正铲液压挖掘机.ppt

机械原理课程设计 第五组组长宁维宁组员彭丹陈冬 课题一正铲液压挖掘机工作装置设置 机构简介正铲挖掘机工作装置运动简图如图1 1所示 由动臂1 斗杆2 铲斗3 铲斗油缸4 动臂油缸6 斗杆油缸5 等组成 在机构的运动过程中 要求铲斗在其工作空间实现挖掘抬起 倾倒等各种各样的位置 铲斗做水平面运动 有三个自由度 铲斗运动靠铲斗油缸通过连杆机构实现 铲斗油缸4的一端与斗杆在G点铰接 另一端与三角架NHM在M点铰接 铲斗油缸伸缩时 三角架NHM绕斗杆上N点转动 借以完成破碎 装斗 调整切削角 卸载等动作 动臂和动臂油港在转台上的铰接点分别为C和A 他们的位置用直角坐标表示如图1 2所示 D E分别为斗杆油缸与动臂和斗杆的铰接点 设计内容一 铲斗运动机构设计 1铲斗运动机构设计 1 分析提示 铲斗运动机构可视为六杆机构 斗杆可被视为机架 油缸 三角架MHN 连杆HK及铲斗为活动构件 试确定三角架MHN和连杆HK的尺寸 使铲斗在油缸带动下能转动120 以FQ为始边逆时针方向度量 使 FQV能在145 265 范围内变化 另外还要保证两个传动角 1和 2 1 GMN 2 HKQ 的最小值不小于40 图中N点也可不在FQ连线上 设计过程简述 铲斗油缸的实际长度 GM 应该不超出它的全伸和全缩的长度范围 即满足1400mm GM 2320mm 如图2 1所示 GM应该落在圆r1和r2所形成的环形区域内 结果 MN 600mm MH 300mm NH 530mm HK 680mm NQ 300mm 为了确定计算初始的标准 参考资料数据 将NQ的尺寸设定为NQ 300mm 在 FQV 145 时 作角H1K1Q 40 作NH1 K1H1 在GN连线上取GM2 1400mm 即铲斗油缸全缩长度 量取NH1和H1K1的长度为半径 分别以N点和K2点作圆确定焦点H2 得到M2H2的长度 量取NM2和NH1的长度为半径 分别以N和H1点为圆心画弧 得到交点M1 2 5 M1落到要求范围内 M2在范围边界上 GM1N 50 2 H1K1Q 40 理论上这样的尺寸是可行的 但是由于GM2落在了边界上 所以需要对数据进行修改和优化 设计内容二 工作装置运动分析 选定斗杆油缸的某一伸缩长度 由教师指定给每个学生 分析在铲斗油缸全伸的情况下 动臂油缸从全伸到全缩时斗尖的位移 速度和加速度 动臂的角机构 角速度和角加速度等 假设油缸伸缩量变化规律如下 S H 2 1 cos t 2 式中 H为动臂油缸的总行程 t为时间 其值为0 2s 即动臂油缸从全伸到全缩所用时间为2s 设计要求 将铲斗尖V的x y方向运动线图绘制在机构运动简图图纸上 对比运动规律 编 斗杆油缸处于全缩状态 斗杆油缸处于半伸状态 斗杆油缸处于全伸状态 红色轨迹为斗尖运动规律 分析动臂运动规律 动臂CF的位置由动臂油缸AB的长度L1决定 斗杆油缸DE为定长 铲斗油缸GM为全伸状态 因此 AB不断伸长 其他构件无相对运动 整体绕C点转动 动臂水平倾角 FCx x为水平线 与L1之间的关系可用下式表示L12 CA2 CB2 2CA CBcos FCB ACx 参考 单斗液压挖掘机 P90整理上式可得出 cos 1 CA2 CB2 L12 2CA CB FCB ACx 2 3 式中 CA为定长 CA 1089mm CB为定长 CB 2116mm FCB为固定角度 用作图法可量取 FCB FCB 3 ACx ACx 33 已知动臂油缸伸缩量S H 2 1 cos t 2 其中 H为动臂油缸总行程 即动臂油缸从全缩到全伸的总行程 H 1080mm 设动臂油缸全缩长度为L 则L 1588mm L1 L S即L1 1580 540 1 cos t 2 2 4 将式 2 4 代入式 2 3 中可得出如下表达式 cos 1 CA2 CB2 1580 540 1 cos t 2 2 2CA CB FCB ACx整理数据得出结果为 分析斗尖V的运动规律 下图2 10为斗杆油缸全伸 铲斗油缸全伸 动臂油缸从全缩到全伸过程中整个机构的运动情况 由运动规律图可以得出 斗尖运动也是绕C点做圆周运动 并且C点相对于F点无相对运动 因此 V点和F点具有相同的角速度及角加速度表达式如式 2 6 2 7 V点绕C点运动半径通过作图法可量取r2 6818mm 由以上分析可得出V点线速度为v w r2 2 9 通过以上对F点 V点的运动规律我们可以看出 整个运动过程动臂油缸长度是唯一变量 动臂油缸的伸缩使得其他杆件均绕C点转动 并且角速度 角加速度相等 设计内容三 工作装置受力分析 列力学平衡方程式 Fcx FAcos FW Fcy FASin MF C 0 对C点取矩 MF C 0可得出 FA e1 FW l1 e1 CA CB L1 Sincos 1 CA2 CB2 L12 2CA CB 式中 参考 单斗液压挖掘机 l1 CP cos FCP FA 59590000 coscos 1 5663377 1580 540 1 cos t 2 2 4608648 2304324 1580 540 1 cos t 2 Sincos 1 5663377 1580 540 1 cos t 2 2 4608648 66 7 Fcx FW FAcos Fcy FASin 整体分析 局部分析 列出力学平衡方程式 FFy FESin FW FFx FEcos MF F 0 对F点取矩 FE e2 FW l2 0其中e2 FD FESin DFC DE 参考 单斗液压挖掘机P94E点和F点无相对运动 所以 e2为定长 通过作图法或者解析法都可求出其长度为e2 636mm L2 CP cos CF cos FE 10000 5959 coscos 1 5663377 1580 540 1 cos t 2 2 4608648 66 7 636 3818 coscos 1 5663377 1580 540 1 cos t 2 2 4608648 30 636 FFx FEcos FFy FESin FW 动臂油缸受力随时间变化 斗杆油缸受力随时间变化 压力变化曲线图 验算结果 验算过程为作图法取值 动臂油缸处于某一长度时 其他构件相对位置固定 因此 取不同动臂油缸长度 每个长度之间差值相