也就是说此时仅是动臂与铲斗油缸进行挖掘。动臂铰点作用力的求取取斗杆铲斗连杆机构为研究对象，则有第页共页方向与轴平行，在轴的正方向上。铰点的求解对上下动臂附加弯矩与扭矩的求解与的夹角为，与的夹角为,则在坐标系上沿坐标轴的分力则所产生的横向弯矩则所产生的附加横向弯矩所产生的附加横向扭矩在坐标系上沿坐标轴的分力为则所产生的附加横向弯矩第页共页所产生的附加扭矩内力图和弯矩图的求解上动臂所受到的轴向力上动臂所受到的剪力上动臂所受到的轴向弯矩下动臂所受到的轴向力下动臂所受到的剪力下动臂所受到的轴向弯矩由计算可以得出动臂在危险工况中的内力图和弯矩图如图所示。第页共页动臂下铰点动臂与动臂油缸铰点动臂油缸下铰点危险工况下图动臂下铰点动臂与动臂油缸铰点动臂油缸下铰点危险工况下图动臂下铰点动臂与动臂油缸铰点动臂油缸下铰点危险工况下图第页共页结构尺寸计算由内力弯矩图分析知在动臂拐点处所受到的应力可能最大，是危险截面。因此我们首先要选择该截面进行计算，然后再以此为基础，就可以用作图法或计算得到动臂的其它结构尺寸。由现场测绘和经验统计，初步选择动臂底板的宽度底板的厚度由于上动臂所受的载荷较大，故取上动臂侧板的厚度，而下动臂所受的载荷相对要小，为方便制造与装配，选择下动臂的侧板的厚度也为。许用应力的选取动臂钢板所选的材料为挖掘机中所普遍采用的低合金结构钢，其屈服极限，并初选安全系数则许用应力应力的计算与危险截面尺寸的求取危险截面所围成的面积危险截面所围成的有效面积则上动臂的有效面积下动臂的有效面积上动臂危险截面对轴的惯性矩第页共页下动臂危险截面对轴的惯性矩上动臂危险截面对轴的惯性矩同理下动臂危险截面对轴的惯性矩上动臂危险截面中拉伸轴向力所产生的正应力弯曲所产生的正应力由应力的合成有解之得到危险截面的尺寸后，利用作图法结合前面计算出来的尺寸就可以绘制出动臂图，从而也就得到了整个动臂的尺寸。第页共页三铲斗的设计铲斗斗形尺寸的设计反铲铲斗的斗形与尺寸，有较常用的经验统计公式，用户可以根据实际需要进行配制。根据经验公式和现场测绘，可以求得其中的未知参数。由经验公式初选，则下底板的斗形方程为上顶板的斗形方程为同理计算出铲斗抛物线部分的方程为铲斗斗齿的结构计算铲斗的结构设计按最大弯矩进行设计,由力学分析知在与铲斗斗体连接处的弯矩最大,如图所示，由公式有斗齿厚度斗齿宽度挖掘阻力斗齿尖到斗体的距离铲斗的厚度斗齿的许用应力代入值解得斗齿厚度挖掘阻力斗齿尖到斗体的距离铲斗的厚度斗齿计算简图第页共页铲斗的绘制在铲斗的尺寸确定后，就可以用软件进行绘制，绘制出的三维立体图的各视图如图所示铲斗三维视图的主视图铲斗三维视图的左视图铲斗三维视图的仰视图第页共页七销轴与衬套的设计销轴的设计由于销轴与衬套的配合间隙较小，故以剪应力强度作为销轴的基本尺寸的设计，抗压强度与抗弯强度用于校核用。由有在设计计算时，应以所有工况中销轴所受到的剪应力最大值对销轴进行设计。在本设计中，销轴所选用的材料为，其耐磨，在热处理后有着良好的综合机械性能。由于销轴在重载的较恶劣工况中工作，故选择。代入式有动臂各销轴的尺寸，斗杆各销轴的尺寸二销轴用螺栓的设计螺栓选用的直径由销轴的直径不同分别选择两种系列的螺栓。三衬套的设计为使衬套耐磨减震与润滑性能好，选择衬套的材料为。衬套的厚度选择为，与销轴和圆筒分别采用间隙和过盈配合，如图。则各销轴的尺寸为衬套动臂各衬套的尺寸，斗杆各衬套的尺寸第页共页八总结本次设计是在施工现场对液压小型挖掘机进行测绘的基础上，利用经验统计公式旋转矢量法及力学计算，以机重为的挖掘机工作装置为对象，进行了以下设计工作在现场测绘的基础上，结合经验公式进行了挖掘机工作装置的总体设计，并用旋转适量法对工作装置进行了运动学分析。用比例法和经验公式计算选择出工作装置各部分的基本尺寸。以上下动臂斗杆分别建立起三个新的坐标系，利用已经计算出的基本尺寸，对工作装置的各部分分别进行了力学分析。绘制出了工作装置斗杆和动臂的内力和弯矩图，选出了险截面并计算出其结构尺寸。利用成熟的经验公式，选择出铲斗的斗形参数，并对铲斗斗齿进行力学分析以计算出其结构尺寸。对销轴和衬套进行了选材和尺寸的计算，并对其紧固的标准件进行了选型。挖掘机工作装置是挖掘机的核心部分，其结构的力学分析和计算十分复杂，难度也很大，设计不仅涉及到数学力学材料公差机械制造等方面的知识，还涉及到计算绘图文字分析表达等方面的综合实际能力。工作量之大，涉及面之广，都是前所未有的。而作者本身的知识面和能力都有限，不足之处还望各位老师同学指正，以使设计不断完善。第页共页九参考文献同济大学，太原重型机械学院单斗液压挖掘机北京中国建筑工业出版社金海薇液压挖掘机反铲工作装置研究沈阳辽宁工程技术大学，刘本学液压挖掘机反铲工作装置的有限元分析西安长安大学高衡张全根主编液压挖掘机北京中国建筑工业出版社，，成大先主编机械设计手册连接与紧固北京化学工业出版社，胡传鼎编著机械制图画法范例北京化学工业出版社，，杨晓辉主编简明机械实用手册北京科学出版社，，范厚军主编紧固件手册南昌江西科学出版社，，机械设计手册编委会机械设计手册第卷北京机械工业出版社，，徐灏主编机械设计手册北京机械工业出版社，王文斌机械设计手册北京机械工业出版社，孟少龙主编机械加工工艺手册北京机械工业出版社，中国出版社第三编辑室主编公差与配合标准手册北京中国标准出版社，章宏甲黄谊主编液压传动北京机械工业出版社，刘希平主编工程机械构造图册北京机械工业出版社,陈育仪编著工程机械优化设计北京中国铁道出版社,孔德文，赵克利，徐宁生主编液压挖掘机，化学工业出版社唐增宝，常建娥主编机械设计课程设计第版，华中科技大学出版社，张铁主编液压挖掘机结构原理及使用，石油大学出版社,,,,第页共页十致谢在本次设计完成之际，首先要感谢我的指导老师刘柏希教授，刘教授治学严谨，工作仔细认真，教给了我许多先进的设计方法和设计理念，在我困惑时耐心地给予分析和讲解，正是在她的大力帮助和支持下，才使这次设计得以顺利完成。也让我在学习新事物检索资料绘图分析并解决问题等各方面的能力得到了较大的锻炼和提高,巩固和加深了所学的知识，培养了独立工作的能力。其次要感谢与我同做个课题的二位同学，他们在我的毕业设计过程中给了我很大的帮助和支持。感谢机械学院所有无私传授知识的各位老师。感谢在百忙中抽出时间来评阅本文的各位老师。第页共页令将的值代入式中有又由特性参数则有将式式代入到式中得解之由式有第页共页与需要满足以下条件将的值代入式式中得而满足两个经验条件，说明的取值是可行的。至此，动臂机构的各主要基本参数已初步确定。三动臂机构基本参数的校核动臂机构闭锁力的校核由第四章的计算可知，转斗的平均挖掘力由图知，最大挖掘深度时的挖掘阻力力矩式中，为点的轴坐标值将各参数代入式得第页共页动臂油缸的闭锁力动臂油缸小腔的作用面积最大挖掘深度工作装置自身重力所产生的力矩要求力矩，首先应该需要知道作用力和作用力臂。在此处，则是先要求出工作装置各部分的重量，由经验统计，初步估计工作装置的各部分重量如下动臂斗杆铲斗斗杆缸铲斗缸连杆机构动臂缸图最大挖掘深度计算简图当处于最大挖掘深度时由图有动臂油缸的闭锁力与工作装置重力所产生的力矩对点的矩第页共页在式中说明动臂油缸的闭锁力与工作装置重力所产生的力矩略大于平均挖掘阻力力矩，满足工作要求。满斗处于最大挖掘半径时动臂油缸提升力矩的校核摇臂连杆动臂下铰点动臂油缸下铰点动臂与动臂油缸铰点动臂上铰点斗杆油缸上铰点斗杆下铰点铲斗油缸下铰点铲斗下铰点铲斗上铰点铲斗斗齿尖图最大挖掘半径时工作装置结构简图为方便计算，现将工作装置划分为二个部分，动臂动臂液压缸和斗杆液压缸作为部分，该部分重量以表示表示其余的工作装置构件作为第二部分，重量以表示，于是有按经验公式取土的重量当处于最大挖掘半径时，工作装置简图如图所示，则有动臂油缸的推力第页共页在如图所示，在三角形中将各参数分别代入式和式得