反铲液压挖掘机工作机构设计_毕业论文(编辑修改稿)

反铲液压挖掘机工作机构设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

度 1L 、斗杆液压缸的长度 2L 和铲斗液压缸的长度 3L。 动臂运动分析 动臂是 液压挖掘机 的主要部件， 前面选定整体式动臂， 动臂上任意一点在任一时刻也都是 L1 的函数。 :min1L 动臂油缸的最短长度； :max1L 动臂油缸的伸出的最大长度； A：动臂油缸的下铰点； B：动臂油缸的上铰点； C：动臂的下铰点 . 图 动臂摆角范围计算简图 如图 所示， φ1是 L1 的函数，图中 :min1L 动臂油缸的最短长度； :max1L 动臂油缸的伸出的最大长度； :min1 动臂油缸两铰点分别与动臂下铰点连线夹角的最小值；:max1 动臂油缸两铰点分别与动臂下铰点连线夹角的最大值；在三 角形 AB0C 中： 2 2 27 5 1 m i n1 m i n 0 75a r c c o s 2l l LA C B ll     2 2 27 5 1 m a x1 m a x 2 75a r c c o s 2l l LA C B ll     动臂的瞬时转角为 : 西京学院本科毕业设计（论文） 10 max1 = 2 2 27 5 1 m a x75a rc c o s 2l l Lll— 1min 当 F点在水平线 CU 之下时α 21 = ∠ UCB 为负，否则为正。 (图 F 点坐标计算简图 ) F点的坐标为 XF = l30+l1cosα21 YF = l30+l1Sinα21 C点的坐标为 XC = XA+l5COSα11 = l30 YC = YA+l5Sinα11 动臂油缸的力臂 e1 e1 = l5Sin∠ CAB 显然动臂油缸的最大作用力臂 e1max= l5 斗杆的运动分析 如下图 所示， D 点为斗杆油缸与动臂的铰点点， F 点为动臂与斗杆的铰点，E点为斗杆油缸与斗杆的铰点。 斗杆的位置参数是 l2，这里只讨 论斗杆相对于动臂的运动，即只考虑 L2的影响。 1 1 BAC图 F点坐标计算简图 西京学院本科毕业设计（论文） 11 D斗杆油缸与动臂的铰点点； F动臂与斗杆的铰点； E斗杆油缸与斗杆的铰点； θ斗杆摆角 . 图 斗杆机构摆角计算简图 由图 2 2 28 9 2 m in2 m in 0 89a r c c o s 2l l LD F E ll     2 2 28 9 2 m a x2 m a x 89a r c c o s 2Z l l LD F E ll     斗杆的瞬时转角为 : 2 2 28 9 22 2 m in89a r c c o s 2l l Lll 则斗杆的作用力臂 e2 =l9Sin∠ DEF 显然斗杆的最大作用力臂 e2max = l9 铲斗的运动分析 铲斗的传动比 铲斗相对于 X— Y坐标系的运动是 1L 、 2L 和 3L 的函数，情况较复杂。 现先讨论铲斗相对于斗杆的运动。 西京学院本科毕业设计（论文） 12 当给定了铲斗液压缸长度 3L ，由 表一原 始参数及推导参数出发，利用几何关系可依次求得图 中 5 （ GNF ）、 32  （ GNM ）、 30  （ MGN ）、 23  （ MNQ ）、26 l （ MQ）、 24 （ MQN ）、 25  （ HMQ ）、 27l （ HQ ）、 26  （ MQK ）、 27（ KHQ ）、 28  （ KHN ）、 29  （ HKQ ）等值。 由图 34 铲斗液压缸对 N 点的作用力臂为    1 1 3 3 2 3 0s i n s i nr M N M N G M G N l         连杆 HK 对 N 点作的用力臂为 2 1 4 2 8s i n s i nr N H N H K l      连杆 HK 对 Q 点作的用力臂为 3 2 4 2 9s i n s i nr Q K Q K H l      铲斗连杆机构的总传动比为  1 3 2 4 3 2 3 0 2 9132 3 3 1 4 2 8s i n s i ns i nllrri r l l l        铲斗相对于斗杆的摆角范围 3max 3 7 2 4 2 6 1 8F Q V F Q N NQ M M Q K KQ V                  当取上 3 3minLL 和 3 3maxLL 时可分别求得 3min 和 3max。 于是得： 3 m a x 3 m a x 3 m i n   斗齿尖坐标方程 斗齿尖 V的坐标值 VX 和 VY 是 1L 、 2L 和 3L 的函数。 只要推导出 VX 和 VY 的函数表达式，那么整机作业范围就可以确定。 现按图 推导如下。 结合 表一 以及前面计算得到的有关参数值，通过几何和三角函数运算，可依次 KHNMGVQF图 铲斗连杆机构计算简图 西京学院本科毕业设计（论文） 13 求得： 32 （ CFN ）、 28l （ CN ）、 33  （ CNQ ）、 23l （ CQ）、 34  （ FCQ ）、 35 （ CQV ）、 37l （ CV ）、 36  （ QCV ）等最后得到 :  3 0 3 7 2 1 3 4 3 6c o sVX l l         1 9 1 2 3 7 2 1 3 4 3 6c o s s i nVY l l         最大卸载高度 当动臂液压缸全伸，斗杆液压缸全缩，铲斗液 压缸处于适当位置使 QV 连线处于垂直状态时得到最大卸载高度为：  3 7 2 1 3 2 8C F N Q F N F C Q                故 Q 点坐标为： 2 3 7c o sQFX X l    2 3 7s inQFY Y l    式中： m a x 1 21c osFCX X l    m ax 1 2 1co sFCY X l    因此 V点坐标为： 图 2 10 最大卸载高度简图1max2min图 1 3 231 m i n2m i ny图 最大挖掘深度计算简图 西京学院本科毕业设计（论文） 14 VQXX m ax 3V V QY Y Y l   VY 就是最大卸载高度 2maxH 最大挖掘半径 当斗杆液压缸全缩，铲斗液压缸处于适当位置使 QV 转到 CQ 的延长线上， CV水平时得到最大挖掘半径： 1 m a x 40 30 40VCX R X l l l     VCYY 1maxR 就是最大挖掘半径。 最大挖掘半径时的工况是水平面最大挖掘半径工况下 C、 V 连线绕 C 点转到水平面而成的。 通过两者的几何关系，我们可计算得到： l 30 = 85mm ； l 40 = 9800mm； 1maxR =9885mm 此上，已对液压挖掘机的动臂、斗杆、铲斗的机构运 动学作了分析。 西京学院本科毕业设计（论文） 15 第 4 章 工作装置各部分的基本尺寸计算和验证 液压挖掘机基本参数是表示和衡量挖掘机性能的重要指标，本文主要计算和验证铲斗、动臂、斗杆的尺寸。 铲斗各参数的确定 铲斗结构形状的设计及基本要求 对于液压挖掘机，考虑到现实工作状况和查阅相关文献资料，对铲斗结构形状的设计有以下基本要求： （ 1）、要有利于物料的自由流动，因此，铲斗内壁不宜设置横向凸缘、棱角等。 斗底的纵向剖面形状要适合各种物料的运动规律。 （ 2）、要使物料易于卸净，缩短卸载时间，并提高铲斗有效容积。 （ 3）、为使装进铲斗的物料不易掉出，斗宽与物料直径之比应不大于 4 ： 1. （ 4）、装设斗齿有利于增大铲斗与物料刚接触时的挖掘比压，以便切人或破碎阻力较大的物料。 挖硬土或碎石时还能把石块从土壤中耙出。 对斗齿的材料、形状、安装结构及其尺寸参数的基本要求是挖掘阻力小，耐磨，易于更换。 铲斗主要参数的确定 当铲斗容量 q一定时，挖掘转角 2 ，挖掘半径 DR 和平均斗宽 b 之间存在一定的关系，即具有尺寸 DR 和 b的铲斗转过 2 角度所切下的土壤刚好装满铲斗，于是斗容量可按下式计算：  21 2 s in 22 sD skq R b K () 式中： sk —— 铲斗充满系数； sK —— 土壤松散系数。 （查表 ss Kk ） 一般取 :   ~  () DR 的取值范围：   31 .3 ~ 1 .6DRq () 式中： q—— 铲斗容量， 3m ； b—— 铲斗平均宽度， m。 因为 q= 3m ，查表跟经验公式取 b=型号的机械，初选 DR = 1450mm 西京学院本科毕业设计（论文） 16 得出 φ = 95/2 = 176。 铲斗挖掘 31m 体积土壤所消耗的能量称为切削能容量。 反铲铲斗的主要参数，即平均铲斗宽度 b，切削转角 2 和挖掘半径 DR 对转斗底切削能容量有直接影响，可用下式表示： 21232020 s in c o s 1 . 5 s in 2 2 c o s2 1 0 02 s in 2 2 s in 2DkE k R kb             () 式中： E —— 铲斗切削能容量， 3mmN  ； 1k —— 考虑切削 过程中其他影响因素的系数；（理想状态取 11k ） 2k —— 具有应力因次的系数，在铲斗容量 q=～ 1 3m 时，取 2k =； 3k —— 具有容积质量因次的系数，在铲斗容量 q=～ 1 3m 时，取3k =。 显然，在设计铲斗时，在满足铲斗容量 q 的条件下，应使铲斗切削能容量 E 最小。 由上式可以看出，减小  角，增大铲斗宽度 b 和切削半径 DR 能够减低 E，计算得 E = 3mmN  铲斗两个铰点 K、 Q 之间的间距 l24和 l3 的比值 k2 的选取： l24太大将影响机构的传动特性，太小则影响铲斗的结构刚度，初选。