《反鏟式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析【含全套CAD圖紙】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《反鏟式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析【含全套CAD圖紙】（83頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 目 錄 前言 ????????????????????????????????? 1 一、緒論 ??????????????????????????????? 2 （一）國(guó)內(nèi)外研究狀況???????????????????????? 2 （二）論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容?????????????????????? 2 二、總體方案設(shè)計(jì) ?????????????????????????? 3 （一）工作裝置構(gòu)成????????????????????????? 3 （二）動(dòng)臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式?????????????????? ??? 5 （三）動(dòng)臂油缸與鏟斗油缸的布置??????????????????? 5 （四）鏟斗與鏟斗油缸的連接方式??????????????????? 5 （五）鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇???????????????????????? 6 （六）原始幾何參數(shù)的確定 ?????????????????????? 7 三、工作裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 ?????????????????????? 8 （一） 動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)分析????????????????????????? 8 （二） 斗桿的運(yùn)動(dòng)分析???????????????????????? 10 （三） 鏟斗的運(yùn)動(dòng)分析???????????????????????? 11 （四） 特殊工作位置計(jì)算??????????????????????? 15 四、挖掘阻力分析 ?????????????????????????? 18 （一）轉(zhuǎn)斗挖掘阻力計(jì)算??????????????????????? 18 （二）斗桿挖掘阻力計(jì)算??????????????????????? 18 五、基本尺寸的確定 ???????????????????????? 20 （一）斗形參數(shù)的確定??????????????????????? ? 20 （二 ） 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇?????????????????????? 20 1、 α 1與 ?????????????????? 20 2、 ????????????????????? 20 3、 ???????????????????? 21 4、 ??????????????????????? 21 （三）動(dòng)臂機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的校核 ??????????????????? 23 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 1、 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)閉鎖力的校核????????????????? ??? 23 2、 滿斗處于最大挖掘半徑時(shí)動(dòng)臂油缸提升力矩的校核???????? 25 3、 滿斗處于最大高度時(shí) ,動(dòng)臂提升力矩的校核??????????? 26 （四） 斗桿機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的選擇 ???????????????????? 27 （五） 鏟斗機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的選擇 ???????????????????? 28 1、 轉(zhuǎn)角范圍?????????????????????????? 28 2、 鏟斗機(jī)構(gòu)其它基本參數(shù)的計(jì)算????????????????? 28 六、工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ????????????????????? ?? 30 （一）斗桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)???????????????????????? 30 1、斗桿的受力分析??????????????????????? 30 2、斗桿內(nèi)力圖的繪制?????????????????????? 35 3、 結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算??????????????????????? 37 （二）動(dòng)臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)????????????????????????? 39 1、危險(xiǎn)工況受力分析?????????????????????? 42 2、內(nèi)力圖和彎矩圖的求解???????????????????? 43 3、 結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算??????????????????????? 45 （三）鏟斗的設(shè)計(jì)?????????????????????????? 47 1、鏟斗斗形尺寸的設(shè)計(jì)????????????????????? 47 2、鏟斗斗齒的結(jié)構(gòu)計(jì)算????????????????????? 47 3、 鏟斗的繪制????????????????????????? 48 七、銷軸與襯套的設(shè)計(jì) ??????????????????????? 49 （一）銷軸的設(shè)計(jì)?????????????????????????? 49 （二）銷軸用螺栓的設(shè)計(jì)??????????????????????? 49 （三）襯套的設(shè)計(jì)?????????????????????????? 49 八、總結(jié) ??????????????????????????????? 50 九、參考文獻(xiàn) ???????????????????????????? 51 十、致謝 ??????????????????????????????? 52 附件一 外文翻譯 ?????????????????????????? 53 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 液壓挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析 引 言 挖掘 機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的許多行業(yè)被廣泛地采用，如工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水利電氣工程、農(nóng)田改造、礦山采掘以及現(xiàn)代化軍事工程等等行業(yè)的機(jī)械化施工中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般工程施工中約有 60%的土方量、露天礦山中 80%的剝離量和采掘量是用挖掘機(jī)完成的。 隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的深入和在建設(shè)中挖掘機(jī)的廣泛應(yīng)用，挖掘機(jī)市場(chǎng)有著廣闊的發(fā)展空間，因此發(fā)展?jié)M足我國(guó)國(guó)情所需要的挖掘機(jī)是十分必要的。而工作裝置作為挖掘機(jī)的重要組成部分，對(duì)其研究和控制是對(duì)整機(jī)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。 反鏟式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置是一個(gè)較復(fù)雜的空間機(jī)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外對(duì)其運(yùn)動(dòng)分析、機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面都作了較深入的研究，具體的設(shè)計(jì)特別是中型挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)已經(jīng)趨于成熟。關(guān)于反鏟式單斗液壓挖掘機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)也很多，這些文獻(xiàn)從不同側(cè)面對(duì)工作裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述。而筆者的設(shè)計(jì)知識(shí)和水平還只是一個(gè)學(xué)步的孩子，進(jìn)行本課題的設(shè)計(jì)是為對(duì)挖掘機(jī)的工作裝置設(shè)計(jì)有一些大體的認(rèn)識(shí)，掌握實(shí)際工程設(shè)計(jì)的流程、方法，鞏固所學(xué)的知識(shí)和提高設(shè)計(jì)能力。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 一、緒論 (一）國(guó)內(nèi)外研究狀況 當(dāng)前，國(guó)際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)正向大型化、微型化、多能化和專用化的方向發(fā)展。國(guó)外挖掘機(jī)行業(yè)重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié) 構(gòu)和新材料，加快了向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展的步伐。我國(guó)己經(jīng)形成了挖掘機(jī)的系列化生產(chǎn)，近年來(lái)還開(kāi)發(fā)了許多新產(chǎn)品，引進(jìn)了國(guó)外的一些先進(jìn)的生產(chǎn)率較高的挖掘機(jī)型號(hào)。 由于使用性能、技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上的優(yōu)越，世界上許多國(guó)家，特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，都在大力發(fā)展單斗液壓挖掘機(jī)。目前，單斗液壓挖掘機(jī)的發(fā)展著眼于動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)以達(dá)到高效節(jié)能 ;應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，成本不斷降低，向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化發(fā)展，以提高零部件、配件的可靠性，從而保證整機(jī)的可靠性 ;電子計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 ;提高機(jī)械作業(yè)性能，降低噪音，減少停 機(jī)維修時(shí)間，提高適應(yīng)能力，消除公害，縱觀未來(lái)，單斗液壓挖掘機(jī)有以下的趨勢(shì) : 1、向大型化發(fā)展的同時(shí)向微型化發(fā)展。 2、更為普遍地采用節(jié)能技術(shù)。 3、不斷提高可靠性和使用壽命。 4、工作裝置結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，工作范圍不斷擴(kuò)大。 5、由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)向電力驅(qū)動(dòng)發(fā)展。 6、液壓系統(tǒng)不斷改進(jìn)，液壓元件不斷更新。 7、應(yīng)用微電子、氣、液等機(jī)電一體化綜合技術(shù)。 8、增大鏟斗容量，加大功率，提高生產(chǎn)效率。 9、人機(jī)工程學(xué)在設(shè)計(jì)中的充分利用。 （二）論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容 本論文主要對(duì)由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、銷軸、連桿機(jī)構(gòu)組成挖掘機(jī)工作裝 置進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容包括以下五部分 : 1、 挖機(jī)工作裝置的總體設(shè)計(jì)。 2、 挖掘機(jī)的工作裝置詳細(xì)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 3、 工作裝置各部分的基本尺寸的計(jì)算和驗(yàn)證。 4、 工作裝置主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 5、 銷軸的設(shè)計(jì)及螺栓等標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選型。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 二、總體方案設(shè)計(jì) （一）工作裝置構(gòu)成 12- 動(dòng)臂； 3 4 5 6 7 8 9 10 11圖 作裝置組成圖 圖 意圖，如圖所示反鏟工作裝置由鏟斗 5、連桿 9、斗桿 11、動(dòng)臂 2、相應(yīng)的三組液壓缸 1, 4,10 等組成。動(dòng)臂下鉸點(diǎn)鉸接在轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過(guò)動(dòng)臂缸的伸縮，使動(dòng)臂連同整個(gè)工作裝置繞動(dòng)臂下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。依靠斗桿缸使斗桿繞動(dòng)臂的上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而鏟斗鉸接于斗桿前端，通過(guò)鏟斗缸和連桿則使鏟斗繞斗桿前鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。 挖掘作業(yè)時(shí)，接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，使工作裝置轉(zhuǎn)到挖掘位置，同時(shí)操縱動(dòng)臂缸小腔進(jìn)油使液壓缸回縮，動(dòng)臂下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進(jìn)油而伸長(zhǎng)，使鏟斗進(jìn)行挖掘和裝載工作。鏟斗裝滿后，鏟斗缸和斗桿缸停動(dòng)并操縱動(dòng)臂 缸大腔進(jìn)油，使動(dòng)臂抬起，隨即接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，使工作裝置轉(zhuǎn)到卸載位置，再操縱鏟斗缸或斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉(zhuǎn)進(jìn)行卸土。卸完后，工作裝置再轉(zhuǎn)至挖掘位置進(jìn)行第二次挖掘循環(huán)。 在實(shí)際挖掘作業(yè)中，由于土質(zhì)情況、挖掘面條件以及挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的不同，反鏟裝置三種液壓缸在挖掘循環(huán)中的動(dòng)作配合可以是多樣的、隨機(jī)的。上述過(guò)程僅為一般的購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 理想過(guò)程。 挖掘機(jī)工作裝置的大臂與斗桿是變截面的箱梁結(jié)構(gòu)，鏟斗是由厚度薄的鋼板焊接而成。各油缸可看作是只承受拉壓載荷的桿。根據(jù)以上特征，可以對(duì)工作裝置進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化處理。則可知單斗液壓挖掘機(jī)的工作裝置可 以看成是由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸及連桿機(jī)構(gòu)組成的具有三自由度的六桿機(jī)構(gòu)，處理的具體簡(jiǎn)圖如 一步簡(jiǎn)化得圖如 圖 作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 123456圖 作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖 挖掘機(jī)的工作裝置經(jīng)上面的簡(jiǎn)化后實(shí)質(zhì)是一組平面連桿機(jī)構(gòu)，自由度是 3，即工作裝置的幾何位置由動(dòng)臂油缸長(zhǎng)度 桿油缸長(zhǎng)度 斗油缸長(zhǎng)度 3為某一確定的值時(shí)，工作裝置的位置也就能夠確定。 (二）動(dòng)臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式 動(dòng)臂采用整體式彎動(dòng)臂，這種結(jié)構(gòu)形式在小型挖掘機(jī)中應(yīng)用較為廣泛。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉，剛度相同時(shí)結(jié)構(gòu)重量較組合式動(dòng)臂輕，且有利于得到較大的挖掘深度。 斗桿也有整體式和組合式兩種，大多數(shù)挖掘機(jī)采用整體式斗桿。在本設(shè)計(jì)中由于不需要調(diào)節(jié)斗桿的長(zhǎng)度，故也采用整體式斗桿。 （三） 動(dòng)臂油缸與鏟斗油缸的布置 動(dòng)臂油缸裝在動(dòng)臂的前下方，動(dòng)臂的下支承點(diǎn)（即動(dòng)臂與轉(zhuǎn)臺(tái)的鉸點(diǎn)）設(shè)在轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心之前并稍高于轉(zhuǎn)臺(tái)平面，這樣的布置有利于反鏟的挖掘深度。大部分中小型液 壓挖掘機(jī)以反鏟作業(yè)為主，常采用動(dòng)臂支點(diǎn)靠前布置的方案。油缸活塞桿端部與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)設(shè)在動(dòng)臂箱體下底板的凸緣上，雖然這樣會(huì)影響動(dòng)臂的下降幅度，但不會(huì)削弱動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而且使動(dòng)臂的受力更加合理。對(duì)于斗容量為 只動(dòng)臂液壓缸即可滿足工作要求。具體結(jié)構(gòu)如圖 （四） 鏟斗與鏟斗油缸的連接方式 本方案中采用六連桿的布置方式，相比四連桿布置方式而言在相同的鏟斗油缸行程下能得到較大的鏟斗轉(zhuǎn)角，改善了機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性。該布置中 1桿與 2桿的鉸接位置雖購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 然使鏟斗的轉(zhuǎn)角減少但保證能得到足夠大的鏟 斗平均挖掘力。如圖 示。 1 2 3圖 斗連接布置示意圖 （五） 鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇 鏟斗結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)的合理選擇對(duì)挖掘機(jī)的作業(yè)效果影響很大，合適的鏟斗應(yīng)滿足以下要求： 1、 有利于物料的自由流動(dòng)。鏟斗內(nèi)壁不宜設(shè)置橫向凸緣、棱角等。斗底的縱向剖面形狀要適合于各種物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 2、要使物料易于卸盡。 3、為使裝進(jìn)鏟斗的物料不易于卸出，鏟斗的寬度與物料的粒徑之比應(yīng)大于 4，大于50時(shí)，顆粒尺寸不考慮，視物料為 均質(zhì)。 綜上考慮，選用小型挖掘機(jī)常用的鏟斗結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)如圖 示。 圖 斗 斗齒的安裝連接采用橡膠卡銷式，結(jié)構(gòu)示意圖如 3 2 3 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 1； 2 – 橡膠卡銷； 3 – 齒座； 4– 斗齒 圖 銷式斗齒結(jié)構(gòu)示意圖 (六 ) 原始幾何參數(shù)的確定 1、動(dòng)臂與斗桿的長(zhǎng)度比 于所設(shè)計(jì)的挖掘機(jī)適用性較強(qiáng)，作業(yè)對(duì)象明確，一般不替換工作裝置，故取中間比例方案， 在 慮到 作裝置結(jié)構(gòu)重心離機(jī)體近。初步選取 ，即 。 2、鏟斗斗容與主參數(shù)的選 擇 斗容量在任務(wù)書(shū)中已經(jīng)給出： q =經(jīng)驗(yàn)公式和比擬法初選： 00斗平均寬度 B=800斗切削半徑 R= 00斗裝滿轉(zhuǎn)角 ?? 。 3、工作裝置液壓系統(tǒng)主參數(shù)的初步選擇 各工作油缸的缸徑選擇要考慮到液壓系統(tǒng)的工作壓力和“三化“要求。初選動(dòng)臂油缸內(nèi)徑 25塞桿的直徑 0桿油缸的內(nèi)徑 0塞桿的直徑3斗油缸的內(nèi)徑 00塞桿的直徑 0經(jīng)驗(yàn)公式初 選各油缸全伸長(zhǎng)度與全縮長(zhǎng)度之比： λ1=λ2=λ3=照任務(wù)書(shū)的要求選擇工作裝置液壓系統(tǒng)的工作壓力 P=20鎖壓力 1 三、工作裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 （一） 動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)分析 :臂油缸的最短長(zhǎng)度； :臂油缸的伸出的最大長(zhǎng)度； A：動(dòng)臂油缸的下鉸點(diǎn)； B：動(dòng)臂油缸的上鉸點(diǎn)； C：動(dòng)臂的下鉸點(diǎn) . 圖 臂擺角范圍計(jì)算簡(jiǎn)圖 動(dòng)臂擺角φ 1是 臂上任意一點(diǎn)在任一時(shí)刻的坐標(biāo)值也都是 。如圖 示，圖中 :臂油缸的最短長(zhǎng)度； :動(dòng)臂油缸兩鉸點(diǎn)分別與動(dòng)臂下鉸點(diǎn)連線夾角的最小值； :動(dòng)臂油缸兩鉸點(diǎn)分別與動(dòng)臂下鉸點(diǎn)連線夾角的最大值； A：動(dòng)臂油缸的下鉸點(diǎn)； B：動(dòng)臂油缸的上鉸點(diǎn)； C：動(dòng)臂的下鉸點(diǎn)。則有： 在三角形 157252721 co ??????? a r c c 572125271 ???? (3購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 圖 、 在三角形 20172127222 c o ??????? a r c c 17222212720 ???? (3由圖 得到α 21 的表達(dá)式： 112121 ???? ??? (3當(dāng) 1 為負(fù)，否則為正。 l1×F = l1× (330115 c o s C ???? ? YA+l5× (3動(dòng)臂油缸的力臂 1571 ???(3顯然動(dòng)臂油缸的最大作用力臂 買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 (二）斗桿的運(yùn)動(dòng)分析 如下圖 示， D 點(diǎn)為斗桿油缸與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)點(diǎn)， F 點(diǎn)為動(dòng)臂與斗桿的鉸點(diǎn)， 桿的位置參數(shù)是 里只討論斗桿相對(duì)于動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)，即只考慮 的鉸點(diǎn)； θ2 圖 桿機(jī)構(gòu)擺角計(jì)算簡(jiǎn)圖 在三角形 298292822 c o ??????? a r c c 982229282 ???? (3由上圖的幾何關(guān)系知斗桿相對(duì)于動(dòng)臂的擺角范圍 φ22θ2 (3則斗桿的作用力臂 22982 ???(3顯然斗桿的最大作用力臂 時(shí)892 。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 （三） 鏟斗的運(yùn)動(dòng)分析 鏟斗相對(duì)于 標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)是 函數(shù)，現(xiàn)討論鏟斗相對(duì)于斗桿的運(yùn)動(dòng)，如圖 3G 點(diǎn)為鏟斗油缸與斗桿的鉸點(diǎn)， F 點(diǎn)為斗桿與動(dòng)臂的鉸點(diǎn) Q 點(diǎn)為鏟斗與斗桿的鉸點(diǎn)， v 點(diǎn)為鏟斗的斗齒尖點(diǎn) ， K 點(diǎn)為連桿與鏟斗的餃點(diǎn) ， N 點(diǎn)為曲柄與斗桿的鉸點(diǎn)， M 點(diǎn)為鏟斗油缸與曲柄的鉸點(diǎn)， H 點(diǎn)為曲柄與連桿的鉸點(diǎn)。 圖 斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比計(jì)算簡(jiǎn)圖 1、鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 i 利用圖 以求得以下參數(shù)： 在三角形 )2a r c c 14152321421522 G???????? )2a r c c 1532142152330 ?????? α32 = ∠ π - ∠ ∠ π (3購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 在三角形 232113221214227 co ??????? a r c c 2714221227214 Q?????? (3在三角形 )2a r c c 272922422722927 K???????? (3在四邊形 ∠ (3鏟斗油缸對(duì) s 3022131 ??? ??? l (3連桿 點(diǎn)的作用力臂 r2 連桿 點(diǎn)的作用力臂 9243 ? ?? l(3連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比 i 3231i L??? ???(3顯然 3中可知， i 是鏟斗油缸 長(zhǎng)度 函數(shù)，用 入可得初傳動(dòng)比 3入可得終傳動(dòng)比 2、鏟斗相對(duì)于斗桿的擺角 φ 3 鏟斗的瞬時(shí)位置轉(zhuǎn)角為 10262473 ????? ?????? F Q V (3其中，在三角形 )2a r c c 221216222217 F???????? (3當(dāng)鏟斗油缸長(zhǎng)度 別取 ，可分別求得鏟斗的最大和最小轉(zhuǎn)角 θ33是 得鏟斗的擺角范圍 : φ3 = θ3 (3購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 3、斗齒尖運(yùn)動(dòng)分析 見(jiàn)圖 示，斗齒尖 V 點(diǎn)的坐標(biāo)值 函數(shù)只要推導(dǎo)出 函數(shù)表達(dá)式，那么整機(jī)作業(yè)范圍就可以確定，現(xiàn)推導(dǎo)如下 : 由 α32= ∠ 2 π – α3 – α4 – α6 – θ2 (3在三角 形 ： ∠ 后面的設(shè)計(jì)確定，在∠ 定后則有： D C ?????? co 16212628 (3318212826 c o ??????? )2a r c c 182621283 C???????? (3在三角形 298292822 c o ??????? 尖坐標(biāo)方 程推導(dǎo)簡(jiǎn)圖 1 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 則可以得斗桿瞬間轉(zhuǎn)角 θ2 )2a r c c 982229282 ???? (3α4、 α6 在設(shè)計(jì)畫(huà)圖中確定。 由三角形 ： 2×l 16×l 1） (3由三角形 ： 2×l 2× (3由 Q 點(diǎn)知： α35= ∠ 2π – α33 – α24 – α10 (3在三角形 ： 333232322321 c o ??????? a r c c 13232121322333 ???? (3在三角形 ： 242127221227213 co ??????? a r c c 212721322122724 H???????? (3在三角形 ： 262427224227229 co ??????? a r c c 242722922422724 K???????? (3在四邊形 ∠ α24 + α26 (3α20 = ∠ 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。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 （四） 特殊工作位置計(jì)算 1、最大挖掘深度 A 圖 大挖掘深度計(jì)算簡(jiǎn)圖 如圖 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 : = θ1 – α20 – α11） – (3購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 2、最大卸載高度 A 大卸載高度計(jì)算簡(jiǎn)圖 如圖 示，當(dāng)斗桿油缸全縮，動(dòng)臂油缸全伸時(shí)， 線處于垂直狀態(tài)時(shí)，得最大卸載高度為 : )s i n()s i n( 112132211211m a ?????? ??????????M (33、水平面最大挖掘半徑 A 圖 機(jī)面最大挖掘半徑 計(jì)算簡(jiǎn)圖 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 如圖 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 到最大挖掘半徑 : C+ (3式中： 2+2 – 2×（ 3） ×L 1× (34、最大挖掘半徑 A 鉸點(diǎn)； 圖 大挖掘半徑時(shí)工作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 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(guò)兩者的幾何關(guān)系，我們可計(jì)算得到： l 30 = 350 l 40 = 5650 5、最大挖掘高度 大挖掘高度工況是最大卸載高度工況中鏟斗繞 體分析方法和最大卸載高度工況的分析類似 。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 四、 挖掘阻力分析 （一）轉(zhuǎn)斗挖掘阻力計(jì)算 挖掘阻力可分為切向分力 1F 與法向分力 2F ,其中法向分力相對(duì)很小，一般為12 )( (4 Z ??? 35.a xm a }co ?? ? (4在式 (4， 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 90； 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 90 ψ 挖掘過(guò)程中鏟斗總轉(zhuǎn)角的一半；現(xiàn)初定總轉(zhuǎn)角為 110°，則 ψ 55° ψ—— 某一挖掘位置處轉(zhuǎn)斗的瞬時(shí)轉(zhuǎn)角， 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+中 S 為側(cè)壁厚度，單位為 初步設(shè)計(jì)時(shí)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。 當(dāng)?時(shí)，出現(xiàn)轉(zhuǎn)斗挖掘最大切向分力值為： Z m x a ??? 35.a }co ? (4將各參數(shù)代入式 (4 NF m x a 4 0 7 8 88 0 0 55co 0[90 ?????????? 轉(zhuǎn)斗平均挖掘阻力按平均挖掘深度下的阻力計(jì)算，平均切削厚度為 ??? ??? s 2s ?? ??? 平均挖掘阻力為 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 Z p ???? ???? )s i 1 )2s i 1 ?? ?? (4 將各參數(shù)代入上式得 11571 ?（二）斗桿挖掘阻力計(jì)算 斗桿在挖掘過(guò)程中總轉(zhuǎn)角一般為 ?? 80~60 ，現(xiàn)取 ?? 65S?。斗齒尖的行程實(shí)際上是斗桿轉(zhuǎn)角S?所對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式有 l ? 4 斗桿挖掘時(shí)切削半徑，斗桿與動(dòng)臂鉸點(diǎn)至斗齒尖距離，單位 m 斗桿挖掘時(shí)切削厚度按如下 公式計(jì)算 （ 4 q— 鏟斗容量 3m ， B— 鏟斗切削寬度 m 斗桿挖掘阻力計(jì)算公式如下： 002180 ???? ? （ 4 式（ 40附表 0— 10 查得，對(duì)于Ⅲ級(jí)土取250 102 ?,對(duì)于步設(shè)計(jì)時(shí)取 32 ????,將各參數(shù)代入式（ 4 8 8 4 2 ????????? 取整為 00002 ?，斗桿挖掘阻力比轉(zhuǎn)斗挖掘阻力要小一些，這是由于斗桿挖掘行程較長(zhǎng)，切削厚度較小的緣故。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 五、基本尺寸的確定 （一）斗形參數(shù)的確定 斗容量 q ：在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中已給出 q = 均斗寬 B：在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中已 給出 B = 0.8 m 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 = 900轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿轉(zhuǎn)角（ 2φ）： R、 φ三者與 q 之間有以幾何關(guān)系 q = 2φ上式中： 土壤的松散系數(shù)，近似取值為 q = B = ?? ?? 鏟斗兩個(gè)鉸點(diǎn) K、 Q 之間的間距 比值 選?。? 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) 一般取 ????? 115~9510 K Q V?。 由于鏟斗的轉(zhuǎn)角較大，而 取值較小，故初選???? 11010 ? 。 (二）動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 1、 α1 與 A 點(diǎn)坐標(biāo)的選取 初選動(dòng)臂彎角 ??1301? 。 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) 41） 鉸點(diǎn) A 坐標(biāo)的選擇： 由底盤(pán)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： 560 ； 7002、 l 2的選擇 經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，最大挖掘半徑 l1+l2+值很接近，由已給定的最大挖掘半徑初步選定的 合如下經(jīng)驗(yàn)公式： 1312 1 ??； 211 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 式中： 動(dòng)臂長(zhǎng)， l 2 為斗桿長(zhǎng)， 動(dòng)臂斗桿長(zhǎng)度比 將各參數(shù)代入上式得： 7002 ? ； 4 0 01 7 0 02211 ???? 3、 如圖 三角形 A 圖 大挖掘半徑時(shí)工作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 o o ????????? 1407 = 2321 ??? ????? a r c c 1422412124229 C? 4、 對(duì)于以反鏟 為主的通用挖掘機(jī)要適當(dāng)考慮其他的換用裝置（如正鏟、起重等），而且要求在地面以上作業(yè)時(shí)能有足夠的提升力矩，故初取 11 的取值對(duì)特性參數(shù) 大挖掘深度 2有影響，增大 α11會(huì)使 少或使 大，這符合反鏟作業(yè)的要求，初選 ?? 6011? 。 斗桿液壓油缸全縮時(shí)， ∠ α32 – α8 最大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和便于計(jì)算，初選 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 （ α32 – α8） ?160 。 由于采用單動(dòng)臂液 壓缸，因此∠ 取 ∠ ? 如上圖 三角形 ∠ π – α1 – α39 = ?180 - ?130 - ? = ?∠ α2 =∠ ∠ ?? ??? 由式（ 3式（ 3 θ1 – α20 – α11） – (5= θ1α2– α11） + θ132 α11 – α8 – α2 – 180） – α11 – θ1α2） – (5由式（ 5（ 5： θ1 α2 – α11） + θ1α32 α11– α8– α2– 180） + α11 – θ1α2） + (5令 A = α2+ α11 = ?20 + ?60 = ?80 B = A + （ α32 – α8） ?80 +（ ??170 ） = ??90 將 A、 5有 θ1 ?80 ） – θ1 ?80 ） ] + （ θ1 ?90 ） –1]=0 又由特性參數(shù) m ? ??K(5則有 λ1 = (52m a s o s??????? (5將式（ 5式（ 5入到式（ 5得 3500+3600[θ1 ?80 ） – θ1 ?80 ） ]+θ1 ?90 ） –1] = 0 解之 ： θ1= ?118 ； θ1= ? 由式 (5 = α11- θ1α 2） - A 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 = [ α11- θ1 α2） - ÷ = [1700 + 900 + 3400× ?? ? - 800- 3500] ÷ 60 = 1 θ1要滿足以下條件 )2 1ar s ( 22m ???? ??? (5)2ar s ( 2122m a ? ???? ??? (5將 θ1 θ1值代入式（ 5式（ 5得： ρ = σ = )1 ?????? ???? (518 3 ???? ?? (5ρ、?滿足 55明 ρ、?的取值是可行的。 i ?? ? (5 7 7 41 1 0 i a ??? ? (5 4 5 91 1 0 93 1 i ??? ? (5至此，動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的各主要基本參數(shù)已初步確定。 （三） 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的校核 1、動(dòng)臂機(jī)構(gòu)閉鎖力的校核 由第四章的計(jì)算可知，轉(zhuǎn)斗的平均挖掘力 1 ??由圖 5大挖掘深度時(shí)的挖掘阻力力矩 (5式中， 軸坐標(biāo)值 C i i n 115 ?????? ?? 將各參數(shù)代入式（ 5 105×（ = 105 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 動(dòng)臂油缸的閉鎖力 = 1′ （ 動(dòng)臂油缸小腔的作用面積） =107×π×（ 402）× 10 105 N 最大挖掘深度工作裝置自身重力所產(chǎn)生的力矩 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 223 斗桿 = 179斗 = 86 斗桿缸 55斗缸 = 51 連桿機(jī)構(gòu) = 17臂 缸 = 55 圖 大挖掘深度計(jì)算簡(jiǎn)圖 當(dāng)處于最大挖掘深度時(shí)： θ1 = θ1= ????? ???????? ??? 由圖 （ +×10 ×?? (5=（ 79 +86 +55 +51 +17+55） ×10× ?? = 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) 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 (5= 2× 105 × ÷ 104 = 105 = 105 在式（ 5說(shuō)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力矩，滿足工作要求。 2、滿斗處于最大挖掘半徑時(shí)動(dòng)臂油缸提升力矩的校核 A 圖 大挖掘半徑時(shí)工 作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 為方便計(jì)算，現(xiàn)將工作裝置劃分為二個(gè)部分，動(dòng)臂、動(dòng)臂液壓缸和斗桿液壓缸作為一部分，該部分重量以表示 示；其余的工作裝置構(gòu)件作為第二部分，重量以 表示，于是有： 1 +223 + 55 + 55 = 333G+D = 179 + 86 + 51 + 17=333經(jīng)驗(yàn)公式取土的重量： ( × q× 103 = 103 = 450處于最大挖掘半徑時(shí)，工 作裝置簡(jiǎn)圖如圖 示，則有： [ 2 + （ + 2） ] = [333× 2+ 333×（ + 450×（ ÷ 2） ] = 105 動(dòng)臂油缸的推力： 1 = 2× 107×π× 10- 6 = 105 N 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 在如圖 三 角形 )2 )(a r c c 1232222121 ????? (5?1? ∠ α2 +α11 +α21 (5將各參數(shù)分別代入式（ 5式（ 5 ?? ?1? ? o o ??????????????1 C× i i ??????? ?? (5 則此時(shí)動(dòng)臂油缸提升力矩 : F1 105× 105 105 故鏟斗處于最大挖掘半 徑時(shí)動(dòng)臂油缸提升力矩滿足工作要求。 3、滿斗處于最大高度時(shí) ,動(dòng)臂提升力矩的校核 當(dāng)斗桿在最大高度時(shí)的工況類似于