液压挖掘机动臂与斗杆的设计

摘要本文设计的是一种挖掘机的挖掘装置，在为工业、民用上有特殊用途的挖掘装载机，它可以用于煤矿井下狭小空间清理、装载、运输等工作，也可以用于冶金、矿山、隧道建设等场合的挖掘装载工作。

在本设计中，通过对国内外现有技术的了解和分析，利用任务书上所给定的挖掘机铲斗额定装载载荷，先计算出铲斗的斗容，而后选用标准容量铲斗，根据所选出的标准铲斗，计算出挖掘机的最大铲取阻力、最大卸载高度、最小卸载距离等一些设计所必需用到的量。

通过对工作机构上九个铰接点位置的确定来设计出动臂的模型及动臂上各点的受力，然后计算出举臂油缸和转斗油缸的内径、活塞杆的杆径，选出标准的液压缸。

关键词：铲斗；液压缸；动臂；挖掘机AbstractIn this paper, the design is a mini-excavators, as for the industry, there are special-purpose civilian loading machinery, it can be used in underground coal mines to clear a narrow space, loading, transport, etc., can also be used for metallurgy, mining, occasions, such as tunnel construction excavation work load.In this design, both at home and abroad through the understanding of existing technology and analysis, the use of task books given by the excavator bucket load rated load, calculate the first bucket of the bucket capacity, and then choose the standard size of the bucket, elected in accordance with standard bucket, to calculate the largest excavator shovel access resistance, the maximum unloading height, minimum distance, such as unloading the design used in the volume necessary. Through the work of nine institutions to determine the location of hinge points out to design the model and the moving arm arm stress points, and then calculate the fuel tank and to fight the diameter of the fuel tank, the rod diameter rod, the election a standard hydraulic cylinders.Keywords: bucket hydraulic cylinder boom excavator目录1绪论 (1)1.1课题背景及目的 (1)1.2 挖掘机发展简史 (1)1.3 挖掘机的基本类型 (1)1.4 国内外研究状况 (2)1.5 论文构成及研究内容 (3)2 总体方案设计 (4)2.1 工作装置构成 (4)2.2 动臂及斗杆的结构形式 (6)2.3 铲斗的结构选择 (6)2.4 液压挖掘机工矿分析 (6)2.5 液压挖掘机工作装置设计要求 (10)2.6 液压挖掘机工作装置的设计原则 (13)3工作装置运动学分析 (14)3.1 动臂运动分析 (14)3.2 斗杆的运动分析 (15)3.3 铲斗的运动分析 (16)3.4 特殊工作位置计算： (19)4 反铲装置的设计 (22)4.1 挖掘装载机工作装置典型工况分析确定 (22)4.2 挖掘装载机工作装置的基本参数的选择 (23)4.3 油缸基本参数的选择和计算 (29)5 挖掘装置受力计算和强度计算 (34)5.1、挖掘阻力的计算 (34)5.1.1铲斗挖掘阻力的计算 (34)5.1.2斗杆挖掘阻力计算 (35)5.2 工作液压缸的理论挖掘力 (35)5.2.1铲斗挖掘时，铲斗缸的理论挖掘力 (35)5.2.2斗杆挖掘时，斗杆油缸的理论挖掘力 (36)5.3 整机理论挖掘力 (36)5.3.2铲斗挖掘 (40)6 总结 (43)致谢 (44)参考文献 (45)1绪论1.1课题背景及目的挖掘机在国民经济建设的许多行业被广泛地采用，如工业与民用建筑、交通运输、水利电气工程、农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等等行业的机械化施工中。

《液压挖掘机工作装置与液压系统设计的研究》篇一一、引言随着工程机械技术的不断进步，液压挖掘机已经成为现代工程施工中不可或缺的重要设备。

液压挖掘机以其高效率、大功率及灵活的操作方式，在建筑、采矿、道路建设等工程领域中得到了广泛应用。

液压挖掘机的工作性能及工作效率在很大程度上取决于其工作装置与液压系统的设计。

因此，对液压挖掘机工作装置与液压系统设计的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、液压挖掘机工作装置设计液压挖掘机的工作装置主要包括动臂、斗杆和铲斗等部分，其设计直接关系到挖掘机的作业效率和作业质量。

1. 动臂设计：动臂是液压挖掘机的主要承重部件之一，其设计需考虑强度、刚度及重量等因素。

在设计中，应采用合理的截面形状和尺寸，以保证动臂在承受较大载荷时仍能保持足够的强度和刚度。

同时，动臂的设计还需考虑其重量的减轻，以降低整机的能耗。

2. 斗杆设计：斗杆是连接动臂和铲斗的部件，其设计需考虑与动臂和铲斗的配合精度及运动灵活性。

斗杆的设计应保证在各种工况下都能与动臂和铲斗协调工作，以实现高效的挖掘作业。

3. 铲斗设计：铲斗是直接与土壤或其他物料接触的部件，其设计需考虑斗体的形状、容积及开口大小等因素。

合理的铲斗设计可以提高挖掘作业的效率和质量，减少物料遗漏和浪费。

三、液压系统设计液压系统是液压挖掘机的核心部分，其设计直接影响到挖掘机的整体性能。

1. 液压系统组成：液压系统主要由液压泵、液压缸、阀组和控制装置等部分组成。

其中，液压泵提供动力，液压缸实现工作装置的运动，阀组和控制装置则负责控制和调节液压系统的压力、流量和方向。

2. 液压系统设计要点：在液压系统设计中，需考虑系统的稳定性、可靠性和经济性。

首先，要合理选择液压泵的类型和规格，以保证系统具有足够的动力和压力。

其次，要设计合理的阀组和控制装置，以实现对系统压力、流量和方向的精确控制。

此外，还需考虑系统的散热、过滤和防泄漏等问题，以保证系统的稳定性和可靠性。

挖掘机的机械手臂的设计毕业设计摘要：本篇毕业设计论文主要研究了挖掘机的机械手臂的设计。

首先介绍了挖掘机的基本原理和结构，然后分析了机械手臂设计的关键要素和挑战。

接着，提出了一种基于液压系统和电动机的机械手臂设计方案，并详细介绍了设计过程和各个零部件的选择。

最后，进行了实际试验和性能测试，并对结果进行了分析和讨论。

通过本次设计，证明了该机械手臂设计方案的可行性和可靠性。

关键词：挖掘机；机械手臂；液压系统；电动机；设计方案1引言挖掘机是一种用于土木工程、建筑工程和矿山开采的机械设备，具有广泛的应用前景和市场需求。

挖掘机的核心部件之一是机械手臂，它负责实现挖掘、装载和卸载等作业。

因此，机械手臂的设计对挖掘机的性能和效率具有重要影响。

本篇毕业设计论文旨在研究挖掘机的机械手臂设计，并提出一种可行的设计方案。

2挖掘机的基本原理和结构挖掘机是一种通过液压系统驱动的机械设备，具有强大的力量和灵活性。

它由底盘、上车架、工作装置和驾驶室等部分组成。

其中，工作装置主要包括机械手臂、斗杆和斗。

3机械手臂设计的关键要素和挑战机械手臂设计的关键要素包括负载能力、工作范围、动作速度和稳定性等。

此外，机械手臂还需要兼顾结构简单、制造成本低和可靠性高等因素。

然而，机械手臂设计面临着一些挑战，比如设计紧凑、重量轻和功耗低等。

4机械手臂设计方案本设计方案采用液压系统和电动机的组合来驱动机械手臂。

其中，液压系统提供了强大的力量和灵活性，而电动机则提供了高效、低功耗的驱动方式。

具体设计过程包括：首先确定机械手臂的结构和参数；然后选择合适的液压元件和电动机；最后进行各个部件的装配和调试。

5实验和性能测试为了验证设计方案的有效性和可行性，我们进行了实际试验和性能测试。

实验结果表明，该机械手臂设计方案具有良好的负载能力和稳定性，并且具有较高的工作效率和速度。

6结果分析和讨论通过对实验结果的分析和讨论，我们发现该机械手臂设计方案具有一定的改进空间。

挖掘机斗杆有限元分析姓名:周锋学号：11168451吨大型液压挖掘机斗杆有限元分析一. 斗杆外形图图 1 斗杆结构简图图2 斗杆三维外形简图二. 斗杆计算工况挖掘机在工作过程中，作业对象千变万化，土质及施工现场也各异，其工作装置运动与受力情况比较复杂。

故选择了最危险工况来进行强度校核。

工况一：一般挖掘1.1/2铲斗油缸行程；2.1/2斗杆油缸行程；3.斗齿尖V点贴地；4.挖掘力0.7G，方向与地面成50度夹角，附加偏载。

工况二：伸长挖掘1.斗杆油缸行程缩至最小；2.铲斗油缸行程1/2处；3.斗齿尖V点贴地；4.挖掘力取0.7G，附加偏载。

三．边界条件的确定及约束的施加将斗杆简化成如图5所示的模型。

对于斗杆，A代表斗杆与动臂连接的铰点，B 代表斗杆与斗杆油缸的铰点。

图5 工作装置边界条件简化模型1). 铰点载荷的处理在挖掘机工作装置中，铰点是铲斗与斗杆、斗杆与动臂、动臂与机体以及各油缸和连杆机构与工作装置的连接构件。

因此，对于铰点处的载荷施加就显得尤为关键。

以往对于铰点处的载荷大多简化为集中力或等值的面载荷，施加集中载荷会产生很大的集中应力；施加等值面载荷无法全面考虑铰孔的应力分布情况。

本有限元计算铰点载荷的施加应用弹性力学的相关理论对销孔内表面的载荷简化为余弦分布的面载荷，（如图6所示）图6 铰点处余弦载荷分布- 余弦载荷分布假设：(1) 载荷在x-y平面内在180°范围内按余弦分布；(2) 分布力的方向为沿销孔表面的法向；(3) 载荷在z向均布。

四. 斗杆有限元分析1). 有限元模型斗杆实体模型采用应用软件Pro/Engineer建立，如图8。

有限元模型见图9。

斗杆有限元模型共划分单元457890个，节点117226个。

图7斗杆三维实体模型图8 斗杆有限元模型2).有限元计算将各项载荷加入有限元模型各铰点后，计算结果如下:- 工况一图9 斗杆Von Mises应力分布云图图10斗杆Von Mises应力分布云图图11斗杆Von Mises应力分布云图（最大应力）图12斗杆Von Mises应力分布云图（铲斗油缸处）图13斗杆Von Mises应力分布云图（斗杆油缸处）图14 斗杆前铸件应力分布云图图15 斗杆位移分布云图-工况二：图16斗杆Von Mises应力分布云图图17斗杆Von Mises应力分布云图图18斗杆Von Mises最大应力处图19斗杆Von Mises应力分布云图（铲斗油缸处）图20斗杆Von Mises应力分布云图（斗杆油缸处）图20 斗杆前铸件应力分布云图.. 图21 斗杆位移分布云图五、结果分析从以上三种工况计算结果来看，最大可能应力为240Mpa，满足强度使用要求，且最大应力出现于实际中焊缝之地。

前言挖掘机作为一种多功能机械产品，当前被广泛应用于水利工程，交通运送，电力工程和矿山采掘等机械施工中。

它能在减轻繁重体力劳动，保证工程质量，加快工程建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要作用。

近年从国内状况来看，国内挖土机市场90%被外国独资或合资公司垄断，国内挖土机行业整体发展水平较国外缓慢，在挖土机液压系统方面理论还相对国外比较薄弱。

国内大某些挖土机公司在挖土机液压系统老式技术方面研究具备一定基本，但由于采用老式液压系统挖土机产品在性能、质量、作业效率、可靠性等方面均较差，因而采用老式液压系统挖土机在国内市场上基本失去了竞争力。

液压系统是挖土机核心某些，通过挖土机液压系统设计计算优化能有效提高挖土机性能，本挖土机具备工作可靠、构造简朴、性能好、成本低、效率高等特点。

国内是一种发展中华人民共和国家，在辽阔国土上正在进行大规模经济建设，这就需要大量土石方施工机械为其服务，而液压挖掘机是最重要一类土石方施工机械。

因而，可以必定液压挖掘机发展空间很大。

可以预见，随着国家经济建设不断发展，液压挖掘机需求量将逐年大幅度增长。

此后几年国内液压挖掘机行业将会有一种很大发展，液压挖掘机年产量将会以高于20％速度增长。

本设计依照给定工作规定进行工况分析，以拟定系统重要参数，对液压系统基本回路方案进行分析，拟订液压系统原理图；选取液压元件并进行液压系统性能验算，最后完毕工作图，编制技术文献。

但愿本设计能为从事液压工作人员献上微薄之力！摘要液压挖掘机是工程机械一种重要品种，是一种广泛用于建筑、铁路、公路、水利、采矿等建设工程土方机械。

液压挖掘机运用液压元件（液压泵、液压马达、液压缸等）带动各种构件动作，具备许多长处。

它对液压系统设计提出很高规定，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂。

因而，对挖掘机液压系统分析设计对推动国内挖掘机发展具备十分重要意义。

在收集了国内外挖掘机液压系统有关资料基本上，理解了挖掘机液压系统发展历史，并对挖掘机液压系统技术发展动态进行了分析总结。

摘要挖掘机作为我国工程机械的主力种机，被广泛应用于各种各样的施工作业中。

挖掘机产品核心技术就是液压系统设计，由于挖掘机的工作条件恶劣，其性能的优劣决定挖掘机工作性能的高低，要求实现的动作复杂，于是他对液压系统的设计提出了很高的要求，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。

因此，对挖掘机液压系统的分析设计对推动我国挖掘机的发展具有十分重要意义。

关键词：液压挖掘机液压系统回路目录前言 (4)1 绪论 (5)1.1选题的意义 (5)1.2挖掘机的发展趋势 (5)1.3挖掘机的设计方案 (5)1.3.1挖掘机液压系统技术发展动态的分析研究 (5)1.3.2挖掘机液压系统总体设计 (6)1.3.3挖掘机液压系统设计 (6)2 挖掘机液压系统概述 (7)2.1挖掘机液压系统的基本组成及其要求 (7)2.2挖掘机液压系统的基本动作分析 (8)2.3挖掘机液压系统的基本回路分析 (9)2.3.1限压回路 (9)2.3.2缓冲回路 (10)2.3.3 节流回路 (11)2.3.4 行走限速回路 (12)2.3.5闭锁回路 (13)2.3.6再生回路 (13)3 挖掘机液压系统设计 (14)3.1 挖掘机的功用和对液压系统的要求 (14)3.2挖掘机液压系统分析 (15)3.2.1挖掘机的液压系统原理图如下图 (15)3.2.2系统工作循环分析 (15)3.2.4液压系统中几种低压回路作用 (17)3.3液压元件的选用 (17)3.3.1泵、马达的选用 (17)3.3.2液压阀的选用 (18)4液压缸的设计计算和泵的参数计算 (19)4.1 液压的计算设计 (19)4.1.1外负载计算 (19)4.1.2液压缸结构尺寸计算 (19)4.1.3油缸强度计算 (21)4.2泵的参数计算 (23)4.2.1泵的压力计算 (23)4.2.2计算所需要的泵的流量 (24)5溢流阀的作用和设计计算 (25)5.1溢流阀的作用 (25)5.2溢流阀的设计计算 (25)5.2.1设计要求 (25)5.2.2几何尺寸确定 (26)5.2.3静态特性计算 (28)6 致谢 (33)参考文献 (34)前言挖掘机的液压系统是挖掘机上最重要的组成部分，它是挖掘机工作循环的动力系统。

专题研究SPECIAL RESEARCH挖掘机动臂设计分析刘佳1，方剑仙2（1. 北京建筑机械化研究院有限公司，北京 100007；2. 北京摩迅筑路机械有限公司，北京 102400）［摘要］动臂作为挖掘机工作装置的重要组成部分，其结构强度和稳定性对挖掘机有着至关重要的影响。

本文重点分析了挖掘机动臂与动臂机构确定、动臂受力计算等内容，对动臂进行运动学及动力学的简单分析，为挖掘机动臂研究提供参考。

［关键词］挖掘机；动臂；工作装置；运动特性［中图分类号］TU621 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2021）04-0048-02Design and analysis of excavator boomLIU Jia，FANG Jian-xian动臂作为挖掘机工作装置的重要组成部分，其结构强度和稳定性对挖掘机有着至关重要的影响。

合理的动臂优化设计可以降低其对整体运行的影响，使动臂结构与挖掘任务形成统一的挖掘机轨迹，提高挖掘机工作的综合质量；合理的动臂结构设计可以提高工作装置的整体性能，加快工程挖掘进度。

1 挖掘机动臂概述挖掘机具有机动性强、操作灵活、工作效率高等特点，已经成为现代生产建设中不可缺少的工程机械产品。

随着科学技术的不断发展，用户对挖掘机工作装置的整体性能、强度、刚度、稳定性等都提出了更高的要求。

动臂作为挖掘机工作装置中主要机构之一，其设计的优劣直接影响斗杆和铲斗的挖掘能力，进而影响整个工作机构的性能。

挖掘机的工作装置是挖掘机中最重要也是技术含量要求最高的部分，在设计中需要在原材料、工艺性、加工精度等方面加以综合考虑。

挖掘机动臂是挖掘机的一种工作装置，通常也叫大臂、小臂，主要作用是用于支配挖斗的挖掘、装车等动作。

与机架相连的臂较长，所以俗称为大臂，其术语称作动臂；与挖斗相连的臂较小，所以俗称为小臂，术语称作斗杆。

反铲挖掘机大臂的形状一般来讲都是有一定弯位的，这样能较好的针对停机面以下的土壤进行强行挖掘。

三、工作装置各部分的基本尺寸计算和验证反铲装置的合理设计问题至今尚未理想地解决。

以往多按经验，采取统计和作周试凑的方法，现在则尽可能采用数解分析方法。

液压挖掘机基本参数是表示和衡量挖掘机性能的重要指标，本文主要计算和验证铲斗、动臂、斗杆的尺寸。

(一)反铲装置总体方案的选择反铲装量总体方案的选择包括以下方面：1、动臂及动臂液压缸的布置确定用组合式或整体式动臂，以及组合式动臂的组合方式或整体式动臂的形状动臂液压缸的布置为悬挂式或是下置式。

2、斗杆及斗杆液压缸的布置确定用整体式或组合式斗扦，以及组合式斗杆的组合方式或整体式斗扦是否采用变铰点调节。

3、确定动臂与斗杆的长度比，即特性参数K1 l1 l2 。

对于一定的工作尺寸而言，动臂与斗杆之间的长度比可在很大范围内选择。

—般当K1> 2时(有的反铲取K1>3)称为长动臂短斗杆方案，当K1<1.5 时属于短动比长斗杆力案。

K1在1.5~2 之间称为中间比例方案。

要求适用性较强而又无配套替换构件或可调结构的反铲常取中间比例方案。

4、确定配套铲斗的种类、斗容量及其主参数，并考虑铲斗连杆机构传动比是否需要调节。

5、根据液压系统工作压力、流量、系统回路供油方式、工厂制造条件等确定各液压缸缸数、缸径、全伸长度与全纳长度之比λ。

考虑到结构尺寸、运动余量、稳定性和构件运动幅度等因素一般取λ1＝1.6~1.7。

取λ2＝1.6~1.7；λ3＝1.5~1.7。

(二)斗形主要参数的确定当铲斗容量q 一定时，挖掘转角2 ，挖掘半径R和平均斗宽B 之间存在一定的关系，即具有尺寸R和B 的铲斗转过2 角度所切下的土壤刚好装满铲斗，于是斗容量可按下式计12q R2B(2 sin2 )K s算：2(4.1)式中：K s ——土壤松散系数。

(取K s 1.25 )一般取: (1.0~1.4) 3q (4.2)R的取值范围：(1.3~1.6) 3q (4.3)式中：q ——铲斗容量，m3；B ——铲斗平均宽度，m。

挖掘机的机械手臂的设计毕业论文目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1 课题来源 (1)1.2 课题的研究的背景和意义 (1)1.3 国外的发展与现状 (2)1.4 本次设计概诉 (3)第2章机械手臂的设计 (5)2.1 设计方案原则 (5)2.2 确定动臂、斗杆、铲斗的结构形式 (5)2.2.1 确定动臂的结构形式 (5)2.2.2 确定斗杆的结构形式 (7)2.2.3 确定铲斗的结构形式和斗齿安装结构 (7)2.2.4 铲斗与铲斗液压缸的连接方式 (9)2.3 确定动臂、斗杆、铲斗油缸的铰点布置 (9)2.3.1 动臂油缸的布置 (9)2.3.2 斗杆油缸的布置 (10)2.3.3 铲斗油缸的布置 (11)2.4 动臂、斗杆、铲斗机构参数的选择 (12)2.4.1 反铲装置总体方案的选择 (12)2.4.2 机构自身几何参数 (13)2.4.3 斗形参数的选择 (14)2.4.4 动臂机构参数的选择 (17)2.4.5 斗杆机构参数的选择 (21)2.4.6 连杆、摇臂参数的选择 (22)第3章工作装置的强度计算 (23)3.1 斗杆的计算 (23)3.2 动臂的计算 (28)结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)第1章绪论1.1课题来源在学校组织的金工实习期间，对挖掘机的机械手臂的结构和工作原理有了一定的了解，本课题来源于此。

1.2课题的研究的背景和意义挖掘机械的最早雏形，主要用于河道。

港口的疏浚工作，第一台有确切记载的挖掘机械是1796年英国人发明的蒸汽“挖泥铲”。

而能够模拟人的掘土工作，在陆地上使用的蒸汽机驱动的“动力铲”于1835年在美国诞生，主要用于修筑铁路的繁重工作，被认为是现代挖掘机的先驱，距今已有170多年历史。

1950年，德国研制出世界上第一台全液压挖掘机。

由于科学技术的飞速发展，各种新技术、新材料不断在挖掘机上得到应用，尤其是电子技术和信息技术的应用使得液压挖掘机在作业效率、可靠性、安全性和操作舒适性以节能、环保等方面有了长足的进步。

挖掘机的机械手臂的设计毕业设计挖掘机的机械手臂的设计摘要挖掘机是一种应用广泛的多功能的建设施工机械，作为工程机械的主力机种。

由于液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，因此受到了广大施工作业单位的青睐，其生产制造业也日益蓬勃发展。

挖掘机的主要特点为：能无级调速且调速范围大，能得到较低的稳定转速，快速作用时，液压元件产生的运动惯性小，加速性能好，并可作高速反转，传动平稳，结构简单，可吸收冲击和振动，操纵省力，易实现自动化控制，易于实现标准化、系列化、通用化。

本次设计的主要参数是斗容量0.2m3它属于中小型液压挖掘机，主要设计挖掘机的工作装置。

挖掘机的工作装置是直接完成挖掘任务的装置，本设计对工作装置的各个组成部分进行了较为详细的设计，这其中包括了动臂、斗杆和铲斗及其驱动装置的设计。

挖掘力约为30kN，最大卸载高度约为 2.65m，最大挖掘深度 4.2m，最大挖掘半径约为5.728m，从中可以看出整机作业能力有了很大的改进，不仅挖掘力大，且机器重量轻，传动平稳，作业效率高，结构紧凑。

关键词挖掘机，机械手臂；斗杆精心整理，用心做精品II目录摘要 (II)第1章绪论 (1)1.1 课题来源 (1)1.2 课题的研究的背景和意义 (1)1.3 国内外的发展与现状 (2)1.4 本次设计概诉 (3)第2章机械手臂的设计 (5)2.1 设计方案原则 (5)2.2 确定动臂、斗杆、铲斗的结构形式 (5)2.2.1 确定动臂的结构形式 (5)2.2.2 确定斗杆的结构形式 (6)2.2.3 确定铲斗的结构形式和斗齿安装结构 (6)2.2.4 铲斗与铲斗液压缸的连接方式 (8)2.3 确定动臂、斗杆、铲斗油缸的铰点布置 (9)2.3.1 动臂油缸的布置 (9)2.3.2 斗杆油缸的布置 (10)2.3.3 铲斗油缸的布置 (10)2.4 动臂、斗杆、铲斗机构参数的选择 (11)2.4.1 反铲装置总体方案的选择 (11)2.4.2 机构自身几何参数 (12)2.4.3 斗形参数的选择 (13)2.4.4 动臂机构参数的选择 (16)2.4.5 斗杆机构参数的选择 (21)2.4.6 连杆、摇臂参数的选择 (22)第3章工作装置的强度计算 (23)3.1 斗杆的计算 (23)3.2 动臂的计算 (29)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)精心整理，用心做精品III第1章绪论1.1课题来源在学校组织的金工实习期间，对挖掘机的机械手臂的结构和工作原理有了一定的了解，本课题来源于此。

机械原理课程设计-------项目规划报告题目：设计人：指导老师:机械原理课程设计——大挖掘力、大角度、新型液压反铲装置（一）反铲装置的一般结构反铲装置是中小型液压挖掘机最主要的工作装置。

(1)结构方案(一)动臂及斗杆的结构形式动臂是工作装置中的主要构件，斗杆的结构型式往往取决于动臂的结构型式。

反铲动臂可分为整体式和组合式两类。

整体式动臂有直动臂和弯动臂两种。

直动臂构造简单、轻巧、布置紧凑，主要用于悬挂式挖掘机，如图2—1所示。

采用整体式弯动臂有利于得到较大的挖掘深度，它是专用反铲装置的常见形式(图2—2)。

整体式弯动臂在弯曲处的结构形状和强度值得注意，图2—3所示三节弯动臂有利于降低弯曲处的应力集中。

图2-3三节弯动臂近年来悬挂式挖掘机上出现了小弯臂的结构形式(图2—4)，是直动臂的改良，动臂的箱形结构可以不用开口，动臂和斗杆油缸及管路的布置也比较方便。

整体式动臂结构简单、价廉，刚度相同时结构重量较组合式动臀轻。

它的缺点是替换工作装置较少，通用性较差。

为了扩大机械通用性，提高其利用率。

往往需要配备几套完全不通用的工作装置。

一般说，长期用于作业条件相似的反铲采用整体动臂结构比较合适。

组合式动臂一般都为弯臂形式。

其组合方式有两类，一类用辅助连扦(或按压缸)连接，另一类用螺栓连接。

图2—4悬挂式小弯臂连杆或液压缸铰接方案，如图2—5所示，其上、下动臂之间夹角可以借助辅助连杆或液压缸调节。

因中a为液压缸(或连杆)布置在动臂前下方的形式，b为连杆(或液压缸)布置在下动臂后上方的形式。

采用辅助液压缸来代替连杆，在作业过程中可随时进行大幅度、无级地调整上、下动锈夹角，从而提高机械的工作性能。

特别在用抓斗或反铲挖掘窄而深的基坑时，采用此方案容易得到较长距离的垂直挖掘轨迹因此可以提高挖掘质量和生产率。

由于辅助液压缸受力较大，液压缸缸径也要求较大，与其它工作液压缸缸径不易统一，在系统结构和操作上部比较复杂，实际使用中不如辅助拉杆普遍。

2.1挖掘机铲斗的设计在上工具箱上单击【文件】按钮，打开【新建】对话框，选取文件类型为【零件】。

1.在右工具箱上单击按钮，进入草绘，画出如图2-1所示曲线。

2.完成后单击按钮，进行拉伸如图2-2。

图2-1图2-2 图2-33.再进行拉伸除料，并创立一个基准面，由FRONT面平移至铲斗中间，如图2-3 。

4.在刚创立的基准面上草绘，并拉伸除料，结果如图2-4。

图2-4 图2-55.然后再FRONT面上草绘铲斗的铲齿，并拉伸，阵列，结果如图2-5。

6.接下来在DTM1基准面内进行铲斗连接部分的拉伸，结果如图2-6。

图2-6这样，铲斗就设计完成了！2.2挖掘机斗杆及动臂的设计2.2.1挖掘机斗杆设计1.在FRONT面上草绘如图2-7所示的斗杆曲线，并且拉伸，结果如图2-8。

图2-7图2-8 图2-92.接下来将斗杆连接处进行必要的拉伸除料，以满足装配需求，结果如图2-9。

这样斗杆就设计完成！2.2.2挖掘机动臂设计挖掘机动臂的设计跟斗杆差不多，只是外形和尺寸不一样，这里不再进行阐述，动臂设计结果如图2-10所示。

图2-102.3挖掘机机身及驾驶舱的设计1.先在TOP基准面内拉伸出驾驶舱及发动机舱的底板，如图2-11。

图2-11 图2-122.然后在该底板上草绘出发动机舱的曲线，并拉伸，倒角，如图2-12。

3.接下来是散热器突盖的拉伸，结果如图2-13。

图2-13 图2-144.单击按钮，以ERONT面创建DTM1基准面，并在该面内用【扫描】、【伸出项】指令把排气管扫描出来，结果如图2-14。

5.再由FRONT面平移创立DTM2基准面，并在其上拉伸出驾驶舱外形，如图2-15。

图2-15 图2-166.接下来将驾驶舱进行必要处理，包括窗户，座椅，操作杆等的拉伸，结果如图2-16。

7.在驾驶舱的右侧，拉伸后臂及液压杆支座，结果如图2-17。

图2-17 图2-188.再然后进行倒角，和将散热器盖上开出散热孔，如图2-18。

动臂
动臂的简介：
动臂、斗杆是指挖掘机的一种工作装置，通常也叫大臂、小臂，主要作用是用来支配挖斗的挖掘、装车等动作。

与机架相连的臂较长，所以俗称为大臂，其术语称作动臂；与挖斗相连的臂较小，所以俗称为小臂，术语称作斗杆，所以俗称它们为大小臂zy12。

动臂结构的描述：
反铲挖掘机大臂的形状，一般来讲都是有一定的弯位的，这样能较好的针对停机面以下的土壤进行强行挖掘，正铲挖掘机却一般都是直的，这样也能更好地针对停机面以上的土壤进行强行挖掘。

O伍叁柒-贰叁陆扒玖壹伍其结构一般是箱体式的，上、下两块是盖板，侧面两块是墙板，相机架相连处是大臂座套，与动大臂缸杆相连处是大臂中套，与中缸筒相连处是中缸筒耳座，与小臂相连处是大臂钗来自山东中运集团。

动臂结构的组成：
动臂与斗杆一般由上下盖板、左右墙板、中缸杆耳座、铲斗缸筒耳座、小臂后套、小臂中套、小臂前套等构件组成。

液压挖掘机动臂结构的优化设计【摘要】本文通过对液压挖掘机动臂结构的优化设计进行简单介绍，以实例的方式通过优化前后的动臂对比，表现出优化设计的优点。

同时，对动臂液压控制方案进行详细阐述，以供参考。

【关键词】液压挖掘机；动臂；结构优化设计；控制方案一、前言液压挖掘机与机械钢索式电铲相比，具有整机重量轻、调速范围大、机动性和操作性好、挖掘工作的运行轨迹更优，而且在降低运营成本方面也极具优势。

现有的优化设计方法, 如机械产品的广义优化设计, 是面向全系统、全过程和全性能的优化设计。

本文对液压挖掘机的动臂结构的优化设计进行介绍。

二、液压挖掘机动臂结构性能优化分析液压挖掘机的结构是由动臂、斗杆、铲斗、油缸和一组连杆机构构成，在进行工作的时候，要承受到外界的巨大载荷，而且根据不同的工况会产生不同的应力和形变。

因此，其性能的好坏会对挖掘机的作业可靠性和安全性产生巨大的作用。

本文将以动臂为研究对象，它主要的结构是侧板、盖板、动臂油缸、吊耳等几个部分。

在建模的过程中，处于对模型简化的要求，在此省略了圆角、螺纹孔和倒角等结构所产生的影响。

1、动臂强度分析挖掘机在整个作业过程当中，三组油缸的变化会有很多种工况出现，最典型的有三种：最大挖掘半径、最深挖掘位置和最大作用力臂位置。

不同的工况状态下，挖掘机所承受的载荷大小以及受力点和受力程度都是不同的，应力集中的部位、危险界面的所在位置也都不相同。

因此，要具体工况进行具体分析。

在工况三的工作装置的状态是动臂油缸全缩，这时对它施加载荷的时候，各铰点的位置都有销轴连接，难以确定载荷的大小。

此时，可以用销轴传递载荷进行加载，并根据受力物体的内圆柱面作为受力面，方向沿径向。

如图1所示。

由图1可以看出，动臂的最大应力为18.4MPa，发生在与斗杆的连接处，在后续工作的优化过程中要着重考查这一部分的性能变化。

2、动臂优化设计对于挖掘机动臂的优化方案的目的是找到一个最能够节省材料而且强度又能够达到工作要求的方案。

液压反铲装置设计摘要：本次设计的题目是液压挖掘机反铲装置机构。

与其它类型的挖掘机相比，这种类型的挖掘机因有良好通过性能应用最广，对松软地面或沼泽地带还可采用加宽、加长以及浮式履带来降低接地比压。

液压挖掘机反铲装置的主要特点为：反铲是中小型液压挖掘机的主要工作装置。

液压挖掘机的反铲装置由动臂，斗杆铲斗，以及动臂油缸，斗杆油缸，铲斗油缸和连杆机构组成。

其构造特点是各部件之间的连接全部采用铰接，通过油缸的伸缩来实现挖掘工作中的各种动作。

动臂的小铰点与回转平台铰接，并以动臂油缸来支撑和改变动臂的倾角，通过动臂油缸的伸缩可使动臂绕小铰点转动而升降。

斗杆铰接于动臂的上端，斗杆与动臂的相对位置由斗杆油缸来控制，当斗杆油缸伸缩时，斗杆便可绕动臂上焦铰点转动。

铲斗与斗杆前端铰接，并通过铲斗油缸伸缩使铲斗绕该点转动。

为增大铲斗的转角，通常以连杆机构与铲斗连接。

本次设计的主要参数是斗容量0.2m3,它属于中小型液压挖掘机，主要设计挖掘机的工作装置。

在设计中，采用了轮胎式行走装置，来满足要求。

上部转台是全回转式，因此它可在一个更大的范围内工作。

又因采用液压传动控制而使整机性能得以改善。

与机械式挖掘机相比，其挖掘力提高到2～3倍，整机质量约为5吨，挖掘力约为30kN，最大卸载高度约为2.65m，最大挖掘深度4.2m，最大挖掘半径约为5.728m，从中可以看出整机作业能力有了很大的改进，不仅挖掘力大，且机器重量轻，传动平稳，作业效率高，结构紧凑。

另外，还对挖掘机的工作装置提出基于结构推理的机构方案创新设计方法。

关键词：液压挖掘机；挖掘机构；创新设计指导教师签名：The design of hydraulic excavator shovel deviceStudent name:luyue class:0781052Supervisor:xingpuABSTRACT:This designed topic is the marching hydraulic excavator excavational organization. Compared with other types excavators, this kind of type excavator used very universal that because has good through theperformance, also may use to lengthens widens as well as the floating type caterpillar band to reduce pressure for the soft ground or the bogregion.The hydraulic excavator main characteristic is: The small and medium-sized hydraulic excavator shovel is the main work device. Hydraulic excavator shovel device by the arm, dou stem bucket, and arm oil cylinder, dou rod oil cylinders, the bucket of cylinder and linkage mechanism. Its structure feature is between components All adopt the connection by oil cylinder hinged adjustable to realize the various movements excavation. Moving arm little hinge point and rotary platform, and with hinged arm oil cylinder to support and change the dip Angle, through arm arm Oil cylinder telescopic can make moving arm around small hinge point lifting rotation. Dou lever arm hinged on the upper arm, dou rod and the relative By dou pole position to control oil cylinder, when dou rodoil cylinder telescopic, dou lever arm can be around the upper energizer hinge point rotation. Bucket and measures Rod front-end loader, and through hinged cylinder telescopic made the bucket turning around the point. To increase the bucket corner, usually by connecting rod Institutions and bucket connection. theperformance good,and may make the high speed reverse, the transmissionsteady,structure simple, may absorb attacks and vibrates, the operation reduces effort, and to be easy to realize the automated control, is easy to realize the standardization, the seriation, the universalization.This designed main parameter is scoop capacity 0.2m3, it is long to the middle and small scale hydraulic excavator, mainly design the excavator，s the work installment and the hydraulic transmissionprinciple.In the design, used marching walked the installment to satisfied request. Upside the turnplate is the entire rotation , thereof it may work in a greater scope. And further because uses the hydraulicsteering to enable the entire machine performance to improve. Compared with the mechanical type excavator, its excavation strength enhance to 2 ~ 3 times, the entire machine weight approximately is 5 tons,the excavation strength approximately is 30kN, the biggest unloading high approximately is 2.65m, biggest digging depth is 4.2m, the biggest excavation radius approximately is 5.728m, thus can see the entire machine work ability to have the very big improvement, not only excavation strength big, but also machine weight light, transmission steadyly,work efficiency is high, the structure is compact. Moreover, but also proposes to the excavator work installment based on the structureinference organization plan innovation design method.Key word：Hydraulic pressure excavator；Excavation organization；Hydraulic system；Innovation designSignature of supervisor:。