反铲挖掘机工作装置设计Word下载.docx
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卸载高度
铲斗挖掘力
B
0.38m3
4.Im
7.35m
6.77m
4.95m
54.86KN
1.2设计任务
1、绘制挖掘机工作机构的运动简图，确定机构的自山度，对其驱动油缸在儿种工况下的运动绘制运动线图；
2、根据所提供的工作参数，对挖掘机工作机构进行尺度综合，确定工作机构各个杆件的长度；
3、用软件SOLIDWORKS对执行机构进行运动仿真，并画岀输出机构的位移、速度、和加速度线图。
4、编写设计计算说明书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。
5、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。
2.单斗液压挖掘机结构简图
•来仁
3.设计中小型液压挖掘机结构参数一览表（参照下图）
3」单斗液压挖掘机结构几何参数详表
序铲机枚自身几何務数表«
24
构粗成
参收分矣
铲斗
4杆
动W
n体
符号您义
朋蛤禺数
g=Q乙如MH,g=mn山严HN,AQK.—el,=KH
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煤8:
1
参数分类
机沟tfl成
常斗斗杆
M骨机什
样号宏文
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K：
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K*=^-»
G*
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G—动rr长r—动z他
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挂式S・J
各工作液压缸运动空数的意义见表2・5。
反铲工作港压缸运动參融表«
25
液压缸甘先
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文
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备—
铲斗液压缸
A
L,
$E・V
人,B——11.
人IIQ
3.2斗容量为0.25m3的小型单斗液压挖掘机结构详细参数
1・动臂液压缸厶min=1109mm，厶max=1774ITUn，行程665mm
斗杆液压缸Limin-1116.8mm,Lamax-1787mm,行程670mm铲斗液丿I'
.缸Limin~850mm,Lsmax二136Omm,仃程51Omm
2.选择主参数：
标准斗容量（mJ为0.25m\机器重量（t）为6t。
发动机功率（kw）取为59kwo
3.主要参数：
反铲最大挖掘深度（m）5.8mo最大挖掘半径（m）6m。
最大挖掘力不少于（KN）160KNo工作次数（s）4-7次/min。
名称
代号
值/mm
动臂长度CF
h
3400
斗杆长度FQ
12
1700
铲斗长度QV
900
动臂一底盘钱点C与动臂油缸一底盘狡点P间垂直距离
462.7
动臂一底盘钱点C与动臂油缸一底盘狡点P间距离
1,
534.3
动臂一底盘钱点C与斗杆油缸一斗杆油缸下狡点D间距离
2163
动臂一底盘钱点C与动臂油缸一动臂油缸上狡点B间距离
1459
动臂一斗杆油缸狡点D与动臂一斗杆狡点F间距离
1470.6
斗杆一斗杆油缸狡点E与动臂一斗杆狡点F间距离
£
409
斗杆一铲斗油缸狡点G与动臂一斗杆狡点F间距离
Ao
871
斗杆一斗杆油缸钱点E斗杆一铲斗油缸狡点G与动臂间距离
<
n
608
结构差异，实为同一点
缺省
摇杆一铲斗油缸较点M/H与摇杆一斗杆狡点N间距离
407
斗杆一铲斗油缸狡点G与摇杆一斗杆狡点N间距离
1249
动臂一斗杆狡点F与摇杆一斗杆狡点N间距离
1400
动臂一底盘铁点C与左履带中心I点间距离
结构上无此尺寸
动臂一底盘狡点C与右履带中心T点间距离
动臂一斗杆狡点F与铲斗一斗杆较点Q间距离
◎
铲斗一斗杆狡点Q与摇杆一斗杆较点N间距离
bi
300
动臂油缸一动臂钱点B与动臂一斗杆狡点F间距离
/22
2148
连杆一铲斗狡点K与铲斗一斗杆狡点Q间距离
•
270
连杆一铲斗狡点K与铲斗齿尖V间距离
1206
结构上无‘26、‘27、‘28
摇杆一铲斗油缸狡点M/H与连杆一铲斗较点K间距离
/西
352
动臂一斗杆狡点F与摇杆一斗杆较点N间距离
350
结构上无131-137尺寸
C点X坐标投影J与右履带中心T点间距离
C点X坐标投影J与左履带中心I点间距离
下动臂长CZ
1407
上动臂长ZF
2321
动臂弯角&
CZF二？
=130°
ai
130°
NBCF=a2=20。
ZDFC=a3=29.3。
ZEFG二勺“00。
ZGNF二乙=15°
ZGFN二&
=60°
ZNQF=a7=3°
ZNFQ=«
8=T
结构上无色尺寸
ZKQV=a10=110°
NCAP=an=60°
ZACP=an=309
4.确定下列所给满足要求的结构参数
铲斗容量
挖掘高度
0.38m3
4.1m
7.35m
6.77m
4.95m
54.86KN
4」确定长度与角度结构参数
整机质量计算公式：
m=2179+20147q=2179+20147*0.38=9834.86kg=9.835t
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：
L严也施，
根据设计中小型液压挖掘机结构参数，利用上述公式通过matlab可解得以下结构参数：
值/m
4.009
2.0045
1.0612
动臂一底盘狡点C与动臂油缸一底盘狡点P间垂直距离
厶
0.5456
动臂一底盘铁点C与动臂油缸一底盘狡点P间距离
/、
0.63
动臂一底盘狡点C与斗杆油缸一斗杆油缸下狡点D间距离
2.5504
动臂一底盘铁点C与动臂油缸一动臂油缸上狡点B间距离
1.7203
1.734
0.4823
1.027
斗杆一斗杆油缸较点E斗杆一铲斗油缸铁点G与动臂间距离
0.7169
In
摇杆一铲斗油缸狡点M/H与摇杆一斗杆狡点N间距离
0.4799
1.4727
1.6507
动臂一底盘狡点C与左履带中心I点间距离
*
，】9
铲斗一斗杆狡点Q与摇杆一斗杆狡点N间距离
1.
0.3537
动臂油缸一动臂狡点B与动臂一斗杆狡点F间距离
■«
■
2.5327
连杆一铲斗铁点K与铲斗一斗杆狡点Q间距离
0.3184
1.422
结构上无‘26、‘27、^28
摇杆一铲斗油缸钱点M/H与连杆一铲斗狡点K间距离
0.415
0.4127
结构上无‘31~‘37尺寸
g
1.659
2.7367
动臂弯角NCZF=«
=130°
ZBCF二①=209
NDFC=a3=29.3。
ZEFG二勺=100。
ZGNF=<
z5=15°
ZGFN=条=60°
ZNFQ=tz8=T
结构上无5尺寸
ZKQV二如=110。
NCAP=a}l=60°
^ACP=a12=30°
4.2斗形参数的选择
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20（取为95°
）
四者之间有以下儿何关系：
q=0.5xR2B（2（p-sin2（p）Ks
取土壤松散系数Ks=1.25,R=0.95,得B=1.018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E表示。
取心=1.5,心=0.07。
得：
吓-以叱+他0-1.5血20+20曲卩587K
B-2卩-sin2©
32卩-sin2©
式中，K——挖掘过程中考虑其它因素影响的系数。
4.3最大挖掘深度、停机面最大挖掘半径、最大卸载高度、最大挖掘
高度的计算
4.3.1最大挖掘深度
当下置动臂油缸全缩，FQV三点同一直线并处于垂直状态时得到最大挖掘深度,如图2-49：
®
2-49最大挖掘棵度时动秤机
构计算简图
最大挖掘深度：
Hlmax=/3+/2+/Ising】-q丽+色）一人sina】i-YA
解得：
q„iin=43°
432最大挖掘半径
当斗杆油缸全缩，FQV三点同一直线，而且乙.=0时可以得到停机面最大挖掘半
径，如图2・7：
图2-30最大挖掘半径及停机面最大挖掘半径计算简图
^omax=Xy=、临—Yc+厶o=6.77m
Yc=h=1.3498m，/^=CV=^//,2+（/2+/3）2-2xl{x（/2+/3）xcos（a32max-a8）
得到：
Smf133.6°
4.3.3最大卸载高度
当下置动臂油缸全伸，斗杆油缸全缩，QV连线处于垂直状态时，可得到最大卸载高度，如图2-48：
图2-48城大卸载高度时动
臂机构计算简图
臂较离地高度系数kno范围0.6-0.7取kno=0.63,所以根据线尺寸参数：
L,-kn\/G得：
臂较离地高度h=1.3498m,
Ya=h-Z4=1.3498-0.5456=0.8402m
最大卸载高度：
^smax=ri+/5sinaI1+/1Sin（＜9lmax-«
n-«
2）+/2sin（a32max+^lmax-a„-a2-180°
）-/3
九『1516°
最大挖掘高度
^max=+4sinaw+人SilUGmsix__色）+（，2+）Sin（Qf32max+Oimiix_Qg_务］_色一）
=6.4lm
5.动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸运动参数确定
5」动臂液压缸
计算厶W摆角范围叽
171mm■
■/^?
+/5Isofa
="
C氏=arccos（—
mai:
动臂的摆角范围为
/+/2-7a…
=^^C52=arcc0s（2x/tX/$
max=icai■°
imm
山上面公式解得：
厶max二2.294m，厶niin=l・33m,®
max=l°
&
6°
5.2斗杆液压缸
（三）斗杆的运动
斗杆的位置参数是厶和乙的函数。
这丄暂先
图2・25斗杆机袴整角计第简图
I寸论斗杆相对于动臂的运动，也即只考虑£
的影响。
斗杆机构与动臂机构性质类似，它们都&
四逹杆机构，但连杆优不同。
任动臂机构中一用4AG,在斗杆机构中一叙,＜儿。
1•斗杆相对于动臂的摆角范出血“小
由图2・25得
^min=360<
）-Q，4-«
6-Q，S-«
32max-^=36-r，&
2nuu=120°
由上面公式可计算出：
Limin=L374m，厶maxP.OWm,05^=83.9°
5.3铲斗液压缸
综合以往经验并对铲斗机构加以估算，因此给出妙'
135°
在AGIVIN中，由余弦定理可计算得到：
厶min=1.183m,厶max=1.844m
6.机构自由度分析
计算机构自由度:
F=3n-2PL-PH
活动构件数h=11,单狡数13个，复狡1个，所以，巴=15,匕=0,由上面公式
可得自由度F=3X11—2X15=3
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八.机构搭建图
九.心得和体会
一开始拿到题□后，脑袋一片空口，由于图书馆此书藏量有限，很多书已被借完，然后我在网上找到有关单斗液圧挖掘机的教材和一些相关论文，然后详细研究，再加以总结，不断改进，终究在很多努力下，得以解出具体参数，接下来运用solidworks进行仿真，我在仿真上耗费了大量时间，终于能够实现其运动，但是最终遇到了一个大难题，运用solidworks中的motion插件进行运动分析时,始终出现错误，软件所列出的错误，而运动模型中根本不具有，因为模型的仿真运动并没有出现任何问题，我尝试过很多次，向很多同学请教过，但是还是没结果，因此未能画岀输岀机构的位移、速度、和加速度线图，请冯老师多多指教！
十.参考文献:
1.同济大学,太原重型机械学院等编著.单斗液压挖掘机.北京：
中国建筑工业出版社.1983:
P59-111
2.唐金松主编.简明机械设计•手册.上海：
上海科学技术出版社.2000：
P41-73
3•冯鉴，何俊，雷智翔主编.机械原理.四川：
西南交通大学出版社.
200&
P11-18
4.何挺继，朝勇主编.现代公路施工机械.北京：
人民交通出版社.1999:
P66-74
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