【導(dǎo)讀】4．根據(jù)參數(shù)查找結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的書(shū)籍，進(jìn)行工作裝置整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1．掌握挖掘機(jī)動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算及各工藝參數(shù)的選擇；2．掌握利用裝配圖、零件圖表達(dá)設(shè)計(jì)意圖。對(duì)各種實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行對(duì)比，從中選擇最佳結(jié)構(gòu)；對(duì)挖掘機(jī)工作裝置可達(dá)工作空間的分析。《工程機(jī)械》、《建筑機(jī)械化》等有關(guān)學(xué)術(shù)雜志在近年來(lái)發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)。、份量是否適當(dāng)；、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。它的基本作業(yè)過(guò)程是；鏟斗切削土壤并將土壤裝。鏟斗裝滿(mǎn)后動(dòng)臂和斗桿動(dòng)作，將其提升到適當(dāng)高度，然后平臺(tái)回轉(zhuǎn)至卸土位置。鏟斗卸空后再回轉(zhuǎn)下降到原來(lái)的位置進(jìn)行下次挖掘以此循環(huán)。成一段土方后機(jī)器行走移位，以便繼續(xù)工作。裝置設(shè)計(jì)是否合理，選配是否恰當(dāng)，直接關(guān)系到挖掘機(jī)的作業(yè)范圍、挖掘力和生產(chǎn)率。掘動(dòng)作順利完成。通過(guò)本次設(shè)計(jì)能達(dá)到以綜合訓(xùn)練為目的，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工。作能力，鞏固和提高所學(xué)知識(shí),增強(qiáng)學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新的設(shè)計(jì)能力。

　　

【正文】 ，再按力的平衡方程可求出動(dòng)臂在鉸點(diǎn) A 處受到的水平力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 和豎直力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 0AM ?? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 2 3 1 0 1 1 2 2 3 391 ()C B W WF F S F S G L G L G LS? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 錯(cuò)誤 ! 未找到引用源。 1 ( 9 . 5 2 5 1 9 0 7 1 . 6 9 2 8 2 0 1 4 . 7 2 9 5 0 7 . 8 4 5 4 7 0 7 . 8 4 5 5 70)680? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 0CXF ?? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 12c o s 2 2 s i n 2 2 c o s 2 5C X W W C BF F F F? ? ? ? ? ? 7 1 . 6 9 c o s 2 2 9 . 5 2 s i n 2 2 1 7 8 . 9 c o s 2 5? ? ? ? ? ?錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ?? 錯(cuò)誤 !未找到引用源 。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 1 7 8 . 9 s i n 3 5 7 1 . 6 9 s i n 2 2 9 . 5 2 c o s 2 2? ? ? ? ? ? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ? 到此，各鉸點(diǎn)的受力均已求出。 25 、動(dòng)臂的強(qiáng)度校核 斗桿的強(qiáng)度校核 斗桿為變截面箱形結(jié)構(gòu)，用鋼板焊接而成，有時(shí)為了增強(qiáng)剛度還在內(nèi)部加隔板。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一卷第三章，斗桿的材料選用 Q345（即原先的 16Mn），其屈服極限345s MPa? ? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。其特點(diǎn)是綜合機(jī)械性能好，尤其是低 溫韌性、冷沖壓性能、焊接性能及切削性能方面 [18]。應(yīng)用廣泛，價(jià)格便宜。用于礦山、運(yùn)輸、化工等各種機(jī)械特別是需要承受沖擊和動(dòng)載的焊接結(jié)構(gòu)。 斗桿形狀復(fù)雜各個(gè)截面內(nèi)力的合成情況也較復(fù)雜，而且斗桿斷面的變化也較大，因此合成應(yīng)力最大的危險(xiǎn)斷面很難準(zhǔn)確確定。一般要選取幾個(gè)斷面進(jìn)行強(qiáng)度校核，如圖 52,53所示。 圖 52 斗桿危險(xiǎn)截面 26 圖 53 危險(xiǎn)截面示意圖 （ 單位 ： cm） a).截面 1的強(qiáng)度校核 在該截面上的力有軸力 KN? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、剪切 力 KN? 、彎矩錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 截面面積 2438A cm? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 截面對(duì)參數(shù)軸的靜矩 33732yS cm? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 截 面型心 2yC SY cmA??錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 截 面 的 慣 性 矩 243 1 7 9 4 .6yCI A Y c m? ? ? 錯(cuò)誤 ! 未找到引用源。 ，243 3 4 5 5 .6 7xCI A X c m? ? ? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 截面上的應(yīng)力 7m a x 6 . 3 1 0 2 2 4 1 . 43 3 4 5 5 . 6 7xx xMX M P aI? ? ??? ? ?錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 按第四強(qiáng)度理論進(jìn)行校核為： 223 9 5 .9 M P a???? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 b).截面 2的強(qiáng)度校核 在該截面上 的力有軸力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、剪切力 Q= 、彎矩 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 截面面積 2500A cm? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 截面對(duì)參數(shù)軸的靜矩 324773yS cm? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 截面型心 C SY cmA??錯(cuò)誤 !未找 到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 截面的慣性矩 240 .0 1 2yCI A Y m? ? ? 錯(cuò)誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 ，240 .0 0 3xCI A X m? ? ? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 27 截面上的應(yīng)力 4m a x 7 . 1 1 0 0 . 2 2 520 . 0 0 3xx xMX M P aI? ? ??? ? ?錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 按第四強(qiáng)度理論進(jìn)行校核為： 223 1 0 9 .9 M P a???? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 c).截面 3的強(qiáng)度校核 在該截面上的力有軸力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、剪切力 KN? 、彎矩 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 截面面積 2567A cm? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 截面對(duì)參數(shù)軸的靜矩 326238yS cm? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 截面型心 C SY cmA??錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 截面的慣性矩 240 .0 1 2yCI A Y m? ? ? 錯(cuò)誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 ，240 .0 0 5xCI A X m? ? ? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 截面上的應(yīng)力 4m a x 6 . 5 1 0 0 . 2 2 2 8 . 60 . 0 0 5xx xMX M P aI? ? ??? ? ?錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 按第四強(qiáng)度理論進(jìn)行校核為： 223 1 1 6 .7 M P a???? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 上述計(jì)算均按靜載進(jìn)行分析，而實(shí)際工作中，斗桿要承受比較大的沖擊和振動(dòng)載荷，并且變化不定。所以在計(jì)算時(shí)一般采用降低許用應(yīng)力的辦法來(lái)考慮沖擊和動(dòng)載的影響，即在強(qiáng)度校核時(shí)采用提高安全系數(shù)的辦法來(lái)解決 [19]。因此許用應(yīng)力為： []sn?? ? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (53) 式中 s? —— 鋼材的屈服極限， 28 n 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 —— 安全系數(shù)， n=2～ 。 根據(jù)【 2】 P269 表 71（工作裝置結(jié)構(gòu)件的安全系數(shù)）這里取 n 最大時(shí)，即 n=,所以錯(cuò) 誤 !未找到引用源。 。經(jīng)校核計(jì)算三個(gè)危險(xiǎn)截面的應(yīng)力均小于最小許用應(yīng)力。 所以，斗桿的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 動(dòng)臂的強(qiáng)度校核 動(dòng)臂材料仍采 用 Q345 鋼板，厚度為 15mm。通過(guò)分析可知，在鉸點(diǎn) C 處動(dòng)臂受的彎矩最大，而且此處有彎角，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，所以該截面為危險(xiǎn)截面。具體參數(shù)如圖 54所示。 圖 54 動(dòng)臂危險(xiǎn)截面尺寸圖（單位 ： cm） 在該截面上的力有軸力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、剪切力 KN? 、力矩為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 其截面面積為 : 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 26 4 6 0 6 1 5 7 3 6 3A c m? ? ? ? ? 抗彎截面系數(shù)為： 22 360 64 ( 60 1. 5 2) ( 64 1. 5 2) c m? ? ? ? ? ?? ? ? 截面所受的正應(yīng)力為： 34m a x4613 10 10 13 3 10 56 10 .5 10MN M P aAW? ????? ? ? ? ? 29 這里 n 最大為 ，則動(dòng)臂的最小許用應(yīng)力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 所以，動(dòng)臂的強(qiáng)度也滿(mǎn)足要求。 30 5 工作裝置零件建模與整機(jī)裝配 本次設(shè)計(jì)所繪制的零件三維圖都是用 SolidWorks2020 完成的。 圖 51 駕駛室 圖 52 斗桿 31 圖 53 動(dòng)臂 圖 54 鏟斗 圖 55 動(dòng)臂液壓油缸 圖 56 斗桿液壓油缸 32 圖 57 鏟斗液壓油缸 圖 58 搖桿 圖 59 連桿 通過(guò) SolidWorks2020 將各個(gè)零部件裝配在一起形成整體三維裝配體。 33 圖 510 整機(jī)裝配圖 34 6 結(jié) 論 本 次設(shè)計(jì)主要進(jìn)行了反鏟式液壓挖掘機(jī)工作裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)查找相關(guān)的設(shè)計(jì)資料和詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程，確定了主工作裝置的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)尺寸并對(duì)主要部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核，最后用 soildworks 這個(gè)軟件對(duì)工作裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析 。設(shè)計(jì)結(jié)果能滿(mǎn)足作業(yè)尺寸以及挖掘力的要求。 挖掘機(jī)工作裝置是挖掘機(jī)的核心部分，其結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析和計(jì)算十分復(fù)雜，難度也很大，但是通 過(guò)本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)的課程，掌握了一些基本的設(shè)計(jì)思路，為今后從事設(shè)計(jì)工作打下了良好的基礎(chǔ)。由于本人的時(shí)間和能力有限，盡管在老師和同學(xué)們的幫助下解決了不少 問(wèn)題，但設(shè)計(jì)中難免還有一些不完善的地方。還請(qǐng)老師們批評(píng)指正。 35 參考文 獻(xiàn) 【 1】《液壓挖掘機(jī)》 ： 高衡 張全根 同編 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 1981年 【 2】《單斗液壓挖掘機(jī)》 ： 同濟(jì)大學(xué)主編 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 1986年 【 3】《液壓傳動(dòng)》 ： 章宏甲，黃誼主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2020年 【 4】《工程機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》 ； 陳育儀編著 中國(guó)鐵道出版社 1987年 【 5】《工程機(jī)械構(gòu)造圖冊(cè)》 ；劉希平主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1990年 【 6】《新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ； 蔡春源主編 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 1993年 【 7】《液壓元件與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 ；李玉琳主編 北京航空航天大學(xué)出版社 1991年