液压挖掘机反铲装置工作过程运动仿真研究 第2页
The Simulation of Hydraulic Excavator Backhoe Working Mechanism
Abstract Hydraulic excavator is the major construction machine in the earth moving excavation and engineering field, and it is widely used in the mechanized construction of energy, transportation, water conservancy, urban construction and modernized military engineering field. Working mechanism is the main part for earth excavation, so the performance and reliability of working mechanism become the most important symbol of machine. The work of the mechanism is completed by compound action of three cylinders and the interaction of earth moving, of which the movement and force analysis is quite complex. In practical application, arm crack, unreasonable excavation region, machine intervene and early failures of hinge often occur, which result in tremendous loss and directly influence the development of domestic excavator field. Compared with other foreign engineering machine, domestic hydraulic excavator is lack of competitiveness and has the lower share in domestic market. Optimization of working mechanism is vital to the design of a hydraulic excavator, which is able to improve the whole machine’s working efficiency and property.
The main research and related conclusion are as followed. Firstly, the position of every key point and limited condition of realizing the excavating force have been obtained by studying the theory of the backhoe equipment. Secondly, set up the kinematical equation of the equipment. These results can help us to further analyze the backhoe equipment. Thirdly, virtual space model and limited condition have been established through CATIA software, which is simulated to get the drawing of the working area. This result has validated the working performance parameter of the machine. So the reliable data can be provided for the design and intensity test of real one.Key words: hydraulic excavator working mechanism CATIA 摘要
液压挖掘机是土石方工程的主要施工机械，广泛应用于能源、交通、水利、城镇建设以及现代化军事工程等领域的机械化施工。液压挖掘机利用工作装置进行土石方挖掘，工作装置的性能和可靠性是整机先进性的重要标志。工作装置的作业由三个油缸的复合动作及铲斗和土石方的相互作用来实现的，其运动和受力分析情况比较复杂。工程应用中常出现动臂或斗杆开裂失效、挖掘区域不合理、工作装置与机体干涉以及工作装置铰点销轴早期断裂等故障，给企业造成巨大损失，直接影响了国内挖掘机行业的发展。和其他国外的工程机械产品相比，国产液压挖掘机缺少竞争力，在国内的市场占有率是相对较低的。液压挖掘机工作装置的优化设计是液压挖掘机设计中极为重要的一部分它对于提高整机的工作效率，提高挖掘机的作业性能具有重要的意义。毕业论文
http://www.751com.cn本文主要的研究工作及相应的结论主要有以下几个方面：对液压挖掘机的反铲装置进行了运动学、力学分析和计算，并对工作装置建立了运动学方程，得到反铲装置各关键点的坐标和实现挖掘力的限制条件，这为进一步的分析提供了依据；利用CATIA软件对工作装置的实体建立模型和约束条件，通过分析获得液压挖掘机的工作范围，这有助于液压挖掘机工作参数的验证；通过运动分析，利用CATIA软件的测量功能得到了挖掘机的工作包络曲线图。因此该结果对设计以及试验具有一定的实际参考意义。
关键词：液压挖掘机 反铲工作装置 CATIA
反铲装置的设计原则
1.主要工作尺寸及作业范围的要求：液压挖掘机工作装置的集合尺寸要满足一定的作业范围和合适的运输尺寸，几个尺寸之间要求不能发生干涉，在设计时应考虑与同类型相比时的先进性，性能与主参数应符合国家标准的规定。
2.满足整机挖掘力大小及分布情况的要求：这要求工作装置满足合理的挖掘力分布的特性，在整个作业范围内的任何位置都要求实现最大的挖掘力并不经济，而要求挖掘机在主要挖掘区内能实现最大挖掘力。主要挖掘区是指用最合理最经常的挖掘方式挖掘地面以下，由下向上，向机身运动的挖掘方式，用这种方式挖掘效率高，循环时间短。
3.经济性评价指标要求，经济性评价指标有能量指标、作业循环时间减小、机重轻、延长文修周期和挖掘机寿命周期、加快文修进度和降低文修费用、司机操作的舒适性等。能量指标即消耗于单位土方的能量，常用来表征工作装置结构现代化的程度，这种符合能量指标的工作装置应能完全满足技术与使用要求，且使用可靠。从能量指标角度来看，要求液压挖掘机的挖掘力大，工作装置的重量轻，挖掘速度高。决定挖掘机生产效率的基本因素是工作循环时间包括挖掘时间、向卸载点运行时间、卸载时间、向工作面返回时间。
4.工作装置刚度和强度要求，液压挖掘机结构强度是工作装置设计的关键之一，工作装置的结构和所承受的载荷是十分复杂的。在满足工作装置各部分的受力的情况下，保证工作装置的强度和刚度特性。在设计液压挖掘机的工作装置时，要求尽可能减少焊缝和变形，这不仅增加了构件强度，而且缩短制造周期，降低了成本。要求动臂下支点及动臂油缸支承在平台主梁的整块钢板上，这不仅增加构件强度而且减少焊接，防止变形。斗杆要求采用整块钢板下料。为了减少焊接变形及焊接应力，要求采用型钢及压型等结构。在结构设计中为了达到强度要求，采取局部加强的措施。在实际设计中，动臂、斗杆改为焊铸结构，在应力较高的部位以铸代焊，这样大大提高了构件的冲击和疲劳强度。为确保焊接强度，要求多有铰接部采用铸钢件。构件的破坏主要是由于冲击疲劳，因此实际破坏时常不在负载最大部位，而是应力集中部位。为了减少应力集中，应使焊缝与应力集中部位错开，在主要受力铰接支承处采用铸钢件。
5.应考虑到通用性和稳定性。通过实现零部件的标准化、组件化和通用化，降低挖掘机的制造成本；提高液压挖掘机各功能部件的工作可靠性和耐久性，以满足液压挖掘机作业条件恶劣要求。
6.工作装置应安全可靠，运输停放拆装方便；降低振动和噪声，重视其作业中的环保性，方便操作文护和保养。
7.满足特殊使用要求。如巷道挖掘机需满足作业上方落土的特殊性，斗杆油缸采用动臂保护的设计以保护油缸不受伤害。本文来自辣.文,论^文'网
1.5本章小结
本章叙述了挖掘机发展现状及发展趋势；结合参考文献叙述国内外对液压挖掘机反铲工作装置研究的成果；对液压挖掘机设计原则进行了全面的要求；并阐述了本课题研究的主要内容与研究意义。
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