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Mechanical Engineering EnglishLesson 1 Modern Manufacturing EngineeringAWhat Is Manufacturing Maybe youve never thought about it before, but it is all around you. It affects every part of your life. What is it? In this case, “it” is manufacturing. Actually “manufacturing” is not all around you. But manufactured products are. Look around you right now. Name some things you see that were manufactured. Chairs, notebooks, blue jeans, books, floor tile, chalkboards, light bulbs, pencils, eyeglassesnearlyeverything around you was manufactured.The manufacturing industry is important to our society. Its essential to our economy. An economy is a system for producing and distributing products and services. Many people work in manufacturing. They help produce products. And they buy products with the money they earn. The more products people buy, the more products are manufactured. And this allows more people to work. Manufacturing is also important to the economy in another way. A piece of material is worth more after its been changed into a useful product. Thats added value. Value is increased by the manufacturing process.B. Modern Manufacturing A manufacturing industry needs three basic types of resources: Material resources, Human resources, Capital resources. The elements of industry are seven key steps for organizing production: Research and Development, Production Tooling, Production Planning and Control, Quality Control, Personnel Management, Manufacturing, Marketing. R&D is the planning of new products, processes, or materials and the improvement of old skill. R&D is such a large, important part of the industrial world and requires many people with different talents. Production Tooling is the element of industry concerned with these tools. The PT obtains the tools, machines, and equipment needed to make a product. The most important parts of Production Planning and Control are routing, scheduling, dispatching, and plan layout. The machinery and equipment must be arranged so that production can take place smoothly, without wasted time and effort. Quality Control can be defined as those activities which prevent defective articles. In this way management tries to insure that a product will be acceptable to the buyer. Marketing is the process of getting products from those who make them to those who use them and it helps to deliver the right kinds of goods to us, in the right form and amount, at the time and price.Lesson 2 Mechanical Engineering Design Mechanical engineering design is a major segment of engineering, it deals with the conception, design, development, refinement, and application of machines and mechanical apparatus of all kinds. For many students, mechanical engineering design is one of their first professional engineering courses. Professional engineering is concerned with obtaining solutions to practical problems, and the engineers are able to devise better solutions to practical problems. The most problems in mechanical engineering design do not have a single right answer. Hence, modern mechanical engineers are able to produce distinctly better solutions to meet todays needs. The engineer must use the best available scientific understanding together with empirical information, good judgment. When considering a complete machine, the engineer invariably finds that the requirements and constraints of the various components are interrelated. The modern engineer has become increasingly concerned with the broader considerations of safety, ecology, and overall “quality of life.”Good designs require trying new ideas and being willing to take a certain amount of risk, knowing that if the new idea does not work the existing method can be reinstated. Thus a designer must have patience, since there is no assurance of success for the time and effort expanded. Creating a completely new design generally requires that many old and well-established methods be thrust aside. This is not easy since many people cling to familiar ideas, techniques and attitudes. A design engineer should constantly search for ways to improve an existing product and must decide what old, proven concepts should be used and what new, untried ideas should be incorporated.New designs generally have “bugs” or unforeseen problems which must be worked out before the superior characteristics of the new design can be enjoyed. Thus there is a chance for a superior product, but only at higher risk. It should be emphasized that, if a design does not warrant radical new methods, such methods should not be applied merely for the sake of change.During the beginning stages of design, creativity should be allowed to flourish without a great number of constraints. Even though many impractical ideas may arise, it is usually easy to eliminate them in the early stages of design before firm details are required by manufacturing. In this way, innovative ideas are not inhibited. Quite often, more than one design is developed, up to the point where they can be compared against each other. It is entirely possible that the design which is ultimately accepted will use ideas existing in one of the rejected designs that did not show as much overall promise.Another important point which should be recognized is that a design engineer must be able to communicate ideas to other people if they are to be incorporated. Communicating the design to others is the final, vital step in the design process. Undoubtedly many great designs, inventions, and creative works have been lost to mankind simply because the originators were unable or unwilling to explain their accomplishments to others. Presentation is a selling job. The engineer, when presenting a new solution to administrative, management, or supervisory persons, is attempting to sell or to prove to them that this solution is a better one. Unless this can be done successfully, the time and effort spent on obtaining the solution have been largely wasted. 英文文献翻译学 生 姓 名： 学 院： 专业及班级： 学 号： 指导教师： 2011年 4月 25 日机械工程英语 第1课现代制造工程 A.什么是制造业 也许你从来没有想过这个问题之前，但它是你周围的一切。它影响着你生活的一部分。是什么呢？在这种情况下，“它”是制造业。其实“制造”是不是你周围的一切。而是人为制造的产品。现在看看你周围。名称有些事情你看到这些制造。椅子，笔记本电脑，蓝色牛仔裤，书籍，地板砖，黑板，灯泡，铅笔，眼镜，近周围的一切你是制造。 制造业是香港的重要的社会。这对于我们的经济。一个经济体是生产和销售的产品和服务体系。许多人工作在制造业。他们帮助生产的产品。他们用这些钱购买他们赚的产品。人们购买的产品越多，越产品的生产。这让更多的人来工作。制造业也是重要的另一种方式的经济。甲片的材料后，更是值得它被改变成一个有用的产品。这就是附加值。价值是增加了生产过程。 二现代制造 一个制造业的资源需要三个基本类型：物质资源，人力资源，资本资源。 工业的七个关键要素是组织生产步骤：研究，开发，生产模具，生产计划与控制，质量控制，人事管理，制造，营销。 研发新产品，工艺或材料，旧技术的改进计划。 RD是这么大，工业世界的重要组成部分，需要与不同的人才很多人。 生产工具是工业元素与这些工具有关。在PT获得的工具，机器和设备需要做出的产品。 生产计划与控制最重要的部分是路由，调度，调度，并规划布局。机械及设备，必须使生产安排，可以进行顺利，没有浪费时间和精力。 质量控制可以被定义为那些活动，防止缺陷的文章。在尝试这种方式管理，以确保产品将可以接受的买家。 营销是让那些谁使他们对那些谁使用它们，有助于提供各种货物的权利给我们，在正确的方式和数额，时间及价格，产品的过程。 第2课机械工程设计 机械工程设计是工程的主要部分，它涉及的概念，设计，开发，改进和应用机器及各种机械设备。对于许多学生，机械工程设计是他们的第一个专业的工程课程之一。专业工程关注的是获得解决实际问题，工程师们能够设计出更好的解决实际问题。在机械工程设计中的大多数问题没有唯一正确的答案。因此，现代机械工程师能够产生显着更好的解决方案，以满足今天的需要。工程师必须使用现有的最佳科学信息的理解以及经验，良好的判断力。当考虑一个完整的机器，工程师都认为，要求和约束是相互关联的各个组成部分。现代工程师已越来越多地安全，生态，更广泛的考虑和整体有关“生活质量”。 好的设计需要尝试新的想法并愿意采取了一定的风险，因为他们知道如果新的观点并不工作中存在的方法可以恢复。因此，设计者必须要有耐心，因为没有时间和扩大的努力取得成功的保证。创建一个全新的设计，通常需要许多旧的和行之有效的方法，将重点放在一边。这并不容易，因为许多人抱着熟悉的想法，技巧和态度。设计工程师必须不断寻找方法来改进现有产品，必须决定哪些旧的，成熟的概念，应使用什么新的，未经试验的想法应该被纳入。 新的设计通常有“错误”或之前，必须制定新设计出来的优良特性，可享有不可预见的问题。因此，有一个优越的产品的机会，但只有在较高的风险。应该强调的是，如果设计不保证激进的新方法，这种方法不能申请的改变而而已。 在设计的开始阶段，创意应该允许繁荣没有大量的约束。尽管许多不切实际的想法可能发生时，通常很容易消除在设计的早期阶段，他们之前是由公司生产所需的细节。通过这种方式，创新的思想不是抑制。很多时候，一个以上的设计，开发，到那里他们可以相互比较点。这是完全可能的是，最终设计将接受使用心得在被拒绝的设计，没有太多的整体表现为一个现有的承诺。 另一项重要的一点，应该承认的是，设计工程师必须能够与其他人交流意见，如果他们要纳入。传达给其他人设计的最后，在设计过程中的重要一步。毫无疑问，许多伟大的设计，发明和创新工程已失去了人类仅仅是因为创始人是无法或不愿解释他们的成就给其他人。演讲是一个销售的工作。这位工程师，当提出一个新的解决方案，行政，管理或监督人，正试图出售或向他们证明这个解决方案是一个更好的。除非这是可以做到成功，获得的时间和精力花在解决方案已经在很大程度上浪费了。摘要摘要 单斗挖掘机采用单斗来挖泥土或矿石自行开采由回转工作台和行走装置，斗臂斗杆完全放电尖端放电后的土壤，空桶面临落后于业务的周期。在建筑施工，道路工程，水电工程，农田改造，以及军事工程和露天，开放式存储和挖掘，到工作装置广泛使用，点反铲，铲挖，把握铲（也叫抢）和斗杆与其他铰链，由动臂支撑，从下往上，斗齿尖轨迹往往采用弧线行动，停止适用于开挖面以上的土壤机器。反铲挖掘机铲斗和斗杆铰链，挖掘行动通常是由斗齿向下的轨迹呈圆弧线，适用于向下跌破铲挖掘机铲斗下，动臂沿着边缘移动，可移动的土壤挖掘手臂在固定位置，在一条直线上斗齿轨，从而能够获得直采工作面，适用于开挖边坡，沟渠，或平挖掘机铲斗簸箕形，罐底部前端装入桶，在铸造采掘工作面向外桶，重切斗齿借到土壤中，然后通过牵引拖铲挖，用绳子升斗升降，转台期满后挖转身卸土，挑流鼻坎能向下挖掘表面以下的土壤卸土，也为水下开采，大范围的挖掘，开采，但精度铲挖掘机铲斗的两个或两个以上的下巴盘铰链，下颚打开阀门组成，扔在采掘工作面，叶片瓣切成土壤，使用钢丝绳或液压缸轮，挖钳口阀可以卸载基坑或水下采矿，挖掘也可用于装载颗粒中常用小型和中型挖掘机,其工作装置可左右移动，更换不同的铲斗，可以不同也被转换成一台起重机,打桩机，篡改，故称一般（IPS）或地雷司机一般只配备了工作装置，单操作,因此使用单斗挖掘机。关键词：关键词：单斗挖掘机; 矿业机构; 创造性思维; 多用的功AbstractSingle bucket excavator using a single bucket digging soil or ore self-propelled mining machinery. Work by rotary table and walking device, etc. Homework, after the bucket digging bucket full discharge point discharge soil, empty bucket faces backward at the cycle of operations. Widely used in building construction, road engineering, water and electricity construction, farmland leveling, and military engineering and open pit, open storage and mining in the yard. According to the working device, points are shovel backhoe, digging shovel, shovel, grasp the shovel (also called grab), and other forms. Shovel bucket hinge of bucket rod end, supported by movable arm, the mining action from down to up, bucket tooth tip trajectory often arcs, stop the machine suitable for excavation surface above the soil. Backhoe excavator bucket and bucket rod hinged, the mining action are usually made of bucket teeth down on trajectory assumes the circular arc line, suitable for the soil excavation down below the surface. Digging shovel excavator bucket moving along the edge under the movable arm, movable arm in a fixed position, bucket tooth track in a straight line, thus can obtain straight mining face, suitable for excavation slope, ditches, or flat ground. Shovel excavator bucket is dustpan shape, bucket bottom front loaded bucket teeth. Work, casting at mining face outward bucket, bucket tooth borrow in heavy cut into the soil, and then by traction drag shovel digging, digging by ascending rope lift bucket, after the expiration of the turntable turned to unloading soil, flip bucket can dig down below the surface soil unloading soil, but also for underwater mining, large range of mining, but mining accuracy is poor. Grasp shovel excavator bucket composed of two or more jaw disc hinge, jaw valve open, throw in mining face, the flap of the blade cut into the soil, the use of wire rope or hydraulic cylinder round in palate, digging soil. Loosen the jaw valve can be unloaded soil. Used for foundation pit or underwater mining, digging depth. Can also be used for loading grain material. Earthworks commonly used in small and medium-sized excavators, its working device can be moved around, change different bucket, can be different operations. Can also be converted into a crane, pile driver, tamper, therefore calls the general (ips) excavator. Mining or mine drivers generally only equipped with a working device, single operations, therefore calls for excavators. Key words: single bucket excavator; mining institutions;creative thinking; multi-purpose function.目目 录录绪论 .1 1第一章 单臂挖掘机反铲工作装置介绍 .2 2第二章 挖掘机手臂的工作设置 .4 42.1 动臂的结构形式：.42.1.1 组合式动臂与整体式动臂相比各有优缺点.42.2 确定斗杆的安装形式和铲斗的结构形式.42.2.1 斗齿安装方式:.52.2.2 铲斗的结构形式:.52.3 设计步骤及参数选择：.62.4 斗型设计.72.4.1 铲斗参数设计：.72.4.2 斗型计算.72.5 动臂的参数选择：.82.6 斗杆参数计算：.112.7 摇杆连杆参数设计：.13第三章 液压元件的选择及系统的计算 .14143.1 主要参数的设定：.143.2 铲斗油缸作用力的确定：.143.3 斗杆油缸作用力的确定.163.4 动臂油缸作用力计算.173.5 液压系统计算.173.5.1 液压传动计算.18第四章 强度校核计算 .2020设计结论 .2525结论 .2626参考文献 .2727致致 谢谢.29沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 绪论1绪论绪论 液压挖掘机开发的机械工作过程的基础上，是一种尖端切割土壤和铲斗装满提升，转向卸土的位置，清空铲斗挖掘位置和下后再次启动，液压后，挖掘机是一种土方机械的运行周期。 液压挖掘机的机械传动，工业与民用建筑，交通，水利建设，露天开采和军队现代化建设，在工程广泛的应用，并且是不可缺少的各种建设条件是一个重要的机械设备。在建项目，可用于苦坑，排水沟，拆除的旧建筑，平坦的地方，在使用工作装置中，可卸可装，安装，打地基，脱出其根源。在水利建设，水库，运河，水坝可用于基坑，排水和灌溉沟渠，疏浚和深挖原有的渠道，等开挖在铁路，公路，土石方，路基建设，平整场地，用来挖掘道路开挖水渠的建设。 在石油，电力，通信基础设施和市政建设，电缆和管道等的挖掘采矿在开放领域，可用于剥离矿石或煤炭，也可用于队旗，装载和钻井作业。在军事工程，或用于道路建设，挖战壕和掩体，建有各类军事结构。因此，液压挖掘机品种的工程机械是最重要的一条，减少繁重的体力劳动，提高施工机械化水平，加快建设进度，推进工程建设的发展，起着很大的施工部门统计，一 1.0 立方米液压挖掘机挖斗容量埋在土壤中，每类相当于生产率工作。因此每天约 300300 名工人，发展液压挖掘机，以提高劳动生产率加快国民经济的发展具有十分重要的意义。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 单臂挖掘机反铲工作装置介绍2第一章第一章 单臂挖掘机反铲工作装置介绍单臂挖掘机反铲工作装置介绍图中为反铲工作装置为单臂挖掘机时的一种主要工作结构 ，单臂反铲工作装置是由 1 动臂、2 动臂液压缸、3 斗杆液压缸、4 斗杆、5 铲斗液压缸、6 铲斗、7 连杆和 8 摇杆组成。单臂挖掘机特点是因为各构件之间都运用的是铰接连接，并通过改变各液压的运动缸运行周期来改变工作过程中的各个动作。动臂 1 通过动臂液压缸2 的支撑将下铰点与回转平台铰接，动臂的升降是由动臂的倾角大小决定的，只有改变动臂液压缸的运动周期即可改变动臂倾角。动臂的上端和斗杆 4 铰接于，斗杆绕铰点转动，斗杆与动臂的相对转角由铲斗液压缸 5 控制，当斗杆液压缸运作时，斗杆通过绕动臂的上铰点转动来改变转角。斗杆 4 的末端与铲斗 6 铰接，因此铲斗绕铰点转动是由铲斗液压缸 5 的伸缩来控制。为了便于增大铲斗的转角，铲斗液压缸一般由连杆 7 和摇杆 8 连接再与铲斗连接。液压挖掘机反铲工作装置主要用于挖掘停机面以下的土壤，如基坑等，其挖掘轨迹是由各液压缸的运动及其组合来控制。然而反铲液压挖掘机的工作过程，则是先将动臂放置至挖掘位置，然后转动斗杆连接铲斗，当挖掘至装满铲斗时，便提起动臂使铲斗离开土壤，边回转边提升至卸载位置，使转斗卸出土壤，然后再回周而复始转至工作装置开始下一次作业。动臂液压缸主要作用是调整工作装置的挖掘位置，一般不可单独挖掘土壤；而斗杆挖掘可获得较大的挖掘行程，使挖掘力小一些。转斗挖掘的行程较短，为使铲斗在转斗挖掘结束时装满铲斗，需要较大的挖掘力以保证能挖掘较大厚度的土壤，因此挖掘机 图11 整体式弯动臂沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 单臂挖掘机反铲工作装置介绍3的最大挖掘力一般由转斗液压缸实现的。工作效率因采矿和开采的行程很短，所以转向挖掘可用于消除障碍或提高实践，熟练运用的液压挖掘机的人员可根据实际情况，从而合理的控制液压缸，准确运用所有的液压缸液压气缸，以达到最有效的挖掘。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 挖掘机手臂的工作设置4第二章第二章 挖掘机手臂的工作设置挖掘机手臂的工作设置2.12.1 动臂的结构形式：动臂的结构形式：井架是在工作单元的主要成分，所述斗杆的结构通常依赖于可动臂的分为两类，积分和模块化的结构。简单的直动臂结构，重量轻，紧凑的布局，它主要用于悬挂挖掘机，挖土装置整体的可动臂的常见的形式是有用的，以获得更大的采矿转动可动臂在弯曲结构的形状和强度，值得指出的是，有时采用臂的三个变化是有益的，以减少弯曲的应力集中。积分斗臂结构简单，价格优廉，相同的结构结合可动臂是光缺点是替代能力低，差为了扩大其机械通用性，增加其需要配几套普通工作装置，用于类似于长期的操作是更合适的积分可动臂结构。合并的可动臂通常用于弯曲所述臂是两种的结合，有辅助连杆（或液压缸）连接，另一种抽苔。2.1.12.1.1 组合式动臂与整体式动臂相比各有优缺点组合式动臂与整体式动臂相比各有优缺点2.2 确定斗杆的安装形式和铲斗的结构形式确定斗杆的安装形式和铲斗的结构形式将合并的可动臂的主要优点是： 1.工作尺寸和挖掘力可根据通过螺栓或连杆调整时间连接运转变化仅 10 分钟，通过液压缸连接时可以调节来调整。2.合理满足各种设备参数和结构的操作的要求，然后简单地解决的主要更换设备的统一的问题越多，更换也一般情况下，动臂装置要求能适应各种作业，也不需要改变。3.容易清除。 由于上述优点，结合可动臂的结构比和对可动臂理解的更复杂性，但它已被越来越广泛地在小型和中型一般的液压挖掘机的操作条件时，使用组合的可动臂是比较合适的。设计操作条件是单一的，因此选择整体动臂。臂也具有整体的和模块化二，大部分沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 挖掘机手臂的工作设置5的挖掘机采取和，当需要调整或杠杆臂长度改变斗杆被使用，或在斗杆上设置 24 为调整时，提供选择和可动臂孔端利用反铲结合斗杆。2.2.1 斗齿安装方式斗齿安装方式:至今为止挖掘机安装的方式有两类，第一种就是大多采用螺栓连接-斗容量q0.6m3时，第二种使用橡胶卡销结构-斗容量 q0.6m3时。 由于本次设计斗容量 q=0.2 m30.6m3，因此斗齿安装方式为螺栓连接2.2.2 铲斗的结构形式铲斗的结构形式:合理选择的桶参数和结构形状在挖掘机操作效果是非常铲斗操作目标是多方面的，不同的操作条件下，采用一个水桶，以适应任何困难的工作对象和为了满足具体的情况，尽可能提高了工作效率，一般挖土设备配备甚至十个不同桶的容量，桶的不同结构的形式。 至今为止，对于斗结构形式的研究尚处于现场试验，模型试验在实验室测试或阶段，没有建立例如某人的一次系统 0.6 立方米能力和吊桶式不同的反向斗在对比测试二在 RH6 液压挖掘机中，如表 3-1.Due 挖掘阻力的结果是小的，是不以反映的桶设计的合理性敏感，所以两种页岩的测试结果操作效果是不同的，切割前中间稍微突起的桶中的一个，与没有横向齿，横向臂微凹，这些因素使得页岩开采电阻桶是相反。 对于各种桶结构中的一个统一的要求的形状是： 1.有利于材料的自由流动，所以不应该被铲斗内设置臂水平凸缘，如边缘与桶的底部的纵剖面形状应当适合于各种材料的运动。 2.为使材料容易在网络上的粘土排出卸载，因此延长运转周期，减少使用铲斗容量如此有效地在国外已经被迫卸土泥桶。3.为了使进料水桶不容易掉出来，斗宽度和材料的比例颗粒直径应大于 4：1。当这个比例大于 50：1 不考虑的影响粒径，作为均质材料。4.单齿，有利于增加，以切断或损坏的阻力是很大的挖硬土或砾石从齿耙料出来的水桶和材料刚刚接触线挖掘的压力，形状，结构和安装尺寸参数是值得研究的，其主要的要求是采矿，阻力小，耐磨损，更换方便。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 挖掘机手臂的工作设置6 表表 2-12-1 反铲斗对比试验结果反铲斗对比试验结果作业条件铲斗编号铲斗充满时间（s）生产率（10KN/h）效率（%）在页岩中作 业铲斗 1铲斗 219.0540.642.622.6810053.3在砂中作 业铲斗 1铲斗 25.96.3163.5152.710093.32.32.3 设计步骤及参数选择：设计步骤及参数选择：反铲装置总体方案包括以下几个方面：1.井架和安排井架液压缸确定与组合式或整体可动臂，并且可动臂的模块化组合或积分可动臂液压缸布置悬挂或类型下方的形状。在所识别的积分可动臂，为下一个可动臂式液压缸装置的前面。2.斗杆和斗杆液压缸排列确保整体的或组合使用的斗杆，和合并的斗杆组合或独石斗杆是否可变转折点确定的积分杆。3.确保比可动臂和斗杆臂的长度，即设有参数对于具有一定规模的工作中，动臂臂长比之间有很多时 2（ 3）已呼吁反铲长动臂短臂，当1.5 属于短动臂长臂，为 1.52 的比例。本设计采用了中型解决方案，取= 1.8。4.确定匹配的水桶，水桶的容量及主要参数，并考虑铲斗连杆传动比调整的需要与否。5.根据液压缸系统的压力，流量，系统循环注射方式，条件和达到制造诸如以确定液压缸，气缸，气缸的直径，总延伸率和的总收缩率的数量的要求结构尺寸，运动沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 挖掘机手臂的工作设置7津贴，稳定性和因素如成分的运动的幅度一般取= 1.61.7，个别情况下为可动臂摆动角度和铰链点置要求可以取1.75，而取1.61.7，1.61.7。1232.4 斗型设计斗型设计2.4.1 铲斗参数设计：铲斗参数设计：铲斗容量、转斗挖掘半径，斗宽和转斗挖掘装满转角（令）qRB2max是铲斗的四个主要参数。、及三者与之间有以下几何关系 RB2q q = (22)SKBR)2sin2(212其中：铲斗挖掘半径，单位m；R0.2m 其中：=0.2m3(已知)，铲斗斗容量；qq铲斗斗宽，根据反铲斗平均斗宽统计值和推荐范B围，查表 26，取0.75m；B 铲斗挖掘装满转角，一般取90100，取951.658rad222把、代入式(31)得：qB2 0.20.75（1.658sin95）212RSK 解得：0.803mR2.4.2 斗型计算斗型计算通过计算斗形尺寸来确定铲斗主要参数，常见铲斗斗形参数参考表 3-1。不同的形状的斗形是通过改变三角形的形状来改变的。 根据比拟法得出斗形尺寸OEG=0.75m(已知)、=0.803m(已知), 得到：bDR =0.294m;=0.534m;=0.87;1x2x3x =0.7324m;=0.0706m;Rm =40; =23; =108 =0.56m.HL沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 挖掘机手臂的工作设置81 1斗齿几何形状斗齿几何形状 挖掘比阻力达到最小值是通过改变铲斗的几何形状。铲斗切削时的主要参数，如图 3-10 所示，图中长度 L、铲斗容量 q、高度 H、宽度 B、切削角 、刃角 和后角 等参数的选择都对挖掘比阻力有直接影响。为使斗侧壁不参与切削，铲斗应装有侧齿。齿宽0.11=0.11=0.064m; (2-3)bq32 . 0 齿长 0.260.260.152m; lq32 . 0 齿距为：=(2.53.5)=(0.160.192)m,取=0.18maba 斗前臂与切削面的间隙取=0.7=0.0448mfb 又由于铲斗宽度 B=0.75m,齿宽与齿距之和为 0.064+0.18=0.244m =3.07 因此铲斗装有 3 个齿。baB244. 075. 0切削角对切削阻力影响也很大。通常，挖级土时，斗切削角为2035（较大值适用于硬土，小值适用于一般土），常用切削角为30，本次设计取30，后角不应小于 5，切刃角取 25。2.5 动臂的参数选择：动臂的参数选择：铲斗容量0.2m3,根据单臂液压挖掘机的有关设计标准，通过类比法，选出参数q机重5 吨。也可根据经验公式计算法，参考表 1-3 机体尺寸和工作尺寸经验系G数表，线尺寸参数:=m 得出:LiLik3G 最大挖掘半径=3.35=5.728m； (2-4) R135最大挖掘深度=2.05=3.505m； (2-5) Hmax135最大卸载高度1.55=2.65m； (2-6) 据统计Hmax335，最大挖掘半径值一般与+ + 的和值很接近。因此由要求，已R1l1l2l3R1定的和可按下列经验公式初选、：3l1Kl1l2 （2-7）l21311KLR沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 挖掘机手臂的工作设置9 =Kl1l2其中：=5.728m；1.8；R11K经计算得出：=1.759m；l2= =1.81.759=3.166m (2-8)l11Kl2在三角形 CZF 中，、和都可以根据经验初选出：1l13K其中：动臂的弯角，采用弯角能增加挖掘深度，但降低了卸载高度，但太小对1结构的强度不利，一般取 120140，取140；1前面已算出为 3.166m；l1动臂转折处的长度比，一般根据结构和液压缸铰点 B 的位置来考虑，初3KZCZF步设计取1.11.3，取1.2；3K3K因此根据公式：可以算出、41l42l39l 4113231cos21KKl lK l （2-9）42341 =ZCFarccos()39142241212422lllll经计算得出：ZC= =1.529m；41l ZF= =1.834m； 42l =17.939斗杆液压缸全缩时=最大（图 312），常选 （）=CFQ832832max160180.本设计中取（）170。832max取决于液压缸布置形式，（图 3-11），动臂液压缸结构中这一夹角较小，可BCZ能为零。单臂挖掘机动臂液压缸其铰点一般置于动臂下翼加耳座上，B 在 Z 的下面。初定BCZ5，根据已知CZF22.1 ，解得BCF17.1。由图 3-12 得最大卸载高度的表达式为沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 挖掘机手臂的工作设置10）211max11115Amax3sin(sinYHll （2-32118max1max322)180sin(ll10）由图 3-13 得最大挖掘深度绝对值的表达式为 （2-AYllllH1152min111123max1sin)sin(11）将这两式相加，消去，5l并令，+-，得到：A112BA8max32- -A) +-1=0 Hmax1Hmax3l1)sin(max1Asin(min12l)Bsin(max1式 （2-12）又特性参数： （2-4Kmin11max1sinsin13）因此 sinmin114max1sinK =) （2-14）cosmin12124max12sin(1K 将上式代入式（3-6）则得到一元函数 f()=0。式中和已根据经max1Hmax1Hmax3验公式计算法求出，经计算得出：29.6；73.5min1max1最后由式（3-5）求为5l （2-5l11max1min1123sin)sin(HYAlllA15） 70sin505. 365. 0)6 .291 .97sin(166. 3562. 2 0.638m沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 挖掘机手臂的工作设置11（其中：=3.166m；1.759m；97.1；1l2lA由于履带总高0.320.547，近似取=0.65m）35AY然后，解下面的联立方程，可求 和 ：=arcos()=arc(min1572min125272 llLll) 2122 =arcos()=arc() （2-max1572max125272 llLll222216）于是： =min1L5l =x max1Lmin1L（2-17） =1Lmin1L经计算得出：1.63；0.67；=0.952m；min1L 1.52m；=1.61mmax1L7l由上述结果联系实际的到下列几何公式：+=2.36；|- =0.9612.6 斗杆参数计算：斗杆参数计算： 1.计算斗杆挖掘阻力： 斗杆挖掘过程中，切削行程较长，对于土的切削能力在挖掘过程中视为常数，通常取斗杆在挖掘过程中总转角=5080,在本次设计65，这时半齿的gg运行行程为：grs601745. 0 其中：斗杆挖掘时的切削半径，；6r6rFV 取1.7590.8032.562mmaxFV32ll 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 挖掘机手臂的工作设置12斗杆挖掘时的切土厚度：gh SgBSKqh SgBKrq601745. 0斗杆挖掘阻力为： (2-18)sgggKrqKBhKW600101745. 0式中挖掘比阻力，由表 010查得，20（级土壤以下）0K0K土壤松散系数近似值取 1.25。sK斗杆与铲斗和之间，为了满足下铲和最终卸载及运输状态的要求，铲2l3lminFV斗的总转角往往要达到 150180， (2-19)322min2322230cosllFVll0.866803. 0759. 12803. 0759. 12min22FV计算得：1.137mmin6rminFV 把、代入式 3-12 得0Kqmin6rgsK 2.48KN3max11025. 165137. 101745. 02 . 020gW 2.确定斗杆液压缸的最大作用力臂。 m232max9max2)(PllPleG455. 096.13803. 0759. 148. 2）（ 其中：根据公式计算得出13.96KN2P 斗杆液压缸初始力臂与最大力臂之比是斗杆摆角的余弦函数。设20emax2emax2,则zee220 (2-20)9max29max2202cosllee2cosmax2沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 挖掘机手臂的工作设置13由图 313，取，求得zee220 1.203m12sin22max29min2lL16 . 15 .52sin455. 02 （其中斗杆摆角范围大致在 105125，取105）max2 )2cos(2max29min2292min28lLlLl =）2105cos(455. 02455. 0203. 122 =1.588m2.7 摇杆连杆参数设计：摇杆连杆参数设计： 通过对几何要求和结构分布的角度要求考虑，重要是保证铲斗六连杆机构在全行程中任一瞬间时都不会被破坏，即保证、及四边形在3lGFNGNMHNQK任何情况皆成立。根据铲斗六连杆机构的要求，凭借外界有力因素选出可行的方案：0.27m；0.156m；0.195m；0.312m；0.3mQNMHNMHKHN沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压元件的选择及系统的计算14第三章第三章 液压元件的选择及系统的计算液压元件的选择及系统的计算3.1 主要参数的设定：主要参数的设定： 系统的工作压力，流速，以及两者的乘积，即液压动力的系统是液压系统设计的主要参数，常常选定的工作压力，同时根据所叙述的移动速度执行元件，来确定其流率。由于本设计结构简单质量较轻所以选液压功率小于 40kW，工作压力取16000 kPa。p3.2 铲斗油缸作用力的确定：铲斗油缸作用力的确定： 为了容易观看如图 41 所示，忽略土和斗的质量，同时忽略所有机构质量及器之间的工作效率影响因素，对铲斗油缸作用力为： (3-1)gdcdllFFmax1铲斗油缸作用力对摇臂与斗杆铰点的力臂（此位置为摇臂长度），gdl=0.24m；gdl 对铲斗与斗杆铰点的力臂，m；clmax1FC最大铲斗挖掘阻力，N；max1F 最大铲斗挖掘阻力为： (3-2)17000)cos1 (501235. 1maxmax1XZABDkkkkRCF式中土壤硬实密实计打击次数，对级土壤，915，对级土壤，CC1635；本设计取15。CC 铲斗与斗杆铰点齿尖距离，即铲斗的转斗切削半径，m；0.803m.DRDR挖掘过程中总转角的一半，即最大转斗挖掘力位置，已得出47.5maxmax沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压元件的选择及系统的计算15切削刃宽度影响系数，12.6b,b 为铲斗宽度 0.75m；BkBk2.95m；Bk切削角变化影响系数，取1.3；AkAk斗齿的影响系数，取0.75（无齿时取1）；zkzkzk前边斗齿对地面倾斜角度的影响系数，取1.15；XkXk 得出：57.455KN。max1F 因此把57.455KN、=0.24m、0.705m 代入式 41 得：max1Fgdlcl =168.77 KNdF 而此时动臂油缸及斗杆均处于关闭封锁状态，得出斗杆油缸的闭锁力应满足gF (3-3)gFgBBgBBllFllF2max1 式中斗杆油缸闭锁力对斗杆与动臂铰点的力臂，参考图 41gBlgF 由 CAD 得出0.42m；gBl对斗杆与动臂铰点的力臂，由 CAD 做图得2.565m；Blmax1FBBl 对斗杆与动臂铰点的力臂，由 CAD 做图得0.98m；Bl2FBBl 挖掘阻力的法向分力，取（0.10.2）5.745511.491KN,2F2Fmax1F取 8.5KN；2F因此400.7KNgF 动臂油缸闭锁力应满足： bF525max1llFllFAA 式中动臂油缸闭锁力对铰点的力臂，0.638m；5lbFA5l 对动臂下铰点的力臂，5.255m；Almax1FAAl沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压元件的选择及系统的计算16 对铰点的力臂，0.3m；Al2FAAl因此478.7KNbF3.3 斗杆油缸作用力的确定斗杆油缸作用力的确定 如图所示忽略所有机构的重量和连杆机构效率的影响，斗杆油缸作用力为：gF (3-4)gFgBBllFmax1 式中：由 CAD 做图得，2.07m；BlBl 由 CAD 做图得，0.36m；gBlgBl得出：330.34KNgF 而此时铲斗油缸及动臂油缸处于闭锁状态，所以铲斗油缸闭锁力应满足dF dFgdCllFmax1 式中：由 CAD 做图得，0.8m；ClCl 由 CAD 做图得，0.42m；gdlgdl 得出：109.438KNdF 动臂油缸闭锁力应满足：bFdF32max1llFlFAA 式中:由 CAD 做图得，4.52m；AlAl由 CAD 做图得，可忽略不记；AlAl由 CAD 做图得，0.638m5l5l 得出：407.05KN。dF沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压元件的选择及系统的计算17 3.4 动臂油缸作用力计算动臂油缸作用力计算 运动过程中中最大提升力，是由动臂油缸的作用力决定的，同时可以提高铲斗装满土壤时的位置至最佳卸载位置进行卸载，其计算简图 43 所示，此时动臂油缸作用力为： (3-5)(15bAbgAgdAdtblGlGlGlF 式中:铲斗及其装载土壤的重力，N；dtG斗杆所受重力，N；1.79KN；gGgG动臂所受重力，N； =2.23KN；bGbG铲斗质心到动臂下铰点的水平距离，m；4.72m；dAlAdAl 斗杆质心到动臂下铰点的水平距离，m；3.33m；gAlAgAl 动臂质心到动臂下铰点的水平距离，m；1.155m；bAlAbAl200.8620.86KN 其中斗内土重=20KN,铲斗重=0.86KN；dtG 把、0.61m 代入上式得：dAlgAlbAlbGgGdtG5l ）23. 2155. 179. 133. 386.2072. 4(38. 01bF =281.57KN3.5 液压系统计算液压系统计算 单斗液压挖掘机的主要参数如下，由此根据不同样式的液压泵和压力进行初步计算。 机械总重 5t 动臂液压缸推力 281.57KN 斗杆液压缸推力 330.34KN沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压元件的选择及系统的计算18铲斗液压缸推力 168.77KN3.5.1 液压传动计算液压传动计算 使用定量泵，根据液压缸推力来决定系统工作压力kPa 工作液压缸缸16000p径，假使液压油缸的压力损失500kPa,液压缸回油背压1000kPa，液压缸大1p1p小腔作用面积之比为（为大腔作用面积，为小腔作用面积），根据公02AA A0A式 (3-6)0211 . 0)( 1 . 0ApAppF 0.1（16000500）0.11000A0A 1500A 求得：动臂液压缸：281.57KNbF 15.46 取系列值 16150041bFD 150014. 32815704 斗杆液压缸：330.34KNgF 16.75取系列值 17150042gFD 150014. 33303404 铲斗液压缸：330.34KNdF 11.97 取系列值 12150043dFD 150014. 31687704 假设在分流情况下，斗杆液压缸与动臂的伸出速度为 9cm/s,铲斗液压缸的伸出速度为 12cm/s，则根据公式 (3-7)vAQv100060vDv41000602 式中液压缸的容积效率，取 0.98v当动臂液压缸单独动作时所需流量沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压元件的选择及系统的计算19 9110.73 L/min1Q41698. 01000602当斗杆液压缸单独动作时所需流量 9125.01 L/min2Q41798. 01000602 当动臂液压缸单独动作时所需流量 1283.05L/min2Q41298. 01000602 由此得出，各泵流量均取系列值 125L/min、125L/min、100L/min 动臂液压缸实际的伸出速度： =11.56m/sAQvv601000114156098. 012510002 斗杆液压缸实际的伸出速度： =9m/sAQvv601000224176098. 012510002 铲斗液压缸实际的伸出速度： =14.45m/sAQvv601000334126098. 010010002 根据计算初选 CBFA18CFL（C）型齿轮双泵，排量 18.32ml/r,额定转速1800r/min,最高转速 2400r/min,额定压力 14MPa,最高转速 17.5MPa沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 强度校核计算20第四章第四章 强度校核计算强度校核计算臂（特别是在标准和扩展臂）强度由弯曲力矩控制，所以计算出的位置可根据斗杆挖土工作可能的最大弯矩到斗杆工作手测试表明挖掘阻力的最大应力发生在斗杆危险截面转弯采矿工况下计算的位置是根据下列条件决定： 1.根据现有结果选定一个反铲挖土机设备力分析。 2.近似计算，通常采取以下两个位置： 计算出的位置（图 5-1），条件如下： 1）动臂位于最低（井架液压缸完全收缩）的; 2）在斗杆油缸动作杠杆臂（最大斗杆液压缸和动臂角度的端部为 90）; 3）在铲斗和斗杆斗齿铰接点和在臂描述和附连到可动臂铰接点的延伸部分; 4）侧齿遇到障碍物有横向力。 此时，工作力具有重量各部分（斗，斗杆和动臂），在横向斗齿的挖掘阻力的影响的工作设备（包括切向力，力和水平力正常组件.Bucket 挖的），斗液压缸工作力量可以通过切向阻力可取桶隔离体来克服，根据点的铰链力矩平衡方程= 0 获得 (4-1)(126671rGrrrPlWddd 由图 51 画图得： 0.766m；0.3m；dl5r0.423m；，0.268m；，0.142m；6r7r2r 把 、代入式 51 得： dl5r6r7r ）0.1420.860.4230.30.26877.168(766. 011W求得：41.718kN1W 动臂液压缸的闭锁力由法向阻力决定，认为工作装置为隔离体，同时对BP2W动臂底部铰点的力矩平衡方程0 求得：AAM沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 强度校核计算21 (4-2)01A12)GGM1rWGrPrWdgbBB（ 式中：动臂液压缸的闭锁力，286kN；BPBP工作装置各部分重量对点的力矩之和，相应的力臂值)G(dgbAGGMA由 图 51 确定为： 1.36m；，1.99m；，1.1m；，0.325m；3.16m；，2.05mbrgrdrBr1r0r；代入式 52 得： 2.0541.7181.10.861.991.791.362.230.32528616. 312W 4.15kN 当斗杆（带斗）为隔离体，列举出对铰点力矩平衡方程0，可求得斗BBM杆液压缸在被动状态作用力。通常情况下，力与其闭锁力值（按该液压缸闭锁压gP力决定）相近。 3421)(rGrGllWlPgddbg（43） 由做图得知，=1.56m；，=0.46m；，=1.39m；，=0.766m；， 2lbl4rdl=0.49m；3r把、代入式 53 得：2lbl4rdl3r 0.4641.718(1.56+0.766)+0.861.392.230.49gP 解得：45.69kNgP 当铲斗边齿遇到阻碍时，由横向挖掘阻力作为回转机构的制动器来承受，其kW最大值决定了回转平台的制动力矩，其值为： rMWTk（44）沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 强度校核计算22 式中： 横向阻力与回转中心间的距离, 由 CAD 做图得， =1.28m；rkWr回转平台制动器可承受的最大力矩，4925.3Nm。TMTM 把 、代入式（54）得： =3.848kNrTMkW 计算位置（图 52），条件为：1) 斗杆液压缸作用力臂最大；2) 动臂位于动臂液压缸对铰点有最大作用力臂处；AmaxBr3) 当铲斗的斗齿尖位于、两铰点连线的延长线上，直至铲斗位于最大挖掘力位BC置；4) 正常工作时，即挖掘阻力对称于铲斗，无侧向力作用。作用力的分析方法同上。 切向阻力：)(126671rGrrrPlWddd 法向阻力：横向挖掘阻力：01A12)GGM1rWGrPrWdgbBB（ (4-5)rMWTk 由图得：0.423m；0.29m；0.14m；1.52m；2.225m；1.36m；0.56r7r2rbrgrdrBr6m；2.8m；0.45m；=0.46m；=1.56m；=0.77m；=1.39m；=0.49m1r0rbl2ldl4r3r； =1.22m；r 通过计算得出：63.51kN；6.45kN；4.037kN；1W2WkW 上述分析斗杆作用力，便可作出斗杆的受力图。对于计算位置，斗杆受力图包括斗杆纵向力，斗杆外表面内、外的弯矩、和剪力、，以及扭矩NxMyMxQyQ； KPM斗杆受载荷最严重的那一侧，危险断面为 m-m。作用在这个截面中心上载荷有：力可对斗齿取力矩平衡方程式来解得：2T沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 强度校核计算23 (4-6)01121222)()2(1hTfrrGlrrGrTdbb =2.87kN8 . 218. 0)4 . 0803. 0759. 1 (2)2214. 2803. 0759. 1 (15. 2759. 11垂直平面内的弯矩（y-z 平面内） )2(2)(2(02100012ClGebrWCrbhWbaWTMbbTkkyz2 . 0759. 1037. 44 . 0803. 02 . 018. 0037. 42 . 0036. 051.63287. 2(）（）=81.35kN)4 . 02214. 2215. 25 . 2（ 通过斗杆中心垂直于 yz 平面的 xz 平面中的弯矩为： =0.8kNm (4-7)(21CrWMkxz）（4 . 0803. 02037. 4 沿斗杆轴向拉力为： =39.25kN02132brWTNk2 . 0759. 1037. 45 . 232 这样斗杆危险断面上正应力为： =83Mpa FNWMWMyxzxyz036. 025.39618. 02 . 08 . 0618. 02 . 035.8122 式中：许用应力，取0.85； s 斗杆梁的断面积。F 斗杆还应根据危险断面上的内力进行整体稳定验算，其应力值为： myxzxyzFNWMWM 式中：截面对 x-x 轴、y-y 轴的抗弯断面系数；yxWW 、斗杆梁横断面的毛面积；mF中心压杆许用应力折减系数，可根据斗杆梁的细长比来定。按下式求出：沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 强度校核计算24 =3.34minrl527. 0759. 1 上式中用下式求出minr =527minrmFJmin2 . 00.1810000 式中： 斗杆的计算长度；l计算截面的最小回转半径；minr计算截面的最小转动惯量；minJ 因此斗齿截面上的应力：82.45Mpa 对于承受扭力的单梁方型断面斗杆，还要计算其扭力矩：=63.510.44.0370.1826.13kNm01hWaWMkn 其扭曲应力为： =120.97Mpa taaMn22103. 02 . 018. 0213.26 图41铲斗油缸作用力分析图42斗杆油缸作用力分析沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 设计结论25设计结论设计结论挖掘机臂由液压缸控制，以便向液压传动，液压缸和液压泵的操作做解决它们逐个。液压传动原理 - 与作为工作介质，通过密封容积变化的运动，通过石油内部压力传递