畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）反鏟式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)

1、摘要挖掘機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的許多行業(yè)被廣泛地采用，如工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水利電氣工程、農(nóng)田改造、礦山采掘以及現(xiàn)代化軍事工程等等行業(yè)的機(jī)械化施工中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般工程施工中約有60%的土方量、露天礦山中80%的剝離量和采掘量是用挖掘機(jī)完成的。隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的深入和在建設(shè)中挖掘機(jī)的廣泛應(yīng)用，挖掘機(jī)市場(chǎng)有著廣闊的發(fā)展空間，因此發(fā)展?jié)M足我國(guó)國(guó)情所需要的挖掘機(jī)是十分必要的。而工作裝置作為挖掘機(jī)的重要組成部分，對(duì)其研究和控制是對(duì)整機(jī)開發(fā)的基礎(chǔ)。反鏟式單斗液壓挖掘機(jī)工作裝置是一個(gè)較復(fù)雜的空間機(jī)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外對(duì)其運(yùn)動(dòng)分析、機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面都作了較深入的研究，具體的設(shè)計(jì)特別是中型挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)已經(jīng)趨

2、于成熟。而關(guān)于反鏟式單斗液壓挖掘機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)也很多，這些文獻(xiàn)從不同側(cè)面對(duì)工作裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述。而筆者的設(shè)計(jì)知識(shí)和水平還只是一個(gè)學(xué)步的孩子，進(jìn)行本課題的設(shè)計(jì)是為對(duì)挖掘機(jī)的工作裝置設(shè)計(jì)有一些大體的認(rèn)識(shí)，鞏固所學(xué)的知識(shí)和提高設(shè)計(jì)能力。目錄摘要.1引言.3第一章 總體方案設(shè)計(jì)41.1 工作裝置構(gòu)成41.2動(dòng)壁及斗桿的結(jié)構(gòu)形式61.3動(dòng)壁油缸與鏟斗油缸的布置61.4鏟斗與鏟斗油缸的鏈接方式71.5鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇81.6原始幾何參數(shù)的確定9第二章 工作裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)分析102.1 動(dòng)壁運(yùn)動(dòng)分析102.2 斗桿運(yùn)動(dòng)的分析122.3 鏟斗的運(yùn)動(dòng)分析13第三章 工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)183.1 斗桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)193.

3、2 動(dòng)壁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)213.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算22參考文獻(xiàn)25致謝.26引言當(dāng)前，國(guó)際上挖掘機(jī)的生產(chǎn)正向大型化、微型化、多能化和專用化的方向發(fā)展。國(guó)外挖掘機(jī)行業(yè)重視采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料，加快了向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展的步伐。我國(guó)己經(jīng)形成了挖掘機(jī)的系列化生產(chǎn)，近年來還開發(fā)了許多新產(chǎn)品，引進(jìn)了國(guó)外的一些先進(jìn)的生產(chǎn)率較高的挖掘機(jī)型號(hào)1。由于使用性能、技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上的優(yōu)越，世界上許多國(guó)家，特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，都在大力發(fā)展單斗液壓挖掘機(jī)。目前，單斗液壓挖掘機(jī)的發(fā)展著眼于動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)以達(dá)到高效節(jié)能;應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，成本不斷降低，向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化發(fā)展，以提高零部件、配件的可靠性，從

4、而保證整機(jī)的可靠性;電子計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化;提高機(jī)械作業(yè)性能，降低噪音，減少停機(jī)維修時(shí)間，提高適應(yīng)能力，消除公害，縱觀未來，單斗液壓挖掘機(jī)有以下的趨勢(shì):（1）向大型化發(fā)展的同時(shí)向微型化發(fā)展。（2）更為普遍地采用節(jié)能技術(shù)。（3）不斷提高可靠性和使用壽命。（4）工作裝置結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，工作范圍不斷擴(kuò)大。（5）由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)向電力驅(qū)動(dòng)發(fā)展。（6）液壓系統(tǒng)不斷改進(jìn)，液壓元件不斷更新。（7）應(yīng)用微電子、氣、液等機(jī)電一體化綜合技術(shù)。（8）增大鏟斗容量，加大功率，提高生產(chǎn)效率。（9）人機(jī)工程學(xué)在設(shè)計(jì)中的充分利用。第一章 總體方案設(shè)計(jì)1.1 工作裝置構(gòu)成1-斗桿油缸；2- 動(dòng)臂； 3-油管； 4-動(dòng)

5、臂油缸； 5-鏟斗； 6-斗齒； 7-側(cè)板；8-連桿； 9-曲柄： 10-鏟斗油缸； 11-斗桿.圖1-1 工作裝置組成圖 圖2-1為液壓挖掘機(jī)工作裝置基本組成及傳動(dòng)示意圖，如圖所示反鏟工作裝置由鏟斗5、連桿9、斗桿11、動(dòng)臂2、相應(yīng)的三組液壓缸1, 4,10等組成。動(dòng)臂下鉸點(diǎn)鉸接在轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過動(dòng)臂缸的伸縮，使動(dòng)臂連同整個(gè)工作裝置繞動(dòng)臂下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。依靠斗桿缸使斗桿繞動(dòng)臂的上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而鏟斗鉸接于斗桿前端，通過鏟斗缸和連桿則使鏟斗繞斗桿前鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。挖掘作業(yè)時(shí)，接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，使工作裝置轉(zhuǎn)到挖掘位置，同時(shí)操縱動(dòng)臂缸小腔進(jìn)油使液壓缸回縮，動(dòng)臂下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進(jìn)

6、油而伸長(zhǎng)，使鏟斗進(jìn)行挖掘和裝載工作。鏟斗裝滿后，鏟斗缸和斗桿缸停動(dòng)并操縱動(dòng)臂缸大腔進(jìn)油，使動(dòng)臂抬起，隨即接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，使工作裝置轉(zhuǎn)到卸載位置，再操縱鏟斗缸或斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉(zhuǎn)進(jìn)行卸土。卸完后，工作裝置再轉(zhuǎn)至挖掘位置進(jìn)行第二次挖掘循環(huán)2。在實(shí)際挖掘作業(yè)中，由于土質(zhì)情況、挖掘面條件以及挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的不同，反鏟裝置三種液壓缸在挖掘循環(huán)中的動(dòng)作配合可以是多樣的、隨機(jī)的。上述過程僅為一般的理想過程。挖掘機(jī)工作裝置的大臂與斗桿是變截面的箱梁結(jié)構(gòu)，鏟斗是由厚度很薄的鋼板焊接而成。各油缸可看作是只承受拉壓載荷的桿。根據(jù)以上特征，可以對(duì)工作裝置進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化處理3。則可知單斗液壓挖掘機(jī)的工作裝置可以看成是由

7、動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸及連桿機(jī)構(gòu)組成的具有三自由度的六桿機(jī)構(gòu)。1-鏟斗；2-連桿；3-斗桿；4-動(dòng)臂；5-鏟斗油缸；6-斗桿油缸圖1-2 工作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖挖掘機(jī)的工作裝置經(jīng)上面的簡(jiǎn)化后實(shí)質(zhì)是一組平面連桿機(jī)構(gòu)，自由度是3，即工作裝置的幾何位置由動(dòng)臂油缸長(zhǎng)度l1、斗桿油缸長(zhǎng)度l2、鏟斗油缸長(zhǎng)度l3決定，當(dāng)l1、l2、l3為某一確定的值時(shí)，工作裝置的位置也就能夠確定2。1.2 動(dòng)臂及斗桿的結(jié)構(gòu)形式動(dòng)臂采用整體式彎動(dòng)臂，這種結(jié)構(gòu)形式在中型挖掘機(jī)中應(yīng)用較為廣泛。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉，剛度相同時(shí)結(jié)構(gòu)重量較組合式動(dòng)臂輕3，且有利于得到較大的挖掘深度。斗桿也有整體式和組合式兩種，大多數(shù)挖

8、掘機(jī)采用整體式斗桿。在本設(shè)計(jì)中由于不需要調(diào)節(jié)斗桿的長(zhǎng)度，故也采用整體式斗桿。1.3 動(dòng)臂油缸與鏟斗油缸的布置動(dòng)臂油缸裝在動(dòng)臂的前下方，動(dòng)臂的下支承點(diǎn)（即動(dòng)臂與轉(zhuǎn)臺(tái)的鉸點(diǎn)）設(shè)在轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心之前并稍高于轉(zhuǎn)臺(tái)平面3，這樣的布置有利于反鏟的挖掘深度。油缸活塞桿端部與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)設(shè)在動(dòng)臂箱體的中間，這樣雖然削弱了動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但不影響動(dòng)臂的下降幅度。并且布置中，動(dòng)臂油缸在動(dòng)臂的兩側(cè)各裝一只，這樣的雙動(dòng)臂在結(jié)構(gòu)上起到加強(qiáng)筋的作用，以彌補(bǔ)前面的不足。具體結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。21 1-動(dòng)臂； 2=動(dòng)臂油缸圖1-3 動(dòng)臂油缸鉸接示意圖1. 4 鏟斗與鏟斗油缸的連接方式本方案中采用六連桿的布置方式，相比四連桿布置

9、方式而言在相同的鏟斗油缸行程下能得到較大的鏟斗轉(zhuǎn)角，改善了機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性。該布置中1桿與2桿的鉸接位置雖然使鏟斗的轉(zhuǎn)角減少但保證能得到足夠大的鏟斗平均挖掘力。如圖1-4所示。2331-斗桿； 2-連桿機(jī)構(gòu)； 3-鏟斗圖1-4 鏟斗連接布置示意圖1.5 鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇鏟斗結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)的合理選擇對(duì)挖掘機(jī)的作業(yè)效果影響很大，其應(yīng)滿足以下的要求1：（1） 有利于物料的自由流動(dòng)。鏟斗內(nèi)壁不宜設(shè)置橫向凸緣、棱角等。斗底的縱向剖面形狀要適合于各種物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（2） 要使物料易于卸盡。（3） 為使裝進(jìn)鏟斗的物料不易于卸出，鏟斗的寬度與物料的粒徑之比應(yīng)大于4，大于50時(shí)，顆粒尺寸不考慮，視物料為均質(zhì)。綜上

10、考慮，選用中型挖掘機(jī)常用的鏟斗結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。圖1-5 鏟斗斗齒的安裝連接采用橡膠卡銷式，結(jié)構(gòu)示意圖如1-6所示。1-卡銷 ；2 橡膠卡銷；3 齒座； 4斗齒圖1-6卡銷式斗齒結(jié)構(gòu)示意圖1.6 原始幾何參數(shù)的確定（1）動(dòng)臂與斗桿的長(zhǎng)度比k1由于所設(shè)計(jì)的挖機(jī)適用性較強(qiáng)，一般不替換工作裝置，故取中間比例方案，k1取在1.52.0之間，初步選取k1=1.8，即l1/l2=1.8。（2） 鏟斗斗容與主參數(shù)的選擇斗容在任務(wù)書中已經(jīng)給出：q =0.9 m3按經(jīng)驗(yàn)公式和比擬法初選：l3=1550mm（3） 工作裝置液壓系統(tǒng)主參數(shù)的初步選擇各工作油缸的缸徑選擇要考慮到液壓系統(tǒng)的工作壓力和“三化“

11、要求。初選動(dòng)臂油缸內(nèi)徑d1=140mm，活塞桿的直徑d1=90mm。斗桿油缸的內(nèi)徑d2=140mm，活塞桿的直徑d2=90mm。鏟斗油缸的內(nèi)徑d3=110mm，活塞桿的直徑d3=80mm。又由經(jīng)驗(yàn)公式和其它機(jī)型的參考初選動(dòng)臂油缸行程l1=1000mm，斗桿油缸行程l2=1450mm，鏟斗油缸行程l3=1250mm。并按經(jīng)驗(yàn)公式初選各油缸全伸長(zhǎng)度與全縮長(zhǎng)度之比：1=2=3=1.6。參照任務(wù)書的要求選擇工作裝置液壓系統(tǒng)的工作壓力p=31.4mpa，閉鎖壓力pg=34.3mpa。第二章 工作裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)分析2.1 動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)分析動(dòng)臂油缸的最短長(zhǎng)度；動(dòng)臂油缸的伸出的最大長(zhǎng)度；a：動(dòng)臂油缸的下鉸點(diǎn)；b：動(dòng)臂

12、油缸的上鉸點(diǎn)；c：動(dòng)臂的下鉸點(diǎn).圖2-1 動(dòng)臂擺角范圍計(jì)算簡(jiǎn)圖1是l1的函數(shù)。動(dòng)臂上任意一點(diǎn)在任一時(shí)刻也都是l1的函數(shù)。如圖3-1所示，圖中動(dòng)臂油缸的最短長(zhǎng)度；動(dòng)臂油缸的伸出的最大長(zhǎng)度；動(dòng)臂油缸兩鉸點(diǎn)分別與動(dòng)臂下鉸點(diǎn)連線夾角的最小值；動(dòng)臂油缸兩鉸點(diǎn)分別與動(dòng)臂下鉸點(diǎn)連線夾角的最大值；a：動(dòng)臂油缸的下鉸點(diǎn)；b：動(dòng)臂油缸的上鉸點(diǎn)；c：動(dòng)臂的下鉸點(diǎn)。則有：在三角形abc中：l12 = l72+l52-2cos1l7l51 = cos-1（l72+l52- l12）/2l7l5在三角形bcf中：l222 = l72+l12-2cos20l7l120 = cos-1（l72+ l12- l222）/2l7

13、l1由圖3-3所示的幾何關(guān)系，可得到21的表達(dá)式：21 =20+11-1 當(dāng)f點(diǎn)在水平線cu之下時(shí)21為負(fù)，否則為正。f點(diǎn)的坐標(biāo)為 xf = l30+l1cos21 yf = l30+l1sin21c點(diǎn)的坐標(biāo)為 xc = xa+l5cos11 = l30 yc = ya+l5sin11動(dòng)臂油缸的力臂e1 e1 = l5sincab顯然動(dòng)臂油缸的最大作用力臂e1max= l5，又令 = l1min/ l5, = l7/ l5。這時(shí)l1 = sqr（l72-l52）= l5 sqr（2-1）1 = cos-11/2.2 斗桿的運(yùn)動(dòng)分析如下圖3-2所示，d點(diǎn)為斗桿油缸與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)點(diǎn)，f點(diǎn)為動(dòng)臂與斗桿

14、的鉸點(diǎn)，e點(diǎn)為斗桿油缸與斗桿的鉸點(diǎn)。斗桿的位置參數(shù)是l2，這里只討論斗桿相對(duì)于動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)，即只考慮l2的影響。d-斗桿油缸與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)點(diǎn)； f-動(dòng)臂與斗桿的鉸點(diǎn)；e-斗桿油缸與斗桿的鉸點(diǎn)； 斗桿擺角.圖2-2 斗桿機(jī)構(gòu)擺角計(jì)算簡(jiǎn)圖在三角形def中l(wèi)22 = l82+ l92-2cos2l8l92 = cos-1（l22- l82-l92）/2l8l9由上圖的幾何關(guān)系知2max =2 max-2min則斗桿的作用力臂e2 =l9sindef顯然斗桿的最大作用力臂e2max = l9，此時(shí)2 = cos-1（l9/l8），l2 = sqr（l82-l92）2. 3 鏟斗的運(yùn)動(dòng)分析鏟斗相對(duì)于xoy坐

15、標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)是l1、l2、l3的函數(shù)，現(xiàn)討論鏟斗相對(duì)于斗桿的運(yùn)動(dòng)，如圖3-5所示，g點(diǎn)為鏟斗油缸與斗桿的鉸點(diǎn)，f點(diǎn)為斗桿與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)q點(diǎn)為鏟斗與斗桿的鉸點(diǎn)，v點(diǎn)為鏟斗的斗齒尖點(diǎn)，k點(diǎn)為連桿與鏟斗的餃點(diǎn)，n點(diǎn)為曲柄與斗桿的鉸點(diǎn)，m點(diǎn)為鏟斗油缸與曲柄的鉸點(diǎn)，h點(diǎn)為曲柄與連桿的鉸點(diǎn)1。（1） 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i利用圖3-3，可以知道求得以下的參數(shù)：在三角形hgn中 22 = hng = cos-1（l152+l142-l32）/2l15l1430 = hgn = cos-1（l32+ l152- l142）/2l3l1432 = hng = - mng - mgn = -22-30 在三角形hnq中

16、l272 = l132 + l212 + 2cos23l13l21nhq = cos-1（l212+l142- l272）/2l21l14在三角形qhk中27 = qhk= cos-1（l292+l272-l242）/2l29l27在四邊形khqn中nhk=nhq+qhk鏟斗油缸對(duì)n點(diǎn)的作用力臂r1r1 = l13sin32連桿hk對(duì)n點(diǎn)的作用力臂r2r2 = l13sin nhk而由r3 = l24，r4 = l3 有3連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比i = （r1r3）/（r2r4）顯然3-17式中可知，i是鏟斗油缸長(zhǎng)度l2的函數(shù)，用l2min代入可得初傳動(dòng)比i0，l2max代入可得終傳動(dòng)比iz。（2）

17、 鏟斗相對(duì)于斗桿的擺角3鏟斗的瞬時(shí)位置轉(zhuǎn)角為 3 =7+24+26+10其中，在三角形nfq中7 = nqf= cos-1（l212+l22- l162）/2l21l210暫時(shí)未定，其在后面的設(shè)計(jì)中可以得到。當(dāng)鏟斗油缸長(zhǎng)度l3分別取l3max和l3min時(shí)，可分別求得鏟斗的最大和最小轉(zhuǎn)角3max和3min，于是得鏟斗的瞬間轉(zhuǎn)角:3 = 3-3min 鏟斗的擺角范圍: 3 = 3max-3min 圖2-3 鏟斗連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比計(jì)算簡(jiǎn)圖（3） 斗齒尖運(yùn)動(dòng)分析見圖3-4所示，斗齒尖v點(diǎn)的坐標(biāo)值xv和yv，是l1 、l2、l3的函數(shù)只要推導(dǎo)出xv和yv的函數(shù)表達(dá)式，那么整機(jī)作業(yè)范圍就可以確定，現(xiàn)推導(dǎo)如下

18、:由f點(diǎn)知：32= cfq= 3-4-6-2在三角形cdf中：dcf由后面的設(shè)計(jì)確定，在dcf確定后則有：l82 = l62 + l12 - 2cosdcfl1l6l62 = l82 + l12 - 2cos3l1l8 3 = cos-1（l82+l12l62）/2l1l8在三角形def中l(wèi)22 = l82 + l92 - 2cos2l8l9 圖2-4 齒尖坐標(biāo)方程推導(dǎo)簡(jiǎn)圖1則可以得斗桿瞬間轉(zhuǎn)角2 2 = cos-1（l82+l92- l22）/2l8l94、6在設(shè)計(jì)中確定。由三角形cfn知：l28 = sqr（l162 + l12 - 2cos32l16l1）由三角形cfq知：l23 = s

19、qr（l22 + l12 - 2cos32l2l1）由q點(diǎn)知：35= cqv= 233-24-10在三角形cfq中：l12 = l232 + l32 - 2cos33l23l3 33 = cos-1（l232+l32- l12）/2l23l3在三角形nhq中：l132 = l272 + l212 - 2cos24l27l21 24 =nqh=cos-1l272+l212 -l132）/2l27l21在三角形hkq中：l292 = l272 + l242 - 2cos26l27l24 26 =hqk=cos-1l272+l242l292）/2l27l24在四邊形hnqk：nqh =24 +262

20、0 = kqv，其在后面的設(shè)計(jì)中確定。在列出以上的各線段的長(zhǎng)度和角度之間的關(guān)系后，利用矢量坐標(biāo)我們就可以得到各坐標(biāo)點(diǎn)的值第三章 工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 整個(gè)工作裝置由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗及油缸和連桿機(jī)構(gòu)組成，要確定這些結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸，必須要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。要進(jìn)行受力分析，首先要確定結(jié)構(gòu)件最不利的工況，并找到在該工況下的最危險(xiǎn)截面，以作為受力分析的依據(jù)。但結(jié)構(gòu)件不利的工況和在該工況下的危險(xiǎn)截面往往不止一個(gè)，這需要分別計(jì)算出尺寸再綜合考慮，取其中的最大值作為最后的確定尺寸。3.1斗桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1 斗桿的受力分析受力分析和以往的實(shí)驗(yàn)表明，在鏟斗進(jìn)行挖掘時(shí)，產(chǎn)生最大彎矩的工況可能有以下兩個(gè)：第一

21、工況位置，其滿足以下條件：（1） 動(dòng)臂處于最低位置。即動(dòng)臂油缸全縮。（2） 斗桿油缸的力臂最大。（3） 鏟斗齒尖在動(dòng)臂與斗桿鉸點(diǎn)和斗桿與鏟斗鉸點(diǎn)的連線上。（4） 側(cè)齒挖掘時(shí)受到橫向力wk的作用第二工況位置，該工況滿足以下條件：（1）（2） 動(dòng)臂位于動(dòng)臂油缸對(duì)鉸點(diǎn)a的最大作用力臂e1max處。（3） 斗桿油缸的力臂最大。（4） 鏟斗齒尖位于f、q兩鉸點(diǎn)的連線上或鏟斗位于最大挖掘力位置。（5） 挖掘阻力對(duì)稱于鏟斗，無側(cè)向力 wk的作用。+3.1.2 結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算由前面的受力分析知，在第二工況下所受到的彎矩和內(nèi)力均要比第一工況中要小，故用第一工況進(jìn)行計(jì)算，而用第二截面校核。由圖5-9、圖5-10、

22、圖5-11知在通過f點(diǎn)且與斗桿下底板垂直的截面所受到的應(yīng)力最大，是危險(xiǎn)截面。故首先要對(duì)該截面進(jìn)行計(jì)算，然后以此為基礎(chǔ)再求解其它尺寸。3.1.2.1 斗桿寬度、鋼板厚度、許用應(yīng)力的選取由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和其它同斗容機(jī)型的測(cè)繪，處取斗桿的寬度。挖掘機(jī)所用鋼板的厚度在我國(guó)一般為，初選底板厚度如圖3-1所示。斗桿主要受到彎矩的作用，故要找出斗桿中的最大彎矩進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。根據(jù)12為斗桿側(cè)板的厚度； 14為斗桿底板和頂板的厚度；275為底板的寬度圖3-1在挖掘機(jī)中選用的結(jié)構(gòu)鋼材一般為16mn，其有足夠大的屈服極限和良好的機(jī)械性能。其屈服極限。在斗桿中取安全系數(shù)，則斗桿的許用安全應(yīng)力為： 3.2動(dòng)臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 同斗桿

23、的受力分析及結(jié)構(gòu)計(jì)算一樣，在動(dòng)臂的計(jì)算 。首先還是要分析計(jì)算動(dòng)臂可能出現(xiàn)應(yīng)力的工況，并找出在該工況下的危險(xiǎn)截面，并計(jì)算出其尺寸。以此為基礎(chǔ)，就可以計(jì)算出動(dòng)臂上的其他尺寸。3.2.1第一工況位置在這工況下可能在動(dòng)臂上出現(xiàn)最大載荷，其應(yīng)滿足以下條件：（1） 動(dòng)臂油缸全縮。（2） f、q、v在同一條直線上，其連線與x軸垂直。（3） 鏟斗挖掘時(shí)斗邊點(diǎn)遇到障礙。 該工況也就是最大挖掘深度工況，具體工作裝置簡(jiǎn)圖如5-16所示。nh-搖臂；hk-連桿；c-動(dòng)臂下鉸點(diǎn)；a -動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn)；b-動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn)；f-動(dòng)臂上鉸點(diǎn)；d-斗桿油缸上鉸點(diǎn)；e-斗桿下鉸點(diǎn)；g-鏟斗油缸下鉸點(diǎn)；q-鏟斗下鉸點(diǎn)；k-鏟斗

24、上鉸點(diǎn)；v-鏟斗斗齒尖圖3-2 第一工況位置工作裝置簡(jiǎn)圖3.2.2 第二工況位置：在此工況下，動(dòng)臂所受到的應(yīng)力也可能最大，其滿足以下條件：（1） 動(dòng)臂油缸的作用力臂最大（2） 斗桿的作用力臂最大（3） 鏟斗進(jìn)行正常挖掘，鏟斗位于最大挖掘力位置。此時(shí)的工作裝置的簡(jiǎn)圖如圖5-18所示：，nh-搖臂；hk-連桿；c-動(dòng)臂下鉸點(diǎn)；a -動(dòng)臂油缸下鉸點(diǎn)；b-動(dòng)臂與動(dòng)臂油缸鉸點(diǎn)；f-動(dòng)臂上鉸點(diǎn)；d-斗桿油缸上鉸點(diǎn)；e-斗桿下鉸點(diǎn)；g-鏟斗油缸下鉸點(diǎn)；q-鏟斗下鉸點(diǎn)；k-鏟斗上鉸點(diǎn)；v-鏟斗斗齒尖圖3-3 第二工況位置下工作裝置簡(jiǎn)圖3.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算：由以上兩工況的內(nèi)力圖分析和比較知，應(yīng)用第工況作為設(shè)計(jì)，而用第工況作為校核。由內(nèi)力彎矩圖分析知在動(dòng)臂拐點(diǎn)處所受到的應(yīng)力可能最大，是危險(xiǎn)截面。因此我們首先要選擇該截面進(jìn)行計(jì)算，然后再以此為基礎(chǔ)，就可以用作圖法或計(jì)算得到動(dòng)臂的其它結(jié)構(gòu)尺寸。幾個(gè)主要參數(shù)的預(yù)選：由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪和經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，初步選擇：動(dòng)臂底板的寬度： 底板的厚度：由于上動(dòng)臂所受的載荷較大，故取上動(dòng)臂側(cè)板的厚度，而下動(dòng)臂所受的載荷相對(duì)要小，故選擇下動(dòng)臂的側(cè)板的厚度為。：動(dòng)臂鋼板所選的材料為挖掘機(jī)中所普遍采用的低合金結(jié)構(gòu)鋼16mn，其屈服極限，并初選安全系數(shù)則許用應(yīng)力：應(yīng)力的計(jì)算與危險(xiǎn)截面尺寸的求取：危險(xiǎn)截面所圍成