機(jī)械原理課程設(shè)計-液壓反鏟挖掘機(jī)工作裝置

反鏟液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計D西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)機(jī)械原理課程設(shè)計設(shè)計說明書設(shè)計題目：反鏟液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計D姓名：龔華德學(xué)號：20107150班級：機(jī)制一班指導(dǎo)教師：馮鑒1-西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)目錄TOC\o"1-3"\h\u155181、設(shè)計題目：反鏟液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計 -1-6911.1、設(shè)計題目簡介 -1-187921.2、設(shè)計數(shù)據(jù)與要求 -1-92481.3、設(shè)計任務(wù) -1-231372、液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置運動分析 -2-111562.1、反鏟挖掘機(jī) -2-180512.2、反鏟挖掘機(jī)的反鏟裝置 -2-191502.3、反鏟挖掘機(jī)運動軌跡 -4-318962.4、反鏟挖掘機(jī)工作裝置簡圖方案及自由度分析 -4-126473、特殊工況狀態(tài)介紹 -6-250613.1、最大挖掘深度 -6-70033.2、最大挖掘半徑 -7-100063.3、最大卸載高度 -7-206733.4、最大挖掘高度 -8-198644、工作機(jī)構(gòu)桿件尺寸計算 -8-21074.1、動臂桿長 -9-104434.2、動臂液壓缸長 -10-271084.3、斗桿液壓缸長 -10-168124.4、鏟斗液壓缸長 -11-78865、ADAMS仿真 -12-309525.1、液壓缸驅(qū)動方程 -12-310505.1.1、動臂液壓缸驅(qū)動方程 -12-252125.1.2、斗桿液壓缸驅(qū)動方程 -12-257455.1.3、鏟斗液壓缸驅(qū)動方程 -12-284845.2、輸出機(jī)構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖 -12-323865.2.1、輸出機(jī)構(gòu)的位移線圖 -12-236035.2.2、輸出機(jī)構(gòu)的速度線圖 -14-52705.2.3、輸出機(jī)構(gòu)的加速度線圖 -15-235515.3、ADAMS畫出的機(jī)構(gòu)仿真圖 -17-177236、在機(jī)械基礎(chǔ)實驗室應(yīng)用機(jī)構(gòu)綜合實驗裝置驗證設(shè)計方案的可行性 -19-224147、感想 -19-SEQFigure\*ARABIC2圖2-2-1液壓挖掘機(jī)反鏟裝置1-動臂；2-斗桿；3-鏟斗；4、5、6-動臂、斗桿及鏟斗液壓缸；7-連桿機(jī)構(gòu)液壓挖掘機(jī)反鏟裝置由動臂1、斗桿2、鏟斗8以及動臂液壓缸4、斗桿液壓缸5、液壓缸6和連桿機(jī)構(gòu)7等組成。其構(gòu)造特點是各部件之間的聯(lián)系全部采用鉸接，通過液壓缸的伸縮來實現(xiàn)挖掘過程中的各種動作。圖2-2-2反鏟工作裝置1-斗桿油缸；2-動臂；3-液壓管路；4-動臂油缸；5-鏟斗；6-斗齒；7-側(cè)齒；8-連桿；9-搖桿；10-鏟斗油缸；11-斗桿挖掘機(jī)進(jìn)行挖掘作業(yè)時，接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，使工作裝置轉(zhuǎn)到挖掘位置，同時操縱動臂小腔進(jìn)油使液壓缸回縮；動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)油而伸長，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并操縱動臂缸大腔進(jìn)油，使動臂抬起，隨即接通回轉(zhuǎn)馬達(dá)，使工作裝置轉(zhuǎn)到卸載位置，在操縱鏟斗或斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉(zhuǎn)進(jìn)行卸土。卸完后，工作裝置在轉(zhuǎn)至挖掘位置進(jìn)行第二次挖掘循環(huán)。在實際挖掘作業(yè)中，由于土質(zhì)情況、挖掘面條件以及挖掘液壓系統(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。2.3、反鏟挖掘機(jī)運動軌跡反鏟挖掘機(jī)運動軌跡，如圖2-3-1所示。圖2-3-12.4、反鏟挖掘機(jī)工作裝置簡圖方案及自由度分析方案一：如圖2-4-1。圖2-4-1計算機(jī)構(gòu)自由度：10個轉(zhuǎn)動副，3個移動副，一個復(fù)合鉸鏈，方案二：如圖2-4-2。圖2-4-2計算機(jī)構(gòu)自由度：，活動構(gòu)件數(shù)=11，單鉸數(shù)13個，復(fù)鉸1個，所以,=15，=0，由上面公式可得自由度=3×11—2×15=3。方案三：如圖2-4-3。圖2-4-3自由度的計算：活動構(gòu)件數(shù)n=9低副PL=12高副PH=0，厡動機(jī)件有3，自由度：F=3n-2PL-PH=3×9-2×12=3。3種方案都是大同小異，沒有太大的區(qū)別。3、特殊工況狀態(tài)介紹3.1、最大挖掘深度當(dāng)下置動臂油缸全縮，F(xiàn)QV三點同一直線并處于垂直狀態(tài)時得到最大挖掘深度，如圖3-1-1。圖3-1-13.2、最大挖掘半徑當(dāng)斗桿油缸全縮，F(xiàn)QV三點同一直線，而且=0時可以得到停機(jī)面最大挖掘半徑，如圖3-2-1。圖3-2-13.3、最大卸載高度當(dāng)下置動臂油缸全伸，斗桿油缸全縮，QV連線處于垂直狀態(tài)時，可得到最大卸載高度，如圖3-3-1。圖3-3-13.4、最大挖掘高度最大挖掘高度當(dāng)動臂油缸全伸，斗桿油缸全縮以及鏟斗油缸全縮時斗齒尖距離基準(zhǔn)地面的距離。4、工作機(jī)構(gòu)桿件尺寸計算需要計算的桿件尺寸，如圖4所標(biāo)，動臂桿長：、、、、，動臂液壓缸長：、，斗桿液壓缸長：、，鏟斗液壓缸長：、。圖44.1、動臂桿長動臂機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇與計算選取動臂彎角α1=120°，取動臂特性參數(shù)K3（K3=）=1.2，取K1（K1為動臂長/斗桿長K1=）=1.8。根據(jù)最大挖掘半徑一般與動臂長、斗桿長和鏟斗長的和值相等，（m），又，K3（K3=）=1.2，解得：（mm），（mm），（mm），（mm）。4.2、動臂液壓缸長計算，，擺角范圍，如圖4-2-1。圖4-2-1由上面公式解得:=2.294m,=1.33m,=108.6°4.3、斗桿液壓缸長，由上面公式可計算出：=1.374m，=2.019m，=83.9°4.4、鏟斗液壓缸長如圖4-4-1，綜合以往經(jīng)驗并對鏟斗機(jī)構(gòu)加以估算，因此給出，在△GMN中，由余弦定理可計算得到：=1.183m，=1.844m。圖4-4-15、ADAMS仿真5.1、液壓缸驅(qū)動方程5.1.1、動臂液壓缸驅(qū)動方程動臂液壓缸驅(qū)動方程，如圖5-1-1所示。圖5-1-15.1.2、斗桿液壓缸驅(qū)動方程斗桿液壓缸驅(qū)動方程，如圖5-1-2所示。圖5-1-25.1.3、鏟斗液壓缸驅(qū)動方程鏟斗液壓缸驅(qū)動方程，如圖5-1-3所示。圖5-1-35.2、輸出機(jī)構(gòu)的位移、速度、和加速度線圖5.2.1、輸出機(jī)構(gòu)的位移線圖輸出機(jī)構(gòu)沿X軸的位移線圖，如圖5-2-1所示。圖5-2-1輸出機(jī)構(gòu)沿Y軸的位移線圖，如圖5-2-2所示。圖5-2-2輸出機(jī)構(gòu)和位移的位移線圖，如圖5-2-3所示。圖5-2-35.2.2、輸出機(jī)構(gòu)的速度線圖輸出機(jī)構(gòu)沿X軸的速度線圖，如圖5-2-4所示。圖5-2-4輸出機(jī)構(gòu)沿Y軸的速度線圖，如圖5-2-5所示。圖5-2-5輸出機(jī)構(gòu)和速度的速度線圖，如圖5-2-6所示。圖5-2-65.2.3、輸出機(jī)構(gòu)的加速度線圖輸出機(jī)構(gòu)沿X軸的加速度線圖，如圖5-2-7所示。圖5-2-7輸出機(jī)構(gòu)沿Y軸的加速度線圖，如圖5-2-8所示。圖5-2-8輸出機(jī)構(gòu)和加速度的加速度線圖，如圖5-2-9所示。圖5-2-95.3、ADAMS畫出的機(jī)構(gòu)仿真圖運用ADAMS軟件畫出的機(jī)構(gòu)仿真圖，圖5-3-1，圖5-3-2。圖5-3-1圖5-3-26、在機(jī)械基礎(chǔ)實驗室應(yīng)用機(jī)構(gòu)綜合實驗裝置驗證設(shè)計方案的可行性自己到機(jī)械實驗室分析機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)，并動手制作出來機(jī)構(gòu)裝置進(jìn)行驗證方案的可行性，如圖6-1-1。圖6-1-17、感想雖然挖掘機(jī)很常見但我一直沒對它在意，甚至連它上面的部件名稱，我都