1、设计题目简介
反铲式是我们见过最常见的，向后 向下，强制切土。可以用于停机作业面 以下的挖掘，基本作业方式有：沟端挖 掘、沟侧挖掘、直线挖掘、曲线挖掘、 保持一定角度挖掘、超深沟挖掘和沟坡 挖掘等。反铲装置是液压挖掘机重要的 工作装置，是一种适用于成批或中小批 量生产的、可以改变动作程序的自动搬 运和操作设备，它可用于操作环境恶劣， 劳动强度大和操作单调频繁的生产场合。
2、设计数据与要求
3、设计任务
3.1 绘制挖掘机工作机构的运动简图，确定机构的自由度， 对其驱动油缸在几种工况下的运动绘制运动线图；
3.2 根据所提供的工作参数，对挖掘机工作机构进行尺度 综合，确定工作机构各个杆件的长度；
3.3、用软件（VB、MATLAB、ADAMS 或 SOLIDWORKS 等均可） 对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和 加速度线图。
3.4 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。
3.5 在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方 案的可行性。
4、单斗液压挖掘机结构简图及简单分析
4.1 动臂与动臂油缸的布置 动臂油缸一般布置在动臂的前下方，下端与回转平台铰接，支承点设在转台回转中心之前并稍高于转台平面，这样的布置 有利于反铲的挖掘深度。油自由式活塞杆端部与动臂的铰点设 在动臂箱体的中间，这样虽然削弱了动臂的结构强度，但不影 响以、动臂的下降幅度。并且布置中，动臂油缸在动臂的两侧 各装一只，这样的双臂在结构上起到加强盘作用，以弥补前面 的不足。
4.2 铲斗与铲斗油缸的连接方式 本方案中采用六连杆的布置方式，相比四连杆布置方式而言在相同的铲斗油缸行程下能得到较大的铲斗转角，改善了机 构的传动特性。该布置 1 杆与 2 杆的铰接位置虽然使铲斗的转 角减少但保证能得到足够的铲斗平均挖掘力。
5、最大挖掘深度、停机面最大挖掘半径、最大卸载高度、最大挖掘高度的计
5.1 最大挖掘深度 挖掘机处于最深挖掘位置处，铲斗挖掘，铲斗在发挥最大挖掘力位置进行挖掘。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此位置出现在动臂油缸全缩，即动臂位 置最低处，此时斗杆与斗杆油缸铰接点、斗杆与铲斗铰接点及 铲斗齿尖在同一直线上且垂直于挖掘面，如图 2.2-2 所示。该 位置处，铲斗中物料较多，土壤阻力较大，大臂、斗杆与铲斗 的受力都很大，同时该位置也是用于只算斗杆与铲斗的危险情况的典型受力位置。因而，此位置也是整个动力学分析中较为 重要的一个状态。
5.2 最大挖掘半径 挖掘机处于停机面最大挖掘半径处，铲斗挖掘，铲斗在发挥最大挖掘力位置进行挖掘，在挖掘机的设计规范中，最大挖 掘半径是评价挖掘能力的主要标准之一，它决定挖掘机的挖掘 范围。该位置出现在斗杆油缸全缩，铲斗齿尖、斗杆与铲斗铰接点及斗杆与斗杆油缸铰接点这三点处于同一直线上，且大臂 油缸缩进使铲斗处于地面上，如图 5.2-1 所示。在该位置处， 在挖掘的过程中也将受到很大的土壤阻力。最大挖掘半径时的工况是水平面最大挖掘半径工况下 C、V 连线绕 C 点转到水平面而成的。通过两者的几何关系，我们可 计算得到： 最大挖掘高度当动臂油缸全伸，斗杆油缸全缩以及铲斗油 缸全缩时斗齿尖距离基准地面的距离。
6、机器各部件分析及参数确定
6.1斗形参数设计
(1) 对铲斗机构设计要求： a）★保证铲斗液压缸有在铲斗转角的特定长范围有足够的挖掘力；★保证铲斗液压缸有足够的闭锁力矩；★保证铲斗油缸有足够的回摆力矩；★保证铲斗的摆角范围；★保证铲斗机构在铲斗的整个转角范围内不发生干涉现 象、不出现死点和连杆机构几何特征被破坏等几何不相容现象；★铲杆油缸的伸缩比不宜过大。 b）铲斗机构的载荷分析与对应转角： 按理论分析将铲斗挖掘切削形状有四种，按此规律，对铲斗在相应转角处所应发挥的挖掘力大致应符合以下规律：★当 F、Q、V 三点一线时，其能发挥的挖掘力不低于最大 挖掘力的 70%-80%；★当铲斗从 F、Q、V 三点一线继续转动在 25° -35°范围 时应能发挥最大挖掘力。c) 铲斗的主要参数：
斗容量 q、平均斗寛 B、转斗挖掘半径 R 和转都挖掘装满 转角
(2) 铲斗设计 :
由公式可得：
6.2. 斗杆机构参数设计 a）对斗杆机构的要求：★保证斗杆液压缸有足够的挖掘力；★保证斗杆液压缸有足够的闭锁力矩；★保证斗杆液压缸有足够的回摆力矩；★保证斗杆的摆角范围（105° -125°）；★斗杆油缸的伸缩比不宜过大（一般在 1.6-1.7 范围内）。
参考文献：
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[2]刘 汉 代,赵 杰,廖 志 良,鲍 廷 义,张 克 义,詹 雪 莲 . 机械原理虚拟实验系统的设计与实现 [J]. 机械工程与自动 化 ,2016(05):61-63+66.
[3] 张业祥 . 反铲液压挖掘机工作装置疲劳寿命研究 [D]. 武汉科技大学 ,2016.
[4] 张弦 . 液压挖掘机工作装置可视化性能分析及参数优 化的研究 [D]. 湘潭大学 ,2016.
论文作者:陈玉鹏
论文发表刊物:《大众科学》2017年10期
论文发表时间:2018/4/19
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