液壓挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書

需要購(gòu)買圖紙咨詢Q1459919609或Q1969043202摘 要此次設(shè)計(jì)的題目是挖掘機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)任務(wù)書中給出，要求對(duì)液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，那么就應(yīng)該是設(shè)計(jì)液壓挖掘機(jī)。我們知道，依靠液壓傳動(dòng)的挖掘機(jī)的綜合性能要比依靠機(jī)械傳動(dòng)的挖掘機(jī)好。而且液壓挖掘機(jī)具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，挖掘力大，操作簡(jiǎn)便，以及容易實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速和自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。同樣地，從任務(wù)書中知道，主要參數(shù)為：整機(jī)質(zhì)量10噸，反鏟斗容量0.18立方米，液壓系統(tǒng)的工作壓力14。通過上述內(nèi)容，明確了需要設(shè)計(jì)小型履帶式單斗液壓挖掘機(jī)的反鏟裝置。要求實(shí)現(xiàn)：最大挖掘深度3.582米，最大挖掘高度5.365米，最大卸載高度2.792米以及最大挖掘半徑5.884米。關(guān)鍵字：液壓系統(tǒng)，液壓挖掘機(jī)，反鏟裝置AbstractThe topic of this design is the structure design of excavator working device. According to the task book, it is required to calculate the transmission of the hydraulic system, then the hydraulic excavator should be designed. We know that the comprehensive performance of excavators relying on hydraulic transmission is better than that relying on mechanical transmission. Moreover, the hydraulic excavator has the advantages of small size, compact structure, smooth transmission, large excavation force, simple operation, and easy realization of stepless speed change and automatic control.Similarly, as we know from the task book, the main parameters are as follows: the overall quality of the machine is 10 tons, the backhoe capacity is 0.18 cubic meters, and the working pressure of the hydraulic system is 14. Through the above contents, it is clear that the backhoe device of small crawler type single bucket hydraulic excavator needs to be designed. Requirements: maximum excavation depth 3.582 meters, maximum excavation height 5.365 meters, maximum unloading height 2.792 meters and maximum excavation radius 5.884 meters.Key words: hydraulic system, hydraulic excavator, backhoe device目 錄1 緒論11.1 國(guó)內(nèi)外研究狀況11.2 論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容22 工作裝置總體方案設(shè)計(jì)22.1 工作裝置的構(gòu)成22.2 動(dòng)臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式32.3 動(dòng)臂油缸與斗桿油缸的布置42.4 鏟斗與鏟斗油缸的連接方式42.5 鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇42.6 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案原則53 工作裝置運(yùn)動(dòng)分析53.1 動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)分析53.2 斗桿的運(yùn)動(dòng)分析73.3 鏟斗的運(yùn)動(dòng)分析83.3.1 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i83.3.2 鏟斗相對(duì)于斗桿的擺角393.3.3 斗齒尖運(yùn)動(dòng)分析93.4 特殊工作位置計(jì)算113.4.1 最大挖掘深度H1max113.4.2 最大卸載高度H3max123.4.3 水平面最大挖掘半徑R1max123.4.4 最大挖掘半徑R2max133.4.5 最大挖掘高度H2max134 工作裝置挖掘阻力分析144.1 轉(zhuǎn)斗挖掘阻力計(jì)算144.2 斗桿挖掘阻力計(jì)算155 工作裝置基本尺寸的確定165.1 斗形參數(shù)的確定165.2 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇165.2.1 1與A點(diǎn)坐標(biāo)的取值165.2.2 l1與l2的選擇175.2.3 l41與l42的計(jì)算175.2.4 l5的計(jì)算175.3 斗桿機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的選擇205.4 鏟斗機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的選擇215.4.1 基本計(jì)算215.4.2 轉(zhuǎn)角范圍225.4.3 在鏟斗機(jī)構(gòu)其它基本參數(shù)的計(jì)算226 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算246.1 斗桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)246.1.1 斗桿的受力分析246.1.2 結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算296.2 動(dòng)臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)316.2.1 危險(xiǎn)工況受力分析316.2.2 內(nèi)力和彎矩的求解356.2.3 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算366.3 鏟斗的設(shè)計(jì)386.3.1 鏟斗斗形尺寸的設(shè)計(jì)386.3.2 鏟斗斗齒的結(jié)構(gòu)計(jì)算397 挖掘機(jī)液壓傳動(dòng)部分計(jì)算397.1 確定液壓系統(tǒng)類型407.2 液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)求解和液壓元件的取用407.2.1 液壓系統(tǒng)首要參數(shù)的確認(rèn)407.2.2 挖掘機(jī)液壓缸作用力的確定407.3 液壓系統(tǒng)初步計(jì)算447.4 工作裝置傳動(dòng)計(jì)算457.5 液壓泵參數(shù)選擇和發(fā)動(dòng)機(jī)功率計(jì)算467.6 主油管管徑和油箱容量478 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)部分計(jì)算488.1 回轉(zhuǎn)馬達(dá)設(shè)計(jì)計(jì)算489 銷軸與襯套的設(shè)計(jì)選用499.1 銷軸的設(shè)計(jì)499.2 銷軸用螺栓的設(shè)計(jì)499.3 襯套的設(shè)計(jì)49總 結(jié)50參考文獻(xiàn)51致 謝521 緒論1.1 國(guó)內(nèi)外研究狀況通過大量的研究表明，大規(guī)模、小型、功能變多和根據(jù)用途設(shè)計(jì)獨(dú)立的挖掘機(jī)是現(xiàn)在挖掘機(jī)邁向的方向。由于在國(guó)外，他們已經(jīng)開始選用和以前不一樣的技術(shù)，更加適宜的工藝，更恰當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)和更好的材料，這樣就使挖掘機(jī)的發(fā)展進(jìn)程加快。在我們國(guó)家，對(duì)于挖掘機(jī)的制造，也已經(jīng)開始系列化，還有就是在最近幾年，也從別的國(guó)家吸入了一批比較好的挖掘機(jī)。相信我們國(guó)家,在完成通用化,標(biāo)準(zhǔn)化,系列化的道路上會(huì)越走越快。如今，很多國(guó)家都正在進(jìn)行單斗液壓挖掘機(jī)的實(shí)驗(yàn)和探索，這是因?yàn)樗麄兊囊恍┲笜?biāo)比較好，挖掘機(jī)的穩(wěn)定性較高?，F(xiàn)在，綜合控制技術(shù)比如機(jī)電一體化，也在挖掘機(jī)上面得到了很好的應(yīng)用，這是因?yàn)橐簤杭夹g(shù)為其他技術(shù)提供了基礎(chǔ)。為了讓挖掘機(jī)效率更高和更加節(jié)能，專家們已經(jīng)開始專注于提升動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)；并且單斗液壓挖掘機(jī)已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到作用的發(fā)揮，生產(chǎn)制造的成本比以前低，更加標(biāo)準(zhǔn)，這樣主要是為了讓挖掘機(jī)工作性能更好，更加穩(wěn)定。單斗液壓挖掘機(jī)的發(fā)展:1、體積往大規(guī)模發(fā)展并且也向小型發(fā)展。2、更加廣泛地使用節(jié)能技術(shù)。3、用得更久且更穩(wěn)定。4、工作裝置結(jié)構(gòu)不斷革新，而且工作領(lǐng)域會(huì)不斷擴(kuò)張。5、用電力來替換內(nèi)燃機(jī)去驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī)進(jìn)行工作。6、革新設(shè)計(jì)液壓元件的理念，不斷去改進(jìn)液壓系統(tǒng)。7、綜合技術(shù)運(yùn)用得更好，比如機(jī)電一體化技術(shù)。8、為了提高效率，增加鏟斗的體積容量，用的功率更大，使制造效率更高。9、加入的人機(jī)工程學(xué)更加完善。1.2 論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容對(duì)鏟斗、斗桿、動(dòng)臂機(jī)構(gòu)以及它們所對(duì)應(yīng)的液壓油缸，再聯(lián)同銷軸、連桿機(jī)構(gòu)和螺母螺栓這些零部件組成的挖掘機(jī)反鏟裝置進(jìn)行分析并設(shè)計(jì)計(jì)算是本次設(shè)計(jì)的主要點(diǎn)。具體內(nèi)容包括以下部分:1、 挖掘機(jī)反鏟裝置的整體計(jì)劃設(shè)計(jì)。2、 挖掘機(jī)的反鏟裝置裝配設(shè)計(jì)、零件具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3、 液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算。4、 液壓控制部分的設(shè)計(jì)。5、 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。6、 根據(jù)設(shè)計(jì)參考書，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)零部件。2 工作裝置總體方案設(shè)計(jì)2.1 工作裝置的構(gòu)成圖2-1 工作裝置組成圖1回轉(zhuǎn)平臺(tái)；2動(dòng)臂；3動(dòng)臂液壓缸；4斗桿液壓缸；5油管；6斗桿；7鏟斗液壓缸；8搖臂；9連桿；10鏟斗依照?qǐng)D21所示，將動(dòng)臂下端鉸接在回轉(zhuǎn)平臺(tái)之上，根據(jù)動(dòng)臂液壓缸的伸出和縮進(jìn)，讓所有反鏟裝置圍繞動(dòng)臂下端的鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于斗桿的運(yùn)動(dòng)，那么顯然，應(yīng)該通過控制斗桿液壓缸去完成，在斗桿的下端，鉸接的是鏟斗，對(duì)于鏟斗的運(yùn)動(dòng)，需要根據(jù)鏟斗液壓缸來決定。在挖掘機(jī)進(jìn)行挖掘工作時(shí)候，需要回轉(zhuǎn)馬達(dá)來使轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)那么在轉(zhuǎn)臺(tái)之上的反鏟裝置就能夠去到工作的地方，這個(gè)時(shí)候控制進(jìn)到動(dòng)臂液壓缸的小腔部分的液壓油讓缸往回縮進(jìn)，當(dāng)動(dòng)臂的高度減少到使鏟斗可以進(jìn)行挖掘時(shí)候，控制對(duì)斗桿液壓缸或者是鏟斗液壓缸的大腔部分的液壓油量，讓它們伸長(zhǎng)，然后這個(gè)時(shí)候鏟斗就可以進(jìn)行挖掘工作了。等到挖掘作業(yè)結(jié)束時(shí)，就是鏟斗里已經(jīng)滿了，這個(gè)時(shí)候需要控制鏟斗液壓缸和斗桿液壓缸讓它們停止運(yùn)動(dòng)，同時(shí)應(yīng)該控制動(dòng)臂液壓缸，讓它的大腔部分有液壓油進(jìn)入，動(dòng)臂高度就會(huì)上升，然后再通過操作控制回轉(zhuǎn)馬達(dá)，回轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)讓反鏟裝置去到堆放鏟土的地方，這時(shí)候應(yīng)該讓鏟斗或斗桿的液壓缸的進(jìn)油得到控制，使它們往回縮進(jìn)，接著鏟斗就可以進(jìn)行卸料。如此，進(jìn)行下面的挖掘作業(yè)也是一樣的道理。但是，因?yàn)橥诰驒C(jī)液壓系統(tǒng)和挖掘的路面狀況以及被挖掘土的問題，所以真正在進(jìn)行挖掘工作的時(shí)候，反鏟裝置的構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)是可以進(jìn)行很多的組合的，需要根據(jù)具體的情況選合適的方案。正如我們所知道的，變截面的箱體就是動(dòng)臂和斗桿的制造形式，對(duì)于鏟斗，則是使用比較薄的鋼板通過焊接作業(yè)完成制造。通過研究動(dòng)臂液壓缸、斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸，我們可以把它們當(dāng)作是承受載荷的桿形結(jié)構(gòu)。那么通過上述了解，我們可以畫出反鏟裝置的簡(jiǎn)單圖示。圖2-2 反鏟裝置在圖2-2中，我們可以看到，反鏟裝置的適當(dāng)?shù)奈恢每梢杂蓜?dòng)臂液壓缸，斗桿液壓缸以及鏟斗液壓缸它們的的長(zhǎng)度來共同確認(rèn)，只要它們的長(zhǎng)度得到選取，就能夠知道反鏟裝置的確切位置。2.2 動(dòng)臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式通過查找資料，我們知道對(duì)于像本次設(shè)計(jì)任務(wù)的挖掘機(jī)應(yīng)當(dāng)屬于小型液壓挖掘機(jī)，而整體式彎動(dòng)臂就普遍應(yīng)用在這些小型挖掘機(jī)之上。究其緣由，就是成本低下，而且它們的結(jié)構(gòu)相對(duì)來說是很好的，同樣的剛度，會(huì)比組合式的質(zhì)量的值更低，還能使挖掘深度得到保證。同樣的，我們對(duì)于斗桿也沒有其他什么要求，所以也可以選取整體式的，因?yàn)榫同F(xiàn)實(shí)情況來看，這么選符合通常情況。2.3 動(dòng)臂油缸與斗桿油缸的布置因?yàn)槲覀冞x用的只是一只動(dòng)臂液壓缸就能夠滿足挖掘機(jī)的基本工作要求，所以動(dòng)臂液壓缸可以放在動(dòng)臂的正下方的適當(dāng)位置，而動(dòng)臂下端就鉸接在回轉(zhuǎn)平臺(tái)靠前面的位置，比回轉(zhuǎn)平臺(tái)高一些，那么這樣的布置通過資料研究是能夠保證挖掘機(jī)的挖掘深度的。像我們平時(shí)所見到的體積較小的液壓挖掘機(jī)都是選用反鏟裝置的動(dòng)臂支點(diǎn)放在前面的計(jì)劃。動(dòng)臂液壓缸的活塞桿末端按照通常情況就用銷軸鉸接在動(dòng)臂彎角處合適的位置，這樣能夠?qū)?dòng)臂受力情況有宜處?？瓷厦娴暮?jiǎn)圖就可以明白。斗桿液壓缸就鉸接在動(dòng)臂上底板合適的位置，后面會(huì)進(jìn)行計(jì)算就可以知道。2.4 鏟斗與鏟斗油缸的連接方式反鏟裝置中斗桿和斗桿液壓缸通常與搖桿和連桿組成連桿機(jī)構(gòu)，分析發(fā)現(xiàn)為了能夠讓鏟斗轉(zhuǎn)角的值更大，我們選用比較適宜的六連桿機(jī)構(gòu)，可以使鏟斗部分的結(jié)構(gòu)特性得到提升。鏟斗液壓缸就布置在斗桿上合適的位置。2.5 鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇對(duì)于鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇來說，比較重要的是考慮是否恰當(dāng)，鏟斗是直接進(jìn)行挖掘的工具，所以選取它的相關(guān)參數(shù)要慎重，并且它需要滿足下面的幾個(gè)要求：1、讓鏟土可以隨意流動(dòng)。2、要使鏟土卸盡方便。3、顯然為了不做無用功，裝進(jìn)鏟斗的鏟土不應(yīng)該漏出來，那么就要求鏟斗的寬度和深度以及它的一些結(jié)構(gòu)的角度必須合理。所以，正如我們看見的圖23，我們考慮小型挖掘機(jī)都可以選的鏟斗結(jié)構(gòu)。圖2-3 鏟斗還有就是斗齒安裝的方法，查詢資料之后我們選用橡膠卡銷式。見下圖2-4。圖2-4 鏟斗斗齒2.6 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案原則挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)：就是在符合挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)和裝置的需求之下，將一定的液壓元件按照恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟB接在一起的一個(gè)系統(tǒng)。其中液壓泵，把來自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，傳遞給液壓馬達(dá)或者液壓缸，然后這些執(zhí)行元件，推動(dòng)動(dòng)臂、斗桿和鏟斗還有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)等這些運(yùn)動(dòng)。在挖掘機(jī)中，對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也應(yīng)該是恰當(dāng)合理的，因?yàn)橥诰驒C(jī)的使用壽命和挖掘性能，會(huì)受它影響。3 工作裝置運(yùn)動(dòng)分析3.1 動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)分析圖3-1 動(dòng)臂擺角范圍由上面的圖3-1,經(jīng)過研究那么可以得出：圖3-2 在上面圖3-2的三角形ABC中：在上面的圖3-2的三角形BCF中： 根據(jù)上面圖3-2可以得出21： 如果21是負(fù)數(shù)，那么F點(diǎn)就應(yīng)該在上圖3-2中的與X軸平行的直線之下時(shí)； 如果21是正數(shù)，情況就會(huì)相反。我們經(jīng)過研究知道：F點(diǎn)的坐標(biāo)為： C點(diǎn)的坐標(biāo)為： 動(dòng)臂油缸的力臂e1： 顯然，通過分析計(jì)算我們知道，動(dòng)臂液壓缸的最大作用力臂e1max= l5。3.2 斗桿的運(yùn)動(dòng)分析圖3-3 斗桿機(jī)構(gòu)擺角在上面圖3-3的三角形DEF中：由上圖的幾何關(guān)系知，斗桿相對(duì)于動(dòng)臂的擺角范圍2max： 則斗桿的作用力臂：我們可以清楚地知道斗桿的最大作用力臂此時(shí)應(yīng)該是e2max = l9，而且。3.3 鏟斗的運(yùn)動(dòng)分析圖3-4 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)3.3.1 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i利用圖3-4，可以求得以下參數(shù)：在三角形HGN中： 在三角形HNQ中：在三角形QHK中：在四邊形KHNQ中：鏟斗油缸對(duì)N點(diǎn)的作用力臂r1 ： 連桿HK對(duì)N點(diǎn)的作用力臂r2 ： 連桿HK對(duì)Q點(diǎn)的作用力臂r3： 連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比i： 我們?cè)谶@里可以知道，i與鏟斗油缸長(zhǎng)度L3成函數(shù)關(guān)系，我們把L3min寫進(jìn)去，求到初傳動(dòng)比i0，L3max寫進(jìn)去可得終傳動(dòng)比iz。3.3.2 鏟斗相對(duì)于斗桿的擺角3鏟斗的瞬時(shí)位置轉(zhuǎn)角為： 其中，在三角形NFQ中： 通過分析,鏟斗油缸長(zhǎng)度L3，取L3max時(shí)，我們能夠求解：最大轉(zhuǎn)角3max； 取L3min的時(shí)候我們能夠求解出最小轉(zhuǎn)角3min，那么對(duì)應(yīng)的鏟斗的擺角范圍就應(yīng)該是: 3.3.3 斗齒尖運(yùn)動(dòng)分析依照?qǐng)D3-5，由F點(diǎn)知：對(duì)于三角形CDF我們知道：DCF可以根據(jù)后面的設(shè)計(jì)計(jì)算來確定，等到DCF的值算出來那么就有： 在三角形DEF中：圖3-5 齒尖坐標(biāo)方程推導(dǎo)簡(jiǎn)圖則可以得斗桿瞬間轉(zhuǎn)角2 ： 我們可以知道4、6應(yīng)該是在設(shè)計(jì)和畫圖中求解出來。由三角形CFN知：由三角形CFQ知：由Q點(diǎn)知：在三角形CFQ中：在三角形NHQ中： 在三角形HKQ中：在四邊形HNQK：因此：，并且它應(yīng)該可以是在后面的設(shè)計(jì)中確定。3.4 特殊工作位置計(jì)算3.4.1 最大挖掘深度H1max圖3-6 最大的挖掘深度通過上面我們知道，當(dāng)動(dòng)臂液壓缸都往回縮進(jìn)去，并且F, Q, V三點(diǎn)在同一條直線上同時(shí)是在垂直的地方的時(shí)候，V點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)值就是最大挖掘深度，那么依據(jù)圖3-6的最大挖掘深度我們可以得出下面的關(guān)系式: 3.4.2 最大卸載高度H3max3-7 最大的卸載高度通過上面我們知道，當(dāng)斗桿液壓缸都往回縮進(jìn)去，而且動(dòng)臂液壓缸都全部伸出來，還有就是QV連線處于垂直狀態(tài)，V點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)值就是最大卸載高度，那么依據(jù)圖3-7最大卸載高度我們可以得出下面的關(guān)系式: （3-1）3.4.3 水平面最大挖掘半徑R1max圖3-8 停機(jī)面最大的挖掘半徑通過上面我們知道，當(dāng)斗桿液壓缸全都往回縮進(jìn)去，還有F、 Q、V三個(gè)點(diǎn)在同一條直線，斗齒尖V和鉸點(diǎn)C在同一條水平線上面，就是當(dāng)YC = YV，CV長(zhǎng)度就是最大挖掘半徑，依據(jù)圖3-8，我們可以得到最大挖掘半徑R1max關(guān)系式如下: : （3-2）上面的關(guān)系式子（3-2）中：3.4.4 最大挖掘半徑R2max圖3-9 最大的挖掘半徑在水平面，C、V兩點(diǎn)在最大挖掘半徑工作情況下連線然后繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)到水平面得出的就是我們所要求解的挖掘機(jī)具有最大挖掘半徑時(shí)的工作情況，CV長(zhǎng)度就是最大挖掘半徑。3.4.5 最大挖掘高度H2max分析在液壓挖掘機(jī)最大挖掘高度H2max時(shí)的工作情況，我們通過研究知道它的具體分析方法和液壓挖掘機(jī)在最大卸載高度工作情況時(shí)的分析方法相同。其實(shí)就是液壓挖掘機(jī)在最大的卸載高度工作情況下，工作裝置中的鏟斗圍著Q點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，等到鏟斗液壓缸都往回縮進(jìn)去，那么得到的就是我們需要找的工作情況，即最大挖掘高度H2max時(shí)的工作情況。V點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)值就是最大挖掘半徑值。4 工作裝置挖掘阻力分析4.1 轉(zhuǎn)斗挖掘阻力計(jì)算挖掘阻力，可分為切向分力，與法向分力,其中，法向分力相對(duì)很小， （4-1）式中 F1 切削阻力的切向分力；C通過查找相關(guān)資料，我們知道這是對(duì)土壤的硬度系數(shù)的定義，這個(gè)時(shí)候如果我們要用于對(duì)級(jí)土壤的挖掘作業(yè)，那么就可以選值為90；R斗桿和鏟斗相對(duì)應(yīng)的鉸點(diǎn)的圓心一直到鏟斗斗齒尖部的距離，通過相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式，我們已經(jīng)算出它的值為90 cm；max挖掘過程中鏟斗總轉(zhuǎn)角的一半；已知max = 47.015；將它定義為：其中一個(gè)挖掘位置或工作地方的鏟斗的瞬時(shí)的轉(zhuǎn)角；B切削刃寬度影響系數(shù)，；A定義為切削角變化影響系數(shù)，選A = 1.3.；Z帶有斗齒的系數(shù)，取Z =0.75；X定義為斗側(cè)壁厚影響系數(shù)，X = 1+0.03S,其中S為側(cè)壁厚度，單位為cm 。初步設(shè)計(jì)時(shí)取X = 1.15 ；D在相關(guān)資料中被定義為切削刃擠壓土壤的力，由相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和參考其它相同斗容量的液壓挖掘機(jī)的取值，我們最終選用D = 8000N比較合理。通過研究我們知道如果有的時(shí)候，那么實(shí)際上就應(yīng)該存在有鏟斗挖掘工作的最大切向分力，可以得出下面的公式： （4-2） 將各參數(shù)代入式（4-2）得：轉(zhuǎn)斗平均挖掘阻力，按平均挖掘深度下的阻力計(jì)算，通過研究那么平均的切削厚度為：平均挖掘阻力為： （4-3）將各參數(shù)代入上式（4-3）得。4.2 斗桿挖掘阻力計(jì)算斗桿在挖掘過程中總轉(zhuǎn)角一般為，現(xiàn)取。斗齒尖的行程，實(shí)際上是斗桿轉(zhuǎn)角，所對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式有：式中 定義為斗桿挖掘時(shí)的切削半徑，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：式中 q鏟斗容量，B鏟斗切削寬度m。斗桿挖掘阻力計(jì)算公式如下： （4-4） 式中 為挖掘阻力比，由資料查出，這里級(jí)土取,而，開始設(shè)計(jì)時(shí)選,將各參數(shù)用進(jìn)上式（4-4）得：選成整數(shù)那么：。5 工作裝置基本尺寸的確定5.1 斗形參數(shù)的確定任務(wù)書已經(jīng)給出，用于計(jì)算鏟斗其它相關(guān)的基礎(chǔ)參數(shù)。平均鏟斗寬度由經(jīng)驗(yàn)公式算出然后我們?nèi)∷闹礏= 0.7 m。鏟斗挖掘半徑由經(jīng)驗(yàn)公式算出然后我們?nèi)∷闹礡 = 0.8 m。轉(zhuǎn)斗挖掘填滿轉(zhuǎn)角（2）：R、B及2三者，與q之間，有以幾何關(guān)系： （5-1）在上面的關(guān)系里：相關(guān)資料將KS定義為土壤的松散系數(shù)，通過分析我們選它的值為1.25比較合理。把q = 0.18 m3和B = 0.7m寫進(jìn)上面（5-1）關(guān)系里中可以得到：鏟斗簡(jiǎn)圖上面的K、Q兩點(diǎn)之間的距離l24和l3的比值被定義為K2：通過研究表明l24的值，會(huì)關(guān)系到反鏟機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性，如果它的值比較小的話，會(huì)改變鏟斗機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)剛度，查找資料我們知道，應(yīng)該選之間，所以預(yù)選K2 = 0.34是合理的。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)證明，平常情況取，所以選是合理的。5.2 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇5.2.1 1與A點(diǎn)坐標(biāo)的取值開始用動(dòng)臂彎角。通過經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，比較同斗容機(jī)型，開始用特性參數(shù)：。鉸點(diǎn)A坐標(biāo)的取用：5.2.2 l1與l2的選擇 通過統(tǒng)計(jì)比較，的值和反鏟裝置的最大挖掘半徑R1的值應(yīng)該是差不多的，任務(wù)書已經(jīng)給出了挖掘機(jī)的最大挖掘半徑值R1，K1取為1.8，l3就等于鏟斗挖掘半徑的值。聯(lián)合以下經(jīng)驗(yàn)公式可以求解： ； （5-2）式中 l1為動(dòng)臂長(zhǎng)， l 2為斗桿長(zhǎng)，K1為動(dòng)臂斗桿長(zhǎng)度比。將各參數(shù)代入上式（5-2）得： ；5.2.3 l41與l42的計(jì)算在圖3-9中的三角形FZC有： 5.2.4 l5的計(jì)算此步計(jì)算比較重要，那么選特性參數(shù)就要考慮充分，挖掘機(jī)反鏟機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，所以要想到可能換用別的機(jī)構(gòu)，而且挖掘機(jī)工作時(shí)應(yīng)該有充分的提升力矩，因此選：11的選用值，對(duì)特性參數(shù)K4、最大挖掘深度H1max、最大挖高H2max，均有關(guān)系，K4的值變小是因?yàn)椋覀儼?1的值取大了；11的值過大那么H1max的值也會(huì)相應(yīng)的變大，這里對(duì)應(yīng)反鏟工作的要求，開始?。骸６窏U液壓油缸，全縮時(shí)：最大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，便于計(jì)算，初選：由于采用：?jiǎn)蝿?dòng)臂液壓缸，因此，BCZ的取值較大，預(yù)選：三角形CZF中：通過前面式（3-1）、（3-2）有： （5-1）式（5-1）中兩式相加，有： （5-2）讓：把A、B的值代入上面式子（5-2）中有：再通過特性參數(shù) （5-3）應(yīng)該有： （5-4） （5-5）把上面（5-3）、（5-4）、（5-5）三式整合有：由式（5-1）有： 與應(yīng)該滿足下面條件： 通過前面計(jì)算顯然已知、的值，那么寫進(jìn)上面兩個(gè)關(guān)系式里我們就可以求解出：動(dòng)臂部分的求解已經(jīng)初步完成。E20DE2Z5.3 斗桿機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的選擇Fl8l9圖5-2斗桿機(jī)構(gòu)通過研究斗桿，依據(jù)圖5-2，我們就能夠?qū)懗龆窏U液壓缸最大作用力臂的表達(dá)關(guān)系如下所示： 分析發(fā)現(xiàn)，斗桿液壓缸的初始位置的力臂與最大力臂之間可以得出以下關(guān)系:越來越小說明越來越大，而且也代表反鏟機(jī)構(gòu)的平均挖掘阻力越來越小。經(jīng)過考慮，要想得來較大的平均挖掘力,就應(yīng)該盡量減少,所以我們選取是合理的。通過給出圖的幾何聯(lián)系得出: 大量的研究證明EFQ應(yīng)該在130170之間，所以在這里我們選EFQ=160是合理的；DFZ在反鏟機(jī)構(gòu)上,所以我們通過分析，它結(jié)構(gòu)上的因素,選動(dòng)臂上的DFZ=10是可以的。5.4 鏟斗機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的選擇5.4.1 基本計(jì)算根據(jù)計(jì)算所得的鏟斗基本的一些參數(shù)可以求解鏟斗的一些具體的設(shè)計(jì)尺寸。在下面圖形中：，是等腰三角形；段，應(yīng)該是直線；弧段，應(yīng)該是拋物線。直線到點(diǎn)的距離是，拋物線最高的高度是，通過查閱相關(guān)資料我們可以取。大量的資料表示斗尖角的值應(yīng)該是在2030之間，斗側(cè)壁角應(yīng)該是在3050之間，包角選105是合理的。顯然由前面知道：=0.7m、=0.8m。見圖5-3，能夠算出：=0.305m；=0.601m；=0.843 m； =0.774m；=0.025m；=40； =25；=105；=0.543m。側(cè)齒的目的就是為了讓鏟斗上面裝的側(cè)面鋼板不會(huì)和鏟土產(chǎn)生切削運(yùn)動(dòng)。通常齒寬0.11=0.11=0.062m；齒長(zhǎng)0.260.260.147m；齒距為：=(2.53.5)=(0.1550.217)m,選=0.16m；鏟斗寬度B=0.75m,齒寬與齒距相加的值是0.062+0.16=0.222m。=3.15 , 所以鏟斗應(yīng)該有4個(gè)齒。顯然，為了讓挖機(jī)工作，更加順利，我們的鏟斗斗齒，必須保持鋒利。大量事實(shí)證明，挖掘級(jí)的土壤之后，明顯磨鈍的現(xiàn)象都會(huì)存在于齒尖上，這個(gè)時(shí)候挖掘阻力也將會(huì)上升0.51倍。所以，必須及時(shí)換用鏟斗的斗齒又或者在鏟斗斗齒刃口上面堆焊適宜的硬質(zhì)合金層，來減少這種現(xiàn)象的發(fā)生。斗齒的制造形式前面已經(jīng)介紹過。通過查閱資料，我們知道對(duì)于級(jí)土而言，挖掘機(jī)鏟斗斗切削角應(yīng)該在2035之間取值，所以這里用30是合適的；還有就是后角不應(yīng)該小于5，它的刃角選25合理。圖5-35.4.2 轉(zhuǎn)角范圍計(jì)算初始轉(zhuǎn)角：把每個(gè)參數(shù)寫進(jìn)上式有：研究證明，在150180之間取值，我們選是合理的。L3Kl29MG5.4.3 在鏟斗機(jī)構(gòu)其它基本參數(shù)的計(jì)算Nl12l21l2l3VQl24F圖5-4鏟斗結(jié)構(gòu)見圖5-4，通過上面有：所以我們可以根據(jù)條件開始求解L3max 和L3min的確切值。由第四章的計(jì)算可知轉(zhuǎn)斗挖掘阻力挖掘阻力F1P所做的W1p： （5-6）根據(jù)前面鏟斗液壓缸，產(chǎn)生的推力所做的功W3： （5-7）根據(jù)功的守恒清楚知道鏟斗油缸推力所做的功W3 要等同鏟斗挖掘阻力所做的功W1p： 即 （5-8）通過上面列出的（5-6）、（5-7）、（5-8）幾個(gè)式子，能夠算出：圓整為935mm,則。 余下大多數(shù)是連桿機(jī)構(gòu)尺寸，需要滿足下面幾個(gè)條件：1）挖掘力的條件：鏟斗液壓缸的挖掘力應(yīng)該比鏟斗最大挖掘阻力大一些，在最大理論挖掘力的地方需要V1QV=30。2）幾何方面要兼容。就是確保機(jī)構(gòu)上的的三角形和四邊形在任何時(shí)候都應(yīng)該是合理的。3）l3的全行程中機(jī)構(gòu)不應(yīng)該有死點(diǎn)，傳動(dòng)角在恰當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。由上面三個(gè)地方的要求，參考一樣斗容量的別的機(jī)型的測(cè)繪，預(yù)取余下的基本尺寸： 先?。耗敲矗悍寸P裝置基礎(chǔ)設(shè)計(jì)完成。6 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算6.1 斗桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1.1 斗桿的受力分析通過分析我們知曉，在斗桿上存在的作用主要是彎矩，那么要實(shí)現(xiàn)斗桿的結(jié)構(gòu)求解就需要根據(jù)這些彎矩來。在研究了斗桿的受力和查找了相關(guān)資料之后，我們知道，挖掘機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，要找出存在的最大彎矩，依據(jù)圖6-1，那么需要根據(jù)下面的工作情況來看：1)當(dāng)動(dòng)臂的液壓缸活塞桿底端已經(jīng)到缸底，就是動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)到了位置最低的地方的時(shí)候。2)最大的力臂出現(xiàn)在了反鏟機(jī)構(gòu)斗桿液壓缸上面。3)動(dòng)臂和斗桿鉸接處的圓心以及斗桿和鏟斗鉸接處的圓心，這兩個(gè)圓心相連而成的一條直線上有鏟斗的斗齒尖端。4)在挖掘工作時(shí)，側(cè)齒側(cè)向一個(gè)力，我們叫它Wk。既然這些決定挖掘機(jī)存在最大彎矩，就可以知道上面的工作情況之下應(yīng)力也應(yīng)該是最大的。通過研究反鏟機(jī)構(gòu)，下面圖6-2中可以看到分析的鏟斗受力情況。挖掘機(jī)在這個(gè)工作情況下的力分析之后應(yīng)該知道有：重力Gi，是每個(gè)反鏟機(jī)構(gòu)的部件的；挖掘阻力，是鏟斗上出現(xiàn)的，當(dāng)然缺不了：側(cè)向阻力W3、法向阻力W2、切向阻力W1這些力。圖6-1 斗桿危險(xiǎn)工況FNG3W1W2PdHKQ圖6-2 鏟斗受力，是在研究了動(dòng)臂液壓缸都往里面縮進(jìn)去的時(shí)候，查閱資料得出的，由上面圖6-2可知 CF的向量可以表達(dá)為： 求出：，預(yù)選。在中：解得在CDEF中： EFQ在前一章節(jié)已經(jīng)初定為160由以上的角度關(guān)系知： 則由前面3.3.1可得出那么能夠算出在這個(gè)時(shí)候的鏟斗的理論挖掘力： 切向阻力W1初選該工況下，鏟斗重心到鉸點(diǎn)Q：水平距離我們研究鏟斗，對(duì)Q點(diǎn)取矩，則有：法向阻力W2 的求解工作裝置所受重力對(duì)C點(diǎn)取矩有：W1到C點(diǎn)的距離r0： W2到C點(diǎn)的距離r1：法向阻力W2，決定于動(dòng)臂油缸的閉鎖力F1 ，研究反鏟機(jī)構(gòu)，則有：解得：斗桿油缸作用力P2g的計(jì)算向量在X軸上的模值：在對(duì)斗桿進(jìn)行分析的第一個(gè)圖6-1，我們就研究斗桿（鏟斗和連桿機(jī)構(gòu)），那么可以最終得出：，P2是斗桿上面存在的閉鎖力，它稍微小于P2g。橫向挖掘阻力WK的求解回轉(zhuǎn)裝置的制動(dòng)器承受的力就是我們要求解的WK，所以在我們看來，WK的最大值就應(yīng)該是回轉(zhuǎn)平臺(tái)的制動(dòng)力矩所確定的。故要先計(jì)算出制動(dòng)力矩。地面附著力矩M：（其中 = 0.55） = 60000.55104/3 = 0.71105 因?yàn)楦鶕?jù)任務(wù)書我們可以知道挖掘機(jī)選取的應(yīng)該是液壓制動(dòng)，那么經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算就能夠得到出現(xiàn)在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的最大制動(dòng)力矩 MB如下所算： 在下圖6-3中的Q點(diǎn)上的作用力矩和作用力就是MQx、MQy、RQx 、RQy的求解我們可以看到如下所示：我們研究連桿裝置，在下圖可以看到，那么：P3HNRkKQX2Y2RN圖6-3 連桿機(jī)構(gòu) （6-1）由上式（6-1）可解得：研究鏟斗機(jī)構(gòu)，將V點(diǎn)，看成新坐標(biāo)原點(diǎn)，VK應(yīng)該是X3軸，那么，過V點(diǎn)與VK垂直的直線，就應(yīng)該是Y3，然后建立：X3O3Y3的坐標(biāo)。那么，計(jì)算過程如下：在下圖6-4中N點(diǎn)處有作用力矩和作用力RNx 、RNy存在，那么它們的求解如下：通過研究連桿機(jī)構(gòu)和曲柄，那么F3RNyHNRNxK圖6-4曲柄和連桿受力圖計(jì)算求解如下：6.1.2 結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算通過分析我們可以看出來最大的應(yīng)力應(yīng)該是存在于危險(xiǎn)截面，研究發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)截面就是在通過F點(diǎn)且與斗桿下底板垂直的截面，所以最先要對(duì)這個(gè)截面進(jìn)行設(shè)計(jì)求解，然后完成剩下尺寸的求解。斗桿寬度、鋼板厚度、許用應(yīng)力的選取預(yù)選取斗桿的寬度為，是合理的。挖掘機(jī)的制造鋼板的厚度在國(guó)內(nèi)通常是，預(yù)取底板厚度，見圖6-5。圖6-5通過查找相關(guān)資料，得出的結(jié)論是一般挖掘機(jī)選用16Mn作為反鏟機(jī)構(gòu)的鋼材，它的屈服極限高，機(jī)械性能好，屈服極限是。安全系數(shù)：，安全許用應(yīng)力：斗桿危險(xiǎn)截面處高度的計(jì)算：危險(xiǎn)截面的有效面積：該截面對(duì)y軸的慣性矩: 該截面對(duì)z軸的慣性距: 橫截面總面積:該危險(xiǎn)截面所受到的正應(yīng)力:由前面受力分析計(jì)算已知：FN=2.38105N，那么：最大彎曲正應(yīng)力:由前面受力分析計(jì)算已知：My=2.43105 由前面受力分析計(jì)算已知：Mz=2.61105 ，那么： 合應(yīng)力應(yīng)該是:剪應(yīng)力小，忽略不計(jì)，那么，由下面的關(guān)系式：根據(jù)上面計(jì)算、的幾個(gè)關(guān)系等式，計(jì)算得出。根據(jù)上面的一系列的求解，我們已經(jīng)能夠使用CAXA軟件把斗桿圖畫出來。6.2 動(dòng)臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)動(dòng)臂結(jié)構(gòu)的分析方法和斗桿的相同，就是需要找出它上面存在的最大應(yīng)力，根據(jù)最大應(yīng)力處的截面尺寸，畫出動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)圖，顯然這個(gè)截面就是我們要尋找的危險(xiǎn)截面。接著把這個(gè)當(dāng)作基本就能夠求解到動(dòng)臂上的余下參數(shù)。6.2.1 危險(xiǎn)工況受力分析通過對(duì)力進(jìn)行分析和實(shí)驗(yàn)證實(shí),動(dòng)臂上會(huì)存在的最大載荷的工作情況要滿足下面要求：1)動(dòng)臂油缸全縮。2)點(diǎn)V應(yīng)該存在于，點(diǎn)F、Q之間連線的延長(zhǎng)線上，此線平行于Y軸。3)顯然，在進(jìn)行挖掘工作時(shí)，鏟斗的斗邊會(huì)遇到障礙物。上面所講的就是具有最大的挖掘深度的作業(yè)情況。反鏟機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單圖示依據(jù)圖6-6。圖6-6 第一工況W1的求解：因?yàn)辄c(diǎn)V應(yīng)該存在于點(diǎn)F、Q之間連線的延長(zhǎng)線上，此線平行于Y軸，所以連桿裝置的傳動(dòng)比是不會(huì)變的，又由于鏟斗油缸對(duì)C點(diǎn)所產(chǎn)生的力矩相對(duì)于鏟斗的重力繞Q點(diǎn)所產(chǎn)生的力矩而言太大了，所以W1的值在這個(gè)情況之下是不會(huì)變的，所以還是W1=105N。W2的求解：在此工況下時(shí)：,（前面的計(jì)算中已經(jīng)得出）通過研究全部反鏟機(jī)構(gòu)，那么計(jì)算如下：因?yàn)榍蠼獾绞秦?fù)數(shù)，那么就可以知道在這樣的情況下鏟斗液壓缸挖掘力不能充分發(fā)揮出來，為了可以讓挖掘機(jī)的鏟斗發(fā)揮出最大挖掘力，所以我們應(yīng)該繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)E。通過求解和計(jì)算，我們可以知道=-3000mm的時(shí)候，就是鏟斗油缸發(fā)揮出最大的挖掘力的時(shí)候。圖6-7 實(shí)際工作時(shí)第一工況我們分析之后知道，這個(gè)工作情況是通過在工作情況之下，轉(zhuǎn)動(dòng)斗桿液壓缸出現(xiàn)的。除了第2點(diǎn)中點(diǎn)V應(yīng)該存在于點(diǎn)F、Q之間連線的延長(zhǎng)線上，此線平行于Y軸換為=-3000mm這個(gè)改變，余下的那些條件都是不會(huì)改變的，如上圖6-7看見的。這個(gè)工作情況里，動(dòng)臂液壓缸斗往回縮進(jìn)去，又根據(jù)以前的計(jì)算，那么可以求解到： 解得：DEF中，通過幾何關(guān)聯(lián)那么就是：算出 ,又所以能夠知道：與的求解：因?yàn)?。重力?duì)C點(diǎn)的矩：（這個(gè)重力是反鏟機(jī)構(gòu)每個(gè)部件所受到的）：如果將全部反鏟的機(jī)構(gòu)當(dāng)作思考的模型，那么：意即這個(gè)時(shí)候只是動(dòng)臂和鏟斗油缸工作。即動(dòng)臂鉸點(diǎn)作用力的求?。貉芯窟B桿機(jī)構(gòu)、斗桿、鏟斗，那么我們可以得出下面的關(guān)系式，求解出： 鉸點(diǎn)的求解： 附加彎矩與扭矩的求解過程如下所示（上動(dòng)臂和下動(dòng)臂的）：和W之間所成的夾角我們知道應(yīng)該是， 與W之間所成的夾角我們知道應(yīng)該是,通過研究之后那么我們知曉，在坐標(biāo)系上沿坐標(biāo)軸的分力可以用下式求解： 所產(chǎn)生的橫向彎矩M：所產(chǎn)生的附加橫向彎矩M：求解出來知道，在坐標(biāo)系上，沿坐標(biāo)軸的分力，就是如下所示： 所產(chǎn)生的附加橫向彎矩：所產(chǎn)生的附加扭矩：6.2.2 內(nèi)力和彎矩的求解上動(dòng)臂所受到的軸向力:上動(dòng)臂所受到的剪力:上動(dòng)臂所受到的軸向彎矩:下動(dòng)臂所受到的軸向力:下動(dòng)臂所受到的剪力:下動(dòng)臂所受到的軸向彎矩：6.2.3 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算通過分析我們可以看出來最大的應(yīng)力應(yīng)該是存在于危險(xiǎn)截面，研究發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)截面就是動(dòng)臂拐點(diǎn)處，因?yàn)樵谶@個(gè)地方動(dòng)臂受到的應(yīng)力應(yīng)該是最大的。所以首要就是要選擇這個(gè)截面完成計(jì)算，接著把這個(gè)結(jié)果當(dāng)作基礎(chǔ)，接著求解就可以畫出動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)圖。查閱大量資料，聯(lián)系現(xiàn)實(shí)，我們能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，然后預(yù)?。簞?dòng)臂底板的寬度：底板的厚度：選上動(dòng)臂側(cè)板的厚度，因?yàn)槲覀兎治鲋溃瑒?dòng)臂承受的載荷非常大，又由于下動(dòng)臂所承受的載荷相對(duì)上動(dòng)臂小一些，還有就是考慮到方便制造與裝配，那么就可以取也是適宜的。見圖6-8。圖6-8許用應(yīng)力的選取：動(dòng)臂鋼板選用的材料，通常為挖掘機(jī)中選取的低合金結(jié)構(gòu)鋼16Mn，屈服極限，安全系數(shù)選那么許用應(yīng)力：危險(xiǎn)截面所圍成的面積：危險(xiǎn)截面所圍成的有效面積：則上動(dòng)臂的有效面積：下動(dòng)臂的有效面積：對(duì)Y軸的慣性矩（上動(dòng)臂危險(xiǎn)截面）:下動(dòng)臂危險(xiǎn)截面對(duì)Y軸的慣性矩:上動(dòng)臂危險(xiǎn)截面對(duì)Z軸的慣性矩:相同的，動(dòng)臂危險(xiǎn)截面對(duì)Z軸的慣性矩:上動(dòng)臂危險(xiǎn)截面中:拉伸軸向力所產(chǎn)生的正應(yīng)力：彎曲所產(chǎn)生的正應(yīng)力：由應(yīng)力的合成有：則。利用作圖法和已知尺寸就能夠畫出大概的動(dòng)臂圖，尺寸優(yōu)化之后就能夠得出最終的動(dòng)臂結(jié)構(gòu)圖。 6.3 鏟斗的設(shè)計(jì)6.3.1 鏟斗斗形尺寸的設(shè)計(jì)查閱大量相關(guān)資料，我們通過經(jīng)驗(yàn)來預(yù)取：。那么通過前面計(jì)算，下底板的斗形方程為：；所以上頂板的斗形方程為：；分析過后我們可以求解出來鏟斗拋物線部分的方程應(yīng)。6.3.2 鏟斗斗齒的結(jié)構(gòu)計(jì)算鏟斗斗齒的設(shè)計(jì)我們通過研究分析之后知道應(yīng)該根據(jù)最大彎矩來進(jìn)行，然后我們經(jīng)過分析它的受力，找到了這個(gè)最大彎矩存在的地方，就是在與鏟斗斗體連接之處。見圖6-9。由下式求解:：斗齒厚度；: 挖掘阻力；：斗齒尖到斗體的距離；：斗齒的許用應(yīng)力: 斗齒寬度； : 鏟斗的厚度。 則。圖6-9 斗齒鏟斗的尺寸求解出來以后，能夠通過CAXA軟件把鏟斗圖畫出來。7 挖掘機(jī)液壓傳動(dòng)部分計(jì)算由前面所學(xué)的知識(shí)可知,挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)是依據(jù)液壓挖掘機(jī)工作裝置與其它的機(jī)械構(gòu)造的傳動(dòng)之需求，將所需要的液壓元件經(jīng)過管路有機(jī)地接在一起的組合。液壓系統(tǒng)由動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油這幾個(gè)部分構(gòu)成。設(shè)計(jì)挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)，就要選擇恰當(dāng)?shù)囊簤涸?，這很重要。7.1 確定液壓系統(tǒng)類型從任務(wù)書中給定的系統(tǒng)工作壓力和參考其它相似的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng),確定用雙齒輪泵單回路定量系統(tǒng)。7.2 液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)求解和液壓元件的取用7.2.1 液壓系統(tǒng)首要參數(shù)的確認(rèn)通過查找資料,我們可以清楚地知道，液壓系統(tǒng)的工作壓力,流量，液壓系統(tǒng)的功率就是首要的幾個(gè)參數(shù)。通常，設(shè)計(jì)系統(tǒng)過程中，分析后我們發(fā)現(xiàn)，一般，根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力，還有根據(jù)每個(gè)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度，來計(jì)算流量的值。任務(wù)書已經(jīng)給出14000KPa。7.2.2 挖掘機(jī)液壓缸作用力的確定要得出最終的液壓缸的尺寸值，就應(yīng)該先計(jì)算動(dòng)臂液壓缸，斗桿液壓缸和鏟斗液壓缸它們所受的力，而這些力需要根據(jù)反鏟