機電學院畢業設計指導書
一、設計題目
wz25-20挖掘裝載機挖掘工作裝置的設計
圖1 挖掘裝載機三維結構簡圖
二、設計引數
1.挖掘裝載機基本結構
挖掘裝載機具有裝載、挖掘兩種功能，俗稱「兩頭忙」。根據gb10186-88(挖掘裝載機術語),挖掘裝載機(backhoe loader)定義為：一種機體前部裝有裝載裝置，機體後部裝有反鏟挖掘裝置的自行式機械。
作為反鏟挖掘使用時，是通過鏟斗機械方向運動進行地平面以下的挖掘。作為裝載機使用時，通過機體向前運動，裝載鬥進行裝載或挖掘，並可提公升、運料和卸料。
目前挖掘裝載機的基本配置結構如下：
（1）車架：車架有整體式和鉸接式兩種，其中主流產品都是採用整體式車架，鉸接式車架是在小型裝載機的基礎上改裝的，僅有少數幾家公司採用這一結構。鉸接式車架最大缺陷是在挖掘作業時的剛性差。
（2）傳動系統：主要採用液力機械傳動。變速箱有同步換檔變速箱和動力換檔變速箱，檔位一般是前四後四。
液力變矩器帶有動力換向裝置，可在行進過程中改變行駛方向，裝載時提高了作業的效率。驅動方式目前一般都有兩種模式，即兩輪驅動和四輪驅動，在公路上行駛採用兩輪驅動，越野和裝載作業時採用四輪驅動。
（3）液壓系統：有兩種主流配置：定量液壓系統和變數液壓系統。
case 和 jcb 等多數公司均採用定量液壓系統，而 caterpillar 和 volvo 則採用負荷敏感變數液壓系統。變數系統可根據負載的大小調整幫浦的排量，因此降低了油耗，液壓系統的發熱量減小，但**較高，對系統的清潔度要求很高；定量系統功率利用率較低，系統發熱量大，但是**便宜。
（4）工作裝置：挖掘裝載機的挖掘裝置實質上是一組平面連桿機構，其結構特點是各部件均採用鉸銷連線，通過液壓缸的伸縮運動來完成挖掘過程的各種作業動作。如圖2所示，動臂下鉸點與車架鉸接，由動臂液壓缸支撐並改變動臂傾角，使動臂繞下鉸點轉動，達到動臂的公升或降。
鬥杆鉸接在動臂上端點，鬥杆與動臂間的相對位置由斗杆缸控制。鏟斗鉸接在鬥杆前端點，鏟斗缸活塞桿伸縮即可使鏟斗繞鬥杆端部伸縮。
圖2 挖掘裝置結構簡圖
2.主要工作效能引數：
（1）發動機額定功率：65kw/2500rpm
（2）輪距：1700mm；軸距：2500mm；最小離地間隙：325mm
（3）裝載裝置：
鬥容：1.0m；最大解除安裝高度/解除安裝距離：2650mm/910mm
（4）挖掘裝置：
鬥容：0.25m3；最大挖掘半徑：4570mm；最大挖掘深度：3600mm；
最大挖掘深度：3600mm；迴轉角度：180度
（5）長×寬×高：7250×2300×3380mm
（6）液壓系統的額定壓力：16mpa
（7）整機重量:9t
三、設計要求
挖掘裝載機設計是由設計圖紙和設計計算說明書兩部分內容組成，具體要求如下：
1.挖掘裝載機**配圖
**圖要完整地表示各部件的構造，體現每個零部件的位置、形狀、尺寸、相互連線方法、運動關係及配合性質。結構設計要合理，圖面清晰整潔，尺寸標註正確，符合國家標準；在圖紙上，應註明主要輪廓、定位及配合尺寸；注出標準件、外購件和零部件的序號及明細表。
2.零件工作圖
零件工作圖是製造和檢驗零件的基本依據，應正確的表達出零件的形狀、大小和構造。在圖紙上完整準確的注出尺寸、公差、表面粗糙度及技術條件等，繪製零件圖要符合有關標準。
3.設計計算說明書
主要包括以下幾方面內容：
（1）挖掘裝載機的型別、構造及效能特點；
（2）挖掘裝載機整體設計
（3）挖掘裝載機反鏟挖掘裝置的設計；
（4）基於autocad軟體的挖掘裝載機整機、挖掘裝置及零部件的繪圖；
（5）挖掘工作裝置運動學**分析。
（6）參考文獻
設計計算說明書是設計的主要依據，要有統一的規格和書寫格式，論述要有條理，論據要充分。說明書中所用公式應註明引用的參考文獻，並註明代號意義和單位。單位均採用國際單位制，計算結果應準確無誤。
四、設計內容
1.挖掘裝載機概況
挖掘裝載機的型別、構造、效能特點及發展趨勢介紹，挖掘裝載機與挖掘機、裝載機的比較。
2.挖掘裝載機總體設計
3.挖掘裝載機反鏟挖掘裝置的設計
（1）挖掘裝載機工作裝置的基本引數的選擇與典型工況分析確定；
（2）挖掘裝置受力計算、強度計算及銷軸的強度驗算；
（3）反鏟挖掘裝置總體結構及主要零部件（動臂、鏟斗、鬥杆、銷軸
等）的設計。
4.挖掘裝載機反鏟挖掘裝置的三維建模及**分析
（1）應用pro\e軟體等三維建模軟體進行幾何建模，繪製如下圖示搖桿、拉臂、連桿、搖臂等關鍵部件的三維模型；
圖3 鬥杆三維模型圖4 拉臂三維模型
（2）應用admas軟體進行初步的運動學**分析
5.參考文獻
底盤構造與設計；鏟土運輸機械；挖掘機設計；輪式裝載機設計；工程機械構造；機械設計；機械製圖；機械設計手冊；gb9141—88單鬥液壓挖掘機設計標準。
五、挖掘裝載機挖掘裝置設計方法和步驟：
（1）熟悉題目，收集相關資料。要明確設計題目的內容和要求，細讀指導書，查閱、收集與設計有關的技術資料，其中包括書籍、**、設計圖紙及參考圖冊等；要對所設計的挖掘裝載機的用途、效能特點、主要引數、零部件的功用、結構組成等進行分析研究，力求做到理解、消化，進而在設計中有所創新。
（2）選擇設計方案，進行反鏟挖掘裝置、主要零部件的計算，同時繪製布置圖。在計算過程中，要邊算、邊畫、邊修改，即所謂「三邊」設計。
（3）繪製裝配草圖。根據結構件初步選擇和估算的尺寸，繪製裝配草圖。繪製草圖時要充分注意零件、元件的結構工藝性及安裝位置。
（4）主要零部件的驗算。在主要零部件尺寸和位置確定後，零件的受力狀態，力的大小、作用點和方向都可以確定。此時，便可對零件進行較為精確的驗算。
驗算的內容可根據設計說明書的要求，確定驗算零件與驗算專案。
（5）修改和完成裝配圖。根據驗算結果修改草圖，經審查後確認無誤，完成裝配圖。
（6）繪製零件工作圖。繪製零件工作圖要注意同裝配圖核對相關尺寸與公差配合，應協調統一。
（7）編寫設計計算說明書。設計計算說明書的編寫應在設計過程中進行，隨時記錄設計方案與資料，及時整理草稿，待圖紙設計完成後，稍加整理即可完成說明書的編寫任務。
六、可行方案的篩選方法提要
根據設計任務書中提供挖掘裝載機的機型及其主要效能引數與結構尺寸，確定總體設計方案，進行設計計算。
七、已學過的相關理論知識提要以及與設計題目有關的新知識
本設計題目主要應用工程機械構造、工程機械底盤構造與設計、鏟土運輸機械、挖掘機設計、輪式裝載機設計、機械設計、機械原理、機械製造工藝、機械製圖、互換性與技術測量、理論力學等課程知識，與設計題目有關的新知識主要有挖掘裝載機等方面相關知識。
八、指導方式和大致的進度安排
設計時間大致為15周，進度安排如下，以供參考。
第一階段（3周）：熟悉課題內容，畢業實習，調研，查閱資料，確定總體方案；
第二階段（5周）：總體設計，反鏟裝置理論研究分析及設計計算；
第三階段（4周）：繪製整機**圖及部件圖，編寫計算說明書；
第四階段（2周）：技術總結，整理圖紙和計算說明書；
第五階段（1周）：畢業答辯。
九、本題目的重點和難點
重點：挖掘裝載機挖掘工作裝置的分析及計算
難點：挖掘裝載機在典型工況下工作裝置的分析與計算，極限工況下反鏟挖掘裝置的受力分析。
十、任務書中開列的參考資料的使用方法及所指有關法規的說明
任務書中開列的參考資料，在設計中被引用的，應該在引用處的右上角註明。在設計過程中，要嚴格遵守國家標準的有關規定，對行業標準和企業標準可以參考執行。所應用的字母應遵守國家的有關規定，所用單位以國家法定單位為準。
十一、設計說明書撰寫要領
1.畢業設計說明書。應闡述整個設計內容，要突出重點和特色，**並茂，文字通暢。說明書的正文本數不少於2萬字。
2.所列參考文獻15篇以上。
3.翻譯與課題有關的1萬印刷字元的外文資料（約2500漢字），並將原文和譯文附在設計說明書後面（譯文頁數不計入正文頁數）。
4.說明書中應有中、英文內容摘要並附在說明書的前面。
5.畢業設計（**）應有技術經濟分析內容。如設計方案的技術經濟分析、比較和論證等內容。
十二、答辯之前學生應作的準備工作提要
1.按照學校要求整理準備好設計計算說明書、圖紙、電腦程式等設計成果。
2.對主要設計理論、方法進行回顧、梳理與總結。
3.複核圖紙與設計說明書，編寫答辯提綱。
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