杨泽铭-1001107128-V2-14866-毕业论文解析.doc

机电学院毕业设计 二零一五 年 五 月 挖掘机机械手臂的结构设计 摘 要：本文在搜集了国内外挖掘机相关资料的基础上，对挖掘机的技术发展动态进行了分析总结。再对挖掘机的各宗工况进行了分析，系统总结了挖掘机动臂的设计要求。设计上主要致力于分析和设计小型液压挖掘机的机械动臂。选择了国内的质量和技术性能都接近设计要求的挖掘机作为参考，并在此基础上研究了国内外的先进机型，对挖掘机动臂的个组成部分进行分析。机械动臂作为工作装置时挖掘机的重要组成部分，对挖掘机性能有着十分重要的影响。国内外工程机械企业都十分重视对工作装置的设计。要使工作装置的结构件设计得到不要可靠而又经济的结构尺寸和形状，就必须采用先进的设计手段。而借助的计算机硬件和软件技术是实现设计优化的重要途径。 关键词：设计要求、工作装置、设计优化 目 录 1 引言 挖掘机发展概况...............................................1 1.1 挖掘机的发展历史 1 1.2 挖掘机的类型及发展趋势 2 1.3 挖掘机机械动臂结构的分析研究 3 2 机械动臂的设计....................................................5 2.1 设计方案原则 5 2.2 确定后臂、前臂、铲斗的结构形式 5 2.2.1 确定后臂的结构形式 5 2.2.2 确定前臂的结构形式 6 2.2.3 确定铲斗的结构形式 7 2.2.4 铲斗与前臂液压缸的连接方式 8 2.3 确定后臂、中臂、前臂油缸的铰点布置 8 2.3.1 后臂油缸的布置 8 2.3.2 中臂油缸的布置 9 2.3.3 确定前臂油缸铰点应考虑以下因素 10 2.4 机械动臂工作装置的运动仿真 11 2.5 机构参数的选择 11 2.5.1 反铲装置总体方案的选择 11 3 机械手臂三维造型.................................................13 3.1 铲斗的造型设计 13 3.2 铲斗连杆的造型设计 14 3.3 铲斗摇杆的造型设计 14 3.4 底座的造型设计 15 3.5 后臂的造型设计 15 3.6 后臂油缸活塞的造型设计 16 3.7 后臂油缸的造型设计 16 3.8 前臂的造型设计 17 3.9 前臂油缸的造型设计 17 3.10 前臂油缸活塞的造型设计 18 3.11 中臂油缸的造型设计 18 3.12 中臂油缸活塞的造型设计 19 3.13 机械手臂的装配 19 结论...............................................................21 致谢...............................................................22 参考文献...........................................................23 1 引言 挖掘机发展概况 1.1 挖掘机的发展历史 挖掘机从发明到现在已经走过178年的历史，期间经历过从人力到蒸汽再到液压驱动。作为工程机械行业里的“明珠”，挖掘机的发明和发展对节省人力提高工作效率发挥了巨大作用。最早的挖掘机是以人力或畜力为动力，用于挖深河底的浚泥船，铲斗容量一般不超过0.2～O.3立方米。 1.1 挖掘机 1833～1836年，美国人奥蒂斯设计和制造了第一台蒸汽机驱动、铁木混合结构、半回转、轨行式的单斗挖掘机，生产率为35立方米／时，但由于经济性差没有应用。19世纪70年代经过改进的蒸汽铲正式生产并应用于露天矿剥离。1880年又出现了第一批以拖拉机为底盘的半回转式蒸汽铲。20世纪初至40年代末，挖掘机进入动力和行走装置多样化的阶段。1910年，出现了第一台电机驱动的单斗挖掘机；1912年出现了汽油机和煤油机驱动的全回转式单斗挖掘机；1916年出产了柴油发电机驱动的单斗挖掘机；1924年柴油机直接驱动开始用于单斗挖掘机上；履带式行走装置于1910年开始采用。轮胎式行走装置随着汽车工业的发展，广泛用于小型挖掘机。30年代，出现了步行行走装置。　　50年代中期，德国和法国相继研制出全回转式液压挖掘机，从此挖掘机的发展进入一个新阶段。多斗挖掘机也有100多年的历史。法国于1860年生产了世界上最早的、结构比较成熟的多斗挖掘机，用于苏伊士运河开挖工程。188年，美国生产的多斗挖沟机可挖宽0.29米、深1.4米的沟渠　　19世纪末，斗轮挖掘机在德国褐煤采掘中得到广泛应用，至1958年，每个铲斗容量已达3600升。1977年，联邦德国制造了当时世界上最大的斗轮挖掘机，其生产率为24万立方米/日