【正文】 =取 l24=(m)L3max 與 L3min 的確定鏟斗的最大挖掘阻力 F3J max 應(yīng)該等于斗桿的最大挖掘力，即 F3J max = 138KN。粗略計(jì)算知斗桿挖掘平均阻力 F3J max = F3J max /2 = 69 KN 挖掘阻力 F3J 所做的功 W3J：W3J = F3J max l3 φ3max （233）= 105165π/180= 105 由圖 44知，鏟斗油缸推力所做的功 W3：W3 = F3 （λ 21）L 3min （234）= 106π55 2106L3min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 L3min = (m)則 L3max =λ3 L3min =(m) （235）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：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， 7980]。 即 PD0≥80% PD0max；當(dāng)處于最大理論挖掘力位置時(shí)∠V 1QV 應(yīng)為 30176。幾何相容。保證△GFN 、 △GHN 、 □HNQK 在 l3的任意一行程下都不被破壞。243l反鏟式挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 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(duì)照，初步選定剩余的基本尺寸如下：MK = (m)； MN = (m)；NQ = (m)； FN = l2NQ = （m） ； GF = (m)；由預(yù)選∠GFN = 60176。則 GN 2 = FN2 + GF2 – 2COS∠GFNFNGF （236） GN = (m)至此，工作裝置的基本尺寸均已初步確定 特殊工作尺寸做方案設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮滿足對(duì)特殊工作尺寸的要求，如果最大挖掘深度，最大挖掘半徑，停機(jī)面最大挖掘半徑，最大卸載高度等等。這些特殊工作尺寸計(jì)算式如下當(dāng)下置式動(dòng)臂液壓缸全縮或者懸掛式動(dòng)臂液壓缸全伸，F(xiàn)QV 三點(diǎn)同直線并處于垂直狀態(tài)下得到最大挖掘深度如圖 219 所示25圖 219最大挖掘深度計(jì)算簡圖H1max=Yvmin=YFmin－l 2－l 3 （237）這時(shí) Xv=XF。Y Fmin可由上式求得。取 L1=L1min代入數(shù)據(jù)得出 H1max=（圖 220）當(dāng)下置式動(dòng)臂液壓缸全伸或者懸掛式動(dòng)臂液壓缸全縮，斗桿液壓缸全縮，QV 連線處于垂直狀態(tài)下時(shí)可以求得最大卸載高度。反鏟式挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 34 26圖 220最大卸載高度計(jì)算簡圖α 37=∠CFN－∠QFN －( －∠FCU)=α 21+α 32－α 8－ （238）因此 Q 點(diǎn)坐標(biāo)為XQ=XF+L2cosα 37 （239）YQ=YF+L2sinα 37 （240）式中 XF 和 YF，這時(shí)取 L=L1max，V 點(diǎn)的坐標(biāo)值XV=XQYV=YVmax=YQ－L 3YV就是最大卸載高度 Hmax代入數(shù)據(jù)得出 Hmax=（圖 221）當(dāng)斗桿油缸全縮，F(xiàn)QV 三點(diǎn)同一直線，而且 =0 時(shí)VY可以得到停機(jī)面最大挖掘半徑，27圖 221 最大挖掘半徑及停機(jī)面最大挖掘半徑計(jì)算簡圖當(dāng)斗桿液壓缸全縮，轉(zhuǎn)斗液壓缸全縮，CV 水平時(shí)得到最大挖掘半徑此時(shí)XV=R1max=Xc+l40=l30+l40 （241）YV=YCR1max就是最大挖掘半徑代入數(shù)據(jù)算出 R1max=（圖 221）當(dāng)斗桿液壓缸、轉(zhuǎn)斗液壓缸處于最大挖掘半徑狀態(tài)面鏟斗斗齒尖 V 靠在停機(jī)面上得到停機(jī)面最大挖掘半徑，此時(shí)R0max=XV= （24224030ClYl??）代入數(shù)據(jù)得出 R0max=(m) 挖掘力的計(jì)算反鏟裝置挖掘力可按以下情況分為工作油缸的理論挖掘力、整機(jī)的理論挖掘力。反鏟式挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 36 反鏟裝置主要采用鏟斗油缸進(jìn)行挖掘。假定不考慮以下因素：工作裝置自重和土重；液壓系統(tǒng)和連桿機(jī)構(gòu)效率；工作油缸的背壓。鏟斗挖掘時(shí)，鏟斗油缸的理論挖掘力： （t） （243）???式中，鏟斗油缸大腔作用面積：F 3 =F1=鏟斗油缸的理論推力： （244）?液壓系統(tǒng)工作壓力：p=250kg/cm 2鏟斗連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比： 。對(duì)于反鏟裝置動(dòng)臂油缸的理論挖掘力一般不予考慮。假定挖掘力的方向?yàn)槎俘X運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向，如圖工況為鏟斗油缸挖掘，鏟斗油缸主動(dòng)作用產(chǎn)生的挖掘力為 POD，大小已知?？傻玫秸麢C(jī)的理論挖掘力 （245）3603QDGrl??式中，鏟斗加土和連桿機(jī)構(gòu)自重對(duì) Q 點(diǎn)的作用力矩： ??QrP03能克服的最大挖掘阻力 W03大小與 P03相等，方向相反，即：= =在作用下斗桿油缸受壓，動(dòng)臂油缸受拉。設(shè)動(dòng)臂油缸不被拉長的條件所限制的挖掘阻力為 W01。取整個(gè)工作裝置為隔離體，列出對(duì) C 點(diǎn)的力矩平衡方程式：(引用單斗液壓挖掘機(jī))639。 011 cwXiCPeGr????式中，G i——各裝置 的大小（t ）；61~——?jiǎng)颖塾透讓?duì) C 點(diǎn)的作用力臂（m）；1e ——W01對(duì) C 點(diǎn)的作用力臂（m）；Cr——各裝置作用力臂（m）。i可得： （246）639。011()????同理： = t39。0222356( )DFFFrrGr??式中， —— 對(duì) F 點(diǎn)的作用力臂（m）；W02——各裝置對(duì) F 點(diǎn)的力矩 (t*m)；6532FrGrG??——斗桿油缸對(duì) F 點(diǎn)的作用力臂（m）。2e取整機(jī)為隔離體，列出對(duì)傾翻支點(diǎn) I 的力矩平衡方程式，得整機(jī)穩(wěn)定條件所允許的挖掘阻力最大值： （247）061()???式中，r IW——W06對(duì) I 點(diǎn)的作用力臂（m）；——工作裝置總重（T）；GrIG——GG對(duì) I 點(diǎn)的作用力臂（t）；GS——機(jī)體重量（t）； rS——GS對(duì) I 點(diǎn)的作用力臂（m）。附著條件所限制的挖掘阻力值可由整機(jī)受力的坐標(biāo)投影平衡方程求得： （248）???式中， ——整機(jī)重量（t）；G反鏟式挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 38 ——行走裝置與地面附著系數(shù)；?——挖掘阻力的水平傾角，取為 20176。38?綜上所述，只有在主動(dòng)油缸產(chǎn)生的挖掘力同時(shí)滿足下列條件才可能實(shí)現(xiàn)：動(dòng)臂油缸閉鎖條件 0301PW??斗桿油缸閉鎖條件 0302整機(jī)與地面附著條件 0304??整機(jī)穩(wěn)定條件 0306PW第 3 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)國家公稱壓力及流量系列, 選用系統(tǒng)壓力為 250Kg/cm2。已計(jì)算系統(tǒng)流量為21升/分。 元件選擇一、油缸的選擇動(dòng)臂油缸、鏟斗和斗桿油缸均為單缸，缸徑均為 125mm。二、油泵的選擇油泵功率： RQPNpy?450?= （馬力） （31）式中， pP——油泵的最大工作壓力（Kg/cm 2）；Q——油泵的流量（L/min）；?——油泵的總效率，取為 ；R——變量系數(shù)，取為 。查相關(guān)資料，主油泵采用埋油斜軸式軸向柱塞雙向變量泵, 參數(shù)如下：4表 31主油泵相關(guān)參數(shù)型號(hào) 公稱排量 mL/r 額定壓力 Mpa 額定轉(zhuǎn)速r/minZB125,125EV 125 25 2200控制油路采用齒輪泵 CBB20,參數(shù)如下：5表 32齒輪泵 CBB20相關(guān)參數(shù)型號(hào) 公稱排量 mL/r 額定壓力 MPa 額定轉(zhuǎn)速 r/min 驅(qū)動(dòng)功率 KW 重量Kg 容積效率CBB20 20 1450 90三、馬達(dá)的選擇回轉(zhuǎn)馬達(dá)和行走馬達(dá)（在上述設(shè)計(jì)中已選定）型號(hào)均為 GQM161600。四、發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 由于變量系統(tǒng)油泵經(jīng)常在滿載或超載情況下工作，功率利用系數(shù)比較高，為了保證功率儲(chǔ)備，同時(shí)考慮到輔助設(shè)備的動(dòng)力消耗，取發(fā)動(dòng)機(jī)功率： ?? （馬力）(1 馬力等于 ) （32）查相關(guān)資料，采用 4120F型電動(dòng)機(jī)。五、主油管管徑的計(jì)算挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)主油管路的油液流速取為 8m/s。反鏟式挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 40 81064??Qd?= cm （33）六、油箱容量的計(jì)算油箱為開式，容量取為油泵總流量的 。V25.= L （34） 系統(tǒng)分析由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓油泵,向工作裝置、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置的執(zhí)行元件輸送液壓油。工作裝置包括動(dòng)臂、斗桿和鏟斗，分別由液壓缸驅(qū)動(dòng)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。其工作循環(huán)是：以鏟斗切削土壤，裝滿后提升，回轉(zhuǎn)至卸土位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置，開始下一次作業(yè)。液壓系統(tǒng)為雙泵雙回路液壓系統(tǒng)。根據(jù)挖掘機(jī)的作業(yè)要求，各個(gè)動(dòng)作的符合大小和動(dòng)作配合，將執(zhí)行元件合理分組是設(shè)計(jì)雙泵雙回路系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。例如履帶式液壓挖掘機(jī)的左、右履帶要求有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)，以保證機(jī)械能夠克服左、右履帶的不同阻力，基本上實(shí)現(xiàn)直線行走、轉(zhuǎn)向和原地轉(zhuǎn)彎。又如，挖掘作業(yè)時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)和滿斗動(dòng)臂提升需要同時(shí)進(jìn)行，也有希望有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)。單斗液壓挖掘機(jī)有六個(gè)主要執(zhí)行元件，即動(dòng)臂液壓缸、斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸、回轉(zhuǎn)馬達(dá)和兩個(gè)行走馬達(dá)，通常按三、三分組，即每三個(gè)元件構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立回路。如圖所示為 31雙泵雙回路液壓系統(tǒng)圖28圖 31雙泵雙回路液壓系統(tǒng)圖如圖 31所示泵 1和泵 2各自構(gòu)成并聯(lián)回路，兩個(gè)主回路有一條共同的回油回路第一回路：左行走馬達(dá)，回轉(zhuǎn)馬達(dá)，鏟斗液壓缸第二回路：右行走馬達(dá)，動(dòng)臂油缸，斗桿液壓缸二、同步操作當(dāng)兩主泵分別供油時(shí)，整個(gè)液壓系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)同步操作：回轉(zhuǎn)與動(dòng)臂、斗桿同步；鏟斗分別與動(dòng)臂、斗桿同步。三、輔助元件回路中均設(shè)有過載安全閥和單向補(bǔ)油閥。主油路進(jìn)油路上均設(shè)有單向閥保壓和防倒流。液壓油回油箱油路上設(shè)有冷油用的冷油器，以及防止油路堵塞的全流量濾清器。結(jié)論與展望反鏟式挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 42 這次我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是挖掘機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，雖然挖掘機(jī)很常見但我一直沒對(duì)它在意，甚至連它上面的部件名稱我都不知道，在拿到題目時(shí)我感覺一片茫然不知所措，開始找的資料有些太深?yuàn)W我根本就看不懂，感覺大腦一片混亂，我才知道自己的水平處于什么位置。但我不灰心一邊看不懂就看兩遍不行再看，慢慢的就清晰了。這次設(shè)計(jì)綜合了大學(xué)四年的大多課程具有很強(qiáng)的綜合性，這些天我把相關(guān)課程又系統(tǒng)復(fù)習(xí)了一遍，感覺這些課程學(xué)得再好也未必就能做好畢業(yè)設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)就是各個(gè)尺寸的確定，其中一些是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得來的比較可靠。在作圖過程中我往周邊工地上跑了好幾次看看挖掘機(jī)工作裝置的構(gòu)造，它們的結(jié)構(gòu)形狀，盡管如此有些內(nèi)部結(jié)構(gòu)也看不到，所以在設(shè)計(jì)圖中有些結(jié)構(gòu)不完美。這次設(shè)計(jì)內(nèi)容很多，計(jì)算量很大，花費(fèi)時(shí)間多，沒有一本書能把所有重點(diǎn)內(nèi)容包括在內(nèi)，我就想是否可以開發(fā)一種軟件，直接告訴它工作要求，它便能很快生成符合要求的最佳產(chǎn)品，大大減少設(shè)計(jì)時(shí)間，極大提高了生產(chǎn)率，我不知道這是否算瞎想，只是希望將來能有這樣一種大型軟件誕生。我覺得現(xiàn)在挖掘機(jī)還不夠完美，如果能找到一種新型超輕材料代替動(dòng)臂、斗桿、鏟斗，機(jī)身重一點(diǎn)那么它的挖掘能力定會(huì)大大提高。只是自己現(xiàn)在做不到，希望自己將來能在這些方面做一點(diǎn)貢獻(xiàn)。這次設(shè)計(jì)為我繼續(xù)讀研究生打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過這次設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多知識(shí)，第一次完全獨(dú)立的完成設(shè)計(jì)，沒有模板，沒有同學(xué)討論，有問題只能問老師或者上網(wǎng)搜。我喜歡畢業(yè)設(shè)計(jì)，它特別能鍛煉人多方面的能力，我喜歡這種感覺，但我知道自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)做的不夠好，當(dāng)中還是存在諸多問題的，并且這次設(shè)計(jì)還是在借鑒前人基礎(chǔ)上的，我覺得自己還差得很遠(yuǎn)。但這也讓我更加認(rèn)識(shí)自己的不足之處，成為我今后努力奮斗的動(dòng)力。以后我將更加努力學(xué)習(xí)使自己的專業(yè)水平能不斷提高，將來能夠做一名好的機(jī)械設(shè)計(jì)人員，為我們的國家貢獻(xiàn)自己的一份力量。參考文獻(xiàn)[1]同濟(jì)大學(xué),太原重型機(jī)械學(xué)院等編著. 單斗液壓挖掘機(jī)[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社, 1983:P59111[2]高衡,張全根. 液壓挖掘機(jī)[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社, 1981:P4566[3]顏榮慶，李自光,賀尚紅. 現(xiàn)代工程機(jī)械液壓與液力系統(tǒng)——基本原理、故障分析與排除[M]. 北京：人民交通出版社, 2022:P1651[4]顏榮慶主編. 液壓與液力傳動(dòng)[M]. 北京：人民交通出版社, 1988：P1221[5]許福玲，陳堯明主編. 液壓與氣壓傳動(dòng)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, ：P3877[6]官忠范主編. 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 1996:P1725[7]陳桂芳主編