【正文】 鏟斗的運(yùn)動(dòng)分析鏟斗相對(duì)于XOY坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)是LLL3的函數(shù)，現(xiàn)討論鏟斗相對(duì)于斗桿的運(yùn)動(dòng)，如圖35所示，G點(diǎn)為鏟斗油缸與斗桿的鉸點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)為斗桿與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)Q點(diǎn)為鏟斗與斗桿的鉸點(diǎn)，v點(diǎn)為鏟斗的斗齒尖點(diǎn)，K點(diǎn)為連桿與鏟斗的餃點(diǎn)，N點(diǎn)為曲柄與斗桿的鉸點(diǎn)，M點(diǎn)為鏟斗油缸與曲柄的鉸點(diǎn)，H點(diǎn)為曲柄與連桿的鉸點(diǎn)[1]。（1） 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i利用圖33，可以知道求得以下的參數(shù)：在三角形HGN中 α22 = ∠HNG = COS1[（l152+l142L32）/2l15l14]α30 = ∠HGN = COS1[（L32+ l152 l142）/2L3l14]α32 = ∠GMN = π ∠MNG ∠MGN =π α22α30 (311)在三角形HNQ中l(wèi) 272 = l142 + l212 + 2COSα23l14l21∠HNQ = COS1[（l212+l142 l272）/2l21l14] (312)在三角形QHK中α27 = ∠QHK= COS1[（l292+l272L242）/2l29l27] (313)在四邊形KHQN中∠NHK=∠NHQ+∠QHK (314)鏟斗油缸對(duì)N點(diǎn)的作用力臂r1r1 = l13Sinα32 (315)連桿HK對(duì)N點(diǎn)的作用力臂r2r2 = l13Sin ∠NHK (316)而由r3 = l24，r4 = l3 有[3]連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比i = （r1r3）/（r2r4） (317)顯然317式中可知，i是鏟斗油缸長度L3的函數(shù)，用L3min代入可得初傳動(dòng)比i0，L3max代入可得終傳動(dòng)比iz。（2） 鏟斗相對(duì)于斗桿的擺角φ3鏟斗的瞬時(shí)位置轉(zhuǎn)角為 φ3 =α7+α24+α26+α10 (318)其中，在三角形NFQ中α7 = ∠NQF= COS1[（l212+l22 l162）/2l21l2] (319)α10暫時(shí)未定，其在后面的設(shè)計(jì)中可以得到。當(dāng)鏟斗油缸長度L3分別取L3max和L3min時(shí)，可分別求得鏟斗的最大和最小轉(zhuǎn)角θ3max和θ3min，于是得鏟斗的瞬間轉(zhuǎn)角:φ3 = θ3θ3min (320) 鏟斗的擺角范圍: φ3 = θ3maxθ3min (321) 圖33 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比計(jì)算簡圖（3） 斗齒尖運(yùn)動(dòng)分析見圖34所示，斗齒尖V點(diǎn)的坐標(biāo)值XV和YV，是L1 、LL3的函數(shù)只要推導(dǎo)出XV和YV的函數(shù)表達(dá)式，那么整機(jī)作業(yè)范圍就可以確定，現(xiàn)推導(dǎo)如下:由F點(diǎn)知：α32= ∠CFQ= π –α3α4α6θ2 (322)在三角形CDF中：∠DCF由后面的設(shè)計(jì)確定，在∠DCF確定后則有：l82 = l62 + l12 2COS∠DCFl1l6 (323)l62 = l82 + l12 2COSα3l1l8 α3 = COS1（l82+l12–l62）/2l1l8 (324)在三角形DEF中L22 = l82 + l92 2COSθ2l8l9 圖34 齒尖坐標(biāo)方程推導(dǎo)簡圖1則可以得斗桿瞬間轉(zhuǎn)角θ2 θ2 = COS1[（l82+l92 L22）/2l8l9] (325)αα6在設(shè)計(jì)中確定。由三角形CFN知：l28 = Sqr（l162 + l12 2COSα32l16l1） (326)由三角形CFQ知：l23 = Sqr（l22 + l12 2COSα32l2l1） (327)由Q點(diǎn)知：α35= ∠CQV= 2π–α33α24α10 (328)在三角形CFQ中：l12 = l232 + l32 2COSα33l23l3 α33 = COS1[（l232+l32 l12）/2l23l3] (329)在三角形NHQ中：l132 = l272 + l212 2COSα24l27l21 α24 =∠NQH=COS1[l272+l212 l132）/2l27l21] (330)在三角形HKQ中：l292 = l272 + l242 2COSα26l27l24 α26 =∠HQK=COS1[l272+l242–l292）/2l27l24] (331)在四邊形HNQK：∠NQH =α24 +α26 (332)α20 = ∠KQV，其在后面的設(shè)計(jì)中確定。在列出以上的各線段的長度和角度之間的關(guān)系后，利用矢量坐標(biāo)我們就可以得到各坐標(biāo)點(diǎn)的值。 特殊工作位置計(jì)算：（1） 最大挖掘深度H1maxNH搖臂；HK連桿；C動(dòng)臂下鉸點(diǎn)；A 動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn)；B動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn)；F動(dòng)臂上鉸點(diǎn)；D斗桿油缸上鉸點(diǎn)；E斗桿下鉸點(diǎn)；G鏟斗油缸下鉸點(diǎn)；Q鏟斗下鉸點(diǎn)；K鏟斗上鉸點(diǎn)；V鏟斗斗齒尖.圖35 最大挖掘深度計(jì)算簡圖如圖35示，當(dāng)動(dòng)臂全縮時(shí)，F(xiàn), Q, U三點(diǎn)共線且處于垂直位置時(shí)，得最大挖掘深度為: H1max = YV = YFmin–l2–l3 = YC+l1Sinα21min–l2–l3 = YC+l1Sin（θ1α20α11）–l2–l3 (333)（2） 最大卸載高度H3maxNH搖臂；HK連桿；C動(dòng)臂下鉸點(diǎn)；A 動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn)；B動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn)；F動(dòng)臂上鉸點(diǎn)；D斗桿油缸上鉸點(diǎn)；E斗桿下鉸點(diǎn)；G鏟斗油缸下鉸點(diǎn)；Q鏟斗下鉸點(diǎn)；K鏟斗上鉸點(diǎn)；V鏟斗斗齒尖圖36 最大卸載高度計(jì)算簡圖如圖36所示，當(dāng)斗桿油缸全縮，動(dòng)臂油缸全伸時(shí)，QV連線處于垂直狀態(tài)時(shí)，得最大卸載高度為: (334)（3） 水平面最大挖掘半徑R1maxNH搖臂；HK連桿；C動(dòng)臂下鉸點(diǎn)；A 動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn)；B動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn)；F動(dòng)臂上鉸點(diǎn)；D斗桿油缸上鉸點(diǎn)；E斗桿下鉸點(diǎn)；G鏟斗油缸下鉸點(diǎn)；Q鏟斗下鉸點(diǎn)；K鏟斗上鉸點(diǎn)；V鏟斗斗齒尖圖37 停機(jī)面最大挖掘半徑計(jì)算簡圖如圖37所示，當(dāng)斗桿油缸全縮時(shí)，F(xiàn). Q. V三點(diǎn)共線，且斗齒尖v和鉸點(diǎn)C在同一水平線上，即YC= YV，得到最大挖掘半徑R1max為:R1max=XC+L40 (335)式中：L40 = Sqr[（L1+L2+L3）22（L2+L3）L1COSα32max (336)（4） 最大挖掘半徑R最大挖掘半徑時(shí)的工況是水平面最大挖掘半徑工況下C、V連線繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)到水平面而成的。通過兩者的幾何關(guān)系，我們可計(jì)算得到：l 30 = 85mm ；l 40 = 9800mm。（5） 最大挖掘高度H2max最大挖掘高度工況是最大卸載高度工況中鏟斗繞Q點(diǎn)旋轉(zhuǎn)直到鏟斗油缸全縮而形成的。具體分析方法和最大卸載高度工況的分析類似。4基本尺寸的確定 斗形參數(shù)的確定斗容量q ：在設(shè)計(jì)任務(wù)書中已給出q = m3平均斗寬B：其可以由經(jīng)驗(yàn)公式和差分法選擇，又由續(xù)表知[1]：當(dāng)q = m3時(shí)， B = 當(dāng)q = m3時(shí)， B = 則當(dāng)q = ， B = +（）247。 = 再參考其它機(jī)型的平均斗寬預(yù)初定B = = 1050mm挖掘半徑R：按經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和參考同斗容的其它型號(hào)的機(jī)械，初選R = 1450mm 。轉(zhuǎn)斗挖掘滿轉(zhuǎn)角（2φ）：在經(jīng)驗(yàn)公式 q = R2B（2φSin2φ）KS中，KS為土壤的松散系數(shù)，將q = m3和B = ：2φSin2φ = φ = 47176。鏟斗兩個(gè)鉸點(diǎn)K、Q之間的間距l(xiāng)24和l3的比值k2的選取：l24太大將影響機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性，太小則影響鏟斗的結(jié)構(gòu)剛度[3]，初選特性參數(shù)k2 = 。由于鏟斗的轉(zhuǎn)角較大，而k2的取值較小，故初選α10 = ∠KQV =105176。 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 α1與A點(diǎn)坐標(biāo)的選取初選動(dòng)臂轉(zhuǎn)角α1 = 120 由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和參考其它同斗容機(jī)型，初選特性參數(shù)k3 = （k3 = L42/L41）鉸點(diǎn)A坐標(biāo)的選擇：由底盤和轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合同斗容其它機(jī)型的測繪，初選：XA = 450 mm ；YA = 1200mm l1與l2的選擇由統(tǒng)計(jì)分析，最大挖掘半徑R1值與l1+l2+l3的值很接近，由已給定的最大挖掘距離R已初步選定的l3和k1，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式有：l2 = （R l3）/（1+ k1）= （98851600）/（1+）= 2960mm則l1 = k1l2 = 2960 = 5330mm l41與l42的計(jì)算如圖41所示，在三角形CZF中：l42 = k3l41 = 2552 = 3574 mmα3 9= ∠ZFC = COS1（l422+l12–l412）/2l1l42 = 176。 l5的計(jì)算由經(jīng)驗(yàn)和反鏟工作裝置對(duì)閉鎖力的要求初取k4 = α11的取值對(duì)特性參數(shù)k最大挖掘深度H1max和最大挖高H2max均有影響，增大α11會(huì)使k4減少或使H1max 增大，這符合反鏟作業(yè)的要求，初選α11 = 176。斗桿油缸全縮時(shí)，∠ CFQ =α32 –α8最大，依經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和便于計(jì)算，初選（α32 –α8）max = 160176。 。由于采用雙動(dòng)臂油缸，∠BCZ的取值較小，初取∠BCZ = 5176。 如上圖41所示，在三角形CZF中：∠ZCF= πα1α39 = 180176。120176。176。 = 176?！螧CF=α3=∠ZCF∠ZCB =176。5176。 = 176。由334和335有H3max = YC+l1Sin（θ1α20α11）–l2–l3 (41)= YA+ l5 Sinα11+l1Sin（θ1maxα2α11）+l2 Sin（θ1max+α32 max α11α8α2180） –l3 H1max = l2+l3+l1Sin（α11θ1min+α2） l5 Sinα11 YA) (42)由442式有：H1max + H3max = l1Sin（θ1maxα2α11）+ l2 Sin（θ1max+α32 max α11α8α2180）+ l1Sin（α11θ1min+α2）+ l2 (43)令 A =α2+α11 = + = 93 B = A + （α32 –α8）max = 93 +（160）=67將A、B的值代入43式中有H1max + H3max l1[Sin（θ1max93）+ Sin（93 θ1min）] + l2 Sin[（θ1max +67）+1]= 0 (44)又特性參數(shù)k4 = Sinθ1max/ λ1Sinθ1min 則有 Sinθ1min = Sinθ1max/ λ1 k4 = Sinθ1max/ (45) (46)將446代入到44式中6485+66305400[Sin（θ1max93）+ Sin（93 θ1min）] + l2 [Sin（θ1max +67