【正文】 要求是，能夠控制挖掘高度、卸載高度、挖掘深度和挖掘半徑。為了保證最大的挖掘范圍，反鏟裝置必須具有兩個分離桿。具有兩個分離桿的機(jī)構(gòu)，其自由度一定大于或等于 3。所以反鏟裝置機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的最基本要求是：自由度大于或等于 3，并且具有兩個分離桿。隨著自由度和桿數(shù)的增加，機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度將大大增加，因此作者只研究能滿足基本要求的自由度等于 桿數(shù)不大于 12的反鏟裝置。 ②滿足要求的連桿組合 由于分離桿的副數(shù)應(yīng)大于或 等于 4，因此反鏟裝置至少應(yīng)有兩個副數(shù)大于或等于 4的多副桿。自由度等于 桿數(shù)不大于 12，并至少應(yīng)有兩個 4副以上桿的連桿組合有下列幾種。 (1)N=10， N2=8， N3=0， N4=2， N5=0， N6=0 (2)N=12， N2=10， N3=0， N4=1， N5=0， N6=1 (3)N=12， N2=10， N3=0， N4=0， N5=2， N6=0 (4)N=12， N2=9， N3=1， N4=2， N5=0， N6=0 (5)N=12， N2=9， N3=0， N4=3， N5=0， N6=0 (6)N=12， N2=8， N3=2， N4=2， N5=0， N6=0 其中： N為桿數(shù) NI為具有 I個運(yùn)動副的桿數(shù) ③滿足要求的運(yùn)動鏈 對于以上六種連桿組合，具有分離自由度的平面運(yùn)動鏈數(shù)目分別是 4 12和 103 共 166種，經(jīng)計算，其中只有 25個平面運(yùn)動鏈具有兩個分離桿。又自由度為 3的反鏟裝置被兩個分離桿分解成三個子平面運(yùn)動鏈，每個子平面運(yùn)動鏈都含有一個驅(qū)動副，也就是說，每個子平面運(yùn)動鏈中都得有一個油缸。又因為在平面運(yùn)動鏈中油缸可用兩個串聯(lián)的二副桿來代替，因此反鏟裝置的每 個子平面運(yùn)動鏈至少應(yīng)有一串聯(lián)的二副桿。如圖 3所示的 12種運(yùn)動鏈為滿足上述要求的運(yùn)動鏈。 1513 141112 11(2)①②③④⑤ ⑥⑦ ⑧⑨⑩ 12345678910(1)10 98 765432111 ⑩⑨⑧⑦⑥⑤④ ③②① 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 24 頁 151411121211①②③④⑤ ⑥⑦ ⑧⑨ ⑩12345678 9 10(3)1098 765432111 ⑩⑨⑧⑦⑥⑤④ ③② ①131213121 4(4)12 111314111211( 6 )①②③④⑤ ⑥⑦ ⑧⑨⑩12345678910( 5 )1098765432111⑩⑨⑧⑦⑥⑤④ ③②①131 415121512151314111211( 8 )①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩1234 5 679( 7 )109 8765432111⑩⑨⑧⑦⑥⑤④ ③②①1311121212111211(10 )①②③④⑤ ⑥⑦ ⑧⑩123456( 9 )98765432111⑩⑨⑧⑦⑥⑤④ ③②①1315⑨131210129 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 25 頁 圖 63 滿足要求的運(yùn)動鏈 ④運(yùn)動鏈評價與篩選 根據(jù)挖掘機(jī)的用途，為了盡量增大挖掘作業(yè)范圍，其機(jī)架桿必須在平面運(yùn)動鏈的一端，而不應(yīng)位于平面運(yùn)動鏈的中間。另外，反鏟裝置的底座得承受較大的載荷，要求由機(jī)架、動臂及動臂油缸組成一個四桿的子平面運(yùn)動鏈。編號為 10 的五個平面運(yùn)動鏈中，可以作為機(jī)架的四個桿 6，它們互為同位桿，因此可用任一桿作機(jī)架，假設(shè)桿 3是機(jī)架，編號為 6的三個平面運(yùn) 動鏈中，機(jī)架可以是桿 3或桿 6，但是若桿 3為機(jī)架，鉸①、⑨、⑤為驅(qū)動副，得到反鏟裝置，其中油缸的支撐點(diǎn)鉸⑩在挖掘過程中很可能后移，從而影響反鏟裝置的工作性能，因此機(jī)架只能是桿 6。編號為 1 12 的 四個平面運(yùn)動鏈中，機(jī)架是桿 3。 編號為 2的平面運(yùn)動鏈，桿 3 為機(jī)架，鉸①、⑨、⑤為驅(qū)動副，可以看出，這兩個平面運(yùn)動鏈中鏟斗 6的工作情況完全一樣，因此可以拋棄編號為 2的平面運(yùn)動鏈。編號為 10的兩個平面運(yùn)動鏈，桿 3為機(jī)架，鉸①、⑨、⑤為驅(qū)動副，斗桿油缸的支承點(diǎn)鉸⑩在挖掘過程中后移；編號為 1 12的兩個 平面運(yùn)動鏈，桿 3為機(jī)架，鉸①、⑧、⑤為驅(qū)動副，鏟斗油缸的支承點(diǎn)鉸⑦在挖掘過程中后移。因此編號為 1 12這四個平面運(yùn)動鏈得到的反鏟裝置，其工作性能不佳。 (3)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案 通過以上分析，只有編號為 8的平面運(yùn)動鏈可作為反鏟裝置的結(jié)構(gòu)型式，這七種反鏟裝置見表 1。其中，編號 7是現(xiàn)有反鏟裝置，其余六種是新型反鏟裝置。與現(xiàn)有反鏟裝置進(jìn)行比較，編號 1最簡單，能增大挖掘力，但其鏟斗擺角較??；編號 6能增大斗桿擺角；編151212111 4131314111211(12)①②③④⑤⑥⑦ ⑧⑨ ⑩ 12345 6 78910(11)1098765432111⑩⑨⑧⑦⑥⑤④ ③② ① 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 26 頁 號 8 的鏟斗油缸直接驅(qū)動鏟斗，因此挖掘力較大。 表 1 桿數(shù)不大于 12的反鏟裝置 序 號 平面運(yùn)動鏈 編 號 機(jī)架 桿號 動臂 桿號 斗桿 桿號 鏟斗 桿號 動臂油 缸鉸號 斗桿油 缸鉸號 鏟斗油 缸鉸號 1 1 3 9 10 6 ① ⑨ ⑤ 2 3 3 11 12 6 ① ⑨ ⑤ 3 4 6 12 11 3 ⑤ ⑨ ① 4 5 6 12 11 3 ⑤ ⑨ ① 5 6 6 12 11 3 ⑤ ⑨ ① 6 7 3 11 12 7 ① ⑤ 7 8 3 11 12 9 ① ⑧ ⑤ 將編號 8的平面運(yùn)動鏈分別畫成驅(qū)動機(jī)構(gòu)形式，如圖 4所示。在圖 4中， 1是動臂、 2是斗桿、 3是鏟斗、 4是動臂油缸、 5是斗桿油缸、 6是鏟斗油缸。 51(b)(d)15164322365(a)(c)1523462346 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 27 頁 圖 64 新型反鏟裝置 本次創(chuàng)新設(shè)計結(jié)合液壓挖掘機(jī)構(gòu)中的反鏟裝置，提出基于結(jié)構(gòu)推理的機(jī)構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計方法。該方法通過對原始機(jī)構(gòu)一般化運(yùn)動 鏈的拓?fù)涮卣鞯奶崛。M(jìn)行運(yùn)動鏈結(jié)構(gòu)類型綜合，以達(dá)到運(yùn)動鏈再生，經(jīng)過對運(yùn)動鏈評價篩選型，形成創(chuàng)新運(yùn)動鏈，再將創(chuàng)新運(yùn)動鏈轉(zhuǎn)化為機(jī)構(gòu)形成可行的創(chuàng)新機(jī)構(gòu)方案。 54321( e)54321( f)6 6 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 28 頁 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計歷時一個學(xué)期 ，是在大學(xué)四年所學(xué)知識的一次綜合應(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)知識和查閱有關(guān)資料的能力，是對大學(xué)四年學(xué)習(xí)的檢驗和完善。 本次畢業(yè)設(shè)計， 將機(jī)械、液壓結(jié)合在一起，突出體現(xiàn)了機(jī)械行業(yè)的發(fā)展方向，同時，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)計的履帶式 液壓挖掘機(jī)與其它類型的挖掘機(jī)相比在很多優(yōu)點(diǎn)， 傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單。設(shè)計過程中運(yùn)用 AutoCAD制圖設(shè)計，使計算更準(zhǔn)確，設(shè)計更合理，充分體現(xiàn)出了現(xiàn)代設(shè)計的優(yōu)越性。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)會了如何查閱資料，如何應(yīng)用已學(xué)的知識，深刻體會了所學(xué)知識的重要性，以及使所學(xué)知識聯(lián)系起來成為一個系統(tǒng)的整體的必要性，逐漸形成一套自己提出問題、分析問題、最后解決問題的整套思路。這些寶貴財富都會使自己在將來的學(xué)習(xí)和工作中受益匪淺 。由于所學(xué)知識有限，實(shí)際經(jīng)驗缺乏，因此，畢業(yè)設(shè)計中難免存在缺陷與不足，懇請各位老師及評閱者批評指正，將在 今后的學(xué)習(xí)和工作中進(jìn)行彌補(bǔ)。 中國礦業(yè)大學(xué) 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 29 頁 參考文獻(xiàn) ［ 1］ 曹善華 ,余涵 .單斗液壓挖掘機(jī) .北京：中國建筑工業(yè)出版社， 1980 ［ 2］ 孔德文 ,趙克利 .液壓挖掘機(jī) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2022 ［ 3］ 高衡 ,張全根 .液壓挖掘機(jī) .北京：中國建筑工業(yè)出版社， 1981 ［ 4］ 閻書文 .機(jī)械式液壓挖掘機(jī) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1982 ［ 5］ 天津工程機(jī)械研究所 .單斗液壓挖掘機(jī) .北京：中國建筑工業(yè)出版社， 1976 ［ 6］ 何存興 .液壓傳動與氣壓傳動 .華中科技大學(xué)出版社， 2022 ［ 7］ 張鐵 .液壓挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)、原理及使用 .東營：石油大學(xué)出版社， 2022 ［ 8］ 黃宗益，王康 .液壓挖掘節(jié)能控制 .建筑機(jī)械， 1997 ［ 9］ 張平格 .液壓傳動與控制 .北京：冶金工業(yè)出版社， 2022 ［ 10］ 成大先 .機(jī)械設(shè)計手冊 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2022 ［ 11］ 吳相憲 ,王正為 ,黃玉堂 .實(shí)用機(jī)械設(shè)計手冊。徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 1993 ［ 12］ 唐大放 ,馮曉寧 ,楊現(xiàn)卿 .機(jī)械設(shè)計工程學(xué) .中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 2022 ［ 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