L,
Jm|G
fflir
Lt
3■—Ji
A|■•■**iH«
*»
叭・
§3.2斗容量为0.25m3的小型单斗液压挖掘机结构详细参数
1.动臂液压缸L1fmin1109mm,Limax1774mm,行程665mm斗杆液压缸L2min=1116.8mm,L2max=1787mm,行程670mm
铲斗液压缸L3min=850mm,L3max=1360mm,行程510mm
2.选择主参数：
标准斗容量（m3）为0.25m3,机器重量（t）为6t。
发动机功率（kw）取为59kw。
3.主要参数：
反铲最大挖掘深度（m）5.8m。
最大挖掘半径（m）6m。
最大挖掘力不少于（KN）160KN。
工作次数（s）4-7次/min。
名称
代号
值/mm
动臂长度CF
l1
3400
斗杆长度FQ
〔2
1700
铲斗长度QV
l3
900
动臂一底盘铰点C与动臂油缸一底盘铰点P间垂直距离
14
462.7
动臂一底盘铰点C与动臂油缸一底盘铰点P间距离
15
534.3
动臂一底盘铰点C与斗杆油缸一斗杆油缸下铰点D间距离
〔6
2163
动臂一底盘铰点C与动臂油缸一动臂油缸上铰点B间距离
17
1459
动臂一斗杆油缸铰点D与动臂一斗杆铰点F间距离
18
1470.6
斗杆一斗杆油缸铰点E与动臂一斗杆铰点F间距离
I9
409
斗杆一铲斗油缸铰点G与动臂一斗杆铰点F间距离
110
871
斗杆一斗杆油缸铰点E斗杆一铲斗油缸铰点G与动臂间距离
l11
608
结构差异，实为同一点
l12
缺省
摇杆一铲斗油缸铰点M/H与摇杆一斗杆铰点N间距离
l13
407
摇杆一铲斗油缸铰点M/H与摇杆一斗杆铰点N间距离
l14
407
斗杆一铲斗油缸铰点G与摇杆一斗杆铰点N间距离
l15
1249
动臂一斗杆铰点F与摇杆一斗杆铰点N间距离
l16
1400
动臂一底盘铰点C与左履带中心1点间距离
l17
缺省
结构上无此尺寸
l18
缺省
动臂一底盘铰点C与右履带中心T点间距离
l19
缺省
动臂一斗杆铰点F与铲斗一斗杆铰点Q间距离
l20
1700
铲斗一斗杆铰点Q与摇杆一斗杆铰点N间距离
l21
300
动臂油缸一动臂铰点B与动臂一斗杆铰点F间距离
l22
2148
结构上无此尺寸
l23
缺省
连杆一铲斗铰点K与铲斗一斗杆铰点Q间距离
l24
270
连杆一铲斗铰点K与铲斗齿尖V间距离
l25
1206
结构上无l26'l27'l28
l28
缺省
摇杆一铲斗油缸铰点M/H与连杆一铲斗铰点K间距离
l29
352
动臂一斗杆铰点F与摇杆一斗杆铰点N间距离
l30
350
结构上无l31~l37尺寸
l31
缺省
C点X坐标投影J与右履带中心T点间距离
138
缺省
C点X坐标投影J与左履带中心1点间距离
l39
缺省
结构上无此尺寸
l40
缺省
下动臂长CZ
l41
1407
上动臂长ZF
l42
2321
动臂弯角ZCZF=i130
1
130°
ZBCF=220
ZDFC=329.3
ZEFG=4100
ZGNF=515
ZGFN=660
/NQF=73
/NFQ=81
结构上无9尺寸
ZKQV=10110
/CAP=1160
ZACP=1230
4.确定下列所给满足要求的结构参数
题号
铲斗容
挖掘深
挖掘高
挖掘半
卸载高度
铲斗挖掘力
量
度
度
径
B
0.38m3
4.1m
7.35m
6.77m
4.95m
54.86KN
§4.1确定长度与角度结构参数
整机质量计算公式：
m=2179+20147q=2179+20147*0.38=9834.86kg=9.835t
以液压挖掘机的机重为指标，用以下公式近似确定：
线尺寸参：
Li=kiiVG,
根据设计中小型液压挖掘机结构参数，利用上述公式通过matlab可解得以下结构参数：
名称
代号
值/m
动臂长度CF
l1
4.009
斗杆长度FQ
l2
2.0045
铲斗长度QV
l3
1.0612
动臂一底盘铰点C与动臂油缸一底盘铰点P间垂直距离
l4
0.5456
动臂一底盘铰点C与动臂油缸一底盘铰点P间距离
l5
0.63
动臂一底盘铰点C与斗杆油缸一斗杆油缸下铰点D间距离
l6
2.5504
动臂一底盘铰点C与动臂油缸一动臂油缸上铰点B间距离
l7
1.7203
动臂一斗杆油缸铰点D与动臂一斗杆铰点F间距离
l8
1.734
斗杆一斗杆油缸铰点E与动臂一斗杆铰点F间距离
l9
0.4823
斗杆一铲斗油缸铰点G与动臂一斗杆铰点F间距离
l10
1.027
斗杆一斗杆油缸铰点E斗杆一铲斗油缸铰点G与动臂间距离
l11
0.7169
结构差异，实为同一点
l12
缺省
摇杆一铲斗油缸铰点M/H与摇杆一斗杆铰点N间距离
l13
0.4799
摇杆一铲斗油缸铰点M/H与摇杆一斗杆铰点N间距离
l14
0.4799
斗杆一铲斗油缸铰点G与摇杆一斗杆铰点N间距离
l15
1.4727
动臂一斗杆铰点F与摇杆一斗杆铰点N间距离
l16
1.6507
动臂一底盘铰点C与左履带中心1点间距离
l17
缺省
结构上无此尺寸
l18
缺省
动臂一底盘铰点C与右履带中心T点间距离
l19
缺省
动臂一斗杆铰点F与铲斗一斗杆铰点Q间距离
l20
2.0045
铲斗一斗杆铰点Q与摇杆一斗杆铰点N间距离
l21
0.3537
动臂油缸一动臂铰点B与动臂一斗杆铰点F间距离
l22
2.5327
结构上无此尺寸
l23
缺省
连杆一铲斗铰点K与铲斗一斗杆铰点Q间距离
l24
0.3184
连杆一铲斗铰点K与铲斗齿尖V间距离
l25
1.422
结构上无l26>l27>l28
l28
缺省
摇杆一铲斗油缸铰点M/H与连杆一铲斗铰点K间距离
l29
0.415
动臂一斗杆铰点F与摇杆一斗杆铰点N间距离
l30
0.4127
结构上无l31~l37尺寸
131
缺省
C点X坐标投影J与右履带中心T点间距离
l38
缺省
C点X坐标投影J与左履带中心1点间距离
l39
缺省
结构上无此尺寸
l40
缺省
下动臂长CZ
l41
1.659
上动臂长ZF
l42
2.7367
动臂弯角/CZF=1130
1
130°
ZBCF=220
ZDFC=329.3
ZEFG=4100
ZGNF=515
ZGFN=660
ZNQF=73
ZNFQ=81
结构上无9尺寸
ZKQV=10110
/CAP=1160
ZACP=1230
§4.2斗形参数的选择
斗容量q、平均斗宽B、转斗挖掘半径R和转斗挖掘装满转角2（取为95°）四者之间有以下几何关系：
q0.5R2B（2sin2）Ks
取土壤松散系数Ks1.25，R=0.95，得B=1.018米。
转斗挖掘时挖掘米容积的土所耗的能量称为转斗挖掘能容量，用符号E表示。
取K21.5,K30.07。
2
得:
E=K（2K2宜込100RK31.5Sin22C0S）=1.587K
B2sin22sin2
式中，K――挖掘过程中考虑其它因素影响的系数。
§4.3最大挖掘深度、停机面最大挖掘半径、最大卸载高度、最大挖掘高度的计算
§4.3.1最大挖掘深度
当下置动臂油缸全缩，FQV三点同一直线并处于垂直状态时得到最大挖掘深
度，如图2-49:
最大挖掘深度:
H1maxI3丨2lisin（111min2）15sin11Ya
解得：
1min=43
§4.3.2最大挖掘半径
当斗杆油缸全缩，FQV三点同一直线，而且Yv=0时可以得到停机面最大挖掘半
径，如图2-7:
ft’「.
图2-30最大桂掘半養及停机面最大挖掘半轻让算简图
R0max
Xv
.i4o
I30=6.77m
Yc=h=1.3498m,I40CVJ2（I2I3）22h（I2I3）cos（32max8）
得到：
32max=133.6§4.3.3最大卸载高度
当下置动臂油缸全伸，斗杆油缸全缩，QV连线处于垂直状态时，可得到最大卸
载高度，如图2-48:
E2-48绘大卸载高度时动
臂#1构计寡简图
臂铰离地高度系数kHO范围0.6-0.7取kHO=0.63,所以根据线尺寸参数：
Li=kli：
G得:
臂铰离地高度h=1.3498m，
Ya=h-l4=1.3498-0.5456=0.8402m
最大卸载高度：
H3maxYa15Sin11l1sin（1max112）丨2sin（32max1max8112180）l3
解得：
1max=151.6
最大挖掘高度
HmaxYa"sin11I1sin（
1max11
2）（12l3）sin（32max1max8
112180）
=6.41m
5.动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸运动参数确定
§5.1动臂液压缸
计算Lmax,Lmin，摆角范围1max
®1mis
二乂ACa
/J+/j<-JSiwjft\
2x/Txrs/
uarccost"
=rccos|
2x/rx/j）
动臂的捉舟范囤为
护=fl
G
1""X
由上面公式解得：
L1max=2.294m
L1min=1.33m
1max=108.6
§5.2斗杆液压缸
（三）斗杆的运动
图2-25斗杆机计算窟图
斗杆的位置彖数是人和厶的函数.这上普史忖论斗子动臂的运动，也即只考虑£的影峋’斗杆机构与动臂机构性匮类働，它门都&:
四送杆机构，担連杆比不同。
隹动営机构中一用人A4在斗tfM中一船
L斗杆相对于动骨的摆角范国孔
4
6832max
336.1,2max120
由图M3黑
2min360
由上面公式可计算出：
2max=83.9
L2min=1.374m,L2max=2.019m
§5.3铲斗液压缸
综合以往经验并对铲斗机构加以估算，因此给出3022135
在厶GMN中，由余弦定理可计算得到：
L3min=1.183m
L3max=1.844m
6.机构自由度分析
计算机构自由度：
F3n2PlPh
活动构件数n=11,单铰数13个，复铰1个，所以,Pl=15,Ph=0,由上面公式可得自由度F=3X11—2X15=3
七.仿真
.”iij“.i:
i険:
•：
畑ftxa.LkR.....：
£□.：
.ktU■/■H'■*9■[■T■I*=^-皱归丨扌察八”『j,.?
z
嗫迎£口®」…，卍电•哥
1
■
T-
盼*-
H述岳』.L-i
■:
税劇
违Ms趣旨
占上匹釘
总吃!
血
喙荊叫肚•「科*于和■方
-鼬旺叽亠或甘叮1社賞■*Z
-»零（-1寿!
蚪d亍曲X旻去桂1n
±%i\-PzL」
曙沛*眩“1+加小，购”厂b野I月HgJ*邸"凋"尸L
-傭-=!
：
■（ft讪■=■-#认»_iFtf.-S-I
•乐-IfflJ那宀册<^^.■-_l^tt£II=事邛吾趾・"曲內・1cM■左tM
.、S-ju曲■•-Ir,1«二刊F-L■
■$i|WFT春1・甘几屁■尸北i亀As"
峠"曙f*--SEES*=!
-■（i*.弋■=■».M-
鼬出*血心席火鼻山卫：
出.EtJU■基JUfl^NvTe型或^HUrJgptS沽-^vl・flHr4和<^lr.-・t-:
理一蛍亘上g二
卫tiMw&iu■MW1■»■»：
・迪JJIW—4ipjwjwm町」■&・lab命■呻*他・出E・・w也畅」
*14需w
1^1«K
■5归
<■
L血
聲g些窖・i-iS*■豊止・上詡曜-魅SrtM*瞰》・">*•・卫琢I*）=$讨丽宾4•童…①卜
卡卜\可i掩手二鼻，1社*—hk1■丘耳I诗嗥十1楸"・国心2昱示鮭L刑啊4flM£3“HHiMdHkI
嗥（■]WW7于r尊H6KT2»*弐込*皿4声就1
勒*<於>川A4・Hu._E=.晔
』童幸代・山上袖艰诃
\■卜IIffiKixlpSfk«iflU>JMttL
r戸二就：
Uv-隘ITU.3“〕
嗥4』盛M・沁•⑥J■盘宁他士昭•*—小Ak««liiUjsMf;
-«.（>1nn・・5*
■鶴斗tfMME事""B%牙焉站“-警611壘®空*”
■J畠二屮一亡-r.
八.机构搭建图
九.心得和体会
一开始拿到题目后，脑袋一片空白，由于图书馆此书藏量有限，很多书已
被借完，然后我在网上找到有关单斗液压挖掘机的教材和一些相关论文，然后
详细研究，再加以总结，不断改进，终究在很多努力下，得以解出具体参数，接下来运用solidworks进行仿真，我在仿真上耗费了大量时间，终于能够实现其运动，但是最终遇到了一个大难题，运用solidworks中的motion插件进行运动分析时，始终出现错误，软件所列出的错误，而运动模型中根本不具有，因为模型的仿真运动并没有出现任何问题，我尝试过很多次，向很多同学请教
过，但是还是没结果，因此未能画出输出机构的位移、速度、和加速度线图，请冯老师多多指教！
十.参考文献：
1.同济大学，太原重型机械学院等编著•单斗液压挖掘机•北京：
中国建筑工业
出版社.1983:
P59-111
2.唐金松主编.简明机械设计手册.上海：
上海科学技术出版社.2000:
P41-73
3.冯鉴，何俊，雷智翔主编.机械原理.四川：
西南交通大学出版社.
2008:
P11-18
4.何挺继，朝勇主编.现代公路施工机械.北京：
人民交通出版社.
1999:
P66-74
升级会员 