挖掘机工作装置.doc

挖掘机工作装置
机械原理设计任务书
学生姓名朱班级学号20127462
一、设计题目简介
单斗挖掘机是一种重要的工程机械, 广泛
应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林
开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和
矿山采掘工业中,对减轻繁重的体力劳动、保
证工程质量、加快建设速度、提高劳动生产率
起着十分巨大的作用。随着国家经济建设的不
断发展,单斗挖掘机的需求量将逐年大幅度增
长,其在国民经济建设中的作用将越来越显
著。
挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘机性能参数的重要性能指标, 对其分析计算至关要。挖掘阻力主要与挖掘对象及自身尺寸参数有关,而挖掘力则受众多条件限制,危险工况的分析是关键点。在挖掘力分析基础上,可对各杆件铰接点进行力的分析计算,并进行机构设计的合理性分析。
二、设计数据与要求
三、设计任务
1、提出可能的运动控制方案,绘制方案的机构简图,计算工作装置的自由度,进行方
2、根据所确定的机构方案进行杆及运动副的尺寸计算,要有计算过程(图解法也必须
有作图步骤),并根据所计算尺寸依据国家相关标准提出油缸的布置及其运动要求;
3、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。
4、用软件(VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可)对执行机构进行运动仿真,并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。
5、编写说明书,说明书应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。
四、提示
1、每一节斗杆应有一个油缸控制,即该机构应由多个自由度
2、按设计要求,主要考虑几个极限位置的相关数据
完成日期: 年月日指导教师
设计思路
本文对工作装置进行建模、仿真分析、有限元分析和结构优化设计等研究,主要研究内容如下:
型。
⑵将Creo软件中建立的工作装置三维模型导入 ADAMS软件中并进行相应处理生成虚拟
样机模型,对其进行运动学和动力学仿真,验证其机构设计的合理性,得到工作装置运动范围包络图和各铰点受力变化曲线图。
⑶结合ADAMS软件中工作装置动力学仿真结果,利用 Hypermesh 与ANSYS对动臂结
构进行了静强度有限元分析,得到其典型工况下的应力、位移分布情况及规律。
⑷建立工作装置动臂的参数化有限元模型,利用 ANSYS结构优化模块对动臂进行了结构
优化分析,实现了动臂结构减重的目标。
方案比较
自由度计算公式:
F=3n-2PL-PH (1-1)
PL——平面低副的数目;
运动模型建立过程

工作装置包括动臂、斗杆、铲斗、连杆、摇杆以及三组油杆及其活塞杆共 11 个运动部件。每个部分利用creo建模功能中的拉伸、旋转、镜像、倒角等命令进行建模。
:本来此应该的对应的是挖掘机的底盘,为挖掘机旋转的传动机构,但是由于我们主要是对其工作装置的研究,因此我们就用一圆台代替。
图旋转台
:与旋转台同样,是对挖掘机机构的简化,与旋转台一起用来代替挖掘机的上部转台,作用是对挖掘机的工作装置进行支撑作用。
图旋转支架
:动臂是工作装置中决定总体构造形式和其他构件特征的主要部分。动臂结构较为复杂, 主要由