反铲式单斗液压挖掘机工作装置结构设计【含全套CAD图纸】

购买设计文档后加 费领取图纸 毕业论文 说明书 题 目： 液压挖掘机工作装置设计 专 业： 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 购买设计文档后加 费领取图纸 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 液压挖掘机工作装置结构设计 学号： 姓名： 专业： 指导教师： 系主任： 一、主要内容及基本要求 本设计的主要内容为： 1拟定挖掘机挖掘动作的结构方案； 2. 按照方案的要求进行结构参数的计算及工艺参数的选择； 3. 关键零部件的设计计算； 4根据参数查找结构设计方面的书籍，进行工作装置整 体结构设计。 本设计的基本要求如下： 1掌握挖掘机动臂、斗杆、铲斗的结构参数的计算及各工艺参数的选择； 2掌握利用装配图、零件图表达设计意图。 二、重点研究的问题 本设计的重点研究问题有两个： 1工作装置结构设计。对各种实现方案进行对比，从中选择最佳结构； 2挖掘动作实现方案设计。对挖掘机工作装置可达工作空间的分析。 购买设计文档后加 费领取图纸 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完 成时间 1 查阅相关资料 第 1 周 2 确定工作装置整体结构 第 2 3 周 3 零部件的强度、刚度校核 第 4 6 周 4 根据选定的一种结构设计方案，用计算机或手工绘制系统传动图、装配图、主要零件图 第 7 11 周 5 翻译相关英文资料一份 3000字左右 第 12 周 6 撰写毕业论文（设计）说明书 第 13 周 7 8 四、应收集的资料及主要参考文献 【 1】液压挖掘机 ： 高衡 张全根 同编 中国建筑工业出版社 1981年 【 2】单斗液压挖掘机 ： 同济大学主编 中国建筑工业出版社 1986年 【 3】液压传动 ： 章宏甲，黄谊主编 机械工业出版社 2002年 【 4】工程机械优化设计 ； 陈育仪编著 中国铁 道出版社 1987年 【 5】工程机械构造图册 ；刘希平主编 机械工业出版社 1990年 【 6】新编机械设计手册 ； 蔡春源主编 辽宁科学技术出版社 1993年 【 7】液压元件与系统设计 ；李玉琳主编 北京航空航天大学出版社 1991年 【 8】液压挖掘机反铲工作装置整机理论复合挖掘力的计算模型及其应用研究 ；荣洪均主编 重庆大学出版社 2007年 【 9】液压挖掘机工作装置结构性能分析 ； 任友良主编 2010年 【 10】工程机械结构与设计 ； 靳同红，王胜春 主编 化学工业出版社 2009年 【 11】液压挖掘机构造与维修手册 ； 王晓伟，张青等主编 化学工业出版社 2007年 【 12】机械设计（第八版） ； 濮良贵，纪名刚主编 高等教育出版社 2006 年 【 13】材料力学 (第 4版 ) ； 刘鸿文主编 高等教育出版社 2004年 【 14】理论力学（） ；哈尔滨工业大学理论力学教研室编 高等教育出版社 2009年 购买设计文档后加 费领取图纸 【 15】工程机械、建筑机械化等有关学术杂志在近年来发表的相关文献。 购买设计文档后加 费领取图纸 毕业论文（设计）评阅表 学号 姓名 专业 毕业论文（设计）题目： 液压挖掘机工作装置结构设计 评价项 目 评 价 内 容 选题 现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 量是否适当； 研、社会等实际相结合。 能力 合归纳资料的能力； 究方法和手段的运用能力； 论文 （设计）质量 述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处 理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 无观点提炼，综合概括能力如何； 无创新之处。 综 合 评 价 评阅人： 年 月 日 购买设计文档后加 费领取图纸 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 姓名： 专业： 毕业论文（设计说明书） 页 图 表 张 论文（设计）题目： 液压挖掘机工作装置结构设计 内容提要： 小型液压挖掘机工作装置的设计 。 液压挖掘机是一个周期性作业的自行 式土方机械，其工作运动包括铲斗、斗杆和动 臂的动作，平台的回转及整机的移动。 它的基本作业过程是；铲斗切削土壤并将土壤装 入斗内。铲斗装满后动臂和斗杆动作，将其提升到适当高度，然后平台回转至卸土位置 进行卸土（转斗）。铲斗卸空后再回转下降到原来的位置进行下次挖掘以此循环。当完 成一段土方后机器行走移位，以便继续工作。 液压挖掘机整机可分为：工作装置、回转 平台、行走底盘三大部分。工作装置的主要任务是完成挖掘、提升、卸载等动作。工作 装置设计是否合理，选配是否恰当，直接关系到挖掘机的作业范围、挖掘力 和生产率。 应用最多的是反铲作业装置，其基本结构都是采用三组液压缸（动臂油缸、斗杆油缸、 铲斗油缸）。这三组油缸可以单独动作，也可以同时动作（复合动作）。如斗杆油缸伸出 做挖土动作时，铲斗油缸可做伸出或缩回动作以调整切削角度，充分发挥挖掘力，使挖 掘动作顺利完成。要保证挖掘机动臂、斗杆和铲斗既可以各自单独动作，又可以互相配 合实现复合动作。工作装置的动作和转台的回转既可以单独进行，又能做复合动作，以 提高挖掘机的生产率。通过本次设计能达到以综合训练为目的，有利于培养学生独立工 作能力，巩固和提 高所学知识 ,增强学生机械创新的设计能力。 购买设计文档后加 费领取图纸 指导教师： 年 月 日 答辩简要情况及评语 答辩小组组长： 年 月 日 答辩委员会意见 答辩委员会主任： 年 月 日 目 录 摘 要 . 1 . 2 1 绪 论 . 4 . 4 . 4 . 5 2 总体方案 . 7 . 7 作装置设计原则 . 7 压挖掘机的总体结构 . 7 体设计 . 8 3 工作装置的设计 . 11 作装置总体方案的选择 . 11 作装置结构尺寸的确定 . 15 4 工作装置的强度校核 . 19 掘 力的计算 . 19 况的选择 . 19 的计算 . 20 杆、动臂的强度校核 . 24 5 工作装置零件建模与整机装配 . 29 作装置零件建模 . 24 机装配 . 31 6 结 论 . 33 参考文献 . 34 致 谢 . 35 1 液压挖掘机工作装置结构设计 摘 要 液压挖掘机是工程机械的重要产品之一，具有较高的技术含量。工作机构是液压挖掘机的主要装备，机构各铰点以及其具体结构的设计将是决定工作机构性能水平的重要因素，决定了液压挖掘机的工作性能，影响其最终使用性能的好坏，所以对液压挖掘机工作机构的研究是十分有必要的。利用 件先建模后分析，可 以大大缩短设计周期和设计工作量，能快速适应市场竞争的需求，有着重大的社会价值和经济价值。 本次设计完成的主要任务有： 1） 挖掘机工作机构类型的综合分析和选用； 2） 液压挖掘机工作装置的结构设计和尺寸计算； 3） 工作装置部分的液压系统设计； 4） 对主要零部件进行力学分析和计算； 5） 驾驶室、三组油缸、铲斗、动臂、斗杆、摇杆的三维建模； 6） 挖掘机整体建模与装配设计； 关键词： 液压挖掘机；工作机构；液压系统；力学分析； 2 s he is of is of of is an a on of it of of is is of it to of in 1) of 2) of 3) of 4) of ma 5) D of of 3 6) 4 1 绪 论 液压挖掘机是一种周期作业的土石方施工机械，在交通运输、民用建筑、矿山开采和市政工程等场所得到广泛应用，是各种土石方工程中非常常用的一种重要工程机械。主要用于建筑工程中拆除和开挖地基，水利工程中开挖坑槽和疏通河道，道路建设中道路平整和岩石破碎，市政建设中铺设管道和破碎路面，现在一些新型挖掘机可以水下作业。由于施工环境有时比较恶劣，对挖掘机的技术性能要求比较高，所以液压挖掘机的科技含量比较高，是工程机械中最重要的产品之一。可以说液压挖掘机的制造技术水平和生产 能力反映了一个国家的工程机械的整体水平，不夸张的说也能反映这个国家的装备制造业水平 1。 液压挖掘机结构非常复杂，整机的零部件高达 3000 多件，覆盖机械、液压、石油化工和电气等行业，其发展可以带动这些产业的发展并且对国民经济的发展有重要影响。目前我国正处于经济建设的上升期，各地都在大兴土木进行建设，并且随着“十二五”计划的开始，我国城镇化建设在未来一段时间内将驶上快车道，对于在土方施工以及工程建设方面起重要作用的挖掘机械产品，必将随之保持着繁荣景象。挖掘机行业在未来几年必会迅猛发展，现在能掌握这门技术就显 得更为有意义。 1、国内液压挖掘机的发展和现状 挖掘机的生产在我国开始的比较晚，在 1954 年抚顺重型机器厂才仿照前苏联的机械式挖掘机 产了我国第一台斗容量为 12，而液压挖掘机到 1967年才开始，这都远远落后于西方发达国家。最近几年随着改革开放的深入，液压挖掘机在我国得到大力发展，许多液压挖掘机生产厂商如雨后春笋般的出现，并形成了一定的规模。 目前，国内挖掘机整体技术水平处于国际二十世纪八十年代末九十年代初水平，与国外先进技术 的差距还十分明显，许多关键技术都还没能突破，尤其是液压挖掘机更是任重而道远这。近几年，我国的挖掘机行业发展迅速，特别是中、小型液压挖掘机的发展，现 5 在都已形成系列。在这些生产企业中，以三一重工为首，玉柴重工、柳工、福田雷沃、山河智能等企业组成的中国挖掘机团队已达到一定的规模和水平。但是我国至今仍然未能开发出完全自主的液压挖掘机，其关键技术还得依靠外国，国内市场主要被外企占据，即使那些比较有名的国产品牌还得需要与外企合作，没有自主开发的产品。总而言之，近几年我国液压挖掘机发展迅速，但要达到国际水平还任重道远。 2、国外液压挖掘机的发展和现状 在国外，挖掘机的最早雏形出现在十六世纪的意大利威尼斯，当时还是人力驱动主要用于运河的疏浚工程。到 1836年出现了以蒸汽机驱动的“动力铲”，它可以模拟人的掘土工作。到 1899 年人们开始将电动机应用到挖掘机上从而出现了电动挖掘机。第一次世界大战后，人们开始将汽油机和柴油机用于挖掘机，这大大改善了挖掘机的使用性能和范围，使得挖掘机得到大力发展。 进入二十世纪，由于液压技术的应用，使得挖掘机得到质的改变。 20 世纪 40 年代液压技术开始应用于挖掘机，出现了半液压传动的挖掘机。到 20世纪 50 年代研制出了全液压传动的挖掘机。尽管初期研制的液压挖掘机的液压技术不够成熟，主要是是采用机床和飞机的液压技术。其液压元件的制造质量也不够稳定，但是液压技术的应用还是让挖掘机得到了一次飞跃式发展。尤其是到了 60 年代，开始出现完全为挖掘机设计的液压技术和液压元件，液压挖掘机正式进入了蓬勃发展的阶段，随着经济发展的加快，挖掘机制造厂商和品种增加迅速，挖掘机产量也迅猛增加 3。到七十年代，液压挖掘机已成为主流挖掘机产品，产量已占据绝大份额。到目前，液压挖掘机几乎已经占领挖掘机市场，特别是中、小型挖掘机。 随着液压技术的进一步成熟以及计算机技术、自动化控制技术和机电一体化技术等的快速发展，国际上液压挖掘机的生产和研制正在朝向更加节能高效化、小型化、多功能化和人性化的方向发展 4。 本设计为液压挖掘机工作机构设计。液压挖掘机的类型较多，其工作装置又可分为正铲式和反铲式。由于目前市场上中、小型挖掘机大多采用反铲式，只有一些大型挖掘机和有特殊要求的挖掘机才采用正铲式，所以本次设计的挖掘机类型为反铲式单斗液压挖掘 6 机。 本次设计的任务是设计一个标准斗容为 掘 级及以下土壤的液压挖掘 机。它属于中型液压挖掘机，主要设计挖掘机的工作装置。 7 2 总体方案 分析挖掘工作对工作机构的要求，然后进行挖掘机工作机构类型的综合分析和选用并进行各主要零部件的尺寸设计，再进行工作装置液压系统的设计，在上面各零部件设计的基础上，进行挖掘机的整体装配设计和装配干涉分析，再对各主要零部件进行强度计算检验设计的合理性。 本次设计的液压挖掘机工作装置为反铲式，而要设计合理的反铲装置必须满足以下要求： 1)、主要的工作尺寸和工作 范围能满足使用要求， 2)、整机挖掘力的大小和分布情况应满足使用标准，同时机器应具有一定的先进性。 3)、确定各个铰点位置，各零部件的结构形式和截面尺寸形状时应尽可能使受力状态有利，并尽量减轻各个结构的重量。 4)、工作装置的液压缸设计应考虑三化，采用系列参数。 5)、工作装置的结构形式和布置要易于装拆和维修，尤其是那些易损坏的零部件的更换。 6）、采取合理有效的方法来达到特殊使用要求 5。 液压挖掘机的总体结构包括动力装置、工作装置、回转机构、操纵机构、传动系统、行走机构和辅 助设备等 6。其主要零部件名称如图 2示： 8 图 2压挖掘机的基本构造 参照 【 2】 根据经验公式计算法 估算出整机各部分尺寸和工作装置尺寸。 给定的设计参数：铲斗斗容量 q= 根据经验公式，估算整机质量为 G=2179+20147q=。 根据经验公式求各 线性 尺寸参数 ： Li=G（ m） （ 2 式中 误 !未找到引用源。 线向尺寸经验系数， G 为整机质量。 参照【 2】 1体尺寸和工作尺寸经验系数表 选取适当系数来计算各部分尺寸： 1) 转台 底部 离地高： 错误 !未找到引用源。 ； 2) 履带长度： 31 . 3 8 2 0 . 7 3 . 7 8 9 错误 !未找到引用源。 ； 3) 轨 距： 错误 !未找到引用源。 4) 底架离地高： 30 . 1 4 2 0 . 7 0 . 3 8 4 错误 !未找到引用源。 ； 5) 司机室总高： 31 . 0 0 2 0 . 7 2 . 7 4 6h 错误 !未找到引用源。 9 6) 臂铰离地高： 30 . 6 3 2 0 . 7 1 . 7 3 0 错误 !未找到引用源。 ； 7) 臂铰离回转中心： 30 . 4 2 2 0 . 7 1 . 1 5 3x 错误 !未找到引用源。 ； 8) 臂铰与液压缸铰距： 30 . 3 2 0 . 7 0 . 8 2 4 错误 !未找到引用源。 ； 9) 臂长：标准臂尺寸系数范围 推荐值 错误 !未找到引用源。 。 所以 标准臂 3311 1 . 8 2 0 . 7 4 . 9 4 2 G m 错误 !未找到引用源。 ； 10) 标准 斗 杆 ： 推 荐 系 数 错误 ! 未 找 到 引 用 源 。 错误 ! 未找到引用源。 , 3322 0 . 8 2 0 . 7 2 . 1 9 7 G m 错误 !未找到引用源。 ； 11) 铲斗 长度 ：推荐系数 错误 ! 未 找 到 引 用 源 。3 , 3333 0 . 5 2 0 . 7 1 . 3 7 3 G m ； 1）动臂转角 : 00 4050 ； 2）斗杆转角 : 00 60150 ； 3）铲斗转角 : 00 80150 ； 4）最大挖掘半径： R= 5）最大挖掘深度： ，1 m a x 5 9 6）最大挖掘高度： ，2 m a x 6 8 7）最大卸载高度： ，3 m a x 4 6 根据经验公式求工作装置 各部分 的重量： 错误 !未找到引用源。 （ 2 式中 错误 !未找到引用源。 各部分重量系数； G 整机重量。 根据【 2】 1以估算整个工作装置的重量 0 . 1 5 2 0 . 7 3 . 1 0 5 吨 错误 !未找到引用源。 。再由 2单位：吨） 10 表 2作装置各部分的重量 G 名称 重量（吨） 动臂 错误 !未找到引用源。 杆 错误 !未找到引用源。 斗 错误 !未找到引用源。 11 3 工作装置的设计 工作装置的设计需根据要求确定其结构方案，进而确定其各部件的尺寸以及铰点位置，最后还应对其作业尺寸和工作臂的强度以及挖掘力的大小进行校核，确保其满足要求。 作装置总体方案的选择 工作装置总体方案的选择主要包括工作装置总体结构的选择 ,动臂、斗杆和铲斗结构形式的选择以及 各个油缸铰点的布置形式的选择。 1、 工作装置的总体结构 图 3作装置总体结构图 2、动臂、斗杆和铲斗结构形式的选择 a) 动臂是挖掘机工作装置的主要部件，可分为整体式和组合式。整体式动臂结构简单，重量轻而强度好具有良好的工作性能；组合式动臂重量大，制造成 本也高，现一般仅作为 12 特殊配置使用。所以选用整体式动臂。 整体式动臂又有整体直动臂和整体弯动臂这两种。其中整体直动臂构造简单、重量轻、容易生产，主要用于悬挂式挖掘机，但不能获得较大的挖掘深度，不适用于通用挖掘机；整体弯动臂是目前应用最广泛的结构形式，可获得较大的挖掘深度，但降低了卸土高度，这个正符合挖掘机反铲作业的要求 7。所以，本次设计选用整体弯动臂。 b)斗杆也有整体式和组合式这两种形式。其中组合式不常用，大多数挖掘机都采用整体式，当需要调节斗杆长度或杠杆比时采用更换斗杆或设置 2 4 个铰链孔的方法。因此也采用整体式。 c)反铲式挖掘机采用的铲斗形式，其形状和尺寸参数的合理性选择对挖掘机的作业效果往往有很大影响。挖掘机的作业工况各种各样，只用一个铲斗很难完成所有的工况作业。所以为了满足不同工况的作业需求，并能尽可能的提高作业效率，在同一反铲装置上可配几种甚至几十种不同结构和容量的铲斗，如图 3本次设计所采用的反铲斗常用铲斗形式。 图 3斗的常用形式 装设斗齿可以增大铲斗挖掘时所产生的压力，从而增大切削力，使铲斗更好的破碎或挖掘物料。铲斗的斗齿大都采用装配形式，其结构形式有螺栓连接式和橡胶卡销式 8如图3-3(a)和 (b)所示。 13 图 3齿连接方式 （ a) 螺栓连接式 （ b) 橡胶卡销式 经比较（ a）的结构构造简单，强度和刚度都比较好，所以选择（ a)安装方式。 3、 确定动臂、斗杆、铲斗油缸的铰点布置 a) 3种动臂油缸的布置方式 其中， a 和 b 比较常见， c 和 d 不常见。 a 的特点是不会消弱动臂的结构强度，但会影响动臂的运动范围， b 则与之相反，并能产生较大的挖掘力，但要采用双液压缸形式。考虑到本次设计的挖掘机需要较大的挖掘力，所以动臂油缸的布置方式选用 b,使用双油缸。 b)斗杆油缸的布置方式如图 3示： 14 图 3杆油缸的布置方式 C)铲斗与铲斗液压缸的连接形式有四连杆机构和六连杆机构这两种，如图 3示。其中四连杆机构的连接方式是铲斗直接铰接于铲斗液压缸，特点是铲斗转角较小，但可以获得较大的工作力矩；六连杆机构的连接方式是铲斗通过连杆与铲斗液压缸铰接，其特点是当液压缸活塞杆行程相同时，铲斗能够得到较大的转角从而来改善整个机构的传动特性。 图 3斗的连接方式 图 3a）为直接连接，铲斗、斗杆与铲斗液压缸组成四连杆机构。图 3b）中 15 液压缸通过一个摇杆和一个连杆与铲斗相连，与斗杆组成六连杆机构。图 3c）和（ d）的铰接形式 相似相似，与（ b）的区别在于前者液压缸活塞杆铰接于摇杆两端之间。因为（ b）形式能让铲斗获得较大挖掘力，所以选用（ b）图所示的连接方式。 工作装置的结构尺寸主要包括铲斗、斗杆和动臂的尺寸以及各铰点的位置。 1、铲斗参数的选择 图 3斗形示意图 斗容量 q，平均斗宽 B，转斗挖掘半径 R 和转斗挖掘装满转角 错误 !未找到引用源。 2（这里令 错误 !未找到引用源。）四者之间有以下几何关系：（见【 2】 21 ( 2 s i n 2 )2 B K 错误 !未找到引用源。 （ 3 式中： 土壤松散系数 ,近似值取 因我国标准斗容 q 指堆尖容量，所以装满系数可不再考虑。平均斗宽 B 可根据【 2】 2铲斗平均斗宽统计值和推荐范围）查得 q=，取 B=因为 1 E 随着 B 和 R 的变大而减小。但 B 和 R 大到一定程度，综合反应到 2 错 16 误 !未找到引用源。 900 以后 E 的减小减缓。显然 B 和 R 无限增大会导致 q=0，铲斗变为平板。且 B 的增大使附加载荷引起的对工作装置的扭矩和水平弯矩随之增大，从而对工作装置的结构强度和刚度的要求更高。全面考虑有关因素，可取 2 =900 1000。如果 2 1000 则 大；如果 2 900，则 B 和 R 太大。所以取 2 =960。 因此由式 3： R= 2( s i n 2 )90 错误 !未找到引用源。 所以 R= 式中 铲斗挖掘阻力 ， E 铲斗挖掘时挖掘 1积的土所耗费的能量称为铲斗挖掘能容量 。 铲斗上两个铲点 K 与 Q 之间距离大影响铲斗机构传动特性，太小则影响铲斗结构刚度，一般取特性参数2k=错误 !未找到引用源。 /R=铲斗转角较大时，错误 !未找到引用源。 取较小值。一般取10 9 5 1 1 5K Q V 。根据实际情况取 错误 !未找到引用源。 =0 100 。即 错误 !未找到引用源。 =2 2、动臂和斗杆尺寸的确定 动臂与斗杆的长度比为 2 时称为长动臂短斗杆方案，当 属于短动臂长斗杆布置方案， 2 之间称为中间比例方案 9。对于没有特殊要求的挖掘机，一般取中间比例方案，即取特性参数。 13未找到 引用源。 =2，这里取 根据前面经验公式计算结果并参考现代 15液压挖掘机的作业参数，初步选取最大挖掘半径 500统计，最大挖掘半径 一般于1 2 3l l l错误 !未找到引用源。 的和很接近，因此在32】 验公式计算： 11211 (3 17 1 1 3l K l(3式中： 1l 动臂长，即尺寸 , 错误 !未找到引用源。 斗杆长，即尺寸 ， 错误 !未找到引用源。 铲斗尺寸 R, 最大挖掘半径， 由此计算得 : 错误 !未找到引用源。 2 9 5 0 0 1 3 6 0 29071 1 . 8l m m, 初步选定2 2900l m m错误 !未找到引用源。 ； 错误 !未找到引用源。 ，初步选定 错误 !未找到引用源。 。 动臂的弯角1一般可取 错误 !未找到引用源。 =1200 1400，弯角大可增加挖掘深度，但降低了卸载高度，太小则对强度不利，针对实际情况，可初步确定 错误 !未找到引用源。=1200。 图 3铰点位置 到此，动臂和斗杆的基本长度和弯角已经确定，其余各部分的具体参数，可参照现代列液压挖掘机进行类比做仿形设计，并结合本次设计要求，运用 维技术对工作装置进行建模分析，优化各铰点的位置 如图 3示，进而得到各部分的尺 18 寸如下表所示： 表 3部件铰点的距离 工作装置组成 距离（ 铲斗 630 90 00 00 斗杆 900 48 78 00 867 429 452 810 动臂 200 405 495 384 256 022 1 120 错误 !未找到引用源。 机体 88 至此，工作装置的基本尺寸和铰点位置已全部确定。 19 4 工作装置的强度校核 液压挖掘机主工作装置在作业时其各结构件的受力情况会随着其位置的变化而不同，所以在这里仅计算在最不利工况情况下工作装置的受力，进而对主要零部件进行强度校核。 液压挖掘机反铲装置工作时既可用铲斗液压缸挖掘（简称转斗挖掘），也可用斗杆液压缸挖掘（简称斗杆挖掘），或作复合动作挖掘。一般认为当挖掘机的斗容量小于 在土质松软地作业时以转斗挖掘为主，反之则以斗杆挖掘为主 16。本次设计的挖掘机斗容为 要求 挖掘 土壤，所以本设计中以斗杆挖掘为主。 在不同的位置挖掘阻力也不同，这里仅选阻力最大的位置。 根据【 2】 00= 0 7 4阻（ 5 式中 K 挖掘比阻力 ， K=20 30N/ q 铲斗容量； 0 斗杆挖掘时的切削半径，由 模可知 错误 !未找到引用源。 = 错误 !未找到引用源。 斗杆在挖掘过程中的总转角，一般 错误 !未找到引用源。=50 80 ，取 错误 !未找到引用源。 =75 ； 土壤松散系数， 当 K 取最大值时得最大挖掘阻力，计算得：8 液压挖掘机的工作装置由动臂、斗杆、铲斗、连杆、摇杆和各种液压缸组成。在对这 20 些零部件进行强度校核前 ，首先应该确定工作装置的最不利工况，即在这工况下对某一零部件出现最大的应力，将这个工况作为校核该零部件的依据 17。 由于本次设计的挖掘机以斗杆挖掘为主，即斗杆挖掘力大于铲斗挖掘力，所以应选取斗杆液压缸挖掘作为计算工况。参考文献【 2】 ，本次设计采用以下位置 (图 5行计算： （ 1）动臂位于动臂液压缸 对铰点 （ 2）斗杆位于斗杆液压缸作用力臂最大处； （ 3）铲斗位于 能够产生最大挖掘力的位置； 该工况下工作装置位置如图 5示。图中各参数如下（未注单位为 错误 !未找到引用源。 ，1 590S ，2 600S 错误 !未找到引用源。 ，3 5190S 错误 !未找到引用源。 ，4 610S 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 ，5 1150S 错误 !未找到引用源。 ，6 560S 错误 !未找到引用源。 ，7 670S 错误 !未找到引用源。 ，9 680S ，1 2950L 错误 !未找到引用源。 ，2 5470L 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 ，3 5570L 错误 !未找到引用源。 ，4 1630L 错误 !未找到引用源。 ，5 3130L ，6 950L ，7 630L ，1 N错误 !未找到引用源。 ，2 7 G K N错误 !未找到引用源。 ， 错误 !未找到引用源。 21 图 5不利工况尺寸图 在此工况下挖掘机工作装置上的作用力仅有工作装置各部分的自身重量 (动臂重 杆重 斗重 作用于铲斗齿上的挖掘阻力。各液压油缸的工作状态为：斗杆液压缸液压缸以主动力 作，铲斗液压缸承受被动作用力 臂液压缸承受闭锁力 各液压缸所能产生的最大力按下式计算： 24F A P D p 错误 !未找到引用源。 (5式中 D 液压缸的缸径 p 液压油作用力 已知各液压缸的缸径均为 100统压力 p=25此各液压缸所能 产生的最大力为： 21 2 3 1 0 0 2 5 1 9 6 . 2 54F F F K N 错误 !未找到引用源。 将铲斗作为独立体，按对铰点 H 的力矩平衡方程 0，求出铲斗液压缸的挖掘力1 241 3 1 3471 () S 1 6 0 0 6 1 0( 7 . 8 4 5 9 0 1 9 6 . 2 5 )1 6 3 0 6 4 0 将整个工作机构作为整体体，按对动臂底部铰点 A 的力矩平衡方程 0错误 !未找到引用源。 求出铲斗液压缸的另一个挖掘力2 2 1 9 1 1 2 2 3 3 1 031 () S G L G L G L F 错误 ! 未 找 到 引 用 源 。 22 1 ( 1 9 6 . 2 5 6 8 0 1 4 . 7 2 9 5 0 7 . 8 4 5 4 7 0 7 . 8 4 5 5 7 0 7 1 . 6 9 2 820)5190 错误 !未找到引用源。 将斗 杆作为独立体，按对铰点 F 的力矩平衡方程 0 2 1 5 2 7 3 5 2 661 () L F L G S G 错误 !未找到引用源。 1 ( 7 1 . 6 9 3 1 3 0 1 1 . 7 9 6 3 0 7 . 8 4 1 1 5 0 7 . 8 4 5 6 0 )950 错误 !未找到引用源。 230 而斗杆液压缸的闭锁力2 1 9 6 F K N错误 !未找到引用源。 ，由 22误 !未找到引用源。 ，说明 值不能够实现 。 计算时取 22 1 9 6 . 2 5F F K N错误 !未找到引用源。代入 0 N错误 !未找到引用源。 。 再将铲斗取出作为独立体，视连杆 二力杆，其对铰点 M 作用力的方向沿 对铰点 H 的力矩平衡方程 0，可求出铰点 M 处受 力 错误 !未找到引用源。 1 4 3 141 () L G 1 ( 7 1 . 6 9 1 6 3 0 7 . 8 4 5 9 0 )610 184错误 !未找到引用源。 由铲斗在水平 X 方向和竖直 Y 方向上的合力分别平衡 0和 0,可求出铲斗在铰 点 H 处受到的水平力 错误 !未找到引用源。 和竖直力 错误 !未找到引用源。 。 错误 !未找到引用源。 12c o s 2 2 s i n 2 2 s i n 3 5H X W W F F 错误 !未找到引用源。 7 1 . 6 9 c o s 2 2 9 . 5 3 s i n 2 2 1 8 4 s i n 3 5 1 2 1c o s 3 5 c o s 2 2 s i n 2 2H Y M W F F F 23 错误 !未找到引用源。 1 4 . 7 1 8 4 c o s 3 5 9 . 5 2 c o s 2 2 7 1 . 6 9 s i n 2 2 错误 !未找到引用源。 根据铰点 Q 处的力平衡，可求得摇杆 铰点 Q 的水平力未找到引用源。 。 错误 !未找到引用源。 0错误 !未找到引用源。 3 s i n 1 6 s i n 3 5Q X F 错误 !未找到引用源。 1 9 6 . 2 5 s i n 1 6 1 8 4 s i n 3 5 0错误 !未找到引用源。 3 c o s 1 6 c o s 3 5Q Y F 1 9 6 . 2 5 c o s 1 6 1 8 4 c o s 3 5 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 将斗杆作为独立体，根据斗杆的力平衡方程可以求得在铰点 F 处斗杆受到的水平力竖直力 误 !未找到引用源。 。 错误 !未