第一章緒論1.1研究背景液壓挖掘機(jī)是一種以機(jī)械傳動(dòng)為主的新結(jié)構(gòu)，它具有較高的工作效率和工作效率。它的工作原理是：用鏟斗的葉片切斷土壤，裝滿后，提升并回轉(zhuǎn)到卸土地點(diǎn)，卸完后，把它送回開挖地點(diǎn)繼續(xù)下一步工作。因此，液壓挖土機(jī)是一項(xiàng)有周期的土方工作。與機(jī)械挖土機(jī)一樣，液壓挖掘機(jī)也被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用、交通、水利等領(lǐng)域。在露天采礦、現(xiàn)代化軍事建筑等方面，大量使用了各類土方工程。液壓挖掘機(jī)作為一種重要的建筑機(jī)械，可大大降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)機(jī)械化水平，加速建設(shè)進(jìn)度。對(duì)各項(xiàng)工程的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。據(jù)施工方介紹，一臺(tái)1.3m3的液壓挖土機(jī)，開挖I~IV級(jí)土層，可生產(chǎn)300-400人左右的人工。為了提高我國(guó)的勞動(dòng)生產(chǎn)率，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，研制液壓挖掘機(jī)具有十分重要的意義。當(dāng)前，挖掘機(jī)在各個(gè)行業(yè)得到了越來越多的應(yīng)用，推動(dòng)著社會(huì)的發(fā)展。圖1-1挖掘機(jī)參與抗震救災(zāi)圖1-2挖掘機(jī)參與武漢火神山醫(yī)院的建設(shè)1.2挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)主要類型和特點(diǎn)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的型式有很多，通常按照主油泵的個(gè)數(shù)、功率調(diào)節(jié)方式及回路數(shù)目等幾個(gè)方面進(jìn)行分類。主要有六種：一泵或兩泵一回路定量系統(tǒng)，二泵兩路定量系統(tǒng)，多泵多路定量系統(tǒng)；介紹了雙泵雙路調(diào)功調(diào)節(jié)變量系統(tǒng)，雙泵雙路調(diào)功調(diào)節(jié)變量系統(tǒng)，多泵多通道量化變量混合系統(tǒng)，并對(duì)其性能進(jìn)行了研究。此外，根據(jù)液體流動(dòng)的循環(huán)形式，可以將其劃分為開放式和封閉式兩大類。1.2.1定量系統(tǒng)在量化系統(tǒng)中，流體的流動(dòng)是恒定的，隨外界負(fù)荷的變化而變化。負(fù)荷時(shí)間并沒有提高工作效率，電能得不到充分的利用。為了滿足實(shí)際運(yùn)行要求，量化系統(tǒng)的最大外部負(fù)荷及工作速度是其動(dòng)力輸出的基礎(chǔ)。這種計(jì)量泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，造價(jià)低廉；具有良好的抗沖擊性和穩(wěn)定性。由于計(jì)量泵經(jīng)常在非滿負(fù)荷工況下工作，因此它的使用壽命遠(yuǎn)大于可變泵。該裝置具有流量恒定、驅(qū)動(dòng)裝置速度穩(wěn)定、運(yùn)行軌跡容易控制等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于小型液壓挖掘機(jī)的定量測(cè)量。但是，它的缺點(diǎn)是不能得到很好的利用，而且它自身的剛度很大，在挖掘堅(jiān)硬的土層時(shí)，會(huì)引起很大的溢流損失。1.2.2變量系統(tǒng)20世紀(jì)60年代，我國(guó)開始使用恒力變位移泵，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)不過載。中、大型液壓挖掘機(jī)常用的變量傳動(dòng)裝置如恒力可變油泵、計(jì)量馬達(dá)等，通常為兩個(gè)泵雙回路，其工作原理是：能適應(yīng)負(fù)載的改變，并能適應(yīng)負(fù)載的改變；使其處于良好的工作條件。在液壓傳動(dòng)領(lǐng)域，為改善機(jī)器人整體運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，提出一種恒功率控制方案，并將其應(yīng)用于兩個(gè)水泵系統(tǒng)。它可以分為：群成功率調(diào)整系統(tǒng)，全功率調(diào)整系統(tǒng)，跨功率調(diào)整系統(tǒng)等，它們都有自己的特色。1.3總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容及設(shè)計(jì)原則為了更好地進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，必須根據(jù)液壓挖掘機(jī)的工作要求，對(duì)液壓挖掘機(jī)進(jìn)行全面的調(diào)查與分析。整個(gè)設(shè)計(jì)重點(diǎn)如下：(1)分析、擬定設(shè)計(jì)任務(wù)，確定總體設(shè)計(jì)思想、基本原則，并給出總體結(jié)構(gòu)方案的初步構(gòu)思；(2)研制了一臺(tái)液壓挖掘機(jī)，并對(duì)其性能進(jìn)行了分析。(3)對(duì)液壓挖土機(jī)的主要機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(4)對(duì)各機(jī)構(gòu)的作用力、速度、功率等進(jìn)行了分析與計(jì)算。(5)測(cè)定所述液壓裝置。(6)分析并計(jì)算了液壓挖掘機(jī)的平衡，穩(wěn)定性，生產(chǎn)率，以及其它總體特性。在此基礎(chǔ)上，完成了液壓挖掘機(jī)總體方案的總體方案，給出了相應(yīng)的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)及簡(jiǎn)圖等，為后續(xù)的設(shè)計(jì)、分析與計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。

第二章反鏟工作裝置總體方案2.1設(shè)計(jì)要求挖掘機(jī)作業(yè)設(shè)備應(yīng)滿足下列要求：1.料斗運(yùn)動(dòng)軌跡滿足作業(yè)要求，即滿足鏟車和裝載要求，鏟車容量大，裝卸方便，提升過程中，還需保證吊臂在提升過程中撒料。2.滿足開挖深度和半徑要求，保證在任意位置都能進(jìn)行卸荷。2.本發(fā)明的工作設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，機(jī)械結(jié)構(gòu)合理；具有優(yōu)良的力學(xué)性能和較高的強(qiáng)度。4.給駕駛員創(chuàng)造一個(gè)優(yōu)良的工作環(huán)境，工作安全，視野開闊，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。2.2反鏟工作裝置結(jié)構(gòu)方案的確定2.2.1確定動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式（1）動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式工作裝置的主要部件是起重臂，其結(jié)構(gòu)形式一般由起重臂決定。倒挖臂可分為一體式和組合式兩種。按圖2-1可分為兩類：直動(dòng)臂和彎曲臂。圖2-1整體式直動(dòng)臂(左)和整體式彎動(dòng)臂(右)該直動(dòng)臂具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)，適用于起重工程。由于使用了一體化彎曲臂架，所以具有更大的挖掘空間，是一種常見的特種反挖機(jī)械。在彎曲狀態(tài)下，應(yīng)注意彎曲桿的結(jié)構(gòu)型式和強(qiáng)度。在保證剛度的前提下，該機(jī)構(gòu)的質(zhì)量要比復(fù)合臂減輕，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是工作裝置的替換次數(shù)較少，而且通用性較弱。提高設(shè)備的通用性，提高設(shè)備的利用率。通常情況下，工作工具有多套。一般來說，在有相似工作條件下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的挖土，宜選擇整體活動(dòng)臂。綜合考慮本次設(shè)計(jì)選擇整體式彎動(dòng)臂。（2）動(dòng)臂油缸布置動(dòng)臂油缸一般安裝在起重臂的前部，而其下端則用鉸接的方式與轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)相連，一般有兩種結(jié)構(gòu)型式。第一，采用液壓缸向前傾斜的布置形式，動(dòng)臂液壓缸與動(dòng)臂連桿鉸接于E點(diǎn)處；當(dāng)?shù)鯒U液壓油缸充分伸出時(shí)，吊桿被抬高至最大，吊桿軸線對(duì)著轉(zhuǎn)盤的前端。第二個(gè)，液壓缸的后傾結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)鯒U充分伸出，把吊桿提升到上極限時(shí)，油缸的軸就會(huì)向后傾。在兩個(gè)設(shè)計(jì)方案中，當(dāng)懸臂油缸安裝尺寸為DE，鏟斗最大挖掘高度H和最大挖掘半徑R相等時(shí)，后傾設(shè)計(jì)的最大挖深比設(shè)計(jì)方案小。此外，懸臂梁的EF截面一般比前伸段要長(zhǎng)，因此懸臂彎曲力矩較大。以上就是懸臂油缸向后傾斜設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)。但在后傾方式下，吊桿下鉸點(diǎn)C與油缸下鉸點(diǎn)D的間距CD比前傾時(shí)大，吊桿在上、下極位置時(shí)也大。因此，在動(dòng)臂桿受力相等時(shí)，采用后仰的方法能得到較大的動(dòng)臂力，這是其優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，綜合考慮，采用了前傾動(dòng)臂液壓缸的結(jié)構(gòu)方案。通常，動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸的活塞桿端部有兩種鉸鏈位置，一種是位于端部彎曲處的單動(dòng)臂，這種結(jié)構(gòu)在小型挖掘機(jī)中較為常見。二是將兩個(gè)液壓缸放置在懸臂箱體中部，利用雙動(dòng)臂液壓缸的方式，既可以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)，又可以增加吊裝2.2.2確定斗桿的結(jié)構(gòu)形式斗筒式有單體式和組合式兩種，多數(shù)挖掘機(jī)采用的是單一式，調(diào)節(jié)桿長(zhǎng)度或控制桿時(shí)要進(jìn)行替換；或者在游戲手柄上開2-4個(gè)孔，便于調(diào)節(jié)。有些挖土機(jī)采用聯(lián)合鏟斗。2.2.3斗桿油缸的布置在確定斗桿油缸的鉸點(diǎn)、沖程以及斗桿力臂比時(shí)，必須全面考慮。(1)保證了斗桿油缸在鉆進(jìn)過程中，有足夠的鉆進(jìn)性能?？偟膩碚f，在整個(gè)行程期間，液壓缸所產(chǎn)生的挖掘力要大于一般的挖掘阻力。當(dāng)液壓缸處于充分伸長(zhǎng)時(shí)，其工作力矩應(yīng)該足以支持滿負(fù)荷鏟斗和起重臂。當(dāng)最大值時(shí)，液壓油缸的最大挖土壓力應(yīng)大于所需克服的最大挖土阻力。(2)保證了所要求的斗桿缸的鎖緊特性。對(duì)以翻挖為主的中小型反鏟掘進(jìn)機(jī)，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，必須充分考慮液壓缸的鎖固特性，才能最大程度地利用主掘進(jìn)區(qū)的掘削能力。(3)保證了吊桿的擺動(dòng)角。斗的擺動(dòng)角度為105度~125度。當(dāng)考慮到運(yùn)輸距離及運(yùn)輸要求時(shí)，此值應(yīng)盡可能低，特別是對(duì)以鏟斗為主的中型設(shè)備。一般來說，斗桿的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，其搖擺的范圍就越小。當(dāng)鏟斗、鏟斗液壓缸的最大長(zhǎng)度時(shí)，其前端距起重臂的距離應(yīng)大于10厘米。節(jié)點(diǎn)位置的確定需要多次完成。在計(jì)算中，對(duì)于鉸點(diǎn)的初始位置，如有偏差，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)修正。2.2.4確定鏟斗的結(jié)構(gòu)形式的斗齒的安裝結(jié)構(gòu)基本要求：(1)為了方便物料的自由流動(dòng)，在料斗內(nèi)壁上要設(shè)置橫棱、棱邊等。翻斗底部的縱向布置要適應(yīng)各種物料的移動(dòng)規(guī)律。(2)易于卸料。在排泥時(shí)，泥鏟不能很好地清除排泥器，這就延長(zhǎng)了排泥期，減小了有效斗容。圖2-2反鏟用鏟斗常用結(jié)構(gòu)圖(3)為避免物料從料倉(cāng)內(nèi)掉出，料箱寬與料徑之比應(yīng)大于4:1。當(dāng)比例大于50:1后，顆粒大小對(duì)物料性能的影響可忽略不計(jì)。(4)設(shè)置戽齒，可提高開挖線初次與漏斗接觸時(shí)的比壓力，從而可對(duì)高阻力材料進(jìn)行切割或破碎。當(dāng)挖到硬土或礫石時(shí)，也可把土中的石塊鏟出。其材質(zhì)、外形、安裝結(jié)構(gòu)及尺寸均有重要意義，其中對(duì)其最基本的要求為：防滑性能、耐磨性能、更換方便。圖2-3反鏟用鏟斗基本形式因此，如何選擇合適的鏟斗結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)，將對(duì)整個(gè)工作過程產(chǎn)生重要影響。但因物料類型多樣，作業(yè)條件各異，采用單個(gè)吊桶難以適用于各種作業(yè)目標(biāo)及作業(yè)條件。通常，挖土裝置都有十幾種以上的鏟斗容量及構(gòu)造型式，以滿足各種作業(yè)環(huán)境，使作業(yè)效果最大化。圖2-2和圖2-3分別為普通鏟斗及基礎(chǔ)類型。鏟斗的斗齒為組合型，其構(gòu)造由一根帶螺釘?shù)南鹌げ邃N組成，如圖2-4所示。圖2-4斗齒安裝形式目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)鏟斗體結(jié)構(gòu)形式的研究還停留在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)和模型試驗(yàn)階段，還沒有形成一個(gè)比較完善的系統(tǒng)。通過對(duì)兩種容積為0.6立方米、不同斗型的RH6型液壓挖掘機(jī)的對(duì)比分析，得出的結(jié)論如圖2所示。由于砂性土在挖掘過程中受到的阻力較小，并且對(duì)其合理性的響應(yīng)不靈敏，所以兩種型式的砂輪機(jī)在不同條件下的試驗(yàn)結(jié)果相差不大。但用在頁巖礦上，就完全不一樣了，一把鏟子的刀刃中間微微凸起，沒有鋸齒狀的邊緣，邊緣微微凹陷。這將降低對(duì)頁巖開采的阻力。一種則完全是兩個(gè)極端。2.2.5鏟斗與鏟斗液壓缸的連接形式鏟斗和鏟斗液壓缸采用四連桿和六連桿，見圖2-5。四連桿是一種與油缸直接鉸接的四連桿機(jī)構(gòu)，它與液壓缸直接連接，因此，漏斗的轉(zhuǎn)角變小，力矩變化較大。六聯(lián)接合器的優(yōu)點(diǎn)是：在相同的柱塞沖程條件下，其回轉(zhuǎn)角較大，有利于改善機(jī)器的傳輸特性。圖2-5a為一種由鏟斗，斗桿，鏟斗油缸組成的四連桿結(jié)構(gòu)的一種直聯(lián)形式。圖2-5b中的儲(chǔ)料筒通過搖桿1及聯(lián)桿2與儲(chǔ)料箱相連，且與儲(chǔ)料箱形成六桿式結(jié)構(gòu)。圖2-5D與2-5b類似，只是前者的活塞桿端部固定于搖桿的兩個(gè)端部。圖2-5鏟斗的連接形對(duì)比：選B。六聯(lián)B類與D類類在油缸沖程相等的情況下，使用六聯(lián)B類、d類六聯(lián)結(jié)構(gòu)，能得到較大的傾斜角度，但其平均掘合力較小。鏟斗的液壓缸一般只有一個(gè)，因?yàn)樗膫鬟f力度很小，只需要一個(gè)油缸的力量就可以了。2.2.6液壓缸參數(shù)的確定因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)功率為110KW，所以液壓功率為，反鏟挖掘力，所以采用動(dòng)臂液壓缸數(shù)為2，斗桿缸、轉(zhuǎn)斗缸各為1，缸徑為125mm，初選λ=1.6

第三章鏟斗裝置三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1鏟斗三維建模建模液壓挖掘機(jī)鏟斗的過程相對(duì)簡(jiǎn)單，主要步驟如下：?jiǎn)?dòng)SolidWorks三維建模軟件，新建一個(gè)零件文件，命名為“鏟斗”，并選擇確定。在前視基準(zhǔn)面上進(jìn)行草圖繪制，繪制出包含直線、圓和倒圓角等命令的草圖，然后選擇關(guān)閉草圖。在特征選項(xiàng)中，選擇拉伸凸臺(tái)命令，將上述步驟中的草圖進(jìn)行拉伸，設(shè)置拉伸距離為80mm，然后點(diǎn)擊退出特征。繪制完成后，即可得到如圖3-1所示的模型。圖3-1鏟斗拉伸特征1根據(jù)提供的步驟，我選擇關(guān)閉草圖并進(jìn)行了特征抽殼，將特征厚度設(shè)置為5毫米并退出特征。最終繪制出了如圖3-2所示的模型。圖3-2鏟斗抽殼特征通過右鍵點(diǎn)擊右視基準(zhǔn)面，選擇正視于，將基準(zhǔn)面正視于自身。然后，在草圖繪制中選擇繪制出圖3-3左側(cè)所示的草圖，該草圖由5個(gè)矩形組成。接著，通過選擇關(guān)閉草圖，并在特征中選擇拉伸凸臺(tái)，將上述步驟中的草圖進(jìn)行拉伸。在拉伸過程中，將距離設(shè)定為5mm，并點(diǎn)擊退出特征。最終，成功繪制出如圖3-3所示的模型。圖3-3鏟斗拉伸特征2用鼠標(biāo)右鍵單擊前方基準(zhǔn)，選中正對(duì)著基準(zhǔn)，選中基準(zhǔn)面向自身，選中繪圖；首先畫出如在圖3-4左邊顯示的示意圖。選取閉合素描，在特性中選取裁剪伸展，在上面的過程中延伸素描，選取完全貫穿，然后按下退出特性。如下圖3-4所示。圖3-4鏟斗切除拉伸1右鍵單擊右側(cè)的基準(zhǔn)面，選擇“正視于”，然后創(chuàng)建新的基準(zhǔn)面。將新基準(zhǔn)面正視于自身，并選擇“草圖繪制”。在草圖繪制中，首先繪制出圖3-5左側(cè)所示的草圖，主要使用弧和圓命令。關(guān)閉草圖，然后選擇特征中的“拉伸凸臺(tái)”命令。對(duì)上述步驟中繪制的草圖進(jìn)行拉伸，設(shè)置拉伸距離為15mm，然后點(diǎn)擊“退出特征”。這樣就完成了圖3-5所示模型的繪制。之后需要重復(fù)上述步驟，在另一個(gè)基準(zhǔn)面上進(jìn)行繪制。圖3-5鏟斗拉伸特征3右鍵點(diǎn)擊新建的基準(zhǔn)面，調(diào)整視角使其正視于自己。在草圖繪制界面，繪制出圖3-7左側(cè)所示的精致草圖。關(guān)閉草圖后，選擇特征中的切除拉伸操作，將草圖進(jìn)行巧妙拉伸，實(shí)現(xiàn)完全貫穿。最后，退出特征，呈現(xiàn)出現(xiàn)圖3-7所示的模型。圖3-7鏟斗三維模型3.2動(dòng)臂的三維建模建模液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂的過程相對(duì)簡(jiǎn)單，通過拉伸、切除、抽殼等操作即可完成。以下是具體的建模步驟：?jiǎn)?dòng)SolidWorks三維建模軟件，選擇新建零件，命名為動(dòng)臂并點(diǎn)擊確定。在前視基準(zhǔn)面上右鍵點(diǎn)擊，選擇正視于，將基準(zhǔn)面正視于當(dāng)前視圖。切換至草圖繪制模式，繪制出圖3-8左側(cè)所示的草圖，包括直線、圓和倒圓角等命令。完成草圖繪制后，選擇特征中的拉伸凸臺(tái)，將草圖進(jìn)行拉伸。設(shè)定拉伸距離為80mm，點(diǎn)擊退出特征。通過以上步驟，即可繪制出如圖3-1所示的模型。圖3-8鏟斗拉伸特征1鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊前視基準(zhǔn)面，選擇“正視于”，使基準(zhǔn)面正視于當(dāng)前操作平面。點(diǎn)擊“草圖繪制”，開始繪制草圖。首先，參照?qǐng)D3-9左側(cè)所示，進(jìn)行草圖繪制。繪制完成后，點(diǎn)擊“關(guān)閉草圖”。在特征中選擇“切除拉伸”，將上一步繪制的草圖進(jìn)行拉伸操作。在拉伸選項(xiàng)中，選擇“完全貫穿”，然后點(diǎn)擊“退出特征”。經(jīng)過以上步驟，成功繪制出如圖3-9所示的模型。圖3-9動(dòng)臂切除拉伸1我們首先通過右鍵點(diǎn)擊新建基準(zhǔn)面，并選擇正視于，將基準(zhǔn)面正視于自己。接著在基準(zhǔn)面上進(jìn)行草圖繪制，按照?qǐng)D3-10左側(cè)所示的草圖進(jìn)行繪制。然后，我們選擇關(guān)閉草圖，并在特征中選擇切除拉伸，將上述步驟中的草圖進(jìn)行拉伸。在切除拉伸中選擇距離為10mm，并點(diǎn)擊退出特征。最后，我們繪制出了如圖10所示的模型。圖3-10動(dòng)臂切除拉伸2關(guān)于動(dòng)臂的其余特征，其形成過程是通過拉伸凸臺(tái)及切除拉伸來實(shí)現(xiàn)的，這里不再贅述。至于動(dòng)臂的三維模型，已在下圖中進(jìn)行了展示。圖3-11動(dòng)臂的三維建模3.3斗桿的三維建模液壓挖掘機(jī)的斗桿建模過程相對(duì)簡(jiǎn)單，通過拉伸、切除、抽殼等操作即可完成。建模步驟主要可以分為以下幾個(gè)步驟：?jiǎn)?dòng)SolidWorks三維建模軟件，新建一個(gè)零件文件，命名為“斗桿”，并選擇確定。在前視基準(zhǔn)面上右鍵點(diǎn)擊，選擇正視于，將基準(zhǔn)面正視于自己。然后選擇草圖繪制，首先繪制出類似于圖3-12左側(cè)所示的草圖，其中包括直線命令、圓命令、倒圓角命令。關(guān)閉草圖，選擇特征中的拉伸凸臺(tái)，將上述步驟中的草圖進(jìn)行拉伸，選擇拉伸距離為10mm，然后點(diǎn)擊退出特征。通過以上操作，就可以繪制出如圖3-12所示的模型。圖3-12斗桿特征1斗桿的三維模型如下圖所示。關(guān)于斗桿的其余特征，它們是通過切除拉伸即可完成的，在此不再一一贅述。圖3-13斗桿的三維建模3.4軸座的三維建模液壓挖掘機(jī)軸座的建模過程相對(duì)簡(jiǎn)單，主要通過拉伸、切除和抽殼等操作來完成。在建模過程中，可以按照以下步驟進(jìn)行：首先，啟動(dòng)SolidWorks三維建模軟件，點(diǎn)擊“新建”按鈕，選擇“零件”類型，將新部件命名為“軸座”，并點(diǎn)擊“確定”按鈕。接著，右鍵點(diǎn)擊前視基準(zhǔn)面，選擇“正視于”命令，將基準(zhǔn)面正視于當(dāng)前視角。然后，在草圖繪制界面中，根據(jù)圖3-14左側(cè)的草圖進(jìn)行繪制。該草圖中包括直線、圓和倒圓角等命令。完成草圖繪制后，點(diǎn)擊“關(guān)閉草圖”按鈕。隨后，在特征中選擇“拉伸凸臺(tái)”命令，將上一步繪制的草圖作為拉伸對(duì)象。在拉伸對(duì)話框中，設(shè)置拉伸距離為45mm，然后點(diǎn)擊“退出特征”按鈕。通過以上步驟，我們就完成了軸座的建模，最終模型效果如3-14所示。圖3-14軸座拉伸特征1軸座其余特征都是通過切除拉伸即可完成，在此不再一一敘述，軸座的三維模型如下圖所示。圖3-15軸座的三維建模3.5液壓桿及銷的三維建模建模液壓挖掘機(jī)液壓桿及銷的過程相對(duì)簡(jiǎn)單，通過拉伸、切除、抽殼等步驟即可完成。以下是具體的建模步驟：?jiǎn)?dòng)SolidWorks三維建模軟件，點(diǎn)擊新建，選擇零件，分別命名液壓桿和銷，并選擇確定。右鍵點(diǎn)擊前視基準(zhǔn)面，選擇正視于，將基準(zhǔn)面正視于自己。在草圖繪制界面，繪制出圖3-16左側(cè)所示的草圖，包括直線、圓和倒圓角等命令。關(guān)閉草圖，選擇特征中的拉伸凸臺(tái)，將上述步驟中的草圖進(jìn)行拉伸。設(shè)定拉伸距離為50mm，然后點(diǎn)擊退出特征。通過以上步驟，即可繪制出如圖3-16所示的模型。圖3-16液壓桿拉伸特征液壓桿及銷的其余特征都是通過切除拉伸即可完成，在此不再一一敘述，液壓桿及銷的三維模型如下圖所示。圖3-17液壓桿的三維建模圖3-18銷的三維建模3.6液壓挖掘機(jī)三維建模的裝配在對(duì)液壓挖掘機(jī)各個(gè)零件進(jìn)行三維建模后，對(duì)液壓挖掘機(jī)進(jìn)行整體裝配，主要可以分為以下幾個(gè)步驟：（1）打開SolidWorks三維建模軟件，點(diǎn)擊新建裝配體，對(duì)液壓挖掘機(jī)各零件進(jìn)行裝配。如圖3-19所示。圖3-19SolidWorks新建裝配體（2）點(diǎn)擊插入零部件功能，首先插入軸座，將軸座進(jìn)行固定約束，通過螺絲孔的同軸配合，完成軸座與動(dòng)臂的固定；（3）點(diǎn)擊插入零部件功能，依次插入斗桿、連桿、銷及斗桿等零件，通過平行、重合、同軸心配合完成壓力機(jī)的三維建模。圖3-20液壓挖掘機(jī)的三維模型3.7液壓挖掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真先啟動(dòng)Animator插件,單擊菜單“工具”→“插件”,單擊Animator前的選項(xiàng)欄。根據(jù)液壓挖掘機(jī)工作裝置運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,拖動(dòng)時(shí)間滑桿到相應(yīng)的位置，完成運(yùn)動(dòng)仿真。圖3-21液壓挖掘機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真圖3-22挖掘機(jī)抬臂圖3-23挖掘機(jī)工作圖3-24挖掘機(jī)收臂

第四章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1挖掘機(jī)工況特點(diǎn)和對(duì)液壓系統(tǒng)的要求在保證運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性和移動(dòng)速率的前提下，以高效率為目標(biāo)，設(shè)計(jì)出一套合理的液壓系統(tǒng)。液壓組件容易制造和采購(gòu)。此外，還要保證工作的安全可靠，使用方便，費(fèi)用低廉，維護(hù)方便。因此，必須充分了解挖掘機(jī)的工作工況，載荷的大小及變化，動(dòng)作特性等。.本文介紹了單斗液壓挖掘機(jī)的工作原理，并對(duì)其工作原理和工作原理進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)不同類型液壓系統(tǒng)的分析與研究，指導(dǎo)挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)。下面的圖4-1顯示了液壓系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。圖4-1液壓系統(tǒng)圖4.1.1挖掘機(jī)工況特點(diǎn)單斗液壓挖掘機(jī)的工作流程包括起重臂的提升、吊桿的收放和鏟斗的裝載。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，整機(jī)行走，其他輔助操作。除了機(jī)械手臂的收放和機(jī)械轉(zhuǎn)向等輔助功能，其他的都是最基礎(chǔ)的工作，要兼顧最大功率。挖掘機(jī)作業(yè)對(duì)象及作業(yè)環(huán)境多變，對(duì)作業(yè)有兩項(xiàng)特殊要求：(1)在執(zhí)行各種主工序時(shí)，因其阻力及工作轉(zhuǎn)速的改變，故應(yīng)對(duì)各油缸及油泵的壓力及流量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。(2)為使發(fā)動(dòng)機(jī)功率最大化，縮短作業(yè)周期，在作業(yè)過程中，作業(yè)過程中往往要完成挖掘、起吊、回轉(zhuǎn)等兩個(gè)主要?jiǎng)幼?，稱為“組合運(yùn)動(dòng)”。這兩種情況均應(yīng)由液壓系統(tǒng)加以保證。一臺(tái)單斗液壓挖掘機(jī)一輪作業(yè)的組成和作業(yè)相結(jié)合的特點(diǎn)是：1.開挖作業(yè)通常使用鏟斗液壓油缸或單鏟斗液壓油缸，或兩者兼有，因此，在開挖的時(shí)候；主要是將斗、斗結(jié)合在一起。如果有必要，你可以把你的胳膊移動(dòng)起來。2.滿斗回轉(zhuǎn)開挖完成后，起重機(jī)油缸提起起重桿，起重機(jī)滿載，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)油泵將轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)至出土位置。以雙手為主，以旋為主。3.在卸料轉(zhuǎn)向卸料位置時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)煞車，用斗桿缸來調(diào)節(jié)出料半徑，然后由料斗油缸將其收回。卸桶、卸料、調(diào)整卸料位置時(shí)，一定要配合液壓缸，此時(shí)。是將斗桿和鏟斗的動(dòng)作與揮舞胳膊相結(jié)合。4.回料完畢后，回轉(zhuǎn)平臺(tái)倒轉(zhuǎn)，吊臂和斗桿油缸配合工作，將鏟斗移至新的開挖位置。此時(shí)，將吊臂或吊臂結(jié)合在一起進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)際工程中，除了一些特別的條件外，很少有兩個(gè)以上的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)。4.1.2對(duì)液壓系統(tǒng)的要求根據(jù)工作條件，對(duì)液壓挖掘機(jī)應(yīng)注意的問題進(jìn)行了分析。1.為充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，要求其具有較高的效率。2.在大負(fù)荷、強(qiáng)振動(dòng)條件下，對(duì)液壓系統(tǒng)和液壓部件的可靠性要求很高。3.選用輕質(zhì)、適用、防震的冷卻與散熱系統(tǒng)，減少整機(jī)的熱量消耗，確保工作溫度及溫升。4.液壓挖土機(jī)作業(yè)場(chǎng)所粉塵多，極易受到液壓油的污染，因此，液壓系統(tǒng)應(yīng)具有良好的密封性能，并在全液壓系統(tǒng)內(nèi)加裝過濾裝置及除塵裝置。4.如有需要，可采用液力傳動(dòng)或電液伺服傳動(dòng)，提高工作舒適性，減輕工作人員的工作強(qiáng)度。5.采用了先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓挖掘機(jī)進(jìn)行節(jié)能、高效、自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能。4.2液壓挖掘機(jī)的基本回路和輔助回路4.2.1基本回路基礎(chǔ)電路是一個(gè)或多個(gè)液壓元件構(gòu)成的具有特殊作用的電路，它可以完成某種特定的任務(wù)。根據(jù)工作需要，對(duì)若干基本線路進(jìn)行組合。(一)限壓回路限壓回路被用來對(duì)某一區(qū)域的壓力進(jìn)行約束。約束環(huán)的目的在于：1)為了避免因過載而造成的系統(tǒng)及元件損壞，通常在靠近入口的地方設(shè)置減壓閥，以盡可能地降低最大壓力。2)為使某一部位的氣壓保持在某一限度之內(nèi)，或不超過某一限度，通常使用一種減壓閥。減壓閥能夠按照調(diào)整后的壓力進(jìn)行操作，過量的水將從該閥回流至容器，因此，減壓閥一直處于開啟狀態(tài)。圖4-2限壓回路(二)卸載回路卸載回路就是以最少功率消耗，使所有機(jī)器都處于非工作狀態(tài)時(shí)，使其無泄漏回油的狀態(tài)。通常，油壓泵會(huì)以最低的壓力執(zhí)行無負(fù)荷操作。按回路組合方式可分為中間位置卸壓和通過換向閥卸壓兩種方式。圖4-3卸載回路(三)節(jié)流調(diào)速和節(jié)流限速回路所謂的節(jié)流器，就是通過調(diào)節(jié)節(jié)流器的流通面積，實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)流量的調(diào)節(jié)。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，但是功率消耗大，效率低。溫度上升，系統(tǒng)溫度上升，運(yùn)行速度受到外界負(fù)載的影響。圖4-4調(diào)速回路根據(jù)節(jié)流閥的安裝位置，可以將節(jié)流閥分成兩種類型。為了確保作業(yè)安全，在單斗液壓挖掘機(jī)的工作裝置中，常在其回流油路上設(shè)置一節(jié)節(jié)節(jié)氣門，形成一種節(jié)流約束循環(huán)。比如，將單向閥與節(jié)流閥組成的節(jié)流閥安裝在大腔回路中，通過節(jié)流可調(diào)整動(dòng)臂的下限值。這種安全防護(hù)對(duì)于大型液壓挖掘機(jī)來說是非常重要的。(四)支路回路采用環(huán)行、閉環(huán)輪輪型單斗液壓挖掘機(jī)，由于前后臂的收放順序是按順序進(jìn)行的，所以需要在其上設(shè)置順序閥。同時(shí)，支架在伸出后，不能出現(xiàn)腿軟，也不能回縮，也不能竄動(dòng)，這一點(diǎn)通常由鎖圈保證。4.2.2輔助回路液壓挖掘機(jī)操縱回路的工作原理是通過對(duì)操縱閥位移的控制來改變各個(gè)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方向及速度。挖掘機(jī)在作業(yè)時(shí)，因工作環(huán)境的改變，往往要頻繁地進(jìn)行換向工作，尤其是對(duì)大型挖掘機(jī)來說。因?yàn)樗緳C(jī)經(jīng)常疲勞，工作效率會(huì)降低，因此，通常要求操作力小于40~60牛，腳蹬操作力小于80~100牛。液壓挖掘機(jī)的工作方式有很多，目前使用最為廣泛的是液壓系統(tǒng)。

總結(jié)液壓挖掘機(jī)是一種以機(jī)器傳動(dòng)為主的新的結(jié)構(gòu)形式。它的工作原理是通過鏟斗的葉片切斷土壤，然后將斗裝滿后提升到卸土地點(diǎn)，卸完后再回到開挖地點(diǎn)繼續(xù)下一步工作。因此，液壓挖土機(jī)屬于周期作業(yè)。與傳統(tǒng)的機(jī)械挖土機(jī)一樣，它也被廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，如：工業(yè)、民用、交通、水利等領(lǐng)域。無論是在礦山還是在現(xiàn)代化的軍用建筑中，都有大量的土方工程。本論文以WY100型全液壓履帶鏟為研究對(duì)象。這種新型挖土機(jī)因其優(yōu)良的工作性能，還可通過加寬、延伸、浮動(dòng)平臺(tái)等方法，在軟弱、淤泥地帶降低地面的比壓。本項(xiàng)目采用的大型液壓挖掘機(jī)為一臺(tái)1.3m3的大型液壓挖掘機(jī)，對(duì)其工作機(jī)理及運(yùn)動(dòng)仿真進(jìn)行了研究。挖掘機(jī)操作裝置就是能夠進(jìn)行開挖工作的一種機(jī)器，本文詳細(xì)地分析了操作裝置的各個(gè)部分。

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