【正文】 2 2 26 8 1 8 1 32 c osl l l l l ?? ? ? 1 2 2 23 8 1 6 8 1c os [ ( ) 2 ]l l l l l? ?? ? ? (325) 在 ? DEF 中 298292822 c o s2 ?llllL ??? 圖 齒尖坐標(biāo)方程推導(dǎo)簡圖 Tooth is pointed coordinates equation diagram 則可以得斗桿瞬間轉(zhuǎn)角 2? 1 2 2 22 8 9 2 8 9c os [ ( ) 2 ]l l L l l? ?? ? ? (326) 4? 、 6? 在設(shè)計(jì)中確定。 （ 2） 鏟斗相對于斗桿的擺角 3? 鏟斗的瞬時(shí)位置轉(zhuǎn)角為 3 7 24 26 10? ? ? ? ?? ? ? ? (319) 其中，在 ? NFQ 中 1 2 2 27 21 2 16 21 2c os [ ( ) 2 ]NQ F l l l l l? ?? ? ? ? ? (320) 10? 暫時(shí)未定，其在后面的設(shè)計(jì)中可以得到。 （ 1） 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 i 和鏟斗缸的當(dāng)量作用力臂 3e 利用圖 ，可以知道求得以下的參數(shù)： 在 ? MNG 中 1 2 2 222 15 13 3 15 13c os [ ( ) 2 ]M N G l l L l l? ?? ? ? ? ? 1 2 2 230 3 15 13 3 15c os [ ( ) 2 ]M G N L l l L l? ?? ? ? ? ? 32 22 30M NG M NG M G N? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (311) 在 ? HNQ 中 ： 2 2 227 13 21 13 21 232 c osL l l l l ?? ? ? 1 2 2 22 1 1 4 2 7 2 1 1 4c o s [ ( ) 2 ]NH Q l l L l l?? ? ? ? (312) 在 ? QHK 中 1 2 2 227 29 27 24 29 27c o s [ ( ) 2 ]Q H K l l L l l? ?? ? ? ? ? (313) 在 □KHQN中 2 8 2 1 2 7NH K NH Q Q H N? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? (314) 鏟斗油缸對 N 點(diǎn)的作用力臂 r1 1 13 32sinrl ?? (315) 連桿 HK 對 N 點(diǎn)的作用力臂 r2 2 13 sinr l NH K?? (316) 連桿 HK 對 Q 點(diǎn)的作用力臂 r3 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) 14 r3 = l24 鏟斗對 Q 點(diǎn)的作用力臂 r4 r4 = l3 連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比 1 3 2 4( ) ( )i i i i i? ? ? (317) 顯然 317 式中可知， i 是鏟斗油缸長度 L2 的函數(shù)，用 2minL 代入可得初傳動(dòng)比 0i ， 2maxL代入可得終傳動(dòng)比 iz。 圖 斗桿機(jī)構(gòu)擺角計(jì)算簡圖 Measures stem institutions put the Angle calculation diagram 在 ? DEF 中， 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 2 2 22 8 9 8 9 22 c o sL l l l l ?? ? ? 1 2 2 22 8 9 2 8 9c os [ ( ) 2 ]l l L l l? ?? ? ? (38) 由上圖的幾何關(guān)系知 2 m ax 2 m ax 2 m in? ? ??? (39) 則斗桿的作用力臂 29sine l DEF?? (310) 顯然，斗 桿的最大作用力臂 2max 9el? ,此時(shí) 1 2 22 9 8 2 8 9c os ( ) ,l l L l l? ?? ? ?。斗桿的位置參數(shù)是 l2，這里只討論斗桿相對于動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)，即只考慮 L2的影響。 F 點(diǎn)的坐標(biāo)為 21130 co s?llX F ?? 21130 cos?llY F ?? (34) C 點(diǎn)的坐標(biāo)為 5 11c osCAX X l ??? 115 sin ?lYY AC ?? (35) 動(dòng)臂油缸的力臂 1e CABle ?? sin51 (36) 顯然，動(dòng)臂油缸的最大作用力臂 5max1 le ? ，又令 15minll?? , 75ll?? 。如圖 所示，圖中min1L ：動(dòng)臂油缸的最短長度； max1L ：動(dòng)臂油缸的伸出的最大長度； min1? ：動(dòng)臂油缸兩鉸點(diǎn)分別與動(dòng)臂下鉸點(diǎn)連線夾角的最小值； max1? ：動(dòng)臂油缸兩鉸點(diǎn)分別與動(dòng)臂下鉸點(diǎn)連線夾角的最大值。 圖 動(dòng)臂擺角范圍計(jì)算簡圖 Moving arm angular range calculation diagram 1? 是 1L 的函數(shù)。并按經(jīng)驗(yàn)公式初選各油缸全伸長度與全縮長度之比： λ1=λ2=λ3=。鏟斗油缸的內(nèi)徑 D3=90mm，活塞桿的直徑d3=63mm。初選動(dòng)臂油缸內(nèi)徑 D1=120mm，活塞桿的直徑 d1=90mm。 圖 鏟斗 Fig. bucket 原始幾何參數(shù)的初定 （ 1）動(dòng)臂與斗桿的長度比 K1由于所設(shè)計(jì)的挖機(jī)適用性較強(qiáng)，一般不替換工 作裝置，故取中間比例方案， K1取在 ～ 之間，初步選取 K1=，即 l1/l2=。 （ 3） 于卸出，鏟斗的 寬度與物料的粒徑之比應(yīng)大于 4，大于 50 時(shí)，顆粒尺寸不考1動(dòng)臂； 2動(dòng)臂油缸 圖 動(dòng)臂油缸鉸接示意圖 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 慮，視物料為均質(zhì)。斗底的縱向剖面形狀要適合于各種物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 1斗桿； 2連桿機(jī)構(gòu)； 3鏟斗 圖 鏟斗連接布置示意圖 Connect the bucket decorate schemes 鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇 鏟斗結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)的合理選擇對挖掘機(jī)的作業(yè)效果影響很大，其應(yīng)滿足以下的要求： （ 1） 有利于物料的自由流動(dòng)。該布置中 1 桿與 2桿的鉸接位置雖然使鏟斗的轉(zhuǎn)角減少但保證能得到足夠大的鏟斗平均挖掘力。具體結(jié)構(gòu)如圖 所示。油缸活塞桿端部與谷守領(lǐng)： 20噸履帶式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置三維設(shè)計(jì) 8 動(dòng)臂的鉸點(diǎn)設(shè)在動(dòng)臂箱體的中間，這樣雖然削弱了動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但不影響動(dòng)臂的下降幅度。斗桿也有整體式和組合式兩種，大多數(shù)挖掘機(jī)采用整體式斗桿。缺點(diǎn)是可更換工裝少，通用性較差。 動(dòng)臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式的初選 動(dòng)臂采用整體式彎動(dòng)臂，這種結(jié)構(gòu)形式在中型挖掘機(jī)中應(yīng)用較為廣泛。進(jìn)一步簡化得圖如 所示。各油缸可看作是只承受拉壓載荷的桿。上述過程僅為一般的理想過程。卸完后，工作裝置再轉(zhuǎn)至挖掘位置進(jìn)行第二次挖掘循環(huán)。 挖掘作業(yè)時(shí)，接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺，使工作裝置轉(zhuǎn)到挖掘位置，同時(shí)操縱動(dòng)臂缸小腔進(jìn)油使液壓缸回縮，動(dòng)臂下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進(jìn)油而伸長，使鏟斗進(jìn)行挖掘和裝載工作 。動(dòng)臂下鉸點(diǎn)鉸接在轉(zhuǎn)臺上，通過動(dòng)臂缸的伸縮，使動(dòng)臂連同整個(gè)工作裝置繞動(dòng)臂下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。 （ 4） 挖掘機(jī)的三維圖和二維圖的繪制。 （ 2） 挖掘機(jī)的工作裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)。 論文構(gòu)成及研究內(nèi)容 本論文主要對由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、銷軸、連桿機(jī)構(gòu)組成挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和力學(xué)計(jì)算的結(jié)果得到工作裝置的基本尺寸和結(jié)構(gòu)尺寸。 課題研究方法 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對日立 ZX200 中型履帶式液壓挖掘機(jī)進(jìn)行 了現(xiàn)場測繪，取得了工作裝置、回轉(zhuǎn)裝置、行走裝置以及挖掘機(jī)整體的大體數(shù)據(jù)資料。 （ 7）增大鏟斗容量，加大功率，提高生產(chǎn)效率。 （ 5）液壓系統(tǒng)不斷改進(jìn)，液壓元件不斷更新。 （ 3）不斷提高可靠性和使用壽命。電子計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 ； 提高 機(jī)械作業(yè)性能，降低噪音，減少停機(jī)維修時(shí)間，提高適應(yīng)能力，消除公害，縱觀未來，液壓挖掘機(jī)技術(shù)研發(fā)有以下的趨勢： （ 1）向大型化發(fā)展的同時(shí)向微型化發(fā)展。 目前，液壓挖掘機(jī)的發(fā)展著眼于動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)以達(dá)到高效節(jié)能 。目前研究液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于，為了使挖掘機(jī)設(shè)計(jì)人員從繁忙的計(jì)算中解脫出來，現(xiàn)有工作裝置機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)，即大多數(shù)的液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)研究在現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上局限地進(jìn)行的。雖然部分軟件也有一定的分析計(jì)算能力，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到設(shè)計(jì)需要，對液壓挖掘機(jī)進(jìn)行分析的大型通用軟件目前市場上還很少。因此，開發(fā)出的軟件缺少通用性，不能使用于挖掘機(jī)工作裝鶯的一些通用問題的解決，對工程機(jī)械這個(gè)行業(yè)不具有通用性。國內(nèi)眾多的研究人員和單位對液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)進(jìn)行了不少研究，開發(fā)了其設(shè)計(jì)軟件，他們的研究基本上 局限于解決某些問題，即工作裝置的幾何參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和力參數(shù)等的解決。這樣，引進(jìn)和消化國外的不少技術(shù)，在技術(shù)方面都有了長足的進(jìn)步。 一些挖掘機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠為了生存和發(fā)展，利用自身的實(shí)力和豐富的挖掘機(jī)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，紛紛在工廠的技術(shù)改造、試驗(yàn)研究、新產(chǎn)品開發(fā)方面下大功夫。當(dāng)時(shí)出于受配件如發(fā)動(dòng)機(jī) 、液壓件及企業(yè)自身?xiàng)l件的影響，其質(zhì)量和產(chǎn)量遠(yuǎn)未達(dá)到應(yīng)有的水平，與國外同類產(chǎn)品相比也存在較大差距。 8）環(huán)境 保護(hù)， CAT、 小松等廠家紛紛推出滿足三次排放要求的挖掘機(jī)。 6） 步改進(jìn)液壓系統(tǒng)。 4） 設(shè)計(jì)理論，提高可靠性，延長使用壽命。 2） 發(fā)展全液壓挖掘機(jī)，不斷改進(jìn)和革新控制方式，使挖掘機(jī)由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計(jì)算機(jī) 綜合程序控制。 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 1斗桿油缸； 2 動(dòng)臂； 3油管； 4動(dòng)臂油缸； 5鏟斗； 6斗齒； 7側(cè)板； 8連桿； 9搖桿； 10鏟斗油缸； 11斗桿 圖 工作裝置組成圖 Work device of operation 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 從 20 世紀(jì)后期開始，國際上挖掘機(jī)的研發(fā)向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。發(fā)動(dòng)機(jī)是液壓挖掘機(jī)的動(dòng)力源，大多采用柴油要在方便的場地，也可改用電動(dòng)機(jī)。其工作過程是由動(dòng)臂的上升下降，斗桿的伸出和回收，鏟斗的挖土和卸土，以及上部平臺的 360176。動(dòng)臂起落、斗桿伸縮和鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)都用往復(fù)式雙作用液壓缸控制。關(guān)鍵零部件短缺，仍是國內(nèi)品牌的主機(jī)制造企業(yè)心中的 “ 痛 ” 。核心零部件受制于人始終是國產(chǎn)挖掘機(jī)的短板。 2021 年雖然房地產(chǎn)面臨國家調(diào)控的壓力，但高鐵、保障性住房、水利等領(lǐng)域的基礎(chǔ)建設(shè)仍將給挖掘機(jī)帶來較大的增長機(jī)會，國產(chǎn)品牌的增速將明顯高于行業(yè)平均水平。隨著全球挖掘機(jī)市場新格局的形成，可 以預(yù)見的是，中國的挖掘機(jī)市場也逐漸成為一股影響全局的力量。 在過去 10 年，伴隨著中國經(jīng)濟(jì)長期持續(xù)的高速增長，中國市場對挖掘機(jī)的需求不斷攀升，成為當(dāng)今全球最大的、贏利水平最好和競爭最激烈的市場之一。受國家推動(dòng)的大規(guī)?；ㄓ?jì)劃和房地產(chǎn)行業(yè)投資景氣的影響，中國挖掘機(jī)市場將會有進(jìn)一步的增長。再從國內(nèi)市場分十大用戶行業(yè)來說，公路建設(shè)挖掘機(jī)需求量占全年銷售量的 %，礦山開采占%，市政建設(shè)（包括房地產(chǎn)業(yè)）占 %，這三大行業(yè)占了總需求量 60%以上，未來這三大行業(yè)將繼續(xù)發(fā)展，鐵路建設(shè)、水利水電等行業(yè)將作為重點(diǎn)發(fā)展行業(yè)需求前景看好。自主品牌占當(dāng)年挖掘機(jī)銷售總量的 %，比上年提高 %。 2021 年 12 月，國內(nèi)主要 23家主要挖掘機(jī)制造公司實(shí)際累計(jì)銷售挖掘機(jī) 13500 臺，打破歷年 12 月銷售記錄；在過去的 2021 年，我國挖掘機(jī)行業(yè)延續(xù)了上年發(fā)展態(tài)勢，在政府加大基建投資、推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)等多種政策疊加效應(yīng)的作用拉 動(dòng)下，實(shí)際累計(jì)銷售總量超過 16