正铲液压挖掘机工作装置强度分析.doc

机械原理设计任务书 设计题目： 正铲液压挖掘机工作装置设计正铲挖掘机的铲土动作形式。其特点是“前进向上，强制切土”。正铲挖掘力大，能开挖停机面以上的土，宜用于开挖高度大于2m的干燥基坑正铲的挖斗比同当量的反铲的挖掘机的斗要大一些， 设计数据与要求 题号 铲斗容量 挖掘深度 挖掘高度 挖掘半径 卸载高度 C 4.0 3.2 9.52 9.06 7.91 三、 1、绘制挖掘机工作机构的运动简图，确定机构的自由度，对其驱动油缸在几种工况下的运动绘制运动线图； 2、根据所提供的工作参数，对挖掘机工作机构进行尺度综合，确定工作机构各个杆件的长度； 3、用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。 4、?编写设计计算说明书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。 5、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。 完成日期： 年 月 日指导教师目录 机械原理设计任务书 II 第1章 绪论 1 1.1引言 1 1.2发展历史 1 第2章 工作装置强度设计 2 2.1 载荷计算 2 2.1.1 挖掘力计算 2 2.1.2 杆件受力分析 4 2.2 液压缸设计 6 2.2.1 动臂液压缸设计 6 2.2.2 斗杆液压缸设计 9 2.2.3 铲斗液压缸设计 9 2.3 液压缸连接销轴设计 10 2.3.1 动臂液压缸销轴设计 10 2.3.2斗杆液压缸销轴设计 11 2.3.3 铲斗液压缸销轴设计 12 2.4 轴承选择 13 2.4.2动臂轴承选择 13 2.4.3 斗杆轴承选择 14 2.5 杆件ANSYS仿真 14 2.5.1 动臂ANSYS分析 14 2.5.2 斗杆ANSYS分析 16 2.5.3 铲斗ANSYS分析 17 致谢 19 参考文献 20 附录 21 附录一： 21第1章 绪论 1.1引言挖掘机，又称挖掘机械（excavating machinery)，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。最初挖掘机是手动的，从发明到2013年已经有一百三十多年了，期间经历了由蒸汽驱动斗回转挖掘机到电力驱动和内燃机驱动回转挖掘机、应用机电液一体化技术的全自动液压挖掘机的逐步发展过程。第一台液压挖掘机由法国波克兰工厂发明成功。由于液压技术的应用，20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机。1951 年，第一台全液压反铲挖掘机由位于法国的 Poclain( 波克兰 ) 工厂推出，从而在挖掘机的技术发展领域开创了全新空间，20世纪50年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机。初期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术，缺少适用于挖掘机各种工况的液压元件，制造质量不够稳定，配套件也不齐全。从20世纪60年代起，液压挖掘机进入推广和蓬勃发展阶段，各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产量猛增。1968-1970年间，液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的83%，已接近100%。图2.1 挖掘机工作装置简图 表2.1 机构杆长与作业范围 动臂长 斗杆 铲斗 最小挖掘半径 最大挖掘半径 停机平面最大挖掘半径 最大挖掘深度 最大挖掘高度 杆长度（m） 4.3 3.3 1.97 4.2 9.06 8.7 3.2 9.53 表2.2 杆件转角范围角度 73.6 -8.0 118.8 37 257.7 142.7 40 表2.3液压缸长度与铰点位置长度（m） 4.3 3.3 2.0 1.2 2.69 3.31 1.74 2.6 1.0长度（m） 3.18 1.87 2.04 0.7 2.67 1.57角度（。） 33.2 0 0 0 70 0注：C点坐标（0.5,2.7），以上设计数据来源于2013~2014学年第一学期叶鹏（）的机械原理大作业。 计算挖掘力 首先分析外载，查阅文献可知，挖掘机在最大深度作业时所受外载最大，因此计算此时的挖掘力，计算式如下：（2-1a） 式中：—挖掘力C—土壤硬度系数，对不同的土壤条件取值不同，这里设挖掘机用于III级土壤的挖掘，取值为90；R—铲斗与斗杆铰点到齿斗尖距离，即转斗切削半径，即140cm；—挖掘过程中铲斗总转角的一半，即为；—某一挖掘位置出转斗的瞬时转角；B—切削刃的变化影响系数，取2.7；A—切削角变化系数，取1.2；Z—带有斗齿系数，取0.7；X—斗侧壁厚影响系数，取1.1；D—切削刃挤压土壤力，取8000N；当时，最大，带入数据得：