【正文】 取整個(gè)工作裝置為研究對(duì)象，則有： 的校核：取斗桿和鏟斗為研究對(duì)象，則有： 這說明當(dāng)時(shí)，斗桿油缸的閉鎖力足夠，故取。取斗桿與鏟斗為研究對(duì)象，則有： 又取整個(gè)工作裝置為研究對(duì)象，則有： ：由圖 的幾何關(guān)系知:則在上動(dòng)臂所產(chǎn)生的彎矩為: 在上動(dòng)臂所產(chǎn)生的扭矩為: 同理,則上沿坐標(biāo)軸所產(chǎn)生的分力矩為: 在下動(dòng)臂上所產(chǎn)生的彎矩為: 在下動(dòng)臂上所產(chǎn)生的扭矩為: Ⅰ.第Ⅰ工況中內(nèi)力和彎矩的求解在上動(dòng)臂上所受到的軸向力: 在上動(dòng)臂上所受到的剪力: 在上動(dòng)臂上所受到的軸向彎矩: 在下動(dòng)臂上所受到的軸向力: 在下動(dòng)臂上所受到的剪力: 在下臂上所受到的軸向彎矩： 由計(jì)算可以得到在第一工況中的內(nèi)力和彎矩圖如圖55511所示。 C動(dòng)臂下鉸點(diǎn) F動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn) C動(dòng)臂下鉸點(diǎn) F動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn)Q動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn) Q動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn)圖59 第一工況下N圖 圖510 第一工況下T圖C動(dòng)臂下鉸點(diǎn) F動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn) Q動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn)圖511 第一工況下M圖Ⅱ.第Ⅱ工況中內(nèi)力和彎矩的求解在上動(dòng)臂上所受到的軸向力: 在上動(dòng)臂上所受到的應(yīng)有剪力： 在下動(dòng)臂上所受到的軸向力: 在下動(dòng)臂上所受到的剪力: 在下臂上所受到的彎矩表達(dá)式： 由計(jì)算可以得到在第二工況中的內(nèi)力和彎矩圖如圖5151514所示。C動(dòng)臂下鉸點(diǎn) F動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn) C動(dòng)臂下鉸點(diǎn) F動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn) Q動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn) Q動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn)圖512 第二工況下N圖 圖513 第二工況下T圖C動(dòng)臂下鉸點(diǎn) F動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn) Q動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn)圖514 第二工況下M圖Ⅲ.結(jié)構(gòu)計(jì)算由以上兩工況的內(nèi)力圖分析和比較知，應(yīng)用第Ⅱ工況作為設(shè)計(jì)，而用第Ⅰ工況作為校核。由內(nèi)力彎矩圖分析知在動(dòng)臂拐點(diǎn)處所受到的應(yīng)力可能最大，是危險(xiǎn)截面。選擇：動(dòng)臂底板的寬度： 底板的厚度：由于上動(dòng)臂所受的載荷較大，故取上動(dòng)臂側(cè)板的厚度，而下動(dòng)臂所受的載荷相對(duì)要小，故選擇下動(dòng)臂的側(cè)板的厚度為。許用應(yīng)力的選?。簞?dòng)臂鋼板所選的材料為挖掘機(jī)中所普遍采用的低合金結(jié)構(gòu)鋼16Mn，其屈服極限，并初選安全系數(shù)則許用應(yīng)力： 應(yīng)力的計(jì)算與危險(xiǎn)截面尺寸的求取：危險(xiǎn)截面所圍成的面積：危險(xiǎn)截面所圍成的有效面積： 則上動(dòng)臂的有效面積： 下動(dòng)臂的有效面積： 上動(dòng)臂危險(xiǎn)截面對(duì)Y軸的慣性矩 下動(dòng)臂危險(xiǎn)截面對(duì)Y軸的慣性矩 上動(dòng)臂危險(xiǎn)截面對(duì)Z軸的慣性矩 同理下動(dòng)臂危險(xiǎn)截面對(duì)Z軸的慣性矩 上動(dòng)臂危險(xiǎn)截面中拉伸軸向力所產(chǎn)生的正應(yīng)力： 彎曲所產(chǎn)生的正應(yīng)力： 由應(yīng)力的合成有： 解之：得到危險(xiǎn)截面的尺寸后，利用作圖法結(jié)合前面計(jì)算出來的尺寸就可以繪制出動(dòng)臂圖，從而也就得到了整個(gè)動(dòng)臂的尺寸。 鏟斗的設(shè)計(jì)反鏟的鏟斗的斗形與尺寸，有較常用的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)公式，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行配制。由經(jīng)驗(yàn)公式初選：則下底板的斗形方程為： 上頂板的斗形方程為：同理計(jì)算出鏟斗拋物線部分的方程為：鏟斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按最大彎矩進(jìn)行設(shè)計(jì),由力學(xué)分析知在與鏟斗斗體連接處的彎矩最大,如圖515所示，: ()a : 斗齒厚度 b : 斗齒寬度 : 挖掘阻力 r : 斗齒尖到斗體的距離 t : 鏟斗的厚度 : 斗齒的許用應(yīng)力代入值解得a=110 mma : 斗齒厚度 : 挖掘阻力 r : 斗齒尖到斗體的距離 t : 鏟斗的厚度圖515斗齒計(jì)算簡(jiǎn)圖油缸作用力的確定，則取決于工作裝置的形式和工作情況。如圖516，液壓缸示意圖 ，圖517，液壓缸截面圖。 鏟斗油缸推力 反鏟裝置在作業(yè)過程中，當(dāng)以轉(zhuǎn)斗挖掘?yàn)橹鲿r(shí)，其最大挖掘力為鏟斗油缸設(shè)計(jì)的依據(jù)。動(dòng)臂下放到最低位置， （）查表 其中取 = ， =， =得出 F=120576 N ， 由 圖516 液壓缸示意圖 圖517 液壓缸截面圖 斗桿油缸推力 當(dāng)挖掘機(jī)以斗桿挖掘時(shí)，其最大挖掘力有斗桿油缸來保證。斗桿油缸放到最低位置，斗桿油缸作用力對(duì)斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)有最大力臂，并使斗齒尖和鉸點(diǎn)F、Q在一條直線上。查表 其中取 = ， =， =得出 F=165321 N ， 由 動(dòng)臂油缸推力 動(dòng)臂油缸作用力，即最大提升力，以能提升鏟斗內(nèi)裝滿土壤的工作裝置至最大卸載距離位置進(jìn)行卸載來確定。查表 其中取 = ， =， =得出 F=190755N ， 由 銷軸與襯套的設(shè)計(jì) 銷軸的設(shè)計(jì)由于銷軸與襯套的配合間隙較小，故以剪應(yīng)力強(qiáng)度作為銷軸的基本尺寸的設(shè)計(jì)，抗壓強(qiáng)度與抗彎強(qiáng)度用于校核用。由有[1]： （）在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)以所有工況中銷軸所受到的剪應(yīng)力最大值對(duì)銷軸進(jìn)行設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，銷軸所選用的材料為40CrMnMo，其耐磨，在熱處理后有著良好的綜合機(jī)械性能。由于銷軸在重載的較惡劣工況中工作，故選擇。：動(dòng)臂各銷軸的尺寸：斗桿各銷軸的尺寸： 銷軸用螺栓的設(shè)計(jì)螺栓選用的直徑由銷軸的直徑不同分別選擇兩種系列的螺栓。 襯套的設(shè)計(jì)為使襯套耐磨、減震與潤(rùn)滑性能好，選擇襯套的材料為銅基合金襯套的厚度選擇為5mm，與銷軸和圓筒分別采用間隙和過盈配合，則各銷軸的尺寸為：動(dòng)臂各襯套的尺寸：斗桿各襯套的尺寸：至此，已對(duì)液壓挖掘機(jī)的主要工作裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行的設(shè)計(jì)和校核。6 結(jié)論本論文以挖掘機(jī)反鏟裝置為研究對(duì)象，從反鏟裝置的工作特點(diǎn)開始，介紹了工作裝置的主要部件：動(dòng)臂、斗桿、連桿機(jī)構(gòu)、鏟斗并對(duì)其進(jìn)行了全面詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得到了各關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)。并在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)反鏟裝置各機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了分析計(jì)算。同時(shí)，本論文還對(duì)挖掘阻力和挖掘力進(jìn)行了分析計(jì)算，在此基礎(chǔ)上討論了復(fù)合挖掘方式下限制挖掘力發(fā)揮的各種情況，并對(duì)該工況下機(jī)構(gòu)鉸接點(diǎn)進(jìn)行了鉸點(diǎn)力的分析計(jì)算。本文主要工作和研究結(jié)論如下： （1）、首先對(duì)反鏟裝置進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立了動(dòng)臂、斗桿和鏟斗轉(zhuǎn)角范圍與對(duì)應(yīng)液壓缸的關(guān)系式及各關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)描述，通過對(duì)整機(jī)作業(yè)范圍的分析，建立了反鏟裝置特殊工作位置的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 （2）、通過鏟斗參數(shù)的計(jì)算，確定了鏟斗結(jié)構(gòu)形式及尺寸；通過動(dòng)臂機(jī)構(gòu)、斗桿機(jī)構(gòu)及鏟斗機(jī)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算確定了各機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，為下步的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)支撐。 （3）、 用比例法和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算選擇出工作裝置各部分的基本尺寸。 （4）、以上、下動(dòng)臂、斗桿分別建立起三個(gè)新的坐標(biāo)系，利用已經(jīng)計(jì)算出的基本尺寸，對(duì)工作裝置的各部分分別進(jìn)行了力學(xué)分析。繪制出了工作裝置斗桿和動(dòng)臂的內(nèi)力和彎矩圖，選出了危險(xiǎn)截面并計(jì)算出其結(jié)構(gòu)尺寸。（5） 、利用成熟的經(jīng)驗(yàn)公式，選擇出鏟斗的斗形參數(shù)，并對(duì)鏟斗斗齒進(jìn)行力學(xué)分析以計(jì)算出其結(jié)構(gòu)尺寸。（6） 、對(duì)銷軸和襯套進(jìn)行了材料的選擇和尺寸的計(jì)算，并對(duì)其緊固的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型。 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)算較復(fù)雜，難度也較大，而作者本身的設(shè)計(jì)知識(shí)也十分有限，不足之處還望各位老師、同學(xué)指正，以使設(shè)計(jì)不斷完善。參考文獻(xiàn)[1]（ M ）.中國建筑工業(yè)出版社，1986[2]（ M 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