徐州工程学院毕业设计
代入可得终传动比iz。
（2） 铲斗相对于斗杆的摆角φ3 铲斗的瞬时位置转角为
φ3 =α7+α24+α26+α10 式(3-18) 其中，在三角形NFQ中
α7 = ∠NQF= COS-1[（l212+l22- l162）/2×l21×l2] 式(3-19) α10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θ3max和θ3min，于是得铲斗的瞬间转角:φ3 = θ3-θ3min (3-20)
铲斗的摆角范围: φ3 = θ3max-θ3min 式(3-21)
图3-3 铲斗连杆机构传动比计算简图
（3） 斗齿尖运动分析
见图3-4所示，斗齿尖V点的坐标值XV和YV，是L1 、L2、L3的函数只要推导出XV
17
徐州工程学院毕业设计
和YV的函数表达式，那么整机作业范围就可以确定，现推导如下: 由F点知：
α32= ∠CFQ= π –α3-α4-α6-θ2 式(3-22) 在三角形CDF中：∠DCF由后面的设计确定，在∠DCF确定后则有： l82 = l62 + l12 - 2×COS∠DCF×l1×l6 式(3-23) l62 = l82 + l12 - 2×COSα3×l1×l8
α3 = COS-1（l82+l12–l62）/2×l1×l8 式(3-24) 在三角形DEF中
L22 = l82 + l92 - 2×COSθ2×l8×l9
图3-4 齿尖坐标方程推导简图1
则可以得斗杆瞬间转角θ2
θ2 = COS-1[（l82+l92- L22）/2×l8×l9] 式(3-25) α4、α6在设计中确定。
18
徐州工程学院毕业设计
由三角形CFN知：
l28 = Sqr（l162 + l12 - 2×COSα32×l16×l1） 式(3-26) 由三角形CFQ知：
l23 = Sqr（l22 + l12 - 2×COSα32×l2×l1） 式(3-27) 由Q点知：
α35= ∠CQV= 2π–α33-α24-α10 式(3-28) 在三角形CFQ中：
l12 = l232 + l32 - 2×COSα33×l23×l3
α33 = COS-1[（l232+l32- l12）/2×l23×l3] 式(3-29) 在三角形NHQ中：
l132 = l272 + l212 - 2×COSα24×l27×l21
α24 =∠NQH=COS-1[l272+l212 -l132）/2×l27×l21] 式(3-30) 在三角形HKQ中：
l292 = l272 + l242 - 2×COSα26×l27×l24
α26 =∠HQK=COS-1[l272+l242–l292）/2×l27×l24] 式(3-31) 在四边形HNQK：
∠NQH =α24 +α26 式(3-32) α20 = ∠KQV，其在后面的设计中确定。
在列出以上的各线段的长度和角度之间的关系后，利用矢量坐标我们就可以得到各坐标点的值。
3.4 特殊工作位置计算：
（1） 最大挖掘深度H1max
19
徐州工程学院毕业设计
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3-5 最大挖掘深度计算简图
如图3-5示，当动臂全缩时，F, Q, U三点共线且处于垂直位置时，得最大挖掘深度为: H1max = YV = YFmin–l2–l3 = YC+L1Sinα21min–l2–l3
= YC+l1Sin（θ1-α20-α11）–l2–l3 式(3-33)
（2） 最大卸载高度H3max
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
20
徐州工程学院毕业设计
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
式(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:
R1max=XC+L40 式(3-35) 式中：
L40 = Sqr[（L1+L2+L3）2-2×（L2+L3）×L1×COSα32max 式(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。
21