【正文】 K l ?? ? ? ? ? 連桿 HK 對(duì) Q 點(diǎn)作的用力臂為 3 2 4 2 9s i n s i nr Q K Q K H l ?? ? ? ? ? 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比為 ? ?1 3 2 4 3 2 3 0 2 9132 3 3 1 4 2 8s i n s i ns i nllrri r l l l ? ? ??? ? ????? ? ? 鏟斗相對(duì)于斗桿的擺角范圍 3max? 3 7 2 4 2 6 1 8F Q V F Q N NQ M M Q K KQ V? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 當(dāng)取上 3 3minLL? 和 3 3maxLL? 時(shí)可分別求得 3min? 和 3max? 。 鏟斗各參數(shù)的確定 鏟斗結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)計(jì)及基本要求 對(duì)于液壓挖掘機(jī)，考慮到現(xiàn)實(shí)工作狀況和查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)鏟斗結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)計(jì)有以下基本要求： （ 1）、要有利于物料的自由流動(dòng)，因此，鏟斗內(nèi)壁不宜設(shè)置橫向凸緣、棱角等。 因?yàn)?q= 3m ，查表跟經(jīng)驗(yàn)公式取 b=型號(hào)的機(jī)械，初選 DR = 1450mm 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 得出 φ = 95/2 = 176。因此要求 1maxR ，已知的 3l 和 1K 可按下列近似經(jīng)驗(yàn)公式初定 1l 和 2l ，即： 由 : 1m ax 1 2 3R l l l? ? ? 其中 : K1= l3=1550mm 且 1 1 2 l K l? 1maxR = 9885mm ? ?1max 3211Rll K?? ? 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 可解得： l2 = （ R l3） /（ 1+ k1） =（ 98851550） /（ 1+） = 3000mm l1 = k1l2 = 3000 = 5400mm 的計(jì)算和 4241 ll : 在 CZF? 中已知 1? 、 1l 、 3K 可得： 141 23 3 11 2 c o sll KK ?? ?? 42 3 41l Kl? 2 2 24 2 1 4 139 4 2 1c o s 2l l lZF C a r c ll? ????? ? ? ?????? 計(jì)算得 mm258541 ?l mm362042 ?l α3 9 =176。 則 l7=σl5= 2335mm L1min =ρl5=1880mm L1max =λ1 L1min =3010mm 至此，動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的各主要基 本參數(shù)已初步確定。 D：斗桿油缸的下鉸點(diǎn)； E：鏟斗油缸的上鉸點(diǎn)； F動(dòng)臂的上鉸點(diǎn)； ψ2：斗桿的擺角； l：斗桿油缸的最大作用力臂 。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第 5 章 工作裝置結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 整個(gè)工作裝置由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗及油缸和連桿機(jī)構(gòu)組成，要確定這些結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺 寸，必須要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。 第二工況位置，該工況滿足以下條件： （ 1）動(dòng)臂位于動(dòng)臂油缸對(duì)鉸點(diǎn) A的最大作用力臂 e1max處。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 NH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 斗桿第一工況時(shí)的工作裝置簡(jiǎn)圖 當(dāng)斗桿油缸全縮時(shí)，通過(guò)前面可以得出 α21 = 45，由圖 可知 CF 的向量可以表示為： FC = 5400[COS（ 18045） +Sin（ 18045） ] = 5400（ COS135+Sin135） 由前面的章節(jié)計(jì)算結(jié)果知：∠ ZFC = ，并初選 DF = 3000mm。 N HK K RNx RNy F3 Rk 圖 曲柄和連桿受力圖 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 同第一工況的分析一樣，可以得到以下向量： FC = 5400（ COS163+Sin163176。其屈服極限 MPaS 350?? 。 mmdddmmd 901 0 0 4321 ???? 斗桿各襯套的尺寸： mmddmmdd 8090 4321 ???? ， 至此，已對(duì)液壓挖掘機(jī)的主要工作裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。 確定斗桿油缸的最大作用力臂，由已知數(shù)據(jù)可得油缸最大作用力臂 l8 為2995mm。在此我要向劉老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。在我的學(xué)業(yè)和論文的設(shè)計(jì)工作中無(wú)不傾注著導(dǎo)師辛 勤的汗水和關(guān)心。 用比例法和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算選擇出工作裝置各部分的基本尺寸。代入式： 動(dòng)臂各銷軸的尺寸： 。 挖掘機(jī)所用鋼板的厚度在我國(guó)一般為 mm158～ ，初選底板厚度m=14mm,n=12mm如圖 所示。取工作裝置為研究對(duì)象，如圖 55 所示。取工作裝置為研究對(duì)象，如圖 所示。 （ 3）鏟斗齒尖在動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)和斗桿與鏟斗鉸點(diǎn)的連線上。 粗略計(jì)算知斗桿挖掘平均阻力 F3J max = F3J max /2 = 69 KN 挖掘阻力 F3J 所做的功 W3J： W3J = F3J max l3 φ3max = 105 由圖 知，鏟斗油缸推力所做的功 W3： W3 = F3 （ λ21） L3min 由功的守恒知 W3 = W3J 計(jì)算可得： L3min = 1720mm 則 L3max =λ3 L3min =2750mm 通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式和同斗容的其它機(jī)型的參考，初步選定剩余的基本尺寸如下： 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 HK = 600mm； HN = 640mm； NQ = 400mm； FN = l2NQ = 2600mm； GF = 800mm； 由預(yù)選∠ GFN = 60176。,動(dòng)臂上 ∠ DFZ 也是結(jié)構(gòu)尺寸 ,按結(jié)構(gòu)因素分析 ,可初選 ∠ DFZ=10176。 ∠ BCF=α3=∠ ZCF∠ ZCB =176。 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定 初選動(dòng)臂轉(zhuǎn)角 α1=120176。 鏟斗主要參數(shù)的確定 當(dāng)鏟斗容量 q一定時(shí)，挖掘轉(zhuǎn)角 2? ，挖掘半徑 DR 和平均斗寬 b 之間存在一定的關(guān)系，即具有尺寸 DR 和 b的鏟斗轉(zhuǎn)過(guò) 2? 角度所切下的土壤剛好裝滿鏟斗，于是斗容量可按下式計(jì)算： ? ?21 2 s in 22 sD skq R b K???? () 式中： sk —— 鏟斗充滿系數(shù)； sK —— 土壤松散系數(shù)。通過(guò)兩者的幾何關(guān)系，我們可計(jì)算得到： l 30 = 85mm ； l 40 = 9800mm； 1maxR =9885mm 此上，已對(duì)液壓挖掘機(jī)的動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的機(jī)構(gòu)運(yùn) 動(dòng)學(xué)作了分析?，F(xiàn)先討論鏟斗相對(duì)于斗桿的運(yùn)動(dòng)。 此上，后續(xù)設(shè)計(jì)所需參數(shù)已給定，液壓挖掘機(jī)的總體設(shè)計(jì)基本完成。 （ 2） 鏟斗斗容與主參數(shù)的選擇 斗容： q = m3 按經(jīng)驗(yàn)公式和比擬法初選： I3=1550mm （ 3） 工作裝置液壓系統(tǒng)主參數(shù)的初步選擇 各工作油缸的缸徑選擇要考慮到液壓系統(tǒng)的工作壓力。如圖 所示。 由于所設(shè)計(jì)的是中型液壓挖掘機(jī)，綜上選用整體式動(dòng)臂。整體式動(dòng)臂有直動(dòng)式和組合式兩類。鏟斗裝滿后，鏟斗缸和斗桿缸停動(dòng)并操縱動(dòng)臂缸大腔進(jìn)油，使動(dòng)臂抬起，隨即接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，使工作裝置轉(zhuǎn)到卸載位置，再操縱鏟斗缸或斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉(zhuǎn)進(jìn)行卸土。西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 挖掘機(jī)工作裝置的總體設(shè)計(jì) 液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過(guò)程是以鏟斗的切削刃切削土壤并將土裝入斗內(nèi)。 是世界上目前最大的挖掘機(jī)。 反鏟式液壓挖掘機(jī)工作裝置是一個(gè)較復(fù)雜的空間機(jī)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外對(duì)其運(yùn)動(dòng)分析、機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面都作了較深入的研究，具體的設(shè)計(jì)特別是中型挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)已經(jīng)趨于成熟。挖掘阻力不僅與鏟斗的尺寸形狀有關(guān)，還與挖掘?qū)ο笥嘘P(guān)，是兩者的綜合反映。反鏟工作裝置由動(dòng)臂，斗桿，動(dòng)臂液壓缸，斗桿液壓缸和鏟斗液壓缸組成。motion analysis。 國(guó)內(nèi)外研究狀況 我國(guó)的挖掘機(jī)生產(chǎn)起步較晚，從 1954 年撫順挖掘機(jī)廠生產(chǎn)的第一臺(tái)斗容量為1 3m 的機(jī)械式單斗挖掘機(jī)至今，大體上經(jīng)歷了測(cè)繪仿制、自主研制開(kāi)發(fā)和發(fā)展提高等三個(gè)階段。具體內(nèi)容包括以下五部分 : (1) 挖掘機(jī)工作裝置的總體設(shè)計(jì)。本文主要對(duì)工作 裝置的反鏟裝置進(jìn)行分析。根據(jù)以 上特征，可以對(duì)工作裝置進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化處理。整體式彎動(dòng)臂在彎曲處的結(jié)構(gòu)形式和強(qiáng)度值得注意，近年來(lái)懸掛式挖掘機(jī)出現(xiàn)了小彎臂的結(jié)構(gòu)形式，是直動(dòng)臂的改良，動(dòng)臂的箱型結(jié)構(gòu)可以不用開(kāi)口，動(dòng)臂和斗桿油缸及管路的布置也比較方便。 動(dòng)臂油缸與鏟斗油缸的布置 動(dòng)臂油缸裝在動(dòng)臂的前下方，動(dòng)臂的下支承點(diǎn)（即動(dòng)臂與轉(zhuǎn)臺(tái)的鉸點(diǎn)）設(shè)在轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心之前并稍高于轉(zhuǎn)臺(tái)平面，這樣的布置有利于反鏟的挖掘深度。斗底的縱向剖 )面形狀要適合于各種物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。鏟斗油缸的內(nèi)徑 D3=110mm，活塞桿的直徑 d3=80mm。 動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)分析 動(dòng)臂是 液壓挖掘機(jī) 的主要部件， 前面選定整體式動(dòng)臂， 動(dòng)臂上任意一點(diǎn)在任一時(shí)刻也都是 L1 的函數(shù)。于是得： 3 m a x 3 m a x 3 m i n? ? ??? 斗齒尖坐標(biāo)方程 斗齒尖 V的坐標(biāo)值 VX 和 VY 是 1L 、 2L 和 3L 的函數(shù)。斗底的縱向剖面形狀要適合各種物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 鏟斗挖掘 31m 體積土壤所消耗的能量稱為切削能容量。 的計(jì)算5l :由經(jīng)驗(yàn)和反鏟工作裝置對(duì)閉鎖力的要求初取 k4 = 初選 α11 = 。 斗桿機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的選擇 取整個(gè)斗桿為研究對(duì)象，可得斗桿油缸最大作用力臂的表達(dá)式： e2max = l9 = PGmax （ l2 + l3 ） / P2 = 940 mm 由 圖 所示圖中，斗桿油缸的初始位置力臂 e20與最大力臂 e2max有以下關(guān)系 : e20/e2max = l9COS(ψ2max/2)/l9 = COS (ψ2max/2) 由 圖 知 , ψ2max 越大 ,則 e20越小 ,即平均挖掘阻力越小 .要得到較大的平均挖掘力 ,就要盡量減少 ψ2max,初取 ψ2max = 90176。 圖 由圖 的幾何關(guān)系有 : L2min = 2l9Sin (ψ2max/2)/(λ21) = 2215 mm L2max = L2min + 2l9Sin (ψ2max/2) = 3545 mm l82 = L22min + l29 + 2L2minl 9COS[(πψ2max)/2] l8 = 2995 mm 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 鏟斗機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的選擇 轉(zhuǎn)角范圍 由最大挖掘高度 H2max和最大卸載高度 H3max的分析，可以得到初始轉(zhuǎn)角 φD0： H2maxH3max = l3（ SinφD0 +1） 得 φD0 = 55176。要進(jìn)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(xiǎn)截面，以作為受力分析的依據(jù)。 （ 2）斗桿油缸的力臂最大。 在△ DEF 中 ∠ DEF = 90 COS∠ EFD = EF/DF = 940/3000 解得∠ EFD = 72 在矩形 CDEF 中 ∠ EFC = ∠ ZFC+∠ DFZ+∠ EFD= ∠ EFQ 在前面已經(jīng)初定為 150 FV = 4500（ +） OV = OC + CF + FV 則 XV=1542mm Y X C A B D E G F N Q V H K 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 HK連桿 HN搖臂 N搖臂與斗桿的鉸接點(diǎn) Q斗桿與鏟斗的鉸接點(diǎn) 圖 鏟斗受力分析簡(jiǎn)圖 由（ ）式可 i= 則可得此時(shí)鏟斗的理論挖掘力： F0D =F D i = 105 = 105 N 初選該工況下鏟斗重心到鉸點(diǎn) Q 的水平距離 r2′= l3 COS（ 122） /2=274mm 取鏟斗為研究對(duì)象，如圖 所示，并對(duì) Q 點(diǎn)取矩，則