小型挖掘机机械工作装置的设计开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告

设计(论文)题目：
小型挖掘机机械工作装置的设计

参数设计

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写
2000字左右的文献综述
文 献 综 述
一、课题研究的目的及意义

液压挖掘机是一种重要的多功能机械。它具有重量轻，结构紧凑，挖掘力大，传动平稳操作简单，易实现无级变速和自动控制等系列优点。目前广泛应用于水利工程，交通工程，电力工程和矿山采挖等机械施工中。因此提高挖掘机的工作效率符合国民经济发展的需求。
在这里，先简要介绍下工作装置的工作过程。挖掘作业时，接通回转马达，转动转台，使工作装置转到挖掘位置，同时操纵动臂小腔进油使液压缸回缩，动臂下降至铲斗触地后再操纵斗杆缸或铲斗缸，液压缸大腔进油而伸长，使铲斗进行挖掘和装载工作。铲斗装满后，铲斗缸和斗杆缸停动并操纵动臂大腔进油，使动臂抬起，随即接通回转马达，使工作装置转到卸载位置，再操纵铲斗或斗杆缸回缩，使铲斗翻转进行卸载土。
工作装置的运动和受力分析情况都比较复杂，这主要体现在：（1）作业对象多变。在多种土质条件与复杂的建筑施工现场使用，受力工况十分复杂；（2）工作过程中，每一个运动都是由两个或两个以上的部件参与工作；（3）在挖掘的过程中，工作装置受拉压、扭转与振动冲击等多种载荷的作用，且随着挖掘姿态的不同，挖掘力的大小与方向都不断变化，因而实际挖掘力是很难确定的。现在研究人员一般通过软件有限元分析来确定实际挖掘力。

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二、 课题国内外的研究发展状况
对于液压挖掘机工作装置的设计。一般应考虑一下几个原则，
（1）位置特性，满足主要工作尺寸及作业范围的要求，在设计时应考虑与同类机型相比时的先进性，性能与主要参数应符合国家标准之规定，运输或停放时应有合理的姿态
（2）运动特性，功率利用情况好，理论工作循环时间短。
（3）动力特性，，满足整机挖掘力大小及分布情况的要求，应考虑到整机稳定性。
（4）结构特性，确定各铰点布置，结构形状应尽可能使受力状态有利，在保证刚度和强度的前提下，重量越轻越好，工作装置应安全可靠，拆装维修方便。
传统的工作装置设计方法是通过类比及经验进行设计 。在设计时，其工作参数的确定，通常是根据设计任务书的总要求，国内外同类机器的对比分析，查表，利用一些经验公式初步确定。然后，再按照具体的受力状况，进行必要的验算。

式中：L1，V1，G1，N1分别为已知挖掘机构建的长度，铲斗容量，质量，功率
L2，V2，G2，N2要设计挖掘机构件的长度，铲斗容量，质量，功率。
现如今国外对工作装置的设计主要在以下几个方面：
（1）实验工作，液压挖掘机工作装置的设计出了保证机械技术性能以外，还十分重视挖掘机的使用经济性和工作可靠性。所以设计过程中，进行各种性能实验和可靠性实验，包括构建强度实验，系统实验，操作实验，耐久性实验等是十分必要的。
（2）重视电子计算机技术的应用。国外发展已经有总体，工作装置，液压等的设计程序，可以在短时间内进行总体设计，新产品设计到批量生产的周期缩短到1~2年左右。
（3）在技术方面，当前液压挖掘机的机械工作装置的设计主要着眼于发动机功率的充分利用和铲斗挖掘力的充分发挥。
（4）采用新结构和新材料。
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2．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）

一、 要解决的问题

液压挖掘机的机械工作装置由11个部分组成，分别是动臂，动臂油缸，动臂油缸杆，斗杆油缸杆，铲斗油缸筒，斗杆，铲斗油缸杆，摇杆，铲斗，连杆。本课题主要是对挖掘机机械工作装置的设计进行优化以便提高挖掘机的工作效率
小型挖掘机机械工作装置在实际应用中出现的问题：
1，斗杆断裂。斗杆属于长度较长而截面较小的杆类零件，其工作时长期承受提升力作用从而产生弯曲应力，使杆体发生变形，甚至疲劳断裂。由于杆体中部受到弯曲应力最大，因此，杆体产生裂纹多发部位基本上在中部。
2，动臂撕裂。动臂回转过猛，使动臂受到过大的冲击容易造成动臂底部的撕裂
3，动臂缸支耳铸件圆角处开裂。动臂开裂主要集中在摇臂座梁处的耳板与横梁连接的地方，主要原因是由于受结构限制，焊缝深度，高度不够，焊接质量不高。下图是工作装置失效的实物图。

, 4，铲斗磨损。 铲斗磨损主要是因为铲斗长时间的工作，没有进行必要的维护保养。
基于上面的问题，本课题对工作装置的设计思路如下：
1动臂的选择与设计
2摇臂的选择与设计
3油缸的布置
4斗杆机构的运动分析
5挖掘阻力的计算
6利用PROE画出工程图
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二 研究方法
（1）网上大量阅读相关研究资料。
（2）运用所学CAD\PROE软件绘图，并进行有限元分析。

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参考文献
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指导教师意见：
1．对“文献综述”的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

2013
年
2
月
28
日
指导教师：
所在专业审查意见：
课题选题符合专业领域研究内容，开题答辩准备较好，答辩过程层次较清晰，研究内容比较明确，研究方法合理。
经开题答辩小组讨论决定，同意开题。
负责人：
2013
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2
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