开题报告-液压挖掘机铲斗机构设计与分析.docx

XXXXXX设计(XX)开题报告题目挖掘机铲斗结构设计与分析学生姓名学号院(系)专业指导教师报告日期20XX年12月14日挖掘机铲斗结构设计与分析题目类别（请在有关项目下作J记号）设计论文其它题目需要在实验、实习、工程实践和社会调查等社会实践中完成是El否口毕业设计（论文）题目毕业设计（论文）起止时间20XX年11月16日至20XX年4月18日1本课题的意义液压挖掘机反铲挖掘装置大大改善了挖掘机的技术性能，挖掘力大、牵引力大，机器重量,传动平稳，作用效率高，结构紧凑。液压挖掘机反铲工作装置主要用于挖掘停机面以下的土壤,如挖掘沟壕、基坑等，其挖掘轨迹取决于各液压缸的运动及其组合。反铲液压挖掘机的工作过程为，先下放动臂至挖掘位置，然后转动斗杆及铲斗，当挖掘至装满铲斗时，提升动臂使铲斗离开土壤，边提升边回转至卸载位置，转斗卸出土壤，然后再回转至工作装置开始下一次作业循环。动臂液压缸主要用于调整工作装置的挖掘位置，一般不单独直接挖掘土壤，斗杆挖掘可获得较大的挖掘行程，但挖掘力小一些。转斗挖掘的行程较短，为使铲斗在转斗挖掘结束时装满铲斗，需要较大的挖掘力以保证能挖掘较大厚度的土壤，因此挖掘机的最大挖掘力一般由转斗液压缸实现的。由于挖掘力大且挖掘行程短，因此转斗挖掘可用于清除障碍或提高生产率。在实际工作中，熟练的液压挖掘机人员可根据实际情况，合理操纵各个液压缸，往往是各液压缸联合工作，实现最有效的挖掘作业。工作装置是工程机械进行生产作业的装置，该装置直接影响到整机的生产率和经济性，因此合理的设计有着重大意义，尤其是土方工程机械，作业过程中动力装置的大部分能量消耗在挖掘土壤上。由于工作装置的重量和成本只占整个机械的很小部分，因此，要降低挖掘土壤的能耗，提高效率，从研究工作装置入手，在通常情况下，仅耗用较少的材料和费用就能明显地提高机械的性能，而机械的结构无需作重大改变。工程施工对工程机械的工作装置提出的高效、多能，能适应各种作业条件的要求，促使工作装置在结构形式和材料选用上不断提高改进，许多工作装置的操纵已采用液压伺服系统或自动控制，使机械的操纵力大大减小，生产效率利用显著提高，取得了良好的效果。在众多的工作装置中，装载机的工作装置的设计具有一定的典型性。2国内外研究概况及发展趋势2.1 国内状况第一台手动挖掘机问世至今已有130多年的历史，期间经历了由蒸汽驱动半回转挖掘机到电力驱动和内燃机驱动全回转挖掘机、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。我国的挖掘机生产起步较晚，从1954年抚顺挖掘机厂生产第一台斗容量为In?的机械式单斗挖掘机至今，大体上经历了测绘仿制、自主研制开发和发展提高等三个阶段。新中国成立初期，以测绘仿制前苏联20世纪3040年代的W501、W502、WlOOKWl(X)2等型机械式单斗挖掘机为主，开始了我国的挖掘机生产历史。从1967年开始，我国自主研制液压挖掘机。早期开发成功的产品主要有上海建筑机械厂的WYlOO型、贵阳矿山机器厂的W4-60型、合肥矿山机器厂的WY60型挖掘机等。随后又出现了长江挖掘机厂的WY160型以及杭州重型机械厂的WY250型挖掘机等。它们为我国液压挖掘机行业的形成和发展迈出了极其重要的一步。到20世纪80年代末，我国挖掘机生产厂已有30多家，生产机型达40余种。中小型液压挖掘机已经形成系列，斗容有0.10.5m3等12个等级、20多种型号，还生产0.54m3以及大型矿用IOnA12n?机械传动单斗挖掘机，Im3隧道挖掘机等，但总的来说，我国挖掘机生产的批量小、分散，生产工艺及产品质量等与国际先进水平相比，有很大的差距。改革开放以来，积极引进、消化、吸收国外先进技术，以促进掘机行业的发展。例如，中国第一拖拉机工程机械公司、广西玉柴股份有限公司、柳州工程机械厂等。这些企业经过几年的努力已达到一定的规模和水平。业内人士指出，我国单斗液压挖掘机应向全液压方向发展；斗容量宜控制在0.115m3;而对于大型及多斗挖掘机，由于液压元件的制造、装配精度要求高，施工现场维修条件差等，则仍以机械式为主。应着手研究、运用电液控制技术，以实现液压挖掘机操纵的自动化。2.2 国外状况工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯、日本等是斗容量3.540m3单斗液压挖掘机的主要生产国，从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。例如，美国马利昂公司生产的斗容量5015011?的剥离用挖掘机，斗容量13211?的步行式拉铲挖掘机；B-E(布比赛路斯伊利)公司生产的斗容量168.2H?的步行式拉铲挖掘机,斗容量107m3的剥离用挖掘机等，是世界上目前最大的挖掘机。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、专用化和自动化的方向发展。3设计内容本课题的研究的主要内容是挖掘机工作装置铲斗结构的设计，选择出合理的设计方案，并通过研究平面四杆机构的运动分析规律，综合利用作图法和解析法对其进行合理的运动学分析,得出各构件的长度和位置，其次对动臂机构参数、斗杆机构参数、铲斗机构参数的基本尺寸进行计算和验证。最后对由动臂、斗杆、铲斗、四杆连杆机构组成的主要部件的结构进行最终设计，并对其进行系统的检验，以便所设计的铲斗装置适应现在的工作环境。4设计方案以及步骤4.1 设计方案设计方案主要是依照设计书规定的使用要求来决定适合反铲的工作装置且在满足条件的基础上同时照顾其他条件下的性能。最后通过利用经验及公式加以计算机进行辅助，计算出设计量、动臂、斗杆、铲斗、四杆机构等。将得到的设计量带入精确的计算公式来验证设计量是否得当，若有出入，则在修改设计量。直到设计的量最后符合相关条件的反铲机构。4.2 设计步骤(1)确定动臂及动臂液压缸的布置；确定用组合式或整体式动臂，以及组合式的动臂的组合方式，确定动臂液压缸的布置为悬挂式或是下置式。(2)斗杆及斗杆液压杆的布置；确定用整体性或组合式斗杆，以及组合式斗杆的组合方式或整体式斗杆是否采用变钱点调-÷RT。(3)确定动臂与斗杆的长度比，及特性参数Kl=LI/L2；对于一定的工作尺寸而言，动臂与斗杆之间的长度比可以在很大范围内选择，一般当Kl>2时称为长动臂短斗杆方案，当Kl<1.5时属于短动臂长斗杆方案，KI在1.52之间时称为中间比例方案。(4)确定配套铲斗种类，斗容量及其主要参数，并考虑铲斗连杆机构传动比是否需要调节；(5)斗杆机构参数的选择；对于以转斗挖掘为主的中小型反铲，选择斗杆参数时必须注意转斗挖掘时斗杆液压缸的闭锁能力，要求在主要挖掘区内转斗液压缸的挖掘能力得到充分发挥。(6)铲斗机构的参数选择；反铲铲斗及机构应该符合挖掘深沟及垂直侧壁的要求，不使斗低先于斗齿接触土壤，常采用大仰角机构，总转角必须选择适当，不宜过大。(7)根据液压系统的工作压力、流量、系统回路供油方式、制造条件等选择合理的油泵以及油缸的主要参数；(8)用PRo/E进行系统的建模，并且绘制出工程图及进行最终设计书的编写；5设计提纲(1)引言；(2)挖掘机工作装置铲斗结构的简介与方案设计；(3)铲斗核心的的结构校核计算；(4)油泵及油缸的选择计算；(5)基于PRO/E的铲斗机构建模；(7)结论；6设计工作量的估计本次设计是对挖掘机铲斗结构设计与优化，设计出符合大多数情况下铲斗机构所能完成相应工作条件的最优方案，经过一段时间进行查阅书籍、相关文献等了解挖掘机铲斗结构的相关知识之后，在进行系统的筛选之后，最终决定对由动臂、斗杆、铲斗、四杆连杆机构等组成的铲斗机构主要装置进行优化，其次，在完成最初的设计之后，通过PRO/E对其进行系统的建模验证，字数为L5万字以上，选题难度为适中，3A0图纸量。7拟定的工作进度及工作条件7.1 工作进度1-4周：查阅资料熟悉挖掘机整体以及各部分的结构特征和工作原理，完成开题报告；5-10周：完成资料检索，各参数数据的建立和分析；11-13周：总装配图设计，各部分工作装置设计及绘制出零件图；14-16周：毕业论文撰写及参考文献；7.2 工作条件通过对本专业的深刻认知与学习，使我们拥有了一些机械专业的相关知识，而我们所学的知识为本设计提供基础支持，其次在经过导师提供的相关参考设计书，让我们有了一个大致的模式思路。最后在设计中遇到的一些知识欠缺的方面，也能够快速的通过、相关文献、电子阅览室等渠道进行了系统的梳理，来获取到相应的理论知识并加以解决。并通过计算机来进行相关的建模后对所设计的挖掘机铲斗机构有了更好的了解和认知，最终完成最后的设计书。8相关问题及采的取解决办法(1)通过查阅相关的书籍和资料来了解挖掘机的一些工作原理和其结构解决对挖掘机的原理和相关运动。(2)通过网上自主学习和老师的帮助来达到初步认识其理论知识和计算公式来解决理论知识的欠缺。(3)通过网上教学教程来自主学习和查阅制图书籍用来解决在用计算机绘图过程中存在的绘图问题。(4)通过一些三维建模软件，比如：Solidworks>Pro/E等，来代替实现生产模拟来解决因无法设计出的挖掘机进行实体建模的问题。参考文献1高衡,张全根.液压挖掘机M.北京：中国建筑工业出版社，1981:35-278.2林慕义,史青录著.单斗液压挖掘机构造与设计M.北京：冶金工业出版社,2011:56-541.3邱宣怀.机械设计(第4版)M.北京：高等教育出版社，1997:55-462.4阮九章.轮斗挖掘机的工作装置M.北京：煤炭工业出版社，1981:78-274.5李金琦,门永范.挖土机械工作部件M.北京：中国农业机械出版社,1982:28-342.6成大先,王德夫.机械设计手册M.北京：化学工业出版社,2002:124-128.7陈亚.中型反铲挖掘机液压系统设计中的参数计算J.科技信息,2009(1):102-103.8楼磊.关于小型液压挖掘机开发过程的探讨J.中国科技博览,2010(2):35-46.9付越,邓子龙.基于Pro/E的液压挖掘机反铲工作装置运动仿真J.辽宁石油化工大学学报，2007(2):50-53.10何允纪,李滨城，崔红.液压挖掘机反铲工作装置的优化设计J.工程机械,1994(6):6-10.11李滨城，何允纪.液压挖掘机反铲工作装置运动的模拟J.华东船舶工业学院学报，1995(2):74-80.12朱春华,郑明辉.液压挖掘机斗杆挖掘力分析J.现代商贸工业，2009(24):11-16.指导教师意见指导教师（签名）：2020年12月16日教研室主任选题难易程度：偏大口选题工作量：偏大口与人才培养目标相符：适中13偏小口适中13偏小口一致EI不一致口意见教研室主任（签名）：2020年12月18日院系意见院系负责人（签名）：2020年12月20日备注