買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 目錄 1 前言 . （ 2） . （ 2） 壓挖掘機(jī)研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài) . （ 6） 外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài) . （ 6） 內(nèi)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài) . （ 3） 文研究的主要內(nèi)容 . （ 5） 2 液壓正鏟挖掘機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)分析 . （ 6） 壓正鏟挖掘機(jī)的基本組成和工作原理 . （ 6） 作裝置結(jié)構(gòu)方案的確定 . （ 7） 作裝置運(yùn)動(dòng)分析 . （ 10） . （ 10） . （ 12） . （ 17） 3 工作裝置尺寸的設(shè)計(jì)確定 . （ 21） . （ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ） （ 23） . （ 23） 缸鉸點(diǎn)及行程確定 . （ 23） . （ 23） 桿油缸鉸點(diǎn)及行程確定 . （ 23） 斗油缸鉸點(diǎn)及行程確定 . （ 24） . （ 24） 臂與平臺(tái)鉸點(diǎn)位置 . （ 20） 臂及斗桿長(zhǎng)度的確定 . （ 20） 構(gòu)轉(zhuǎn)角范圍確定 . （ 20） 油缸鉸點(diǎn)及行程確定 . （ 29） . （ 29） . （ 32） 點(diǎn)及行程確定 . （ 35） . （ 37） 4 結(jié)論 . （ 38） 參考文獻(xiàn) . （ 39） 致謝 . （ 40） 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 1 引言 目前我國(guó)露天礦的開采規(guī)模逐漸擴(kuò)大，為了適應(yīng)日益增大的礦用汽車鏟裝的需要，這就需要較大斗容的挖掘機(jī)，由于挖掘機(jī)愈大，每單位土石方的施工成本愈低，而液壓挖掘機(jī)較機(jī)械式挖掘機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，但是國(guó)內(nèi)對(duì)大型液壓正鏟挖掘機(jī)的研究較少，液壓挖掘機(jī)工作裝置是完成挖掘機(jī)各項(xiàng)功能的 主要構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)的合理性直接影響到挖掘機(jī)的工作性能和可靠性，對(duì)其研究是整機(jī)開發(fā)的基礎(chǔ)，對(duì)工作裝置進(jìn)行優(yōu)化，目的在于縮短研究和開發(fā)周期，降低產(chǎn)品成本，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，本課題的任務(wù)就在于此。 現(xiàn)代化建設(shè)速度，在很大程度上取決于各種工程建設(shè)速度，而工程機(jī)械水平的高低，又直接對(duì)工程建設(shè)速度發(fā)揮著促進(jìn)或抑制作用。傳統(tǒng)研發(fā)管理及設(shè)計(jì)方法只是被動(dòng)地重復(fù)分析產(chǎn)品的性能，而不是主動(dòng)地設(shè)計(jì)產(chǎn)品的參數(shù)。作為一項(xiàng)設(shè)計(jì)，不僅要求方案可行、合理，而且應(yīng)該是某些指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)的理想方案。隨著電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)，已經(jīng)可以用現(xiàn) 代化的設(shè)計(jì)方法和手段進(jìn)行設(shè)計(jì)，來滿足對(duì)機(jī)械產(chǎn)品提出的要求。利用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，人們就可以從眾多的設(shè)計(jì)方案中尋找出最佳設(shè)計(jì)方案，從而大大提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量?？煽啃允俏覈?guó)工程機(jī)械的致命弱點(diǎn)，我們要正視差距，增強(qiáng)科研開發(fā)力度，提高技術(shù)水平，更多地發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高質(zhì)量產(chǎn)品，進(jìn)一步促進(jìn)工程機(jī)械的發(fā)展。 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 壓挖掘機(jī)研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài) 挖掘機(jī)作為一種典型的土石方施工設(shè)備，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中起著十分重要的作用，因此加強(qiáng)對(duì)挖掘機(jī)的研究具有十分重要的意義，隨著能源的緊缺和人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的 增強(qiáng)，節(jié)能技術(shù)研究成為同行學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)沒隨著人類空間獲活動(dòng)的延伸，以及人類對(duì)挖掘機(jī)工作環(huán)境與功能要求的延伸，在遙控挖掘機(jī)和機(jī)器人化挖掘機(jī)研究方面正進(jìn)行不懈努力，遙控挖掘機(jī)的研究離實(shí)用化已經(jīng)不遠(yuǎn)，開發(fā)智能化的多功能挖掘機(jī)并使之成為真正的挖掘機(jī)器人還是人們追求的目標(biāo)。由于挖掘作業(yè)中負(fù)載變化劇烈，有些學(xué)者已經(jīng)開始將振動(dòng)挖掘方式運(yùn)用于減少挖掘阻力，減低功率消耗以及延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命方面的研究。近年來，隨著人類對(duì)自然的開發(fā)，挖掘機(jī)也朝著大型化大功率化發(fā)展，從而滿足人類對(duì)大型工程的需求。 外的研究現(xiàn)狀及發(fā) 展動(dòng)態(tài) 1）國(guó)外產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì) 1950 年在意大利生產(chǎn)了第一臺(tái)液壓挖掘機(jī)，由于其挖掘能力強(qiáng)、生產(chǎn)率高、通用性好、操縱輕便等特點(diǎn)，在工程建設(shè)施工中起著重要的作用。六十年代，隨著西方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，液壓挖掘機(jī)需求數(shù)量急劇上升，但大多數(shù)屬于中小型液壓挖掘機(jī)。七十年代開始，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和大型水電工程及大型露天礦建設(shè)的需要，液壓挖掘機(jī)向高速、高壓、大斗容、大功率發(fā)展。隨著液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量的提高和使用范圍的擴(kuò)大，世界上著名的挖掘機(jī)生產(chǎn)商紛紛采用各種高新技術(shù)，來提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)外的一些公司開始研制大型礦用液壓挖掘機(jī)， 其中以德國(guó)、法國(guó)產(chǎn)品居多 。 在液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品功能方面，液壓挖掘機(jī)工作裝置向多功能化的方向發(fā)展。當(dāng)液壓挖掘機(jī)配置不同的作業(yè)裝置時(shí)，可以用來吊、夾、推、刮、松、挖、裝、銑削、拆除、清除和壓實(shí)等作業(yè)，且大都采用快換裝置，駕駛員在駕駛室內(nèi)就可以完成作業(yè)裝置的更換，一般在 2分鐘內(nèi)就可以完成作業(yè)裝置的更換。工作裝置中動(dòng)臂、斗桿結(jié)構(gòu)變化多樣，擴(kuò)展了主機(jī)的使用功能。隨著傳統(tǒng) 型和通用型產(chǎn)品樣機(jī)減少，一些有特殊構(gòu)造的、有特色的產(chǎn)品和多功能的產(chǎn)品備受用戶的青睞，這些多用途作業(yè)裝置大大擴(kuò)展了液壓挖掘機(jī)的功用，提高了產(chǎn)品的施工適用 性。同時(shí)也體現(xiàn)了各廠家市場(chǎng)差異化的產(chǎn)品發(fā)展戰(zhàn)略和各自的技術(shù)水平。所以，研究專業(yè)性的挖掘機(jī)設(shè)計(jì)理論、方法甚至是專用軟件，以便縮短設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品性能和可靠性，快速響應(yīng)市場(chǎng)和用戶的要求。 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 2）國(guó)外液壓挖掘機(jī)設(shè)計(jì)方法研究現(xiàn)狀 （ 1） 設(shè)計(jì)理論和方法研究及應(yīng)用。國(guó)外生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研制過程中，廣泛推廣采用有限壽命設(shè)計(jì)理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計(jì)理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、電子計(jì)算機(jī)控制的電液伺服疲勞試驗(yàn)技術(shù)、疲勞強(qiáng)度分析方法等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)的強(qiáng)度研究方面，促進(jìn)了 產(chǎn) 品的優(yōu)質(zhì)高效率和競(jìng)爭(zhēng)力。美國(guó)提出了考核動(dòng)強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)分析方法，并創(chuàng)立 了預(yù)測(cè)產(chǎn)品失效和更新的理論。日本制定了液壓挖掘機(jī)構(gòu)件的強(qiáng)度評(píng)定程序，研制了可靠性處理系統(tǒng)。借助于現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法，縮短了新產(chǎn)品的研發(fā)周期，加速了液壓挖掘機(jī)更新?lián)Q代的進(jìn)程，提高其可靠性和耐久性。例如，德國(guó) 485型液壓挖掘機(jī)， 0&994型液壓挖掘機(jī)，法國(guó)000是應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法設(shè)計(jì)的新型機(jī)型。 （ 2） 重視實(shí)驗(yàn)研 究和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。近年來，國(guó)外液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量急劇上升，結(jié)構(gòu)逐步完善，在工程建設(shè)和施工行業(yè)中占有很重要的位置。液壓挖掘機(jī)迅速發(fā)展的根本原因，在于機(jī)械本身的優(yōu)越性，也由于下述幾個(gè)因素： 重視試驗(yàn)研究工作，液壓挖掘機(jī)的研制除了保證機(jī)械技術(shù)性能以外，十分重視挖掘機(jī)的使用經(jīng)濟(jì)性和工作可靠性，研制過程中，進(jìn)行各種性能試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)，包括構(gòu)件強(qiáng)度試驗(yàn)、系統(tǒng)試驗(yàn)、操縱試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)等，要通過嚴(yán)格的科學(xué)試驗(yàn)和用戶評(píng)價(jià)，才進(jìn)行定型生產(chǎn)； 重視電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)制造更輕便的工作裝置，而不削弱其強(qiáng)度，其實(shí)對(duì)挖掘 機(jī)工作裝置的研究已經(jīng)十分成熟。它的應(yīng)用加快了新產(chǎn)品的發(fā)展速度，使新產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到批量生產(chǎn)的周期縮短到 2 3年左右。 （ 3） 采用新結(jié)構(gòu)和新材料，利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)，仍是保證和提高液壓挖掘機(jī)性能的一個(gè)較重要的途徑 2。 內(nèi)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài) 自 20世紀(jì) 80年代以來，國(guó)外一些先進(jìn)商用有限元、多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件進(jìn)入我國(guó)，如 用于液壓挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)分析、仿真和優(yōu)化。國(guó)內(nèi)對(duì)于挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)理論與方法的研究可歸納 如下： （ 1） 工作裝置的運(yùn)動(dòng)分析。對(duì)工作裝置的運(yùn)動(dòng)分析，關(guān)系到挖掘機(jī)的力學(xué)分析，是其他分析與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。文獻(xiàn) 15利用個(gè)人編制的軟件對(duì)液壓小型反鏟挖掘機(jī)各種靜態(tài)姿態(tài)角度下的理論挖掘力進(jìn)行了分析與仿真；文獻(xiàn) 16利用矩陣變換原理對(duì)單斗買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 反鏟液壓挖掘機(jī)進(jìn)行了詳盡的闡述；文獻(xiàn) 17對(duì)液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置各主要構(gòu)件進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，得到了反鏟裝置各關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)和實(shí)現(xiàn)挖掘力的限制條件；文獻(xiàn) 18利用拉格朗日第方程對(duì)液壓挖掘機(jī)的工作裝置建立了挖掘作業(yè)過程中的動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)其動(dòng)能、勢(shì)能和挖掘力進(jìn)行 計(jì)算，為分析挖掘作業(yè)工作裝置所受到的力和運(yùn)動(dòng)之間關(guān)系、控制作業(yè)規(guī)劃和仿真提供了理論基礎(chǔ)。 （ 2） 工作裝置的優(yōu)化。優(yōu)化設(shè)計(jì)方法己在我國(guó)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。它是建立在近代數(shù)學(xué)最優(yōu)化方法和計(jì)算機(jī)程序之上，解決復(fù)雜設(shè)計(jì)問題的一種有效工具，是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (用中的一個(gè)重要方面。它運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)中，能根據(jù)產(chǎn)品的要求，合理地確定和計(jì)算各項(xiàng)參數(shù)，以其達(dá)到最佳設(shè)計(jì)目標(biāo)。文獻(xiàn) 19應(yīng)用變換矩陣來建立數(shù)學(xué)模型，編制挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)軟件對(duì)挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行快速有效的計(jì)算。文獻(xiàn) 20針對(duì)液壓挖掘機(jī)鏟斗連 桿機(jī)構(gòu)采用復(fù)合形法進(jìn)行優(yōu)化求解，并且給出了程序設(shè)計(jì)的流程框圖。文獻(xiàn) 21提出了利用優(yōu)化方法分析計(jì)算挖掘機(jī)在各種工況下的穩(wěn)定系數(shù)和具體解決方法，找出并分析了挖掘機(jī)在特定工況下的最不穩(wěn)定姿態(tài)，為挖掘機(jī)的穩(wěn)定性分析提供了理論計(jì)算公式和具體分析手段。文獻(xiàn) 22開發(fā)了液壓正鏟挖掘機(jī)工作裝置通用分析軟件，只能對(duì)現(xiàn)有的機(jī)型進(jìn)行分析，沒有從原理出發(fā)對(duì)工作裝置參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行優(yōu)化。國(guó)內(nèi)太原重型機(jī)械學(xué)院和浙江大學(xué)在這方面做出了突出的貢獻(xiàn)，浙江大學(xué) 1988年開發(fā)了一個(gè)用于液壓挖掘機(jī) 此基礎(chǔ)上于 90年 代初開發(fā)了液壓挖掘機(jī)的集成化智能 外太原重型機(jī)械有限公司研究所利用 8州工程機(jī)械研究所利用是由于受客觀條件的限制，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造中大部分工作還是采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和理論，雖然采用了優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，但主要針對(duì)國(guó)內(nèi)小型液壓反鏟挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)做了大量工作。 （ 3） 正鏟工作裝置設(shè)計(jì)現(xiàn)狀。由于礦山條件惡劣，液壓挖掘機(jī)在礦山?jīng)]有得到廣泛應(yīng)用，因此國(guó)內(nèi)對(duì)液壓正鏟挖掘機(jī)的研究很少，沒有形成自己的 設(shè)計(jì)體系。近年來隨著液壓技術(shù)的發(fā)展及液壓元件質(zhì)量的提高，大型液壓正鏟挖掘機(jī)在礦山才得到應(yīng)用，合理地設(shè)計(jì)工作裝置的主要構(gòu)件是行業(yè)發(fā)展的需要。 目前研究液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于： 提高工作裝置結(jié)構(gòu)件的可靠性和耐久性； 對(duì)工作裝置機(jī)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高挖掘機(jī)的挖掘性能，同時(shí)使挖掘機(jī)設(shè)計(jì)人員從繁忙的計(jì)算中解脫出來。因此，開發(fā)一個(gè)專業(yè)化的工作裝置設(shè)計(jì)的工具軟件顯得非常必要。 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 文研究的主要內(nèi)容 本論文主要對(duì)由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、銷軸組成挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容包括以下五部分 : (1) 挖掘機(jī)工作裝置的總體設(shè)計(jì)。 (2) 挖掘機(jī)的工作裝置詳細(xì)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 (3) 工作裝置各部分的基本尺寸的計(jì)算和驗(yàn)證。 (4) 工作裝置主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (5) 銷軸的設(shè)計(jì)及螺栓等標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選型 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 2 液壓正鏟挖掘機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)分析 壓正鏟挖掘機(jī)的基本組成和工作原理 液壓正鏟挖掘機(jī)由工作裝置，上部轉(zhuǎn)臺(tái)和行走裝置三大部分組成，如圖 示。其中上部轉(zhuǎn)臺(tái)包括動(dòng)力裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要部分、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、輔助設(shè)備和駕駛室；工作裝置由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗及動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸組成，如圖 示。 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 圖 壓正鏟挖掘機(jī)的基本組成 圖 壓正鏟挖掘機(jī)工作裝置 挖掘作業(yè)時(shí)，操縱動(dòng)臂油缸使動(dòng)臂下降至鏟斗接觸挖掘面，然后操縱斗桿油缸和鏟斗油缸，使斗進(jìn)行挖掘和裝載工作。鏟斗裝滿后，操縱動(dòng)臂油缸，使鏟斗升高離開挖掘面，在回 轉(zhuǎn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下，使鏟斗回轉(zhuǎn)到卸載地點(diǎn)，然后操縱斗桿和鏟斗油缸使鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)至合適位置，再回縮開斗油缸轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗，使斗前、斗后分開卸載物料。卸載后，開斗油缸伸長(zhǎng)使斗前、斗后閉合，將工作裝置轉(zhuǎn)到挖掘地點(diǎn)進(jìn)行第二次循環(huán)挖掘工作。轉(zhuǎn)移工作場(chǎng)地時(shí)，操縱行走馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)完成移動(dòng)工作 4。 在實(shí)際挖掘作業(yè)中，由于土質(zhì)情況、挖掘面條件以及挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的不同，反鏟裝置三種液壓缸在挖掘循環(huán)中的動(dòng)作配合可以是多樣的、隨機(jī)的。上述過程僅為一買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 般的理想過程。 作裝置結(jié)構(gòu)方案的確定 正鏟工作裝置的構(gòu)造：正鏟工作裝置由動(dòng)臂 、斗桿、鏟斗、工作液壓缸和連桿機(jī)構(gòu)等組成。動(dòng)臂是焊接的箱形結(jié)構(gòu)，由高強(qiáng)度鋼板焊成，也有的是鑄造的混合結(jié)構(gòu)，和反鏟工作裝置相比，正鏟動(dòng)臂較短且是單節(jié)的。動(dòng)臂下端和轉(zhuǎn)臺(tái)鉸接，動(dòng)臂油缸一般為雙缸，在布置上動(dòng)臂的下鉸點(diǎn)高于動(dòng)臂油缸的下鉸點(diǎn)且靠后。這種布置方案能保證動(dòng)臂具有一定的上傾角和下傾角，以滿足挖掘和卸載的需要，同時(shí)也保證動(dòng)臂機(jī)構(gòu)具有必要的提升力矩和閉鎖力矩。 斗桿也是焊接箱形結(jié)構(gòu)或鑄造混合結(jié)構(gòu)。斗桿的一端與動(dòng)臂的上端鉸接，斗桿油缸的兩端分別與動(dòng)臂和斗桿的下緣鉸接，形成了斗桿機(jī)構(gòu)。由于正鏟常以斗桿挖掘?yàn)橹?，這樣的結(jié)構(gòu)布置適合于向前推壓，液壓缸大腔進(jìn)油可以發(fā)揮較大的挖掘力。 正鏟斗鉸接在斗桿的端部，鏟斗油缸的兩端分別與斗桿中部和連桿裝置連接，形成轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)，一般為六連桿機(jī)構(gòu)。有時(shí)鏟斗缸的活塞桿直接和鏟斗鉸接形成四連桿機(jī)構(gòu)。 挖掘機(jī) 正鏟 的鏟斗根據(jù)結(jié)構(gòu)和卸土方式可分為前卸式和底卸式兩大類。 前卸式鏟斗卸土?xí)r直接靠鏟斗油缸使斗翻轉(zhuǎn)，土鑲從斗的前方卸出。這種構(gòu)造簡(jiǎn)單，斗體是 整體結(jié)構(gòu)，剛度和強(qiáng)度都比較好，并且不需要另設(shè)卸土油缸，但是為了能將土卸盡，要求卸土?xí)r前壁與水平夾角大于 45度 ,因而要求鏟斗的轉(zhuǎn)角加大，結(jié)果導(dǎo)致所需的鏟斗油缸功率增加，或者造成轉(zhuǎn)斗挖掘力下降或卸土?xí)r間延長(zhǎng)。此外，前卸式鏟斗還影響有效卸載高度。 底卸式鏟斗靠打開斗底卸土。所示的鏟斗是靠專門的油缸起閉斗底。挖掘時(shí)斗底關(guān) 閉 ，卸土?xí)r斗底打開，土城從底部卸出。這類結(jié)構(gòu)的卸土性能較好，要求鏟斗的轉(zhuǎn)角也小，但必須增設(shè)卸土油缸，此外，斗底打開后也影響到有效卸載高度。這類開斗方式現(xiàn)在已少用，目前挖掘機(jī)上采用較多的是另一種底卸式 鏟斗，鏟斗由兩半組成，靠上部 的鉸連接。卸土油缸裝在斗的后壁中。油缸收縮時(shí)通過杠桿系統(tǒng)使斗前壁 (順板 )向上翹起，將土壤從底部卸出。用這種方式卸載，卸載高度大，卸載時(shí)間較短，裝車時(shí)鏟斗得以更靠近車休并且還可以有控制地打開額板，使土或石塊比較緩慢地卸出，因而減少了對(duì)車輛的撞擊，延長(zhǎng)了車輛的使用壽命。另外這種斗還能用于挑選石塊，很受歡迎，但鏟斗的重量加大較多，因而在工作裝置尺寸、整機(jī)穩(wěn)定性相同的情買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 況下斗容量有所減少，并且由于斗由兩部分組成，受力情況較差。采用底卸式鏟斗結(jié)構(gòu)，鏟斗的轉(zhuǎn)角可以減小，因而有些挖掘機(jī)已取消 了鏟斗油缸的連桿裝置，鏟斗油缸直接與斗體相連接，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，并在一定程度上加大了轉(zhuǎn)斗挖掘力 5。 當(dāng) 挖掘機(jī) 挖掘比較松軟的對(duì)象、或用于裝載散粒物料時(shí)，正鏟斗可以換成裝載斗，在整機(jī)重量基本不變的情況下，這種斗的容量可以大大增加，因而提高了生產(chǎn)率。裝載斗一般都是前卸式，不裝斗齒，以減小挖掘松散物料時(shí)的挖掘阻力。 本設(shè)計(jì)中我采用圖 圖 壓正鏟挖掘機(jī)結(jié)構(gòu) 231圖 壓正鏟挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖 用直動(dòng)臂、直斗桿形式，鏟斗為前卸式。動(dòng)臂和動(dòng)臂油缸在轉(zhuǎn)臺(tái)上的鉸點(diǎn)分別為 ，它們的位置以停機(jī)面為 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 整機(jī)回轉(zhuǎn)中心線為 圖 b)的直角坐標(biāo)值來表示。這臺(tái)挖掘機(jī)的主要工作油缸共5只，其中動(dòng)臂油缸兩只，置于動(dòng)臂的兩側(cè)；斗桿油缸一只 ,置于斗桿的中部；鏟斗油缸兩只，鉸于斗桿中部。主要工作油缸的主要參數(shù)列于表 2 1中。 表 作裝置運(yùn)動(dòng)分析 臂運(yùn)動(dòng)分析 動(dòng)臂 位置由動(dòng)臂油缸 長(zhǎng)度 1L 決定。 1L 和動(dòng)臂水平傾角 1 之間的關(guān)系可用下式表示 112175272521 c o s2 （ 2 1125721252711 2c os （ 2 從上式看出， 的影響很大，當(dāng)動(dòng)臂和油缸的參數(shù)不變時(shí)， 于這點(diǎn)在以后還要討論 6。 設(shè)動(dòng)臂油缸全縮時(shí)動(dòng)臂傾角為 ；動(dòng)臂油缸全伸時(shí)動(dòng)臂傾角為那么在動(dòng)臂油缸由全縮到全伸，動(dòng)臂總的轉(zhuǎn)角為： 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 （ 2 為了便于運(yùn)算和比較，仍用無因次比例系數(shù) 、 表示，即 ；5；57（ 2 代入式 (2 2)可以得到動(dòng)臂油缸全縮和全伸時(shí)相應(yīng)的動(dòng)臂傾角值 112221m i n 21c os （ 1122221m a x 21c os （ 2 而動(dòng)臂總轉(zhuǎn)角為 2 1c 2 動(dòng)臂油缸伸縮時(shí)對(duì) 圖可知 s 572125571571 2a r c c in （ 2 顯然，當(dāng) 1e 有最大值，此時(shí)5，而相應(yīng)的油缸長(zhǎng)度 1L 為： 1L = 2527 此時(shí)的動(dòng)臂傾角為 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 11275a rc c os 若用動(dòng)臂油缸相對(duì)力臂（即 )L 時(shí)的力臂，則 5721252717m a a r c c in e（ 2 綜上所述，動(dòng)臂傾角 1 、力臂 1e 和L 的參數(shù)。 桿運(yùn)動(dòng)分析 斗桿 位置由動(dòng)臂 斗桿油缸 長(zhǎng)度 2L 所決定。但是動(dòng)臂的位置隨動(dòng)臂油缸的伸縮而變化，為了便于分析斗桿油缸對(duì)頭桿位置的影響，假定動(dòng)臂不動(dòng)，那么斗桿鉸點(diǎn) 就可以看作為固定基座。 2L 與斗桿、動(dòng)臂夾角 2 之間的關(guān)系為 34298292822 c o s2 （ 2 34982229282 2a r c c os （ 2 設(shè)斗桿油缸全縮時(shí)動(dòng)臂與頭桿的夾角為 ，全伸時(shí)為那么當(dāng)油缸由全縮到全伸時(shí)斗桿總的轉(zhuǎn)角為 （ 2 斗桿油缸的作用力臂 2e 也是可變值 。 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 D F s )2c s cs 982229282982 （ 2 當(dāng) e 有最大值，即92 ，這時(shí)相應(yīng)的油缸長(zhǎng)度 2L 為 29282 相應(yīng)的斗桿轉(zhuǎn)角為 43892 a rc c os （ 2 用斗桿油缸相對(duì)力臂值（即表示 2L 時(shí)的力臂，則 )2c s cs 9822292828m a e （ 2 齒尖的幾種特殊工作位置的計(jì)算 （ 1） 最大挖掘半徑 (圖 這時(shí) C、 Q、 V 在同一條水平線上，而且頭桿油缸全伸，即 ； m a a 251 s r c s l 83 a 最大挖掘半徑為 32 最大挖掘半徑處的挖掘高度相應(yīng)為 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 H 圖 大挖掘半徑 （ 2）最大挖掘高度 (圖 圖 大挖掘高度 最大挖掘高度為： 326m a a a x2 s （ 2 最大挖掘高度時(shí)的挖掘半徑 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 26m a a c o s H （ 2 如果最大轉(zhuǎn)斗角度不能保證 215 ，則應(yīng)根據(jù)實(shí)際的求相應(yīng)的挖掘高度，如圖左上角所示，此時(shí) 2s in)s m a a a a a （ 2 （ 3）最大挖掘深度 (圖 這時(shí)動(dòng)臂油缸全縮，頭桿 ， ， 3。 最大挖掘深度為 32m i a x2 s in （ 2 最大挖掘深度時(shí)的挖掘半徑為 H （ 2 假若 ，則 可能呈垂直狀態(tài)，此時(shí)必須根據(jù)具體情況計(jì)算實(shí)際的最大挖掘深度 6。 圖 大挖掘深度 （ 4） 停機(jī)平面上的最大挖掘半徑 (圖 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 這是指斗齒靠在地面上、斗桿全部伸出而斗底平面與停機(jī)平面平行的工況。此時(shí)與地面交成 角 ( 角是一個(gè)重要的鏟斗參數(shù)，設(shè)計(jì)中應(yīng)認(rèn)真確定 )，根據(jù)這種定義可知 圖 機(jī)平面上的最大挖掘半徑 2 ； 261 ， 其中 m a s rc s in l （ 2 1m a （ 2 這時(shí)停機(jī)平面上的最大挖掘半徑為 c o sc o s 3m a a x O （ 2 如果1m a ，則必須根據(jù)具體情況重新進(jìn)行計(jì)算。 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 3 工作裝置尺寸的設(shè)計(jì)確定 用舉例 本章以液壓正鏟 5 3m 挖掘機(jī)為例，對(duì)工作裝置參數(shù)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。 結(jié)合 的分析，初選動(dòng)臂與平臺(tái)鉸點(diǎn) A 的坐標(biāo)： 0X=Y= 臂及斗桿長(zhǎng)度確定 由式 （ 3得 L 由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果如表 示 。 表 3 0 . 9 8 1 . 1 )( 0 . 8 0 . 9 5 )= ( 0 . 4 8 0 . 6 0 )4 . 0 4 . 53 . 3 3 . 92 . 0 2 . 54 . 2 53 . 4 02 . 5 0買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 圖 臂三維模型 圖 桿三維模型 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 構(gòu)轉(zhuǎn)角范圍確定 液壓正鏟 5 3m 挖掘機(jī)的工作尺寸如表 示。 表 臂、斗桿及鏟斗機(jī) 構(gòu)的轉(zhuǎn)角范圍如表 示。 表 缸鉸點(diǎn)及行程確定 臂油缸的鉸點(diǎn)及行程確定 初取動(dòng)臂油缸全伸和全縮時(shí)的力臂比 1k =缸全伸和全縮時(shí)的長(zhǎng)度比1 =02a 。 由動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn)及行程計(jì)算得 3011a ， 由于 算得96 ， 800 ， 450 ， 580 ， 660 ， 動(dòng)臂油缸行程 0 8 0m i a 桿油缸鉸點(diǎn)及行程確定 初取斗桿油缸全伸和全縮時(shí)的力臂比 k ，油缸全伸和全縮時(shí)的長(zhǎng)度比 ：買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 ， 33 。 經(jīng)斗桿油缸鉸點(diǎn)及行程計(jì)算得 ： 600 ， 660，斗桿 油缸行程 060m i a 。 斗油缸鉸點(diǎn)及行程確定 初取斗桿油缸全伸和全縮時(shí)的力臂比 k ，油缸全伸和全縮時(shí)的長(zhǎng)度比 ：16 。 經(jīng) 鏟斗 油缸鉸點(diǎn)及行程計(jì)算得 ： 400， 320，斗桿 油缸行程 20m i a 。 現(xiàn)從動(dòng)臂與轉(zhuǎn)臺(tái)鉸點(diǎn) 助各相關(guān)轉(zhuǎn)角 1、 2和 3，建立各關(guān)鍵點(diǎn) B、C、 D 到各關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)，從而為下一步的分析提供依據(jù)。 以地面為橫坐標(biāo)，以回轉(zhuǎn)中心線為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系 臂與平臺(tái)鉸點(diǎn)位置 C 的確定 對(duì)由反鏟挖掘機(jī)改裝的正鏟來說，動(dòng)臂鉸座往往就沿用反鏟動(dòng)臂的鉸座。一般，鉸座都在轉(zhuǎn)臺(tái)中心的前方 ()，近來大型正鏟的鉸座卻有向后移 (靠近回轉(zhuǎn)中心線 )的趨勢(shì)。 設(shè)計(jì)時(shí)，此基礎(chǔ)上推薦以履帶軸距 履帶軸距 L 3) （ 3 式中： q 為斗容量， 3m 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 臂及斗桿長(zhǎng)度的確定 同上轉(zhuǎn)斗半徑321 、也可用類比法確定或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)公式初步選取，在此基礎(chǔ)上推薦以履帶軸距 構(gòu)轉(zhuǎn)角范圍確定 在動(dòng)臂長(zhǎng)度 1l 、斗桿長(zhǎng)度 2l 、轉(zhuǎn)斗半徑3初步確定之后，根據(jù)挖掘機(jī)工作尺寸的要求利用解析法求各機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角范圍，其中包括動(dòng)臂機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角、斗桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角、鏟斗機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角范圍 6。 (1) 斗桿轉(zhuǎn)角 的確定 根據(jù)最大挖掘半徑大轉(zhuǎn)角當(dāng)不小于 2123m a a )(a r c c (3據(jù)停機(jī)平面上最小挖掘半徑謂停機(jī)平面上的最小挖掘半徑依不同工作情 況而異，有的是指鏟斗最靠近機(jī)體 (斗桿油缸全縮 )、斗齒尖處于停機(jī)平面而斗底平行于地面，在這種狀態(tài)下開始挖掘時(shí)的挖掘半徑。 圖 機(jī)平面上的最小挖掘半徑 如圖 時(shí)斗桿和動(dòng)臂間的夾角為最小 ( )，鏟斗與地面相交成 角(見圖 而斗齒尖 幾何推導(dǎo)可知 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 222 m a ()( (3式中Y ； (3 23m i i m i c o s)( (3m i m i c o (3 帶入式（ 3理后得 213m i i c s in(a r c c os (3有些挖掘機(jī)不要求鏟斗水平鏟入，而往往以一定的后角 1 開始挖掘，因而最小挖掘半徑大了停機(jī)平面上的挖掘范圍。在這種情況下 。根據(jù)有的資料介紹，為使鏟斗容易切人土壤，開始挖掘時(shí)的后角 1 可取為 45 50 。 應(yīng)該注意不論鏟斗開始挖掘時(shí)的位置如何，必須以不碰撞履帶板為原則，因此 c o sc o m i n （ (3式中 R 驅(qū)動(dòng)輪半徑 (毫米 )； 履帶行走裝置水平投影的對(duì)角線與縱軸問的夾角； 考慮轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)連桿裝置及余隙在內(nèi)的間隙，初步設(shè)計(jì)時(shí)可取 200400毫米。 (2) 動(dòng)臂傾角 的確定 動(dòng)臂最大傾角據(jù)最大挖掘高度圖 2 17)和 (2 18)經(jīng)過運(yùn)算得出 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 m a m a a m a a x1 s r c s r c s in (3因此先確定，再根據(jù) 動(dòng)臂最小傾角 。 根據(jù)最大挖掘深度 由圖 式 (2 20)得到 1 32m a i n1 a r c s in l (3（ 3） 鏟斗轉(zhuǎn)角確定 轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足以下要求：滿足工作尺才的要求，即保證所要求的掘過程中能夠調(diào)整切削后角，保證工作正常進(jìn)行，滿足挖掘過程結(jié)束時(shí)的轉(zhuǎn)斗要求及卸載要求 。 須滿足工作尺寸的要求 為滿足挖掘高度要求 (圖 m a a a 5 (3為滿足最大挖掘半徑要求 (圖 m a a a x3 s r c s in (3為滿足停機(jī)平面上最小挖掘半徑要求 (圖 212 28m a a (3 m i i 28 s r c s l 3 m i m i s r c s r c s l Y (3 22 m i i i a x3 s r c s r c s in l l C (3為滿足最大挖掘深度要求 (圖 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 B3必須滿足挖掘過程中調(diào)整切削后角的要求 挖掘過程中隨著鏟斗向前運(yùn)動(dòng)，斗的切削后角 1 也不斷發(fā)生改變，為了保證挖掘正常進(jìn)行，斗底不應(yīng)與地面發(fā)生摩擦，即 1 0，為此必須使 2a 又 3129 312329 s rc s in 313123m a x3 s r c s in 將式231 理后得到 c r c s 3m a x3 C3必須滿足卸載要求 由于前卸式鏟斗和底卸式鏟斗的卸載方法不同，因此對(duì)轉(zhuǎn)角的要求也不同。 為使卸斗于凈，前卸式鏟斗在卸土?xí)r要求斗底與水平相交成 45 以上的角，因此從圖 3 11)得 4225 m a a i m a a i 7(3底卸式鏟斗卸土?xí)r可假定斗的后壁接近于垂直枚態(tài)，斗底按近于水平位置，因此要求 225 m a a i m a a i (3對(duì)比 (2 42)和 (2 43)可見 ， 從卸土要求來看，底卸式鏟斗的轉(zhuǎn)角可比前卸式少45 左右。 買文檔送全套 紙 Q 號(hào)交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 D3必須滿 足挖掘結(jié)束時(shí)鏟斗后傾的要求 為了使鏟斗在挖掘結(jié)束時(shí)脫離工作面并在提升過程中使斗內(nèi)物科不致撒落，鏟斗必須后傾。根據(jù)裝裁機(jī)的要求鏟斗裝滿后斗底必須向上傾斜 40 45 角， 顯然這時(shí) 角。結(jié)合圖 )(28m a x3 m i i i a x3 s r c s r c s in l l C+ (3根據(jù)以上所得的公式 (3 11) (3 20)就可以初步確定動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的轉(zhuǎn)角范圍。但是求出這些參數(shù)后還必須校接所規(guī)定的其它工作參數(shù)，如最大卸載高度、最大卸載高度時(shí)的卸載半徑、最大挖掘高度時(shí)的挖掘半徑等，如不能滿足則應(yīng)加以修正。 臂油缸的鉸點(diǎn)及行程確定 確定動(dòng)臂油缸及其鉸點(diǎn)位置時(shí)首先應(yīng)滿足動(dòng)臂變幅時(shí)力短和轉(zhuǎn)角的要求。 2則 ；。再假定鉸點(diǎn) 2 (當(dāng) a 為“十”，反之為“一” )。 那么由幾何推導(dǎo)可以求出工作時(shí)動(dòng)臂油缸的起始力臂 m i i i s in)s s q(3 m a a a s i n)s i n (s i n o(3式中各參數(shù)可見表及公式 (3 33)。如果 處