挖掘机工作装置结构设计
NH-摇臂；HK-连杆；C-动臂下铰点；A -动臂油缸下铰点；B-动臂与动臂油缸铰点；F-动臂上铰点；D-斗杆油缸上铰点；E-斗杆下铰点；G-铲斗油缸下铰点；Q-铲斗下铰点；K-铲斗上铰点；V-铲斗斗齿尖图3-6 最大卸载
高度计算简图
如图3-6所示，当斗杆油缸全缩，动臂油缸全伸时，QV连线处于垂直状态时，得最大卸载高度为:
H3max?YQMAX?YC?l1sin(?1MAX??2??11)?l2sin(?32MAX??1MAX??2??11??)（3） 水平面最大挖掘半径R1max
(3-34)
NH-摇臂；HK-连杆；C-动臂下铰点；A -动臂油缸下铰点；B-动臂与动臂油缸铰点；F-动臂上铰点；D-斗杆油缸上铰点；E-斗杆下铰点；G-铲斗油缸下铰点；Q-铲斗下铰点；K-铲斗上铰点；V-铲斗斗齿尖图3-7 停机面最
大挖掘半径计算简图
如图3-7所示，当斗杆油缸全缩时，F. Q. V三点共线，且斗齿尖v和铰点C在同一水平线上，即YC= YV，得到最大挖掘半径R1max为:
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R1max=XC+L40 (3-35) 式中：
L40 = Sqr[（L1+L2+L3）2-2×（L2+L3）×L1×COSα32max (3-36) （4） 最大挖掘半径R
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：l 30 = 85mm ；l 40 = 9800mm。 （5） 最大挖掘高度H2max
最大挖掘高度工况是最大卸载高度工况中铲斗绕Q点旋转直到铲斗油缸全缩而形成的。具体分析方法和最大卸载高度工况的分析类似。
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4基本尺寸的确定
4.1 斗形参数的确定
斗容量q ：在设计任务书中已给出q = 0.9 m3
平均斗宽B：其可以由经验公式和差分法选择，又由续表知[1]： 当q = 1.0 m3时， B = 1.16m 当q = 0.6 m3时， B = 0.91m
则当q = 0.9m3时， B = 0.91+（1.16-0.91）×0.3÷0.4
= 1.112m
再参考其它机型的平均斗宽预初定B = 1.04m = 1040mm
挖掘半径R：按经验统计和参考同斗容的其它型号的机械，初选R = 1450mm 。 转斗挖掘满转角（2φ）：
在经验公式 q = 0.5 × R2B（2φ-Sin2φ）KS中，KS为土壤的松散系数，取值为1.25，将q = 0.9 m3和B = 1.04m代入上式有： 2φ-Sin2φ = 0.66 φ = 95/2 = 47.5
铲斗两个铰点K、Q之间的间距l24和l3的比值k2的选取：
l24太大将影响机构的传动特性，太小则影响铲斗的结构刚度[3]，初选特性参数k2 = 0.29。
由于铲斗的转角较大，而k2的取值较小，故初选α10 = ∠KQV =110。
4.2 动臂机构参数的选择
4.2.1 α1与A点坐标的选取 初选动臂转角α1 = 120
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由经验统计和参考其它同斗容机型，初选特性参数k3 = 1.4 （k3 = L42/L41） 铰点A坐标的选择：
由底盘和转台结构，并结合同斗容其它机型的测绘，初选： XA = 430 mm ；YA = 1200mm 4.2.2 l1与l2的选择
由统计分析，最大挖掘半径R1值与l1+l2+l3的值很接近，由已给定的最大挖掘距离R1、已初步选定的l3和k1，结合经验公式有：
l2 = （R -l3）/（1+ k1）= （9885-1550）/（1+1.8）= 3000mm
则l1 = k1l2 = 1.8 × 3000 = 5400mm 4.2.3 l41与l42的计算
如图4-1所示，在三角形CZF中：
l41?l11?k3?2k3cos?12?30001?1.42?2?1.4?cos120 ?2585mml42 = k3l41 = 1.4×2585 = 3620 mm
α3 9= ∠ZFC = COS-1（l422+l12–l412）/2×l1×l42 = 24.5 4.2.4 l5的计算
由经验和反铲工作装置对闭锁力的要求初取k4 = 0.4
α11的取值对特性参数k4、最大挖掘深度H1max和最大挖高H2max均有影响，增大α11会使k4减少或使H1max 增大，这符合反铲作业的要求，初选α11 = 62.5。
斗杆油缸全缩时，∠ CFQ =α32 –α8最大，依经验统计和便于计算，初选（α32 –α8）max = 160 。
由于采用双动臂油缸，∠BCZ的取值较小，初取∠BCZ = 5 如上图4-1所示，在三角形CZF中：
∠ZCF= π-α1-α39
= 180-120-24.5 = 35.5
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∠BCF=α3=∠ZCF-∠ZCB =35.5-10 = 30.5 由3-34和3-35有
H3max = YC+l1Sin（θ1-α20-α11）–l2–l3 (4-1)
= YA+ l5 Sinα11+l1Sin（θ1max-α2-α11）+l2 Sin（θ1max+α32 max -α11-α8-α2-180） –l3 H1max = l2+l3+l1Sin（α11-θ1min+α2）- l5 Sinα11- YA) (4-2) 由4-1、4-2式有：
H1max + H3max = l1Sin（θ1max-α2-α11）+ l2 Sin（θ1max+α32 max -α11-α8-α2-180）+ l1Sin
（α11-θ1min+α2）+ l2 (4-3) 令 A =α2+α11 = 30.5 + 62.5 = 93 B = A + （α32 –α8）max = 93 +（-160）=-67 将A、B的值代入4-3式中有
H1max + H3max - l1[Sin（θ1max-93）+ Sin（93 -θ1min）] + l2 Sin[（θ1max +67）+1]= 0 (4-4)
又特性参数k4 = Sinθ1max/ λ1Sinθ1min 则有 Sinθ1min = Sinθ1max/ λ1 k4
= Sinθ1max/0.65 (4-5)
cos?1min?1?sin2?1min?1?(sin?1max0.65)将4-5、4-6代入到4-4式中
2 (4-6)
6485+6630-5400×[Sin（θ1max-93）+ Sin（93 -θ1min）] + l2 [Sin（θ1max +67）] = 0 (4-7)
解之： θ1max = 152 θ1min = 46.1 由4-2式有
H1max = l2+l3+l1Sin（α11-θ1min+α2）- l5 Sinα11- YA l5 = [l2+l3+l1Sin（α11-θ1min+α2）- YA - H1max ]/ Sinα11
= [1550+3000 +5400Sin（93-46）- 1200- 6630]/ Sin62.5
= 750mm
而θ1min与θ1max需要满足以下条件
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