【正文】 19 4 基本尺寸的確定 斗形參數(shù)的確定 斗容量 q ：在設(shè)計(jì)任務(wù)書中已給出 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 [1]： 當(dāng) q = m3時(shí)， B = 當(dāng) q = m3時(shí)， B = 則當(dāng) q = ， B = +（ ） 247。 = 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 。 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)，取值為，將 q = m3和 B = 代入上式有： 2φSin2φ = φ = 95/2 = 鏟斗兩個(gè)鉸點(diǎn) K、 Q 之間的間距 l24和 l3 的比值 k2 的選?。? l24太大將影響機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性 ，太小則影響鏟斗的結(jié)構(gòu)剛度 [3]，初選特性參數(shù) k2 = 。 由于鏟斗的轉(zhuǎn)角較大，而 k2的取值較小，故初選 α10 = ∠ KQV =110。 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 α 1 與 A 點(diǎn)坐標(biāo)的選取 初選動(dòng)臂轉(zhuǎn)角 α1 = 130 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 = L42/L41） 20 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(cè)繪，初選： XA = 430 mm ； YA = 1200mm l1 與 l2 的選擇 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 = （ R l3） /（ 1+ k1） = （ 98851550） /（ 1+） = 3000mm 則 l1 = k1l2 = 3000 = 5700mm l41 與 l42 的計(jì)算 如圖 41所示，在三角形 CZF 中： mmkkll2 2 0 51 2 0c o 0 0 0c o s2121323141????????? ? l42 = k3l41 = 2205 = 4190mm α3 9= ∠ ZFC = COS1（ l422+l12–l412） /2l1l 42 = 16 l5 的計(jì)算 由經(jīng)驗(yàn)和反鏟工作裝置對(duì)閉鎖力的要求初取 k4 = α11 的取值對(duì)特性參數(shù) k最大挖掘深度 H1max和最大挖高 H2max 均有影響，增大 α11會(huì)使 k4減少或使 H1max 增大，這符合反鏟作業(yè)的要求，初選 α11 = 。 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 。 由于采用雙動(dòng)臂油缸，∠ BCZ 的取值較小，初取 ∠ BCZ = 5 如上圖 41所示，在三角形 CZF 中 ： ∠ ZCF= πα1α39 = 18013016= 34 ∠ BCF=α3=∠ ZCF∠ ZCB =345 = 29 21 由 334 和 335有 H3max = YC+l1Sin（ θ1α20α11） –l2–l3 (41) = YA+ l5 Sinα11+l1Sin（ θ1maxα2α11） +l2 Sin（ θ1max+α32 max α11α8α2180） –l3 H1max = l2+l3+l1Sin（ α11θ1min+α2） l5 Sinα11 YA) (42) 由 4 42 式有： H1max + H3max = l1Sin（ θ1maxα2α11） + l2 Sin（ θ1max+α32 max α11α8α2180） + l1Sin（ α11θ1min+α2） + l2 (43) 令 A =α2+α11 = 29 + = B = A + （ α32 –α8） max = +（ 160） = 將 A、 B 的值代入 43 式中有 H1max + H3max l1[Sin（ ） + Sin（ θ1min） ] + l2 Sin[（ θ1max +） +1]= 0 (44) 又特性參數(shù) k4 = Sinθ1max/ λ1Sinθ1min 則有 Sinθ1min = Sinθ1max/ λ1 k4 = Sinθ1max/ (45) 2m a x1m in12m in1) in(1s in1c o s??????? (46) 將 4 46 代入到 44式中 6485+66305700 [Sin（ ） + Sin（ θ1min） ] + l2 [Sin（ θ1max +） ] = 0 (47) 解之： θ1max = 118 Θ 1min = 34 由 42 式有 H1max = l2+l3+l1Sin（ α11θ1min+α 2） l5 Sinα11 YA l5 = [l2+l3+l1Sin（ α11θ1min+α2） YA H1max ]/ Sinα11 = [1550+3000 +5700Sin（ ） 1200 6630]/ = 864mm 而 θ1min 與 θ1max需要滿足以下條件 θ1min = COS1[（ σ2+1ρ2） /2σ] (48) θ1max = COS1[（ σ2+1λ12ρ2） /2σ] (49) 22 將 θ1max 、 θ1min 的值代入 4 49 中得： ρ = σ = 而 ρ+ 1 = + 1 = 〉 σ (410) （ 1 + σ） /ρ = 1/ = 〉 λ （ λ= ） (411) ρ、?滿足 4 411兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)條件，說明 ρ、?的取值是可行的。 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。 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的校核 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)閉鎖力的校核 正常的挖掘阻力 W1J ： DB A Z XRCW ???? a x m a x1 ]}c o s1[{ ?? ? (415) 在 415 式中， W1—— 切削阻力的切向分力； C—— 土壤的硬度系數(shù)，對(duì)不同的土壤條件取值不同，這里設(shè)挖機(jī)用于Ⅲ級(jí)土壤的挖掘，取值為 3； R—— 鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)到斗齒尖距離，即轉(zhuǎn)斗切削半徑其在前面已經(jīng)初步確定，取值為 1550mm； ψmax—— 某一挖掘位置時(shí)鏟斗總轉(zhuǎn)角的一半； ψ—— 某一挖掘位置處轉(zhuǎn)斗的瞬時(shí)轉(zhuǎn)角，在此處由于是求平均挖掘阻力，故初取 ψ max =ψ = ； B—— 切削刃寬度影響系數(shù) ，B = 1 + = 1 + = ； A—— 切削角變化影響系數(shù)，取 A = .； Z—— 帶有斗齒的系數(shù)，取 Z =； X—— 斗側(cè)壁厚影響系數(shù)， X = 1+0. 03S,其中S 為側(cè)壁厚度，由于是初步設(shè)計(jì)，故預(yù)取 X = ； D—— 切削刃擠壓土壤的力，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和斗容量的大小選取 D = 104N。 將以上的數(shù)值代入到 415 式中可以解得： W1J = 105N。 由圖 37知，最大挖掘深度時(shí)的挖掘阻力力矩 M1J： M1J = W1J（ H1max + YC） = 105 （ +） = 105 N .m (416) 23 動(dòng)臂油缸的閉鎖力 F1′ F1′ = P1S 1′ （ S1′：動(dòng)臂油缸小腔的作用面積） = 107π（ 702 – 452） 106 = 105 N 最大挖掘半徑工作裝置自身重力所產(chǎn)生的力矩 MG ： 要求力矩，首先應(yīng)該需要知道作用力和作用力臂。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 =θ 1 +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(duì) C 點(diǎn)的矩）： M3 = F1′l 7 l5 Sinθ1min / l1min + MG = 2 105 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。 24 滿斗處于最大挖掘半徑時(shí)動(dòng)臂油缸提升力矩的校核 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 41 最大挖掘半徑時(shí)工作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 工作裝置重量 GG+D =G2 +G3 +G5 +G6 = 700 + 700 + 115 + 130 = 1645kg ≈ 103 （ q ：斗容） 按經(jīng)驗(yàn)公式取土的重量： GT = 103 = 1530kg 當(dāng)處于最大挖掘半徑時(shí)，工作裝置簡(jiǎn)圖如圖 41 所示，則有： MZ = G1+4 l1 /2 + GG+D（ l1 + l2） + GT （ l1 + l2 + l3 /2） = （ 1320+200） + 1645（ + 3） + 1530（ +3+） = 104 N .m 動(dòng)臂油缸的推力： F1 = P1 S1 = 107π 702 106= 105 N 在如圖 33所示，在三角形 CAB 中： ∠ ACB =α2 +α11 +α21 =29++0 = 25 mmllllBCACA C BBCACABL2 8 4 o s2c o s275272522221??????????????? L1 e1 = ACBC Sin ∠ ACB (419) 即 : e1 = 816mm 則此時(shí)斗桿油缸提升力矩 :MT = F1 e1= 105 2 = 105 ＞ MZ