正铲液压挖掘机.ppt

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1、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

2、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γ1和γ2（γ1=∠GMN,γ2=∠HKQ）的最小值不小于40

3、°。（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

4、GM

5、应该不超出它的全伸和全缩的长度范围，即满足1400mm≤

6、GM

7、≤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

8、)；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M12-5M1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

9、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-cosπt/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。

10、动臂水平倾角θ（∠FCx,x为水平线）与L1之间的关系可用下式表示L12=CA2＋CB2－2CA·CBcos(θ－∠FCB－∠ACx)··········参考《单斗液压挖掘机》P90整理上式可得出θ=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-cosπt/2

11、)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－cosπt/2）（2-4）将式（2-4）代入式（2-3）中可得出如下表达式θ=cos-1[(CA2﹢CB2－1580+540（1－cosπt/2）2)／﹙2CA·CB﹚]＋∠FCB－∠ACx整理数据得出结果为θ=cos-15663377－[1580＋540﹙1－cosπt/2﹚]24608648－30°分析斗尖V的运动规律：下图2-

12、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