反鏟裝置的斗桿結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要受彎矩的控制，所以經(jīng)驗(yàn)工況計(jì)算位置根據(jù)反鏟工作中挖掘阻力對(duì)斗桿和動(dòng)臂可能產(chǎn)生的最大彎矩的工況來確定[23]。從對(duì)多種失效工作裝置分析來看，斗桿和動(dòng)臂的危險(xiǎn)截面最大應(yīng)力發(fā)生在采用鏟斗挖掘工況下。因此在以下工況都是按照鏟斗挖掘?qū)λ麄冞M(jìn)行受力校核。表1.1斗桿結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核的工況介紹工況一動(dòng)臂液壓缸全縮斗桿液壓缸作用力臂最大（斗桿液壓缸與斗桿尾部夾角為90°）鏟斗斗齒齒尖位于F、Q兩鉸點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線上，斗齒遇到障礙作用有側(cè)向阻力工況二動(dòng)臂位于動(dòng)臂液壓缸對(duì)鉸點(diǎn)C有最大作用力臂處斗桿油缸作用力臂最大鏟斗處于發(fā)揮最大挖掘力處正常挖掘，挖掘阻力對(duì)稱于鏟斗，無側(cè)向力作用表1.2動(dòng)臂結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核的工況介紹工況一動(dòng)臂液壓缸全縮鏟斗斗齒齒尖位于F、Q兩鉸點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線上鏟斗以最大工作推力挖掘工況一的具體情況如圖1.1所示，在這個(gè)工況下斗桿存在最大的彎矩，受到的應(yīng)力也最大。圖1.1校核斗桿工況一時(shí)工作裝置位置圖取工作裝置為研究對(duì)象，在該工況下存在的力有:工作裝置各部件所受的重力，以及作用在鏟斗上的切向阻力和側(cè)向阻力。當(dāng)動(dòng)臂油缸全縮時(shí)，則此時(shí)動(dòng)臂處于擺角最小處：由于連桿機(jī)構(gòu)各組成的尺寸數(shù)據(jù)已經(jīng)在上文中求得，且部分?jǐn)?shù)據(jù)繪圖得到，故有式中i——連桿機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比；——鏟斗油缸對(duì)N點(diǎn)的作用力臂，mm；——連桿HK對(duì)N點(diǎn)的作用力臂，mm；——連桿對(duì)Q點(diǎn)的作用力臂，mm；——鏟斗對(duì)Q點(diǎn)的作用力臂，mm。此時(shí)的鏟斗理論挖掘力為求解該工況下的切向阻力：鏟斗的重心到Q點(diǎn)的水平距離為取鏟斗為研究對(duì)象，并對(duì)Q點(diǎn)取矩，則有式中——鏟斗的重量，kN。參考國(guó)內(nèi)的幾種反鏟裝置的數(shù)據(jù)，取為8KN。帶入數(shù)值可得：求解該工況下的斗齒側(cè)向阻力側(cè)齒受到阻礙作用時(shí)，側(cè)向挖掘阻力由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器承受，此力的大小取決于回轉(zhuǎn)平臺(tái)的制動(dòng)力矩，其值為式中——斗齒尖到回轉(zhuǎn)中心的距離，mm；——回轉(zhuǎn)平臺(tái)直動(dòng)可承受的最大力矩。式中——斗齒尖到動(dòng)臂下鉸點(diǎn)水平距離，mm。經(jīng)畫圖測(cè)量為2382mm。——?jiǎng)颖巯裸q點(diǎn)于回轉(zhuǎn)中心水平距離，mm。參考同類型產(chǎn)品，取為175mm。的值根據(jù)根據(jù)附著力矩來確定，僅靠液壓制動(dòng)時(shí)可取，本文取。式中G——整機(jī)質(zhì)量，t；——附著系數(shù)，對(duì)平履帶板取0.3，對(duì)帶筋履帶板取0.5。本文中取0.5。以鏟斗為研究對(duì)象，在XOY平面內(nèi)，由式解得。取斗桿油缸為研究對(duì)象，在XOY平面內(nèi)，解得。根據(jù)連桿機(jī)構(gòu)K點(diǎn)處的受力平衡可計(jì)算出。以斗桿、鏟斗以及連桿機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，在XOY平面內(nèi)，解得。令動(dòng)臂對(duì)斗桿的力為，對(duì)該力在FQ方向（X軸）的分力為，在FQ垂線方向（Y軸）的分力為，可以得到：1.2工況一時(shí)斗桿受力分析根據(jù)以上的受力分析以及計(jì)算結(jié)果繪制圖1.3圖1.3斗桿工況一內(nèi)力圖圖1.3中從上到下分別為軸力N圖，在XOY平面剪力Q圖，在XOY平面彎矩M圖，在XOZ平面剪力Q圖，在XOZ平面彎矩M圖。工況二時(shí)工作裝置的具體情況如圖1.4所示圖1.4校核斗桿工況二時(shí)工作裝置位置圖取工作裝置為研究對(duì)象，由于連桿機(jī)構(gòu)各組成的尺寸數(shù)據(jù)已經(jīng)在上文中求得，且部分?jǐn)?shù)據(jù)繪圖得到，故有式中i——連桿機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比；——鏟斗油缸對(duì)N點(diǎn)的作用力臂，mm；——連桿HK對(duì)N點(diǎn)的作用力臂，mm；——連桿對(duì)Q點(diǎn)的作用力臂，mm；——鏟斗對(duì)Q點(diǎn)的作用力臂，mm。此時(shí)的鏟斗理論挖掘力為求解該工況下的切向阻力：鏟斗的重心到Q點(diǎn)的水平距離為取鏟斗為研究對(duì)象，并對(duì)Q點(diǎn)取矩，則有帶入數(shù)值可得：以鏟斗為研究對(duì)象，在XOY平面內(nèi)，由式解得。取斗桿油缸為研究對(duì)象，在XOY平面內(nèi)，解得。根據(jù)連桿機(jī)構(gòu)K點(diǎn)處的受力平衡可計(jì)算出。以斗桿、鏟斗以及連桿機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，在XOY平面內(nèi)，解得。令動(dòng)臂對(duì)斗桿的力為，對(duì)該力在FQ方向（X軸）的分力為，在FQ垂線方向（Y軸）的分力為，可以得到：圖1.5工況二時(shí)斗桿受力分析根據(jù)以上的受力分析以及計(jì)算結(jié)果繪制圖1.5圖1.6斗桿工況二內(nèi)力圖圖1.6中從上到下分別為軸力N圖，在XOY平面剪力Q圖，在XOY平面彎矩M圖。如圖1.7所示，對(duì)斗桿取過G點(diǎn)、N點(diǎn)、F點(diǎn)的截面為危險(xiǎn)截面，圖1.7斗桿危險(xiǎn)截面由斗桿的受力分析可知，第一工況下斗桿所受的內(nèi)力和彎矩都較大，因此選用第一工況來進(jìn)行接下來的校核觀察圖1.7不難看出通過鉸接點(diǎn)F且垂直于下底板的截面受力較大，所以首先對(duì)此截面進(jìn)行校核，并以取得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)其他截面進(jìn)行校核。按第一工況進(jìn)行危險(xiǎn)截面1處強(qiáng)度的計(jì)算。參考同類液壓挖掘機(jī)，選取斗桿寬度，斗桿長(zhǎng)度。挖掘機(jī)所用鋼板的厚度在我國(guó)一般為8～15mm，初選底板厚度，如圖1.8所示。圖1.8斗桿箱型結(jié)構(gòu)本文中挖掘機(jī)斗桿所使用的材料在前文中已選為Q345C，該材料含碳量適中綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合。其屈服極限。在斗桿中取安全系數(shù)，取2，則斗桿的許用安全應(yīng)力為：危險(xiǎn)截面的有效面積:在圖1.7中箱型結(jié)構(gòu)中，危險(xiǎn)截面對(duì)Y軸的慣性矩；該危險(xiǎn)截面對(duì)Z軸的慣性矩該危險(xiǎn)截面所受到的正應(yīng)力該截面所受到的最大彎曲正應(yīng)力該危險(xiǎn)截面所受到的剪應(yīng)力則截面所受到大軸向應(yīng)力與彎曲應(yīng)力合成后有按第4強(qiáng)度理論合成應(yīng)力為斗桿危險(xiǎn)截面1的應(yīng)力均小于許用應(yīng)力，故斗桿是安全的。參考同類液壓挖掘機(jī)，斗桿長(zhǎng)度，。按1.3.1中步驟依次計(jì)算得到危險(xiǎn)截面的有效面積危險(xiǎn)截面對(duì)Y軸與Z軸的慣性矩截面所受到的最大彎曲正應(yīng)力危險(xiǎn)截面所受到的最大彎曲正應(yīng)力危險(xiǎn)截面所受到的剪應(yīng)力按第4強(qiáng)度理論合成應(yīng)力斗桿危險(xiǎn)截面2、3的應(yīng)力均小于許用應(yīng)力，故斗桿是安全的。動(dòng)臂工況一受力計(jì)算如下該工況簡(jiǎn)圖見圖1.9，取工作裝置為研究對(duì)象，忽略工作裝置的重力，在工況下工作裝置受到鏟斗上的切向阻力為W1圖1.9校核動(dòng)臂工況一工作裝置位置圖該工況的鏟斗挖掘切向阻力與斗桿挖掘工況一挖掘阻力相等，即取斗桿，鏟斗以及連桿機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，在XOY平面內(nèi)，解得參照公式計(jì)算處該工況下動(dòng)臂對(duì)斗桿的力進(jìn)行受力分析，繪出受力分析如圖圖1.10動(dòng)臂受力分析而斗桿對(duì)動(dòng)臂的力與動(dòng)臂對(duì)斗桿的力大小相等，方向相反。取整個(gè)工作裝置為研究對(duì)象，在C點(diǎn)處所受力矩平衡，即解得由整個(gè)工作裝置受力平衡得到機(jī)架C對(duì)動(dòng)臂的力根據(jù)以上計(jì)算出來的結(jié)果畫出動(dòng)臂的內(nèi)力圖1.10。圖1.11動(dòng)臂內(nèi)力圖圖1.11中從上至下依次是軸力圖，剪力圖，彎矩圖。對(duì)動(dòng)臂取轉(zhuǎn)折點(diǎn)Z所在截面，以及D點(diǎn)的截面為危險(xiǎn)截面。參照市面上同類型產(chǎn)品，箱體厚度取18mm，上蓋板和下底板厚度為20mm，截面高度，，截面寬度為400mm。動(dòng)臂的材料已在前文中選為Q345C號(hào)鋼材，其屈服極限。在斗桿中取安全系數(shù)，取2，則動(dòng)臂的許用安全應(yīng)力為：危險(xiǎn)截面的有效面積危險(xiǎn)截面對(duì)Y軸的慣性矩；危險(xiǎn)截面對(duì)Z軸的慣性矩危險(xiǎn)截面所受到的正應(yīng)力截面所受到的最大彎曲正應(yīng)力危險(xiǎn)截面所受到的剪應(yīng)力則截面所受到大軸向應(yīng)力與彎曲應(yīng)力合成后有按第4強(qiáng)度理論合成應(yīng)力為兩處動(dòng)臂危險(xiǎn)截面的應(yīng)力均小于許用應(yīng)力，故動(dòng)臂是安全的。由于銷軸和襯套的配合間隙較小，故以剪應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行銷軸的基本尺寸的設(shè)計(jì)。由于在本文的設(shè)計(jì)計(jì)算中，以所有工況中銷軸所受到的剪應(yīng)力最大值對(duì)銷軸進(jìn)行設(shè)計(jì)。在本文中，銷軸所選用的材料為號(hào)超高強(qiáng)度鋼材，號(hào)鋼材耐磨性能良好，且