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

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需要購(gòu)買(mǎi)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(shū)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(wú)級(jí)變速和自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。同樣地，從任務(wù)書(shū)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(guò)上述內(nèi)容，明確了需要設(shè)計(jì)MPa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)，反鏟裝置需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q1969043202AbstractThe 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需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q1969043202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 .8需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432023.3.1 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 φ 3 93.3.3 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 H1max 113.4.2 最大卸載高度 H3max 123.4.3 水平面最大挖掘半徑 R1max 123.4.4 最大挖掘半徑 R2max 133.4.5 最大挖掘高度 H2max 134 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 α 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 20需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432025.4 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 40需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432027.3 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(xiāo)軸與襯套的設(shè)計(jì)選用 499.1 銷(xiāo)軸的設(shè)計(jì) 499.2 銷(xiāo)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 .52需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q1969043202需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320211 緒論1.1 國(guó)內(nèi)外研究狀況通過(guò)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(lái)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。需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320229、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(xiāo)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(shū)，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)成需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432023圖 2-1 工作裝置組成圖1——回轉(zhuǎn)平臺(tái)；2——?jiǎng)颖郏?——?jiǎng)颖垡簤焊祝?——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)D 2—1 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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)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(wèn)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(guò)焊接作業(yè)完成制造。通過(guò)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(guò)上述了解，我們可以畫(huà)出反鏟裝置的簡(jiǎn)單圖示。需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432024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(lái)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(guò)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(lái)說(shuō)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(méi)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(lái)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(guò)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(jiàn)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(xiāo)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?？葱枰?gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432025上面的簡(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(lái)說(shuō)，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(wú)用功，裝進(jìn)鏟斗的鏟土不應(yīng)該漏出來(lái)，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(jiàn)的圖 2—3，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(xiāo)式。見(jiàn)下圖 2-4。需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432026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(lái)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(guò)研究那么可以得出：需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432027圖 3-2 在上面圖 3-2 的三角形 ABC 中： 15725721 cos)(?????llL)arcos(572121lLl?在上面的圖 3-2 的三角形 BCF 中： 20172172 cos)(?????lll)arcos(172220ll?根據(jù)上面圖 3-2 可以得出 α21：1212????如果 α21 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 α21 是正數(shù)，情況就會(huì)相反。我們經(jīng)過(guò)研究知道：F 點(diǎn)的坐標(biāo)為：需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q1969043202830121FXlCosYSin????C 點(diǎn)的坐標(biāo)為： 5130CAXloslYSin?????動(dòng)臂油缸的力臂 e1： 1571sinLle???顯然，通過(guò)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： 2982982 cos)(?????llL需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432029)2arcos(9822lLl?????由上圖的幾何關(guān)系知，斗桿相對(duì)于動(dòng)臂的擺角范圍 φ2max：2maxa2min????則斗桿的作用力臂： 2982sinLle???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 。892arcosl??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)：需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320210在三角形 HGN 中： )2arcos(1452312 lLlHNG??????)arcs(1532430 lL32 230GMNGN??????????在三角形 HNQ 中： 2321321427 cos)(????lll )arcos(2714llNHQ?在三角形 QHK 中： )2arcos(279427 llK?????在四邊形 KHNQ 中： NHQHK???鏟斗油缸對(duì) N 點(diǎn)的作用力臂 r1 ： )sin(30213?????l連桿 HK 對(duì) N 點(diǎn)的作用力臂 r2 ： 213lSinNHK???連桿 HK 對(duì) Q 點(diǎn)的作用力臂 r3：需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432021129243sin????l連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比 i：321iL???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(xiě)進(jìn)去，求到初傳動(dòng)比 i0，L 3max 寫(xiě)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 φ3鏟斗的瞬時(shí)位置轉(zhuǎn)角為：1026473 ??????FQV其中，在三角形 NFQ 中：)2arcos(2167 llNF?????通過(guò)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 θ3max； 取 L3min 的時(shí)候我們能夠求解出最小轉(zhuǎn)角 θ3min，那么對(duì)應(yīng)的鏟斗的擺角范圍就應(yīng)該是 : 3max3in????3.3.3 斗齒尖運(yùn)動(dòng)分析依照?qǐng)D 3-5，由 F 點(diǎn)知： 323462CFQ???????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(lái)確定，等到 ∠ DCF 的值算出來(lái)那么就有：需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320212DCFlll ?????cos2)(16126838?)2arcos(18263 llDFC?????在三角形 DEF 中： 2982982 cos)(?????llL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 θ2 ： )2arcos(9822lLl?????我們可以知道 α4、 α6 應(yīng)該是在設(shè)計(jì)和畫(huà)圖中求解出來(lái)。由三角形 CFN 知： 228163216( )lSqrlCosl?????由三角形 CFQ 知：需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q1969043202132231321( )lSqrlCosl?????由 Q 點(diǎn)知： 3532410QV?????在三角形 CFQ 中： 3322321 cos)(?????lll )arcos(13233ll?在三角形 NHQ 中： 24217217213 cos)( ?????lll)arcs(2173224 llNQH????在三角形 HKQ 中： 2624724729 cos)( ?????lll )ars(2479224 llHQK????在四邊形 HNQK： 246N???因此： ，并且它應(yīng)該可以是在后面的設(shè)計(jì)中確定。20KQV???需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q1969043202143.4 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(guò)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:1maxmin23VFHl??12in30123()CYLSll????3.4.2 最大卸載高度 H3max3-7 最大的卸載高度需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320215通過(guò)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(lái)，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-)sin()sin( 12132121max3 ????? ????? MAXMAXCQllYH1）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(guò)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）1max40CXL??上面的關(guān)系式子（3-2）中： 2401323132max()()LSqrLLCos?? ??????? ?需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q1969043202163.4.4 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(guò)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，1F2需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432021712).0~(F?（4-DBAZXRC??35.1max1]}cos[{?1）式中 F1—— 切削阻力的切向分力；C——通過(guò)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)Ⅲ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(guò)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(guò)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)， ；12.6+.07=2.8Bb???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(guò)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max??切向分力 ，可以得出下面的公式：max1F需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320218（4-1.351max{[cos]}maxFCRBAZXD????2） 將各參數(shù)代入式（4-2）得： 1.35190[8(1cos47.0)]28.0751.803495maxF N????????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(guò)研究那么平均的切削厚度為： ??sin180)29(????Rh平均挖掘阻力為：（4-DBAZXRCFp ??????35.11 ])sin80416.3(29[?3）將各參數(shù)代入上式（4-3）得 。Np2051?4.2 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 ，現(xiàn)取 。斗齒尖的行程，實(shí)際上是斗?80~6??65S?桿轉(zhuǎn)角 ，所對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng) ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式有：S?Sl SSRl01745.?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。SR斗桿挖掘時(shí)切削厚度按如下公式計(jì)算：需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320219SBlqh?式中 q—鏟斗容量 ，B—鏟斗切削寬度 m。3m斗桿挖掘阻力計(jì)算公式如下：（4-SdRKqhBKF??00218???4）式中 為挖掘阻力比，由資料查出，這里Ⅲ級(jí)土取 ,而 ，開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)0K 2501cmN??SR選 ,將各參數(shù)用進(jìn)上式（4-4）得：mlRS35.28)(32????Fd 1350635.214802 ????選成整數(shù)那么： 。Nd02?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(shū)已經(jīng)給出 ，用于計(jì)算鏟斗其它相關(guān)的基礎(chǔ)參數(shù)。30.18qm?平均鏟斗寬度由經(jīng)驗(yàn)公式 算出然后我們?nèi)∷闹?B= 0.7 m。3(.4)Bq?鏟斗挖掘半徑由經(jīng)驗(yàn)公式 算出然后我們?nèi)∷闹?R = 0.8 m。31.6R?需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320220轉(zhuǎn)斗挖掘填滿轉(zhuǎn)角（2φ） ： R、 B 及 2φ三者，與 q 之間，有以幾何關(guān)系：（5-1）20.5()SqinK????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(guò)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(xiě)進(jìn)上面（5-1）關(guān)系里中可以得到： ???015.4723.9?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(guò)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 = 2430.~8lK?0.34 是合理的。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明，平常情況取 ，所以選???15910QV?是合理的。???10510KQV?5.2 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇5.2.1 α1 與 A 點(diǎn)坐標(biāo)的取值開(kāi)始用動(dòng)臂彎角 。??130?通過(guò)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，比較同斗容機(jī)型，開(kāi)始用特性參數(shù)： 。423311.()LK?鉸點(diǎn) A 坐標(biāo)的取用： 80AYm?需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q1969043202215.2.2 l1 與 l2 的選擇 通過(guò)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(shū)123ll?已經(jīng)給出了挖掘機(jī)的最大挖掘半徑值 R1，K 1 取為 1.8，l 3 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：； （5-132ll???21l2）式中 l 1 為動(dòng)臂長(zhǎng)， l 2 為斗桿長(zhǎng)，K 1 為動(dòng)臂斗桿長(zhǎng)度比。將各參數(shù)代入上式（5-2）得：；ml1862?mlK326818.21???5.2.3 l41 與 l42 的計(jì)算在圖 3-9 中的三角形 FZC 有： mkl1638130cos222314??????4241.6895lKlm????????6.2)2arcos(1439 llZFC?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：需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432022240.85K?α11 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，K 4 的值變小是因?yàn)?，我們?α11 的值取大了；α 11 的值過(guò)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(kāi)始取：。??701?斗桿液壓油缸，全縮時(shí)： 最大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，便于計(jì)算，初選：328CFQ??328max()170???由于采用：?jiǎn)蝿?dòng)臂液壓缸，因此，∠BCZ 的取值較大，預(yù)選： 1.4BCZ???三角形 CZF 中： 1398012.67.4ZF????????2 1BCZCB??通過(guò)前面式（3-1） 、 （3-2）有：3max1201235max1max32ax1823()( 0)cAHYlSinlSinl?????????????（5-1）1ax2311in251()AlliliY?式（5-1）中兩式相加，有：（5-2）1max3ax1max2121max32ax182in2()( 0)()HlSlSinlSi???????????????需要購(gòu)買(mǎi)圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320223讓： 2138max670()(1)84AB??????????把 A、 B 的值代入上面式子（5-2）中有： ????1max3ax1max1min21max(80)(80)(90)HlSinSlSin????????????再通過(guò)特性參數(shù) （5-3）in1ax4s??K應(yīng)該有： （5-4）1min1ax4SK????1ax.36i（5-5）2max1inin).s(co???把上面（5-3） 、 （5-4） 、 （5-5 ）三式整合有： ????1max1min21max358279368(86)(86)(84)0SinSlSin????????????1ax1in;4.?由式（5-1）有： 1max2311min251()AHllSilSiY????????? ?52311in21max1()Alli Hin?8608(4.8035270Si Si??????