反鏟挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　?。玻埃糨喪揭簤和诰驒C(jī)反鏟工作裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué)院（系） 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 &l

2、t;/p><p>　　年 級(jí) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2013年01月07日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　學(xué)院（直屬系）： 機(jī)械工程學(xué)院

3、 時(shí)間：年月日</p><p>　　說(shuō)明：一式兩份，一份裝訂入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)，一份交學(xué)院（直屬系）。</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　輪式液壓挖掘機(jī)在工程建設(shè)項(xiàng)目的土石方挖掘中起到了關(guān)鍵性的作用，在城市道路建設(shè)及維護(hù)中體現(xiàn)出了其與履帶式挖掘機(jī)相比的優(yōu)越性。反鏟工作裝置設(shè)計(jì)主要工作對(duì)象是地面以下

4、土石方，在工程建設(shè)及維護(hù)應(yīng)用中最為普遍。設(shè)計(jì)目的是讓學(xué)生對(duì)挖掘機(jī)工作裝置的工作原理、元件的選型方法、設(shè)計(jì)方法有更具體的理解，熟悉設(shè)計(jì)的流程，培養(yǎng)理論結(jié)實(shí)際的工程設(shè)計(jì)思維。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)題目是20t輪式單斗液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置。主要方法是應(yīng)用比擬法和解析法，對(duì)工作裝置機(jī)構(gòu)的幾何參數(shù)和各鉸點(diǎn)位置進(jìn)行初選，然后對(duì)動(dòng)臂缸在典型工況下的舉升力、液壓缸閉鎖力進(jìn)行驗(yàn)算，對(duì)鏟斗缸和斗桿缸及相應(yīng)的整機(jī)的理論挖

5、掘力進(jìn)行了計(jì)算；對(duì)動(dòng)臂，斗桿，鏟斗連桿進(jìn)行受力分析，了解其受力情況。在滿足工作范圍的和挖掘動(dòng)力的前提下，繪制了挖掘包絡(luò)圖。</p><p>　　作為工程機(jī)械的學(xué)生，認(rèn)真完成好課程設(shè)計(jì)，有助于對(duì)專業(yè)課程的理論知識(shí)的總結(jié)和理解，并鍛煉學(xué)生對(duì)工程實(shí)際復(fù)雜問(wèn)題的觀察、分析和判斷能力。</p><p>　　關(guān)鍵字：液壓挖掘機(jī)；反鏟；工作裝置；設(shè)計(jì)</p><p><b&

6、gt;　　Abstract</b></p><p>　　Wheeled hydraulic excavators has played a key role in the engineering construction projects of earthwork excavation, reflects its superiority compared with crawler excavators

7、 in urban road construction and maintenance. Backhoe working device design work below the surface of earth and stone, the most common in the engineering construction and maintenance applications. Designed to allow studen

8、ts excavator working device works, a more specific understanding of the component selection methods, desig</p><p>　　The curriculum design topics 20t wheeled single bucket hydraulic excavator backhoe working

9、device. The main method is the application of analogy method and analytic method, the geometric parameters of the working device and hinge point position primaries, and then checking the locking force of the lifting forc

10、e of the typical operating conditions, the hydraulic cylinder boom cylinder, the bucket cylinder and arm cylinder and the whole theory of digging force calculation; boom, arm, bucket linkag</p><p>　　Complete

11、d a good course design as a student of engineering machinery, seriously, help summarize and understanding of the theoretical knowledge of professional courses and training students for engineering complex issues of obser

12、vation, analysis and judgment.</p><p>　　Keywords: Hydraulic excavator， backhoe，working device，design </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p>

13、<p>　　AbstractII</p><p>　　第1章 工作裝置設(shè)計(jì)原則1</p><p>　　第2章 正鏟工作裝置結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 總體方案的設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1.1 正鏟工作裝置結(jié)構(gòu)選擇3</p><p>　　2.1.2 正鏟工作裝置自身幾何參數(shù)

14、3</p><p>　　2.1.3 建立坐標(biāo)系4</p><p>　　2.2 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇6</p><p>　　2.2.1 設(shè)計(jì)的主要要求7</p><p>　　2.2.2 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟7</p><p>　　2.3 斗桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇11</p><p>　　

15、2.3.1 設(shè)計(jì)的主要要求11</p><p>　　2.3.2 總體方案的選擇12</p><p>　　2.4 鏟斗機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇13</p><p>　　2.4.1 設(shè)計(jì)的主要要求13</p><p>　　2.4.2 鏟斗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟13</p><p>　　2.4.3 斗形參數(shù)的選擇14<

16、;/p><p>　　第3章 液壓缸作用力及閉鎖力的確定17</p><p>　　3.1 液壓缸的作用力17</p><p>　　3.1.1 計(jì)算動(dòng)臂液壓缸的舉升力17</p><p>　　3.1.2 驗(yàn)算動(dòng)臂液壓缸穩(wěn)定性20</p><p>　　3.2 液壓缸的閉鎖力21</p><p>

17、;　　第4章 工作裝置運(yùn)動(dòng)分析及包絡(luò)圖的繪制29</p><p>　　4.1 動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)分析29</p><p>　　4.3 鏟斗運(yùn)動(dòng)分析31</p><p>　　4.5 包絡(luò)圖的繪制34</p><p>　　第5章 整機(jī)理論挖掘力的確定37</p><p>　　5.1 附著條件確定的理論挖掘力37

18、</p><p>　　5.2 整機(jī)穩(wěn)定性確定的理論挖掘力37</p><p>　　5.3 液壓缸主動(dòng)力確定的挖掘力40</p><p>　　5.3.1 動(dòng)臂油缸閉鎖壓力限制的最大挖掘力40</p><p>　　5.3.2斗桿油缸閉鎖壓力限制的斗齒切向挖掘力41</p><p>　　5.3.3 鏟斗油缸的主動(dòng)發(fā)揮

19、限制的最大挖掘力42</p><p>　　第6章 工作裝置受力分析43</p><p>　　6.1 斗桿受力計(jì)算43</p><p>　　6.2 動(dòng)臂受力計(jì)算49</p><p>　　6.3 連桿機(jī)構(gòu)受力計(jì)算53</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)54</b></p>

20、<p><b>　　總 結(jié)55</b></p><p>　　第1章 工作裝置設(shè)計(jì)原則</p><p>　　設(shè)計(jì)合理工作裝置應(yīng)滿足以下要求：</p><p>　　主要工作尺寸及工作范圍滿足使用要求。在設(shè)計(jì)正鏟裝置時(shí)要考慮與同類型機(jī)器相比的先進(jìn)性，考慮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并注意到運(yùn)動(dòng)參數(shù)受機(jī)構(gòu)碰撞限制等的可能性。</p>

21、<p>　　整機(jī)挖掘力的大小及其分布情況應(yīng)滿足使用要求，并且有一定的先進(jìn)性。</p><p>　　功率利用盡可能好，理論工作循環(huán)時(shí)間盡可能短。</p><p>　　定鉸點(diǎn)布置結(jié)構(gòu)形式和截面尺寸形狀是盡可能使受力狀態(tài)有利，在保證強(qiáng)度，剛度和連結(jié)剛性的條件下盡量減輕結(jié)構(gòu)自重。</p><p>　　作業(yè)條件復(fù)雜，使用情況多變時(shí)應(yīng)考慮工作裝置的通用性，采用變鉸點(diǎn)

22、結(jié)構(gòu)或配套機(jī)構(gòu)時(shí)，要注意分清主次。要滿足使用要求的前提下，力求替換構(gòu)件種類少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換裝方便。</p><p>　　運(yùn)輸或停放時(shí)，工作裝置應(yīng)有合理的姿態(tài)，使運(yùn)輸尺寸小，行駛穩(wěn)定性好，保證安全可靠，并盡可能使液壓缸卸載或減載。</p><p>　　工作裝置液壓缸應(yīng)考慮三化：采用系列參數(shù)，盡可能減少液壓缸零件種類，尤其是易損件。</p><p>　　工作裝置結(jié)構(gòu)形式

23、和布置要便于裝卸和維修，尤其應(yīng)便于易損件的更換。</p><p>　　要采取合理措施來(lái)滿足特殊使用要求。</p><p>　　第2章 正鏟工作裝置結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　正鏟工作裝置的工作原理，是動(dòng)臂、斗桿、鏟斗通過(guò)鉸接的方式聯(lián)系在一起，由動(dòng)臂缸、斗桿缸和鏟斗缸的伸長(zhǎng)和縮短以驅(qū)動(dòng)整個(gè)工作裝置上的各點(diǎn)在平面坐標(biāo)系內(nèi)移動(dòng)（尤其是鏟斗），以期達(dá)到工作時(shí)的使用要

24、求。</p><p>　　正鏟工作裝置總體方案的選擇主要依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定的使用要求，據(jù)以決定工作裝置是通用或是專用的。以正鏟為主的通用裝置應(yīng)保證正鏟使用要求，并照顧到其他裝置的性能。專用裝置應(yīng)根據(jù)作業(yè)條件決定結(jié)構(gòu)方案，在滿足主要作業(yè)條件要求的同時(shí)照顧其它條件的性能。</p><p>　　2.1 總體方案的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1 正鏟工作裝置結(jié)構(gòu)選擇&

25、lt;/p><p>　　1、動(dòng)臂及動(dòng)臂缸的布置</p><p>　　確定用組合式或整體式動(dòng)臂，以及組合式動(dòng)臂的組合方式，整體式動(dòng)臂的形狀，確定液壓缸的布置為懸掛式或?yàn)橄轮檬健?此處選擇整體式彎動(dòng)臂，液壓缸下置式)。</p><p>　　2、斗桿和斗桿的布置。</p><p>　　確定整體式或組合式斗桿，以及組合式動(dòng)臂的組合方式或整體式斗桿是否采用

26、變節(jié)點(diǎn)調(diào)節(jié)。（此處采用整體式，非變節(jié)點(diǎn)調(diào)節(jié)）。</p><p>　　3、確定動(dòng)臂與斗桿的長(zhǎng)度比，特性參數(shù)=1.3。</p><p>　　4、確定鏟斗的種類、斗容量及主要參數(shù)，并考慮鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比是否需要調(diào)節(jié)。</p><p>　　此處采用標(biāo)準(zhǔn)鏟斗，斗容為2.2m3，平均斗寬1.05m，六連桿共點(diǎn)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　5、根據(jù)液壓系統(tǒng)

27、工作壓力、工廠制造條件和三化的要求等確定各液壓缸的缸數(shù)、缸徑、全伸長(zhǎng)與全縮長(zhǎng)之比λ。</p><p>　　2.1.2 正鏟工作裝置自身幾何參數(shù)</p><p>　　圖2-1 反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)的計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　表2.1 反鏟機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)</p><p>　　注：表2.1數(shù)據(jù)均為參考廈門橋箱QXW120輪式液壓反鏟挖掘機(jī)，用

28、比擬法得來(lái)。</p><p>　　2.1.3 建立坐標(biāo)系</p><p>　　如圖2-1，以回轉(zhuǎn)中心投影到停機(jī)面的點(diǎn)為原點(diǎn)，工作裝置伸展方向?yàn)閅軸方向，鉛垂方向?yàn)閆軸方向建立直角坐標(biāo)系。</p><p>　　表2.2 反鏟工作液壓缸運(yùn)動(dòng)參數(shù)</p><p>　　第一類參數(shù)是決定運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的必要參數(shù)，稱原始參數(shù)，主要為長(zhǎng)度參數(shù)；第二類參數(shù)

29、為推導(dǎo)出來(lái)的參數(shù)，稱推導(dǎo)參數(shù)；第三類參數(shù)是作方案比較所需的其它特征參數(shù)。</p><p>　　1.動(dòng)臂和擺角的計(jì)算方法</p><p>　　圖2-2 動(dòng)臂擺角范圍計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　圖2-3 斗桿機(jī)構(gòu)擺角計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　2、動(dòng)臂的擺角范圍和各點(diǎn)瞬時(shí)坐標(biāo)根據(jù)余弦定理可得：</p><p>&l

30、t;b>　　當(dāng)和時(shí)得</b></p><p>　　=36.44° （2-1） =127.30° （2-2）</p><p>　　動(dòng)臂擺角范圍=90.86°，和動(dòng)臂計(jì)算方法一樣，求出斗桿的擺角范圍：

31、 （2-3） </p><p>　　圖2-4 F點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　F

32、點(diǎn)的X坐標(biāo)方程： （2-6）</p><p>　　F點(diǎn)的Y坐標(biāo)方程： （2-7） </p><p>　　2.2 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇</p><p>　　反鏟工作裝置是幾組連桿機(jī)構(gòu)的組合。在發(fā)動(dòng)機(jī)功率、機(jī)重和斗容量等主參數(shù)以及工作裝置結(jié)構(gòu)形式既定的情況下，連桿機(jī)構(gòu)鉸點(diǎn)

33、位置和油缸參數(shù)選擇是否得當(dāng)，會(huì)對(duì)挖掘性能和生產(chǎn)率帶來(lái)很大影響，下面就動(dòng)臂、斗桿、鏟斗三大機(jī)構(gòu)進(jìn)行討論。</p><p>　　2.2.1 設(shè)計(jì)的主要要求</p><p>　　1、滿足作業(yè)尺寸和挖掘范圍（幾何尺寸）；</p><p>　　2、滿足提升力和閉鎖要求（性能）；</p><p>　　3、結(jié)構(gòu)布置及結(jié)構(gòu)型式要合理緊湊，無(wú)干涉，無(wú)功率浪費(fèi)。

34、</p><p>　　2.2.2 動(dòng)臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟</p><p>　　1、動(dòng)臂下鉸點(diǎn)C位置坐標(biāo)的確定。</p><p>　　表2.3 機(jī)體尺寸和工作尺寸經(jīng)驗(yàn)系數(shù)表[3]</p><p>　　關(guān)于尺寸參數(shù)可按下式近似求的:</p><p>　　(2-8)由于機(jī)重G=20t，由表2.3可查得出：</p>

35、;<p><b>　　2、的確定：</b></p><p>　　的取值對(duì)最大挖掘深度和最大挖掘高度都有影響。加大該值會(huì)增大挖掘深度，但減小了最大挖掘高度；減小了該值則會(huì)減小最大挖掘深度而增大最大挖掘高度。由于本設(shè)計(jì)考慮為以反鏟為主的通用挖掘機(jī)，取。</p><p>　　3、動(dòng)臂缸下鉸點(diǎn)A位置的確定</p><p>　　圖2-5 動(dòng)

36、臂鉸點(diǎn)與液壓缸鉸點(diǎn)簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　4、初步確定動(dòng)臂長(zhǎng)度</p><p>　　原始參數(shù)給定最大挖掘半徑為, </p><p>　　動(dòng)臂和斗桿的夾角最大角即</p><p><b>　　取</b></p><

37、p>　　圖2-6 最大挖掘半徑計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　最大挖掘半徑R1</b></p><p>　　(2-9)選動(dòng)臂與斗桿的長(zhǎng)度比</p><p>　　由式（2-9）求出 mm</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　5、動(dòng)臂缸的伸縮

38、比的確定</p><p>　　考慮到結(jié)構(gòu)尺寸、運(yùn)動(dòng)余量、穩(wěn)定性和構(gòu)件運(yùn)動(dòng)幅度等因素，一般的</p><p><b>　　，取=1.7。</b></p><p>　　6、初選上下動(dòng)臂長(zhǎng)度之比,一般的</p><p><b>　　，取=1.3</b></p><p><b&

39、gt;　　動(dòng)臂彎角一般，取。</b></p><p>　　圖2-7 動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　由三角形余弦公式可求出：</p><p>　　ZC=2450mm，ZF=3185mm</p><p>　　7、有最大挖掘深度和最大卸載高度確定動(dòng)臂最大仰角和最大俯角</p><p>　　由原始參數(shù)可知：最

40、大卸載高度</p><p><b>　　最大挖掘深度</b></p><p>　　圖2-8 最大卸載高度時(shí)工裝簡(jiǎn)圖</p><p>　　由圖2-8得最大卸載高度的表達(dá)式為：</p><p>　　(2-10) H3max=6723mm</p><p><b>　

41、　得出：</b></p><p>　　由圖2-9得最大卸載高度的表達(dá)式為：</p><p>　　(2-11) H1max=5826mm</p><p><b>　　得出：</b></p><p>　　圖2-9 最大挖掘深度時(shí)工裝簡(jiǎn)圖</p><p>　　8、確定動(dòng)臂缸全伸長(zhǎng)度和全縮長(zhǎng)

42、度及的長(zhǎng)度：</p><p>　　由公式 (2-12)</p><p><b>　　(2-13)</b></p><p><b>　　求 </b></p><p>　　該結(jié)果符合 故動(dòng)臂機(jī)構(gòu)成立。</p>

43、;<p>　　2.3 斗桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇</p><p>　　斗桿的結(jié)構(gòu)型式往往取決于動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)型式，此次設(shè)計(jì)采用整體式斗桿。</p><p>　　2.3.1 設(shè)計(jì)的主要要求</p><p>　　1、保證足夠的斗齒挖掘力和閉鎖力；</p><p>　　2、保證斗桿的擺角范圍<DFE最大=105°125°

44、;。</p><p>　　A、滿足挖高，一般使<CFQ約=160°180°；</p><p>　　B、斗桿缸全伸，轉(zhuǎn)斗缸全伸時(shí)，斗齒與動(dòng)臂之間距離。</p><p>　　2.3.2 總體方案的選擇</p><p>　　表2.4 同類機(jī)型對(duì)比表</p><p>　　1、確定斗桿后部長(zhǎng)度</

45、p><p>　　mm (2-12) </p><p><b>　　由表2.4取</b></p><p><b>　　初選斗桿缸缸徑</b></p><p>　　

46、液壓系統(tǒng)工作壓力是32Mpa，假定液壓泵到液壓缸的壓力損失是500Kpa，液壓缸回油背壓是1000Kpa。</p><p><b>　　將其代入上式得出：</b></p><p>　　2、預(yù)選斗桿缸伸縮比，取</p><p>　　斗桿的擺角范圍 取</p><p>　　3、根據(jù)幾何關(guān)系確定和</p>&l

47、t;p>　　設(shè) 全縮和全伸時(shí)斗桿缸作用力對(duì)F點(diǎn)的力臂，則有：</p><p><b>　　(2-13)</b></p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　得出： </b></p><p>　　得出：DFEmin=21

48、6; DFEmax=141°</p><p>　　4、求 D為斗桿缸與動(dòng)臂之鉸點(diǎn)</p><p><b>　　(2-14)</b></p><p><b>　　求得：mm</b></p><p>　　5、由幾何位置確定<EFQ=130°170°。</p

49、><p>　　斗桿上取決于結(jié)構(gòu)因素，并考慮到工作范圍，取。</p><p>　　2.4 鏟斗機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇</p><p>　　反鏟鏟斗機(jī)構(gòu)有四連桿的，也有六連桿的。此次設(shè)計(jì)采用六連桿共點(diǎn)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2.4.1 設(shè)計(jì)的主要要求</p><p><b>　　1、必要的轉(zhuǎn)角范圍</b>&

50、lt;/p><p>　　必要的開挖角（水平面以上0°30°）</p><p>　　必要的挖掘轉(zhuǎn)角（90°110°）</p><p>　　必要的挖掘裝滿轉(zhuǎn)角（鏟斗的總轉(zhuǎn)角=150°180°）</p><p>　　2、符合載荷變化情況</p><p>　　開挖角范圍內(nèi)

51、及處大于等于平均挖掘阻力</p><p>　　25°35°之間大于等于最大挖掘阻力</p><p>　　之后可不考慮，只要挖掘力大于零就行</p><p>　　3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無(wú)干涉（避免轉(zhuǎn)斗缸全伸時(shí)斗齒尖碰撞斗桿下緣的現(xiàn)象）</p><p>　　2.4.2 鏟斗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟</p><p>　

52、　圖2-10 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　在鏟斗主要參數(shù)已知的情況下：</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　1、初選 取</b></p><p><b>　　2、初選</b></p><p><b>

53、　　共點(diǎn)時(shí) </b></p><p>　　此次設(shè)計(jì)采用共點(diǎn)時(shí)，</p><p>　　3、初選鏟斗缸伸縮比 取</p><p><b>　　4、作圖確定和</b></p><p>　　當(dāng)轉(zhuǎn)斗處于兩個(gè)極限位置時(shí)，作圖求出</p><p>　　由于-<MM1,查資料在油缸行程

54、系列中取850mm，即：</p><p>　　求得： </p><p><b>　　5、鏟斗油缸的選取</b></p><p>　　由表2.4取鏟斗最大挖掘力</p><p>　　轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)最大理論挖掘力應(yīng)與轉(zhuǎn)斗最大挖掘阻力相適應(yīng)，常布置在處。最大挖掘力則大致出現(xiàn)在20°35°處，此次設(shè)計(jì)取

55、30°，作圖測(cè)得：</p><p>　　l3=1241 </p><p><b>　　因此 </b></p><p><b>　　初取鏟斗油缸缸經(jīng)，</b></p><p>　　由，可知所選油缸缸徑合適。</p><p&g

56、t;　　2.4.3 斗形參數(shù)的選擇</p><p>　　鏟斗的主要參數(shù)有四個(gè)，分別是標(biāo)準(zhǔn)斗容量q、平均斗寬B、轉(zhuǎn)斗挖掘半徑R和轉(zhuǎn)斗挖掘裝滿角2φ。</p><p><b>　　四者的關(guān)系：</b></p><p><b>　　(2-13)</b></p><p>　　式中 —標(biāo)準(zhǔn)斗容量，q=0.8

57、m3；</p><p>　　—平均斗寬，由表3.1 差值計(jì)算1.05m；</p><p><b>　　—轉(zhuǎn)斗挖掘半徑； </b></p><p>　　—土壤松散系數(shù)，取近似值為1.3；</p><p>　　—挖掘裝滿角，全面考慮有關(guān)因素，可以取=90o～100o，取2=100o。</p><p>

58、　　表2.5 反鏟斗平均斗寬統(tǒng)計(jì)值和推薦范圍(中國(guó))[3]</p><p>　　將以上各值代入上式，計(jì)算得R=1241mm。</p><p>　　鏟斗的特性參數(shù) ，太大將影響傳動(dòng)性，太小將影響剛度，當(dāng)鏟斗轉(zhuǎn)角較大時(shí)取較小值。取=0.36。</p><p>　　KQ=0.35×865=447mm</p><p>　　一般取，取=110

59、°,KV=1707mm</p><p>　　第3章 液壓缸作用力及閉鎖力的確定</p><p>　　由要求達(dá)到的動(dòng)臂液壓缸作用力和被動(dòng)閉鎖力，就能確定出液壓缸滿足要求的缸徑。</p><p>　　3.1 液壓缸的作用力</p><p>　　動(dòng)臂液壓缸應(yīng)保證反鏟作業(yè)過(guò)程中在任何位置上都能提起帶有滿載鏟斗的工作裝置到達(dá)最高和最遠(yuǎn)的位置

60、。</p><p>　　斗內(nèi)土重 取 </p><p>　　反鏟工作裝置各構(gòu)件質(zhì)量近似值參考文獻(xiàn)[3].P89.表2-7。</p><p>　　由于此次設(shè)計(jì)的斗容量是q=0.8m³，采用插值法確定各構(gòu)件的重量，如下表 </p><p>　　表3.1 工作裝置各構(gòu)件質(zhì)量表</p><p>　　3.1.1

61、 計(jì)算動(dòng)臂液壓缸的舉升力</p><p>　　依據(jù)以下三個(gè)位置動(dòng)臂液壓缸的舉升力：</p><p>　　1、工況一：從最大挖掘深度處提起滿載斗時(shí)所需要的動(dòng)臂缸舉升力，圖上所有重心位置及到C點(diǎn)的所在縱軸線的距離都是通過(guò)AutoCAD作圖測(cè)繪按1:40放大求得，如圖3-1所示。</p><p>　　各構(gòu)件到動(dòng)臂鉸點(diǎn)的力臂值見表3.2</p><p&g

62、t;　　表3.2 各作用力的近似力臂值表（mm）</p><p>　　圖3-1 動(dòng)臂液壓缸作用力計(jì)算簡(jiǎn)圖（工況一）</p><p>　　對(duì)動(dòng)臂鉸點(diǎn)C點(diǎn)取矩有：</p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　求得：</b></p><p>　　2、工況二

63、：從最大挖掘半徑處提起滿載斗時(shí)所需要的動(dòng)臂缸舉升力，圖上所有</p><p>　　重心位置及到C點(diǎn)的所在縱軸線的距離都是通過(guò)AutoCAD作圖測(cè)繪按1:40放大求得，如圖3-2所示。</p><p>　　各構(gòu)件到動(dòng)臂鉸點(diǎn)的力臂值見表3.3。</p><p>　　表3.3 各作用力的近似力臂值表（mm）</p><p>　　圖3-2 動(dòng)臂液壓缸

64、作用力計(jì)算簡(jiǎn)圖（工況二）</p><p>　　對(duì)動(dòng)臂鉸點(diǎn)C點(diǎn)取矩有：</p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　求得：</b></p><p>　　工況三：從最大卸載高度處提起滿載斗時(shí)所需要的動(dòng)臂缸舉升力，圖上所有</p><p>　　重心位置及到

65、C點(diǎn)的所在縱軸線的距離都是通過(guò)AutoCAD作圖測(cè)繪按1:40放大求得，如圖3-3所示。</p><p>　　各構(gòu)件到動(dòng)臂鉸點(diǎn)的力臂值見表3.4。</p><p>　　表3.4 各作用力的近似力臂值表（mm）</p><p>　　圖3-3 動(dòng)臂液壓缸作用力計(jì)算簡(jiǎn)圖（工況三）</p><p>　　對(duì)動(dòng)臂鉸點(diǎn)C點(diǎn)取矩有：</p>&

66、lt;p><b>　　即：</b></p><p><b>　　求得：</b></p><p>　　3.1.2 驗(yàn)算動(dòng)臂液壓缸穩(wěn)定性</p><p>　　初選動(dòng)臂缸缸徑,，活塞桿較細(xì)，動(dòng)臂在舉升的過(guò)程中活塞受壓，在此需對(duì)活塞桿進(jìn)行穩(wěn)定性分析，由于工況一活塞桿全縮，滿足穩(wěn)定性，故只對(duì)工況二和工況三做穩(wěn)定性分析。<

67、/p><p>　　動(dòng)臂缸活塞桿選用Q275鋼，查資料可知： </p><p>　　工況二：由圖3-2測(cè)出動(dòng)臂液壓缸的長(zhǎng)度</p><p><b>　　由時(shí)，由歐拉公式</b></p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　式中 -活塞桿計(jì)算柔度</

68、p><p>　　-長(zhǎng)度折算系數(shù)，取決于液壓缸的支承狀況，參考文獻(xiàn)[4]表10-1,取=1</p><p>　　-活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度，即</p><p>　　E-活塞桿材料的縱向彈性模量（Pa），對(duì)硬鋼，E=</p><p>　　-活塞桿橫斷面回轉(zhuǎn)半徑，，其中A為斷面面積（㎡）</p><p>　　I為斷面最小慣性矩（），對(duì)圓斷

69、面，</p><p>　　將以上參數(shù)代入公式（3-1）求得 </p><p>　　液壓缸的穩(wěn)定條件是：</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　式中 P-活塞桿的最大推力</p><p><b>　　-液壓缸穩(wěn)定臨界力</b&

70、gt;</p><p>　　-穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取=2-4，取=4</p><p>　　,顯然小于P12，所以在此工況下活塞桿滿足穩(wěn)定性。</p><p>　　工況三：由圖3.3測(cè)出動(dòng)臂液壓缸的長(zhǎng)度</p><p><b>　　由時(shí)，由歐拉公式</b></p><p>　　將以上參數(shù)代入公式（3

71、-1）求得 </p><p>　　顯然大于P13，所以在此工況下活塞桿也滿足穩(wěn)定性要求。</p><p>　　3.2 液壓缸的閉鎖力</p><p>　　確定合理的液壓缸閉鎖能力是保證挖掘力得到充分發(fā)揮的基本條件之一。選擇適當(dāng)?shù)膭?dòng)臂液壓缸閉鎖壓力既能起到保護(hù)元件的目的又能保證主動(dòng)油缸發(fā)揮最大挖掘力使正常作業(yè)順利進(jìn)行。過(guò)大的閉鎖壓力不但起不到保護(hù)液壓系統(tǒng)及其元件的作用

72、，而且會(huì)對(duì)系統(tǒng)提出過(guò)高的要求，這樣既不經(jīng)濟(jì)，也無(wú)必要，還可能損壞元件。合理的閉鎖壓力是保證在主要挖掘范圍內(nèi)使主動(dòng)液壓缸能發(fā)揮出最大挖掘力的同時(shí)還能起到保護(hù)元件的作用。常選定以下三個(gè)工況進(jìn)行閉鎖力分析：</p><p>　?、?動(dòng)臂最低，斗桿鉛垂，轉(zhuǎn)斗挖掘，其作用力臂最大；</p><p>　?、?動(dòng)臂最低，F(xiàn)、Q、V三點(diǎn)一線，斗桿挖掘且作用力臂最大 ；</p><p&g

73、t;　?、?動(dòng)臂最低，挖掘深度最大，F(xiàn)、Q、V三點(diǎn)一線，鏟斗挖掘，克服平均阻力 。</p><p>　　工況一：鏟斗液壓缸產(chǎn)生的挖掘力最大，挖掘阻力對(duì)動(dòng)臂鉸點(diǎn)C，斗桿鉸點(diǎn)F所造成的力矩均接近最大值，而動(dòng)臂液壓缸的力臂值為最小</p><p>　　表3.5 各作用力的近似力臂值表（mm）（工況一）</p><p><b>　　注： </b><

74、;/p><p>　　轉(zhuǎn)斗液壓缸可通過(guò)對(duì)Q點(diǎn)的力矩平衡方程求得：</p><p>　　從可能出現(xiàn)的最不利情況出發(fā)，假設(shè)存在法向阻力，其值取</p><p>　　各點(diǎn)對(duì)F點(diǎn)取矩，可得到斗桿液壓缸所受的被動(dòng)作用力</p><p>　　圖3-5 液壓缸閉鎖壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖（工況一）</p><p>　　若在此工況下若閉鎖力不足，斗桿缸

75、則會(huì)出現(xiàn)回縮現(xiàn)象，為了防止斗桿液壓缸被動(dòng)回縮，其大腔限壓閥的調(diào)定壓力與液壓缸工作壓力相比較，超出的百分比為：</p><p>　　說(shuō)明斗桿缸大腔閉鎖壓力不足，超壓16.9%。</p><p>　　同樣對(duì)動(dòng)臂在平臺(tái)上的鉸點(diǎn)C取矩，求得動(dòng)臂液壓缸所受的被動(dòng)作用力，</p><p>　　若在此工況下閉鎖力足夠，動(dòng)臂缸則不會(huì)出現(xiàn)伸長(zhǎng)現(xiàn)象，為防止其被動(dòng)伸長(zhǎng)，小腔限壓閥的調(diào)定壓

76、力與其工作壓力，超出的百分比為：</p><p>　　說(shuō)明動(dòng)臂小腔閉鎖力不足，超壓6%。</p><p>　　工況二：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)臂液壓缸的力臂為最小。</p><p>　　表3.6 各作用力的近似力臂值表（mm）（工況二）</p><p><b>　　注：</

77、b></p><p>　　各點(diǎn)對(duì)F點(diǎn)取矩，此時(shí)斗桿液壓缸所受的主動(dòng)作用力</p><p><b>　　求得</b></p><p>　　圖3-6 液壓缸閉鎖壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖（工況二）</p><p>　　從可能出現(xiàn)的最不利情況出發(fā)，假設(shè)存在法向阻力，其值取</p><p>　　轉(zhuǎn)斗液壓缸可通過(guò)

78、對(duì)Q點(diǎn)的力矩平衡方程求得：</p><p><b>　　求得</b></p><p>　　若在此工況下動(dòng)臂缸大腔閉鎖力不足，會(huì)出現(xiàn)回縮現(xiàn)象，為防止其被動(dòng)回縮，大腔限壓閥的調(diào)定壓力與其工作壓力相比較，超出的百分比為：</p><p>　　說(shuō)明動(dòng)臂缸大腔閉鎖力滿足，富余14%。</p><p>　　同樣對(duì)動(dòng)臂在平臺(tái)上的支撐點(diǎn)

79、C取矩，求得動(dòng)臂液壓缸所受的被動(dòng)作用力，</p><p>　　若在此工況下動(dòng)臂缸閉鎖力不足，會(huì)出現(xiàn)伸長(zhǎng)現(xiàn)象，為防止其被動(dòng)伸長(zhǎng)，小腔限壓閥的調(diào)定壓力與其工作壓力相比較，超出的百分比為：</p><p>　　說(shuō)明動(dòng)臂缸小腔閉鎖力不足，超壓18.8%。</p><p>　　工況三：在這種挖掘狀態(tài)下，挖掘阻力對(duì)動(dòng)臂鉸點(diǎn)C必將造成最大的挖掘阻力矩，它會(huì)要求液壓缸缸徑增大，或閉

80、鎖壓力過(guò)分增高，這種過(guò)分的要求往往被認(rèn)為是不合理的。因此在這種情況下挖掘時(shí)只要求能克服平均挖掘阻力</p><p>　　表3.7 各作用力的近似力臂值表（mm）（工況三）</p><p>　　圖3-7 液壓缸閉鎖壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖（工況三）</p><p><b>　　最大挖掘阻力： </b></p><p><b&

81、gt;　　(3-3)</b></p><p>　　式中 —土壤硬質(zhì)系數(shù)。對(duì)于III級(jí)土宜取，取</p><p>　　—鏟斗與斗桿鉸點(diǎn)到斗齒齒距離，單位為cm， R=l3=146.3cm</p><p>　　—挖掘過(guò)程中鏟斗總轉(zhuǎn)角的一半，</p><p>　　—切削刃寬度影響系數(shù)，，為鏟斗平均寬度，單位為m</p>

82、<p>　　—切削角變化影響，取</p><p>　　—斗的側(cè)壁厚度影響系數(shù)，，為側(cè)壁厚度單位為cm，初步設(shè)計(jì)時(shí)可取X=1.15</p><p>　　—帶有斗齒的系數(shù)，Z=0.75</p><p>　　D—切削刃擠壓土壤的力，根據(jù)斗容大小在D=10000~17000N的范圍內(nèi)選取，斗容小于0.25m3 時(shí)，D應(yīng)小于10000N。取D=8000N</p

83、><p><b>　　求得：</b></p><p><b>　　鏟斗平均挖掘阻力</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　從可能出現(xiàn)的最不利情況出發(fā)，假設(shè)存在法向阻力，其值取</p><p>　　各點(diǎn)對(duì)F點(diǎn)取矩，可得到斗桿液壓缸

84、所受的被動(dòng)作用力</p><p>　　若在此工況下動(dòng)臂缸小腔閉鎖力不足，會(huì)出現(xiàn)回縮現(xiàn)象，為防止其被動(dòng)回縮，大腔限壓閥的調(diào)定壓力與其工作壓力相比較，超出的百分比為：</p><p>　　說(shuō)明鏟斗液壓缸滿足，富余49.3%。</p><p>　　同樣對(duì)動(dòng)臂在平臺(tái)上的支撐點(diǎn)C取矩，求得動(dòng)臂液壓缸所受的被動(dòng)作用力，</p><p>　　若在此工況下動(dòng)

85、臂缸小腔閉鎖力不足，會(huì)出現(xiàn)伸長(zhǎng)現(xiàn)象，為防止其被動(dòng)伸長(zhǎng)，小腔限壓閥的調(diào)定壓力與其工作壓力相比較，超出的百分比為：</p><p>　　說(shuō)明動(dòng)臂缸小腔閉鎖力有富余，富余16.6%。</p><p>　　表3.8 液壓缸閉鎖力計(jì)算結(jié)果匯總表 </p><p>　　由上述過(guò)程得出的被動(dòng)油缸閉鎖壓力是保證三種典型工況下主動(dòng)油缸能發(fā)揮最大挖掘力的最

86、低限定壓力。選定液壓油工作壓力為32MP，可將三組油缸的閉鎖限壓閥壓力調(diào)高20%，即可滿足要求閉鎖力要求。實(shí)際分析計(jì)算中難以對(duì)所有的工況計(jì)算油缸應(yīng)產(chǎn)生的閉鎖壓力，所以，比較合理的閉鎖壓力設(shè)定值應(yīng)如前面所述，能保證主要工況下在較大范圍內(nèi)主動(dòng)油缸的最大挖掘力能充分發(fā)揮就行了。</p><p>　　限壓閥閉鎖壓力調(diào)整后得到各閉鎖腔的閉鎖壓力分別為38.4MPa。</p><p>　　第4章 工

87、作裝置運(yùn)動(dòng)分析及包絡(luò)圖的繪制</p><p>　　4.1 動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　動(dòng)臂油缸的最小長(zhǎng)度；動(dòng)臂油缸的伸出的最大長(zhǎng)度；</p><p>　　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).</p><p>　　圖4-1 動(dòng)臂擺角范圍計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　φ1是L1的函數(shù)。動(dòng)臂

88、上任意一點(diǎn)在任一時(shí)刻也都是L1的函數(shù)。如圖4.1所示，圖中動(dòng)臂油缸的最短長(zhǎng)度；動(dòng)臂油缸的伸出的最大長(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)。</p><p><b>　　則有：</b></p><p><b>　　在三角形ABC中：<

89、;/b></p><p>　　L12 = l72+l52-2l7l5 COSθ1</p><p>　　θ1 = COS-1[（l72+l52- L12）/2×l7×l5] (4-1)</p><p><b>　　在三角形BCF中：</b><

90、;/p><p>　　L222 = l72+l12-2×COSα20×l7×l1</p><p>　　α20 = COS-1[（l72+ l12- L222）/2×l7×l1] (4-2)</p><p>　　由圖2-4所示的幾何關(guān)系，可得到α21的

91、表達(dá)式：</p><p>　　α21 =α20+α11-θ1 (4-3)</p><p>　　當(dāng)F點(diǎn)在水平線CU之下時(shí)α21為負(fù)，否則為正。</p><p><b>　　F點(diǎn)的坐標(biāo)為</b></p><p>　　X

92、F = l30+l1×cosα21</p><p>　　YF = l30+l1×Sinα21 (4-4) C點(diǎn)的坐標(biāo)為</p><p>　　XC = XA+l5×COSα11 = l30</p><p>　　YC = YA+l5×

93、Sinα11 (4-5)動(dòng)臂油缸的力臂e1</p><p>　　e1 = l5×Sin∠CAB (4-6)顯然動(dòng)臂油缸的最大作用力臂e1max= l5，又令ρ

94、= l1min/ l5,δ = l7/ l5。這時(shí)</p><p>　　L1 = Sqr（l72-l52）= l5 × Sqr（δ2-1）</p><p>　　θ1 = cos-11/δ (4-7) 4.2 斗桿運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　如下

95、圖4-2所示，D點(diǎn)為斗桿油缸與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)為動(dòng)臂與斗桿的鉸點(diǎn)，E點(diǎn)為斗桿油缸與斗桿的鉸點(diǎn)。斗桿的位置參數(shù)是l2，這里只討論斗桿相對(duì)于動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)，即只考慮L2的影響。</p><p>　　D-斗桿油缸與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)點(diǎn)； F-動(dòng)臂與斗桿的鉸點(diǎn)；</p><p>　　E-斗桿油缸與斗桿的鉸點(diǎn)； θ斗桿擺角.</p><p>　　圖4-2 斗桿機(jī)構(gòu)擺角計(jì)算簡(jiǎn)圖&

96、lt;/p><p><b>　　在三角形DEF中</b></p><p>　　L22 = l82+ l92-2×COSθ2×l8×l9</p><p>　　θ2 = COS-1[（L22- l82-l92）/2×l8×l9]

97、 (4-8)由上圖的幾何關(guān)系知</p><p>　　φ2max =θ2 max-θ2min =120° (4-9)則斗桿的作用力臂</p><p>　　e2 =l9Sin∠DEF =676mm

98、 (4-10)顯然斗桿的最大作用力臂e2max = l9，此時(shí)θ2 = COS-1（l9/l8），L2 =</p><p>　　4.3 鏟斗運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　鏟斗相對(duì)于XOY坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)是L1、L2、L3的函數(shù)，現(xiàn)討論鏟斗相對(duì)于斗桿的運(yùn)動(dòng)，如圖4-3所示，G點(diǎn)為鏟斗油缸與斗桿的鉸點(diǎn)，F(xiàn)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

99、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)。</p><p>　　圖4-3 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i</p><p>　　利用圖4-3，可以知道求得以下的參數(shù)：</p><p><b>　　在三角形HGN中</b></p>

100、<p>　　α22 = ∠HNG = COS-1[（l152+l142-L32）/2×l15×l14]</p><p>　　α30 = ∠HGN = COS-1[（L32+ l152- l142）/2×L3×l14]</p><p>　　α32 = ∠HNG = π - ∠MNG - ∠MGN =π -α22-α30

101、 (4-11)在三角形HNQ中</p><p>　　L272 = l132 + l212 + 2×COSα23×l13×l21</p><p>　　∠NHQ = COS-1[（l212+l142- L272）/2×l21×l14] (4-12)在三角

102、形QHK中</p><p>　　α27 = ∠QHK= COS-1[（l292+l272-L242）/2×l29×l27] (4-13)在四邊形KHQN中</p><p>　　∠NHK=∠NHQ+∠QHK (4-14)鏟斗油缸對(duì)N點(diǎn)

103、的作用力臂r1</p><p>　　r1 = l13×Sinα32 (4-15)連桿HK對(duì)N點(diǎn)的作用力臂r2</p><p>　　r2 = l13×Sin ∠NHK

104、(4-16)而由r3 = l24，r4 = l3 有[3]</p><p><b>　　連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比</b></p><p>　　i = （r1×r3）/（r2×r4） (4-17)顯然4-17式中可知，i是鏟斗油缸長(zhǎng)度L2的函數(shù)，用L2min代

105、入可得初傳動(dòng)比i0，L2max代入可得終傳動(dòng)比iz。</p><p>　　2、鏟斗相對(duì)于斗桿的擺角φ3</p><p>　　鏟斗的瞬時(shí)位置轉(zhuǎn)角為</p><p>　　φ3 =α7+α24+α26+α10 (4-18)其中，在三角形NFQ中</p>&

106、lt;p>　　α7 = ∠NQF= COS-1[（l212+l22- l162）/2×l21×l2] (4-19）α10暫時(shí)未定，其在后面的設(shè)計(jì)中可以得到。</p><p>　　當(dāng)鏟斗油缸長(zhǎng)度L3分別取L3max和L3min時(shí)，可分別求得鏟斗的最大和最小轉(zhuǎn)角θ3max和θ3min，于是得鏟斗的瞬間轉(zhuǎn)角:</p><

107、p>　　φ3 = θ3-θ3min (4-20)鏟斗的擺角范圍: </p><p>　　φ3 = θ3max-θ3min (4-21) 4.4 斗齒尖運(yùn)動(dòng)分析</p><p

108、>　　如圖4-4所示，斗齒尖V點(diǎn)的坐標(biāo)值XV和YV，是L1 、L2、L3的函數(shù)只要推導(dǎo)出XV和YV的函數(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:</p><p><b>　　由F點(diǎn)知：</b></p><p>　　α32= ∠CFQ= π –α3-α4-α6-θ2

109、 (4-22)在三角形CDF中：∠DCF由后面的設(shè)計(jì)確定，在∠DCF確定后則有：</p><p>　　l82 = l62 + l12 - 2×COS∠DCF×l1×l6 (4-23) l62 = l82 + l12 - 2×COSα3×l1×l8

110、 </p><p>　　α3 = COS-1（l82+l12–l62）/2×l1×l8 (4-24)在三角形DEF中</p><p>　　L22=l82+l92-2×COSθ2×l8×l9</p><p>　　圖4-4 齒尖坐標(biāo)方程推導(dǎo)簡(jiǎn)圖

111、</p><p>　　則可以得斗桿瞬間轉(zhuǎn)角θ2 </p><p>　　θ2 = COS-1[（l82+l92- L22）/2×l8×l9] (4-25)α4、α6在設(shè)計(jì)中確定。 </p><p><b>　　由三角形CFN知：</b>

112、</p><p>　　l28 = Sqr（l162 + l12 - 2×COSα32×l16×l1） (4-26)由三角形CFQ知：</p><p>　　l23 = Sqr（l22 + l12 - 2×COSα32×l2×l1）

113、 (4-27)由Q點(diǎn)知：</p><p>　　α35= ∠CQV= 2π–α33-α24-α10 (4-28)在三角形CFQ中：</p><p>　　l12 = l232 + l32 - 2×COSα33×l23×l3

114、 </p><p>　　α33 = COS-1[（l232+l32- l12）/2×l23×l3] (4-29)在三角形NHQ中：</p><p>　　l132 = l272 + l212 - 2×COSα24×l27×l21 </p>&

115、lt;p>　　α24 =∠NQH=COS-1[l272+l212 -l132）/2×l27×l21] (4-30)在三角形HKQ中：</p><p>　　l292 = l272 + l242 - 2×COSα26×l27×l24 </p><p>　　α26 =∠HQK

116、=COS-1[l272+l242–l292）/2×l27×l24] (4-31)在四邊形HNQK：</p><p>　　∠NQH =α24 +α26 (4-32)</p>&l

117、t;p>　　α20 = ∠KQV=110° </p><p>　　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)我們就可以得到斗桿上各點(diǎn)的坐標(biāo)值。</p><p>　　4.5 包絡(luò)圖的繪制</p><p>　　挖掘包絡(luò)圖是指斗齒尖能達(dá)到的最大范圍所形成的封閉圖形，它與工作裝置的幾何參數(shù)及工作油缸的伸縮長(zhǎng)度或范圍有關(guān)。通過(guò)挖掘包絡(luò)圖能夠從幾

118、何上直觀地反映挖掘機(jī)最大的作業(yè)范圍、在極限位置上工作裝置各部件的幾何位置關(guān)系以及機(jī)構(gòu)的干涉情況，這些信息在一定程度上反映了工作裝置幾何參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性和整機(jī)的幾何性能。在挖掘機(jī)工作裝置機(jī)構(gòu)參數(shù)給定的情況下，不難繪制出挖掘機(jī)包絡(luò)圖。挖掘包絡(luò)圖的邊界一般由八段圓弧曲線組成，各圓弧的交接點(diǎn)分別為V1、V2……、V9。</p><p>　　運(yùn)用CAD得出挖掘包絡(luò)圖，繪圖步驟及過(guò)程如下：</p><p&

119、gt;　　V1-V2段：動(dòng)臂液壓缸最長(zhǎng)，斗桿液壓缸最短，鏟斗液壓缸由QV與FQ延長(zhǎng)線夾角16°伸到166°，由斗齒尖繞Q1點(diǎn)以Q1V1=1241mm為半徑轉(zhuǎn)動(dòng)形成。</p><p>　　V2-V3段：動(dòng)臂液壓缸最長(zhǎng)，鏟斗液壓缸最長(zhǎng)，斗桿液壓缸伸長(zhǎng)，使∠DFE=21°轉(zhuǎn)到∠DFE=141°，由斗齒尖繞F1點(diǎn)以F1V2=1777.7mm為半徑轉(zhuǎn)動(dòng)形成。</p>&

120、lt;p>　　V3-V4段：動(dòng)臂液壓缸最長(zhǎng)，斗桿液壓缸最長(zhǎng)，鏟斗液壓缸縮短，QV與FQ延長(zhǎng)線夾角127°縮85°至斗齒尖位于C、Q2連線上為止，由斗齒尖繞Q2點(diǎn)以Q2V3=1241mm為半徑轉(zhuǎn)動(dòng)形成。</p><p>　　V4-V5段：斗桿液壓缸最長(zhǎng)，鏟斗液壓缸固定，動(dòng)臂液壓缸縮短，∠ACB=127°縮至∠ACB=36°，由斗齒尖繞C點(diǎn)以CV4=2058mm為半徑轉(zhuǎn)動(dòng)

121、形成。</p><p>　　V5-V6段：動(dòng)臂液壓缸最短，斗桿液壓缸最長(zhǎng)，鏟斗液壓缸縮短，QV與FQ延長(zhǎng)線夾角85°縮至F、Q、V三點(diǎn)一線，即中V6位置，由斗齒尖繞Q3點(diǎn)以L3=1241mm為半徑轉(zhuǎn)動(dòng)形成。</p><p>　　V6-V7段：動(dòng)臂液壓缸最短，斗桿液壓缸固定，F(xiàn)、Q、V三點(diǎn)一線，斗桿液壓缸縮短，∠DFE=141°縮至∠DFE=21°，由斗齒尖繞F

122、2點(diǎn)以L2+L3=4003mm為半徑轉(zhuǎn)動(dòng)形成。</p><p>　　V7-V8段：動(dòng)臂液壓缸最短，斗桿液壓缸最短，鏟斗液壓缸縮短，使F、Q、V三點(diǎn)一線的姿態(tài)縮至斗齒尖位于C、Q4連線的延長(zhǎng)線上，即使C、Q、V三點(diǎn)一線為止，由斗齒尖繞Q4點(diǎn)以L3=1241mm為半徑轉(zhuǎn)動(dòng)形成。</p><p>　　V8-V9段：斗桿液壓缸最短，鏟斗液壓缸為上一弧段時(shí)的狀態(tài)，動(dòng)臂液壓缸由最短伸至最長(zhǎng)，由斗齒尖繞

123、C點(diǎn)以CV8=8928mm為半徑轉(zhuǎn)動(dòng)形成。</p><p>　　通過(guò)上述步驟后，將主要作業(yè)尺寸，各部件（動(dòng)臂，斗桿，鏟斗）的擺角范圍及極限姿態(tài)標(biāo)在包絡(luò)圖上，見附圖1.</p><p>　　第5章 整機(jī)理論挖掘力的確定</p><p>　　整機(jī)的理論挖掘力就是在考慮了主動(dòng)油缸的發(fā)揮能力、被動(dòng)油缸的限制條件、整機(jī)與地面的附著情況及整機(jī)的前、后傾穩(wěn)定性后在特定姿態(tài)和作業(yè)