【文章內(nèi)容簡介】 =/，σ=/ 如圖所示，當L1= L1min時得在△ACB中，據(jù)余弦定理知： ==[ ]當=時則得：== [] 動臂的擺角范圍為：== 動臂的瞬時轉(zhuǎn)角為：=— 不難列出動臂上任意一點的坐標方程，現(xiàn)在只推導F點的坐標方程。 當F點在水平線CU之下時為負，否則為正。F點的X坐標方程為： F點的Y坐標方程為： 這里C點的Y坐標值可由圖得到： XC = XAl5COSα11 YC = YA+l5Sinα11 動臂油缸的作用力臂： e1 = l5Sin∠CAB 顯然動臂油缸的作大作用力臂為，這時。 斗桿的運動分析 斗桿的位置參數(shù)是L1和L2的函數(shù)。這里暫時先討論斗桿相對于動臂的運動，也即只考慮L的影響。斗桿機構(gòu)與動臂機構(gòu)性質(zhì)類似，它們都是四桿機構(gòu)，但連桿比例不同。如下圖所示，D點為斗桿油缸與動臂的鉸點點，F(xiàn)點為動臂與斗桿的鉸點，E點為斗桿油缸與斗桿的鉸點。圖10 斗桿機構(gòu)擺角計算簡圖其中D斗桿油缸與動臂的鉸點點； F動臂與斗桿的鉸點；E油缸與斗桿的鉸點； θ斗桿擺角.當斗桿油缸全伸時，取得：當斗桿油缸全縮時，取得： 擺角 斗桿的作用力臂e2: 斗桿油缸最大作用力臂，取得： 鏟斗的運動分析鏟斗相對于XOY坐標系的運動是LLL3的函數(shù)，現(xiàn)討論鏟斗相對于斗桿的運動，如圖所示， Q點為鏟斗與斗桿的鉸點，v點為鏟斗的斗齒尖點，K點為連桿與鏟斗的餃點，N點為搖桿與斗桿的鉸點， H點為搖桿，油缸與連桿的鉸點。1）傳動比計算利用上圖，可以知道求得以下的參數(shù)：鏟斗油缸對N點的力臂r1=NHsin∠GHN 其中, NH和HG由設計時確定。連桿HK對N點的力臂r2=NHsin∠KHN其中：∠KHN=∠NHQ+∠KHQ , FN,NG,GF均在設計中得到。HK,QH均在設計中得到連桿HK中的力對Q點的力臂為r3 = l24sin∠HKQ 挖掘阻力對Q點的力臂為r4=l3=QV連桿機構(gòu)傳動比i = （r1r3）/（r2r4） 顯然上式中可知，i是鏟斗油缸長度L3(即GH)的函數(shù)，用L3min代入可得初傳動比i0，L3max代入可得終傳動比iz。鏟斗相對于斗桿的擺角φ3鏟斗的瞬時位置轉(zhuǎn)角為： θ3 =∠NQK+∠KQV ，∠KQV由設計確定。當鏟斗油缸長度L3分別取L3max和L3min時，可分別求得鏟斗的最大和最小轉(zhuǎn)角θ3max和θ3min，于是得鏟斗的瞬間轉(zhuǎn)角:φ3 = θ3θ3min 特殊工作位置計算 最大挖掘半徑R1圖11 最大挖掘半徑計算簡圖 其中C動臂下鉸點；A 動臂油缸下鉸點；B動臂與動臂油缸鉸點；F動臂上鉸點；D斗桿油缸上鉸點；E斗桿下鉸點；G鏟斗油缸下鉸點；Q鏟斗下鉸點；K鏟斗上鉸點；V鏟斗斗齒尖 如圖11所示，當斗桿油缸全縮時，F(xiàn)、 Q.、V三點共線，且斗齒尖v和鉸點C在同一水平線上，即YC= YV，得到最大挖掘半徑R1為:R1=XC+ 最大挖掘深度H1max圖12 最大挖掘深度計算簡圖其中NH搖臂；HK連桿；C動臂下鉸點；A 動臂油缸下鉸點；B動臂與動臂油缸鉸點；F動臂上鉸點；D斗桿油缸上鉸點；E斗桿下鉸點；G鏟斗油缸下鉸點；Q鏟斗下鉸點；K鏟斗上鉸點；V鏟斗斗齒尖.如圖12示，當動臂全縮時，F(xiàn), Q, V三點共線且處于垂直位置時，得最大挖掘深度為: H1max = YVmin = YFmin–l2–l3 = YC+L1Sinα21min–l2–l3 =YC+l1Sin(θ1minα2α11)–l2–l3 圖13 最大卸載高度計算簡圖如圖13所示，當斗桿油缸全縮，動臂油缸全伸時，QV連線處于垂直狀態(tài)時，得最大卸載高度為: 最大挖掘高度H2max最大挖掘高度工況是最大卸載高度工況中鏟斗繞Q點旋轉(zhuǎn)直到鏟斗油缸全縮為止，如下圖所示：圖14 最大挖掘高度計算簡圖 工作范圍包絡圖 包絡圖是挖掘機在任一正常位置時，所能控制到的工作范圍，即斗齒尖所能到達的最大區(qū)域，如圖所示。它取決于工作裝置的結(jié)構(gòu)尺寸和各控制油缸的工作尺寸。當采用動臂液壓缸工作來進行挖掘時(斗桿液壓缸和鏟斗液壓缸不工作)可以得到最大的挖掘半徑和最長的挖掘行程。此時，鏟斗的挖掘軌跡以動臂下鉸點為中心，斗齒尖至該鉸點的距離為半徑而作的圓弧線，其極限挖掘高度和挖掘深度即挖掘機工作裝置變量化3D建模與CAD研究圓弧的起、終點，分別決定于動臂的最大上傾角和下傾角，也即決定于動臂液壓缸的行程。當僅以斗桿液壓缸工作進行挖掘時，鏟斗的挖掘軌跡以動臂與斗桿的鉸點F為中心，斗齒至該鉸點的距離為半徑所作的圓弧，同樣，弧線的長度與包角決定于斗桿液壓缸的行程。挖掘機如果僅以鏟斗液壓缸工作進行挖掘時，挖掘軌跡是以鏟斗與斗桿的鉸點Q為中心，該鉸點至斗齒尖的距離為半徑所作的圓弧，同理，圓弧線的包角及弧長決定于鏟斗液壓缸的行程。在實際挖掘工作中，往往需要采用各液壓缸的聯(lián)合工作。圖15 工作范圍包絡圖第四章 基本尺寸的確定 斗形參數(shù)的選擇圖16 斗型示意圖 斗容q,平均斗寬B，挖掘半徑R和轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿角度２?是鏟斗的四個主要參數(shù)。他們間的關系［2,5］為： 一般土壤松散系數(shù)=，因為我國標準斗容指堆尖容量，所以裝滿系數(shù)不再考慮。斗容量q：設計主參數(shù)已經(jīng)給出q=平均都寬B：查文獻5的P75表２６以及文獻2的P28的公式311即B=（~），取B=。挖掘裝滿角度２?：根據(jù)文獻5的P75及文獻2的P28取2?=90176。故由前面公式計算得到R= ，從而l3=R=920mm。 動臂機構(gòu)參數(shù)的選擇1）α11的取值對特性參數(shù)k最大挖掘深度H1max和最大挖高H2max均有影響，增大α11會使k4減少或使H1max 增大，這符合反鏟作業(yè)的要求[1]，初選α11 = 62176。參考文獻5的P76取動臂彎角α1 = 120，動臂轉(zhuǎn)折處的長度比k3 = （k3 = L42/L41），參考文獻5的P72取k1=.A點由底盤和轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)決定，初選：XA = 890 mm,YA = 880mm, 初取l5=407mm,則由前面公式得 XC = XAl5COSα11 =700mm，YC = YA+l5Sinα11 =1240mm 2）動臂長度與斗桿長度的選擇參照文獻5的P80知道斗桿油缸全縮時，∠CFQ =α32最大，常選α32max = 160176。~180176。，本次設計取α32max=160176。 由已給定的最大挖掘半徑R已初步選定的l3和k1，在最大挖掘半徑處，簡圖如下：根據(jù)余弦定理得， 上式中只有l(wèi)2是未知的，因而解之得，l12=1625mm，則l1 = k1l2 = 1625= 2930mm3）l41與l42的計算如圖2，在三角形CZF中：l42 = k3l41 = 1536 = 1843 mmα3 9= ∠ZFC = COS1（l422+l12–l412）/2l1l42 =27176。參照文獻5的P80取k4 = 由于采用動臂單液壓缸初取∠BCZ = 8176。如圖2，在三角形CZF中：∠ZCF= πα1α39 = 180176。120176。27176。 =33176。a2=∠BCF=α3=∠ZCF∠ZCB =33176。8176。 =25176。由前面的計算有H3max= Yc+l1Sin（θ1maxα2α11）+l2 Sin（θ1max+α32 max α11α2π） –l3 H1max =YC+L1Sinα21min–l2–l3 = Yc+l1Sin(θ1minα2α11)–l2–l3 兩式相減，并令 A =α2+α11=25176。+62176。=87176。,B = A α32 max 87176。160176。=73176。，得H1max + H3max –l1 [Sin（θ1maxA）Sin（θ1m