【正文】 279cslll (332)])([o247294716 llK????在 HNQK (333)264??NQV，其在后面的設計中確定。由前面的分析可知：動臂相對于水平面的瞬時轉(zhuǎn)角 、斗桿相對于動臂的瞬時轉(zhuǎn)1?角 和鏟斗相對于斗桿的瞬時轉(zhuǎn)角 與相應的油缸長度是一一對應的。只要知道瞬時的一組 , , ，相應的斗齒尖坐標就12?3?123?確定了。V 點的 X 和 Y 坐標表示為 和 ，其它點的坐標表示方法與 V 點相同，而對各運動構(gòu)件的重心坐標則用相XY應構(gòu)件的重量代號作下標來替換。山東交通學院畢業(yè)設計（論文）17 特殊工作位置計算圖 挖掘機作業(yè)范圍 excavator work range表 挖掘機作業(yè)范圍 excavator work range作 業(yè) 范 圍A 最大挖掘高度（mm）B 最大卸載高度（mm）C 最大挖掘深度（mm）D 最大垂直壁挖掘深度（mm）E 挖出 2400mm 水平面時的最大挖掘深度（mm）F 最大挖掘距離（ mm）G 在地平面的最大挖掘距離（mm）H 最小回轉(zhuǎn)半徑（mm）I 最小回轉(zhuǎn)半徑時的最大高度（mm）（１） 最大挖掘深度 1max谷守領：20 噸履帶式單斗液壓挖掘機工作裝置三維設計18NH搖臂；HK連桿；C動臂下鉸點； A 動臂油缸下鉸點；B動臂與動臂油缸鉸點 。E 斗桿下鉸點； G鏟斗油缸下鉸點；Q鏟斗下鉸點。V鏟斗斗齒尖圖 最大挖掘深度計算簡圖 The biggest mining depth calculation diagram如圖 示，當動臂全縮時，F(xiàn), Q, V 三點共線且處于垂直位置時，得最大挖掘深度為: 32minmax1lYHFV?? 32insllYC??? (334)211)(l?（２） 最大卸載高度 H3maxNH搖臂； HK連桿； C動臂下鉸點；A 動臂油缸下鉸點。F動臂上鉸點；D斗桿油缸上鉸點；E斗桿下鉸點；G鏟斗油缸下鉸點；Q鏟斗下鉸點；K鏟斗上鉸點。F動臂上鉸點；D 斗桿油缸上鉸點；E 斗桿下鉸點 。Q鏟斗下鉸點；K 鏟斗上鉸點。通過兩者的幾何關(guān)系，我們可計算得到： 。具體分析方法和最大卸載高度工況的分析類似。= ；再參考其它機型的平均斗寬預初定 B ==1040mm；挖掘半徑 R：按經(jīng)驗統(tǒng)計和參考同斗容的其它型號的機械，初選 R =1450mm 。/2 = 176。由于鏟斗的轉(zhuǎn)角較大，而 k2 的取值較小，故初選 α10 =∠KQV=110176。 α 與 A 點 坐 標 的 選 取初選動臂轉(zhuǎn)折處軸線夾角 = 120176。的取值對特性參使 k4 減少或使 H1max 增大，這符合反鏟作業(yè)的要求，初選 = 1? 1? 。 如上圖 在 CZF 中? ???????Z25BFZVB?由 334 和 335 有 ????31max3212max1max3 sinsin lllYHC ??? ???? (41)115sinlYA ????? ???3212in1ax ll? (42)??15min32 sislYl A由 4 42 式有： (43)?? ???2min11 28132121ax1ax3axsi isll lHanman?? ???????? ????令 ???? ???????671082naxB?將 A、 B 的值代入 43 式中有谷守領：20 噸履帶式單斗液壓挖掘機工作裝置三維設計22 (44)??????????0167sin93sinsin max12min1max1max3ax1 ????????? ???llH又特性參數(shù) 41axik??則有 4in1ssk (45)?? (46)21min1mincos???2()?將 4 46 代入到 44 式中 (47)??????????7si93isi540638 max12in1ax1 ????????l解之： ???由 42 式有 ??15min12132ax1 sisin???lYllHA??? ? ?ax12i5 nHl ?? ??.62si30469s5400 m7而 θ1min 與 θ1max 需要滿足以下條件 (48)??1221incos?????????? (49)max??將 θ1max 、θ 1min 的值代入 449 中得：ρ = σ = (410)??? （λ= ） （411）????、 滿足 4411 兩個經(jīng)驗條件，說明 ρ、 σ 的取值是可行的。 斗桿機構(gòu)基本參數(shù)的確定山東交通學院畢業(yè)設計（論文）23D：斗桿油缸的下鉸點；E：鏟斗油缸的上鉸點；F 動臂的上鉸點；：斗桿的擺角；l 9：?圖 斗桿機構(gòu)基本參數(shù)計算簡圖 Measures stem institutions basic parameters calculation diagram取整個斗桿為研究對象，可得斗桿油缸最大作用力臂的表達式：e2max = l9 = PGmax （ l2 + l3 ） / P2 =100103 （3000+1550）10 3/π(70)2106 = 940mm (422)斗桿油缸的初始位置力臂 e20 與最大力臂 e2max 有以下關(guān)系 : (423)????20max92max92maxcoscosll????由 423 知, 越大,則 e20 越小,就2max?要盡量減少 ,初?。害?2max = 90176。/() = 2215mmL2max = 2215 + 2940Sin45176。解得：l 8 = 2995mm而 ∠EFQ 取決于結(jié)構(gòu)因素和工作范圍,一般在 130176。 ∠EFQ =150176。谷守領：20 噸履帶式單斗液壓挖掘機工作裝置三維設計24 鏟斗機構(gòu)基本參數(shù)的確定 轉(zhuǎn) 角 范 圍由最大挖掘高度 H2max 和最大卸載高度 H3max 的分析，可以得到初始轉(zhuǎn)角 φD0：H2maxH3max = l3（ sinφD0 +1）93156485 =1550（s inφD0 +1）φD0 =55176。 鏟 斗 機 構(gòu) 其 它 基 本 參 數(shù) 的 計 算l12：搖臂的長度；l 29：連桿的長度；l 3：鏟斗的長度；l 2：斗桿的長度；F：斗桿的下鉸點；G：鏟斗油缸的下鉸點；N：搖臂與斗桿的鉸接點；K：鏟斗的上鉸點；Q：鏟斗的下鉸點.圖 鏟斗機構(gòu)計算簡圖 The bucket institutions calculation diagram如圖 所示，則有： l24 = KQ = k2 l3 = 1550 = L3max 與 L3min 的確定：鏟斗的最大挖掘阻力 F3J max 應該等于斗桿的最大挖掘力，即F3J max = 138KN。 即 PD0≥80% PD0max；當處于最大理論挖掘力位置時∠V1QV 應為 30176。保證△GFN、△ GHN、□HNQK 在 的任意一行程下都不被破壞。則 22cosGNFNGF????A GN = 2035mm至此，工作裝置的基本尺寸均已初步確定。 挖掘機實體建模進行實際操作，首先要對各部件的尺寸進行設計，對零部件的強度和受力進行分析得出它們受力分布圖。主要零部件包括：工作裝置（動臂、斗桿、鏟斗、液壓缸） ，回轉(zhuǎn)裝置，行走裝置。動臂、鏟斗、液壓缸、回轉(zhuǎn)裝置、行走裝置等零件的實體建模步驟大致和斗桿相同，草繪是最重要和最基本的環(huán)節(jié)；草繪完成后，配合上拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃略等命令形成實體，然后對實體進行鏡像特征、剪切、打孔、特征中心、組合等命令，完成實體建模。然后單擊約束配合，根據(jù)零件間的配合關(guān)系進行裝配約束（接觸對齊，角度，平行，同心，距離，垂直等） 。圖 挖掘機Fig. excavator 谷守領：20 噸履帶式單斗液壓挖掘機工作裝置三維設計28 分析運用 solidworks 軟件得到的結(jié)果從中型履帶式液壓挖掘機的三維模型可以看出，挖掘機的整機結(jié)構(gòu)尺寸設計是合理的。山東交通學院畢業(yè)設計（論文）29結(jié) 論在這次設計中，基于中型履帶式液壓挖掘機的現(xiàn)場觀摩，利用網(wǎng)絡和書本資源，結(jié)合機械和力學方面的知識，進行了以下設計工作：（１）在現(xiàn)場觀摩的基礎上，結(jié)合經(jīng)驗公式進行了挖掘機工作裝置的總體設計，對工作裝置進行了運動學分析。（３）完成工作裝置基本尺寸的計算和校核。本論文系統(tǒng)地設計了工作裝置的主要部件，但鑒于時間的限制，未對挖掘機內(nèi)部傳動和控制部分作深入的分析和設計，進一步的工作可以將工程設計理論與計算機軟件相結(jié)合來提高結(jié)構(gòu)設計和分析的效率及準確性。畢業(yè)設計的始終，張老師都給我了悉心的指導，對我受益匪淺。山東交通學院畢業(yè)設計（論文）31參考文獻[1] 段鵬文，[M]. 北京：高等教育出版社， [2] 同濟大學，太原重型機械學院 .單斗液壓挖掘機[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1980：4086，264274.[3] 劉本學. 液壓挖掘機反鏟工作裝置的有限元分析[D]. 西安：長安大學，[4] 金海薇. 液壓挖掘機反鏟工作裝置 CAD/CAM 研究[D]. 沈陽：遼寧工程技術(shù)大學，2022[5] 孫桓，陳作模，葛文杰. 機械原理[M]. 北京：高等教育出版社 [6] 黃東勝，邱斌. 現(xiàn)代挖掘機械[M]. 北京：人民交通出版社， [7]]，．Robotic excavation in construction automation[J]．Roboticsamp。 Alexander, , Air Force construction automation/robotics. In Proc. 10th International Symposium on Automation and Robotics in Construction (ISA