湖南交通职业技术学院
毕业设计（论文）审核
设计（论文）题目：小松pc220-6常见故障排除与分析
作 者 刘 亮
专 业 工程机械运用与维护
班 级 机械0902班
成 绩
校内指导教师 楼媛媛
校外指导教师
2011 年 9 月 18 日
摘 要
工程机械在现代建设施工中具有重要地位，而工程机械中的挖机设备则扮演着重要且不可缺少的角色。而如何使机械设备正常、高效、完好地工作则成为机械管理需要解决的首要问题。对于现代挖机而言，挖机行业的问题是较为多见，其机械故障的出现对于深入了解其结构与工作原理的人来说，只要仔细分析就一定能对其进行排除。但在故障排除的过程中切勿盲目的拆卸，否则就会成事不足败事有余，甚至损坏工作正常的元件，最终导致客户与厂家的不满。本论文结合实践，介绍了小松pc220-6挖机机构及其工作原理，并对其某些常见故障进行了分析和排除。
关键字：小松pc220-6挖机，机械故障，排除
目 录
第一章 小松pc220-6挖机机总述
1.1 挖掘机的基本结构……………………………
1.2 挖掘机的作用……………………………
1.3 小松pc220-6挖掘机产品的参数…………
1.4 小松挖掘机的特点……………………………
第二章 小松pc220-6挖掘机的液压系统工作原理
2.1 传动系统图……………………………
2.2 终传动的主要结构及功能……………………………
2.3 回转马达和回转中心接头…………………………
第三章 挖掘机常见故障分析与排除………………..
3.1 发动机水温过高……………………………
3.2.2 发动机不能启动……………………………………
第四章 挖掘机回转马达常见故障分析……
4.1 挖掘机上体不能回转…………………………………
4.2 上体回转角度偏大。。。。。。。。。。。。
第五章 行走马达常见故障分析……………
5.1 行走跑偏………………………………………………
5.1.1 故障现象……………………………
5.1.2检查过程………………………………
5.1.3故障分析……………………………
5.2检查结果及处置………………………………………………
第六章 液压油缸和其它工作装置常见故障分析……………
6.1 动臂动作不稳…………………………
第九章 结束语……………………………………………..
参考文献…………………………………………………..
致谢…………………………………………
第一章 小松pc220-6挖掘机总述
1.1 挖掘机的基本结构
液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成。液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。
液压挖掘机一般由工作装置、回转装置和行走装置三大部分组成（如图）。
工作装置是直接完成挖掘任务的装置。它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成。动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动都用往复式双作用液压缸控制。
回转与行走装置是液压挖掘机的机体，转台上部设有动力装置和传动系统。发动机是液压挖掘机的动力源，大多采用柴油要在方便的场地， 也可改用电动机。
液压传动系统通过液压泵将发动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元件，推动工作装置动作，从而完成各种作业。
1.2挖掘机的作用
挖掘机主要用于工程建设。如：公路、桥梁、建筑、养殖池、地下工程、抢险开挖等等，其用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙及经过预松后的岩石和矿石。
1.3技术规格
技术规格表
1.4小松挖掘机的特点
1、高生产率与高经济性相结合
1）高压共轨(Common rail)燃油喷射系统，精确控制燃烧。
2）可根据作业对象选择快速模式P或者经济模式E。其中，经济模式E又分为E0、E1、E2、E3，最大限度的满足用户对燃油经济性的要求。
3）CLSS液压系统传递效率高，动作快速灵活。
2、新型7吋大屏幕液晶彩屏监控器
大型TFT液晶彩色监控器可以保证设备进行安全、精确和平稳的工作。通过采用在各种角度和光线条件时都可方便阅读的TFT液晶显示，提高了显示屏的可视性。开关简单且容易操作，功能开关便于多功能操作。以12 种语言显示数据，方便全球范围内用户的需求。
3、安全舒适的操作环境
1) 高刚性驾驶室充分保护驾驶员的安全
2) 悬浮式座椅和带扶手的控制台是驾驶员可以保持舒适的操作姿势。
3) 动态噪声降低2dB，实现了低噪声操作。
4、标准配置康查士，随时随地为您反馈机器信息
1) 帮助客户管理车辆的安全、防盗、防破坏；
2) 帮助客户进行更优质的维护保养；
3) 手机短信功能使查询更便捷；
4) 每月递送康查士月报，保证客户在第一时间了解自己的设备。
5、机器长期稳定施工的保证——高可靠性和高耐久性
1) 先进的发动机技术，实现了燃油燃烧的精确控制，同时满足EPA和EU三级排放标准
2) 采用强化型动臂和强化型斗杆；
3) 针对中国市场的燃油质量，采取了特别措施，让用户放心使用。
第二章 挖掘机的液压系统工作原理
2.1传动系统图
图2-1 传动系统图
1. 引导轮 7. 发动机（S(A)6D102E-1）
2. 中心回转接头 8. 行走速度电磁阀
3. 控制阀 9. 回转制动电磁阀
4. 终传动 10. 回转马达（KMF90ABE-3）
5. 行走马达（GM35VL） 11. 回转机构
6. 液压泵（HPV95+95） 12. 回转支承
2.2终传动的主要结构及功能
终传动的结构主要由减速机和液压马达部组成。
2.21减速机
1. 工作原理
本减速机由直齿轮装置（以下称为第一减速机部）和采用外摆线齿形的差动齿轮装置（以下称为第二减速机部）构成。将液压马达的高速回转运动，进行减速变换成低速大转矩，使轮毂[1]（壳体）回转。
图2-2 动作原理图
2. 动作说明
1） 第一减速机部
液压马达轴的回转运动传递到以花键形式结合在轴[102]上的输入太阳齿轮上，此时3 个行星直齿轮与输入太阳齿轮啮合，进行减速回转。此时的第一减速机部的减速比，如下式所示：i1= Zs/Zi
i1=第一减速机的减速比 Zi=输入太阳齿轮的齿数 Zi=行星直齿轮的齿数
2）第二减速机部
① 行星直齿轮（3 个）分别以花键结合在各自的曲轴上，这是从第一减速机部向第二减速机部的传动，当曲柄轴[9]旋转时，则其偏心体部分A 和B，一边自转一边进行着偏心运动（公转运动）。这样由偏心体A 和B，以及在偏心体A 和B 上装着的滚针轴承的作用,只将偏心体A和B的偏心运动和自转中的偏心运动传给RV 摆线齿轮A 和B。这样，RV 摆线齿轮A 和B 与行星直齿轮、曲轴以同方向、同转速，进行着偏心运动。
图2-3 行星直齿轮
② RV 摆线齿轮A 和B 的偏心运动，使齿数为ZR的RV 摆线齿轮A 和B 的齿面和其啮合的ZP 个针齿边滚动边依次改变啮合位置。RV 摆线齿轮A 和B 每进行1 回偏心回转，针齿移动同方向上公转齿数ZR 和针齿数ZP 的差齿【（ZP-ZR）/ZP】，与偏心运动进行同方向的公转运动。这些销的公转传递给轮毂，轮毂的回转成为减速机的输出。因此，这时第二减速机部的减速比为如下所示：
i2=（ZP-ZR）/ ZP
i2=第二减速机部的减速比 ZR=RV 齿轮A、B 的齿数 ZP=针齿数
所以，液压马达的轴，每旋转 1 转，输出轴的转速如下所示：
i=i1×i2
i1=第一减速机部的减速比 i2=第二减速机部的减速比
i= (ZS/ Zi) ×(ZP–ZR) /ZP
2.22液压马达部（制动阀）
1. 作用
1） 液压马达的作用
该液压马达被称为斜盘式轴向柱塞马达，起着将来自泵的油压力变换成回转运动的作用。
2） 液压制动阀的作用
·克服行走马达停止时由于车体的惯性而产生的惯性力，平滑地制
动，使行走马达平稳地停止。
·具有能防止液压马达出现气穴现象的的抑止阀机能。
·具有控制液压马达制动压力波动的缓冲阀机能和为防止气穴现象用的气穴消除阀机能。
3） 停车制动器的作用
停车制动器与液压马达部分成一体结构，起到通过摩擦板式制动机构防止由于挖掘机停 在倾斜地面上而起移现象的溜车、滑移现象的作用。
2. 动作原理，动作说明
图2-4 液压马达动作原理图
1）从液压泵传来的压力油，先进入液压马达的后置法兰盘［301］，通过制动阀机构， 经由配油盘［109］，导入柱塞腔［104］内。压力油仅被导入联结柱塞［105］行程中 的上、下止点Y1 - Y2的单侧。进入柱塞腔［104］单侧的压力油，分别推柱塞（4 根或 5 根），产生力F［F（kg）= P（kg/cm2）×A（cm2）］。这个力作用于斜盘［103］。 由于斜盘与马达旋转轴的轴线成α角度，所以这个力又可分解成分力F2、F3。这两个分 力中的径向分力F3 对Y1 - Y2 产生不同的力矩（T=F3×ri）。这些力矩的合力矩［T=Σ （F3ri）］作为旋转力矩，通过柱塞，使缸体旋转。缸体和马达轴以花键相连，从而将 旋转力矩传到了马达轴上。
2）制动阀
图2-5 制动阀运转时图
运转时（制动解除）
由 A 口提供压力油，压力油推开阀［327］，进入液压马达的吸入侧C 口，使液压马达 回转。同时压力油通过阀芯［323］的小孔通过管道a，进入b 室作用于阀芯的端面，产
生力，使由弹簧［328］的力而处于中立状态的阀芯被推向左侧。阀芯一旦被推动就会通 过阀芯槽在与后置法兰间形成间隙（通路）。通过这条通路，沟通了液压马达返回油路D 口和另一方的B 口。回油流回油箱侧，从而使液压马达能够旋转。还有，由于阀［323］ 的阀芯的滑动，压力油进到P口及S 口，进到P口中的油，使停车制动的柱塞［112］动作， 从而解除停车制动力。若由 B 口提供压力油时，阀［323］及阀［327］的移动左右相反， 马达反转。
②停止，失速时（制动动作）
图2-6 制动阀停止，失速时图
在行走时由A 口供给的压力油如被停止，油压力消失，向左侧移动了的阀芯［323］由于弹簧［328］的力，通过限位器［325］要向右侧（中立状态）返回。同时，从A 口进入来的压力油虽然已被停止，液压马达由于惯性还要继续旋转。然而，从液压马达排出的油，因无处排放，使D 油管中的油压升高。加压后的压力油，通过左侧的阀［201］的小孔，从f 室进入g 室。进入了g 室，柱塞［381］会向图的右侧移动使压力不升高。这期间，左侧的阀［201］由D 室的压力油的作用而被推开。因此，D 室的压力油，流向压力较低的C 室中。使D 室的压力得到控制，同时，也就防止了C 室的空洞现象。柱塞［381］到达冲程末端时，g 室、f 室的压力上升，左侧的阀［201］再次关闭，D 口的油更进一步升压。这样，右侧的阀［201］打开，D口中的油以比挖掘机的溢流设定压力还高的压力，进入C 口。这样，通过对D 口的压力进行2 个阶段控制，使液压马达平滑地停止。
③自走时
图2-7 制动阀自走时图
挖掘机沿着斜面向下行走时，行走速度变快，速度要高于油压泵所供给的油量所对应的速度，此时称自走（超速运行）。在自走时，和停止时同样油压力消失，故制动阀会与停止时同样地动作。挤压液压马达回流侧通路，产生背压，使因惯性旋转的液压马达进行减速，以适合泵的供油量，控制马达转速。
3） 停车制动
图2-8 停车制动行走时图
① 行走时
向制动阀提供压力油时，液压马达部的制动阀的阀芯［323］就会动作，通往停车制动器的通路被打开。液压油流入减速机部的主轴［2］和柱塞［112］构成的油缸室a。当压力油达到0.6 MPa（6 kgf/cm2）以上时，压力大于弹簧［113］的力，柱塞［112］即向后置法兰盘［101］侧移动，由于柱塞［112］的移动，从柱塞［112］推向啮合片［116］，摩擦片［115］的推力就会消失，在液压马达的缸体［104］中被夹着的摩擦片就可以自由运动，加在缸体［104］上的制动力被释放。
②停止时
图2-9 停车制动停止时图
流向制动阀的压力油被截断，当油缸室a 内的压力降到0.6 MPa（6 kgf/cm2）以下时，由于弹簧［113］的弹力，使柱塞［112］复位。从而推动处于自由状态的啮合片［116］与套在减速机主轴［2］上的摩擦片［115］啮合，由此产生磨擦力，使转动的缸体［104］停止，并使液压马达主轴保持397.9 N·m（40.6 kgf·m）的制动扭矩。另外，由于采用了防反转的油路设计，使整个上述动作过程能平滑地进行。
2.3回转马达和回转中心接头结构示意图
2.31回转马达
图2-10 回转马达三维图
a． 油口 S
b． 油口 MB（来自控制阀）
c． 油口 MA（来自控制阀）
d． 油口 T（至油箱）
e． 油口 B（来自回转制动电磁阀）
规格
型式 ：KMF90ABE-3
理论流量：87.8cc/rev
安全阀设定压力：27.9 MPa {285 kg/cm2}
额定转速：2,260 rpm
制动器松开压力：2.1 MPa {21 kg/cm2}
图2-11 回转马达剖面图
01．制动弹簧 02．驱动轴 03．垫
04．壳体 05．圆盘 06．板
07．制动环 08．制动柱塞 09．壳体
10．柱塞 11．油缸 12．阀板
13．翻转防止阀（可选件）14．中心轴 15．中心弹簧
16．安全阀 17．单向阀 18．单向阀弹簧
19．梭阀 20．梭阀弹簧
2.32中心回转接头
图2-12 中心回转接头图
1． 盖 2． 壳体
3． 密封 4． O 形圈
5． 芯轴
D1．来自主阀A5 口 D2．至左行走马达PB 口
E1．从行走速度EPC 阀来 E2．至左、右行走马达P 口
T1．至油箱 T2．从左右行走马达T 口
A1．来自主阀B2 口 A2．至右行走马达PB 口
B1．来自主阀B5 口 B2．至左行走马达PA 口
C1．来自主阀A2 口 C2．至右行走马达PA 口
第三章 常见故障分析与排除
3.1发动机水温过高
3.11故障现象：
发动机水温过高。
3.12检查过程：
1、检查发动机散热器散热片无堵塞，损坏---正常。
2、检查冷却水水量----正常。
3、拆下节温器，并放入开水中煮沸后，节温器仍不打开。
4、发动机不装节温器运转数小时，故障不再出现，水温正常。
3.13故障分析：
引发发动机水温过高的原因有：
1、长时间超负荷运转；
2、冷却水水质不良，生成水垢，引起散热不良及堵塞水道；
3、散热片变形；
4、散热器经常不清洗，风道堵塞；
5、节温器异常；
6、冷却水量不足；
7、风扇叶片变形以及风扇皮带松了等原因。
检查节温器是否正常的常用方法是：将节温器放入水中煮沸后，节温器应打开，如附图C状态，冷却后，节温器关闭，如附图A状态。
恒温器
图 3-1恒温器结构图
恒温器的结构如图所示，热敏元件中有因冷热而容易收缩、膨胀的石蜡。热敏元件根据温度的不同而上下移动。
图A：起初当冷却水的温度低于75℃时，热敏元件处于向上位置，因此通到散热器的水道关闭，冷却水直接流往水泵。
图B：当冷却水的温度上升至75℃～95℃时，热敏元件下降，通到散热器的水道就打开，冷却水同时流向散热器和水泵。
图C：当水温再上升高于95℃时，热敏元件继续下降，通到水泵的水道则被热敏元件完全关闭，冷却水全部流入散热器。
3.14检查结果及处置：
经过检查发现节温器异常，不能正常打开，更换新的节温器后，机器正常。
3.2发动机不能启动
3.21故障现象：
设备工作10000小时，发动机不能启动。
3.22检查过程：
1、电启动系列故障
·蓄电池无力或电不足：可充足蓄电池电量或增加蓄电池并联使用
·电路接线错误或接触不良：检查接线是否牢靠
·保险丝烧坏：检查重新更换保险丝
·电源总开关烧坏或接触不良：检修或更换电源开关
·启动继电器损坏：更换启动继电器
·启动马达齿与发动机齿圈不能啮合：更换马达齿轮或飞轮齿圈
·熄火电磁阀不回位：更换熄火电磁阀
2、燃油系统故障
·燃油箱油位过低，低于出油管位置：加注燃油
·燃油系统有空气：检查柴油箱到柴滤芯间、柴油滤清器到输油泵间、输油泵到高
压油泵间各管路及接头是否松动，破损。检查手油泵是否内泄。
·喷油泵有故障：检修喷油器或更换喷油嘴。
·调速器熄火手柄不回位：检修熄火手柄或更换熄火拉线。
·高压油管算坏及漏油：更换高压油管。
·柴油箱积水过多：排放柴油箱中的水再启动。
·柴油箱出油滤网、柴油管路柴油滤清器、手油泵进油接头处滤网阻塞或柴油标号 不对低温起蜡：检查或清晰柴油箱出油口滤网；检查或更换柴油管；检查或更换 手油泵接头处滤网；检查或更换柴油滤清器滤芯；更换正确标号柴油。
3、汽缸压缩力不足
·活塞活塞环或汽缸套磨损严重：更换活塞、活塞环和汽缸套。
·气门漏气严重：研磨气门或更换气门和气门座圈。
·汽缸漏气严重：更换汽缸。
·存气间隙或燃烧室容积大：检查活塞是否属于该机型。
4、配气相位不对：检查并重新校正配气相位。
5、带负荷启动：将变速操作杆置于空挡，动臂、转斗操纵杆置于中位再启动 。
3.23检查结果及处理
经过仔细检查和排除，发现导致该发动机不能启动原因有两个：柴油管路柴油滤清器滤网堵塞及喷油器存在故障。更换柴油滤清器滤芯和喷油嘴后启动正常。
第四章挖掘机回转马达常见故障分析
4.1挖掘机上体不能回转
∙ 1)故障现象：
挖掘机工作时其它工作装置运转正常，仅挖掘机上体不能回转。 ∙ (2)故障分析：
根据挖掘机回转马达的工作原理可知，挖掘机地法回转的故障与主泵，自压减压阀，回转操作手柄、回转锁定开关、回转锁定电磁阀、回转马达、回转减速器、转回轴承等有关、按照从简到繁的原则，为了避免盲目拆卸，造成不必要的损失，应对有关元件逐一进行分析、排除。 ①因为其它工作装置运转正常，而主泵和自压减压阀为挖掘机液压部分共用元件，说明主泵和自压减压阀没有出现故障。
②询问操作者得知，出现故障前没有出现异常噪声或振动现象。根据经验，如果回转减速器或者回转支撑出现故障，就一定会出现异响或振动现象，因此排除了回转减速器与回转轴承出现故障的可能。
③测量回转操纵压力。压力为3.3mpa，在正常范围值内。检查回转主阀芯，主阀芯在阀体内运动灵活，无卡滞现象，说明主油路能够顺利到达回转马达。
④检查回转锁定开关（在off位置），用万用电表测量开关两端电压均为24v，测量回转锁定电磁阀线圈的电阻，阻值为正常范围，说明线圈无断路或短路，工作正常。在回转电磁阀控制油路的出口处接上三通接头并连接一4mpa的压力表，操作挖掘机进行回转，结果发现此处压力只有0.1mpa，说明流向解除制动的油压太低，无法排除制动，从而使挖掘机不能回转。
（3）故障排除：
拆卸回转锁定电磁阀时发现阀芯被卡住无法移动。把阀芯取出后，发现里面有一小段破损的o型密封圈。清洗各元件、重新安装后试车，操纵回转操作手柄，回转动作正常，
4.2 上体回转角度偏大
（1）故障现象：
当回转操作结束、操作手柄在中位时，挖掘机在惯性力的作用下，回转偏转角度往往偏大，无法处于操作手想要到达的部位。
（2）故障分析：
根据回转马达的工作原理，这种故障现象是由于回转制动不及时或制动力不足造成的。由图可知，它与解除制动油压大小、回转锁定电磁阀、回转制动片、回转达制动密封等有关。
①回转锁定阀电路部分。线路连接牢靠，无短（断）路，电磁阀测量线圈及阀芯工作正常，说明电路部分无故障。
②测量解除制动油压。压力测量值为3mpa，说明此压力正常，因此，故障应在回转马达。
（3）故障排除：
拆卸回转马达,检查弹簧弹力正常、无折断；制动压盘上的密封圈也完好；检查制动回油路时发现，在回油路的节流孔处有一胶质的颗粒，节流孔没有完全被堵死，导致回油过慢、时间延长、制动部分起作用的时间相应向后推迟，因此回转运动停止时滑移量（即偏转角度）过大。清洗各元件，特别注意节流孔、细小油道。安装各元件后试车，回转滑移量在规定范围
内，使故障得以排除。
第五章 行走马达常见故障分析
5.1行走跑偏
5.1.1 故障现象：
行走跑偏严重前进行走5米向右跑偏1.5—2米。
5.1.2检查过程：
1、经检查行走PPC阀输出压力前后主泵输出压力均正常。
2、现场测试左右履带单边支起转5圈右侧三种速度正转反转均正常左侧高动时速度正常，低速转动时与中速速度一致无低速。
3、经拆检发现左侧行走马达的2速切换阀卡死在阀体内无法取出。
5.1.3 故障分析：
1、PPC阀等先导控制油路故障。
2、主泵主阀等工作油路控制元件异常行走马达内部故障。
5.2 检查结果及处置：
左侧终传动部件运转不良，更换左侧终传动总成。
第六章 液压油缸和其它工作装置常见故障分析
6.1动臂动作不稳
6.1.1故障现象：
动臂提升时有跳动现象（发动机高速、液压油温50℃以上）
6.1.2检查过程：
1、测量发动机转速,故障发生时1900转/分正常。
2、测量动臂提升溢流压力300 kg/cm2,因机器已工作8900小时故判定正常。
3、打开泵控制器备用开关,故障消失。
6.1.3 检查泵控制器观察孔,绿灯闪烁不正常。
6.1.4.检查转速传感器电阻600欧正常。 61.5.观察发现转速传感器有拆装痕迹(调节气门时,因用户无专用工具,为转动发动机 曾拆卸过)
6.1.6检查结果及处置：
重新安装转速传感器（传感器端面与飞轮接触后倒回1±1/6圈）故障消除。
第四章 结束语
随着现代化建设的加快，工程机械在其中扮演着重要的角色，而挖掘机自然而然成为了现代化建设中必不可少的工具，在现代化建设中占据着重要的角色，本论文就是初步介绍了挖掘机的构造、工作原理等。并详细分析几个常见故障及排除方法。对其中不少案例，我都有着深刻的体会。经过一年实习不但提升了自己职业技能，也对工程机械这个专业有了更深的了解。
参考文献
[1]湖南小松工程机械有限公司.PC220-6装修手册.
[2]湖南小松工程机械有限公司.PC220-6零件图册.
[3]湖南小松工程机械有限公司.PC220-6内部资料故障案例
[4]湖南小松工程机械有限公司.102发动机大修装修手册
[5]李芝.液压传动.机械工业出版社，2001.10
[6]赵新庄，祁贵珍.公路施工机械.北京:人民交通出版社，2002.5
[7]沈松云.工程机械底盘构造与维修.北京:人民交通出版社，2002.5
[8]赵仁杰.工程机械电气设备.北京:人民教育出版社,2002.8
[9]颜荣庆，李自光.现代工程机械液压与液力系统.北京:人民交通出版社，2001
[10] 王定祥.现代工程机械.机械工业出版社，2004.7
致 谢
本论文是在楼媛媛老师的悉心指导下完成的。老师的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在老师的指导下完成的，倾注了老师大量的心血。在此，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 本论文的顺利完成，离不开各位老师、同事和朋友的支持，他们不但在资料的收集中给了我帮助，还为我反复修改了论文提纲和论文草稿，他们给我工作中解决了许多技术问题，在此衷心感谢学校机电系各位老师、同事和朋友的指导和帮助！
此致
敬礼
刘亮
2011年4月18日
湖南交通职业技术学院
毕业设计（论文）审核
设计（论文）题目：小松pc220-6常见故障排除与分析
作 者 刘 亮
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成 绩
校内指导教师 楼媛媛
校外指导教师
2011 年 9 月 18 日
摘 要
工程机械在现代建设施工中具有重要地位，而工程机械中的挖机设备则扮演着重要且不可缺少的角色。而如何使机械设备正常、高效、完好地工作则成为机械管理需要解决的首要问题。对于现代挖机而言，挖机行业的问题是较为多见，其机械故障的出现对于深入了解其结构与工作原理的人来说，只要仔细分析就一定能对其进行排除。但在故障排除的过程中切勿盲目的拆卸，否则就会成事不足败事有余，甚至损坏工作正常的元件，最终导致客户与厂家的不满。本论文结合实践，介绍了小松pc220-6挖机机构及其工作原理，并对其某些常见故障进行了分析和排除。
关键字：小松pc220-6挖机，机械故障，排除
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第一章 小松pc220-6挖机机总述
1.1 挖掘机的基本结构……………………………
1.2 挖掘机的作用……………………………
1.3 小松pc220-6挖掘机产品的参数…………
1.4 小松挖掘机的特点……………………………
第二章 小松pc220-6挖掘机的液压系统工作原理
2.1 传动系统图……………………………
2.2 终传动的主要结构及功能……………………………
2.3 回转马达和回转中心接头…………………………
第三章 挖掘机常见故障分析与排除………………..
3.1 发动机水温过高……………………………
3.2.2 发动机不能启动……………………………………
第四章 挖掘机回转马达常见故障分析……
4.1 挖掘机上体不能回转…………………………………
4.2 上体回转角度偏大。。。。。。。。。。。。
第五章 行走马达常见故障分析……………
5.1 行走跑偏………………………………………………
5.1.1 故障现象……………………………
5.1.2检查过程………………………………
5.1.3故障分析……………………………
5.2检查结果及处置………………………………………………
第六章 液压油缸和其它工作装置常见故障分析……………
6.1 动臂动作不稳…………………………
第九章 结束语……………………………………………..
参考文献…………………………………………………..
致谢…………………………………………
第一章 小松pc220-6挖掘机总述
1.1 挖掘机的基本结构
液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成。液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。
液压挖掘机一般由工作装置、回转装置和行走装置三大部分组成（如图）。
工作装置是直接完成挖掘任务的装置。它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成。动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动都用往复式双作用液压缸控制。
回转与行走装置是液压挖掘机的机体，转台上部设有动力装置和传动系统。发动机是液压挖掘机的动力源，大多采用柴油要在方便的场地， 也可改用电动机。
液压传动系统通过液压泵将发动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元件，推动工作装置动作，从而完成各种作业。
1.2挖掘机的作用
挖掘机主要用于工程建设。如：公路、桥梁、建筑、养殖池、地下工程、抢险开挖等等，其用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙及经过预松后的岩石和矿石。
1.3技术规格
技术规格表
1.4小松挖掘机的特点
1、高生产率与高经济性相结合
1）高压共轨(Common rail)燃油喷射系统，精确控制燃烧。
2）可根据作业对象选择快速模式P或者经济模式E。其中，经济模式E又分为E0、E1、E2、E3，最大限度的满足用户对燃油经济性的要求。
3）CLSS液压系统传递效率高，动作快速灵活。
2、新型7吋大屏幕液晶彩屏监控器
大型TFT液晶彩色监控器可以保证设备进行安全、精确和平稳的工作。通过采用在各种角度和光线条件时都可方便阅读的TFT液晶显示，提高了显示屏的可视性。开关简单且容易操作，功能开关便于多功能操作。以12 种语言显示数据，方便全球范围内用户的需求。
3、安全舒适的操作环境
1) 高刚性驾驶室充分保护驾驶员的安全
2) 悬浮式座椅和带扶手的控制台是驾驶员可以保持舒适的操作姿势。
3) 动态噪声降低2dB，实现了低噪声操作。
4、标准配置康查士，随时随地为您反馈机器信息
1) 帮助客户管理车辆的安全、防盗、防破坏；
2) 帮助客户进行更优质的维护保养；
3) 手机短信功能使查询更便捷；
4) 每月递送康查士月报，保证客户在第一时间了解自己的设备。
5、机器长期稳定施工的保证——高可靠性和高耐久性
1) 先进的发动机技术，实现了燃油燃烧的精确控制，同时满足EPA和EU三级排放标准
2) 采用强化型动臂和强化型斗杆；
3) 针对中国市场的燃油质量，采取了特别措施，让用户放心使用。
第二章 挖掘机的液压系统工作原理
2.1传动系统图
图2-1 传动系统图
1. 引导轮 7. 发动机（S(A)6D102E-1）
2. 中心回转接头 8. 行走速度电磁阀
3. 控制阀 9. 回转制动电磁阀
4. 终传动 10. 回转马达（KMF90ABE-3）
5. 行走马达（GM35VL） 11. 回转机构
6. 液压泵（HPV95+95） 12. 回转支承
2.2终传动的主要结构及功能
终传动的结构主要由减速机和液压马达部组成。
2.21减速机
1. 工作原理
本减速机由直齿轮装置（以下称为第一减速机部）和采用外摆线齿形的差动齿轮装置（以下称为第二减速机部）构成。将液压马达的高速回转运动，进行减速变换成低速大转矩，使轮毂[1]（壳体）回转。
图2-2 动作原理图
2. 动作说明
1） 第一减速机部
液压马达轴的回转运动传递到以花键形式结合在轴[102]上的输入太阳齿轮上，此时3 个行星直齿轮与输入太阳齿轮啮合，进行减速回转。此时的第一减速机部的减速比，如下式所示：i1= Zs/Zi
i1=第一减速机的减速比 Zi=输入太阳齿轮的齿数 Zi=行星直齿轮的齿数
2）第二减速机部
① 行星直齿轮（3 个）分别以花键结合在各自的曲轴上，这是从第一减速机部向第二减速机部的传动，当曲柄轴[9]旋转时，则其偏心体部分A 和B，一边自转一边进行着偏心运动（公转运动）。这样由偏心体A 和B，以及在偏心体A 和B 上装着的滚针轴承的作用,只将偏心体A和B的偏心运动和自转中的偏心运动传给RV 摆线齿轮A 和B。这样，RV 摆线齿轮A 和B 与行星直齿轮、曲轴以同方向、同转速，进行着偏心运动。
图2-3 行星直齿轮
② RV 摆线齿轮A 和B 的偏心运动，使齿数为ZR的RV 摆线齿轮A 和B 的齿面和其啮合的ZP 个针齿边滚动边依次改变啮合位置。RV 摆线齿轮A 和B 每进行1 回偏心回转，针齿移动同方向上公转齿数ZR 和针齿数ZP 的差齿【（ZP-ZR）/ZP】，与偏心运动进行同方向的公转运动。这些销的公转传递给轮毂，轮毂的回转成为减速机的输出。因此，这时第二减速机部的减速比为如下所示：
i2=（ZP-ZR）/ ZP
i2=第二减速机部的减速比 ZR=RV 齿轮A、B 的齿数 ZP=针齿数
所以，液压马达的轴，每旋转 1 转，输出轴的转速如下所示：
i=i1×i2
i1=第一减速机部的减速比 i2=第二减速机部的减速比
i= (ZS/ Zi) ×(ZP–ZR) /ZP
2.22液压马达部（制动阀）
1. 作用
1） 液压马达的作用
该液压马达被称为斜盘式轴向柱塞马达，起着将来自泵的油压力变换成回转运动的作用。
2） 液压制动阀的作用
·克服行走马达停止时由于车体的惯性而产生的惯性力，平滑地制
动，使行走马达平稳地停止。
·具有能防止液压马达出现气穴现象的的抑止阀机能。
·具有控制液压马达制动压力波动的缓冲阀机能和为防止气穴现象用的气穴消除阀机能。
3） 停车制动器的作用
停车制动器与液压马达部分成一体结构，起到通过摩擦板式制动机构防止由于挖掘机停 在倾斜地面上而起移现象的溜车、滑移现象的作用。
2. 动作原理，动作说明
图2-4 液压马达动作原理图
1）从液压泵传来的压力油，先进入液压马达的后置法兰盘［301］，通过制动阀机构， 经由配油盘［109］，导入柱塞腔［104］内。压力油仅被导入联结柱塞［105］行程中 的上、下止点Y1 - Y2的单侧。进入柱塞腔［104］单侧的压力油，分别推柱塞（4 根或 5 根），产生力F［F（kg）= P（kg/cm2）×A（cm2）］。这个力作用于斜盘［103］。 由于斜盘与马达旋转轴的轴线成α角度，所以这个力又可分解成分力F2、F3。这两个分 力中的径向分力F3 对Y1 - Y2 产生不同的力矩（T=F3×ri）。这些力矩的合力矩［T=Σ （F3ri）］作为旋转力矩，通过柱塞，使缸体旋转。缸体和马达轴以花键相连，从而将 旋转力矩传到了马达轴上。
2）制动阀
图2-5 制动阀运转时图
运转时（制动解除）
由 A 口提供压力油，压力油推开阀［327］，进入液压马达的吸入侧C 口，使液压马达 回转。同时压力油通过阀芯［323］的小孔通过管道a，进入b 室作用于阀芯的端面，产
生力，使由弹簧［328］的力而处于中立状态的阀芯被推向左侧。阀芯一旦被推动就会通 过阀芯槽在与后置法兰间形成间隙（通路）。通过这条通路，沟通了液压马达返回油路D 口和另一方的B 口。回油流回油箱侧，从而使液压马达能够旋转。还有，由于阀［323］ 的阀芯的滑动，压力油进到P口及S 口，进到P口中的油，使停车制动的柱塞［112］动作， 从而解除停车制动力。若由 B 口提供压力油时，阀［323］及阀［327］的移动左右相反， 马达反转。
②停止，失速时（制动动作）
图2-6 制动阀停止，失速时图
在行走时由A 口供给的压力油如被停止，油压力消失，向左侧移动了的阀芯［323］由于弹簧［328］的力，通过限位器［325］要向右侧（中立状态）返回。同时，从A 口进入来的压力油虽然已被停止，液压马达由于惯性还要继续旋转。然而，从液压马达排出的油，因无处排放，使D 油管中的油压升高。加压后的压力油，通过左侧的阀［201］的小孔，从f 室进入g 室。进入了g 室，柱塞［381］会向图的右侧移动使压力不升高。这期间，左侧的阀［201］由D 室的压力油的作用而被推开。因此，D 室的压力油，流向压力较低的C 室中。使D 室的压力得到控制，同时，也就防止了C 室的空洞现象。柱塞［381］到达冲程末端时，g 室、f 室的压力上升，左侧的阀［201］再次关闭，D 口的油更进一步升压。这样，右侧的阀［201］打开，D口中的油以比挖掘机的溢流设定压力还高的压力，进入C 口。这样，通过对D 口的压力进行2 个阶段控制，使液压马达平滑地停止。
③自走时
图2-7 制动阀自走时图
挖掘机沿着斜面向下行走时，行走速度变快，速度要高于油压泵所供给的油量所对应的速度，此时称自走（超速运行）。在自走时，和停止时同样油压力消失，故制动阀会与停止时同样地动作。挤压液压马达回流侧通路，产生背压，使因惯性旋转的液压马达进行减速，以适合泵的供油量，控制马达转速。
3） 停车制动
图2-8 停车制动行走时图
① 行走时
向制动阀提供压力油时，液压马达部的制动阀的阀芯［323］就会动作，通往停车制动器的通路被打开。液压油流入减速机部的主轴［2］和柱塞［112］构成的油缸室a。当压力油达到0.6 MPa（6 kgf/cm2）以上时，压力大于弹簧［113］的力，柱塞［112］即向后置法兰盘［101］侧移动，由于柱塞［112］的移动，从柱塞［112］推向啮合片［116］，摩擦片［115］的推力就会消失，在液压马达的缸体［104］中被夹着的摩擦片就可以自由运动，加在缸体［104］上的制动力被释放。
②停止时
图2-9 停车制动停止时图
流向制动阀的压力油被截断，当油缸室a 内的压力降到0.6 MPa（6 kgf/cm2）以下时，由于弹簧［113］的弹力，使柱塞［112］复位。从而推动处于自由状态的啮合片［116］与套在减速机主轴［2］上的摩擦片［115］啮合，由此产生磨擦力，使转动的缸体［104］停止，并使液压马达主轴保持397.9 N·m（40.6 kgf·m）的制动扭矩。另外，由于采用了防反转的油路设计，使整个上述动作过程能平滑地进行。
2.3回转马达和回转中心接头结构示意图
2.31回转马达
图2-10 回转马达三维图
a． 油口 S
b． 油口 MB（来自控制阀）
c． 油口 MA（来自控制阀）
d． 油口 T（至油箱）
e． 油口 B（来自回转制动电磁阀）
规格
型式 ：KMF90ABE-3
理论流量：87.8cc/rev
安全阀设定压力：27.9 MPa {285 kg/cm2}
额定转速：2,260 rpm
制动器松开压力：2.1 MPa {21 kg/cm2}
图2-11 回转马达剖面图
01．制动弹簧 02．驱动轴 03．垫
04．壳体 05．圆盘 06．板
07．制动环 08．制动柱塞 09．壳体
10．柱塞 11．油缸 12．阀板
13．翻转防止阀（可选件）14．中心轴 15．中心弹簧
16．安全阀 17．单向阀 18．单向阀弹簧
19．梭阀 20．梭阀弹簧
2.32中心回转接头
图2-12 中心回转接头图
1． 盖 2． 壳体
3． 密封 4． O 形圈
5． 芯轴
D1．来自主阀A5 口 D2．至左行走马达PB 口
E1．从行走速度EPC 阀来 E2．至左、右行走马达P 口
T1．至油箱 T2．从左右行走马达T 口
A1．来自主阀B2 口 A2．至右行走马达PB 口
B1．来自主阀B5 口 B2．至左行走马达PA 口
C1．来自主阀A2 口 C2．至右行走马达PA 口
第三章 常见故障分析与排除
3.1发动机水温过高
3.11故障现象：
发动机水温过高。
3.12检查过程：
1、检查发动机散热器散热片无堵塞，损坏---正常。
2、检查冷却水水量----正常。
3、拆下节温器，并放入开水中煮沸后，节温器仍不打开。
4、发动机不装节温器运转数小时，故障不再出现，水温正常。
3.13故障分析：
引发发动机水温过高的原因有：
1、长时间超负荷运转；
2、冷却水水质不良，生成水垢，引起散热不良及堵塞水道；
3、散热片变形；
4、散热器经常不清洗，风道堵塞；
5、节温器异常；
6、冷却水量不足；
7、风扇叶片变形以及风扇皮带松了等原因。
检查节温器是否正常的常用方法是：将节温器放入水中煮沸后，节温器应打开，如附图C状态，冷却后，节温器关闭，如附图A状态。
恒温器
图 3-1恒温器结构图
恒温器的结构如图所示，热敏元件中有因冷热而容易收缩、膨胀的石蜡。热敏元件根据温度的不同而上下移动。
图A：起初当冷却水的温度低于75℃时，热敏元件处于向上位置，因此通到散热器的水道关闭，冷却水直接流往水泵。
图B：当冷却水的温度上升至75℃～95℃时，热敏元件下降，通到散热器的水道就打开，冷却水同时流向散热器和水泵。
图C：当水温再上升高于95℃时，热敏元件继续下降，通到水泵的水道则被热敏元件完全关闭，冷却水全部流入散热器。
3.14检查结果及处置：
经过检查发现节温器异常，不能正常打开，更换新的节温器后，机器正常。
3.2发动机不能启动
3.21故障现象：
设备工作10000小时，发动机不能启动。
3.22检查过程：
1、电启动系列故障
·蓄电池无力或电不足：可充足蓄电池电量或增加蓄电池并联使用
·电路接线错误或接触不良：检查接线是否牢靠
·保险丝烧坏：检查重新更换保险丝
·电源总开关烧坏或接触不良：检修或更换电源开关
·启动继电器损坏：更换启动继电器
·启动马达齿与发动机齿圈不能啮合：更换马达齿轮或飞轮齿圈
·熄火电磁阀不回位：更换熄火电磁阀
2、燃油系统故障
·燃油箱油位过低，低于出油管位置：加注燃油
·燃油系统有空气：检查柴油箱到柴滤芯间、柴油滤清器到输油泵间、输油泵到高
压油泵间各管路及接头是否松动，破损。检查手油泵是否内泄。
·喷油泵有故障：检修喷油器或更换喷油嘴。
·调速器熄火手柄不回位：检修熄火手柄或更换熄火拉线。
·高压油管算坏及漏油：更换高压油管。
·柴油箱积水过多：排放柴油箱中的水再启动。
·柴油箱出油滤网、柴油管路柴油滤清器、手油泵进油接头处滤网阻塞或柴油标号 不对低温起蜡：检查或清晰柴油箱出油口滤网；检查或更换柴油管；检查或更换 手油泵接头处滤网；检查或更换柴油滤清器滤芯；更换正确标号柴油。
3、汽缸压缩力不足
·活塞活塞环或汽缸套磨损严重：更换活塞、活塞环和汽缸套。
·气门漏气严重：研磨气门或更换气门和气门座圈。
·汽缸漏气严重：更换汽缸。
·存气间隙或燃烧室容积大：检查活塞是否属于该机型。
4、配气相位不对：检查并重新校正配气相位。
5、带负荷启动：将变速操作杆置于空挡，动臂、转斗操纵杆置于中位再启动 。
3.23检查结果及处理
经过仔细检查和排除，发现导致该发动机不能启动原因有两个：柴油管路柴油滤清器滤网堵塞及喷油器存在故障。更换柴油滤清器滤芯和喷油嘴后启动正常。
第四章挖掘机回转马达常见故障分析
4.1挖掘机上体不能回转
∙ 1)故障现象：
挖掘机工作时其它工作装置运转正常，仅挖掘机上体不能回转。 ∙ (2)故障分析：
根据挖掘机回转马达的工作原理可知，挖掘机地法回转的故障与主泵，自压减压阀，回转操作手柄、回转锁定开关、回转锁定电磁阀、回转马达、回转减速器、转回轴承等有关、按照从简到繁的原则，为了避免盲目拆卸，造成不必要的损失，应对有关元件逐一进行分析、排除。 ①因为其它工作装置运转正常，而主泵和自压减压阀为挖掘机液压部分共用元件，说明主泵和自压减压阀没有出现故障。
②询问操作者得知，出现故障前没有出现异常噪声或振动现象。根据经验，如果回转减速器或者回转支撑出现故障，就一定会出现异响或振动现象，因此排除了回转减速器与回转轴承出现故障的可能。
③测量回转操纵压力。压力为3.3mpa，在正常范围值内。检查回转主阀芯，主阀芯在阀体内运动灵活，无卡滞现象，说明主油路能够顺利到达回转马达。
④检查回转锁定开关（在off位置），用万用电表测量开关两端电压均为24v，测量回转锁定电磁阀线圈的电阻，阻值为正常范围，说明线圈无断路或短路，工作正常。在回转电磁阀控制油路的出口处接上三通接头并连接一4mpa的压力表，操作挖掘机进行回转，结果发现此处压力只有0.1mpa，说明流向解除制动的油压太低，无法排除制动，从而使挖掘机不能回转。
（3）故障排除：
拆卸回转锁定电磁阀时发现阀芯被卡住无法移动。把阀芯取出后，发现里面有一小段破损的o型密封圈。清洗各元件、重新安装后试车，操纵回转操作手柄，回转动作正常，
4.2 上体回转角度偏大
（1）故障现象：
当回转操作结束、操作手柄在中位时，挖掘机在惯性力的作用下，回转偏转角度往往偏大，无法处于操作手想要到达的部位。
（2）故障分析：
根据回转马达的工作原理，这种故障现象是由于回转制动不及时或制动力不足造成的。由图可知，它与解除制动油压大小、回转锁定电磁阀、回转制动片、回转达制动密封等有关。
①回转锁定阀电路部分。线路连接牢靠，无短（断）路，电磁阀测量线圈及阀芯工作正常，说明电路部分无故障。
②测量解除制动油压。压力测量值为3mpa，说明此压力正常，因此，故障应在回转马达。
（3）故障排除：
拆卸回转马达,检查弹簧弹力正常、无折断；制动压盘上的密封圈也完好；检查制动回油路时发现，在回油路的节流孔处有一胶质的颗粒，节流孔没有完全被堵死，导致回油过慢、时间延长、制动部分起作用的时间相应向后推迟，因此回转运动停止时滑移量（即偏转角度）过大。清洗各元件，特别注意节流孔、细小油道。安装各元件后试车，回转滑移量在规定范围
内，使故障得以排除。
第五章 行走马达常见故障分析
5.1行走跑偏
5.1.1 故障现象：
行走跑偏严重前进行走5米向右跑偏1.5—2米。
5.1.2检查过程：
1、经检查行走PPC阀输出压力前后主泵输出压力均正常。
2、现场测试左右履带单边支起转5圈右侧三种速度正转反转均正常左侧高动时速度正常，低速转动时与中速速度一致无低速。
3、经拆检发现左侧行走马达的2速切换阀卡死在阀体内无法取出。
5.1.3 故障分析：
1、PPC阀等先导控制油路故障。
2、主泵主阀等工作油路控制元件异常行走马达内部故障。
5.2 检查结果及处置：
左侧终传动部件运转不良，更换左侧终传动总成。
第六章 液压油缸和其它工作装置常见故障分析
6.1动臂动作不稳
6.1.1故障现象：
动臂提升时有跳动现象（发动机高速、液压油温50℃以上）
6.1.2检查过程：
1、测量发动机转速,故障发生时1900转/分正常。
2、测量动臂提升溢流压力300 kg/cm2,因机器已工作8900小时故判定正常。
3、打开泵控制器备用开关,故障消失。
6.1.3 检查泵控制器观察孔,绿灯闪烁不正常。
6.1.4.检查转速传感器电阻600欧正常。 61.5.观察发现转速传感器有拆装痕迹(调节气门时,因用户无专用工具,为转动发动机 曾拆卸过)
6.1.6检查结果及处置：
重新安装转速传感器（传感器端面与飞轮接触后倒回1±1/6圈）故障消除。
第四章 结束语
随着现代化建设的加快，工程机械在其中扮演着重要的角色，而挖掘机自然而然成为了现代化建设中必不可少的工具，在现代化建设中占据着重要的角色，本论文就是初步介绍了挖掘机的构造、工作原理等。并详细分析几个常见故障及排除方法。对其中不少案例，我都有着深刻的体会。经过一年实习不但提升了自己职业技能，也对工程机械这个专业有了更深的了解。
参考文献
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[2]湖南小松工程机械有限公司.PC220-6零件图册.
[3]湖南小松工程机械有限公司.PC220-6内部资料故障案例
[4]湖南小松工程机械有限公司.102发动机大修装修手册
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[7]沈松云.工程机械底盘构造与维修.北京:人民交通出版社，2002.5
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[9]颜荣庆，李自光.现代工程机械液压与液力系统.北京:人民交通出版社，2001
[10] 王定祥.现代工程机械.机械工业出版社，2004.7
致 谢
本论文是在楼媛媛老师的悉心指导下完成的。老师的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在老师的指导下完成的，倾注了老师大量的心血。在此，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 本论文的顺利完成，离不开各位老师、同事和朋友的支持，他们不但在资料的收集中给了我帮助，还为我反复修改了论文提纲和论文草稿，他们给我工作中解决了许多技术问题，在此衷心感谢学校机电系各位老师、同事和朋友的指导和帮助！
此致
敬礼
刘亮
2011年4月18日