【正文】 ................................................................... 19 α1與 A點(diǎn)坐標(biāo)的選取 ...............................................................................19 l1 與 l2 的選擇 ..........................................................................................20 l41 與 l42 的計(jì)算 .......................................................................................20 l5 的計(jì)算 ..................................................................................................20 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的校核 ........................................................................... 22 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)閉鎖力的校核 ............................................................................22 滿斗處于最大挖掘半徑時(shí)動(dòng)臂油缸提升力矩的校核 ..................................24 滿斗處于最大高度時(shí) ,動(dòng)臂提升力矩的校核 ................................................25 斗桿機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的選擇 ........................................................................... 25 鏟斗機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的選擇 ........................................................................... 27 轉(zhuǎn)角范圍 .................................................................................................27 鏟斗機(jī)構(gòu)其它基本參數(shù)的計(jì)算 ..................................................................27 5 工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................. 29 斗桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................................................ 29 斗桿的受力分析 .......................................................................................29 結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 .......................................................................................38 動(dòng)臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................................................ 40 第一工況位置 ...........................................................................................40 第二工況位置： .......................................................................................45 內(nèi)力圖和彎矩圖的求解 : ............................................................................48 鏟斗的設(shè)計(jì) ................................................................................................... 54 鏟斗斗形尺寸的設(shè)計(jì) .................................................................................54 鏟斗斗齒的結(jié)構(gòu)計(jì)算： .............................................................................54 鏟斗的繪制： ..........................................................................................55 6 銷(xiāo)軸與襯套的設(shè)計(jì) ................................................ 57 銷(xiāo)軸的設(shè)計(jì) ................................................................................................... 57 銷(xiāo)軸 用螺栓的設(shè)計(jì)： ................................................................................... 58 襯套的設(shè)計(jì)： ............................................................................................... 58 7 結(jié)論 ............................................................ 58 致謝 .............................................................. 59 參考文獻(xiàn) .......................................................... 60 1 1 緒論 課 題背景及目 的 挖掘機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的許多行業(yè)被廣泛地采用，如工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水利電氣工程、農(nóng)田改造、礦山采掘以及現(xiàn)代化軍事工程等等行業(yè)的機(jī)械化施工中。挖掘阻力主要與挖掘?qū)ο蠹白陨沓叽鐓?shù)有關(guān)，而挖掘力則受眾多條件限制，危險(xiǎn)工況的分析是關(guān)鍵點(diǎn)。然后，在滿足機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求的基礎(chǔ)上對(duì)各機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行理論計(jì)算，確定各機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)，確定挖掘機(jī)反鏟裝置的基本輪廓。 反鏟裝置作為單斗挖掘機(jī)工作裝置的一種主要形式，在工程實(shí)踐中 占有重要地位。I 鄭州科技學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) II 挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 摘 要 單斗挖掘機(jī)是一種重要的工程機(jī)械，廣泛應(yīng)用于房屋建筑、筑路工程、水利建設(shè)、農(nóng)林開(kāi)發(fā)、港口建設(shè)、國(guó)防工事等的土石方施工和礦山采掘工業(yè)中，對(duì)減輕繁重的體力勞動(dòng)、保證工程質(zhì)量、加快建設(shè)速度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率起著十分巨大的作用。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，單斗挖掘機(jī)的需求量將逐年大幅度增長(zhǎng)，其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用將越來(lái)越顯著。反鏟裝置的各組成部分有各種不同的外形，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用適合的結(jié)構(gòu)并對(duì)其作運(yùn)動(dòng)分析。 挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘機(jī)性能參數(shù)的重要性能指標(biāo)，對(duì)其分析計(jì)算至關(guān)重要。在挖掘力分析基礎(chǔ)上，可對(duì)各桿件鉸接點(diǎn)進(jìn)行力的分析計(jì)算，并進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性分析 。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般工程施工中約有 60%的土方量、露天礦山中 80%的剝離量和采掘量是用挖掘機(jī)完成的。而工作裝置作為挖掘機(jī)的重要組成部分，對(duì)其研究和控制是對(duì)整機(jī)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。而關(guān)于反鏟式單斗液壓挖掘機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)也很多，這些文獻(xiàn)從不同側(cè)面對(duì)工作裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述。 國(guó)內(nèi)外研究 狀況 當(dāng)前，國(guó)際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)正向大型化、微型化、多能化和專(zhuān)用化的方向發(fā)展。我國(guó)己經(jīng)形成了挖掘機(jī)的系列化生產(chǎn)，近年來(lái)還開(kāi)發(fā)了許多新產(chǎn)品，引進(jìn)了國(guó)外的一些先進(jìn)的生產(chǎn)率較高的挖掘機(jī)型號(hào) [1]。目前，單斗液壓挖掘機(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 。電子計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 。 （ 2）更為普遍地采用節(jié)能技術(shù)。 （ 4）工作裝置結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，工作范圍不斷擴(kuò)大。 （ 6）液壓系統(tǒng)不斷改進(jìn)，液壓元件不斷更新。 （ 8）增大鏟斗容量，加大功率， 提高生產(chǎn)效率。 課題研究方法 本文作者對(duì)三一重工生產(chǎn)的 SANY200C 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪，取得了工作裝置的大體數(shù)據(jù)資料。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。 論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容 本論文主要對(duì)由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、銷(xiāo)軸、連桿機(jī)構(gòu)組成挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。 (2) 挖掘機(jī)的工作裝置詳細(xì)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 (4) 工作裝置主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 3 2 總體方案設(shè)計(jì) 工作裝置構(gòu)成 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曲柄： 10鏟斗油缸； 11斗桿 . 圖 21 工作裝置組成圖 圖 21 為液壓挖掘機(jī)工作裝置基本組成及傳動(dòng)示意圖，如圖所示反鏟工作 裝置由鏟斗 連桿 斗桿 1動(dòng)臂 相應(yīng)的三組液壓缸 1, 4,10 等組成。依靠斗桿缸使斗桿繞動(dòng)臂的上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而鏟斗鉸接于斗桿前端，通過(guò)鏟斗缸和連桿則使鏟斗繞斗桿前鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗裝滿后，鏟斗缸和斗桿缸停動(dòng)并操縱動(dòng)臂缸大腔進(jìn)油，使動(dòng)臂抬起， 隨即接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，使工作裝置轉(zhuǎn)到卸載位置，再操縱鏟斗缸或斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉(zhuǎn)進(jìn)行卸土。 在實(shí)際挖掘作業(yè)中，由于土質(zhì)情況、挖掘面條件以及挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的不同，反鏟裝置三種液壓缸在挖掘循環(huán)中的動(dòng)作配合可以是多樣的、隨機(jī)的。 挖掘機(jī)工作裝置的大臂 與 斗桿是變截面的箱梁結(jié)構(gòu)，鏟斗是由厚度很薄的鋼板焊接而成。根據(jù)以上特征，可以對(duì)工作裝置進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化處理 [3]。進(jìn)一步簡(jiǎn)化得圖如 23所示。 動(dòng)臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式 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。 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。 動(dòng)臂油缸與鏟斗油缸的布置 動(dòng)臂油缸裝在動(dòng)臂的前下方，動(dòng)臂的下支承點(diǎn)（即動(dòng)臂與轉(zhuǎn)臺(tái)的鉸點(diǎn)）設(shè)在轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心之前并稍高于轉(zhuǎn)臺(tái)平面 [3]，這樣的布置有利于反鏟的挖掘深度 。并且布置中，動(dòng)臂油缸在動(dòng)臂的兩側(cè)各裝一只，這樣的雙動(dòng)臂在結(jié)構(gòu)上起到加強(qiáng)筋的作用，以彌補(bǔ)前面的不足。 1 2 6 1動(dòng)臂； 2=動(dòng)臂油缸 圖 24 動(dòng)臂油缸鉸接示意圖 2. 4 鏟斗與鏟斗油缸的連接方式 本方案中采用六連桿的布置方式，相比四連桿布置方式而言在相同的鏟斗油缸行程下能得到較大的鏟斗轉(zhuǎn)角， 改善了機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性。如圖 25所示。鏟斗內(nèi)壁不宜設(shè)置橫向凸緣、棱角等。 （ 2） 要使物料易于卸盡。 綜上考慮，選用中型挖掘機(jī)常用的鏟斗結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)如圖 26所示。 1卡銷(xiāo) ； 2 – 橡膠卡銷(xiāo)； 3 – 齒座； 4– 斗齒 圖 27 卡銷(xiāo)式斗齒結(jié)構(gòu)示意圖 原始幾何參數(shù)的確定 （ 1） 動(dòng)臂與斗桿的長(zhǎng)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=。初選動(dòng)臂油缸內(nèi)徑 D1=140mm，活塞桿的直徑 d1=90mm。鏟斗油缸的內(nèi)徑 D3=110mm，活塞桿的直徑 d3=80mm。并按經(jīng)驗(yàn)公式初選各油缸全伸長(zhǎng)度與全縮長(zhǎng)度之比： λ1=λ2=λ3=。 、 、 9 3 工作裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)分析 :min1L 動(dòng)臂油缸的最短長(zhǎng)度； :max1L 動(dòng)臂油缸的伸出的最大長(zhǎng)度； A：動(dòng)臂油缸的下鉸點(diǎn)； B：動(dòng)臂油缸的上鉸點(diǎn)； C：動(dòng)臂的 下鉸點(diǎn) . 圖 31 動(dòng)臂擺角范圍計(jì)算簡(jiǎn)圖 φ 1是 L1 的函數(shù)。如圖 31 所示，圖中 :min1L 動(dòng)臂油缸的最短長(zhǎng)度； :max1L 動(dòng)臂油缸的伸出的最大長(zhǎng)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； A：動(dòng)臂油缸的下鉸點(diǎn)； B：動(dòng)臂油缸的上鉸點(diǎn)