【正文】 大挖掘高度和最大卸載高度的分析，可以得到初始轉(zhuǎn)角 代入數(shù)值得： 解得：最大轉(zhuǎn)角，其不易太大，太大會(huì)使斗齒平均挖掘力降低，初選= 鏟斗機(jī)構(gòu)其它基本參數(shù)的計(jì)算 搖臂的長(zhǎng)度，連桿的長(zhǎng)度；鏟斗的長(zhǎng)度；斗桿的長(zhǎng)度；F斗桿的下鉸點(diǎn)；G鏟斗油缸的下鉸點(diǎn)；N搖臂與斗桿的鉸接點(diǎn)；K鏟斗的上鉸點(diǎn)；Q鏟斗的下鉸點(diǎn)。地面附著力矩： = =在所設(shè)計(jì)的液壓挖掘機(jī)中采用的是液壓制動(dòng)，由經(jīng)驗(yàn)公式求得回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的最制動(dòng)力矩： Q點(diǎn)作用力與作用力矩，的求解：取連桿機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，則有：NH搖臂 HK連桿 G3鏟斗油缸推力 RK連桿的作用力 RN搖臂的作用力 即 即其中 將這些數(shù)值代入到上式中就可以得到： 解上兩式得： ，取整個(gè)鏟斗為研究對(duì)象，以V點(diǎn)為新坐標(biāo)的原點(diǎn)，VQ為軸，過(guò)V點(diǎn)與VQ垂直的直線為，建立坐標(biāo)，則有： 即 代入數(shù)值得：解得： 即代入數(shù)值得：解得： 即代入數(shù)值得：解得： 即代入數(shù)值得：解得：N點(diǎn)的作用力與力矩，及的求解：取曲柄和連桿為研究對(duì)象，：則有： NH搖臂 HK連桿 F3鏟斗油缸推力RK連桿沿HK方向的作用力 RNy搖臂沒(méi)HK方向的作用力 曲柄和連桿的受力圖 即 代入數(shù)值得： 如圖可知： 同樣根據(jù)圖可知： 代入數(shù)值得： F點(diǎn)作用力與作用力矩的求解： 以斗桿為研究對(duì)家，進(jìn)行受力分析計(jì)算，以F為原點(diǎn)，F(xiàn)N為X軸，以垂直FN的FY為Y軸進(jìn)行分析： 即 即 另外 代入數(shù)值得： 同樣由圖可知： = = = = 則總力矩M： = = 第二工況位置的受力分析 在這個(gè)工況位置下斗桿可能存在最大彎矩。 斗桿基本參數(shù)的確定 斗桿液壓缸的最大作用力臂及的計(jì)算 根據(jù)斗桿挖掘阻力計(jì)算，并參考國(guó)內(nèi)外同型機(jī)器斗桿挖掘力值，按要求的最大挖掘力確定斗桿液壓缸的最大作用力臂，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)式為： = = mm 斗桿機(jī)構(gòu)參數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)圖，斗桿液壓缸初始力臂與最大力臂之比是斗桿擺角的余弦函數(shù)，則存在以下式子。式中是在設(shè)計(jì)任務(wù)書要求的，就是已知的，、A和B都先已選出或算出，由此式可解得： 再由式（32）可求得為：代入數(shù)值得：而與滿足以下方程： （37） （38）所以：== == 一般情況下選擇是： 則解上式就可以得到。 動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸的布置動(dòng)臂油缸一般布置在動(dòng)臂的前下方，下端與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接，支承點(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。斗桿油缸的內(nèi)徑D2=120mm，活塞的直徑。（3） 挖掘機(jī)工作裝置作為一種典型的工程機(jī)械復(fù)雜機(jī)電液系統(tǒng)，由于其自身的特點(diǎn)，該項(xiàng)研究是比較困難的工作。特別是國(guó)內(nèi)，CAD在許多企業(yè)還停留在輔助制圖的程度上，當(dāng)然也有部分企業(yè)用CAD進(jìn)行空間布置設(shè)計(jì)。（4）工作裝置結(jié)構(gòu)圖不斷的改進(jìn)，工作范圍不斷擴(kuò)大。而在挖掘機(jī)中最為重要的就是關(guān)于工作裝置設(shè)計(jì)，因?yàn)橥诰驒C(jī)的工作裝置能夠最為明顯的體現(xiàn)機(jī)器的工作能力和工作壽命，所以設(shè)計(jì)工作可靠，性能好，成本低，效率高，維護(hù)使用方便的工作裝置就顯得格外重要。武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)論文題目：挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)學(xué) 院:機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院專 業(yè):機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué) 號(hào):200603130233學(xué)生姓名:汪樂(lè)指導(dǎo)教師:侯宇日 期:2010年6月I摘要液壓挖掘機(jī)是一種應(yīng)用廣泛的多功能的建設(shè)施工機(jī)械，作為工程機(jī)械的主力機(jī)種。 國(guó)內(nèi)外液壓挖掘機(jī)的發(fā)展動(dòng)態(tài)和研究現(xiàn)狀 最早在液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員通過(guò)類比、查表、理論計(jì)算初步確定性性能參數(shù)以后，還需要花大量的時(shí)間對(duì)設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行分析，計(jì)算量大，而且在設(shè)計(jì)過(guò)程中，大都選取幾個(gè)特殊位置進(jìn)行檢討計(jì)算，其精度當(dāng)然較低。（5）由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)向電力驅(qū)動(dòng)發(fā)展。雖然部分軟件也有一定的分析計(jì)算能力，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到設(shè)計(jì)需要，對(duì)液壓挖掘機(jī)進(jìn)行分析的大型通用軟件目前市場(chǎng)上還很少。主要在于：在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，慣性力負(fù)載的多變性；電液比例系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中的參數(shù)多與機(jī)構(gòu)的姿態(tài)有關(guān)，屬于時(shí)變參數(shù)，準(zhǔn)確地得到每個(gè)參數(shù)的值非常困難；整個(gè)系統(tǒng)存在大量不確定量（不確定參數(shù)及不確定的非線性模型），例如在不同溫度下液壓油的彈性模量和黏性等，均屬于不確定參數(shù)；工作過(guò)程中，由于與地面接觸而產(chǎn)生的擾動(dòng)等不能準(zhǔn)確建立數(shù)學(xué)模型的量，均屬于不確定的非線性模型。鏟斗油缸的內(nèi)徑D3=80mm，活塞桿的直徑，又由按經(jīng)驗(yàn)公式選各缸全伸長(zhǎng)度與全縮長(zhǎng)度之比。油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。 { 對(duì)求得的值進(jìn)行驗(yàn)算： 則 的值滿足這兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，說(shuō)明了的值是可行的?？梢娨讯〞r(shí)愈大，和就愈小，即平均挖掘力就越小。取工作裝置為研究對(duì)象，在該工況下存在的力有：工作裝置各部件所受的重力；作用在鏟斗上的挖掘阻力，包括切向阻力；法向阻力。 鏟斗機(jī)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 其中由設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可知： 則有：和的確定 鏟斗的最大挖掘力阻力應(yīng)該等于斗桿的最大挖掘力，即 粗略的計(jì)算斗桿挖掘平均阻力 挖掘阻力所做的功： = （），鏟斗油缸推力所做的功： = （）由功能守恒知鏟斗油缸推力所做的功應(yīng)該等于鏟斗挖掘阻力所做的功； （） ： 則： 剩余未選定的基本尺寸大部分為連桿機(jī)構(gòu)尺寸，其應(yīng)滿足以下幾個(gè)條件： 在三角形GFN中利用余弦定律：代入數(shù)值得：6銷軸與襯套的設(shè)計(jì) 銷軸的設(shè)計(jì)由于銷軸與襯套的配合間隙較小，故以剪應(yīng)力強(qiáng)度作為銷軸的基本尺寸的設(shè)計(jì)，抗壓強(qiáng)度與抗彎強(qiáng)度用于校核用。我想，通過(guò)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?？傊?，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我而言是受益匪淺的。在本設(shè)計(jì)中，銷軸所選用的材料為40CrMnMo，其耐磨，在熱處理后有著良好的綜合機(jī)械性能。 斗桿內(nèi)力圖的繪制 根據(jù)第一工況第二工況的所求出的斗桿所受到的力和力矩，可以分別繪制出在第一工況下和第二工況下的內(nèi)力圖。 斗桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 斗桿的受力分析 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。 對(duì)此，動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的全部參數(shù)初步選出。 1動(dòng)臂 2動(dòng)臂油缸 1斗桿 2連桿機(jī)構(gòu) 3鏟斗 鏟斗連接布置圖 圖25 鏟斗連接布置圖 鏟斗與鏟斗油缸的連接方式 本方案中采用六連桿的布置方式，相比四連桿布置方式而言在相同的鏟斗油缸行程下能得到較大的鏟斗轉(zhuǎn)角，改善了機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性。與相同類型的挖掘機(jī)相比可知?jiǎng)颖塾透椎男谐?；斗桿油缸的行程；鏟斗油缸的行程。 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及目標(biāo) 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （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。目前研究液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于，為了使挖掘機(jī)設(shè)計(jì)人員從繁忙的計(jì)算中解脫出來(lái)，現(xiàn)有工作裝置機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)，即大多數(shù)的液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)研究在現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上局限進(jìn)行的，在這種情況下開發(fā)出一個(gè)專業(yè)的工作裝置設(shè)計(jì)工具和軟件顯得非常的重要。（7）應(yīng)用微電子、氣、液等機(jī)電一體化綜合技術(shù)。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。液壓挖掘機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、工作裝置、回轉(zhuǎn)裝置、行走裝置和、電氣裝置和液壓系統(tǒng)等部分組成。2003年全國(guó)液壓挖掘機(jī)的銷售量超過(guò)18000臺(tái)。（2）更為普遍地采用節(jié)能技術(shù)。關(guān)于工作裝置設(shè)計(jì)參數(shù)分析和在CAD上其自動(dòng)設(shè)計(jì)的綜合研究文獻(xiàn)還沒(méi)有。多數(shù)研究者在實(shí)現(xiàn)以上控制精度時(shí)，鏟