【導(dǎo)讀】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。業(yè)單位的青睞，其生產(chǎn)制造來了日益蓬勃發(fā)展。本次設(shè)計(jì)主要是關(guān)于挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)，工作裝置是直接完成挖掘任。分別對工作裝置的各個(gè)組成部分進(jìn)行了較為。們驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)包括各種驅(qū)動(dòng)裝置的布置，行程，作用力的確定。后對動(dòng)臂和斗桿在一些特殊工況下進(jìn)行了校核。

　　

【正文】 el? ??? 可見 9l 已定時(shí) 2max? 愈大， 2e 和 20e 就愈小，即平均挖掘力就越小。要得到較大的的平均挖掘力，就要盡量減少 2max? ，初取 2max? =90? 由圖 的幾何關(guān)系有： 2 m a x2 m in 2 2 m in 92 m a x92 m in22 sin ( )22 sin ( )21L L llL????????? ? = 902 72 6. 73 sin 21. 6 1??? = mm 而 2max 2min 2LL?? =? = mm 同樣由圖 所示可知，由余弦定律知： 2 2 m a x8 2 m i n 9 2 m i n 92 c o s ( )2l L l L l ???? ? ? = 22 1 8 0 9 01 7 1 2 . 9 2 7 2 6 . 7 3 2 1 7 1 2 . 9 2 7 2 6 . 7 3 c o s ( )2? ? ?? ? ? ? ? = mm 21 斗桿其它相關(guān)尺的計(jì)算 斗桿上 EFQ? 取決于結(jié)構(gòu)因素和工作范圍（如圖 ），一般在 130? —— 170? 之間，初定 EFQ? =150? ，同樣的動(dòng)臂上的 DFZ? 也是結(jié)構(gòu)尺寸，并按結(jié)構(gòu)因素分析，可初選DFZ? =10? 。 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。根據(jù)分析和以往的實(shí)驗(yàn)表明，在鏟斗進(jìn)行挖掘時(shí)，產(chǎn)生最大彎矩的工況可能能有以下兩個(gè)； 第一工況位置，其滿足以下條件： 1） 動(dòng)臂處于最低位置，即動(dòng)臂油缸全縮。 2） 斗桿油缸的力臂最大。 3） 鏟斗齒尖在動(dòng)辟與斗桿鉸點(diǎn)和斗桿與鏟斗鉸點(diǎn)的連線上。 4） 側(cè)齒挖掘時(shí)受到橫向力 kW 的作用。 第二工況位置，其滿足的以下條件： 1） 動(dòng)臂位于動(dòng)臂油缸對鉸點(diǎn) A 的最大作用力臂 1maxe 處。 2） 斗桿油缸的力臂最大。 3） 鏟斗齒尖位于 F， Q 兩鉸瞇的連線上或 鏟斗位于最挖掘力的位置。 4） 挖掘阻力對稱于鏟斗，無側(cè)向力 kW 的作用。 第一工況位置的受力分析 在這個(gè)工況下斗桿可能存在最大的矩，受到的應(yīng)力也可能最大。 該工況的具體簡圖如圖 所示，取工作裝置為研究對象，如圖 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 iG ；作用在鏟斗上的挖掘力，包括切向阻力 1W ，法向阻力 2W ，側(cè)向阻力 3W 。 22 AACB DFEGVQKNHH K 連 桿 H N 擺 桿 C 動(dòng) 臂 下 鉸 點(diǎn) A 動(dòng) 臂 油 缸 下 鉸 點(diǎn) B 動(dòng) 臂 與 動(dòng) 臂 油 缸 的 交 點(diǎn) F 動(dòng) 臂 上 鉸 點(diǎn) D 斗桿 油 缸 上 鉸 點(diǎn) E 斗 桿 油 缸 下 鉸 點(diǎn) G 鏟 斗 油 缸 下 鉸 點(diǎn) Q 鏟 斗 下 鉸 點(diǎn) K 鏟 斗 上 鉸 點(diǎn) V 鏟 斗 斗 齒 尖 HK連桿 HN擺桿 C動(dòng)臂下鉸點(diǎn) A動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn) B動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸的交點(diǎn) F動(dòng)臂上鉸點(diǎn) D斗桿油缸上鉸點(diǎn) E斗桿油缸下鉸點(diǎn) G鏟斗油缸下鉸點(diǎn) Q鏟斗下鉸點(diǎn) K鏟斗上鉸點(diǎn) V鏟斗斗齒尖 圖 斗桿第二工況時(shí)的工作裝置簡圖 當(dāng)液壓缸全縮時(shí)， 則動(dòng)臂處于擺擺角最小處，由圖 可知以下的角度關(guān)系。 20 11 min21 20 2? ? ?? ? ????? 根據(jù)前面的已知的角度可求得： 21? =62? ，由圖 所示可知，向量 CF 可以表示為： 向量 ? ?3 8 3 9 c o s ( 6 2 ) s i n ( 6 2 )CF ? ? ? ? ? ? = ? ?3 5 8 1 c o s 6 2 sin 6 2?? ? HKQNG3FPWW412N H 搖 臂 H K 連 桿 NH搖臂 HK連桿 圖 鏟斗受力分析簡圖 23 圖 F 點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算簡圖 由前面的計(jì)算結(jié)果可知， ? ? ?， 8 2 2 8 5 .3 2DF l mm?? 在 DEF? 中 DEF? =90? 72 6. 73c os 0. 31 79 922 85 .3 2EFEFD DF? ? ? ? 通過上式可解得 EFD? =? 同樣在前面我已經(jīng)確定了 150EFQ? ? ? 在四邊形 CDEF 中 EFC? = 2 6 .9 1 0 7 1 .5 1 0 8 .4? ? ? ? ? ? 由以上的角度關(guān)系可表達(dá)出向量 FV,設(shè)向量 FV與 X 軸的夾角為 ? ，則根據(jù)圖 可知： ? ?1 8 0 1 8 0 ( 3 6 0 1 0 8 . 4 1 5 0 ) 6 2?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? 則取正值就是 ??? 向量 FV= ? ?23( ) c o s 1 4 0 .4 s i n 1 4 0 .4ll? ? ? ? =? ?c o s 1 4 0 .4 s in 1 4 0 .4?? ? 連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比為 r，鏟斗油缸對 N 點(diǎn)的作用力臂為 1r ； 連桿 HK 對 N 點(diǎn)的作用力臂為 2r ； 連桿對 Q 點(diǎn)的作用力臂為 3r ； 鏟斗對 Q 點(diǎn)的作用力臂 4r ； 1 1 3 3 22 3 23 2 443sin 5 3 3 sin 1 6 0 1 8 2sin 5 3 3 sin 1 7 .7 3 1 6 2 .3 54 2 4 .41448r l m mr l NH K m mr l m mr l m m?? ? ? ?? ? ? ? ????? 24 132418 2 42 3616 5 14 48rri rr ?? ? ?? 則可得此時(shí)鏟斗的理論挖掘力： 341 3 0 1 0 0 . 3 3 6 4 . 3 6 8 1 0O D DF F i N? ? ? ? ? ? 切向阻力 1W ： 鏟斗的重心到 Q 點(diǎn)的水平距離為 2r? 2r? = 32 c os 14 0. 4 55 7. 852lr m m?? ?? 取鏟斗為研究對象，如圖 所示，并對 Q 點(diǎn)取矩，則有： 1 3 3 20( ) 0QODMF W l G r?? ? ?? 代入數(shù)值可得： 5 1( 0 .4 3 6 8 1 0 ) 1 .4 4 8 6 2 2 0 0 .5 5 7 8 5 0W? ? ? ? ? ? 51 8 10WN?? 法向阻力 2W 的求解： 工作裝置所受重力對 C 點(diǎn)的力矩有： 1 1 2 5 2 3 3 4 6 2( ) ( ) 0 . 7C i FM G G X G G X G X G X G X? ? ? ? ? ?? 4 4 41 2 11( ) 1 .1 7 3 1 0 0 .9 0 1 ( 0 .6 2 2 0 .1 1 5 ) 1 0 ( c o s 6 2 c o s 3 9 . 6 ) 0 .6 2 2 1 0 c o s 6 22CiM G l l l? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 42 1 2 311c o s 3 9 .6 0 .6 2 2 1 0 c o s 6 2 ( c o s 3 9 .6 c o s 3 9 .6 )22l l l l? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 把 1l ， 2l ， 3l 的值代入上式得： 5( ) 0 .3 8 1 0CiM G N??? 1W 到 C 點(diǎn)的距離為 0r ： 0 2 3 c o sr l l C F C F V? ? ? ? =1 4 4 8 2 1 3 2 .8 6 3 8 3 9 .1 5 c o s( 3 6 0 1 0 8 .4 1 5 0 )? ? ? ? ? ? ? ? = mm 2W 到 C 點(diǎn)的距離為 1r? ： 25 1 sin 3 8 3 9 .1 5 sin 1 0 1 .6 3 7 6 0 .7 4r CF CF V m m? ? ? ? ? 法向阻力 2W 決定于動(dòng)臂油缸閉鎖力 1F? ， 7 2 2 6 51 3 .7 4 1 0 ( 6 0 4 0 ) 1 0 2 .3 5 1 0FN?? ? ? ? ? ? ? ? 取整個(gè)工作裝置為研究對象，則有： 0CM?? 即 1 1 1 0 2 1( ) 0CiF e M G W r W r? ??? 把以上求得的數(shù)值全部 該式可求得 2W ： 52 10W ??N 斗桿油缸作用力 2gP? 的求解： 向量 FQ 在 X 軸上的模量： c o s ( 1 0 4 . 4 )FNX FQ? ? ? = ? = 如圖 所示，取斗桿（帶斗和連桿機(jī)構(gòu)）為研究對象，則有： 0CM?? ? ?2 1 3 2 3 2 21( ) 02g F N F NP E F W l l G X r G X??? ? ? ? ? ? ? 將已知量代入數(shù)值可得： ? ?3 4 42 10 .7 2 6 7 3 0 .4 1 2 8 1 0 2 .1 3 2 8 6 1 .4 4 8 0 .6 2 2 1 0 ( 1 .6 4 3 4 0 .5 5 7 8 5 ) 0 .6 2 2 1 0 1 .6 4 3 4 02gP ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?解得： 2gP? = 510? N 而些 時(shí)的斗桿閉鎖力為： 7 2 2 6 52 3 .7 4 1 0 ( 6 0 4 0 ) 1 0 2 .3 5 1 0PN?? ? ? ? ? ? ? ?，略大于 2gP? 說明閉鎖力中夠 橫向挖掘力 kW 的求解： 橫向挖掘力 kW 由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制動(dòng)器所承受，即 kW 的最大值決定于回轉(zhuǎn)平臺(tái)的制動(dòng)力矩，故先要計(jì)算出制動(dòng)力矩。 26 地面附著力矩 M? ： 435000 ( )MG? ??? ? ? ?其 中 = 435000 20?? = 10 Nm?? 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 BM ： 50 . 6 0 . 8 2 1 0BM M N m?? ? ? ? ? 5 50 . 8 2 1 0 0 . 5 7 1 01 . 4 3 2BK VMW N mX ?? ? ? ? ? Q 點(diǎn)作用力與作用力矩 QxR ， QyR ， QxM ， QyM 的求解： 取連桿機(jī)構(gòu)為研究對象，如圖 所示，則有： N H 搖 臂 H K 連 桿 G 3 鏟 斗 油 缸 推 力R K 連 桿 的 作 用 力 R N 搖 臂 的 作 用 力RNG 3XYY ZNQ KHRK 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 圖 連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算 簡圖 2 0X ?? 即 3 2 2 2c o s c o s c o s 0NKP G H X R N H X R H K X? ? ? ? ? ? 2 0Y?? 即 3 2 2 2s i n s i n s i n 0NKP G H X R N H X R H K X? ? ? ? ? ? 其中 7 2 6 53 3 . 4 1 0 4 0 1 0 1 . 7 8 0 5 1 0PN?? ? ? ? ? ? ? 2 ? ? ? 2 ? ? ? ? ? ? 將這些數(shù)值代入到上式中就可以得到： 27