【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 通信技術(shù)等新技術(shù)日益滲透到液壓挖掘機(jī)技術(shù)中，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的液壓挖掘機(jī)技術(shù)水平得以迅速提高， 使一度與國外技術(shù)水平縮小的國產(chǎn)液壓挖掘機(jī)再次與國外液壓挖掘機(jī)差距拉大了。 隨著我國改革開放的進(jìn)一步深入，國家對基礎(chǔ)建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施投資的規(guī)模日益擴(kuò)大，國內(nèi)用戶對高質(zhì)量、高水平、高效率的液壓挖掘機(jī)的需求愈來愈迫切。積極發(fā)展高性能國產(chǎn)液壓挖掘機(jī)已迫在眉睫。 雖然液壓挖掘機(jī)的發(fā)展很快，但是液壓挖掘機(jī)仍然存在著各種問題： （ 1）控制精度的要求并不高，多數(shù)在 100mm 之內(nèi)，并不像其它領(lǐng)域機(jī)器人運(yùn)動控制要求到 10mm 之內(nèi)，或者更高。多數(shù)研究者在實(shí)現(xiàn)以上控制精度時，鏟斗末端速度比較低，最快的也在 150mm/s 之內(nèi)，而這個重要參數(shù)直接影響挖掘機(jī)的工作效率，所以，保證精度的情況下，提高鏟斗末端速度是本文需要解決的問題之一。 （ 3）挖掘機(jī)工作裝置作為一種典型的工程 機(jī)械復(fù)雜機(jī)電液系統(tǒng)，由于其自身的特點(diǎn)，該項(xiàng)研究是比較困難的工作。以上各類不確定量都將對系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性和動態(tài)特性產(chǎn)生極大的影響。 重量參數(shù)的初步確定 重量參數(shù)包括整機(jī)重量及各總成的重量 1． 整機(jī)重量初步確定 整機(jī)重量可以通過類比國內(nèi)外同類型樣機(jī)得出（必須有同類型樣機(jī) 2～ 3 個） 類比公式： 12GG設(shè)計機(jī)重樣機(jī)機(jī)重 = 12qq 設(shè)計機(jī)重： 4t 額定斗容 q= 1） 徐工集團(tuán) xe40 液壓挖掘機(jī) 整機(jī)重量 斗容 q= 畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 58 頁 第 8 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 2） 小松 KOMATSU_PC35MR2_挖掘機(jī) 整機(jī)重量 斗容 q= 取樣機(jī)機(jī)重 G2= q2= 據(jù)計算的設(shè)計機(jī)重 G1= 2． 各總成重量的初步確定 各總成重量包括：反鏟作業(yè)裝置、底盤和平臺重量參數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)公式： iiGG k G? 確定。 反鏟作業(yè)裝置重量參數(shù) k=；底盤重量參數(shù) k=；平臺重量參數(shù) k= 反鏟作業(yè)裝置重量 G=； 底盤重量 G=；平臺重量 G= 機(jī)體尺寸包括：機(jī)體的外形尺寸、工作裝置尺寸和工作尺寸等。 表 機(jī)體外形尺寸 名稱 機(jī)體尺寸系數(shù) 計算結(jié)果 (m) 取值 (m) 履帶長度 軌距 轉(zhuǎn)臺寬度 司機(jī)棚高度 轉(zhuǎn)臺底部離地高 尾部半徑 前部離回轉(zhuǎn)中心 機(jī)棚總高 履帶總高 底架離地隙 臂鉸離回轉(zhuǎn)中心 臂鉸與液壓缸鉸距 臂鉸與液壓缸鉸傾角 45176。 ~40176。~160176。 ~180176。 動臂結(jié)構(gòu)型式的初步確定 反鏟動臂可分為整體式和組合式兩類 1)整體式動臂有直動臂和彎動臂兩種。整體式動臂結(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。用于長期作業(yè)條件相似的挖掘機(jī)。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。 斗桿結(jié)構(gòu)型式的初步確定 斗桿有整體式和組合式兩種，大多數(shù)挖掘機(jī)都采用整體式斗桿，當(dāng)需要調(diào)節(jié)斗桿長度或杠桿比時采用跟換斗桿的辦法，或者在斗桿上設(shè)置 2~4 個可供調(diào)節(jié)時選擇的與動臂端部鉸接的孔。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 58 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 整體式斗桿 傳動型式的初步確定 液壓系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)壓力和液壓泵特 性可以分為中高壓和高壓定量系統(tǒng)、高壓變量系統(tǒng)。在中型和大型挖掘機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。 單斗液壓挖掘機(jī)的變量系統(tǒng)大多 是雙泵雙回路，根據(jù)兩個回路的變量有無關(guān)聯(lián)，分為分功率和全功率變量兩種，分功率變量系統(tǒng)的功率利用較好，然而由于各回路的流量要分別調(diào)整，動作的配合比較困難，尤其是挖掘機(jī)行走時，司機(jī)必須經(jīng)常手控調(diào)速，使兩條履帶動作協(xié)調(diào)；全功率變量系統(tǒng)的功率利用很好，兩泵流量始終相等，司機(jī)易于掌握調(diào)速。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 58 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 雙泵高壓變量液壓系統(tǒng) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式的初步確定 全回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，按液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)型式可分為“高速方案”和“低速方案”兩類。在高速方案中采用彎軸式軸向柱塞液壓馬達(dá)占多數(shù)，回轉(zhuǎn)支承分為單排滾球式、雙排滾球式、交叉滾柱式和組合滾子式。初選高速彎軸式軸向柱塞液壓馬達(dá)，雙排滾球式回轉(zhuǎn)支承。 G 發(fā)動機(jī)功率 N=5*=23kw 液壓功率 N=4*4=16kw 發(fā)動機(jī)的初步選定 型號、生產(chǎn)廠家、性能指標(biāo) 小松 3D88E5發(fā)動機(jī) 生產(chǎn)廠家：小松集團(tuán) 表 發(fā)動機(jī)參數(shù) 發(fā)動機(jī)型號 : 小松 3D88E5 額定功率 (Kw/rpm): 排量 (L): 畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 58 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 冷卻方式 : 水冷 工作形式 : 4沖程、水冷直列式、直噴發(fā)動機(jī)，行程 :,缸徑 :87mm。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 58 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第二章 履帶式液壓挖掘機(jī)工作裝置 設(shè)計 工作裝置的設(shè)計要滿足任務(wù)書的要求以及結(jié)構(gòu)上的合理。下圖為挖掘機(jī)的工作裝置圖。 斗形參數(shù)的選擇 選擇斗形參數(shù)時，一般考慮以下兩個因素： （ 1）、轉(zhuǎn)斗挖掘時盡量使挖掘阻力小些； （ 2）、轉(zhuǎn)斗挖掘時盡量降低其挖掘能容量。 R、 B及 2? 與 q 之間有以下幾何關(guān)系： 21 ( 2 s in 2 )2sq R B k???? 當(dāng) q 一定時最大挖掘阻力 1maxW 及轉(zhuǎn)斗挖掘能容量 E 隨著 R 的增大而下降。后， 1maxW 和 E 下降漸緩，且 B 的增大， 畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 58 頁 第 15 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 使附加載荷引起的對工作裝置的扭矩和水平轉(zhuǎn)矩隨之增大全面考慮。~100176。則 1maxW 太大；若 2? 90176。 在 q≦ 179。從能量的觀點(diǎn)看，不論 q 如何，B 對 E 的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 R，設(shè)計時應(yīng)兼顧 1maxW 和 E 兩方面，希望兩者都小些，因此R和 B 兩值不宜相差懸殊。 l5 取值過大將使油缸力臂值增大，回轉(zhuǎn)支承受力變大，閉鎖力上升，動臂擺角減小，作業(yè)范圍減小，且使動臂座尺寸變大，給制造和安裝帶來不便； 11? 的值取的過 大，使特性系數(shù) sk 值增大，提升能力下降。左右） A 點(diǎn)位置的確定： 2020A Dx ??mm 左右 D—— 回轉(zhuǎn)支承外徑 Ay? 平臺離地高度 +150mm 左右 類比后取平臺離地高度（ 600~650mm（小挖）； 1100~1150mm（中挖）） 計算得出 : 450Ax mm? 、 750Ay mm? C 點(diǎn)位置的確定： 115 c os?lxx AC ?? 畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 58 頁 第 16 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 11sin??? AC yy 計算得出 250Cx mm? 、 1113Cy mm? 動 臂尺寸參數(shù)的確定 推薦采用整體式彎動臂，考慮挖深及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，取動臂彎角為 1? （ 130176。 確定動臂及斗桿 1l 、 2l 的長度，要滿足作業(yè)要求。圓整后取 123000 , 1820l C F m m l m m? ? ?。 在△ CZF 中（見前圖）根據(jù) 1? ， 1l 求： 141 23 3 11 2 c o sllkk ?? ?? 42 3 41l kl? 2 2 24 2 1 4 139 4 2 1c o s 2l l lZF C a r c ll? ??? ? ? 將 1 2 3 13000 , 1820 , , 130l m m l m m K ?? ? ? ?176。 油缸鉸點(diǎn)的布置綜合考 慮了結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度、油缸本身以及安裝特性，經(jīng)作圖湊出：l l l l22。～ 125176。； （ 2）斗桿油缸全伸時，鏟斗任意轉(zhuǎn)動不得碰動臂； （ 3）保證足夠得挖掘力及必要得閉鎖能力。油缸與動臂之間應(yīng)留有 10mm 左右得間隙?！?170176。 斗桿相對于動臂得初始位置不能超過動臂中心延長線，可取其夾角 為 176。 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計 （ 1）鏟斗連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)滿足： ① 轉(zhuǎn)角要求 為了滿足開挖和最后卸載及運(yùn)輸狀態(tài)的要求，鏟斗的最大轉(zhuǎn)角 3max? 一般在 150176。鏟斗在挖掘過程中轉(zhuǎn)角大致為 90176。鏟斗仰角范圍一般為 0176。這樣還可以適應(yīng)挖掘深溝及垂直側(cè)壁得作業(yè)要求，不使斗底先于斗齒接觸土地。 ② 挖掘力的變化與阻力變化一致 鏟斗機(jī)構(gòu)最大理論挖掘力應(yīng)與最大挖掘阻力相適應(yīng)，一般在 10176。～ 35176。 ③ 幾何相容 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計還需要滿足幾何相容，要保證連桿機(jī)構(gòu)三角形、四邊形在油缸得全行程中任一瞬時斗不被破壞，并且各個構(gòu)件間不發(fā)生干涉碰撞。 （ 3）鏟斗連 桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇 為滿足幾何相容條件，由經(jīng)驗(yàn)公式可計算連桿各構(gòu)件的尺寸參數(shù)。 0010 95 ~ 11 5??? ；取∠ 10 105? ? 176。取 21 230l mm? 2 9 2 41 .5 4 5 0l l m m?? 確定 14 500l mm? 鏟斗油缸在伸縮過程中，由于設(shè)計過程中油缸及斗桿間留由 10mm 左右得間隙，使兩者不發(fā)生干涉。 切削阻力的切向分力： 1 . 3 5m a x1m a xc o s{ [ 1 ] }c o s ( )W C R B A Z X D???? ? ?? 畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 58 頁 第 19 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊