某小型履帶式液壓挖掘機工作裝置的運動學分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u15000某小型履帶式液壓挖掘機工作裝置的運動學分析案例 1208731.1工作裝置的構(gòu)成 2288531.2動臂油缸與鏟斗油缸的布置 4103421.3動臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式 4159091.4鏟斗與油缸的連接方式 443841.5鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇 4152261.6基本參數(shù)的確定 5293731.6.1斗桿和動臂的長度比 524151.6.2鏟斗斗容與主參數(shù)的選擇 5126932工作裝置的運動學分析 6203262.1動臂運動分析 6251812.2斗桿的分析 858022.3鏟斗的分析 9232582.2.1傳動比的計算 9125282.2.2鏟斗相對于斗桿的擺角φ3 10135492.2.3斗齒尖運動分析 1129862.2.4特殊工作位置計算 131.1工作裝置的構(gòu)成液壓挖掘機機構(gòu)的工作循環(huán)過程主要包括以下幾個環(huán)節(jié):將液壓掘進機移動到適合作業(yè)的位置上;運用回轉(zhuǎn)機構(gòu)對轉(zhuǎn)臺進行轉(zhuǎn)動，使其處于合理的作業(yè)位置上;對挖掘機的鏟斗進行調(diào)整，使其處于即將要挖掘作業(yè)的位置上;運用鏟斗和斗桿實施相應的挖掘工作;升起動臂，驅(qū)動轉(zhuǎn)臺使其轉(zhuǎn)動到預定的卸土位置上;完成土方卸載以后，循環(huán)重復之前的動作REF_Ref10742\r\h[1]。本次設計的液壓挖掘機的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。反鏟由動臂2、鏟斗5、連桿9、斗桿11和的液壓缸組成。旋轉(zhuǎn)平臺與動臂的下鉸點連接，通過動臂伸縮。在這種工作狀態(tài)下，整個將圍繞動臂下臂旋轉(zhuǎn)。斗桿會在斗桿油缸的作用下繞位于動臂上的鉸接轉(zhuǎn)動，斗桿前段裝鏟斗，在連桿和桿液壓缸作用下繞斗桿前面的點轉(zhuǎn)動。在液壓挖掘機反鏟工作裝置的設計上，除了要滿足基本的工作尺寸、作業(yè)范圍、最大挖掘力等要求以外，還要滿足結(jié)構(gòu)強度、剛度要求、經(jīng)濟行要求等其他性能要求REF_Ref10742\r\h[1]。在挖掘的期間，轉(zhuǎn)盤的電動機啟動。轉(zhuǎn)盤開始轉(zhuǎn)動，挖掘機的挖掘臂將旋轉(zhuǎn)到指定的工作位置。動臂的腔壓縮液壓缸以降低工裝的位置，鏟斗將接觸地面。駕駛?cè)藛T將控制鏟斗油缸或斗桿油缸。動臂液壓缸的被流入的液油拉伸。此時，鏟斗將被挖掘并裝卸，鏟斗滿載后，鏟斗缸以及斗桿缸停止當前動作。之后，在動臂液壓缸腔體內(nèi)注滿油，動臂處于上升狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)電機相應連接，使工裝整體旋轉(zhuǎn)到卸載位置，鏟斗缸縮回鏟斗以向上翻轉(zhuǎn)以去除裝載介質(zhì)。但是，在實際的挖掘和應用工作中，由于受多種因素的影響，鏟斗反向安裝裝置的多個液壓缸在工作中的循環(huán)作用可以協(xié)調(diào)和多樣。但綜上所述，上述工作條件是理想的。挖掘機工裝的鏟斗臂和動臂為變截面箱梁結(jié)構(gòu)，鏟斗由較薄的鋼板制成，并帶有折彎機和焊接。每個油缸工作時僅考慮張力壓力。圖2-2工裝圖圖2-3結(jié)構(gòu)圖1.2動臂油缸與鏟斗油缸的布置正常情況下，油缸安裝在動臂前部的下部位置，下部支撐點基本上布置在轉(zhuǎn)盤中心上方的轉(zhuǎn)盤上，這種布置有利于增加反鏟挖掘機的挖掘深度。因此該方案將使動臂支點更加向前。當鏟斗的容量為0.2時，雙液壓缸才能符合要求，結(jié)構(gòu)1.2圖：1.3動臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式動臂的形狀一般都是彎的，很少有直的，這種結(jié)構(gòu)常常應用于形狀較小的挖掘機。這種臂架結(jié)構(gòu)不像組合臂架那樣復雜，剛度符合要求。棒子有整體式和組合式兩種。根據(jù)傳統(tǒng)的類型選擇。此外，這種設計方阿布簡單方便。1.4鏟斗與油缸的連接方式與傳統(tǒng)的布置相比，這種布置可以在油缸長度設定為一定值時獲得較大的工作角度，提高工裝在工作時的傳動特性。在這種布置下，桿1和2的鉸接方式減小了鏟斗的角度，能給挖斗足夠的力。如下圖所示。斗桿連桿斗桿連桿鏟斗鏟斗33圖2-4鏟斗連接圖1.5鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇選擇鏟斗時也有一定的要求，要符合下面幾種要求：1.物料可以自由流動。內(nèi)壁應盡可能光滑平整，不得有突出的棱角。鏟斗的底部形狀應符合各種材料的流動物理規(guī)律。1.在卸載的時候應使物料卸載殆盡。3.考慮到工作中會發(fā)生抖動，為了防止物料滑出，物料粒度與鏟斗寬度的比例應小于。4.當大于50時，不需要考慮粒度。根據(jù)上述要求，選擇的鏟斗如圖2-5所示。圖2-5鏟斗斗齒的連接與安裝如2-6所示。圖2-6結(jié)構(gòu)示意圖1-卡銷；2–橡膠卡銷；3–齒座；4–斗齒1.6基本參數(shù)的確定1.6.1斗桿和動臂的長度比本設計是一種適應性強的液壓挖掘機，工作裝置通常不會更換，因此可以選擇中間方案，取K1值介于1.3和1.0之間。如果K1的值很大，則工具的結(jié)構(gòu)重心將更靠近車身。K1=1.46，即。1.6.2鏟斗斗容與主參數(shù)的選擇根據(jù)經(jīng)驗公式和類比法，平均寬度取B=750毫米，切削半徑取R=800毫米。對動臂缸進行測量，將其內(nèi)徑確定下來，為，對其活塞桿進行測試并確定其直徑，為，斗桿缸內(nèi)徑與活塞桿直徑分別為、。鏟斗缸的內(nèi)徑已經(jīng)確定，為，活塞50毫米。根據(jù)經(jīng)驗，選擇每個延伸長與整個收縮長的比:根據(jù)要求，工作和閉鎖兩大壓力分別為。2工作裝置的運動學分析2.1動臂運動分析圖3-1擺角范圍簡圖；B、C分別代表的是油缸下鉸點、上鉸點、動臂下鉸點。在三個點所構(gòu)成的三角形ABC中：3-1圖3-2F、C點坐標計算簡圖在動臂的三個基本位置點構(gòu)成的三角形FCB中：（3-2）由圖3-2可得到ɑ21的表達式：（3-3）F點的坐標為（3-4）C點的坐標為（3-5）動臂油缸的力臂e1（3-6）可得最大作用力臂2.2斗桿的分析在三個鉸點構(gòu)成的三角形DEF中（3-7）從以上關(guān)系中，我們可以得到動臂的擺動范圍φ2max（3-8）則斗桿的作用力臂（3-9），。2.3鏟斗的分析在這個圖中鏟斗上每個點的運動可以看作是L1，L2，L3的函數(shù)關(guān)系，但我們只需考慮鏟斗相對斗桿的運動，如3-4圖所示。圖3-4傳動比計算簡圖2.2.1傳動比的計算首先我們對上圖進行簡要分析，簡單計算后，可以算出以下數(shù)據(jù)：在幾何圖形△HGN內(nèi)在△QHN中（3-11）在△GJM中（3-12）在四邊形GDCH中（3-13）鏟斗油缸在N點的力臂（3-14）HK在N點的力臂r2（3-15）HK在Q點的力臂r3（3-16）總傳動比（3-17）2.2.2鏟斗相對于斗桿的擺角φ3挖斗某一瞬間工作位置的轉(zhuǎn)角為（3-18）在△QFN中（3-19）（3-20）2.2.3斗齒尖運動分析見圖3-5所示，由斗齒尖V點的坐標值做出如下推導由F點知：（3-21）在三角形中（3-21）（3-22）（3-23）在三角形中圖3-5齒尖方程推導圖斗桿轉(zhuǎn)交的計算（3-24）通過知：（3-25）通過知：（3-26）由Q點知：（3-27）通過中：（3-28）通過中：（3-29）通過中：（3-30）通過：（3-31）=∠KQV2.2.4特殊工作位置計算1.以作為最大挖掘深度圖3-6最大挖掘深度計算簡圖見圖3，可以看到如果桿全部處于收縮狀態(tài)，則可以看到F、Q、V的狀態(tài)，即三點共線，垂直時，對最大挖掘深度進行計算:=YC+l1Sin（）-l2-l3（3-32）2.最大卸載高度H3max圖3-7計算簡圖通過下面的公式進行計算，確定最大高度:（3-33）2