【正文】 QPdW1HKW2G3HK連桿 HN搖臂N搖臂與斗桿的鉸接點(diǎn) Q斗桿與鏟斗的鉸接點(diǎn)圖52 鏟斗受力分析簡(jiǎn)圖當(dāng)斗桿油缸全縮時(shí)，通過前面的章節(jié)可以得出α21 = 45，由圖51可知CF的向量可以表示為：FC = 5400[COS（18045）+iSin（18045）] = 5400（COS135+iSin135）由前面的章節(jié)計(jì)算結(jié)果知：∠ZFC = ， DF=l8 = 。取工作裝置為研究對(duì)象，如圖52所示。 第一工況位置的受力分析在這個(gè)工況下斗桿可能存在最大彎矩，受到的應(yīng)力也可能最大[3]。（3） 鏟斗齒尖位于F、Q兩鉸點(diǎn)的連線上或鏟斗位于最大挖掘力位置。（4） 側(cè)齒挖掘時(shí)受到橫向力Wk的作用第二工況位置，該工況滿足以下條件：（1） 動(dòng)臂位于動(dòng)臂油缸對(duì)鉸點(diǎn)A的最大作用力臂e1max處。（2） 斗桿油缸的力臂最大。根據(jù)受力分析和以往的實(shí)驗(yàn)表明，在鏟斗進(jìn)行挖掘時(shí)，產(chǎn)生最大彎矩的工況可能有以下兩個(gè)：第一工況位置，其滿足以下條件：（1） 動(dòng)臂處于最低位置。但結(jié)構(gòu)件不利的工況和在該工況下的危險(xiǎn)截面往往不止一個(gè)，這需要分別計(jì)算出尺寸再綜合考慮，取其中的最大值作為最后的確定尺寸。5工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 整個(gè)工作裝置由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗及油缸和連桿機(jī)構(gòu)組成，要確定這些結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸，必須要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。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 = 600mm； HN = 640mm；NQ = 400mm； FN = l2NQ = 2560mm； 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 = 69 KN 挖掘阻力F3J 所做的功W3J：W3J = F3J max l3 φ3max (424) = 104165π/180 = 104 由圖44知，鏟斗油缸推力所做的功W3：W3 = F3 （λ1）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 = 1800mm則L3max =λ3 L3min =2880mm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：搖臂的長度；l29：連桿的長度；l3：鏟斗的長度；l2：斗桿的長度；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：搖臂的長度；l29：連桿的長度；l3：鏟斗的長度；l2：斗桿的長度；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)。最大轉(zhuǎn)角φ3max：φ3max = ∠V0QVZ，其不易太大，太大會(huì)使斗齒平均挖掘力降低，初選φ3max = 165176。,動(dòng)臂上∠DFZ也是結(jié)構(gòu)尺寸,按結(jié)構(gòu)因素分析,可初選∠DFZ=10176?！?70176。 = 3560 mml82 = L22min + l29 + 2L2minl9COS[(πψ2max)/2] = 22252+ 9442 + 22225944COS135176。斗桿油缸的初始位置力臂e20與最大力臂e2max有以下關(guān)系:e20/e2max = l9COS(ψ2max/2)/l9 = COS (ψ2max/2) (423)由423知, ψ2max越大,則e20越小,就要盡量減少ψ2max,初取ψ2max = 90由上圖43的幾何關(guān)系有:L2min = 2l9Sin (ψ2max/2)/(λ21) = 2944Sin 45176。同419的計(jì)算可求得此時(shí)的動(dòng)臂油缸的力臂e2 = 205 mm此時(shí)動(dòng)臂油缸的提升力矩MT可參考420求得：MT = 105 ＞MZ′說明滿足要求。/2）1645+ 1530（+COS47176。） = 47176。（180176。） = 67176。（176。α2 = 176。θ1 =θ1max =160176。 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 = 10｛G1+4 l1 /2 + GG+D（l1 + l2）+ GT （l1 + l2 + l3 /2）｝ = 10｛（1320+200） + 1645（+）+ 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:2665e1 = 7802508Sin93176。=176。+47176。在此處，則是先要求出工作裝置各部分的重量：由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，初步估計(jì)工作裝置的各部分重量如下：動(dòng)臂G1 = 1320kg 斗桿G2 = 700kg鏟斗G3 = 700kg 斗桿缸G4 = 200kg鏟斗缸G5 = 115kg 連桿機(jī)構(gòu)G6 = 130kg動(dòng)臂缸G7 = 350kg當(dāng)處于最大挖掘深度時(shí)：θ1 =θ1min = 45176。將以上的數(shù)值代入到415式中可以解得： W1J = 105 N。 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1600mm；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 = 176。 = 780mm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 = 而ρ+ 1 = + 1 = 〉σ (410)（1 + σ）/ρ = 〉λ （λ= ） (411)ρ、σ滿足4411兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)條件，說明ρ、σ的取值是可行的。45176。 θ1min = 45176。 = 176?！螧CF=α3=∠ZCF∠ZCB =176。176。 如上圖41所示，在三角形CZF中：∠ZCF= πα1α39 = 180176。 。 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 = 176。由于鏟斗的轉(zhuǎn)角較大，而k2的取值較小，故初選α10 = ∠KQV =105176。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 = 47176。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37 停機(jī)面最大挖掘半徑計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖37所示，當(dāng)斗桿油缸全縮時(shí)，F(xiàn). 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R1max為:R1max=XC+L40 (335)式中：L40 = Sqr[（L1+L2+L3）22（L2+L3）L1COSα32max (336)（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。由三角形CFN知：l28 = Sqr（l162 + l12 2COSα32l16l1） (326)由三角形CFQ知：l23 = Sqr（l22 + l12 2COSα32l2l1） (327)由Q點(diǎn)知：α35= ∠CQV= 2π–α33α24α10 (328)在三角形CFQ中：l12 = l232 + l32 2COSα33l23l3 α33 = COS1[（l232+l32 l12）/2l23l3] (329)在三角形NHQ中：l132 = l272 + l212 2COSα24l27l21 α24 =∠NQH=COS1[l272+l212 l132）/2l27l21] (330)在三角形HKQ中：l292 = l272 + l242 2COSα26l27