【正文】 。然后，在滿足機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求的基礎(chǔ)上對各機(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?！　》寸P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。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) 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)林開發(fā)、港口建設(shè)、國防工事等的土石方施工和礦山采掘工業(yè)中，對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，其在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用將越來越顯著。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)，對其分析計(jì)算至關(guān)重要。在挖掘力分析基礎(chǔ)上，可對各桿件鉸接點(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，對其研究和控制是對整機(jī)開發(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)面對工作裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述。當(dāng)前，國際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)正向大型化、微型化、多能化和專用化的方向發(fā)展。我國己經(jīng)形成了挖掘機(jī)的系列化生產(chǎn)，近年來還開發(fā)了許多新產(chǎn)品，引進(jìn)了國外的一些先進(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三一重工生產(chǎn)的SANY200C進(jìn)行現(xiàn)場測繪，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)成及研究內(nèi)容本論文主要對由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、銷軸、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)。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，可以對工作裝置進(jìn)行適當(dāng)簡化處理[3]。進(jìn)一步簡化得圖如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。21 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 ；2 –橡膠卡銷；3 –齒座； 4–斗齒圖27 卡銷式斗齒結(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，～，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度與全縮長度之比：λ1=λ2=λ3=。、3 工作裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)分析動(dòng)臂油缸的最短長度；動(dòng)臂油缸的伸出的最大長度；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)算簡圖φ1是L1的函數(shù)。如圖31所示，圖中動(dòng)臂油缸的最短長度；動(dòng)臂油缸的伸出的最大長度；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；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)；C：動(dòng)臂的下鉸點(diǎn)。F點(diǎn)的坐標(biāo)為 XF = l30+l1cosα21 YF = l30+l1Sinα21 (34)C點(diǎn)的坐標(biāo)為 XC = XA+l5COSα11 = l30 YC = YA+l5Sinα11 (35)動(dòng)臂油缸的力臂e1 e1 = l5Sin∠CAB (36)顯然動(dòng)臂油缸的最大作用力臂e1max= l5，又令ρ = l1min/ l5,δ = l7/ l5。斗桿的位置參數(shù)是l2，這里只討論斗桿相對于動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)，即只考慮L2的影響。（1） 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i利用圖33，可以知道求得以下的參數(shù)：在三角形HGN中 α22 = ∠HNG = COS1[（l152+l142L32）/2l15l14]α30 = ∠HGN = COS1[（L32+ l152 l142）/2L3l14]α32 = ∠HNG = π ∠MNG ∠MGN =π α22α30 (311)在三角形HNQ中L272 = l132 + l212 + 2COSα23l13l21∠NHQ = COS1[（l212+l142 L272）/2l21l14] (312)在三角形QHK中α27 = ∠QHK= COS1[（l292+l272L242）/2l29l27] (313)在四邊形KHQN中∠NHK=∠NHQ+∠QHK (314)鏟斗油缸對N點(diǎn)的作用力臂r1r1 = l13Sinα32 (315)連桿HK對N點(diǎn)的作用力臂r2r2 = l13Sin ∠NHK (316)而由r3 = l24，r4 = l3 有[3]連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比i = （r1r3）/（r2r4） (317)顯然317式中可知，i是鏟斗油缸長度L2的函數(shù)，用L2min代入可得初傳動(dòng)比i0，L2max代入可得終傳動(dòng)比iz。當(dāng)鏟斗油缸長度L3分別取L3max和L3min時(shí)，可分別求得鏟斗的最大和最小轉(zhuǎn)角θ3max和θ3min，于是得鏟斗的瞬間轉(zhuǎn)角:φ3 = θ3θ3min (320) 鏟斗的擺角范圍: φ3 = θ3maxθ3min (321) 圖33 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比計(jì)算簡圖（3） 斗齒尖運(yùn)動(dòng)分析見圖34所示，斗齒尖V點(diǎn)的坐標(biāo)值XV和YV，是L1 、LL3的函數(shù)只要推導(dǎo)出XV和YV的函數(shù)表達(dá)式，那么整機(jī)作業(yè)范圍就可以確定，現(xiàn)推導(dǎo)如下:由F點(diǎn)知：α32= ∠CFQ= π –α3α4α6θ2 (322)在三角形CDF中：∠DCF由后面的設(shè)計(jì)確定，在∠DCF確定后則有：l82 = l62 + l12 2COS∠DCFl1l6 (323)l62 = l82 + l12 2COSα3l1l8 α3 = COS1（l82+l12–l62）/2l1l8 (324)在三角形DEF中L22 = l82 + l92 2COSθ2l8l9 圖34 齒尖坐標(biāo)方程推導(dǎo)簡圖1則可以得斗桿瞬間轉(zhuǎn)角θ2 θ2 = COS1[（l82+l92 L22）/2l8l9] (325)αα6在設(shè)計(jì)中確定。在列出以上的各線段的長度和角度之間的關(guān)系后，利用矢量坐標(biāo)我們就可以得到各坐標(biāo)點(diǎn)的值。通過兩者的幾何關(guān)系，我們可計(jì)算得到：l 30 = 85mm ；l 40 = 9800mm。具體分析方法和最大卸載高度工況的分析類似。 = 再參考其它機(jī)型的平均斗寬預(yù)初定B = = 1040mm挖掘半徑R：按經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和參考同斗容的其它型號(hào)的機(jī)械，初選R = 1450mm 。由于鏟斗的轉(zhuǎn)角較大，而k2的取值較小，故初選α10 = ∠KQV =110。斗桿油缸全縮時(shí)，∠ CFQ =α32 –α8最大，依經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和便于計(jì)算，初選（α32 –α8）max = 160 。則l7 = σl5 = 864= 2687mm (412)L1min =ρl5 = 864 =1998mm (413)L1max =λ1 L1min = 1998 = 3190mm (414)至此，動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的各主要基本參數(shù)已初步確定。將以上的數(shù)值代入到415式中可以解得： W1J = 105N。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 = α2 =θ1 +α21 α11 =34 + 47 – = 由圖37有MG ≈ （G1/2 +G2 +G3 +G4 +G5 +G6 ）l1COS20 = （660+700 +700 +200 +115 +130 ）COS20 = 104N .m (417)動(dòng)臂油缸的閉鎖力與工作裝置重力所產(chǎn)生的力矩（對C點(diǎn)的矩）：M3 = F1′l7 l5 Sinθ1min / l1min + MG = 2105 Sin34/ + 105 = 105 N .m ≈M1J = 105 (418)在418中說明動(dòng)臂油缸的閉鎖力與工作裝置重力所產(chǎn)生的力矩略大于平均挖掘阻力，滿足要求。θ1 =θ1max =118 α32 =α32max = 160α2 = α21 =θ1（α2 +α11） = 118（ + ） = 37 α37 =α32 （πα21）=160（18037） = 17則工作裝置所受重力和土的重力所產(chǎn)生的載荷力矩MZ′：MZ′ = G1+4 H1 + GG+D（H1+l2COS39/2）+ GT （H1+l2COS39–l3/2） = （1320+200） + （+3COS17/2）10+ 15300（+3） (421) = 此時(shí)對于動(dòng)臂油缸而言：L1 = L1ma