斜坡壓實樣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計說明書終稿

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　斜坡壓實在道路安全中扮演著十分重要的角色。在道路的施工過程中，往往施工的環(huán)境十分惡劣，因此，對相關(guān)機(jī)械的要求很高。與此同時，很多使用小型手動壓實機(jī)、自重或者其他的夯實方法，這些在斜坡壓實方面就顯得十分無力了，很難實現(xiàn)?？紤]到這些后，本文借鑒機(jī)器人手臂原理，可以較好地實現(xiàn)斜坡壓實。</p><p>　　

2、本文的設(shè)計中，主要是參考機(jī)器人手臂的連桿原理，設(shè)計方案以TY220推土機(jī)為主牽引機(jī)，在TY220推土機(jī)一側(cè)連接壓實裝置。經(jīng)過相關(guān)結(jié)構(gòu)的運動分析后，了解到振動輥和壓實機(jī)構(gòu)的大臂是壓實機(jī)的重要部件。在本設(shè)計中，嚴(yán)格的對振動輥、和相關(guān)液壓缸以及大臂進(jìn)行了選型和計算，并且根據(jù)材料力學(xué)所學(xué)的知識進(jìn)行了相關(guān)的校核。由于設(shè)計要求主要是對機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計，所以液壓系統(tǒng)只是進(jìn)行了液壓缸的設(shè)計和選型。</p><p>　　關(guān)鍵詞：振動

3、輥；路基斜坡；液壓缸；大臂 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The roadbed side slope compaction has the vital significance in road safety. Because the work surfaces in construction of the side sl

4、ope is very narrow, it always has a high request to the construction machinery.t At the same time, because of the slope question, it is very difficult to control and achieve the perfect effect compactness for self-posses

5、sed or other ways to the majority of uses in the plane construction compacting plant. Based on these, this paper designed a robot at the same time </p><p>　　The design of this article is a reference link pri

6、nciple of robot arm, using arm, forearm, scaling mechanism, design of various institutions such as the appearance and combining TPZ5 subgrade slope type roller TY220 bulldozer as adopted by the host, in the side of the b

7、ulldozer linkage rigid connection design scheme of the compaction mechanism. According to the kinematic analysis of the structure,vibrating roller and big arm are key components in the device, so the scheme selection, in

8、 this pape</p><p>　　Key words: vibration roller;Subgrade slope;The hydraulic cylinder;The big arm</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><

9、;p>　　1.1 斜坡壓實機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外斜坡壓實裝置研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.1 國內(nèi)斜坡壓實裝置研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.2 國外斜坡壓實裝置研究現(xiàn)狀4</p><p>　　2 斜坡壓實機(jī)壓實裝置的設(shè)計思想、工作原理6</p><p>　

10、　2.1 斜坡壓實機(jī)壓實裝置的設(shè)計思想6</p><p>　　2.2 斜坡壓實機(jī)壓實裝置的工作原理6</p><p>　　3 振動輥的設(shè)計7</p><p>　　3.1 振動輥的系統(tǒng)參數(shù)及結(jié)構(gòu)圖7</p><p>　　3.1.1 振動頻率8</p><p>　　3.1.2 名義振幅8</p>

11、<p>　　3.1.3 振動加速度9</p><p>　　3.1.4 振動壓實機(jī)工作速度和壓實遍數(shù)9</p><p>　　3.1.5 振動機(jī)械激振器的激振力9</p><p>　　3.1.6 振動輥的振動功率10</p><p>　　3.1.7 振動輥的電機(jī)選擇10</p><p>　　3.2 振動

12、輥主要工作參數(shù)的設(shè)計計算11</p><p>　　3.2.1 壓實機(jī)的工作質(zhì)量及其分配11</p><p>　　3.2.2 振動輥的直徑和寬度11</p><p>　　3.3 振動機(jī)械激振器的分類及作用原理12</p><p>　　3.3.1 單幅激振器12</p><p>　　3.3.2 逆轉(zhuǎn)偏心塊疊加雙幅

13、激振器12</p><p>　　3.4 偏心塊的設(shè)計14</p><p>　　3.4.1 固定偏心塊的設(shè)計14</p><p>　　3.4.2 活動偏心塊的設(shè)計15</p><p>　　3.5 傳動軸的設(shè)計、校核16</p><p>　　3.5.1 確定軸徑16</p><p>　　

14、3.5.2 確定軸各段長度16</p><p>　　3.5.3 軸的校核16</p><p>　　3.6 振動輪減振支持結(jié)構(gòu)設(shè)計18</p><p>　　3.6.1 總剛度確定18</p><p>　　3.6.2 橡膠減振器的設(shè)計與計算19</p><p>　　3.6.3 減振器的校核20</p>

15、;<p>　　4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算21</p><p>　　4.1 工作原理21</p><p>　　4.2 明確載荷21</p><p>　　4.3 液壓缸載荷的組成與計算21</p><p>　　4.3.1 調(diào)姿機(jī)構(gòu)載荷計算23</p><p>　　4.3.2 水平伸縮臂載荷計算23&

16、lt;/p><p>　　4.3.3 大臂載荷計算23</p><p>　　4.4 液壓缸尺寸23</p><p>　　4.4.1 液壓缸的內(nèi)徑計算23</p><p>　　4.4.2 液壓缸外徑計算25</p><p>　　4.4.3 液壓缸缸筒長度計算25</p><p>　　4.5 液

17、壓缸型號的確定26</p><p>　　5 壓實裝置大臂設(shè)計27</p><p>　　5.1 壓實裝置大臂設(shè)計方案27</p><p>　　5.1.1 大臂連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計27</p><p>　　5.1.2 大臂各桿件長度的設(shè)計28</p><p>　　5.2 大臂機(jī)構(gòu)的運動學(xué)分析29</p>

18、<p>　　5.2.1 用矢量法對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析29</p><p>　　5.2.2 大臂機(jī)構(gòu)的動力分析31</p><p>　　5.3 搖桿的受力分析和強(qiáng)度計算32</p><p>　　5.3.1 搖桿的受力分析32</p><p>　　5.3.2 搖桿的強(qiáng)度計算33</p><p><

19、b>　　致 謝35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 斜坡壓實機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　近些年來，公路、鐵路、橋梁等工程項目的大力發(fā)展，斜坡壓實機(jī)也慢慢出現(xiàn)了。在這些大項

20、目的施工中，對安全、外觀都有著較高的規(guī)格。所以路基斜坡的壓實就非常必要了。在對防治滑坡有著很大的作用，實現(xiàn)了安全、穩(wěn)定的首要目標(biāo)。在1700年前，那時蒸汽機(jī)還尚未發(fā)明，從那時候修筑堤壩就已經(jīng)有了專門的斜坡壓實的作業(yè)了。當(dāng)時的人民修筑堤壩很多是用來防止洪水爆發(fā)，應(yīng)為早起的人民多少居住在沿海或者是河流水道旁，而安全十分重要，于是就由修筑堤壩二發(fā)展起來的斜坡壓實了。1705年蘇格蘭紐曼發(fā)明了蒸汽機(jī)，由此出現(xiàn)了用機(jī)械對道路和斜坡進(jìn)行壓縮作業(yè)，隨

21、之出現(xiàn)了最早期的壓路機(jī)。19世紀(jì)中葉，第一臺蒸汽驅(qū)動的 壓路機(jī)誕生了。振動壓路機(jī)的出現(xiàn)是在上個世紀(jì)30年代,振動壓路機(jī)逐漸代替了光輪壓路機(jī)。20世紀(jì)之初，出現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的壓路機(jī)，隨后出現(xiàn)了輪胎壓路機(jī)等等。20世紀(jì)70年代末期，出現(xiàn)了調(diào)頻振動壓路機(jī)和條幅振動壓路機(jī)，隨后帶動了斜坡壓實機(jī)的發(fā)展。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外斜坡壓實裝置研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 國內(nèi)斜坡

22、壓實裝置研究現(xiàn)狀</p><p>　　在1970年，在中國的斜坡壓實多是人工施工的方法。1980年代后，許多的企業(yè)，建筑商進(jìn)行很多的創(chuàng)新與改革，使用機(jī)械來逐漸的取代人工施工的方式。到今天為止，我們國家的斜坡壓實多是用改裝后的壓實機(jī)械進(jìn)行施工。已下就是中國斜坡壓實的發(fā)展過程。</p><p>　?。?）鐵路路堤斜坡振動壓實機(jī)</p><p>　　在1986年，在鐵道部

23、第四工程局的工作的幾位工程師，5人一起開發(fā)了一種壓實機(jī)械，專門用于鐵路的路基斜坡的夯實。紅旗100和3噸重的拖式振動壓實機(jī)二者一同作業(yè)。而此壓實機(jī)械的性能指標(biāo)也很不錯：第一次壓實就可達(dá)0.3米以上，壓實系數(shù)大于0.85，生產(chǎn)率是250--500．。壓實的效果較為滿意。并且還有多種用途，對于水填、高速公路的等都有不錯的效果。</p><p>　?。?）YZT10L平斜兩用的振動壓路機(jī)</p><

24、p>　　1989年，在陜西省，一水利機(jī)械廠第一臺YZT10L壓路機(jī)出現(xiàn)了，此振動壓路機(jī)可以平斜兩用。在水庫大壩坡面壓實時，在新疆維吾爾自治區(qū)首次便使用了YZTTOL平斜兩用振動壓路機(jī)，整個過程都十分順利，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。</p><p>　　該機(jī)是把W1001型挖掘機(jī)的斗桿和礦斗卸去，司機(jī)朝向斜坡的方向，在繼承里伸出一根鋼絲繩，由一組滑輪牽引著YZTIOL平斜兩用振動壓路機(jī)。該拖式振動壓路機(jī)的轉(zhuǎn)向鏈接為鉸連

25、接的方式進(jìn)行連接，它的轉(zhuǎn)動方向也很靈活。</p><p>　　YZTIOL平斜兩用振動壓路機(jī)對斜坡碾壓示意圖如圖1.1</p><p>　　圖1.1 斜坡碾壓示意圖</p><p>　　YZTIOL平斜兩用振動壓路機(jī)對斜坡坡腳處碾壓示意圖如圖1.2所示</p><p>　　圖1.2 斜坡坡腳處碾壓示意圖</p><p>

26、;<b>　?。?）懸掛式壓實機(jī)</b></p><p>　　掛式壓實機(jī)，將輪胎驅(qū)動或履帶驅(qū)動壓路機(jī)作為主機(jī)，再其后面懸掛一壓實裝置，進(jìn)而對斜坡壓實作業(yè)。</p><p>　　把壓實輪懸掛在懸掛在壓實機(jī)的吊臂上，通過壓路機(jī)的液壓驅(qū)動吊臂，使得壓實輪到達(dá)所需的工作范圍，或者斜坡。該類型懸掛式壓實機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1.3所示。</p><p>　

27、　圖1.3坡面振動壓路機(jī)懸掛裝置示意圖</p><p>　　1、2、3．油缸4．大臂桿5．小臂桿6．旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置7．軸承</p><p>　　8．球頭節(jié)9．球頭座 10．壓輪11．聯(lián)結(jié)板12．地面13．斜面</p><p>　?。?）TPZ5新型路基斜坡壓實機(jī)</p><p>　　TPZ5新型路基斜坡壓實機(jī)簡圖如圖1.4所示。TPZ5新型路基

28、斜坡壓實機(jī)以推土機(jī)作為主牽引機(jī)，將鏟斗卸下，安裝一個振動輥，進(jìn)行斜坡壓實，經(jīng)過各種性能的測試，滿足了相關(guān)要求。具有很大的推廣價值，并且成本也不算很高，經(jīng)濟(jì)便宜。</p><p>　　圖1.4 BPY型路基邊坡壓實機(jī)簡圖</p><p>　　1. 推土主機(jī) 2. 推土機(jī)機(jī)座 3. 振動輥框架 </p><p>　　4.振動輥 5.連桿機(jī)</p>&

29、lt;p>　　1.2.2 國外斜坡壓實裝置研究現(xiàn)狀</p><p>　　斜坡壓實的問題自上世紀(jì)60、79年代后，愈發(fā)受到各國重視。許多國家也忙著改裝各種機(jī)械對斜坡進(jìn)行壓實。1980年以來，海外的許多著名的大型壓路機(jī)公司，液壓機(jī)械公司等，著手研發(fā)各種用途的斜坡壓實機(jī)。</p><p>　?。?）改裝類斜坡壓實裝置</p><p>　　許多國外的壓路機(jī)公司開始研發(fā)

30、斜坡壓實機(jī)，瑞典的Dananpac公司、美國的Inigsoll．1iand公司，這些公司開始使用自動移動式振動板各，進(jìn)而來壓實鐵路、公路、堤壩的斜面。效率很高，并且壓實的度深也很理想。但是技術(shù)含量高，價格十分貴，在國內(nèi)鮮少使用。</p><p>　　1）瑞典Danapae公司壓實方法</p><p>　　查閱相關(guān)資料和國外施工機(jī)械產(chǎn)品的說明書，瑞典Danapae公司壓實方法常采用履帶式拖拉

31、機(jī)來牽引一臺拖式振動壓路機(jī)，例如瑞典Danapae公司。</p><p>　　1)用拖式振動的壓路機(jī)進(jìn)行路基斜坡壓實(圖1.5)；</p><p>　　2)用自行式振動壓路機(jī)進(jìn)行斜坡壓實施工作業(yè)（圖1.6）。</p><p>　　圖1.5 拖式振動壓路機(jī)進(jìn)行斜坡壓實 圖1.6 自行式振動壓路機(jī)進(jìn)行斜坡壓實</p><p>　　3)在

32、挖掘機(jī)上配備有專用的斜坡壓實鏟斗</p><p>　　據(jù)日本小松和日立兩家公司的施工機(jī)械產(chǎn)品，分別在PCl60、PCI00、PCd200、P1C220、HlTAC1Hl型全液壓挖掘機(jī)上配備有專用的斜坡壓實鏟斗或鏟來對鐵路、公路或者堤壩的斜面進(jìn)行壓實。</p><p>　?。?）斜坡壓實專用裝置</p><p>　　1) 德國Bomg斜坡壓實的壓路機(jī)</p>

33、;<p>　　德國Bomg公司生產(chǎn)的新一代h型系列壓路機(jī)中，用這種壓路機(jī)來對鐵路、公路或者堤壩的斜面進(jìn)行壓實。</p><p>　　2) 日本酒井CV55OD斜坡壓實機(jī)</p><p>　　日本的酒井公司，成功制造出CV55OD路基斜坡壓實機(jī)(如圖1.7所示)。對鐵路、公路或者堤壩的斜面進(jìn)行壓實，即使在土質(zhì)較軟的地面也可以非常好的達(dá)到效果。</p><p&

34、gt;　　圖1.7 日本酒井CV55OD大角度坡面的路基斜坡壓實機(jī)</p><p>　　1.3 斜坡壓實機(jī)的類型</p><p>　?。?）按壓實原理分：靜作用式斜坡壓實機(jī)，振動式斜坡壓實機(jī)，震蕩式斜坡壓實機(jī)。</p><p>　?。?）按碾壓輪分：光鋼輪斜坡壓實機(jī)，振動輪斜坡壓實機(jī)，羊腳輪斜坡壓實機(jī)。</p><p>　?。?）按機(jī)架分：整

35、體機(jī)架斜坡壓實機(jī)，鉸接機(jī)架斜坡壓實機(jī)。</p><p>　?。?）壓輪分：單輪斜坡壓實機(jī)，雙輪斜坡壓實機(jī)，三輪斜坡壓實機(jī)。</p><p>　?。?）設(shè)計屬于振動式斜坡壓實機(jī)、振動輪斜坡壓實機(jī)、鉸接機(jī)架斜坡壓實機(jī)、單輪斜坡壓實機(jī)。</p><p>　　2 斜坡壓實機(jī)壓實裝置的設(shè)計思想、工作原理</p><p>　　2.1 斜坡壓實機(jī)壓實裝置的

36、設(shè)計思想</p><p>　　將施工單位中經(jīng)常用到的TY220推土機(jī)作為為主牽引機(jī)，將安裝松土器的螺栓孔，連接一個懸臂梁，在懸臂梁上剛性地鉸接一個機(jī)器人手臂的連桿原理,所采用的液壓驅(qū)動的由大小臂、伸縮機(jī)構(gòu)、調(diào)姿機(jī)構(gòu)等組成的連桿機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)的下端連接壓實部件振動輥的框架。本設(shè)計邊坡壓實機(jī)壓實裝置的機(jī)構(gòu)示意圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1本設(shè)計中路基邊坡壓實裝置的機(jī)構(gòu)示意圖&

37、lt;/p><p>　　1. 大臂 2. 大臂液壓缸 3. 柱銷、彈簧銷 4. 小臂 5. 伸縮臂 6. 柱銷，彈簧銷 7. 伸縮臂液壓缸 8. 調(diào)姿液壓缸 9. 調(diào)姿機(jī)構(gòu) 10. 振動輥</p><p>　　2.2 斜坡壓實機(jī)壓實裝置的工作原理</p><p>　　在本文的設(shè)計中推土機(jī)作為主牽引機(jī)，通過液壓大臂，調(diào)姿機(jī)構(gòu)來控制振動輥對斜坡進(jìn)行壓

38、實作業(yè)。水平伸縮臂控制振動輥的橫向位移，通過大臂。和小臂控制振動輥的豎直方向的位移，具體如示意圖2.1所示。</p><p>　　大臂由三重四連桿機(jī)構(gòu)組合而成由液壓缸和連桿驅(qū)動，小臂采用平行四邊形結(jié)構(gòu)。通過水平液壓缸控制水平的伸縮臂，進(jìn)而控制了振動輥的水平方向的移動。對于振動輥的轉(zhuǎn)向問題，可以有調(diào)姿機(jī)構(gòu)控制。當(dāng)在壓實作業(yè)中碰見下面凹凸不平等情況，通過大臂，調(diào)姿機(jī)構(gòu)使得振動輥始終與壓實的工作面成直角狀態(tài)。其中振動輥

39、由振動裝置，通過振動來壓實斜面。</p><p><b>　　3 振動輥的設(shè)計</b></p><p>　　3.1 振動輥的系統(tǒng)參數(shù)及結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　本設(shè)計中的振動輥總體設(shè)計方案的結(jié)構(gòu)如圖3.1。振動方式依靠獨立的振動電機(jī)驅(qū)動，并且控制軸的轉(zhuǎn)向，在本設(shè)計中傳動軸承兩頭各裝有2組偏心塊，各組的偏心塊由活動偏心塊和固定偏心塊兩種；其中固

40、定偏心塊安裝穩(wěn)固在傳動軸上，傳動軸的正向轉(zhuǎn)動、反轉(zhuǎn)帶動活動偏心塊的正反轉(zhuǎn)，由此得來激振力由偏心距產(chǎn)生。</p><p>　　圖3.1 本次設(shè)計振動輪結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1.滾 筒 2. 固定偏心塊 3.傳動軸 4、5.墊圈 6. 軸承座端蓋 7.聯(lián)軸器 8.支承矩形鋼 9.振動電機(jī) 10.螺栓 11.橡膠減震 12.固定法蘭 13、14.連接螺栓 15.滾筒 <

41、/p><p>　　路基壓實機(jī)的振動輥的振動參數(shù)主要是振幅和頻率，此外任由部分衍生的參數(shù)?？梢酝ㄟ^振幅和頻率推導(dǎo)出：振動加速度、振動的功率以及激振力。其中振動功率是十分重要的數(shù)據(jù)，可以通過它來計算推導(dǎo)出先關(guān)參數(shù)，是不可缺少的。由于斜坡壓實的工作環(huán)境不用，振動功率也會隨之改變。因此要綜合開率求得振動的功率才更加合理。</p><p>　　3.1.1 振動頻率</p><p>

42、;　　通過激振力的作用，斜坡壓實機(jī)振動輥產(chǎn)生受迫振動，其中振動頻率（HZ）、角頻率和振動周期的計算公式如下：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　= 2 = （3.2）</p><p>　　= = （3.3）</p><p>　

43、　其中n—為激振器的轉(zhuǎn)速，。</p><p>　　通過上面公式知道，改變激振器的轉(zhuǎn)速便能夠改變振動頻率。本設(shè)計中，選擇頻率HZ之間,經(jīng)過計算可得，激振器轉(zhuǎn)速為1500～1800。此次設(shè)計的過程里，就是通過軸的轉(zhuǎn)速控制振動輪的變頻振動。</p><p>　　振動壓實機(jī)械的工作頻率選擇范圍有以下3種： </p><p>　　1）壓實路基 25～30Hz</

44、p><p>　　2）壓實次基層 25～40Hz</p><p>　　3）壓實路面 30～50Hz</p><p>　　3.1.2 名義振幅</p><p>　　通常情況下，名義振幅的大小僅僅由振動輥本身的質(zhì)量、激振器的靜偏心距的大小決定，與外部工作狀況及條件的無關(guān)。名義振幅也稱“理論振幅”。</p><p>　

45、　振動壓實機(jī)的名義振幅按照式3.4計算：</p><p><b>　　(3.4)</b></p><p>　　式中 —為激振器靜偏心距；</p><p>　　—下車質(zhì)量（振動輥質(zhì)量）。</p><p>　　在本次設(shè)計計算中，取振動輥的質(zhì)量為3。</p><p>　　當(dāng)斜坡壓實機(jī)振動輥質(zhì)量確

46、定之后，通過激振器的靜偏心距來確定名義振幅，靜偏心距是偏心距與偏心質(zhì)量的乘積。</p><p>　　振動壓實機(jī)械的名義振幅選擇范圍有以下3種：</p><p>　　1）壓實路基 1.4～2.0mm</p><p>　　2）壓實次基層 0.8～2.0mm</p><p>　　3）壓實路面 0.4～0.8mm</p>

47、;<p>　　本次設(shè)計計算中，斜坡壓實樣機(jī)振動輥的上車振幅為1.7mm；下車振幅為0.9mm。</p><p>　　3.1.3 振動加速度</p><p>　　當(dāng)名義振幅以及振動頻率確定完成，便要校核振動輥的振動加速度。</p><p><b>　　(3.5)</b></p><p>　　式中，—振動輥的

48、名義振幅，mm；</p><p>　　ω—振動輥的振動角頻率，Hz。</p><p>　　振動輥加速度的校核范圍：</p><p>　　壓實路面 4～7g</p><p>　　壓實基礎(chǔ) 5～10g</p><p>　　本次設(shè)計計算中，上車振幅為1.7mm；下車振幅為0.9mm。因為振動輥的動頻率在個范圍

49、之內(nèi)變化著，動輥下車頻率的最大值為30，初步選擇用范圍的最大值進(jìn)行初步校核。</p><p>　　在經(jīng)計算后，確定了振動加速度在壓實路基的范圍內(nèi)。</p><p>　　3.1.4 振動壓實機(jī)工作速度和壓實遍數(shù)</p><p>　　在鋪層厚度不變時，壓遍數(shù)與傳遞至被壓材料的能量成正比，傳遞至被壓材料的能量與碾壓速度成反比，因此要選擇恰當(dāng)?shù)膲核俣?。速度一般選擇在3km/

50、h～6Km/h的范圍內(nèi)，提高頻率并不表示著可以提高碾壓的速度，碾壓的速度還應(yīng)該保持在3km/h～6Km/h的范圍之間。研究數(shù)據(jù)表示，如果把碾壓的速度提高到5Km/h～7Km/h，達(dá)到同樣要求的密實度的碾壓遍數(shù)要增加50%。</p><p>　　3.1.5 振動機(jī)械激振器的激振力</p><p>　　斜坡壓實機(jī)振動輥的激振力：</p><p><b>　　(

51、3.6)</b></p><p>　　激振力的大小決定了斜坡壓實機(jī)對斜面的壓實力的大小，斜坡壓實機(jī)的總壓實力由激振力和靜軸荷共同決定。在相關(guān)的范圍之間，增加振動頻率會使得壓實效果增強(qiáng)，但是超出一定界限后增加振動頻率反而會使壓實效果不理想，并不是振動頻率越大壓實的效果越好；因此要確定最佳的振動頻率。</p><p>　　3.1.6 振動輥的振動功率</p><

52、p>　　振動壓實機(jī)械的振動功率是指振動壓實機(jī)的振動輥產(chǎn)生的振動并克服斜面的阻尼所消耗掉的功率。</p><p>　　振動功率的經(jīng)驗計算公式 ：</p><p><b>　　(3.7)</b></p><p>　　式中，———振動系統(tǒng)所消耗的功率，W；</p><p>　　———振動質(zhì)量（振動壓實機(jī)的下車質(zhì)量或振動輥

53、質(zhì)量），Kg；</p><p>　　———名義振幅，mm；</p><p><b>　　———振動輥數(shù)量；</b></p><p>　　———頻率修正系數(shù)，見表3.1。</p><p>　　表3.1 振動功率的頻率修正系數(shù)</p><p>　　本設(shè)計中，振動振幅和頻率不是一個確定的值，在一定的范圍

54、內(nèi)變化。在本文中初步選擇以下數(shù)值： </p><p><b>　　=25Hz</b></p><p><b>　　=1.7mm</b></p><p><b>　　代入進(jìn)行計算得：</b></p><p><b>　　=28050W</b></p&g

55、t;<p>　　3.1.7 振動輥的電機(jī)選擇</p><p>　　由公式 (3.8)</p><p>　　w=2?= (3.9)</p><p>　　得電動的轉(zhuǎn)速為1500r/min</p>&l

56、t;p>　　所選電動機(jī)的型號為Y132-4：</p><p>　　P額=7.5KW,滿載轉(zhuǎn)速1440r/min,最大轉(zhuǎn)矩2.2N·m。</p><p>　　查表可得：連接部分直徑為38mm。</p><p>　　3.2 振動輥主要工作參數(shù)的設(shè)計計算</p><p>　　振動壓實機(jī)振動輥的主要工作參數(shù)是外形尺寸、工作質(zhì)量等。&l

57、t;/p><p>　　3.2.1 壓實機(jī)的工作質(zhì)量及其分配</p><p>　　振動壓實機(jī)機(jī)架與振動輥質(zhì)量比通常應(yīng)在以下這個范圍之內(nèi)：</p><p>　　式中，——機(jī)架質(zhì)量；</p><p><b>　　——振動輪質(zhì)量。</b></p><p>　　經(jīng)驗表明，振動壓實機(jī)機(jī)架(上車質(zhì)量4.5噸）與振動

58、輥質(zhì)量（下車質(zhì)量3噸）比近似等于1.5時，能夠兼顧振動壓實機(jī)對地面的作用力和振動實路機(jī)對地面的能量沖擊。這時，振動壓實機(jī)具有較好的壓實效果。</p><p><b>　　即：</b></p><p>　　3.2.2 振動輥的直徑和寬度</p><p>　　當(dāng)振動壓實機(jī)振動輥的分配質(zhì)量保持一定時，振動輥越寬，振動壓實機(jī)械的線載荷越低，壓實影響深度

59、越小。反之，振動輥的寬度越窄，振動壓實機(jī)械的壓實影響深度便會越大。</p><p>　　當(dāng)振動輥分配質(zhì)量相同時，振動輥的寬度不可取得太小，同樣，振動輥的直徑也不可取的太小。振動輥的取值不能過小，也不能太大，以防止整機(jī)的重心過高。</p><p>　　線載荷的表達(dá)式如下：</p><p><b>　　(3.10)</b></p>&

60、lt;p>　　式中，——振動輥的分配載荷，N；</p><p>　　——振動輥寬度，cm。 </p><p>　　本次設(shè)計研究對象為單個振動輥，不能精確計算出振動輥的分配載荷的數(shù)值。所以，在本次設(shè)計計算中將振動輥的重量帶入計算，并不表示二者的含義一樣。</p><p>　　振動輥的寬度表達(dá)式如下：</p><p>　　本次設(shè)計中，振動輥

61、的質(zhì)量為3，重量29400N。為了符合實際，合理設(shè)計振動輪的直徑和寬度。并且借鑒相關(guān)實際產(chǎn)品的參數(shù)，于是選擇，振動壓實機(jī)械的靜線載荷為245N/cm,帶入振動輥的寬度表達(dá)式里計算：</p><p>　　其中，b的單位為cm。根據(jù)設(shè)計的要求，將輪的直徑設(shè)計為60cm。</p><p>　　3.3 振動機(jī)械激振器的分類及作用原理</p><p>　　3.3.1 單幅激振

62、器</p><p>　　單幅慣性激振器是一種能夠旋轉(zhuǎn)的偏心軸，有些是在振動軸上加裝一塊偏心質(zhì)量塊，如下圖3.2所示，像這種激振器通常只能夠產(chǎn)生一種振幅。</p><p>　　圖3.2 單幅激振器機(jī)構(gòu)形式</p><p>　　3.3.2 逆轉(zhuǎn)偏心塊疊加雙幅激振器</p><p>　　如圖所示振動輥偏心塊激振器簡圖，在圖3.3中一固定偏心塊和振動

63、軸固定連接，另外一活動的偏心塊套在振動軸上。</p><p>　　a．小振幅位置 b.大振幅位置</p><p>　　圖3.3 變更偏心軸旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生雙振幅機(jī)構(gòu)</p><p>　　振動軸順時針旋轉(zhuǎn)時，如上圖A所示，振動輥活動偏心塊與振動輥固定偏心塊的靜偏心距二者相減，結(jié)果產(chǎn)生了小振幅；振動軸逆時針

64、旋轉(zhuǎn)時，如上圖B所示，振動輥活動偏心塊與振動輥固定偏心塊的靜偏心距兩者相加，結(jié)果產(chǎn)生了大振幅。由此可得，在不改變偏心塊質(zhì)量的過程中，通過改變振動軸旋轉(zhuǎn)的方向，便可以改變靜偏心距，實現(xiàn)了控制斜坡壓實樣機(jī)工作振幅的大小。</p><p>　　對于雙幅激振器的機(jī)構(gòu)形式有很多類型，像正反轉(zhuǎn)調(diào)幅機(jī)構(gòu)，如圖3.4所示；這種類型的調(diào)幅激振器結(jié)構(gòu)較為簡單，不用專門的調(diào)節(jié)控制裝置，就可以很容易的完成調(diào)節(jié)壓路機(jī)振幅的功能，同時不會產(chǎn)

65、生額外的功率損失。但是，這種激振器有一定局限性，僅可以完成大小兩種振幅，而且只能通過振動軸正反轉(zhuǎn)控制。</p><p>　　a．順時針旋轉(zhuǎn) b.逆時針旋轉(zhuǎn)</p><p>　　圖3.4 振動調(diào)幅機(jī)構(gòu)示意圖</p><p>　　1.活動偏心塊 2.振動軸 3.擋銷 4.固定偏心塊</p><p>

66、　　3.4 偏心塊的設(shè)計</p><p>　　3.4.1 固定偏心塊的設(shè)計</p><p>　　圖3.5 固定偏心塊</p><p>　　如圖3.5所示，由軸設(shè)計得，又：</p><p><b>　?。?.11）</b></p><p><b>　　設(shè)置，，則由：</b>&l

67、t;/p><p><b>　?。?.12）</b></p><p>　?。ǎ?（3.13）</p><p><b>　　材料為45鋼，。</b></p><p>　　可知，偏心塊重合時偏心距最大 (3.14)</p><p&

68、gt;　　大振幅下的激振力為130KN，可得偏心塊厚度，所設(shè)計的偏心塊三維圖如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 固定偏心塊三維圖</p><p>　　3.4.2 活動偏心塊的設(shè)計</p><p>　　圖3.7 活動偏心塊</p><p>　　如圖3.7所示，由軸設(shè)計得，又：</p><p><b>

69、;　?。?.15）</b></p><p><b>　　設(shè)置，，則由：</b></p><p><b>　?。?.16）</b></p><p><b>　?。?.17）</b></p><p><b>　　材料為45鋼，。</b></p

70、><p>　　可知，偏心塊重合時偏心距最大，由：</p><p><b>　　(3.18)</b></p><p>　　大振幅下激振力為130KN，可得偏心塊厚度，所設(shè)計的偏心塊三維圖如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 活動偏心塊三維圖</p><p>　　3.5 傳動軸的設(shè)計、校核<

71、;/p><p>　　圖3.9 傳動軸二維結(jié)構(gòu)</p><p>　　軸的基本結(jié)構(gòu)如圖3.9所示，材料為45鋼。</p><p>　　3.5.1 確定軸徑</p><p>　　d12: 取，則，又因為，其中為電機(jī)軸徑，所以選。</p><p>　　d23: 由于軸只受徑向力，所以選擇深溝球軸承，查表選擇型號為6007軸承，，，

72、。所以。</p><p>　　: 型號6007的深溝球軸承安裝尺寸，所以。</p><p><b>　　: 由上可以得到。</b></p><p>　　3.5.2 確定軸各段長度</p><p>　　: 根據(jù)電機(jī)軸直徑和直徑查表選擇聯(lián)軸器的型號為LT5-彈性套柱銷聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器的孔長B=84mm，所以。</p&g

73、t;<p>　　: 軸承座總長，墊圈厚度，所選螺栓，所以，取</p><p>　　: 由前文可知：活動偏心塊厚度為，固定偏心塊厚度為，所以。</p><p>　　: 此軸段的長度定為。</p><p><b>　?。?總長。</b></p><p>　　3.5.3 軸的校核</p><p

74、><b>　?。?）扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度</b></p><p>　　由： (3.19)</p><p><b>　　其中：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，</b></p><p><b>　?。狠S受到的扭矩，</b></p><p><b>　　: 抗

75、扭截面系數(shù)，</b></p><p><b>　　: 軸的轉(zhuǎn)速，</b></p><p>　　: 軸傳遞的功率，kw</p><p><b>　　: 軸徑</b></p><p>　　代入數(shù)據(jù)可求得，符合要求。</p><p><b>　　表3.2 軸材

76、料和</b></p><p>　?。?）按彎曲合成強(qiáng)度計算</p><p>　　軸承受的最大載荷為130KN，作用點為軸的中點，。</p><p>　　圖3.10 軸上受力與彎矩圖</p><p>　　傳動軸的受力情況及彎矩圖如圖3.10所示，彎矩最大值為13000 N· mm，由公式</p><p&

77、gt;　　其中:軸的計算應(yīng)力，</p><p><b>　?。狠S受到的扭矩，</b></p><p>　　: 抗扭彎截面系數(shù)，</p><p><b>　?。狠S受到的彎矩，</b></p><p>　　因為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力時，</p><p>　　得：=10.59M

78、pa，又45鋼的許用彎曲應(yīng)力[σ-1]=55Mpa，，所以符合要求。</p><p>　　圖3.11 軸的三維圖</p><p>　　3.6 振動輪減振支持結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　3.6.1 總剛度確定</p><p>　　本設(shè)計中采用單自由度振動系統(tǒng)計算方法，通過將斜坡壓實機(jī)簡化成具有一個自由度的振動系統(tǒng)，如圖3.12所示，只有一個自

79、由度。</p><p>　　圖3.12 單自由度振動系統(tǒng)計算方法</p><p>　　則：該系統(tǒng)的傳遞效率</p><p><b>　　(3.20)</b></p><p><b>　　式中， ：傳遞率</b></p><p><b>　　：頻率比</b>

80、;</p><p>　　：振動壓路機(jī)的工作頻率</p><p>　?。和局袛?shù)字模型的振動頻率</p><p>　　其中，=，為系統(tǒng)總剛度，為機(jī)構(gòu)質(zhì)量。一般來說，傳遞到機(jī)架的振幅越小，減振效果越好，即取，代入公式可得：</p><p><b>　?。?.21）</b></p><p>　　式中，——

81、斜坡壓實機(jī)的上車當(dāng)量質(zhì)量， Kg；</p><p>　　——斜坡壓實機(jī)的工作頻率， Hz。</p><p>　　3.6.2 橡膠減振器的設(shè)計與計算</p><p>　　橡膠減振器的作用主要體現(xiàn)在對振動系統(tǒng)的阻尼減振方面，阻尼減振便是通過將振動的能量轉(zhuǎn)變成熱能，進(jìn)而損耗掉，完成減振的目的。主要是通過提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的阻尼來降低或消除機(jī)械振動，從而可以提高機(jī)械的動態(tài)穩(wěn)定性。

82、</p><p><b>　?。?）材料</b></p><p>　　減振器采用丁腈橡膠，硬度在40~60HB之間，這里取50HB。</p><p>　　表3.3 橡膠硬度與彈性模量E和剪切彈性模量G的對應(yīng)值</p><p><b>　?。?）幾何尺寸</b></p><p>

83、;　　對于圓形非變徑減振器的幾何尺寸可按下面的公式計算：</p><p>　　0.4≤≤0.8 （3.22）</p><p>　　式中，：圓形截面減振器高度</p><p>　　：圓形截面減振器直徑</p><p>　　根據(jù)這一原則，可將減振器的尺寸設(shè)計為，。</p><p>　?。?）

84、剛度設(shè)計與計算</p><p>　　減振器的動剛度： （3.23）</p><p>　　式中，：減振器的截面積</p><p><b>　?。杭羟斜碛^彈性模量</b></p><p><b>　?。簻p振器的高度</b></p><p

85、><b>　?。簞觿偠认禂?shù)</b></p><p>　　表3.4 橡膠硬度與動剛度系數(shù)對應(yīng)表</p><p>　　查表可得計算結(jié)果。選擇橡膠硬度為，則動剛度系數(shù)為1.2。</p><p>　　3.6.3 減振器的校核</p><p>　　對于單自由度模型來說，減振效果可按下式計算：</p><p

86、><b>　?。?.24）</b></p><p>　　式中，：機(jī)架振幅與振動輪振幅之比，稱為隔振系數(shù)，為1%～6%。</p><p><b>　　：系統(tǒng)激振頻率</b></p><p><b>　?。簡巫杂啥裙逃蓄l率</b></p><p><b>　　其中，

87、=，代入得。</b></p><p>　　綜合考慮，取橡膠減振器高度，直徑，硬度。</p><p>　　圖3.13 減震器的三維圖</p><p>　　4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算</p><p><b>　　4.1 工作原理</b></p><p>　　根據(jù)本設(shè)計中，斜坡壓實裝置的液壓部

88、分是由推土機(jī)的液壓泵來改裝，驅(qū)動斜坡壓實裝置中的大臂、伸縮臂、振動輥的調(diào)姿機(jī)構(gòu)。</p><p>　　a.油缸驅(qū)動壓實裝置的大臂做俯仰運動,完成對壓實裝置的坐垂直地面位移。</p><p>　　b.壓實裝置的小臂采用四連桿機(jī)構(gòu),姿勢不變,從而保證了伸縮臂與受壓面的姿態(tài)穩(wěn)定，相對距離不變。</p><p>　　c.壓實裝置的水平伸縮臂能在水平方向進(jìn)給,確保振動輥做水平

89、方向移動并且保持姿勢穩(wěn)定。</p><p>　　d.調(diào)整壓實裝置振動輥姿態(tài)可有調(diào)姿油缸控制,使得振動輥與受壓面垂直。</p><p><b>　　4.2 明確載荷</b></p><p>　　通常在設(shè)計任務(wù)書的主機(jī)規(guī)格中,一般都可以直接了解到作用于液壓執(zhí)行元件的載荷。一般，主機(jī)的載荷是由機(jī)械傳動的緣由作用到液壓的執(zhí)行元件上,就必需經(jīng)過計算方能確

90、定。當(dāng)用理論分析所確定的液壓執(zhí)行元件的載荷,一定要全面分析其全部可能組成的項目；如摩擦載荷、工作載荷、慣性載荷和背壓載荷等。</p><p>　　4.3 液壓缸載荷的組成與計算</p><p>　　作用在活塞桿上的力主要有外部載荷、工作載荷、以及導(dǎo)軌的摩擦力和由于速度變化所產(chǎn)生的慣性力。</p><p>　　工作載荷：一般情況下，常見的工作載荷主要有作用于活塞桿軸線

91、上的重力、橫向切削力、擠壓力等等。這些作用力的方向與活塞運動方向相有關(guān)。當(dāng)作用力的方向和活塞運動方向相同時，則取值為負(fù)值，相反時為正。</p><p><b>　　導(dǎo)軌摩擦載荷:</b></p><p>　　對于平導(dǎo)軌： （4.1）</p><p>　　式中， ：運動部件所受的重力，N：</p><p

92、>　　: 外載荷作用在導(dǎo)軌上的正壓力，N；</p><p>　?。耗Σ料禂?shù)，見表4.1；</p><p>　　表4.1 摩擦系數(shù) </p><p>　　慣性載荷Fa： （4.2）</p><p>　　式中 — 重力加速度,</p><p>　　—速度變化量

93、</p><p>　　—起動或制動時間 </p><p>　　上面三種載荷相加之和稱為液壓缸的外部載荷。</p><p><b>　　起動加速時：</b></p><p><b>　　穩(wěn)態(tài)運動時：</b></p><p><b>　　減速制動時：</b&g

94、t;</p><p>　　工作載荷并非在每個階段都有,如在該階段沒有工作,則。</p><p>　　除了外部載荷凡外,作用于活塞上的載荷還包括液壓缸密封處的摩擦阻力,由于各種缸的密封材質(zhì)和密封方式不一樣,密封阻力很難通過精確計算求得,因此一般估算：</p><p>　　式中,—液壓缸的機(jī)械效率,通常取之間。</p><p><b>

95、　　計算</b></p><p>　　說明：為振動輥質(zhì)量，為3000kg。</p><p>　?。?:調(diào)姿缸活塞受力 （4.3）</p><p>　??； ：水平伸縮臂承受正壓力 （4.4） </p><p>　　； :調(diào)姿機(jī)構(gòu)受力 （4.5）</p&g

96、t;<p>　　，：大臂承受正壓力，，， （4.6）</p><p>　　,：大臂承受工作壓力= </p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　4.3.1 調(diào)姿機(jī)構(gòu)載荷計算</p><p>　　假設(shè)起動時，振動輥與調(diào)姿機(jī)構(gòu)夾角為0，則</p&g

97、t;<p>　　起動加速：= （4.8）</p><p>　　穩(wěn)態(tài)運動：= （4.9）</p><p>　　減速制動：= （4.10）</p><p>　　4.3.2 水平伸縮臂載荷計算</p><p>　　（1）起動加速： （4.11）</p><

98、;p>　　（2）穩(wěn)態(tài)運動： （4.12）</p><p>　?。?）減速制動： （4.13）</p><p>　　4.3.3 大臂載荷計算</p><p>　?。?）起動加速： （4.14）</p><p>　?。?）穩(wěn)態(tài)運動： （4.15）</p&

99、gt;<p>　?。?）減速制動： （4.16）</p><p><b>　　4.4 液壓缸尺寸</b></p><p>　　液壓缸的主要尺寸為缸筒內(nèi)徑即活塞的直徑、液壓缸外徑、液壓缸有效作用面積及缸筒長度等。</p><p>　　4.4.1 液壓缸的內(nèi)徑計算</p><p>　　液壓缸

100、的主要設(shè)計如圖4.1所示，a為活塞桿工作在受壓狀態(tài)，b為活塞桿工作在受拉狀態(tài)。</p><p>　　圖4.1 液壓缸活塞桿工作狀態(tài)</p><p>　　活塞桿受壓時： （4.17）</p><p>　　活塞桿受拉時： （4.18）</p><p>　　式中，=，=），為活塞直徑，

101、為活塞桿直徑，為液壓缸工作腔壓力，為液壓缸回油腔壓力。取值可按表4.2來取。</p><p>　　表4.2 各種回路背壓力取值表</p><p>　　用桿徑比式，其比值可按表4.3和表4.4選取。</p><p>　　表 4.3 按工作壓力選取</p><p>　　表4.4 按速比要求確定</p><p>　　表中是無

102、桿腔進(jìn)油時活塞運動速度，是有桿腔進(jìn)油時活塞運動速度。</p><p>　　由上可得公式： （4.19）</p><p><b>　　代入可得：</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p&

103、gt;<p><b>　　，</b></p><p>　　4.4.2 液壓缸外徑計算</p><p>　　液壓缸外徑液壓缸內(nèi)徑液壓缸筒壁厚() （4.20）</p><p><b>　　缸厚的校核如下：</b></p><p>　　對于中高壓系統(tǒng)，液壓缸缸筒厚度一般按

104、厚壁筒計算。</p><p><b>　　（4.21）</b></p><p>　　式中：是試驗壓力，工作壓力時，。</p><p>　　是缸體材料的許用應(yīng)力，= （4.22）</p><p>　　——材料抗拉強(qiáng)度，Mpa;</p><p>　　——安全系

105、數(shù),一般取。</p><p><b>　　其中：鍛鋼，</b></p><p><b>　　鑄鋼，</b></p><p><b>　　鋼管，</b></p><p><b>　　鑄鐵。4]</b></p><p>　　取,；代入計

106、算可得：</p><p><b>　　調(diào)，水，大</b></p><p>　　把計算得到的構(gòu)液壓的缸缸筒厚度、水平伸縮臂液壓缸的缸筒壁厚以及大臂機(jī)構(gòu)液壓缸的缸筒壁厚帶入式4.19中，計算得到調(diào)姿機(jī)構(gòu)液壓缸外徑、水平伸縮臂液壓缸外徑及大臂液壓缸外徑，分別是112mm、139mm及178mm。</p><p>　　4.4.3 液壓缸缸筒長度計算&l

107、t;/p><p>　　計算液壓缸缸筒長度不得涉及活塞桿長度。因活塞桿一般為細(xì)長桿，當(dāng)活塞</p><p>　　桿的最大允許計算長度時，可以通過歐拉公式推導(dǎo)出：</p><p>　　= （4.23）</p><p>　　式中，：活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力，</p><p>

108、　?。夯钊麠U縱向壓縮力,KN</p><p><b>　?。喊踩禂?shù)，通常為</b></p><p><b>　?。翰牧系膹椥阅?shù)</b></p><p>　?。夯钊麠U橫截面慣性矩； 圓截面</p><p>　?。阂簤焊啄┒藯l件系數(shù)</p><p>　　化簡上式可得：

109、 （4.24）</p><p>　　式中，：最大計算長度,mm;</p><p>　?。阂簤焊變?nèi)徑,mm;</p><p>　　：活塞桿直徑,mm;</p><p><b>　?。汗ぷ鲏毫?Mpa</b></p><p>　　兩端鉸接時，，

110、代入公式可得：，，。</p><p>　　4.5 液壓缸型號的確定</p><p>　　由上面的計算可以得到：大臂處液壓缸的型號為HSG-160/d,水平伸縮桿處液壓缸型號為HSG-125/d,調(diào)姿機(jī)構(gòu)的型號為HSG-100/d。</p><p>　　5 壓實裝置大臂設(shè)計</p><p>　　5.1 壓實裝置大臂設(shè)計方案</p>

111、<p>　　其機(jī)構(gòu)簡圖如圖5.1所示。壓實裝置大臂機(jī)構(gòu)是兩個平行四連桿機(jī)構(gòu)ABHJ和BEFD組成，二者由三角塊BDH連接。通過平行四連桿機(jī)構(gòu)的原理得到，當(dāng)桿BD處于鉛垂?fàn)顟B(tài)時， EF桿一定處于鉛垂?fàn)顟B(tài)。</p><p>　　圖5.1 三重四連大臂機(jī)構(gòu)簡圖5]</p><p>　　5.1.1 大臂連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　如圖5．2所示，設(shè)軸與軸

112、的夾角為，與軸的夾角為、與的夾角為、軸與的夾角為，AB、BC、CD、CE和AD的桿長分別為，設(shè)。若連桿上的點E在坐標(biāo)中的坐標(biāo)為，則有：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p><b>　　或：</b></p><p><b>　?。?.2）</b></p><

113、;p><b>　　由上可得：</b></p><p><b>　　化簡后的：</b></p><p><b>　　（5.3） </b></p><p>　　圖5.2 大臂機(jī)構(gòu)的計算簡圖</p><p>　　在坐標(biāo)系中表示的E點曲線方程：</p><

114、p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　而在坐標(biāo)系中，軸是由軸繞逆時鐘旋轉(zhuǎn)角，點在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為x、y，則有：</p><p><b>　　（5.5）</b></p><p>　　代入可得： （5.6）</p><p>　　因為要求E點軌跡

115、為近似鉛垂線，現(xiàn)設(shè)E點在卻坐標(biāo)中依次經(jīng)過(2，1)，(2，2)，(2，2．5)，(2，3)，(2，3．5)，(2，4)，(2，4．5)和(2，5)等7個點，將它們代入公式中，解得結(jié)果如下：</p><p><b>　　，,</b></p><p>　　5.1.2 大臂各桿件長度的設(shè)計</p><p>　　振動輥到受壓面的最佳距離為，現(xiàn)在取。設(shè)小

116、臂最低絞的中心到振動輥的最大距離為，因大臂仰起而升起的垂直距離為，則有:</p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　設(shè)AB桿的長度為，則BE桿的長度為，通過上述知道，ABE三鉸點不可能共線，為了使計算變得的簡單，我們假設(shè)這三點在同一條直線上,則有：</p><p><b>　?。?.8）</b>&

117、lt;/p><p><b>　　得：。</b></p><p>　　由上可知各桿的長度如下：</p><p><b>　　，，。</b></p><p>　　5.2 大臂機(jī)構(gòu)的運動學(xué)分析</p><p>　　5.2.1 用矢量法對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析</p><p

118、>　　矢量法的解題方法是：(1)確定比例尺，畫出給定位置的機(jī)構(gòu)運動簡圖；(2)計算出運動件中心的速度和加速度；(3)寫出矢量方程；(4)用作圖法求解。</p><p>　　根據(jù)上述的解題方法先作出機(jī)構(gòu)的矢量圖。如圖5.3所示：</p><p>　　圖5.3 連桿運動分析矢量圖</p><p>　　圖中四連桿機(jī)構(gòu)的四鉸點ABCD正好是一個封閉的四邊形，可以列出機(jī)

119、構(gòu)的復(fù)數(shù)矢量方程為：</p><p><b>　?。?.9）</b></p><p>　?。?）機(jī)構(gòu)的位移分析</p><p>　　將上式用歐拉公式展開得：</p><p><b>　　整理得：</b></p><p><b>　　（5.10）</b>&

120、lt;/p><p>　　將兩式化簡得E點的軌跡方程為：</p><p><b>　　（5.11）</b></p><p>　?。?）機(jī)構(gòu)的速度分析</p><p>　　設(shè)圖5.3中的是一個關(guān)于時間的函數(shù)，現(xiàn)在分別對其求導(dǎo)，可知AB桿、BE桿和CD桿的角速度和?，F(xiàn)將式(5.9)對t求導(dǎo)，得：</p><p&

121、gt;<b>　　（5.12）</b></p><p><b>　　將式中各項乘以得：</b></p><p><b>　?。?.13）</b></p><p><b>　　展開可得：</b></p><p><b>　?。?.14）</b

122、></p><p><b>　　可得：</b></p><p><b>　?。?.15） </b></p><p>　　式（5.15）即為機(jī)構(gòu)的角速度方程式。各點的速度只要用相對角速度乘以桿件的桿長即可，故得E點速度如下：</p><p><b>　　(5.16)</b>

123、</p><p>　　將已有數(shù)據(jù)代入式（5.16）可得E點速度約等于零，既E點速度保持在一條近似的數(shù)值線上，這也證明機(jī)構(gòu)的設(shè)計符合設(shè)計要求。</p><p>　?。?）機(jī)構(gòu)的速度分析</p><p>　　設(shè)AB、、桿的角加速度分別為、、,對式（5.9）進(jìn)行時間的二次求導(dǎo)，得到關(guān)于加速度的方程如下：</p><p><b>　　(5.

124、17) </b></p><p><b>　　將式中各項乘以得：</b></p><p><b>　　(5.18)</b></p><p>　　將上式展開，由于其實部和虛部分別相等，得：</p><p><b>　?。?.19）</b></p><

125、;p>　　式(5．19)即為AB桿和BE桿角加速度的代數(shù)表達(dá)式。由角加速度乘以各桿件的桿長即可得各點的線加速度。設(shè)E點線加速度為，則有：</p><p><b>　　(5.20)</b></p><p>　　將a、b、c、e以及、用表示，代入式(5．20)，得，即E點加速度將穩(wěn)定在一條近似豎直的直線上。再者前面得出E點速度也穩(wěn)定在一條豎直的直線上，由此得出 E點

126、的運動軌跡會保持近似直線運動。</p><p>　　5.2.2 大臂機(jī)構(gòu)的動力分析</p><p>　　對機(jī)構(gòu)的動力分析的方法是：</p><p>　　(1)畫出機(jī)構(gòu)運動簡圖、計算出各構(gòu)件的角加速度，及其重心的加速度；</p><p>　　(2)計算出各構(gòu)件的慣性力及其作用位置；</p><p>　　(3)列出力的平衡