【正文】 (333) KQV??10? ，其在后面的設(shè)計(jì)中確定。 在列出以上的各線段的長(zhǎng)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。 由前面的分析可知：動(dòng)臂相對(duì)于水平面的瞬時(shí)轉(zhuǎn)角 1? 、斗桿相對(duì)于動(dòng)臂的瞬時(shí)轉(zhuǎn)角 2? 和鏟斗相對(duì)于斗桿的瞬時(shí)轉(zhuǎn)角 3? 與相應(yīng)的油缸長(zhǎng)度是一一對(duì)應(yīng)的。因此 ，斗齒尖坐標(biāo)值也是 1? 、 2? 及 3? 的函數(shù)。只要知道瞬時(shí)的一組 1? , 2? , 3? ，相應(yīng)的斗齒尖坐標(biāo)就確定了。這樣斗齒尖的坐標(biāo)系 (如圖 )可表示如下： 1 1 2 1 2 3c o s c o s( ) c o s( )V CF F Q Q V CX l l l X? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 1 2 1 2 3sin sin ( ) sin ( )V CF F Q Q V CY l l l Y? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 對(duì)于反鏟裝置上的其它點(diǎn)的坐標(biāo)可采用同樣方法求出。 V 點(diǎn)的 X 和 Y 坐標(biāo)表示為VX 和 VY ，其它點(diǎn)的坐標(biāo)表示方法與 V 點(diǎn)相同，而對(duì)各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的重心坐標(biāo)則用相應(yīng)構(gòu)件的重量代號(hào)作下標(biāo)來替換。經(jīng)分析可知：動(dòng)臂上任意一點(diǎn) (除去 C 點(diǎn) )在任一時(shí)刻的坐標(biāo)值是 1? 的函數(shù)；斗桿上任意一點(diǎn) (除去 F 點(diǎn) )在任一時(shí)刻的坐標(biāo)值是 1? 和 2? 的函數(shù)； 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 鏟斗和連桿機(jī)構(gòu) (除去 Q 點(diǎn)外 )其它各點(diǎn)坐標(biāo)值是 1? 、 2? 和 3? 的函數(shù)，以后在使用到這些點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，就將其作為已知數(shù)據(jù)，不再作特別的介紹。 特殊工作位置計(jì)算 圖 excavator work range 表 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(shí)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(shí)的最大高度（ mm） （１） 最大挖掘深度 1maxH 谷守領(lǐng)： 20噸履帶式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置三維設(shè)計(jì) 18 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 最大挖掘深度計(jì)算簡(jiǎn)圖 The biggest mining depth calculation diagram 如圖 ，當(dāng)動(dòng)臂全縮時(shí)， F, Q, V 三點(diǎn)共線且處于垂直位置時(shí)， 得最大挖掘深度為 : 32m inm a x1 llYYH FV ???? 32m i n211 s in lllY C ???? ? 3211211 )s i n ( lllY C ?????? ??? (334) （２） 最大卸載高度 H3max 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 最大卸載高度計(jì)算簡(jiǎn)圖 The biggest uninstall height putation diagram 如圖 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 : QMAXYH ?max3 3112132211211 )s i n ()s i n ( lllY M A XM A XM A XC ?????????? ???????? 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 (335) （３） 水平面最大挖掘半徑 max1R 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 停機(jī)面最大挖掘半徑計(jì)算簡(jiǎn)圖 Stop face biggest mining radius calculation diagram 如圖 ，當(dāng)斗桿油缸全縮時(shí)， F. 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 max1R 為 : 40m ax1 LXR C ?? (336) 式中： m a x32132232140 c os)(2)( ?LLLLLLL ????? (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。通過兩者的幾何關(guān)系，我們可計(jì)算得到： mml 980040 ? 。 （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。具體分析方法和最大卸載高度工況的分析類似。 谷守領(lǐng)： 20噸履帶式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置三維設(shè)計(jì) 20 4 工作裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 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 ； 當(dāng) q = m3 時(shí)， B = ； 當(dāng) q = m3 時(shí)， B = ； 則當(dāng) q = 時(shí)， 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 = 95176。/2 = 176。 鏟斗兩個(gè)鉸點(diǎn) K、 Q 之間的間 距 l24和 l3 的比值 k2 的選?。?24l 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，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=110176。 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定 我們根據(jù)在第 2章中的 圖 ，即工作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖來計(jì)算出動(dòng)臂、斗桿、連桿及鏟斗的基本參數(shù)。 α 與 A 點(diǎn)坐標(biāo)的選取 初選動(dòng)臂轉(zhuǎn)折處軸線夾角 1? = 120176。 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 = 4142ll ）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 = mmlR 3 0 0 0)()1 5 5 09 8 8 5()()( 3 ?????? 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 則： mmlkl ???? l41 與 l42 的計(jì)算 如圖 所示，在 ? CZF 中 24 1 1 3 3 11 2 c o sl l k k ?? ? ? 25 4 0 0 1 1 .4 2 1 .4 c o s 1 2 02585 mm? ? ? ? ? ?? l42 = k3l41 = 2585 = 3620mm α39= ∠ ZFC = ? ?? ? ????? o s 142241212421 lllll 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 = 。 11? 的取值對(duì)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 11? = ? 。 斗桿油缸全縮時(shí)， ∠ CFQ = 32 8??? 最大，依經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和便于計(jì)算，初選 ： ? ? ??? 160m ax832 ?? ， CFN??32? ， QFN??8? 由于采用雙動(dòng)臂油缸， ∠ BCZ 的取值較小，初取 ∠ BCZ = 5176。 如上圖 在 ? CZF 中 ???????????? ???Z C F 2 3 5 .5 5 3 0 .5B CF Z CF Z V B?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 由 334 和 335 有 ? ? ? ? 311m a x1322112m a x11m a x3 s i ns i n lllYH C ????????? ??????? ? ? ? ? 311m a x1322112m a x11115 s i ns i ns i n llllY A ?????????? ???????? (41) ? ? 32112m in11m a x1 s i n lllYH C ?????? ??? ? ? 115m i n1112132 s i ns i n ???? lYlll A ??????? (42) 由 4 42 式有： ? ? ? ?? ?22m i n111128113212112m a x11m a x3m a x1s i n s i ns i n ll llHH m anm an??? ??????????? ??? ????????? (43) 令 ???????? ??A ? ? ? ? ??????????? 6716093832 naxAB ?? 將 A、 B 的值代入 43 式中有 谷守領(lǐng)： 20噸履帶式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置三維設(shè)計(jì) 22 ? ? ? ?? ? ? ?? ? 0167s i n93s i n93s i n m a x12m i n1m a x11m a x3m a x1 ???????????? ??? llHH (44) 又特性參數(shù) 4 1 m a x 1 1 m insin sink ? ? ?? 則有 41m a x1m i n1 s i ns i n k??? ? max1?? (45) 21 m in 1 m inc o s 1 sin???? 21 m a x1 (sin 0 .6 5 )??? (46) 將 4 46 代入到 44 式中 ? ? ? ?? ? ? ?? ? 067s i n93s i n93s i n5 4 0 06 6 3 06 4 8 5 m a x12m i n1m a x1 ???????????? ??? l (47) 解之： ?? ?? ?? 由 42 式有 ? ? 115m i n1112132m a x1 s i ns i n ???? lYlllH A ??????? ? ?? ? 11m a x12m i n1111325 s i ns i n ???? HYllll A ??????? ? ?? ? ????????? i n663012021693s i n540030001550 mm750? 而 θ1min 與 θ1max 需要滿足以下條件 ? ?1 2 21 m i n c o s 1 2? ? ? ?? ??? ? ??? (48) ? ?1 2 2 21 m a x c o s 1 2? ? ? ? ??? ? ? (49) 將 θ1max 、 θ1min 的值代入 4 49 中得： ρ = σ = ?? ????