本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告學生姓名：學 號：班 級：專 業(yè)：指導教師：1畢業(yè)設計（論文）開題報告一、課題介紹1.課題名稱：ZL05 微型輪式裝載機總體設計2.課題背景：⑴ 設計課題的意義 ZL 系列輪式裝載機是一種高效率的工程機械，具有結構先進，性能可靠，機動性強，操縱方便等優(yōu)點。廣泛應用于礦山，建筑工地，道路修建，水利工程，港口，貨場，電站以及其他工業(yè)部門，進行裝載、推土、鏟挖、起重、牽引等多種作業(yè)。對加快工程建設速度減輕勞動強度提高工程質(zhì)量降低工程成本都發(fā)揮著重要作用，因此近幾年來無論在國內(nèi)還是國外裝載機品種和產(chǎn)量都得到迅速發(fā)展，成為工程機械的主導產(chǎn)品之一。為適應工程施工，市政建設及農(nóng)用水利工地的砂石、灰土等各種散裝物料的裝運需要，提出設計小型輪式裝載機的任務。⑵ 設計課題的目的輪式裝載機總體設計是機械制造，機械設計和機械電子（機電一體化）等專業(yè)的一個重要的教學環(huán)節(jié)，是學完技術基礎課及有關專業(yè)課以后的一次專業(yè)課程內(nèi)容的綜合設計。通過設計提高學生的機構分析與綜合的能力，機械構造設計的能力，機電一體化系統(tǒng)設計能力，掌握實踐生產(chǎn)過程自動化的設計方法。通過設計把有關課程（機械原理，機械設計，理論力學，材料力學，液壓與氣動技術，工程材料，材料成型，自動控制理論，測試技術，數(shù)控技術，微型計算機原理及應用，自動機械設計等）中所獲得的理論知識在實際中綜合的加以運用，使這些知識得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識和生產(chǎn)密切的結合起來。輪式裝載機總體設計是機械設計及機械制造專業(yè)和機械電子專業(yè)的學生一次比較完整的整機設計。通過設計，培養(yǎng)學生獨立的機械整機設計的能力，樹立正確的設計思想，掌握機械產(chǎn)品設計的基本方法和步驟。通過設計使學生能熟練的應用有關參考資料，計算圖表，手冊，圖冊和規(guī)范；熟悉有關國家標準，2以完成一個工程技術人員在機械整體設計方面所必須具備的基礎技能訓練。⑶ 輪式裝載機的發(fā)展現(xiàn)狀1）國外輪式裝載機的發(fā)展現(xiàn)狀1 新產(chǎn)品不斷推出近年來，輪式裝載機以圍繞提高效率、降低成本為核心，繼續(xù)向大型化、微型化發(fā)展，不斷推出新產(chǎn)品，加速更新?lián)Q代?？ㄌ乇死展?90 年代初推出 Cat966F 輪式裝載機，時隔 1 年又推出Cat980F 輪式裝載機，它增加了斗容和功率。改善了性能、提高了可靠性。不久又推出更大的 Cat994 輪式裝載機，根據(jù)物料體積質(zhì)量不同而選配 l8～ 30m3的鏟斗，機重 170t；裝有渦輪增壓后冷的 Cat3516 型柴油發(fā)動機牽引力大、加速性能好；加長的工作動臂增加了卸載高度，能對載重量 218t 的大型自卸汽車裝載。馬拉松?勒圖爾勒(Marathon Letourneau)公司 1990 年和 1994 年在 LI100 的基礎上分別推出 LI400 和 LI800 型輪式裝載機。l998 年 9 月在美國塔克癬(Tucson)召開的 Longding 2000 年會上，該公司宣布正在開發(fā)的斗容 20．4m3的 L1350 型輪式裝載機將于 21 世紀初投放市場，供載重量 150～200t 自卸汽車裝載。德雷塞(Dresser) 公司 90 年代初推出 4000 型輪式裝載機，斗容 10～30m3、機重 151．8t，采用模塊結構的傳動系統(tǒng)，大功率、敏感按鈕控制的液壓系統(tǒng)．z 型單搖臂工作裝置。優(yōu)化的整體結構和濕式盤式制動器，具有自動調(diào)節(jié)和自動密封性能。目前，全世界約有 400 臺(功率大于 750kw)大型輪式裝載機應用在露天礦山和建筑工程，與大型自卸汽車配套使用。在發(fā)展大型輪式裝載機的同時，微型輪式裝載機以機動靈活、效率高、多功能和價格低廉贏得市場，發(fā)展甚快。如：日本古河公司生產(chǎn)的 FL30-1 型輪式裝載機斗容 0．34m 3、機重 2．3t ；小松公司的 WA30-1 型斗容 0．34rn 3、柴油機功率 20kW；豐田織機公司的斗容0．17m 3、機重 1t 等這些微型裝載機適用于建筑工地和地下礦山挖溝、平地、堆料等。2 新結構不斷涌現(xiàn)2．1 工作機構3卡特技勒公司推出組合式八桿機構。從地面到整個舉升高度范圍內(nèi)具有平行移動的特點。它將快速連接器和塔架式機構設計成整體式工作裝置，通過快速更換不同的輔助機構完成裝卸、堆垛、掃雪、平地、清掃路面、推土、吊裝、搬運和地表鉆孔等作業(yè)，實現(xiàn)一機多能，減少用戶設備投資。德雷塞公司開發(fā) Z 型單臂工作機構并與高壓液壓系統(tǒng)相結臺，為鏟斗提供更大的掘起力；縮短裝載工作循環(huán)，增加鏟斗裝滿系數(shù)，大幅度提高勞動生產(chǎn)率。由于鉸點少、桿件少，便于維修保養(yǎng)，降低維修費用。2．2 傳動機構以卡特彼勒公司為代表的輪式裝載機采用液力機械傳動系統(tǒng)，其自動動力換檔變速箱自動選擇檔位傳動比，使換檔在變速箱最佳效率點進行。該公司最近推出的 STIC(轉向變速集成)系統(tǒng)，將轉向和換檔功能集成于一操縱手柄上，使操縱更加省力、輕便，換檔更加平穩(wěn)，可大幅度提高生產(chǎn)率。以日本小松公司 WA 系列中小功率(小于 125kW)為代表的輪式裝載機采用新型集中式結構的驅(qū)動橋。它將主傳動制動器和行星輪式終傳動都集中在橋的中部，橋殼斷面變化連續(xù)、平緩，內(nèi)應力分布臺理，從根本上防止因傳統(tǒng)結構橋殼在輪邊支承軸段應力集中斷裂。輪端采用浮動密封結構，安裝簡便，有自動補償功能，密封性能良好。該結構設計合理、基本零件少、工藝性好、性能好、可靠性高。馬拉松?勒圖爾勒公司的輪式裝載機采用柴油機一發(fā)電機一電動輪傳動，比液力機械傳動系統(tǒng)簡單。在整個作業(yè)中柴油發(fā)動機以恒定轉速運轉，減少燃油消耗，延長發(fā)動機壽命；無變速箱、傳動軸等許多部件，提高了傳動效率，操作維修方便，費用低；獨立電動牽引馬達為固態(tài)控制，反應迅速，減少車輪打滑和輪胎過渡磨損；設置了電動緩行器，不用工作制動停機，裝料對位準確；整機重心低，行駛穩(wěn)定性好，可靠性高。2．3 液壓系統(tǒng)德雷塞公司輪式裝載機液壓系統(tǒng)用傳感器接受柴油機轉速信號，當轉速下降時柱塞式變量泵便自動增加轉向系統(tǒng)流量，以保持恒定的轉向速度，在最大挖掘工況時可減少流量，減慢液壓元件動作，以保持液壓系統(tǒng)的動力平衡，減少液壓系統(tǒng)熱損耗，節(jié)省功率?？ㄌ乇死蛰喪窖b載機轉向液壓系統(tǒng)用負荷傳感式溢流閥，使液壓泵在負載決定壓力下溢流，降低系統(tǒng)壓力，提高了液壓元件4壽命。工作裝置液壓系統(tǒng)采用舉升限位裝置和下放自動定位裝置，避免了機械限位時液壓缸行程終了產(chǎn)生高壓和沖擊；裝設的蓄能器能吸收沖擊載荷，并對整機的縱向搖擺起阻尼作用；液壓缸導向套處有三重密封，防止泄漏和肪塵。2．4 司機室新型輪式裝載機司機室的設計充分考慮了人的生理需求，對儀表位置排列、操作手柄和踏板、司機座椅、能見度、防噪和隔振、溫度調(diào)節(jié)等均符臺人機工程學，使司機在舒適、輕松、安全環(huán)境下操作，提高工作效率。如卡特彼勒輪式裝載機的司機室設有微機監(jiān)控裝置和可調(diào)懸掛式座椅，先導液壓閥操縱鏟斗控制手柄及流量放大轉向系統(tǒng)等，使操作輕便、靈活，采用防滾翻保護結構(ROPS)和落體撞擊保護結構(FOPS)符臺 ISO 標準要求。3 自動化水平不斷提高微電子技術的突破性進展為輪式裝載機自動控制、狀態(tài)監(jiān)測及視線范圍內(nèi)遙控技術的發(fā)展創(chuàng)造了條件。柴油發(fā)動機自動控制噴油系統(tǒng)、變速箱自動控制換檔、性能參數(shù)和狀態(tài)監(jiān)測均取得重大進展，在視線內(nèi)遙控作業(yè)已進入實用階段，從而改善了性能，提高了可靠性，縮短了停機時間，增加了生產(chǎn)能力，降低了燃油消耗，取得了更大的經(jīng)濟效益。3．1 柴油發(fā)動機自動控制噴油系統(tǒng)卡特彼勒 Cat994D 型裝載機采用了 Cat3516B 型柴油發(fā)動機，裝有 HEUI型電控噴油系統(tǒng)，根據(jù)外載荷有效控制功率和轉速，發(fā)動機噴油泵隨調(diào)速器動作，精確地對燃油進行調(diào)節(jié)、加壓和供油，降低初始噴油速率，減少 NO 和HC，噪聲小，燃油效率高。3．2 變速箱自動控制換檔日本川崎重工公司的 KLD97ZⅢ型輪式裝載機采用自動控制換檔的變速箱，可按裝載機運轉工況自動選擇最佳檔位，用微機控制離臺器，從而簡化操作、提高作業(yè)效率、減少沖擊，實現(xiàn)平穩(wěn)換檔；電子控制裝置、傳感器等使用可靠，一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障，可用手動換檔，不影響工作。3．3 設備狀態(tài)監(jiān)測卡特彼勒開發(fā)的電子監(jiān)控(EMS)系統(tǒng)對輪式裝載機主要系統(tǒng)出現(xiàn)故障或潛在問題提出警告和顯示，有三種不同的警告級別和信號，每種信號表明系統(tǒng)的狀態(tài)和司機應采取的適當措施。53．4 機載電子稱重系統(tǒng)目前，許多大型輪式裝載機都裝設機載電子稱重系統(tǒng)，能清楚地顯示出需再裝的物料量，從而使心中有數(shù)，以防止過載或欠載，減少無效跑車次數(shù)，節(jié)省作業(yè)時間，提高生產(chǎn)效率。并可對質(zhì)量累計計算顯示儀表以彩色數(shù)碼顯示，清楚明了，校準簡便，誤差為±3％以內(nèi)。2）國內(nèi)輪式裝載機的發(fā)展現(xiàn)狀在今后相當長的時間內(nèi)，輪式裝載機仍將是工程建設機械中最重要的機種之一，國內(nèi)年需求量持續(xù)穩(wěn)定地保持在一較高水平，但國內(nèi)裝載機生產(chǎn)廠家也在急劇膨脹，競爭更趨激烈，各生產(chǎn)廠家紛紛開發(fā)新產(chǎn)品，來迎接市場的挑戰(zhàn)。①3t 以下裝載機3t 以下產(chǎn)品主要以 ZL10、ZL15、ZL16 為代表，還有一些利用拖拉機底盤改裝的小型裝載機，主要與日益增多的農(nóng)用運輸車輛配套使用。主要零部件均采用一般性能及質(zhì)量的發(fā)動機、驅(qū)動橋、變速箱、液壓件。技術較先進的靜液壓傳動產(chǎn)品，液壓件國內(nèi)不易配套，產(chǎn)品成本居高不下，制約了該類產(chǎn)品在國內(nèi)的發(fā)展。②ZL30 裝載機ZL30 裝載機主要生產(chǎn)廠家有成工、常林、徐工、宜工、山工等。該產(chǎn)品零部件配置較零亂，生產(chǎn)廠家具有自制的橋箱，風格各具特色，質(zhì)量及性能上相對穩(wěn)定，技術先進性一般。徐工最近開發(fā)的 ZL30F 裝載機，采用電換擋變速箱，使 3t 級裝載機技術上有了新的突破。③ZL40／ZL50 裝載機ZL40／ZL50 裝載機，主要裝載機生產(chǎn)廠家均擁有該產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品幾十年來沿續(xù)至今，全國幾乎使用同一套圖紙，有些技術力量薄弱的廠家，仍把其當作主導產(chǎn)品推向市場。第二、三代產(chǎn)品主要是對工作裝置進行優(yōu)化，改變外觀造型。如柳工 ZL40B／ZL50C、徐工 ZL40E／ZL50E 。第四代產(chǎn)品是在第三代的基礎上，進一步優(yōu)化整機的性能及配置，電控箱、濕式制動器等新技術得到應用，并形成了各企業(yè)的專有技術及專利技術，使產(chǎn)品以嶄新的面貌推向市場。④ZL60 及 6t 以上裝載機66t 以及 6t 以上的裝載機，這是國內(nèi)潛在市場最大的產(chǎn)品，1998 年以前大多數(shù)生產(chǎn)廠家均開發(fā)了 ZL60 裝載機，但由于受傳動件的制約，ZL60 裝載機沒能成功地推向市場。在 1999 年北京國際工程機械博覽會上，各廠家推出了新一代 ZL60 裝載機，多數(shù)廠家選擇柳州 ZF 合資生產(chǎn)的箱或橋，液壓元件也有新配置，發(fā)動機可選用斯太爾或上柴 6121(Cat3306)，整機可靠性得到很大提高，給國內(nèi)大噸位裝載機帶來發(fā)展機遇。⑷ 產(chǎn)品在生產(chǎn)中的作用及使用范圍ZL05 裝載機是一種單橋驅(qū)動、整體車架、機械傳動的小型裝載機。該機適用于市政工程、城市環(huán)衛(wèi)、公路養(yǎng)護、車站碼頭、中小煤礦等單位裝載松散物料?？膳c翻斗車、輕型汽車、中小型拖拉機和農(nóng)用汽車配套使用，可明顯提高工作效率，降低工人勞動強度，而且使用、維修簡單、方便，價格低廉。3.工作內(nèi)容和要求：⑴題目的內(nèi)容①總體參數(shù)的確定，總體布置。②工作裝置及液壓系統(tǒng)設計。③典型零部件設計、選取。④整機合理性分析。⑵工作量①譯文 6000 字。②開題報告。③說明書 20000 字。④4 張 A0 圖。⑤讀參考文獻 15 篇以上。⑥程序設計及典型零件工藝分析。4.課題的重點和難點：ⅠZL05 輪式裝載機的結構組成①傳動系統(tǒng)。②工作液壓系統(tǒng)。③工作裝置。7該機工作裝置由鏟斗、動臂、搖臂和拉桿構成，安裝在車架的支架上。④其他。（1）該機采用了增加前橋橋荷和整機配重的措施，明顯地增加了前輪的附著力。（2）與全液壓裝載機相比，該機結構簡單，操作容易，維修方便、價格低廉。ⅡZL05 輪式裝載機的主要技術參數(shù)：額定裝載質(zhì)量(kg) ： 500額定斗容量(m3) ： 0.25最大卸載高度(mm)： 大于 1900相應卸載距離(mm)： 大于 800軸距(mm)： 1540輪距(mm)： 1150最小離地間隙(mm)： 245車速(km／h) ： 前進： V1=1.9, V2=4.4V3=5.97, V4=7.1V5=13.9, V6=22.2后退： VR1=4.58掘起力（KN）： 1100最大牽引力（N）： 9000發(fā)動機額定功率(kW)： 15機重（kg）： 18005.可能用到的主要知識和技能：機械原理，機械設計，理論力學，材料力學，液壓與氣動技術，工程材料，材料成型，自動控制理論，測試技術，數(shù)控技術，微型計算機原理及應用，自動機械設計等本科期間學到的課程。6.需要自學的知識和技能：SolidWorks,AUTOCAD,CATIA 等繪圖仿真軟件。8二、 工作計劃2006.02——2006.03 調(diào)研，譯文，開題報告2006.04.01——2006.04.15 總體布置及草圖2006.04.15——2006.05.01 總體設計，總裝圖2006.05.01——2006.05.15 零部件設計，說明書2006.05.15——2006.06.01 繪圖，論文2006.06.01——2006.06.20 修改，完善圖紙、論文，準備答辯三、參考文獻[1] 劉慧斌，裝載機工作裝置優(yōu)化設計方法的研究，碩士，浙江大學，2000.[2] 吉林工業(yè)大學工程機械教研室.輪式裝載機設計.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1982.[3] 李建成.礦山裝載機設計.北京：機械工業(yè)出版社，1989.[4] 高夢熊.地下裝載機結構設計與使用.北京：北京冶金工業(yè)出版社，1987.[5] 王國彪，楊力夫 .裝載機工作裝置優(yōu)化設計.北京：機械工業(yè)出版社，1996.[6] 機械設計手冊聯(lián)合編寫組.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，1982.[7] 房斌，張文中，胡其穎.ZL05 裝載機.徐州：徐州工程機械集團公司， 1997.[8] 趙昱東.國外輪式裝載機的新進展. 馬鞍山：馬鞍山礦研究院，2000. 中文摘要裝載機是工程機械的主要機種之一，作業(yè)效率高，本次設計的題目是 ZL05 裝載機總體及其工作裝置設計，此設計的主要內(nèi)容如下：裝載機總體計算及分析，包括發(fā)動機參數(shù)選擇，整機性能參數(shù)確定，總體參數(shù)評價，裝載機鏟裝阻力的計算，整機的自重及橋荷分配，最大牽引力計算，最大爬坡度計算。裝載機總體中工作裝置設計，包括鏟斗斗型的選擇，鉸點位置確定，動臂、搖臂、拉桿長度和截面形狀確定，工作裝置受力分析及校核強度，各鉸銷強度校核，拉桿穩(wěn)定性計算。液壓系統(tǒng)的分析與計算，包括工作液壓系統(tǒng)設計參數(shù)及壓力計算，油缸所需流量計算，油泵的選擇，液壓件的選擇，轉向液壓系統(tǒng)的最小轉彎半徑，轉向阻力及工作壓力計算。前后車架的鉸接力式及工藝要求。此外，還在 ADAMS 中建立了此裝載機工作裝置的模型并進行了運動仿真，并且測出了其最大卸載高度和斗尖的位移﹑速度﹑加速度曲線。關鍵詞 總體設計 工作裝置 液壓系統(tǒng) 車架外文摘要Title the whole design of the loader ZL05AbstractLoader is one of the main models of the engineering machines. The homework efficiency is high. The topic of this design is the total and its work equip of the loader ZL05. The main contents of this design is as follows:The total calculation and analysis of the loader. It includes the choice of launch the machine parameter, the assurance of the whole machine function parameter, the choice of the theories leads characteristic parameter, the analysis of the theories leads characteristic parameter, the calculation of the theories leads characteristic parameter, the evaluation of the total parameter ,the calculation that the machine spade packs resistance, the whole machine of self-respect and the bridge lotus allotment, the calculation of the biggest lead the dint, the calculation of the biggest climb a slope.The design of work equip, including the choice of the spade type, the assurance of orders' position, the assurance of the length to moving arm,shake arm and pulling the pole, the assurance of cutting the noodles shape, working equip's analysis by dint and the school check strength, the calculation of the pulling pole stability .The analysis and calculation of the liquid presses system, including the work liquid to press the system design parameter and the pressure calculation, the discharge calculation of the oil urn's needing, the choice of the oil pump, the choice of the liquid presses, the calculation of changing direction a liquid to press system of minimum turn radius, change direction resistance and work a pressure.The front and back car connects and craft request.In addition, I build up the model of this loader's work device in ADAMS and carry on sport to imitate really, I also test to find out its biggest the unloaded height and the curve of spade point's moving﹑velocity and acceleration.Keywords the total calculation and analysis work equip the liquid presses system car connects目 錄第一章 引言 11.1 設計任務和基本要求 .11.2 主要部件結構形式 .11.3 主要技術參數(shù) .1第二章 總體設計 32.1 基本結構原理圖 .32.2 基本參數(shù)選取與確定 .32.3 發(fā)動機 .52.4 液壓系統(tǒng) .5第三章 工作裝置設計 73.1 概述 .73.2 鏟斗基本參數(shù)的確定 .73.3 動臂設計 .93.4 工作裝置強度計算 .12第四章 液壓系統(tǒng)設計計算 304.1 轉向系統(tǒng)分析及計算 .304.2 轉斗、動臂液壓缸的選取 .334.3 液壓系統(tǒng)評價 .40第五章 車架設計 415.1 前車架的設計 .415.2 后車架設計 .425.3 車架的連接 .425.4 車架設計評價 .42第六章 工藝分析 446.1 零件工藝性分析 .446.2 零件機械加工工藝文件 .44第七章 工作裝置仿真模型在 ADAMS 中的建立 .467.1 在 ADAMS 中建立六連桿機構動力學仿真模型 467.2 卸載高度的測量 .517.3 六連桿裝載機鏟斗斗尖位移、速度、加速度的測量 .52結論 56致謝 57參考文獻 58吉林大學本科畢業(yè)設計說明書1第一章 引言1.1 設計任務和基本要求為適應工程施工，市政建設及農(nóng)用水利工地的砂石灰土等各種散裝物料的裝運需要，提出設計小型輪式裝載機的任務?；疽螅孩乓浴癎B3688.1—84”輪式裝載機的基本系數(shù)的要求為設計依據(jù)。⑵整機主要參數(shù)達到或超過我國同級別裝載機水平。⑶貫徹“三化” ，方便生產(chǎn)，方便用戶。⑷力爭降低制造成本。1.2 主要部件結構形式⑴變速箱：小四輪拖拉機變速箱。⑵驅(qū)動橋：后橋驅(qū)動，小四輪拖拉機驅(qū)動橋。⑶離合器：小四輪拖拉機主離合器。⑷制動器：小四輪拖拉機制動器。⑸工作裝置：單板 Z 型反轉四連桿機構，單搖臂、臥式動臂油缸。⑹車架：鉸接式車架，全部鋼板式焊接。⑺轉向器：擺線轉子式全液壓轉向器。⑻輪胎：T.50—16。1.3 主要技術參數(shù)型號：ZL05額定裝載質(zhì)量(kg) ： 500額定斗容量(m 3)： 0.25最大卸載高度(mm)： 大于 1900第一章 引 言2相應卸載距離(mm)： 大于 800軸距(mm)： 1540輪距(mm)： 1150最小離地間隙(mm)： 245車速(km／h) ： 前進： V1=1.9, V2=4.4V3=5.97, V4=7.1V5=13.9, V6=22.2后退： VR1=4.58掘起力（KN）： 1100最大牽引力（N）： 9000發(fā)動機額定功率(kW)： 15機重（kg）： 1800吉林大學本科畢業(yè)設計說明書3第二章 總體設計2.1 基本結構原理圖圖 2-1 基本結構原理圖2.2 基本參數(shù)選取與確定⒈額定斗容：0.25m 3，根據(jù)物料比重范圍可加大，一般取 0.25～0.29 m3 之間。⒉額定載重：500㎏。⒊最大卸載高度：1900mm，此高度滿足 CA141 以下車輛滿載要求。⒋卸載距離：800mm，能滿足 CA141 卡車要求。⒌最大卸載角：地面與最高卸載位置均應達到 45°，以滿足小型裝載機的多用途要求。⒍動臂舉開時間：根據(jù) JB 標準，參照相近規(guī)格樣機，考慮到我國裝載機液壓系統(tǒng)的壓力范圍及元件（泵，閥，接頭等）的制造質(zhì)量確定。動臂舉開：不大于 5 秒動臂下落：不大于 2.7 秒第二章 總體設計4卸料時間：不大于 1.6 秒⒎行使速度因采用小四輪拖拉機的傳動系統(tǒng)，所以速度范圍相同，即：車速(km／h)： 前進： V1=1.9, V2=4.4V3=5.97, V4=7.1V5=13.9, V6=22.2后退： VR1=4.58⒏越野性最小離地間隙：0.245m，較高，通過性好最大爬坡度：22°最小轉彎半徑：3200mm最大外形尺寸：3734×1350×2363mm。 （為獲得較好的通過性及緊湊的結構外形，采用對比、差值方法，選取上述參數(shù)）⒐主要尺寸及重量分布?。┹S距：1540mmⅱ）輪距：1150mm從整機靜態(tài)及動態(tài)穩(wěn)定性計算及通過性來確定上述參數(shù)。ⅲ）由結構布置及最小轉彎半徑來確定前后車架的鉸接位置，取中點偏前的方案。ⅳ）整車重量：考慮到發(fā)動機功率儲備不大，機重取 Q=1800㎏空載時 前橋：后橋=35％：65％滿載時 前橋：后橋=60％：40％⒑方向機采用擺線式液壓轉向器，可靠性好，適應小型裝載機使用。⒒驅(qū)動方式：后橋驅(qū)動?？紤]到直接采用小四輪的傳動系，結構簡單，降低制造成本，采用單橋驅(qū)動。不足之處：影響牽引力的發(fā)揮，但對吉林大學本科畢業(yè)設計說明書5額定載重量為 500㎏的裝載機，發(fā)動機僅為 15HP，基本可以滿足裝載散裝物料的要求。⒓變速箱：人力換檔變速箱。這種變速箱是靠操縱桿件及撥叉夾撥動齒輪，使不同齒輪嚙合，對嚙合換擋，換擋時，必須切斷動力，并且有沖擊。但其結構簡單，制造容易，適用于小型機械傳動裝載。2.3 發(fā)動機型號：SD1100ND 型ⅰ）臥式、單缸、四沖程ⅱ）缸徑×引程：100×115mmⅲ）額定轉速及功率：2200r/min，11KWⅳ）最大扭矩及轉速：450N?m，1600～1700r/minⅴ）燃油消耗率：250.2KW/hⅵ）凈重：185㎏ⅶ）冷卻及啟動方式：冷凝，電啟動2.4 液壓系統(tǒng)⒈考慮到小型裝載機，柴油機功率不大，采用工作裝置和轉向系統(tǒng)共泵的方案。選用齒輪泵：CB—G1025q=25.4ml/r， η 額 =200rpm，n max=3000rpm，P=16Mpa⒉多路換向閥額定壓力：P=16Mpa額定流量：Q=63L/min型號：DL —b15L—Tw—GL—GC⒊油缸動臂缸：HSGL01—50/28E—1101第二章 總體設計6鏟斗缸：HSGL01—63/35E—130r轉向缸：HSGL01—40/22E—2801系統(tǒng)壓力：P=12.5MPa吉林大學本科畢業(yè)設計說明書7第三章 工作裝置設計3.1 概述裝載機的鏟掘和裝卸物料作業(yè)是通過工作裝置的運動實現(xiàn)的，裝載機的工作裝置是由鏟斗、動臂、搖臂、連桿及轉斗油缸和動臂油缸組成。鏟斗與動臂及通過連桿或托架與轉斗油缸鉸接，用以裝卸物料；動臂與車架及與動臂油缸鉸接，用以升降鏟斗。鏟斗的翻轉和動臂的升降采用液壓操縱。3.2 鏟斗基本參數(shù)的確定3.2.1 Bg 的確定Bg 要大于裝載機每邊輪胎寬度 5～10cm，則Bg=1374mm3.2.2 回轉半徑 R0= 0 2001{.5(cos)in[.5(1)]}8pgzk ctgbB????????圖 3-1 鏟斗基本參數(shù)簡圖第三章 工作裝置設計8VP /VH =1.2 VP=1.2VH=0.3m3 VH =0.25 m3B0=1346mm λ g=1.4 λ z =1.1λ k =0.12 λ b=0.35 υ 1=10°υ 0=52°則 R 0=615mm斗底長度 lg： lg=（1.4～1.5R 0=860mm后斗壁長度 lz： lz=1.1R0=676.5mm擋板高度 lk： lk=0.12R0=70mm鏟斗圓弧半徑 R1： R1=0.35R0=190mm鏟斗與動臂鉸銷距斗底高度 hg： hg=20mm鏟斗側壁切削刃相對斗底的傾角 α 0： α 0=60°切削刃的切削尖角 δ 0： δ 0=30°3.2.3 鏟斗斗容的計算吉林大學本科畢業(yè)設計說明書9圖 3-2 斗容計算圖⑴幾何斗容對于有擋板的鏟斗：VP=SB0－ a2b3式中 B0=1346mm a=30mm b=595mmS=S 梯形 CDEB+SΔABG + SΔGEF +S 弧 AGF=0.10+0.019+0.039=0.158m2VP =0.158×1.346+ ×0.032×0.5953=0.213m3⑵額定斗容VH= VP + B0－ （a＋c）28b26=0.213+0.06-0.011=0.262m這與假設的參數(shù)基本一致，所選參數(shù)正確，無須改動。3.3 動臂設計3.3.1 動臂長度和形狀的確定⑴由已知條件：Hsmax=1900mm lsmin=832mm β=45°HA=1300mm 作圖如下：第三章 工作裝置設計10圖 3-3 動臂計算圖⑵動臂長度 lD 的確定=Dl 2 2' '0max0min[cos()][sin()]sAsBlRHR????????式中 =832mm =810mm =1900mm =1300mmis s A=Dl 2 2832615819365i? ?=1690mm這與優(yōu)化設計所得 1640 相差不多。⑶動臂的形狀與結構采用曲線型，斷面結構型式為單板式，結構簡單，工藝性好，但其強度和剛度低。3.3.2 連桿機構設計⒈設計要求：從保證理想的完成鏟掘、運輸及卸載作業(yè)要求出發(fā)，對連桿的設計提出下列要求：⑴動臂從最低到最大卸載高度的提升過程中，保證滿載時鏟斗中的物料不撒落，鏟斗后傾角 α 的變化盡量小（不超過 15°） ，鏟斗在地面時后傾角取 α 1=42°～46°，最大卸載高度通常取 α ’=47°～61°.吉林大學本科畢業(yè)設計說明書11⑵在動臂提升高度范圍內(nèi)的任一位置，鏟斗的卸載角 β≥45°，以保證能卸凈物料。⑶作業(yè)時與其它構件無運動干涉。⑷使駕駛員工作方便安全，視野寬闊。⑸為保證連桿機構具有較高的力傳遞效率，在設計連桿機構的構件尺寸時，應盡可能使主動桿件與被動桿件所確定的傳動角在不超過 90°的情況下盡量取大一些。圖 3-4 反轉式連桿機構工作裝置⒉連桿尺寸鉸點位置的確定連桿與鏟斗鉸點 C 的位置影響連桿的受力和轉斗油缸的行程。通常 BC 與鏟斗回轉半徑之間的夾角 Ψ=92° a=0.14 lD=230mm搖臂和連桿 CD 要傳遞較大的插入和轉斗阻力，彎曲搖臂的夾角一般不大于 30°，搖臂與動臂的的鉸點 E 布置在動臂兩鉸點連線 AB中部 le 偏上 m 處，設計時取 le=（0.45～0.50）l D m=（0.11 ～0.18 ）l D第三章 工作裝置設計12e=（0.22～0.24）l D c=（0.29～0.32）l D由此確定連桿 CD 的長度 b，轉斗油缸與車架鉸接點的位置 G 及行程，則 la=280 lb =548 lc =464 m=318 e=352 b=5703.4 工作裝置強度計算3.4.1 工作裝置強度計算位置的確定分析裝載機鏟掘運輸，提升及卸載等作業(yè)過程，發(fā)現(xiàn)裝載機在水平面上鏟掘物料時，工作裝置受力最大。3.4.2 工作裝置典型工況的選擇及外載荷的確定⒈裝載機沿水平面運動，工作裝置油缸閉鎖，鏟斗插入料堆，此時認為物料對鏟斗的阻力水平作用在切削刃上。⒉鏟斗水平插入料堆足夠深度后，裝載機停止運動，向后轉斗或者提升動臂，此時認為鏟掘阻力垂直作用在切削刃上。⒊裝載機在水平面上勻速運動，鏟斗水平插入料堆一定深度后，邊插入邊轉斗或者邊插入邊提升動臂，此時認為物料對鏟斗的水平阻力和垂直阻力同時作用在切削刃上。⑴水平插入力 Px 的確定Px=0.6×最大牽引力=0.6×9000=5400N⑵掘起力 P z=8820N3.4.3 受力分析和強度計算⑴鏟斗受力分析取鏟斗為分離體，受力如圖所示吉林大學本科畢業(yè)設計說明書13圖 3-5 鏟斗受力圖已知數(shù)據(jù)列表如下（單位 mm N）表 3-1 已知數(shù)據(jù)L1 L2 h1 h2 α c Px Pz GD660 215 70 270 7° 5400 8820 450由 =0，得BM?+ + ﹣ =0xP1z1DG2Lc2h= （ + + ）c2hx1z1D= （5400×20+8820×660+450×215）70=23.32kN=cxPosc?=23.32× 7?=23.14kN第三章 工作裝置設計14=czPsinc?=23.32× 7?=2.84kN由 =0，得z?﹣ ﹣ ﹢2 ﹢ =0zPDGBcz= （ ﹢ ﹣ ）B12z= （8820﹢450﹣2840）=6430N由 =0，得x?﹣2 ﹢ =0xPBC= （ ﹢ ）12x= （5400﹢23140）=14270N=BP2xz?= 2643017=15652N=B?1cosB?= 1427056=19.9°吉林大學本科畢業(yè)設計說明書15計算結果列表如下：表 3-2節(jié)點 X z P αB 14270N 6430N 15652N 7°C 23140N 2840N 23320N 19.9°⑵拉桿受力分析拉桿為二力構件，兩端受等值拉力PD=PC=23320Nα D=α=7 °⑶搖臂受力分析取搖臂為分離體時，受力如圖所示：第三章 工作裝置設計16圖 3-6 搖臂受力圖已知數(shù)據(jù)列表如下：單位（mm，N）表 3-3L1 L2 h1 h2 α D α F PD255 180 270 270 7° 17° 23320由 =0，得EM?（ ）﹣ （ ）FP22cossinFF??DP11cossinDDL??=0=F1122cossinFFh?D= ×23320705icos8sn??=22437N=FxPsF?=22437×co17?=21456.6N=FzsinF=22437× ?=6560N= =23140NDxC= =2840Nz由 =0，得x?－ ＋ － =0FxED吉林大學本科畢業(yè)設計說明書17= ＋ExFD=21456.6＋23140=44596.6N由 =0，得z?－ ＋ － =0FzED= ＋ F=2840＋6560=9400N=EP2xz?= 224596.0=45576.5N=E?1cosE?= 14596.7=12°計算結果列表如下（單位 mm，N）：表 3-4節(jié)點 x z P ?D 23140 2840 23320 19.9°E 44596.6 9400 45576.5 12°F 21456.6 6560 22437 17°⑷動臂的受力分析取動臂為分離體，其受力如圖所示：第三章 工作裝置設計18圖 3-7 動臂受力圖由 =0，得AM?－ ×（ ）HP32cossinHHhL??－ － － ＋ =01Bx1zEx2z=H32cossinHH??=147036401384596.714086cossin2??????=－73177.8N與所設方向相反=HxcosHP?吉林大學本科畢業(yè)設計說明書19=73177.8×cos20?=68764.6N=HzsinHP?=73177.8× ?=25028.3N由 =0，得x?－ ＋ ＋ =0BxEAHx= － －AB=44596.6－68764.6－14270=18438N由 =0，得z?－ － ＋ － =0BzEHAz= ＋ －A=6430＋9400－25028.3=－9198.3N=AP2xz?= 218439.=20605.1N=A?1cosA?第三章 工作裝置設計20= 1843cos2065.?=26.5°動臂受力列表如下（單位 N，°）：表 3-5鉸點 x z P αB 14270 6430 15652 7°E 44596.6 9400 45576.5 12°H 68764.6 25028.3 73177.8 20°A 18438 9198.3 20605.1 26.5°3.4.4 動臂強度計算圖 3-8 動臂計算圖⑴內(nèi)力計算根據(jù)上圖，計算各段內(nèi)力：軸力 N，剪力 Q 和彎矩 M吉林大學本科畢業(yè)設計說明書210—1 段N=－ ＋Bxcos35?Bzsin?=－14270× ＋6430×?i35?=－8001NQ=－ －Bxsin?Bzcos?=－13452N=00M=－ ×15－ ×221左 BxBz=－355.5 kNcm?1—2 段N=－ ＋Bxcos63?Bzsin?=－14270× ＋6430×?i63?=－8850NQ=－ －Bxsin?Bzcos?=－14270× －6430×??=－15.6N= =355.51M右 1左 kNcm?=－ ×57－ ×42.52左 BxBz=－14270×57－6430×42.5=1086.7 kNc?第三章 工作裝置設計222—3 段N=（－ ＋ ） －（ － ）BxHcos49?BzHsin49?=（－ 14270＋68764.6） －（6430－25028.3）?sin49?=21715NQ=（ － ） ＋（ － ）HxBsin49?BzHcos49?=28926N= ＋8.52M右 2左 H=1086.7＋8.5×25028.3=1107.7 kNcm?3—4 段N= －Axcos45?Azsin?=6533.7NQ=（ ＋ ）Asi?=（18438＋9198.3）× in45?=119542N=－65 －683M右 Axz=－1824 kNcm?= ＋30.83左 3右 E=1541 ?吉林大學本科畢業(yè)設計說明書23內(nèi)力 N、Q、M 如下圖所示：圖 3-9 動臂 N 圖圖 3-10 動臂 Q 圖第三章 工作裝置設計24圖 3-11 動臂 M 圖⑵應力計算校核動臂 I-I～IV-IV 截面的強度，其截面位置和截面形狀由圖繪出：圖 3-12 動臂截面計算圖