【正文】 而且與連桿的尺寸和鉸接點(diǎn)的位置有關(guān)，因此連桿機(jī)構(gòu)的其他構(gòu)件的尺寸可以依據(jù)該參數(shù)來確定。1）搖臂 DF 長度及鉸接點(diǎn)位置連桿與鏟斗鉸點(diǎn) C 的位置與連桿的受力和轉(zhuǎn)斗油缸的行程有關(guān)，選擇時(shí)主要考慮當(dāng)鏟斗處于地面鏟掘位置時(shí)，轉(zhuǎn)斗油缸作用在連桿 CD 的有效分力較大，以發(fā)揮較大的掘起力。通常 BC 與鏟斗回轉(zhuǎn)半徑 之間的夾角 ；BC 長0R??125~0?。Dla)~3.(?搖臂 DF 和連桿 CD 要傳遞較大的插入和轉(zhuǎn)斗阻力，要充分考慮其強(qiáng)度和剛度。搖臂 DF的形狀和長短臂的比例關(guān)系 及鉸點(diǎn) E 的位置，是由連桿機(jī)構(gòu)受力情況及它們在空間ec布置的方便和可能性來確定的，同時(shí)轉(zhuǎn)斗油缸的行程及連桿 CD 的長度也不宜過大。搖臂可以做成直線形或彎曲形。彎曲形搖臂夾角一般不大于 30 度，否則構(gòu)件受力不良。鉸點(diǎn) E 的位置，布置在動(dòng)臂兩鉸點(diǎn)連線 AB 的中部 偏上 m 處。el設(shè)計(jì)時(shí)初定：26。DDDDe lclelmll )~7.(。)~.(。)~.(。)~48.( ???? 式 計(jì)算得： 。85。61。35。3812le2）確定連桿長度及轉(zhuǎn)斗油缸在車架上的鉸接點(diǎn)確定上述尺寸后，用作圖法確定連桿 CD 的長度 b，轉(zhuǎn)斗油缸在車架上的鉸接點(diǎn) G 及其行程，如圖 所示。由已選好的連桿機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)，繪制出動(dòng)臂和鏟斗在地面時(shí)鏟斗后傾角 45 度的位置及搖臂和動(dòng)臂的鉸點(diǎn) E。將動(dòng)臂由最低到最高位置的轉(zhuǎn)角等分成 4 份，提升動(dòng)臂到不同的角度，并保持鏟斗的平移性，依次繪出 的相應(yīng)位置，5321,CBCB并使它們相互平行。然后繪出鏟斗在最大卸載高度時(shí)的卸載位置，取卸載角 45 度，假設(shè)鏟斗在最大卸載高度卸載時(shí)搖臂 DF 和連桿 CD 處在極端位置，即鉸接點(diǎn) C、D、E位于一條直線上，則 CD 的最小長度 。再根據(jù)已選定的連桿 CD、搖臂cEb??5DEF，繪出其相應(yīng)的位置 和 ,由此得出該位置搖臂與轉(zhuǎn)斗油缸的鉸點(diǎn) 。1DC1F1F保持后傾鏟斗的平移性，作出鏟斗在提升中的各位置及其相應(yīng)的連桿機(jī)構(gòu)位置，得出相應(yīng)的搖臂與轉(zhuǎn)斗油缸鉸點(diǎn)位置 ，連接 各點(diǎn)得一曲線，作該曲線的外包弧iiM；則圓弧 M 的圓心 G 即為所求轉(zhuǎn)斗油缸在車架上的鉸點(diǎn)；半徑 GF 即為轉(zhuǎn)斗油缸的最大安裝長度 。maxR同理，作出鏟斗在不同卸載位置時(shí)的連桿機(jī)構(gòu)位置，得出搖臂與轉(zhuǎn)斗油缸鉸點(diǎn)位置 ，連接 各點(diǎn)得一曲線，作該曲線的內(nèi)包圓弧 N，則圓弧半徑 為轉(zhuǎn)斗油缸的ifif iGf最小安裝長度 。于是轉(zhuǎn)斗油缸的行程 可以按下式計(jì)算： min xl)(34568012iax mRlx ???當(dāng)在轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖情況下舉升動(dòng)臂，鏟斗在任何位置時(shí)的后傾角都比鏟斗在地面時(shí)的后傾角大，在動(dòng)臂舉升范圍內(nèi)后傾角通常允許相差 15 度。鏟斗卸載角通常隨著卸載高度的降低而略有減小，若鏟斗的卸載角小于 45 度，可以通過減小 BC 或 的長度來xl滿足對(duì)卸載角的要求。當(dāng)動(dòng)臂舉升到最大卸載位置卸載后，動(dòng)臂下降到地面時(shí)要求鏟斗能自動(dòng)放平，只要湊成連桿機(jī)構(gòu)鏟斗由最高卸載位置到地面過程中，鏟斗繞 B 點(diǎn)的上翻角等于即可。???3）舉升油缸與動(dòng)臂和機(jī)架的鉸接點(diǎn) H 及 I 的確定舉升油缸布置應(yīng)本著工作力矩大、油缸穩(wěn)定性好、構(gòu)件互不干擾、整機(jī)穩(wěn)定性好的原則來確定。一般 H 點(diǎn)選在 AG 連線上方，并取 AG≥AH/3。AH 不能取太大，它受到油缸行程的27限制。I 點(diǎn)盡量與地保持最小高度，并且往前橋方向靠是比較有利的，這樣舉升工作力臂大小變化比較小。圖 確定連桿機(jī)構(gòu)的圖解法 工作裝置強(qiáng)度計(jì)算 確定工作裝置的計(jì)算位置裝載機(jī)作業(yè)工況不同，工作裝置的受力情況也不一樣。因此，進(jìn)行工作裝置強(qiáng)度計(jì)算時(shí)。只要其受力最大時(shí)的計(jì)算位置，選取工作裝置受力最大的典型工況，來對(duì)工作裝置進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。通過分析裝載機(jī)鏟斗插入料堆、鏟起、提升、卸載等作業(yè)過程可知，裝載機(jī)在地28面鏟掘物料時(shí)，工作裝置的受力最大，所以對(duì)裝載機(jī)進(jìn)行受力分析，可選取裝載機(jī)在水平地面上鏟斗斗底與地面的夾角為 35 度鏟掘時(shí)的鏟取位置作為計(jì)算位置，且假設(shè)外載荷作用在鏟斗的切削刃上。圖 工作裝置強(qiáng)度計(jì)算位置 工作裝置載荷分析 1）水平受力裝載機(jī)沿水平面運(yùn)動(dòng)，工作裝置油缸閉鎖，鏟斗插入料堆，此時(shí)認(rèn)為物料對(duì)鏟斗的阻力水平作用在切削刃上，水平力的大小由裝載機(jī)的牽引力決定，其最大值按下式計(jì)算： 式 ??ma =75200(N) 式中： ——裝載機(jī)空載時(shí)驅(qū)動(dòng)輪上的最大切線牽引力，N；maxtF——裝載機(jī)空載時(shí)滾動(dòng)阻力，N；f2）垂直力的作用工況鏟斗水平插入料堆足夠深度后，裝載機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，向后轉(zhuǎn)斗或提升動(dòng)臂，此時(shí)認(rèn)為掘起阻力垂直作用在切削刃上，且垂直載荷受裝載機(jī)的縱向穩(wěn)定性條件的限制，其最大值為： （N） 式 ?23619?29=55628(N)式中： ——裝載機(jī)空載時(shí)的自重；0G——裝載機(jī)重心到前輪與地面接觸點(diǎn)的距離；j——垂直力的作用點(diǎn)到前輪與地面接觸點(diǎn)的距離；i3）水平與垂直同時(shí)受力裝載機(jī)在水平面上勻速運(yùn)動(dòng)，鏟斗水平插入料堆一定深度后，邊插入邊轉(zhuǎn)斗或者邊插入邊提升動(dòng)臂，此時(shí)認(rèn)為物料對(duì)鏟斗的水平阻力和垂直阻力同時(shí)作用在切削刃上。 ； 式 ??ma ilGz10? 典型工況分析由于物料種類和作業(yè)條件的不同，裝載機(jī)實(shí)際作業(yè)不可能使鏟斗切削刃均勻的受力，可將其轉(zhuǎn)化為兩種情況：，稱為對(duì)稱受載的情況；，料堆密實(shí)程度不同，使載荷偏于鏟斗一側(cè)。形成偏載情況，通常將其簡化后的集中載荷加在鏟斗側(cè)邊第一斗齒上。裝載機(jī)的鏟掘過程通常分為如下三種受力情況：1）鏟斗水平插入料堆，工作裝置油缸閉鎖，此時(shí)認(rèn)為切削刃只受到水平力的作用。2）鏟斗水平插入料堆后，翻轉(zhuǎn)鏟斗（靠轉(zhuǎn)斗油缸工作）或提升動(dòng)臂（依靠動(dòng)臂油缸工作）鏟掘時(shí)，認(rèn)為切削刃只受到垂直力的作用。3）鏟斗邊插入邊轉(zhuǎn)斗或邊提臂鏟掘時(shí)，認(rèn)為水平力與垂直力同時(shí)作用在鏟斗切削刃上。 根據(jù)以上分析得出工作裝置構(gòu)件受力最大的六種典型工況： （a） ，這種工況下鏟斗的水平載荷由裝載機(jī)的牽引力決定，水平力的最大值按式 計(jì)算。 （b） ，這種工況下垂直載荷受裝載機(jī)的縱向穩(wěn)定條件限制，其最大值按式 計(jì)算。 （c） ，這種工況下水平載荷與垂直載荷按式 計(jì)算。 （d） ，水平載荷按式 計(jì)算，但是要考慮偏載情況。 （e） ，垂直載荷按式 計(jì)算，但是要考慮偏載情況。30 （f） ，其受力按公式 計(jì)算，但是要考慮偏載情況。圖 工作裝置典型工況圖 工作裝置受力分析，精確計(jì)算比較復(fù)雜，為簡化計(jì)算，可作如下假設(shè)：1）認(rèn)為鏟斗及動(dòng)臂橫梁不影響動(dòng)臂的受力與變形；2）認(rèn)為動(dòng)臂軸線與搖臂連桿軸線處于同一水平面內(nèi)。，就能將工作裝置簡化成一個(gè)簡單的平面力系進(jìn)行分析。1）對(duì)于對(duì)稱受力工況，由于動(dòng)臂是個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以兩動(dòng)臂所受的載荷相等。同時(shí)略去鏟斗及支撐橫梁對(duì)動(dòng)臂與受力與變形的影響，則可取工作裝置一側(cè)進(jìn)行分析，31其上作用的載荷取相應(yīng)工況外載荷的一半進(jìn)行分析計(jì)算，即：(N)37602/521??xaxF(N)8144zz2）在偏載的工況中，近似地用求簡支梁的方法，求出分配于左右動(dòng)臂平面內(nèi)的等效力 和 ；xFz ； 式 ??zazFb??； 式 ?a?由于 , ,所以只求 ， 。bxa?zaxaz在工作裝置中 a=165mm,b=1500mm。 N834725016????axFN61z32圖 工作裝置受力分析簡圖、搖臂軸線處于同一平面內(nèi)，則所有的作用力都通過構(gòu)件（鏟斗除外）斷面的彎曲中心，即略去的由于安裝鉸座而產(chǎn)生的附加扭轉(zhuǎn)，從而可以用軸線、折線或曲線來代替實(shí)際構(gòu)件。通過上面的分析與假設(shè)，就能將工作裝置這樣一個(gè)空間超靜定結(jié)構(gòu)簡化為平面問題進(jìn)行受力分析。工作裝置的受力分析，就是根據(jù)上述工況下作用在鏟斗的外力，用解析法或作圖法求出對(duì)應(yīng)工況下工作裝置各構(gòu)件的內(nèi)力。典型工況 6 下的各構(gòu)件受力最大，以工況6 進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。3334（a）鏟斗(b)連桿(c)搖臂(d)動(dòng)臂圖 工作裝置各構(gòu)件受力分析1)如圖 （a）取鏟斗為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析鏟斗的受力：由 ,有 0??BM)sinco( ?lhFlGlFhDbzax ???所以 123sinco?c （N）14?由 ， 0?X0cos1??BxaXF所以 )(?B? 49562?? (N)143?由 ， ??bBczaGZ 所以 BF? = (N)6592）如圖 （b）所示，取連扦為分離體，根據(jù)平衡原理，作用于連桿兩端的力大小相等，方向相反，即： CDF?由圖示受力分析可知，連桿此時(shí)受拉。3)如圖 （c）所示，取搖臂為分離體，根據(jù)平衡原理，進(jìn)行受力分析： 0??EM)sinco()sino( 3342423 ??lhlhFFD ??35 所以 334242sinco?lhPFD??? .06591? (N)8 0??Xcss23???DFEX 所以 o?F?? ??8cs9651495?? (N)86 0Z 0sinsi23?DFEZ所以 ? ??14sin95i95? (N)8644）如圖 （d）所示，取動(dòng)臂為分離體，根據(jù)平衡原理，分析動(dòng)臂的受力。由 , 0??AM 0)sinco( 7654546 ????lZhXlhlhF BEH? 所以 467ilZXEB? ??5sin315cos2165399831??? 40529? (N)678由 , ?X0cos4???BEHAXF? 所以 1549386592???? (N)608 , 0Z0sin4?HBEAZ所以 )(?F?)5sin69278135??(N)429? 工作裝置強(qiáng)度校核根據(jù)典型工況受力分析所求出的作用力，即可按強(qiáng)度理論對(duì)工作裝置主要構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核。動(dòng)臂可看成是支撐在車架 A 點(diǎn)和動(dòng)臂油缸上鉸點(diǎn) H 點(diǎn)的雙支點(diǎn)懸梁臂，其危險(xiǎn)斷面在H 點(diǎn)附近： 式 )]([maxaMPNW?????式中： A——計(jì)算斷面的截面積, 2；36 ——計(jì)算斷面的彎矩， ；MmN?——計(jì)算斷面的軸向力， ；N——計(jì)算斷面的抗彎斷面模數(shù)， 。W3 式 )]([maxaxMPbJQSz????如果計(jì)算斷面為矩形則有： 23aA式中： Q——計(jì)算斷面的剪力，N； ——計(jì)算斷面中性軸 Z 處的靜矩， ；maxzS 3m ——計(jì)算斷面對(duì)中性軸 Z 的慣性矩， ；J 4 B——計(jì)算斷面的寬度，mm。圖 動(dòng)臂強(qiáng)度計(jì)算簡圖對(duì)于 H 點(diǎn)的 斷面：M?(Nmm) 式 ??? 46891465816590549 ?????= 8 式 )(cos)(cos)( 2NNBEEB ?? = 51 式 ??? = ?376210.??bhW計(jì)算出 MPaPa302][max???? M4??其危險(xiǎn)斷面在支座 G 點(diǎn)附近，裝載機(jī)工作裝置鉸銷的一般結(jié)構(gòu)形式及受力情況，如圖所示。在鉸銷軸套的端部增加一個(gè)密封圈，密封圈可以防止?jié)櫥瑒┬孤┘皦m土進(jìn)入，因此可以延長軸銷和軸套的使用壽命及減小定期潤滑次數(shù)，使日常維修工作所消耗的時(shí)間及費(fèi)用減小。目前國內(nèi)外對(duì)工程機(jī)械工作裝置鉸銷的強(qiáng)度計(jì)算都采用下面的計(jì)算公式：銷軸的彎曲應(yīng)力 ：w? （ ） 式 ][21??WlFMPa= ( )?式中 ： ——銷軸的彎曲應(yīng)力；w?——計(jì)算載荷，為鉸銷所受載荷的一半；1F——銷軸彎曲強(qiáng)度計(jì)算的計(jì)算長度； 其中 的2l 。,212mdal??dal,1意義如圖 所示； ——銷軸的抗彎斷面模數(shù)，W取銷軸直徑為 50mm：