文档介绍：武汉纺织大学
课题研究方法
本文作者对三一重工生产的SANY200进行现场测绘，取得了工作装置的大体数据资料。再结合同济大学出版的《单斗液压挖掘机》，利用旋转矢量法和力学知识分别对单斗液压挖掘机的工作装置进行运动学分析和力学计算。根于卸尽。
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，选用中型挖掘机常用的铲斗结构，基本结构如图 2-6所示。
图2-6铲斗
斗齿的安装连接采用橡胶卡销式，结构示意图如 2-7所示

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1-卡销；2 -橡胶卡销；3 -齿座；4 -斗齿
图2-7卡销式斗齿结构示意图
原始几何参数的确定
(1)动臂与斗杆的长度比K
由于所设计的挖机适用性较强，一般不替换工作装置，故取中间比例方案， Ki取在
〜，初步选取 Ki=,即li/l2=。
(2)铲斗斗容与主参数的选择
斗容在任务书中已经给出：q = m 3
按经验公式和比拟法初选：l 3=1550mm
(3)工作装置液压系统主参数的初步选择
各工作油缸的缸径选择要考虑到液压系统的工作压力和“三化”要求。初选动臂油缸内径D1=140mm活塞杆的直径d1=90mm斗杆油缶!的内径 D2=140mm活塞杆的直径 d2=90mm铲斗油缸的内径D3=110mm活塞杆的直径d3=80mm又由经验公式和其它机型的参考初选动臂油缸行程 L1=1000mm斗杆油缶1行程 L2=1450mm铲斗油缸行程
L3=1250mm并按经验公式初选各油缸全伸长度与全缩长度之比： 4=近=%=。参照任
务书的要求选择工作装置液压系统的工作压力 P==

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3工作装置运动学分析
动臂运动分析
L1min :动臂油缸的最短长度； L1max :动臂油缸的伸出的最大长度；
A:动臂油缸的下较点；B:动臂油缸的上校点； C:动臂的下校点.
图3-1动臂摆角范围计算简图
小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3-1所示，图
中L1min ：动臂油缸的最短长度；L1max ：动臂油缸的伸出的最大长度；日1min ：动臂油缸两较
点分别与动臂下较点连线夹角的最小值； »max ：动臂油缸两较点分别与动臂下钦点连线
夹角的最大值；A:动臂油缸白下钦点；B:动臂油缸白上钦点；C：动臂的下钦点。
则有：
在三角形ABC中：
L12 = l 72+l 52-2X COS|X 7X5
。=COS-1[ (172+152-L12) /2 X7lx 5] (3-1)
在三角形BCF中：

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L222 = l 72+l 12-2X COS20X7X 1
020 = COS-1[ (l72+ 112- L222) /2 X7IX1] (3-2)
由图3-3所示的几何关系，可得到a 21的表达式：
(3-3)
021 = OC20+ 0C11- 1
当F点在水平线CU之下时a 21为负，否则为正。
F点的坐标为
Xf = 1 30+1 1 x COS21
Yf = 130+l 1 x Sin21 (3-4)
C点的坐标为
Xc = Xa+1 5X COSku = 130
Yc = Ya+15X Sim a (3-5)
动臂油缸的力臂e1
e1 = 15XSir£ CAB (3-6)
显然动臂油缸的最大作用力臂 e1max= 1 5 ,又令p = Umin/15, 6 =7/15。这时
L1 = Sqr (172-152) = 15 x Sqr( «-1)
(3-7)
01 = cos-11/ 6
斗杆的运动分析
如下图3-2所示，D点为斗杆油缸与动臂的钱点点，F点为动臂与斗杆的钦点，E点为斗杆油缸与斗杆的钦点。斗杆的位置参数是 12,这里只讨论斗杆相对于动臂的运动，即只考虑L2的影响。
D-斗杆油缸与动臂的钱点点； F-动臂与斗杆的钱点;
Ez

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E-斗杆油缸与斗杆的较点； 9斗杆摆角.
图3-2斗杆机构摆角计算简图
在三角形DEF中
L22 = l82+ l92-2X COS^X8X9
6=COS-1[ (L22- l82-l92) /2 X81X9] (3-8)
由上图的几何关系知
(}2max = 02 max- (2min (3-9)
则斗杆的作用力臂
e2 =l9SinZ DEF (3-10)
显然斗杆的最大作用力臂 e2max = l9,此