【正文】 Houston, May 1993. 。Automation Magazine， 2021， 2(1)： 2028． [8] 機(jī)械工程師手冊(cè)編委會(huì) .機(jī)械工程師手冊(cè)第三版 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [9]機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組編 . 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]第二版 . 北京：冶金工業(yè)出版社， [10] 隗金文，王慧 . 工程機(jī)械 [M]. 沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社， [11] 李鳳平，張士慶，屈振生 . 機(jī)械圖學(xué) [M]. 沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社， [12] 周春國(guó)，王慧武 . 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版 [M]，西安：西安理工大學(xué)出版社， 1994 [13] 胡傳鼎 . 機(jī)械制圖畫法范例 [M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， ， 221227 [14] 楊曉輝 . 簡(jiǎn)明機(jī)械實(shí)用手冊(cè) [M]. 北京：科學(xué)出版社， ， 680689 [15] Nease, .。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)同時(shí)也得到了很多同學(xué)的幫助，與我同組的 卜祥順 、 高潤(rùn)亮 、 高峰、鄧?guó)櫋⒐鶜J、李信燕和楊璐璐同學(xué)一定程度上給予了幫助，在此對(duì)他們一并表示感謝。 谷守領(lǐng)： 20噸履帶式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置三維設(shè)計(jì) 30 致 謝 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，導(dǎo)師 張鵬 認(rèn)真負(fù)責(zé)，從一開始就嚴(yán)格要求我，在遇到一般問題時(shí)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)獨(dú)立解決問題的能力，讓我自我解決問題的能力 得到了很大提高，而在遇到重點(diǎn)問題時(shí)又能及時(shí)地 指導(dǎo)我?guī)椭?，讓我在掌握知識(shí)的同時(shí)提高了效率。 （４）繪制出 挖掘機(jī) 的三維效果圖。 （２）用 比例 法和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出工作裝置各部分的基本尺寸。鑒于時(shí)間的限制，未對(duì)挖掘機(jī)內(nèi)部傳動(dòng)和控制部分作深入的分析研究。裝配示意圖如圖 。建模中常用的命令還有投影曲線、插入基準(zhǔn)面、鏡像曲線等，主要零部件如下圖所示： 圖 動(dòng)臂 Fig. arm 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 斗桿 Fig. measures stem 裝配部件 首先點(diǎn)擊主菜單中 “新建 ——裝配 ”命令，在對(duì)話框里選擇要組裝的零件，然后在環(huán)境中單擊所需的零部件，所選零部件就會(huì)出現(xiàn)在組裝環(huán)境中，多次重復(fù)即可，注意的一點(diǎn)是：第一個(gè)插入的應(yīng)該是組裝基體。 繪制出零部件 首先點(diǎn)擊主菜單中 “新建 ——建模 ”命令，選擇上視面為草繪平面，在草繪平面上繪制斗桿，斗桿繪制成桿狀，然后退出草繪層面，選擇草繪圖形拉伸并預(yù)覽；接著，選擇打孔命令，在斗桿實(shí)體上形成需要的 3個(gè)大小不同的孔；進(jìn)而選擇插入基準(zhǔn)命令，在斗桿頂部需要位置插入三個(gè)面，選擇剪切體命令，剪除頂部多余部分，形成斗桿三維實(shí)體圖形。在進(jìn)行裝配之前，應(yīng)繪制出各個(gè)零部件，再次，按照相應(yīng)的裝配原則進(jìn)行裝配，組合出實(shí)體模型。 谷守領(lǐng)： 20噸履帶式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置三維設(shè)計(jì) 26 5 三維 實(shí)體 設(shè)計(jì) solidworks三維軟件簡(jiǎn)介 Solidworks 公司是專業(yè)從事三機(jī)械設(shè)計(jì)、工程分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件開發(fā)和營(yíng)銷的跨國(guó)公司，其軟件產(chǎn)品 Solidworks 提供一系列的三維（ 3D）設(shè)計(jì)產(chǎn)品，幫助設(shè)計(jì)師減少設(shè)計(jì)時(shí)間，增加精確性，提高設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性，并將產(chǎn)品更快推向市場(chǎng)。 在保證 以上兩個(gè)條件，通過經(jīng)驗(yàn)公式和同斗容的其它機(jī)型的測(cè)繪對(duì)照，初步選定剩余的基本尺寸如下： HK = 500mm； HN = 600mm； NQ = 686mm； FN = l2NQ = 2314mm； GF = 800mm； 由預(yù)選 ∠ GFN = 60176。 （２） 幾何相容。 粗略計(jì)算知斗桿挖掘平均阻力 F3J max = F3J max /2 =69KN 挖掘阻力 F3J 所做的功 W3J： m ax33m ax33 ?lFW J ? (424) = 10 165 180?? ? ? ? ? ? = 106 由圖 知，鏟斗油缸推力所做的功 W3： ? ?3 3 3 m in1W F L??? = 6 2 6 3 m 10 45 10 L? ?? ? ? ? ? ? (425) 由功的守恒知鏟斗油缸推力所做的功 W3 應(yīng)該等于鏟斗挖掘阻力所做的功 W3J ： W3 = W3J (426) 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 將 42 425 式代入 426 中計(jì)算可得： L3min = 1720mm 則 L3max =λ3 L3min =2750mm 剩余未選定的基本尺寸大部分為連桿機(jī)構(gòu)尺寸，其應(yīng)滿足以下幾個(gè)條件： （１） 挖掘力的要求：鏟斗油缸的挖掘力應(yīng)與轉(zhuǎn)斗最大挖掘阻力相適應(yīng)，當(dāng)斗齒尖處于 V1 時(shí)，斗桿油缸的理論挖掘力應(yīng)不低于最大挖掘阻力的 80%。 。 谷守領(lǐng)： 20噸履帶式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置三維設(shè)計(jì) 24 鏟斗機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定 轉(zhuǎn)角范圍 由最大挖掘高度 H2max 和最大卸載高度 H3max的分析，可以得到初始轉(zhuǎn)角 φD0： H2maxH3max = l3（ sinφD0 +1） 93156485 =1550（ sinφD0 +1） φD0 =55176。,動(dòng)臂上 ∠DFZ 也是結(jié)構(gòu)尺寸 ， 可初選 ∠DFZ =10176。 ～ 170176。 = 3545mm l82 = L22min + l29 2L2minl9COS[(π 2max? )/2] = 22152+ 9402 22215940cos135176。 由上圖 : 2 m a x2 m i n 2 2 m i n 92 s in 2L L l ?? ???? ???? L2min = 2940s in 45176。 則 l7 =σl5 = 750 = 2673mm (412) min1L =ρl5 = 750 =1880mm (413) L1max =λ1L1min =1880 = 3010mm (414) 至此，動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的各主要基本參數(shù)已初步確定。 斗桿油缸全縮時(shí)， ∠ CFQ = 32 8??? 最大，依經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和便于計(jì)算，初選 ： ? ? ??? 160m ax832 ?? ， CFN??32? ， QFN??8? 由于采用雙動(dòng)臂油缸， ∠ BCZ 的取值較小，初取 ∠ BCZ = 5176。 由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和參考其它同斗容機(jī)型，初 選特性參數(shù) k3 = （ k3 = 4142ll ）鉸點(diǎn) A坐標(biāo)的選擇： 由底盤和轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合同斗容其它機(jī)型的測(cè)繪，初選： XA = 430 mm YA = 1200mm l1 與 l2 的計(jì)算 由統(tǒng)計(jì)分析，最大挖掘半徑 R1值與 l1+l2+l3 的值很接近，由已給定的最大挖掘距離R已初步選定的 l3 和 k1，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式有： l2 = mmlR 3 0 0 0)()1 5 5 09 8 8 5()()( 3 ?????? 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 則： mmlkl ???? l41 與 l42 的計(jì)算 如圖 所示，在 ? CZF 中 24 1 1 3 3 11 2 c o sl l k k ?? ? ? 25 4 0 0 1 1 .4 2 1 .4 c o s 1 2 02585 mm? ? ? ? ? ?? l42 = k3l41 = 2585 = 3620mm α39= ∠ ZFC = ? ?? ? ????? o s 142241212421 lllll l5 的計(jì)算 由經(jīng)驗(yàn)和反鏟工作裝置對(duì)閉鎖力的要求初取 k4 = 。 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定 我們根據(jù)在第 2章中的 圖 ，即工作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖來計(jì)算出動(dòng)臂、斗桿、連桿及鏟斗的基本參數(shù)。 鏟斗兩個(gè)鉸點(diǎn) K、 Q 之間的間 距 l24和 l3 的比值 k2 的選?。?24l 太大將影響機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性，太小則影響鏟斗的結(jié)構(gòu)剛度，初選特性參數(shù) k2 = 。 轉(zhuǎn)斗挖掘滿轉(zhuǎn)角（ 2φ）：在經(jīng)驗(yàn)公式 q = R2B（ 2φsin2φ） KS 中， KS為土壤的松散系數(shù)，取值為 ，將 q = m3 和 B = 代入上式有： 2φsin2φ = φ = 95176。 谷守領(lǐng)： 20噸履帶式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置三維設(shè)計(jì) 20 4 工作裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 斗形參數(shù)的確定 斗容量 q ： q = m3； 平均斗寬 B：其可以由經(jīng)驗(yàn)公式和差分法選擇 ； 當(dāng) q = m3 時(shí)， B = ； 當(dāng) q = m3 時(shí)， B = ； 則當(dāng) q = 時(shí)， B = +（ ） 247。 （５） 最大挖掘高度 H2max 最大挖掘高度工況是最大卸載高度工況中鏟斗繞 Q 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)直到鏟斗油缸全縮而形成的。V鏟斗斗齒尖 圖 停機(jī)面最大挖掘半徑計(jì)算簡(jiǎn)圖 Stop face biggest mining radius calculation diagram 如圖 ，當(dāng)斗桿油缸全縮時(shí)， F. Q. V 三點(diǎn)共線，且斗齒尖 v 和鉸點(diǎn) C 在同一水平線上，即 YC= YV，得到最大挖掘半徑 max1R 為 : 40m ax1 LXR C ?? (336) 式中： m a x32132232140 c os)(2)( ?LLLLLLL ????? (337) （４） 最大挖掘半徑 R 最大挖掘半徑時(shí)的工況是水平面最大挖掘半徑工況下 C、 V 連線繞 C 點(diǎn)轉(zhuǎn)到水平面而成的。G鏟斗油缸下鉸點(diǎn) 。V鏟斗斗齒尖 圖 最大卸載高度計(jì)算簡(jiǎn)圖 The biggest uninstall height putation diagram 如圖 所示，當(dāng)斗桿油缸全縮，動(dòng)臂油缸全伸時(shí)， QV 連線處于垂直狀態(tài)時(shí)，得最大卸 載高度為 : QMAXYH ?max3 3112132211211 )s i n ()s i n ( lllY M A XM A XM A XC ?????????? ???????? 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 (335) （３） 水平面最大挖掘半徑 max1R 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) 。B動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn) 。K鏟斗上鉸點(diǎn) 。F動(dòng)臂上鉸點(diǎn)； D斗桿油缸上鉸點(diǎn) 。經(jīng)分析可知：動(dòng)臂上任意一點(diǎn) (除去 C 點(diǎn) )在任一時(shí)刻的坐標(biāo)值是 1? 的函數(shù)；斗桿上任意一點(diǎn) (除去 F 點(diǎn) )在任一時(shí)刻的坐標(biāo)值是 1? 和 2? 的函數(shù)； 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 鏟斗和連桿機(jī)構(gòu) (除去 Q 點(diǎn)外 )其它各點(diǎn)坐標(biāo)值是 1? 、 2? 和 3? 的函數(shù)，以后在使用到這些點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，就將其作為已知數(shù)據(jù)，不再作特別的介紹。這樣斗齒尖的坐標(biāo)系 (如圖 )可表示如下： 1 1 2 1 2 3c o s c o s( ) c o s( )V CF F Q Q V CX l l l X? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 1 2 1 2 3sin sin ( ) sin ( )V CF F Q Q V CY l l l Y? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 對(duì)于反鏟裝置上的其它點(diǎn)的坐標(biāo)可采用同樣方法求出。因此 ，斗齒尖坐標(biāo)值也是 1? 、 2? 及 3? 的函數(shù)。 在列出以上的各線段的長(zhǎng)度和角度之間的關(guān)系后，利用矢量坐標(biāo)我們就可以得到各坐標(biāo)點(diǎn)的值。那么整機(jī)作業(yè)范圍就可以確定，現(xiàn)推導(dǎo)如下 : 由 F 點(diǎn)知： 32 3 4 6 2C FQ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? (323) 在 ? CDF 中： DCF? 由后面的設(shè)計(jì)確定，在 DCF? 確定后則有： 3 DFC? ?? 2 2 28 6 1 6 12 c osl l l l l D C F? ? ? ? (324)