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（优秀毕业全套设计）液压挖掘机工作装置设计及其运动分析（整套下载）

切削阻力的切向分力土壤的硬度系数，对不同的土壤条件取值不同，这里设挖机用于Ⅲ级土壤的挖掘，取值为铲斗与斗杆铰点到斗齿尖距离，即转斗切削半径其在前面已经初步确定，取值为挖掘过程中铲斗总转角的半现初定总转角为，则挖掘位置处转斗的瞬时转角，切削刃宽度影响系数，切削角变化影响系数，取带有斗齿的系数，取.斗侧壁厚影响系数，.,其中为侧壁厚度，单位为。初步设计时取.切削刃挤压土壤的力，根据经验统计和斗容量的大小选取.。当时，出现转斗挖掘最大切向分力，其值为将各参数代入式得转斗平均挖掘阻力按平均挖掘深度下的阻力计算，平均切削厚度为平均挖掘阻力为将各参数代入上式得二斗杆挖掘阻力计算斗杆在挖掘过程中总转角般为，现取。斗齿尖的行程实际上是斗杆转角所对应的弧长，根据经验公式有斗杆挖掘时切削半径，斗杆与动臂铰点至斗齿尖距离，单位斗杆挖掘时切削厚度按如下公式计算铲斗容量，铲斗切削宽度斗杆挖掘阻力计算公式如下式中为挖掘阻力比，由附表查得，对于Ⅲ级土取,对于，初步设计时取,将各参数代入式得取整为，斗杆挖掘阻力比转斗挖掘阻力要小些，这是由于斗杆挖掘行程较长，切削厚度较小的缘故。五基本尺寸的确定斗形参数的确定斗容量在设计任务书中已给出.平均斗宽在设计任务书中已给出.挖掘半径按经验统计和参考同斗容的其它型号的机械，初选转斗挖掘装满转角及三者与之间有以几何关系.在上式中为土壤的松散系数，近似取值为.。将.和.代入上式有铲斗两个铰点之间的间距和的比值的选取太大将影响机构的传动特性，太小则影响铲斗的结构刚度，般取特性参数。初选特性参数.。般取。由于铲斗的转角较大，而的取值较小，故初选。二动臂机构参数的选择与点坐标的选取初选动臂弯角。由经验统计和参考其它同斗容机型，初选特性参数.铰点坐标的选择由底盘和转台结构，并结合同斗容其它机型的测绘，初选与的选择经统计分析，最大挖掘半径值与的值很接近，由已给定的最大挖掘半径已初步选定的和，结合如下经验公式式中为动臂长，为斗杆长，为动臂斗杆长度比将各参数代入上式得与的计算如图.所示，在三角形中摇臂连杆动臂下铰点动臂油缸下铰点动臂与动臂油缸铰点动臂上铰点斗杆油缸上铰点斗杆下铰点铲斗油缸下铰点铲斗下铰点铲斗上铰点铲斗斗齿尖图.最大挖掘半径时工作装置结构简图.的计算对于以反铲为主的通用挖掘机要适当考虑其他的换用装置如正铲起重等，而且要求在地面以上作业时能有足够的提升力矩，故初取.的取值对特性参数最大挖掘深度和最大挖高均有影响，增大会使减少或使增大，这符合反铲作业的要求，初选。斗杆液压油缸全缩时，最大，根据经验统计和便于计算，初选。由于采用单动臂液压缸，因此的取值较大，初取如上图.所示，在三角形中由式和式有由式有令将的值代入式中有又由特性参数则有.将式式代入到式中得解之由式有.与需要满足以下条件将的值代入式式中得而满足两个经验条件，说明的取值是可行的。至此，动臂机构的各主要基本参数已初步确定。三动臂机构基本参数的校核动臂机构闭锁力的校核由第四章的计算可知，转斗的平均挖掘力由图知，最大挖掘深度时的挖掘阻力力矩式中，为点的轴坐标值将各参数代入式得.动臂油缸的闭锁力动臂油缸小腔的作用面积.最大挖掘深度工作装置自身重力所产生的力矩要求力矩，首先应该需要知道作用力和作用力臂。在此处，则是先要求出工作装置各部分的重量，由经验统计，初步估计工作装置的各部分重量如下动臂斗杆铲斗斗杆缸铲斗缸连杆机构动臂缸图.最大挖掘深度计算简图当处于最大挖掘深度时由图.有动臂油缸的闭锁力与工作装置重力所产生的力矩对点的矩在式中说明动臂油缸的闭锁力与工作装置重力所产生的力矩略大于平均挖掘阻力力矩，满足工作要求。满斗处于最大挖掘半径时动臂油缸提升力矩的校核摇臂连杆动臂下铰点动臂油缸下铰点动臂与动臂油缸铰点动臂上铰点斗杆油缸上铰点斗杆下铰点铲斗油缸下铰点铲斗下铰点铲斗上铰点铲斗斗齿尖图.最大挖掘半径时工作装置结构简图为方便计算，现将工作装置划分为二个部分，动臂动臂液压缸和斗杆液压缸作为部分，该部分重量以表示表示其余的工作装置构件作为第二部分，重量以表示，于是有按经验公式取土的重量当处于最大挖掘半径时，工作装置简图如图.所示，则有动臂油缸的推力在如图.所示，在三角形中将各参数分别代入式和式得.则此时动臂油缸提升力矩故铲斗处于最大挖掘半径时动臂油缸提升力矩满足工作要求。满斗处于最大高度时,动臂提升力矩的校核当斗杆在最大高度时的工况类似于图.，此时动臂油缸全伸，斗杆油缸全缩。则工作装置所受重力和土的重力所产生的载荷力矩此时对于动臂油缸而言同式的计算可求得此时的动臂油缸的力臂此时动臂油缸的提升力矩可参考式求得.说明满斗处于最大高度时,动臂提升力矩满足工作要求。四斗杆机构基本参数的选择斗杆油缸的下铰点铲斗油缸的上铰点动臂的上铰点斗杆的摆角斗杆油缸的最大作用力臂.图.斗杆机构基本参数计算简图取整个斗杆为研究对象，可得斗杆油缸最大作用力臂的表达式如图.所示图中，斗杆油缸的下铰点斗杆油缸的上铰点动臂的上铰点斗杆的摆角斗杆油缸的最大作用力臂。斗杆油缸的初始位置力臂与最大力臂有以下关系由可知,越大,则越小,即平均挖掘阻力越小.要得到较大的平均挖掘力,就要尽量减少,初取由上图.的几何关系有.取决于结构因素和工作范围,般在之间，初定,动臂上也是结构尺寸,按结构因素分析,可初选。五铲斗机构基本参数的选择转角范围由最大挖掘高度和最大卸载高度的分析，可以得到初始转角.将各参数代入式得.，最大转角，值太大会使斗齿平均挖掘力降低，常在之间选取，初选。铲斗机构其它基本参数的计算摇臂的长度连杆的长度铲斗的长度斗杆的长度斗杆的下铰点铲斗油缸的下铰点摇臂与斗杆的铰接点铲斗的上铰点铲斗的下铰点.图.铲斗机构计算简图在图.中有.与的确定由第四章的计算可知转斗平均挖掘阻力挖掘阻力所做的由图，铲斗油缸推力所做的功.由功的守恒知铲斗油缸推力所做的功应该等于铲斗挖掘阻力所做的功即将式代入中计算可得圆整为则剩余未选定的基本尺寸大部分为连杆机构尺寸，其应满足以下几个条件挖掘力的要求铲斗油缸的挖掘力应与转斗最大挖掘阻力相适应，当斗齿尖处于时，斗杆油缸的理论挖掘力应不低于最大挖掘阻力的。即当处于最大理论挖掘力位置时应为。几何相容。必须保证铲斗六连杆机构在全行程中任瞬时都不会被破坏，即保证以及四边形在任何瞬时皆成立。全行程中机构都不应出现死点，且传动角应当在允许的范围内。根据以上三个方面的要求，通过经验公式和同斗容的其它机型的测绘对照，初步选定剩余的基本尺寸如下预选则至此，工作装置的基本尺寸均已初步确定。六工作装置结构设计整个工作装置由动臂斗杆铲斗及油缸和连杆机构组成，要确定这些构件的结构尺寸，必须要对其结构进行受力分析。要进行受力分析，首先要确定构件最不利的工况，并找到在该工况下的危险截面，以作为受力分析的依据。但构件在不利的工况下危险截面往往不止个，这就需要分别计算出各危险截面尺寸再综合考虑，取其中的最大值作为最终的尺寸。斗杆的结构设计斗杆的受力分析斗杆主要受到弯矩的作用，因此要找出斗杆中的最大弯矩进行设计计算。根据受力分析和以往的实验表明，在铲斗进行挖掘时，产生最大弯矩的工况满足以下条件动臂处于最低位置。即动臂油缸全缩。斗杆油缸的力臂最大。铲斗齿尖在动臂与斗杆铰点和斗杆与铲斗铰点的连线上。侧齿挖掘时受到侧向力的作用。在这个工况下斗杆会存在最大弯矩，受到的应力也会最大。该工况的具体简图如图.所示。取工作装置为研究对象，如图.所示。在该工况下存在的力有工作装置各部件所受到的重力作用在铲斗上的挖掘阻力，包括切向阻力法向阻力侧向阻力。摇臂连杆动臂下铰点动臂油缸下铰点动臂与动臂油缸铰点动臂上铰点斗杆油缸上铰点斗杆下铰点铲斗油缸下铰点铲斗下铰点铲斗上铰点铲斗斗齿尖图.斗杆危险工况时的工作装置简图连杆摇臂摇臂与斗杆的铰接点斗杆与铲斗的铰接点图.铲斗受力分析简图当动臂油缸全缩时，通过前面的章节可以得出，由图.可知的向量可以表示为由前面的章节计算结果知，并初选。在中解得.在中