小型液壓挖掘機設計（工作裝置設計）

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置設計） B 開題報告 一、本課題設計（研究）的目的： 挖掘機作為我國工程機械的主力機種，特別是小型液壓挖掘機被廣泛應用于建 筑，市政，供水，供氣，供電農林建設等工程。小型液壓挖掘機產品的核心技術就是 液壓系統(tǒng)設計，由于挖掘機的工作條件惡劣，要求實現(xiàn)的動作復雜，于是它對液壓系 統(tǒng)設計提出了很高的要求，特別是對工作裝置液壓系統(tǒng)的設計。因此，對挖掘機工作 裝置液壓系統(tǒng)的分析設計對推動我國挖掘機發(fā)展具有十分重要的意義。 本課題的主要目的：通過畢業(yè)設計，使學生掌握工程機械產品設計的基本方法、 基本技巧和基本過程，熟悉計算機輔助設計和技術文件的寫作方法。掌握小型液壓挖 掘機工作裝置的動力總體設計及計算和主要零部件的設計技巧。 二、設計（研究）現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（文獻綜述）： 由次貸危機引發(fā)的全球金融危機導致原起重機主產地和主體市場——歐洲各國 以及日本整體經濟下滑，在沒有得到相應的政策性投資和經濟復蘇跡象呈現(xiàn)之前，中 國等經濟基礎相對比較穩(wěn)定的發(fā)展中國家成為挖掘機甚至是整個工程機械市場爭奪 的焦點。因而，國際品牌開始不斷加大對國內市場的投入。一方面在中國建立生產工 廠和改制工廠，并建立相關的供應、銷售、服務體系、降低制造成本，實現(xiàn)本地化生 產；另一方面加大對中國市場的研究力度，相繼推出與中國市場相適應的產品。 挖掘機是工程機械的標志性產品，部分中國工程機械企業(yè)也正以小挖為突破口， 進軍挖掘機產業(yè)，并由此擴展到其他小型工程機械。中國挖掘機產業(yè)基本走出了宏觀 調控帶來的不利影響，而且產品結構和區(qū)域結構發(fā)生了顯著的變化。小挖產業(yè)近兩年 的需求變化也說明這一點。 許多國外企業(yè)在中國加大投資，進軍小挖產業(yè)也證實他 們看好中國這個工程機械大市場。如韓國斗山、現(xiàn)代在中國實現(xiàn)年銷 2000 臺小挖目 標的基礎上加大技改與新產品研發(fā)，目標直指年產 5000 臺。日本石川島也在廈門建 廠生產小挖圖謀 10%的市場份額。全球銷量第一的日本久保田也希望能占領 20%的份 額，目前年銷 200 臺左右。美國特雷克斯兼并了合肥卓爾及北建，成立了三河工程機 械公司。2006 年目標產銷 300 臺，2007 年目標為 1200 臺。JCB、CASE 也都加大中 第 63 頁  共 66 頁 小型液壓挖掘機設計（工作裝置設計） 國市場的開拓力度，而國內工程機械企業(yè)也想抓住目前的好時機進行調整，紛紛加強 技術改造，調整小挖產能。如廣西玉柴工程機械公司投資 2.1 億元技改完成 5000 臺小 挖生產能力，2005 年產銷 1946 臺，出口 648 臺，已占據國內小挖第一把交椅。湖南 山河智能機械股份有限公司加大技改，調整出三條裝配線，年產能力也達 3000 臺 ，2005 年產銷也已超千臺，而且大批出口。廣西玉林開元機器第一期投入 4000 萬，2006 年 投入試制，2007 年產銷目標 500 臺，最終目標 4000 臺。其他企業(yè)如廣西桂林華力重 工、廣西柳工集團、江西南特集團、大連黑貓、湖南九五重工、江西南昌華工等都在 緊跟市場調整結構，力爭在最短時間躍上新臺階，向行業(yè)前列挺進。 但是，國內眾多的小型挖掘機制造企業(yè)普遍存在機制、資金、人才、管理等綜合 實力的不足，難以形成核心競爭力和規(guī)?；l(fā)展。原因是小型液壓挖掘機的技術壁壘 較高、設備投資較大、生產專業(yè)性強等特點，產業(yè)準入門檻比較高。達不到一定的經 濟批量，就無法保證企業(yè)的經濟效益和持續(xù)發(fā)展的動力。 小型挖掘機主要由結構件總成、覆蓋件總成、行走裝置、回轉裝置、液壓系統(tǒng)、 動力系統(tǒng)、電器系統(tǒng)和空調裝置等 8 大部分構成,其中最為關鍵核心的是液壓系統(tǒng)和動 力系統(tǒng)。小型挖掘機的工作性能和作業(yè)可靠性主要取決于液壓和動力這兩大系統(tǒng)的設 計和品質，其他零部件的技術相對較低。小型挖掘機的液壓系統(tǒng)中泵、閥、馬達等關 鍵技術、工藝和知識產權基本掌握在日本、德國等少數(shù)國家的廠商手中，采購成本約 占據了整機成本的 40%。與挖掘機相配套的小型發(fā)動機技術也掌握在日本、美國、德 國等發(fā)達國家手中。 目前，我國小型挖掘機的關鍵部件必須依賴進口，通過國際化采購提高了整機性 能和可靠性。隨著國內小挖市場的持續(xù)升溫，國產小挖關鍵配套件缺失的矛盾進一步 升級，無奈選擇進口國外關鍵零部件的小挖生產企業(yè)，同時面臨采購“瓶頸”。據了解， 多數(shù)小挖企業(yè)目前都面臨供不應求的局面，市場持續(xù)升溫讓生產企業(yè)們不斷調整生產 計劃，但關鍵零部件的缺失，令這些企業(yè)不得以而為之。眾所周知，制約我國工程機 械品質提升的一個重要因素，就是基礎配套件的落后以及上游供應鏈的薄弱。迫于競 爭的加劇，挖掘機制造企業(yè)對配套件質量的要求越來越高，國產小挖企業(yè)幾乎都選擇 進口外國的關鍵零部件。而小型液壓挖掘機的工作裝置的生產設計就往往依靠于各種 零部件的設計制造。 第 64 頁  共 66 頁 小型液壓挖掘機設計（工作裝置設計） 三、設計（研究）的重點與難點，擬采用的途徑（研究手段）： 一.小型液壓挖掘機設計開發(fā)重點是工作裝置設計，工作裝置的設計包括以下幾 個內容： 1.動臂結構的設計，根據實際要求合理選擇動臂的結構形式，因為動臂是工作 裝置的主要構件，斗桿等的結構形式往往取決于動臂的結構形式。 2.鏟斗的選型，根據挖掘機的工作環(huán)境與對象決定鏟斗的形狀與大小。 3.斗柄的結構設計。 二.而本課題的難點是挖掘機液壓裝置的選型與設計，液壓挖掘機是采用液 壓傳動裝置來傳遞動力的，有液壓泵、液壓電動機、液壓油缸、控制閥以及各種液壓 管路等液壓元件組成。 三.解決途徑： 設計過程中，要求查閱搜集大量國內外資料，密切聯(lián)系同組其他同學，在原有 的設計基礎上，認真了解小型挖掘機各個型號的設計要求。然后根據指導老師要求， 應用解析法與 CAD 制圖結合必須時應用 PRO/E 軟件進行繪圖及仿真模擬，使設計更 加準確合理。 四、設計（研究）進度計劃： 第 1-3 周 計思想 現(xiàn)場單位學習與收集查閱期刊資料，并進行歸納總結，初步形成設 第 4-6 周 做好液壓挖掘機工作裝置設計的準備工作，翻譯外文文獻，撰寫開題報告 第 7-9 周 第 10-14 周 第 15-16 周 第 17 周 完成工作裝置設計、參數(shù)的制定和部件計算方案初稿 完成工作裝置設計方案的修改，繪制總圖 完善工作裝置設計和編寫畢業(yè)設計說明書 整理資料，進行畢業(yè)答辯 第 65 頁  共 66 頁 小型液壓挖掘機設計（工作裝置設計） 五、參考文獻： [1]  黃東勝、邱斌  現(xiàn)代挖掘機械[M]  北京：人民交通出版社，2003 [2] [3]  何挺繼、朝勇 . 現(xiàn)代公路施工機械[M] 北京：人民交通出版社，1999 朱齊平 . 進口工程機械使用維修手冊[M] 沈陽：遼寧科學技術出版社，2001 [4] 2000  趙顯新 . 工程機械液壓傳動裝置原理與檢修[M]  沈陽：遼寧科學技術出版社， [5] [6] [7] [8] [9]  單斗液壓挖掘機[M] 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1980 J. of Mechanical Engineering[J] 李自光 展朝勇.公路施工機械(第二版) 北京：人民交通出版社，2008 吳慶鳴 何小新.工程機械設計[M] 武漢：武漢大學出版社，2006.4 劉文伯 陳國威 機械工程手冊（第二版） 機械零部件設計卷 北京：機械工業(yè) 出版社，1996 [10] 葉偉等《挖掘機工作裝置液壓操縱回路 (一)》建筑機械.2003. [11] 黃誼等.《液壓傳動》.機械工業(yè)出版社.2000.9 第 66 頁  共 66 頁