【正文】 （ 311） 挖掘阻力 F3J 所做的功 W3J： m ax3333 υ= lFW JJ （ 312） mkN ?=247。其不易太大，太大會使斗齒平均挖掘力降低，初選 φ3max=165176。=640Dφ 最大轉(zhuǎn)角為 φ3max=∠ V0QVZ =150176。 如圖 31 所示，斗形的三個基本參數(shù)已經(jīng)確定： l3=； l24=； ∠ KQV=110176。取 ∠ KQV=110176。 當(dāng)轉(zhuǎn)角較大時 k2取較小值，一般取 α10=∠ KQV=95176。=； 挖掘機工作機構(gòu)設(shè)計 20 Ks—— 土壤的松散系數(shù)的近似值取 Ks=。到 100176。 及 2δ 三者與 q 之間有以下幾何關(guān)系： SKBRq )δs in2δ2(21 2= （ 39） mR )(2= = 其中 q=179。如采用優(yōu)化方法可以很快得到足夠精確的結(jié)果。用 L3min 代入上式可得到初傳動比 i0 ，用 L3max 代入上式可得到終傳動比 iz 。 挖掘機工作機構(gòu)設(shè)計 16 表 31反鏟機構(gòu)自身幾何參數(shù)表 Table 31 Backhoe institutions themselves geometry table 參數(shù)分類 機構(gòu)組成 鏟斗 斗桿 動臂 機體 符號意義 原始參數(shù) l3=QV,l12=MH, l13=MN,l14=HN, l24=QK,l25=KV, l29=KH l2=FQ,l9=EF, l10=FG,l11=EG, l15=GN,l16=FN, l21=NQ l1=CF,l6=CD, l7=CB,l8=DF, l22=BF l4=CP,l5=CA, l17=CI,l19=CT, l30=CS,l38=JT, l39=JI 推導(dǎo)參數(shù) α9=∠ NMH α10=∠ KQV α4=∠ EFG α5=∠ GNF α6=∠ GFN α7=∠ NQF α8=∠ NFQ α2=∠ BCF α3=∠ DFC α11=∠ CAP α12=∠ TCP 特性參數(shù) K2=l24/l3,l3 K2=l2/l9,l3 K2=l42/l41,l3 α1=∠ CZF σ=l7/l5 α11 K1=l1/l2 備注 L2——斗桿長 l1——動臂長 α1——動臂彎角 懸掛式 α11=∠ ACU 表 32反鏟工作液壓缸運動參數(shù)表 Table 32 Backhoe hydraulic cylinder motion parameter table 液壓缸種類 參數(shù)意義 瞬時長度 瞬時力臂 全縮長度 全縮力臂 全伸長度 全縮力臂 性能參數(shù) 參數(shù)符號 動臂液壓缸 L1/e1 L1min/e10 L1max/e1z λ1=L1max/L1min 斗桿液壓缸 L2/e2 L2min/e20 L2max/e2z λ2=L2max/L2min 鏟斗液壓缸 L3/e3 L3min/e30 L3max/e3z λ3=L3max/L3min XX 工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 圖 31反鏟機構(gòu)自身幾何參數(shù)計算簡圖 Figure 31 Backhoe institutions themselves geometry calculation diagram 挖掘機工作機構(gòu)設(shè)計 18 鏟斗機構(gòu)的設(shè)計 鏟斗機構(gòu)的運動分析 鏟斗相對于 XOY 坐標系的運動是 L1 、 L2 、 L3的函數(shù)，現(xiàn)討論鏟斗相對于斗桿的運動，如圖 32 所示， G 點為鏟斗油缸與斗桿的鉸點， F 點為斗桿與動臂的鉸點， Q 點為鏟斗與斗桿的鉸點， V點為鏟斗的斗齒尖點 ， K 點為連桿與鏟斗的餃點， N 點為曲柄與斗桿的鉸點， M 點為鏟斗油缸與曲柄的鉸點， H 點為曲柄與連桿的鉸點。整機穩(wěn)定問題等，并且同樣的反鏟裝置還有較多的形式，對計算位置的選擇，看法很不一致，更無統(tǒng)一的規(guī)定。但結(jié)構(gòu)件不利的工況和在該工況下的危險截面往往不止一個，這需要分別計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。具體見表 3表 32 和圖 31）然后對其初步 選取來進行分析，確定這些結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸，而這就必須要對其結(jié)構(gòu)進行受力分析。必須注意，當(dāng) L1 、 L2 和 L3 為一組定值時只有一組 Xv 和 Yv 組值與其對應(yīng)，反之，對于Xv 和 Yv 的一組定值卻有許多組 L1 、 L2 和 L3值與其相應(yīng)。設(shè)計平面直角坐標系，使 X 軸與地平面重合， Y 軸與挖掘機回轉(zhuǎn)中心線重合。反鏟裝置的幾何位置取決于動臂液壓缸的長度 L斗桿液壓缸的長度 L2和鏟斗液壓缸的長度 L3。有些不同點在運動學(xué)上還能以通用的數(shù)學(xué)表達式表示。 XX 工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 3 反鏟工作裝置的設(shè)計 整個工作裝置由動臂、斗桿、鏟斗及油缸和連桿機構(gòu)組成。3） 高壓變量系統(tǒng)，大多采用橫功率調(diào)節(jié)的軸向柱塞泵，系統(tǒng)工作壓力為 32MPa 左右，當(dāng)外負荷變化時液壓泵能夠自動調(diào)節(jié)流量，達到充分利用發(fā)動機功率的目的，而且效率高，在中型和大型挖掘機中得到廣泛的應(yīng)用。 2） 高壓定量系統(tǒng)，采用徑向偏心柱塞泵，系統(tǒng)工作壓力為 32MPa左右。這兩項要求需要由液壓系統(tǒng)來保證。除輔助動作不需全功率驅(qū)動以外，其他都是挖掘機的主要動作，要考慮全功率驅(qū)動。液壓系統(tǒng)的功能是把發(fā)動機的機械能以油液為介質(zhì)，利用液壓泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗埽M行傳送，然后通過液壓缸和液壓馬達等執(zhí)行元件轉(zhuǎn)返為機械能，實現(xiàn)各種動作。輪胎式行走裝置的特點是機動性好，運行速度快（通常達 20km/h） 本次設(shè)計選用履帶式行走裝置。 單斗液壓挖掘機的行走裝置按照結(jié)構(gòu)的不同可分履帶式和輪胎式兩大類。同時又使挖掘 機能在工作時作場內(nèi)運行及轉(zhuǎn)移工地時作運輸性（輪式行走裝置）運行。如圖 22 所示，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。 3）確定鏟斗與鏟斗油缸的連接方式 鏟斗與鏟斗液壓缸有三種形式，其區(qū)別主要在于液壓缸活塞桿端部與鏟斗的連接方式不同，分別為直接連接，鏟斗、斗桿與鏟斗液壓缸組成四連桿機構(gòu)；鏟斗液壓缸通過搖桿和連桿與鏟斗相連，它們與斗桿一起組成六連桿機構(gòu)；第三種與第二種類似，區(qū)別在于前者液壓缸活塞桿端鉸接于搖桿兩端之間。 鉸點位置的確定需要反復(fù)進行。在斗桿油缸和鏟斗油缸同時伸出最長時，鏟斗前臂和動臂之間的距離應(yīng)大于 10cm。斗桿擺角范圍一般取 100176。油缸全伸時的力矩應(yīng)該足以支撐滿載鏟斗和斗桿靜止不動。 2）確定斗桿與斗桿油缸的連接方式 在確定斗桿油缸鉸點時應(yīng)考慮： ① 保證斗桿油缸產(chǎn)生足夠的斗齒挖掘力。大部分中小型液壓挖掘機以反鏟作業(yè)為主，因此都 采用動臂支點靠前布置的方案。動臂的下支承點（即動臂與轉(zhuǎn)臺的鉸點）可以設(shè)在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心之前，并稍高于轉(zhuǎn)臺平面 [5]。油缸前傾布置方案，當(dāng)動臂油缸全伸出時，將動臂舉升至上極限位置，動臂油缸軸線向轉(zhuǎn)臺前方傾斜。故采用安裝方式為螺栓連接的斗齒制成的鏟斗，其切削前緣中間略微突出，不帶側(cè)齒，側(cè)壁略微呈凹形的中小型挖掘機常用鏟斗。時多采用橡膠卡銷結(jié)構(gòu)。 目前，國產(chǎn)挖掘機斗齒安裝方式主要有兩類，斗容量 q≤179。挖硬土或碎石時還能把石塊從土壤中耙出。為此比值大于 50： 1 時，顆粒尺寸的影響顆不考慮，視物料為均質(zhì)。 ② 要使物料易于卸凈。鏟斗內(nèi)壁不宜設(shè)置橫向凸緣、棱角等。鏟斗的作業(yè)對象繁多，作業(yè)條件也不同，用一個鏟斗來適應(yīng)任何作業(yè)對象和條件較困難。在設(shè)計中由于不需要調(diào)節(jié)斗桿的長度，故采用整體式斗桿。 出于對設(shè)計整體和難易程度的分析，選用整體式彎動臂。其組合方式有兩類，一類用輔助連桿（或液壓缸）連接，另一類用螺栓連接。一般說，長期用于作業(yè)相似的反鏟采用整體式動臂結(jié)構(gòu)比較合適。為了擴大機械通用性，提高其利用率。整體式彎動臂結(jié)構(gòu)簡單、低廉，剛度相同時結(jié)構(gòu)重量較組合式動臂輕。直動臂構(gòu)造簡單、輕巧、布置緊湊，主要用于懸掛式挖掘機。反鏟動臂分為整體式 和組合式兩類。卸完后，工作裝置再轉(zhuǎn)至挖掘位置進行第二次挖掘循環(huán)。 挖掘機工作機構(gòu)設(shè)計 10 1斗桿油缸； 2油管； 3動臂； 4動臂油缸； 5鏟斗； 6連桿； 7曲柄： 8鏟斗油缸； 9斗桿 . 圖 21 反鏟裝置組成圖 Figure 21 Backhoe device to form figure 挖掘作業(yè)時，接通回轉(zhuǎn)馬達、轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，使工作裝置轉(zhuǎn)到挖掘位置 ，同時操縱動臂缸小腔進油使液壓缸回縮，動臂下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進油而伸長，使鏟斗進行挖掘和裝載工作。動臂下鉸點鉸接在轉(zhuǎn)臺上，通過動臂缸的伸縮，使動臂連同整個工作裝置繞動臂下鉸點轉(zhuǎn)動。 h1 最大挖掘高度 /mm 5210 鏟斗挖掘力 /kN 最大卸載高度 /mm 3680 斗桿挖掘力 /kN 發(fā)動機名稱 洋馬 4TNV88 全長 /mm 6080 發(fā)動機排量 /L 反鏟工作裝置構(gòu)成 圖 21 為液壓挖掘機工作裝置基本組成及傳動示意圖。 全高 /mm 2610 額定功率 /kW 最大挖掘半徑 /mm 5890 最高行駛速度 /km 最終確定本設(shè)計的主要性能規(guī)格，見表 22。 代入并對比后得 l1=3m， l2=。 得出：最大挖掘半徑 —— R1=～ 最大挖掘深度 —— H1MAX=～ 最大挖掘高度 —— H2MAX=～ 最大卸載高度 —— H3MAX=～ 經(jīng)過對比后最終選定 R1=； H1MAX=； H2MAX=； H3MAX= 據(jù)統(tǒng)計，最大挖掘半徑 R1數(shù)值一般與 動臂長、斗桿長和鏟斗長的和值很接近， XX 工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 由經(jīng)驗公式 2113311 1 _ lKlKLRl =+= （ 22） 對于一定的工作尺寸而言，動臂與斗桿之間的長度可在很大范圍內(nèi)選擇。 性能 最大行走速度 高速 km/h 低速 km/h 3 鏟斗挖掘力 kN 42 斗桿挖掘力 kN 28 尺寸 全長 mm 5935 6060 5925 5920 挖掘機工作機構(gòu)設(shè)計 8 全寬 mm 1960 2080 1950 1840 全高 mm 2550 2470 2545 2560 工作范圍 最大挖掘半徑 mm 6120 6250 6110 6110 最大挖掘深度 mm 3800 3850 3780 3820 最大挖掘高度 mm 5850 5800 5530 5770 最大卸載高度 mm 4160 4080 3890 4090 發(fā)動機 名稱 S4D8731 ISUZU CC4JG1 4M40 排量 L 續(xù)表 生產(chǎn)商 中國 韓國 日本 美國 三一重工 現(xiàn)代 神鋼 凱斯 產(chǎn)品型號 SY55C9 R609 SK55SR CX55B 工作重量 kg 5780 5660 5260 5300 額定功率 kW 39 標準斗容 m179。； 整機重量 5300kg。 為促進我國液壓挖掘機制造業(yè)的發(fā)展，新修訂的《液壓挖掘機基本參數(shù)》標準，采用機重與標準斗容為標志，液壓挖掘機新產(chǎn)品設(shè)計或老產(chǎn)品的改進、整頓、變型設(shè)計等形式和參數(shù)的確定都應(yīng)符合標準規(guī)定。因為通過這三個參數(shù)可以從使用要求、機械本身的技術(shù)性能和技術(shù)經(jīng)濟指標、動力裝置的配套、國際上統(tǒng)一的標準以及 傳統(tǒng)習(xí)慣等方面反映液壓挖掘機的級別。 XX 工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 2 挖掘機工作機構(gòu)總體設(shè)計 挖掘機的主要參數(shù)及選 擇 液壓挖掘機的主要參數(shù) (或稱基本參數(shù) )有以下幾類： 1）尺寸參數(shù) 如工作尺寸、機體外形尺寸和工作裝置尺寸等； 2）質(zhì)量參數(shù) (習(xí)慣稱重量參數(shù) ) 如整機重、各主要部件 (或總成 )的重等； 3）功率參數(shù) 如發(fā)動機、液壓系統(tǒng)及主要機構(gòu)功率、力和速度等； 4）經(jīng)濟指標的參數(shù) 如作業(yè)周期、生產(chǎn)率等。而關(guān)于反鏟式單斗液壓挖掘機的相關(guān)文獻也很多，這些文獻從不同側(cè)面對工作裝置的設(shè)計進行了論述。而工作裝置作為挖掘機的重要組成部分，對其研究和控制是對整機開發(fā)的基礎(chǔ)。它與挖斗、推土鏟、液壓破碎錘等多種作業(yè)裝置配套使用后，具有挖掘、裝載、清溝、破碎等多種功能。小挖機動能力強、體積小，適合于各種土方量分散、作業(yè)范圍狹窄的工況。以下，或指機重在 8T 以內(nèi)的挖掘機產(chǎn)品，產(chǎn)品歸類為小型工程機械，在世界工程機械市場，屬銷量最大的工程機械產(chǎn)品之一。 4）挖掘機的使用和維修。 2）反鏟工作裝置設(shè)計。 設(shè)計內(nèi)容概述 本畢業(yè)設(shè)計主要對由動臂、斗桿、鏟斗、搖桿、連桿機構(gòu)組成的挖掘機工作機構(gòu)進行設(shè)計。 7）易于實現(xiàn)自動化。便于組織專業(yè)化生產(chǎn)，進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。 6）易實現(xiàn)“三化”、提高質(zhì)量。 5）操作簡便、靈活。 4）機構(gòu)布置合理緊