【正文】 。工況Ⅳ時(shí)，F(xiàn)E=1200mm，BE=982mm，F(xiàn)B=2175mm，因此滿足FE+BEFB。(3)轉(zhuǎn)斗油缸與搖臂和機(jī)架的鉸接點(diǎn)C和D的確定在圖311中，如果確定了C點(diǎn)和D點(diǎn)，就最后確定了與機(jī)架連接的四桿機(jī)構(gòu)BCDA的尺寸。1)確定C點(diǎn)從力的傳遞出發(fā)，顯然使搖臂BC長一些有利，那樣可以增大轉(zhuǎn)斗油缸作用力臂，使掘起力相應(yīng)增大。初步設(shè)計(jì)時(shí)，一般取BC≈(～)BE （315）因此，取BC==785mm。C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)不與鏟斗干擾，其高度不影響司機(jī)視野。如圖311所示，當(dāng)鉸接點(diǎn)G、F(即F2)、E(即E2)、B、C、(即C2)被確定后，則鏟斗分別在工況Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ時(shí)的C點(diǎn)的位置CCCC4也就唯一的被確定下來。 研究證明，D點(diǎn)設(shè)計(jì)在A點(diǎn)的左下方較好。(4)動(dòng)臂舉升油缸與動(dòng)臂和車架鉸接點(diǎn)H點(diǎn)及M點(diǎn)的確定動(dòng)臂舉升油缸的布置應(yīng)本著舉臂時(shí)工作力矩大、油缸穩(wěn)定性好、構(gòu)件互不干擾、整機(jī)穩(wěn)定性好等原則來確定。一般動(dòng)臂舉升油缸與動(dòng)臂的鉸接點(diǎn)H選定在AG連線附近或上方，并取AHAG/3?？紤]到聯(lián)合鏟裝工況(邊插入邊舉臂)的需要，在滿足動(dòng)臂舉升油缸與車架鉸接點(diǎn)M最小離地高度要求的前提下，令工況Ⅰ時(shí)AH與MH趨于垂直。M點(diǎn)往前橋方向靠近是比較有利的。綜上所述，我取M點(diǎn)在A點(diǎn)正下方1238mm處。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)鏟斗的平動(dòng)質(zhì)量，在工況Ⅱ、Ⅲ之間選擇2個(gè)位置進(jìn)行檢驗(yàn)鏟斗的轉(zhuǎn)角，所得結(jié)果鏟斗轉(zhuǎn)較差小于10176。動(dòng)臂按其縱向中心線形狀分為直線型與曲線型兩種。后者可使工作裝置更為合理。動(dòng)臂斷面的結(jié)構(gòu)形式有單板式、雙板式和箱體式三種。因?yàn)檫@種動(dòng)臂形式能較好的改善動(dòng)臂的受力情況，消除了單板式動(dòng)臂因搖臂支撐力作用使動(dòng)臂承受附加力矩的影響。分析裝載機(jī)插入料堆、鏟起、提升、卸載等作業(yè)過程可知，裝載機(jī)在鏟掘物料時(shí)，工作裝置的受力最大，所以取鏟斗斗底與地面的前傾角5度是的鏟取位置作為計(jì)算位置，且假定外載荷作用在鏟斗的切削刃上。裝載機(jī)的鏟掘過程通常分為如下三種受力情況：鏟斗水平插入料堆，工作裝置油缸閉鎖，此時(shí)認(rèn)為切削刃只收到水平力的作用。鏟斗邊插入邊轉(zhuǎn)斗或邊提臂鏟掘時(shí)，認(rèn)為水平力與垂直力同時(shí)作用在鏟斗切削刃上。①插入阻力插入阻力就是鏟斗插入料堆時(shí)，料堆對(duì)鏟斗的反作用力。這些阻力與物料的種類、料堆高度、鏟斗插入料堆的深度、鏟斗的結(jié)構(gòu)形狀等有關(guān)。 (N) (316)式中 —物料塊狀與松散程度系數(shù)；—物料性質(zhì)系數(shù)；—料堆高度系數(shù)；—鏟斗形狀系數(shù)；B—鏟斗寬度，cm；L—鏟斗的一次插入深度，cm。計(jì)算得：=17598N。掘起阻力同樣與物料的種類、快度、松散程度、密度、料堆之間及物料與鏟斗之間的摩擦阻力有關(guān)。最大掘起阻力通常發(fā)生在鏟斗開始局生的時(shí)刻，此時(shí)鏟斗中物料與料堆之間的剪切面積最大，隨著動(dòng)臂的舉升掘起阻力逐漸減小。 =(N) (317)式中 K—開始舉升鏟斗時(shí)物料的剪切應(yīng)力，它通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定，～，剪切應(yīng)力的平均值取K=35000Pa； B—鏟斗寬度，m； —鏟斗插入料堆的深度，m。計(jì)算得：=118285N。當(dāng)用鏟斗翻轉(zhuǎn)鏟取物料時(shí)，在鏟斗充分插入料堆轉(zhuǎn)斗的初始時(shí)刻，轉(zhuǎn)斗的靜阻力矩最大，用表示，此時(shí)鏟斗轉(zhuǎn)角=0；其后，轉(zhuǎn)斗靜阻力矩隨著鏟斗翻轉(zhuǎn)角的變化而按雙曲線特性變化。m) (318) 式中 —開始轉(zhuǎn)斗時(shí)的插入阻力，N； x—鏟斗回轉(zhuǎn)中心與斗刃的水平距離，m； y—鏟斗回轉(zhuǎn)中心與地面的垂直距離，m； L—鏟斗的插入深度，m。又L=，=17598N。m。因此，開始轉(zhuǎn)斗的阻力矩為 (Nm； —開始轉(zhuǎn)斗靜阻力矩，N 其中，=13744N 計(jì)算得：=47742N 作用在連桿上的力：鏟斗充分插入料堆后開始轉(zhuǎn)斗時(shí)，作用在鏟斗與轉(zhuǎn)斗連桿鉸銷上的力為 =/ (N) (320) 式中—鏟斗回轉(zhuǎn)中心至的作用線的垂直距離，m。m，=。在確定了計(jì)算裝置及外載荷的大小后，可進(jìn)行工作裝置的受力分析。對(duì)稱載荷工況可簡(jiǎn)化為平面靜定系統(tǒng)計(jì)算，但需要做如下假設(shè)。根據(jù)這個(gè)假設(shè)，由于工作裝置構(gòu)件為對(duì)稱構(gòu)件(對(duì)稱于機(jī)器的縱軸線)，當(dāng)載荷是對(duì)稱作用時(shí)，兩側(cè)桿件受力相等，各為相應(yīng)工況外載荷的一半，可單獨(dú)取一側(cè)桿件系統(tǒng)并視為平面力系進(jìn)行受力分析。各桿件斷面彎曲中心，忽略各桿件因不在同一平面內(nèi)所引起的扭矩，計(jì)算時(shí)可以用桿件的中軸線來代替實(shí)際構(gòu)件。計(jì)算工作裝置各構(gòu)件受力時(shí)，首先以鏟斗為受力分離體，去掉約束以反力代替，然后，根據(jù)構(gòu)件中的連接順序，一次求出各構(gòu)件的受力。這樣根據(jù)平面靜力學(xué)公式可列出工作裝置各構(gòu)件的靜力學(xué)計(jì)算平衡方程圖314 工作裝置受力分析 對(duì)于鏟斗 = 其中，=17598N,=118285N,=，=，=，=，=3176。 = = 連桿EF受力 因?yàn)檫B桿為二力桿件，所以 = 搖臂受力 其中，=，=3176。 計(jì)算得：=。計(jì)算得：。動(dòng)臂在對(duì)稱載荷的作用下，此時(shí)動(dòng)臂可看做是支撐在車架A點(diǎn)和動(dòng)臂油缸上鉸接點(diǎn)H的雙支點(diǎn)懸臂變截面曲梁。圖 315 動(dòng)臂內(nèi)力計(jì)算 GI段和IJ段 軸向力 其中 計(jì)算得： 其中 計(jì)算得： 剪力 計(jì)算得： 計(jì)算得： 彎矩 其中 計(jì)算得：。JH段和HA段軸向力 其中 計(jì)算得： 其中 計(jì)算得： 剪力 計(jì)算得： 計(jì)算得： 彎矩 。 根據(jù)所得計(jì)算結(jié)果畫出對(duì)稱載荷引起的動(dòng)臂內(nèi)力圖，如圖(316)所示。m)圖315 動(dòng)臂內(nèi)力圖通過動(dòng)臂內(nèi)力圖的分析比較，動(dòng)臂在H點(diǎn)截面處為危險(xiǎn)截面。搖臂搖臂的危險(xiǎn)截面在支座D點(diǎn)附近,在此斷面作用有彎曲應(yīng)力和正應(yīng)力。計(jì)算得：搖臂材料選取Q235鋼，查取文獻(xiàn)得，取安全系數(shù)為2，于是。連桿一般在鏟斗掘起時(shí)，連桿受拉，按此工況進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。按照連桿強(qiáng)度條件 (324)計(jì)算得：連桿材料選取Q235鋼，查取文獻(xiàn)得，取安全系數(shù)為2，于是。鉸銷對(duì)于鉸銷，我們只需驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度，見圖316所示。銷軸支座的擠壓應(yīng)力為 [ （326）銷軸套的擠壓應(yīng)力為 [ (327)式中 軸套的支承長度。銷軸的材料我們選取了40Cr，查取文獻(xiàn)得對(duì)于鉸銷，G點(diǎn)出受力為 計(jì)算得：又計(jì)算得：20MPa，由于銷軸的材料為40Cr，我們?nèi)“踩禂?shù)為2，因此[。因此，銷軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)符合要求。執(zhí)行元件（如液壓缸和液壓馬達(dá)）：將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。輔助元件：包括油箱、濾油器、油管及油管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計(jì)等。目前大多數(shù)裝載機(jī)的工作裝置只有兩種油缸：動(dòng)臂油缸和轉(zhuǎn)斗油缸。如工作裝置的動(dòng)臂油缸不動(dòng)，靠轉(zhuǎn)斗油缸轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗而進(jìn)行鏟掘作業(yè)時(shí)，則轉(zhuǎn)斗油缸所產(chǎn)生的作用力為主動(dòng)作用力，動(dòng)臂油位所承受的作用力為被動(dòng)作用力。油缸作用力的分析與確定時(shí)裝載機(jī)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。確定了工作裝置油缸作用力和可能產(chǎn)生的被動(dòng)作用之后，便可按選定的液壓系統(tǒng)的工作壓力設(shè)計(jì)油隨需之缸徑，并選定過載閥之壓力。工作裝置的結(jié)構(gòu)方案，也影響各油缸在主動(dòng)和被動(dòng)狀態(tài)下的作用力，所以確定油缸作用要在工作裝置的結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)件尺寸與鉸接點(diǎn)位置選定后進(jìn)行。目前，ADAMS已經(jīng)被全世界各行各業(yè)的數(shù)百家主要制造商采用?！DAMS軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉格朗日方程方法，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。 ADAMS一方面是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。ADAMS軟件由基本模塊、擴(kuò)展模塊、接口模塊、專業(yè)領(lǐng)域模塊及工具箱5類模塊組成，用戶不僅可以采用通用模塊對(duì)一般的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真，而且可以采用專用模塊針對(duì)特定工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的問題進(jìn)行快速有效的建模與仿真分析。 檢查和設(shè)置建?；经h(huán)境①檢查默認(rèn)單位，在setting菜單選擇units命令，顯示單位設(shè)置對(duì)話框，當(dāng)前的設(shè)置應(yīng)該為MMKS系統(tǒng)設(shè)置工作珊格。⑵、設(shè)置size X=5000mm,sizeY=4000mm ，SpcingX=50mm⑶、選擇OK.。Gravity=on 選擇OK按鈕。(c)設(shè)置存盤目錄。①鏟斗的建模★ADAMS中的建模1）建立設(shè)計(jì)點(diǎn)，雙擊結(jié)構(gòu)點(diǎn)圖標(biāo)，在ADAMS/View窗口中不同區(qū)域里點(diǎn)擊4次，建立4個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)。3）重命名設(shè)計(jì)點(diǎn)a、在Edit菜單，選擇Appenrance，設(shè)置Visibility和Name Visibility為On，并選擇OK。4）打開表格編輯器修改設(shè)計(jì)點(diǎn)的初始位置為： 圖41 點(diǎn)坐標(biāo)圖5）選擇圖標(biāo)，把四個(gè)結(jié)構(gòu)點(diǎn)依次連接（行成閉合點(diǎn)擊右鍵）建立鏟斗如下圖所示：圖42 鏟斗輪廓6）利用工具進(jìn)行后處理步驟如圖（要改變一個(gè)適合拾取棱線的視圖方向）圖43創(chuàng)建倒角7）然后點(diǎn)擊，對(duì)鏟斗抽殼，并進(jìn)行一定的后續(xù)處理，完成后形成下圖：圖44 鏟斗抽殼② 動(dòng)臂的建模1）定義設(shè)計(jì)點(diǎn)。圖45 設(shè)計(jì)點(diǎn)定位2）在幾何工具箱里選擇創(chuàng)建板工具，參數(shù)設(shè)置如圖：創(chuàng)建動(dòng)臂的前板，依次選擇ADDD5 、BDDA1，點(diǎn)鼠標(biāo)右鍵完成動(dòng)臂前板的建模。4）以同樣的方法創(chuàng)建動(dòng)臂橫梁，參數(shù)設(shè)置與上圖只是厚度的差別：厚度改為1300，依次選擇HHHH4。6）用布爾運(yùn)算工具，將動(dòng)臂連為一體。參數(shù)設(shè)置如右圖：圖46 創(chuàng)建連桿④ 創(chuàng)建搖臂方法和參數(shù)設(shè)置同連桿的一樣。圖47 創(chuàng)建搖臂⑤ 創(chuàng)建搖臂油缸和搖臂活塞選擇圓柱建模工具創(chuàng)建油缸和活塞。不用修改圓柱的長度和直徑，在后面的參數(shù)化過程中將對(duì)他們進(jìn)行參數(shù)化的修改，即改變LL3兩點(diǎn)，兩圓柱的長度、直徑和位置等都隨之改變。） 在各構(gòu)件之間建立約束建立旋轉(zhuǎn)副a、在主工具箱選擇Revolute Joint工具b、在設(shè)置欄將可選項(xiàng)設(shè)定為2Bod1Loc,Normal to Grindc、雙擊Revolute Joint設(shè)為重復(fù)模式d、創(chuàng)建9個(gè)旋轉(zhuǎn)副，注意選擇好設(shè)計(jì)點(diǎn)。 創(chuàng)建搖臂油缸和搖臂活塞的圓柱副并在圓柱副上添加運(yùn)動(dòng)副：a、選擇創(chuàng)建圓柱副工具，將設(shè)置欄設(shè)置為2Bod1Loc,Pick Feature；然后依次選擇yaobihuosai、。用到的4個(gè)點(diǎn)為HSYG1和HSYG2把油缸作成一體的利用布爾加，把活塞也是作成一體的。我們?cè)诖酥皇菂?shù)化它們的長度、直徑、和各圓柱上的約束副與運(yùn)動(dòng)副。 參數(shù)化圓柱的長度和半徑a、在yaobihuosai出點(diǎn)右鍵選擇再選擇出現(xiàn)圓柱修改對(duì)話框，按下圖所示參數(shù)化半徑：圖410參數(shù)化圓柱的長度和半徑b、以同樣的方法參數(shù)化圓柱的長度，結(jié)果為：以同樣的方法參數(shù)化剩下的3個(gè)圓柱。將function欄設(shè)置為：step(time,3,0,9,700)+step(time,13,0,15,700)②修改轉(zhuǎn)斗油缸的運(yùn)動(dòng)。裝載機(jī)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心就是連桿系統(tǒng)尺寸的確定。對(duì)JOIN_28_MEA_1各受力點(diǎn)進(jìn)行分析優(yōu)化:受力點(diǎn)DV5的分析圖：圖411 DV5受力分析受力點(diǎn)DV6的分析結(jié)果：圖412 DV6受力分析受力點(diǎn)DV9的分析結(jié)果：圖413 DV9受力分析通過ADAMS軟件對(duì)工作裝置各受力點(diǎn)分析得出，DVDVDV9這三個(gè)點(diǎn)對(duì)工作裝置的平移性影響很大。裝載機(jī)的總體，工作裝置以及液壓系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)對(duì)其工作性能以及經(jīng)濟(jì)性等方面都有著重要的意義。(2)本次裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)最大卸載高度為2912mm，最小卸載距離為 1340mm達(dá)到了任務(wù)書要求的最大卸載高度2900mm和最小卸載距離1300mm的要求。(3)反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)在分析設(shè)計(jì)時(shí)采用圖解法，這種圖解法簡(jiǎn)單易懂，布置緊湊。(5)通過對(duì)工作裝置的受力分析和強(qiáng)度校核，能夠安全正常工作，達(dá)到了設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。總結(jié)論文的研究工作，在以下幾個(gè)方面有待于進(jìn)一步深入研究：(1)應(yīng)對(duì)裝載機(jī)工作裝置動(dòng)臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，以真實(shí)地反映裝載機(jī)的幾何形狀進(jìn)而反映出各部件空間位置，有效檢測(cè)工作裝置的各部件是否發(fā)生干涉，并及時(shí)解決問題。(3)應(yīng)對(duì)鏟斗結(jié)構(gòu)和叉子掛接框進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在不影響強(qiáng)度