【正文】 現(xiàn)已 F 點為例，其中 CU 為水平線， CAP∠α11 = 115721252711120 α2 La rc c osαθ∠BC Uα ）（ llll +=== （ 365） 令 22021 ααα =∠= UC F （ 366） 當 F點在水平線 CU之下時α 21 為負，否則為正。故應(yīng)對該截面進行計算。( 三、鏟斗齒尖位于 F、 Q兩鉸點的連線上或鏟斗位于最大挖掘力位置。則對 Q 點轉(zhuǎn)矩 MQ為 312423 c o s lWlRrGM K β= （ 342） 其中 mmrQ 132= 解得 ?= NM Q ② N 點作用力 RNX、 RNY的求解 取連桿 NQ 為研究對象，如圖 38 所示 ∑ =0X 0s in 3 =+ βNQXNX RRR （ 343） 解得 NRNX = ∑ 0=Y 0βc o s 3 =NQYNY RRR （ 344） 解得 NRNY = ③ F 點作用力與作用力矩 RFX、 RFY、 MF的求解 挖掘機工作機構(gòu)設(shè)計 32 取整體為研究對象，則支座 A 點受力如圖 37 所示 ∑ =0X 0c o s)( 24321 =+++ WGGGR AX β （ 345） 解得 NRAX = ∑ 0=Y 0βs i n)( 14321 =++ WGGGR AY （ 346） 解得 NRAY = 取動臂為研究對象，則 F 點受力如圖 310 所示 圖 310 動臂受力簡圖 Figure 310 The boom force diagram ∑ =0X 0βs i nβs i nβc os 6541 =′++ ggAXFX PPRGR （ 347） 其中 176。 圖 37 斗桿受力分析簡圖 Figure 37 Dipper stick force analysis diagram 根據(jù)受力分析，為畫出斗桿內(nèi)力圖，應(yīng)先對斗桿平面內(nèi)各鉸點做受力分析。 四、 側(cè)齒挖掘時受到橫 向力 Wk的作用 （注：若未經(jīng)說明，以下受力分析中的尺寸數(shù)值均通過電算繪圖得到） 圖 36 斗桿計算位置Ⅰ Figure 36 Dipper stick puting location Ⅰ 這時，工作裝置上作用力有工作裝置各部分的重力， 動臂重 NGb = 斗桿重 NGg = 鏟斗重 NGd = 挖掘機工作機構(gòu)設(shè)計 28 以上數(shù)據(jù)通過查國內(nèi)幾種反鏟裝置的構(gòu)件近似質(zhì)量表得來，作用于斗側(cè)齒上挖掘阻力(包括切向力為 W1，法向分力 WZ和側(cè)向力 Wk)。 至此，斗桿機構(gòu)以及斗桿液壓缸的尺寸已基本確定 。 ~125176。在這轉(zhuǎn)角過程中，鏟斗被裝滿，這時半齒的實際行程為 ： grS 6= （ 325） XX 工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 其中： r 6—— 斗桿挖掘時的切削半徑， FVr =6 取 FVmax=l2+l3=1600+805=2405mm 斗桿挖掘時的切削厚度 hg 可按下式計算： SSg BKrqB SKqhg6 δ01 == （ 326） 斗桿挖掘阻力為： Sgg KrqKBhKWg6001 δ01 == （ 327） 式中 K0——挖掘比阻力， K0=20(三級土壤以下 ) Ks—— 土壤松散系數(shù)近似值取 。斗齒做成楔入式或組合式，以便快速更換和修補。 圖 33反鏟斗尺寸計算簡圖 Figure 33 Backhoe size calculation diagram 斗形尺寸 mmmm 8 0 5R 742EB 1 1 0δ 23β 40λ D ===== 、 ??? 得出： mmmmmmmmmmmmm 560LH 7 7 4 . 4R` 927 x534 x294x 321 ======= 、 鏟斗斗齒的結(jié)構(gòu)設(shè)計 鏟斗的幾何形狀應(yīng)對挖掘比阻力達到最小值。斗側(cè)壁角為λ取值范圍一般為 30176。 如圖 32 所示，在圖 32中 ， l12： 搖臂的長度； l29： 連桿的長度 ； l3： 鏟斗的長度 ； l2：斗桿的長度； F： 斗桿的下鉸點 ； G： 鏟斗油缸的下鉸點 ； N： 搖臂與斗桿的鉸接點 ； K：鏟斗的上鉸點； Q： 鏟斗的下鉸點。~180176。 鏟斗上兩個鉸點 K與 Q的間距 l24太大將影響鏟斗傳動特性，太小則影響鏟斗結(jié)構(gòu)剛度，一般取特性參數(shù) ~3242 == llk ，取 k2=,R=l3=， 得出 l24=。為了求最大傳動比 imax 及發(fā)生時的 L3 在理論上可以取 03 =dLdi ，解得 L3 ,然后代入上式求得 imax ，實際計算較困難。要進行受力分析，首先要確定結(jié)構(gòu)件最不利的工況，并找到在該工況下的最危險截面，以作為受力分析的依據(jù)?，F(xiàn)介紹一種通過直角坐標系對典型結(jié)構(gòu)型式作運動分析的方法，以便借助于電子計算機進行方案比較和參數(shù)選擇。 液壓系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)壓力和液壓泵特性可以分為 1） 中高壓定量系統(tǒng)，大多采用外嚙合齒輪泵，系統(tǒng)工作壓力為 16MPa 左右，這種液壓泵具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，尺寸小，重量輕等特點，但是效率低。履帶式行走裝置的特點是牽引力大（通常每條履帶的牽引力達機重的 35～ 45%），接地比壓?。?40～150kPa），因而越野性能好，爬坡能力大（一般為 50～ 80%，最大的達到 100%），且轉(zhuǎn)彎半徑小、機動靈活。在計算中再初定鉸點位置，如不夠合理，應(yīng)進行適當修改。即油缸從最短長度開始推伸時和油缸最大伸出時產(chǎn)生的斗齒挖掘力應(yīng)該大于正常挖掘阻力。 挖掘機工作機構(gòu)設(shè)計 12 反鏟裝置布置方案的確定 1）確定 動臂與動臂油缸的連接方式 動臂油缸裝于動臂的前下方，下端與回轉(zhuǎn)平臺鉸接，常見的有兩種具體布置方式。 ④ 裝設(shè)斗齒有利 于增大鏟斗與物料剛接觸時的挖掘線比壓，以便切入或破碎阻力較大的物料。 3）確定鏟斗的結(jié)構(gòu)型式 鏟斗結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)的合理選擇 對挖掘機的作業(yè)效果影響很大。往往需要配備幾套完XX 工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 全不通用的工作裝置。 反鏟裝置結(jié)構(gòu)方案的確定 反鏟裝置結(jié)構(gòu)型式的確定 1）確定動臂的結(jié)構(gòu)型式 動臂是工作裝置中的主要構(gòu)件，斗桿的結(jié)構(gòu)形式往往決定于動臂的結(jié)構(gòu)形式。 h1 最大挖掘深度 /mm 3590 最低行駛速度 /km ~ ~ 性能 最大行走速度 高速 km/h 4 低速 km/h 鏟斗挖掘力 kN 45 斗桿挖掘力 kN 33 29 尺寸 全長 mm 5925 5900 4710 5230 全寬 mm 2020 1920 1700 1960 全高 mm 2585 2550 2570 2800 工作范圍 最大挖掘半徑 mm 6090 6150 5890 5890 最大挖掘深度 mm 3800 3820 3590 3590 最大挖掘高度 mm 5710 5780 5210 5210 最大卸載高度 mm 3950 4050 3680 3680 發(fā)動機 名稱 五十鈴4JG1 洋馬4TNV94L 洋馬4TNV88 洋馬4TNV88 排量 L 根據(jù)經(jīng)驗公式計算法，線 尺寸參數(shù)： 3 GKL Lii = （ 21） 其中， KLi—— 尺寸經(jīng)驗系數(shù)，查機體尺寸和工作尺寸經(jīng)驗系數(shù)表。 液壓挖掘機主要參數(shù)中最重要的參數(shù)有三個，即斗容量、機重和發(fā)動機功率。 道 路養(yǎng)護已經(jīng)常規(guī)化，園林綠化有序進行，小區(qū)建設(shè)工程漸增，市政工程不斷升級，農(nóng)田建設(shè)正趨向機械化，小挖的應(yīng)用優(yōu)勢 恰得其所地得以發(fā)揮。具體內(nèi)容包括以下幾部分 : 1）挖掘機工作機構(gòu)總體設(shè)計。液壓傳動比機械傳動操縱輕便而靈活，尤以現(xiàn)在采用的液壓伺服 (先導閥 )操縱，手柄操縱力小于 20N，而機械挖掘機操縱力達 80~200N，采用先導閥后操縱桿數(shù)大為減少，主操縱手柄為 2 個，故操縱輕便司機的勞動強度大為減輕；駕駛室與機棚完全隔開，噪音減小、視野良好，振動減輕，改善了司機的工作條件。采用液壓傳動后省去了機械挖掘機復雜的中間傳動零部件，簡化了結(jié)構(gòu)并減少易損件 :由于傳動裝置緊湊，重量減少導致轉(zhuǎn)臺、底架等結(jié) 構(gòu)件的尺寸和重量都相應(yīng)降低，故同級的液壓挖掘機可比機械挖掘機總重量減輕 30~40%。單斗液壓挖掘機與同級機重的機械挖掘機相比挖掘力約提高一倍，液壓挖掘機最大挖掘力可達機重 的 1/2，而機械挖掘機只達機重的1/4。拖式則沒有行走驅(qū)動機構(gòu)，轉(zhuǎn)移時由牽引車牽引，主要優(yōu)點為結(jié)構(gòu)簡單、成本低。而大型液壓挖掘機則以礦用正鏟為主要裝置外，一般亦配有挖掘輕重土、石料 和各種挖掘幅度的正、反鏟等裝置。各機械廠通過數(shù)年引進技術(shù)的消化、吸收、移植，使國產(chǎn)液壓挖掘機產(chǎn)品性能指標全面提高到 20 世紀 80 年代的國際水平，產(chǎn)量也逐年提高。由于當時國家經(jīng)濟建設(shè)的需要，先后建立起十多家挖掘機生產(chǎn)廠。的剝離用挖掘機，斗容量 132 m179。 挖掘機械發(fā)展概況 1）國外挖掘機 第一臺手動挖掘機問世至今已有 130 多年的歷史，期間經(jīng)歷了由蒸汽驅(qū)動半回轉(zhuǎn)挖掘機到電力驅(qū)動和內(nèi)燃機驅(qū)動全回轉(zhuǎn)挖掘機、應(yīng)用機電液一體化技術(shù)的全自動液壓挖掘機的逐步發(fā)展過程。斗容量的單斗挖掘機，挖掘Ⅳ級以下的土壤時，每班生產(chǎn)率大約相當 300~400 個工人一天的工作量，而一臺日產(chǎn) 20 萬 m179。以上的土方量 。據(jù)統(tǒng)計，工程施工中約有 60%以上的土石方量，系由挖掘機來完成。 為節(jié)省勞動力、減輕繁重體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率、加快建設(shè)速度，保證工程質(zhì)量和降低成本，采用機械化施工是根本的措施。 挖掘機械在工程機械發(fā)展中占有很大比重和重要的地位，據(jù)統(tǒng)計約占工程機械總產(chǎn)的25%~50%，是重點發(fā)展的機械品種之一。 工業(yè)發(fā)達國家的挖掘機生產(chǎn)較早，法國、德國、美國、俄羅斯、日本等是斗容量 ～40 m179。 2）國內(nèi)挖掘機 我國的挖掘機生產(chǎn)起步較晚，從 1954 年撫順挖掘機廠生產(chǎn)第一臺斗容量為 1m179。等 12 個等級、 20 多種型號。 按液壓挖掘機主要用途及工作裝置的不同分為通用型和專用型兩種。輪式挖掘機具有行走速度快，機動性好、可在城市道路通行，故近年來在中小型液壓挖掘機中發(fā)展較快。兩者區(qū)別在于半液壓傳動挖掘機的行走機構(gòu)采用機械傳動，少數(shù)挖掘機僅工作裝置采用液壓傳動，如大型礦用挖掘機等。 工作裝置由于采用液壓傳動使構(gòu)造布置方便、靈活，而且工作裝置的種類大為增加，新的結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，如組合動劈、加長斗桿、雙瓣鏟斗，底卸式裝載斗以及伸縮式動臂等。 4）機構(gòu)布置合理緊湊。 7）易于實現(xiàn)自動化。以下，或指機重在 8T 以內(nèi)的挖掘機產(chǎn)品，產(chǎn)品歸類為小型工程機械，在世界工程機械市場，屬銷量最大的工程機械產(chǎn)品之一。而關(guān)于反鏟式單斗液壓挖掘機的相關(guān)文獻也很多，這些文獻從不同側(cè)面對工作裝置的設(shè)計進行了論述。； 整機重量 5300kg。 最終確定本設(shè)計的主要性能規(guī)格，見表 22。 挖掘機工作機構(gòu)設(shè)計 10 1斗桿油缸； 2油管； 3動臂； 4動臂油缸； 5鏟斗； 6連桿； 7曲柄： 8鏟斗油缸； 9斗桿 . 圖 21 反鏟裝置組成圖 Figure 21 Backhoe device to form figure 挖掘作業(yè)時，接通回轉(zhuǎn)馬達、轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，使工作裝置轉(zhuǎn)到挖掘位置 ，同時操縱動臂缸小腔進油使液壓缸回縮，動臂下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進油而伸長，使鏟斗進行挖掘和裝載工作。整體式彎動臂結(jié)構(gòu)簡單、低廉，剛度相同時結(jié)構(gòu)重量較組合式動臂輕。 出于對設(shè)計整體和難易程度的分析，選用整體式彎動臂。 ② 要使物料易于卸凈。時多采用橡膠卡銷結(jié)構(gòu)。大部分中小型液壓挖掘機以反鏟作業(yè)為主，因此都 采用動臂支點靠前布置的方案。在斗桿油缸和鏟斗油缸同時伸出最長時，鏟斗前臂和動臂之間的距離應(yīng)大于 10cm。同時又使挖掘 機能在工作時作場內(nèi)運行及轉(zhuǎn)移工地時作運輸性（輪式行走裝置）運行。除輔助動作不需全功率驅(qū)動以外，其他都是挖掘機的主要動作，要考慮全功率驅(qū)動。 XX 工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 3 反鏟工作裝置的設(shè)計 整個工作裝置由動臂、斗桿、鏟斗及油缸和連桿機構(gòu)組成。必須注意，當 L1 、 L2 和 L3 為一組定值時只有一組 Xv 和 Yv 組值與其對應(yīng)，反之，對于Xv 和 Yv 的一組定值卻有許多組 L1 、 L2 和 L3值與其相應(yīng)。 挖掘機工作機構(gòu)設(shè)計 16 表 31反鏟機構(gòu)自身幾何參數(shù)表