履帶式液壓挖掘機的總體結構設計【含CAD圖紙、說明書】

壓縮包內含有CAD圖紙和說明書,Q 197216396 或 11970985 履帶式液壓挖掘機的總體結構設計摘 要液壓挖掘機是工程機械的主要機種。本文著重于液壓挖掘機整機設計，即整機參數(shù)的計算，整機穩(wěn)定性計算，整機重心計算，底盤的設計以及履帶行走裝置的設計。設計思路是從挖掘機總體以及各部分的工作性能和動作要求入手，并以國內的質量和技術性能接近設計要求的挖掘機為基礎，研究國外的先進機型，開發(fā)出自己的整套液壓挖掘機。設計圖紙采用AutoCAD 繪制和手工繪制，經(jīng)過認真地設計計算,查找資料撰寫設計論文。本液壓挖掘機的優(yōu)點是伺服系統(tǒng)采用先導閥控制，操縱輕便，控制準確。除具有挖掘裝卸的功能外,還可以根據(jù)需要加裝不同的輔助設備，來進行抓物,鉆孔,推土,清溝,破碎等作業(yè)。平臺可360回轉,性能可靠,操縱工人勞動強度改善,可廣泛應用于建筑,市政,供水,供氣,供電,農林及園藝建設等工程。關鍵詞：液壓挖掘機，整機,穩(wěn)定性，底盤,許用應力，履帶行走裝置 SUMMARYHydraulic excavator is a main model of the Engineering machine. This text puts great emphasis on to design the whole hydraulic excavator. That is to decide parameter of the whole machine, to compute stability, the barycenter of the whole machine, to design chassis and pedrail tread equipment. The way to solve the task is on the basis of the function of the whole and every part of the excavator. And we choose the domestic excavator whose quality and character is the most similar to our request as the basic type, further study the overseas advanced type. Then I designed the projects of the whole hydraulic excavator. All the drawings are drawn using the Auto CAD or handicraft. After the serious designing, calculating and consulting I wrote this thesis.The strongpoint of this hydraulic excavator is using servo forerunner control system. It has beautiful sculpt. With the capacity of excavating, grappling, drilling, pushing, clearing channel and crashing etc. Have a 360 swinging platform, good quality, comfortably controlled. Be widely used in construction, supplying and city planning.KEY WORDS: Hydraulic excavator, Complete machine, Stablity, Chassis Allowable stress, Crawler device.V 目 錄前 言. .1 1本課題的目的和意義.1 2本設計研究的主要內容.1 3本課題的技術難題和解決方法.2第1章 挖掘機簡介.31.1國內外小型挖掘機的發(fā)展情況.3 1.1.1國內小型挖掘機的發(fā)展情況.31.1.2國外小型挖掘機目前發(fā)展水平和方向.31.2挖掘機的結構與工作原理.51.2.1液壓挖掘機的基本組成.51.2.2液壓挖掘機的工作原理.51.3小結.6第2章 液壓挖掘機的整機設計.72.1液壓挖掘機主要參數(shù)的確定.72.1.1整機主要參數(shù).72.1.2液壓系統(tǒng)的主要參數(shù).72.1.3功率的計算.72.1.4轉速及回轉力矩的計算.82.1.5牽引力的計算.92.1.6行走速度的計算.102.1.7接地比壓計算.102.1.8轉向時阻力計算.102.1.9回轉制動時齒輪圓周力計算.112.2整機穩(wěn)定性計算.112.2.1初定配重.112.2.2挖掘機穩(wěn)定力矩和傾翻力矩計算.122.2.3自身穩(wěn)定性.192.2.4行駛穩(wěn)定性.202.2.5誤操作時的穩(wěn)定性.232.2.6拆除工作裝置時的穩(wěn)定性.252.3整機的重心計算.252.4小結.26第3章 底盤的計算.273.1底盤數(shù)據(jù)概述.273.2底盤強度計算.293.2.1底盤車架的尺寸.293.2.2底架強度計算.303.3許用力的選取.323.4小結.32第4章 履帶行走裝置的計算.334.1壓馬達的輸出扭矩和轉速.334.2 挖掘機的行走速度和牽引力.344.3 挖掘機爬坡度計算.364.4 行走下坡制動力計算.364.5 彈簧張緊裝置計算.374.6 小結.38結論.39謝辭.40參考文獻.41外文翻譯資料.4251前 言1.本課題的目的和意義小型多功能液壓挖掘機（以后簡稱小挖）通常指標準斗容在0.25m3以下，或指機重在8T以內的挖掘機產(chǎn)品，產(chǎn)品歸類為小型工程機械，在世界工程機械市場，屬銷量最大的工程機械產(chǎn)品之一。其主要適用場合為公路養(yǎng)護、園林綠化、小區(qū)建設、市政工程及農田建設等。小挖機動能力強、體積小，適合于各種土方量分散、作業(yè)范圍狹窄的工況。路養(yǎng)護已經(jīng)常規(guī)化，園林綠化有序進行，小區(qū)建設工程漸增，市政工程不斷升級，農田建設正趨向機械化，小挖的應用優(yōu)勢恰得其所地得以發(fā)揮。它與挖斗、推土鏟、液壓破碎錘等多種作業(yè)裝置配套使用后，具有挖掘、裝載、清溝、破碎等多種功能。小型無尾液壓挖掘機的尾部長度為零，可以在狹窄地段方便的作業(yè)。受施工場地限制較少，在建筑物間、城市道路、園林綠化、挖掘溝槽等小型土方施工中比大中型挖掘機更有優(yōu)勢，即使在僅靠墻根時也能方便的進行回轉和挖掘，與大型挖掘機相比，小型挖掘機設備的購買投入較少，使用成本相對較低。由于我國目前正處于全面開展基礎設施建設階段，沿海地區(qū)正趨于基礎建設逐步完善階段，小挖應用的市場環(huán)境日益擴展并呈現(xiàn)可以預見的強勁后市，此時對小挖進行一些理論聯(lián)系實際的研究顯然具有重要的現(xiàn)實意義和長遠的指導意義。挖掘機的動力、底盤、和主工作裝置設計的好壞很大程度上決定著挖掘機的整體性能，本課題在這些方面進行了研究。此外，為了適應挖掘機多功能化的需要，本課題還進行了附屬推土鏟的設計。本文設計的液壓挖掘機正是基于以上目的，設計出符合生產(chǎn)需求的小型液壓挖掘機。2.本設計研究的主要內容本次所設計的挖掘機為無尾式小型履帶液壓挖掘機。設計的內容為總體設計，主要包括主工作臂的設計和底盤行走系統(tǒng)的設計。總體設計的優(yōu)劣決定了其它零部件設計的質量，也決定了整機的性能。合理的、全面的總體設計是整個設計任務順利完成的保證。因此，對整體設計必須從一個更高的層次出發(fā)，對整體設計必須提出更高的要求。總體設計主要是對小型無尾液壓挖掘機進行深入地分析，并提出切實可行的方案，對整體參數(shù)、整體布局、整體結構、整機系統(tǒng)及其主要零部件進行設計計算，最后再將其建模裝配。在整體設計中，主工作裝置的設計、底盤行走系統(tǒng)的設計是最重要的，也是整機設計的關鍵所在。因為對于整個挖掘機而言，主工作裝置和底盤行走系是整個機器工作的前提和保證，它將決定整個機器的性能和質量。主工作裝置的設計必須考慮全面，比如外形尺寸、形狀、鉸點布置、工作過程中不能相互干涉、強度、剛度等等。而對于底盤行走系統(tǒng)，履帶式比輪式更加穩(wěn)定，轉彎半徑更小，接地比壓更大，附著性能更好，結構布置更加緊湊，執(zhí)行操作更加方便。此次設計的主工作裝置主要采用反鏟裝置，動臂部分主要采用整體式彎動臂，這樣有利于得到較大的挖掘深度。斗桿部分主要采用整體式直動斗桿；鏟斗部分采用道側齒的鏟斗。底盤行走系采用履帶式行走底盤，在設計底盤過程中盡量采用標準件，以便更換方便。3.本課題的技術難點及主要手段對于挖掘機的整體設計，其難點是主工作裝置和底盤行走系的設計。主工作裝置是整個機器的工作部分，它直接影響到整機的工作性能。它主要由動臂、斗桿、動臂液壓缸、斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸組成。對于動臂、斗桿和鏟斗的外形尺寸、形狀、空間結構布局，主要是根據(jù)CASE系列及山河智能無尾式小型液壓挖掘機類比來確定，最后經(jīng)計算證明其設計也基本上滿足要求，能夠實現(xiàn)預期目標。底盤行走系是整個機械機體的支撐，它設計的好壞直接影響到整機的穩(wěn)定性能和行使性能。對于底盤行走系，主要是由“四輪一帶”、履帶架和X型機架組成。我們經(jīng)過現(xiàn)場調研后決定采用全液壓挖掘機的底盤，即全液壓驅動、轉向和制動。全液壓可以使其工作更方便，操作也更方便，還可以快捷順利地實現(xiàn)無級變速。第一章 挖掘機的簡介1.1國內外小型挖掘機的發(fā)展情況1.1.1國內小型挖掘機的發(fā)展現(xiàn)狀國內挖掘機市場比裝載機等工程機械起步晚，小挖則更晚。盡管近幾年小挖在國內市場的發(fā)展速度很快，主要生產(chǎn)廠家已近20余家，市場銷量增長率很高，但仍處于啟動階段。在國內小挖生產(chǎn)企業(yè)中，以廣西玉柴為首，山河智能、江西南特、山東臨挖、杭州軍聯(lián)等企業(yè)組成的中國小挖團隊已經(jīng)出具規(guī)模。國內小挖目前已形成1.5T至8T全系列產(chǎn)品，并占有國內市場的主要份額，且略有出口。國內小挖目前的整體技術水平處于國際二十世紀八十年代末九十年代初水平，與國外先進技術的差距主要體現(xiàn)在整機匹配、微操作性能、維修性、可靠性及外觀質量上?，F(xiàn)階段我國的挖掘機仍處于仿制階段，缺乏自主開發(fā)能力和發(fā)掘自身優(yōu)勢的意識。目前國產(chǎn)品牌的優(yōu)勢仍主要建立在價格優(yōu)勢和服務優(yōu)勢上，技術上還無法與國際先進水平相提并論。未來的發(fā)展將在很長一段時間內受制于兩大主要配件，一是動力，二是液壓件。國產(chǎn)動力要抗衡進口動力尚需時日，而國產(chǎn)液壓件取代進口液壓件更需巨大努力。1.1.2國外挖掘機目前水平及發(fā)展動向工業(yè)發(fā)達國家的挖掘機生產(chǎn)較早，法國、德國、美國、俄羅斯、日本是斗容量3.5-40 m3單斗液壓挖掘機的主要生產(chǎn)國，從20世紀80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機。從20世紀后期開始，國際上挖掘機的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化的方向發(fā)展。（1）開發(fā)多品種、多功能、高質量及高效率的挖掘機。為滿足市政建設和農田建設的需要，國外發(fā)展了斗容量在0.25m3以下的微型挖掘機，最小的斗容量僅在0.01 m3。另外，數(shù)量最多的中、小型挖掘機趨向于一機多能，配備了多種工作裝置除正鏟、反鏟外，還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等，以滿足各種施工的需要。與此同時，發(fā)展專門用途的特種挖掘機，如低比壓、低嗓聲、水下專用和水陸兩用挖掘機等。（2）迅速發(fā)展全液壓挖掘機，不斷改進和革新控制方式，使挖掘機由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計算機綜合程序控制。在危險地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱，利用電子計算機控制接收器和激光導向相結合，實現(xiàn)了挖掘機作業(yè)操縱的完全自動化。所有這一切，挖掘機的全液壓化為其奠定了基礎和創(chuàng)造了良好的前提。（3）重視采用新技術、新工藝、新結構，加快標準化、系列化、通用化發(fā)展速度。例如，德國阿特拉斯公司生產(chǎn)的挖掘機裝有新型的發(fā)動機轉速調節(jié)裝置，使挖掘機按最適合其作業(yè)要求的速度來工作；美國林肯貝爾特公司新C系列LS-5800型液壓挖掘機安裝了全自動控制液壓系統(tǒng)，可自動調節(jié)流量，避免了驅動功率的浪費。還安裝了CAPS（計算機輔助功率系統(tǒng)），提高挖掘機的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能。（4）更新設計理論，提高可靠性，延長使用壽命。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設計理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設計理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學、有限元法、優(yōu)化設計、電子計算機控制的電液伺服疲勞試驗技術、疲勞強度分析方法等先進技術應用于液壓挖掘機的強度研究方面，促進了產(chǎn)品的優(yōu)質高效率和競爭力。美國提出了考核動強度的動態(tài)設計分析方法，并創(chuàng)立了預測產(chǎn)品失效和更新的的理論。日本制定了液壓挖掘機構件的強度評定程序，研制了可靠性住處處理系統(tǒng)。在上述基礎理論的指導下，借助于大量試驗，縮短了新產(chǎn)品的研究周期，加速了液壓挖掘機更新?lián)Q代的進程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液壓挖掘機的運轉率達到85%-95%，使用壽命超過1萬小時。（5）加強對駕駛員的勞動保護，改善駕駛員的勞動條件。液壓挖掘機采用帶有墜物保護結構和傾翻保護結構的駕駛室，安裝可調節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。（6）進一步改進液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉變的明顯趨勢。因為變量系統(tǒng)在油泵工作過程中，壓力減小時和增大流量來襝，使液壓泵功率保持恒定，亦即裝有變量泵的液壓挖掘機可經(jīng)常性地充分利用油泵的最大功率。當外阻力增大時則減少流量（降低速度），使挖掘力成倍增長率加；采用三回路液壓系統(tǒng)。產(chǎn)生三個互不成影響的獨立工作運動。實現(xiàn)與回轉達機械的功率匹配。將第三泵在其他工作運動上接通，成為開式回路第二個獨立的快速成運動。此外，液壓技術在挖掘機上普遍使用，為電子技術、自動控制技術在挖掘機的應用與推廣創(chuàng)造了條件。（7）迅速拓展電子化、自動化技術在挖掘機上的應用。20世紀70年代，為了節(jié)省能源消耗和減少對環(huán)境的污染，使挖掘機的操作輕便和安全作業(yè)，降低挖掘機口音，改善駕駛員工作條件，逐步在挖掘上應用電子和自動控制技術。隨著對挖掘機的工作效率、節(jié)能環(huán)保、操作輕便、安全舒適、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了機電一體化在挖掘機上的應用，并使其各種性能有了質的飛躍。20世紀80年代，以微電子技術為核心的高新技術，特別是微機、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機上的應用，推動了電子控制技術在挖掘機上應用和推廣，并已成為挖掘機現(xiàn)代化的重要標志，亦即目前先進的挖掘機上設有發(fā)動機自動怠速及油門控制系統(tǒng)、功率優(yōu)化系統(tǒng)、工作模式控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等電控系統(tǒng)?？傊?，國外小挖目前水平與發(fā)展動向國外小挖目前水平完全可以稱之為漸趨完美、漸入佳境，其功能的可靠性，操作的流暢性和舒適性不必詳述，即使其駕駛室內的美觀與質感也幾可與國產(chǎn)轎車蓖美。國外小挖目前的發(fā)展動向主要體現(xiàn)在：以一機多能為目標的多功能化；以提高操作性能為目標的智能化；以節(jié)能為目標的功率模式控制；以動態(tài)設計分析為基礎的可靠性設計；以人為本的駕駛室設計；基于微電子技術的自動監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。1.2挖掘機的結構與工作原理1.2.1 液壓挖掘機的基本組成液壓挖掘機主要由發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、工作裝置、回轉裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成。從外觀上看挖掘機由工作裝置，上部轉臺，行走機構三部分組成。 1.2.2 液壓挖掘機的工作原理在設計之初必須明確設計的基本工作原理。對于一般的工程機械來說，都必須包括動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、底盤行走系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)這五大基本系統(tǒng)（見圖1-1所示）。動力系統(tǒng)主要采用的是柴油發(fā)動機，其原因是由于它具有燃料經(jīng)濟性好、工作可靠、功率大、排氣污染小等一系列優(yōu)點；工程機械的傳動系統(tǒng)主要類型包括機械傳動、液力機械傳動、液壓傳動和電傳動等四種形式；底盤行走系統(tǒng)主要有輪式和履帶式兩種類型，此外還有步履帶式行走機構等。操縱控制系統(tǒng)一般包括底盤操縱系統(tǒng)和工作裝置操縱系統(tǒng)兩個部分;執(zhí)行系統(tǒng)主要包括各種類型的工作裝置和機構,其類型多種多樣。只要確定了這五大基本系統(tǒng)，就可以確定基本的設計方案。地面條件工作介質執(zhí)行系統(tǒng)（工作裝置）行走系統(tǒng)傳動系統(tǒng)動力系統(tǒng)（發(fā)動機）操作控制系統(tǒng)操作指令圖1-1機械工程系統(tǒng)圖1.3 小結 通過對挖掘機的整體分析和了解，使我們對挖掘機的整體有了大概的了解以及學習，為接下來的整機參數(shù)的設計，整機穩(wěn)定性的計算，底盤的設計以及履帶行走裝置的有了初步的思路，從而更好的完善挖掘機整體性能有了初步的基礎！第二章 液壓挖掘機的整機設計 2.1 液壓挖掘機主要參數(shù)的確定2.1.1 整機主要參數(shù)整機使用質量 發(fā)動機額定功率 發(fā)動機額定轉速 斗容 2.1.2 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)系統(tǒng)壓力 系統(tǒng)流量 系統(tǒng)壓力 工作裝置系統(tǒng)流量 回轉系統(tǒng)壓力 回轉系統(tǒng)流量 伺服系統(tǒng)壓力伺服系統(tǒng)流量2.1.3 功率計算選用康明斯發(fā)動機（日本產(chǎn)）功率為工作裝置油泵排量 回轉裝置油泵排量 先導操縱油泵排量 （起調壓力 額定壓力） 泵所需功率 機械效率 （公式-1）工作裝置功率: 回轉裝置功率：伺服裝置功率：風扇直徑,消耗功率，發(fā)電機消耗功率，飛輪輸出功率為發(fā)動機功率儲備系數(shù)為：發(fā)動機功率儲備系數(shù)合適2.1.4 轉速度及回轉力矩計算回轉裝置A、B口的流量為 轉支承傳動比 回轉馬達排量 回轉裝置減速比 回轉平臺轉速 轉/分 回轉裝置在壓力下，輸出扭矩為： (2-1)壓力差回轉起動力矩： M平臺 地面附著力矩： 地面附著系數(shù) 取整機質量 取噸根據(jù)計算回轉時地面附著力矩滿足要求。根據(jù)經(jīng)驗公式計算平臺回轉起動力矩 （公式-2） (2-2) G-整機質量 取噸2.1.5 牽引力計算一擋工況：馬達的輸出轉矩： (2-3)驅動裝置的輸出轉矩： (2-4)單邊牽引力： (2-5)式中：R驅動輪半徑一擋牽引力：取地面附著力： 二擋工況：馬達的輸出轉矩： (2-6)驅動裝置的輸出轉矩： (2-7)單邊牽引力： 二擋牽引力： 附著力發(fā)揮為F總/ F附： 行走速度計算行走裝置（馬達、減速機）馬達排量兩擋 減速機傳動比驅動輪轉速： (2-8) (2-9)2.1.6 行走速度計算 行走速度： （公式-3） (2-10)式中 驅動輪轉速t 鏈軌節(jié)距 z 驅動輪齒數(shù) (2-11) (2-12)2.1.7 接地比壓計算接地面積： 平均接地比壓： （公式-4） (2-13)2.1.8 轉向時阻力計算 （公式-5）a履帶動力阻力系數(shù)取0.12u履帶與地面的摩擦系數(shù)取0.7L輪距 1990mm S軌距 1520mm G整機質量5600kg二擋牽引力可以轉向2.1.9 回轉制動時齒輪圓周力計算1、首選驗算回轉制動時地面附著力矩是否夠履帶式挖掘機對地面的附著力矩 （公式-6） (2-14)履帶對地面的附著系數(shù)0.5機重2、轉臺的制動力矩回轉制動時附著力滿足要求。3、制動時回轉減速機輸出齒輪轉矩 (2-15)制動時圓周力P （公式-7） (2-16)選用Is-616回轉支承 內齒模數(shù)，其額定圓周力 故齒輪強度安全。2.2整機穩(wěn)定性計算挖掘機的穩(wěn)定性包括作業(yè)穩(wěn)定性和自身穩(wěn)定性。為使機器外形尺寸較小，充分發(fā)揮挖掘力，為此在挖掘機轉臺后部設有平衡重10（俗稱配重）。2.2.1 初定配重（表2-1）挖掘機停在水平地面上，斗桿和鏟斗液壓缸全伸出，空斗，斗底離地高約1m，轉臺上部各部件和工作裝置的重心應當平衡，即各部件對回轉中心力矩之和為零。（上部重心通過回轉中心） 表2-1各部件重量和與回轉中心的距離 穩(wěn)定力矩穩(wěn) 傾翻力矩翻 下車重G下=2400kgr下=0mm動臂重G臂=300kgr=2129mm轉臺重量（不含配重和工作裝置）連桿重G連=28kgr=2540mmG上=2300kgr上=890mm斗桿重G桿=120kgr=3320mmG配r配=1484mm搖桿重G搖=28kgr=2651mm鏟斗重G斗=120kgr=2550mm動臂缸1只G1=126kgr1=1450zmm斗桿缸1G2=120kgr2=3400mm鏟斗缸1只G3=98kgr3=3340mm （公式-8） (2-17)不計下車重量 （公式-9） (2-18)2.2.2 挖掘機采用單排球四點接觸式回轉支承，通過回轉支承將上下車連成一體，下車的重量也參與平衡11。工作裝置和履帶垂直，傾翻點為支重輪中心A點（圖2-1）。挖掘機各構件（包括下車及工作裝置）重心至A點的距離為r（圖2-1未表示出，計算時，在A的左側加760，右側減760）選取配重為G配=240kg表2-2 各部件重量和與回轉中心的距離 穩(wěn)定力矩穩(wěn) 傾翻力矩翻G配=240 kgr配=1484mmG臂=300kgr臂=1369mmG上=2300kgr上=890mmG連=28kgr連=1780mmG下=2400kgr下=760mmr斗=1790mmr桿 =2560mmG搖=28kgr搖=1891mmG斗=120kgG1=126kgr1=690mmG2=120kgr2=2640mmG3=98kgr3=2580mmM穩(wěn)=4227160kgfmmM翻= 1692068kgfmm 圖2-1作業(yè)穩(wěn)定性1.挖掘狀態(tài)工況（圖2-2）挖掘機停在水平地面上，工作裝置與履帶平行，斗桿與地面垂直，斗齒尖在停機面以下500mm處；用鏟斗缸挖掘，風從后面來，傾翻點為履帶前方引導輪中心12。圖2-2 挖掘狀態(tài)（1）求挖掘力（圖2-3）鏟斗與斗桿鉸點至斗齒尖距離 R=952mm 鏟斗缸直徑85mm,油壓力 圖2-3 鏟斗Pmax=210bar （扣除壓力損失） 取液壓缸效率=0.98 鏟斗缸最大推力 (2-19) （2）鏟斗級松土重324kg （3）系統(tǒng)壓力Pmax=210bar 表2-3 各部件重量和與回轉中心的距離穩(wěn)定力矩穩(wěn) 傾翻力矩翻 G配=240 kgr配=1484mmG臂=300kg r臂=1069mmG上=2300kgr上=1885mmG連=28kg r連=2985mmG下=2400kgr下=995mm G桿=120kg r桿=2890zmmG搖=28kg r搖=2995mmG斗=120kg r斗=2522mmG1=126kgr1=400mmG2=120kgr2=2058mmG3=98kg r3=3102mmW切=3377kgr切=920mmG徑=675.4kgr徑=300mmG風=87.5kg r=1256.5mmG鏟=200kgr鏟=400mmM穩(wěn)=7079660kgfmmM翻=5158339.75kgfmm 圖2-4 挖掘狀態(tài)2.挖掘狀態(tài)工況（2）（圖2-4）挖掘機停在水平地面上，工作裝置與履帶平行，斗桿與地面垂直，挖掘至最大深度（3890），風從前面來，傾翻點在履帶前方推土鏟B點；這時配重成為穩(wěn)定載荷。 求挖掘力-鏟斗缸挖掘（圖2-5） 圖2-5 鏟斗缸 （公式-10） (2-20) (2-21)表2-4 各部件重量和與回轉中心的距離 穩(wěn)定力矩穩(wěn) 傾翻力矩翻G上=2300kgr上=3032mmG臂=300kgr臂=550mmG下=2400kgr下=2142mmG連=28kgr連=2521mmG配=240 kgr配=3106mmG桿=120kgr桿=2291mmG產(chǎn)=200 kgr產(chǎn) =200mmG搖=28kgr搖=2398mmG1=126kg r1=335mmG斗=120kgr斗=2410mmW切=3187kgr切=3890mmG2=120kgr2=2528mmG徑=637.6kgr徑=689mmG3=98kgr3=2559mmG風=87.5kg r風=1490mmM穩(wěn)=25909161.4kgf.mmM翻=1120282kgf.mm穩(wěn)定系數(shù)： 滿足穩(wěn)定要求。3.卸載狀態(tài)工況（3）（圖2-6）（圖2-7）挖掘機橫向停在12斜坡上，工作裝置位于下坡方向（與履帶垂直），伸出最大幅度，滿斗，鏟斗剛離開地面，風從后面來，傾翻點為下坡方向履帶邊緣A點；挖掘機向下坡方向回轉制動，傾翻力矩除A點右側的重力矩外，還有慣性力矩、穩(wěn)定力矩為A點左側的重力矩和回轉中心左側的慣性力矩。圖2-6 卸載狀態(tài)表2-5 各部件重量和與回轉中心的距離 穩(wěn)定力矩穩(wěn) 傾翻力矩翻 G配=240 kg r配=2396mmG臂=300kgr臂=1100mmh配=897mmh臂=2254mmG上=2300kg r上=1815mmG連=28kgr連=4138mmh上=1293mmh連=1618mmG下=2400kg r下=944mm G桿=120kgr桿=3660mmh下=423mmh桿=1943mmG搖=28kgr搖=4118mmh搖=1738mmG斗=120kgr斗=3686mmh斗=1525mmG1=126kgr1=444mmh1=1829mmG2=120kgr2=2093mmh2=2653mmG3=98kgr3=3880mmh3=2090mmG土=324kgr土=3003mmh土=250mmG風=87.5 kgr風=930mmh風=1490mmM穩(wěn)=7015140kgf.mmM翻=3407939 kgf.mm圖2-7 穩(wěn)定性2.2.3 自身穩(wěn)定性（圖2-8）挖掘機停在12斜坡上，履帶與坡度方向垂直，工作裝置與履帶垂直，鏟斗舉至最高，空斗，幅度最小，鏟斗處于上坡方向，風從上坡方向來，挖掘機有向下坡方向傾翻的可能，傾翻點為下方履帶支重輪中心A點。表2-6 各部件重量和與回轉中心的距 穩(wěn)定力矩穩(wěn) 傾翻力矩翻 G下=2400kgr下=651mmG配=240 kgr配=892 mmG臂=300kg r臂=1495mmW風=87.5kg r風=1490mmG連=28kgr連=3085mmG上=2300kgr上=418mmG桿=120kgr桿=3007mmG搖=28kg r搖=3075mmG斗=120kgr斗=2625mmG1=126kg r1=1457mmG2=120kg r2=2202mmG3=98kgr3=3144mmM穩(wěn)=3615154kgf.mm M翻=1305855kgf.mm圖2-8 自身穩(wěn)定性2.2.4 行駛穩(wěn)定性1.上坡行駛穩(wěn)定性（圖2-9）挖掘機沿25斜坡上坡行駛，斗桿全收回，斗底離地約0.5m位于上坡方向，風從前方來，挖掘機由靜止到啟動狀態(tài)13。這時配重、風力和啟動慣性力使挖掘機繞位于斜坡下方驅動輪中心A點朝后傾翻。表2-7 各部件重量和與回轉中心的距離 穩(wěn)定力矩穩(wěn) 傾翻力矩翻 G桿=120kg r桿=3814mmG配=240 kgr配=2163mmh桿=1109mmh配=1103mmG上=1800kg r上=440mm h上=1280mmG下=2400kgr下=668mmh下=575mmG臂=300kg r臂=1895mmh臂=2191mmG連=28kg r連=3069mmm=5600kgv=2.7km/h=0.75m/st=1.7s h連=325mmG搖=28kg r搖=3249mmh搖=393mmG1=126kg r1=1687mmh1=1422mmG2=120kgr2=3137mmh2=1908mmG3=98kg r3=3762mmh3=746mmG斗=120kgr斗=2897mmh斗=757mmM穩(wěn)=4111602kgf.mm M翻=1539180kgf.mm 圖2-9 上坡行駛穩(wěn)定性圖2-10下坡行駛穩(wěn)定性2.下坡行駛穩(wěn)定性（圖2-10）挖掘機沿25斜坡上下坡制動，斗桿及鏟斗垂直于地面，斗齒尖離地約0.5m，急剎車（制動）慣性力（P）使挖掘機朝前傾翻，傾翻點在履帶前方推土鏟A點，風從后方來。 表2-8 各部件重量和與回轉中心的距離 穩(wěn)定力矩穩(wěn) 傾翻力矩翻 G配=240 kg r配=2422mm G臂=300kg r臂=1020mmh配=901mmh臂=2695mmG上=2300kg r上=2008mmG連=28kg r連=2540mmh上=1230mmh連=1123mmG下=2400kg r下=1024mmG桿=120kgr桿=2565mmh下=619mmh桿=1999mmG搖=28kgr搖=2543mmh搖=1118mmG斗=120kgr斗=2014mmh斗=788mmG1=126kg r1=449mmh1=3033mmG2=120kgr2=2394mmh2=1685mmG3=98kgr3=2721mmh3=1972mmP=252kgf M穩(wěn)=7657280kgf.mm M翻=1890304kgf.mm 2.2.5 誤操作時的穩(wěn)定性（圖2-11）圖2-11誤操作時的穩(wěn)定性挖掘機在25斜坡上下坡，工作裝置全伸出在下坡方向，空斗，斗齒尖離地約1m，以最高速度下坡，急剎車，風從后方來，慣性力使挖掘機繞履帶引導輪中心下方A點向前傾翻。表2-9 各部件重量和與回轉中心的距離 穩(wěn)定力矩穩(wěn) 傾翻力矩翻 G配=240 kgr配=2428mmG臂=300kg r臂=1368mmh配=901mmh臂=2286mmG上=2300kgr上=1765mmG連=28kg r連=3578mmh上=1251mmh連=820mmG下=2400kg r下=1242mmG桿=120kg r桿=2959mmh下=563mmh桿=1157mmG搖=28kgr搖=3538mmh搖=806mmG斗=120kgr=3678mmh=392mmG1=126kg r1=1048mmh1=1565mmG2=120kgr2 =2830mmh2 =1999mmG3=98kg r3 =3820mmh3 =1287mmP=252kgfM穩(wěn)=7623020kgf.mm M翻=2514402.8kgf.mm穩(wěn)定系數(shù)： 可以圖2-12 拆除工作裝置時的穩(wěn)定性2.2.6 拆除工作裝置時的穩(wěn)定性（圖2-12）挖掘機修理時，停在水平場地上，上車縱軸線和履帶垂直，拆除工作裝置，此時配重變成傾翻因素。場地無風，挖掘機繞后方履帶支重輪中心A點傾翻。表2-10 各部件重量和與回轉中心的距離 畢業(yè)設計（論文）開題報告院系：機械工程系 課題名稱履帶式液壓挖掘機的總體結構設計學生姓名專業(yè)班級課題類型工程設計指導教師職 稱課題來源生產(chǎn)實際一、 設計（或研究）的依據(jù)與意義我國挖掘機市場2010年10月份挖掘機銷量會繼續(xù)保持環(huán)比上升的趨勢；預計全行業(yè)挖掘機總銷量在13000臺左右，同比增長48.5、環(huán)比增長11.6。實際銷量基本符合預期，總量接近12350臺，同比繼續(xù)增長41，環(huán)比也略微增長6.03。和裝載機、推土機等其他土石方機械環(huán)比大幅下降相比，挖掘機環(huán)比表現(xiàn)最好。前10個月累計，挖掘機總銷量約13.85臺，同比增長78.65。我們維持全年16.50萬臺的銷量判斷，同比增長73.7。，2011年11月份挖掘機銷量會繼續(xù)保持環(huán)比上升的趨勢；預計全行業(yè)挖掘機總銷量在13000臺左右，同比增長48.7、環(huán)比增長5.3。中國成為名副其實的世界最大的市場之一。近幾年小型挖掘機無論在產(chǎn)銷量上還是在相對量上都顯上升的趨勢。宏觀調控主要對大型工程影響較大，對于小型工程影響較小，小型工程的主要施工機械小型挖掘機會有較好的發(fā)展。預計2008年將達到15000臺的水平，市場前景可觀。目前，液壓挖掘機在工業(yè)和民用建筑，交通運輸，水利施工，露天采礦及現(xiàn)代軍事工程中得到了廣泛應用。所以，用液壓挖掘機作為研究對象，對于提高我國工程車輛的整機性能，提高其市場生產(chǎn)力，促進國民經(jīng)濟建設的現(xiàn)代化步伐都具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。WY6液壓挖掘機屬于小噸位液壓挖掘機的范疇，可廣泛地應用于城鎮(zhèn)建設小型土石方施工，配不同的屬具可以實現(xiàn)路面修整，埋設電纜、水管、煤氣管道、園林栽培、以及農田水利工程，也可以作為大型工程施工機械的輔助施工機械。所以，我們研究WY6液壓挖掘機對于國民建設、生產(chǎn)實際有著重要的意義。1. 國內外同類設計（或同類研究）的概況綜述 1、國內外概況 國內生產(chǎn)輪挖的企業(yè)較少,主要有:徐工集團重型廠生產(chǎn)的WYL20B輪挖，動臂為整體彎曲式，采用康明斯發(fā)動機6BT5.9-C、川崎斜盤式軸向柱塞變量泵K3V112DT、組合閥KMX15R及回轉馬達M5X130，液壓系統(tǒng)為雙泵雙回路交叉?zhèn)鞲锌偣β收{節(jié)、負流量控制系。為滿足不同工況合理利用發(fā)動機功率，設置HSL三種泵功率預選模式。行走系統(tǒng)選用力士樂行走馬達A6VM160、ZF變速箱、前后橋，關鍵元件選用國際配置，保證整機可靠性；山推工程機械有限公司生產(chǎn)的WLY3 0-(汽車底盤)WLY45A、WLY45B型輪挖；中國人民解放軍第6411工廠生產(chǎn)的WYL-16型輪挖；山東泰安裝載機廠的WL63B、WL8B型輪挖；宜興市昌達機械修造廠的WYL40型液壓輪挖，因配用4100或2100型直噴水冷柴油機，汽車起重機用回轉支撐、全液壓操控挖掘，所以操縱靈活、轉向方便、性能可靠，可廣泛適用于供排水、供電、供氣、建筑、公路、通訊、礦山及農田水利施工等場所。還有些廠的規(guī)模經(jīng)營較小，品種多是其它產(chǎn)品改型，沒有形成規(guī)?；拖盗谢?。 國外輪挖技術先進，生產(chǎn)廠家較多且系列齊全。生產(chǎn)廠家主要有日系、韓國系，歐美系等國家的，這些公司的產(chǎn)品基本體現(xiàn)了當今世界輪挖技術發(fā)展的最高水平，且很多著名公司多有其專有關鍵技術及配套件。從數(shù)據(jù)資料可統(tǒng)計的23家挖掘機械分會理事單位產(chǎn)銷情況來看，2010年19月外資品牌在其中占有74.87的市場比重，國內品牌機銷量占市場比重僅25.13，并且與2009年同期相比市場占有率稍有回落，大約回落0.45個百分點。日系品牌機在整個2010年19月銷量中獨占鰲頭，銷量45408臺，所占市場比重為37.56，但較2009年同期的市場占有率下降了0.38個百分點。其中，小松（中國）和日立建機仍然占據(jù)著日系品牌機在中國的主體銷售，神鋼建機2010年19月銷量在日系品牌機中銷量增速最快，同比增長102.86，達到企業(yè)歷年之最，共11500臺。歐美品牌機在整個中國市場的總銷量相對平穩(wěn)，為14313臺，市場占有率11.56，其市場占有率與2009年同期相比上漲了0.1個百分點。其中，卡特彼勒仍為歐美品牌機中銷量最大的企業(yè)。中國品牌機在整個市場中占有率為25.13，共銷售30971臺，11家國內品牌機制造企業(yè)2010年前9個月的銷量與2009同期相比平均增長了1倍之多，其中三一重工2010年市場銷售6614臺，排名中國品牌機銷售的第一位，小型挖掘機械的主制造商玉柴重工2010年以5583臺的市場銷量緊隨其后。但是國內品牌多家企業(yè)銷量之和不及日韓或歐美企業(yè)一家的銷量。 2 國內市場 國內市場對工程機械需求量受全社會固定資產(chǎn)投資影響較大，與投資方向關系更為密切。根據(jù)對市場和國民經(jīng)濟發(fā)展總體態(tài)勢、特別是機械工業(yè)和全社會固定資產(chǎn)投資相關發(fā)展情況的分析，預計將來工程機械行業(yè)將得到較快發(fā)展。 3.3 前景分析 我們很難預測千變萬化的市場，也很難預測稍縱即逝的機遇，但有一點可以肯定,從長遠來看我國輪挖市場遠遠沒有飽和，還有一定的發(fā)展空間，幾百臺、一千臺的年產(chǎn)量在我們這樣一個有960萬km+2國土的大國、又是一個正在發(fā)展中的國家里不是多了，而是少了! 加入WTO后我國享有多邊、無條件、穩(wěn)定的普惠制待遇。國外低的關稅率有利于我國性能價格比較高的工程機械產(chǎn)品擴大出口，還可以通過低關稅進口先進配套件以進一步降低產(chǎn)品成本，反過來又提高產(chǎn)品的出口競爭力，因此在關注國內市場的同時應加大關注國際市場的力度。 在鏟土運輸機械中由于輪挖的作業(yè)效率高、操作輕便及一機多用,尤其是小型多功能輪挖在國外農田、莊園建設與城市管道鋪設、物料搬運等作業(yè)中應用日趨廣泛、需求量增長較快，這無疑給國內企業(yè)又提供一個大市場。因此加入WTO后我國輪挖市場與其它工程機械市場一樣將會發(fā)生以下幾個方面的變化。 1)國內市場將進一步對外開放，關稅將進一步降低。將來工程機械的平均進口關稅要降低到10%以下，與工程機械配套的零部件進口關稅也將進一步降低。 2)可以享受世貿組織規(guī)定的最惠國待遇和國民待遇。這有利于擴大出口，使我國輪挖出口爭力進一步增強，但競爭將更趨激烈。 3)國內市場與國際市場將逐步接軌和融合。逐步進入國際經(jīng)濟大循環(huán)，參與國際交換與分工，有利于充分利用國際資源實行資源的優(yōu)化配置和生產(chǎn)過程中的協(xié)作配套。 以上3方面的變化將使我國輪挖行業(yè)面臨幾種情況，不同情況所受到的影響程度也將不同。對于產(chǎn)品技術水平落后、作業(yè)可靠性差、生產(chǎn)規(guī)模小、缺乏市場競爭能力的輪挖企業(yè)可能面臨困境或被兼并、重組、轉產(chǎn)甚至倒閉；而對于產(chǎn)品有一定技術含量并具有一定的生產(chǎn)規(guī)模、成本較低的小型輪挖企業(yè)并不構成威脅，因此要求企業(yè)必須不斷提高產(chǎn)品的質量檔次，發(fā)揮特色、改進服務，不斷提高競爭能力，才能得以生存和發(fā)展。 3. 課題設計（或研究）的內容1、掌握全液壓挖掘機的工作原理及結構功能。 2、掌握液壓挖掘機的整機設計方法。 3、計算并分析挖掘機的整機穩(wěn)定性。4. 設計（或研究）方法 1、根據(jù)WY-6液壓挖掘機的主要參數(shù)對整機穩(wěn)定性進行計算。2、采用AutoCAD軟件和手工繪圖繪制所需圖紙，并用word編輯所寫論文內容。5. 實施計劃3-4周：選擇設計方向，收集資料，確定設計內容，撰寫開題報告。5-6周：學習液壓挖掘機的整機設計方法。7-8周：繪制挖掘機系統(tǒng)結構圖及工作原理圖。9-10周：根據(jù)整機設計要求對相關參數(shù)進行計算，并對整機穩(wěn)定性進行校核。11-12周：運用AutoCAD或手工繪制液壓挖掘機整機裝配圖及部分零件圖。第13周：完成論文初稿，根據(jù)提出的修改意見完善圖紙及論文。第14周：畢業(yè)設計定稿、打印。第15周：畢業(yè)答辯。指導教師意見指導教師簽字： 年 月 日教研室（研究所）意見研究所所長（教研室主任）簽字： 年 月 日