毕业论文终稿-矿用挖掘式装载机的工作机构设计[下载送CAD图纸 全套打包资料]

需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑号学院毕业设计题目矿用挖掘式装载机的工作机构设计学生姓名学号系部专业班级指导教师二一五年六月需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明所呈交的毕业设计（论文）（题目矿用挖掘式装载机的工作机构设计）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名年月日（学号）需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763I矿用挖掘式装载机的工作机构设计摘要挖掘式装载机是一种应用广泛的多功能的建设施工机械，作为工程机械的主力机种。挖掘式装载机主要由发动机、工作机构、回转装置、行走装置和、电气装置和液压系统等部分组成。本次设计主要是关于挖掘式装载机工作机构的设计，工作机构是直接完成挖掘任务的装置，进行工作机构的全面的通用性设计研究对推动国内挖掘式装载机发展具有十分重要的意义。本文首先，通过挖掘式装载机工作机构结构及原理进行分析，在此分析基础上提出总体结构方案；接着，通过运动分析对各构件主要尺寸进行了计算；然后，对各主要零部件进行了设计与校核并设计了液压系统；最后，通过AUTOCAD制图软件绘制了工作机构装配图及主要零部件图、液压系统原理图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AUTOCAD制图软件，对今后的工作与生活具有极大意义。关键字挖掘式装载机；工作机构；动臂；斗杆；铲斗需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763IIMINEMININGLOADERSWORKINGBODYDESIGNABSTRACTEXCAVATORISAWIDELYVERSATILECONSTRUCTIONCONSTRUCTIONMACHINERY,ENGINEERINGMACHINERYASTHEMAINAIRCRAFTEXCAVATORSCOMPOSEDMAINLYBYTHEENGINE,EQUIPMENT,ROTARY,PARTRUNNINGGEARANDELECTRICALEQUIPMENTANDHYDRAULICSYSTEMSTHEDESIGNISMAINLYABOUTEXCAVATORWORKINGDEVICEDESIGN,EQUIPMENTISDONEDIRECTLYMININGTASKMEANSCOMPREHENSIVEUNIVERSALDESIGNRESEARCHWORKMEANSHAVINGGREATSIGNIFICANCEINPROMOTINGTHEDEVELOPMENTOFDOMESTICEXCAVATORFIRSTLY,THROUGHTHEEXCAVATORWORKINGDEVICESTRUCTUREANDPRINCIPLEANALYSIS,INTHISANALYSIS,BASEDONTHEOVERALLSTRUCTUREOFTHEPROPOSEDSCHEMETHEN,BYMOTIONANALYSISOFTHEMAINDIMENSIONSOFEACHCOMPONENTWASCALCULATEDTHEN,FOREACHOFTHEMAINCOMPONENTSWEREDESIGNEDANDSCHOOLNUCLEARANDHYDRAULICSYSTEMDESIGNANDFINALLY,THROUGHTHEAUTOCADDRAWINGSOFTWARETODRAWAWORKINGDEVICEASSEMBLYDRAWINGANDMAINPARTSDIAGRAM,HYDRAULICSYSTEMSCHEMATICSTHROUGHTHISDESIGN,THECONSOLIDATIONOFTHEUNIVERSITYISTHEPROFESSIONALKNOWLEDGE,SUCHASMECHANICALPRINCIPLES,MECHANICALDESIGN,MECHANICSOFMATERIALS,TOLERANCESANDINTERCHANGEABILITYTHEORY,MECHANICALDRAWINGANDTHELIKEMASTEREDTHEDESIGNOFGENERALMACHINERYPRODUCTSANDBEABLETOSKILLFULLYUSEAUTOCADMAPPINGSOFTWAREONTHEFUTUREOFWORKANDLIFEOFGREATSIGNIFICANCEKEYWORDSWHEELEXCAVATORWORKEQUIPMENTBOOMARMBUCKET需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763III目录摘要IABSTRACTII第一章绪论111研究背景及意义112国内外挖掘式装载机研究现状113设计要求2131设计技术参数2第二章工作机构总体设计421工作机构构成及原理分析422确定动臂、斗杆、铲斗的结构形式5221确定动臂的结构形式5222确定斗杆的结构形式6223铲斗的结构选择623确定动臂、斗杆、铲斗油缸的铰点布置6231动臂油缸的布置6232斗杆油缸的布置8233铲斗油缸的布置8第三章工作机构运动分析及基本尺寸计算1031动臂部分10311动臂运动分析10312动臂基本尺寸计算1132斗杆部分15321斗杆的运动分析15322斗杆基本尺寸计算1633铲斗部分17331铲斗的运动分析17332铲斗基本尺寸计算21需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763IV34连杆、摇臂部分2135销轴与衬套22第四章工作机构校核计算2441斗杆校核计算2442动臂校核计算31第五章液压系统设计3351设计要求3352动力元件的选择3353执行元件的选择3454液压控制元件选择3555液压系统辅助元件选择3656液压系统原理图36总结38参考文献39致谢40需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763V需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763VI需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763VII需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763VIII需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763IX需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763X需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763XI需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763XII需要CAD图纸，Q咨询414951605一章绪论11研究背景及意义我国是一个发展中国家，在辽阔的国土上正在进行大规模的经济建设，这就需要大量的土石方施工机械为其服务，而挖掘式装载机是最重要的一类土石方施工机械。因此，可以肯定挖掘式装载机的发展空间很大。可以预见，随着国家经济建设的不断发展，挖掘式装载机的需求量将逐年大幅度增长。今后几年我国挖掘式装载机行业将会有一个很大的发展，挖掘式装载机的年产量将会以高于20的速度增长。中国挖掘式装载机市场自1997年开始已进入了一个较快的发展时期，2001年与2000年比较，全国挖掘式装载机的产、销量分别增长55和56。截止到2002年8月底全国挖掘式装载机的销量已超过13000台，超过了2001年全年的销售数。2003年全国挖掘式装载机的销售量超过18000台。显然，挖掘式装载机在整个工程机械行业中是产、销量增长最快的机种之一。而在挖掘式装载机中最为重要的就是关于工作机构设计，因为挖掘式装载机的工作机构能够最为明显的体现机器的工作能力和工作寿命，所以设计工作可靠，性能好，成本低，效率高，维护使用方便的工作机构就显得格外重要。12国内外挖掘式装载机研究现状（1）国外研究现状国外挖掘式装载机生产历史较长，液压挖技术的不断成熟使挖掘式装载机得到全面的发展。德国是世界上较早开发研制挖掘式装载机的国家，1954年和1955年德国的德马克和利渤海尔公司分别开发了全挖掘式装载机；美国是继德国以后生产挖掘式装载机历史最长、数量最大、品种最多和技术水平处于领先地位的国家；日本挖掘式装载机制造业是在二次大战后发展上起来的，其主要特点是在引进、消化先进技术的基础上，通过大胆创新发展起来的；韩国是挖掘式装载机生产的后起之秀，20世纪70年代开始引进技术，由于产业政策进入国际市场，并已挤入国际挖掘式装载机的主要生产国之一。20世纪60年代，挖掘式装载机进入成熟期，各国挖掘式装载机制造商纷纷采用液压技术并与其它技术相结合，使产品适应性得到了较快的发展，产品寿命和质量不断得到提高，操纵更加舒适，产品更加节能。例如美国卡特彼勒公司1955年以后推出的需要CAD图纸，Q咨询414951605或13041397632300B系列挖掘式装载机，采用一种命名为MAESTRO的系统，通过载荷传感液压装置，控制发动机的输出功率，实现与液压泵的严格匹配。MAESTRO控制面板在机型上安装两种功率模式和四种工况状态，允许用户自行决定功率工况模式。再如韩国现代公司生产的ROBEX4503型挖掘式装载机，有四种功率模式，通过集成化的电子控制系统自动确定最佳的发动机转速和液压泵的输出参数，使得发动机、液压泵的速度及液压用液压系统压力与实际工况相适应，从而获得最高的生产率和最佳的燃油消耗。此种技术在日本松、日立建机、神钢、韩国大宇重工、德国的利渤海尔、英国的JCB等到公司均得到普遍应用，代表了当代挖掘式装载机的最高水平。（2）国内研究现状早在1958年国内便开始了挖掘式装载机的研制开发工作，随后开发出一系列比较成熟的产品。当时出于受配件如发动机、液压件及企业自身条件的影响，其质量和产量远未达到应有的水平，与国外同类产品相比也存在较大差距。到了80年代末和90年代初，世界各工业发达国家挖掘式装载机技术水平得到了迅速的提高，突出表现在追求高效率同一机重的挖掘式装载机功率普遍提高，液压系统流量增大作业循环时间减小，作业效率大大提高；高可靠性和追求司机操作的舒适性。国内原有的数家挖掘式装载机专业生产厂为了生存和发展，利用自身的实力和丰富的挖掘式装载机生产经验，纷纷在工厂的技术改造、试验研究、新产品开发方面下大功夫。有的新开发的产品也包括某些已生产多年的老产品为了提高作业的可靠性，干脆采用了进口的液压件和发动机，甚至于整个传动系统都按照采用国外元件来设计，这种经过改型或新设计开发的挖掘式装载机其工作可靠性和作业效率得到很大的提高。这样，引进和消化国外的不少技术，在技术方面都有了长足的进步。国内挖掘式装载机行业近年来虽有很大发展，但与国外挖掘式装载机行业发达国家相比仍存在许多不足，其原因除了国内挖掘式装载机加工水平落后之外，挖掘式装载机设计水平与发达国家相比也有较大的差距，尤其是一些先进设计技术的掌握和应用。13设计要求131设计技术参数本次设计的挖掘式装载机工作机构，选定的参数如下表需要CAD图纸，Q咨询414951605配斗容量02M主泵最大流量119L/MIN整车重量6000KG主油路系统工作压力245MPA发动机功率332KW行驶走速度高/低28KM/H发动机品牌YANMAR回转速度10R/MIN发动机型号4TNV94L爬坡能力40最大挖掘高度5326MM尾部回转半径1602MM最大卸载高度3592MM最小离地间隙269MM最大挖掘深度3411MM配重离地间隙982MM最大挖掘半径6087MM上车平台宽度1785MM斗杆长度1600MM下车平台宽度2014MM斗杆挖掘力ISO292KN驾驶室总高度2887MM铲斗挖掘力ISO404KN整机全长6130MM推土板宽度1944MM整机全宽2014MM推土板高度398MM整机全高2557MM轴距2100MM需要CAD图纸，Q咨询414951605二章工作机构总体设计21工作机构构成及原理分析1斗杆油缸；2动臂；3油管；4动臂油缸；5铲斗；6斗齿；7侧板；8连杆；9曲柄10铲斗油缸；11斗杆图21工作机构组成图图21为挖掘式装载机工作机构基本组成及传动示意图，如图所示反铲工作机构由铲斗5、连杆9、斗杆11、动臂2、相应的三组液压缸1,4,10等组成。动臂下铰点铰接在转台上，通过动臂缸的伸缩，使动臂连同整个工作机构绕动臂下铰点转动。依靠斗杆缸使斗杆绕动臂的上铰点转动，而铲斗铰接于斗杆前端，通过铲斗缸和连杆则使铲斗绕斗杆前铰点转动。挖掘作业时，接通回转马达、转动转台，使工作机构转到挖掘位置，同时操纵动臂缸小腔进油使液压缸回缩，动臂下降至铲斗触地后再操纵斗杆缸或铲斗缸，液压缸大腔进油而伸长，使铲斗进行挖掘和装载工作。铲斗装满后，铲斗缸和斗杆缸停动并操纵动臂缸大腔进油，使动臂抬起，随即接通回转马达，使工作机构转到卸载位置，再操纵铲斗缸或斗杆缸回缩，使铲斗翻转进行卸土。卸完后，工作机构再转至挖掘位需要CAD图纸，Q咨询414951605进行第二次挖掘循环2。在实际挖掘作业中，由于土质情况、挖掘面条件以及挖掘式装载机液压系统的不同，反铲装置三种液压缸在挖掘循环中的动作配合可以是多样的、随机的。上述过程仅为一般的理想过程。22确定动臂、斗杆、铲斗的结构形式221确定动臂的结构形式动臂是工作机构中的主要构件，斗杆的结构形式往往决定于动臂的结构形式。反铲动臂分为整体式和组合式两类。整体动臂构造简单、轻巧、布置紧凑，主要用于悬挂式挖掘式装载机，如图22所示。图22整体动臂结构简图采用整体式弯动臂有利于得到较大的挖掘深度，它是专用反铲装置的常见形式。整体式弯动臂在弯曲处的结构形状和强度值得注意，有时采用三节变动臂有利于降低弯曲处的应力集中。整体式变动臂结构简单、价廉，风度相同时结构重量较组合式动臂轻。它的缺点是替换工作机构少，通用性较差。为了扩大机械通用性，提高其利用率。往往需要配备几套完全不通用的工作机构。一般说，长期用于作业相似的反铲采用整体式动臂结构比较合适。组合式动臂一般都为弯臂形式。其组合方式有两类，一类用辅助连杆（或液压缸）连接，另一类用螺栓连接。组合式动臂与整体式动臂相比各有优缺点，它们分别适用于不同的作业条件。组合式动臂的主要优点是图31整体式直动臂需要CAD图纸，Q咨询4149516051）工作尺寸和挖掘力可以根据作业条件的变化进行调整。当采用螺栓或连杆连接时调整时间只需十几分钟，采用液压缸连接时可以进行无级调节。（2）较合理地满足各种类型作业装置的参数和结构要求，从而较简单地解决主要构件的统一化问题。因此其替换工作机构较多，替换也方便。一般情况下，下动臂可以适应各种作业装置要求，不需拆换。（3）装车运输比较方便。由于上述优点，组合式动臂结构虽比整体式动臂复杂，但得到了较广泛的应用。尤以中小型通用挖掘式装载机作业条件多时采用组合式动臂较为合适。本次设计作业条件比较单一，所以选用整体式弯动臂。222确定斗杆的结构形式斗杆也有整体式和合式两种，大多数挖掘式装载机都采用整体式斗杆，当需要调节斗杆长度或杠杆时采用更换斗杆的办法，或者在斗杆上设置24个可供调节时选择的与动臂端部铰接的孔。有些反铲采用组合式斗杆。223铲斗的结构选择铲斗结构形状和参数的合理选择对挖掘式装载机的作业效果影响很大，其应满足以下的要求1有利于物料的自由流动。铲斗内壁不宜设置横向凸缘、棱角等。斗底的纵向剖面形状要适合于各种物料的运动规律。要使物料易于卸尽。为使装进铲斗的物料不易于卸出，铲斗的宽度与物料的粒径之比应大于4，大于50时，颗粒尺寸不考虑，视物料为均质。综上考虑，选用中型挖掘式装载机常用的铲斗结构，基本结构如图23所示。图23铲斗需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763723确定动臂、斗杆、铲斗油缸的铰点布置231动臂油缸的布置动臂油缸一般布置在动臂前下方，下端与回转平台铰接，常见的有两种具体布置方式。油缸前倾布置方案，如图24所示，动臂油缸与动臂铰接于E点。当动臂油缸全伸出，将动臂举升至上极限位置，动臂油缸轴线向转台前方倾斜。油缸后倾布置方案，如图25所示，当动臂油缸全伸出，将动臂举升到上极限位置时，动臂油缸轴线向后方倾斜。当两方案的动臂油缸安装尺寸DE、铲斗最大挖掘高度H和地面最大挖掘半径R相等时，后倾方案的最大挖掘深度比前倾方案小，即。此外，在后倾方案中，2H1动臂EF部分往往比前倾方案的长，因此动臂所受弯矩也比较大。以上为动臂油缸后倾方案的缺点。然而，后倾方案动臂下铰点C与动臂油缸下铰点D的距离CD双前倾方案的大，则动臂在上下两极位置时，动臂油缸的作用力臂CP也较大。因此，在动臂油缸作用国相同时，后倾方案得到较大的动臂作用力矩，这量其优点。图24动臂油缸前倾布置需要CAD图纸，Q咨询41495160525动臂油缸后倾布置在布置油缸时，应综合考虑动臂的结构、工作机构的作业尺寸及动臂举升力的挖掘力等因素。本设计选用动臂油缸前倾布置方案。232斗杆油缸的布置确定斗杆油缸铰点、行程及斗杆力臂比时应该考虑下列因素。保证斗杆油缸产生足够的斗齿挖掘力。即油缸从最短长度开始推伸时和油缸最大伸出时产生的斗齿挖掘力应该大于正常挖掘阻力。油缸全伸时的偷税漏税力矩应该足以支承满载铲斗和斗杆静止不动。油缸力臂最大时产生的最大斗齿挖掘力应大于要求克服的最大挖掘范围可以取得越小一些。保证斗杆的摆角范围。斗杆摆角范围一般取100130。在斗杆油缸和转斗油缸同时伸出最长时，铲斗前壁和动臂之间的距离应大于10CM。铰点位置的确定需要反复进行。在计算中初定铰点位置，如不够合理，应进行适当修改。233铲斗油缸的布置确定铲斗油缸铰点应考虑以下因素。保证转斗挖掘时产生足够大的斗齿挖掘力，即在铲斗油缸全行程中产生的斗齿挖掘力应大于正常工作情况下的挖掘阻力。当铲斗油缸作用力臂最大时，所产生的最大斗齿挖掘应能使满载铲斗静止不动需要CAD图纸，Q咨询414951605证铲斗的摆角范围。铲斗的摆角范围一般取140160，在特殊作业时可以大于180，摆角位置可以按图37布置。当铲斗油缸全缩时，铲斗与斗杆轴线夹角（在轴线上方）应大于10,常取1525，铲斗油缸全伸、铲斗满载回转时，应使土壤不从斗中撒落。铲斗从位置到位置时（图26），铲斗油缸作用力臂最大，这里能得到斗齿最大切削角度的1/2左右，即当铲斗挖掘深度最大时，正好斗齿挖掘力也最大。实际上铲斗的切削转角是可变的。在许多情况下，特别是进行复合动作挖掘时，铲斗的切削转角一般都小于100，而且铲斗也不一定都在初始位置I开始挖掘。因此，目前一般取位置I至位置II的转角为3050，在这个角度范围内可以照顾到铲斗在挖掘过程中能较好地适应挖掘阻力的变化，又可以使铲斗在开始挖掘时就有一定的挖掘力。图26铲斗摆角范围需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976310第三章工作机构运动分析及基本尺寸计算31动臂部分311动臂运动分析动臂油缸的最短长度；动臂油缸的伸出的最大长度；MIN1LMAX1LA动臂油缸的下铰点；B动臂油缸的上铰点；C动臂的下铰点图31动臂摆角范围计算简图1是L1的函数。动臂上任意一点在任一时刻也都是L1的函数。如图31所示，图中动臂油缸的最短长度；动臂油缸的伸出的最大长度；动臂油缸MINLMAX1LMIN1两铰点分别与动臂下铰点连线夹角的最小值；动臂油缸两铰点分别与动臂下铰点MAX1连线夹角的最大值；A动臂油缸的下铰点；B动臂油缸的上铰点；C动臂的下铰点。则有在三角形ABC中L12L72L522COS1L7L51COS1（L72L52L12）/2L7L5在三角形BCF中L222L72L122COS20L7L120COS1（L72L12L222）/2L7L1需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976311由图33所示的几何关系，可得到21的表达式2120111当F点在水平线CU之下时21为负，否则为正。F点的坐标为XFL30L1COS21YFL30L1SIN21C点的坐标为XCXAL5COS11L30YCYAL5SIN11动臂油缸的力臂E1E1L5SINCAB显然动臂油缸的最大作用力臂E1MAXL5，又令L1MIN/L5,L7/L5。这时L1SQR（L72L52）L5SQR（21）1COS11/312动臂基本尺寸计算由于铲斗容量02M3，根据国内外挖掘式装载机有关设计标准，通过类比法，Q选出参数机重6吨。G又根据经验公式计算法，参考表13机体尺寸和工作尺寸经验系数表，线尺寸参数MLIIK3得出最大挖掘半径3355728M；R135最大挖掘深度2053505M；HMAX最大卸载高度155265M；33据统计，最大挖掘半径值一般与的和值很接近。因此由要求，R1L12L3R1已定的和可按下列经验公式初选、3L1KL213KLK1需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976312其中5728M；18；R11K经计算得出1759M；L21817593166M1L在三角形CZF中，、和都可以根据经验初选出13K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，1但太小对结构的强度不利，一般取120140，取140；1前面已算出为3166M；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，3KZCF初步设计取1113，取12；3K因此根据公式可以算出、41L239图32动臂实际尺寸L411321COSKLLKL2341ZCFARCCOS39142LL经计算得出ZC1529M；1LZF1834M；4217939如图33所示。动臂液压缸全伸与全缩时的力臂比K4按不同情况选取，专用反铲可取08；4K需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976313以反铲为主的通用机，0811；斗容量1M3左右的通用机，则可取1。4K4K本设计中取1。的取值对特性参数、最大挖掘深度和最大挖高有影响。14HMAX1HMAX2加大会使减小或使增大，这下符合反铲作业要求，因此基本用作反铲的HMAX1小型机取60。1本设计中取70。1斗杆液压缸全缩时最大（图33），常选（）CFQ832832MAX160180本设计中取（）170。MAX取决于液压缸布置形式，动臂液压缸结构中这一夹角较BCZ图33最大卸载高度时动臂机构计算简图小，可能为零。动臂单液压缸在动臂上的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CZF221，解得BCF171。由图33得最大卸载高度的表达式为）21MAX15AMAX3SINSIYHLL328MAX1280SINLL由图34得最大挖掘深度绝对值的表达式为AYLLL152MIN1123MAX1SISI需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976314将这两式相加，消去，5L并令，得到A12BA8MAX32A10HMAX1AX3L1SINAX1SINI12LBSINMAX1又特性参数4KMIN1AXS图34最大挖掘深度时动臂机构计算简图因此SINMI114AXSKCOIN1214MAXI将上式代入式（36）则得到一元函数F0。式中和已根据经验AXHMAX1AX3公式计算法求出，经计算得出296；735，最后由求为MIN1M15L5L1AXI123SINHYALA0638M70I5036296需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976315（其中3166M；1759M；971；1L2LA由于履带总高0320547，近似取065M），35Y然后，解下面的联立方程，可求和ARCOSARCMIN1572MIN12LLL21ARCOSARCAX1572AX12LL2于是MIN1L5LXAXIN11MI经计算得出163；067；0952M；MIN1L152M；161MMAX1L7L得到的结果符合下列几何条件236；|096132斗杆部分321斗杆的运动分析如下图35所示，D点为斗杆油缸与动臂的铰点点，F点为动臂与斗杆的铰点，E点为斗杆油缸与斗杆的铰点。斗杆的位置参数是L2，这里只讨论斗杆相对于动臂的运动，即只考虑L2的影响。D斗杆油缸与动臂的铰点点；F动臂与斗杆的铰点；E斗杆油缸与斗杆的铰点；斗杆摆角图35斗杆机构摆角计算简图需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976316在三角形DEF中L22L82L922COS2L8L92COS1（L22L82L92）/2L8L9由上图的几何关系知2MAX2MAX2MIN则斗杆的作用力臂E2L9SINDEF显然斗杆的最大作用力臂E2MAXL9，此时2COS1（L9/L8），L2SQR（L82L92）322斗杆基本尺寸计算第一步计算斗杆挖掘阻力斗杆挖掘过程中，切削行程较长，切土厚度在挖掘过程中视为常数，一般取斗杆在挖掘过程中总转角5080,取65，在这转角过程中，铲斗被装满，这时半GG齿的实际行程为GRS601745其中斗杆挖掘时的切削半径，；6R6FV取175908032562MMAXFV32L斗杆挖掘时的切土厚度可按下式计算GHSGBKQSGBKRQ601745斗杆挖掘阻力为SGGGRQHW60011745式中挖掘比阻力，由表010查得，20（III级土壤以下）0K0K土壤松散系数近似值取125。S斗杆与铲斗和之间，为了满足开挖和最后卸载及运输状态的要求，2L3LMINFV铲斗的总转角往往要达到150180，需要CAD图纸，Q咨询414951605或13041397631732MIN30COSLFVL08668075912IN计算得1137MMIN6RINFV把、代入式312得0KQMIN6RGSK248KN3AX1102561370452GW第二步确定斗杆液压缸的最大作用力臂。M23MAX9MAX2PLLEG450961388）（其中根据经验公式计算法得出1396KN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ZE209MAX2MAX20COSLE2CSMAX由图27，取，求得Z01203M12SINMAX9MIN2LL1652SIN40（其中斗杆摆角范围大致在105125，取105）MAX2COS2A9MIN92MIN8LLLLL1588M）21054500312233铲斗部分331铲斗的运动分析需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976318铲斗相对于XOY坐标系的运动是L1、L2、L3的函数，现讨论铲斗相对于斗杆的运动，如图35所示，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33，可以知道求得以下的参数在三角形HGN中22HNGCOS1（L152L142L32）/2L15L1430HGNCOS1（L32L152L142）/2L3L1432GMNMNGMGN2230在三角形HNQ中L272L142L2122COS23L14L21HNQCOS1（L212L142L272）/2L21L14在三角形QHK中27QHKCOS1（L292L272L242）/2L29L27在四边形KHQN中NHKNHQQHK铲斗油缸对N点的作用力臂R1R1L13SIN32连杆HK对N点的作用力臂R2R2L13SINNHK而由R3L24，R4L3有3连杆机构的总传动比I（R1R3）/（R2R4）显然317式中可知，I是铲斗油缸长度L3的函数，用L3MIN代入可得初传动比I0，L3MAX代入可得终传动比IZ。铲斗相对于斗杆的摆角3铲斗的瞬时位置转角为37242610其中，在三角形NFQ中需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763197NQFCOS1（L212L22L162）/2L21L210暂时未定，其在后面的设计中可以得到。当铲斗油缸长度L3分别取L3MAX和L3MIN时，可分别求得铲斗的最大和最小转角3MAX和3MIN，于是得铲斗的瞬间转角333MIN铲斗的摆角范围33MAX3MIN图36铲斗连杆机构传动比计算简图见图37所示，斗齿尖V点的坐标值XV和YV，是L1、L2、L3的函数只要推导出XV和YV的函数表达式，那么整机作业范围就可以确定，现推导如下由F点知32CFQ3462在三角形CDF中DCF由后面的设计确定，在DCF确定后则有L82L62L122COSDCFL1L6L62L82L122COS3L1L83COS1（L82L12L62）/2L1L8在三角形DEF中L22L82L922COS2L8L9需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976320图37齿尖坐标方程推导简图1则可以得斗杆瞬间转角22COS1（L82L92L22）/2L8L94、6在设计中确定。由三角形CFN知L28SQR（L162L122COS32L16L1）由三角形CFQ知L23SQR（L22L122COS32L2L1）由Q点知35CQV2332410在三角形CFQ中L12L232L322COS33L23L333COS1（L232L32L12）/2L23L3在三角形NHQ中L132L272L2122COS24L27L2124NQHCOS1L272L212L132）/2L27L21在三角形HKQ中L292L272L2422COS26L27L2426HQKCOS1L272L242L292）/2L27L24在四边形HNQKNQH2426需要CAD图纸，Q咨询414951605或13041397632120KQV，其在后面的设计中确定。在列出以上的各线段的长度和角度之间的关系后，利用矢量坐标我们就可以得到各坐标点的值。332铲斗基本尺寸计算本次设计铲斗容量初步选择为Q02M3由经验公式M217925147Q可以得到整体质量大约是6吨左右，再由P7700046M可以推断出发动机的功率P71KW当我们得知了铲斗的斗容量，其他的一系列数据的也可以随之而的出来了。斗容量、平均斗宽，还都是有转斗挖掘半径和转斗挖掘装满转角（这里QBR2令）是铲斗的四个非常重要的主速度要参数。、及三者与之间有以MAXBQ下几何关经过经验公式计算，可以大概得出的数据为QSKBR2SIN21其中02M其中02M3已知，铲斗斗容量；Q铲斗挖掘半径，单位M；R铲斗斗宽，根据经验公式反原理铲斗平均斗宽统计值和推荐范围，查表B可以得到，取075M；铲斗的挖掘装满的通常转角一般都是取90100，取它的具体值为295把各个数据代入到公式里面得到0803MR斗齿参数的选择根据经验公式计算齿宽0110110064MBQ320根据经验公式计算长0260260152ML3根据经验公式计算斗前臂与切削面的间隙取0700448MFB又由于铲斗宽度B075M,齿宽与齿距之和为00640180244M需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976322307因此铲斗装有3个齿BAB2407534连杆、摇臂部分从几何可容性与结构布置的角度对铲斗机构的要求考虑，必须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3LGFNMHNQK任何瞬间皆成立。根据铲斗六连杆机构的要求，借助电子计算机选出可行的方案027M；0156M；0195M；0312M；03MQNMHNHK35销轴与衬套（1）销轴的设计由于销轴与衬套的配合间隙较小，故以剪应力强度作为销轴的基本尺寸的设计，抗压强度与抗弯强度用于校核用。由有2DFTTR在设计计算时，应以所有工况中销轴所受到的剪应力最大值对销轴进行设计。在本设计中，销轴所选用的材料为40CRMNMO，其耐磨，在热处理后有着良好的综合机械性能。由于销轴在重载的较恶劣工况中工作，故选择。代入式61有MPA10动臂各销轴的尺寸。，MDMD8904321斗杆各销轴的尺寸782，（2）销轴用螺栓的设计螺栓选用的直径由销轴的直径不同分别选择两种系列的螺栓5。160M、（3）衬套的设计为使衬套耐磨、减震与润滑性能好，选择衬套的材料为铜基合金衬套的厚度选择为5MM，与销轴和圆筒分别采用间隙和过盈配合，如图39。则各销轴的尺寸为需要CAD图纸，Q咨询414951605或13041397632339衬套动臂各衬套的尺寸。，MDMD9010432斗杆各衬套的尺寸892，需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976324第四章工作机构校核计算41斗杆校核计算挖掘装置的斗杆（尤以标准和加长斗杆）强度主要为弯矩所控制，故其计算位置可根据反铲工作中挖掘阻力对斗杆可能产生的最大弯矩来确定。根据斗杆工作情况的手试验说明，斗杆危险断面最大应力发生在采用转斗挖掘的工况下。其计算位置可按以下条件确定按反铲装置作用力分析的电算结果选定。近似计算时，一般取以下两个位置计算位置I（图41），条件为1）动臂位于最低（动臂液压缸全缩）；2）斗杆液压缸作用力臂最大（斗杆液压缸与斗杆尾部夹角为90）；3）斗齿尖位于铲斗与斗杆铰点和斗杆与动臂铰点连线的延长线上；4）侧齿遇障碍作用有横向力。KW这时，工作机构上的作用力有工作机构各部分的重量（铲斗重，斗杆重和DGG动臂重），作用于斗侧齿上的挖掘阻力（包括切向力为，法向分力和侧向力BG1W2）。KW铲斗挖掘时，铲斗液压缸工作力所能克服的切向阻力可取铲斗为隔离体，按DP1对铰点的力矩平衡方程0求得CCM需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763251267RGRPLWDD式中由图41画图得，0766M；DLD由图41画图得，03M；5R5R图41斗杆计算位置I由图41画图得，0423M；6R6R由图41画图得，0268M；77由图41画图得，0142M；2R2R把、代入式51得DL56R7）01428604237680W求得41718KN1法向阻力决定于动臂液压缸的闭锁力，可取工作机构为隔离体，按对动2BP需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976326臂底部铰点的力矩平衡方程0求得AAM01A12GRWRPWDGBB（式中动臂液压缸的闭锁力，286KN；BP工作机构各部分重量对点的力矩之和，相应的力臂GDGBAM值由图41确定为由图41画图得，136M；BRBR由图41画图得，199M；GG由图41画图得，11M；DRDR由图41画图得，0325M；BB由图41画图得，316M；1R1R由图41画图得，205M；00把、代入式52得BRGDBR415KN205417808619736203528612W取斗杆（带斗）为隔离体，列出对铰点力矩平衡方程0，可求得斗杆BBM液压缸作用力（被动状态）。一般情况下，此力与其闭锁力值（按该液压缸闭锁压GP力决定）相近。3421RGLWLPGDBG式中由CAD做图得，046M；BL由CAD做图得，156M；22L由CAD做图得，0766M；DLD由CAD做图得，139M；4R4R由CAD做图得，049M；33需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976327把、代入式53得BL2DL4R3046417181560766086139223049GP解得4569KN铲斗边齿遇障碍时，横向挖掘阻力由回转机构的制动器承受，此力的最大值决KW定于回转平台的制动力矩，其值为RMTK式中横向阻力与回转中心间的距离,由CAD做图得，128M；RKR回转平台制动器可承受的最大力矩，49253NM。TMT把、代入上式得R3848KNKW计算位置II（图42），条件为动臂位于动臂液压缸对铰点有最大作用力臂处；AMAXBR斗杆液压缸作用力臂最大；铲斗斗齿尖位于、两铰点连线的延长线上，或铲斗位于发挥最大挖掘力位置BC（图42中II位置）；正常挖掘，即挖掘阻力对称于铲斗，无侧向力作用。需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976328图42斗杆计算位置II此时工作机构上的作用力仅为工作机构的自重及斗齿上的作用力及。1W2作用力的分析方法同上。切向阻力1267RGRPLWDD法向阻力01A12MRWRDGBB（横向挖掘阻力TK通过CAD画图得由图42画图得，0423M；6R6R由图42画图得，029M；77由图42画图得，014M；2R2R由图42画图得，152M；BB由图42画图得，2225M；GRGR由图42画图得，136M；DD由图42画图得，056M；BRBR由图42画图得，28M；11由图42画图得，045M；0R0R由图42画图得，046M；BLBL由图42画图得，156M；22由图42画图得，077M；DLDL由图42画图得，139M；4R4R由图42画图得，049M；33由图42画图得，122M；RR需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976329通过计算得出6351KN；645KN；4037KN；1W2KW根据以上位置的斗杆作用力分析，便可作出斗杆的内力图。对于计算位置I，斗杆内力图包括斗杆轴向力，斗杆平面内、外的弯矩、和剪力、，以及扭NXMYXQY矩；对于计算位置II或II，斗杆内力侧仅有，、。KPMNX斗杆受载荷最严重的那一侧，危险断面为MM。作用在这个截面中心上载荷有图43斗杆受力图力可对斗齿取力矩平衡方程式来解得2T0112122HTFRGLRRDBB821048375948037597591287KN垂直平面内的弯矩（YZ平面内）2202101CLGEBRWCRBHAWTMBTKKYZ207591348337465387）（）02152（需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763308135KN通过斗杆中心垂直于YZ平面的XZ平面中的弯矩为21CRWMKXZ08KNM）（4083074沿斗杆轴向拉力为0213BRWTNK3925KN75945这样斗杆危险断面上正应力为FNWMYXZXYZ83MPA90（2）发动机的选择由于变量系统油泵经常在满载或超载情况下工作，功率利用系数比较高，为了保需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976335证功率储备，同时考虑到辅助设备的动力消耗，取发动机功率YN251332KW查相关资料，采用YANMAR4TNV94L型柴油发动机。53执行元件的选择液压执行元件，本次设计必须用到的是动臂液压缸，铲斗液压杆，斗杆液压杆，和2个行走马达以及一个回转马达。液压马达按照额定的转速可以分为高速和低速两大类，额定转速高于500R/MIN的高速液压马达，而低于500R/MIN的属于低速液压马达，高速的液压马达通常有齿轮式，螺杆式，叶片式，等它的主要特点是转速高，转动惯性小，方便启动和制动，而这是挖掘式装载机所必须具备的一个特质，所以我们这次的液压马达选择为高速液压马达，初步选为齿轮式图51液压缸作用力与整机质量关系图下面可通过以下公式估算的液压缸作用力F2655MF075F2F1075F式中F铲斗油缸的作用力，KN；F1斗杆油缸的作用力，KN；F2动臂油缸额作用力，KN；M整机质量，T。通过计算我们可以得出F2393KNF294KNF1221KN。需要CAD图纸，Q咨询414951605或130413976336因此动臂油缸、铲斗和斗杆油缸均为单缸，缸径均为125MM。回转马达和行走马达（在上述设计中已选定）型号均为GQM161600。54液压控制元件选择控制元件通常是用来控制液体的流动方向，压力的高低和流量大小进行预期的控制。因此，液压控制阀是直接影响液压系统工作过程和工作特性的重要元件。本次液压设计也有用到单向阀，溢流阀，换向阀，等等。单向阀是用来控制油液的单向流动，他的性能的要求是正向的流动阻力损失小，反向的时候密封性好，而且动作灵敏。溢流阀溢流阀的主要的作用是对液压系统进行保护几乎所有的液压系统里面都必须有溢流阀，它的性能的好和坏直接影响着液压系统的正常工作。液压系统对溢流阀性能的要求（1）定位的精度高；（2）灵敏度要高；（3）工作平稳；（4）密封性好。所以，本次设计决定在液压缸面前都并联一个溢流阀来控制流量的大小。换向阀利用阀芯对阀体的相对运动。可以使得油路接通。关断或者改变油流的方向。从而来实现液压执行元件的驱动和启动，停止或者变换运动的方向，本次设计液压缸只需来回运动，所以初步选定为三位四通换向阀，它的工作原理如下55液压系统辅助元件选择液压系统的辅助元件是指的是除了液压动力元件