【正文】 尤其是設計完成的最后階段，他多次審閱我的設計并提出寶貴的修改意見，使我的設計不斷完善。參考文獻[1] 孔德文 趙克利 徐寧生 液壓挖掘機 北京 化工工業(yè)出版社2006。也培養(yǎng)了自我的創(chuàng)新意識，在創(chuàng)新能力方面得到了一定的鍛煉和提高。銷軸設計成一端帶軸肩，另一端設計成成帶有內(nèi)螺紋盲孔，與六角法蘭式螺栓連接，由于銷軸在重載的較惡劣工況中工作，故選擇=160MPa。3） 為了使裝進鏟斗的物料不易于卸出，鏟斗的寬度與物料的粒經(jīng)之比應大于4，大于50時，顆粒尺寸不考慮，視物料為均質(zhì)。對于第一工況，斗桿的內(nèi)力圖包括橫向力，斗桿平面內(nèi)外的彎矩和剪力，以及扭矩；對于第二工況，斗桿內(nèi)力側(cè)僅有斗桿的軸向力，斗桿平面內(nèi)的彎矩和剪力，第一工況下斗桿的軸向力N圖，（單位：N） 第一工況下斗桿N圖第一工況斗桿的圖，（單位：N） 第一工況下斗桿圖第一工況下斗桿的圖，（單位：） 第一工況下斗桿的第二工況下斗桿的軸向力N圖，（單位：N） 第二工況下斗桿的N圖第二工況下斗桿圖，（單位：N） 第二工況下斗桿的圖第二工況斗桿的圖，（單位：） 第二工況下斗桿圖由前面的受力分析知，在第二工況下所受到的彎矩和內(nèi)力均要比第一工況中要小，故用第一工況進行計算，而用第二截面校核。 第一工況位置的受力分析 在這個工況下斗桿可能存在最大的矩，受到的應力也可能最大。根據(jù)分析和以往的實驗表明，在鏟斗進行挖掘時，產(chǎn)生最大彎矩的工況可能能有以下兩個； 第一工況位置，其滿足以下條件：1） 動臂處于最低位置，即動臂油缸全縮。斗桿的擺角范圍大致在——之間。 動臂基本數(shù)的校核 動臂機構(gòu)閉鎖力的校核正常挖掘力 （39） 在式（39）中—切削阻力的切向分力； C—土壤的硬度系數(shù)，對不同的土壤條件取值不同，這里設挖掘機用于III級土壤的挖掘，取值為120； R—鏟斗與斗桿鉸點到斗齒尖距離，即轉(zhuǎn)斗切削半徑其在前面已經(jīng)初步確定取值為1448mm； —某一挖掘位置時鏟斗總轉(zhuǎn)角的一半，這里取值為50； —某一挖掘位置處轉(zhuǎn)斗的瞬時轉(zhuǎn)角，在此處由于是求平均挖掘阻力，故初取值與相同為50； B—切削刃寬度影響系數(shù)，B=1+=1+=； A—切削角變化影響系數(shù)，； Z—帶有斗齒白唇紅系數(shù)，； X—斗側(cè)臂厚影響系數(shù)，X=1+，其中要為側(cè)臂百度，由于是初步設計，； D—切削刃擠壓土壤的力，根據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計和斗容量的大小選取D=；將以上的數(shù)值代入到式（39）中可以解得： = N值的求?。?，當斗桿油缸全縮時，E，Q，V三點共線，且斗齒尖V和鉸點C在同一水平線上，代入數(shù)值得：則=74207379=41mm 代入數(shù)值得：=1300+ =1853mm 最大挖掘半徑計算簡圖，最大挖掘深度時的挖掘力力矩； （310）=（+）=動臂油缸的閉鎖力 解之得： =其中為動臂油缸小腔作用面積，鎖緊壓力：最大挖掘半徑工作裝置自身重力所產(chǎn)生的力矩為 要求力矩，自行應該需要知道作用力和作用力臂。的計算公式如下：代入數(shù)值可得：=同樣在△CZF中，由余弦定律得：同樣可以得到 圖 最大挖掘半徑時動臂機構(gòu)計算簡圖 動臂液壓缸全伸與全縮時的力臂比按不同的情況選取，如前所述，專用反鏟取〈，所以這里我取=。該布置1桿與2桿的鉸接位置雖然使鏟斗的轉(zhuǎn)角減少但保證能得到足夠的鏟斗平均挖掘力。 1鏟斗 2連桿 3斗桿 4動臂 5鏟斗油缸 6斗桿油缸 工作裝置結(jié)構(gòu)簡化圖挖掘機的工作裝置經(jīng)上面的簡化后實質(zhì)是一組平面連桿機構(gòu)，自由度是3，即工作裝置的幾何位置由動臂油缸長度L斗桿油缸長度L鏟斗油缸長度L3決定，當LLL3為某一確定的值時，工作裝置的位置也就能夠確定。2 工作裝置總體方案設計 機型選擇及特點分析 本設計中，我選的是單斗液壓挖掘機，其工作裝置采用反鏟裝置。（3）作用力的計算，這其中包括油缸的作用力，還有各種挖掘力。 （2）挖掘機主要參數(shù)的確定。 當前液壓挖掘機存在的主要問題雖然液壓挖掘機的發(fā)展很快，但是液壓挖掘機仍然存在著各種問題：（1） 控制精度的要求并不高，多數(shù)在100mm之內(nèi)，并不像其它領(lǐng)域機器人運動控制要求到10mm之內(nèi)，或者更高。國內(nèi)液壓挖掘機的研究和發(fā)展動向應該體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）提高效率，降低能耗。國內(nèi)液壓挖掘機行業(yè)近年來雖有很大發(fā)展，但與國外挖掘機行業(yè)發(fā)達國家相比仍存在許多不足，其原因除了國內(nèi)挖掘機加工水平落后之外，挖掘機設計水平與發(fā)達國家相比也有較大的差距，尤其是一些先進設計技術(shù)的掌握和應用。（8）增大鏟斗的容量，加大功率，提高生產(chǎn)效率。由于使用性能、技術(shù)指標上的優(yōu)越，世界上許多國家，特別是工業(yè)發(fā)達國家，都在大力發(fā)展單斗液壓挖掘機。 國外液壓挖掘機的發(fā)展動態(tài)和研究現(xiàn)狀國外挖掘機生產(chǎn)歷史較長，液壓挖技術(shù)的不斷成熟使挖掘機得到全面的發(fā)展。中國挖掘機市場自1997年開始已進入了一個較快的發(fā)展時期， 2001年與2000年比較，全國挖掘機的產(chǎn)、銷量分別增長55％和56％。本次設計主要是關(guān)于挖掘機工作裝置設計，工作裝置是直接完成挖掘任務的裝置，進行工作裝置的全面的通用性設計研究對推動國內(nèi)挖掘機發(fā)展具有十分重要的意義。本設計全面收集了國內(nèi)外挖掘機工作裝置設計的資料，對挖掘機的各種工況進行了分析，總結(jié)了挖掘機工作裝置的設計要求。截止到2002年8月底全國挖掘機的銷量已超過13000臺，超過了2001年全年的銷售數(shù)。德國是世界上較早開發(fā)研制挖掘機的國家，1954年和1955年德國的德馬克和利渤海爾公司分別開發(fā)了全液壓挖掘機；美國是繼德國以后生產(chǎn)挖掘機歷史最長、數(shù)量最大、品種最多和技術(shù)水平處于領(lǐng)先地位的國家；日本挖掘機制造業(yè)是在二次大戰(zhàn)后發(fā)展上起來的，其主要特點是在引進、消化先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過大膽創(chuàng)新發(fā)展起來的；韓國是液壓挖掘機生產(chǎn)的后起之秀，20世紀70年代開始引進技術(shù)，由于產(chǎn)業(yè)政策進入國際市場，并已擠入國際液壓挖掘機的主要生產(chǎn)國之一。目前，單斗液壓挖掘機的發(fā)展著眼于動力和傳動系統(tǒng)的改進以達到高效節(jié)能；應用范圍不斷擴大，成本不斷降低，向標準化、模塊化發(fā)展，以提高部件、配件的可靠性，從而保證整機的可靠性；電子計算機監(jiān)測與控制，實現(xiàn)機電一體化；提高機械作業(yè)性能，降低噪音，減少停機維修時間，提高適應能力，消除公害，縱觀未來，單斗液壓挖掘機有以下的趨勢：（1）向大型化發(fā)展的同時向微型化發(fā)展。（9）人機工程學在設計中的充分應用。國內(nèi)眾多的研究人員和單位對液壓挖掘機工作裝置設計進行了不少研究，開發(fā)了其設計軟件，他們的研究基本上局限于解決某些問題，即工作裝置的幾何參數(shù)、運動參數(shù)和力參數(shù)等的解決。（2）提高技術(shù)性能和控制性能。首先，挖掘機本身的機構(gòu)尺寸通常都比較大；其次，挖掘機進行土木施工的精度與一些工業(yè)加工比較起來要低得多，相對較低的精度仍然能夠滿足挖掘機在實際工作中的需要。 （3）挖掘機工作裝置各主要機構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案的確定。（4）各種強度的校核。 單斗液壓挖掘機是一種采用液壓傳動并以一個鏟斗進行挖掘作業(yè)機械，它是機械傳動單斗挖掘機的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，是目前挖掘機中重要的品種。 動臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式的初選 動臂結(jié)構(gòu)形式的初選動臂采用整體式彎動臂，這種結(jié)構(gòu)形式目前應用最廣泛，其主要特點是制造方便，成本低，質(zhì)量輕，能有較大的動臂彎角，裝載作效率高，挖掘深度也比較大；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。3 動臂機構(gòu)參數(shù)的計算及校核 動臂機構(gòu)參數(shù)的確定，即工作裝置的結(jié)構(gòu)簡圖來計算出動臂，斗桿，連桿及鏟斗的基本參數(shù)。 ，根據(jù)要求可以初選 斗桿液壓缸全縮時最大，常選～根據(jù)本設計的要求可選擇 最大卸載高度時動臂機構(gòu)計算簡圖取決于液壓缸布置形式。在此處，則是先要求出工作裝置各個部分的重量；由經(jīng)驗統(tǒng)計，初步估計工作裝置各部分質(zhì)量如下：動臂 斗桿 鏟斗 斗桿 鏟斗缸 連桿機構(gòu) 動臂油缸 當處于最大挖掘深度時： 由前面的計算可知=另外根據(jù)經(jīng)驗公式斗內(nèi)土重=： 代入數(shù)值得： 動臂油缸的閉鎖力與工作裝置重力所產(chǎn)生的力矩（對C點的矩）： 由前面的計算可知：=則這說明動臂油缸的閉鎖力與工作裝置重力所產(chǎn)生的力矩略大于平均挖掘姐力滿足要求。大在滿足工作范圍和運輸要求的前提下此值應盡可能小些，對以斗桿挖掘為主的中型機更應注意到這一點。2） 斗桿油缸的力臂最大。 ，取工作裝置為研究對象，在該工況下存在的力有：工作裝置各部件所受到的重力；作用在鏟斗上的挖掘力，包括切向阻力，法向阻力，側(cè)向阻力。 由以上圖分析可知在通過F點且與斗桿下底板垂直的截面所受到的應力最大，是危險截面，故首先要對該截面進行計算，然后以此為基礎(chǔ)再求解其它尺寸。 綜上考慮，選用中型挖掘機常用的鏟斗結(jié)構(gòu)，、： 鏟斗三維圖的左視圖