課程設(shè)計(jì)ZL20裝載機(jī)反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)工作裝置的設(shè)計(jì)

1、目 錄一、裝載機(jī)工作裝置介紹1二、鏟斗的設(shè)計(jì)22.1 鏟斗的介紹22.2 鏟斗的斷面形狀和基本參數(shù)的確定42.3 斗容的計(jì)算72.4 斗鉸點(diǎn)位置的確定9三、動(dòng)臂的設(shè)計(jì)93.1 動(dòng)臂長(zhǎng)度93.2 動(dòng)臂鉸點(diǎn)的確定9四、反轉(zhuǎn)斗連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)114.1 斗四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)114.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析124.3 程序代碼：174.4 運(yùn)行結(jié)果：184.5 ZL20裝載機(jī)參數(shù)244.6 轉(zhuǎn)斗缸四連桿設(shè)計(jì)24五、 心得體會(huì)25六、 參考文獻(xiàn)25一、裝載機(jī)工作裝置介紹 裝載機(jī)的工作裝置是由鏟斗、升降動(dòng)臂的液壓缸、連桿機(jī)構(gòu)組成，用以完成鏟掘、裝載作業(yè)。對(duì)中小型裝載機(jī)，一般還常配有可以更換的工作裝置，以適應(yīng)多種

2、作業(yè)的需要。裝載機(jī)工作裝置應(yīng)滿足如下要求： 1.鏟斗的運(yùn)動(dòng)軌跡符合作業(yè)要求，即要滿足鏟掘、裝載的要求； 2.要滿足卸載高度和卸載距離的要求，并保證動(dòng)臂在任何位置都能卸凈鏟斗中的物料； 3.在滿足作業(yè)要求的前提下，工作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自重輕、受力合理、強(qiáng)度高； 4.保證駕駛員具有良好的工作條件，確保工作安全，視野良好，操作簡(jiǎn)單和維修方便。 原始的裝載機(jī)工作裝置如圖11所示，鏟斗與動(dòng)臂固定，若轉(zhuǎn)斗液壓缸不動(dòng)，當(dāng)動(dòng)臂提升時(shí)，鏟斗和動(dòng)臂一起繞著定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，斗的傾角隨著動(dòng)臂轉(zhuǎn)角的增大而增大，使斗中物料撒落，為使物料不撒落，要求動(dòng)臂舉升時(shí)，鏟斗應(yīng)相對(duì)動(dòng)臂向前傾，以補(bǔ)償鏟斗隨動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)所引起的后傾，實(shí)現(xiàn)鏟斗接近平

3、移運(yùn)動(dòng)。這樣的運(yùn)動(dòng)通常是由連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖12所示，為一個(gè)由機(jī)架、動(dòng)臂拉桿和框架（斗）組成的工作裝置連桿機(jī)構(gòu)，動(dòng)臂和拉桿的一端與車架鉸接，另一端則與框架鉸接。斗和斗液壓缸固定在框架上。動(dòng)臂舉升時(shí)，動(dòng)臂與機(jī)架的夾角改變，引起框架和動(dòng)臂的夾角ß改變，由于斗裝在框架上，故斗相對(duì)于動(dòng)臂產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)臂舉升時(shí)，斗在空間的運(yùn)動(dòng)，可以為斗跟隨動(dòng)臂一起繞定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的牽連運(yùn)動(dòng)和相對(duì)動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成。 若動(dòng)臂轉(zhuǎn)角（即斗的牽連運(yùn)動(dòng)），通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)使框架（斗）相對(duì)于動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)ß（斗的相對(duì)運(yùn)動(dòng)），則斗在空間的實(shí)際轉(zhuǎn)角為： =+ß若-ß，則0，即使動(dòng)臂在舉升時(shí)，斗在空間基本

4、上無(wú)轉(zhuǎn)角變化。圖11最簡(jiǎn)單的工作裝置圖12帶框架的工作裝置1-動(dòng)臂；2-框架；3-拉桿二、鏟斗的設(shè)計(jì)2.1 鏟斗的介紹鏟斗是鏟裝物料的工具，它的斗型與結(jié)構(gòu)是否合理，直接影響裝載機(jī)的生產(chǎn)率，在設(shè)計(jì)工作裝置連桿之前，首先要確定鏟斗的幾何形狀和尺寸，因?yàn)樗c連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)有密切的關(guān)系。設(shè)計(jì)鏟斗首先要具有合理的斗型，以減少切削和裝料阻力，提高作業(yè)生產(chǎn)率，其次是在保證鏟斗具有足夠強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減少自重，同時(shí)也應(yīng)考慮到更換工作裝置和修復(fù)易換零件（切削刃、斗點(diǎn)）的方便。 1. 普通鏟斗的構(gòu)造（圖21）圖21鏟斗形式和構(gòu)造1-主切削刃；2-側(cè)刀刃；3-擋板；4-護(hù)壁a） 直刀刃鏟斗；b）V形刀刃鏟斗

5、；c)帶斗齒鏟斗；d）V形刀刃帶斗鏟斗圖21所示是一個(gè)焊接結(jié)構(gòu)的鏟斗，底板上的主切削刃1和側(cè)板上側(cè)刀刃2均由耐磨材料制成；在鏟斗上方有擋板3把斗后壁加高，以防止斗舉高時(shí)物料向后撒落。斗底上鑲有耐磨材料制成的護(hù)壁4，以保護(hù)斗底，并加強(qiáng)斗的剛度。 直線型刀刃適宜用于轉(zhuǎn)載輕質(zhì)和松散小顆粒物料，并可以利用刀刃作刮平、清理場(chǎng)地工作；V形刀刃便于插入料堆，有利于改善 作用裝置的偏載，適宜于鏟裝較密實(shí)物料。由于其刀刃突出，影響卸載高度。 通常在設(shè)計(jì)鏟斗時(shí)都采用帶齒的鏟斗，因?yàn)槎俘X的作用是鏟斗插入物料時(shí)，減少鏟斗與物料的作用面積使插入力集中在斗齒上，破壞物料結(jié)構(gòu)，因而帶齒的斗具有較大的插入料堆的能力，適宜于裝

6、礦石和堅(jiān)硬的物體，齒型的鏟斗的選擇使提高鏟斗的壽命，使鏟斗的插入力減小，如果齒變鈍了易于更換和維修，設(shè)計(jì)時(shí)采用分體式鏟斗。（如圖22）圖22帶分體式斗齒鏟斗鏟斗的截面形狀如圖22所示，它的基本形狀由一段圓弧、兩段直線所焊接而成的基本的斗狀圓弧的半徑r、張開(kāi)角、后臂高h(yuǎn)、底臂長(zhǎng)l等四個(gè)參數(shù)決定的，圓弧半徑大，物料進(jìn)入鏟斗的流動(dòng)性能好，有利于減少物料裝入斗內(nèi)的阻力，卸料快而干凈，但圓弧半徑過(guò)大，斗的張開(kāi)角大，不易于裝滿，且鏟斗外形高，影響駕駛員的視野。后臂過(guò)小則容易漏料，過(guò)大則增加鏟斗的外形影響駕駛員的視野底臂長(zhǎng)，則斗的插入料堆深度大，斗易于裝滿，但 鏟起力由于力臂的增加而減少，底臂長(zhǎng)度小則鏟起力

7、大，且由于卸料時(shí)鏟斗刃口降落的高度小，可以減少動(dòng)臂舉升高度，縮短作業(yè)時(shí)間。2.2 鏟斗的斷面形狀和基本參數(shù)的確定 斗的斷面形狀由圓弧半徑r、張開(kāi)角、后臂高度h、和底臂長(zhǎng)l等四個(gè)參數(shù)決定。如圖23所示，圓弧半徑r越大，物料進(jìn)入鏟斗的流動(dòng)性越好，有利于減少物料裝入斗內(nèi)的阻力，卸載快而干凈，但r過(guò)大，斗的開(kāi)口大，不易裝滿，且鏟斗的外形較高，影響駕駛員觀察鏟斗刃的工作情況。 圖23鏟斗截面的基本參數(shù) 后壁高h(yuǎn)和底壁長(zhǎng)h是指斗上緣至圓弧與后壁切點(diǎn)的距離，h過(guò)小則易漏料，過(guò)大則增加鏟斗外形，影響駕駛員視線。 根據(jù)圖23鏟斗截面基本參數(shù)： 已知該工作機(jī)構(gòu)的額定載重量Q=2t 由土壤的自然重度公式得 V=mg

8、/=20/20=1 在應(yīng)用中采用平裝斗容來(lái)計(jì)算鏟斗的截面面積的基本參數(shù)，鏟斗的截面面積： （21） 鏟斗的幾何容積V=S×B，則可以建立下式： （22）式中V平裝斗容量圖24所示陰影面積由設(shè)計(jì)給定； B鏟斗的凈寬度；鏟斗斗底長(zhǎng)度系數(shù)，=L/R； 后斗壁長(zhǎng)度，=L/R； L后斗壁長(zhǎng)度，是指由后斗壁上緣至斗壁與 斗底延長(zhǎng)線相交點(diǎn)的距離； Q=2tV=1 擋板高度系數(shù)，=L/R； Lk擋板高度； 圓弧半徑系數(shù)，=r/R； 斗底與后斗壁間的夾角,又稱斗張開(kāi)角； 擋板與后斗壁的夾角。圖24鏟斗斗型計(jì)算 由式（22）可見(jiàn)，已知V、B，只要選定g、z、k、r等系數(shù)值和、1值，即可求得新鏟斗的基本R

9、。為此，實(shí)測(cè)所選樣機(jī)鏟斗的下列數(shù)據(jù)R,Lg,Lk,Lr,r,1和值，并分別計(jì)算出g,z,k和r值，帶入（21）式，即可求得新鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R，由基本參數(shù)R，根據(jù)所選定的各系數(shù)值，即可求得新鏟斗的其他參數(shù)值。鏟斗側(cè)板切削刃，相對(duì)于斗底的傾交0=50°60°，取0=60°。根據(jù)已知條件取合適的值：取=8°、r =0.4、k=0.13、z =1.15、g =1.5、=50°把以上數(shù)據(jù)代入式（22）得鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑：0=60=8°r =0.4k=0.13z=1.15g =1.5=50°并由R得到以下數(shù)值：鏟斗的橫截面面積 S= V/

10、B=1/1.9=0.526;后 斗 臂 長(zhǎng) 度Lz =1.15×0.958=1.1017m;斗 底 長(zhǎng) 度Lg =1.5×0.958=1.437m;擋 板 高 度Lk =0.13×0.958=0.12454m;鏟 斗 圓 弧 半徑 r = 0.4×0.958=0.3832 m;鏟斗與動(dòng)臂鉸銷距斗底的高度：=0.1=0.0948m2.3 斗容的計(jì)算 根據(jù)確定的鏟斗幾何尺寸即可計(jì)算鏟斗的容量。 1.平裝容量（幾何容量）Vp:鏟斗的平裝斗容分為裝有當(dāng)板和無(wú)擋板兩種。我選用有擋板鏟斗： （1）平裝斗容V V=SB-2ab/3 m （23） 式中：S鏟斗橫截面積等

11、于0.526 B鏟斗內(nèi)側(cè)寬度等于1.9m a擋板高度 b鏟斗刀刃與擋板最上部之間的距離（如圖25），由圖知a=0.13=0.12454m，b= =1.122m S= ()式中：扇形AGF的面積()直角三角形GFN的面積()R=0.958mS=0.526Lz=1.1017m Lg=1.437mLk=0.12454mr=0.3832m=0.0948mS=0.526B=1.9ma=0.12454mb=1.122m 直角三角形GAC的面積()三角形CGN的面積()直角三角形CND的面積()=GF×=0.3832×=0.1665()=GF×FN=× 0.3832&

12、#215;=0.0536()=GA×CA=×0.3832×=0.1179 ()=CN=1.115m CG=0.7248m NG= =0.4745m=1.157m=0.1197()=ND×CN=××1.115=0.069()=0.1665+0.0536+0.1179+0.1179+0.0069=0.5267 ()把以上數(shù)據(jù)代入公式（2-3）得：平裝斗容：=0.5267×1.9-=0.989m3（2）堆裝容量VH（額定斗容量）鏟斗堆裝的額定斗容是指斗內(nèi)堆裝物料的四邊坡度均為1：2，此時(shí)額定斗容可按下式確定：VH= VbB/8b(

13、a+c)/6 =0.1665=0.0536=0.1179CN=1.115mCG=0.7248mNG=0.4745mP=1.157m=0.1197=0.069=5267 =0.989m3C 物料堆積高度（m）=0.343(m)所以VH=1.0264 m3=1.0264 (m3) 與所給額定斗容1 (m3) 相差2.64，滿足設(shè)計(jì)要求。2.4 斗鉸點(diǎn)位置的確定 動(dòng)臂與斗的連接鉸點(diǎn)（簡(jiǎn)稱下鉸點(diǎn)）的位置應(yīng)盡量使鏟斗在鏟掘位置時(shí)布置在靠近切削與地面。下鉸點(diǎn)靠近鏟斗切削刃，則轉(zhuǎn)斗時(shí)力臂l小，有利于增加作用在刀刃上的鏟起力。下鉸點(diǎn)靠近地面，可減少在作業(yè)時(shí)，由插入阻力所引起的附加力矩(ph,見(jiàn)圖26），此力矩

14、將影響掘起力值。對(duì)裝載輕質(zhì)物料的鏟斗，其下鉸點(diǎn)允許高一些，以增加回轉(zhuǎn)半徑R，增加轉(zhuǎn)斗時(shí)斗刃所掃過(guò)的料堆面積，從而提高鏟斗物料的裝滿程度。下鉸點(diǎn)距離斗底高度一般可取h=（0.060.15）R。即： 下鉸點(diǎn)距斗底高度h=0.1×0.0958=0.0958m。三、動(dòng)臂的設(shè)計(jì)3.1 動(dòng)臂長(zhǎng)度 動(dòng)臂長(zhǎng)度決定于動(dòng)臂與機(jī)架的鉸點(diǎn)位置和動(dòng)臂與鏟斗的鉸點(diǎn)的位置。3.2 動(dòng)臂鉸點(diǎn)的確定 動(dòng)臂下鉸點(diǎn)在動(dòng)臂舉升最高位置A1由所需的最大卸載高度Hmax和相應(yīng)的卸載距離S確定。動(dòng)臂的下鉸點(diǎn)在動(dòng)臂下落時(shí)的位置A2則應(yīng)盡量靠近輪胎，以減少對(duì)傾覆軸的力臂，縮短整機(jī)總長(zhǎng)，但應(yīng)保證鏟斗上翻時(shí)，斗與輪胎有一定的間隙。動(dòng)臂繞

15、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)至最高和最低位置時(shí)，要求其下鉸點(diǎn)分別落在A1和A2位置上，則A1和A2兩點(diǎn)必在C=0.343mVH=1.0264 m3h=0.0958m同一圓弧上，故動(dòng)臂與機(jī)架鉸接點(diǎn)（簡(jiǎn)稱動(dòng)臂上鉸點(diǎn)）應(yīng)在A1A2連線的垂直平分線上。上鉸點(diǎn)在該平分線上的具體位置由總體布置確定。上鉸點(diǎn)O的位置將影響動(dòng)臂轉(zhuǎn)角和動(dòng)臂的最大外伸距離。由圖31可見(jiàn)，O點(diǎn)靠后布置，可減少動(dòng)臂轉(zhuǎn)角（<)和動(dòng)臂最大外伸距離（l<l')，有利于整機(jī)的穩(wěn)定。但O點(diǎn)布置太后面，對(duì)駕駛室的布置造成困難，可能影響駕駛員的操作安全。對(duì)鉸接式裝載機(jī)則還受到折腰鉸接點(diǎn)位置的限制。 動(dòng)臂的長(zhǎng)度決定于動(dòng)臂與機(jī)架的鉸點(diǎn)位置（上鉸點(diǎn)）和動(dòng)

16、臂與鏟斗的鉸點(diǎn)（下鉸點(diǎn)）的位置。動(dòng)臂上鉸點(diǎn):在確定了A1、A2、則上鉸點(diǎn)O一定在由A1、A2、連線的垂直平分線上，具體位置由總體布置確定，O點(diǎn)向后布置可減少和最大外伸 ，有利于整機(jī)穩(wěn)定，但靠后布置受駕駛室布置及折腰鉸點(diǎn)位置限制。動(dòng)臂的上、下鉸點(diǎn)位置確定后，就可以用計(jì)算或作圖法確定動(dòng)臂長(zhǎng)度。如圖31，圖31動(dòng)臂上鉸點(diǎn)位置的確定 根據(jù)已知條件可知：轉(zhuǎn)角=90°；取鏟斗離輪胎的距離為=0.1m；卸載高度H=2.5m； =90°=0.1mH=2.5m下鉸點(diǎn)距離地的高度h=0.0958m； 則=arcsin（h/R）= arcsin（0.0958/0.958） 5.74°；

17、 又有=50°；+=50°+5.74°=55.74°；L=Rsin55.74°°=0.7918m；A1A2垂直距離b=2.5-0.0958+0.7918=3.196m取 A1=90°則角為55.74°-45°=10.74°；則A1A2=b/cos10.74°=3.253m；OA1=3.253/2cos45°=2.3m。四、反轉(zhuǎn)斗連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 根據(jù)題目的設(shè)計(jì)要求可得，要求工作裝置設(shè)計(jì)成斗四連桿機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)是在產(chǎn)掘位置時(shí)的傳動(dòng)角大，轉(zhuǎn)斗液壓缸以大腔作用，能產(chǎn)生較大的

18、崛起力。我設(shè)計(jì)反轉(zhuǎn)六連桿工作裝置，采用以動(dòng)臂為固定件的圖解法來(lái)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)，把六連桿分成兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)（即斗四連桿和斗油缸四連桿機(jī)構(gòu)）分別設(shè)計(jì)。 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求： （1）鏟斗運(yùn)動(dòng)軌道符合作業(yè)要求。 （2）滿足動(dòng)臂在任意位置都能卸載，即卸載角。 （3）連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角盡可能大，以提高傳動(dòng)效率。 （4）作業(yè)時(shí)，各構(gòu)件間無(wú)運(yùn)動(dòng)干涉。4.1 斗四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1.斗四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求：（1）滿足斗（相對(duì)動(dòng)臂）的轉(zhuǎn)角范圍，在轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，傳動(dòng)角大于10°轉(zhuǎn)角范圍比較大。傳動(dòng)角取得比較大較難，但傳動(dòng)角最小值時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)受載不大，因此傳動(dòng)角可小些但不得小于10°。如圖41 h=0.0

19、958m=5.74°=50°L=0.7918mb=3.196m=10.74°A1A2=3.253mOA1=2.3m 圖41鏟斗的轉(zhuǎn)角范圍 （2）斗四連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比應(yīng)符合掘起力變化規(guī)律要求。即在鏟掘位置附近力傳動(dòng)比比較大，以保證有足夠的掘起力。 （3）連桿尺寸要適當(dāng)，考慮結(jié)構(gòu)布置的可能性和合理性。4.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析 1.運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)： （1）動(dòng)臂提升時(shí)，收斗角變化不大，因而在不增加動(dòng)臂在最高位置的收斗的條件下，可加大動(dòng)臂在下部位置的收斗角，這樣即可提高鏟掘是的裝滿程度，避免撒料。 （2）卸料時(shí)，轉(zhuǎn)斗角速度小，易于控制卸料速度，減少卸料沖擊。圖42所示是正轉(zhuǎn)連桿

20、機(jī)構(gòu)和反轉(zhuǎn)連桿工作裝置在動(dòng)臂處于舉升高度時(shí)鏟斗卸載速度隨鏟斗轉(zhuǎn)角的變化曲線，很明顯，在鏟斗卸載的后期（鏟斗切削刃與水平面夾角<0）反轉(zhuǎn)連桿的卸載速度顯著下降。 圖42卸載速度雖鏟斗轉(zhuǎn)角變化曲線（3）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)效率，鏟斗自頂部降至地面時(shí)，無(wú)需操縱轉(zhuǎn)斗油缸，鏟斗自動(dòng)回到鏟掘位置，簡(jiǎn)化操作，提高功效.圖43以動(dòng)臂為固定件的連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖由圖43可以看成兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)組合而成的（轉(zhuǎn)斗缸四連桿機(jī)構(gòu)ABCD和斗四連桿機(jī)構(gòu)DEFG），由兩種不同的線條標(biāo)出。2.運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析 斗四連桿機(jī)構(gòu)是雙搖桿機(jī)構(gòu)，其最長(zhǎng)桿d與最短桿a之和應(yīng)大于是b與c長(zhǎng)度之和，即 adbca鏟斗上下鉸點(diǎn)連線長(zhǎng) b斗上鉸點(diǎn)和下

21、搖臂連桿長(zhǎng) c下?lián)u臂長(zhǎng) d搖臂鉸支點(diǎn)與動(dòng)臂下鉸點(diǎn)之連線長(zhǎng)度。1）斗四連桿機(jī)構(gòu)斗鉸線的最大轉(zhuǎn)角范圍當(dāng)機(jī)構(gòu)桿件長(zhǎng)度確定后，為保證最小傳動(dòng)角 10°，則該機(jī)構(gòu)所容許的最大轉(zhuǎn)動(dòng)范圍也就確定了。斗四連桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角的位置有兩個(gè)，如圖44所示：圖44斗四連桿的最小傳動(dòng)角位置一個(gè)是當(dāng)斗鉸線a在右端極限位置，a、b桿所夾的銳角為最小傳動(dòng)角，作輔助線e 得到： 可得 D桿與e線之夾角由此可得，a桿在右端極限位置b桿夾角為10°時(shí)，a桿與d桿之最大夾角為： 另一個(gè)是斗鉸線在左端位置，當(dāng)搖臂c轉(zhuǎn)至d桿相重合時(shí)，由解析幾何可以證明，a,b桿所夾之銳角為最小傳動(dòng)角min.其值可由三角關(guān)系求得：

22、如上述求得的min 10°，則說(shuō)明該機(jī)構(gòu)斗鉸線a在左端位置均能滿足傳動(dòng)角要求。由于我們不希望斗四桿機(jī)構(gòu)出現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)變化，故其極限位置是當(dāng)c、b桿拉直時(shí)，此時(shí)a、d之夾角為：如上述求得min10°，則說(shuō)明該機(jī)構(gòu)為保證傳動(dòng)角10°，c與d桿不可能達(dá)到重合位置?？闪頼in=10°，應(yīng)用三角關(guān)系可求得max。由上述斗鉸線的兩個(gè)極限位置即可求得該機(jī)構(gòu)所允許的最大轉(zhuǎn)角范圍max max=maxmax3.斗四連桿機(jī)構(gòu)的最大力傳動(dòng)比斗四連桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿b的力作用線把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的桿件轉(zhuǎn)動(dòng)中心連線分為兩端如圖45所示，由力學(xué)三心定理可知：分截點(diǎn)即為a、c 桿件的相對(duì)瞬心

23、，則二桿件角度之比等于該二桿件相對(duì)瞬心距離的反比。即 c/a=x/(d-x)如果不計(jì)摩擦的損失，得： cMc=aMa則：Ma/ Mc=x/(d-x)式中Ma ，Mc分別為桿件a、c的力矩。式中可見(jiàn)，x值越大，則Ma/ Mc值越大，設(shè)計(jì)要求鏟掘位置時(shí)x值在極大值附近。圖45力傳動(dòng)比最大值的位置斗四連桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度確定后，x值有如下關(guān)系。設(shè)連桿b的兩端點(diǎn)在d桿為x軸的直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分別為（x1,y1)和（x2,y2),可列出連桿直線方程由圖45可見(jiàn)： 代入上式經(jīng)簡(jiǎn)化得 令即可求得該機(jī)構(gòu)在x達(dá)到極限值時(shí)的斗鉸線a與d桿的夾角EJ，在此位置，該機(jī)構(gòu)獲得最大力傳動(dòng)比。4.斗四連桿尺寸的選擇 根據(jù)統(tǒng)計(jì)

24、資料： K= 0.98,a/d=0.260.36,c/d=0.460.72。在選擇長(zhǎng)度比時(shí)，若斗的轉(zhuǎn)角范圍大，k和c/d值應(yīng)取大些；若k和a/d值取小些，則可以使連桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角增大。取定一連桿長(zhǎng)度值，即可根據(jù)已選擇之長(zhǎng)度比確定四連桿各構(gòu)件尺寸。 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)可變性很大，每選定一組k、a/d、c/d值，即相應(yīng)有一機(jī)構(gòu)方案。利用上述運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析的計(jì)算式，即可求得每一個(gè)方案為保證最大傳動(dòng)角所允許的最大轉(zhuǎn)角范圍max，以及最大力傳動(dòng)比位置的a、d桿夾角EJ.為了能迅速確定機(jī)構(gòu)參數(shù)，并提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，我們把k、a/d、c/d在上述推薦范圍內(nèi)的數(shù)值按一定步長(zhǎng)變化，利用電子計(jì)算機(jī)很容易算出相應(yīng)每

25、組k、a/d、c/d值所對(duì)應(yīng)的一組max、max、min和EJ值，將它們列成表，利用此表使選的方案在滿足下列條件的前提下，確定機(jī)構(gòu)的初始位置：4.3 程序代碼：#include<iostream>#include<iomanip>#include<cmath>using namespace std;int main() double K=0.97, A=0.3, C=0.55,x=0.01,y=0.005 ; double B=0.0;K= 0.98a/d=0.260.36c/d=0.500.60 double Wmax,faimax,Tmax,swap1,

26、swap2; /聲明 最大角 桿的極限角 double Vmin=0.0; double m=0.1/x; n=0.1/y; cout<<setw(8)<<"a/d"<<setw(8)<<"c/d"<<setw(8) <<"b/d"<<setw(8)<<"Wmax"<<setw(8)<<"faimax" <<setw(8)<<"Vmin&quo

27、t;<<endl; for(int i=0;i<=m;i+)for(int j=0;j<=n;j+) B=K+A-C; swap1=acos(1+B*B+A*A-C*C-2*A*B*( cos(3.14*17/18) )/(2*sqrt( A*A+B*B-2*A*B*( cos(3.14*17/18) ) );/給 兩個(gè)角賦值 swap2=asin(B*sin(3.14*17/18)/sqrt( A*A+B*B-2*A*B*cos(3.14*17/18) ); Tmax=swap1-swap2; faimax=acos( (A*A+1-B*B-2*B*C-C*C)/(2

28、*A) );Wmax=(faimax+Tmax)*180/3.14;/最大角度Vmin=acos( ( A*A+B*B-(1-C)*(1-C) )/(2*A*B) )*180/3.14; /最小角度cout<<setw(8)<<A<<setw(8)<<C<<setw(8)<<B<<setw(10)<<Wmax<<setw(10)<<faimax*180/3.14<<setw(10)<<Vmin<<endl; C+=y;A+=x; C=0.5

29、5;return 0; 4.4 運(yùn)行結(jié)果： a/d c/d b/d Wmax faimax Vmin 0.3 0.55 0.72 175.237 150.71 20.0285 0.3 0.555 0.715 175.635 150.71 19.982 0.3 0.56 0.71 176.034 150.71 19.9349 0.3 0.565 0.705 176.432 150.71 19.8869 0.3 0.57 0.7 176.831 150.71 19.8382 0.3 0.575 0.695 177.23 150.71 19.7886 0.3 0.58 0.69 177.628 15

30、0.71 19.7382 0.3 0.585 0.685 178.027 150.71 19.687 0.3 0.59 0.68 178.427 150.71 19.6348 0.3 0.595 0.675 178.826 150.71 19.5818 0.3 0.6 0.67 179.226 150.71 19.5278 0.3 0.605 0.665 179.627 150.71 19.4728 0.3 0.61 0.66 180.028 150.71 19.4169 0.3 0.615 0.655 180.43 150.71 19.3599 0.3 0.62 0.65 180.833 1

31、50.71 19.3019 0.3 0.625 0.645 181.236 150.71 19.2429 0.3 0.63 0.64 181.641 150.71 19.1827 0.3 0.635 0.635 182.046 150.71 19.1214 0.3 0.64 0.63 182.452 150.71 19.059 0.3 0.645 0.625 182.86 150.71 18.9953 0.3 0.65 0.62 183.268 150.71 18.9304 0.31 0.55 0.73 175.28 151.083 19.5628 0.31 0.555 0.725 175.6

32、84 151.083 19.5165 0.31 0.56 0.72 176.088 151.083 19.4695 0.31 0.565 0.715 176.491 151.083 19.4218 0.31 0.57 0.71 176.894 151.083 19.3732 0.31 0.575 0.705 177.298 151.083 19.3238 0.31 0.58 0.7 177.701 151.083 19.2736 0.31 0.585 0.695 178.104 151.083 19.2226 0.31 0.59 0.69 178.507 151.083 19.1707 0.3

33、1 0.595 0.685 178.91 151.083 19.1179 0.31 0.6 0.68 179.314 151.083 19.0641 0.31 0.605 0.675 179.718 151.083 19.0094 0.31 0.61 0.67 180.123 151.083 18.9538 0.31 0.615 0.665 180.528 151.083 18.8971 0.31 0.62 0.66 180.933 151.083 18.8395 0.31 0.625 0.655 181.34 151.083 18.7807 0.31 0.63 0.65 181.747 15

34、1.083 18.7209 0.31 0.635 0.645 182.154 151.083 18.66 0.31 0.64 0.64 182.563 151.083 18.5979 0.31 0.645 0.635 182.973 151.083 18.5346 0.31 0.65 0.63 183.383 151.083 18.4701 0.32 0.55 0.74 175.271 151.438 19.12 0.32 0.555 0.735 175.681 151.438 19.0739 0.32 0.56 0.73 176.09 151.438 19.0271 0.32 0.565 0

35、.725 176.498 151.438 18.9795 0.32 0.57 0.72 176.906 151.438 18.9311 0.32 0.575 0.715 177.314 151.438 18.882 0.32 0.58 0.71 177.722 151.438 18.832 0.32 0.585 0.705 178.129 151.438 18.7812 0.32 0.59 0.7 178.537 151.438 18.7295 0.32 0.595 0.695 178.944 151.438 18.677 0.32 0.6 0.69 179.352 151.438 18.62

36、35 0.32 0.605 0.685 179.759 151.438 18.5691 0.32 0.61 0.68 180.167 151.438 18.5137 0.32 0.615 0.675 180.576 151.438 18.4574 0.32 0.62 0.67 180.984 151.438 18.4 0.32 0.625 0.665 181.394 151.438 18.3416 0.32 0.63 0.66 181.804 151.438 18.2822 0.32 0.635 0.655 182.214 151.438 18.2216 0.32 0.64 0.65 182.

37、625 151.438 18.1599 0.32 0.645 0.645 183.037 151.438 18.0971 0.32 0.65 0.64 183.45 151.438 18.033 0.33 0.55 0.75 175.212 151.774 18.6983 0.33 0.555 0.745 175.628 151.774 18.6524 0.33 0.56 0.74 176.042 151.774 18.6058 0.33 0.565 0.735 176.456 151.774 18.5584 0.33 0.57 0.73 176.869 151.774 18.5103 0.3

38、3 0.575 0.725 177.282 151.774 18.4613 0.33 0.58 0.72 177.694 151.774 18.4116 0.33 0.585 0.715 178.106 151.774 18.361 0.33 0.59 0.71 178.518 151.774 18.3096 0.33 0.595 0.705 178.93 151.774 18.2573 0.33 0.6 0.7 179.341 151.774 18.2041 0.33 0.605 0.695 179.753 151.774 18.15 0.33 0.61 0.69 180.165 151.7

39、74 18.0949 0.33 0.615 0.685 180.577 151.774 18.0389 0.33 0.62 0.68 180.989 151.774 17.9819 0.33 0.625 0.675 181.401 151.774 17.9239 0.33 0.63 0.67 181.814 151.774 17.8648 0.33 0.635 0.665 182.227 151.774 17.8046 0.33 0.64 0.66 182.641 151.774 17.7433 0.33 0.645 0.655 183.056 151.774 17.6808 0.33 0.6

40、5 0.65 183.471 151.774 17.6172 0.34 0.55 0.76 175.104 152.094 18.2962 0.34 0.555 0.755 175.526 152.094 18.2505 0.34 0.56 0.75 175.946 152.094 18.2041 0.34 0.565 0.745 176.366 152.094 18.1569 0.34 0.57 0.74 176.785 152.094 18.109 0.34 0.575 0.735 177.203 152.094 18.0603 0.34 0.58 0.73 177.62 152.094

41、18.0108 0.34 0.585 0.725 178.037 152.094 17.9605 0.34 0.59 0.72 178.454 152.094 17.9093 0.34 0.595 0.715 178.87 152.094 17.8573 0.34 0.6 0.71 179.286 152.094 17.8044 0.34 0.605 0.705 179.701 152.094 17.7506 0.34 0.61 0.7 180.117 152.094 17.6958 0.34 0.615 0.695 180.533 152.094 17.6402 0.34 0.62 0.69

42、 180.948 152.094 17.5835 0.34 0.625 0.685 181.364 152.094 17.5258 0.34 0.63 0.68 181.78 152.094 17.4671 0.34 0.635 0.675 182.197 152.094 17.4073 0.34 0.64 0.67 182.614 152.094 17.3464 0.34 0.645 0.665 183.031 152.094 17.2844 0.34 0.65 0.66 183.449 152.094 17.2212 0.35 0.55 0.77 174.948 152.399 17.91

43、23 0.35 0.555 0.765 175.377 152.399 17.8668 0.35 0.56 0.76 175.804 152.399 17.8206 0.35 0.565 0.755 176.23 152.399 17.7736 0.35 0.57 0.75 176.654 152.399 17.7259 0.35 0.575 0.745 177.078 152.399 17.6775 0.35 0.58 0.74 177.501 152.399 17.6282 0.35 0.585 0.735 177.923 152.399 17.5782 0.35 0.59 0.73 17

44、8.345 152.399 17.5273 0.35 0.595 0.725 178.766 152.399 17.4755 0.35 0.6 0.72 179.186 152.399 17.4229 0.35 0.605 0.715 179.606 152.399 17.3694 0.35 0.61 0.71 180.026 152.399 17.315 0.35 0.615 0.705 180.446 152.399 17.2597 0.35 0.62 0.7 180.865 152.399 17.2033 0.35 0.625 0.695 181.285 152.399 17.146 0.35 0.63 0.69 181.704 152.399 17.0877 0.35 0.635 0.685 182.124 152.399 17.0283 0.35 0.64 0.68 182.544 152.399 16.9678 0.35 0.645 0.675 182.964 152.399 16.9062 0.35 0.65 0.67 183.385 152.399 16.8435 0.36 0.55 0.78 174.746 152.69 17.5453 0.36 0.555