【正文】 ——取自《單斗液壓挖掘機(jī)》P190式中： ——履帶支撐面的長度，m； ——挖掘機(jī)總重，；——履帶寬度，mm；——平均接地比壓，根據(jù)《工程機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計》 P313選取；所以 ：=這里初取。a) 履帶尺寸的計算履帶寬度b的初步確定： （51）——取自《工程機(jī)械底盤設(shè)計》P306式中：裝載機(jī)的整機(jī)質(zhì)量，由《單斗液壓挖掘機(jī)》P42液壓挖掘機(jī)基本參數(shù)系列表，這里取。這種結(jié)構(gòu)節(jié)距小，繞轉(zhuǎn)性好，行走速度較快，銷軸和襯套硬度較高、耐磨、使用壽命長。這種型式的左右鏈軌節(jié)與銷套用緊配合連接，履帶銷軸插入銷套有一定的間隙，以保證轉(zhuǎn)動靈活，其兩端與另兩個鏈軌節(jié)孔緊配合。目前液壓挖掘機(jī)中廣泛采用工業(yè)拖拉機(jī)型式的組合式履帶。整體式是履帶板上帶嚙合齒，直接與驅(qū)動輪嚙合，履帶板本身成為支重輪等輪子的滾動軌道。而在惡劣環(huán)境中或在野外作業(yè)時可以使用鋼制履帶以適應(yīng)惡劣的工況。本機(jī)主要用于城市道路建設(shè)或者狹窄空間內(nèi)作業(yè)。： 履帶式行走裝置的結(jié)構(gòu)圖1 導(dǎo)向輪；2 橡膠履帶； 3 張緊裝置； 4 支重輪；5 驅(qū)動輪； 6 減速機(jī) 行走裝置的設(shè)計行走裝置的設(shè)計主要包括“四輪一代”即驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支重輪、托輪的設(shè)計和履帶的設(shè)計。所以履帶式行走裝置比輪式行走裝置更為適用。而在惡劣環(huán)境中或在野外作業(yè)時可以使用鋼制履帶以適應(yīng)惡劣的工況。盡管履帶式行走裝置存在一些，但在單斗液壓挖掘機(jī)中使用較為廣泛，而且本機(jī)主要用于城市道路建設(shè)或者狹窄空間內(nèi)作業(yè)。但履帶式行走裝置制造成本高，運(yùn)行速度低，運(yùn)行和轉(zhuǎn)向時功率消耗大，零件磨損快，因此，挖掘機(jī)長距離運(yùn)行時需借助于其他運(yùn)輸車輛。履帶式行走裝置驅(qū)動力大（通常每條履帶的驅(qū)動力可達(dá)機(jī)重的35%45%），接比壓小（40150kPa），因而越野性能及穩(wěn)定性好，爬坡能力大（一般為50%80%，最大的可達(dá)100%），且轉(zhuǎn)彎半徑小，靈活性好。 行走裝置的選型履帶式行走裝置由“四輪一帶”（即驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支重輪、托輪、以及履帶），張緊裝置和緩沖彈簧，行走機(jī)構(gòu)，行走架等組成。C點(diǎn)B點(diǎn)M點(diǎn)F點(diǎn)沿動臂F1垂直動臂F2通過分析可知，在鉸點(diǎn)B處動臂受的彎矩最大，且此處有彎角，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此該截面為危險截面，動臂材料仍采用16Mn鋼板，厚度為15mm，： 動臂的截面尺寸圖在該截面上的力N= Q= MMAX=其截面面積為：抗彎截面系數(shù)為：截面所受的正應(yīng)力為：所以，動臂的強(qiáng)度也滿足相應(yīng)要求。 斗桿在各鉸點(diǎn)的受力大小Q點(diǎn)N點(diǎn)E點(diǎn)F點(diǎn)沿斗桿F1垂直斗桿F2FQ1=FN2=FF2=FQ2=FF1=M=FD1=FD2=.4KNFE1=FE2=FN1= 斗桿的受力和內(nèi)應(yīng)力圖通過對其受載圖分析可知，斗桿在鉸點(diǎn)F處的所受的彎矩最大，此界面為危險截面。用于大型船舶、車輛、橋梁、等承受動、負(fù)荷的焊接結(jié)構(gòu)。c) 主工作裝置的強(qiáng)度校核（1） 斗桿的強(qiáng)度校核斗桿為變截面箱形結(jié)構(gòu)，用鋼板焊接而成，有時為了增強(qiáng)剛度還在內(nèi)部加隔板。 以整個工作裝置為脫離體，按對鉸點(diǎn)C的力矩平衡方程可求得動臂缸的作用力，再按力平衡方程可求得動臂在鉸點(diǎn)C處受到的水平力和豎直力。 =根據(jù)鉸點(diǎn)H處的力平衡，可求得搖桿HN對鉸點(diǎn)H的水平力。取鏟斗為脫離體，連桿HJ為二力桿，其對鉸點(diǎn)J作用力的方向沿HJ方向，按對鉸點(diǎn)Q的力矩平衡方程，可求得鉸點(diǎn)J處受力。=取斗桿為脫離體，按對鉸點(diǎn)F的力矩平衡方程求得斗桿油缸在被動狀態(tài)下的作用力： 而斗桿油缸的閉鎖力，由，說明。各油缸所能發(fā)揮的最大力按下式計算：式中：D——油缸的大腔直徑； P——液壓油作用力；已選定D1=D2=D3=100mm，系統(tǒng)壓力p=16Mp，因此各油缸能達(dá)到的最大力：取鏟斗為脫離體，按對鉸點(diǎn)Q的力矩平衡方程求得鏟斗油缸的挖掘力。各液壓油缸的工作狀態(tài)為：鏟斗油缸以主動力F3工作，斗桿油缸承受被動作用力F2180。圖中各參數(shù)如下（未注單位為mm）：，。根據(jù)《單斗液壓挖掘機(jī)》第七章，本設(shè)計采用一下計算位置：（1）動臂位于動臂液壓缸對鉸點(diǎn)A有最大力臂處；（2）斗桿位于斗桿液壓缸作用力臂最大處（斗桿液壓缸與斗桿尾部軸線夾角90186。a) 工況的選擇對工作裝置進(jìn)行校核，首先應(yīng)確定各結(jié)構(gòu)件的最不利工況，即在這一工況下對某結(jié)構(gòu)件可能出現(xiàn)最大的應(yīng)力，以這一工況作為校核該結(jié)構(gòu)件的依據(jù)，也就是強(qiáng)度設(shè)計中計算為止的選擇和載荷的確定。根據(jù)前面所取得鏟斗原始參數(shù)可知：cm，同時由上可取其余參數(shù)如下：。這樣就可看作為轉(zhuǎn)斗挖掘的最大阻力。土質(zhì)愈均勻，愈小。轉(zhuǎn)斗挖掘裝土阻力的切向分力為 (312)式中 ——密實(shí)狀態(tài)下土壤容量，單位為； ——挖掘起點(diǎn)和終點(diǎn)間連線方向與水平線的夾角； ——土壤與鋼的摩擦系數(shù)；經(jīng)過計算后表明，與相比很小，可忽略不計。其切削阻力的切向分力可用下列公式表達(dá)： (46) ——取自《單斗液壓挖掘機(jī)》P70式中 ——表示土壤硬度的系數(shù)，對于II級土宜取=50～80，對III級土宜取C=90～150,對IV級土宜取=160～320；——鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)至斗齒尖距離，也即轉(zhuǎn)斗切削半徑，單位為cm；——挖掘過程中鏟斗總轉(zhuǎn)角的一半；——鏟斗瞬間轉(zhuǎn)角；——切削刃寬度影響系數(shù)，其中為鏟斗平均寬度，單位為m；——切削角變化影響系數(shù)，??；——帶有斗齒的系數(shù)，（無斗齒時，）；——斗側(cè)壁厚度影響系數(shù)，其中為側(cè)壁厚度，單位為cm，初步設(shè)計時可??；——切削刃擠壓土壤的力，根據(jù)斗容量大小在10000～17000N范圍內(nèi)選取。但總的來說，前半過程切削阻力較后半過程高。在不同的位置挖掘阻力也不同，這里僅選阻力最大的位置。 挖掘力的計算在整個作業(yè)過程中，由油缸所產(chǎn)生的挖掘力應(yīng)大于正常的挖掘阻力。各液壓缸的最短和最長尺寸如下表所示： 各液壓缸的尺寸動臂缸L1斗桿缸L2鏟斗缸全縮長度（min）10501232850全伸長度（max）181020721350由此可知，動臂缸全伸，斗桿缸全縮，鏟斗豎直，此時卸料高度最大，通過CAD建模，得，所以滿足任務(wù)書要求。當(dāng)液壓缸的缸徑和工作行程都確定后，其全伸和全縮時的長度也就確定了，此時根據(jù)工作裝置的基本尺寸就可以計算其作業(yè)尺寸。在實(shí)際設(shè)計過程中，鉸點(diǎn)位置以及液壓缸行程很難一次確定，要通過反復(fù)修改，最終確定各結(jié)構(gòu)尺寸和液壓缸行程。鏟斗液壓缸應(yīng)使得鏟斗有一定的擺角范圍，當(dāng)鏟斗液壓缸全縮時，鏟斗與斗桿的夾角應(yīng)大于10186?！?30186。通過Solideworks建模，在滿足最大挖掘深度的前提下，動臂缸的長度，在最大卸料高度位置時，動臂缸的長度，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》第四卷P17_257活塞行程系列表，初步選定動臂缸的工作行程。 液壓缸工作行程的確定液壓缸的工作行程應(yīng)滿足挖掘機(jī)的作業(yè)尺寸要求，即任務(wù)書中的最大卸料高度、最大挖掘深度及最大挖掘高度。本部分主要包括系統(tǒng)壓力的選取和液壓缸工作行程的確定。圖42 工作裝置的尺寸圖到此，動臂和斗桿的基本長度和彎角已經(jīng)確定，其各部分的具體參數(shù)，可參照CASE cx35系列和山河智能SWE40系列的小型無尾液壓挖掘機(jī)，對本次設(shè)計的挖掘機(jī)進(jìn)行類比做仿形設(shè)計，并結(jié)合任務(wù)書對作業(yè)參數(shù)（挖掘深度、卸料高度和挖掘高度）和挖掘力的要求，用Solideworks進(jìn)行建模，對起鉸點(diǎn)位置進(jìn)行優(yōu)化，從而確定各部分的結(jié)構(gòu)尺寸如下： 挖掘機(jī)反鏟機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)表機(jī)構(gòu)組成鏟斗斗桿動臂機(jī)體QV=1024mmQK=303mmKH=251mmHN=279mmFQ=1700mmEF=478mmFG=682mmGN=1080mmQN=239mmEG=722mmCF=3000mmCD=2017mmCB=1448mmDF=1549mmBF=1686mmCZ=1821mmZF=1541mm∠Z=120186。，初步選定。根據(jù)CASE系列及玉柴挖掘機(jī)的作業(yè)參數(shù)，初步選取最大挖掘半徑，據(jù)統(tǒng)計，最大挖掘半徑值一般于的和值很接近，因此在和值已定時可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計算： (44) (45)——取自《單斗液壓挖掘機(jī)》P80式中：——動臂長，即尺寸CF長,mm；——斗桿長，即尺寸FQ長，mm；——鏟斗尺寸QV,即,mm；——最大挖掘半徑，mm。動臂與斗桿的長度比為,當(dāng)時稱為長動臂短斗桿方案，當(dāng)時屬于短動臂長斗桿布置方案，對于沒有特殊要求的挖掘機(jī)，一般取中間比例方案，即取特性參數(shù)。）； ——土壤疏松系數(shù)； ——鏟斗充滿系數(shù)，這里取?？紤]到鏟斗切削入土和出土的余量，一般取，同時考慮到再轉(zhuǎn)都速度一定時轉(zhuǎn)都角度太大會增大挖掘力，降低生產(chǎn)率，一般取，這里取。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般取 (42)——取自《液壓挖掘機(jī)》P28式中:——鏟斗容量，； ——鏟斗平均寬度。當(dāng)鏟斗容量一定時，切削轉(zhuǎn)角、切削半徑和切削寬度之間存在著一定的關(guān)系，即具有尺寸和的鏟斗轉(zhuǎn)過角度所切下的土壤剛好裝滿鏟斗（圖）。通過以上對兩種方案的對比分析，結(jié)合任務(wù)書作業(yè)尺寸中要求的最大挖掘深度較大，可選取前傾布置方案。此外后傾方案動臂所受的彎矩一般比前傾方案要大。c) 動臂油缸和斗桿油缸布置形式的選取動臂油缸一般不知在動臂前下方，下端與回轉(zhuǎn)平臺鉸接，常見的又兩種具體布置形式，動臂前傾和動臂后傾兩種。且現(xiàn)在市場上的挖掘機(jī)主要采用整體式斗桿。整體式斗桿在運(yùn)動中又很多優(yōu)點(diǎn)：油缸布置簡單；挖掘效率高，原因是挖掘時受力好；現(xiàn)對來說耐用性好。b) 斗桿結(jié)構(gòu)形式的選擇斗桿有整體式和組合式兩種方案?？赏ㄟ^solideworks三維建模及動態(tài)仿真，提高動臂設(shè)計的可行性和可靠性，保證其工作范圍和運(yùn)動的流暢。其缺點(diǎn)為替換工作裝置少，通用性較差，在增加挖掘深度的同時降低了卸料高度，且在彎曲處的結(jié)構(gòu)形狀和強(qiáng)度值得注意。這種整體式動臂結(jié)構(gòu)簡單、價廉、視覺美觀，在剛度相同時重量較輕。直動臂構(gòu)造簡單、輕巧、布置緊湊，適用于專用正鏟和懸掛式挖掘機(jī)，且反鏟工作裝置使用直動臂只能得到較小的挖掘深度。a) 動臂結(jié)構(gòu)的選擇動臂是工作裝置的主要構(gòu)件，斗桿的結(jié)構(gòu)一般取決于動臂的結(jié)構(gòu)。斗齒部分由赤座和斗齒組成。且各個鉸點(diǎn)都設(shè)有油杯，用油搶注入潤滑脂潤滑。在反鏟作業(yè)時，可根據(jù)需要在放下動臂的同時轉(zhuǎn)動斗桿或鏟斗，卸料時，也可同時轉(zhuǎn)動鏟斗和斗桿。工作裝置的升降可以單獨(dú)進(jìn)行，亦可以和轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)同時進(jìn)行，以縮短挖掘周期，加快工作速度。鏟斗9則鉸接于斗桿末端，通過鏟斗液壓缸的伸縮來使鏟斗繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動。斗桿5鉸接于動臂的上端，另一端鉸接著鏟斗和搖桿。動臂、斗桿和鏟斗均是采用高輕度鋼板焊接而成的箱形結(jié)構(gòu)，重量輕、強(qiáng)度高。 工作裝置的總體結(jié)構(gòu) 工作裝置總體結(jié)構(gòu)圖 8搖桿 液壓反鏟工作裝置一般由動臂、斗桿、鏟斗以及動臂油缸、斗桿油缸、擦干都油缸等組成。）橫傾25，縱傾30全負(fù)荷最大煙度（FSN）噪聲限值dB(A)113凈值量(kg)360外形尺寸（長寬高）（mm）6905205604 工作裝置的設(shè)計工作裝置的設(shè)計需根據(jù)要求確定其結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)而確定其各部件的尺寸以及鉸點(diǎn)位置，最后還應(yīng)對其作業(yè)尺寸和工作臂的強(qiáng)度以及挖掘力的大小進(jìn)行校核，確保其滿足要求。（2）按運(yùn)輸工況最高行駛速度計算 (37) ——參看《鏟土運(yùn)輸機(jī)械》P37頁 各參數(shù)意義同前。（1）牽引工況 (36)——取自《鏟土運(yùn)輸機(jī)械》P37式中 ： ——機(jī)械傳動效率（履帶式包括履帶驅(qū)動功率）。同時，還應(yīng)考慮添加增壓器。要裝有全程調(diào)速器。連續(xù)工作四小時，功率下降別的超過5%。因?yàn)橛行┩诰驒C(jī)有時有專門的轉(zhuǎn)向泵或數(shù)個泵。保證在含灰量為2時，柴油機(jī)能正常工作。（4）低溫啟動容易。希望不用較稀缺的燃料和油料。（2）燃油消耗量不得大于190克/馬力?小時。C），灰塵污物較多；負(fù)荷變化大；經(jīng)常傾斜工作，有時在斜坡上常年工作；維護(hù)保養(yǎng)條件差，工地離維修廠較遠(yuǎn)。40186。挖掘機(jī)的額定負(fù)荷與汽車、拖拉機(jī)不同，它是指在額定轉(zhuǎn)速下一小時以上的額定功率。但由于挖掘機(jī)工作條件更惡劣，負(fù)荷不穩(wěn)定，甚至有時超負(fù)荷工作。因?yàn)?，柴油機(jī)具有機(jī)動靈活、特性曲線硬、工作可靠，使用經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。因此，挖掘機(jī)的實(shí)際行使速度 (35) ——參看《工程機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計》P139式中 ——滾動阻力功率，；——克服坡道阻力功率，；——克服加速消耗的功率，可以忽略不