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小型挖掘机驾驶室外部造型与顶盖前窗总成设计

第一章绪论

1.1 人机工程学概述

人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。人机工程学是本世纪五十年代迅速发展起来的一门新兴学科。它主要研究工程技术设计如何与人体尺寸、生理和心理特性相适应的问题。人机工程学的最大特点是把人看成是系统中的一个组成元素，以人为主体详细分析人一机器一环境之间的相互协调关系，使机器或者设备适合人的生理和心理要求，以及其他因素，从而达到工作环境舒适安全，操作准确、省力、简便，减轻操作疲劳和提高工作效率。

1.1.1 人机工程学的发展

人机工程学的发展大致经历以下几个阶段：(一)机械发展初期。机械设计只考虑物理原理而忽视操作者的因素，造成许多差错和事故。因此对机械改进和重新设计成为工程技术人员、生理学家和心理学者共同研究的课题。其特点是选择人和训练人，使它适应于机器。(二)随着工业技术不断发展的需要，机械种类不断增多，对机械的性能要求也越来越高，机械的操作也相应复杂起来，人们往往难以掌握，这迫使工程技术人员在设计机械时考虑人的生理、心理特性与机器的关系，使机械系统适应人的操作，形成人机工程学。(三)工业技术特别是电子计算机的出现和发展、各种高科技领域的突破以及自动化技术的发展，促进工业生产发生了一系列变革。人与机器、环境之间的关系愈来愈复杂。系统研究人一机器一环境的关系，以创造出最适合人工作的条件和环境，使人机系统综合效能达到最高。这形成了现代人机工程学。

我国人机工程学的研究在三十年代开始即有少量的开展，但系统和深入的开展则在八十年代以后。1980年全国人类工效学标准化技术委员会和1984年国家军用人一机一环境系统工程标准化技术委员会的建立，有力地推动了我国人机工程

学研究的发展。

1.1.2 人机工程学的应用

通过多年的研究和应用，人机工程已发展成为一项独特的应用技术，即“人一系统接口技术”，以增强安全性、健康性和舒适性，提高工作效率，改善工作质量。“人一系统接口技术”己逐渐形成以下四个分支：①人-机器接口技术。研究人的生理和知觉特性，并将其相关成果应用到操作、显示与工作空间布局的分析、设计和评价等过程中。②人一环境接口技术。研究处于各种环境状态(光、热、噪声和振动等)下人的能力及其极限，同时加强人的能力建模方面的生态学研究。③人一软件接口技术。研究人们获取和加工信息的方式，该技术应用于设计或完善系统软件，从而提高可使用性。④人一组织接口技术。前述三种接口技术的研究重心都是单个的操作者和操作小组(子系统)。可以说是处在“微观”人机工程层次上。与此相反，人一系统接口中的人一组织接口技术更显“宏观”。它在与系统中的人和技术相互作用时，解决工作系统的整个结构问题。从概念上讲，它是一种自上而下的社会一技术系统方法。着重研究组织系统和工作系统的设计及与此相关的人一机器、人一环境和人一软件等多个接口的设计。随着人们对人一机器一环境之间关系的进一步认识，以及对人体潜力和局限的研究，人机工程学的应用逐步走向了实用阶段，特别是在航天飞行器安全设计、汽车设计、家居环境设计、办公室空间设计等方面，人机工程已经成为设计是否成功的决定因素。

1.2 人机工程学在挖掘机驾驶室设计中的应用和研究现状

二十世纪八九十年代以来，小型工程机械在市政工程、交通等施工中发挥了较大优势并得以迅速发展。小型挖掘机在这些工程中为节省人力、物力做出了较大贡献，满足了城市各种作业要求，在城市狭窄的工作空间内能够最大限度地发挥其生产能力，逐步成为城市施工中具有代表性的施工机械。伴随着小型挖掘机市场的不断扩大和客户需求，国内外对小型挖掘机技术的研究也与日俱增。经过三十年的不断改进和完善，小型挖掘机在技术性能、作业功能、作业效率、安全、环保、节能和维护保养等方面有了大幅度的提高。

本文主要针对小型挖掘机驾驶室的外部造型及前窗与顶窗总成设计进行研究。其所研究的内容包括驾驶室采光范围、安全性舒适、坐姿舒适、动态舒适、温度舒适、接触舒适、操作舒适、视野良好等等，这些都属于人机工程学的研究范畴。

1.2.1 国外研究现状

小型挖掘机（国外一般指整机质量在) 6t 以下的液压挖掘机，国内把10t 以下的液压挖掘机都称为小型挖掘机，以下简称小挖）的生产始于上世纪70 年代。1985 年以后，由于技术的进步，这种产品得到了迅速的发展，技术上日臻成熟、完善。目前，世界上专业批量生产小挖的著名企业有20多家，主要分布在日本、美国、欧洲等地。处于前列的有日本的小松、久保田JCB等公司。日本一个国家在上世纪90年代初小挖的产量曾达到创纪录的7 万多台，目前也在4 万台以上，欧洲、美国等目前也各有2万台以上的产量。日本、西欧、美国等发达国家既是小挖的生产大国，也是小挖的使用大国。国外对在小型挖掘机的研究上，创新是永恒的主题，在bauma 2004 上展出的挖掘机中，大多数都融入了一些新理念。包括新产品、新结构、新工艺和新方法等，这些新理念不同程度地推进了小型挖掘机技术的法杖，使得加工简单，焊缝减少，强度增加、性能完善、成本降低、维护方便、外形更加完美等。特别在驾驶室的改进研究上，如NEUSON的12003VIRIO；驾驶室大幅度侧翻，利于维护，如NEUSON的3703；雨刮器安装在驾驶室的主梁上，克服了安装在玻璃上的弊端。对于驾驶室渐入人性化的设计更是在国外得到了广泛的应用：驾驶室布置美观，座椅舒适。上下前后可调。前窗上翻轻便，视野开阔，空间布置合理，色调温和，配备冷暖空调，收放机，使工作成为一种享受。安全带已经是必备装置，防落物及防侧翻结构已经被很多大公司作为标准配置采用。操作系统全部是液压先导或电子控制，大大减轻了操作者的劳动强度，提高生产率。目前国外对挖掘机驾驶室舒适性方面研究和发展已经达到了较高的水平，个别比较先进的挖掘机其舒适性甚至可以与一些普通轿车相媲美，比如美国的卡特彼勒(CATERPILLAR)公司，英国的杰西博(JCB)公司，瑞典的沃尔沃(VOVOL)公司，日本的小松(KOMATSU)公司、日立(HITACHI)公司等，这些公司生产的履带式液压挖掘机，其驾驶室内部的设计从座椅到仪表盘、操纵杆、脚踏板都非常人性化，其司机视野性能和操作舒适性以及室内温度、空气对流和

噪声水平都达到非常高的水平。这些公司生产的挖掘机驾驶室不仅达到了人机布置的科学性，还普遍采用全封闭式驾驶室，同时也注意驾驶室内温度、湿度和气流速度等的调节，使得驾驶员无论在什么样的气候条件下作业都会感觉到舒适。

由此可见，人机工程学在驾驶室的设计和布置中发挥着重要作用，根据人机工程学相关原理的要求，国外也制定了一系列的驾驶室设计标准，供工程设计人员参考，其中SAE和EEC是国际上被广为采用的两种标准，日本在这方面也制定了自己的标准。

1.2.2 国内研究现状

国内生产小挖的最著名企业是玉柴，它的产品品种规格型号产量在国内都处于第一位。1989 年玉柴在天津工程机械研究所的帮助下开发、试制、生产1.3t 的小型液压挖掘机，1990 年正式投产。产品以出口为主，现在已累计出口小挖达2000 多台。去年该企业的年销售量超过了600 台。处于第二位的企业是韩国在中国的合独资企业大宇和现代二家，在国内产销量均超过了200 台。

随着国内对小挖功用的认可，国内生产小挖的企业正在逐年增多，产量也在逐年增加，去年的产销量超过了1100台，预计到2005年国内小挖的年产量将达到3000台以上。

在国内,人机工程学在工程机械(如装载机、挖掘机等)驾驶室的设计和布置中得到了一定的应用，东北大学的黄英，张以枕2000年发表的《人机工程学在工程机械司机室布置与设计中的应用研究》，已经将车身设计中的人体布置加以应用到了工程机械中，研究了如何以驾驶员为中心，用人机工程学的原理进行司机室内座椅、方向盘、仪表盘、操纵手柄、脚踏板等室内设施的布置。东北大学的杨英、张国忠、冯丽敏发表的《用因子分析法确定工程机械驾驶室尺寸综合因子G》，以多元统计分析理论为依据，采用因子分析技术对工程机械驾驶室内部尺寸的测量值进行分析处理，建立因子模型，最终找出各尺寸变量对手伸及界面影响的驾驶室尺寸综合因子G及其得分公式，以此作为工程车辆驾驶室内操作部件舒适性设计的理论依据和现有驾驶室内布置是否合理的一个标准。吉林大学黄建兵的硕士学位论文《人机工程学在工程机械驾驶室布置设计的应用研究》中详细的论述了人体模型在工程机械驾驶室布置中的作用，并将汽车车身设计方法和理论

应用到工程机械中。福州大学朱燕辉的硕士学位论文《装载机驾驶室人机界面设计研究》中系统的阐述了装载机驾驶室中驾驶员视野性能校核、操作装置人机设计、驾驶室作业空间设计等内容，并应用模糊评价理论对装载机驾驶室人机界面进行了综合评价。福州大学朱辉硕士学位论文《装载机驾驶室人机工程设计方法研究》中对驾驶室人机工程设计方法做了详细的论述。在对驾驶室进行人机工程设计时，一般以中国标准化与信息分类编码研究所提供的人体尺度的百分位值为标准，根据“去两头”原则以5％和95％百分位的人体尺度值来制作代表最小和最大身材的人体模型，以驾驶员为中心，用人机工程学相关原理进行驾驶室内座椅、方向盘、仪表盘、操纵手柄、脚踏板等室内设施的布置。这样可以使设计出的驾驶室满足90％司机的需要，同时也使驾驶室的布置与设计有规律可循。国内关于人机工程的标准的制定起步较晚，但也做了一些工作，如：对人体模型的测量统计和分析，公布了中国成年人人体尺寸标GBl0000-88，目前工程机械设计主要参照383683-84《工程机械操纵的舒适区域与可及范围》进行设计，这些对中国人机工程的应用研究起到了一些推动作用。对驾驶室的顶窗以及驾驶室的前窗视野问题一直是国内研究的重点对象，根据人机工程学的各方面的规定及要求进行不断的改进。

1.3 设计的目的意义及主要内容

1.3.1 设计的目的与意义

国际上，汽车在开发设计上己经成熟地应用了人机工程学的理论和方法，遵照比较全面和规范的设计标准合理地进行设计工作，比如SAE(美国汽车工程师学会标准)，IS0(国际标准)，JIS（日本工业标准)以及GB(中国国家标准)都有关于轿车、载重卡车等机动车的有关操作空间、视野、仪表、布置、驾驶员位置等非常全面的设计标准，给开发设计带来极大的方便。然而，在挖掘机行业中，由于国际大公司的行业垄断与技术封锁，只有世界上一些大型的公司才对该项目进行研究，而且不对外发布其成果与标准。这严重的影响了中国挖掘机行业的发展和崛起。

同时由于中国在挖掘机行业和人机工程学的研究方面落后于西方等先进工

业国，目前国内尚无比较完整的挖掘机驾驶室研究设计的相关标准作为参考，本课题基于此，将人机工程学的理论应用到挖掘机驾驶室的外部造型设计、前窗顶盖总成设计和舒适性研究中去。

因此，本课题具有以下目的意义:

(l) 提高和促进了国内人机工程学的应用研究与扩展使用领域;

(2) 将成熟的汽车设计方法应用于挖掘机驾驶室的设计中，使国产挖掘机驾驶室的操作舒适度和安全性从技术上得到改进，提高了挖掘作业的工作效率;

(3) 对改进和完善目前国内现有的挖掘机驾驶室设计标准有一定的帮助，为加快国内挖掘机驾驶室行业的发展奠定了基础;

(4) 系统的介绍了挖掘机驾驶室的设计任务和方法，对提高工作效率，改进的落后设计手段具有一定的帮助;

1.3.2 设计的主要内容

本设计主要结合人机工程学原理，利用CATIA软件，对小型挖掘机的外部造型进行改造设计，并对其前窗及顶盖的总成进行设计，具体内容如下：（1）对挖掘机驾驶室在CATIA环境下进行内外部造型设计和总体设计，主要对驾驶室设计中的各个方面提出总体设计要求，明确设计目标（即上述待解决的问题）。总的来说，就是要求所设计的驾驶室安全、舒适、外形美观、结构合理、操作方便、符合人机工程学原理；

（2）对驾驶室前窗顶窗进行改进，以求达到完美的视觉要求及改进，并在软件模拟情况下调整窗户角度以及其透明度，尽量让驾驶员有个舒适的视野范围；

（3）对小型挖掘机驾驶室进行人机工程设计，主要包括人机工程学相关理论的研究，H点的优化，驾驶室视野性能研究，眼椭圆、手伸及界面、仪表及仪表板布置设计，座椅界面设计，操作装置的布置与设计，驾驶室作业空间设计。

1.4 本章小结

本章阐述了人机工程学的发展，以及其在驾驶室设计中的作用，并交代了论文设计的内容，以及此设计的意义。

第二章小型挖掘机的驾驶室内外部总体设计

2.1 现代挖掘机驾驶室设计存在的问题及要求

2.1.1 国产挖掘机驾驶室存在的问题

目前国外挖掘机驾驶室不再是仅具有遮风挡雨的功能，而是普遍采用人机工程学原理设计。与国外挖掘机驾驶室相比，国产挖掘机的驾驶室普遍显得粗糙、简陋，并且在使用过程中暴露出不少问题。主要表现为:

(l) 内部布置不符合人机工程学要求。由于监控仪表台体积过大，妨碍了驾驶员座椅的调节，造成下视能力不足。挖深沟作业时，驾驶员只好半蹲着进行操作，不仅降低了工效，而且增加了驾驶员的劳动强度。此外，一部分手柄、按钮的布置不当，也给驾驶员的操作带来许多不便;

(2) 密封性差。外部的杂物、灰尘和雨水等容易进人驾驶室，影响了仪器仪表的正常工作;

(3) 驾驶室的减振性能不高，驾驶室内振动较大;

(4) 驾驶室结构不具备足够的刚度和强度;

(5) 隔音效果不好，室内噪声高，舒适性较差;

(6) 制冷空调性能较差;

(7) 外观造型较差，表面质量不好，接合处粗糙。

随着现代工业的发展和人类生活质量的不断提高，挖掘机驾驶室的设计呈现出以下几个趋势:①人性化。“以人为本’，是挖掘机驾驶室设计的基本要求，建筑工程作业量大，要提高驾驶员的工作效率就必须减少驾驶疲劳，所以对于挖掘机驾驶室的设计，无论从技术到外形，都将不断诉求更为“人性化”的设计。

②智能化。挖掘机将伴随着先进的技术而不断更新换代，操作更简单易学、更自动化、更安全可靠。③与先进的材料技术相结合。新材料与新技术为设计提供了更大的创新余地。④绿色、环保设计。绿色设计思想在现代设计中不断延续，能源、噪音、振动、排放物都将是我们设计中必须考虑的环境因素。

2.1.2 现代挖掘机驾驶室的总体设计要求

驾驶室是挖掘机整机的重要组成部分，其造型美和外观美对整机的形象影响很大。在设计驾驶室时，首先要注意造型结构设计与功能设计之间的协调统一，在符合结构、使用和工艺要求的前提下，使外形给人以美观协调的感觉;同时要注意整体性要求，即驾驶室与整机的整体观念，注意整机的侧向视觉效果和立面造型的协调，驾驶室与整机的外部轮廓应自然沟通成形;另外还要注意涂装工艺和色彩设计符合美学的要求;最后还关系到驾驶员作业时的安全性和舒适性，以及疲劳度的减轻和工作效率的提高。因而驾驶室的设计在产品设计中占有重要地位。

现代挖掘机驾驶室的总体设计要求是:

(l) 具备足够的刚性和强度;

(2) 具有保障驾驶员人身安全的结构形式或装置，主要指防落物装置(FOPS)和防翻滚装置(ROPS);

(3) 驾驶室要视野开阔、美观大方，具有一定的审美价值。比例、尺寸符合人机工程学及审美学要求;

(4) 具有隔热、减振及降噪功能;

(5) 室内应空气畅通，温度可以调节。

总的来说，就是要求所设计的驾驶室安全、舒适、外形美观、结构合理、操作方便、符合人机工程学原理等。

2.2 造型设计

挖掘机驾驶室的造型要求简洁、协调统一、稳重、美观大方。传统挖掘机驾驶室的外形线条主要是直线加棱角，由于直线形结构具有工艺简单的特点，因而在我国早前得到广泛的应用。但单纯的直线线条不符合人们的审美要求，圆弧和曲面能体现自然美的特点。异型管弯曲成形的圆弧框架结构，给人以线条流畅、自然、美观的感觉。金属薄板件压延成形、模具成形、无骨架双层板拼焊的圆弧，以及曲面流线造型，具有精美、流畅、自然等优点。目前挖掘机驾驶室己由原来的直线棱角风格逐步演变到圆弧曲面流线形风格。

在比例与尺寸设计上，除满足功能与结构需要外，应主要考虑人机因素，参照人机工程学与审美学进行选择(可参考有关标准)。

2.3 刚性与强度设计

驾驶室属薄板结构件，通常采用以下方法增加其刚性和强度。

(l) 箱形结构。驾驶室骨架的主要立柱、横梁采用箱形断面结构或方钢；

(2) 加强筋。可采用平板、角钢、槽钢等多种加强形式；

(3) 重叠。在受力大的薄板处焊贴一定厚度的钢板；

(4) 框架结构。薄板表面贴焊框架，如门框架，可有效地减少翘曲变钢形；

(5) 变形薄板。如驾驶室顶部采用冲压成波浪形状的薄板；

2.4 安全性设计

挖掘机的作业环境较为恶劣，存在一

定的危险性，有关部门对各种车辆事故统

计数据分析表明:在挖掘机车辆事故中，翻

车事故占总事故的56.7%，落物事故占总事

故的2.6%。由于挖掘机的质量较大，翻车

事故的致命伤害率极高。为防止其倾翻和

落物对驾驶员的伤害，我们应设计防落物

和防翻滚驾驶室，这对于产品适应市场需

要，进入国际市场也具有重要意义。

目前国内驾驶室保护装置多采用在驾驶室外安装一组栅栏结构，如图2-2所示。这种结构在落物和倾翻时对驾驶员具有很好的保护作用，但是这种栅栏结构由于安装于驾驶室外部，对驾驶员的视线有很大的阻碍，不利于驾驶员的作业。

国际上通用的安全驾驶室是直接对驾驶室的立柱以及顶部进行安全性校核和设计，这样设计出的驾驶室既能满足强度要求又不对驾驶员的视线造成阻碍。

2.5 舒适性设计

驾驶室的舒适性设计是指采用适当的装置和措施来减轻、降低噪声，畅通空气，调节温度。

2.5.1 色彩

色彩对人们心理、生理的作用是非常重要的，在设计中不可忽视。机械整体的色彩、操纵部位的色彩、信号的色彩以及工作场所的色彩都对人的心理和生理产生很大影响。色彩具有明显的美观特性，设计不当还能给人造成疲劳的感觉，因此在色彩设计中需注意以下问题:

(l) 挖掘机以动态的形式出现在不同的背景下，因此色彩的选择要考虑经常遇到的物体和背景，以期达到光学平衡，与背景颜色相互协调;

(2) 挖掘机在正常环境中作业时，车体应明显清晰可见，而且不使视力紧张;

(3) 外表涂成多种不同色调时，应设置分色镶条，以方便工艺过程和防止邻近色彩造成过度强烈的对比;

(4) 充分理解色彩学中三原色与喷漆漆色调配中黄、蓝、白、红、黑五种主色的异同点。在喷漆漆色调配中，颜色在湿态下色淡，干后变浓;

(5) 要考虑用户所在地的环境因素，应根据不同的具体条件，决定冷暖色调的取舍。

2.5.2 降噪与减振

(l) 噪声。噪声会损害人体健康，引起各种病症，还能使人产生各种非正常的情绪，引起人们精神上的烦恼，造成工作效率降低，甚至造成操纵失误，产生

不良后果。噪声还会掩盖安全信号或机器的不正常声响，导致事故。所以，设计产品时必须考虑降噪和防噪问题。

(2) 振动。人体是一个弹性系统，有自己的振动特性(以4～8Hz，10～12Hz，20～25Hz分别为第1，2，3阶共振峰)。人的各个器官也有自己的共振频率，例如眼睛的共振频率为20～25Hz，头为25～30Hz，手为30～40Hz，内脏为5～8Hz，神经为245～250Hz。振动会使人不舒适，降低人的视觉和操作效率，增多失误，尤其发生共振时可能造成人体疾患。研制产品时，要通过测试检查，并在设备结构和元件上采用隔振、吸振和缓冲减振等装置，避免达到生理临界范围的机械振动并将冲击传至人体。

驾驶室噪声来源于动力系统、传动系统和机体振动。降噪的主要措施是隔离吸收和减少共振。

①在结构上尽可能将驾驶室与发动机罩分离，以减少噪声直接传入;

②驾驶室的密封性要好，室内所

有操纵杆件、手柄、踏板的开口处均加

橡胶套密封，门框及玻璃周边用柔软而

有弹性的密封条嵌套，以阻隔噪声传

入，并缓冲门窗的振动;

③驾驶室板壁用薄钢板组成夹层

壁，中间填充吸收声音和振动的材料，

隔绝噪声传播，抑制机械噪声传递和吸

收噪声。板壁内面选用橡胶板、人造革

或粗线织物作蒙皮，有利于隔声、消声

和隔热;

④采用中间夹透明塑胶的双层玻璃做门窗，提高隔声效果，减小振动;

⑤驾驶室总成与车架之间采用弹性连接，达到缓冲和隔振的目的。减振橡胶垫块如图2-3所示。驾驶室相对机体振动时，橡胶垫块承受垂直方向和水平方向的冲击载荷，从结构上起到弹性隔振作用。

2.5.3 通风与温度调节

客观标准的舒适温度是生理学和医学上认为对于人体最适宜的温度:工作时为19～21℃，休息时为25～29℃，标准温度为21～30℃。在“工作温度”下，操作者可以安全、健康、有效地工作，故又称为“允许温度”。

驾驶室应通风良好，温度调节简便。全封闭驾驶室室内外空气隔绝，必须安装通风装置，保持室内空气的新鲜，安装空调系统调节室内温度。

2.6 CATIA在外部造型中的应用

2.6.1驾驶室的整体设计

在整体设计时，采用传统的上窄下宽的塔式结构来体现工程车的稳重大方的视觉感。在连接面得处理上采用圆弧过渡，与常见的挖掘机驾驶室相比，图2-4的整体感觉是小巧、紧凑。此外，在比例的选择上以均方根、整数、黄金分割比例为主：颜色以纯度低、明度高的黄色为主

图2-4 驾驶室整体示意图

2.6.2前围及前风窗的设计

前围是驾驶室的正面，因而在整个驾驶室的设计过程中显得尤为重要。以往由于直线条在结构工艺上简单、成本低的特点而一直被广泛使用在工程机械上，然而从审美的角度看，过渡面及曲面的使用已成为趋势，甚至在国际上出现了流线型风格的挖掘机。在进行该部分的设计时强调复杂以与整体的简洁形成对比：

整个驾驶室以平直面为主，驾驶室的前窗采用Loft全面设计，而前围由Sweep得到，这样虽然会增加成本，但是与传统的挖掘机驾驶室的平直多立柱的前脸相比，不仅美观大方、体现出变化与统一、局部与整体的协调，而且也提高了作业人员的视野，因而有着重要的意义。

为防止在正常工况下驾驶室与运动构建发生干涉，需要在驾驶室的前部两侧（图中圆圈位置）倒角，相对于驾驶室整体的谨慎的平直线条，我们在改位置使用夸张的球面Sphere来过渡，以与驾驶室整体的稳重感形成对比。相对于倒角而言，球形面更显得活泼、夸张。

2.6.3侧窗及侧门的布置与设计

为突出处挺拔稳重之感，驾驶室的侧面与垂直方向有倾角。侧窗及侧门的布置应考虑加工工艺性及前后立柱的强度，太靠前或靠后都会影响驾驶室的强度，车门的大小以便于人员出入为准。车门与车窗的形状常用的有两种，斜式和直式。在前窗使用大曲面设计的情况下，当挡风玻璃的曲率变化较大时，即类似于轿车的A柱，这时应采用斜式设计，从而让前部的曲面与侧面的平面设计在前立柱位置形成良好的过渡。而在玻璃曲率变化平缓的时候，采用直立柱即能较好的实现面面之间的过渡，同事相对于斜式设计还能够简化制造工艺，降低车门制造的成本。

车门在另一侧面，其大小、位置的确定应尽量与车门一致，形状方案的确定依赖于车门的选择。在车窗的下部有散热装置，所以在车窗的尺寸，尤其是高度方向尺寸确定时，要考虑下面散热装置的大小，做到合理布置。确定窗框宽度时，应在保证驾驶室防滚翻功能的前提下，尽量减少宽度，以扩大驾驶员的视野，提高作业安全性，使驾驶室与整体对比协调、轻巧。

2.6.4后围及后风窗的设计

后围设计是，分上下两部分：与机罩想连接的后围下部为垂直平面设计，同时为容纳和布置发动机等部件，平面要作适当的内凹；机罩以上的后围是一个与垂直方向有一倾角的平面，与下半部分有圆弧过渡。后围与侧面之间采用圆柱面过渡，可以提高驾驶员对后方的视野，因为这样一来后窗的两边缘处就是柱面了。

后风窗设计时实际上市将整个未经切割处理的后围曲面划分成两块，一块即是后围，另一块曲面作Offset操作后就得到了后窗的整个玻璃面。于此类推，前风窗、门窗及侧窗的玻璃面的设计亦是如此。

2.6.5顶盖的设计

设计顶盖时，其曲面构成有两种方法：一是曲率变化均匀的曲面设计，可以改变传统驾驶室平直面给人美观上的不足，但该曲面不宜曲率太大，否则会有失工程机械的大方稳重。然而这种方法单一曲率变化的曲面给人感觉呆板；二是增加工艺筋的设计，就能实现静中有动，使人感觉到活泼的气息，从而体现了活动与静止的造型设计思想。

此外在驾驶室顶盖的布置时还应考虑是否要外延，考虑工程车辆的作业环境，外延的车顶盖结合引水槽的使用可以减少车顶的积压雨水对车窗玻璃的冲刷，提高阴雨天气的作业能力。注意引水槽应在各立柱的相应位置。

2.6.6 驾驶室附件的设计

扶手是为了便于驾驶员的上下方便，因而其布置应保证安全性，给人以充分的活动空间，其布置如图2-5 ，灯与后视镜一般都市系列化的产品，在选择时主要考虑何种类型的产品与整体相一致，以及对他们如何进行布置。在工程车的驾驶室上都不宜使用圆形灯具，常以矩形或近似矩形的灯具居多，其布置视灯具与整体的尺寸而定，由于该驾驶室小巧的特点，因而灯具被布置在顶盖的四个角上且偏外一点，否则会因灯距过小而给人以生拼硬凑之感，失去协调性。最终建立好的驾驶室模型如图6-2所示。

图2-5 利用CATIA建立的挖掘机驾驶室外部造型

2.7 本章小结

本章阐述了小型挖掘机驾驶室外部总体设计的设计要求以及其设计步骤，对其外部造型中的各个部件所需设计内容进行了详细的描述，并介绍了三维绘图软件CATIA在这方面的应用，通过模型直观的给出了驾驶室的整体建模。

第三章小型挖掘机驾驶室顶盖与前窗总成设计3.1 顶盖与前窗总成设计的依据思想

对驾驶室前窗顶盖进行改进，以求达到完美的视觉要求，阐述前窗与顶盖的设计要点，解决当前设计所带来的缺陷；并在软件模拟情况下调整窗户角度以及其透明度，尽量让驾驶员有个舒适的视野范围。

3.2活动前窗机构的设计要点

3.2.1驾驶室前窗的机构形式

挖掘机驾驶室通常设计成可开启的活动窗，可开启的活动窗主要有纯导轨式（双滑块机构）和连杆式（摆杆滑块机构见图3-1）两种结构形式。连杆式活动窗较导轨式活动窗具有开窗运

行平稳，开窗动作舒适等优点，高

端品牌小型挖掘机大多选用连杆

式活动前窗。

活动前窗设计中需注意如下

问题：由于机构参数较多，参数相

互关联，设计中需系统考虑参数设

置，活动窗在运动过程中容易出现

卡死或滑移不畅；制造或装配误差

导致关键点位置或运动轨迹产生大图3-1 连杆式活动前窗示意图

的偏移。

其CATIA三维图如图3-2所示：

图3-2 CATIA三维建模示意图

3.2.2机构参数的设定方法

挖掘机驾驶室活动前窗设计的基本要求是开启、关闭过程动作舒适，在关闭、开启位置可以锁定，密封效果好（防水），满足人际工程学，可靠耐用等。设计的目标是最大化满足各性能指标。仅仅凭这些模糊的要求或目标无法确定机构中的各个参数。本文采用根据设计参数重要程序进行排序（见表3-1），按重要、次重要至不重要先后顺序确定各个参数的方法。

表3-1 参数重要性排名

令，可知：，由各点的几何关系可得到如下方程：

按照顺序，窗户的初始位置和最终位置最先确定，即已知a(0,0),a′,y a′),玻璃初始角θ1，最终角

度θ2；需确定的量为o（x o,y o）、l ak、

l ap及l op,将式（2）、（3）、（4）、

（5）代入式（1），可以得方程中未知

量为x0、y0、φ、l kp共4个未知参数，

方程要唯一解需再确

图3-3 kp长度和ak长度之间的关系

定其他三个参数。按排序表，再依次设定转轴位置o（x0，y0）、kp长度，ak 长度。

至此，活动前窗机构参数完全确定，后续设计中根据实际情况进行微调即可。可驾驶θ1=85，θ2=7.5，o（270,995），a′（105,875），通过计算可得kp长度随a k长度增加而减少，kp长度和ak长度关系如图3-3。

3.2.3活动前窗设计关键问题分析及解决

1. 密封胶条关窗回弹

活动窗滑移系统设计不当容易引起下端密封橡胶（见图3-1）回弹，即密封橡胶在向下运动接触下部玻璃后折回向上运动。活动窗密封橡胶回弹影响密封橡胶和下部玻璃的密封性能，应尽量避免或控制在可接受范围以内。

有机构理论可知，如p点运动轨迹与下端导轨轨迹延长线相交（图3-4中处

于关闭位置时，p点在下端导轨轨迹延长线左侧，

图3-4 活动窗机构及参数示意图

则密封橡胶关窗会产生回弹。理论上减轻或避免回弹有如下3种方法：（1）适当增加l ap长度，由图3可得，l ap减少，在图3-2中即p点向右下移动；（2）将下端导轨往p点左方适当倾斜；（3）o点位置前移，则p点下移，可以减轻或避免回弹。

2. 运动不畅及卡死

开启、关闭运动顺畅，力度适中是活动窗开发的基本要求，而运动不畅或卡死却是活动窗最容易遇到的问题之一。

3. 气弹簧的选择

气弹簧的作用是在活动窗开启时提供开启助力和关闭后提供适当的压紧力。气弹簧力度过大，则关闭过程中操作者提供的反作用力大；气弹簧力度过小，则开启过程中操作者提供的开启力过大。气弹簧的力度以保证活动窗开启位置和关闭位置都有适当的压紧力，且操作者开启、闭合动作流畅、舒适。

设计因避免因受力不均导致窗框扭曲而卡死。采用单弹簧助力结构（活动窗仅一端有气弹簧）需设计相应结构以平衡两端受力；采用双弹簧支撑结构（活

动窗两端各设置一个气弹簧），除选择合适的弹簧外，还要求两只气弹簧参数相同，以保证两个气弹簧在同一时间的施力大小一致。同时，设计因尽量减轻活动窗重量并使活动窗两端重量分布均衡，采用合适的结构增强窗框抗扭强度，以提高两端受力均衡性。

4. 合理的结构布局

合理的结构可以充分提高各部件的效能，使整个机构性能达到最佳状态。忽略机构自身重力，将前窗机构简化成为图3-5模型。

图3-5 活动窗机构受力示意图

假设该机构处于力平衡状态，对于o点，由力矩平衡可以得到

由杆可以得到

由可得气弹簧为克服摩擦力所需提供的力为：

反铲挖掘机工作装置设计

机械设计说明书设计题目：反铲单斗液压挖掘机工作装置设计姓名：舒康学号：20097588 指导老师：冯鉴 09工程机械2班

目录一．机械原理设计任务书 (4) §1.1设计题目简介 (4) §1.2设计任务 (4) 二．单斗液压挖掘机结构简图 (6) 三．设计中小型液压挖掘机结构参数一览表(参照下图) (8) §3.1单斗液压挖掘机结构几何参数详表 (8) §3.2斗容量为0.25 m3 的小型单斗液压挖掘机结构详细参数 (9) 四．确定下列所给满足要求的结构参数 (12) §4.1确定长度与角度结构参数 (12) §4.2斗形参数的选择 (15) §4.3最大挖掘深度、停机面最大挖掘半径、最大卸载高度、最大挖掘高度的计算 (16) §4.3.1最大挖掘深度 (16) §4.3.2最大挖掘半径 (17) §4.3.3最大卸载高度 (17) 五．动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸运动参数确定 (19) §5.1动臂液压缸 (19) §5.2斗杆液压缸 (19) §5.3铲斗液压缸 (20) 六．机构自由度分析 (21) 七．仿真 (22)

八．机构搭建图 (23) 九．参考文献： (25) 十．心得和体会 (24)

完成日期：年月日指导教师一．机械原理设计任务书学生姓名舒康班级09工机2班学号20097588 设计题目：反铲液压挖掘机工作装置设计 §1.1设计题目简介反铲式是我们见过最常见的，向后向下，强制切土。可以用于停机作业面以下的挖掘，基本作业方式有：沟端挖掘、沟侧挖掘、直线挖掘、曲线挖掘、保持一定角度挖掘、超深沟挖掘和沟坡挖掘等。反铲装置是液压挖掘机重要的工作装置，是一种适用于成批或中小批量生产的、可以改变动作程序的自动搬运和操作设备，它可用于操作环境恶劣，劳动强度大和操作单调频繁的生产场合。设计数据与要求题号铲斗容量挖掘深度挖掘高度挖掘半径卸载高度铲斗挖掘力 B 0.38 m3 4.1m 7.35 m 6.77 m 4.95 m 54.86KN §1.2设计任务 1、绘制挖掘机工作机构的运动简图，确定机构的自由度，对其驱动油缸在几种工况下的运动绘制运动线图； 2、根据所提供的工作参数，对挖掘机工作机构进行尺度综合，确定工作机构各

挖掘机驾驶员的管理规定

编号：SY-AQ-01977 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑挖掘机驾驶员的管理规定 Management regulations for excavator drivers

挖掘机驾驶员的管理规定导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。为加强对机械设备的管理，充分发挥机械的生产能力，提高劳动生产率、增加企业经济效益，特制定本规定。 1、挖掘机是经济投入大的固定资产，为提高其使用年限获得更大的经济效益，设备必须做到定人、定机、定岗位，明确职责。必须调岗时，应进行设备交底。 2、挖掘机进入施工现场后，驾驶员应先观察工作面地质及四周环境情况，挖掘机旋转半径内不得有障碍物，以免对车辆造成划伤或损坏。 3、机械发动后，禁止任何人员站在铲斗内，铲臂上及履带上，确保安全生产。 4、挖掘机在工作中，禁止任何人员在回转半径范围内或铲斗下面工作停留或行走，非驾驶人员不得进入驾驶室乱摸乱动，不得带培训驾驶员，以免造成电器设备的损坏。

5、挖掘机在挪位时，驾驶员应先观察并鸣笛，后挪位，避免机械边有人造成安全事故，挪位后的位置要确保挖掘机旋转半径的空间无任何障碍，严禁违章操作。 6、工作结束后，应将挖掘机挪离低洼处或地槽(沟)边缘，停放在平地上，关闭门窗并锁住。 7、驾驶员必须做好设备的日常保养、检修、维护工作，做好设备使用中的每日记录，发现车辆有问题，不能带病作业，并及时汇报修理。 8、必须做到驾驶室内干净、整洁，保持车身表面清洁、无灰尘、无油污；工作结束后养成擦车的习惯。 9、驾驶员要及时做好日台班记录，对当日的工作内容做好统计，对工程外零工或零项及时办好手续，并做好记录，以备结帐使用。 10、驾驶人员在工作期间严禁中午喝酒和酒后驾车工作，如发现，给予经济处罚，造成的经济损失，由本人承担。 11、对人为造成车辆损坏，要分析原因，查找问题，分清职责，

小型履带液压挖掘机工作装置的结构设计及其运动学分析

目录摘要.......................................................... (1) 第一章绪论 (1) 1.1 小型挖掘机的进展现状 (2) 1.2 小型挖掘机工作装置简介 (3) 第二章总体方案设计 (3) 2.1 工作装置构成及工作原理 (3) 2.2 工作装置坐标设定 (6) 2.3 工作装置各部分方案选择 (6) 2.3.1 动臂种类选择 (6) 2.3.2 动臂油缸布置方案选择 (8) 2.3.3 铲斗与铲斗油缸的连接方案选择 (8) 2.3.4 铲斗结构形式及斗齿的安装形

式 (8) 2.4 设计差不多参数以及设计作业范围 (9) 第三章工作装置运动学分析 (9) 3.1 动臂的运动分析 (9) 3.2 斗杆的运动分析 (11) 3.3 铲斗的运动分析 (12) 3.4 专门工作位置计算 (11) 3.4.1 最大挖掘半径 (11) 3.4.2 最大挖掘深度 (14) 3.4.3最大卸载高度 (15) 3.4.4 最大挖掘高度 (16) 3.5 工作范围包络图 (16) 第四章差不多尺寸的确定 (18)

4.1 斗形参数的选择 (18) 4.2 动臂机构参数的选择 (18) 4.3 斗杆机构差不多参数的选择 (20) 4.4 连杆机构差不多参数的选择 (21) 第五章工作装置结构受力分析与校核 (26) 5.1 挖掘阻力分析 (26) 5.1.1 铲斗挖掘切向阻力计算 (27) 5.1.2 斗齿侧向力分析 (28) 5.2 工作装置结构强度校核的工况介绍 (28) 5.2.1 斗杆结构强度校核的工况介绍 (28) 5.2.2 动臂结构强度校核的工况介绍 (29) 5.3 斗杆的力学分析 (29) 5.3.1 斗杆工况1受力计算及内力图的绘

液压挖掘机行走装置设计论文

目录 1 绪论 (1) 1.1 选题意义 (1) 1.2 国内外研究现状 (2) 1.3 研究内容及方法 (3) 2 行走装置设计总体基本方案 (4) 2.1行走装置设计原则 (4) 2.2轮式液压挖掘机行走装置的结构形式 (4) 2.3液压系统的设计 (6) 2.4轮式行走装置的传动设计（液压机械传动） (10) 2.5轮式行走装置的构造 (11) 2.5.1悬挂装置选择 (11) 2.5.2 转向机构 (12) 2.5.3 转向方式 (13) 3 整机传动系的设计 (15) 3.1选择液压马达类型、行走速度及传动比 (15) 3.2实际速度及牵引力 (16) 3.3挖掘机行走装置参数 (16) 3.4 变速箱设计 (17) 3.4.1低速档齿轮设计 (17) 1 材料选择 ..................................... 错误！未定义书签。 2 齿数确定 ..................................... 错误！未定义书签。 3 按齿面接触强度设计 ........................... 错误！未定义书签。 4 按齿根弯曲强度设计 ........................... 错误！未定义书签。 5 齿轮几何尺寸计算 ............................. 错误！未定义书签。 3.4.2高速档齿轮设计 (18) 3.4.3齿轮变位 (19) 3.5 轮边减速器 (21) 3.5.1传动方案的选择 (21) 3.5.2配齿选择 (21) 3.5.3行星传动系设计 (22)

挖掘机基本构造工作原理

第一部分：挖掘机第一章挖掘机的基本构造及工作原理第一节概述一、单斗液压挖掘机的总体结构单斗液压挖掘机的总体结构包括①动力装置、②工作装置、③回转机构、④操纵机构、⑤传动系统、⑥行走机构和⑦辅助设备等，如图所示。

常用的全回转式液压挖掘机的动力装置、传动系统的主要部分、回转机构、辅助设备和驾驶室等都安装在可回转的平台上，通常称为上部转台。因此又可将单斗液压挖掘机概括成工作装置、上部转台和行走机构等三部分。工作装置——①动臂、②斗杆、③铲斗、④液压油缸、⑤连杆、⑥销轴、⑦管路上部转台——①发动机、② 减震器主泵、③主阀、④驾驶室、⑤回转机构、⑥回转支承、⑦回转接头、⑧转台、 ⑨液压油箱、⑩燃油箱、○11 控制油路、○12电器部件、○13 配重行走机构——①履带架、② 履带、③引导轮、④支重轮、 ⑤托轮、⑥终传动、⑦张紧装置挖掘机是通过柴油机把柴油的化学能转化为机械能，由液压柱塞泵把机械能转换成液压能，通过液压系统把液压能分配到各执行元件（液压油缸、回转马达+减速机、行走马达 +减速机），由各执行元件再把液压能转化为机械能，实现工作装置的运动、回转平台的回转运动、整机的行走运动。二、挖掘机动力系统 1、挖掘机动力传输路线如下１）行走动力传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——中央回转接头——行走马达（液压能转化为机械能）——减速箱——驱动轮——轨链履带——实现行走２）回转运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——回转马达（液压能转化为机械能）——减速箱——回转支承——实现回转３）动臂运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——动臂油缸（液压能转化为机械能）——实现动臂运动４）斗杆运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——斗杆油缸（液压能转化为机械能）——实现斗杆运动５）铲斗运动传输路线：柴油机——联轴节——液压泵（机械能转化为液压能）——分配阀 ——铲斗油缸（液压能转化为机械能）——实现铲斗运动

挖掘机液压系统设计

挖掘机液压系统设计 1 液压挖掘机结构与工作原理液压挖掘机由于在动力装置和工作装置之间采用容积式液压传动，靠液体的压力能进行工作，相对机械传动具有许多优点:能无极调速且调速范围大，最大速度和最小速度之比可达1000:1能得到较低的稳定转速；快速作用时，液压元件产生的运动惯性较小，并可作高速反转；传动平稳，结构简单，可吸收冲击和振动；操纵省力灵活，易实现自动化控制；易实现标准化、通用化、系列化。因此液压挖掘机逐步取代机械式挖掘机是必然的趋势。单斗液压挖掘机是装有一只铲斗并采用液压传动进行挖掘作业的机械。它是目前挖掘机械中重要的机种。单斗液压挖掘机的作业过程是以铲斗(一般装有斗齿)的切削刃切削土壤并将土装入斗内，斗满后提升。回转至卸上位置进行卸土，卸空后铲斗再转回并下降到地面进行下一次挖掘。当挖掘机挖完一段土后，机械移动一段距离，以便继续作业。因此单斗液压挖掘机是一种周期作业的自行式上方机械。 1.1 液压挖掘机整机性能液压挖掘机可分为:动力系统、机械系统、液压系统、控制系统。液压挖掘机作为一个有机整体，其性能的优劣不仅与工作装置机械零部件性能有关，还与液压系统、控制系统性能有关。 (1) 动力系统挖掘机工作的主要特点是环境温度变化大，灰尘污物较多，负荷变化大，经常倾斜工作，维护条件差。因此液压挖掘机原动力一般由柴油机提供，柴油机具有工作可靠、功率特性曲线硬、燃油经济等特点，符号挖掘机工作条件恶劣，负荷多变的要求。挖掘机的额定负荷与汽车。拖拉机不同，汽车和拖拉机指在最高转速下、连同机油泵、发电机等必要附件，分钟内的最大功率;挖掘机是指在额定转速下一小时以上的额定功率。挖掘机采用车用柴油机时，最大功率指数降低。 (2) 机械系统

挖掘机行走装置-开题报告

设计（论文）题目履带式挖掘机行走装置的设计设计（论文）类型（划“√”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它 √ 一、本课题的发展现状履带式挖掘机属于工程机械，而工程机械是国民经济建设及国防工程施工中使用的重要技术装备，在国民经济建设中，尤其是城市建设、民用建筑、水利建设、道路构筑、机场修建、矿山开采、码头建造、农田改良中，工程机械起着越来越重要的作用。我国的工程机械行业目前进入了一个高速发展阶段，推、挖、装、起重、铲土运输、筑路、农用机械等各种品种齐全并形成了系列化，各种工程机械虽然品种很多但基本上可划分为动力装置、行走装置和工作装置。行走装置是全机的基础。二、本课题的国内外发展趋势由于传统履带式挖掘机具有很多的不足之处（如跨越障碍物的能力弱，摩擦阻力损失大，性价比高，稳定性差等），因此未来挖掘机的结构逐渐向着实用化的方向发展，从而呈现出新的发展趋势。 1）挖掘机的各个零部件趋于系列化，利于机械的维修。 2）新型的液压式挖掘机的稳定性得到进一步的改善。三、本课题的主要研究内容（提纲） 1、履带式挖掘机的发展趋势 2、托链轮体及轮架的制造过程 3、传动方案的总体设计 4、履带张紧装置的设计 5、履带式行走装置的总体方案设计 6、驱动轮设计 7、导向轮设计 8、支重轮的设计

四、文献综述（国内外研究情况及其发展）从国内情况来看，我国挖掘机行业整体发展水平较国外缓慢，在挖掘机液压系统方面的理论还比较薄弱。国内大部分挖掘机企业在挖掘机液压系统传统技术方面的研究具有一定基础，但由于采用传统液压系统的挖掘机产品在性能、质量、作业效率、可靠性等方面均较差，因此采用传统液压系统的挖掘机在国内市场上基本失去了竞争力，取而代之的是采用各种高新技术的国外挖掘机产品。先进的挖掘机液压系统都被国际上一流的生产企业垄断，国内企业在该领域的研究几乎是空白，这样国内的挖掘机生产厂家就无法独立制造出性能优异的挖掘机，绝大部分的市场份额都被国外各种品牌的挖掘机所占据。以20t级的中型液压挖掘机为例，国产20t级挖掘机大多数是欧洲80年代初的技术”，同90年代初以来在国内形成批量的日本小松、日立、神钢以及韩国大宇、现代等机型相比，其主要差距柴油机功率偏低，液压系统流量偏小，液压系统特性差，导致平台回转速度低，行走速度低，各种性能参数均偏小，整机性能和作业效率较国外偏低。研究挖掘机的节能控制处于非常关键的地位，决定了国内挖掘机今后的竞争力。尽管国外挖掘机节能控制已经发展到了非常成熟的地步，但并不意味着我们没有一点机会，混合动力汽车的发展为我们挖掘机等工程机械的的节能提供了很好的借鉴，说明挖掘机节能还有很大的潜力可挖，乐观估计的话应该还有50%的节能潜力。中国工程机械行业从形成、发展到壮大，成为世界工程机械大国，经历了短短的40余年，特别是改革开放30年来，发展尤为迅速，以液压挖掘机为例，1993年我国液压挖掘机总销量为2349台，15年后的2008年我国液压挖掘机的总销量高达83000台，15年增长35倍。而2010年我国液压挖掘机的总销量已超过一万台，挖掘机行业在中国机械行业中占据了不可替代的地位。

挖掘机_工作装置各部分的基本尺寸计算和验证

三、工作装置各部分的基本尺寸计算和验证反铲装置的合理设计问题至今尚未理想地解决。以往多按经验，采取统计和作周试凑的方法，现在则尽可能采用数解分析方法。液压挖掘机基本参数是表示和衡量挖掘机性能的重要指标，本文主要计算和验证铲斗、动臂、斗杆的尺寸。（一）反铲装置总体方案的选择反铲装量总体方案的选择包括以下方面： 1、动臂及动臂液压缸的布置确定用组合式或整体式动臂，以及组合式动臂的组合方式或整体式动臂的形状动臂液压缸的布置为悬挂式或是下置式。 2、斗杆及斗杆液压缸的布置确定用整体式或组合式斗扦，以及组合式斗杆的组合方式或整体式斗扦是否采用变铰点调节。 3、确定动臂与斗杆的长度比，即特性参数112K l =。对于一定的工作尺寸而言，动臂与斗杆之间的长度比可在很大围选择。—般当K 1＞2时(有的反铲取K 1＞3)称为长动臂短斗杆方案，当K 1＜1.5时属于短动比长斗杆力案。K 1在1.5~2之间称为中间比例方案。要求适用性较强而又无配套替换构件或可调结构的反铲常取中间比例方案。 4、确定配套铲斗的种类、斗容量及其主参数，并考虑铲斗连杆机构传动比是否需要调节。 5、根据液压系统工作压力、流量、系统回路供油方式、工厂制造条件等确定各液压缸缸数、缸径、全伸长度与全纳长度之比λ。考虑到结构尺寸、运动余量、稳定性和构件运动幅度等因素一般取λ1＝1.6~1.7。取λ2＝1.6~1.7；λ3＝1.5~1.7。（二）斗形主要参数的确定当铲斗容量q 一定时，挖掘转角2?，挖掘半径R 和平均斗宽B 之间存在一定的关系，即具有尺寸R 和B 的铲斗转过2?角度所切下的土壤刚好装满铲斗，于是斗容量可按下式计算： 2 1(2sin 2)2 s q R B K ??= - (4.1) 式中： s K ——土壤松散系数。（取 1.25s K = ）一般取: (4.2) R 的取值围： (4.3) 式中： q ——铲斗容量，3m ； B ——铲斗平均宽度，m 。可根据表4-3根据斗容选取B 值。根据式（4.1）可得 φ值

小型挖掘机行走装置设计

摘要
当今随着科技的不断进步与发展，各行各业都面临着技术的革新，同时也面临着来自多方面的挑战。而随着社会的发展进步，工程机械在各行各业中起到了举足轻重的地位。然而，在不同的环境下，对挖掘机等工程机械的大小、性能的要求有所不同，各种性能参数决定其工作环境。工程机械在国民生产中有着很重要的位置，它在很大程度上取代了原始的、落后的生产工具，它在现今中国和全世界的飞速发展的今天功不可没。而挖掘机的行走装置是整个机械的支撑部分，它承受机械的自重及工作装置挖掘时的反力，使挖掘机稳定的支撑在地面工作，也是挖掘机在工作场地自由移位的装置。行走装置设计的好坏会影响挖掘机的机动性、爬坡能力、越野性能、接地比压以及挖掘机的稳定性等。
本设计的主要内容为：液压挖掘机行走装置总体方案设计；绘制装配草图和总装配图；行走装置牵引力的计算；行走装置传动方案的选择和传动比的设计计算；一些主要零部件的强度校核；张紧装置、行走架和四轮一带的选型设计；绘制零、部件图和总装配图，编写设计计算说明书。
本设计的主要特点是：本方案设计中提出多种方案，从理论上、实际经验上、可靠性、可实现性、综合性能等进行方案比较，从而选择最佳方案。技术设计中应考虑总体配置合理、安全；选材、加工方法和技术条件可行；制图正确、标注齐全符合国家标准。充分注意整机各子系统之间的相关性，力求整机性能的一致性和最优化性。
关键字：液压挖掘机、行走装置、底盘。
精品

as technology continues to progress and development all walks
of life are faced with technology
innovation.
is also
facing challenges from a wide range
精品

挖掘机工作装置

机械原理设计任务书学生姓名朱班级学号20127462 设计题目：挖掘机工作装置机构设计一、设计题目简介单斗挖掘机是一种重要的工程机械，广泛应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和矿山采掘工业中，对减轻繁重的体力劳动、保证工程质量、加快建设速度、提高劳动生产率起着十分巨大的作用。随着国家经济建设的不断发展，单斗挖掘机的需求量将逐年大幅度增长，其在国民经济建设中的作用将越来越显著。反铲装置作为单斗挖掘机工作装置的一种主要形式，在工程实践中占有重要地位。反铲装置的各组成部分有各种不同的外形，要根据设计要求选用适合的结构并对其作运动分析。然后，在满足机构运动要求的基础上对各机构参数进行理论计算，确定各机构尺寸参数，确定挖掘机反铲装置的基本轮廓。挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘机性能参数的重要性能指标，对其分析计算至关要。挖掘阻力主要与挖掘对象及自身尺寸参数有关，而挖掘力则受众多条件限制，危险工况的分析是关键点。在挖掘力分析基础上，可对各杆件铰接点进行力的分析计算，并进行机构设计的合理性分析。二、设计数据与要求该型挖掘机工作装置,由两节臂，一挖斗组成，停机面最大挖掘半径(mm):9850；最大挖掘深度(mm):6710；最大挖掘高度(mm):9840，液压缸驱动。三、设计任务 1、提出可能的运动控制方案，绘制方案的机构简图，计算工作装置的自由度，进行方案分析评比，从中选取最适合挖掘机工作装置的机构； 2、根据所确定的机构方案进行杆及运动副的尺寸计算，要有计算过程（图解法也必须有作图步骤），并根据所计算尺寸依据国家相关标准提出油缸的布置及其运动要求； 3、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。 4、用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。 5、编写说明书，说明书应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。四、提示 1、每一节斗杆应有一个油缸控制，即该机构应由多个自由度 2、按设计要求，主要考虑几个极限位置的相关数据完成日期：年月日指导教师

小型履带式挖掘机结构设计(含图纸)

小型履带式挖掘机结构设计（开题报告）一、本课题的研究目的和意义：小型履带式挖掘机是在机械传动挖掘机的基础上发展起来的。它的工作过程是以铲斗的切削土壤，铲斗装满后提升、回转至卸土位置，卸空后的铲斗再回到挖掘位置开始下一次的作业。因此小型履带式挖掘是一种周期作业的土方机械。小型履带式挖掘机在国民经济建设的许多行业被广泛地采用，如工业与民用建筑、交通运输、水利电气工程、农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等等行业的机械化施工中。据统计，一般工程施工中约有60%的土石方量、露天矿山中80%的剥离量和采掘量是用挖掘机完成的。小型履带式挖掘机因其体积小，主要应用于城市、相对狭窄的地区，替人力劳动，其用途广泛，主要作业是挖掘、装载、整地，用于城市管道、道路、住宅建设、基础工程和园林作业等。它不仅体积小，机动灵活，且可附装各种工作装置，属多功能建设机械。采用小挖掘机可以大大减轻人力的劳动，缩短施工周期。为节省劳动力、减轻繁重体力劳动，提高劳动生产率、加快建设速度，保证工程质量和降低成本，采用机械化施工是根本的措施。它对尽早发挥建设投资效果，促进国名经济的高速度发展有很大的作用。二、文献综述（国内外研究情况及其发展）：我国前些年大量投入使用的高速公路等基础设施，近来正越来越多地进入维护保养期，同时城市建设也由“大拆大建”逐渐向“精雕细刻”转变。随着我国城市化建设进程加快，今后小型工程机械设备将逐步升温，小型挖掘机市场为业内人士普遍看好。小型液压挖掘机（以下简称小挖）在国外一般指６ｔ级以下产品，国内目前尚没有明确分类，常指１３或１０ｔ级以下产品，国内市场目前主要存在这样两类小型挖掘机产品：一类是为工程施工配套的３６０°全回转、履带或轮胎行走的标准型液压挖掘机，另一类是面向广大农村市场的低档配置产品即农用挖掘机或汽车式挖掘机。三、本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：根据查阅的资料提出若干解决问题的方案并加以讨论。进行小型履带式挖掘机总体结构设计，根据老师的要求，做必要的设计和绘图。（1）设计和校核主要零部件（2）绘制总体装配图（3）绘制重要零部件的零件图完成设计的图纸。四、拟解决的关键问题：（1）设计和校核主要零部件（2）零部件尺寸、参数设计（3）装配部位的结构形式

液压挖掘机行走装置

液压挖掘机行走装置https://www.wendangku.net/doc/eb16682248.html, 因为行走装置兼有液压挖掘机的支撑和运行两大功能，因此液压挖掘机行走装置应尽量满足以下要求： 1）应有较大的驱动力，使挖掘机在湿软或高低不平等不良地面上行走时具有良好的通过性能、爬坡性能和转向性能。 2）在不增大行走装置高度的前提下使挖掘机具有较大的离地间隙，以提高其不平地面上的越野性能。 3）行走装置具有较大的支撑面积或较小的接地比压，以提高挖掘机的稳定性。 4）挖掘机在斜坡下行时不发生下滑和超速溜坡现象，以提高挖掘机的安全性。 5）行走装置的外形尺寸应符合道路运输的要求。液压挖掘机的行走装置，按结构可分为履带式和轮胎式两大类。履带工行走装置的特点是，驱动力大（通常每条履带的驱动力可达机重的35%-45%），接比压小（40-150kPa），因而越野性能及稳定性好，爬坡能力大（一般为50%-80%，最大的可达100%），且转弯半径小，灵活性好。履带式行走装置在液压挖掘上使用较为普遍。但履带式行走装置制造成本高，运行速度低，运行和转向时功率消耗大，零件磨损快，因此，挖掘机长距离运行时需借助于其他运输车辆。轮胎式行走装置与履带式的相比，优点是运行速度快、机动性好，运行时轮胎不损坏路面，因而在城市建设中很受欢迎，缺点是接地比压大，爬坡能力小，挖掘作业时需要用专门支腿支撑，以确保挖掘机的稳定性和安全性。履带式行走装置组成与工作原理履带式行走装置由“四轮一带”（即驱动轮、导向轮、支重轮、托轮、以及履带），张紧装置和缓冲弹簧，行走机构，行走架等组成。挖掘机运行时，驱动轮在履带的紧边——驱动段及接地段（支撑段）产生一个拉力，企图把履带从支重轮下拉出，由于支重轮下的履带与地面间有足够的附着力，阻止履带的拉出，迫使驱动轮卷动履带，导向轮再把履带铺设到地面上，从而使挖掘机借支重轮沿着履带轨道向前运行。液压传动的履带行走装置，挖掘机转向时由安装在两条履带上、分别由两台液压泵供油的行走马达（用一台油泵供油时需采用专用的控制阀来操纵）通过对油路的控制，很方便地实现转向或就地转弯，以适应挖掘机在各种地面、场地上运动。

液压挖掘机行走装置设计

液压挖掘机行走装置设计 1 绪论改革开放以来，我国的科学技术、信息技术迅猛发展，各行各业都发生了翻天覆地的变化，工程机械行业同样得到了相应的快速发展。各行各业都在奋力拼搏、大胆创新，使得工程机械品种不断增加、产量不断提高、性能不断完善，发展势头强劲。液压挖掘机是工程机械的一个重要品种，是一种广泛用于建筑、铁路、公路、水利、采矿等建设工程的土方机械。它的发展与应用反映了一个国家施工机械化的水平。液压挖掘机由发动机、液压系统、回转机构、工作装置、底盘五部分组成。发动机的作用是提供动力；液压系统功能是把发动机机械能以油液为介质，利用油泵转变为液压能传送给油缸、马达等，再传动各个执行机构，实现各种运动；回转机构是实现转台的回转；工作装置的作用是进行作业；底盘的作用是承重、传力并保证满足对车速、牵引力和行驶方向的要求。底盘是组成整体的主要部分，行走机构的性能优劣直接影响整机的使用性能、经济性能，因此着力研究液压挖掘机的行走装置具有十分重要的意义。根据设计依据及要求，完成挖掘机行走机构总体及减速器设计，进一步掌握挖掘机的设计方法和步骤；巩固、加深对所学的基础理论、基本技能和专业知识的掌握；了解国内外液压挖掘机发展状况。液压挖掘机是在机械传动挖掘机的基础上发展起来的。它的工作过程是以铲斗的切割刃切削土壤，铲斗装满后提升、回转至卸土位置，卸空后的铲斗再回到挖掘位置并开始下一次的作业。因此，液压挖掘机是一种周期作业的土方机械。液压挖掘机与机械传动挖掘机一样，在工业与民用建筑、交通运输、水利施工、露天采矿及现代化军事工程中都有着广泛的应用，是各种土石方施工中不可缺少的一种重要机械设备。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。据建筑施工部门统计，一台容量为1.0 m3的液压挖掘机挖掘Ⅰ~Ⅳ级土壤时。每班生产率大约相当于300~400 和工人一天的工作量。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。 1.1 选题意义液压挖掘机是在机械传动挖掘机的基础上发展起来的。它的工作过程是以铲斗的切削刃切削土壤，铲斗装满后提升、回转至卸土位置，卸空后的铲斗再回到挖掘位置

液压挖掘机行走装置介绍

液压挖掘机行走装置介绍因为行走装置兼有液压挖掘机的支撑和运行两大功能，因此液压挖掘机行走装置应尽量满足以下要求：1）应有较大的驱动力，使挖掘机在湿软或高低不平等不良地面上行走时具有良好的通过性能、爬坡性能和转向性能。 2）在不增大行走装置高度的前提下使挖掘机具有较大的离地间隙，以提高其不平地面上的越野性能。 3）行走装置具有较大的支撑面积或较小的接地比压，以提高挖掘机的稳定性。 4）挖掘机在斜坡下行时不发生下滑和超速溜坡现象，以提高挖掘机的安全性。 5）行走装置的外形尺寸应符合道路运输的要求。液压挖掘机的行走装置，按结构可分为履带式和轮胎式两大类。履带工行走装置的特点是，驱动力大（通常每条履带的驱动力可达机重的35%-45%），接比压小（40-150kPa），因而越野性能及稳定性好，爬坡能力大（一般为50%-80%，最大的可达100%），且转弯半径小，灵活性好。履带式行走装置在液压挖掘上使用较为普遍。但履带式行走装置制造成本高，运行速度低，运行和转向时功率消耗大，零件磨损快，因此，挖掘机长距离运行时需借助于其他运输车辆。轮胎式行走装置与履带式的相比，优点是运行速度快、机动性好，运行时轮胎不损坏路面，因而在城市建设中很受欢迎，缺点是接地比压大，爬坡能力小，挖掘作业时需要用专门支腿支撑，以确保挖掘机的稳定性和安全性。履带式行走装置组成与工作原理履带式行走装置由“四轮一带”（即驱动轮、导向轮、支重轮、托轮、以及履带），张紧装置和缓冲弹簧，行走机构，行走架等组成。挖掘机运行时，驱动轮在履带的紧边——驱动段及接地段（支撑段）产生一个拉力，企图把履带从支重轮下拉出，由于支重轮下的履带与地面间有足够的附着力，阻止履带的拉出，迫使驱动轮卷动履带，导向轮再把履带铺设到地面上，从而使挖掘机借支重轮沿着履带轨道向前运行。液压传动的履带行走装置，挖掘机转向时由安装在两条履带上、分别由两台液压泵供油的行走马达（用一台油泵供油时需采用专用的控制阀来操纵）通过对油路的控制，很方便地实现转向或就地转弯，以适应挖掘机在各种地面、场地上运动。轮胎式行走装置轮胎式液压挖掘机行走装置的结构型式很多，有采用标准汽车底盘的可轮式拖拉机底盘的，但斗容量稍大、工作性能要求较高的轮胎式液压挖掘则采用专用的轮胎式底盘行走装

多功能挖掘机工作装置设计开题报告 (87)

毕业设计(论文)开题报告题目：多功能挖掘机工作装置设计

图1 整体式直动臂图2 整体式弯动臂

注：1. 正文：宋体小四号字，行距22磅。 2. 开题报告由各系集中归档保存。参考文献 [1] 任友良.液压挖掘机工作装置结构性能分析[D].杭州:浙江大学,2010:9-22 [2] 康海洋.液压挖掘机动臂结构动态分析[D].长沙:长沙理工大学,2007:6-18 [3] 王建军，冯光金，占必红等.小型挖掘机工作装置三维建模及有限元分析[J].中国工程机械学报，2011，（9） [4] 牛多青，尹成龙，汪振乾等.基于SolidWorks的挖掘机工作装置虚拟设计[J].机械制造， 2007，（45） [5] 周勇，宋春华.国内外液压挖掘机的发展动向[J].矿山机械，2008，（36） [6] 朱建新，邹湘伏，黄志雄.谈国产液压挖掘机未来的发展趋势[J].凿岩机械气动工具， 2003，（3） [7] 何清华，张大庆，郝鹏等.液压挖掘机工作装置仿真研究[J].系统仿真学报，2006，（18） [8] 刘韬，胡军科，谢平.液压挖掘机工作装置结构的优化设计[J].建设机械技术与管理， 2010 [9] 张林艳，邓子龙，张红亮等.挖掘机工作装置虚拟样机的建立与动力学仿真[J].辽宁石油化工大学学报，2008，（28） [10] 张卫国. 液压挖掘机工作装置动力学仿真分析及研究[D].山西：太原理工大学，2010 [11] 郑东京.挖掘机工作装置的有限元分析及其仿真[D].陕西：西北农林科技大学，2011 [12] 陈玉峰.液压挖掘机工作装置运动与动力综合优化研究[D].重庆：重庆大学，2005 [13] 杜文靖，崔国华，刘小光.液压挖掘机工作装置整体集成有限元分析[J].农业机械学报， 2007（38） [14]GU Jun and SEW ARD Derek.Digital Servo Control of a Robotic Excavator[J].CHINESE

挖机操作-认识各种开关

挖机操作-认识各种开关在上一篇我跟大家讲到开工前的准备工作，那么准备工作都做好了应该开始操作挖掘机干活了吧？各位朋友不要心急，不管您是“新手”还是“老手”是否对挖掘机上的各种开关按钮都了解？那么接下来就跟您细说挖掘机上的这些开关。（本文仅针对于常用履带式挖掘机进行解说）液压安全锁开关当打开挖掘机的车门时，就能看见它。“安全锁”顾名思义，就是考虑到驾驶员的安全而设计的。由于挖掘机的动作是通过液压传动的，安全锁能够及时控制液压的传动。当挖掘机启动后，驾驶员坐在座椅上，将液压安全锁转至解除锁定状态，此时操作手柄或行走踏板挖掘机才会有相应的动作。当挖掘机不作业或驾驶员要下车时，也应当将液压安全锁转至锁定状态，避免因失误碰触手柄及行走踏板导致安全事故。我之前也有过一次“失误”经历：当时挖掘机在装车作业，铲斗旋转至半空中，由于口渴，我转身伸手去拿座椅后的矿泉水，不料碰触了左操作手柄，挖掘机便开始转动，幸运的是经过及时“补救”，只是铲斗碰了自卸车车尾，并没有造成损失，但一回想还是胆战心惊的，经过这次事情后，我再也不敢“冒险”做这样的事情了。当然不同品牌的挖掘机，其液压安全锁的设置都不一样，但是“换汤不换药”，只要我们认识了它，从一定程度来讲就能熟练的控制它了。我之前开过一台徐工60E，这台挖掘机就很不“厚道”，在作业时将安全锁锁定后，操作手柄不能动，奇怪的是行走踏板还能操作。在此也希望大家在作业时应当养成良好的操作习惯，在作业的过程中时刻要有安全意识。电源总开关挖掘机在启动前请务必检查挖掘机总源开关是否打开。在挖掘机长时间不工作的时候，就需要将总电源关闭，可以防止蓄电池漏电。在挖掘机上，即便是挖掘机的钥匙拔出，车顶应急灯、收音机还处于通电状态，只有将电源总开关关闭才能全部关闭。每天下班后都能关闭电源总开关，这也是一个好的习惯。发动机启动开关

液压挖掘机行走装置设计毕业论文

液压挖掘机行走装置设计毕业论文第一章设计原则及方案的选择 1.1 行走装置设计原则单斗液压挖掘机的行走装置是整机的支撑部分，其作用是用来承受机械的自重及工作装置挖掘时的反力，使挖掘机稳定的支撑在地面上工作。同时又使挖掘机能在工作时作场运动及转移工地时作运输性（轮式行走装置）运行。因而，设计单斗液压挖掘机的行走装置时应尽量满足以下要求： 1、单斗液压挖掘机应有较大的牵引力，使挖掘机在湿软的地面或高低不平的地面上行走时具有良好的越野性能，并有较强的爬坡能力和转弯能力： 2、在不增高行走装置的总高度的前提下应使行走装置具有较大的离地间隙，使挖掘机在不平地面上行走具有良好的通过性能： 3、要降低挖掘机的接地比压或使其具有较大的支撑面积，以提高挖掘机的稳定性： 4、挖掘机在斜坡下行时不发生超速溜坡现象，挖掘时不发生下滑，提高工作时的安全可靠性： 5、挖掘机的行走装置外形尺寸应符合道路运输的要求。轮胎式行走装置与履带式相比，最大的优点是机动性好，运行速度快（通常达到20KM/h）。如将传动箱脱档后由牵引车拖运作长距离运输时，速度可达60KM/h。轮胎式行走装置的缺点是接地比压较大（150～500KPa）爬坡能力较小（通常不超过65％）。挖掘时需用专门的支腿支撑使机身稳定。目前轮胎式行走装置基本上只用在斗容量1m3以下的挖掘机中。单斗液压挖掘机的行走装置按照传动方式可分为液压式和机械式两类。选择行走装置的形式时，应根据工作地点的土壤条件、工作量、运输距离及使用条件等决定。

图1.1 挖掘机样机图

1.2轮胎式挖掘机行走装置的结构形式轮胎式液压挖掘机形式很多，有装在标准汽车地盘上的液压挖掘机，也有装在轮胎式拖拉机地盘上的悬挂式液压挖掘机。这些挖掘机的斗容量斗较小，工作装置回转角度受一定的限制。若斗容量稍大、工作性能要求较高的轮胎式挖掘机斗具有专业的轮胎地盘行走装置。专用轮胎地盘的行走装置式根据挖掘机的工况、行驶要求等因素合理设计的行走装置，挖掘机的作业及行驶操作均在驾驶室进行，因此，操作方便，灵活可靠。 1.2.1根据回转中心位置的不同，专用轮胎地盘行走装置可分为下列几种： a. 全轮驱动，无支腿，转台布置在两轮的中间，两轴轮距相同。这中地盘的优点是省去支腿，机构简单，便于在狭窄地点施工，机动性好。缺点是行走时转向桥负荷大，操作困难或需液压助力装置。因此这种结构仅适用于小型挖掘机。 b．全轮驱动，转台偏于固定轴一边，减轻了转向桥的负荷，并便于操作。支腿装在固定轴一边，增加了工作时的稳定性。这种结构适用于中小型挖掘机。 c. 单桥驱动。转台远离中心。驱动轮的轮距较宽。而转向轴短小。两轮贴近。转向时绕垂直轴转动.在公路上行驶时可将铲斗放在前面的加长车架上.由于轮胎形成三支点布置。受力较好。无需悬挂摆动装置。行驶时转弯半径小。工作时四个支腿支撑.这种结构的缺点是行走时在松软地面会形成三道车辙，阻力较大。而且三支点地盘的稳定性较差，故这种结构仅适用于小型挖掘机。 d. 全轮驱动。具有四个支腿。转台接近固定轴一边。前轴摆动。由于中心偏后。因此转向桥负荷较轻。易操作。并且通常采用大型轮胎和低压轮胎。因而对地面要求无标准汽车地盘那么严格.这种轮胎地盘目前在中大型挖掘机中应用最普遍。