挖掘裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)

1、挖掘裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)摘 要 本本次畢業(yè)業(yè)設(shè)計(jì)的的主要目目的是熟熟悉機(jī)械械設(shè)計(jì)的的一般過(guò)過(guò)程，提提高理論論知識(shí)和和實(shí)踐知知識(shí)的綜綜合運(yùn)用用能力。挖挖掘機(jī)是是一種重重要的工工程機(jī)械械，它的的廣泛應(yīng)應(yīng)用對(duì)于于減輕勞勞動(dòng)量，保保證工程程質(zhì)量，加加快工程程進(jìn)度，提提高勞動(dòng)動(dòng)生產(chǎn)率率起了巨巨大的作作用。反反鏟工作作裝置由由動(dòng)臂，斗斗桿，動(dòng)動(dòng)臂液壓壓缸，斗斗桿液壓壓缸和鏟鏟斗液壓壓缸組成成。 關(guān)鍵詞：挖挖掘機(jī) 工作裝裝置ABSTRRACTT Thee maain purrposse oof tthe toppic of dessignn prrojeect forr grraduuatiion is to

2、 be fammiliiar witth tthe genneraal pproccesss off meechaaniccal dessignn annd tto eenhaancee thhe ccompprehhenssivee caapaccityy off ussingg thheorretiicall annd ppraccticcal knoowleedgee. EExcaavattor is an impporttantt ennginneerringg maachiinerry. Itss wiide apppliccatiion plaayedd a treemenndou

3、us rrolee too reeduccingg thhe vvoluume of labbor andd too ennsurringg prrojeect quaalitty aand to accceleerattingg prrogrresss annd tto iincrreassingg prroduuctiivitty. Bacckhooe wworkkingg deevicces is madde uup oof aa moovinng aarm andd a figghtiing polle aand shoovell annd aa hyydraauliic ttankk

4、 off moovinng aarm andd a hyddrauulicc taank of figghtiing polle aand a hhydrraullic tannk oof sshovvel. Key wwordds: Exccavaatorr Worrkinng ddeviicess前 言言單斗液壓挖挖掘機(jī)是是一種重重要的工工程機(jī)械械，廣泛泛應(yīng)用在在房屋建建筑，道道路工程程，水利利建設(shè)，農(nóng)農(nóng)田開(kāi)發(fā)發(fā)，港口口建設(shè)，國(guó)國(guó)防公事事等的土土方施工工機(jī)械和和礦山采采掘工業(yè)業(yè)中，對(duì)對(duì)減輕繁繁重的體體力勞動(dòng)動(dòng)，保證證工程質(zhì)質(zhì)量，加加快建設(shè)設(shè)速度，提提高勞動(dòng)動(dòng)生產(chǎn)率率起到巨巨大作用用。單斗挖

5、掘機(jī)機(jī)分機(jī)械械傳動(dòng)和和液壓傳傳動(dòng)兩種種。機(jī)械械傳動(dòng)挖挖掘機(jī)已已有一百百多年歷歷史。近近一二十十年來(lái)，隨隨著液壓壓傳動(dòng)技技術(shù)在工工程機(jī)械械上的廣廣泛應(yīng)用用，單斗斗液壓挖挖掘機(jī)有有了迅速速發(fā)展，在在中小型型單斗挖挖掘機(jī)中中，液壓壓挖掘機(jī)機(jī)幾乎取取代了機(jī)機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)挖掘機(jī)機(jī)，大型型單斗液液壓挖掘掘機(jī)也應(yīng)應(yīng)用日廣廣，這是是由于液液壓挖掘掘機(jī)具有有重量輕輕，體積積小，結(jié)結(jié)構(gòu)緊湊湊，挖掘掘力大，傳傳動(dòng)平穩(wěn)穩(wěn)，操縱縱簡(jiǎn)便，以以及容易易實(shí)現(xiàn)無(wú)無(wú)級(jí)變速速和自動(dòng)動(dòng)控制等等一系列列優(yōu)點(diǎn)。單斗液壓挖挖掘機(jī)是是一種采采用液壓壓傳動(dòng)并并以一個(gè)個(gè)鏟斗進(jìn)進(jìn)行挖掘掘作業(yè)的的機(jī)械。是是目前挖挖掘機(jī)中中重要的的品種。它的作業(yè)過(guò)過(guò)程是

6、以以鏟斗的的切削刃刃（通常常裝有斗斗齒）切切削土壤壤并將土土裝入斗斗內(nèi)，都都裝滿后后提升，回回轉(zhuǎn)至卸卸土位置置進(jìn)行卸卸土，卸卸空后鏟鏟斗再轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)回并下下降到挖挖掘面進(jìn)進(jìn)行下一一次挖掘掘。當(dāng)挖挖掘機(jī)挖挖完一段段土后，機(jī)機(jī)械位移移以便繼繼續(xù)工作作，因此此，是一一種周期期作業(yè)的的咨詢式式土方機(jī)機(jī)械。按行走裝置置的不同同，液壓壓挖掘機(jī)機(jī)分為履履帶式，輪輪胎式，汽汽車(chē)式，懸懸掛式及及托式等等種類(lèi)。汽車(chē)式，懸懸掛式是是以汽車(chē)車(chē)及拖拉拉機(jī)為基基礎(chǔ)機(jī)械械（底盤(pán)盤(pán)）裝設(shè)設(shè)挖掘或或裝載工工作裝置置的小型型挖掘機(jī)機(jī)。按回轉(zhuǎn)部分分轉(zhuǎn)角的的不同，液液壓挖掘掘機(jī)有全全回轉(zhuǎn)和和半回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)兩類(lèi)。大大部分液液壓挖掘掘機(jī)是全全回轉(zhuǎn)式

7、式的，小小型液壓壓挖掘機(jī)機(jī)如懸掛掛式等工工作裝置置僅能作作1800左右的的回轉(zhuǎn)，為為半回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)式。由于我的水水平有限限，對(duì)單單斗液壓壓挖掘機(jī)機(jī)的研究究不夠深深入，說(shuō)說(shuō)明書(shū)中中難免存存在缺點(diǎn)點(diǎn)和錯(cuò)誤誤，懇切切地希望望老師批批評(píng)指正正。目 錄錄第一章 設(shè)設(shè)計(jì)任務(wù)務(wù) 6第二章 工工作裝置置總體方方案的選選擇 7 第一節(jié) 工作裝裝置選擇擇總原則則7 第二節(jié) 動(dòng)臂和和斗桿總總體方案案的選擇擇 8 第三節(jié) 鏟斗總總體方案案的選擇擇9第三章 工工作裝置置的主要要參數(shù)選選擇及驗(yàn)驗(yàn)算10 第一節(jié) 反鏟工工作裝置置自身幾幾何參數(shù)數(shù)10 第二節(jié) 斗型參參數(shù)的選選擇 11 第三節(jié) 動(dòng)臂機(jī)機(jī)構(gòu)參數(shù)數(shù)選擇12 第四節(jié) 斗桿

8、機(jī)機(jī)構(gòu)參數(shù)數(shù)選擇17 第五節(jié) 鏟斗機(jī)機(jī)構(gòu)參數(shù)數(shù)選擇19 第六節(jié) 各主要要工作尺尺寸驗(yàn)算算20第四章 工工作裝置置各部件件運(yùn)動(dòng)及及受力分分析23 第一節(jié) 動(dòng)臂液液壓缸的的作用力力計(jì)算23 第二節(jié) 液壓缸缸的閉鎖鎖壓力計(jì)計(jì)算25第五章 斗斗桿機(jī)構(gòu)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)與與校核 34 第一節(jié) 斗桿機(jī)機(jī)構(gòu)的結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)34 第二節(jié) 斗桿機(jī)機(jī)構(gòu)的校校核41第六章 動(dòng)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)與與校核48 第一節(jié) 動(dòng)臂機(jī)機(jī)構(gòu)的結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)48 第二節(jié) 動(dòng)臂機(jī)機(jī)構(gòu)的校校核 53第七章 其其他重要要部件的的計(jì)算及及校核 60 第一節(jié) 銷(xiāo)的強(qiáng)強(qiáng)度計(jì)算算及校核核 60 第二節(jié) 搖桿和和連桿的的強(qiáng)度計(jì)計(jì)算及校校核 61 第三節(jié)

9、 鏟斗的的結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì) 63參考文獻(xiàn)65致謝 666第一章 設(shè)計(jì)任任務(wù)設(shè)計(jì)題目：6.55t懸掛式式液壓挖挖掘裝載載機(jī)反鏟鏟挖掘工工作裝置置設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容：工作裝置機(jī)機(jī)構(gòu)的幾幾何參數(shù)數(shù)設(shè)計(jì)各主要工作作尺寸驗(yàn)驗(yàn)算工作裝置各各部件運(yùn)運(yùn)動(dòng)及受受力分析析、工作作裝置挖挖掘性能能分析各液壓缸閉閉鎖力驗(yàn)驗(yàn)算動(dòng)臂機(jī)構(gòu)、斗斗桿機(jī)構(gòu)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì) 66、動(dòng)臂臂、斗桿桿強(qiáng)度校校核研究方法：采用靜靜力學(xué)原原理和機(jī)機(jī)構(gòu)幾何何學(xué)原理理，對(duì)挖挖掘工作作裝置進(jìn)進(jìn)行應(yīng)用用研究。原始參數(shù)： 表1-11 原始參參數(shù)表 名 稱(chēng)稱(chēng)值名 稱(chēng)稱(chēng)值整機(jī)重6.5t最大挖掘深深度4.0m斗容量0.2 mm3最大挖掘半半徑5.5m發(fā)動(dòng)機(jī)功率率18KW

10、最大卸載高高度3.0m液壓系統(tǒng)壓壓力14MPaa技術(shù)指標(biāo)：對(duì)工作裝置置的參數(shù)數(shù)和幾何何構(gòu)進(jìn)行行研究；對(duì)液壓壓缸閉鎖鎖力進(jìn)行行驗(yàn)算，采采用合適適的方法法調(diào)整使使其達(dá)到到要求；主要工工作尺寸寸誤差不不得大3%；對(duì)動(dòng)動(dòng)臂、斗斗桿進(jìn)行行強(qiáng)度校校核，應(yīng)應(yīng)滿足。第二章 工作裝裝置總體體方案的的選擇 第一節(jié) 工工作裝置置選擇總總原則設(shè)計(jì)合理工工作裝置置應(yīng)滿足足以下要要求：主要工作尺尺寸及工工作范圍圍滿足使使用要求求。在設(shè)設(shè)計(jì)反鏟鏟裝置時(shí)時(shí)要考慮慮與同類(lèi)類(lèi)型機(jī)器器相比的的先進(jìn)性性，考慮慮國(guó)家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)規(guī)定，并并注意到到運(yùn)動(dòng)參參數(shù)受機(jī)機(jī)構(gòu)碰撞撞限制等等的可能能性。整機(jī)挖掘力力的大小小及其分分布情況況應(yīng)滿足足使用

11、要要求，并并且有一一定的先先進(jìn)性。功率利用盡盡可能好好，理論論工作循循環(huán)時(shí)間間盡可能能短。定鉸點(diǎn)布置置結(jié)構(gòu)形形式和截截面尺寸寸形狀是是盡可能能使受力力狀態(tài)有有利，在在保證強(qiáng)強(qiáng)度，剛剛度和連連結(jié)剛性性的條件件下盡量量減輕結(jié)結(jié)構(gòu)自重重。作業(yè)條件復(fù)復(fù)雜，使使用情況況多變時(shí)時(shí)應(yīng)考慮慮工作裝裝置的通通用性，采采用變鉸鉸點(diǎn)結(jié)構(gòu)構(gòu)或配套套機(jī)構(gòu)時(shí)時(shí)，要注注意分清清主次。要要滿足使使用要求求的前提提下，力力求替換換構(gòu)件種種類(lèi)少，結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單，換裝裝方便。運(yùn)輸或停放放時(shí)，工工作裝置置應(yīng)有合合理的姿姿態(tài)，使使運(yùn)輸尺尺寸小，行行駛穩(wěn)定定性好，保保證安全全可靠，并并盡可能能使液壓壓缸卸載載或減載載。工作裝置液液壓缸應(yīng)應(yīng)

12、考慮三三化：采采用系列列參數(shù)，盡盡可能減減少液壓壓缸零件件種類(lèi)，尤尤其是易易損件。工作裝置結(jié)結(jié)構(gòu)形式式和布置置要便于于裝卸和和維修，尤尤其應(yīng)便便于易損損件的更更換。要采取合理理措施來(lái)來(lái)滿足特特殊使用用要求。第二節(jié) 動(dòng)臂和和斗桿總總體方案案的選擇擇動(dòng)臂是工作作裝置中中的主要要構(gòu)件，斗斗桿的結(jié)結(jié)構(gòu)形式式往往取取決于動(dòng)動(dòng)臂的結(jié)結(jié)構(gòu)形式式。反鏟鏟動(dòng)臂可可分為整整體式和和組合式式兩類(lèi)。整體式動(dòng)臂臂有直動(dòng)動(dòng)臂和彎彎動(dòng)臂兩兩種。直動(dòng)臂構(gòu)造造簡(jiǎn)單，輕輕巧，布布置緊湊湊，主要要用于懸懸掛式挖挖掘機(jī)。整體式動(dòng)臂臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，價(jià)價(jià)廉，剛剛度相同同時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)重量較較組合式式動(dòng)臂輕輕。動(dòng)臂液壓缸缸的布置置方案如如圖21所

13、示，動(dòng)動(dòng)臂液壓壓缸裝于于動(dòng)臂的的上方或或后方，稱(chēng)稱(chēng)為“懸掛式式液壓缸缸”。這個(gè)個(gè)方案的的特點(diǎn)是是動(dòng)臂下下降幅度度較大，在在挖掘時(shí)時(shí)，尤其其在挖掘掘深度較較大時(shí)動(dòng)動(dòng)臂液壓壓缸往往往處于受受壓狀態(tài)態(tài)，閉鎖鎖能力較較強(qiáng)。盡盡管在動(dòng)動(dòng)臂提升升時(shí)液壓壓缸小腔腔進(jìn)油，提提升力矩矩一般尚尚夠用，提提升速度度也較快快。圖21 動(dòng)臂液液壓缸的的布置方方案為了統(tǒng)一缸缸徑和液液壓缸的的閉鎖能能力，雙雙動(dòng)臂液液壓缸的的方案采采用漸多多。有些些懸掛式式動(dòng)臂液液壓缸布布置時(shí)考考慮到不不破壞動(dòng)動(dòng)臂箱型型截面，且且不與斗斗桿液壓壓缸碰撞撞，也采采用雙缸缸，斗桿桿液壓缸缸一般只只用一個(gè)個(gè)。但大大多數(shù)動(dòng)動(dòng)臂液壓壓缸還是是采用單單

14、缸。本設(shè)計(jì)采用用在上方方布置的的單動(dòng)臂臂液壓缸缸。第三節(jié) 鏟斗總總體方案案的選擇擇鏟斗與鏟斗斗液壓缸缸的連接接有三種種形式，如如圖22所示，其其區(qū)別主主要在于于液壓缸缸活塞桿桿端部與與鏟斗的的連接方方式不同同。圖a為直接接連接，鏟鏟斗，斗斗桿與液液壓缸組組成四連連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)。圖b中鏟斗斗液壓缸缸通過(guò)搖搖桿1和連桿2與鏟斗斗相連，它它們與斗斗桿一起起組成六六連桿機(jī)機(jī)構(gòu)。圖圖d與圖b類(lèi)似，區(qū)區(qū)別在于于前者液液壓缸活活塞桿端端鉸接于于搖桿兩兩端之間間，圖c的機(jī)構(gòu)構(gòu)傳動(dòng)比比與b差不多多，但鏟鏟斗擺角角位置向向順時(shí)針針?lè)较蜣D(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)了一一個(gè)角度度。圖22 鏟斗與與鏟斗液液壓缸的的連接形形式六連桿方式式與四連連

15、桿方式式相比在在同樣的的液壓缸缸行程下下能得到到較大的的鏟斗轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角，改改善了機(jī)機(jī)構(gòu)的傳傳動(dòng)特性性。六連連桿中方方式b和d在液壓壓缸行程程相同時(shí)時(shí)，后者者能得到到更大的的鏟斗轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角。但但其鏟斗斗挖掘力力的平均均值較小小。鏟斗液壓缸缸一般用用一個(gè)，因因傳動(dòng)比比小，單單液壓缸缸作用力力足以保保證斗齒齒所需的的挖掘力力。本設(shè)計(jì)采用用共點(diǎn)六六連桿，如如圖b?？傮w方案如如圖21。 工作裝置置的主要要參數(shù)選選擇及驗(yàn)驗(yàn)算第一節(jié) 反反鏟工作作裝置自自身幾何何參數(shù)第一類(lèi)參數(shù)數(shù)是決定定運(yùn)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)動(dòng)特性的的必要參參數(shù)，稱(chēng)稱(chēng)原始參參數(shù)，主主要為長(zhǎng)長(zhǎng)度參數(shù)數(shù)；第二二類(lèi)參數(shù)數(shù)為推導(dǎo)導(dǎo)出來(lái)的的參數(shù)，稱(chēng)稱(chēng)推導(dǎo)參參數(shù)；第第三

16、類(lèi)參參數(shù)是作作方案比比較所需需的其它它特征參參數(shù)。 表3-11 反鏟機(jī)機(jī)構(gòu)自身身幾何參參數(shù) 參數(shù)分類(lèi)機(jī)構(gòu)參數(shù)組組成鏟斗斗桿動(dòng)臂機(jī)體符號(hào)意義原始參數(shù)L3=QVV， L2=MHHL13=MMN，L14=HHNL24=QQK，L25=KKVL2=KHHL2=FQQ，L9=CDDL10=FFG，L11=EEGL15=GGN，L16=FFNL21=NNGL1=CFF，L6=CDDL7=CBB，L8=DFFL22=BBF.L4=CPP，L5=CCAL17=CCI，L19=CCTL30=CCS，L38=JJTL39=JJI推導(dǎo)參數(shù)9=NNMH，10= KQQV4=EEFG，5=GGNF6=GGFN7=NNQ

17、F8=NNFQ2=BBCF3=DDFC11=CAPP12=TCPP特性參數(shù)K2=L224/LL3， LL3K5=L22/L9， LL2K3=L442/LL41，L11=CEFF=L7/L511K1=L11/L2備注L2為斗桿桿長(zhǎng)L1為動(dòng)臂臂長(zhǎng)1為動(dòng)臂臂轉(zhuǎn)角懸掛式11=ACVV反鏟機(jī)構(gòu)自自身幾何何參數(shù)的的計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖 反鏟工工作液壓壓缸運(yùn)動(dòng)動(dòng)參數(shù) 液壓缸種類(lèi)類(lèi)參數(shù)意義特性參數(shù)參數(shù)符號(hào)動(dòng)臂液壓缸缸L1/E11L1minn/E100L1maxx/E1zz=L1maax/LL1miin斗桿液壓缸缸L2/E22L2minn/E200L2maxx/E2zz=L2maax/LL2miin鏟斗液壓缸缸L3/E3

18、3L3minn/E300L3maxx/E3zz=L3maax/LL3miin第二節(jié) 斗型參參數(shù)的選選擇 斗斗容量q，平均均斗寬B，轉(zhuǎn)斗斗挖掘半半徑R和轉(zhuǎn)斗斗挖掘裝裝滿轉(zhuǎn)角角（令=maxx）是鏟斗的四四個(gè)主要要參數(shù)。R,B及三者與q之間有有以下幾幾何關(guān)系系 （31）式中 標(biāo)準(zhǔn)斗斗容量即即堆尖斗斗容，； 平均斗斗寬，查查表26 參考文獻(xiàn)175頁(yè)，選取??； 參考文獻(xiàn)175頁(yè) 轉(zhuǎn)斗挖挖掘半徑徑；土壤松散散系數(shù)，取1.25；挖掘裝滿滿角，全全面考慮慮有關(guān)因因素，可可以取=90oo1000o，取2=966o。將以上各值值代入式式(31)，計(jì)算算得。鏟斗上兩個(gè)個(gè)鉸點(diǎn)K和Q 的間距距太大將將影響鏟鏟斗機(jī)構(gòu)構(gòu)的

19、傳動(dòng)動(dòng)特性，太太小則影影響鏟斗斗結(jié)構(gòu)剛剛度，一一般取特特性參數(shù)數(shù) 。取。則一般地，取取，取第三節(jié) 動(dòng)臂機(jī)機(jī)構(gòu)參數(shù)數(shù)選擇 確定動(dòng)動(dòng)臂與斗斗桿的長(zhǎng)長(zhǎng)度比，即即特性參參數(shù) 。對(duì)于于一定的的工作尺尺寸而言言，動(dòng)臂臂與斗桿桿的長(zhǎng)度度比可以以在很大大的范圍圍內(nèi)選擇擇。由樣樣機(jī)，初初選。 據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)，最大大挖掘半半徑 值一般般與的和和值很接接近。因因此由要要求的，已已定的和和可按下下列近似似經(jīng)驗(yàn)公公式初選選和： (332)由原始參數(shù)數(shù)給定最最大挖掘掘半徑為為，代入公式（32）得=118100mm，=26610mmm。動(dòng)臂液壓缸缸全伸與與全縮時(shí)時(shí)的力臂臂比按不不同情況況選取，以以反鏟為為主的通通用挖掘掘機(jī)要適適

20、當(dāng)顧及及其他換換用裝置置要求在在地面以以上作業(yè)業(yè)時(shí)有足足夠的提提升力矩矩可取=0.881.1。初選=0.9。 的取值值對(duì)參數(shù)數(shù)特性，最最大挖掘掘深度有有影響。加加大會(huì)使使減小或或使增大大，這正正符合反反鏟作業(yè)業(yè)要求。因因此基本本用作反反鏟的小小型機(jī)取取60，有的的甚至取取80。初選選=800。 根據(jù)液液壓系統(tǒng)統(tǒng)工作壓壓力，流流量，系系統(tǒng)回路路，供油油方式，工工廠制造造條件和和三化的的要求等確定液壓壓缸的伸伸縮比。增大大液壓缸缸伸縮比比可以增增大動(dòng)臂臂的轉(zhuǎn)角角，但由由于受油油缸穩(wěn)定定性的限限制，一一般取1.661.7。初選選動(dòng)臂液液壓缸的的伸縮比比=1.67。 由機(jī)體體尺寸和和工作尺尺寸經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)系

21、數(shù)表表 參考文獻(xiàn)147頁(yè)及線尺尺寸參數(shù)數(shù)公式： 參考文獻(xiàn)147頁(yè) （33）由公式（333）可得得=ACC=5660mmm 如圖31。圖31 ACC計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖動(dòng)臂及動(dòng)臂臂液壓缸缸鉸點(diǎn)的的幾何關(guān)關(guān)系可按按圖32用公式式表達(dá)：由樣機(jī)，初初選無(wú)因因次比例例系數(shù)=0.5，則由由可得=111200mm,動(dòng)臂在上極極限位置置時(shí)由得 （34） 令 （35）圖32 動(dòng)臂和和動(dòng)臂液液壓缸鉸鉸點(diǎn)位置置的幾何何關(guān)系由樣機(jī)，初初選無(wú)因因次比例例系數(shù)=0.5，則由由可得=111200mm,動(dòng)臂在上極極限位置置時(shí)由得 （34） 令 （35）動(dòng)臂在下極極限位置置時(shí)由得 （36）令 （37）又由得 由得 于是動(dòng)臂在在上，下下極

22、限位位置時(shí)液液壓缸作作用力臂臂相應(yīng)為為力臂比=00.9 （38）取無(wú)因次比比例系數(shù)數(shù)，把它它們代入入式（35）和式式（37），得得出 （39）將式（39）代入入式（38）得 由式（39）（36）（37）得 從和中中可以看看到之間間的關(guān)系系：；1。符合合要求大于，此時(shí)時(shí)。懸掛掛式動(dòng)臂臂連接方方案即屬屬于此類(lèi)類(lèi)。由式（34）和（36）得顯然，動(dòng)臂臂的擺角角為斗桿液壓缸缸全縮時(shí)時(shí)最大，常常選。初選。當(dāng)懸掛式動(dòng)動(dòng)臂液壓壓缸全縮縮，斗桿桿液壓缸缸全縮，QV連線處處于垂直直狀態(tài)時(shí)時(shí)可以得得到最大大卸載高高度狀態(tài)態(tài)，如圖圖33。由圖知最大大卸載高高度的表表達(dá)式為為： （310）初選，則圖33 最大卸卸載高度

23、度計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖由正弦定理理得，因因此將以上所得得代入式式（310）可得得 當(dāng)懸掛式動(dòng)動(dòng)臂液壓壓缸全伸伸，F(xiàn)QV三點(diǎn)同同直線并并處于垂垂直狀態(tài)態(tài)時(shí)可以以得到最最大挖掘掘深度狀態(tài)，如如圖34。由圖知最大大挖掘深深度的表表達(dá)式為為： 圖34 最大挖挖掘深度度計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖 第四節(jié)節(jié) 斗桿機(jī)機(jī)構(gòu)參數(shù)數(shù)選擇 確確定斗桿桿液壓缸缸的鉸點(diǎn)點(diǎn)位置，行行程及力力臂比時(shí)時(shí)應(yīng)考慮慮以下因因素：保證斗桿液液壓缸產(chǎn)產(chǎn)生足夠夠的斗齒齒挖掘力力。一般般來(lái)說(shuō)希希望液壓壓缸在全全行程中中產(chǎn)生的的斗齒挖挖掘力始始終大于于正常挖挖掘阻力力；液壓壓缸全伸伸時(shí)的作作用力矩矩應(yīng)足以以支承滿滿載斗和和斗桿靜靜止不動(dòng)動(dòng)；液壓壓缸作用用力臂最最大時(shí)

24、產(chǎn)產(chǎn)生的最最大斗齒齒挖掘力力應(yīng)大于于要求克克服的最最大挖掘掘阻力。保證斗桿液液壓缸有有必要的的閉鎖能能力。對(duì)對(duì)于以轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)斗挖掘掘?yàn)橹鞯牡闹行⌒托头寸P，選選擇斗桿桿機(jī)構(gòu)參參數(shù)時(shí)必必須注意意轉(zhuǎn)斗挖挖掘時(shí)斗斗桿液壓壓缸的閉閉鎖能力力，要求求在主要要挖掘區(qū)區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)斗斗液壓缸缸的挖掘掘力能得得到充分分的發(fā)揮揮。保證斗桿的的擺角范范圍。斗斗桿擺角角范圍大大致在10551125之間。在在滿足工工作范圍圍和運(yùn)輸輸要求的的前提下下此值應(yīng)應(yīng)盡可能能取的小小些。一一般說(shuō)斗斗桿愈長(zhǎng)長(zhǎng)，其擺擺角范圍圍也可稍稍小。當(dāng)當(dāng)斗桿液液壓缸和和轉(zhuǎn)斗液液壓缸同同時(shí)伸出出最長(zhǎng)時(shí)時(shí)，鏟斗斗前臂與與動(dòng)臂之之間的距距離應(yīng)大大于10ccm。 斗斗

25、桿上的的大小取取決于結(jié)結(jié)構(gòu)因素素，并考考慮到工工作范圍圍一般在在之間。本設(shè)計(jì)取。參考國(guó)內(nèi)同同類(lèi)機(jī)型型機(jī)器斗斗桿挖掘掘力值，按按要求的的最大挖挖掘力確確定斗桿桿液壓缸缸的最大大作用力力臂。初初選斗桿桿液壓缸缸缸筒內(nèi)內(nèi)徑為1400mm，桿徑徑為80mmm，伸縮縮比?？煽刹榈?，液液壓缸的的推力為為2155.466KN，拉力力為1455.044KN。 （311）則斗桿的擺角角在之間間，取斗桿液壓缸缸初始力力臂與最最大力臂臂之比是是斗桿擺擺角的余余弦函數(shù)數(shù)。設(shè)，則可見(jiàn)已定時(shí)時(shí)愈大，和和就愈小小。如圖圖35所示，平平均挖掘掘力也就就越小。圖35 斗桿機(jī)機(jī)構(gòu)參數(shù)數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖由圖355，取，求求得=11855

26、mm，則則19778.55mm (3312)將所得結(jié)果果代入式式(312)得挖掘機(jī)在最最大卸載載高度處處，斗桿桿液壓缸缸全縮,此時(shí)第五節(jié) 鏟斗機(jī)機(jī)構(gòu)參數(shù)數(shù)選擇 作作機(jī)構(gòu)參參數(shù)選擇擇時(shí)，已已知待選的參數(shù)數(shù)還有7個(gè)（見(jiàn)見(jiàn)圖36）即。圖36 鏟斗機(jī)機(jī)構(gòu)參數(shù)數(shù)選擇 如如前所述述，鏟斗斗在挖掘掘過(guò)程中中的轉(zhuǎn)角角大致為為901000，為了了要滿足足開(kāi)挖和和最后卸卸載及運(yùn)運(yùn)輸狀態(tài)態(tài)的要求求，鏟斗斗的總轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角往往往要達(dá)到到15001180，本設(shè)設(shè)計(jì)初選選。如圖377所示，設(shè)設(shè)時(shí)斗齒齒尖為，則則肯能在FQ延長(zhǎng)線線上，或或者在其其上側(cè)的的030處，本本設(shè)計(jì)初初選在其其上側(cè)15處，此此時(shí)為仰仰角。圖37 鏟斗機(jī)機(jī)構(gòu)

27、參數(shù)數(shù)選擇要要求 鏟鏟斗液壓壓缸伸縮縮比應(yīng)當(dāng)當(dāng)在允許許的范圍圍內(nèi)，對(duì)對(duì)鏟斗機(jī)機(jī)構(gòu)可取取。本設(shè)設(shè)計(jì)初選選。由圖得，=5177mm，即轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)斗液壓壓缸的行行程。則則則可測(cè)的。由結(jié)構(gòu)確定定G點(diǎn)位置置，必須須保證鏟鏟斗六連連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)在全行行程中任任一瞬時(shí)時(shí)都不會(huì)會(huì)被破壞壞，即保保證在任任何瞬時(shí)時(shí)都成立立。全行行程中機(jī)機(jī)構(gòu)都不不應(yīng)出現(xiàn)現(xiàn)死點(diǎn)，且且傳動(dòng)角角應(yīng)在允允許的范范圍內(nèi)。在在任何瞬瞬間各構(gòu)構(gòu)件之間間都不應(yīng)應(yīng)有干涉涉，碰撞撞現(xiàn)象。第六節(jié) 各主要要工作尺尺寸驗(yàn)算算整個(gè)工作裝裝置，幾幾何尺寸寸確定以以后，應(yīng)應(yīng)校核最最大挖掘掘深度，最最大卸載載高度及及最大挖挖掘半徑。最大挖掘深深度：如如圖34所示 最最大卸載

28、載高度：如圖35所示符合要求。 最大大挖掘半半徑：如如圖38所示圖38 最大挖挖掘半徑徑計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖在中，根據(jù)據(jù)余弦定定理第四章 工工作裝置置各部件件運(yùn)動(dòng)及及受力分分析 動(dòng)臂液液壓缸的的作用力力計(jì)算動(dòng)臂液壓缸缸應(yīng)保證證反鏟作作業(yè)過(guò)程程中在任任何位置置上都能能提起帶帶有滿載載鏟斗的的工作裝裝置達(dá)到到最高和和最遠(yuǎn)的的位置。可可選用三三個(gè)計(jì)算算位置：1.從最大大挖掘深深度處提提起滿載載斗（圖圖41 aa）2.最大挖挖掘半徑徑時(shí)舉起起滿載斗斗（圖41 b）3.最大卸卸載高度度時(shí)提起起滿載斗斗（圖41 cc）根據(jù)斗容量量查課本本表2-7確定工工作裝置置各部分分重量：表4-1 反鏟裝裝置的構(gòu)構(gòu)造近似似質(zhì)量表

29、表 斗容動(dòng)臂斗桿鏟斗斗桿缸鏟斗缸連桿搖桿動(dòng)臂缸0.20.22330.17990.08660.05550.05110.01770.05551.從最大大挖掘深深度處提提起滿載載斗表4-2 最大挖挖掘深度度處各重重量的近近似力臂臂值表（mm） 土動(dòng)臂斗桿鏟斗斗桿缸鏟斗缸連桿搖桿動(dòng)臂缸力臂1703125321631873161323232093743429 由由 有： 圖41動(dòng)動(dòng)臂液壓壓缸的作作用力計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖圖2.從最大大挖掘半半徑處提提起滿載載斗表4-3 最大挖挖掘半徑徑處各重重量的近近似力臂臂值表（mm） 土動(dòng)臂斗桿鏟斗斗桿缸鏟斗缸連桿搖桿動(dòng)臂缸力臂405012003010434015403830

30、4540490542 由 有：3.從最大大卸載高高度處提提起滿載載斗表4-4 最大卸卸載高度度處各重重量的近近似力臂臂值表（mm） 土動(dòng)臂斗桿鏟斗斗桿缸鏟斗缸連桿搖桿動(dòng)臂缸力臂39537732393415394330434063193403 由 有： 液壓缸的的閉鎖壓壓力計(jì)算算確定合理的的液壓缸缸閉鎖能能力是保保證挖掘掘力得到到充分發(fā)發(fā)揮的條條件之一一。在挖挖掘范圍圍內(nèi)當(dāng)工工作裝置置處于不不同位置置時(shí)各液液壓缸所所受到的的被動(dòng)作作用力值值也不同同，要全全面地確確定各位位置下的液壓壓缸被動(dòng)動(dòng)作用力力，既很很繁瑣，又又無(wú)必要要。一般般常選定定幾個(gè)反反鏟作業(yè)業(yè)主要工工況作為為計(jì)算位位置來(lái)計(jì)計(jì)算各液液

31、壓缸應(yīng)應(yīng)有的閉閉鎖力，使使之在該該工況下下不發(fā)生生液壓缸缸被動(dòng)回回縮或伸伸長(zhǎng)的現(xiàn)象，從從而保證證了工作作液壓缸缸作用力力的發(fā)揮揮。根據(jù)廣州偉偉基機(jī)械械有限公公司的液液壓油缸缸標(biāo)準(zhǔn)系系列目錄錄初選動(dòng)臂液液壓缸一一支，缸缸徑1400mm，桿徑80mmm。則動(dòng)動(dòng)臂液壓壓缸大腔腔推力2466.2KKN，動(dòng)臂臂液壓缸缸小腔推推力1655.8KKN，初選斗桿液液壓缸一一支，缸缸徑1000mm，桿徑50mmm。則斗斗桿液壓壓缸大腔腔推力1255.6KKN，斗桿桿液壓缸缸小腔推推力94.2KNN，初選鏟斗液液壓缸一一支，缸缸徑1000mm，桿徑50mmm。則鏟鏟斗液壓壓缸大腔腔推力1255.6KKN，鏟斗斗液

32、壓缸缸小腔推推力94.2KNN，為確定各液液壓缸的的閉鎖壓壓力，選選用以下下三個(gè)計(jì)計(jì)算位置置：動(dòng)臂處于最最低位置置，斗桿桿呈垂直直狀態(tài)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)斗挖掘掘，其作作用力臂臂為最大大（圖42）。因因此鏟斗斗液壓缸缸產(chǎn)生的的挖掘力力為最大大，挖掘掘阻力對(duì)對(duì)動(dòng)臂鉸鉸點(diǎn)C，斗桿桿鉸點(diǎn)F所造成成的力矩矩均接近近最大值值，而動(dòng)動(dòng)臂液壓壓缸的力力臂值為為最小。表4-5 第一種種工況時(shí)時(shí)各作用用力的近近似力臂臂值表（mm） 233269215127174148716771873200012333927253429418轉(zhuǎn)斗液壓缸缸挖掘力力可通過(guò)過(guò)對(duì)Q點(diǎn)的力力矩平衡衡方程求求得： 從可能出現(xiàn)現(xiàn)的最不不利的情情況出發(fā)發(fā)，

33、假設(shè)設(shè)存在法法向阻力力，其值值取各力對(duì)F點(diǎn)點(diǎn)取矩，可可得到斗斗桿液壓壓缸所受受的被動(dòng)動(dòng)作用力力 圖42 第一種種工況液液壓缸閉閉鎖壓力力計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖其中，斗斗桿，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)斗液壓壓缸及連連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)總重使斗桿液液壓缸受受壓縮（液液壓缸的的大腔為為高壓腔腔）。假假設(shè)此時(shí)時(shí)限壓閥閥調(diào)定壓壓力等于于液壓缸缸的工作作壓力，則則大腔的的閉鎖力力等于其其作用力力1255.6KKN，而小小于=1228KNN，顯然然液壓缸缸會(huì)回縮縮。為了防止液液壓缸回回縮，限限壓閥的的調(diào)定壓壓力應(yīng)高高于液壓壓缸工作作壓力，超超出的百百分比為為：同樣對(duì)動(dòng)臂臂在平臺(tái)臺(tái)上的支支撐點(diǎn)C取矩，求求得動(dòng)臂臂液壓缸缸所受的的被動(dòng)作作用力使動(dòng)臂液液壓

34、缸受受壓縮（液液壓缸的的大腔為為高壓腔腔）。假假設(shè)此時(shí)時(shí)限壓閥閥調(diào)定壓壓力等于于液壓缸缸的工作作壓力，則則大腔的的閉鎖力力等于其其作用力力2466.2KKN，而小小于=2449.77KN，顯然然液壓缸缸會(huì)回縮縮。為了防止液液壓缸回回縮，限限壓閥的的調(diào)定壓壓力應(yīng)高高于液壓壓缸工作作壓力，超超出的百百分比為為：2.動(dòng)臂處處于最低低位置，斗斗桿與動(dòng)動(dòng)臂鉸點(diǎn)點(diǎn)F，斗與與斗桿鉸鉸點(diǎn)Q，斗齒齒尖V三點(diǎn)共共線，斗斗桿挖掘掘，其作作用力臂臂最大（圖43）。這種情況下斗桿液壓缸產(chǎn)生最大挖掘力，挖掘阻力對(duì)動(dòng)臂鉸點(diǎn)C的力矩接近最大值，而動(dòng)臂液壓缸的力臂值為最小。表4-6 第二種種工況時(shí)時(shí)各作用用力的近近似力臂臂值表

35、（mm） 248282300133448318262024482268123316764621429480同理，對(duì)FF點(diǎn)取矩矩得仍取圖43 第二種種工況液液壓缸閉閉鎖壓力力計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖對(duì)動(dòng)臂在平平臺(tái)上的的支撐點(diǎn)點(diǎn)C取矩：使動(dòng)臂液液壓缸受受壓縮（液液壓缸的的大腔為為高壓腔腔）。假假設(shè)此時(shí)時(shí)限壓閥閥調(diào)定壓壓力等于于液壓缸缸的工作作壓力，則則大腔的的閉鎖力力等于其其作用力力2466.2KKN，而大大于=2336.772KNN，顯然然能鎖住住。富余的百分分比為：各力對(duì)Q點(diǎn)點(diǎn)取矩，可可得到鏟鏟斗液壓壓缸所受受的被動(dòng)動(dòng)作用力力：使鏟斗液液壓缸受受壓縮（液液壓缸的的大腔為為高壓腔腔）。假假設(shè)此時(shí)時(shí)限壓閥閥調(diào)定壓壓力等于于液壓缸缸的工作作壓力，則則