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（图纸+论文）液压挖掘机工作装置设计及其运动分析（全套完整）

接通回转马达转动转台，使工作装置转到挖掘位置，同时操纵动臂缸小腔进油使液压缸回缩，动臂下降至铲斗触地后再操纵斗杆缸或铲斗缸，液压缸大腔进油而伸长，使铲斗进行挖掘和装载工作。铲斗装满后，铲斗缸和斗杆缸停动并操纵动臂缸大腔进油，使动臂抬起，随即接通回转马达，使工作装置转到卸载位置，再操纵铲斗缸或斗杆缸回缩，使铲斗翻转进行卸土。卸完后，工作装置再转至挖掘位置进行第二次挖掘循环。在实际挖掘作业中，由于土质情况挖掘面条件以及挖掘机液压系统的不同，反铲装置三种液压缸在挖掘循环中的动作配合可以是多样的随机的。上述过程仅为般的理想过程。挖掘机工作装置的大臂与斗杆是变截面的箱梁结构，铲斗是由厚度薄的钢板焊接而成。各油缸可看作是只承受拉压载荷的杆。根据以上特征，可以对工作装置进行适当简化处理。则可知单斗液压挖掘机的工作装置可以看成是由动臂斗杆铲斗动臂油缸斗杆油缸铲斗油缸及连杆机构组成的具有三自由度的六杆机构，处理的具体简图如.所示。进步简化得图如.所示。图.工作装置结构简图铲斗连杆斗杆动臂铲斗油缸斗杆油缸图.工作装置结构简化图挖掘机的工作装置经上面的简化后实质是组平面连杆机构，自由度是，即工作装置的几何位置由动臂油缸长度斗杆油缸长度铲斗油缸长度决定，当为确定的值时，工作装置的位置也就能够确定。二动臂及斗杆的结构形式动臂采用整体式弯动臂，这种结构形式在小型挖掘机中应用较为广泛。其结构简单价廉，刚度相同时结构重量较组合式动臂轻，且有利于得到较大的挖掘深度。斗杆也有整体式和组合式两种，大多数挖掘机采用整体式斗杆。在本设计中由于不需要调节斗杆的长度，故也采用整体式斗杆。三动臂油缸与铲斗油缸的布置动臂油缸装在动臂的前下方，动臂的下支承点即动臂与转台的铰点设在转台回转中心之前并稍高于转台平面，这样的布置有利于反铲的挖掘深度。大部分中小型液压挖掘机以反铲作业为主，常采用动臂支点靠前布置的方案。油缸活塞杆端部与动臂的铰点设在动臂箱体下底板的凸缘上，虽然这样会影响动臂的下降幅度，但不会削弱动臂的结构强度，而且使动臂的受力更加合理。对于斗容量为.的小型液压挖掘机，单只动臂液压缸即可满足工作要求。具体结构如图.所示。四铲故铲斗处于最大挖掘半径时动臂油缸提升力矩满足工作要求。满斗处于最大高度时,动臂提升力矩的校核当斗杆在最大高度时的工况类似于图.，此时动臂油缸全伸，斗杆油缸全缩。则工作装置所受重力和土的重力所产生的载荷力矩此时对于动臂油缸而言同式的计算可求得此时的动臂油缸的力臂此时动臂油缸的提升力矩可参考式求得.说明满斗处于最大高度时,动臂提升力矩满足工作要求。四斗杆机构基本参数的选择斗杆油缸的下铰点铲斗油缸的上铰点动臂的上铰点斗杆的摆角斗杆油缸的最大作用力臂.图.斗杆机构基本参数计算简图取整个斗杆为研究对象，可得斗杆油缸最大作用力臂的表达式如图.所示图中，斗杆油缸的下铰点斗杆油缸的上铰点动臂的上铰点斗杆的摆角斗杆油缸的最大作用力臂。斗杆油缸的初始位置力臂与最大力臂有以下关系由可知,越大,则越小,即平均挖掘阻力越小.要得到较大的平均挖掘力,就要尽量减少,初取由上图.的几何关系有.取决于结构因素和工作范围,般在之间，初定,动臂上也是结构尺寸,按结构因素分析,可初选。五铲斗机构基本参数的选择转角范围由最大挖掘高度和最大卸载高度的分析，可以得到初始转角.将各参数代入式得.，最大转角，值太大会使斗齿平均挖掘力降低，常在之间选取，初选。铲斗机构其它基本参数的计算摇臂的长度连杆的长度铲斗的长度斗杆的长度斗杆的下铰点铲斗油缸的下铰点摇臂与斗杆的铰接点铲斗的上铰点铲斗的下铰点.图.铲斗机构计算简图在图.中有.与的确定由第四章的计算可知转斗平均挖掘阻力挖掘阻力所做的由图，铲斗油缸推力所做的功.由功的守恒知铲斗油缸推力所做的功应该等于铲斗挖掘阻力所做的功即将式代入中计算可得圆整为则剩余未选定的基本尺寸大部分为连杆机构尺寸，其应满足以下几个条件挖掘力的要求铲斗油缸的挖掘力应与转斗最大挖掘阻力相适应，当斗齿尖处于时，斗杆油缸的理论挖掘力应不低于最大挖掘阻力的。.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.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在如图.所示，在三角形中将各参数分别代入式和式得.则此时动臂油缸提升力矩四特殊工作位置计算最大挖掘深度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.最大挖掘深度计算简图如图.示，当动臂全缩时,三点共线且处于垂直位置时，得最大挖掘深度为最大卸载高度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.最大卸载高度计算简图如图.所示，当斗杆油缸全缩，动臂油缸全伸时，连线处于垂直状态时，得最大卸载高度为水平面最大挖掘半径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.停机面最大挖掘半径计算简图如图.所示，当斗杆油缸全缩时，三点共线，且斗齿尖和铰点在同水平线上，即，得到最大挖掘半径为式中最大挖掘半径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最大挖掘半径时的工况是水平面最大挖掘半径工况下连线绕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。最大挖掘高度最大挖掘高度工况是最大卸载高度工况中铲斗绕点旋转直到铲斗油缸全缩而形成的。具体分析方法和最大卸载高度工况的分析类似。四挖掘阻力分析转斗挖掘阻力计算挖掘阻力可分为切向分力与法向分力,其中法向分力相对很小，般为在式中，切削阻力的切向分力土壤的硬度系数，对不同的土壤条件取值不同，这里设挖机用于Ⅲ级土壤的挖掘，取值为铲斗与斗杆铰点到斗齿尖距离，即转斗切削半径其在前面已经初步确定，取值为挖掘过程中铲斗总转角的半现初定总转角为，则挖掘位置处转斗的瞬时转角，切削刃宽度影响系数，切削角变化影响系数，取带有斗齿的系数，取.斗侧壁厚影响系数，.,其中为侧壁厚度，单位为。初步设计时取.切削刃挤压土壤的力，根据经验统计和斗容量的大小选取.。当时，出现转斗挖掘最大切向分力，其值为将各参数代入式得转斗平均挖掘阻力按平均挖掘深度下的阻力计算，平均切削厚度为平均挖掘阻力为将各参数代入上式得二斗杆挖掘阻力计算斗杆在挖掘过程中总转角般为，现取。斗齿尖的行程实际上是斗杆转角所对应的弧长，根据经验公式有斗杆挖掘时切削半径，斗杆与动臂铰点至斗齿尖距离，单位斗杆挖掘时切削厚度按如下公式计算铲斗容量，铲斗切削宽度斗杆挖掘阻力计算公式如下式中为挖掘阻力比，由附表查得，对于Ⅲ级土取,对于，初步设计时取,将各参数代入式得取整为，斗杆挖掘阻力比转斗挖掘阻力要小些，这是由于斗杆挖掘行程较长，切削厚度较小的缘故。五基本尺寸的确定斗形参数的确定斗容量在设计任务书中已液压,挖掘机,工作,装置,设计,及其,运动,分析,毕业设计,全套,图纸液压挖掘机工作装置结构设计及运动分析引言挖掘机在国民经济建设的许多行业被广泛地采用，如工业与民用建筑交通运输水利电气工程农田改造矿山采掘以及现代化军事工程等等行业的机械化施工中。据统计，般工程施工中约有的土方量露天矿山中的剥离量和采掘量是用挖掘机完成的。随着我国基础设施建设的深入和在建设中挖掘机的广泛应用，挖掘机市场有着广阔的发展空间，因此发展满足我国国情所需要的挖掘机是十分必要的。而工作装置作为挖掘机