毕业设计（论文）-挖掘机工作装置结构设计.pdf

诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名：年月日毕业设计任务书毕业设计任务书设计题目：挖掘机工作装置结构设计系部：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化学号：112011135学生：刘新银指导教师（含职称）：许鑫（讲师）1课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解机械产品的设计方法、方案比选、结构应力计算等方面的设计规范、计算方法及设计思想等内容，为学生在毕业后从事机械设计相关工作打好基础。2主要任务1）根据液压挖掘机反铲装置的结构特点，工作原理以及对典型工况的分析，总结挖掘机工作装置性能要求和设计原则。2）对各主要构件进行了方案选择以及运动学分析，并确定各铰点之间的距离。3）用CAD软件绘出其连杆模型，根据连杆模型并结合其他机械设计知识画出工作装置的二维图纸，最后根据图纸对工作装置的主要部件进行校核。3主要参考资料1潘骏，段福斌，杨文华，吴立军.机械设计基础M.南京大学出版社，2007.05.2康海洋.液压挖掘机动臂结构动态分析D.长沙：长沙理工大学2007:6-18.3同济大学.单斗液压挖掘机M.第二版.北京：中国建筑工业出版社1986:50-95.4刘本学.液压挖掘机反铲工作装置的有限元分析D.西安：长安大学，2003.4进度安排设计各阶段名称起止日期1查阅文献，了解研究目的意义，完成开题报告2014.12.01至2014.12.312了解挖掘机工作装置的结构形式2015.01.01至2015.03.103完成挖掘机工作装置设计2015.03.11至2015.04.304完成相应的工程图设计说明书等整体设计2015.05.01至2015.05.155撰写毕业设计说明书，准备答辩2015.05.16至2015.06.10审核人审核人：年月日I挖掘机工作装置结构设计摘要：作为挖掘机的一个重要组成部分，工作装置的研究与控制是整机开发的基础。本次论文主要是对由动臂、连杆、斗杆、铲斗、销轴等机构组成的挖掘机工作装置进行设计。设计的主要参数是斗容量0.9m3它属于中型液压挖掘机。该机构的主要特点为：各部件之间的连接全部采用铰接，通过油缸的伸缩来实现挖掘工作中的各种动作。动臂的小铰点与回转平台铰接，并以动臂油缸来支撑和改变动臂的倾角，通过动臂油缸的伸缩可使动臂绕小铰点转动而升降。斗杆铰接于动臂的上端，斗杆与动臂的相对位置由斗杆油缸来控制，当斗杆油缸伸缩时，斗杆便可绕动臂上铰点转动。通过现场测绘获得工作装置大体数据，然后结合力学知识分析计算得到基本尺寸，最后用CAD等软件绘制相应的工程图。关键词：关键词：液压挖掘机，反铲工作装置，结构设计ExcavatorworkingdevicestructuredesignAbstract：Asanimportantcomponentofexcavatorresearchandcontrolofworkingdeviceisthebasisfordevelopmentofthewholemachine.Thisthesismainlyconsistsofmovablearmconnectingrodbucketrodbucketcomposedofinstitutionssuchaspinexcavatorworkingdevicewasdesigned.Themaindesignparametersofthebucketcapacityis0.9m3Itbelongstothemediumofhydraulicexcavator.Themaincharacteristicoftheagency:Theconnectionbetweenvariouscomponentsareallmadeofarticulatedthroughtheextensionoftheoilcylindertorealizeallkindsofactionintheworkofmining.Smallhingeboomishingedwiththerotatingplatandwiththeboomcylindertosupportandchangetheangleoftheboomthroughthetelescopicboomcylindercanmakemovingarmaroundsmallhingepointrotationandlifting.Thebucketrodhingedonthetopofthemovablearmtherelativepositionofthebucketrodandmovablearmiscontrolledbythebucketrodoilcylinderwhenthebucketrodoilcylindertelescopicbucketarmcanrotatearoundthehingepointontheboom.ThroughthefieldworkofsurveyingandmappingcangetthegeneraldataoftheworkingdevicethencombinemechanicsanalysisandcalculationtogetthebasicdimensionsfinallydrawthecorrespondingengineeringdrawingwithCADsoftware.Keywords:HydraulicexcavatorBackhoeworkingdeviceStructuredesignII目录1前言.11.1课题背景及目的.11.2国内外研究现状.11.3论文研究方法.21.4论文构成及研究内容.22总体方案设计.32.1工作装置构成.32.2动臂及斗杆的结构形式.52.3动臂油缸与铲斗油缸的布置.52.4铲斗与铲斗油缸的连接方式.62.5铲斗的结构选择.62.6原始几何参数的确定.73工作装置运动学分析.93.1动臂运动分析.93.2斗杆的运动分析.103.3铲斗的运动分析.113.4特殊工作位置计算.154基本尺寸的确定.184.1斗形参数的确定.184.2动臂机构参数的选择.184.2.11与A点坐标的选取.184.2.2l1与l2的选择.194.2.3l41与l42的计算.194.2.4l5的计算.194.3动臂机构基本参数的校核.214.3.1动臂机构闭锁力的校核.214.3.2满斗处于最大挖掘半径时动臂油缸提升力矩的校核.224.3.3满斗处于最大高度时动臂提升力矩的校核.23III4.4斗杆机构基本参数的选择.244.5铲斗机构基本参数的选择.254.5.1转角范围.254.5.2铲斗机构其它基本参数的计算.255工作装置结构设计.275.1斗杆的结构设计.275.1.1斗杆的受力分析.275.1.2结构尺寸的计算.375.2动臂结构设计.395.2.1第一工况位置.395.2.2第二工况位置.435.2.3内力图和弯矩图的求解.455.3铲斗的设计.515.3.1铲斗斗形尺寸的设计.515.3.2铲斗斗齿的结构计算.525.3.3铲斗的绘制：.526销轴与衬套的设计.546.1销轴的设计.546.2销轴用螺栓的设计.546.3衬套的设计.547结论.56参考文献.57致谢.58太原工业学院毕业设计11前言1前言1.1课题背景及目的课题背景及目的挖掘机广泛应用于国民经济建设诸多领域，如水利水电工程、农田改造、交通运输以及矿山采掘等行业的机械化施工中。据统计，一般工程施工当中60%左右土方量以及露天矿山中80%的采掘量和剥离量均由挖掘机操作完成的。由于我国深入基础设施建设，挖掘机市场有着广阔提升空间，所以发展和完善满足国情所需的挖掘机是很有必要的。作为挖掘机的一个重要组成部分，工作装置的研究与控制是整机开发的基础。该工作装置是个比较复杂的空间机构，国内外对它的分析、运动参数的优化进行了深入研究，特别是大中型挖掘机的具体设计已经成熟。关于该机构设计的相关文献也比较多，这些文献从各个方面论述了该装置的设计计算。作为一个普通大学本科毕业生，进行此次课题设计目的就是为了对挖掘机工作装置设计有初步认识，回顾四年来所学理论知识以便提高自己的设计能力。1.2国内外研究现状国内外研究现状现阶段，挖掘机的生产正在由大型到微型、专用到多功能等方向发展。国外较为重视使用新工艺、新技术和新结构，加快推进挖掘机向着通用化、标准化、系列化发展。我国也已能够实行挖掘机系列化生产，近些年开发了多种新产品，同时引入许多国外生产率较高的先进挖机型号。因在经济指标、使用性能以及技术指标等方面均较为优越，许多国家都大力倡导发展使用单斗液压挖掘机。当前，单斗液压挖掘机的发展主要是改进动力及传动系统使之达到高效节能逐渐降低使用成本并扩大应用范围，向标准化和模块化方向发展，同时为了保证整机可靠性还要提高配件及零部件可靠性。总的来看，单斗液压挖掘机发展趋势如下:（1）向大型化发展的同时向微型化发展。（2）更为普遍地采用节能技术。（3）不断提高可靠性和使用寿命。（4）工作装置结构不断改进，工作范围不断扩大。太原工业学院毕业设计2（5）由内燃机驱动向电力驱动发展。（6）液压系统不断改进，液压元件不断更新。（7）应用微电子、气、液等机电一体化综合技术。（8）增大铲斗容量，加大功率，提高生产效率。（9）人机工程学在设计中的充分利用。1.3论文研究方法论文研究方法首先对三一重工生产的SANY200C现场测绘，获得该工作装置大体数据。然后依据同济版单斗液压挖掘机，拟采用力学相关知识和旋转矢量法针对该工作装置分别进行运动学分析以及力学部分计算。根据以上运动学的分析以及力学部分计算结果可得挖掘机工作装置基本结构尺寸，而后使用CAD、ProE软件绘制二维及三维图。1.4论文构成及研究内容论文构成及研究内容本次论文主要是对由动臂、连杆、斗杆、铲斗、销轴等机构组成的挖掘机工作装置进行设计。具体内容包括以下五部分:(1)挖掘机工作装置的总体方案设计。(2)挖掘机工作装置的详细运动学分析。(3)工作装置各部分的基本尺寸的计算和验证。(4)工作装置主要部件的结构设计。(5)销轴的设计及螺栓等标准件进行选型。太原工业学院毕业设计32总体方案设计2总体方案设计2.1工作装置构成工作装置构成图2.1工作装置组成图图2.1是工作装置基本组成和传动示意图，由图知反铲工作装置是由动臂2、斗杆11、连杆8、铲斗5、相应的三组液压缸4110等组成。动臂的下铰点铰接于工作转台，当伸缩动臂缸即可使动臂绕其下铰点转动。斗杆能够通过斗杆缸绕动臂上铰点转动，铲斗铰接在斗杆的前端，通过铲斗缸和连杆绕斗杆前铰点转动。进行挖掘作业时，先要接通回转马达、转动平台到达相应的挖掘位置，同时操控动臂缸小腔的进油量实现液压缸来回收缩，当动臂下降到铲斗接触地面后操纵铲斗缸或者斗杆缸，此时液压缸大腔因进油而伸长，则铲斗即可进行挖掘装载工作。铲斗装满之后，斗杆缸和铲斗缸停止运动并操控动臂缸大腔进油，然后动臂得以抬起，回转马达接通，工作装置便能转到相应卸载位置，重复操控铲斗缸或斗杆缸回缩，使铲斗翻转而后卸土。卸土完成之后，工作装置将再次转到挖掘位置循环挖掘工作。太原工业学院毕业设计4实际挖掘过程中，要综合考虑挖掘面条件、土质情况和挖掘机液压系统的差异，反铲装置的三种液压缸在整个挖掘循环中的配合也可多样随机。当然，以上只是一般理想化过程。工作装置的大臂和斗杆均为变截面箱梁构造，铲斗则由很薄的钢板焊接形成。各个油缸均可视为只受拉压载荷的杆。根据以上特征，可以对工作装置进行适当简化处理5。则该工作装置可看作是由铲斗、斗杆、动臂、铲斗油缸、斗杆油缸、动臂油缸以及连杆组成的三自由度六杆机构，处理简图如图2.2所示。进一步简化如图2.3所示。图2.2工作装置结构简图图2.3工作装置结构简化图太原工业学院毕业设计5挖掘机的工作装置经上面的简化后实质是一组平面连杆机构，自由度是3，即工作装置的几何位置由动臂油缸长度L1、斗杆油缸长度L2、铲斗油缸长度L3决定，当L1、L2、L3为某一确定的值时，工作装置的位置也就能够确定6。2.2动臂及斗杆的结构形式动臂及斗杆的结构形式采用整体式弯动臂，这种结构形式在中型挖掘机中应用较为广泛。它具有结构简单、价格低廉，相同刚度下结构重量较组合式轻，同时有利于得到较大挖掘深度。斗杆同样可分为整体式、组合式两种，大部分挖掘机采用的都是整体式斗杆。本设计中由于无需调节斗杆的长度，故也选用整体式斗杆。2.3动臂油缸与铲斗油缸的布置动臂油缸与铲斗油缸的布置动臂油缸装在动臂前下方，动臂下支点（即动臂和转台的铰点）设在转台回转中心的前面并且略高于转台所在平面5，这样布置有利于增大反铲的挖掘深度。动臂与油缸活塞杆端部的铰点布置在动臂箱体中间，尽管这样使动臂的结构强度降低，但并不影响动臂下降的幅度。布置中，各装一只动臂油缸于动臂双侧，这种双动臂可以起到加强筋作用，能弥补先前设计的不足。具体结构如图2.4所示。1-动臂油缸；2-动臂图2.4动臂油缸铰接示意图太原工业学院毕业设计62.4铲斗与铲斗油缸的连接方式铲斗与铲斗油缸的连接方式本方案采用六连杆的连接方式，与四连杆连接方式相比在相同铲斗油缸行程下可以得到较大的铲斗转角，进而提高机构传动特性。这种布置下1杆和2杆的铰接位置虽然减小了铲斗转角但可以得到足够的铲斗平均挖掘力。如图2.5所示。1-斗杆；2-连杆机构；式3.铲斗图2.5铲斗连接布置示意图2.5铲斗的结构选择铲斗的结构选择合理选择铲斗形状和参数对挖掘机的作业效果影响较大，必须满足如下要求：（1）利于物料自由流动。铲斗内壁不应设置棱角、横向凸缘等。斗底的纵向剖面形状要满足各种物料的运动规律。（2）要使物料易于卸尽。（3）为了避免装进铲斗的物料太容易卸出，应使铲斗的宽度与物料的粒径比大于4，但当粒径比大于50时将不予考虑，把所有物料都看作是均质。综合以上分析，所选挖掘机常用铲斗的结构如图2.6所示。太原工业学院毕业设计7图2.6铲斗图斗齿的安装连接使用橡胶卡销式，结构如图2.7所示。1-卡销；2橡胶卡销；3齿座；4斗齿图2.7卡销式斗齿结构示意图2.6原始几何参数的确定原始几何参数的确定（1）动臂与斗杆的长度比K1因为本次设计挖机具有较强的适用性，通常无需替换工作装置，因此选取适中的比例方案，K1一般取在1.52.0之间，初选K1=1.8，即l1l2=1.8。（2）铲斗斗容与主参数的选择斗容在任务书中已经给出：q=0.9m3按经验公式和比拟法初选：l3=1600mm（3）工作装置液压系统主参数的初步选择各个工作油缸的缸径选择要符合液压系统的工作压力和“三化”要求。初步选取动臂油缸内径mmD1401，活塞杆直径mmd901。斗杆油缸内径mmD1402，活塞太原工业学院毕业设计8杆直径mmd902。铲斗油缸内径mmD1103，活塞杆直径mmd803。又根据经验公式以及参照其它机型初步选取动臂油缸行程mmL11001，斗杆油缸行程mmL15002，铲斗油缸行程mmL13003。依照经验公式初步选取各个油缸全伸长度与全缩长度之比：6.1321。参考任务书的给定要求确定液压系统工作压力MPaP4.31，闭锁压力MPaPg3.34。太原工业学院毕业设计93工作装置运动学分析3工作装置运动学分析3.1动臂运动分析动臂运动分析:min1L动臂油缸的最短长度；:max1L动臂油缸的伸出的最大长度；A：动臂油缸下铰点；B：动臂油缸上铰点；C：动臂下铰点.图3.1动臂摆角范围计算简图1为L1的函数。动臂上任意点在任何时刻也都为L1的函数。如图3.1所示，图中:min1L最短动臂油缸长度；:max1L动臂油缸的伸出的最大长度；:min1动臂油缸两铰点分别与动臂下铰点连线夹角的最小值；:max1动臂油缸两铰点分别与动臂下铰点连线夹角的最大值；A：动臂油缸下铰点；B：动臂油缸上铰点；C：动臂下铰点。则有：在三角形ABC中：571252721cos2llllL572125271-12collLlls(式3.1)太原工业学院毕业设计10在三角形BCF中os2llllL1722221271-202collLlls(式3.2)由图3.3所示的几何关系，可得到21的表达式：1112021-(式3.3)当F点在水平线CU之下时21为负，否则为正。F点的坐标为：21130cosllXF21130sinllYF(式3.4)C点的坐标为：30115cosllXXAC115sinlYYAC(式3.5)动臂油缸的力臂1e：CABlesin51(式3.6)很明显动臂油缸最大作用力臂5max1le，又令5min1ll，57ll。此时有：12525271sqrlllsqrL1cos11(式3.7)3.2斗杆的运动分析斗杆的运动分析如图3.2所示，D点为动臂与斗杆油缸的铰点，F点为斗杆与动臂的铰点，E点为斗杆与斗杆油缸的铰点。斗杆的位置参数为L2，这里只需讨论斗杆相对动臂的运动，也即是仅考虑L2的影响。太原工业学院毕业设计11图3.2斗杆机构摆角计算简图在三角形DEF中：982292822cos2llllL98292822122cosllllL(式3.8)由上图的几何关系知min2max2max2(式3.9)则斗杆的作用力臂DEFlesin92(式3.10)显然斗杆的最大作用力臂9max2le，此时8912cosll，29282llsqrL3.3铲斗的运动分析铲斗的运动分析铲斗相对XOY坐标系的运动为321LLL、的函数，此处只探讨铲斗相对于斗杆的运动，如图3.3，G点为铲斗油缸与斗杆的铰点，F点为斗杆与动臂的铰点，Q点为铲斗与斗杆的铰点，V点为铲斗的斗齿尖点，K点为连杆与铲斗的饺点，N点为曲柄与斗杆的铰点，M点为铲斗油缸与曲柄的铰点，H点为曲柄与连杆的铰点。（1）铲斗连杆机构传动比i利用图3.3，可以知道求得以下的参数：在三角形HGN中1415232142151222cosllLllHNG153214215231302coslLllLHGN太原工业学院毕业设计12302232MGNMNGGMN(式3.11)在三角形HNQ中211423221214227cos2lllll142122721422112coslllllHNQ(式3.12)在三角形QHK中27292242272291272cosllLllQHK(式3.13)在四边形KHQN中QHKNHQNHK(式3.14)铲斗油缸对N点的作用力臂r132131sinlr(式3.15)连杆HK对N点的作用力臂r2NHKlrsin132(式3.16)而由243lr，34lr有5连杆机构的总传动比4231rrrri(式3.17)由式3.17知，i是铲斗油缸长度3L的函数，把min3L代入可得初传动比0i，把max3L代入可得终传动比zi。（2）铲斗相对于斗杆的摆角3铲斗的瞬时位置转角为10262473(式3.18)其中，在三角形NFQ中22121622221172coslllllNQF(式3.19)10暂时未定，其在后面的设计中可以得到。当铲斗油缸长度3L分别取max3L和min3L时，可求得铲斗的最大以及最小转角分别为max3和min3，由此可得到铲斗瞬间转角:min333-(式3.20)铲斗摆角范围:min3max33-(式3.21)太原工业学院毕业设计13图3.3铲斗连杆机构的传动比分析计算简图太原工业学院毕业设计14（3）斗齿尖运动分析如图3.4，斗齿尖V点的坐标VX、VY是1L、2L、3L的函数，只要求出VX和VY的函数表达式，则整机作业范围就能确定，推导步骤如下:由F点知：264332CFQ(式3.22)在CDF中：DCF根据后面的设计来确定，当DCF确定之后可得：61212628cos2llDCFlll(式3.23)813212826cos2lllll81262128132coslllll(式3.24)在DEF中982292822cos2llllL图3.4齿尖坐标方程推导简图太原工业学院毕业设计15则可以得斗杆瞬间转角298222928122cosllLll(式3.25)4、6在设计中确定。由CFN知：116322121628cos2llllsqrl(式3.26)由CFQ知：1232212223cos2llllsqrl(式3.27)由Q点知：10243335-2CQV(式3.28)在CFQ中：323332322321cos2lllll32321232231332coslllll(式3.29)在NHQ中：212724221227213cos2lllll21272132212271242coslllllNQH(式3.30)在HKQ中：242726224227229cos2lllll24272292242271262coslllllHQK(式3.31)在四边形HNQK：2624NQH(式3.32)KQV20，其在后面的设计中确定。算出以上的各线段长度与角度间的关系之后，通过矢量坐标进而能够得到各坐标点数值。3.4特殊工作位置计算特殊工作位置计算（1）最大挖掘深度max1H太原工业学院毕业设计16HK-连杆；HN-摇臂；A-动臂油缸下铰点；B-动臂与动臂油缸铰点；C-动臂下铰点；D-斗杆油缸上铰点；E-斗杆下铰点；F-动臂上铰点；G-铲斗油缸下铰点；K-铲斗上铰点；Q-铲斗下铰点；V-铲斗斗齿尖.图3.5挖掘最大深度计算简图如图3.5所示，当动臂完全收缩时，FVQ共线且垂直时，得到最大挖掘深度:32minmax1llYYHFV32min211sinlllYC32112011sinlllYC(式3.33)（2）最大卸载高度max3HHK-连杆；HN-摇臂；A-动臂油缸下铰点；B-动臂与动臂油缸铰点；C-动臂下铰点；D-斗杆油缸上铰点；E-斗杆下铰点；F-动臂上铰点；G-铲斗油缸下铰点；K-铲斗上铰点；Q-铲斗下铰点；V-铲斗斗齿尖图3.6最大卸载高度计算简图太原工业学院毕业设计17如图3.6所示，当斗杆油缸完全收缩、动臂油缸完全伸出，VQ连线处于垂直情况时，得到最大卸载高度为:maxmax3QYH112max1max322112max11sinsinllYC(式3.34)（3）水平面最大挖掘半径max1RHK-连杆；HN-摇臂；A-动臂油缸下铰点；B-动臂与动臂油缸铰点；C-动臂下铰点；D-斗杆油缸上铰点；E-斗杆下铰点；F-动臂上铰点；G-铲斗油缸下铰点；K-铲斗上铰点；Q-铲斗下铰点；V-铲斗斗齿尖图3.7停机面的最大挖掘半径分析计算简图如图3.7所示，当斗杆油缸完全收缩时，FVQ共线，斗齿尖V和铰点C处于同一水平线，即CVYY，此时可得最大挖掘半径max1R为:40max1LXRC(式3.35)式中：max32132232140cos2LLLLLLsqrL(式3.36)（4）最大挖掘半径R最大挖掘半径下的工况是根据水平面最大挖掘工况下V、C连线绕点C旋转到水平面行成的。依据两者几何关系，可得：mml8530；mml980040。（5）最大挖掘高度max2H最大挖掘高度下的工况是根据最大卸载工况下铲斗绕Q点转动直到铲斗油缸完全收缩而成。具体的分析计算方法同最大卸载高度工况。太原工业学院毕业设计184基本尺寸的确定4基本尺寸的确定4.1斗形参数的确定斗形参数的确定斗容量q：根据设计任务书可知q=0.9m3平均斗宽B：根据差分法和经验公式进行选择，又由续表可知：当30.1mq时，mB16.1当36.0mq时，mB91.0则当39.0mq时，mB0975.14.03.091.016.191.0再参考其它机型的平均斗宽初步选取mmmB105005.1挖掘半径R：通过参考同斗容的其它机械以及结合经验统计，初步选取mmR1450。转斗挖掘满转角（2）：而经验公式SKBRq2sin25.02中，SK是土壤松散系数，取1.25，把39.0mq和mB05.1代入上式有：6522.02sin2，解得47铲斗两铰点K、Q的间距24l与3l之比2k的选择：24l过大将直接影响机构传动特性，过小则将影响铲斗结构的刚度，故初选29.02k因为铲斗转角比较大，而2k取值又较小，故可选10510KQV4.2动臂机构参数的选择动臂机构参数的选择4.2.11与与A点坐标的选取点坐标的选取初选动臂转角1201通过参考其它同斗容机型和经验统计，初步选取4.13k41423LLk铰点A坐标的选择：结合其它同斗容机型的测绘，兼顾底盘与转台的结构，初选：mmXA450；mmYA1200太原工业学院毕业设计194.2.2l1与与l2的选择的选择根据统计分析，最大挖掘半径1R和321lll数值较为接近，结合已经给定的最大挖掘距离1R和初步选定的3l及1k，依照经验公式有：mmklRl29608.11160098851132则mmlkl533029608.12114.2.3l41与与l42的计算的计算如图4.1所示，在三角形CZF中：1323141cos21kkllmm2552120cos4.124.1153302mmlkl357425524.1413425.242cos42124121242139lllllZFC4.2.4l5的计算的计算依据经验统计以及反铲装置对闭锁力的要求初步选定4.04k11的选取对特性参数4k、最大挖掘深度max1H和最大挖掘高度max2H均有影响，增大11将减少4k或增大max1H，满足反铲作业要求，故可初步选定5.6211斗杆油缸完全收缩时，832CFQ是最大值，按照经验统计和易于计算的原则，初步选定160-max832因为该机构采用的是双动臂油缸，BCZ取值偏小，可初选5BCZ如图4.1所示，在三角形CZF中：5.355.24120180391ZCF5.3055.353ZCBZCFBCF由式3.34和式3.35有32112011max3sinlllYHC(式4.1)32811max32max12112max11115180sinsinsinllllYA太原工业学院毕业设计20AYllllH1152min111132max1sinsin(式4.2)由式4.1、式4.2有：22min11112811max32max12112max11max3max1sin180sinsinllllHH(式4.3)令935.625.30112A6716093max832AB将A、B的值代入式4.3中有0167sin93sin93sinmax12min1max11max3max1llHH(式4.4)又特性参数min11max14sinsink则有65.0sinsinsinmax141max1min1k(式4.5)65.0sin1sin1cosmax12min12min1(式4.6)将式4.5、式4.6代入式4.4中有067sin93sin93sin540066306485max12min1max1l(式4.7)解得：160max145min1由式4.2有:AYllllH1152min111132max1sinsin11max12min1111325sinsinHYllllAmm7805.62sin663012004593sin533029601600而min1与max1需要满足以下条件21cos221min1(式4.8)21cos22121max1(式4.9)把min1、max1数值代到式4.8、式4.9可得：61.222.3而61.3161.21(式4.10)62.161.222.416.1(式4.11)、符合经验条件式4.10、式4.11，因此、选取的数值可行。则:mmll250878022.357(式4.12)mmlL203578061.25min1(式4.13)mmLL325720356.1min11max1(式4.14)至此，动臂机构的各主要基本参数已初步确定。太原工业学院毕业设计214.3动臂机构基本参数的校核动臂机构基本参数的校核4.3.1动臂机构闭锁力的校核动臂机构闭锁力的校核正常的挖掘阻力W1J：DBAZXRCW35.1maxmax1cos1(式4.15)在式4.15中，1W切削阻力的切向分力；C土壤硬度系数，不同土壤条件的取值也不尽相同，此处设挖机用于挖掘级土壤，取值为3；R斗杆与铲斗铰点到斗齿尖间距，即转斗切削半径，它的数值根据前面分析可知，取1600mm；max某一挖掘位置时铲斗总转角的一半；某一挖掘位置处转斗的瞬时转角，由于要求的是平均挖掘阻力，故可初定5.52max；B切削刃宽度影响系数，7.305.16.216.21bB；A切削角变化影响系数，这里取3.1A；Z带有斗齿的系数，这里取75.0Z；X斗侧壁厚影响系数，SX03.01其中S是侧壁厚度，作为初步设计，可取15.1X；D切削刃挤压土壤所受的力，依照斗容量大小和经验统计选取ND41035.1。把以上数值代到式4.15可解得：NWJ511053.0由图3.7知，最大挖掘深度时的挖掘阻力力矩JM1：mNYHWMCJJ.1034.456.163.61053.055max111(式4.16)动臂油缸的闭锁力F1111SPF（S1：动臂油缸小腔的作用面积）N56227101.31045701043.3最大挖掘半径工作装置自身重力所产生的力矩MG