正铲液压挖掘机 ppt

红色轨迹为斗尖运动规律
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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。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)
机械原理课程设计
第五组
组长 宁维宁
组员 彭丹 陈冬
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课题一
正铲液压挖掘机工作装置设置
❖ 机构简介
❖ 正铲挖掘Байду номын сангаас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，
已知动臂油缸伸缩量
S=H/2(1-cosπt/2)
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－
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
角机构、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。
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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
∠ACx
整理数据得出结果为
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θ=cos-1
5663377－[1580＋540﹙1－cosπt/2﹚]2
4608648
－730°
分析斗尖V的运动规律： 下图2-10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
结果： MN=600mm, MH=300mm,
可行的，但是由于GM2落在了边界上，所以 NH=530mm,
需要对数据进行修改和优化。
- HK=680mm,
4
NQ=300mm
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
斗杆的铰接点。
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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°。（图中N点也 可不在FQ连线上）。
列出力学平衡方程式：
FFy＝FE Sinγ＋FW FFx＝FE cosγ ∑MF(F)=0
① ② ③
l2
FW
对F点取矩： FE ·e2＋FW·l2＝0
❖
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铲斗油缸的实际长度|GM|应该不超出它的全伸和全缩
设
的长度范围，
即满足1400mm≤|GM|≤2320mm，如图2-1所示，GM
计
应该落在圆 r1和r2所形成的环形区域内
过
程
简
述
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
··········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°）。
Fcy ＝FA Sinβ
②
∑MF(C)=0
③
对C点取矩： ∑MF(C)=0
可得出：
FA·e1＝FW ·l1
e1＝
CA·CB L1
l1 =CP·cosα
α=θ－∠FCP
Sin cos-1
CA2＋CB2－L12 2CA·CB
参考《单斗液压挖掘机》
FA＝
式中， 5663377－[1580＋540﹙1－cosπt/2﹚]2
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
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设计内容三：工作装置受力分析
整体分析
列力学平衡方程式：
Fcx＋FA cosβ＝FW ①
NH1⊥K1H1；在GN连线上取GM2=1400mm(即铲 斗油缸全缩长度)；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M1
M1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
59590000 ·cos cos-1
4608648
－66.7°
2304324
1580＋540﹙1－cosπt/2﹚
Sin cos-1
5663377－[1580＋540﹙1－cosπt/2﹚]2
4608648
Fcx＝FW－FA cosβ -
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Fcy ＝FA Sinβ
局部分析
FFy
F
FFx
e2
γ FE