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挖掘机毕业设计
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目录
02
总体方案设计
01
课题概述
03
机械结构分析
04
控制系统设计
05
实验测试与优化
06
总结与展望
01
课题概述
2014
设计背景与意义
挖掘机是工程机械中的重要设备，广泛应用于建筑、矿山、农业等领域。
随着工程技术的不断发展，挖掘机的应用范围和性能要求越来越高。
挖掘机毕业设计是机械类专业学生综合运用所学知识，解决实际问题的重要环节。
通过毕业设计，培养学生的创新意识、实践能力和综合素质。
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国内外研究现状分析
国内挖掘机行业虽然发展迅速，但在技术水平和产品创新方面仍有较大差距。
国外挖掘机技术已经非常成熟，各大品牌均有自己的研发团队和生产线。
近年来，智能化、自动化技术在挖掘机领域得到了广泛应用。
国内外研究主要集中在挖掘机的工作装置、液压系统、控制系统等方面。
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挖掘机应具有良好的挖掘性能和稳定性，能够满足不同工况的需求。
液压系统应高效、稳定，能够提供足够的动力和支持。
控制系统应先进、可靠，能够实现智能化控制和自动化作业。
挖掘机应具有良好的维护保养性能和安全性，能够降低使用成本和故障率。
主要技术指标要求
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总体方案设计
总体布局
采用模块化设计理念，将挖掘机分为动臂、斗杆、铲斗、回转平台等模块，便于维修和更换。
整机结构布局设计
结构设计
动臂和斗杆采用箱形结构，铲斗采用铸造结构，回转平台采用焊接结构，保证结构强度和刚度。
工作装置
采用反铲工作装置，铲斗容量大，挖掘效率高，适用于各种工况。
发动机选型
根据挖掘机的工作特点和功率需求，选择合适的发动机型号，保证动力充足且经济性好。
液压系统选型
选用高压、大流量的液压系统，保证挖掘机的稳定性和工作效率。
传动系统选型
采用液压传动系统，可实现无级调速和反转，操作简便且易于维护。
动力系统选型论证
液压系统关键参数
液压系统压力
根据挖掘机的工作负荷和液压系统的元件性能，确定合理的液压系统压力，保证系统稳定可靠。
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流量控制
通过调节液压泵和液压阀的流量，实现挖掘机的各种动作和速度的无级调节。
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液压缸设计
根据挖掘机的工作特点和力学性能，设计合理的液压缸结构和尺寸，保证挖掘机的挖掘力和稳定性。
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机械结构分析
有限元建模
网格划分
边界条件设置
强度分析
利用CAD软件建立动臂的三维模型，并导入有限元分析软件。
根据动臂的结构特点，选择合适的网格大小进行划分。
根据挖掘机的实际工作情况，设置动臂的约束和载荷。
计算动臂在最大受力状态下的应力分布，评估其强度是否满足设计要求。
动臂有限元强度分析
计算回转支承在工作过程中受到的径向力、轴向力和倾覆力矩。
受力分析
根据回转支承的承载能力，计算其使用寿命，确保在挖掘机整个生命周期内安全可靠。
寿命计算
根据挖掘机的整体设计要求，选择合适的回转支承型号。
回转支承选型
回转支承校核计算
行走机构建模
建立挖掘机行走机构的力学模型，包括履带、支重轮和驱动轮等部件。
仿真分析
利用仿真软件对挖掘机行走过程进行模拟，评估其稳定性是否满足设计要求。
稳定性判据
根据力学原理，制定挖掘机行走稳定性的判据。
行走机构稳定性验证
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控制系统设计
控制器选择
采用高性能的PLC或单片机作为主控器，负责整机逻辑控制和数据处理。
电控硬件配置方案
传感器配置
使用压力、温度、位移等多种传感器，实时监测挖掘机工作状态，为智能控制提供数据支持。
执行器驱动
采用电液比例阀或电磁阀控制执行器动作，实现快速响应和精准控制。
基于挖掘作业场景和目标，采用先进的路径规划算法，实现自动挖掘和避障。
路径规划算法
姿态控制算法
节能优化算法
通过实时监测挖掘机姿态，实现车身平衡和铲斗姿态的精准控制。
根据工作负载和发动机状态，智能调节发动机功率和执行器输出，实现节能降耗。
智能控制算法实现
显示屏设计
采用高分辨率显示屏，实时显示挖掘机工作参数、状态信息和报警信息。
操作手柄与按键
设计符合人体工程学原理的操作手柄和按键，方便驾驶员进行各项操作。
语音交互系统
集成语音识别和语音合成技术，实现挖掘机与驾驶员之间的语音交互，提高操作便捷性。
人机交互界面开发
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实验测试与优化
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模拟实际工作环境，测试样机的连续工作时间和可靠性，发现和解决潜在问题。
样机性能实验方案
耐久性测试
测试样机的排放、噪音等环保指标，确保符合相关标准和法规。
环保性能测试
测试样机的操控系统，包括操作手柄、踏板、仪表盘等，确保操作简便、灵活、安全。
操控性测试
测试挖掘机的力量、速度、效率等基本性能参数，确保样机达到设计要求。
性能测试
通过传感器等设备，实时采集挖掘机在工作过程中的各种参数数据，如发动机转速、液压系统压力、油