正铲单斗液压挖掘机工作装置设计.docx

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1、机械设计（机械设计基础) - 课程设计说明书设计题目：学院：专业：班级:学号：姓名 :指导老师 :完成日期 :正铲单斗液压挖掘机工作装置设计机械工程系机械制造工艺与设备机制一班217709刘鑫温亚莲206 年 9 月 2 日机械原理设计任务书学生姓名刘鑫班级机制一班学号213709设计题目：正铲单斗液压挖掘机工作装置设计一、设计题目简介正铲挖掘机得铲土动作形式。其特点就是“前进向上, 强制切土 . 正铲挖掘力大 , 能开挖停机面以上得土，宜用于开挖高度大于2m得干燥基坑 , 正铲得挖斗比同当量得反铲得挖掘机得斗要大一些，其工作装置直接决定其工作范围与工作能力.二、 设计数据与要求题号铲斗容量挖

2、掘深度挖掘高度挖掘半径卸载高度A3 05m .6 6.3m11。 m4。 2m三、设计任务1、绘制挖掘机工作机构得运动简图, 确定机构得自由度，对其驱动油缸在几种工况下得运动绘制运动线图；2、根据所提供得工作参数， 对挖掘机工作机构进行尺度综合 ,确定工作机构各个杆件得长度；、用软件（ VB、 MATA、 ADMS或 SOLIW RKS 等均可 ) 对执行机构进行运动仿真 , 并画出输出机构得位移、速度、与加速度线图。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。、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案得可行性。完成日期 ： 216年 9月 2日

3、指导教师温亚莲摘要正铲挖掘机得开挖方式根据开挖路线与汽车相对位置得不同分为正向开挖、侧向装土以及正向开挖、后方装土两种，前者生产率较高。正铲得生产率主要决定于每斗作业得循环延续时间。为了提高其生产率，除了工作面高度必须满足装满土斗得要求之外,还要考虑开挖方式与与运土机械配合。尽量减少回转角度,缩短每个循环得延续时间。反铲得开挖方式可以采用沟端开挖法,即反铲停于沟端，后退挖土，向沟一侧弃土或装汽车运走,也可采用沟侧开挖法，即反铲停于沟侧，沿沟边开挖 ,它可将土弃于距离沟较远得地方,如装车则回转角度较小,但边坡不易控制、单斗液压挖掘机主要由动臂、斗杆、铲斗、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸等组成。铲斗

4、得斗底利用液压缸来开启, 斗杆就是铰接在动臂得顶端，由双作用得斗杆油缸使其转动。斗杆油缸得一端铰接在动臂上,另一端铰接在斗杆上。其铰接形式有两种:一种就是铰接在斗杆得前端;另一种就是铰接在斗杆得尾端。动臂均为单杆式 ,顶端呈叉形， 以便与斗杆铰接.动臂有单节得与双节得两种.单节得动臂有长短两种备品,可根据需要更换。双节得动臂则由上、下两节拼装而成，根据拼装点得不同，动臂得工作长度也不同.一、正铲挖掘机自由度计算根据下图所示得挖掘机结构简图，我们可以对其自由度进行计算。通过对机构简图得分析，可以瞧出该工作装置有1根杆件组成,其中包含1个运动副，即12 个转动副， 3 移动副，共包含1个低副，没有

5、高副。自由度计算：n= 1,PH 0,PL= 5则： F=3n-2 L H=3 1 15 0=二、 挖掘机参数计算2、1、液压挖掘机基本参数液压挖掘机基本参数主要包括:标准斗容量 : 指挖掘级或密度为得土壤时 , 代表该挖掘机登记得一种铲斗堆积容量 .最大挖掘高度 : 指工作装置处于最大举升高度时, 铲斗齿尖到停机地面得距离。最大挖掘半径 : 在挖掘机纵向中心平面上铲斗齿尖离机器回转中心得最大距离。最大挖掘深度 : 指动臂处在最低位置， 且斗齿尖 , 铲斗与斗杆铰点，斗杆与动臂铰点三点在同一条垂直停机面得直线上，斗齿尖与停机面得最大距离。最大卸载高度： 指动臂、斗杆处于最大举升高度，翻转卸土，

6、斗齿尖处在最低位置时 , 斗齿尖到停机面得距离 .2、2、液压正铲挖掘机工作装置机构运动学分析2、2、1动臂运动分析动臂 AD得位置由动臂油缸 C得长度决定 . 与动臂水平倾角之间得关系可用下式表示（ 2 1)（ 2 2)从上式瞧出 ,a 1 - 对得影响很大， 当动臂与油缸得参数不变时,a 11-a 2 愈大动臂提升高度愈小。设动臂油缸全缩时动臂倾角为；动臂油缸全伸时动臂倾角为，那么在动臂油缸由全缩到全伸 , 动臂总得转角为 :（ 2 3）为了便于运算与比较，仍用无因次比例系数表示，即； ;（ 2 4）代入式 (2 ）可以得到动臂油缸全缩与全伸时相应得动臂倾角值（ 2- )（ 2-6）而动臂

7、总转角为（ 7)动臂油缸伸缩时对点得力臂也在不断变化，由图可知（ 2-8）显然 , 当 ABAC时有最大值 , 此时，而相应得油缸长度为:=此时得动臂倾角为若用动臂油缸相对力臂 ( 即来表示油缸长为时得力臂, 则（ -9)综上所述，动臂倾角、力臂与都就是得参数.2、 2、斗杆运动分析斗杆 J 得位置由动臂 AD 与斗杆油缸 E 得长度所决定 . 但就是动臂得位置随动臂油缸得伸缩而变化 , 为了便于分析斗杆油缸对头杆位置得影响 , 假定动臂不动，那么斗杆铰点 D 以及斗杆油缸在动臂上得铰点B 就可以瞧作为固定基座。与斗杆、动臂夹角之间得关系为（ 2-10)（2 1）设斗杆油缸全缩时动臂与头杆得夹

8、角为，全伸时为，那么当油缸由全缩到全伸时斗杆总得转角为(2-12)斗杆油缸得作用力臂也就是可变值。（ 213)当 CAD时有最大值，即，这时相应得油缸长度为相应得斗杆转角为（2 1）用斗杆油缸相对力臂值（即) 来表示时得力臂，则（ 5)2、2、2 斗齿尖得几种特殊工作位置得计算上图为正铲挖掘机作业范围图，以下为几种特殊工作位置得分析与计算。(1) 最大挖掘半径（图 2、5)这时 C、Q、V 在同一条水平线上，而且斗杆油缸全伸，即； ；最大挖掘半径为( 16）最大挖掘半径处得挖掘高度相应为图 2 、 5最大挖掘半径(2 ）最大挖掘高度 ( 图、 6)图 2 、 6 最大挖掘高度最大挖掘高度为：（

9、 1 )最大挖掘高度时得挖掘半径（2-18)如果最大转斗角度不能保证 J 垂直向上，即 , 则应根据实际得值求相应得挖掘高度，如图左上角所示 , 此时H 2 l 44 max sin( 1 max a26 ) l 3 sin 1 max2 max3 max2YC( )(3 ）最大挖掘深度（图、7）这时动臂油缸全缩，头杆D及 G垂直向下，即，.最大挖掘深度为（ 2 20）最大挖掘深度时得挖掘半径为（ 2- 1）假若，则 DG不可能呈垂直状态 , 此时必须根据具体情况计算实际得最大挖掘深度。图 2、 7 最大挖掘深度(4 ）停机平面上得最大挖掘半径（图2、）这就是指斗齿靠在地面上、斗杆全部伸出而斗

10、底平面与停机平面平行得工况。此时线与地面交成角（角就是一个重要得铲斗参数，设计中应认真确定 ), 根据这种定义可知图 2、 8 停机平面上得最大挖掘半径； ,其中(2-2）( 23）这时停机平面上得最大挖掘半径为(224)如果，则必须根据具体情况重新进行计算。2、3 工作装置各部分基本尺寸计算确定现从动臂与转台铰点 A出发，借助各相关转角、 2 与 3 ，建立各关键点、C、D V得位置模型，得到各关键点得坐标，从而为下一步得分析提供依据.以地面为横坐标 , 以回转中心线为纵坐标 , 建立直角坐标系 XOY如图、所示 .2、 1 动臂与平台铰点位置 A得确定对由反铲挖掘机改装得正铲来说，动臂铰座

11、往往就沿用反铲动臂得铰座。一般，铰座都在转台中心得前方（ ），近来大型正铲得铰座却有向后移 ( 靠近回转中心线）得趋势。设计时，可用类比法确定或根据经验统计公式初步选取, 在此基础上推荐以履带轴距 L 为基本长度 . 履带轴距 L=3、 1 3、 66( 25）式中：为斗容量，取 L3、6m、 3、 2 动臂及斗杆长度得确定同上转斗半径也可用类比法确定或根据经验统计公式初步选取 , 在此基础上推荐以履带轴距 L为基本长度。2、3、3 机构转角范围确定在动臂长度、斗杆长度、转斗半径及动臂油缸与平台铰点初步确定之后，根据挖掘机工作尺寸得要求利用解析法求各机构转角范围，其中包括动臂机构转角、斗杆机构

12、转角、铲斗机构转角范围。(1) 斗杆转角与得确定可根据最大挖掘半径确定。最大转角应当不小于( 26)根据停机平面上最小挖掘半径确定。 所谓停机平面上得最小挖掘半径依不同工作情况而异，有得就是指铲斗最靠近机体（斗杆油缸全缩 ) 、斗齿尖处于停机平面而斗底平行于地面 , 在这种状态下开始挖掘时得挖掘半径。图 2 、 9 停机平面上得最小挖掘半径如图 2、9 所示 , 这时斗杆与动臂间得夹角为最小 （) ，铲斗与地面相交成角 （见图 2、 7) ，而斗齿尖到回转中心得距离为 . 从几何推导可知(-2 )式中、 Q点得横坐标与纵坐标 , 且=；（ - )（ 2-29）（ 2 0)带入式（ 229）整理

13、后得2 minarccos l12l 22(YC l3 sin) 2( RO min l 3 cosX C( 31）2l 1l 2有些挖掘机不要求铲斗水平铲入 , 而往往以一定得后角开始挖掘 , 因而最小挖掘半径可能比前一种小， 加大了停机平面上得挖掘范围 . 在这种情况下 QV与水平得夹角将增至。根据有得资料介绍 , 为使铲斗容易切人土壤 , 开始挖掘时得后角可取为。应该注意不论铲斗开始挖掘时得位置如何，必须以不碰撞履带板为原则，因此()( 32)式中R-驱动轮半径（毫米）;履带行走装置水平投影得对角线与纵轴问得夹角;- 考虑转斗机构连杆装置及余隙在内得间隙，初步设计时可取= 00400 毫

14、米 .( )动臂倾角与得确定动臂最大倾角根据最大挖掘高度确定 . 由图 2、5 并根据式 (2 17）与 (2 8) 经过运算得出(2-3)因此先确定后 , 再根据可得。动臂最小倾角 .根据最大挖掘深度确定。由图 2、 5 与式 (2-20) 得到（ 4）（ 3） 铲斗转角与得确定转斗机构应满足以下要求： 满足工作尺才得要求 , 即保证所要求得 、等参数能够实现；挖掘过程中能够调整切削后角 , 保证工作正常进行，满足挖掘过程结束时得转斗要求及卸载要求 。A 、 必须满足工作尺寸得要求为满足挖掘高度要求（图2、 5)(2 35)为满足最大挖掘半径要求（图、 4）( 6）为满足停机平面上最小挖掘半

15、径要求(图 2、 )( -37）( 3）（ 2-39)3max arcsinl1sin 2 minarcsinYCl 3 sin）l 44 min(2 40l 44 min为满足最大挖掘深度要求（图2、 6)B 必须满足挖掘过程中调整切削后角得要求挖掘过程中随着铲斗向前运动, 斗得切削后角也不断发生改变，为了保证挖掘正常进行 , 斗底不应与地面发生摩擦，即，为此必须使( 图 2、10）又将式代入，整理后得到(2-1)图 2 、铲斗运动方向与切削后角C必须满足卸载要求由于前卸式铲斗与底卸式铲斗得卸载方法不同, 因此对转角得要求也不同.为使卸斗于净 , 前卸式铲斗在卸土时要求斗底与水平相交成以上得

16、角 ( 见图 2、 11a) ，因此从图、及式（ 235) 得（2 2）图2、 1 不同卸载方式对得影响底卸式铲斗卸土时可假定斗得后壁接近于垂直枚态，斗底按近于水平位置（图2、1b), 因此要求（2- 3)对比 （ 2-42 ）与 (2 43）可见 ,从卸土要求来瞧，底卸式铲斗得转角可比前卸式少左右。D。 必须满足挖掘结束时铲斗后倾得要求为了使铲斗在挖掘结束时脱离工作面并在提升过程中使斗内物科不致撒落 , 铲斗必须后倾。根据装裁机得要求铲斗装满后斗底必须向上倾斜 角， 显然这时 QV连线也必然向上翘起角 . 结合图 2、7 与 2、12 可知3 max arcsinl 1sin 2 minar

17、csin YC l 3 sin+（2 44）l 44 minl 44min根据以上所得得公式 (2-3 ）（ 2 4) 就可以初步确定动臂、斗杆、铲斗得转角范围。但就是求出这些参数后还必须校接所规定得其它工作参数，如最大卸载高度、最大卸载高度时得卸载半径、 最大挖掘高度时得挖掘半径等， 如不能满足则应加以修正。图 2 、铲斗后倾示意图2、3、4 动臂油缸得铰点及行程确定确定动臂油缸及其铰点位置时首先应满足动臂变幅时力短与转角得要求。图、3 中设动臂油缸全缩与全伸时得位置为与， 则 ;. 再假定铰点 B 不在动臂中心线 CF上，且 ( 当 B 在 CF线下方时为“十 , 反之为“一 ） .那么由

18、几何推导可以求出工作时动臂油缸得起始力臂与终了力臂得值：e1q l 7 sinl 7 l 5 sin(a11 a21min )l 7 sin a11 a21min(2 4）L1mine1o l 7 sinl 7 l 5 sin(a11 a21 max )l 7 sin a11 a21max(2 46）L1max式中各参数可见表 2-10 、 11 及公式（ 257) 。如果 CF线处于水平线以下则用负值代入。图 2 、 3 动臂提升机构计算示意图设起始力臂与终了力臂得比值为K，则（ 2 47）或(2-48 ）展开并整理后得到（ 2 9)对式 ( 4）、（ 9) 可作如下分析：（1）公式表示了、

19、 K、诸值之间存在着一定得依赖关系 . 当其它数值不变，降低值则值下降 , 因而对上部挖掘有利 ; 当、K 不变，降低值会使加大而减小， 对挖高有利。这些都说明正铲得值应当比反铲得小。但就是如果工作尺寸已定，过多降低值会对下部挖掘不利 , 甚至在下部挖掘时不能提起满载斗; 此外为了保证、与K，降低值就必须加大值 , 加大了油缸行程，对油缸得稳定性也有影响。所以当确定值时必须全面考虑 , 笼统地给定正铲或反铲得值就是不恰当得。（2）当、K 等值固定 , 与之间也存在一定得关系 , 即为常数。在反铲上由于需要提高地面以下得挖掘性能 , 值往往都就是负值。 因此加大可以减小动臂得弯曲程度 , 对动臂

20、得结构强度有利。而正铲动臂一般不采用反铲那样大曲率得弯臂 , 角主要按油缸在动臂上得铰接方式而定，有时油缸铰在动留下缘得耳板上 ( 动臂截面不致削弱 ); 有时靠两个钟形座铰于动臂两侧（在双缸方案中常采用）等等, 因而角有正有负，但角度一般部不大 , 因此对得影响也不很大 . 综合上述两点 , 建议在初步设计中先确定动臂结构 , 初选值，然后根据工作尺寸得需要，在确定、基础上按公式（ 2 49）求合理得值。一般情况下正铲得值不大干。（3) 值主要应从油缸得稳定性出发选用，建议取=1、6、 7。（4）由于正铲主要挖掘地面以上土， 终了力臂不能忽视， 故值可建议在、 901、 4 得范围内选取。设

21、计动臂机构时合理地确定 A、B、C三点得位置非常重要。从与中 ( 图 2、 3）还能得到如下关系式（ 250)（ 251)用公式 ( 2 4）代入得（ 2- 2）(2）令, 代人上式，解联立方程后得到2 2 cos2cos2222cos24 222 cos1(2 54）1(2 55）以上我们根据动臂转角需要与值确定了、 、等比例系数与值 , 因此只要进一步求出、中任一值就可以求得其它各参数。对于正铲来说动臂油缸得主要作用就是将满载斗由任何可能挖掘得位置举升到卸载点 . 而在最大挖掘半径下举升满载斗时得提升力矩往往接近最大值，此时油缸得作用力臂也接近于最大值，且。另一方面油缸得缸径一般部按照系列

22、选用，并且还要考虑与其它油缸通用等问题 , 因此缸径没有很多选择得余地。鉴于以上情况可以在预先确定油缸数目与缸径得前提下初步选择铰点距离 AC（).( 5 )式中提升力矩 , 图 2-14, 即各部分重量对C点得力矩与，其中包括动臂重量、斗杆重量、斗与土壤得重量、连杆装置重量以及油缸重量、等. 初步设计时这些重量与重心位置可根据类比法确定；s- 油缸推力，s ，其中、分别为动臂油缸数目与缸径；p 就是系统得工作压力 ;- 油缸与铰点得机械效率 , 在初步设计时可取 =、 85。将式 ( 10）与 (2- 11）得结果代人式（ 57), 就能求得其余参数值。动臂机构还必须按以下两种情况进行校核；

23、 ) 动筒在上部或下部极限位置时得举升能力 ;2) 主要挖掘范围内挖掘时动臂油缸能提供得闭锁能力（借助电算结合整机挖掘力分析进行）。2、3、5 斗杆油缸铰点及行程确定选择斗杆油缸在动臂与斗杆上得铰点与E并确定斗杆油缸得长度与。如图 2-15 所示，假设斗杆油缸全缩与全伸时得长度为与, 则 =。 =，对力臂为与。也取比例系数F 点得相应图 2 、 14 确定提升机构得示意图图 2 、 5 斗杆机构计算示意图;；则初始与终了力臂比为K=（ 57)或最后得到（ 58)式中与相应为 DF、 C 得夹角与 EF、FQ得夹角。若 CF或 FQ落在得外侧，则夹角为正，反之为负。因此在初步设计中如果根据动臂与

24、斗杆得结构形式及铰点得固定方式预先确定一个角 , 则可按公式求出第二个角，或者根据所求得值结合具体结构情况分别确定各值。计算斗杆机构时建议K 值取 0、 9, 以使开始挖掘与挖掘终了时作用力臂大致相同。值仍建议取 1、 6 1、 .同样，由与可列出联立方程(2-59 ）（2 60）令， 并将代人上式，解联立方程后得到2 2 cos2 cos22 cos24 222 cos1221（2 61）（ 2）2、 6 计算结果所有杆长数据如下 :（单位均为 mm）固定点坐标 :A(1000,5696 ）M(3000， 6)杆长 :AB=320C17 8、D 000D=00G=6999、8K =4999、

25、2 K=3001、4DE= 999、97FG= 00GJ1746J=102、 38IG=9、 84HI 000H=150油缸： C=3799、 7 MC 551、8 B=516、 62 BE=4624、 5 EH=54 8、 97 H=417? 三、 工作装置主要部件得强度校核主要结构件得计算主要就是指对斗杆与动臂在不利工况下进行载荷分析 ,以计算其材料与结构得强度 .3、1 斗杆反铲挖掘机斗杆得强度主要由弯矩控制 .取以下两个工况位置进行强度校核。、 1、 工况一1、动臂位于最低；2、斗杆油缸作用力臂最大;、斗齿尖位于铲斗与斗杆铰点与斗杆与动臂铰点连线得延长线上；4、侧齿遇障碍有横向作用力。

26、切向最大挖掘力取决斗杆油缸得闭锁力，取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得：式中，斗杆与铲斗得重量（吨）;-斗杆与铲斗长 (米）；斗杆重力到动臂与斗杆铰点得力臂(米);铲斗重力到动臂与斗杆铰点得力臂（米）取铲斗为隔离体 ,按力矩平衡求得铲斗油缸工作力：式中，铲斗重力到铲斗与斗杆铰点得距离 (米)；连杆到铲斗与斗杆铰点得距离 (米）；连杆到摇杆与斗杆铰点得距离 (米 );-摇杆得长度（米）。法向阻力取决于动臂油缸得闭锁力，取整个工作装置为隔离体，由力矩平衡求得：（吨）式中，切向挖掘阻力到动臂下铰点得力臂(米）；-法向挖掘阻力到动臂下铰点得力臂（米）；-动臂油缸作用力到动臂下铰点得力臂（米）;-工作装置各

27、个部分对动臂下铰点得力矩与。铲斗边齿遇障碍时 ,横向挖掘阻力取决于回转平台得制动力矩：(吨）式中， -横向挖掘阻力与回转中心间得距离.按图解法与力平衡方程求得斗杆所受作用力。此外，斗杆与铲斗铰点处还作用有与产生得横向力矩 :式中， b铲斗宽 (米)。切向挖掘阻力作用于斗边齿,造成对斗杆得扭矩：（吨 * 米)按以上作用力分析， 作斗杆内力图， 包括轴力 N,斗杆平面内得剪力与弯矩， 斗杆平面外得剪力与弯矩 ,以及扭矩。取弯矩最大处进行校核 ,断面如图 32 所示 :NQxMx图 32断面面积为：Qy断面转动惯量：断面处压应力为：My斗 杆 平 面内剪应力为 :图3T-3斗杆平面内弯曲正应力：斗杆

28、平面外剪应力为：斗杆平面外弯曲正应力：按闭口薄壁杆件公式计算扭转剪应力：=14、 7式中 ,截面中线所围面积最小壁厚此时 ,有附加载荷，斗杆安全系数取为 2,材料 16Mn 得屈服极限 3 ,则,许用应力最大压应力方向最大剪应力Y 方向最大剪应力故，强度满足。3、 2 工况二1、动臂位于动臂油缸最大作用力臂处；2、斗杆油缸作用力臂最大；、铲斗斗齿尖 ,动臂与斗杆铰点，斗杆与铲斗铰点三点位于同一直线 ; 、正常挖掘 ,挖掘阻力对称于铲斗 ,无横向力。斗杆受力分析同工况一。切向最大挖掘力取决斗杆油缸得闭锁力,取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得：(吨）式中， -斗杆与铲斗得重量 (吨);-斗杆与铲斗长（

29、米） ;-斗杆重力到动臂与斗杆铰点得力臂 (米）；-铲斗重力到动臂与斗杆铰点得力臂 (米)取铲斗为隔离体，按力矩平衡求得铲斗油缸工作力：（吨）式中，铲斗重力到铲斗与斗杆铰点得距离（米 ); 连杆到铲斗与斗杆铰点得距离（米 ); 连杆到摇杆与斗杆铰点得距离 (米 ); 摇杆得长度 (米)。法向阻力取决于动臂油缸得闭锁力，取整个工作装置为隔离体,由力矩平衡求得 :2、51（吨）式中，切向挖掘阻力到动臂下铰点得力臂 (米)；法向挖掘阻力到动臂下铰点得力臂（米） ；动臂油缸作用力到动臂下铰点得力臂 (米); -工作装置各个部分对动臂下铰点得力矩与。按图解法与力平衡方程求得斗杆所受作用力。按以上作用力分

30、析，作斗杆内力图 ,包括轴力 N,斗杆平面内得剪力，弯矩如图4。取 弯 矩 最 大 处 进 行 校 核 ， 断 面 如 图3 5所 示 ：图 3 4受力分析同上。断面处压应力为 :斗杆平面内剪应力为 : 斗杆平面内弯曲正应力：此时 ,为主载荷 ,斗杆安全系数取为2、 5,材料 16Mn 得屈服极限 350，则 ,许用应力最大压应力图 3 5最大剪应力 NQM故，强度满足。、 2 动臂反铲装置动臂得强度校核按挖掘中动臂可能出现得最大载荷来选定计算位置。3、2、工况一1、工作装置处于最大挖掘深度处；2、正常挖掘，无横向作用力。切向最大挖掘力取决斗杆油缸得闭锁力，取斗杆为隔离体，按力矩平衡求得：式中

31、 ,斗杆与铲斗得重量（吨)；-斗杆与铲斗长（米 )；-斗杆重力到动臂与斗杆铰点得力臂（米)；铲斗重力到动臂与斗杆铰点得力臂(米)法向阻力取决于动臂油缸得闭锁力,取整个工作装置为隔离体，由力矩平衡求得:（吨）式中，切向挖掘阻力到动臂下铰点得力臂（米） ； 法向挖掘阻力到动臂下铰点得力臂（米 )；动臂油缸作用力到动臂下铰点得力臂 (米） ; -工作装置各个部分对动臂下铰点得力矩与。取铲斗与斗杆为隔离体 ,求得斗杆与动臂铰点处得作用力。 再取动臂为隔离体， 求得动臂下铰点得作用力 .按以上作用力分析 ,作动臂内力图， 包括轴力 N,动臂平面内得剪力与弯矩如图3 6.取动臂弯曲处进行强度校核，断面如图

32、3 7：断面面积为：断面转动惯量：取动臂安全系数为 2，材料 1 Mn 得屈服极限 = 50 ，则许用应力为 :断面处压应力为 :剪应力为：图3 6弯曲正应力 :此处按曲梁进行验算，则=13、 且，故 ,强度满足。3、2、2 工况二图 3 71、工作装置位于最大挖掘半径处；、正常挖掘 ,无横向阻力 .切向最大挖掘力取决斗杆油缸得闭锁力 ,取斗杆 为隔离体 , 按力矩平衡求得 :式中 ,斗杆与铲斗得重量 (吨） ;斗杆与铲斗长（米 )；-斗杆重力到动臂与斗杆铰点得力臂（米） ; 铲斗重力到动臂与斗杆铰点得力臂（米）法向阻力取决于动臂油缸得闭锁力，取整个工作装置为隔离体，由力矩平衡求得：式中，切向

33、挖掘阻力到动臂下铰点得力臂 (米); 法向挖掘阻力到动臂下铰点得力臂（米） ；动臂油缸作用力到动臂下铰点得力臂 (米); 工作装置各个部分对动臂下铰点得力矩与 .取铲斗与斗杆为隔离体 ,求得斗杆与动臂铰点处得作用力。再取动臂为隔离体 ,求得动臂下铰点得作用力。按以上作用力分析， 作动臂内力图， 包括轴力 ,动臂平面内得剪力与弯矩如图 .取动臂弯曲处进行强度校核,断面如图 3-9：图 3 9断面面积为 :断面转动惯量:图 3-取动臂安全系数为 ,材料 Mn 得屈服极限 350 则，许用应力为：断面处压应力为：剪应力为：弯曲正应力：此处按曲梁进行验算 ,则=138、3且 , ,故，强度满足 .3、连杆、摇杆与销轴3、3、连杆3-10 所铲斗油缸全缩时进行挖掘，连杆与铲斗夹角最小，所受作用力最大。如图示 :图 310铲斗油缸主动挖掘力为 30、66 吨。按图解法求得连杆作用力为 31、94 吨。连杆主要作用力为拉压，按正应力进行校核。安全系数取 n=3，材料 6n 得屈服极限 3 0 则，许用应力 =1、 7 M =62、3MP式中， S-连杆截面面积 (米 2）。四、建立简化模型及仿真根据第三章中计算出得杆长，用ceo3、0 建立简化模型 ,如图 41, -2.