平台高度(m）上车平台宽度（m）履带下车宽(m）司机室总高（m)后端回转半径（m）履带宽度(m）履带高度（m）图图 2-12-1机身平面结构机身平面结构图图 2 22

4、2机身实体模型机身实体模型4.403。4321。173.904。0323.4303。6200.600.902.2.斗形参数设计斗形参数设计(1)(1)对铲斗机构设计要求对铲斗机构设计要求:a)保证铲斗液压缸有在铲斗转角的特定长范围有足够的挖掘力；保证铲斗液压缸有足够的闭锁力矩；保证铲斗油缸有足够的回摆力矩；保证铲斗的摆角范围；保证铲斗机构在铲斗的整个转角范围内不发生干涉现象、不出现死点和连杆机构几何特征被破坏等几何不相容现象.铲杆油缸的伸缩比不宜过大b b）铲斗机构的载荷分析与对应转角：）铲斗机构的载荷分析与对应转角：按理论分析将铲斗挖掘切削形状有四种，按此规律，对铲斗在相应转角处所应发挥的挖

5、掘力大致应符合以下规律：当、三点一线时，其能发挥的挖掘力不低于最大挖掘力的 70-80%；当铲斗从、三点一线继续转动在 2535范围时应能发挥最大挖掘力。c c）铲斗的主要参数）铲斗的主要参数：斗容量、平均斗寛、转斗挖掘半径和转都挖掘装满转角第 3 页 共 10 页太原科技大学课程设计说明书（2 2）铲斗设计：铲斗设计：表表 2 22 2铲斗参数表铲斗参数表斗容量（）转斗挖掘装满转角转斗挖掘半径（m）平均斗寛（m）松散系数由公式可得：=1.57m取图图 2 23 3铲斗平面结构参数图铲斗平面结构参数图图图 2-42-4 铲斗实体模型铲斗实体模型1.0901。57参考样机选取1071.253.3

6、.斗杆机构参数设计斗杆机构参数设计a a）对斗杆机构的要求：）对斗杆机构的要求：保证斗杆液压缸有足够的挖掘力；保证斗杆液压缸有足够的闭锁力矩；保证斗杆液压缸有足够的回摆力矩；保证斗杆的摆角范围（105125）；斗杆油缸的伸缩比不宜过大(一般在 1。61。7 范围内)。b)b)斗杆机构的选择步骤斗杆机构的选择步骤第一步：=105和=1.6；第二步：考虑油缸的伸缩速度并参考同类机型定斗杆油缸缸径和活塞杆直径；第三步：按以下公式初步确定;=0。74式中-斗杆挖掘力-斗杆油缸推力第四步：求斗杆油缸最短长度和、之间的距离：第 4 页 共 10 页太原科技大学课程设计说明书初步假定得：第五步:参考同类机型

7、并根据结构情况初选斗杆结构角度和表表 2 23 3斗杆参数表斗杆参数表（m）（m)(m）3。3770.741581。70图图 2 25 5斗杆结构参数斗杆结构参数图图 2 26 6斗杆实体模型斗杆实体模型4 4。动臂机构参数设计动臂机构参数设计(1(1）动臂机构的铰点位置选择依据和范围）动臂机构的铰点位置选择依据和范围动臂弯角=140动臂转折处得长度比=1.2=45=1。6=1.3（2 2）动臂机构参数选择步骤）动臂机构参数选择步骤已知条件：作业尺寸要求即最大挖掘高度，最大挖掘半径和最大卸料高度等；第一步：根据底盘和转台结构初步确定动臂油缸得下铰点 A 的位置坐标;第二步：参考样机根据比拟法初

8、选铲斗结构参数、动臂与斗杆得长度比和动臂油缸的伸缩比；初选动臂弯角和 动臂转折处的长度比初选角度和力臂比,其范围参照前述或样机;根据机构运动特性初选与动臂与斗杆的最大夹角即参数根据结构情况初选(参考样机）.第三步：按近似计算公式计算动臂和都干长度；斗杆长度：第 5 页 共 10 页太原科技大学课程设计说明书动臂长度:第四步:由三角形中的几何关系求、和第五步：根据最大挖掘高度和最大挖掘深度时的几何关系求的最大、最小值、和；并进一步求得长度比和第六步：计算,和。第七步：考虑油缸的伸缩速度参考同类机型初选动臂油缸的缸径和活塞杆直。图图 2 27 7动臂结构参数动臂结构参数图图 2-82-8动臂膀实体

9、模型动臂膀实体模型5 5连杆机构设计连杆机构设计图图 2 29 9连杆结构连杆结构图图 2-102-10连杆实体模型连杆实体模型图图 2 21111摇杆结构摇杆结构图图 2-122-12 摇杆实体模型摇杆实体模型三油缸设计三油缸设计1 1）油缸参数油缸参数表表 3-13-1油缸参数油缸参数油缸动臂油缸斗杠油缸转斗油缸（m）1.8001。7002。200（m）2。8402。7203.300缸径（m）0。1400.1400.140杆径（m）0.0700.0700。070伸缩比1.61.61.532 2）液压缸闭锁力计算液压缸闭锁力计算表表 3-23-2构件名构件名动臂斗杠铲斗质量（质量（t t）1

10、.71。450.95构件名构件名斗杆缸铲斗缸动臂缸质量（质量（t t）0.150。170.15第 6 页 共 10 页太原科技大学课程设计说明书连杆机构0。08机身重18。8转斗液压缸挖掘力可通过对点的力矩平衡方程求得：各力对点取矩，可得到斗杆液压缸所受的被动作用力为了防止液压缸回缩，限压阀的调定压力应高于液压缸工作压力，超出的百分比为：同样对动臂在平台上的支承点取矩，求得动臂液压缸所受的被动作用力为了防止其伸长，限压阀的调定压力应高于其工作压力,超出的百分比为：表表 3 33 3液压缸种类动臂缸斗杆缸铲斗缸液压缸参数只数缸径杆径行程大腔推力mm211140140140707070100010

11、00N液压缸闭锁压力（kPa）第 I 工况16.3第二 II 工况4799116.3第 III 工况425697%闭锁压力超压闭锁压力 超压 闭锁压力 超压10002x492000 47991492000-492000 30923 31。6 46184 11。8-33534 18.7图 3-1第第 I I 工况工况 最大挖掘深度斗杆挖掘最大挖掘深度斗杆挖掘图图 3-23-2第第 II II 工况工况图图 3-33-3第第 IIIIII 工况工况图图 4 41 1 挖掘包络图挖掘包络图图图 4-24-2 最大挖掘半径实体示意模型最大挖掘半径实体示意模型图图 4-34-3 最大挖掘高度实体示意模型

12、最大挖掘高度实体示意模型图图 4-44-4 最大挖掘半径实体示意模型最大挖掘半径实体示意模型包络图分析包络图分析:1.铲斗转角为 178 铲斗转角范围影响到物料卸载高度，转角范围过大可能导致连杆机构与铲斗之间干涉，转角过小,卸载高度受到限制,卸载过程中物料洒落严重.故应考虑到连杆机构与卸载高度确定合适转角范围。2.在各铰点位置已定情况下，斗杆转角大小直接影响到挖掘范围，转角大,包络图向机身方向靠近挖掘区域扩大。3.动臂转角与挖掘深度与高度与关，并且受到动臂油缸的伸缩比影响,动臂油第 7 页 共 10 页太原科技大学课程设计说明书缸全缩时，应保证 CAB 不在一条线上，否则出现死点.五理论挖掘力

13、计算五理论挖掘力计算表表 5-15-1 参数表参数表图图 5-15-1转斗油缸理论挖掘力计算转斗油缸理论挖掘力计算图图 5-25-2 斗杆油缸理论挖掘力计算斗杆油缸理论挖掘力计算六六:整机稳定性分析整机稳定性分析表表 6-16-1质量表质量表第第 I I 工况工况（m)(m)（m）（m）1)1)第一工况分析：第一工况分析：稳定力矩:倾覆力矩:整机稳定2 2）第二工况分析：）第二工况分析：164。9632.990.5470.4500.3611。6(m)(m)（m)(m）18.82。171.62.83第第 II II 工况工况128。0125。600.4760。3530。4351.503第 8 页

14、 共 10 页太原科技大学课程设计说明书稳定力矩:倾覆力矩：整机稳定图图 6 61 1挖掘状态稳定性分析挖掘状态稳定性分析图图 6-26-2 挖掘状态稳定分析挖掘状态稳定分析七整机参数表七整机参数表表表 7-17-1项目项目整机重(t)斗容量（）机身重（t）机身重心水平位置（m）发动机功率(Kw）系统压力（Mpa）履带接地长度（m）履带中心距(m）土壤容重（Kg/）附着系数最大挖掘力（）平台高度（m)最大挖掘深度（m)最大挖掘半径（m）最大挖掘高度（m）最大卸载高度不低于（m）行走速度（1 档 2 档)（Km/h）最大牵引力（）上车平台宽度（m）履带下车宽(m)司机室总高(m）后端回转半径（m

15、)后段长度（m）履带宽度（m）履带高度（m）总宽度（m）履带式履带式23.61。0018。80-0。70112。032。04.403.43218000.75120。001.176.009。359。156。503.2/5。32603.904。0323。433。623。620。600。904。032第 9 页 共 10 页太原科技大学课程设计说明书铲斗最大挖掘力（）斗杠最大挖掘力(）197153八八:参考文献参考文献【1】曹善华 张瑞棠 主编.单斗液压挖掘机.冶金工业出版社,1985【2】天津工程机械研究所主编。单斗液压挖掘机。中国建筑工业出版社,1996【3】林慕义 张福生 主编.车辆底盘构造与设计.冶金工业出版社,2006【4】张洪 贾志绚 主编。工程机械概论.冶金工业出版社，2006【5】西南交通大学 主编.工程机械.中国铁道出版社，1981第 10 页 共 10 页