《工程機(jī)械學(xué)》課程設(shè)計(jì)-zl40裝載機(jī)反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)工作裝置的設(shè)計(jì)（含圖紙）

1、<p>　　ZL40裝載機(jī)反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)工作裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　1 裝載機(jī)工作裝置介紹</p><p>　　裝載機(jī)的工作裝置是由鏟斗、升降動(dòng)臂的液壓缸、連桿機(jī)構(gòu)組成，用以完成鏟掘、裝載作業(yè)。對(duì)中小型裝載機(jī)，一般還常配有可以更換的工作裝置，以適應(yīng)多種作業(yè)的需要。</p><p>　　裝載機(jī)工作裝置應(yīng)滿足如下要求：</p><p

2、>　　1.鏟斗的運(yùn)動(dòng)軌跡符合作業(yè)要求，即要滿足鏟掘、裝載的要求；</p><p>　　2.要滿足卸載高度和卸載距離的要求，并保證動(dòng)臂在任何位置都能卸凈鏟斗中的物料；</p><p>　　3.在滿足作業(yè)要求的前提下，工作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自重輕、受力合理、強(qiáng)度高；</p><p>　　4.保證駕駛員具有良好的工作條件，確保工作安全，視野良好，操作簡(jiǎn)單和維修方便。&l

3、t;/p><p>　　原始的裝載機(jī)工作裝置如圖1—1所示，鏟斗與動(dòng)臂固定，若轉(zhuǎn)斗液壓缸不動(dòng)，當(dāng)動(dòng)臂提升時(shí)，鏟斗和動(dòng)臂一起繞著定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，斗的傾角隨著動(dòng)臂轉(zhuǎn)角的增大而增大，使斗中物料撒落，為使物料不撒落，要求動(dòng)臂舉升時(shí)，鏟斗應(yīng)相對(duì)動(dòng)臂向前傾，以補(bǔ)償鏟斗隨動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)所引起的后傾，實(shí)現(xiàn)鏟斗接近平移運(yùn)動(dòng)。這樣的運(yùn)動(dòng)通常是由連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　圖1—2所示，為一個(gè)由機(jī)架、動(dòng)臂拉桿和框架（斗

4、）組成的工作裝置連桿機(jī)構(gòu)，動(dòng)臂和拉桿的一端與車架鉸接，另一端則與框架鉸接。斗和斗液壓缸固定在框架上。動(dòng)臂舉升時(shí)，動(dòng)臂與機(jī)架的夾角α改變，引起框架和動(dòng)臂的夾角ß改變，由于斗裝在框架上，故斗相對(duì)于動(dòng)臂產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)臂舉升時(shí)，斗在空間的運(yùn)動(dòng)，可以為斗跟隨動(dòng)臂一起繞定</p><p>　　CAD圖紙，加153893706</p><p>　　點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的牽連運(yùn)動(dòng)和相對(duì)動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成

5、。</p><p>　　若動(dòng)臂轉(zhuǎn)角△α（即斗的牽連運(yùn)動(dòng)），通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)使框架（斗）相對(duì)于動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)△ß（斗的相對(duì)運(yùn)動(dòng)），則斗在空間的實(shí)際轉(zhuǎn)角為：</p><p><b>　　△γ=△α+△ß</b></p><p>　　若△α≈-△ß，則△γ≈0，即使動(dòng)臂在舉升時(shí)，斗在空間基本上無(wú)轉(zhuǎn)角變化。</p>&

6、lt;p><b>　　2 鏟斗的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 鏟斗的介紹</p><p>　　鏟斗是鏟裝物料的工具，它的斗型與結(jié)構(gòu)是否合理，直接影響裝載機(jī)的生產(chǎn)率，在設(shè)計(jì)工作裝置連桿之前，首先要確定鏟斗的幾何形狀和尺寸，因?yàn)?lt;/p><p>　　它與連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)有密切的關(guān)系。</p><p>　

7、　設(shè)計(jì)鏟斗首先要具有合理的斗型，以減少切削和裝料阻力，提高作業(yè)生產(chǎn)率，其次是在保證鏟斗具有足夠強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減少自重，同時(shí)也應(yīng)考慮到更換工作裝置和修復(fù)易換零件（切削刃、斗點(diǎn)）的方便。</p><p>　　1. 普通鏟斗的構(gòu)造（圖2—1）</p><p>　　圖2—1所示是一個(gè)焊接結(jié)構(gòu)的鏟斗，底板上的主切削刃1和側(cè)板上側(cè)刀刃2均由耐磨材料制成；在鏟斗上方有擋板3把斗后壁加高，以防止

8、斗舉高時(shí)物料向后撒落。斗底上鑲有耐磨材料制成的護(hù)壁4，以保護(hù)斗底，并加強(qiáng)斗的剛度。</p><p>　　直線型刀刃適宜用于轉(zhuǎn)載輕質(zhì)和松散小顆粒物料，并可以利用刀刃作刮平、清理場(chǎng)地工作；V形刀刃便于插入料堆，有利于改善 作用裝置的偏載，適宜于鏟裝較密實(shí)物料。由于其刀刃突出，影響卸載高度。</p><p>　　通常在設(shè)計(jì)鏟斗時(shí)都采用帶齒的鏟斗，因?yàn)槎俘X的作用是鏟斗插入物料時(shí)，減少鏟斗與物料的作

9、用面積使插入力集中在斗齒上，破壞物料結(jié)構(gòu)，因而帶齒的斗具有較大的插入料堆的能力，適宜于裝礦石和堅(jiān)硬的物體，齒型的鏟斗的選擇使提高鏟斗的壽命，使鏟斗的插入力減小，如果齒變鈍了易于更換和維修，設(shè)計(jì)時(shí)采用分體式鏟斗。（如圖2—2）</p><p>　　鏟斗的截面形狀如圖2—2所示，它的基本形狀由一段圓弧、兩段直線所焊接而成的基本的斗狀圓弧的半徑r、張開(kāi)角γ、后臂高h(yuǎn)、底臂長(zhǎng)l等四個(gè)參數(shù)決定的，圓弧半徑大，物料進(jìn)入鏟斗的

10、流動(dòng)性能好，有利于減少物料裝入斗內(nèi)的阻力，卸料快而干凈，但圓弧半徑過(guò)大，斗的張開(kāi)角大，不易于裝滿，且鏟斗外形高，影響駕駛員的視野。后臂過(guò)小則容易漏料，過(guò)大則增加鏟斗的外形影響駕駛員的視野底臂長(zhǎng)，則斗的插入料堆深度大，斗易于裝滿，但 鏟起力由于力臂的增加而減少，底臂長(zhǎng)度小則鏟起力大，且由于卸料時(shí)鏟斗刃口降落的高度小，可以減少動(dòng)臂舉升高度，縮短作業(yè)時(shí)間。</p><p>　　2.2 鏟斗的斷面形狀和基本參數(shù)的確定&

11、lt;/p><p>　　斗的斷面形狀由圓弧半徑r、張開(kāi)角γ、后臂高度h、和底臂長(zhǎng)l等四個(gè)參數(shù)決定。如圖2—3所示，</p><p>　　圓弧半徑r越大，物料進(jìn)入鏟斗的流動(dòng)性越好，有利于減少物料裝入斗內(nèi)的阻力，卸載快而干凈，但r過(guò)大，斗的開(kāi)口大，不易裝滿，且鏟斗的外形較高，影響駕駛員觀察鏟斗刃的工作情況。</p><p>　　后壁高h(yuǎn)和底壁長(zhǎng)h是指斗上緣至圓弧與后壁切點(diǎn)的

12、距離，h過(guò)小則易漏料，過(guò)大則增加鏟斗外形，影響駕駛員視線。</p><p>　　根據(jù)圖2—3鏟斗截面基本參數(shù)：</p><p>　　已知該工作機(jī)構(gòu)的額定載重量Q=4t </p><p>　　由土壤的自然重度公式得 V=mg/γ=40/20=2</p><p>　　在應(yīng)用中采用平裝斗容來(lái)計(jì)算鏟斗的截面面積的基本參數(shù)，鏟斗的截面面積：</

13、p><p><b>　?。?—1） </b></p><p>　　鏟斗的幾何容積V=S×B，則可以建立下式：</p><p><b>　　（2—2）</b></p><p>　　式中V—平裝斗容量圖2—4所示陰影面積由設(shè)計(jì)給定；</p><p><b>　

14、　B—鏟斗的凈寬度；</b></p><p><b>　　Q=4t</b></p><p><b>　　V=2</b></p><p>　　λ—鏟斗斗底長(zhǎng)度系數(shù)，λ=L/R；</p><p>　　λ—后斗壁長(zhǎng)度，λ=L/R；</p><p>　　L—后斗壁長(zhǎng)度，是

15、指由后斗壁上緣至斗壁與斗底延長(zhǎng)線相交點(diǎn)的距離； </p><p>　　λ—擋板高度系數(shù)，λ=L/R；</p><p><b>　　Lk—擋板高度；</b></p><p>　　λ— 圓弧半徑系數(shù)，λ=r/R；</p><p>　　γ―――斗底與后斗壁間的夾角,又稱斗張開(kāi)角；</p><p>　　γ

16、—擋板與后斗壁的夾角。</p><p>　　由式（2—2）可見(jiàn)，已知V、B，只要選定λg、λz、λk、λr等系數(shù)值和γ、γ1值，即可求得新鏟斗的基本R。為此，實(shí)測(cè)所選樣機(jī)鏟斗的下列數(shù)據(jù)R,Lg,Lk,Lr,r,γ1和γ值，并分別計(jì)算出λg,λz,λk和λr值，帶入（2—1）式，即可求得新鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R，由基本參數(shù)R，根據(jù)所選定的各系數(shù)值，即可求得新鏟斗的其他參數(shù)值。</p><p>　　

17、鏟斗側(cè)板切削刃，相對(duì)于斗底的傾交α0=50°～60°。</p><p><b>　　取α0=60°。</b></p><p>　　根據(jù)已知條件取合適的值：</p><p>　　取γ=8°、λr =0.4、、λz =1.2、λg =1.5、γ=50°把以上數(shù)據(jù)代入式（2—2）得鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑：&l

18、t;/p><p>　　并由R得到以下數(shù)值：</p><p>　　鏟斗的橫截面面積 S= V/B=2/2.5=0.8㎡;</p><p>　　后 斗 臂 長(zhǎng) 度Lz =1.2×1.08=1.31m;</p><p>　　斗 底 長(zhǎng) 度Lg =1.5×1.08=1.62m;</p><p>　

19、　擋 板 高 度Lk =0.12×1.08=0.13m;</p><p>　　鏟 斗 圓 弧 半徑 r = 1.08×0.4=0.43 m;</p><p>　　底 臂 長(zhǎng)l =1.8/5.3×1.62=0.59m;</p><p>　　2.3 斗容的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)確定

20、的鏟斗幾何尺寸即可計(jì)算鏟斗的容量。</p><p>　　1.平裝容量（幾何容量）Vp:</p><p>　　鏟斗的平裝斗容分為裝有當(dāng)板和無(wú)擋板兩種。我選用有擋板鏟斗：</p><p><b>　　（1）平裝斗容V</b></p><p>　　V=SB-2ab/3 m</p><p>　　式中：S

21、—鏟斗橫截面積等于0.8㎡</p><p>　　B—鏟斗內(nèi)側(cè)寬度等于2.5m</p><p>　　a—近似取0.108m</p><p>　　b—鏟斗刀刃與擋板最上部之間的距離（如圖2—5），又余弦定理得 b=1.338m</p><p><b>　　所以 </b></p><p><b

22、>　　α0=60°</b></p><p><b>　　γ=8°</b></p><p><b>　　λr =0.4</b></p><p><b>　　λz =1.2</b></p><p><b>　　λg =1.5</

23、b></p><p><b>　　γ=50°</b></p><p><b>　　R=1.08㎜</b></p><p><b>　　S=0.8㎡</b></p><p><b>　　Lz=1.08m</b></p><

24、p><b>　　Lg=1.62m</b></p><p><b>　　Lk=0.13m</b></p><p><b>　　r=0.43 m</b></p><p><b>　　l=0.59m</b></p><p><b>　　S=0.8

25、㎡</b></p><p><b>　　B=2.5m</b></p><p><b>　　b=1.338m</b></p><p>　　（2） 堆裝容量VH（額定斗容量）</p><p>　　VH= V＋bB/8－[b(a+c)]/6 </p><p>　　C

26、 ——物料堆積高度</p><p>　　由于物料按2：1的坡度角堆裝，所以c近似等于c=0.730m</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　2.4 斗鉸點(diǎn)位置的確定</p><p>　　動(dòng)臂與斗的連接鉸點(diǎn)（簡(jiǎn)稱下鉸點(diǎn)）的位置應(yīng)盡量使鏟斗在鏟掘位置時(shí)布置在靠近切削與地面。下鉸點(diǎn)靠近鏟斗切削刃，則轉(zhuǎn)

27、斗時(shí)力臂l小，有利于增加作用在刀刃上的鏟起力。下鉸點(diǎn)靠近地面，可減少在作業(yè)時(shí)，由插入阻力所引起的附加力矩(ph,見(jiàn)圖2—6），此力矩將影響掘起力值。對(duì)裝載輕質(zhì)物料的鏟斗，其下鉸點(diǎn)允許高一些，以增加回轉(zhuǎn)半徑R，增加轉(zhuǎn)斗時(shí)斗刃所掃過(guò)的料堆面積，從而提高鏟斗物料的裝滿程度。下鉸點(diǎn)距離斗底高度一般可取h=（0.06～0.15）R。即： </p><p>　　下鉸點(diǎn)距斗底高度 h=0.11×1.08=0.108m

28、。</p><p><b>　　三： 動(dòng)臂的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　動(dòng)臂長(zhǎng)度決定于動(dòng)臂與機(jī)架的鉸點(diǎn)位置和動(dòng)臂與鏟斗的鉸點(diǎn)的位置。</p><p>　　動(dòng)臂下鉸點(diǎn)在動(dòng)臂舉升最高位置A1由所需的最大卸載高度Hmax和相應(yīng)的卸載距離S確定。動(dòng)臂的下鉸點(diǎn)在動(dòng)臂下落時(shí)的位置A2則應(yīng)盡量靠近輪胎，以減少對(duì)傾覆軸的力臂，縮短整機(jī)總長(zhǎng)，但應(yīng)保證鏟斗上

29、翻時(shí)，斗與輪胎有一定的間隙。</p><p>　　動(dòng)臂繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)至最高和最低位置時(shí)，要求其下鉸點(diǎn)分別落在A1和A2位置上，則A1和A2兩點(diǎn)必在同一圓弧上，故動(dòng)臂與機(jī)架鉸接點(diǎn)（簡(jiǎn)稱動(dòng)臂上</p><p><b>　　c=0.730m</b></p><p><b>　　h=0.108m</b></p><

30、p>　　鉸點(diǎn)）應(yīng)在A1A2連線的垂直平分線上。上鉸點(diǎn)在該</p><p>　　平分線上的具體位置由總體布置確定。上鉸點(diǎn)O的位置將影響動(dòng)臂轉(zhuǎn)角和動(dòng)臂的最大外伸距離。由圖3—1可見(jiàn)，O點(diǎn)靠后布置，可減少動(dòng)臂轉(zhuǎn)角（δ<δ’)和動(dòng)臂最大外伸距離（l<l')，有利于整機(jī)的穩(wěn)定。但O點(diǎn)布置太后面，對(duì)駕駛室的布置造成困難，可能影響駕駛員的操作安全。對(duì)鉸接式裝載機(jī)則還受到折腰鉸接點(diǎn)位置的限制</p

31、><p>　　動(dòng)臂的長(zhǎng)度決定于動(dòng)臂與機(jī)架的鉸點(diǎn)位置（上鉸點(diǎn)）和動(dòng)臂與鏟斗的鉸點(diǎn)（下鉸點(diǎn)）的位置。動(dòng)臂上鉸點(diǎn):在確定了A1、A2、則上鉸點(diǎn)O一定在由A1、A2、連線的垂直平分線上，具體位置由總體布置確定，O點(diǎn)向后布置可減少和最大外伸 ，有利于整機(jī)穩(wěn)定，但靠后布置受駕駛室布置及折腰鉸點(diǎn)位置限制。動(dòng)臂的上、下鉸點(diǎn)位置確定后，就可以用計(jì)算或作圖法確定動(dòng)臂長(zhǎng)度。如圖3—1</p><p>　　根據(jù)已知

32、條件可知：轉(zhuǎn)角δ=90°；</p><p>　　取鏟斗離輪胎的距離為△=0.1m；</p><p>　　卸載高度H=2.8m；</p><p>　　下鉸點(diǎn)距離地的高度h=0.108m；</p><p>　　則Φ=arcsin（h/R）= arcsin（0.10/0.9）≈5.7°；</p><p>

33、;<b>　　δ=90°</b></p><p><b>　　△=0.1m</b></p><p><b>　　H=2.8m</b></p><p><b>　　Φ=5.7°</b></p><p><b>　　又有γ=50&

34、#176;；</b></p><p>　　γ+Φ=50°+5.7°=55.7°；</p><p>　　L=Rsin55.7°=0.108sin55.7°=0.89m；</p><p>　　A1A2=2.8-0.108+0.89=3.582m；</p><p><b>　　

35、取 ∠A1=90°</b></p><p>　　則β角為90°-50°-34.3°=5.7°；</p><p>　　則L’=A1A2/cos5.7°=3.6m；</p><p>　　OA1=3.6/2cos45°=2.55m。</p><p>　　四 反轉(zhuǎn)斗連桿

36、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)題目的設(shè)計(jì)要求可得，要求工作裝置設(shè)計(jì)成斗四連桿機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)是在產(chǎn)掘位置時(shí)的傳動(dòng)角大，轉(zhuǎn)斗液壓缸以大腔作用，能產(chǎn)生較大的崛起力。我設(shè)計(jì)反轉(zhuǎn)六連桿工作裝置，采用以動(dòng)臂為固定件的圖解法來(lái)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)，把六連桿分成兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)（即斗四連桿和斗油缸四連桿機(jī)構(gòu)）分別設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：</b>&l

37、t;/p><p>　?。?）鏟斗運(yùn)動(dòng)軌道符合作業(yè)要求。</p><p>　?。?）滿足動(dòng)臂在任意位置都能卸載，即卸載角。</p><p>　　（3）連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角盡可能大，以提高傳動(dòng)效率。</p><p>　?。?）作業(yè)時(shí)，各構(gòu)件間無(wú)運(yùn)動(dòng)干涉。</p><p>　　4.1 斗四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) </p>

38、<p>　　1.斗四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求：</p><p>　　滿足斗（相對(duì)動(dòng)臂）的轉(zhuǎn)角范圍，在轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，傳動(dòng)角大于10°轉(zhuǎn)</p><p>　　角范圍比較大。傳動(dòng)角取得比較大較難，但傳動(dòng)角最小值時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)受載不大，因此傳動(dòng)角可小些，但不得小于10°。如圖4—0 </p><p><b>　　γ=50°&l

39、t;/b></p><p><b>　　L=0.89m</b></p><p><b>　　A1A2=3.5m</b></p><p><b>　　β=5.7°</b></p><p><b>　　L’=3.6m</b></p>

40、<p><b>　　OA1=2.55m</b></p><p>　?。?）斗四連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比應(yīng)符合掘起力變化規(guī)律要求。即在鏟掘位置附近力傳動(dòng)比比較大，以保證有足夠的掘起力。</p><p>　　（3）連桿尺寸要適當(dāng)，考慮結(jié)構(gòu)布置的可能性和合理性。</p><p>　　4 .2 運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析 </p>&l

41、t;p><b>　　1.運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)：</b></p><p>　　（1）動(dòng)臂提升時(shí)，收斗角變化不大，因而在不增加動(dòng)臂在最高位置的收斗的條件下，可加大動(dòng)臂在下部位置的收斗角，這樣即可提高鏟掘是的裝滿程度，避免撒料。</p><p>　?。?）卸料時(shí)，轉(zhuǎn)斗角速度小，易于控制卸料速度，減少卸料沖擊。圖4—1所示是正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)和反轉(zhuǎn)連桿工作裝置在動(dòng)臂處于舉升高度時(shí)鏟斗卸

42、載速度隨鏟斗轉(zhuǎn)角的變化曲線，很明顯，在鏟斗卸載的后期（鏟斗切削刃與水平面夾角γ<0）反轉(zhuǎn)連桿的卸載速度顯著下降。</p><p>　　（3）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)效率，鏟斗自頂部降至地面時(shí)，無(wú)需操縱轉(zhuǎn)斗油缸，鏟斗自動(dòng)回到鏟掘位置，簡(jiǎn)化操作，提高功效。</p><p>　　由圖4—2可以看成兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)組合而成的（轉(zhuǎn)斗缸四連桿機(jī)構(gòu)ABCD和斗四連桿機(jī)構(gòu)DEFG），由兩種不同的線條標(biāo)出。<

43、/p><p>　　2. 運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析</p><p>　　斗四連桿機(jī)構(gòu)是雙搖桿機(jī)構(gòu)，其最長(zhǎng)桿d與最短桿a之和應(yīng)大于是b與c長(zhǎng)度之和，即</p><p><b>　　a＋d＞b＋c</b></p><p>　　a—鏟斗上下鉸點(diǎn)連線長(zhǎng) b—斗上鉸點(diǎn)和下?lián)u臂連桿長(zhǎng) c—下?lián)u臂長(zhǎng) d—搖臂鉸支點(diǎn)與動(dòng)臂下鉸點(diǎn)之

44、連線長(zhǎng)度。</p><p>　　1）斗四連桿機(jī)構(gòu)斗鉸線的最大轉(zhuǎn)角范圍</p><p>　　當(dāng)機(jī)構(gòu)桿件長(zhǎng)度確定后，為保證最小傳動(dòng)角≧ 10°，則該機(jī)構(gòu)所容許的最大轉(zhuǎn)動(dòng)范圍ω也就確定了。</p><p>　　斗四連桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角的位置有兩個(gè)，如圖4—3所示：</p><p>　　一個(gè)是當(dāng)斗鉸線a在右端極限位置，a、b桿所夾的銳角為最

45、小傳動(dòng)角，作輔助線e 得到：</p><p>　　可得 </p><p><b>　　D桿與e線之夾角</b></p><p>　　由此可得，a桿在右端極限位置b桿夾角為10°時(shí)，a桿與d桿之最大夾角為：</p><p>　　另一個(gè)是斗鉸線在左端位置，當(dāng)搖臂c轉(zhuǎn)至d桿相重合時(shí)，由解析幾

46、何可以證明，a,b桿所夾之銳角為最小傳動(dòng)角γmin.其值可由三角關(guān)系求得：</p><p>　　如上述求得的γmin ≥10°，則說(shuō)明該機(jī)構(gòu)斗鉸線a在左端位置均能滿足傳動(dòng)角要求。由于我們不希望斗四桿機(jī)構(gòu)出現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)變化，故其極限位置是當(dāng)c、b桿拉直時(shí)，此時(shí)a、d之夾角為：</p><p>　　如上述求得γmin＜10°，則說(shuō)明該機(jī)構(gòu)為保證</p><

47、p>　　傳動(dòng)角≥10°，c與d桿不可能達(dá)到重合位置?？闪瞀胢in=10°，應(yīng)用三角關(guān)系可求得φmax。</p><p>　　由上述斗鉸線的兩個(gè)極限位置即可求得該機(jī)構(gòu)所允許的最大轉(zhuǎn)角范圍ωmax</p><p>　　ωmax=φmax＋τmax</p><p>　　3.斗四連桿機(jī)構(gòu)的最大力傳動(dòng)比</p><p>　　斗

48、四連桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿b的力作用線把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的桿件轉(zhuǎn)動(dòng)中心連線分為兩端如圖4—4所示，由力學(xué)三心定理可知：分截點(diǎn)即為a、c 桿件的相對(duì)瞬心，則二桿件角度之比等于該二桿件相對(duì)瞬心距離的反比。即</p><p>　　ωc/ωa=x/(d-x)</p><p>　　如果不計(jì)摩擦的損失，得：</p><p><b>　　ωcMc=ωaMa</b>&l

49、t;/p><p>　　則：Ma/ Mc=x/(d-x)</p><p>　　式中Ma ，Mc—分別為桿件a、c的力矩。</p><p>　　式中可見(jiàn)，x值越大，則Ma/ Mc值越大，設(shè)計(jì)要求鏟掘位置時(shí)x值在極大值附近。</p><p>　　斗四連桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度確定后，x值有如下關(guān)系。</p><p>　　設(shè)連桿b的兩端點(diǎn)在

50、d桿為x軸的直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分別為（x1,y1)和（x2,y2),可列出連桿直線方程</p><p>　　由圖4—4可見(jiàn)： </p><p><b>　　代入上式經(jīng)簡(jiǎn)化得 </b></p><p>　　令即可求得該機(jī)構(gòu)在x達(dá)到極限值時(shí)的斗鉸線a與d桿的夾角EJ，在此位置，該機(jī)構(gòu)獲得最大力傳動(dòng)比。</p><p>

51、　　4.斗四連桿尺寸的選擇</p><p><b>　　根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料：</b></p><p>　　K= 0.98,a/d=0.26～0.36,c/d=0.46～0.72。</p><p>　　5.在選擇長(zhǎng)度比時(shí)，若斗的轉(zhuǎn)角范圍大，k和c/d值應(yīng)取大些；若k和a/d值取小些，則可以使連桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角增大。取定一連桿長(zhǎng)度值，即可根據(jù)已選擇之長(zhǎng)度

52、比確定四連桿各構(gòu)件尺寸。</p><p><b>　　K= 0.98</b></p><p>　　a/d=0.26～0.36</p><p>　　c/d=0.50～0.60</p><p>　　連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)可變性很大，每選定一組k、a/d、c/d值，即相應(yīng)有一機(jī)構(gòu)方案。利用上述運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析的計(jì)算式，即可求得每一

53、個(gè)方案為保證最大傳動(dòng)角所允許的最大轉(zhuǎn)角范圍ωmax，以及最大力傳動(dòng)比位置的a、d桿夾角EJ.</p><p>　　為了能迅速確定機(jī)構(gòu)參數(shù)，并提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，我們把k、a/d、c/d在上述推薦范圍內(nèi)的數(shù)值按一定步長(zhǎng)變化，利用電子計(jì)算機(jī)很容易算出相應(yīng)每組k、a/d、c/d值所對(duì)應(yīng)的一組</p><p>　　Ωmax、φmax、γmin和EJ值，將它們列成表，利用此表使選的方案在滿足下列條件的前提

54、下，確定機(jī)構(gòu)的初始位置：</p><p><b>　　原始代碼：</b></p><p>　　#include<iostream></p><p>　　#include<iomanip></p><p>　　#include<cmath></p><p>　　u

55、sing namespace std;</p><p>　　int main()</p><p>　　{ double K=0.99, A=0.3, C=0.55;</p><p>　　double B=0.0;</p><p>　　double Wmax,$max,Rmax,swap1,swap2;</p><

56、;p>　　//聲明 最大角 桿的極限角 </p><p>　　double min=0.0;</p><p>　　cout<<setw(8)<<"a/d"<<setw(8)<<"c/d"<<setw(8)</p><p>　　<<"b/d

57、"<<setw(8)<<"Wmax"<<setw(8)<<"$max"</p><p>　　<<setw(8)<<"min"<<endl;</p><p>　　for(int i=0;i<11;i++)</p><

58、;p><b>　　{</b></p><p>　　for(int j=0;j<11;j++)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　B=K+A-C; swap1=(1+B*B+A*A-C*C-2*A*B*( cos(3.14*17/18) ))</p><p&

59、gt;　　/sqrt( A*A+B*B-2*A*B*( cos(3.14*17/18) ) );//給 兩個(gè)角賦值</p><p>　　swap2=B*sin(3.14*17/18)/sqrt( A*A+B*B-2*A*B*cos(3.14*17/18) );</p><p>　　Rmax=swap1-swap2;</p><p>　　$max=acos( (A*

60、A+1-B*B-2*B*C-C*C)/(2*A) );</p><p>　　Wmax=($max+Rmax)*180/3.14;//最大角度</p><p>　　min= acos( ( A*A+B*B-(1-C)*(1-C) )</p><p>　　/(2*A*B) )*180/3.14;//最小角度</p><p>　　co

61、ut<<setw(8)<<A<<setw(8)<<C<<setw(8)<<B</p><p>　　<<setw(10)<<Wmax<<setw(10)<<$max*180/3.14</p><p>　　<<setw(10)<<min<<

62、endl;</p><p><b>　　C+=0.01;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　A+=0.01;</b></p><p><b>　　C=0.55;</b></p><p>&l

63、t;b>　　}</b></p><p><b>　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　運(yùn)行結(jié)果：</b></p><p>　　a/d c/d b/d Wmax $max

64、 min</p><p>　　0.3 0.55 0.74 205.019 163.187 11.4971</p><p>　　0.3 0.56 0.73 204.639 163.187 11.4446</p><p>　　0.3 0.57 0.72 204.251 163.187 11.3

65、904</p><p>　　0.3 0.58 0.71 203.855 163.187 11.3344</p><p>　　0.3 0.59 0.7 203.451 163.187 11.2765</p><p>　　0.3 0.6 0.69 203.04 163.187 11.2167&

66、lt;/p><p>　　0.3 0.61 0.68 202.619 163.187 11.1547</p><p>　　0.3 0.62 0.67 202.191 163.187 11.0905</p><p>　　0.3 0.63 0.66 201.753 163.187 11.024</

67、p><p>　　0.3 0.64 0.65 201.306 163.187 10.9551</p><p>　　0.3 0.65 0.64 200.849 163.187 10.8835</p><p>　　0.31 0.55 0.75 205.479 163.399 11.2337</p&g

68、t;<p>　　0.31 0.56 0.74 205.097 163.399 11.1814</p><p>　　0.31 0.57 0.73 204.708 163.399 11.1274</p><p>　　0.31 0.58 0.72 204.311 163.399 11.0716</p>

69、;<p>　　0.31 0.59 0.71 203.907 163.399 11.014</p><p>　　0.31 0.6 0.7 203.494 163.399 10.9544</p><p>　　0.31 0.61 0.69 203.073 163.399 10.8927</p>

70、<p>　　0.31 0.62 0.68 202.644 163.399 10.8289</p><p>　　0.31 0.63 0.67 202.206 163.399 10.7628</p><p>　　0.31 0.64 0.66 201.759 163.399 10.6942</p>

71、<p>　　0.31 0.65 0.65 201.302 163.399 10.6231</p><p>　　0.32 0.55 0.76 205.939 163.6 10.983</p><p>　　0.32 0.56 0.75 205.557 163.6 10.9309</p>

72、<p>　　0.32 0.57 0.74 205.166 163.6 10.8771</p><p>　　0.32 0.58 0.73 204.769 163.6 10.8216</p><p>　　0.32 0.59 0.72 204.364 163.6 10.7642</p>&

73、lt;p>　　0.32 0.6 0.71 203.95 163.6 10.7049</p><p>　　0.32 0.61 0.7 203.529 163.6 10.6436</p><p>　　0.32 0.62 0.69 203.1 163.6 10.5801</p>&l

74、t;p>　　0.32 0.63 0.68 202.661 163.6 10.5144</p><p>　　0.32 0.64 0.67 202.214 163.6 10.4463</p><p>　　0.32 0.65 0.66 201.758 163.6 10.3756</p><

75、;p>　　0.33 0.55 0.77 206.401 163.792 10.7441</p><p>　　0.33 0.56 0.76 206.018 163.792 10.6922</p><p>　　0.33 0.57 0.75 205.627 163.792 10.6387</p><

76、p>　　0.33 0.58 0.74 205.228 163.792 10.5834</p><p>　　0.33 0.59 0.73 204.822 163.792 10.5263</p><p>　　0.33 0.6 0.72 204.409 163.792 10.4673</p><p

77、>　　0.33 0.61 0.71 203.987 163.792 10.4064</p><p>　　0.33 0.62 0.7 203.557 163.792 10.3432</p><p>　　0.33 0.63 0.69 203.119 163.792 10.2779</p><p&

78、gt;　　0.33 0.64 0.68 202.672 163.792 10.2102</p><p>　　0.33 0.65 0.67 202.216 163.792 10.14</p><p>　　0.34 0.55 0.78 206.865 163.974 10.5162</p><p&g

79、t;　　0.34 0.56 0.77 206.48 163.974 10.4646</p><p>　　0.34 0.57 0.76 206.089 163.974 10.4113</p><p>　　0.34 0.58 0.75 205.69 163.974 10.3563</p><p>

80、;　　0.34 0.59 0.74 205.283 163.974 10.2995</p><p>　　0.34 0.6 0.73 204.869 163.974 10.2408</p><p>　　0.34 0.61 0.72 204.447 163.974 10.1801</p><p>

81、　　0.34 0.62 0.71 204.018 163.974 10.1174</p><p>　　0.34 0.63 0.7 203.579 163.974 10.0525</p><p>　　0.34 0.64 0.69 203.133 163.974 9.98521</p><p>　

82、　0.34 0.65 0.68 202.677 163.974 9.91551</p><p>　　0.35 0.55 0.79 207.33 164.148 10.2985</p><p>　　0.35 0.56 0.78 206.945 164.148 10.2471</p><p>　　

83、0.35 0.57 0.77 206.552 164.148 10.194</p><p>　　0.35 0.58 0.76 206.153 164.148 10.1393</p><p>　　0.35 0.59 0.75 205.746 164.148 10.0828</p><p>　　0

84、.35 0.6 0.74 205.332 164.148 10.0244</p><p>　　0.35 0.61 0.73 204.91 164.148 9.96414</p><p>　　0.35 0.62 0.72 204.48 164.148 9.90178</p><p>　　0.

85、35 0.63 0.71 204.042 164.148 9.83726</p><p>　　0.35 0.64 0.7 203.596 164.148 9.77046</p><p>　　0.35 0.65 0.69 203.141 164.148 9.70124</p><p>　　0.3

86、6 0.55 0.8 207.797 164.313 10.0903</p><p>　　0.36 0.56 0.79 207.411 164.313 10.0391</p><p>　　0.36 0.57 0.78 207.018 164.313 9.98626</p><p>　　0.36

87、 0.58 0.77 206.618 164.313 9.93181</p><p>　　0.36 0.59 0.76 206.211 164.313 9.87562</p><p>　　0.36 0.6 0.75 205.797 164.313 9.8176</p><p>　　0.36

88、 0.61 0.74 205.375 164.313 9.75766</p><p>　　0.36 0.62 0.73 204.945 164.313 9.69569</p><p>　　0.36 0.63 0.72 204.508 164.313 9.63158</p><p>　　0.36

89、 0.64 0.71 204.062 164.313 9.56523</p><p>　　0.36 0.65 0.7 203.607 164.313 9.49651</p><p>　　0.37 0.55 0.81 208.265 164.472 9.89084</p><p>　　0.37

90、 0.56 0.8 207.879 164.472 9.83988</p><p>　　0.37 0.57 0.79 207.486 164.472 9.78736</p><p>　　0.37 0.58 0.78 207.085 164.472 9.7332</p><p>　　0.37

91、0.59 0.77 206.678 164.472 9.67732</p><p>　　0.37 0.6 0.76 206.264 164.472 9.61963</p><p>　　0.37 0.61 0.75 205.842 164.472 9.56005</p><p>　　0.37 0

92、.62 0.74 205.413 164.472 9.49847</p><p>　　0.37 0.63 0.73 204.975 164.472 9.43479</p><p>　　0.37 0.64 0.72 204.53 164.472 9.3689</p><p>　　0.37 0.

93、65 0.71 204.076 164.472 9.30066</p><p>　　0.38 0.55 0.82 208.736 164.623 9.69968</p><p>　　0.38 0.56 0.81 208.349 164.623 9.64897</p><p>　　0.38 0.5

94、7 0.8 207.955 164.623 9.59672</p><p>　　0.38 0.58 0.79 207.555 164.623 9.54285</p><p>　　0.38 0.59 0.78 207.148 164.623 9.48729</p><p>　　0.38 0.6

95、 0.77 206.733 164.623 9.42994</p><p>　　0.38 0.61 0.76 206.312 164.623 9.37073</p><p>　　0.38 0.62 0.75 205.882 164.623 9.30954</p><p>　　0.38 0.63

96、 0.74 205.446 164.623 9.24629</p><p>　　0.38 0.64 0.73 205.001 164.623 9.18085</p><p>　　0.38 0.65 0.72 204.548 164.623 9.11311</p><p>　　0.39 0.55

97、 0.83 209.208 164.768 9.51624</p><p>　　0.39 0.56 0.82 208.821 164.768 9.46579</p><p>　　0.39 0.57 0.81 208.427 164.768 9.41381</p><p>　　0.39 0.58

98、 0.8 208.026 164.768 9.36024</p><p>　　0.39 0.59 0.79 207.619 164.768 9.305</p><p>　　0.39 0.6 0.78 207.205 164.768 9.248</p><p>　　0.39 0.61

99、0.77 206.783 164.768 9.18916</p><p>　　0.39 0.62 0.76 206.355 164.768 9.12837</p><p>　　0.39 0.63 0.75 205.918 164.768 9.06555</p><p>　　0.39 0.64 0

100、.74 205.474 164.768 9.00057</p><p>　　0.39 0.65 0.73 205.022 164.768 8.93333</p><p>　　0.4 0.55 0.84 209.682 164.907 9.34004</p><p>　　0.4 0.56 0.83

101、 209.294 164.907 9.28985</p><p>　　0.4 0.57 0.82 208.9 164.907 9.23816</p><p>　　0.4 0.58 0.81 208.5 164.907 9.18489</p><p>　　0.4 0.59 0.8 2

102、08.093 164.907 9.12997</p><p>　　0.4 0.6 0.79 207.678 164.907 9.07332</p><p>　　0.4 0.61 0.78 207.257 164.907 9.01485</p><p>　　0.4 0.62 0.77 206.8

103、29 164.907 8.95447</p><p>　　0.4 0.63 0.76 206.393 164.907 8.89207</p><p>　　0.4 0.64 0.75 205.95 164.907 8.82756</p><p>　　0.4 0.65 0.74 205.499

104、 164.907 8.76081</p><p>　　上述運(yùn)行的結(jié)果根據(jù)以下四點(diǎn)來(lái)選擇參數(shù)：</p><p>　?、潘蟮溺P斗轉(zhuǎn)角ω＜ωmax。</p><p>　　⑵鏟斗在極限收斗位置時(shí)，a桿和d桿的夾角τ＜τmax</p><p>　?、晴P斗在動(dòng)臂舉升至最高位置時(shí)，a桿和d桿的夾角φ＜φmax，a桿和d桿所夾之銳角≥10°

105、</p><p>　?、仁乖诘孛骁P掘位置時(shí)的a桿和d桿的夾角接近等于EJ</p><p>　　則選擇a/d=0.4;c/d=0.60;ωmax=189°;</p><p>　　φmax=165°;γmin=9°;b/d=0.79 。</p><p>　　斗上鉸點(diǎn)的位置參考同類型機(jī)器在連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中確定，它與斗下鉸

106、點(diǎn)的距離不宜過(guò)大，否則將增加斗連桿機(jī)構(gòu)尺寸，使結(jié)構(gòu)布置困難。根據(jù)同類型機(jī)器的連桿設(shè)計(jì)取a=450mm，</p><p>　　則有：b=900mm，c=684mm，d=1139mm。</p><p>　　6:ZL40裝載機(jī)參數(shù)</p><p>　　卸載高度2800mm;卸載距離1000mm；輪胎半徑750mm；全 高 3170mm 全 長(zhǎng) 6815mm</p&g

107、t;<p>　　4.2 轉(zhuǎn)斗缸四連桿設(shè)計(jì)</p><p>　　轉(zhuǎn)斗缸四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)所設(shè)定的鏟斗上翻角和下翻角變化規(guī)律進(jìn)行的。</p><p>　　鏟斗上翻角變化規(guī)律（要求），動(dòng)臂在水平位置以下，其上翻角的變化量△γ應(yīng)為正值，在動(dòng)臂最低位置提升至運(yùn)輸位置時(shí)其△γ值可大些，以增大收斗角，減少運(yùn)輸時(shí)的撒料；動(dòng)臂在上部位置，則希望△γ小一些，以保持斗的平移性能；動(dòng)臂由最<

108、;/p><p>　　低位置舉升至最高位置，斗上翻角變化量要求△γ<15°。當(dāng)活塞桿收縮，動(dòng)臂轉(zhuǎn)至任意位置，要求卸載角≥45°。</p><p>　　1.把設(shè)計(jì)要求的鏟斗上、下翻角變化規(guī)律。</p><p>　　動(dòng)臂轉(zhuǎn)角以斗平放在地面時(shí)的動(dòng)臂位置為初始位置，其轉(zhuǎn)角范圍為δ，每隔10°作出動(dòng)臂的轉(zhuǎn)角值α。</p><p

109、>　　上翻角斗鉸線轉(zhuǎn)角以地面上時(shí)的收斗位置為初始位置。</p><p><b>　　a/d=0.4</b></p><p><b>　　c/d=0.60</b></p><p><b>　　b/d=0.79</b></p><p><b>　　a=450mm&l

110、t;/b></p><p><b>　　b=900mm</b></p><p><b>　　c=684mm</b></p><p><b>　　d=1139mm</b></p><p>　　下翻角斗鉸線轉(zhuǎn)角以動(dòng)臂舉升最大時(shí)的翻斗位置為初始位置。即動(dòng)臂轉(zhuǎn)角為δ時(shí)，下翻角斗鉸

111、線</p><p><b>　　轉(zhuǎn)角為ψ9=0。</b></p><p>　　2.把已選擇確定的斗四連桿機(jī)構(gòu)按表4—2所列出的斗鉸線不同位置作出斗四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖，如圖4—5所示。它表示出動(dòng)臂（機(jī)架）轉(zhuǎn)角為0°、10°、20°……δ時(shí)，轉(zhuǎn)斗液壓缸活塞桿外伸，上翻角斗鉸線相應(yīng)轉(zhuǎn)至β0、β1、β2……β9和轉(zhuǎn)斗液壓缸活塞收縮，下翻角斗鉸線相應(yīng)

112、轉(zhuǎn)至ψ0、ψ1、ψ2……ψ9的位置。搖臂則分別轉(zhuǎn)至0s、1s、2s、……9s和0x、1x、2s、……9s的位置。通過(guò)作圖即可獲得滿足鏟斗上、下翻角變化規(guī)律時(shí)上搖臂的對(duì)應(yīng)角度位置。（上、下?lián)u臂間的夾角可任選）。</p><p><b>　　5 心得體會(huì)</b></p><p>　　最近兩周我一直在進(jìn)行此課程設(shè)計(jì)，通過(guò)這個(gè)課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，同時(shí)也明白了很多道理，

113、所學(xué)到的這些東西對(duì)我以后進(jìn)入工作崗位，幫助肯定也是很大的，同時(shí)我也了解了工程技術(shù)人員平時(shí)的大概工作過(guò)程，和他們的辛苦程度?？傊?，本次課程設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)是受益斐淺</p><p><b>　??！</b></p><p><b>　　6 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.《工程機(jī)械學(xué)》主編；高國(guó)安 唐經(jīng)世</