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第1章 緒 論 1.1 裝載機(jī)概述 裝載機(jī)主要用于鏟裝石灰、土壤、煤炭和其他散狀物料。裝載機(jī)不僅可以完成挖掘作業(yè)，還可以執(zhí)行一些其他任務(wù)，如推平和起重等。它具備自重輕、機(jī)動(dòng)靈活、效率高等特點(diǎn)，所以用途廣泛。 1.2 裝載機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展 1.2.1 國(guó)外裝載機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 (1) 產(chǎn)品已經(jīng)形成系列化，成品更新速度快，并且朝著大型化、小型化方向發(fā)展； (2) 裝載機(jī)的成套化、系列化、多品種化已經(jīng)成為當(dāng)下市場(chǎng)的主流； (3) 裝載機(jī)上采用新的結(jié)構(gòu)、新的技術(shù)，可以使裝載機(jī)的性能日趨完善； (4) 開(kāi)發(fā)各種工作裝置以滿足市場(chǎng)需求； (5) 易于維修、保養(yǎng)，注重環(huán)保。 1.2.2 國(guó)外裝載機(jī)發(fā)展趨勢(shì) (1) 系列化，特大型化； (2) 多用途，微型化； (3) 廣泛使用液壓技術(shù)，廣泛使用微電子和信息技術(shù)，提高裝載機(jī)的技術(shù)含量； (4) 不斷創(chuàng)新結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)； (5) 安全性、舒適性和可靠性也是國(guó)外企業(yè)的賣點(diǎn)。 1.2.3 國(guó)內(nèi)裝載機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 中國(guó)的裝載機(jī)制造技術(shù)與國(guó)外的一些國(guó)家還有一定的差距。雖然國(guó)內(nèi)裝載機(jī)生產(chǎn)企業(yè)確實(shí)數(shù)量多，而且還仍呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，但國(guó)內(nèi)大多企業(yè)自主開(kāi)發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品的能力比較的弱，導(dǎo)致產(chǎn)品的更新能力也隨之減弱，適應(yīng)裝載機(jī)市場(chǎng)需求的能力變差。在裝載機(jī)制造方面，國(guó)內(nèi)關(guān)鍵部件技術(shù)不能滿足要求，技術(shù)裝備和生產(chǎn)能力也較低。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)裝載機(jī)在操縱靈活性和舒適性方面較差。國(guó)內(nèi)裝載機(jī)有以下幾個(gè)特點(diǎn)： (1) 產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，科技含量低 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的裝載機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定：國(guó)產(chǎn)裝載機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)是出現(xiàn)大故障的主要部位，而在液壓系統(tǒng)中主要出現(xiàn)一些小毛病。裝載機(jī)制造技術(shù)普遍也比較低，現(xiàn)在處于較低水平。 (2) 設(shè)備的靈活性、舒適性較差 可以體現(xiàn)裝載機(jī)工作效率的主要是它的靈活性。由于制造等原因，裝載機(jī)各部件不能自如的運(yùn)作，工作起來(lái)顯得不夠靈活，工作效率低。 國(guó)內(nèi)裝載機(jī)駕駛室噪聲控制問(wèn)題還沒(méi)有得到很好的解決；密封問(wèn)題也尚未得到的解決，這些問(wèn)題都需要進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。 (3) 產(chǎn)品用途單調(diào)，產(chǎn)品規(guī)格中小型化 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的裝載機(jī)功能較少、用途較單一，主要是因?yàn)閲?guó)內(nèi)生產(chǎn)的裝載機(jī)只能配置幾種附屬作業(yè)裝置，在這方面的技術(shù)水平不高。盡管已經(jīng)能生產(chǎn)了0.4噸到10噸 的裝載機(jī)，但是裝載機(jī)的產(chǎn)量仍然主要在1噸到5噸的范圍內(nèi)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)無(wú)法生產(chǎn)微型，大型，超大型的產(chǎn)品，導(dǎo)致產(chǎn)品中小型化。 1.2.4 國(guó)內(nèi)裝載機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 由于我國(guó)歷史與國(guó)情等原因，目前國(guó)內(nèi)裝載機(jī)生產(chǎn)企業(yè)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家的一些制造企業(yè)的生產(chǎn)水平仍存在較大差距?，F(xiàn)在國(guó)產(chǎn)裝載機(jī)正在處于一個(gè)十分重要的過(guò)渡期，國(guó)內(nèi)各個(gè)廠家也在加大對(duì)技術(shù)方面的投入。中國(guó)裝載機(jī)制造業(yè)現(xiàn)在有下面幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)： (1) 大小型裝載機(jī)受到了一些客觀條件與市場(chǎng)需求的限制，所以無(wú)法大量的生產(chǎn)制造，廠商對(duì)這方面的投入也不是很注重。 (2) 通過(guò)優(yōu)化每個(gè)系統(tǒng)，以提高每個(gè)系統(tǒng)的性能。動(dòng)力系統(tǒng)的減震、工作裝置的性能指標(biāo)優(yōu)化、冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工業(yè)設(shè)計(jì)等。引進(jìn)國(guó)外最先進(jìn)的傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)技術(shù)，使國(guó)內(nèi)裝載機(jī)生產(chǎn)更先進(jìn)。 (3) 提高安全性、舒適性。通過(guò)設(shè)計(jì)，駕駛室內(nèi)提供了ROPS和FOPS功能，使國(guó)內(nèi)裝載機(jī)能夠通過(guò)國(guó)際安全要求認(rèn)證。 (4) 降低裝載機(jī)駕駛室與裝載機(jī)對(duì)外部環(huán)境的噪聲，減少尾氣排放，強(qiáng)化裝載機(jī)的環(huán)保指標(biāo)，讓國(guó)內(nèi)的裝載機(jī)綠色化。 - 61 - 第2章 裝載機(jī)工作裝置總體設(shè)計(jì) 2.1 工作裝置的總體結(jié)構(gòu)與布置 工作裝置是裝配到裝載機(jī)上，是裝載機(jī)上的關(guān)鍵組件之一，它能夠使裝載機(jī)完成鏟取、裝載及卸載等作業(yè)。它是自帶液壓缸的多連桿機(jī)構(gòu)。 工作裝置是由兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成：動(dòng)臂舉升機(jī)構(gòu)與多連桿機(jī)構(gòu)。主要由鏟斗、連桿、動(dòng)臂、上下?lián)u臂、轉(zhuǎn)斗油缸、動(dòng)臂舉升油缸、托架等組成。 2.2 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn) 目前裝載機(jī)上使用最為廣泛的是六連桿機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)。它的機(jī)構(gòu)傳遞方案如圖2-1所示。其中，目前未在裝載機(jī)使用的是圖b 所示的方案；由圖a 所示方案形成的工作裝置，是以三鉸構(gòu)件1為動(dòng)臂、構(gòu)件2為鏟斗、構(gòu)件3為連桿、構(gòu)件4為搖臂、構(gòu)件5為轉(zhuǎn)斗油缸、構(gòu)件6為機(jī)架。 圖2-1 六桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)成方案 以下是一些最廣泛設(shè)計(jì)的裝載機(jī)設(shè)計(jì)類型。它是根據(jù)轉(zhuǎn)斗油缸布置位置的不同設(shè)計(jì)的。轉(zhuǎn)斗油缸可以作為裝載機(jī)工作裝置其中的連桿機(jī)構(gòu)： (1) 轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖2-2a） 以圖2-1a的構(gòu)件3作為轉(zhuǎn)斗油缸時(shí)，它的優(yōu)點(diǎn)在于裝載機(jī)的轉(zhuǎn)斗油缸可以直接連接到搖臂上。缺點(diǎn)就是在翻轉(zhuǎn)鏟斗時(shí)，是轉(zhuǎn)斗油缸小腔進(jìn)油，通過(guò)的小腔作用來(lái)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，這樣鏟斗的鏟掘力就會(huì)相對(duì)較小。 圖2-2 六桿機(jī)構(gòu)工作裝置的結(jié)構(gòu)形式 (2) 轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖2-2b） 以圖2-1a中的構(gòu)件5作為轉(zhuǎn)斗油缸，并將裝載機(jī)的轉(zhuǎn)斗油缸放在動(dòng)臂的上方。機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比大于轉(zhuǎn)斗油缸前置式的傳動(dòng)比，并且前懸小于轉(zhuǎn)斗油缸前置式的?；钊谐瘫绒D(zhuǎn)斗油缸前置式的短。缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)斗油缸后置式的轉(zhuǎn)斗油缸與車架的鉸接點(diǎn)位置過(guò)高，這會(huì)影響駕駛員的視野并且在操作方面給駕駛員造成不便。 (3) 轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖2-2c） 使用圖2-1a中構(gòu)件5作為轉(zhuǎn)斗油缸，并將轉(zhuǎn)斗油缸安裝在動(dòng)臂下方，以便當(dāng)裝載機(jī)用于鏟掘收斗作業(yè)時(shí)，使用油缸的大腔進(jìn)行工作，產(chǎn)生更大的掘起力，并且鏟斗易于翻轉(zhuǎn)。 (4) 轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖2-2d） 將圖2-1a中的構(gòu)件5為轉(zhuǎn)斗油缸并將其安裝在動(dòng)臂的上。該機(jī)構(gòu)主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是鏟斗插入料堆時(shí)（第一工況時(shí)）轉(zhuǎn)斗油缸的大油腔注油，多連桿機(jī)構(gòu)的傳力比可以設(shè)計(jì)成較大的值。因此鏟斗可以獲得較大的掘起力，使得鏟斗翻轉(zhuǎn)時(shí)比較容易；二是多連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸合理設(shè)計(jì)；三是工作裝置連桿的結(jié)構(gòu)十分緊湊，前懸也很小，所以駕駛員的視野會(huì)更好。缺點(diǎn)是在搖臂與連桿的位置處于鏟斗與前橋之間的狹窄位置，容易造成構(gòu)件之間發(fā)生干涉，無(wú)法滿足市場(chǎng)需求。 (5) 轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖2-2e） 以圖2-1a 的構(gòu)件3作為轉(zhuǎn)斗油缸并將其布置在靠近鏟斗的地方。 2.3 工作裝置自由度的計(jì)算 圖2-3為反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)工作裝置各連桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖2-3 工作裝置平面桿系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 該機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)桿件數(shù)n=8，低副數(shù)目Pi=11，高副數(shù)目Ph=0。這樣，通過(guò)平面機(jī)構(gòu)的自由度的計(jì)算公式，反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)工作裝置的自由度為 F=3n-2Pi-Ph=2 (2-1) 第3章 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 3.1 鏟斗設(shè)計(jì) 3.1.1 鏟斗的結(jié)構(gòu)形式 (1) 斗體形狀 從鏟斗的整體形狀來(lái)看，鏟斗分為兩種形式：深底和淺底。淺底鏟斗比深底鏟斗更容易裝滿，但在運(yùn)輸過(guò)程中淺底鏟斗容易溢出物料。相比之下，淺底鏟斗更適合定點(diǎn)裝卸，深底鏟斗適合遠(yuǎn)距離的運(yùn)輸。 (2) 切削刃形狀 切削刃分為兩種類型：直線型和非直線型；前者設(shè)計(jì)比后者的要簡(jiǎn)單，這樣會(huì)有利于鏟平地面，但鏟裝的阻力要比后者的大。非直線型切削刃主要有兩種類型：V形和弧形。這種切削刃在插入時(shí)具有相對(duì)較小的阻力并且易于插入料堆中，并且對(duì)于減小偏執(zhí)載荷的插入也是有利的。 (3) 斗齒 斗齒是安裝或焊接在鏟斗斗刃上的，有的斗刃也不安裝或焊接斗齒。如果將鏟斗的斗刃上安裝或焊接了斗齒后，則首先將斗齒插入料堆中。由于安裝或焊接斗齒的比壓大，所以帶齒的比不帶齒的切削刃更容易插入料堆里。當(dāng)料堆的密度更大時(shí)，效果更加明顯。 斗齒結(jié)構(gòu)分為兩種：分體式和整體式。一般斗齒都是用高錳鋼制成的整體式，用螺栓固定在鏟斗斗刃上，圖3-1是整體式斗齒。 圖3-1 整體式斗齒 (4) 鏟斗側(cè)刃 由于鏟斗側(cè)刃要參與插入工作，為了減小插入阻力，側(cè)壁前刃通常與鏟斗的前壁形成銳角。弧線或折線側(cè)刃鏟斗的插入阻力小于直線形側(cè)刃的插入阻力，但具有弧線或折線形側(cè)刃鏟斗的側(cè)壁較淺。物料容易從兩側(cè)撒落，影響鏟斗的堆裝量。 (5) 斗底 為了使鏟裝的物料在鏟斗內(nèi)能有良好的流動(dòng)性，鏟斗底部的圓弧半徑應(yīng)不宜過(guò)小，前后壁夾角應(yīng)大于物料與鋼板的摩擦角的2倍，以免卡住大塊物料。若取物料與鋼板的摩擦因數(shù)f =0.4，則摩擦角φ≈22°，所以張開(kāi)角必須大于44°。 綜上所述，針對(duì)我的鏟斗設(shè)計(jì)性質(zhì)如下： 斗體材料：低碳、耐磨、高強(qiáng)度鋼板 斗刃形狀：直線形斗刃 斗刃材料：耐磨和耐沖擊的中錳合金鋼材料 3.1.2 確定鏟斗斷面形狀和基本參數(shù) (1) 鏟斗的斷面形狀 鏟斗的斷面形狀由鏟斗圓弧半徑r、底壁長(zhǎng)l、后壁高h(yuǎn)和張開(kāi)角γ四個(gè)參數(shù)確定，如圖3-2所示。 圖3-2 鏟斗斷面基本參數(shù)圖 后壁高h(yuǎn)是指鏟斗的上邊緣至圓弧與后壁切點(diǎn)之間的距離。 底壁長(zhǎng)l是指鏟斗底壁的直線部分的長(zhǎng)度。l如果增加，鏟斗鏟入料堆深度也變大，鏟斗容易裝滿，但掘起力將由于力臂的增加而減小。從試驗(yàn)中可知，插入阻力隨著鏟斗入料堆的深度而急劇增加。l長(zhǎng)同樣也會(huì)降低卸載高度。l如果縮短，則掘起力大；并且由于卸料時(shí)鏟斗刃口降落的高度較小，縮短工作時(shí)間，但會(huì)降低鏟斗容量。對(duì)于主要裝載輕質(zhì)物料的鏟斗，l可選擇較的大值；對(duì)于裝載巖石的鏟斗，應(yīng)取小些。 鏟斗張開(kāi)角γ 是鏟斗后壁和底壁之間的角度，一般在45°到52°之間。 本次設(shè)計(jì)的具體參數(shù)初始設(shè)置如下： 鏟斗圓弧半徑r：500mm 底壁長(zhǎng)l：700mm 后壁高h(yuǎn)：400mm 張開(kāi)角γ：50° (2) 鏟斗基本參數(shù)的確定 設(shè)定好上述鏟斗斷面參數(shù)后，根據(jù)老師給定的參數(shù)，本次設(shè)計(jì)鏟斗的總寬度B為3100mm，鏟斗壁厚為20mm。 在設(shè)計(jì)鏟斗時(shí)，鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R （即鏟斗與動(dòng)臂鉸接點(diǎn)到切削刃之間的距離）被用作基本參數(shù)。鏟斗的其他參數(shù)作為R的函數(shù)。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R可按照式（3-1）計(jì)算。 圖3-3 鏟斗尺寸參考 （m） (3-1) 式中 鏟斗平裝斗容，3m3 鏟斗內(nèi)側(cè)寬度，3.02m 鏟斗斗底長(zhǎng)度系數(shù)，=1.40~1.53 后壁長(zhǎng)度系數(shù)，=1.1~1.2 擋板高度系數(shù)，=0.12~0.14 圓弧半徑系數(shù)，，取值范圍(0.35~0.4) 張開(kāi)角，為45°~52°取50° 擋板與后壁間的夾角5°~10°（無(wú)擋板取0） 圖3-3中各參數(shù)含義如下： 鏟斗圓弧半徑，m Lg 斗底長(zhǎng)度，是指從鏟斗切削刃到鏟斗底部延長(zhǎng)線與鏟斗后壁延長(zhǎng)線交點(diǎn)的距離，m (3-2) KZ 后壁長(zhǎng)度，是指從后壁上緣到后壁延長(zhǎng)線與斗底延長(zhǎng)線交點(diǎn)的距離，m Kk 擋板高度，m 調(diào)整每個(gè)參數(shù)后，每個(gè)值可以通過(guò)與R值之比，分別計(jì)算出、、、值，=1.4，=1.2,=0.13,=0.4 然后，代入公式（3-1），可以確定鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R，并且可以計(jì)算得出R≈1314mm 即可得出 Lg=1.4×1314=1839.6mm Lz=1.2×1314=1576.8mm Lk=0.13×1314=170.8mm 通常，鏟斗側(cè)壁切削刃相對(duì)于鏟斗底壁的傾角=50°~60°。鏟斗與動(dòng)臂鉸接點(diǎn)距離斗底壁的高度為 h=（0.06~0.12）R=78.84~157.68mm (3-3) r=525.6mm S=0.957 m2 3.1.3 鏟斗容量的計(jì)算 在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)里已經(jīng)給出來(lái)了鏟斗的斗容，并且鏟斗的參數(shù)是根據(jù)鏟斗的斗容制定下的，因此，下面只描述用于計(jì)算鏟斗斗容的算法公式。 (1) 平裝容量 根據(jù)公式（3-4）計(jì)算鏟斗的平裝容量（見(jiàn)圖3-4）。 對(duì)于有防溢板的鏟斗 VS=SB0-23a2b=3.87 (3-4) 式中 有擋板的鏟斗橫截面面積，m2 鏟斗內(nèi)側(cè)寬度，m 擋板高度，m 斗刃刃口與擋板最上部之間的距離，m 對(duì)于無(wú)防溢板的鏟斗 Vs'=S'B0（m3） (3-5) 式中 不裝擋板的鏟斗橫截面面積，m2 圖3-4 鏟斗容量計(jì)算 (2) 額定容量 鏟斗的額定容量（見(jiàn)圖3-4）按照式（3-6）計(jì)算。 對(duì)于有防溢板的鏟斗 Vr=Vs+b2B08-b26a+c=3.44 (3-6) 式中 c 物料堆積高度，m 對(duì)于無(wú)防溢板的鏟斗 Vr'=Vs'+b2B08-b324 3.44-3.33.3=4.24%<5% 該結(jié)果在誤差范圍內(nèi)，所以該方案合理。 (3) 判斷鏟斗類型： 對(duì)于淺底鏟斗為： LB=425~475·3Vr (3-7) 對(duì)于深底鏟斗為： LB=620~665·3Vr LB3Vr=457.1 所以此鏟斗為淺底鏟斗。 3.2 工作裝置連桿系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.2.1 機(jī)構(gòu)分析 轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)主要由六個(gè)部分組成：轉(zhuǎn)斗油缸CD、搖臂CBE、連桿FE、鏟斗GF、動(dòng)臂GBA和機(jī)架AD。實(shí)際上，它由兩個(gè)反轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)GFEB和BCDA（圖中GF2E2B和BC2DA）串聯(lián)組成。當(dāng)舉升動(dòng)臂時(shí)，如果假定動(dòng)臂是固定桿，則可以將機(jī)架AD視為輸入桿。把鏟斗GF看作輸出桿。因?yàn)锳D和GF轉(zhuǎn)向相反，所以叫反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)。 舉升機(jī)構(gòu)主要由動(dòng)臂舉升油缸HM和動(dòng)臂GBA構(gòu)成。 圖3-5 反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 I-插入工況 II-鏟裝工況 III-最高位置工況 IV-高位卸載工況 V-低位卸載工況 3.2.2 尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) 由于圖解法更直觀，更易于掌握，因此通過(guò)在坐標(biāo)圖上確定鏟裝工況（圖3-6）時(shí)工作裝置的9個(gè)鉸接點(diǎn)的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。 3.2.2.1 確定動(dòng)臂與鏟斗、搖臂、機(jī)架的三個(gè)鉸接點(diǎn)G、B、A (1) 確定坐標(biāo)系 如圖3-6所示，先選取坐標(biāo)系并確定尺寸比例1:45。 (2) 畫鏟斗圖 鏟斗橫截面的設(shè)計(jì)輪廓按比例繪制在坐標(biāo)系xOy中。斗尖對(duì)準(zhǔn)坐標(biāo)原點(diǎn)O，斗前壁與x軸呈3°~5°的前傾角。這是鏟斗插入料堆時(shí)位置，即插入工況。 圖3-6 動(dòng)臂上三鉸接點(diǎn)設(shè)計(jì) (3) 確定動(dòng)臂與鏟斗的鉸接點(diǎn)G 因?yàn)镚點(diǎn)的x坐標(biāo)值越小，轉(zhuǎn)斗掘起力就越大，所以G點(diǎn)靠近O點(diǎn)是有利的。但是，它受鏟斗底部和最小離地高度的限制，不能任意減??；當(dāng)G點(diǎn)的y坐標(biāo)值增加時(shí)，鏟斗在料堆中的鏟取區(qū)域增加，并且裝載的物料量很大。然而，連桿與鏟斗之間的鉸接點(diǎn)F距離減小，從而掘起力減小。 綜合考慮各種因素，根據(jù)坐標(biāo)圖上插入工況的鏟斗實(shí)際位置，為了確保G點(diǎn)在y軸的坐標(biāo)值yG=250~350mm，并且x軸坐標(biāo)值xG盡可能小，在不干涉斗底的前提下，人為確定指標(biāo)圖上的G點(diǎn)。初定G點(diǎn)坐標(biāo)為（1300，300）。 yG=300mm (4) 確定動(dòng)臂與機(jī)架的鉸接點(diǎn)A ① 以G點(diǎn)作為圓心，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鏟斗，直到鏟斗斗口O'O''與x軸平行，即鏟裝工況。 ② 把已經(jīng)選定的輪胎外輪廓畫在指標(biāo)圖上（輪胎外輪廓的直徑約為1700mm）。在繪圖時(shí)，鏟斗裝載狀態(tài)下輪胎前緣與鏟斗后壁之間的間隙應(yīng)盡可能小。輪胎中心Z的y坐標(biāo)值應(yīng)等于輪胎的工作半徑Rk =800mm。 (3-8) 式中 yz Z點(diǎn)的y坐標(biāo)值，mm dw 輪輞直徑，mm =25in bw 輪胎寬度，mm =24.5in Hbw 輪胎斷面高度和寬度的比例（普通輪胎取1，寬面輪胎取0.83，超寬面輪胎取0.64）。取Hbw=0.83 輪胎變形系數(shù)（普通輪胎為0.1至0.16，寬面輪胎為0.05至0.1）。 取=0.16 ③ 根據(jù)老師給定的最大卸載高度hx，最小卸載距離lx和卸載角度αx，繪制卸載到最高位置時(shí)鏟斗的位置圖，即高位卸載工況，并令此時(shí)斗尖為O4，G點(diǎn)位置為G'，如圖3-7所示。 ④ 以G'點(diǎn)作為圓心，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鏟斗，使鏟斗開(kāi)口平行于X軸。 ⑤ 連接G G'并作其垂直平分線。 A點(diǎn)在平分線上的位置應(yīng)盡可能的低一些，以提高裝載機(jī)整體的工作穩(wěn)定性，降低機(jī)器的整體高度，并改善駕駛員的視野。一般來(lái)說(shuō)，A點(diǎn)位于前輪的右上角，與前軸心水平距離為軸距的1/3~1/2處。最終定下A點(diǎn)的坐標(biāo)為（3932，2064）。 A點(diǎn)位置的變化可以通過(guò)移動(dòng)點(diǎn)G'點(diǎn)位置和輪胎中心Z點(diǎn)的位置來(lái)執(zhí)行。 3.2.2.2 確定動(dòng)臂與搖臂的鉸接點(diǎn)B B點(diǎn)是一個(gè)十分關(guān)鍵的位置參數(shù)。如圖3-7所示，通過(guò)分析，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，一般取B點(diǎn)在AG連線的上方和A點(diǎn)的水平線下方，并在AG的垂直平分線的左側(cè)，盡可能靠近鏟裝工況時(shí)的鏟斗。相對(duì)于前輪胎，B點(diǎn)位于其輪廓的左上角。裝載機(jī)的工作裝置的設(shè)計(jì)確定B點(diǎn)的坐標(biāo)為（1977，1828）。在UG中顯示如圖3-7和圖3-8所示。 圖3-7 動(dòng)臂鉸接點(diǎn)A的確定 圖3-8 動(dòng)臂鉸接點(diǎn)的三維顯示 3.2.2.3 連桿與鏟斗和搖臂的兩個(gè)鉸接點(diǎn)F、E的確定 由于G與B已經(jīng)定下來(lái)，因此定F與E點(diǎn)實(shí)際上是確定連接到鏟斗的四連桿機(jī)構(gòu)GFEB的尺寸，如圖3-9所示。 根據(jù)雙搖桿條件設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 令GF桿為最短桿，BG為最長(zhǎng)桿，即有 GF+BG > FE+BE (3-9) 如圖3-10所示，若令GF=a，F(xiàn)E=b，BE=c，BG=d，并將式（3-9）不等號(hào)兩邊同時(shí)除以d，整理后得到下式，即 K=bd+cd-ad<1 (3-10) 上式各值可按式（3-11）選取，由G（1300，300）、B（1977，1827）點(diǎn)的坐標(biāo)得到d=1670mm (3-11) 由式（3-8）選取K=0.950 得到，a=0.39d=651mm c=0.6d=1000mm，代入（3-11） 得到，b=1271mm。 圖3-9 連桿、搖臂、轉(zhuǎn)斗油缸尺寸設(shè)計(jì) 3.2.2.4 確定E和F點(diǎn)位置 確定這兩個(gè)點(diǎn)位置必須考慮一下四個(gè)要求： (1) E點(diǎn)不得與裝載機(jī)的前軸發(fā)生碰撞，并且要使它與地面有足夠小距離； (2) 插入工況時(shí)，使EF桿與GF桿盡可能垂直，以便獲得更大的傳動(dòng)角和倍力系數(shù)； (3) 鏟裝工況時(shí)，EF桿與GF桿的夾角必須小于170°，即傳動(dòng)角不能小于10°，以免機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生自鎖； (4) 高位卸載工況時(shí)，EF桿和GF桿之間的傳動(dòng)角也必須大于10°。 如圖3-10所示，將鏟斗去插入工況，以B點(diǎn)為圓心，以BE=c為半徑畫弧；人工初選E點(diǎn)，使其落在B點(diǎn)右下角的圓弧上；然后分別以E點(diǎn)和G點(diǎn)為中心，分別用FE=b和GF=a繪制半徑的圓弧得到交點(diǎn)，即為F。 圖3-10 連桿端部鉸接點(diǎn)設(shè)計(jì) 3.2.2.5 確定轉(zhuǎn)斗油缸與搖臂和機(jī)架的鉸接點(diǎn)C和D (1) 確定C點(diǎn) 從作用力的傳遞開(kāi)始，可以肯定搖臂BC段長(zhǎng)一些更加的好，這可以增加轉(zhuǎn)斗油缸的推力并增加挖掘力。但是，如果BC部分延長(zhǎng)，鏟斗和搖臂之間的角度比將減小。因此初步設(shè)計(jì)時(shí)，一般取 BC≈(0.7~1.0)BE (3-12) 點(diǎn)C通常位于點(diǎn)B左上角。BC與BE之間的角度為∠CBE=130°~180°。另外請(qǐng)注意，當(dāng)達(dá)到插入工況時(shí)，搖臂BC接近轉(zhuǎn)斗油缸CD趨近垂直。C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)不得干涉鏟斗，其高度不得影響駕駛員的視野。 在此確定BC=0.67BE=680mm，并且BC與BE之間的角度為∠CBE=130°。 (2) 確定D點(diǎn) 如圖3-10所示，當(dāng)鉸接點(diǎn)G、F（即F2）、E（即E2）、B、C（即C2）被確定之后，然后，鏟斗分別在工況I、II、III、IV時(shí)的C點(diǎn)的位置C1、C2、C3、C4也就唯一的確定。 當(dāng)鏟斗從工況II舉升到工況III或工況IV時(shí)，下放到工況I的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)斗油缸的長(zhǎng)度始終保持不變，因此D點(diǎn)必須在C2點(diǎn)和C3 點(diǎn)連線的垂直平分線與C1和C4點(diǎn)連線的垂直平分線的交點(diǎn)上。 最后，D點(diǎn)設(shè)計(jì)在A點(diǎn)的左下角。這樣設(shè)計(jì)不僅會(huì)給裝載機(jī)工作裝置提供良好的平移性能，而且動(dòng)臂在舉升過(guò)程中，還可以降低舉升外阻力矩。D點(diǎn)的固定坐標(biāo)值為（3537，1885）。 (3) 確定動(dòng)臂舉升油缸與動(dòng)臂和車架鉸接點(diǎn)H點(diǎn)及M 動(dòng)臂舉升油缸布置在前軸和前后車架的鉸接點(diǎn)之間的狹窄空間內(nèi)。 通過(guò)上述確定了裝載機(jī)工作裝置的每個(gè)鉸接點(diǎn)的位置。在設(shè)計(jì)良好的外形前提下，基于UG軟件繪圖，本次設(shè)計(jì)中 ZL60裝載機(jī)的各個(gè)工作狀況如下圖： 圖3-11 I 插入工況 圖3-12 II 鏟裝工況 圖3-13 III 最高位置工況 圖3-14 IV 高位卸載工況 3.3 工作裝置靜力學(xué)分析 3.3.1 外載荷確定原則 在鏟掘作業(yè)過(guò)程中，裝載機(jī)通常具有以下三種受力工作狀況： (1) 鏟斗水平插入料堆中，工作裝置油缸閉鎖，此時(shí)可認(rèn)為鏟斗斗刃只受水平插入阻力的作用。 (2) 鏟斗水平插入料堆，翻轉(zhuǎn)鏟斗或舉升動(dòng)臂鏟取物料時(shí)，認(rèn)為鏟斗斗齒只受垂直掘起阻力的作用。 (3) 鏟斗邊插入邊收斗或邊插入邊舉臂進(jìn)行鏟掘時(shí)，認(rèn)為鏟斗斗齒受水平插入阻力與垂直掘起阻力的同時(shí)作用。 如果將對(duì)稱載荷和偏載情況分別與上述三種典型受力工況相組合，就可得到鏟斗六種典型的受力作用工況，如圖3-15所示。 圖3-15 工作裝置外載荷工況 3.3.2 鏟斗形心的確定 以C點(diǎn)為原點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算 (1) 三角形形心的確定 由圖可得 yC1=403mm xC1=888mm (2) 扇形形心的確定 圖3-16 扇形形心 x=2/3 (3-13) 式中， 用弧度表示，=0.72π，r=525mm 由此可得 x=317mm x=xsin=287mm y=r-xc2cos65°=403mm (3) 三角形ODB的形心確定 圖3-17 三角形ODB形心的確定 y=175mm x=1088mm (4) 三角形OEB的形心確定 OBD=25° BC=y/sin12.5°=808mm y= BC·sin(65-15)=618mm x= BC·cos50°=519mm 由以上各式該形心在x軸和Y軸上的坐標(biāo)為 x=888mm y=403mm x=287mm y=403mm x=913mm y=175mm x=519mm y=618mm DH=1.212m (5) 鏟斗重心坐標(biāo)為： 根據(jù)幾何關(guān)系有 A=1/21.8391.212=1.11443m A=0.36R=0.31244m A=A=1/20.5251.127=0.2958m 由此可得鏟斗重心坐標(biāo)為 X=A1x1-(A3x3+A4x4-A2x2)A1+A2-A3-A4 (3-14) 代入數(shù)據(jù)得：X=785mm Y=A1y1-(A3y3+A4y4-A2y2)A1+A2-A3-A4 (3-15) 代入數(shù)據(jù)得：Y=407mm 即鏟斗形心坐標(biāo)為（785，407）。 (6) 鏟斗在堆裝狀態(tài)下的物料重心 ① 已知：C0(785，407) AD=1213mm MD=1481mm 根據(jù)幾何關(guān)系得三角形DNM重心坐標(biāo)為（218，720），三角形ADM重心（506，839）。 ② 堆裝狀態(tài)物料重心 圖3-18 鏟斗的形心 xc=A1x1+A2x2+A3x3A1+A2+A3 代入數(shù)據(jù)得 x=632mm 同理可得 y=516mm 式中， A——鏟斗橫斷面面積； A——的面積； A——物料堆高面積。 x1，y1——鏟斗橫斷面形心坐標(biāo)； x2，y2——的形心坐標(biāo)； x3，y3——物料堆高形心坐標(biāo)； 由于（632，516）和鏟斗形心坐標(biāo)（785，407）接近，因此選物料和鏟斗重心坐標(biāo)為（710，460）。 3.3.3 外載荷的計(jì)算 (1) 插入阻力 根據(jù)一般方法難以計(jì)算上述阻力，通常根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式確定： Fx=9.8K1K2K3K4BL1.25 （N） (3-16) 式中 K1 物料塊度與松散程度系數(shù)，見(jiàn)附錄附表1 K2 物料性質(zhì)系數(shù)，見(jiàn)附錄附表2 K3 料堆高度系數(shù)，見(jiàn)附錄附表3 K4 鏟斗形狀系數(shù)， 寬斗 B1.5 m K3=1.1 ～1.4； 小斗 B（0.5～1.3）m K4=1.6～1.8；取1.4 B 鏟斗寬度，305cm L 鏟斗一次插入深度，48cm(最大插入深度可取鏟斗前壁長(zhǎng)的0.6~0.7倍) 得到： Fx=9.8×1×0.2×0.8×1.4×305×481.25=84591.3（N） (2) 掘起阻力 鏟斗開(kāi)始舉升時(shí)物料的剪切力按下式計(jì)算 FZ=2.2KBLC （N） (3-17) 式中 K 開(kāi)始舉升鏟斗時(shí)物料的剪切應(yīng)力；此值是通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定的，塊度為0.1~0.3m的松散花崗巖，它的剪切應(yīng)力平均值可取K=35000Pa。 B 鏟斗寬度，m Lc 鏟斗插入料堆的深度，m 得到： Fz=2.2×35000×3.05×0.48=112728（N） (3) 轉(zhuǎn)斗阻力矩 當(dāng)鏟斗翻轉(zhuǎn)鏟取物料時(shí)，在鏟斗充分插入料堆轉(zhuǎn)斗的最初時(shí)刻，轉(zhuǎn)斗靜阻力矩具有最大值，用Ma0表示，此時(shí)鏟斗轉(zhuǎn)角a=0；之后，當(dāng)鏟斗靜阻力矩隨著鏟斗的翻轉(zhuǎn)角a的變化而按雙曲線特性變化（見(jiàn)圖3-19），一直到鏟斗前切削刃離開(kāi)料堆坡’面線為止(a=a')。開(kāi)始鏟取時(shí)(a=0)的靜阻力矩Ma0為 Ma0=1.1Fx[0.4(x-14L)+y] (3-18) 式中 Fx 開(kāi)始轉(zhuǎn)斗時(shí)的插入阻力，165000N(取最大牽引力值) x 鏟斗回轉(zhuǎn)中心與斗刃的水平距離，1.3m y 鏟斗回轉(zhuǎn)中心與地面的垂直距離，0.3m L 鏟斗的插入深度，0.48m Ma0=1.1Fx[0.4(x-14L)+y] =1.1×165000×[0.4×(1.3－0.25×0.48)+0.3] =140118（N·m） 圖3-19 轉(zhuǎn)斗靜阻力矩與鏟斗轉(zhuǎn)角的關(guān)系 掘起阻力矩Ma隨著鏟斗回轉(zhuǎn)角a的增加而減小。當(dāng)鏟斗回轉(zhuǎn)a角后，轉(zhuǎn)斗阻力矩Ma為 Ma=Ma0(1-can) (3-19) 式中 n=lg(2Ma0-Ma'ma0)lga'3 c=1(a')n×Ma0-Ma'Ma0 a’ 鏟斗離開(kāi)料堆時(shí)的翻轉(zhuǎn)角度 Ma' 鏟斗離開(kāi)料堆時(shí)，由物料重力產(chǎn)生的阻力矩，N·m 轉(zhuǎn)斗阻力矩計(jì)算：開(kāi)始轉(zhuǎn)斗的阻力矩為 MZ=Ma+(Gm+GC)LC (3-20) 式中 MZ 轉(zhuǎn)斗阻力矩，N·m Ma0 開(kāi)始轉(zhuǎn)斗靜阻力矩，140118N·m Gm 裝載機(jī)額定載重量重力，6000 N Gc 鏟斗自重力 取鏟斗底厚20mm，后臂和擋板厚20mm，側(cè)板厚15mm 根據(jù)鏟斗各機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算鏟斗體積為： V=0.1804 ρ鋼=7900Kg/m3 GC=ρvg=14253(N) LG 鏟斗中心至回轉(zhuǎn)中心C的水平距離（圖3-20），0.6m 得到 MZ=Ma+(Gm+GC)LC =140118+（60000+14253）×0.6 =184669.8（N·m） 圖3-20 作用在轉(zhuǎn)斗連桿上力的確定 作用在轉(zhuǎn)斗連桿上的力FF：鏟斗充分插入料堆后開(kāi)始轉(zhuǎn)斗時(shí)，作用在鏟斗與鏟斗連桿鉸銷上的力為FF（圖3-20）。 3.4 工作機(jī)構(gòu)的受力分析與計(jì)算 3.4.1 裝載機(jī)的幾種工況 (1) 重載鏟斗舉升至最高位置； (2) 重載鏟斗舉升至最大水平幅度； (3) 聯(lián)合鏟裝工況； 3.4.2 聯(lián)合鏟裝時(shí)的受力分析 圖3-21 鏟斗受力分析 (1) FF求解 由圖可知 a=710mm b=1300mm c=650mm y=300mm 以G為支點(diǎn)，有力矩方程 Gm+Gc2×a+Fsh2×b+Fin2×y=FF×sin80×c (3-21) 代入數(shù)據(jù)得 FF=461866N FF=FE（方向相反） (2) FG求解 圖3-22 G點(diǎn)的受力分析 經(jīng)過(guò)計(jì)算知F1E1水平，因此有FF與Fin/2方向一致。有 FG=(Fin2+FF)2+[Fsh2+Gc+Gm2]2 (3-22) 代入數(shù)據(jù)得 FG=329037N θ=arctan(Fin/2+FFFsh2+Gc+Gm2) (3-23) 代入數(shù)據(jù)得：θ=72° (3) 分離搖桿，取B為支點(diǎn)，有力矩方程： FE×LBE×sinα3=Fc×LBCsinα2 (3-24) 由此可得 Fc=FE×LBE×sinα3LBC×sinα2 代入數(shù)據(jù)得 Fc=600910N (4) 求解FB 圖3-23 FB的分解 經(jīng)過(guò)計(jì)算 FE與Fc夾角為23.8°。 根據(jù)幾何關(guān)系有： FE2+FC2-2FE×FCcos17.5=FB2 可得 FE=4618662+6009102-2×230933×461866×cos156.2° =1040331N (5) FE，F(xiàn)B夾角求解 β=arccos(FE2+FB2-FC22FBFE) (3-25) 代入數(shù)數(shù)據(jù)得 β=arccos(4618662+10403312-60091022×1040331×461866) =13° (6) 分離動(dòng)臂，以A為支點(diǎn)，有 FB×LM+FH×LAN=FG×LAG (3-26) 圖3-24 動(dòng)臂受力分析 式中，——A點(diǎn)到FB的作用線的距離 ； ——點(diǎn)到的作用線的距離 ； ——點(diǎn)到的作用線的距離 ； 經(jīng)過(guò)計(jì)算得AG與水平線夾角為33.5，F(xiàn)G與水平線夾角為18，因此有FG與AG連線的夾角為51.5。所以有 LAQ=AGsin51.5 =2512mm 由前面已求得FB與水平線的夾角為13，AB與水平線的夾角為7。 所以有FB與AB夾角為6。 LAM=ABsin6°=1969sin6°=206mm 根據(jù)同類型產(chǎn)品，取AH=800mm 由(3-23)得，有 FH=FG×FAQ-FB×LAMLAN =329037×2512-520165.5×206800 =968758N (7) 求解FA XA=FHcos33.5°+FB2cos13°-FGsin72° =968758×cos33.5°+520165.5×cos13°-329037×sin72° =1001734.5N YA=-(FHsin33.5°+FB2sin13°-FGcos72°) =-(968758sin33.5°+520165.5sin13°-329037cos72°) =-316003N 因此有 FA=XA2+YA2 FA=1050394N 那么FA與水平線夾角γ為 γ=arccos XA/YA (3-27) γ=45.4° 3.4.3 工作機(jī)構(gòu)主要零件的強(qiáng)度計(jì)算及液壓缸的確定 說(shuō)明：對(duì)于裝載機(jī)的每個(gè)工作機(jī)構(gòu)，在計(jì)算裝載機(jī)工作強(qiáng)度時(shí)應(yīng)使用第四強(qiáng)度理論： σ=(σn+σμ)2+3τk2≤σs/n (3-28) 工作初步計(jì)算 σmax=MW+FS≤σs/n (3-29) 式中，n——為安全系數(shù)，n=1.8~2.3。 (1) 動(dòng)臂強(qiáng)度計(jì)算 動(dòng)臂可以看作是支撐在車架的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，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將動(dòng)臂危險(xiǎn)取為動(dòng)臂油缸上H處截面。則 σmax=MW+FS≤σs/n 取n=2。 W=BHA23 (3-30) S=2BH (3-31) M=FAsin42.5°×LAN F= FAcos42.5°=774431N BσsHA2-FHA-6M=0 (3-32) 得 HA≥F±F2+24BσsM2Bσs (3-33) 式中，M=1050394sin42.5°0.8=567709N·m σs——屈服極限，MPa； 45鋼σs=353MPa； B——鋼板厚度，取B=40mm HA≥774431+7744312+24×0.04×353×567709×1062×0.04×353×106≥519mm 根據(jù)同類型產(chǎn)品，取HA=560mm (2) 轉(zhuǎn)斗油缸的選擇 F1=FC=600910N 工作壓力取 P=30MPa ① 直徑的選擇 根據(jù)國(guó)家系列，P1推=603186N,P1拉=412334N 查表得,活塞桿直徑d=90mm； 缸體內(nèi)徑D1=160mm。 ② 行程的選擇 經(jīng)過(guò)計(jì)算得其行程為：S=405mm； 根據(jù)同類型產(chǎn)品，取S=600mm。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 L+SL=1.6~1.7 (3-34) 代入數(shù)據(jù)得：L=850~1000mm (3) 動(dòng)臂油缸的選擇 ① 直徑的選擇 F2=FH=968758N 工作壓力取P=30MPa； 根據(jù)同類型產(chǎn)品，取液壓缸桿徑D2=150mm 液壓缸內(nèi)徑D3=220mm F=1140398N 取S=750mm； 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式（3-31）， =1.6-1.7 代入數(shù)據(jù)得：L=1071~1250mm ② 行程的選擇 經(jīng)過(guò)計(jì)算以及根據(jù)同類型產(chǎn)品，所以行程取S=750mm。 3.4.4 搖臂及連桿的計(jì)算 (1) 經(jīng)過(guò)討論可知，搖臂的危險(xiǎn)斷面在B點(diǎn)所在截面，根據(jù)公式 圖3-25 危險(xiǎn)校核 σmax=MW+FB2≤σ2 W=BHB23 S=2BHB M=Fc×LBC 代入數(shù)據(jù)得：M=204309N?m F=Fcsin90° 代入數(shù)據(jù)得：F=600910N 根據(jù)公式 B 可得公式： HB≥F+F2+24BσsM2Bσs 式中，σs=353MPa，B=0.04m 代入數(shù)據(jù)得 HB≥600910+6009102+24×0.04×353×204309×1062×0.04×353×106=317mm 根據(jù)同類型產(chǎn)品，取HB=350mm。 (2) 連桿的計(jì)算 ① 直徑的確定 根據(jù)公式 FE1/4πd2≤σsn 式中,連桿受力F=461866N，=353MPa n——安全系數(shù) (1.8~2.25)，取n=2； 由此可得 d≥4FEnπσs≥4×461866×2π×353×106≥0.058mm ② 穩(wěn)定性校核 根據(jù)公式 Pcr/FE≥nst (3-35) Pcr=π2EIl I=πd464 式中， E——彈性模量 E=210MPa； n——安全系數(shù) n=3~5，取n=3； l——即EF的長(zhǎng)度 EF=1269mm； 由此可得 π2EIFEl2≥4 代入數(shù)據(jù)得 π2×210×109×πd4/64461866×1.2692≥3 從而可得 d≥43×461866×1.2692×64π3×210×109≥68.4mm 取d=70mm。 (3) 連桿銷軸計(jì)算 ① 彎曲強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)公式 σmax=M/W<σs/2 (3-36) W=πd332 (3-37) M=PL2 (3-38) 式中，P——計(jì)算載荷，為鉸點(diǎn)所受載荷的1/2，即 P=1/2FF=230933N 圖3-26 連桿銷軸 L2——銷軸計(jì)算長(zhǎng)度， L2=1/2L1+a+1/4d d——連桿寬度；取=30mm，a=20mm 則L2=70mm； ——屈服極限，由于銷軸常用40Cr，=800MPa 因此有 d≥316×461866×0.07π×400×106≥74.4mm 故取d=80mm。 ② 銷軸、支座擠壓強(qiáng)度的計(jì)算 根據(jù)公式 σmz=p1L1d≤σs2 (3-39) 式中，σs——支座的擠壓屈服極限，σs =353MPa； 代入數(shù)據(jù)得 σmz=2309330.03×0.07=110×106≤176.5×106Pa 因此合適。 ③ 銷軸套擠壓應(yīng)力的計(jì)算 根據(jù)公式 σmt=4P1d'd=4×2309330.07×0.08=165×106≤176.5×106 因此合適。 (4) G點(diǎn)銷軸的確定 ① 根據(jù)公式 σmax=MW≤σs/2 W=πd332 M=FGi2 l=a/2+b+c/2 式中，根據(jù)同類型產(chǎn)品，取c=20mm，b=20mm，a=40mm。 圖3-27 G點(diǎn)銷軸 因此有d=50mm。 根據(jù)公式 d≥364Mπσs 式中，——屈服極限，=800MPa； 因此有 d≥364FGlπσs 代入數(shù)據(jù)得d=60mm。 ② 銷軸支座擠壓應(yīng)力的計(jì)算 根據(jù)公式 σmz=1/2FGad=329037/2 0.04×0.055 =75MPaMPa 因此合適。 ③ 銷軸套擠壓應(yīng)力的計(jì)算 根據(jù)公式 σmt=1/2FGcd =3290372×0.02×0.055=68.5MPa 因此合適。 (5) C點(diǎn)銷軸的確定 ① 根據(jù)彎曲強(qiáng)度計(jì)算 圖3-28 C點(diǎn)銷軸 根據(jù)公式 σmax=MW≤σs/2 W=πd332 M=1/2F =1/2+a+701/2=70mm P1=1/2600910=300455N 代入數(shù)據(jù)可得 σmax=300455×0.07×32πd3≤σs/2 因此有 D≥332×300455×0.07π×400×106 D≥79.8mm 由活塞桿耳環(huán)查得：dc=80mm ② 銷軸套擠壓應(yīng)力的計(jì)算 根據(jù)公式有： σmt=1/2Fcl1d =3004550.03×0.07 =143.1MPa≤176.5MPa 因此合適。 (6) 動(dòng)臂鉸點(diǎn)A的確定 根據(jù)彎曲強(qiáng)度的計(jì)算 圖3-29 A點(diǎn)銷軸 根據(jù)公式 σmax=MW≤σs/2 其中有 W=πd332 M=1/2FAl2 式中，σs——屈服極限，σs=800MPa； FA=1050394N； l2=10+15+20=45mm； 代入數(shù)據(jù)得 d≥316×253905×0.05πσs≥67mm 根據(jù)同類型產(chǎn)品，取d=70mm。 (7) 動(dòng)臂鉸點(diǎn)B的確定 圖3-30 B點(diǎn)銷軸 根據(jù)公式 σmax=MW≤σs/2 其中有 W=πd332 (3-40) M=12FBl2 式中，——屈服極限，=800MPa； FB=520165.5N，l3 =80mm 代入