湖南三一工业职业技术学院
毕业设计（论文）开题报告
论 文 题 目: 简易泵车臂架结构的设计
课 题 类 别： 设计 论文
学 生 姓 名: 刘武 高鹏辉 万志鹏 戴冠翱
张晗
学 生 学 号: 0209、0204、0116、、
专 业 班 级: 10级机电设备维修与管理
指 导 教 师: 吴晓芳
2012年 11 月 23 日
毕业设计（论文）开题报告
一、本课题设计（研究）的目的与意义：
近年来伴随着我国经济的快速增长，大规模的基础设施建设对泵送机械提出了
强劲的市场需求，我国泵送机械的产销量每年均有 15%~30%的爆炸式增长，2011 年
更是达到了 70%，另一方面，泵送机械作为技术复杂的终端机械产品，其开发和制
造涉及机械、液压传动、冶金、石油化工、电气等众多行业，已经形成了一 个庞大
的产业集群。因此，大力开展对液压挖掘机的研究和探索，对于提升国家整体工业
水平 和加速国民经济的发展具有重大的促进意义。本次毕业设计课题是简易液压挖
掘机设计。小型挖掘机由多个系统组成，包括液压系统，传动系统，操纵系统，工
作装置，底架，转台，油箱，发动机安装等。我组的设计主要致力于分析和设计小
型液压挖掘机的液压系统。本课题选择了国内的质量和技术性能都接近设计要求的
6～8t挖掘机作为基型，并在此基础上研究了国外的先进机型，设计出我们挖掘机的
液压系统方按图，以及相应的部件图和零件图。图纸采用CAD二维软件。本液压挖
掘机的优点是采用伺服先导操纵系统，造型美观，具备挖掘，抓物，钻孔，推土，
清沟和破碎等功能。平台可360°旋转，性能可靠，操作舒适，可广泛应用于建筑，
市政，供水，供气，供电农林建设等工程。
二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：
如今挖掘机的机器人化为延伸人类在复杂、恶劣、危险环境中的作业，世界各
国对机器人化挖掘机的研发工作非 常重视，国外在这方面研究比较早，较为典型的
有： （1）Carnegie Mellon大学的自主装载系统(Autonomous Loading System，ALS)t'Jt~
ALS 系统使用两个激光扫描测距仪，对车辆进行确认和准确定位、观测土壤表面情
况、识别障 碍物等。该系统还提出一种用于实时轨迹规划和执行复杂挖掘机器人运
动的参数化控制方法。相同情况下，普通挖掘机熟练的操作手装满一卡车需要120 S，
而使用该系统也不超过 150 S，完成一个装载循环的时间小于1 rain，与熟练的操作
手的操作速度基本相当。因此该系统能满足连续重复挖掘装载的工况要求，对于国
内机器人化挖掘机的研究，国内在这方面研究相对较迟， 浙江大学冯培恩教授从上
世纪80 年代开始率先着手研究挖掘机机电一体化技术，首先实现挖掘机器人作业过
程的分级规划和局部自主控制圈。但是他们在任务规划层面上只停留在仿真阶段，
还没有提出显著的实现方案。20世纪末由戴炬负责的863计划项目 “挖掘机器人工
作装置控制系统研究与开发” ， 以挖掘臂轨迹和工作循环的自动／半自动控制为目
标，开发研制相应的控制装置，安装在挖掘机上形成挖掘机器人产品。现在研究制
作的挖机在性能上越来越好，操作上也越来越简单，我想目前的发展趋势是向人性
化设计，操作者可以离开车上的操作室进行作业，因为如今的产品都是要操作者坐
在操作室里面操作机器，这样他们的操作视野很小，抬头仰望着重物也很辛苦，我
们所研究设计的产品就是要解决这方面的问题，让操作人员更舒服更安全的作业。

三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：
1. 挖掘机液压系统的设计步骤与设计要求；
2. 进行工况分析、确定挖掘机液压系统的主要参数；
3. 制定基本方案和绘制挖掘机液压系统图；
4. 挖掘机液压元件的选择与专用件设计；
5. 挖掘机液压系统性能验算；
6. 设计挖掘机液压装置；
7. 挖掘机液压系统设计计算。
在设计之前对挖机的工作原理和一些内部结构不是很了解，这是我们在此次研
究设计中难点所在，这需要我们查阅更多的资料以便我们能很好的设计制作它，在
这次的设计制作中主要是要对机电液能很好的运用，我所研究的电气控制方面的重
点和关键点就是通过PLC对各电磁阀的有序控制，在PLC编程上我们有一点基础。
四、设计（研究）论文提纲与进度计划：
（一）提纲
目 录
前言 1
1 绪论 2
1.1中国挖掘机市场现状 2
1.2中国小型挖掘机市场 2
1.3中国小挖市场带动行业发展 3
1.4发展中国小挖产品是企业效益所在 4
1.5未来中国小挖市场预测 4
2 挖掘机液压系统的综述 5
2.1 挖掘机工作过程基本动作 5
2.2 对液压系统的要求 5
2.3 基本液压回路分析 6
2.3.1 限压回路 6
2.3.2 缓冲回路 7
2.3.3节流回路 8
2.3.4 行走限速回路 10
2.3.5 合流回路 11
2.3.6 闭锁回路 12
2.3.7 再生回路 12
3 挖掘机液压系统设计 14
3.1液压系统图 14
3.2液压系统分析 14
3.2.1 基本回路分析 15
3.2.2 动臂油缸的布置 16
3.2.3 斗杆油缸的布置 16
3.2.4 铲斗油缸的布置 16
4 马达的选用 18
4.1液压马达的选择和使用注意事项 18
4.1.1选择液压马达的原则 18
4.1.2 使用液压马达的注意事项 18
5 辅助元件的选用 19
6 液压缸的选用 20
6.1液压缸设计计算 20
6.1.1 外负载计算 20
6.1.2 液压缸结构尺寸计算 21
6.1.3油缸强度计算 24
7 泵的选用 28
7.1泵的压力计算 28
7.2 计算所需要的泵的流量 28
8 液压阀的选用 30
8.1 溢流阀的设计 30
8.1.1溢流阀的作用 30
8.1.2 几何尺寸确定 31
8.1.3 静态特性计算 34
9 行走马达双速电磁换向阀的设计 41
9.1电磁换向阀的综述 41
9.2 结构设计 43
9.3 尺寸设计 44
9.4 弹簧力的计算 46
9.5 阀体的尺寸确定 48
9.6 性能要求 49
10 油箱的设计 50
10.1确定油箱的容量 50
10.2 油箱的结构设计要求 50
11 液压系统的故障检测与分析 53
12 结论
（二）写作进度计划
1-2周：选择设计方向，收集资料，确定设计内容；
3-5周：根据设计参数对挖掘机液压系统进行设计计算；
6-7周：绘制挖掘机工作装置结构图及零件图；
8-9周：撰写设计过程，总结设计过程；
10-11周：校对论文，完善论文，论文答辩。
五、参考文献：
1. 工程机械研究所.单斗液压挖掘机天津.中国建筑工业版社.1977
2. 陈冬生等.液压传动和液力传动.水利电力出版社.1991
3. 官忠范主编.液压传动系统.机械工业出版社.1997
4. 李福义.液压技术与液压伺服系统.哈尔滨船舶工程学院出社.1992
5. 何存兴主编.液压元件.机械工业出版社.1982
6. 张铁.液压挖掘机结构原理及使用.石油大学出版社
7. 周士昌主编.液压系统的设计图集.机械工业出版社
8. 杨培元,朱富元主编.液压系统设计简明手册.机械工业出版社.2002
9. 彭天好,杨华勇,傅新.液压挖掘机全功率匹配与协调控制.机械工程学报.2001.11

指导教师意见

指导老师签名：
年 月 日
系部意见

系主任签名：
年 月 日