【正文】 gest discharge height calculation diagram如圖36所示，當(dāng)斗桿油缸全縮，動(dòng)臂油缸全伸時(shí)，QV連線處于垂直狀態(tài)時(shí)，得最大卸載高度為: (335)3） 水平面最大挖掘半徑NH搖臂；HK連桿；C動(dòng)臂下鉸點(diǎn)；A 動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn)；B動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn)；F動(dòng)臂上鉸點(diǎn)；D斗桿油缸上鉸點(diǎn)；E斗桿下鉸點(diǎn)；G鏟斗油缸下鉸點(diǎn)；Q鏟斗下鉸點(diǎn)；K鏟斗上鉸點(diǎn)；V鏟斗斗齒尖圖37 停機(jī)面最大挖掘半徑計(jì)算簡圖Fig 37 Engine off surface biggest excavating radius calculation diagram如圖37所示，當(dāng)斗桿油缸全縮時(shí)，F(xiàn). Q. V三點(diǎn)共線，且斗齒尖v和鉸點(diǎn)C在同一水平線上，即YC= YV，得到最大挖掘半徑為: (336)式中： (337)4） 最大挖掘半徑R最大挖掘半徑時(shí)的工況是水平面最大挖掘半徑工況下C、V連線繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)到水平面而成的。5） 最大挖掘高度H2max最大挖掘高度工況是最大卸載高度工況中鏟斗繞Q點(diǎn)旋轉(zhuǎn)直到鏟斗油缸全縮而形成的。4 工作裝置基本尺寸的確定 斗形參數(shù)的確定斗容量q ： q = m3平均斗寬B：其可以由經(jīng)驗(yàn)公式和差分法選擇，又由續(xù)表知：當(dāng)q = m3時(shí)， B = 當(dāng)q = m3時(shí)， B = 則當(dāng)q = ，B = +（）247。轉(zhuǎn)斗挖掘滿轉(zhuǎn)角（2φ）：在經(jīng)驗(yàn)公式 q = R2B（2φsin2φ）KS中，KS為土壤的松散系數(shù)，將q = m3和B = ：2φsin2φ = φ = 95176。鏟斗兩個(gè)鉸點(diǎn)K、Q之間的間距l(xiāng)24和l3的比值k2的選?。禾髮⒂绊憴C(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性，太小則影響鏟斗的結(jié)構(gòu)剛度，初選特性參數(shù)k2 = 。 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定我們根據(jù)在第二章中的圖29工作裝置結(jié)構(gòu)簡圖，來計(jì)算出動(dòng)臂、斗桿、連桿及鏟斗的基本參數(shù)。[1]由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和參考其它同斗容機(jī)型，初選特性參數(shù)k3 = （k3 = ）鉸點(diǎn)A坐標(biāo)的選擇：由底盤和轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合同斗容其它機(jī)型的測繪，初選：XA = 430 mm YA = 1200mm 與的計(jì)算由統(tǒng)計(jì)分析，最大挖掘半徑R1值與l1+l2+l3的值很接近，由已給定的最大挖掘距離R已初步選定的l3和k1，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式有：l2 =則: 與的計(jì)算如圖41所示，在CZF中 l42 = k3l41 = 2585 = 3620mmα3 9= ∠ZFC = 的計(jì)算由經(jīng)驗(yàn)和反鏟工作裝置對閉鎖力的要求初取k4 = [2]。斗桿油缸全縮時(shí)，∠CFQ =最大，依經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和便于計(jì)算，初選 由于采用雙動(dòng)臂油缸，∠BCZ的取值較小，初取∠BCZ = 5176。則 l7 =σl5 = 750 = 2335mm (412)=ρl5 = 750 =1880mm (413)L1max =λ1L1min =1880 = 3010mm (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 =200kg當(dāng)處于最大挖掘深度時(shí)由圖37有 (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 = == (418)在418式中說明動(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。+176。= 93176。e1 = 750mm則此時(shí)動(dòng)臂油缸提升力矩:MT = F1 e1= 106π(70)21062 = 105 ＞MZ (420)故滿足要求。θ1 =θ1max =152176。α2 = 176。同419的計(jì)算可求得此時(shí)的動(dòng)臂油缸的力臂e2 = 375 mm此時(shí)動(dòng)臂油缸的提升力矩MT可參考420求得：MT = 105 ＞MZ′說明滿足要求。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)由423知, 越大,則e20越小,就要盡量減少,初?。害?max = 90176。/() = 2215mmL2max = L2min + 2l9sin (/2) = 2215 + 2940Sin45176。解得：l8 = 2995mm而∠EFQ取決于結(jié)構(gòu)因素和工作范圍,一般在130176。之間[1].初定∠EFQ=150176。. 鏟斗機(jī)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（sinφD0 +1）φD0 =55176。l12：搖臂的長度；l29：連桿的長度；l3：鏟斗的長度；l2：斗桿的長度；F：斗桿的下鉸點(diǎn)；G：鏟斗油缸的下鉸點(diǎn)；N：搖臂與斗桿的鉸接點(diǎn)；K：鏟斗的上鉸點(diǎn)；Q：鏟斗的下鉸點(diǎn).圖43 鏟斗機(jī)構(gòu)計(jì)算簡圖Fig 43 Scoop organization calculation diagram在圖43中，l12：搖臂的長度；l29：連桿的長度；l3：鏟斗的長度；l2：斗桿的長度；F：斗桿的下鉸點(diǎn)；G：鏟斗油缸的下鉸點(diǎn)；N：搖臂與斗桿的鉸接點(diǎn)；K：鏟斗的上鉸點(diǎn)；Q：鏟斗的下鉸點(diǎn)。粗略計(jì)算知斗桿挖掘平均阻力 F3J max = F3J max /2 =69KN 挖掘阻力F3J 所做的功W3J： (424) = = 106 由圖44知，鏟斗油缸推力所做的功W3： = (4 25)由功的守恒知鏟斗油缸推力所做的功W3 應(yīng)該等于鏟斗挖掘阻力所做的功W3J ：W3 = W3J (426)將42425式代入426中計(jì)算可得：L3min = 1720mm則 L3max =λ3 L3min =2750mm剩余未選定的基本尺寸大部分為連桿機(jī)構(gòu)尺寸，其應(yīng)滿足以下幾個(gè)條件：1） 挖掘力的要求：鏟斗油缸的挖掘力應(yīng)與轉(zhuǎn)斗最大挖掘阻力相適應(yīng)，當(dāng)斗齒尖處于V1時(shí)，斗桿油缸的理論挖掘力應(yīng)不低于最大挖掘阻力的80% [1]。2） 幾何相容。在保證以上兩個(gè)條件，通過經(jīng)驗(yàn)公式和同斗容的其它機(jī)型的測繪對照，初步選定剩余的基本尺寸如下：HK = 500mm； HN = 600mm；NQ = 686mm； FN = l2NQ = 2314mm； GF = 800mm；由預(yù)選∠GFN = 60176。5 工作裝置結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)整個(gè)工作裝置由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗及油缸和連桿機(jī)構(gòu)組成，要確定這些結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸，必須要對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。但結(jié)構(gòu)件不利的工況和在該工況下的危險(xiǎn)截面往往不止一個(gè)，這需要分別計(jì)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。 斗桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 斗桿的受力分析斗桿主要受到彎矩的作用，故要找出斗桿中的最大彎矩進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。即動(dòng)臂油缸全縮。3） 鏟斗齒尖在動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)和斗桿與鏟斗鉸點(diǎn)的連線上。2） 斗桿油缸的力臂最大。4） 挖掘阻力對稱于鏟斗，無側(cè)向力 Wk的作用。該工況的具體簡圖如圖51所示。在該工況下存在的力有：工作裝置各部件所受到的重力Gi；作用在鏟斗上的挖掘阻力，包括切向阻力W法向阻力W側(cè)向阻力W3。由圖51可知CF的向量可以表示為：FC = 由前面的章節(jié)計(jì)算結(jié)果知：∠ZFC = 176。在△DEF中 ∠DEF=90176。在□CDEF中 ∠EFC =∠ZFC+∠DFZ+∠EFD= 176。+72176?！螮FQ在前一章節(jié)已經(jīng)初定為150176。）/2=274mm取鏟斗為研究對象，如圖52所示，并對Q點(diǎn)取矩，則有：∑MQ = 0（F0D W1）l3 –G3 r2′ = 0（105 W1） = 0解得：W1 =105 N法向阻力W2 的求解：工作裝置所受重力對C點(diǎn)取矩有：∑MC（Gi）= G1X1 +（G2 +G5）X2 + G3X3+G4+ G6X2 （54） = 104+（700+200）10+7000+2000+1300 = 105 N W1到C點(diǎn)的距離r0 （55） = 3000+15505400（） = 3280mm W2到C點(diǎn)的距離 （56）法向阻力W2決定于動(dòng)臂油缸的閉鎖力F1′ ，取整個(gè)工作裝置為研究對象，則有：∑MC = 0F1′ e1+ ∑MC（Gi ） W1 r0 W2 r1 = 0 （57）將5556代入57中解之解得：W2 = 105 N 斗桿有油缸作用力P2g′的求解：FQ向量在X軸上的模值：XFN = =3000 =1590mm如圖51所示，取斗桿（帶斗和連桿機(jī)構(gòu)）為研究對象，則有：∑MC = 0 （58）P2g′103（+）7103解得：P2g′= 105 N 而此時(shí)的斗桿閉鎖力P2′= π（70）2= 105 N，略大于P2g′，說明閉鎖力足夠。故要先計(jì)算出制動(dòng)力矩。105 N （59）在所設(shè)計(jì)的液壓挖掘機(jī)中采用的是液壓制動(dòng)，由經(jīng)驗(yàn)公式可求得回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的最大制動(dòng)力矩MB：MB= Mφ=105 NWK = MB / XV = 105/ = 105 （510）Q點(diǎn)作用力與作用力矩RQx 、RQy、MQx、MQy的求解：取連桿機(jī)構(gòu)為研究對象，如圖53所示，則有：NH搖臂；HK連桿；G3鏟斗油缸的推力；RK–連桿的作用力；RN–搖臂的作用力圖53 連桿機(jī)構(gòu)計(jì)算簡圖Fig 53 Link motion gear calculation diagram （511） （512）由51512式可解得：RN = 105 N； Rk =105 N如圖52所示，取整個(gè)鏟斗為研究對象，以V點(diǎn)為新坐標(biāo)的原點(diǎn)，VQ為X3軸，過V點(diǎn)與VQ垂直的直線為Y3，建立X3O3Y3坐標(biāo)，則有： （513）解得：RQx = 105N （514）解得：RQy = 105 NMQy WK l3 W2 b/2= 0 （515）105105= 0解得：MQy = 105 MQx–W1b/2= 0 （516） 解得：MQx =105 H搖臂 HK連桿 F3鏟斗油缸的推力 RK–連桿的作用力RX–搖臂的作用力沿HK連線上的分力 RY–搖臂的作用力沿HK連線垂直方向上的分力圖54 曲柄和連桿受力圖Fig 54 Crank and connecting rod freebody diagramN點(diǎn)作用力與作用力矩RNx 、RNy的求解：取曲柄和連桿為研究對象，如圖54所示，則有： （517）解得：RNx = 105 NRN