课题

名称

液压挖掘机设计

课题来源

课题类型

工程技术

选题的背景及意义

我国建筑部门使用的挖掘机多为机械传动的单斗挖掘机。六十年代以后，随着各项建设事业的发展，液压传动的挖掘机才获得了越来越广泛的应用。挖掘机在建筑、筑路、水利、电力、采矿、石油、天然气管道铺设和军事工程中被广泛地使用。挖掘机主要用于筑路工程中的堑壕开挖，建筑工程中开挖基础，水利工程中开挖沟渠、运河和硫浚河道。在采石场、露天开采等工程中剥离和矿石的挖掘等。据统计，工程施工中约60％的土方和石方量是靠挖掘机完成的。

液压挖掘机是土方和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方和石方挖掘，工作装置的性能和可靠性是整机先进性的重要标志。

研究内容拟解决的主要问题

(1)对液压挖掘机的工况进行分析，根据液压挖掘机的工作特点，从几何尺寸、动力特性、结构强度、经济性等方面分析液压挖掘机工作装置设计应该满足的要求，讨论液压挖掘机工作装置的设计原则，为液压挖掘机工作装置的设计提供依据。

(2)分析挖掘机挖掘时受力工况，进行工作装置整体强度刚度及其模态分析。准备解决工作装置的应力分布可以很好的解释失效的原因。分析挖掘阻力的特性，解决如何能减小挖掘阻力。

(3)液压挖掘机工作装置上铰点较多，工作时销轴和轴套之间相对转动且传递载荷大，工作装置铰点销轴和轴套之间的配合间隙直接影响到工作的可靠性。配合间隙过小，难于形成稳定的润滑油膜，易造成摩擦、磨损甚至断裂破坏；配合间隙过大，影响到铰点销轴和轴套的接触疲劳寿命。因此，拟解决如何确定轴和轴套的间隙，对挖掘机工作装置的设计进行优化。

研究方法技术路线

本设计对液压挖掘机的典型工况进行了分析，根据液压挖掘机的工作特点，从几何尺寸、动力特性、结构强度、经济性等方面讨论了液压挖掘机工作装置的设计要求，提出了液压挖掘机工作装置的设计原则。通过分析挖掘机工作装置铰点的失效机理，提出了铰点销轴和轴套最小间隙的计算公式和最大间隙的限制条件。同时以某挖掘机工作装置为例，进行了工作装置的优化设计。对比优化设计和原设计尺寸，比较了主要作业参数，得出经过优化设计的铲斗缸的挖掘力得到了充分发挥。

液压挖掘机是工程机械的主要类型，它利用工作装置完成挖掘作业，工作装置的性能是整机设计水平的重要标志。论文针对液压挖掘机工作装置设计中存在的共性问题，结合企业科研攻关课题，对液压挖掘机工作装置整体有限元分析、铰点轴承设计、工作装置运动学和动力学综合优化等关键技术进行了研究。

研究的总体安排和进度计划

第1-3周查阅挖掘机有关资料，制定设计方案。

第4-5周撰写开题报告，进行预设计。

第6-12周进行挖掘机的正式设计及绘制相关图纸。

第13-16周完成毕业论文及图纸。

主要参考

文献

[1] 张启君，刘伟．国内挖掘机行业发展的探讨[J]．筑路机械与施工现代化，2005（2）2～6.

[2] 陈正利．中国挖掘机行业十年发展历程及当前行业面临的机遇和挑战[J]．工程机械文摘，2006（5）：2～6.

[3] 刘长征．SLWY-60型水陆两用液压挖掘机浮箱的有限元分析及其改进设计[D]．长春：吉林工业大学机械学院，1994.

[4] 吴永平．挖掘机作业机群配置技术研究[J]．工程机械，2002(2)：15～17

[5] 同济大学主编．单斗液压挖掘机[M]．中国建筑工业出版社，1986

[7] Pyung Hun Chang;Lee,S.-J.A straight-line motion tracking control of hydraulic excavator system[J].Mechatronics,2002,12(1):119～138.

指导教师

意  见

指导教师签名：

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教研室意见

学院意见

教研室主任签名：

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教学院长签名：

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