及液压系统节能机构研究
开题报告
班级（学号） 机xxxx 姓名 xxxx
指导老师 xxxx
划线引小球一、 综述
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、农田水利、城镇建设，以及现代化军事工程等领域的机械化施工。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效率方面起着十分重要的作用。
从20世纪50年代开始生产第一台液压挖掘机至今，挖掘机工作装置己经发展到了相当成熟的阶段。国外品牌挖掘机正朝着高效节能，工作装置结构功能多样化方向发展。国外许多有实力的生产厂商有了自己的软件，都已经对挖掘机工作装置的设计进行研究，并开发出了一些专业软件，将材料、疲劳分析、结构优化、电子、智能控制等先进技术应用于液压挖掘机的强度、节能研究方面，促进了产品的优质高效率和竞争力。
国内挖掘机厂为了
生存发展，通过技术改
造，产品研究开发，引
风能路灯进国外技术、零部件，
使经过改型或新设计开
发的液压挖掘机其工作
装置的可靠性和作业效aveee
率得到很大的提高。经
过最近十几年的研究，
获得了一些成果。由于
国内液压挖掘机制造业
起步晚、基础薄弱，各
工程机械生产厂家还没
有开发出好的具有自主知识产权的液压挖掘机节能控制系统。目前研究液压挖掘机工作装置设计的重点在于，为了使挖掘机设计人员从繁忙的计算中解脱出来，现有工作装置机构的计算机辅助计算和优化设计，即大多数的液压挖掘机工作装置设计研究在现有机构的基础上局限地进行的。
液压挖掘机作为一种大功率的机械设备，工作时消耗大量能源。液压挖掘机是利用工作装置进行土石方的挖掘，工作装置的性能和可靠性是整机先进性的重要标志。挖掘机工作装置设计参数直接影响作业范围，功率利用，挖掘能力发挥等。因此对挖掘机进行节能研究设计和对工作装置进行铰点布置设计、动力学分析、结构设计、有限元分析，为挖掘机工作装置的设计提供理论依据和实用手段，对于我们提高液压挖掘机的设计水平，推动国内挖掘机行业的发展具有十分重要的意义。
综上，此次所研究的课题具有广阔的发展前景，对我们提高液压挖掘机的设计水平，增强我国装备制造业的整体实力具有重要意义。
在接到毕业设计任务书后，在前面几周里我首先在学校图书馆借了几本与挖掘机设计有关的书籍，还在网上下载了一些关于课题的学位论文和期刊论文。结合课题阅读了一下所收集到的资料，对课题有了初步了解。而后去国家图书馆查阅资料并借了一本关于挖掘机的工程机械标准汇编，便于以后查阅。不久去了西三旗的一个工地实地看了液压挖掘机。最后翻阅资料进一步了解课题，编写开题报告和翻译外文资料。
二， 研究内容
1 确定反铲工作装置铰点布置与油缸行程（动臂油缸，斗杆油缸，铲斗油缸的布置）
2 液压挖掘机工作装置油缸作用力的确定（铲斗油缸作用力，斗杆油缸作用力，动臂油缸作用力的确定）
3 液压挖掘机工作装置结构确定（铲斗，斗杆，动臂）
4绘制相应零件图和装配图，挖掘轨迹包络图
5进行三维建模与运动仿真，有限元分
析
6 确定液压系统节能方案并对方案进
行设计计算
三、 实现方法及预期目标
液压挖掘机工作装置有多种结构形
式，铰接式是最常见和最通用的一种。它由
钢板焊接成的动臂、斗杆和铲斗等主要结构
件用铰链连接在一起而构成。
液压挖掘机工作装置的动臂结构一般
分为整体式和组合式两大类。此处我们选用
整体式。整体式动臂是目前应用最广泛，其
主要特点是制造方便、成本低、质量轻，能
有较大的动臂转角，装在效率高，挖掘深度
比较大。
整体式动臂有直动臂与弯动臂两种形
式。整体直动臂结构简单，使用于专用正铲
和悬挂式挖掘机。反铲工 作装置使用直动
臂只能得到较小的挖掘深
度，显然不是适用。采用
整体弯动臂虽然会降低卸
载高度，但可以增大挖掘
深度。所以反铲工作装置
广泛采用整体式弯动臂。
综上，结合我们的课
题并根据液压挖掘机产品
工作装置当前的普遍结
构，我们确定采用整体式
弯动臂和整体式斗杆的设
计方案。
整体式直动臂
方案确定后首先根据设计要求进行动力学设计计算，确定反铲工作装置铰点布置和油缸 行程以及液压工作装置各个油缸作用力的确定；然后对反铲工作装置进行结构设计，并进行建模仿真，有限元分析等进行写分析对比确定最终结构。
设计的难点是工作装置铰点的位置布置，三个主要构件结构尺寸设计计算；另外确定液 压缸的行程、作用力也是一难点。
液压挖掘机挖掘机主要损失有以下几种：
1 节流损失
2 溢流损失
3 沿程损失
4 摩擦功率损失
5 动臂、斗杆下降过程中的势能损失
6 功率匹配不合理而引起的损失
其中前三个是液压系统的损失。
目前液压系统的节能措施有以下几种：
1 液压系统高压化
提高油压各执行器和附属装置尺寸减小，所需流量降低，因为压力损失与流量平方成正比，因此可大大降低能量损失。
2再生油路和能量回收
挖掘机工作装置和机体重量重，惯性大，在作业过程中，位能和动能损失大，可考虑再生利用和能量回收。
3流量控制
根据作业内容，调整流量，实现最佳流量分配，提高作业效率实现节能。
4功率匹配
根据执行机构的负载，控制发动机油门，从而控制流出液压泵油液的流量，使输出功率
与负载相匹配。
5 缓冲节能
通过缓冲，减少冲击达到节能目的。
首先我们将从液压系统功率损失某一情况，深入分析，弄清它损失的机理。然后选定并设计解决这方面损失的方案。最后通过设计计算最终确定完成方案。
设计的难点是液压系统的功率损失绝大部分是以热能的形式损失掉的，而且温度不是很高，给通过回收再利用这一途径带来困难；再一个是液压挖掘机工况复杂使得液压系统的各个量变化比较大，给设计计算带来一定困难。
四、 对进度的具体安排
地锚机前期：第1周进行布置题目，调研；定向扬声器
第2周进行调研，查阅相关资料，检索有关中英文资料；
第3周进行查阅收集资料，确定初步的设计方案；
楼层呼叫器
第4周进行开题报告资料整理，完成开题报告，英文翻译。开题；
中期: 第5周对方案进行更深入了解，确定具体设计思路
第6周进行相关设计计算与校核，确定包络图、关键位置计算等；
第7周进行相关结构设计计算，校核与优化处理；
第8周根据计算结果进行结构设计，绘制装配体草图，结合图形校验计算结果并修改
第9周根据计算结果进行结构设计，绘制草图，结合图形校验计算结果并修改
第10周完成结构设计，装配图与零件图绘制
第11周根据草图完成相关零件三维建模与装配
第12周对有关机关键零件进行有限元分析
第13周设计液压系统控制流程图，并针对其进行节能装置机构方案的确定后期: 第14周进行整理设计说明书
第15周准备答辩资料
第16周答辩
五、 参考文献
[1] 李永旭. 液压挖掘机工作装置与液压系统设计的研究[D]. 同济大学. 2006
[2] 杜文靖. 液压挖掘机工作装置设计关键技术研究[D]. 吉利大学. 2007
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[5] 杨国平.现代工程机械技术[M].北京：机械工业出版社，2003：258-266
[6] 吴庆鸣，何小新.工程机械设计[M].武汉：武汉大学出版社，2006：176-199
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[10]高峰.液压挖掘机节能控制技术的研究[D].吉林大学.2001
[11]赵俊.液压系统变工况能量回收技术研究[D].西南交通大学.2007，35（9）：147-152
[12]吴向东，安维胜.液压系统的能量回收方法[J].液压与气动，2001，（12）：16-17
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