毕业设计（开题报告）
任务规定
进行日期 自 20## 年 1月 14日起，至 20## 年 6月 25 日止
1 绪论
1.1 开题的目的和意义：
液压挖掘机是一种多功能机械，目前被广泛应用于水利工程，交通运输，电力工程和矿山采掘等机械施工中，它在减轻繁重的体力劳动，保证工程质量。加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。由于液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，因此受到了广大施工作业单位的青睐。液压挖掘机的生产制造业也日益蓬勃发展。
挖掘机液压传动紧密地联系在一起，其发展主要以液压技术的应用为基础。其结构主要是由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成（如图1.1所示），由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的动作很复杂，于是它对液压系统的设计提出了很高的要求，其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的。因此，对挖掘机液压系统的分析设计已经成为推动挖掘机发展中的重要一环。
所以，液压挖掘机作为工程机械的一个重要品种，对于减轻工人繁重的体力劳动，提高施工机械化水平，加快施工进度，促进各项建设事业的发展，都起着很大的作用，因此，大力发展液压挖掘机，对于提高劳动生产率和加速国民经济的发展具有重要意义。
图1.1 液压挖掘机整体系统图
通过本次毕业设计,我能将所学的基础理论应用于实际，从而使知识
系统化、综合化。并结合本次毕业设计培养独立获取新知识的能力，提高其运用SOLIDWORKS完成总体装配结构图设计，并将三维图转换为二维CAD图纸的能力，学会一些机械绘图基本要求。使自己树立起具有符合国情和生产实际的正确的设计思想和观点；树立起严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索并
与建筑、高等级公路、桥梁，水坝和矿业的发展息息相关，使用也越来越广。
1.2 液压挖掘机的类型
挖掘机械的类型与构造型式繁多，可按照挖掘工作原理与过程、用途、构造特征等进行划分。
（1）根据铲斗类型分为 正铲和反铲。
（2）按照用途：单斗挖掘机分为建筑型、采矿型和剥离型等。建筑型挖掘机一般可装置各种不同的工作装置进行多种作业故又称通用式。
（3）按照动力装置挖掘机有电驱动、内燃机驱动和复合驱动等以一台发动机带支挖掘机全部机构者为单机驱动式以若干发动机分别带动各个主要机构者为多机驱动式。
（4）按照传动方式挖掘机分为机械传动式、液压传动式和混合传动式。挖掘机的行走装置型式有履带式、轮胎式、汽车式、步行式、轨道式、拖式等。
单斗挖掘机工作装置的型式很多常用的基本型式对于机械传动的挖掘机有正铲、反铲、拉铲和起重吊钩等。
1.3 液压挖掘机的使用要求
小型挖掘机主要用于城市、狭窄地区，代替人力劳动。主要作业是挖掘、装载、整地、起重等，用于城市管道工程、道路、住宅建设、基础工程和园林作业等。小型挖掘机体积小，机动灵活，并趋向于一机多能，配备多种工作装置，除正铲、反铲外，还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等，以满足各种施工的需要。与此同时，发展专门用途的特种挖掘机，如低比压、低嗓声、水下专用和水陆两用挖掘机等。总之它是一种多用途万能型的城市建设机械。由于这种机械的特点很靠近人，因此在设计上除了要求耐久性、可靠性和作业效率等，还需着重考虑人、机、环境的协调，特别要注意以下几点：
(1) 安全性即机械作业过程中不要与周围的人和物相碰撞，防倾翻稳定性好。
(2) 低公害即排放要求高、低震动、低噪音，声音要比较悦耳。
(3) 与周围环境能调和，形象要美观，形体和色彩不要引起人们不愉快感，对人有亲和感。
(4) 尽量扩大其使用功能，可装多种附属装置，应成为城市万能型工程机械。
(5) 操纵简便，任何人一学就会，都能操纵。
1..4 液压挖掘机的性能要求
小型挖掘机具有中型挖掘机的多项功能，又具有便于运输、能耗低、灵活、适应性强等优势，非常适用于空间狭小的施工场地作业，而且价格低、质量轻、保养维修方便，所以在小型土石方工程、市政工程、路面修复、混凝土破碎、电缆埋设、自来水管道的铺设、园林栽培等工程中得到了广泛的应用。由于满足基本的挖掘、装载、整地、起重等功能外，必须考虑到工作空间小(人力所不能至)、地形复杂、方便操作、可控，目前市场对小型挖掘机性能要求如下
：
(1) 改进挖掘机可控性和控制精确性以及复合动作。
(2) 简化液压系统、降低成本，达到大作业量与低油耗的动态平衡。
(3) 改进工作可靠性。
(4) 改进驾驶操作舒适性及降低
劳动强度，提高单位生产率。
(5) 改进操作安全性。
(6) 低振动、低噪音适用生活区工作。
2 液压挖掘机行业的发展现状和趋势
2.1 国外研究状况及发展动态
2.1.1 国外挖掘机现状
工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯、日本是斗容量3.5-40m³单斗液压挖掘机的主要生产国，从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。例如，美国马利昂公司生产的斗容量50-150m³剥离用挖掘机，斗容量132m³的步行式拉铲挖掘机；B-E（布比赛路斯-伊利）公司生产的斗容量168.2m³的步行式拉铲挖掘机，斗容量107m³的剥离用挖掘机等，是世界上目前最大的挖掘机。
2.1.2 国外挖掘机的发展趋势
从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。
(1) 开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足市政建设和农田建设的需要，国外发展了斗容量在0.25m³以下的微型挖掘机，最小的斗容量仅在0.01m³。另外，数量最的的中、小型挖掘机趋向于一机多能，配备了多种工作装置——除正铲、反铲外，还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等，以满足各种施工的需要。
(2) 迅速发展全液压挖掘机，不断改进和革新控制方式，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制
(3) 重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度，提高挖掘机的作业功率，更好地发挥液压系统的功能。
(4) 更新设计理论。提高可靠性，延长使用寿命。美、英、日等国家推广采用有限寿命设计理论，以替代传统的无限寿命设计理论和方法，并将疲劳损伤累积理论、断裂力学、有限元法、优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压挖掘机的强度研究方面，促进了产品的优质高效率和竞争力。
(5) 加强对驾驶员的劳动保护，改善驾驶员的劳动条件。液压挖掘机采用带有坠物保护结构和倾翻保护结构的驾驶室，安装可调节的弹性座椅，用隔音措施降低噪声干扰。
(6) 进一步改进液压系统。中、小型液压挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。液压技术在挖掘机上普遍使用，为电子技术、自动控制技术在挖掘机的应用与推广创造了条件。
(7) 迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。20世纪80年代，以微电子技术为核心的高新技术，特别是微机、微处理器、传感器和检测仪表在挖掘机上的应用，推动了电子控制技术在挖掘机上应用和推广，并已成为挖掘机现代化的重要标志。
2.2 国内研究情况及发展动态
2.2.1 国内挖掘机现状
早在1954年我国就已开始生产机械式挖掘机,当时的抚顺重型机器厂(抚顺挖掘机厂前身)引进前苏联的机械式挖掘机W10012和W5012等国际20世纪30－40年代的产品。由于国家H经济H建设的需要,后又H发展H10余家厂生产,到1966年12年全国共生产了机械式挖掘机3000余台,后又延续生产到八十年代初。在80年代初引进德国系列液压挖掘机制造技术（例如有德国Liebherr公司、Demag公司和O&P公司），浙江大学的冯培恩教授开始率先着手研究挖掘机机电一体化技术，首先实现挖掘机器人作业过程的分级规划和局部自主控制。但是他们在任务规划层面上只停留在仿真阶段，还没有提出显著的实现方案。
20世纪90年代初国内几家新进入挖掘机待业的企业以“技贸结合，合作生产”的方式联合引进日本小松制作所的PC系列挖掘机制造技术，由于 中国建设事业的发展，市场的扩大，随后不久在挖掘机生产领域出现了一个外资企业进入中国的浪潮。从1994、1995年开始，世界各工业发达国家的著名挖掘机制造企业先后在中国建立众多的中外合资或外商独资 挖掘机制造企业，生产世界一流水平的多种型号的挖掘机产品。截止至20##年年底，包括国有企业在内，中国境内生产液压挖掘机的企业总数达20个左右，共生产挖掘机整机质量从1.3-45t，100余个不同型号和规格的产品。20##年全国生产各种型号、规格的液压挖掘机8111台，共销售7926台，其中包括出口119台。20##年全生产12569台，销售12397台，其中包括出口468台。
2.2.2 国内挖掘机的发展趋势
面对目前这种发展状况，国产挖掘机如何才能走出夹缝中求生存的困境？国产挖掘机究竟路在何方？业内人士认为，现在国内挖掘机生产企业真正缺乏的不是钱，面是技术以及为谋求技术进步所需要的耐心和决心。针对国产挖掘机机能质量，作业效率与可靠性均低的现状，国内企业首先需要从组织结构调整入手，在国内联合组建新一代国产液压挖掘机企业集团，建立强有力的技术研发中心，从日本、德国等国家引进必要的先进软硬件，以确保国产挖掘机拥有优良的质量和性能，从而打开国产挖掘机的市场，进而促进国产挖掘机的大批量生产。在此基础上，还要考虑以下两点：
1.国内挖掘机生产要不断研究市场需求、开发新品和变型产品，以适应市场需要。前几年大量投入使用的高速公路等基础设施，越来越多地进入维修保养期，城市建设也从“大拆大建”逐渐向“精雕细刻”转变，小型化的土方工程施工越来越多，因此小型挖掘机的需求量增加较快。关注国内市场的同时，生产商还应该加大国际市场力度。
2.挖掘机生产企业既要树立为用户服务的思想，也要具备相应的能力和条件，不断学习国外的先进管理理念和手段，提升自身的服务水平和竞争能力，切实满足挖掘机用户的施工需求。这就要求挖掘机业务人员既精通业务知识，又要成为挖掘机用户的好参谋；挖掘机服务人员不仅要为用户服务好，同时还要协助客户（尤其是那些缺乏经验的客户）做好设备管理、现场调度、安全检查等工作；挖掘机出现故障要在最短的时间内修复……从而实现挖掘机企业与用户在利益上的双赢。
国内挖掘机生产商要不断研究市场需求、开发新品和变型产品。开发新一代液压挖掘机的变型产品（如焊接车、高原型等），针对市场和用户的个性化要求，及时开发出国内外用户所需要的各种机型和专用工作机具，扩大产品品种和数量，涉足一直靠国外进口的大型液压挖掘机的市场，培育和培植市场增长点。与此同时，和产商还树立用户服务意识和品牌意识，提高服务质量，争取企业与用户双赢。只有这样，挖掘机生产企业才有可能把已经失去的市场份额逐渐夺回来。
3 液压挖掘机的设计方案拟定
3.1课题设计设计要求
本次课题设计要求——设计单斗反铲液压挖掘机的工作装置。
作业参数如下：
（1）动臂长(mm)：4600 （2）斗杆长(mm)：2500
（3）最大挖掘深度(mm)：5542 （4）最大卸载高度(mm)：6160
（5）铲斗最大挖掘力(KN)：116 （6）斗杆最大挖掘力(KN)：75
（7）铲斗半径(mm)：1270 （8）最大挖掘半径 (mm)：8336 （9）最大挖掘高度(mm)：8343
3.2 单斗液压挖掘机的基本组成和工作原理
单斗液压挖掘机为了实现周期性作业要求，设有下列基本组成部分、工作装置、回转机构、动力装置、传动操纵机构、行走装置和辅助设备等。常用是全回转式挖掘机、其动力装置、传动机构的主要部分、回转机构、辅助设备和驾驶室等都装在可回转的平台上，简称为上部转台。因而常又常把这类机械概括成由工作装置、上部转台和行走装置三大部分组成。挖掘机的基本性能也就决定各组成部分的构造和性能。液压挖掘机由柴油机驱动液压泵，把高压油输送到各阀再到有关液压执行元件驱动机构进行工作
液压挖掘机的主要功能运动包括以下几个动作(如图3.1所示):动臂升降、斗杆收放、铲斗装卸、转台回转、整机行走以及其它辅助动作。除了辅助动作 (例如整机转向等)不需全功率驱动以外，其它都是液压挖掘机的主要动作，要考虑全功率驱动。
图3.1液压挖掘机的工作运动
1一动臂升降;2一斗杆收放:3一铲斗装卸;4一转台回转:5一整机行走
本次设计的主要目的是：设计单斗液压挖掘机的工作装置，即动臂升降，斗杆收放和铲斗装卸三个主要工作过程。
3.3液压挖掘机的主要参数确定
液压挖掘机的主要参数表明了液压挖掘机的规格和主要技术性能，液压挖掘机的主要参数分为发动机参数、液压系统参数、主要性能参数、尺寸参数四大类，发动机参数包括发动机额定功率、转速等，液压系统参数包换主泵的流量、压力等，主要性能参数包括整机工作质量、主要部件质量、铲斗容量范围或标称铲斗容量、挖掘力、牵引力等，尺寸参数包括工作尺寸、机体外形尺寸和工作装置尺寸等，其中液压挖掘机主要参数中最重要的参数有三个，即斗容量、整机质量和发动机功率，因为通过这三个参数可以从使用要求、机械本身的技术性能和技术经济指标、动力装置的配套、国际上统一的标准以及传统习惯等方面反映液压挖掘机的级别，故有主参数之称。所以有时采用挖掘机的斗容量作为主参数。例如，机械式挖掘机一般就以斗容量作为挖掘机的主参数并作为主要分级指标。但液压挖掘机可更换的工作装置多，而且同一机型可以根据作业对象或工作尺寸的要求换装不同斗容的铲斗。由于不同厂家的挖掘机采用不同的液压系统，辅助设备能耗及功率储备也有所不同，而且同一型挖掘机在后续改进时，也会改变发动机功率，所以液压挖掘机以功率分级不十分合理。整机质量则直接反映了液压挖掘机本身的重量等级，对其他技术参数影响较大，如挖掘能力的发挥、发动机功率的充分利用、作业的稳定性等要以一定的整机质量来保证，因此整机质量反映了挖掘机的实际工作能力，目前已被广泛用作液压挖掘机的分级指标。
4执行步骤
第1周：调研、资料收集
第2～3周：外文翻译、开题报告
第4周：方案确定
第5～6周：设计计算
第7～9周：结构设计，并完成总装图的绘制
第10～11周：撰写设计说明书
第12～14周：完成主要零件图
第15～18周：整理说明书,准备毕业答辩
参考文献
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