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設(shè)計(jì)課題：微型挖掘機(jī)的設(shè)計(jì),輔導(dǎo)老師：薛家國 設(shè)計(jì)人： 汪利兵,一、緒論,挖掘機(jī)械包括各種類型和功能的挖掘機(jī)，有單斗挖掘機(jī)和多斗挖掘機(jī)兩類。其共同特點(diǎn)是鏟斗按照一定順序、間歇或連續(xù)地進(jìn)行挖掘、裝載、卸載和整機(jī)移動(dòng)。由于機(jī)械具有許多優(yōu)點(diǎn)，在土方施工中得到廣泛應(yīng)用。 單斗挖掘機(jī)是一種利用單個(gè)鏟斗挖掘或裝載土壤或石塊的機(jī)械，廣泛應(yīng)用在建筑施工、筑路工程、水電建設(shè)、港口工程、農(nóng)田改造、國防工事的土方施工和露天礦場的采掘作業(yè)中，對減輕繁重的體力勞動(dòng)、加快施工速度、實(shí)現(xiàn)土方工程機(jī)械化、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率起了很大的作用 。,我設(shè)計(jì)的是一種微型單斗挖掘機(jī)，該挖掘機(jī)可用于煤礦井下狹小空間的清理、裝載、運(yùn)輸工作，也可以用冶金、礦山、隧道建設(shè)等場合的工作。這類挖掘機(jī)的工作效率約為人工的6倍以上，使用這類挖掘機(jī)進(jìn)行清理、運(yùn)輸可為煤礦的安全生產(chǎn)提供有利的保障。,本設(shè)計(jì)包括挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置、行走裝置、工作裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算，以工作裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算為重點(diǎn)，設(shè)計(jì)的程序和過程如正文所示。,二、設(shè)計(jì)方案論證,1、行走裝置的選擇,按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)液壓挖掘機(jī)行走裝置可分為履帶式和輪胎式兩大類. 履帶式行走裝置牽引力大,接地比壓小,因而越野性能好,爬坡能力大,且轉(zhuǎn)彎半徑小,機(jī)動(dòng)靈活,獲得廣泛應(yīng)用.但運(yùn)行和轉(zhuǎn)彎時(shí)功率消耗大,零件磨損快,履帶板醫(yī)損路面,故一般僅作場地內(nèi)部運(yùn)行,長距離運(yùn)行時(shí)需借助其它車輛.,輪胎式行走裝置運(yùn)行速度快,機(jī)動(dòng)性能好,運(yùn)行式輪胎不損壞路面,因而在城市建設(shè)中很受歡迎.缺點(diǎn)是接地比壓大,爬坡能力小,挖掘作業(yè)時(shí)一般需要專門支腿以確保機(jī)身穩(wěn)定,運(yùn)行時(shí)要受橋梁的容許負(fù)荷限制,目前還限于斗容1立方米以下的挖掘機(jī)采用. 因本人設(shè)計(jì)的是一種微型挖掘機(jī),故綜觀兩種行走裝置的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),應(yīng)采用履帶式行走裝置.,2、工作機(jī)構(gòu)類型的選擇,綜合國內(nèi)外履帶式挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)的形式，主要有7種類型的連桿機(jī)構(gòu)，按構(gòu)件數(shù)不同可分為三桿、四桿、五桿、六桿、八桿連桿機(jī)構(gòu)；按輸入和輸出桿是否相同，又可分為正轉(zhuǎn)（同向）和反轉(zhuǎn)（反向）連桿機(jī)構(gòu)。,（1）正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu) （2）轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿結(jié)構(gòu) （3）轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) （4）轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) （5）正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu) （6）正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu) （7）動(dòng)臂可伸縮式三桿機(jī)構(gòu),反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)能比較全面地滿足轉(zhuǎn)載工作要求，所以我所設(shè)計(jì)的微型挖掘機(jī)就采用了這種工作機(jī)構(gòu)。,三、設(shè)計(jì)計(jì)算部分,1、回轉(zhuǎn)裝置 回轉(zhuǎn)裝置由轉(zhuǎn)臺(tái)、回轉(zhuǎn)支承和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，如圖所示,,（1）滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐,滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承由內(nèi)、外座圈，滾動(dòng)體，隔離體，密封裝置，潤滑裝置和連接螺栓等組成 回轉(zhuǎn)支承按滾動(dòng)體形式有滾球和滾柱，按滾動(dòng)體排數(shù)有單排、雙排和多排；按滾道形式有圓弧曲面、平面和鋼絲滾道等。常用的有單排滾球式、雙排滾球式、單排交叉滾柱式和組合滾柱式四種。 結(jié)合本人所設(shè)計(jì)的微型挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，可采用單排交叉滾柱式。,（2）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),傳動(dòng)方式及其特點(diǎn)： 液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)時(shí)間約占整個(gè)工作循環(huán)時(shí)間的50%70%，能量消耗約占25%40%，回轉(zhuǎn)液壓油路的發(fā)熱量約占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量的30%40%，因此合理的確定回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓油路型式和結(jié)構(gòu)方案，正確選擇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)參數(shù)，對提高生產(chǎn)率和功能利用率，改善司機(jī)的勞動(dòng)條件，減少工作裝置的沖擊等都是具有重要的意義的。,對回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的基本要求是： （1） 在回轉(zhuǎn)力矩和角加速度不超過允許值的前提下，盡可能縮短回轉(zhuǎn)時(shí)間； （2） 回轉(zhuǎn)是工作裝置的動(dòng)載系數(shù)不應(yīng)超過應(yīng)許值； （3）回轉(zhuǎn)能量損失最小,2、行走裝置,（1）構(gòu)造和傳動(dòng)方式 履帶行走裝置由四輪一帶(即驅(qū)動(dòng)輪2,導(dǎo)向輪7,支重輪3,托輪6,以及履帶1,如圖所示),張緊裝置4和緩沖彈簧5,行走機(jī)構(gòu)11(包括底架10,橫梁9和履帶架8)等組成. 如圖：,,3、工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),工作機(jī)構(gòu)是履帶式挖掘機(jī)上直接實(shí)現(xiàn)鏟裝物料的裝置，它的結(jié)構(gòu)和性能都能顯著地影響著整機(jī)的工作尺寸、性能參數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)功率及生產(chǎn)率。因此，這部分設(shè)計(jì)是我這次設(shè)計(jì)課題的重點(diǎn)。 我設(shè)計(jì)的挖掘機(jī)的工作機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示，它由鏟斗1、動(dòng)臂2、連桿3、搖桿4、轉(zhuǎn)斗油缸5、舉臂油缸6等組成。整個(gè)工作機(jī)構(gòu)鉸接在車架7上。 基本結(jié)構(gòu)如圖：,,,（1）裝載工作對工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求,履帶式裝載機(jī)工作過程 履帶式裝載機(jī)是一種裝運(yùn)卸作業(yè)聯(lián)合一體的自行式機(jī)械，它的工作過程由5種工作狀態(tài)或工況組成： （1）工況1插入狀態(tài) 動(dòng)臂下放，鏟斗放置地面，斗尖觸地，鏟斗前壁對地面呈3度到5度前傾角；開動(dòng)挖掘機(jī)，鏟斗借助機(jī)器的牽引力插入料堆。 （2）工況2鏟裝狀態(tài),工況1以后，轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗，鏟運(yùn)物料，待鏟斗口翻轉(zhuǎn)至水平位置為止。 （1） 工況3重載運(yùn)輸狀態(tài) 舉升動(dòng)臂，將工況2之鏟斗升高到適當(dāng)位置（以斗底離地的位置不小于最小允許距離為準(zhǔn)），然后驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī)，載重駛向卸載點(diǎn)。 （2） 工況4卸載狀態(tài) 在卸載點(diǎn)，舉生動(dòng)臂使鏟斗至卸載位置，翻轉(zhuǎn)鏟斗，向運(yùn)輸車或固定料廠卸載；卸畢，下放動(dòng)臂，使鏟斗恢復(fù)到運(yùn)輸狀態(tài)。 （3） 工況5空載運(yùn)輸狀態(tài) 卸載結(jié)束后，挖掘機(jī)由卸載點(diǎn)空載返回裝載點(diǎn)。,履帶式挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求,（1）生產(chǎn)率高 （2）插入和鏟取能力大，能耗小； （3）結(jié)構(gòu)和工作尺寸適應(yīng)生產(chǎn)條件需要； （4）零部件受力狀態(tài)良好，強(qiáng)度和壽命合理； （5）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造維修容易，操作使用方便； （6）合理選取鏟斗的結(jié)構(gòu)和尺寸，以減小工作阻力，達(dá)到滿載卸凈、運(yùn)輸平穩(wěn),（2）鏟斗設(shè)計(jì) （3）工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)分析 設(shè)計(jì)方法 尺寸參數(shù)的圖解法 （4 機(jī)構(gòu)的受力分析及計(jì)算 外載荷計(jì)算,如下圖所示，挖掘機(jī)鏟裝工作時(shí)，斗尖上可能產(chǎn)生的最大（極限）插入阻力和最大（極限）鏟取阻力分別為Fin和Fsh。 最大插入阻力的計(jì)算 Fin=9.8k1k2k3k4BL-1.25 式中 Fin鏟斗插入阻力，F(xiàn)in為N k1物料的塊度與松散程度系數(shù) K2物料的性質(zhì)系數(shù),K3物料堆高系數(shù) K4鏟斗的斗形系數(shù) B鏟斗寬度,B為cm L鏟斗一次插入深度，L為cm 取k1=1, K2=0.14, K3=1, K4=1.2,B=73.2cm,L=20cm 則Fin=5097.2N,最大鏟取阻力Fsh的計(jì)算 工作機(jī)構(gòu)各構(gòu)件受力分析 轉(zhuǎn)斗油缸及舉臂油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算,4、結(jié)論,經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的努力，終于初步設(shè)計(jì)出了微型挖掘機(jī)。由于水平有限，所以所設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品比預(yù)想的要差，但工作裝置還是能達(dá)到預(yù)期的效果，如鏟斗能夠由轉(zhuǎn)斗油缸控制，由搖臂和連桿來實(shí)現(xiàn)它的自由鏟取和翻轉(zhuǎn)；舉升油缸能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)臂的自然上升和下降，但畢竟是初步設(shè)計(jì)，加上以前對該課題了解的不是很多，因此產(chǎn)品中存在的問題還是有的，比如在確定動(dòng)臂上幾個(gè)鉸接點(diǎn)的位置是，使人為地定下來 的，難免會(huì)產(chǎn)生誤差，所以所產(chǎn)生的效果不一定很好。,雖然我對挖掘機(jī)機(jī)體的動(dòng)力源地設(shè)計(jì)不是很具體，但我也有一些見解和主張，在此僅供參考。由于微型裝載機(jī)多數(shù)為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，這就帶來了一個(gè)麻煩的問題裝載機(jī)不得不拖動(dòng)很長的電纜，使得電纜長期在復(fù)雜的采場地面拖曳，有時(shí)操作人員不注意，可能會(huì)碾壓電纜，電纜被拖動(dòng)受到磨損，極易發(fā)生導(dǎo)電、漏電現(xiàn)象，從而引發(fā)人身、設(shè)備事故，同時(shí)也使車輛的機(jī)動(dòng)性受到了很大的限制。 該問題有待相關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步解決。,謝謝各位老師的審查,