【正文】 取整個工作裝置為研究對象，則有： 的校核：取斗桿和鏟斗為研究對象，則有： 這說明當時，斗桿油缸的閉鎖力足夠，故取。取斗桿與鏟斗為研究對象，則有： 又取整個工作裝置為研究對象，則有： ：由圖 的幾何關(guān)系知:則在上動臂所產(chǎn)生的彎矩為: 在上動臂所產(chǎn)生的扭矩為: 同理,則上沿坐標軸所產(chǎn)生的分力矩為: 在下動臂上所產(chǎn)生的彎矩為: 在下動臂上所產(chǎn)生的扭矩為: Ⅰ.第Ⅰ工況中內(nèi)力和彎矩的求解在上動臂上所受到的軸向力: 在上動臂上所受到的剪力: 在上動臂上所受到的軸向彎矩: 在下動臂上所受到的軸向力: 在下動臂上所受到的剪力: 在下臂上所受到的軸向彎矩： 由計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動臂下鉸點 F動臂與動臂油缸鉸點 C動臂下鉸點 F動臂與動臂油缸鉸點Q動臂油缸下鉸點 Q動臂油缸下鉸點圖59 第一工況下N圖 圖510 第一工況下T圖C動臂下鉸點 F動臂與動臂油缸鉸點 Q動臂油缸下鉸點圖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臂上所受到的軸向力: 在上動臂上所受到的應有剪力： 在下動臂上所受到的軸向力: 在下動臂上所受到的剪力: 在下臂上所受到的彎矩表達式： 由計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動臂下鉸點 F動臂與動臂油缸鉸點 C動臂下鉸點 F動臂與動臂油缸鉸點 Q動臂油缸下鉸點 Q動臂油缸下鉸點圖512 第二工況下N圖 圖513 第二工況下T圖C動臂下鉸點 F動臂與動臂油缸鉸點 Q動臂油缸下鉸點圖514 第二工況下M圖Ⅲ.結(jié)構(gòu)計算由以上兩工況的內(nèi)力圖分析和比較知，應用第Ⅱ工況作為設(shè)計，而用第Ⅰ工況作為校核。由內(nèi)力彎矩圖分析知在動臂拐點處所受到的應力可能最大，是危險截面。選擇：動臂底板的寬度： 底板的厚度：由于上動臂所受的載荷較大，故取上動臂側(cè)板的厚度，而下動臂所受的載荷相對要小，故選擇下動臂的側(cè)板的厚度為。許用應力的選?。簞颖垆摪逅x的材料為挖掘機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)則許用應力： 應力的計算與危險截面尺寸的求?。何ｋU截面所圍成的面積：危險截面所圍成的有效面積： 則上動臂的有效面積： 下動臂的有效面積： 上動臂危險截面對Y軸的慣性矩 下動臂危險截面對Y軸的慣性矩 上動臂危險截面對Z軸的慣性矩 同理下動臂危險截面對Z軸的慣性矩 上動臂危險截面中拉伸軸向力所產(chǎn)生的正應力： 彎曲所產(chǎn)生的正應力： 由應力的合成有： 解之：得到危險截面的尺寸后，利用作圖法結(jié)合前面計算出來的尺寸就可以繪制出動臂圖，從而也就得到了整個動臂的尺寸。 鏟斗的設(shè)計反鏟的鏟斗的斗形與尺寸，有較常用的經(jīng)驗統(tǒng)計公式，用戶可以根據(jù)實際需要進行配制。由經(jīng)驗公式初選：則下底板的斗形方程為： 上頂板的斗形方程為：同理計算出鏟斗拋物線部分的方程為：鏟斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計按最大彎矩進行設(shè)計,由力學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斗齒計算簡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，當以轉(zhuǎn)斗挖掘為主時，其最大挖掘力為鏟斗油缸設(shè)計的依據(jù)。動臂下放到最低位置， （）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 當挖掘機以斗桿挖掘時，其最大挖掘力有斗桿油缸來保證。斗桿油缸放到最低位置，斗桿油缸作用力對斗桿與動臂鉸點有最大力臂，并使斗齒尖和鉸點F、Q在一條直線上。查表 其中取 = ， =， =得出 F=165321 N ， 由 動臂油缸推力 動臂油缸作用力，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 銷軸的設(shè)計由于銷軸與襯套的配合間隙較小，故以剪應力強度作為銷軸的基本尺寸的設(shè)計，抗壓強度與抗彎強度用于校核用。由有[1]： （）在設(shè)計計算時，應以所有工況中銷軸所受到的剪應力最大值對銷軸進行設(shè)計。在本設(shè)計中，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械性能。由于銷軸在重載的較惡劣工況中工作，故選擇。：動臂各銷軸的尺寸：斗桿各銷軸的尺寸： 銷軸用螺栓的設(shè)計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)計為使襯套耐磨、減震與潤滑性能好，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：動臂各襯套的尺寸：斗桿各襯套的尺寸：至此，已對液壓挖掘機的主要工作裝置結(jié)構(gòu)進行的設(shè)計和校核。6 結(jié)論本論文以挖掘機反鏟裝置為研究對象，從反鏟裝置的工作特點開始，介紹了工作裝置的主要部件：動臂、斗桿、連桿機構(gòu)、鏟斗并對其進行了全面詳細的運動學分析，得到了各關(guān)鍵點的坐標。并在運動學分析的基礎(chǔ)上，對反鏟裝置各機構(gòu)參數(shù)進行了分析計算。同時，本論文還對挖掘阻力和挖掘力進行了分析計算，在此基礎(chǔ)上討論了復合挖掘方式下限制挖掘力發(fā)揮的各種情況，并對該工況下機構(gòu)鉸接點進行了鉸點力的分析計算。本文主要工作和研究結(jié)論如下： （1）、首先對反鏟裝置進行了運動學分析，建立了動臂、斗桿和鏟斗轉(zhuǎn)角范圍與對應液壓缸的關(guān)系式及各關(guān)鍵點的坐標描述，通過對整機作業(yè)范圍的分析，建立了反鏟裝置特殊工作位置的數(shù)學表達式。 （2）、通過鏟斗參數(shù)的計算，確定了鏟斗結(jié)構(gòu)形式及尺寸；通過動臂機構(gòu)、斗桿機構(gòu)及鏟斗機構(gòu)的參數(shù)計算確定了各機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，為下步的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了數(shù)據(jù)支撐。 （3）、 用比例法和經(jīng)驗公式計算選擇出工作裝置各部分的基本尺寸。 （4）、以上、下動臂、斗桿分別建立起三個新的坐標系，利用已經(jīng)計算出的基本尺寸，對工作裝置的各部分分別進行了力學分析。繪制出了工作裝置斗桿和動臂的內(nèi)力和彎矩圖，選出了危險截面并計算出其結(jié)構(gòu)尺寸。（5） 、利用成熟的經(jīng)驗公式，選擇出鏟斗的斗形參數(shù)，并對鏟斗斗齒進行力學分析以計算出其結(jié)構(gòu)尺寸。（6） 、對銷軸和襯套進行了材料的選擇和尺寸的計算，并對其緊固的標準件進行了選型。 挖掘機工作裝置是挖掘機的核心部分，其結(jié)構(gòu)的力學分析和計算較復雜，難度也較大，而作者本身的設(shè)計知識也十分有限，不足之處還望各位老師、同學指正，以使設(shè)計不斷完善。參考文獻[1]（ M ）.中國建筑工業(yè)出版社，1986[2]（ M ）.中國建筑工業(yè)出版社，1977[3]〔碩士學位論文〕.上海:同濟大學機械工程學院，2005[4]（ J ）.石油大學出版社，2002[5]楊一岳，（ J ）.國外工程機械，1992. 5: 2932[6]黃宗益，葉偉，（ J ）.建筑機械化，2003. 9: 1216[7]（ J ）.建設(shè)機械技術(shù)與管理，1992. 1: 3335[8]朱建新，鄒湘伏，（ J ）.鑿巖機械氣動工具，: 4854[9]（ J ）.工程機械，2002. 2: 1517[10]劉應杰，洪昌銀，（ J ）.工程機械，2002. 2: 610[11]（ M ）.中國鐵道出版社，1987[12]何允紀，李濱城，（ J ）.工程機械，1994. 6: 610[13]劉玉強，（J）.機械產(chǎn)品與科技，1997. 1:1215[14]顧虹，（J）.建筑機械，1993[15]董玉平，（J）.工程機械，2000. 10:: 2432[16] Kinematic analysis of mechanisms via a velocity equation based in a geometric matrix[J]. Mechanism and Machine Theory, Volume: 38(2003):10651078[17]. Vector method for the synthesis of mechanisms[ J ]. Mechanism and Machine Theory, Volume: 38(2003):265276[18]遲永武，（M）.工程機械，1990. 8: 710[19]（J）.工程機械，1990. 10: 58[20]何斌，（ J）.建筑機械，1990. 10: 2427致 謝本文的設(shè)計工作是在。老師的精心指導和悉心關(guān)懷下完成的，在論文選題、總體方案的制定，具體研究方法及技術(shù)路線的設(shè)計以及論文的開展和撰寫過程中，得到了邢老師的大力支持和耐心細致的指導。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，孜孜不倦、開拓進取的工作作風，使我受益終身。在我的學業(yè)和論文的設(shè)計工作中無不傾注著導師辛勤的汗水和關(guān)心。從尊敬的邢老師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理。在此我要向。老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。 在此 感謝航空制造工程學院所有無私傳授知識的各位老師。感謝各位同學的幫助和支持。感謝在百忙中抽出時間來評閱本文的各位老師。附錄：三維建模,裝配截圖 本設(shè)計運用UG ，再進行裝配。 鏟斗 鏟斗連桿1 鏟斗連桿2動臂 底座 斗桿 機身液壓缸缸體 液壓缸推桿 裝配 步驟1裝配 步驟2 裝配 步驟3裝配 步驟4 裝配 步