【正文】 llurgy, mining, occasions, such as tunnel construction excavation work this design, both at home and abroad through the understanding of existing technology and analysis, the use of task books given by the excavator bucket load rated load, calculate the first bucket of the bucket capacity, and then choose the standard size of the bucket, elected in accordance with standard bucket, to calculate the largest excavator shovel access resistance, the maximum unloading height, minimum distance, such as unloading the design used in the volume necessary. Through the work of nine institutions to determine the location of hinge points out to design the model and the moving arm arm stress points, and then calculate the fuel tank and to fight the diameter of the fuel tank, the rod diameter rod, the election a standard hydraulic cylinders. Keywords: bucket, hydraulic cylinder, boom, excavator 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 前 言 經(jīng)文獻(xiàn)考察，目前，科研院所 、國內(nèi)廠家、 高 等學(xué)校對裝載機(jī)工作裝置、挖掘裝載機(jī)裝置的研究較 多，技術(shù)也相對成熟；但是對挖掘裝載機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)的研究相對較少，而且在工程實踐中，挖掘裝載機(jī)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)的問題也較多。同時，很多廠家及科研院所在對挖掘 裝載機(jī)反鏟裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，一般是參照液壓挖掘機(jī)工作裝置的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行，這樣很難得到經(jīng)濟(jì)性和可靠性均較好的最佳方案 。 挖掘裝載機(jī)的用途非常廣泛，在歐美的小型工程機(jī)械市場中，挖掘裝載機(jī)居第二位。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 本課題主要以挖掘裝載機(jī)的制動性能的分析為研究目標(biāo)， .在此過程中也對挖掘裝載機(jī)總體設(shè)計進(jìn)行了分析。 圖 11 WZ2520 挖掘裝載機(jī)。 ：主要采用液力機(jī)械傳動。 我國挖掘裝載機(jī)的發(fā)展速度較為緩慢。的全方位視野。提高了三種轉(zhuǎn)向方式，即前輪轉(zhuǎn)向及“蟹行”模式，此功能在很大范圍提高了該設(shè)備的性能。裝載作業(yè)能高于國外同類產(chǎn)品，反鏟挖掘作業(yè)性能達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。動臂 CBF 小鉸點 C與車架鉸接，由動臂液壓缸 L1 支撐并改變動臂傾角，使動臂繞下鉸點 C 轉(zhuǎn)動，達(dá)到動臂的升或降。 在實際挖掘中 ，往往需要采用各種液壓缸的聯(lián)合工作，例如當(dāng)挖掘基坑時，由于挖掘深度較大，并且要 求有 陡而且平整基坑時，需要采用動臂與斗桿兩種液壓缸的同時工作；當(dāng)挖掘到坑低時，挖掘行程結(jié)束，為加速將鏟斗裝滿土，以及挖掘過程需要改變斗桿與鏟斗的液壓缸同時工作。 R、 B及 ?2 三者與 q 之間有如下集合關(guān)系 sKBRq )2s in2(21 2 ?? ?? （ 21） 其中 土壤松散系數(shù) sK 的近似值取 ，根據(jù)表 26（反鏟平均斗寬統(tǒng)計值和推薦范圍）可根據(jù)斗容量 q= m3 查得 B 可取 一定時 max1W 和 E 隨著 B和 R的增大而下降。根據(jù)實際 情況取 2K =， 10? = ?96 即： 24l = 2K 3l =?865=285 mm 再根據(jù)⊿ KQV 由遇險定理可得 KV=25l = 1024322423 c os2 ?llll ?? = ?????? 96c os2858652285865 22 =939 mm （ 2） 當(dāng)工作裝置處于最大挖掘半徑時 α11α 圖 23最大挖掘半徑時動臂機(jī)構(gòu)計算簡圖 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 據(jù)統(tǒng)計，最大挖掘半徑 1R 值一般與 321 lll ?? 的值很相近。 ∠ BCF 取決于油缸的布置形式，雙動臂油缸這一夾角很小，可能為零。 最后由式 27求得 5l 為： ? ? mmHYAllll A 412s i ns i n11m a x1m i n11235 ??????? ?? 又因為 ： σ =57ll 所以： ?57 ll ? =1337 mm 根據(jù)以上計算可得出挖掘裝載機(jī)挖掘工作裝置主要結(jié)構(gòu)尺寸如下表： 表 21挖掘裝載機(jī)主要結(jié)構(gòu)尺寸 （單位： mm） CF FQ QV AC CD CB DF EF GF 1l 2l 3l 5l 6l 7l 8l 9l 10l 1942 1493 865 412 804 1337 1226 374 351 EG HN GN FN NQ BF KQ KV HK 11l 14l 15l 16l 21l 22l 24l 25l 29l 370 374 1343 1228 268 664 285 939 367 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 、油缸基本參數(shù)的選擇和計算 （ 1） 動臂油缸參數(shù)的確定 根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力、流量、系統(tǒng)回路供油方式、工廠制造條件和三化要求等確定各油缸缸數(shù)、缸徑、全伸長度與全縮長度之比λ?；虼笥?30176。為好。工作液壓缸的理論挖掘力是指由該液壓缸的理論推力所能產(chǎn)生的斗齒切向挖掘力。 ④整機(jī)向前傾翻對斗桿挖掘力的限制。 NHK??28? 圖 33 斗桿液壓缸理論挖掘力結(jié)構(gòu)簡圖 有關(guān)重量對 Q點產(chǎn)生的力矩為 ? ? ? ? ? ?Q XXGXXGXXGM ?????? 0022112 (318) 所以 ? ?? ?FVQl MMPG ??? c os3213 (319) 當(dāng) FVQ? ＞ ?90 時，鏟斗液壓缸小腔受壓，此時小腔閉鎖力對 Q 點產(chǎn)生的力矩為 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 28 33232303 22 lidDPM ???????? ?????????????? ? (320) 所以 ? ?? ?FVQl MMPG ??? c os3323 (321) 4)、整機(jī)向前傾翻限制的最大斗桿挖掘力 4GP 參見圖 33，對于 △ FVO ? ? 2021 FF YXXFO ??? ? ? 2021 VV YXXVO ??? ? ?? ?FVVOFOFVVOa r c c oF V O ?????? 1212211 2 顯然，當(dāng) ∠ FVO1 ≤ 90176。 ②斗桿液壓缸閉鎖能力對鏟斗挖掘力的限制。時，動臂液壓缸大腔受壓，此時大腔閉鎖力對 C 點產(chǎn)生的力矩為： ? ? 4522103 s in/ ?? ??? lDDPM (333) ? ? ? ?? ?C V QCVMMP m ???? c o s/32 (334) ② 斗桿液壓缸閉鎖力限制的最大鏟斗挖掘力 2DP 參見圖 33 及公式 29，對于△ FVQ ? ? ? ?? ?322232 2/a rc c os lFVllFVF V Q ?????? 當(dāng)∠ FVQ≤ 90176。各部件重量對 O2 點產(chǎn)生的力矩為 ? ? ? ?0202202 XXGXXGM ii ???? ? 所以 ? ?? ?225 c o s/ Q V OVOMP D ??? (341) ⑥整機(jī)滑移限制的最大鏟斗挖掘力 P 6D 參見圖 24，設(shè) QV(即 l3 )對 水平線的夾角為β 3 ，則： ? ? ? ?? ?VQVQ XXYYa rc tg ??? /3? 36 sin/ ?GuPD ? (342) 通過上述運(yùn)算，我們知道 P 1D 至 P 6D 中的最小值，就是在該工況下鏟斗挖掘時，所能發(fā)揮的最大實際挖掘力。只有了解它的建模原理與基本概念，才能利用其強(qiáng)大的功能。比如將某個零件進(jìn)行修改，并且保存，那么所有包括此零件的模型都會相應(yīng)的進(jìn)行變化。 ⑤ 看零件是否滿足要求，如果不滿足繼續(xù)修改或添加特征，如果滿意，則存盤退出。 Pro/E 實體建構(gòu)的觀念與方式就如同機(jī)械零件的加工過程一般，每做一次“機(jī)械加工”所牽涉改變的實體幾何，我們稱為特征（ Feature），如加工零件的方法可以填料方式擠出，除料的方式做切除、挖孔、圓角、斜角等不同的制程動作，每一個特征都可以 彼此相互參考或獨立存在。 ⑥ 繪制 2D 剖面圖，最后：“確定”。 ④ 確定位置放置 參考。在 Pro/ 中，零件裝配是通過定義零件模型之間的裝配約束來實現(xiàn)的，也就是在個零件之間建立一定的鏈接關(guān)系，并對其進(jìn)行約束，從而確定各零件在空間的具體位置關(guān)系。 ② 對齊：用于兩平面或兩中心線相互對齊。 ⑧ 曲面上的邊：以兩曲面上某一條邊相接的方式對兩零件進(jìn)行裝配。 三維實體造型實例 動臂和鏟 斗是挖掘裝置的主要零部件，現(xiàn)以動臂和鏟斗 的三維實體造型為例 說明如何應(yīng)用 Pro/ENGINEER 進(jìn)行三維實體造型。該約束可以使軸與孔的中心線對齊，共同處于同一直線上。因此如何定義零件之間的裝配約束關(guān)系是零件裝配的關(guān)鍵。 ⑥ 完成特征建立。 ⑧ 選擇特征建立方向。一個完整的模型是由眾多特征構(gòu)成的，同樣的，組合模型（ Assembly）是由眾多個零件（ Part）結(jié)合而成的。 （ 1） 利用三維參數(shù)化設(shè)計，其優(yōu)點如下： ① 縮短總體與結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)時間與工作量。所謂參數(shù)化就是將模型所有尺寸定義為參數(shù)形式。用 Pro/E所建立的模型具有體積和表面積，因此用戶可直接由創(chuàng)建的幾何設(shè)計來計算出質(zhì)量特征。它提出的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念徹底改變了機(jī)械 CAD/CAE/CAM的傳統(tǒng)觀念。時，斗桿液壓缸小腔受壓，此時小腔閉鎖力對 F 點產(chǎn)生的力矩為 ? ? ? ?? ? 59212203 s i n2/2/ ?? ???? ldDPM (337) 所以 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 31 ? ? ? ?? ?FVQFVMMP D ???? c o s/322 ③鏟斗液壓缸主動挖掘力 P 3D 參見圖 32，鏟斗液壓缸主動力對 Q 點產(chǎn)生的力矩 ? ? 33231 2/ liDPM ??? ? (338) 有關(guān)重量對 Q 點產(chǎn)生的力矩為 ? ? ? ? ? ?Q XXGXXGXXGM ?????? 8822112 所以 ? ? 3213 / lMMPD ?? (339) ④整機(jī)向前傾翻限制的最大鏟斗挖掘力 P 4D 參見圖 24，對于△ QVO1 ? ? 2211 QOQ YXXQO ??? ? ? 2211 vOv YXXVO ??? ? ? ? ?? ?31212311 2/a r c c o s lVOQOlVOQ V O ?????? 顯然，當(dāng)∠ QVO 1 ≤ 90176。 ④整機(jī)向前傾翻對鏟斗挖掘力的限制。時，才有可能出現(xiàn)前傾現(xiàn)象。 ⑥整機(jī)對地面的前后滑移對斗桿挖掘力的限制。 對于已定的工作裝置鏟斗油缸理論挖 掘力值是該油缸瞬時長度 3L 的函數(shù)。一般認(rèn)為，斗容量小于 米 3 或在土質(zhì)松軟時以轉(zhuǎn)斗挖掘為主，反之以斗桿挖掘為主。 max3? =∠ 0V Q zV 一般在 130176。這里只考慮 2L 的影響。 （ 3） 、最大挖掘深度工況下 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 圖 25最大挖掘深度計算簡圖 當(dāng)動臂油缸全縮時， FQV 三點痛直線并處于垂直狀態(tài)時的到最大挖掘深度 max1H = minVY = minFY 2l 3l （ 25） 這時 FV XX ? . minFY 可由 FX = 2