【文章內容簡介】 的初步選擇初選斗桿油缸內徑D1=85mm，活塞桿的直徑d1=56mm。又由經驗公式和其它機型的參考初選斗桿油缸行程L1=760mm，并按經驗公式初選各油缸全伸長度與全縮長度之比：λ1=。參照任務書的要求選擇工作裝置液壓系統(tǒng)的工作壓力P=25MPa，閉鎖壓力P1=27MPa。如下圖32所示，D點為斗桿油缸與動臂的鉸點點，F點為動臂與斗桿的鉸點，E點為斗桿油缸與斗桿的鉸點。斗桿的位置參數是l2，這里只討論斗桿相對于動臂的運動，即只考慮L2的影響。D斗桿油缸與動臂的鉸點點； F動臂與斗桿的鉸點；E斗桿油缸與斗桿的鉸點； θ斗桿擺角.圖24 斗桿機構擺角計算簡圖在三角形DEF中L22 = l82+ l922COSθ2l8l9θ2 = COS1[（L22 l82l92）/2l8l9] 由上圖的幾何關系知φ2max =θ2 maxθ2min 則斗桿的作用力臂e2 =l9Sin∠DEF 顯然斗桿的最大作用力臂e2max = l9，此時θ2 = COS1（l9/l8），L2 = sqr（l82l92）（1） 最大挖掘深度H1maxNH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.圖25 最大挖掘深度計算簡圖如圖25示，當動臂全縮時，F, Q, V三點共線且處于垂直位置時，得最大挖掘深度為: H1max = YV = YFmin–l2–l3 = YC+L1Sinα21min–l2–l3 = YC+l1Sin（θ1α20α11）–l2–l3 (28)（2） 最大卸載高度H3maxNH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鏟斗斗齒尖圖26 最大卸載高度計算簡圖如圖27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: (29)（3） 水平面最大挖掘半徑R1maxNH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鏟斗斗齒尖圖27 停機面最大挖掘半徑計算簡圖如圖28所示，當斗桿油缸全縮時，F、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R1max為:R1max=XC+L40 (210)式中：L40 = Sqr[（L1+L2+L3）22（L2+L3）L1COSα32max (211)（4） 最大挖掘半徑R最大挖掘半徑時的工況是水平面最大挖掘半徑工況下C、V連線繞C點轉到水平面而成的。通過兩者的幾何關系，我們可計算得到：l 30 = 70mm ；l 40 =6484mm。（5） 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點旋轉直到鏟斗油缸全縮而形成的。具體分析方法和最大卸載高度工況的分析類似?？紤]因素：1. 保證斗桿液壓缸產生足夠的斗齒挖掘力。2. 保證斗桿液壓缸有必要的閉鎖能力。3. 保證斗桿的擺角范圍95176。125176。E20E2ZDl9ψ2maxl8FD斗桿油缸的下鉸點；E鏟斗油缸的上鉸點；F動臂的上鉸點；ψ2斗桿的擺角；l9斗桿油缸的最大作用力臂.圖28 斗桿機構基本參數計算簡圖首先計算斗桿挖掘阻力：斗桿挖掘過程中，切削行程較長，切土壤厚度在挖掘過程中為常數，一般取斗桿在挖掘過程中總轉角ψg =50176。80176。,取ψg =60176。，在這轉角過程中，鏟斗被裝滿，這時斗齒的實際行程為： S=式中R2斗桿挖掘時的切削半徑，R2= l2 + l3=1685+965=2650mm斗桿挖掘時的切土厚度hg可按下式計算：hg=q/ R2ψgB=1/**60*(1+*1)=斗桿挖掘阻力：W1g=k0hgB=Cq/ R2ψgBKs C挖掘比阻力，選k0=31 斗桿l2與鏟斗l3垂直時R2最小W1gmax=31*1*104/**60*=140574N=PGmax取整個斗桿為研究對象，可得斗桿油缸最大作用力臂的表達式：e2max = l9 = PGmax （l2 + l3 ）/ P2 = 140574（1685+965）103/27π(85)2106 = 460 mm (422) 如圖27所示圖中，D：斗桿油缸的下鉸點；E：鏟斗油缸的上鉸點；F動臂的上鉸點；ψ2：斗桿的擺角；l8：斗桿油缸的最大作用力臂。斗桿油缸的初始位置力臂e20與最大力臂e2max有以下關系:e20/e2max = l9COS(ψ2max/2)/l9 = COS (ψ2max/2) (423)由423知, ψ2max越大,則e20越小,就要盡量減少ψ2max,初取ψ2max = 90由上圖43的幾何關系有:L2min = 2l9Sin (ψ2max/2)/(λ21) = 2460Sin 45/( 1) = 1084 mmL2max = L2min + 2l9Sin (ψ2max/2) = 1084 + 2460Sin 45 = 1734 mml82 = L22min + l29 + 2L2minl9COS[(πψ2max)/2] = 10842+ 4602 + 21084460COS135 l8 =585 mm而∠EFQ取決于結構因素和工作范圍,一般在130～170之間[1].初定∠EFQ=150,動臂上∠DFZ也是結構尺寸,按結構因素分析,可初選∠DFZ=10. 斗桿的受力分析斗桿主要受到彎矩的作用，故要找出斗桿中的最大彎矩進行設計計算。根據受力分析和以往的實驗表明，在鏟斗進行挖掘時，產生最大彎矩的工況可能有以下兩個：第一工況位置，其滿足以下條件：（1） 動臂處于最低位置。即動臂油缸全縮。（2） 斗桿油缸的力臂最大。（3） 鏟斗齒尖在動臂與斗桿鉸點和斗桿與鏟斗鉸點的連線上。（4） 側齒挖掘時受到橫向力Wk的作用第二工況位置，該工況滿足以下條件：（1） 動臂位于動臂油缸對鉸點A的最大作用力臂e1max處。（2） 斗桿油缸的力臂最大。（3） 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。（4） 挖掘阻力對稱于鏟斗，無側向力 Wk的作用。 第一工況位置的受力分析在這個工況下斗桿可能存在最大彎矩，受到的應力也可能最大[3]。該工況的具體簡圖如圖51所示。取工作裝置為研究對象，如圖52所示。在該工況下存在的力有：工作裝置各部件所受到的重力Gi；作用在鏟斗上的挖掘阻力，包括切向阻力W法向阻力W側向阻力W3。DBCYEAFGXNHQKVNH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鏟斗斗齒尖圖29 斗桿第一工況時的工作裝置簡圖FNQPdW1HKW2G3HK連桿； HN搖臂 N搖臂與斗桿的鉸接點；Q斗桿與鏟斗的鉸接點圖210 鏟斗受力分析簡圖當斗桿油缸全縮時，通過前面的章節(jié)可以得出α21 = 45，由圖51可知CF的向量可以表示為：FC = 3118[COS（18045）+Sin（18045）] = 3118（COS135+Sin135）由測繪計算結果知：∠ZFC = ，并初選DF = 1525mm。在△DEF中∠DEF = 90COS∠EFD = EF/DF = 460/1525解得∠EFD = 72在□CDEF中∠EFC = ∠ZFC+∠DFZ+∠EFD = +10+72 = ∠EFQ已經初定為150由以上的角度關系知：FV = 2650[COS（）+Sin（）] = 2650（+） （51）OV = OC + CF + FV （52） = 1026（COS87+Sin87）+3118（COS45+Sin45）+2650（COS122+Sin122） 則XV = 1026COS87 + 3118COS（45） + 2650COS（122） = 854 mm （53）由（317）式可i= 則可得此時鏟斗的理論挖掘力：F0D =F D i = 105=105 N切向阻力W1：初選該工況下鏟斗重心到鉸點Q的水平距離r2′= l3 COS（122）/2=255mm取鏟斗為研究對象，如圖52所示，并對Q點取矩，則有∑MQ = 0（F0D W1）l3 –G3 r2′ = 0（105 W1） = 0W1 = 105 N法向阻力W2 的求解：工作裝置所受重力對C點取矩有∑MC（Gi）= G1X1 +（G2 +G5）X2 + G3X3+G4+ G6X2 = 104+（170+28）10+1700+500+320 = 105 N （54）W1到C點的距離r0r0 = l2 + l3–CFCOS∠CFV （55） = 1685+9653118COS（） = 3282mm W2到C點的距離r1r1 = CFSin∠CFV = 3118 = 3031mm （56）法向阻力W2決定于動臂油缸的閉鎖力F1′ ，取整個工作裝置為研究對象，則有∑MC = 0F1′ e1+ ∑MC（Gi ） W1 r0 W2 r1 = 0 （57）將5556代入57中解之W2 = 105 N 斗桿有油缸作用力P2g′的求解：FQ向量在X軸上的模值：XFN = FQ COS122 = 1685 = 893mm如圖51所示，取斗桿（帶斗和連桿機構）為研究對象，則有：∑MC = 0P2g′EF W1（l2+l3） G3（XFN +r2′） G2XFN /2 = 0P2g′103（+）103P2g′= 105 N （58）而此時的斗桿閉鎖力P2′= 27π（85）2= 105 N，略大于P2g′，說明閉鎖力足夠。橫向挖掘阻力WK的求解：橫向挖掘力WK由回轉機構的制動器所承受，即WK的最大值決定于回轉平臺的制動力矩。故要先計算出制動力矩。地面附著力矩Mφ：Mφ = 5000φG4/3 （其中φ = ） = 5000105 N （59）在所設計的液壓挖掘機中采用的是液壓制動，由經驗公式可求得回轉機構的最大制動力矩MB：MB= Mφ=105 NWK = MB / XV = 105/ = 105 N （510）Q點作用力與作用力矩RQx 、RQy、MQx、MQy的求解：取連桿機構為研究對象，如圖210所示，則有：GP3RNNHX2KQY2Rk NH搖臂 HK連桿G3鏟斗油缸的推力 RK–連桿的作用力 RN–搖臂的作用力圖211 連桿機構計算簡圖∑X2 = 0P3COS∠GHX2RNCOS∠HNX2RkCOS∠HKX2 = 0 （511）105 = 0 ∑