小液挖工装设计-0.15

机电学院毕业设计指导书
液压挖掘机工作装置的设计
课题名称
教学系、部、室机电学院
专业机械设计制造及其自动化（机电方向）指导教师张艳伟
小型液压挖掘机工作装置的设计
——履带式液压挖掘机标准斗容0.3m3
二、设计参数
1.主要性能参数
整机重量：4000 kg；标准斗容：0.153m；
行走速度：高5.2/低3.5km/h；回转速度：10.8rpm;
铲斗挖掘力：30kN；斗杆挖掘力：20kN；
动臂长度：2600mm；斗杆长度：1360mm；
最大挖掘高度≥5m；最大挖掘深度≥3.6m；
最大挖掘半径≥5.5m；最大卸载高度≥3.5m;
2.设计原则
（1）优化动臂设计，在参照同类现有挖掘机产品的基础上，动臂的弯度可以考虑控制在125°左右。

适当减小动臂长度（50～100mm），在保持卸载高度（≥3，500mm），卸载距离的同时，有效地加大挖掘深度。

同时保证能挖掘推土铲前面的土壤，提高发生陷机时的自救性能（极限位置斗齿尖与推土铲干涉20～50mm）。

（2）保持斗杆油缸铰点与斗杆根铰的位置，动臂根铰与动臂油缸活塞杆铰点的位置，加强根铰部分的设计。

（3）注意在加强卸载性的情况下，增加耳板与主梁和斗底的强度。

保证斗容量在0.15 m3，斗宽及长度不变，斗深略加大，注意齿唇板的设计，增加铲斗的耐用性。

挖掘机工作装置设计是由设计图纸和设计计算说明书两部分内容组成，具体要求如下：
1.挖掘机挖掘装置总装配图
总装图要完整地表示各部件的构造，体现每个零部件的位置、形状、尺寸、相互连接方法、运动关系及配合性质。

结构设计要合理，图面清晰整洁，尺寸标注正确，符合国家标准；在图纸上，应注明主要轮廓、定位及配合尺寸；注出标准件、外购件和零部件的序号及明细表。

2.零件工作图
零件工作图是制造和检验零件的基本依据，应正确的表达出零件的形状、大小和构造。

在图纸上完整准确的注出尺寸、公差、表面粗糙度及技术条件等，绘制零件图要符合有关标准。

3.设计计算说明书
主要包括以下几方面内容：
（1）挖掘机的类型、构造及性能特点；
（2）挖掘机整体设计
（3）挖掘机反铲挖掘装置的设计；
（4）基于AUTOCAD软件的挖掘机整机、挖掘装置及零部件的绘图；
（5）反铲挖掘装置关键元部件的强度计算及有限元分析。

（6）参考文献
设计计算说明书是设计的主要依据，要有统一的规格和书写格式，论述要有条理，论据要充分。

说明书中所用公式应注明引用的参考文献，并注明代号意义和单位。

单位均采用国际单位制，计算结果应准确无误。

四、设计内容
1.挖掘机概况
挖掘机的类型、构造、性能特点及发展趋势介绍，挖掘机与挖掘机、装载机的比较。

2.挖掘机总体设计
3.挖掘机反铲挖掘装置的设计
（1）挖掘机工作装置的基本参数的选择与典型工况分析确定；
（2）挖掘装置受力计算、强度计算及销轴的强度验算；
（3）反铲挖掘装置总体结构及主要零部件（动臂、铲斗、斗杆、销轴等）的设计。

4.挖掘机反铲挖掘装置的强度计算及有限元分析
（1）应用PRO\E软件进行几何建模
（2）应用ansys软件进行初步的有限元计算分析。

5.参考文献
底盘构造与设计铲土运输机械挖掘机设计轮式装载机设计工程机械构造机械设计机械制图机械设计手册
五、挖掘机挖掘装置设计方法和步骤：
（1）熟悉题目，收集相关资料。

要明确设计题目的内容和要求，细读指导书，查阅、收集与设计有关的技术资料，其中包括书籍、论文、设计图纸及参考图册等；要对所设计的挖掘机的用途、性能特点、主要参数、零部件的功用、结构组成等进行分析研究，力求做到理解、消化，进而在设计中有所创新。

（2）选择设计方案，进行反铲挖掘装置、主要零部件的计算，同时绘制布置图。

在计算过程中，要边算、边画、边修改，即所谓“三边”设计。

（3）绘制装配草图。

根据结构件初步选择和估算的尺寸，绘制装配草图。

绘制草图时要充分注意零件、组件的结构工艺性及安装位置。

（4）主要零部件的验算。

在主要零部件尺寸和位置确定后，零件的受力状态，力的大小、作用点和方向都可以确定。

此时，便可对零件进行较为精确的验算。

验算的内容可根据设计说明书的要求，确定验算零件与验算项目。

（5）修改和完成装配图。

根据验算结果修改草图，经审查后确认无误，完成装配图。

（6）绘制零件工作图。

绘制零件工作图要注意同装配图核对相关尺寸与公差配合，应协调统一。

（7）编写设计计算说明书。

设计计算说明书的编写应在设计过程中进
行，随时记录设计方案与数据，及时整理草稿，待图纸设计完成后，稍加整理即可完成说明书的编写任务。

六、可行方案的筛选方法提要
根据设计任务书中提供挖掘机的机型及其主要性能参数与结构尺寸，确定总体设计方案，进行设计计算。

七、已学过的相关理论知识提要以及与设计题目有关的新知识
本设计题目主要应用工程机械构造、工程机械底盘构造与设计、铲土运输机械、挖掘机设计、轮式装载机设计、机械设计、机械原理、机械制造工艺、机械制图、互换性与技术测量、理论力学等课程知识，与设计题目有关的新知识主要有挖掘机等方面相关知识。

八、指导方式和大致的进度安排
设计时间大致为15周，进度安排如下，以供参考。

第一阶段（3周）：熟悉课题内容，毕业实习，调研，查阅资料，确定总体方案；
第二阶段（5周）：总体设计，反铲装置理论研究分析及设计计算；
第三阶段（5周）：绘制整机总装图及部件图，编写计算说明书；
第四阶段（1周）：技术总结，整理图纸和计算说明书；
第五阶段（1周）：毕业答辩。

九、本题目的重点和难点
重点：挖掘机反铲挖掘装置的分析及计算
难点：挖掘机在典型工况下工作装置的分析与计算，在最恶劣的工况下反铲挖掘装置的受力分析。

十、任务书中开列的参考资料的使用方法及所指有关法规的说明
任务书中开列的参考资料，在设计中被引用的，应该在引用处的右上角注明。

在设计过程中，要严格遵守国家标准的有关规定，对行业标准和企业标准可以参考执行。

所应用的字母应遵守国家的有关规定，所用单位以国家法定单位为准。

十一、设计说明书撰写要领
1.毕业设计说明书。

应阐述整个设计内容，要突出重点和特色，图文并茂，文字通畅。

说明书的正文字数不少于2万字。

2.所列参考文献15篇以上。

3.翻译与课题有关的2万印刷字符的外文资料（约5000汉字），并将原文和译文附在设计说明书后面（译文页数不计入正文页数）。

4.说明书中应有中、英文内容摘要并附在说明书的前面。

5.毕业设计（论文）应有技术经济分析内容。

如设计方案的技术经济分析、比较和论证等内容。

十二、答辩之前学生应作的准备工作提要
1.按照学校要求整理准备好设计计算说明书、图纸、计算机程序等设计成果。

2.对主要设计理论、方法进行回顾、梳理与总结。

3.复核图纸与设计说明书，编写答辩提纲。