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（优秀毕业全套设计）液压挖掘机正铲工作装置仿真设计（整套下载）

挖掘面条件以及挖掘机液压系统的不同，反铲装置三种液压缸在挖掘循环中的动作配合可以是多样的随机的。上述过程仅为般的理想过程。.工作装置结构方案的确定正铲工作装置的构造正铲工作装置由动臂斗杆铲斗工作液压缸和连杆机构等组成。动臂是焊接的箱形结构，由高强度钢板焊成，也有的是铸造的混合结构，和反铲工作装置相比，正铲动臂较短且是单节的。动臂下端和转台铰接，动臂油缸般为双缸，在布置上动臂的下铰点高于动臂油缸的下铰点且靠后。这种布置方案能保证动臂具有定的上倾角和下倾角，以满足挖掘和卸载的需要，同时也保证动臂机构具有必要的提升力矩和闭锁力矩。斗杆也是焊接箱形结构或铸造混合结构。斗杆的端与动臂的上端铰接，斗杆油缸的两端分别与动臂和斗杆的下缘铰接，形成了斗杆机构。由于正铲常以斗杆挖掘为主，这样的结构布置适合于向前推压，液压缸大腔进油可以发挥较大的挖掘力。正铲斗铰接在斗杆的端部，铲斗油缸的两端分别与斗杆中部和连杆装置连接，形成转斗机构，般为六连杆机构。有时铲斗缸的活塞杆直接和铲斗铰接形成四连杆机构。挖掘机正铲的铲斗根据结构和卸土方式可分为前卸式和底卸式两大类。前卸式铲斗卸土时直接靠铲斗油缸使斗翻转，土镶从斗的前方卸出。这种构造简单，斗体是整体结构，刚度和强度都比较好，并且不需要另设卸土油缸，但是为了能将土卸尽，要求卸土时前壁与水平夹角大于度,因而要求铲斗的转角加大，结果导致所需的铲斗油缸功率增加，或者造成转斗挖掘力下降或卸土时间延长。此外，前卸式铲斗还影响有效卸载高度。底卸式铲斗靠打开斗底卸土。所示的铲斗是靠专门的油缸起闭斗底。挖掘时斗底关闭，卸土时斗底打开，土城从底部卸出。这类结构的卸土性能较好，要求铲斗的转角也小，但必须增设卸土油缸，此外，斗底打开后也影响到有效卸载高度。这类开斗方式现在已少用，目前挖掘机上采用较多的是另种底卸式铲斗，铲斗由两半组成，靠上部的铰连接。卸土油缸装在斗的后壁中。油缸收缩时通过杠杆系统使斗前壁顺板向上翘起，将土壤从底部卸出。用这种方式卸载，卸载高度大，卸载时间较短，装车时铲斗得以更靠近车休并且还可以有控制地打开额板，使土或石块比较缓慢地卸出，因而减少了对车辆的撞击，延长了车辆的使用寿命。另外这种斗还能用于挑选石块，很受欢迎，但铲斗的重量加大较多，因而在工作装置尺寸整机稳定性相同的情况下斗容量有所减少，并且由于斗由两部分组成，受力情况较差。采用底卸式铲斗结构，铲斗的转角可以减小，因而有些挖掘机已取消了铲斗油缸的连杆装置，铲斗油缸直接与斗体相连接，简化了结构，并在定程度上加大了转斗挖掘力。当挖掘机挖掘比较松软的对象或用于装载散粒物料时，正铲斗可以换成装载斗，在整机重量基本不变的情况下，这种斗的容量可以大大增加，因而提高了生产率。装载斗般都是前卸式，不装斗齿，以减小挖掘松散物料时的挖掘阻力。本设计中我采用图.这结构。图.液压正铲挖掘机结构图.液压正铲挖掘机机构简图图.所示是正铲挖掘机工作装置的示意图，采用直动臂直斗杆形式，铲斗为前卸式。动臂和动臂油缸在转台上的铰点分别为和，它们的位置以停机面为轴，整机回转中心线为轴图的直角坐标值来表示。这台挖掘机的主要工作油缸共只，其中动臂油缸两只，置于动臂的两侧斗杆油缸只,置于斗杆的中部铲斗油缸两只，铰于斗杆中部。主要工作油缸的主要参数列于表中。表.正铲液压挖掘机主要油缸的主要参数.工作装置运动分析动臂运动分析动臂的位置由动臂油缸的长度决定。和动臂水平倾角之间的关系可用下式表示从上式看出，对的影响很大，当动臂和油缸的参数不变时，愈大动臂提升高度愈小。关于这点在以后还要讨论。设动臂油缸全缩时动臂倾角为动臂油缸全伸时动臂倾角为，那么在动臂油缸由全缩到全伸，动臂总的转角为为了便于运算和比较，仍用无因次比例系数表示，即代入式可以得到动臂油缸全缩和全伸时相应的动臂倾角值而动臂总转角为动臂油缸伸缩时对点的力臂也在不断变化，由图可知显然，当时有最大值，此时，而相应的油缸长度为此时的动臂倾角为若用动臂油缸相对力臂即来表示油缸长为时的力臂，则综上所述，动臂倾角力臂和都是的参数。斗杆运动分析斗杆的位置由动臂和斗杆油缸的长度所决定。但是动臂的位置随动臂油缸的伸缩而变化，为了便于分析斗杆油缸对头杆位置的影响，假定动臂不动，那么斗杆铰点以及斗杆油缸在动臂上的铰点就可以看作为固定基座。与斗杆动臂夹角之间的关系为设斗杆油缸全缩时动臂与头杆的夹角为，全伸时为，那么当油缸由全缩到全伸时斗杆总的转角为斗杆油缸的作用力臂也是可变值。当时有最大值，即，这时相应的油缸长度为相应的斗杆转角为用斗杆油缸相对力臂值即来表示时的力臂，则斗齿尖的几种特殊工作位置的计算最大挖掘半径图.这时在同条水平线上，而且头杆油缸全伸，即最大挖掘半径为最大挖掘半径处的挖掘高度相应为图.最大挖掘半径最大挖掘高度图.图.最大挖掘高度最大挖掘高度为最大挖掘高度时的挖掘半径如果最大转斗角度不能保证垂直向上，即，则应根据实际的值求相应的挖掘高度，如图左上角所示，此时最大挖掘深度图.这时动臂油缸全缩，头杆及垂直向下，即。最大挖掘深度为最大挖掘深度时的挖掘半径为假若，则不可能呈垂直状态，此时必须根据具体情况计算实际的最大挖掘深度。图.最大挖掘深度停机平面上的最大挖掘半径图.这是指斗齿靠在地面上斗杆全部伸出而斗底平面与停机平面平行的工况。此时线与地面交成角角是个重要的铲斗参数，设计中应认真确定，根据这种定义可知图.停机平面上的最大挖掘半径，其中这时停机平面上的最大挖掘半径为如果，则必须根据具体情况重新进行计算。工作装置尺寸的设计确定.应用举例本章以液压正铲挖掘机为例，对工作装置参数进行初步设计。结合节的分析，初选动臂与平台铰点的坐标.，.。动臂及斗杆长度确定由式得.由经验公式计算结果如表.所示。表图.动臂三维模型图.斗杆三维模型机构转角范围确定液压正铲挖掘机的工作尺寸如表.所示。表.动臂斗杆及铲斗机构的转角范围如表.所示。表油缸铰点及行程确定动臂油缸的铰点及行程确定初取动臂油缸全伸和全缩时的力臂比.，油缸全伸和全缩时的长度比.，。由动臂油缸铰点及行程计算得，由于铰点在平台的端部，计算得，动臂油缸行程斗杆油缸铰点及行程确定初取斗杆油缸全伸和全缩时的力臂比，油缸全伸和全缩时的长度比，。经斗杆油缸铰点及行程计算得斗杆油缸行程。铲斗油缸铰点及行程确定初取斗杆油缸全伸和全缩时的力臂比，油缸全伸和全缩时的长度比。经铲斗油缸铰点及行程计算得斗杆油缸行程。.工作装置的位置模型建立现从动臂与转台铰点出发，借助各相关转角和，建立各关键点的位置模型，得到各关键点的坐标，从而为下步的分析提供依据。以地面为横坐标，以回转中心线为纵坐标，建立直角坐标系如图.所示。动臂与平台铰点位置的确定对由反铲挖掘机改装的正铲来说，动臂铰座往往就沿用反铲动臂的铰座。般，铰座都在转台中心的前方，近来大型正铲的铰座却有向后移靠近回转中心线的趋势。设计时，可用类比法确定或根据经验统计公式初步选取，在此基础上推荐以履带轴距为基本长度。履带轴距式中为斗容量，动臂及斗杆长度的确定同上转斗半径也可用类比法确定或根据经验统计公式初步选取，在此基础上推荐以履带轴距为基本长度。机构转角范围确定在动臂长度斗杆长度转斗半径及动臂油缸与平台铰点初步确定之后，根据挖掘机工作尺寸的要求利用解析法求各机构转角范围，其中包括动臂机构转角斗杆机构转角铲斗机构转角范围。斗杆转角和的确定可根据最大挖掘半径确定。最大转角应当不小于根据停机平面上最小挖掘半径确定。所谓停机平面上的最小挖掘半径依不同工作情况而异，有的是指铲斗最靠近机体斗杆油缸全缩斗齿尖处于停机平面而斗底平行于地面，在这种状态下开始挖掘时的挖掘半径。图.停机平面上的最小挖掘半径如图.所示，这时斗杆和动臂间的夹角为最小，铲斗与地面相交成角见图.，而斗齿尖到回转中心的距离为。从几何推导可知式中点的横坐标和纵坐标，且带入式整理后得有些挖掘机不要求铲斗水平铲入，而往往以定的后角开始挖掘，因而最小挖掘半径可能比前种小，加大了停机平面上的挖掘范围。在这种情况下与水平的夹角将增至。根据有的资料介绍，为使铲斗容易切人土壤，开始挖掘时的后角可取为。应该注意不论铲斗开始挖掘时的位置如何，必须以不碰撞履带板为原则，因此式中驱动轮半径毫米履带行走装置水平投影的对角线与纵轴问的夹角考虑转斗机构连杆装置及余隙在内的间隙，初步设计时可取毫米。动臂倾角和的确定动臂最大倾角根据最大挖掘高度确定。由图.