河北工程大学毕业设计
有关重量对Q点产生的力矩为
M2?G1?X1?XQ??G2?X2?XQ??G0?X0?XQ? (3-18)
所以
PG3??M1?M2? (3-19)
l3cos??FVQ?当?FVQ＞90?时，铲斗液压缸小腔受压，此时小腔闭锁力对Q点产生的力矩为
??D3?2?d3?2?M3??P0??????i3?l3 (3-20) 2?2???????所以
PG3??M2?M3? (3-21)
l3cos??FVQ?4)、整机向前倾翻限制的最大斗杆挖掘力PG4 参见图3-3，对于△FVO
FO1?VO1??XF?X01??YF2?XV
?X01??YV2
?FVO1?arccoVO12?FV2?FO122?VO1?FV
显然，当∠FVO1≤90°，斗杆挖掘时，整机不可能产生前倾翻，只有∠FVO1＞90°时，才有可能出现前倾现象。各部件重量对O1点产生的力矩为：
????M4??Gi?Xi?X01??G2?X02?X01? (3-22)
所以
PG4?M4?VO1cos??FVO1?? (3-23) 5)、整机向后倾翻限制的最大斗杆挖掘力PG5 参见图3-3，对于△FVO2
FO2?
?XF?X02?2?YF2 (3-24)
- 27 -
河北工程大学毕业设计
VO2??XV?X02??YV2 (3-25)
222?FVO2?arccosVO2?FV2?FO2????2?VO2?FV?
?显然，当∠FVO2≥90°，斗杆挖掘时，整机不可能产生后倾翻，只有∠FVO2＜90时，才有可能出现后倾现象。各部件重量对O2点产生的力矩为:
M5??Gi?Xi?X02??G2?Xi?X02? (3-26)
所以
PG5?M5?VO2cos??FVO2?? (3-27) 6)、整机滑移限制的最大斗杆挖掘力 PG6 参见图 3-4，设 FV 联机对水平线的夹角为β
2，则：
?2?arctg??PGF?PGV??XF?XV?? (3-28)
PG6?GUsin?2 (3-29)
通过上述运算，我们知道 PG1至PG6中的最小值，就是在该工况下斗杆挖掘时，所能发挥的最大实际挖掘力。
图3-4铲斗液压缸理论挖掘力计算简图
(2)铲斗得运动分析
铲斗相对于XOY 坐标系的运动是L1、L2、L3 的函数，现讨论铲斗相对于斗杆的运动，
- 28 -
河北工程大学毕业设计
如图 3 — 5 所示， G 点为铲斗油缸与斗杆的铰点， F 点为斗杆与动臂的铰点 Q 点为铲斗与斗杆的铰点， M 点为铲斗油缸与曲柄的铰点， V 点为铲斗的斗齿尖点， K 点为连杆与铲斗的铰点， N 点为摇杆与斗杆的铰点， H 点为曲柄与连杆的铰点。
l ）铲斗连杆机构传动比 i 和铲斗缸的当量作用力臂e3利用图 3 — 3 ，可以知道求得以下的参数： 在 △ MNG 中
22?22??MNG?COS?1[(l15?l13?L23)/2l15l13]22?l?l ?30??MGN?COS?1[(L231513)/2L3l15]
?32??NMG????MGN??MNG????22??30在△HNQ中
2222L227?l14?l21?2l214l21?23?NHQ?cos[(l?l?L)/2l21l14]在△QHN中
?1221214227
22?27??QHK?cos?1[(l29?l27?L224)2l29l27]
在四边形KHNQ中
?28??NHK??NHQ??QHN??21??27
铲斗油缸对 N 点的作用力臂r1： r1?l13sin?32 连杆HK对 N 点的作用力臂r2：
r2?l14sin?NHK 连杆HK对 Q 点的作用力臂r3 r3?l24 铲斗对 Q 点的作用力臂r4
r4?l3
连杆机构的总传动比
i?(i1?i3)(i2?i4)
显然由此式可知， i 是铲斗油缸长度L2的函数，用L2min代入可得初传动比 i0，L2max带入可得终传动比 iz
e3?i?lQV
- 29 -
河北工程大学毕业设计
显然 i 、e3、 rl 、r2和r3都是 L3 的一元函数。 2 ）铲斗相对于斗杆的摆角?3
铲斗的瞬时位置转角为 ?3??7??24??26??10 其中，在 △ NFQ中
222 ?7??NQF?COS?1[(l21?l2?l16)/2l21l2]
?10暂时未定，其在后面的设计中可以得到。
当铲斗油缸长度 L3分别取L3max和L3min时，可分别求得铲斗的最大和最小转角?3max和?3min，于是得铲斗的瞬间转角：?3??3max??3min
铲斗的最大摆角范围 ?3max??3max??3min
- 30 -
河北工程大学毕业设计
3）斗齿尖运动分析
见图 3 一 4 所示，斗齿尖 V 点的坐标值XV和YV，是 L 1、 L2、 L 3的函数只要推导出XV和YV的函数表达式，即 X V=fx（L1,L2,L3）,YV=fy(L1,L2,L3)。那么整机作业范围就可以确定，现推导如下： 由F点可知：
?32??CFQ????3??4??6??2
在 △CDF中：? DCF 由后面的设计确定，在? DCF 确定后则有：
?3??DFC
l82?l62?l12?2l6l1cos?DCF l62?l82?l12?2l82l12cos?3
?3?cos?1[(l82?l12?l62)/2l8l1]在△DEF中
22 L22?l8?l9?2l8l9cos?2
则可以得到斗杆瞬间转角?2
2 ?2?cos?1[(l82?l9?L22)/2l8l9]
?4、?6在设计中确定。
- 31 -