挖掘機工作裝置機械設計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 目 錄 第一章 緒 論 . - 2 - 題的研究背景 . - 1 - 掘機械發(fā)展概況 . - 1 - 設計的主要內容 . - 4 - 第二章 總體設計方案 . - 5 - 型挖掘機工作裝置簡介 . - 6 - 作裝置設計方案原則 . - 7 - 第三章 挖掘機的工作裝置設計 . - 7 - 定動臂、斗桿、鏟斗的結構形式 . - 8 - 定動臂的結構形式 . - 8 - 定斗桿的結構形式 . - 9 - 定鏟斗的結構形式和斗齒安裝結構 . - 9 - 斗與鏟斗液壓缸的連接方式 . - 11 - 定動臂、斗桿、鏟斗油缸的鉸點布置 . - 12 - 臂油缸的布置 . - 12 - 桿油缸的布置 . - 13 - 斗油缸的布置 . - 13 - 臂、斗桿、鏟斗機構參數的選擇 . - 14 - 鏟裝置總體方案的選擇 . - 14 - 構自身幾何參數 . 1 形參數的選擇 . - 17 - 臂機構參數的選擇 . - 22 - 桿機構參數的選擇 . - 26 - 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 桿、搖臂參數的選擇 . - 26 - 第四章 挖掘機液壓系統(tǒng)設計 . - 27 - 定液壓系統(tǒng)類型 . - 28 - 壓元件的選擇 . - 29 - 統(tǒng)主參數的確定 . - 29 - 掘機液壓缸作用力的確定 . - 29 - 壓元件的選擇 . - 35 - 第 五章 工作裝置的強度校核計算 . - 37 - 桿力學分析 . - 37 - 置的計算 . - 37 - 置的計算 . - 40 - 桿位置受力計算以及內力圖的繪制 . - 43 - 桿位置受力計算以及內力圖的繪制 . - 44 - 桿強度校核 . - 45 - 臂力學分析 . - 49 - 第六章 結論 . - 51 - 參考文獻 . - 53 - 致 謝 . - 54 - 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 1 - 摘 要 液壓挖掘機是工程機械的一種主要類型，廣泛應用在房屋建筑、筑路工程、水利建設、港口建設、國防工程等土石方施工和礦山采掘之中。反鏟液壓挖掘機是挖掘機械中最重要的機種之一，主要應用于挖掘停機面以下的土壤。液壓挖掘機反鏟裝置是完成液壓挖掘機各項功能的主要部分，其結構的合理性直接影響到液壓挖掘機的工 作性能和可靠性。 本文根據液壓挖掘機反鏟裝置的結構特點 ,工作原理以及對典型工況的分析，總結了挖掘機工作裝置性能要求和設計原則。 然后對其各主要構件進行了方案選擇，并確定各鉸點之間的距離。 根據連桿模型并結合其他機械設計知識畫出工作裝置的二維圖紙，最后根據圖紙上的具體結構尺寸對工作裝置的主要部件進行校核。 關鍵詞 :液壓挖掘機；工作裝置；結構設計 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 2 - of As of is in as in is to of is by of is on of of up of AD to of to of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 1 - 第一章 緒 論 題的研究背景 挖掘機械是工程機械的一種主要類型，是土石方開挖的主要機械設備。各種類型的挖掘機 已廣泛應用在工業(yè)與民用建筑、交通運輸、水利電力工程，農田改造、礦山采掘以及現代化軍事工程等的機械化施工中。據統(tǒng)計，工程施工中約有60%以上的土石方量，由挖掘機來完成。 為節(jié)省勞動力、減輕繁重體力勞動，提高勞動生產率、加快建設速度，保證工程質量和降低成本，采用機械化施工是一項有利措施。它對促進國民經濟的高速發(fā)展有很大的作用。 挖掘機械在工程機械發(fā)展中占有很大比重和重要地位，據統(tǒng)計約占工程機械總產的 25%50%，是重點發(fā)展的機械品種之一。尤其是中小型、通用的單斗挖掘機不僅可用于土石方的挖掘工作，而且通過工作裝 置的更換，還可用于起重、裝載、抓取、打樁、鉆孔等多種作業(yè)。通用型挖掘機占挖掘機總數的 90%以上，它在各種工程施工中廣泛使用，己成為不可缺少的重要機械設備。 掘機械發(fā)展概況 工業(yè) 發(fā)達國家 的挖掘機生產較早，法國、德國、美國、俄羅斯、日本是斗容量 斗液壓挖掘機的主要生產國，從 20 世紀 80 年代開始生產特大型挖掘機。例如，美國馬利昂公司生產的斗容量 50離用挖掘機，斗容量 132m的步行式拉鏟挖掘機； 比賽路斯 司生產的斗容量 步行式拉鏟挖掘機，斗容量 107m的剝離用挖掘機等，是世界上目前最大的挖掘機。 (1)國外挖掘機的發(fā)展趨勢 從 20 世紀后期開始，國際上挖掘機的生產向大型化、微型化、多功能化、專用化和自動化的方向發(fā)展。 開發(fā)多品種、多功能、高質量及高效率的挖掘機。為滿足市政建設和農田建設的需要，國外發(fā)展了斗容量在 下的微型挖掘機，另外，數量最的的中、小型挖掘機趨向于一機多能，配備了多種工作裝置買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 2 - 除正鏟、反鏟外，還配備了起重、抓斗、平坡斗、裝載斗、耙齒、破碎錐、麻花鉆、電磁吸盤、振搗器、推土板、沖擊鏟、集裝 叉、高空作業(yè)架、鉸盤及拉鏟等，以滿足各種施工的需要。 迅速發(fā)展全液壓挖掘機，不斷改進和革新控制方式，使挖掘機由簡單的杠桿操縱發(fā)展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計算機綜合程序控制 重視采用新技術、新工藝、新結構，加快標準化、系列化、通用化發(fā)展速度，提高挖掘機的作業(yè)功率，更好地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的功能。 更新設計理論。提高可靠性，延長使用壽命。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設計理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設計理論和方法，并將疲勞損傷累積理論、斷裂力學、有限元法、優(yōu)化設計、電子計算機控制 的電液伺服疲勞試驗技術、疲勞強度分析方法等先進技術應用于液壓挖掘機的強度研究方面，促進了產品的優(yōu)質高效率和競爭力。 加強對駕駛員的勞動保護，改善駕駛員的勞動條件。液壓挖掘機采用帶有墜物保護結構和傾翻保護結構的駕駛室，安裝可調節(jié)的彈性座椅，用隔音措施降低噪聲干擾。 進一步改進液壓系統(tǒng)。中、小型液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)有向變量系統(tǒng)轉變的明顯趨勢。液壓技術在挖掘機上普遍使用，為電子技術、自動控制技術在挖掘機的應用與推廣創(chuàng)造了條件。 迅速拓展電子化、自動化技術在挖掘機上的應用。 20 世紀 80 年代，以微電子技術 為核心的高新技術，特別是微機、微處理器、傳感器和檢測儀表在挖掘機上的應用，推動了電子控制技術在挖掘機上應用和推廣，并已成為挖掘機現代化的重要標志。 (2) 國內研究情況及發(fā)展動態(tài) 早在 1954 年我國就已開始生產機械式挖掘機 ,當時的撫順重型機器廠 (撫順挖掘機廠前身 )引進前蘇聯(lián)的機械式挖掘機 國際 20 世紀 30 40買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 3 - 年代的產品。由于國家 經濟 建設的需要 ,后又 發(fā)展 家廠生產 ,到 1966 年 12 年全國共生產了機械式挖掘機 3000 余臺 ,后又延續(xù)生產到八十年代初。在 80 年代初引進德國系列液壓挖掘機制造技術（例如有德國 司、 司和 O&浙江大學的馮培恩教授開始率先著手研究挖掘機機電一體化技術，首先實現挖掘機器人作業(yè)過程的分級規(guī)劃和局部自主控制。但是他們在任務規(guī)劃層面上只停留在仿真階段，還沒有提出顯著的實現方案。 20 世紀 90 年代初國內幾家新進入挖掘機待業(yè)的企業(yè)以 “技貿結合，合作生產 ”的方式 聯(lián)合引進日本小松制作所的 列挖掘機制造技術，由于 中國建設事業(yè)的發(fā)展，市場的擴大，隨后不久在挖掘機生產領域出現了一個外資企業(yè)進入中國的浪潮。從 1994、 1995 年開始，世界各工業(yè)發(fā)達國家的著名挖掘機制造企業(yè)先后在中國建立眾多的中外合資或外商獨資 挖掘機制造企業(yè)，生產世界一流水平的多種型號的挖掘機產品。截止至 2001 年年底，包括國有企業(yè)在內，中國境內生產液壓挖掘機的企業(yè)總數達 20 個左右，共生產挖掘機整機質量從 100 余個不同型號和規(guī)格的產品。 2000 年全國生產各種型號、規(guī)格的液壓挖掘機 8111 臺，共銷售 7926 臺，其中包括出口 119 臺。 2001 年全生產 12569 臺，銷售 12397 臺，其中包括出口 468 臺。 面對目前這種發(fā)展狀況，國產挖掘機如何才能走出夾縫中求生存的困境 ?國產挖掘機究竟路在何方 ?業(yè)內人士認為，現在國內挖掘機生產企業(yè)真正缺乏的不是錢，面是技術以及為謀求技術進步所需要的耐心和決心。針對國產挖掘機機能質量，作業(yè)效率與可靠性均低的現狀，國內企業(yè)首先需要從組織結構調整入手，在國內聯(lián)合組建新一代國產液壓挖掘機企業(yè)集團，建立強有力的技術研發(fā)中心，從日本、德國等國家引進必要的先進軟硬件，以確保國 產挖掘機擁有優(yōu)良的質量和性能，從而打開國產挖掘機的市場，進而促進國產挖掘機的大批量生產。在此基礎上，還要考慮以下幾點： 國內挖掘機生產要不斷研究市場需求、開發(fā)新品和變型產品，以適應市場需要。前幾年大量投入使用的高速公路等基礎設施，越來越多地進入維修保養(yǎng)期，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 4 - 城市建設也從 “大拆大建 ”逐漸向 “精雕細刻 ”轉變，小型化的土方工程施工越來越多，因此小型挖掘機的需求量增加較快。關注國內市場的同時，生產商還應該加大國際市場力度。 挖掘機生產企業(yè)既要樹立為用戶服務的思想，也要具備相應的能力和條件，不斷學習國外的先進管理 理念和手段，提升自身的服務水平和競爭能力，切實滿足挖掘機用戶的施工需求。這就要求挖掘機業(yè)務人員既精通業(yè)務知識，又要成為挖掘機用戶的好參謀；挖掘機服務人員不僅要為用戶服務好，同時還要協(xié)助客戶（尤其是那些缺乏經驗的客戶）做好設備管理、現場調度、安全檢查等工作；挖掘機出現故障要在最短的時間內修復 從而實現挖掘機企業(yè)與用戶在利益上的雙贏。 國內挖掘機生產商要不斷研究市場需求、開發(fā)新品和變型產品。開發(fā)新一代液壓挖掘機的變型產品（如焊接車、高原型等），針對市場和用戶的個性化要求，及時開發(fā)出國內外用戶所需要的各種機型和 專用工作機具，擴大產品品種和數量，涉足一直靠國外進口的大型液壓挖掘機的市場，培育和培植市場增長點。與此同時，和產商還樹立用戶服務意識和品牌意識，提高服務質量，爭取企業(yè)與用戶雙贏。只有這樣，挖掘機生產企業(yè)才有可能把已經失去的市場份額逐漸奪回來。 設計的主要內容 本次所設計的挖掘機為小型反鏟液壓挖掘機。主要內容是工作裝置的設計。總體設計的優(yōu)劣決定了其它零部件設計的質量，也決定了整機的性能。合理的、全面的總體設計是整個設計任務順利完成的保證。因此，對整體設計必須從一個更高的層次出發(fā)，對整體設計必須提出更 高的要求。 總體設計主要是對小型液壓挖掘機進行深入地分析，并提出切實可行的方案，對整體參數、整體布局、整體結構、整機系統(tǒng)及其主要零部件進行設計計算，最后再將其建模裝配。工作裝置的設計必須考慮全面，比如外形尺寸、形狀、鉸點布置、工作過程中不能相互干涉、強度、剛度合理等等。此次工作裝置主要采用反鏟裝置，動臂部分主要采用整體式彎動臂，這樣有利于得到較大的挖掘深度。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 5 - 斗桿部分主要采用整體式直動斗桿。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 6 - 第二章 總體設計方案 型挖掘機工作裝置簡介 反鏟工作裝置是液壓挖掘機的 一種主要工作裝置，如圖 2 1 所示。 液壓反鏟工作裝置一般由動臂 1、動臂液壓缸 2、斗桿液壓缸 3、斗桿 4、鏟斗液壓缸 5、鏟斗 6、連桿 7 和搖桿 8 等組成。其構造特點是各構件之間全部采用鉸接連接，并通過改變各液壓缸行程來實現挖掘過程中的各種動作。動臂 1 的下鉸點與回轉平臺鉸接，并以動臂液壓缸 2 來支承動臂，通過改變動臂液壓缸的行程即可改變動臂傾角，實現動臂的升降。斗桿 4 鉸接于動臂的上端，可繞鉸點轉動，斗桿與動臂的相對轉角由鏟斗液壓缸 5 控制，當斗桿液壓缸伸縮時，斗桿即可繞動臂上鉸點轉動。鏟斗 6 則 鉸接于斗桿 4 的末端，通過鏟斗液壓缸 5 的伸縮來使鏟斗繞鉸點轉動。為了增大鏟斗的轉角，鏟斗液壓缸一般通過連桿機構（即連桿 7 和搖桿 8）與鏟斗連接。液壓挖掘機反鏟工作裝置主要用于挖掘停機面以下的土壤，如挖掘溝壕、基坑等，其挖掘軌跡取決于各液壓缸的運動及其組合。反鏟液壓挖掘機的工作過程為，先下放動臂至挖掘位置，然后轉動斗桿及鏟斗，當挖掘至裝滿鏟斗時，提升動臂使鏟斗離開土壤，邊提升邊回轉至卸載位置，轉斗卸出土壤，然后再回轉至工作裝置開始下一次作業(yè)循環(huán)。動臂液壓缸主要用于調整工作裝置的挖掘位置，一般不單獨直接挖掘土壤；斗 作裝置簡圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 7 - 行程，但挖掘力小一些。轉斗挖掘的行程較短，為使鏟斗在轉斗挖掘結束時裝滿鏟斗，需要較大的挖掘力以保證能挖掘較大厚度的土壤，因此挖掘機的最大挖掘力一般由轉斗液壓缸實現的。由于挖掘力大且挖掘行程短，因此轉斗挖掘可用于清除障礙或提高生產率。在實際工作中，熟練的液壓挖掘機人員可根據實際情況，合理操縱各個液壓缸，往往是各液壓缸聯(lián)合 工作，實現最有效的挖掘作業(yè)。例如，挖掘基坑時由于挖掘深度較大，并要求有較陡而平整的基坑壁，則采用動臂和斗桿同時工作；當挖掘基坑底時，挖掘行程將結束，為加速裝滿鏟斗，或挖 掘過程中調整切削角時，則需要鏟斗液壓缸和斗桿液壓缸同時工作。 作裝置設計方案原則 設計合理的工作裝置應能滿足下列要求： 主要工作尺寸及作業(yè)范圍能滿足要求，在設計通用反鏟裝置時要考慮與同類型、同等級機器相比的先進性?？紤]國家標準的規(guī)定，并注意到結構參數受結構碰撞限制等的可能性。 整機挖掘力的大小及其分布情況應滿足使用要求，并具有一定的先進性。 功率利用情況盡可能好，理論工作時間盡可能短。 確定鉸點布置，結構型式和截面尺寸形狀時盡可能使受力狀態(tài)有利，在保證強度、剛度和連接剛性的條件下盡量減輕結構 自重。 作業(yè)條件復雜，使用情況多變時應考慮工作裝置的通用性。采用變鉸點構件或配套構件時要注意分清主次，在滿足使用要求的前提下力求替換構件種類少，結構簡單，換裝方便。 運輸或停放時工作裝置應有合理的姿態(tài)，使運輸尺寸小，行駛穩(wěn)定性好，保證安全可靠，并盡可能使液壓缸卸載或減載。 工作裝置液壓缸設計應考慮三化。采用系列參數，盡可能減少液壓缸零件種類，尤其是易損件的種類。 工作裝置的結構型式和布置便于裝拆和維修，尤其是易損件的更換。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 8 - 第三章 挖掘機的工作裝置設計 定動臂、斗桿、鏟斗的結構形式 定動臂的結構形式 動臂是工作裝置中的主要構件，斗桿的結構形式往往決定于動臂的結構形式。反鏟動臂分為整體式和組合式兩類。 直動臂構造簡單、輕巧、布置緊湊，主要用于懸掛式挖掘機。采用整體式彎動臂有利于得到較大的挖掘深度，它是專用反鏟裝置的常見形式。整體式彎動臂在彎曲處的結構形狀和強度值得注意，有時采用三節(jié)變動臂有利于降低彎曲處的應力集中。 整體式變動臂結構簡單、價廉，風度相同時結構重量較組合式動臂輕。它的缺點是替換工 作裝置少，通用性較差。為了擴大機械通用性，提高其利用率。往往需要配備幾套完全不通用的工作裝置。一般來說，長期用于作業(yè)相似的反鏟采用整體式動臂結構比較合適。如圖 3 1 所示。 組合式動臂一般都為彎臂形式。其組合方式有兩類，一類用輔助連桿（或液壓缸）連接，另一類用螺栓連接。 圖 體式彎動臂 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 9 - 組合式動臂與整體式動臂相比各有優(yōu)缺點，它們分別適用于不同的作業(yè)條件。組合式動臂的主要優(yōu)點是： 工作尺寸和挖掘力可以根據作業(yè)條件的變化進行調整。當采用螺栓或連桿連接時調整時間只需十幾分鐘，采用液壓缸連接時可以進行無級調節(jié)。 較合理地滿足各種 類型作業(yè)裝置的參數和結構要求，從而較簡單地解決主要構件的統(tǒng)一化問題。因此其替換工作裝置較多，替換也方便。一般情況下，下動臂可以適應各種作業(yè)裝置要求，不需拆換。 裝車運輸比較方便。 由于上述優(yōu)點，組合式動臂結構雖比整體式動臂復雜，但得到了較廣泛的應用。尤以中小型通用液壓挖掘機作業(yè)條件多時采用組合式動臂較為合適。 本次設計作業(yè)條件比較單一，所以選用整體式彎動臂。 定斗桿的結構形式 斗桿也有整體式和組合式兩種，大多數挖掘機都采用整體式斗桿，當需要調節(jié)斗桿長度或杠桿時采用更換斗桿的辦法，或者在斗桿上設 置 2 4 個可供調節(jié)時選擇的與動臂端部鉸接的孔。有些反鏟采用組合式斗桿。 本次設計采用整體式斗桿。 定鏟斗的結構形式和斗齒安裝結構 （ 1)鏟斗結構形狀和參數的合理選擇對挖掘機的作業(yè)效果影響比較大。鏟斗的作業(yè)對象繁多，作業(yè)條件也不同，用一個鏟斗來適應任何作業(yè)對象和條件比較困難。為了滿足各種特定情況，盡可能提高作業(yè)效率，通用反鏟裝置常配有幾種甚至十多種斗容量不同，結構形式各異的鏟斗。 目前，對鏟斗結構形式的研究還處于現場試驗、實驗室試驗或模型試驗階段，未建立起比較系統(tǒng)的理論。例如 有人曾將兩只 量而斗型不同的反鏟斗裝在 壓挖掘機上進行對比試驗，結果如表 3 1 所示。由于砂的挖掘阻力較小，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 10 - 對鏟斗設計的合理性反映不靈敏，所以這兩種鏟斗的試驗結果差別不大。而對頁巖作業(yè)效果就大不一樣，其中一個鏟斗的切削前緣中間略微凸出，不帶側齒，側臂略呈凹形，這些因素使頁巖挖掘阻力降低。另一個鏟斗的情況則相反。 表 3鏟斗對比試驗結果 作業(yè)條件 鏟斗編號 鏟斗充滿時間 生產率 效率 （ s） (KN/h) (%) 在頁巖 鏟斗 1 100 中作業(yè) 鏟斗 2 砂石 鏟斗 1 100 在砂石 鏟斗 1 100 中作業(yè) 鏟斗 2 各種鏟斗結構形狀的共同要求是： 有利于物料的自由流動，因此鏟斗內臂不宜設置橫向凸緣、棱角等。斗底的縱向剖面形狀要適合各種物料的運動規(guī)律。 要使物料易于卸凈。用于粘土的鏟斗卸載時不易卸凈，因此延長了作業(yè)循環(huán)時間，降低了有效斗容量。國外采用設有強制卸土的粘土鏟斗。 為了使裝進鏟斗的物料不易掉出，鏟斗寬度與物料顆粒直徑之比應大于 4：1。當此比值大于 50： 1 時顆粒尺寸的影響可不考慮，視物 料為勻質。 裝設斗齒有利于增大鏟斗與物料剛接觸時的挖掘線比壓，以便切入或破碎阻力較大有物料。挖硬土或碎石時還能把石塊從土壤中耙出。斗齒的材料、形狀、安裝結構及其尺寸參數都值得研究，對它的主要要求是挖掘阻力小，耐磨，易于更換。 （ 2)確定斗齒安裝方式 目前，國產挖掘機斗齒安裝方式主要有兩類，斗容量 q多采用螺栓連接（圖 3 2a），斗容量 q時多采用橡膠卡銷結構（圖 3 2b）。 本次設計斗容量為 掘機，所以斗齒安裝方式為螺栓連接 . 圖 栓連接結構斗齒 圖 膠卡銷結構斗齒 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 11 - 斗與鏟斗液壓缸的連接方式 鏟斗與鏟斗液壓缸連接有三種型式（圖 3 3），其區(qū)別主要在于液壓缸活塞桿端部與鏟斗的連接方式不同，圖 3 3a 為直接連接，鏟斗、斗桿與鏟斗液壓缸組成四連桿機構。圖 3 3b 中鏟斗液壓缸通過搖桿 1 和連桿 2 與鏟斗相連，它們與斗桿一起組成六連桿機構。圖 3 3d 和圖 3 3b 類似，區(qū)別在于前者液壓缸活塞桿端接于搖桿兩端之間。圖 3 3c 的機構傳動比與 b 差不多，但鏟斗擺角位置順時針方向轉動了一個角度。 六連桿方式與四連桿方式相比在同樣的液壓缸行程下能得到較大的鏟 斗轉角，改善了機構的傳動特性。六連桿方式 b 和 d 在液壓缸行程相同時，后者能得到更大的鏟斗轉角。但其鏟斗挖掘力的平均值較小。 本設計中選用圖 3 3b 的連接方式。 圖 斗與鏟斗液壓缸的連接方式 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 12 - 定動臂、斗桿、鏟斗油缸的鉸點布置 反鏟工作裝置實際上是多個連桿機構的組合。在發(fā)動機功率、整機質量和鏟斗容量等主要參數及工作裝置基本形式初步確定的情況下，工作裝置各鉸點在布置及各工作油缸參數的選擇是否合理，會直接影響液壓挖掘機的實際挖掘能力。 臂油缸的布置 動臂油缸一般布置在動臂前下方，下端與回轉平臺鉸接，常見的有兩種 具體布置方式。 油缸前傾布置方案，如圖 3 4 所示，動臂油缸與動臂鉸接于 E 點。當動臂油缸全伸出，將動臂舉升至上極限位置，動臂油缸軸線向轉臺前方傾斜。 油缸后傾布置方案，如圖 3 5 所示，當動臂油缸全伸出，將動臂舉升到上極限位置時，動臂油缸軸線向后方傾斜。 當兩方案的動臂油缸安裝尺寸 鏟斗最大挖掘高度 H 和地面最大挖掘半徑 R 相等時，后傾方案的最大挖掘深度比前傾方案小，即 2h 1h 。此外，在后傾方案中，動臂 分往往比前傾方案的長，因此動臂所受彎矩也比較大。以上為動臂油缸后傾方案的缺點。然而，后傾方案動臂下鉸點 C 與動臂油缸下鉸點 D 的距離 前傾方案的大，則動臂在上下兩極位置時，動臂油缸的作用力臂 較大。因此，在動臂油缸作用力相同時，后傾方案得到較大的動臂作用力矩，這是其優(yōu)點。 圖 缸前傾布置方案 圖 缸后傾布置方案 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 13 - 為了增大后傾方案的挖掘深度，有的挖掘機將長動臂 改換成短動臂（圖 3 5），并配以長斗桿。在最大深度處挖掘時，采用鏟斗挖掘而不是斗桿挖掘，這樣得到的最大挖掘深度為 2h 2h 。 顯然，不論是動臂油缸前傾還是后傾方案，當 C、 D 兩鉸點位置和 度均不變時，通過加大動臂油缸長度可以增大動臂仰角，從而增大最大挖掘高度，但會影響到最大挖掘測試。所以，在布置油缸時，應綜合考慮動臂的結構、工作裝置的作業(yè)尺寸及動臂舉升力的挖掘力等因素。 本設計選用動臂油缸前傾布置方案。 桿油缸的布置 確定斗桿油缸鉸點、行程及斗桿力臂比時應該考慮下列因素。 保 證斗桿油缸產生足夠的斗齒挖掘力。即油缸從最短長度開始推伸時和油缸最大伸出時產生的斗齒挖掘力應該大于正常挖掘阻力。油缸全伸時的力矩應該足以支承滿載鏟斗和斗桿靜止不動。油缸力臂最大時產生的最大斗齒挖掘力應大于要求克服的最大挖掘范圍。 保證斗桿的擺角范圍。斗桿擺角范圍一般取 100 130。在斗桿油缸和轉斗油缸同時伸出最長時，鏟斗前壁和動臂之間的距離應大于 10般來說，斗桿越長，則其擺角范圍可以取得越小一些。 鉸點位置的確定需要反復進行。在計算中初定鉸點位置，如不夠合理，應進行適當修改。 斗油 缸的布置 確定鏟斗油缸鉸點應考慮以下因素。 保證轉斗挖掘時產生足夠大的斗齒挖掘力，即在鏟斗油缸全行程中產生的斗齒挖掘力應大于正常工作情況下的挖掘阻力。當鏟斗油缸作用力臂最大時，所產生的最大斗齒挖掘力應能使?jié)M載鏟斗靜止不動 保證鏟斗的擺角范圍。鏟斗的擺角范圍一般取 140 160，在特殊作業(yè)時買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 14 - 可以大于 180。當鏟斗油缸全縮時，鏟斗與斗桿軸線夾角（在軸線上方）應大于10,常取 15 25，鏟斗油缸全伸、鏟斗滿載回轉時，應使土壤不從斗中撒落。 鏟斗從位置到位置時（圖 3 6），鏟斗油缸作用力臂最大 ，這里能得到斗齒最大切削角度的 1/2 左右，即當鏟斗挖掘深度最大時，正好斗齒挖掘力也最大。實際上鏟斗的切削轉角是可變的。在許多情況下，特別是進行復合動作挖掘時，鏟斗的切削轉角一般都小于 100，而且鏟斗也不一定都在初始位置開始挖掘。因此，目前一般取位置至位置的轉角為 30 50，在這個角度范圍內可以照顧到鏟斗在挖掘過程中能較好地適應挖掘阻力的變化，又可以使鏟斗在開始挖掘時就有一定的挖掘力。 臂、斗桿、鏟斗機構參數的選擇 鏟裝置總體方案的選擇 反鏟方案選擇的主要依據是根 據設計任務書規(guī)定的使用要求決定工作裝置是通用或是專用的。以反鏟為主的通用裝置應保證反鏟使用要求，并照顧到其它裝置的性能。專用裝置應根據作業(yè)條件決定結構方案，在滿足主要作業(yè)條件要求的同時照顧其它條件下的性能。 反鏟裝置總體方案的選擇包括以下方面： 動臂及動臂液壓缸的布置 確定用組合式或整體式動臂，以及組合式動臂的組合方式或整體式動臂的形狀。確定動臂液壓缸的布置為懸掛式或是下置式。 前面已確定采用整體式動臂，動臂液壓缸的布置為下置式。 圖 斗轉角范圍 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 15 - 斗桿及斗桿液壓缸的布置 確定用整體式或組合式斗桿，以及組合式斗桿的組合方 式或整體式斗桿是否采用變鉸點調節(jié)。 前面已確定采用整體式斗桿，不采用變鉸點調節(jié)。 確定動臂與斗桿的長度比，即特性參數 1K =21 對于一定的工作尺寸而言，動臂與斗桿之間的長度比可在很大范圍內選擇。一般當 1K 2 時，（有反鏟取 1K 3）稱為長動臂短斗桿方案，當 1K 屬于短動臂長斗桿方案。 1K 在 2 之間稱為中間比例方案。 要求適用性較強而又無配套替換構件或可調結構的反鏟常取中間比例方案。相反，當用配套替換構件或可調連接適應不同作業(yè)條件時，不同的配置或鉸點連接情況可組成各種比例方案。在使用條件單一，作業(yè)對象明確的條 件下采用整體式動臂和斗桿固定鉸接， 1K 值由作業(yè)條件確定。從作業(yè)范圍看，在挖高、挖深與挖掘半徑均相同的條件下， 1K 愈大作業(yè)范圍愈窄，從挖掘方式看 1K 大宜用于斗桿挖掘為主，因其剛度較易保證。而 1K 值小宜用于以轉斗挖掘為主。 本設計采用中 間比例方案 ,取 1K 確定配套鏟斗的種類、斗容量及其主參數，并考慮鏟斗連桿機構傳動比是否需要調節(jié)。 根據液壓缸系統(tǒng)壓力、流量、系統(tǒng)回路供油方式、工廠制造條件和三化要求等確定各液壓缸缸數、缸徑、全伸長度與全縮長度之比 。考慮到結構尺寸、運動余量、穩(wěn)定性和構件運動幅度等因素一般取 1 別情況下因動臂擺角和鉸點布置要求可以取 1 取 2 構自身幾何參數 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 16 - 圖 鏟機構自身幾何參數的計算圖 機構自身幾何參數有三類，第一類是決定機構運動特性的必要參數，稱原始參數，本次設計主要選擇長度參 數作為原始參數；第二類是由第一類參數推算出來的參數，稱推導參數，多為運算中需要的角度參數；第三類是方案分析比較所需要的其它特性參數。 反鏟機構自身幾何參數的計算圖及有關符號如圖 3示。 反鏟機構各部分原始參數、推導參數和部分特性參數見表 3示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 17 - 表 3鏟機構自身幾何參數表 參數分類 鏟斗 斗桿 動臂 機體 原始 13=112=12=19= 11=16= 14=15=13=14=110=11= 17=8= 117=19=24=25= 115=16= 122= 130=38=數 129= 121= 139=導 9= 4 2 11 10539參數 678特性 33242 , 3922 , 341422 , 11 1 參數 57 511 形參數的選擇 （ 1)鏟斗主要參數的選擇 斗容量 q 、平均斗寬 B ，轉斗挖掘半