【正文】 器和激光導(dǎo)向相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)作業(yè)操縱的完全自動(dòng)化。針對(duì)液壓挖掘機(jī)工作裝置的 CAD軟件也已經(jīng)有了不少的研究。顯然挖掘機(jī)在整個(gè)工程機(jī)械行業(yè)中是產(chǎn)、銷量增長最快的機(jī)種之一?？梢灶A(yù)見，隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，液壓挖掘機(jī)的需求量將逐年大幅度增長。因此，可以肯定液壓挖掘機(jī)的發(fā)展空間很大。截止到 2021年 8月底全國挖掘機(jī)的銷量已超過 13000臺(tái)，超 2021年全年的銷售數(shù)。當(dāng)今計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中，挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)得到了很快的發(fā)展。 從 20世紀(jì)后期開始，國際上挖 掘機(jī)的生產(chǎn)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動(dòng)化的方向發(fā)展： 1m3單斗液壓挖掘機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì) 2 （ 1）、開發(fā)多品種、多功能、高質(zhì)量及高效率的挖掘機(jī)。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設(shè)計(jì)理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計(jì)理論和方法，并將疲勞損傷積累論、 斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、電子計(jì)算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗(yàn)技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)的強(qiáng)度研究方面，促進(jìn)了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高效和競(jìng)爭(zhēng)力。 （ 7）、迅速拓展電子化、自動(dòng)化技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)用。自改革開放以來，國產(chǎn)液壓挖掘機(jī)行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的重要階段。因此，國內(nèi)液壓挖掘機(jī)市場(chǎng)大部分被國外產(chǎn)品所占據(jù)的局面長期得不到改善。 目前， 液壓挖掘機(jī)的研究與發(fā)展應(yīng)致力解決三個(gè)基本問 題： （ 1）著眼于動(dòng)力、傳動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)以達(dá)到高效節(jié)能，提高機(jī)器的生產(chǎn)率和降低工作損耗，減少對(duì)環(huán)境的污染； （ 2）局部操作控制自動(dòng)化到整機(jī)完全自動(dòng)化甚至智能化發(fā)展； （ 3）改善操作者的勞動(dòng)條件和操作安全性。 （ 2） 雖然世界各國的研究水平參差不齊，但是多數(shù)處在實(shí)驗(yàn)室階段，或從成本的角度考慮采用伺服閥進(jìn)行控制，與工程實(shí)際差距較大；對(duì)挖掘機(jī)工作裝置的研究是在靜態(tài)下進(jìn)行的，忽略慣性的影響，所以在實(shí)際工程中也是不是用的；多數(shù)研究中都沒有考慮到系統(tǒng)的節(jié)能問題，很難將研究結(jié)果在實(shí)際中進(jìn) 行推廣。 （ 1）分析和擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書，確定設(shè)計(jì)思想和原則，并提出設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案的初步思想。 （ 5）挖掘機(jī)工作裝置各主要機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度校核。第三就是各個(gè)鉸鏈點(diǎn)如何確定。鏟斗油缸的內(nèi)徑 3D =120mm,活塞 5 桿的直徑 3d =85mm，又由按經(jīng)驗(yàn)公式選各缸全伸長度 與全縮長度之比 ??? ??? 。 單斗液壓挖掘機(jī)是一種采用液壓傳動(dòng)并以一個(gè)鏟斗進(jìn)行挖掘工作的機(jī)械，它是機(jī)械傳動(dòng)單斗挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，是目前挖掘機(jī)中重要的品種。 圖 挖掘機(jī) 工作裝置的大臂與斗桿是變截面的箱梁結(jié)構(gòu)，鏟斗是由厚度很薄的鋼板焊接而成。 圖 圖 挖掘機(jī)的工作裝置經(jīng)上面的簡化后實(shí)質(zhì)是一組平面連桿機(jī)構(gòu)，自由度是 3，即工作裝置的 幾何位置由動(dòng)臂油缸長度 L斗桿油缸長度 L鏟斗油缸長度 L3 決定，當(dāng) L L L3 為某一確定值的時(shí)，工作裝置也就能夠確定。所以動(dòng)臂采用整體式彎動(dòng)臂，這種結(jié)構(gòu)目前應(yīng)用最廣泛，其主要特點(diǎn)是制造方面，成本低，質(zhì)量輕， 7 能有較大的動(dòng)臂彎角，裝載作效率高，挖 掘深度較大，配用加長可調(diào)斗桿，可以很好地完成垂直壁面的挖掘作業(yè)，而且所挖掘的壁面平直整潔。由自由式活塞桿端部與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)設(shè)在動(dòng)臂箱體的中間，這樣雖然削弱了動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但不影響以、動(dòng)臂的下降幅度。 3 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算及校核 根據(jù)圖 ，即工作裝置的結(jié)構(gòu)簡圖來計(jì)算出動(dòng)臂，斗桿，連桿及鏟斗的基本參數(shù)。 1m3單斗液壓挖掘機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì) 8 由經(jīng)驗(yàn)公式參考其它同斗容機(jī)型，初選特性參數(shù) 41423 ?? llK 鉸點(diǎn) A單坐標(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(cè)繪，初選： mmX A 400? mmYA 1100? 1l 、 2l 、 3l 的計(jì)算 由統(tǒng)計(jì)分析可知，最大挖掘半徑 1R 的值與 321 lll ?? 的值很近，由已經(jīng)給定的最大挖掘半徑 1R 和 3l 與 1K 計(jì)算與選取就可以得到另外兩個(gè)尺寸。要求適用性強(qiáng)而又無配套替換構(gòu)件的或可調(diào)結(jié)構(gòu)的反鏟常取中間比例方案。 41l 的計(jì)算公式如下： 9 1323141 c os21 ?KK ll ??? 代入數(shù)值可得 41l =2780mm 333641342 ?? lKl mm 同樣在 CZF? 中，由余弦定律得： 41422412124239 2c osc os ll lllZ F C ?? ????? ? 解上式可得 o39 278 9 r c c o sFC ???? Z? 同樣可以得到 oooo 3327120180Z C F ????? 5l 的計(jì)算 動(dòng)臂液壓缸全伸與全縮時(shí)的力臂 4K 按不同的情況下 選取，如前所述，專用反鏟取 4K ，所以在這里取 ?K 。 1m3單斗液壓挖掘機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì) 10 BCZ? 取決于液壓缸布置形式，如圖 。 由（ 37）和（ 38）兩式可知： mmlL in1 ??? ? mmLL in1m a x1 ???? ? mmLl 4 0 9 3 in17 ???? ? 前面已經(jīng)確定了動(dòng)臂的選型為整體彎動(dòng)臂，則還要一個(gè)重要的參數(shù)是在動(dòng)臂轉(zhuǎn)彎處的高度，通過相同容量的挖掘機(jī)進(jìn)行類比可知，初步定這個(gè)高度為 mmH 800? 。在此處，則是先要求出工作裝置各個(gè)部分的重量 。 第二：保證斗桿液壓缸有必要的閉鎖能力。在滿足工作范圍和運(yùn)輸要求的前提下此值應(yīng)盡可能小些，對(duì)以斗桿挖掘?yàn)橹鞯闹行蜋C(jī)更應(yīng)注意到這一點(diǎn)。要得到較大的平均挖掘力，就要盡量減少 max2? ，除取 omax2 110?? 由圖 ： )2s in(2 m a x29m in22m in2 ?? lLL ?? 1)2s in (22m ax29m in2 ?? ??lL mmL in2 ? 而 mmLL 3 4 1 22m in2m a x2 ?? ? 同樣由圖 ，由余弦定理知： )2110c os (2 9m in29m in28 ?????? ??lLlLl 解得 ： mml 28088 ? 斗桿上 EFQ? 取決于結(jié)構(gòu)因素和工作范圍（如圖 ），一般在 ??? 170130 之間，初定 ??? 150EFQ ，同樣的動(dòng)臂上的 DFZ? 也是結(jié)構(gòu)尺寸，并按結(jié)構(gòu)因素，可初選??? 10DFZ 1m3單斗液壓挖掘機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì) 18 斗桿要受到彎矩的作用，故要找出斗桿的最大彎矩進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 4）側(cè)齒挖掘時(shí)收到橫向力 kW 的作用。 4）挖掘阻力對(duì)稱于鏟斗，無側(cè)向力 kW 的作用。2r ： mmlr os339。1 C F Vlr 法向阻力 2W 決定于動(dòng)臂油缸閉鎖力 1F ： 前面以求得 NF 51 ?? 取整個(gè)工作裝置為研究對(duì)象，則有 ? ?0CM 即 0)( 39。2 ???????? FQGrXGllWEFP FQg 代入已知數(shù)值解得： NP g 539。2 gPP ?? 說明閉鎖力中足夠，滿足要求。 圖 同第一工況的分析一樣，可以得到以下的向量： 向量 ???? 向量 ??? 同理可得斗桿和鏟斗的力分別解得： NW 51 ?? NW 52 ?? NR N ??? NRK ?? NRQX ??? NRNy ??? mNM QX ??? mNM Qy ??? NR NX ?? NRNy ?? NM F ?? 各種參數(shù)意義如工況一相同。斗底的縱向剖面形狀適合于各種物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 結(jié)構(gòu)基本 參數(shù) 的計(jì)算 1m3單斗液壓挖掘機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì) 26 圖 圖中三角形 OGE 為等腰三角形， OA段直線， AB弧為拋物線， A點(diǎn)到直線 EB的距離為 H，拋物線定點(diǎn)高度為 L，一般取 H=L，根據(jù)一般的取值范圍，斗尖尖角??? 25~20? ，斗側(cè)臂角 ??? 50~30? ， 包角 ??108? 。 在本設(shè)計(jì)中，銷軸所選用的材料為 CrMo42 ，其耐磨，在熱處理后有著良好的綜合機(jī)械性能。并在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)反鏟裝置各機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了分析計(jì)算。 （ 3）、分析了轉(zhuǎn)斗挖掘阻力及鏟斗挖掘阻力的影響因素，分析了挖掘力的三個(gè)層面，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步討論了整機(jī)復(fù)合挖掘力的分析計(jì)算過程。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我感受到自己應(yīng)用基礎(chǔ)基礎(chǔ)知識(shí)及專業(yè)知識(shí)解決問題的能力，有了很大的提高，并且這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題，是一個(gè)非常典型的工程機(jī)械，因此，是在我即將工作之前，一次很重要的演練、我想，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，到了工作單位后，我將能夠更快的適應(yīng)工作崗位和工作要求。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做