【導(dǎo)讀】由于液壓挖掘機(jī)具有多品種，多功能，高質(zhì)量及高效率等特點(diǎn)，因此受到了廣大施工作業(yè)單位的青睞，其生產(chǎn)制造業(yè)也日益蓬勃發(fā)展。動(dòng)化控制，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。本次設(shè)計(jì)的主要參數(shù)是斗。容量它屬于中小型液壓挖掘機(jī)，主要設(shè)計(jì)挖掘機(jī)的工作裝置。挖掘力約為30kN，最大卸載高度約為，最大挖掘深度，最大挖掘半徑約為，從中可以看出整機(jī)作業(yè)能力有了很大的改進(jìn)，不僅挖掘力大，且機(jī)器重量輕，傳動(dòng)平穩(wěn)，作業(yè)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。

　　

【正文】 斗邊齒遇障礙時(shí)，橫向挖掘阻力 Wk 由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器承受，此力的最大值決定于回轉(zhuǎn)平臺(tái)的制動(dòng)力矩，其值為： rMW Tk ? (34) 式中 r—— 橫向阻力 Wk 與回轉(zhuǎn)中心間的距離 , 由 CAD 做圖得，r=； MT—— 回轉(zhuǎn)平臺(tái)制動(dòng)器可承受的最大力矩， MT＝ m。 把 r、 MT 代入式 (34)得： Wk= 5 計(jì)算位置Ⅱ 圖 32，條件為： 動(dòng)臂位于動(dòng)臂液壓缸對(duì)鉸點(diǎn) A 有最大作用力臂 rBmax 處； 斗桿液壓缸作用力臂最大； 鏟斗斗齒尖位于 B、 C 兩鉸點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線上，或鏟斗位于發(fā)揮最大哈爾濱理工大學(xué)?？粕厴I(yè)論文 25 挖掘力為置 ， 正常挖掘，即挖掘阻力對(duì)稱于鏟斗，無(wú)側(cè)向力作用。 此時(shí)工作裝置上的作用力僅為工作裝置的自重及斗齒上的作用力 W1及 W2。作用力的分析方法同上 ?15? 切向阻力： )(1 26 671 rGr rrPlW ddd ?? (35) 法向阻力： ?????? ??? ? 01A12 )GGM1 rWGrPrW dgbBB （＋ (36) 橫向挖掘阻力 ： ： rMW Tk ? (37) 由圖 31 畫(huà)圖得， r6＝ ； r7＝ ； r2＝ ；， rb＝ ；rg＝ ； rd＝ ； rB＝ ； r1＝ ； r0＝ ； lb=；l2=； ld=； R4=； r3=； r=； 圖 31 斗桿計(jì)算位置Ⅰ 哈爾濱理工大學(xué)?？粕厴I(yè)論文 26 通過(guò)計(jì)算得出： W1＝ ； W2＝ ； Wk＝ 。 根據(jù)以上位置的斗桿作用力分析，便可作出斗桿的內(nèi)力圖。對(duì)于計(jì)算位置Ⅰ，斗桿內(nèi)力圖包括斗桿軸向力 N，斗桿平面內(nèi)、外的彎矩 Mx、 My和剪力 Qx、 Qy，以及扭矩 Mkp；對(duì)于計(jì)算位置Ⅱ或Ⅱ′，斗桿內(nèi)力側(cè)僅有N， Mx、 Qx。 斗桿受載荷最嚴(yán)重的那一側(cè)，危險(xiǎn)斷面為 mm。作用在這個(gè)截面中心上載荷有： T2 力可對(duì)斗齒取力矩平衡方程式來(lái)解得： 圖 32 斗桿 受力圖 ??????? ??????? 01121222 )()2(1 hTfrrGlrrGrT dbb ?????? ????????? )(2)( 1 = 垂直平面內(nèi)的彎矩（ yz 平面內(nèi)） ： )2(2))(2( 0 210 0012 ClGeb rWCrb hWb aWTM bbTkkyz ??????? ( ?????? ）－－（）＋ ) ??? （＋ = 通過(guò)斗桿中心垂直于 yz 平面的 xz 平面中的彎矩為： )(2 1 CrWM kxz ?? ）－（ ?? 哈爾濱理工大學(xué)專科生畢業(yè)論文 27 = m 沿斗桿軸向拉力為： 02132 b rWTN k?? ??? ＋ = 這樣斗桿危險(xiǎn)斷面上正應(yīng)力為： ? ??? ???? FNWMWMyxzxyz 0 3 6622 ???? ＋ =83MPa??? 式中 ???—— 許用應(yīng)力，取 ???＝ ?s； F—— 斗桿梁的斷面積。 斗桿還應(yīng)根據(jù)危險(xiǎn)斷面上的內(nèi)力進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算，其應(yīng)力值為： ? ??? ?????myxzxyz FNWMWM (38) 式中 Wx、 Wy—— 截面對(duì) xx 軸、 yy 軸的抗彎斷面系數(shù)； Fm—— 斗桿梁橫斷面的毛面積； ?—— 中心壓桿許用應(yīng)力折減系數(shù)，可根據(jù)斗桿梁的細(xì)長(zhǎng)比 ?來(lái)定。 ?按下式求出： in ??? r l? 上式中 minr 用下式求出 ： minr ＝ 10000m inm in ????mFJr 式中 l —— 斗桿的計(jì)算長(zhǎng)度； minr —— 計(jì)算截面的最小回轉(zhuǎn)半徑； minJ —— 計(jì)算截面的最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 因此斗齒截面上的應(yīng)力： ?=≤??? 對(duì)于承受扭力的單梁方型斷面斗桿，還要計(jì)算其扭力矩： 哈爾濱理工大學(xué)專科生畢業(yè)論文 28 01 hWaWM kn ?? = ＋ = m 其扭曲應(yīng)力為： taaMn 2 21?? = ??? =≤??? 式中 a a1—— 單梁方型斷面相應(yīng)邊壁厚中心線距； t—— 最薄處的壁厚。 經(jīng)驗(yàn)算，該斗桿符合要求。 動(dòng)臂的計(jì)算 反鏟裝置動(dòng)臂的強(qiáng)度計(jì)算同樣應(yīng)按挖掘工作中對(duì)動(dòng)臂可能出現(xiàn)的最大載荷選定計(jì) 算位置。除按電算結(jié)果進(jìn)行選擇外，一般近似計(jì)算可采用以下計(jì)算位置 條件為： 1． 動(dòng)臂位于最低（動(dòng)臂液壓缸全縮）； 2． 斗齒尖、鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)、斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)三點(diǎn)位 將支座 A 點(diǎn)產(chǎn)總反力銨兩支座三個(gè)座標(biāo)方向分解。支座總反力 RA 分解為 RAX 和 RAZ并平均分配作用于兩支座。橫向力 Wk引起動(dòng)臂的彎矩和扭矩可用支座反力 T 和 Q 的形式來(lái)代替： ?ZAMT? (39) ?AMKQ? (310) 式中 MZA—— 支座 A 處的橫向彎矩； MZA—— 支座 A 處的扭矩（即 MXA）； 由于動(dòng)臂支座內(nèi)的側(cè)向間隙，橫向力 Wk 可能同其中一個(gè)分支座（左邊或右邊的）來(lái)承受。 這樣，距動(dòng)臂支座 ln 的截面 NX 的內(nèi)力可按下列各式求 得： 垂直平面內(nèi)的彎矩： lQRM AZN ?????? ?? 2 (311) 橫向彎矩： 哈爾濱理工大學(xué)?？粕厴I(yè)論文 29 hRTlWM AxnKNZ ?????? ?? 2? (312) 軸向力： ?? s inc os2 KAZ WTRN ??????? ?? (313) 整體彎曲動(dòng)臂對(duì)彎曲部分的斷面進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮按曲梁進(jìn)行驗(yàn)算，即在彎曲平面內(nèi)的應(yīng)力按下式計(jì)算： )11( ry ykFMFN r ????? (314) 式中 F—— 斷面積； r—— 斷面彎曲處的曲率半徑； y—— 重心至計(jì)算點(diǎn)的距離，該點(diǎn)在曲率中心與斷面重心之間為負(fù)，反之為正； k—— 斷面形狀及曲梁曲率有關(guān)系數(shù)； ? ??? dFry yFk 1 (積分范圍由斷面中心軸至最邊緣點(diǎn) )對(duì)簡(jiǎn)單的幾何圖形 (矩形圓形等 )k 為無(wú)窮級(jí)數(shù)，可以近似計(jì)算之，一般用 FΔry y? ?替代， ?? dFryy則； FΔry yFk ? ??? 1 動(dòng)臂計(jì)算位置Ⅱ，條件為： 動(dòng)臂位于動(dòng)臂液壓缸作用力臂最大值處 （ rBmax）； 斗桿液壓缸作用力臂最大（斗桿液壓缸與斗桿尾部軸部夾角 90176。時(shí)）；鏟斗發(fā)揮最大挖掘力位置，進(jìn)行正常挖掘。哈爾濱理工大學(xué)?？粕厴I(yè)論文 30 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)學(xué)期，是在大學(xué)三年所學(xué)知識(shí)的一次綜合應(yīng)用，它將理論與實(shí)際結(jié)合在一起，即總結(jié)了大學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，又給我們提供了應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和查閱有關(guān)資料的能力，是對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)的檢驗(yàn)和完善。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，突出體現(xiàn)了機(jī)械行業(yè)的發(fā)展方向，同時(shí)，各學(xué)科的交叉與綜合顯得相當(dāng)明顯，這也是多學(xué)科發(fā)展的方向。本次設(shè)計(jì)的液壓挖掘機(jī)與其它類型的挖掘機(jī)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用 AutoCAD 制圖設(shè)計(jì)，使計(jì)算更準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)更合理，充分體現(xiàn)出了現(xiàn)代設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了如何查閱資料，如何應(yīng)用已學(xué)的知識(shí)，深刻體會(huì)了所學(xué)知識(shí)的重要性，以及使所學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來(lái)成為一個(gè)系統(tǒng)的整體的必要性，逐漸形成一套自己提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、最后解決問(wèn)題的整套思路。這些寶貴財(cái)富都會(huì)使自己在將來(lái)的學(xué)習(xí)和工作中受益匪淺。由于所學(xué)知識(shí)有限，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)缺乏，因此，畢業(yè)設(shè)計(jì)中難免存在缺陷與不足，懇請(qǐng)各位老師及評(píng)閱者批評(píng)指正，將在今后的學(xué)習(xí)和工作中進(jìn)行彌補(bǔ)。 哈爾濱理工大學(xué)?？粕厴I(yè)論文 31 參考文獻(xiàn) 1 閻 書(shū)文 ． 機(jī)械式液壓挖掘機(jī) ． 北京 ：機(jī)械工業(yè)出版社， 1982： 35～ 41 2 王剛 ． 天津工程機(jī)械研究所 ． 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 1976：64～ 72 3 吳拓 ． 機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) ． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021： 78～ 97 4 張鐵 ． 液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)、原理及使用 ． 東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，2021： 35～ 44 5 Creveling． C． M.， Tolerance Design： A Handbook for Developing OprimalSpecifications． AddisonWesley,1997： 7～ 10 6 朱龍根 ． 簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì) 手冊(cè)（第二版），機(jī)械工業(yè)出版社，～ 12 7 成大先 ． 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021： 11～ 14 8 吳相憲 ， 王正為 ， 黃玉堂 ． 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) ． 徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社， 1993： 53～ 77 9 唐大放 ， 馮曉寧 ， 楊現(xiàn)卿 ． 機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué) ． 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2021： 46～ 72 10 李壯云 ． 中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典 ． 江西科學(xué)技術(shù)出版社， 2021： 21～ 32 11 唐經(jīng)世 ， 高車安 ． 工程機(jī)械 ． 北京：中國(guó)鐵道出版社， 1996： 26～ 41 12 R． N ． Hancox， Hydraulic System for Excamator ， U． S． Patent 3406850． OCT． 22， 1968： 22～ 46 13 杜迪生 ， 張永惠 ， 挖掘機(jī)電氣傳動(dòng)與故障診斷 ． 北京：冶金工業(yè)出版社， 1994： 33～ 41 14 張玉川 ． 進(jìn)口液壓挖掘機(jī)國(guó)產(chǎn)化改造 ． 成都：西南交通大學(xué)出版社，1999： 36～ 52 15 R． K． Tessmann， I． T． Hong， Hydraulic Pump Performance as a Function Of Speed and Pressure， SAE961741： 36～ 38 哈爾濱理工大學(xué)?？粕厴I(yè)論文 32 致謝 本課題是在導(dǎo)師遲明善老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在這畢業(yè)設(shè)計(jì)的 日子里，池老師在學(xué)習(xí)上給予我許多關(guān)懷和幫助。在導(dǎo)師的指導(dǎo)和培養(yǎng)下，本人獨(dú)立思考與解決實(shí)際問(wèn)題的能力明顯有了很大的提高。池老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、一絲不茍的作風(fēng)使我受益非淺；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪，從而使設(shè)計(jì)在原有能力上更合理、更完美。在論文完成之際謹(jǐn)向辛勤培養(yǎng)自己的池老師致以深深的敬意和衷心的感謝。 在課題進(jìn)展中，還得到了許多可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友的指導(dǎo)和幫助，在此，一并表示表示誠(chéng)摯的謝意。還有我也要感謝和我共同走過(guò)這風(fēng)雨兼程的學(xué)習(xí)生活的同學(xué)們。因?yàn)橛心銈兊闹С趾蛶椭刮?遇到困難的時(shí)候也能勇往直前，永不后退，我們朝夕相處，榮辱與共。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅使我對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了一次綜合的復(fù)習(xí)和應(yīng)用，而且也使我明白了作為一名機(jī)械設(shè)計(jì)師所應(yīng)該具備的基本素質(zhì)。除了要有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)以外，認(rèn)真，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度也是不可缺少的要素。 最后衷心感謝百忙之中抽出時(shí)間評(píng)閱論文和參加答辯的各位老師。