式中，铲斗加土和连杆机构自重对点的作用力矩吨米。能克服的最大挖掘阻力大小与相等，方向相反，即吨。在作用下斗杆油缸受压，动臂油缸受拉。设动臂油缸不被拉长的条件所限制的挖掘阻力为。取整个工作装置为隔离体，列出对点的力矩平衡方程式式中，各装置的大小吨动臂油缸对点的作用力臂米对点的作用力臂米各装置作用力臂米。可得吨同理吨式中，对点的作用力臂米各装置对点的力矩吨米斗杆油缸对点的作用力臂米。取整机为隔离体，列出对倾翻支点的力矩平衡方程式，得整机稳定条件所允许的挖掘阻力最大值吨式中，对点的作用力臂米工作装置总重吨对点的作用力臂米机体重量吨对点的作用力臂米。附着条件所限制的挖掘阻力值可由整机受力的坐标投影平衡方程求得吨式中，整机重量吨行走装置与地面附着系数挖掘阻力的水平倾角，取为。综上所述，只有在主动油缸产生的挖掘力同时满足下列条件才可能实现动臂油缸闭锁条件斗杆油缸闭锁条件整机与地面附着条件整机稳定条件否则，整机能实现的理论挖掘力被和中的最小值所确定，即整机理论挖掘力响应最小值吨。挖掘范围挖掘轨迹如图所示图铲斗挖掘轨迹是动臂油缸进行挖掘，且铲斗尖铲斗与斗杆铰点斗杆与动臂铰点位于同直线上是斗杆油缸进行挖掘，且动臂位于最低，铲斗尖铲斗与斗杆铰点斗杆与动臂铰点位于同直线上是动臂油缸全缩，斗杆油缸全伸，铲斗油缸动作是斗杆油缸全伸，铲斗尖到动臂与机架铰点最近间秒二空斗回转时间秒作业循环时间计算充分考虑单动作时合流供油和复合动作的可能性，根据下图作业循环时间表，得秒。作业循环时间秒执行元件工况动作名称挖掘回转卸料斗杆油缸伸出铲斗油缸伸出动臂油缸伸出回转马达正转回转马达反转斗杆油缸缩回铲斗油缸缩回动臂油缸缩回举起动臂下降动臂理论生产率计算米小时目录前言,第章整机参数主要参数的选择尺寸参数的选择第二章工作装置设计动臂机构动臂机构参数选择校核动臂力矩特性铲斗机构的参数选择最大卸载高度最大挖掘深度和停机面最大挖掘半径的计算挖掘力的计算挖掘范围第三章液压系统设计元件选择系统分析第四章整机稳定性初步确定配重稳定性校核第五章主要结构件的计算斗杆动臂连杆摇杆和销轴第六章生产率计算斗杆油缸伸缩时间的计算动臂油缸伸缩时间的计算铲斗油缸伸缩时间的计算转台满斗回转和空斗回转时间的计算作业循环时间计算理论生产率计算第七章挖掘机的使用与维修,第章整机参数主要参数的选择按照国家颁布的液压挖掘机型式与基本参数系列标准规定的数值范围，结合拟采用的结构特点选定参数值，即按标准选定法，查表，初步确定以下参数标准斗容量机重发动机功率马力尺寸参数的选择以液压挖掘机的机重为指标，用以下公式近似确定线尺寸参面积参数体积参数式中，分别是各个线向面积体积尺寸经验系数，查单斗液压挖掘机表。列计算后所得机体尺寸和工作尺寸数据在下表。表计算所得的单斗挖掘机机体尺寸和工作尺寸名称尺寸米名称尺寸米履带接地长度轨距司机室顶高转台离地高尾部半径机棚高最小离地间隙履带宽臂铰与油缸铰距履带总高臂铰离地高臂铰离回转中心前部离回转中心动臂长度斗杆长铲斗长第二章工作装置设计该挖掘机工作装置为反铲装置，采用如下结构方案采用整体式弯动臂，动臂油缸下置式。二采用整体式斗杆。三动臂与斗杆的长度比，采用中间方案，即特性参数在之间。取。动臂机构动臂机构参数选择最大挖掘半径般与动臂长斗杆长和铲斗长的和值相等，按经验公式取其值米如图，在三角形中，取动臂弯角，特性参数。得厘米油缸的推力吨最大作用力臂米如图图取斗杆摆角，。则米米斗杆上，。铲斗机构的参数选择基本参数的选择如图图在铲斗连杆机构中可取三点直线。取，。则米二斗形参数的选择斗容量平均斗宽转斗挖掘半径和转斗挖掘装满转角取为四者之间有以下几何关系取土壤松散系数，得米。转斗挖掘时挖掘米容积的土所耗的能量称为转斗挖掘能容量，用符号表示。取，。得式中，挖掘过程中考虑其它因素影响的系数。三转角范围为最大卸载高度最大挖掘深度和停机面最大挖掘半径的计算当下置动臂油缸全伸，斗杆油缸全缩，连线处于垂直状态时，可得到最大卸载高度，如图图二当下置动臂油缸全缩，三点同直线并处于垂直状态时得到最大挖掘深度，如图图三当斗杆油缸全缩，三点同直线，而且时可以得到停机面最大挖掘半径，如图图米得值为米，值为米，为米。挖掘力的计算反铲装置挖掘力可按以下情况分为工作油缸的理论挖掘力整机的理论挖掘力。工作油缸的理论挖掘力反铲装置主要采用铲斗油缸进行挖掘。假定不考虑以下因素工作装置自重和土重液压系统和连杆机构效率工作油缸的背压。铲斗挖掘时，铲斗油缸的理论挖掘力吨式中，铲斗油缸大腔作用面积厘米铲斗油缸的理论推力吨液压系统工作压力公斤厘米铲斗连杆机构的总传动比。米米可得到，在图三角形中，，，。图取，基本用于反铲。斗杆全缩时为最大值，取为。考虑结构尺寸运动余量稳定性构件运动幅度等因素，取，因得又因得，符合下列几何条件，即得米米米米这样，动臂机构的全部参数初步选出。校核动臂力矩特性最大挖掘深度时动臂油缸的闭锁能力足以克服正常挖掘阻力即式中为工作装置重量时点的力矩。工作装置重量参照表估计如下表所示表工作装置重量估计值重量吨动臂斗杆铲斗斗杆缸铲斗缸连杆摇杆代入数据后计算可得左右，即满足要求。二满斗处于最大半径时动臂油缸应有足够的提升力矩。即估计土重吨，载荷力矩的近似表达式吨米如图示，三角形中，可得图米又有在三角形中，米得米取动臂油缸直径毫米，工作压力公斤厘米。则动臂油缸大腔作用面积厘米，油缸的推力吨油缸提升力矩吨米满足要求。满斗处于最大高度时的动臂缸应该有足够的提升力。按同类方法计算可得米显然，满斗处于最大高度时的载荷力矩要小于满斗处于最大半径时的值，故吨米，满足要求。斗杆机构根据斗杆挖掘阻力计算，并参考国内外同类型机器斗杆挖掘力值，取最大挖掘力为或，斗杆油缸直径毫米，工作压力公斤厘米。则斗杆油缸大腔作用面积斗杆平面内的剪力，弯矩如图。取弯矩最大处进行校核，断面如图所示受力分析同上。断面处压应力为斗杆平面内剪应力为斗杆平面内弯曲正应力此时，为主载荷，斗杆安全系数取为，材料的屈服极限，则，许用应力图最大压应力最大剪应力故，强度满足。动臂反铲装置动臂的强度校核按挖掘中动臂可能出现的最大载荷来选定计算位置。工况如图所示工作装置处于最大挖掘深度处正常挖掘，无横向作用力。图切向最大挖掘力取决斗杆油缸的闭锁力，取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得吨式中斗杆和铲斗的重量吨，斗杆和铲斗长米斗杆重力到动臂与斗杆铰点的力臂米铲斗重力到动臂与斗杆铰点的力臂米法向阻力取决于动臂油缸的闭锁力，取整个工作装置为隔离体，由力矩平衡求得吨式中，切向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂米法向挖掘阻力到动臂下铰点的力臂米动臂油缸作用力到动臂下铰点的力臂米工作装置各个部分对动臂下铰点的力矩和。取铲斗和斗杆为隔离体，求得斗杆与动臂铰点处的作用力。再取动臂为隔离体，求得动臂下铰点的作用力。按以上作用力分析，作动臂内力图，包括轴力，动臂平面内的剪力和弯矩如图。取动臂弯曲处进行强度校核，断面如图断面面积为断面转动惯量取动臂安全系数为，材料的屈服极限，则许用应力为断面处压应力为剪应力为图弯曲正应力此处按曲梁进行验算，则且，，故，强度满足。二工况二图如图所示工作装置位于最大挖掘半径处正常挖掘，无横向阻力。图切向最大挖掘力取决斗杆油缸的闭锁力，取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得吨式中，销子截面面积米。满足要求。第六章生产率计算在如下计算条件下，计算挖掘机的理论生产率司机操作熟练，充分考虑单动作时合流供油和复合动作的可能性二选择最经常出现的工作条件和平均工作条件三运输工具与挖掘机的相互位置恰当，配合良好。理论生产率式中，铲斗容量米土壤松散系数每工作循环的延续时间秒。按下式计算式中，挖掘时间秒满斗回转时间秒卸载时间秒空斗回转时间秒。斗杆油缸伸缩时间的计算该挖掘机主要挖掘Ⅲ级土。挖掘时斗杆摆动角，这时斗杆油缸伸出长度约厘米。其中，前厘米行程有双泵合流供油，后厘米行程与铲斗油缸同时工作，由单泵供油。合流时，斗杆油缸伸出速度为厘米秒式中，油缸容积效率，取为斗杆油缸大腔面积厘米。单泵供油时，斗杆油缸伸出速度厘米秒斗杆油缸伸出时间秒式中，双泵合流时斗杆油缸伸出行程厘米单泵供油时斗杆油缸伸出行程厘米。卸载时，斗杆油缸要缩回，此时单泵供油，缩回速度厘米秒式中，斗杆油缸小腔面积厘米。二斗杆油缸缩回时间秒动臂油缸伸缩时间的计算动臂升降与转台回转可同时进行。为保证将铲斗从停机面以下米处提升至停机面以