【正文】 (424) = 105165π/180 = 105 由圖44知，鏟斗油缸推力所做的功W3：W3 = F3 （λ21）L3min = 106π552106L3min ………………[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]將42425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% [1，7980]。 鏟斗機(jī)構(gòu)其它基本參數(shù)的計(jì)算L3Ml29GKl24l12FNQl21l2 Vl3l12：搖臂的長(zhǎng)度；l29：連桿的長(zhǎng)度；l3：鏟斗的長(zhǎng)度；l2：斗桿的長(zhǎng)度；F：斗桿的下鉸點(diǎn)；G：鏟斗油缸的下鉸點(diǎn)；N：搖臂與斗桿的鉸接點(diǎn)；K：鏟斗的上鉸點(diǎn)；Q：鏟斗的下鉸點(diǎn).圖43 鏟斗機(jī)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖在圖43中，l12：搖臂的長(zhǎng)度；l29：連桿的長(zhǎng)度；l3：鏟斗的長(zhǎng)度；l2：斗桿的長(zhǎng)度；F：斗桿的下鉸點(diǎn)；G：鏟斗油缸的下鉸點(diǎn)；N：搖臂與斗桿的鉸接點(diǎn)；K：鏟斗的上鉸點(diǎn)；Q：鏟斗的下鉸點(diǎn)。 斗桿機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的選擇E20E2ZDl9ψ2maxl8FD：斗桿油缸的下鉸點(diǎn)；E：鏟斗油缸的上鉸點(diǎn)；F動(dòng)臂的上鉸點(diǎn)；ψ2：斗桿的擺角；l9：斗桿油缸的最大作用力臂.圖42 斗桿機(jī)構(gòu)基本參數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)圖取整個(gè)斗桿為研究對(duì)象，可得斗桿油缸最大作用力臂的表達(dá)式：e2max = l9 = PGmax （l2 + l3 ）/ P2 = 100103 （3000+1550）103/π(70)2106 = 940 mm (422) 如圖42所示圖中，D：斗桿油缸的下鉸點(diǎn)；E：鏟斗油缸的上鉸點(diǎn)；F動(dòng)臂的上鉸點(diǎn)；ψ2：斗桿的擺角；l8：斗桿油缸的最大作用力臂。 滿斗處于最大挖掘半徑時(shí)動(dòng)臂油缸提升力矩的校核 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)；F動(dòng)臂上鉸點(diǎn)；D斗桿油缸上鉸點(diǎn)；E斗桿下鉸點(diǎn)；G鏟斗油缸下鉸點(diǎn)；Q鏟斗下鉸點(diǎn)；K鏟斗上鉸點(diǎn)；V鏟斗斗齒尖圖41 最大挖掘半徑時(shí)工作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖工作裝置重量GG+D =G2 +G3 +G5 +G6 = 700 + 700 + 115 + 130 = 1645kg ≈ 103 （q ：斗容）按經(jīng)驗(yàn)公式取土的重量： GT = 103 = 1530kg當(dāng)處于最大挖掘半徑時(shí)，工作裝置簡(jiǎn)圖如圖41所示，則有：MZ = G1+4 l1 /2 + GG+D（l1 + l2）+ GT （l1 + l2 + l3 /2） = （1320+200） + 1645（+3）+ 1530（+） = 105 動(dòng)臂油缸的推力： F1 = P1 S1 = 107π702106=105 N在如圖33所示，在三角形CAB中：∠ACB =α2 +α11 +α21 =++0 = 93 L1 e1 = ACBCSin∠ACB (419)即:2320e1 = 7502335Sin97 e1 = 750 mm 則此時(shí)斗桿油缸提升力矩:MT = F1 e1= 106π(70)21062 = 106 ＞MZ (420)故滿足要求 滿斗處于最大高度時(shí),動(dòng)臂提升力矩的校核當(dāng)斗桿在最大高度時(shí)的工況類似于圖36，此時(shí)動(dòng)臂油缸全伸，斗桿油缸全縮。由圖37知，最大挖掘深度時(shí)的挖掘阻力力矩M1J：M1J = W1J（H1max + YC） = 105（ +）= 105 (416)動(dòng)臂油缸的閉鎖力F1′F1′ = P1S1′ （S1′：動(dòng)臂油缸小腔的作用面積） = 107π（702 – 452）106 = 105 N 最大挖掘半徑工作裝置自身重力所產(chǎn)生的力矩MG ：要求力矩，首先應(yīng)該需要知道作用力和作用力臂。 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的校核 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)閉鎖力的校核正常的挖掘阻力 W1J ： (415)在415式中，W1—— 切削阻力的切向分力；C——土壤的硬度系數(shù)，對(duì)不同的土壤條件取值不同，這里設(shè)挖機(jī)用于Ⅲ級(jí)土壤的挖掘，取值為3；R——鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)到斗齒尖距離，即轉(zhuǎn)斗切削半徑其在前面已經(jīng)初步確定，取值為1550mm；ψmax——某一挖掘位置時(shí)鏟斗總轉(zhuǎn)角的一半；ψ——某一挖掘位置處轉(zhuǎn)斗的瞬時(shí)轉(zhuǎn)角，在此處由于是求平均挖掘阻力，故初取ψmax =ψ = ；B——切削刃寬度影響系數(shù)，B = 1 + = 1 + = ；A——切削角變化影響系數(shù)，取A = .；Z——帶有斗齒的系數(shù)，取Z =；X——斗側(cè)壁厚影響系數(shù)，X = 1+0. 03S,其中S為側(cè)壁厚度，由于是初步設(shè)計(jì)，故預(yù)取X = ；D——切削刃擠壓土壤的力，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和斗容量的大小選取D = 104N。由于采用雙動(dòng)臂油缸，∠BCZ的取值較小，初取∠BCZ = 5 如上圖41所示，在三角形CZF中：∠ZCF= πα1α39 = = ∠BCF=α3=∠ZCF∠ZCB = = 由334和335有H3max = YC+l1Sin（θ1α20α11）–l2–l3 (41)= YA+ l5 Sinα11+l1Sin（θ1maxα2α11）+l2 Sin（θ1max+α32 max α11α8α2180） –l3 H1max = l2+l3+l1Sin（α11θ1min+α2） l5 Sinα11 YA) (42)由442式有：H1max + H3max = l1Sin（θ1maxα2α11）+ l2 Sin（θ1max+α32 max α11α8α2180）+ l1Sin（α11θ1min+α2）+ l2 (43)令 A =α2+α11 = + = 93 B = A + （α32 –α8）max = 93 +（160）=67將A、B的值代入43式中有H1max + H3max l1[Sin（θ1max93）+ Sin（93 θ1min）] + l2 Sin[（θ1max +67）+1]= 0 (44)又特性參數(shù)k4 = Sinθ1max/ λ1Sinθ1min 則有 Sinθ1min = Sinθ1max/ λ1 k4 = Sinθ1max/ (45) (46)將446代入到44式中6485+66305400[Sin（θ1max93）+ Sin（93 θ1min）] + l2 [Sin（θ1max +67）] = 0 (47)解之： θ1max = 152 θ1min = 由42式有H1max = l2+l3+l1Sin（α11θ1min+α2） l5 Sinα11 YA l5 = [l2+l3+l1Sin（α11θ1min+α2） YA H1max ]/ Sinα11 = [1550+3000 +5400Sin（9346） 1200 6630]/ = 750mm而θ1min與θ1max需要滿足以下條件θ1min = COS1[（σ2+1ρ2）/2σ] (48)θ1max = COS1[（σ2+1λ12ρ2）/2σ] (49)將θ1max 、θ1min 的值代入449中得：ρ = σ = 1而ρ+ 1 = + 1 = 〉σ (410)（1 + σ）/ρ = 1/ = 〉λ （λ= ） (411)ρ、σ滿足4411兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)條件，說(shuō)明ρ、σ的取值是可行的。 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 α1與A點(diǎn)坐標(biāo)的選取初選動(dòng)臂轉(zhuǎn)角α1 = 120 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 = L42/L41）鉸點(diǎn)A坐標(biāo)的選擇：由底盤(pán)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的選擇由統(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 = （R l3）/（1+ k1）= （98851550）/（1+）= 3000mm則l1 = k1l2 = 3000 = 5400mm l41與l42的計(jì)算如圖41所示，在三角形CZF中：l42 = k3l41 = 2585 = 3620 mmα3 9= ∠ZFC = COS1（l422+l12–l412）/2l1l42 = 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 = α11的取值對(duì)特性參數(shù)k最大挖掘深度H1max和最大挖高H2max均有影響，增大α11會(huì)使k4減少或使H1max 增大，這符合反鏟作業(yè)的要求，初選α11 = 。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)，將q = m3和B = ：2φSin2φ = φ = 95/2 = 鏟斗兩個(gè)鉸點(diǎn)K、Q之間的間距l(xiāng)24和l3的比值k2的選取：l24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[3]，初選特性參數(shù)k2 = 。4基本尺寸的確定 斗形參數(shù)的確定斗容量q ：在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中已給出q = m3平均斗寬B：其可以由經(jīng)驗(yàn)公式和差分法選擇，又由續(xù)表知[1]：當(dāng)q = m3時(shí)， B = 當(dāng)q = m3時(shí)， B = 則當(dāng)q = ， 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。 特殊工作位置計(jì)算：（1） 最大挖掘深度H1maxNH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)；F動(dòng)臂上鉸點(diǎn)；D斗桿油缸上鉸點(diǎn)；E斗桿下鉸點(diǎn)；G鏟斗油缸下鉸點(diǎn)；Q鏟斗下鉸點(diǎn)；K鏟斗上鉸點(diǎn)；V鏟斗斗齒尖.圖35 最大挖掘深度計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖35示，當(dāng)動(dòng)臂全縮時(shí)，F(xiàn), Q, U三點(diǎn)共線且處于垂直位置時(shí)，得最大挖掘深度為: H1max = YV = YFmin–l2–l3 = YC+L1Sinα21min–l2–l3 = YC+l1Sin（θ1α20α11）–l2–l3 (333)（2） 最大卸載高度H3maxNH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)；F動(dòng)臂上鉸點(diǎn)；D斗桿油缸上鉸點(diǎn)；E斗桿下鉸點(diǎn)；G鏟斗油缸下鉸點(diǎn)；Q鏟斗下鉸點(diǎn)；K鏟斗上鉸點(diǎn)；V鏟斗斗齒尖圖36 最大卸載高度計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖36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: (334)（3） 水平面最大挖掘半徑R1maxNH搖臂；HK連桿；C