【正文】 HK連桿 HN搖臂 N搖臂與斗桿的鉸接點(diǎn) Q斗桿與鏟斗的鉸接點(diǎn) 圖 52 鏟斗受力分析簡(jiǎn)圖 當(dāng)斗桿油缸全縮時(shí)，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 = 5400[COS（ 18045） +Sin（ 18045） ] Y X C A B D E G F N Q V H K F Pd N H Q K W1 W2 G3 挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 30 頁 共 69 頁 = 5400（ COS135+Sin135） 由前面的章節(jié)計(jì)算結(jié)果知：∠ ZFC = ，并初選 DF = 3000mm。 在△ DEF 中 ∠ DEF = 90 COS∠ EFD = EF/DF = 940/3000 解得∠ EFD = 72 在□ CDEF 中 ∠ EFC = ∠ ZFC+∠ DFZ+∠ EFD = +10+72 = ∠ EFQ 在前一章節(jié)已經(jīng)初定為 150 由以上的角度關(guān)系知： FV = 4500[COS（ ） +Sin（ ） ] = 4500（ +） （ 51） OV = OC + CF + FV （ 52） = 1777（ COS87+Sin87） +5400（ COS45+Sin45） + 4550（ COS122+Sin122） 則 XV = 1777COS87 + 5400COS（ 45） + 4550 COS（ 122） = 1542 mm （ 53） 由（ 317）式可 i= 則可得此時(shí)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(diǎn) Q 的水平距離 r2′= l3 COS（ 122） /2=274mm 取鏟斗為研究對(duì)象，如圖 52 所示，并對(duì) Q 點(diǎn)取矩，則有 ∑MQ = 0 （ F0D W1） l3 –G3 r2′ = 0 （ 105 W1） = 0 W1 = 105 N 法向阻力 W2 的求解： 工作裝置所受重力對(duì) C 點(diǎn)取矩有 挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 31 頁 共 69 頁 ∑MC（ Gi） = G1X 1 +（ G2 +G5） X 2 + G3X 3+G4+ G6X 2 = 104 +（ 700+200） 10 +7000 + 2021 +1300 = 105 N （ 54） W1到 C 點(diǎn)的距離 r0 r0 = l2 + l3– CFCOS∠ CFV （ 55） = 3000+15505400（ ） = 3280mm W2到 C 點(diǎn)的距離 r1 r1 = CFSin∠ CFV = 5400 = 5249mm （ 56） 法向阻力 W2決定于動(dòng)臂油缸的閉鎖力 F1′ ，取整個(gè)工作裝置為研究對(duì)象，則有 ∑MC = 0 F1′ e1+ ∑MC（ Gi ） W1 r0 W2 r1 = 0 （ 57） 將 5 5 56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 = 3000 = 1590mm 如圖 51所示，取斗桿（帶斗和連桿機(jī)構(gòu)）為研究對(duì)象，則有： ∑ MC = 0 P2g′EF W1 （ l2+l3） G3（ XFN +r2′） G2XFN /2 = 0 P2g′ 103（ +） 7 103 P2g′= 105 N （ 58） 而此時(shí)的斗桿閉鎖力 P2′= π（ 70） 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(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器所承受，即 WK 的最大值決定于回轉(zhuǎn)平臺(tái)的制動(dòng)力矩。故要先計(jì)算出制動(dòng)力矩。 地面附著力矩 Mφ： Mφ = 5000 φ G4/3 （其中 φ = ） = 5000 105 N （ 59） 挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 32 頁 共 69 頁 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)公式可求得回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的最大制動(dòng)力矩 MB： MB= Mφ= 105 N WK = MB / XV = 105/ = 105 N （ 510） Q 點(diǎn)作用力與作用力矩 RQx 、 RQy、 MQx、 MQy 的求解： 取連桿機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，如圖 53 所示，則有： 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 53 連桿機(jī)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 ∑X2 = 0 P3COS∠ GHX2RNCOS∠ HNX2RkCOS∠ HKX2 = 0 （ 511） 105 = 0 ∑Y2 = 0 P3Sin∠ GHX2RNSin∠ HNX2RkSin∠ HKX2 = 0 （ 512） 105 = 0 由 51 512 式可解得： RN = 105 N ； Rk = 105 N 如圖 52所示，取整個(gè)鏟斗為研究對(duì)象，以 V點(diǎn)為新坐標(biāo)的原點(diǎn)， VK為 X3 軸，過 V點(diǎn)與 VK 垂直的直線為 Y3，建立 X3O3Y3 坐標(biāo)，則有： ∑X3 = 0 W2 RQx Rk COS∠ = 0 （ 513） 105RQx– 105 COS∠ = 0 RQx = 105N ∑Y3 = 0 H K N Q Rk P3 RN X2 Y2 G 挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 33 頁 共 69 頁 RQy +W1 Rk Sin∠ = 0 （ 514） RQy +105 105Sin∠ = 0 RQy = 105 N ∑MQY3 = 0 MQy WK l3 W2 b/2= 0 （ 515） MQy 105 105 = 0 MQy = 105 Nm ∑MQX3 = 0 MQx–W1b/2= 0 （ 516） MQx = W1b/2= 3 105 Nm N 點(diǎn)作用力與作用力矩 RNx 、 RNy 的求解： 取曲柄和連桿為研究對(duì)象，如圖 54所示，則有： H搖臂 HK連桿 F3鏟斗油缸的推力 RK– 連桿的作用力 RX– 搖臂的作用力 沿 HK 連線上的分力 RY– 搖臂的作用力 沿 HK 連線垂直方向上的分力 ∑X2 = 0 RNX + Rk COS∠ F3 = 0 （ 517） RNX = 105 N RNy = RNX tan∠ FNH = 105tan∠ =105 N 第二工況位置的受力分析 （ 5） 在這個(gè)工況位置下斗桿可能存在最大彎矩，受到的應(yīng)力也可能最大 [1]具體簡(jiǎn)圖如圖 55所示。取工作裝置為研究對(duì)象，如圖 55 所示。在該工況下存在的力有：工H K N RNx RNy F3 Rk 圖 54 曲柄和連桿受力圖 挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 34 頁 共 69 頁 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W2。 NH搖臂； HK連桿； 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)臂油缸鉸點(diǎn)； F動(dòng)臂上鉸點(diǎn)； D斗桿油缸上鉸點(diǎn)； E斗桿下鉸點(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 55 第二工況下工作裝置計(jì)算簡(jiǎn)圖 同第一工況的分析一樣，可以得到以下向量： FC = 5400（ COS163+Sin163） FV = 4550（ +） 0V = OC + CF + FV = 1865（ COS88+Sin88） + 5400（ COS17+Sin17） + 4550（ +） 則 XV = 1865COS88+ 5400COS17 + = 4971mm X Y C A B D F E G N H K Q V W1 W2 挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 35 頁 共 69 頁 同理也可以求得在該工況下作用在斗桿和鏟斗上的力，其分別為： W1 = 1 105 N W2 = 105 N Rk2 = 105 N WN2 = 105 N RQx = 105 N RQy= 105 N MQx = 105 Nm MQy = 105 Nm 斗桿內(nèi)力圖的繪制 根據(jù)第一工況和第二工況下所求出的斗桿所受到的力和力矩，可以分別繪 制出在第一工況下和第二工況下的內(nèi)力圖，如圖 5 5 5 5 5 51 51 51514 所示 。 圖 56 第一工況下斗桿的 N圖 圖 57 第一工況下斗桿的 Qy圖 + — Q G F E N 105N 105N 105N 105N + — Q N G F E 257KNm 挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 36 頁 共 69 頁 圖 58 第一工況下斗桿的 My 圖 圖 59 第一工況下斗桿的 QZ圖 圖 510 第一工況下斗桿的 MZ 圖 圖 511 第一工況下斗桿的 Tx圖 + Q F E Q F E + 105N 1 105Nm 105Nm + Q F E 105Nm Q F E + 105N 105N