文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
液压挖掘机工作装置铰点优化设计
姓名:卢青
申请学位级别:硕士
专业:机械工程
指导教师:王石刚;潘国远
20090501
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液压挖掘机工作装置铰点优化设计

摘要

液压挖掘机是土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。工作装置的作业由三个油缸的复合动作及铲斗和土
石方的相互作用来实现,其运动和受力分析情况比较复杂。工程应用
中常出现动臂或斗杆开裂失效、挖掘区域不合理、工作装置与机体干
涉以及工作装置铰点销轴早期断裂等故障,给企业造成了巨大损失,
直接影响了国内挖掘机行业的发展。和其他国外的工程机械产品相比,
国产液压挖掘机缺少竞争力,在国内的市场占有率也是相对较低。液
压挖掘机工作装置的优化设计是液压挖掘机设计中极为重要的一部
分,它对于提高整机的工作效率,提高挖掘机的作业性能具有重要的
意义。
本文主要的研究工作及相应的结论主要有以下几个方面:对挖掘机
反铲装置进行了运动学、动力学分析和计算,并对工作装置建立了运
动学方程,得到了反铲装置各关键点的坐标和实现挖掘力的限制条件,
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这为进一步的分析提供了依据;应用 ProE 软件建立了反铲装置的实体
模型及约束条件,并通过分析获得液压挖掘机的工作范围,这有助于
液压挖掘机工作参数的验证;通过运动分析,利用 Pro/E 的测量功能
得到了挖掘机的工作包络曲线图;分析了挖掘机反铲装置斗杆的各个
点的受力情况,并利用 ANSYS 软件对斗杆进行了有限元分析,从而
为下一步实体设计和强度校核提供了可靠的参考数据;最后对该有限
元分析模型的分析结果进行了生产实践强度的试验验证。因此该结果
对设计及试验具有一定的实际参考意义。

关键词:液压挖掘机,工作装置,优化,Pro/E,ANSYS

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2 上海交通大学工程硕士学位论文 ABSTRACT
Optimizing design of
hydraulic excavator’ working mechanism

ABSTRACT

Hydraulic excavator is the major construction machine in the earth moving excavation and
engineering field, and it is widely used in the mechanized construction of energy, transportation,
water conservancy, urban construction and modernized military engineering field. Working
mechanism is the main part for earth excavation, so the performance and reliability of working
mechanism e the important symbol of machine. The work of the mechanism pleted by
compound action of three cylinders and the interaction of earth moving, of which the movement and
force analysis is plex. In practical application, arm crack, unreasonable excavation region,
machine intervene and early failures of hinge often occur, which result in tremendous loss and
directly influence the development of domestic excavator filed. Compared with other foreign
engineering machine, domestic hydraulic excavator is lack petitiveness and has the lower
share in domestic market. Optimization of working