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購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)論文 說明書 題 目： 液壓挖掘機工作裝置設計 專 業(yè)： 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)論文（設計）任務書 論文（設計）題目： 液壓挖掘機工作裝置結構設計 學號： 姓名： 專業(yè)： 指導教師： 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求 本設計的主要內(nèi)容為： 1．擬定挖掘機挖掘動作的結構方案； 2. 按照方案的要求進行結構參數(shù)的計算及工藝參數(shù)的選擇； 3. 關鍵零部件的設計計算； 4．根據(jù)參數(shù)查找結構設計方面的書籍，進行工作裝置整 體結構設計。 本設計的基本要求如下： 1．掌握挖掘機動臂、斗桿、鏟斗的結構參數(shù)的計算及各工藝參數(shù)的選擇； 2．掌握利用裝配圖、零件圖表達設計意圖。 二、重點研究的問題 本設計的重點研究問題有兩個： 1．工作裝置結構設計。對各種實現(xiàn)方案進行對比，從中選擇最佳結構； 2．挖掘動作實現(xiàn)方案設計。對挖掘機工作裝置可達工作空間的分析。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 三、進度安排 序號 各階段完成的內(nèi)容 完 成時間 1 查閱相關資料 第 1 周 2 確定工作裝置整體結構 第 2－ 3 周 3 零部件的強度、剛度校核 第 4－ 6 周 4 根據(jù)選定的一種結構設計方案，用計算機或手工繪制系統(tǒng)傳動圖、裝配圖、主要零件圖 第 7－ 11 周 5 翻譯相關英文資料一份 3000字左右 第 12 周 6 撰寫畢業(yè)論文（設計）說明書 第 13 周 7 8 四、應收集的資料及主要參考文獻 【 1】《液壓挖掘機》 ： 高衡 張全根 同編 中國建筑工業(yè)出版社 1981年 【 2】《單斗液壓挖掘機》 ： 同濟大學主編 中國建筑工業(yè)出版社 1986年 【 3】《液壓傳動》 ： 章宏甲，黃誼主編 機械工業(yè)出版社 2002年 【 4】《工程機械優(yōu)化設計》 ； 陳育儀編著 中國鐵 道出版社 1987年 【 5】《工程機械構造圖冊》 ；劉希平主編 機械工業(yè)出版社 1990年 【 6】《新編機械設計手冊》 ； 蔡春源主編 遼寧科學技術出版社 1993年 【 7】《液壓元件與系統(tǒng)設計》 ；李玉琳主編 北京航空航天大學出版社 1991年 【 8】《液壓挖掘機反鏟工作裝置整機理論復合挖掘力的計算模型及其應用研究》 ；榮洪均主編 重慶大學出版社 2007年 【 9】《液壓挖掘機工作裝置結構性能分析》 ； 任友良主編 2010年 【 10】《工程機械結構與設計》 ； 靳同紅，王勝春 主編 化學工業(yè)出版社 2009年 【 11】《液壓挖掘機構造與維修手冊》 ； 王曉偉，張青等主編 化學工業(yè)出版社 2007年 【 12】《機械設計》（第八版） ； 濮良貴，紀名剛主編 高等教育出版社 2006 年 【 13】《材料力學》 (第 4版 ) ； 劉鴻文主編 高等教育出版社 2004年 【 14】《理論力學》（Ⅰ） ；哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室編 高等教育出版社 2009年 購買設計文檔后加 費領取圖紙 【 15】《工程機械》、《建筑機械化》等有關學術雜志在近年來發(fā)表的相關文獻。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)論文（設計）評閱表 學號 姓名 專業(yè) 畢業(yè)論文（設計）題目： 液壓挖掘機工作裝置結構設計 評價項 目 評 價 內(nèi) 容 選題 現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的； 量是否適當； 研、社會等實際相結合。 能力 合歸納資料的能力； 究方法和手段的運用能力； 論文 （設計）質(zhì)量 述是否充分，結構是否嚴謹合理；實驗是否正確，設計、計算、分析處 理是否科學；技術用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 無觀點提煉，綜合概括能力如何； 無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 評閱人： 年 月 日 購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)論文（設計）鑒定意見 學號： 姓名： 專業(yè)： 畢業(yè)論文（設計說明書） 頁 圖 表 張 論文（設計）題目： 液壓挖掘機工作裝置結構設計 內(nèi)容提要： 小型液壓挖掘機工作裝置的設計 。 液壓挖掘機是一個周期性作業(yè)的自行 式土方機械，其工作運動包括鏟斗、斗桿和動 臂的動作，平臺的回轉及整機的移動。 它的基本作業(yè)過程是；鏟斗切削土壤并將土壤裝 入斗內(nèi)。鏟斗裝滿后動臂和斗桿動作，將其提升到適當高度，然后平臺回轉至卸土位置 進行卸土（轉斗）。鏟斗卸空后再回轉下降到原來的位置進行下次挖掘以此循環(huán)。當完 成一段土方后機器行走移位，以便繼續(xù)工作。 液壓挖掘機整機可分為：工作裝置、回轉 平臺、行走底盤三大部分。工作裝置的主要任務是完成挖掘、提升、卸載等動作。工作 裝置設計是否合理，選配是否恰當，直接關系到挖掘機的作業(yè)范圍、挖掘力 和生產(chǎn)率。 應用最多的是反鏟作業(yè)裝置，其基本結構都是采用三組液壓缸（動臂油缸、斗桿油缸、 鏟斗油缸）。這三組油缸可以單獨動作，也可以同時動作（復合動作）。如斗桿油缸伸出 做挖土動作時，鏟斗油缸可做伸出或縮回動作以調(diào)整切削角度，充分發(fā)揮挖掘力，使挖 掘動作順利完成。要保證挖掘機動臂、斗桿和鏟斗既可以各自單獨動作，又可以互相配 合實現(xiàn)復合動作。工作裝置的動作和轉臺的回轉既可以單獨進行，又能做復合動作，以 提高挖掘機的生產(chǎn)率。通過本次設計能達到以綜合訓練為目的，有利于培養(yǎng)學生獨立工 作能力，鞏固和提 高所學知識 ,增強學生機械創(chuàng)新的設計能力。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 指導教師： 年 月 日 答辯簡要情況及評語 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 答辯委員會主任： 年 月 日 目 錄 摘 要 ........................................................... 1 ........................................................ 2 1 緒 論 ......................................................... 4 ............................................. 4 ...................................... 4 ..................................................... 5 2 總體方案 ....................................................... 7 ..................................................... 7 作裝置設計原則 ....................................................... 7 壓挖掘機的總體結構 ........................................... 7 體設計 ...................................................... 8 3 工作裝置的設計 ................................................ 11 作裝置總體方案的選擇 ........................................ 11 作裝置結構尺寸的確定 ......................................... 15 4 工作裝置的強度校核 ............................................ 19 掘 力的計算 ................................................. 19 況的選擇 ................................................... 19 的計算 ..................................................... 20 桿、動臂的強度校核 .......................................... 24 5 工作裝置零件建模與整機裝配 .................................... 29 作裝置零件建模 .............................................. 24 機裝配 ..................................................... 31 6 結 論 ........................................................ 33 參考文獻 ........................................................ 34 致 謝 .......................................................... 35 1 液壓挖掘機工作裝置結構設計 摘 要 液壓挖掘機是工程機械的重要產(chǎn)品之一，具有較高的技術含量。工作機構是液壓挖掘機的主要裝備，機構各鉸點以及其具體結構的設計將是決定工作機構性能水平的重要因素，決定了液壓挖掘機的工作性能，影響其最終使用性能的好壞，所以對液壓挖掘機工作機構的研究是十分有必要的。利用 件先建模后分析，可 以大大縮短設計周期和設計工作量，能快速適應市場競爭的需求，有著重大的社會價值和經(jīng)濟價值。 本次設計完成的主要任務有： 1） 挖掘機工作機構類型的綜合分析和選用； 2） 液壓挖掘機工作裝置的結構設計和尺寸計算； 3） 工作裝置部分的液壓系統(tǒng)設計； 4） 對主要零部件進行力學分析和計算； 5） 駕駛室、三組油缸、鏟斗、動臂、斗桿、搖桿的三維建模； 6） 挖掘機整體建模與裝配設計； 關鍵詞： 液壓挖掘機；工作機構；液壓系統(tǒng)；力學分析； 2 s he is of is of of is an a on of it of of is is of it to of in 1) of 2) of 3) of 4) of ma 5) D of of 3 6) 4 1 緒 論 液壓挖掘機是一種周期作業(yè)的土石方施工機械，在交通運輸、民用建筑、礦山開采和市政工程等場所得到廣泛應用，是各種土石方工程中非常常用的一種重要工程機械。主要用于建筑工程中拆除和開挖地基，水利工程中開挖坑槽和疏通河道，道路建設中道路平整和巖石破碎，市政建設中鋪設管道和破碎路面，現(xiàn)在一些新型挖掘機可以水下作業(yè)。由于施工環(huán)境有時比較惡劣，對挖掘機的技術性能要求比較高，所以液壓挖掘機的科技含量比較高，是工程機械中最重要的產(chǎn)品之一?？梢哉f液壓挖掘機的制造技術水平和生產(chǎn) 能力反映了一個國家的工程機械的整體水平，不夸張的說也能反映這個國家的裝備制造業(yè)水平 [1]。 液壓挖掘機結構非常復雜，整機的零部件高達 3000 多件，覆蓋機械、液壓、石油化工和電氣等行業(yè)，其發(fā)展可以帶動這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并且對國民經(jīng)濟的發(fā)展有重要影響。目前我國正處于經(jīng)濟建設的上升期，各地都在大興土木進行建設，并且隨著“十二五”計劃的開始，我國城鎮(zhèn)化建設在未來一段時間內(nèi)將駛上快車道，對于在土方施工以及工程建設方面起重要作用的挖掘機械產(chǎn)品，必將隨之保持著繁榮景象。挖掘機行業(yè)在未來幾年必會迅猛發(fā)展，現(xiàn)在能掌握這門技術就顯 得更為有意義。 1、國內(nèi)液壓挖掘機的發(fā)展和現(xiàn)狀 挖掘機的生產(chǎn)在我國開始的比較晚，在 1954 年撫順重型機器廠才仿照前蘇聯(lián)的機械式挖掘機 產(chǎn)了我國第一臺斗容量為 12]，而液壓挖掘機到 1967年才開始，這都遠遠落后于西方發(fā)達國家。最近幾年隨著改革開放的深入，液壓挖掘機在我國得到大力發(fā)展，許多液壓挖掘機生產(chǎn)廠商如雨后春筍般的出現(xiàn)，并形成了一定的規(guī)模。 目前，國內(nèi)挖掘機整體技術水平處于國際二十世紀八十年代末九十年代初水平，與國外先進技術 的差距還十分明顯，許多關鍵技術都還沒能突破，尤其是液壓挖掘機更是任重而道遠這。近幾年，我國的挖掘機行業(yè)發(fā)展迅速，特別是中、小型液壓挖掘機的發(fā)展，現(xiàn) 5 在都已形成系列。在這些生產(chǎn)企業(yè)中，以三一重工為首，玉柴重工、柳工、福田雷沃、山河智能等企業(yè)組成的中國挖掘機團隊已達到一定的規(guī)模和水平。但是我國至今仍然未能開發(fā)出完全自主的液壓挖掘機，其關鍵技術還得依靠外國，國內(nèi)市場主要被外企占據(jù)，即使那些比較有名的國產(chǎn)品牌還得需要與外企合作，沒有自主開發(fā)的產(chǎn)品?？偠灾鼛啄晡覈簤和诰驒C發(fā)展迅速，但要達到國際水平還任重道遠。 2、國外液壓挖掘機的發(fā)展和現(xiàn)狀 在國外，挖掘機的最早雛形出現(xiàn)在十六世紀的意大利威尼斯，當時還是人力驅動主要用于運河的疏浚工程。到 1836年出現(xiàn)了以蒸汽機驅動的“動力鏟”，它可以模擬人的掘土工作。到 1899 年人們開始將電動機應用到挖掘機上從而出現(xiàn)了電動挖掘機。第一次世界大戰(zhàn)后，人們開始將汽油機和柴油機用于挖掘機，這大大改善了挖掘機的使用性能和范圍，使得挖掘機得到大力發(fā)展。 進入二十世紀，由于液壓技術的應用，使得挖掘機得到質(zhì)的改變。 20 世紀 40 年代液壓技術開始應用于挖掘機，出現(xiàn)了半液壓傳動的挖掘機。到 20世紀 50 年代研制出了全液壓傳動的挖掘機。盡管初期研制的液壓挖掘機的液壓技術不夠成熟，主要是是采用機床和飛機的液壓技術。其液壓元件的制造質(zhì)量也不夠穩(wěn)定，但是液壓技術的應用還是讓挖掘機得到了一次飛躍式發(fā)展。尤其是到了 60 年代，開始出現(xiàn)完全為挖掘機設計的液壓技術和液壓元件，液壓挖掘機正式進入了蓬勃發(fā)展的階段，隨著經(jīng)濟發(fā)展的加快，挖掘機制造廠商和品種增加迅速，挖掘機產(chǎn)量也迅猛增加 [3]。到七十年代，液壓挖掘機已成為主流挖掘機產(chǎn)品，產(chǎn)量已占據(jù)絕大份額。到目前，液壓挖掘機幾乎已經(jīng)占領挖掘機市場，特別是中、小型挖掘機。 隨著液壓技術的進一步成熟以及計算機技術、自動化控制技術和機電一體化技術等的快速發(fā)展，國際上液壓挖掘機的生產(chǎn)和研制正在朝向更加節(jié)能高效化、小型化、多功能化和人性化的方向發(fā)展 [4]。 本設計為液壓挖掘機工作機構設計。液壓挖掘機的類型較多，其工作裝置又可分為正鏟式和反鏟式。由于目前市場上中、小型挖掘機大多采用反鏟式，只有一些大型挖掘機和有特殊要求的挖掘機才采用正鏟式，所以本次設計的挖掘機類型為反鏟式單斗液壓挖掘 6 機。 本次設計的任務是設計一個標準斗容為 掘 Ⅳ 級及以下土壤的液壓挖掘 機。它屬于中型液壓挖掘機，主要設計挖掘機的工作裝置。 7 2 總體方案 分析挖掘工作對工作機構的要求，然后進行挖掘機工作機構類型的綜合分析和選用并進行各主要零部件的尺寸設計，再進行工作裝置液壓系統(tǒng)的設計，在上面各零部件設計的基礎上，進行挖掘機的整體裝配設計和裝配干涉分析，再對各主要零部件進行強度計算檢驗設計的合理性。 本次設計的液壓挖掘機工作裝置為反鏟式，而要設計合理的反鏟裝置必須滿足以下要求： 1)、主要的工作尺寸和工作 范圍能滿足使用要求， 2)、整機挖掘力的大小和分布情況應滿足使用標準，同時機器應具有一定的先進性。 3)、確定各個鉸點位置，各零部件的結構形式和截面尺寸形狀時應盡可能使受力狀態(tài)有利，并盡量減輕各個結構的重量。 4)、工作裝置的液壓缸設計應考慮三化，采用系列參數(shù)。 5)、工作裝置的結構形式和布置要易于裝拆和維修，尤其是那些易損壞的零部件的更換。 6）、采取合理有效的方法來達到特殊使用要求 [5]。 液壓挖掘機的總體結構包括動力裝置、工作裝置、回轉機構、操縱機構、傳動系統(tǒng)、行走機構和輔 助設備等 [6]。其主要零部件名稱如圖 2示： 8 圖 2壓挖掘機的基本構造 參照 【 2】 根據(jù)經(jīng)驗公式計算法 估算出整機各部分尺寸和工作裝置尺寸。 給定的設計參數(shù)：鏟斗斗容量 q= 根據(jù)經(jīng)驗公式，估算整機質(zhì)量為 G=2179+20147q=。 根據(jù)經(jīng)驗公式求各 線性 尺寸參數(shù) ： Li=G（ m） （ 2 式中 誤 !未找到引用源。 —— 線向尺寸經(jīng)驗系數(shù)， G—— 為整機質(zhì)量。 參照【 2】 1體尺寸和工作尺寸經(jīng)驗系數(shù)表 選取適當系數(shù)來計算各部分尺寸： 1) 轉臺 底部 離地高： 錯誤 !未找到引用源。 ； 2) 履帶長度： 31 . 3 8 2 0 . 7 3 . 7 8 9 ? ?錯誤 !未找到引用源。 ； 3) 軌 距： 錯誤 !未找到引用源。 4) 底架離地高： 30 . 1 4 2 0 . 7 0 . 3 8 4? ?錯誤 !未找到引用源。 ； 5) 司機室總高： 31 . 0 0 2 0 . 7 2 . 7 4 6h ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 9 6) 臂鉸離地高： 30 . 6 3 2 0 . 7 1 . 7 3 0? ?錯誤 !未找到引用源。 ； 7) 臂鉸離回轉中心： 30 . 4 2 2 0 . 7 1 . 1 5 3x ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 ； 8) 臂鉸與液壓缸鉸距： 30 . 3 2 0 . 7 0 . 8 2 4? ?錯誤 !未找到引用源。 ； 9) 臂長：標準臂尺寸系數(shù)范圍 推薦值 錯誤 !未找到引用源。 。 所以 標準臂 3311 1 . 8 2 0 . 7 4 . 9 4 2 G m? ? ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 ； 10) 標準 斗 桿 ： 推 薦 系 數(shù) 錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 錯誤 ! 未找到引用源。 , 3322 0 . 8 2 0 . 7 2 . 1 9 7 G m? ? ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 ； 11) 鏟斗 長度 ：推薦系數(shù) 錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。3 , 3333 0 . 5 2 0 . 7 1 . 3 7 3 G m? ? ? ? ?； 1）動臂轉角 : 00 40~50? ； 2）斗桿轉角 : 00 601~50 ； 3）鏟斗轉角 : 00 801~50 ； 4）最大挖掘半徑： R= 5）最大挖掘深度： ，1 m a x 5 9 6）最大挖掘高度： ，2 m a x 6 8 7）最大卸載高度： ，3 m a x 4 6 根據(jù)經(jīng)驗公式求工作裝置 各部分 的重量： 錯誤 !未找到引用源。 （ 2 式中 錯誤 !未找到引用源。 —— 各部分重量系數(shù)； G—— 整機重量。 根據(jù)【 2】 1以估算整個工作裝置的重量 0 . 1 5 2 0 . 7 3 . 1 0 5 ? ?噸 錯誤 !未找到引用源。 。再由 2單位：噸） 10 表 2作裝置各部分的重量 G 名稱 重量（噸） 動臂 錯誤 !未找到引用源。 桿 錯誤 !未找到引用源。 斗 錯誤 !未找到引用源。 11 3 工作裝置的設計 工作裝置的設計需根據(jù)要求確定其結構方案，進而確定其各部件的尺寸以及鉸點位置，最后還應對其作業(yè)尺寸和工作臂的強度以及挖掘力的大小進行校核，確保其滿足要求。 作裝置總體方案的選擇 工作裝置總體方案的選擇主要包括工作裝置總體結構的選擇 ,動臂、斗桿和鏟斗結構形式的選擇以及 各個油缸鉸點的布置形式的選擇。 1、 工作裝置的總體結構 圖 3作裝置總體結構圖 2、動臂、斗桿和鏟斗結構形式的選擇 a) 動臂是挖掘機工作裝置的主要部件，可分為整體式和組合式。整體式動臂結構簡單，重量輕而強度好具有良好的工作性能；組合式動臂重量大，制造成 本也高，現(xiàn)一般僅作為 12 特殊配置使用。所以選用整體式動臂。 整體式動臂又有整體直動臂和整體彎動臂這兩種。其中整體直動臂構造簡單、重量輕、容易生產(chǎn)，主要用于懸掛式挖掘機，但不能獲得較大的挖掘深度，不適用于通用挖掘機；整體彎動臂是目前應用最廣泛的結構形式，可獲得較大的挖掘深度，但降低了卸土高度，這個正符合挖掘機反鏟作業(yè)的要求 [7]。所以，本次設計選用整體彎動臂。 b)斗桿也有整體式和組合式這兩種形式。其中組合式不常用，大多數(shù)挖掘機都采用整體式，當需要調(diào)節(jié)斗桿長度或杠桿比時采用更換斗桿或設置 2～ 4 個鉸鏈孔的方法。因此也采用整體式。 c)反鏟式挖掘機采用的鏟斗形式，其形狀和尺寸參數(shù)的合理性選擇對挖掘機的作業(yè)效果往往有很大影響。挖掘機的作業(yè)工況各種各樣，只用一個鏟斗很難完成所有的工況作業(yè)。所以為了滿足不同工況的作業(yè)需求，并能盡可能的提高作業(yè)效率，在同一反鏟裝置上可配幾種甚至幾十種不同結構和容量的鏟斗，如圖 3本次設計所采用的反鏟斗常用鏟斗形式。 圖 3斗的常用形式 裝設斗齒可以增大鏟斗挖掘時所產(chǎn)生的壓力，從而增大切削力，使鏟斗更好的破碎或挖掘物料。鏟斗的斗齒大都采用裝配形式，其結構形式有螺栓連接式和橡膠卡銷式 [8]如圖3-3(a)和 (b)所示。 13 圖 3齒連接方式 （ a) 螺栓連接式 （ b) 橡膠卡銷式 經(jīng)比較（ a）的結構構造簡單，強度和剛度都比較好，所以選擇（ a)安裝方式。 3、 確定動臂、斗桿、鏟斗油缸的鉸點布置 a) 3種動臂油缸的布置方式 其中， a 和 b 比較常見， c 和 d 不常見。 a 的特點是不會消弱動臂的結構強度，但會影響動臂的運動范圍， b 則與之相反，并能產(chǎn)生較大的挖掘力，但要采用雙液壓缸形式?？紤]到本次設計的挖掘機需要較大的挖掘力，所以動臂油缸的布置方式選用 b,使用雙油缸。 b)斗桿油缸的布置方式如圖 3示： 14 圖 3桿油缸的布置方式 C)鏟斗與鏟斗液壓缸的連接形式有四連桿機構和六連桿機構這兩種，如圖 3示。其中四連桿機構的連接方式是鏟斗直接鉸接于鏟斗液壓缸，特點是鏟斗轉角較小，但可以獲得較大的工作力矩；六連桿機構的連接方式是鏟斗通過連桿與鏟斗液壓缸鉸接，其特點是當液壓缸活塞桿行程相同時，鏟斗能夠得到較大的轉角從而來改善整個機構的傳動特性。 圖 3斗的連接方式 圖 3a）為直接連接，鏟斗、斗桿與鏟斗液壓缸組成四連桿機構。圖 3b）中 15 液壓缸通過一個搖桿和一個連桿與鏟斗相連，與斗桿組成六連桿機構。圖 3c）和（ d）的鉸接形式 相似相似，與（ b）的區(qū)別在于前者液壓缸活塞桿鉸接于搖桿兩端之間。因為（ b）形式能讓鏟斗獲得較大挖掘力，所以選用（ b）圖所示的連接方式。 工作裝置的結構尺寸主要包括鏟斗、斗桿和動臂的尺寸以及各鉸點的位置。 1、鏟斗參數(shù)的選擇 圖 3斗形示意圖 斗容量 q，平均斗寬 B，轉斗挖掘半徑 R 和轉斗挖掘裝滿轉角 錯誤 !未找到引用源。 2?（這里令? 錯誤 !未找到引用源。）四者之間有以下幾何關系：（見【 2】 21 ( 2 s i n 2 )2 B K? ? ?? 錯誤 !未找到引用源。 （ 3 式中： 土壤松散系數(shù) ,近似值取 因我國標準斗容 q 指堆尖容量，所以裝滿系數(shù)可不再考慮。平均斗寬 B 可根據(jù)【 2】 2鏟斗平均斗寬統(tǒng)計值和推薦范圍）查得 q=，取 B=因為 1 E 隨著 B 和 R 的變大而減小。但 B 和 R 大到一定程度，綜合反應到 2? 錯 16 誤 !未找到引用源。 ﹤ 900 以后 E 的減小減緩。顯然 B 和 R 無限增大會導致 q=0，鏟斗變?yōu)槠桨?。?B 的增大使附加載荷引起的對工作裝置的扭矩和水平彎矩隨之增大，從而對工作裝置的結構強度和剛度的要求更高。全面考慮有關因素，可取 2? =900～ 1000。如果 2? ﹥ 1000 則 大；如果 2? ﹤ 900，則 B 和 R 太大。所以取 2? =960。 因此由式 3： R= 2( s i n 2 )90 ??錯誤 !未找到引用源。 所以 R= 式中 鏟斗挖掘阻力 ， E—— 鏟斗挖掘時挖掘 1積的土所耗費的能量稱為鏟斗挖掘能容量 。 鏟斗上兩個鏟點 K 與 Q 之間距離大影響鏟斗機構傳動特性，太小則影響鏟斗結構剛度，一般取特性參數(shù)2k=錯誤 !未找到引用源。 /R=鏟斗轉角較大時，錯誤 !未找到引用源。 取較小值。一般取10 9 5 1 1 5K Q V? ? ? ?。根據(jù)實際情況取 錯誤 !未找到引用源。 =0 100? ?。即 錯誤 !未找到引用源。 =2 2、動臂和斗桿尺寸的確定 動臂與斗桿的長度比為 2 時稱為長動臂短斗桿方案，當 屬于短動臂長斗桿布置方案， 2 之間稱為中間比例方案 [9]。對于沒有特殊要求的挖掘機，一般取中間比例方案，即取特性參數(shù)。 13未找到 引用源。 =2，這里取 根據(jù)前面經(jīng)驗公式計算結果并參考現(xiàn)代 15液壓挖掘機的作業(yè)參數(shù)，初步選取最大挖掘半徑 500統(tǒng)計，最大挖掘半徑 一般于1 2 3l l l??錯誤 !未找到引用源。 的和很接近，因此在32】 驗公式計算： 11211?? ? (3 17 1 1 3l K l??(3式中： 1l—— 動臂長，即尺寸 , 錯誤 !未找到引用源。 —— 斗桿長，即尺寸 ， 錯誤 !未找到引用源。 —— 鏟斗尺寸 R, — 最大挖掘半徑， 由此計算得 : 錯誤 !未找到引用源。 2 9 5 0 0 1 3 6 0 29071 1 . 8l m m????, 初步選定2 2900l m m?錯誤 !未找到引用源。 ； 錯誤 !未找到引用源。 ，初步選定 錯誤 !未找到引用源。 。 動臂的彎角1?一般可取 錯誤 !未找到引用源。 =1200～ 1400，彎角大可增加挖掘深度，但降低了卸載高度，太小則對強度不利，針對實際情況，可初步確定 錯誤 !未找到引用源。=1200。 圖 3鉸點位置 到此，動臂和斗桿的基本長度和彎角已經(jīng)確定，其余各部分的具體參數(shù)，可參照現(xiàn)代列液壓挖掘機進行類比做仿形設計，并結合本次設計要求，運用 維技術對工作裝置進行建模分析，優(yōu)化各鉸點的位置 如圖 3示，進而得到各部分的尺 18 寸如下表所示： 表 3部件鉸點的距離 工作裝置組成 距離（ 鏟斗 630 90 00 00 斗桿 900 48 78 00 867 429 452 810 動臂 200 405 495 384 256 022 1 120? ?錯誤 !未找到引用源。 機體 88 至此，工作裝置的基本尺寸和鉸點位置已全部確定。 19 4 工作裝置的強度校核 液壓挖掘機主工作裝置在作業(yè)時其各結構件的受力情況會隨著其位置的變化而不同，所以在這里僅計算在最不利工況情況下工作裝置的受力，進而對主要零部件進行強度校核。 液壓挖掘機反鏟裝置工作時既可用鏟斗液壓缸挖掘（簡稱轉斗挖掘），也可用斗桿液壓缸挖掘（簡稱斗桿挖掘），或作復合動作挖掘。一般認為當挖掘機的斗容量小于 在土質(zhì)松軟地作業(yè)時以轉斗挖掘為主，反之則以斗桿挖掘為主 [16]。本次設計的挖掘機斗容為 要求 挖掘 Ⅳ 土壤，所以本設計中以斗桿挖掘為主。 在不同的位置挖掘阻力也不同，這里僅選阻力最大的位置。 根據(jù)【 2】 00= 0 7 4??阻（ 5 式中 K—— 挖掘比阻力 ， K=20～ 30N/ q—— 鏟斗容量； 0?—— 斗桿挖掘時的切削半徑，由 ?？芍?錯誤 !未找到引用源。 = 錯誤 !未找到引用源。 —— 斗桿在挖掘過程中的總轉角，一般 錯誤 !未找到引用源。=50 ～ 80 ，取 錯誤 !未找到引用源。 =75 ； 土壤松散系數(shù)， 當 K 取最大值時得最大挖掘阻力，計算得：8 液壓挖掘機的工作裝置由動臂、斗桿、鏟斗、連桿、搖桿和各種液壓缸組成。在對這 20 些零部件進行強度校核前 ，首先應該確定工作裝置的最不利工況，即在這工況下對某一零部件出現(xiàn)最大的應力，將這個工況作為校核該零部件的依據(jù) [17]。 由于本次設計的挖掘機以斗桿挖掘為主，即斗桿挖掘力大于鏟斗挖掘力，所以應選取斗桿液壓缸挖掘作為計算工況。參考文獻【 2】 ，本次設計采用以下位置 (圖 5行計算： （ 1）動臂位于動臂液壓缸 對鉸點 （ 2）斗桿位于斗桿液壓缸作用力臂最大處； （ 3）鏟斗位于 能夠產(chǎn)生最大挖掘力的位置； 該工況下工作裝置位置如圖 5示。圖中各參數(shù)如下（未注單位為 錯誤 !未找到引用源。 ，1 590S ?，2 600S ?錯誤 !未找到引用源。 ，3 5190S ?錯誤 !未找到引用源。 ，4 610S ?錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 ，5 1150S ?錯誤 !未找到引用源。 ，6 560S ?錯誤 !未找到引用源。 ，7 670S ?錯誤 !未找到引用源。 ，9 680S ?，1 2950L ?錯誤 !未找到引用源。 ，2 5470L ?錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 ，3 5570L ?錯誤 !未找到引用源。 ，4 1630L ?錯誤 !未找到引用源。 ，5 3130L ?，6 950L ?，7 630L ?，1 N?錯誤 !未找到引用源。 ，2 7 G K N?錯誤 !未找到引用源。 ， 錯誤 !未找到引用源。 21 圖 5不利工況尺寸圖 在此工況下挖掘機工作裝置上的作用力僅有工作裝置各部分的自身重量 (動臂重 桿重 斗重 作用于鏟斗齒上的挖掘阻力。各液壓油缸的工作狀態(tài)為：斗桿液壓缸液壓缸以主動力 作，鏟斗液壓缸承受被動作用力 臂液壓缸承受閉鎖力 各液壓缸所能產(chǎn)生的最大力按下式計算： 24F A P D p?? ? ? 錯誤 !未找到引用源。 (5式中 D—— 液壓缸的缸徑 p—— 液壓油作用力 已知各液壓缸的缸徑均為 100統(tǒng)壓力 p=25此各液壓缸所能 產(chǎn)生的最大力為： 21 2 3 1 0 0 2 5 1 9 6 . 2 54F F F K N?? ? ? ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 將鏟斗作為獨立體，按對鉸點 H 的力矩平衡方程 0?，求出鏟斗液壓缸的挖掘力1 241 3 1 3471 () S ? ? ? ? ? 1 6 0 0 6 1 0( 7 . 8 4 5 9 0 1 9 6 . 2 5 )1 6 3 0 6 4 0?? ? ? ? ? 將整個工作機構作為整體體，按對動臂底部鉸點 A 的力矩平衡方程 0?錯誤 !未找到引用源。 求出鏟斗液壓缸的另一個挖掘力2 2 1 9 1 1 2 2 3 3 1 031 () S G L G L G L F ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 22 1 ( 1 9 6 . 2 5 6 8 0 1 4 . 7 2 9 5 0 7 . 8 4 5 4 7 0 7 . 8 4 5 5 7 0 7 1 . 6 9 2 820)5190? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 錯誤 !未找到引用源。 將斗 桿作為獨立體，按對鉸點 F 的力矩平衡方程 ? ? 0 '2 1 5 2 7 3 5 2 661 () L F L G S G ? ? ? ? ? ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 1 ( 7 1 . 6 9 3 1 3 0 1 1 . 7 9 6 3 0 7 . 8 4 1 1 5 0 7 . 8 4 5 6 0 )950? ? ? ? ? ? ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 230 而斗桿液壓缸的閉鎖力2 1 9 6 F K N?錯誤 !未找到引用源。 ，由 '22誤 !未找到引用源。 ，說明 值不能夠實現(xiàn) 。 計算時取 '22 1 9 6 . 2 5F F K N??錯誤 !未找到引用源。代入 ? ? 0 N?錯誤 !未找到引用源。 。 再將鏟斗取出作為獨立體，視連桿 二力桿，其對鉸點 M 作用力的方向沿 對鉸點 H 的力矩平衡方程 0?，可求出鉸點 M 處受 力 錯誤 !未找到引用源。 1 4 3 141 () L G ? ? ? ?1 ( 7 1 . 6 9 1 6 3 0 7 . 8 4 5 9 0 )610? ? ? ? ?184錯誤 !未找到引用源。 由鏟斗在水平 X 方向和豎直 Y 方向上的合力分別平衡 0?和 0?,可求出鏟斗在鉸 點 H 處受到的水平力 錯誤 !未找到引用源。 和豎直力 錯誤 !未找到引用源。 。 錯誤 !未找到引用源。 12c o s 2 2 s i n 2 2 s i n 3 5H X W W F F? ? ? ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 7 1 . 6 9 c o s 2 2 9 . 5 3 s i n 2 2 1 8 4 s i n 3 5? ? ? ? ? ? 1 2 1c o s 3 5 c o s 2 2 s i n 2 2H Y M W F F F? ? ? ? ? ? ? 23 錯誤 !未找到引用源。 1 4 . 7 1 8 4 c o s 3 5 9 . 5 2 c o s 2 2 7 1 . 6 9 s i n 2 2? ? ? ? ? ? ? 錯誤 !未找到引用源。 根據(jù)鉸點 Q 處的力平衡，可求得搖桿 鉸點 Q 的水平力未找到引用源。 。 錯誤 !未找到引用源。 0?錯誤 !未找到引用源。 3 s i n 1 6 s i n 3 5Q X F? ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 1 9 6 . 2 5 s i n 1 6 1 8 4 s i n 3 5? ? ? ? 0?錯誤 !未找到引用源。 3 c o s 1 6 c o s 3 5Q Y F? ? ? ?1 9 6 . 2 5 c o s 1 6 1 8 4 c o s 3 5? ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 將斗桿作為獨立體，根據(jù)斗桿的力平衡方程可以求得在鉸點 F 處斗桿受到的水平力豎直力 誤 !未找到引用源。 。 錯誤 !未