3927 裝載機工作裝置結構設計

3927 裝載機工作裝置結構設計,裝載,機工,裝置,結構設計 河南理工大學本科畢業(yè)設計（論文）中期檢查表指導教師： 張海 職稱： 副教授 所在院（系）： 機械與動力工程學院 教研室（研究室）： 機械設計教研室 題 目 裝載機工作裝置結構設計學生姓名 張娜 專業(yè)班級 08 機設 2 班 學號 0828080114一、選題質量：（主要從以下四個方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標，能否體現(xiàn)綜合訓練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟、社會、文化及實驗室建設等實際的結合程度）本題目為裝載機工作裝置設計，主要涉及對零件結構的工藝分析，選材，裝載機的選擇，利用 PROE 建模等，本設計與我本科階段所學專業(yè)知識緊密相連，符合專業(yè)培訓目標，題目的難度與工作量都比較適中，本題目與日常生產(chǎn)，科研等實際結合程度非常大，在做本設計時，需要查閱各種資料，完成很多難題。通過這次設計的的鍛煉能夠很大程度運用綜合的鍛煉我的知識的能力，為以后在這方面的創(chuàng)新打下結實的基礎。二、開題報告完成情況：我認真分析了選題，通過調(diào)查和親自去工廠里實習，非常明確自己的課題設計方向與內(nèi)容，在實習中通過對裝載機工作過程認真分析，認為開題報告完成的比較順利。三、階段性成果：1.通過查閱有關資料和文獻對設計的主要內(nèi)容有了一個系統(tǒng)的了解。2.對裝載機工裝裝置原理有了一個清醒的認識。3.對涉及的整體思路有個初步方案。4.各子控制系統(tǒng)正在設計中。5.順利完成開題報告設計日志緊隨設計進度進行。6.系統(tǒng)控制大體框架基本完成。7.圖形正在繪制過程中。4、存在主要問題：1.對各工作原理還不是很熟悉，需要進一步學習。2.對系統(tǒng)中各元件的選型還沒確定；對各元件參數(shù)的整體還不確定。3.整體設計方案漏洞瑕疵比較多，需要進一步改進。4.繪圖軟件應用不是很熟練，需要加強練習。5.對論文格式排版還不能完全符合要求，需要進一步細化。五、指導教師對學生在畢業(yè)實習中，勞動、學習紀律及畢業(yè)設計（論文）進展等方面的評語指導教師： （簽名）年 月 日1河南理工大學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告題目名稱 裝載機工作裝置結構設計學生姓名 張娜 專業(yè)班級 機設 2 班 學號 0828080114一、 選題的目的和意義：自 90 年代以來，國內(nèi)外工程機械進入了一個新的發(fā)展時期，工程機械產(chǎn)品以信息技術為先導，在發(fā)動機燃料燃燒與電控、液壓控制系統(tǒng)、自動操縱、可視化駕駛、精確定位與作業(yè)、故障診斷與監(jiān)控、節(jié)能與環(huán)保等方面，進行了大量的研究，開發(fā)出許多新結構（或系統(tǒng)）和新產(chǎn)品，提高了工程機械的高科技含量，促進了工程機械的發(fā)展。裝載機是一種用途十分廣泛得工程機械，它可以用來鏟裝、搬運、卸載、平整散裝物料，也可以對巖石硬土等進行輕度得鏟掘工作，因此，它被廣泛應用于建筑、公路、鐵路、水電、港口、礦山及國防等工程中，對加快工程建設速度、減輕勞動強度、提高工程質量、降低工程成本具有重要作用，所以裝載機在國內(nèi)外不論是品種或是在產(chǎn)量方面都得到迅速發(fā)展，成為工程機械得主要品種之一。而合理的工作裝置結構更能起到事半功倍之成效。二、 主要參考文獻與資料獲得情況：[1] 王國彪·楊力夫·編著·工作裝置優(yōu)化設計：機械工業(yè)出版社， 1996[2] 吉林工業(yè)大學工程機械教研室. 輪式裝載機設計（M） . 北京：中國建筑工業(yè)出版社. 1982. 11：63－85[3] 井下鏟斗式裝載機·機械工業(yè)出版社[4] 周復光. 鏟土運輸機械設計與計算(M). 北京：水利水電出版社 . 1988. 6：99－143[5] 張瑞肖. ZL50 輪式裝載機工作裝置的改進（J）. 機械產(chǎn)品與科技 . 2005,1(1)：29－30[6] 王玉良. 挖掘裝載機五合一鏟斗設計剖析. 建筑機械化 .2005,26(3)：18－20[7] 曹旭陽, 張衛(wèi)虎, 王國彪. ZL30C 裝載機工作裝置的改進設計. 建筑機械. 2005, 1(1) ：93－94,103[8] 寧濤·王飛·岳榮剛·中文版 Pro／E4.0 基礎教程，清華大學出版社[9] 岳榮剛·徐小榮·朱敬， Pro／E3.0 機械設計 100 例，電子工業(yè)出版社[10] 王國標. 裝載機工作裝置優(yōu)化設計（M）. 北京：機械工業(yè)出版社 . 1998. 5[11] 成大先. 機械設計手冊（單行本）[M]. 北京：化學工業(yè)出版社， 2004.5[13] 楊占敏 王智明 張春秋 等. 輪式裝載機. 北京：化學工業(yè)出版社， 2005.82[14] 機械設計手冊軟件版 R2.0 . 北京：機械工業(yè)出版社.[15] 李健成. 礦山裝載機械設計. 北京：機械工業(yè)出版社, 1989.5[16] 其它網(wǎng)絡檢索到的相關資料畢業(yè)設計（論文）進度安排（按周說明）1．調(diào)研、收集資料 4.2~4.12 2．熟悉軟件、擬訂研究方案 4.4~4.25 3．研究方案具體實施 4.18~5.18 4．撰寫計算說明書、完成圖紙繪制 5.18~5.28 5．準備畢業(yè)答辯 5.28~6.2 6．畢業(yè)答辯 6.2三、 指導教師審批意見：指導教師： （簽名）年 月 日 3河南理工大學本科畢業(yè)設計（論文）中期檢查表指導教師： 張海 職稱： 副教授 所在院（系）： 機械與動力工程學院 教研室（研究室）： 機械設計教研室 題 目 裝載機工作裝置結構設計學生姓名 張娜 專業(yè)班級 08 機設 2 班 學號 0828080114一、選題質量：（主要從以下四個方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標，能否體現(xiàn)綜合訓練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟、社會、文化及實驗室建設等實際的結合程度）本題目為裝載機工作裝置設計，主要涉及對零件結構的工藝分析，選材，裝載機的選擇，利用 PROE 建模等，本設計與我本科階段所學專業(yè)知識緊密相連，符合專業(yè)培訓目標，題目的難度與工作量都比較適中，本題目與日常生產(chǎn)，科研等實際結合程度非常大，在做本設計時，需要查閱各種資料，完成很多難題。通過這次設計的的鍛煉能夠很大程度運用綜合的鍛煉我的知識的能力，為以后在這方面的創(chuàng)新打下結實的基礎。二、開題報告完成情況：我認真分析了選題，通過調(diào)查和親自去工廠里實習，非常明確自己的課題設計方向與內(nèi)容，在實習中通過對裝載機工作過程認真分析，認為開題報告完成的比較順利。三、階段性成果：1.通過查閱有關資料和文獻對設計的主要內(nèi)容有了一個系統(tǒng)的了解。2.對裝載機工裝裝置原理有了一個清醒的認識。3.對涉及的整體思路有個初步方案。4.各子控制系統(tǒng)正在設計中。5.順利完成開題報告設計日志緊隨設計進度進行。6.系統(tǒng)控制大體框架基本完成。7.圖形正在繪制過程中。4、存在主要問題：1.對各工作原理還不是很熟悉，需要進一步學習。2.對系統(tǒng)中各元件的選型還沒確定；對各元件參數(shù)的整體還不確定。3.整體設計方案漏洞瑕疵比較多，需要進一步改進。4.繪圖軟件應用不是很熟練，需要加強練習。5.對論文格式排版還不能完全符合要求，需要進一步細化。五、指導教師對學生在畢業(yè)實習中，勞動、學習紀律及畢業(yè)設計（論文）進展等方面的評語指導教師： （簽名）年 月 日1河南理工大學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告題目名稱 裝載機工作裝置結構設計學生姓名 張娜 專業(yè)班級 機設 2 班 學號 0828080114一、 選題的目的和意義：自 90 年代以來，國內(nèi)外工程機械進入了一個新的發(fā)展時期，工程機械產(chǎn)品以信息技術為先導，在發(fā)動機燃料燃燒與電控、液壓控制系統(tǒng)、自動操縱、可視化駕駛、精確定位與作業(yè)、故障診斷與監(jiān)控、節(jié)能與環(huán)保等方面，進行了大量的研究，開發(fā)出許多新結構（或系統(tǒng)）和新產(chǎn)品，提高了工程機械的高科技含量，促進了工程機械的發(fā)展。裝載機是一種用途十分廣泛得工程機械，它可以用來鏟裝、搬運、卸載、平整散裝物料，也可以對巖石硬土等進行輕度得鏟掘工作，因此，它被廣泛應用于建筑、公路、鐵路、水電、港口、礦山及國防等工程中，對加快工程建設速度、減輕勞動強度、提高工程質量、降低工程成本具有重要作用，所以裝載機在國內(nèi)外不論是品種或是在產(chǎn)量方面都得到迅速發(fā)展，成為工程機械得主要品種之一。而合理的工作裝置結構更能起到事半功倍之成效。二、 主要參考文獻與資料獲得情況：[1] 王國彪·楊力夫·編著·工作裝置優(yōu)化設計：機械工業(yè)出版社， 1996[2] 吉林工業(yè)大學工程機械教研室. 輪式裝載機設計（M） . 北京：中國建筑工業(yè)出版社. 1982. 11：63－85[3] 井下鏟斗式裝載機·機械工業(yè)出版社[4] 周復光. 鏟土運輸機械設計與計算(M). 北京：水利水電出版社 . 1988. 6：99－143[5] 張瑞肖. ZL50 輪式裝載機工作裝置的改進（J）. 機械產(chǎn)品與科技 . 2005,1(1)：29－30[6] 王玉良. 挖掘裝載機五合一鏟斗設計剖析. 建筑機械化 .2005,26(3)：18－20[7] 曹旭陽, 張衛(wèi)虎, 王國彪. ZL30C 裝載機工作裝置的改進設計. 建筑機械. 2005, 1(1) ：93－94,103[8] 寧濤·王飛·岳榮剛·中文版 Pro／E4.0 基礎教程，清華大學出版社[9] 岳榮剛·徐小榮·朱敬， Pro／E3.0 機械設計 100 例，電子工業(yè)出版社[10] 王國標. 裝載機工作裝置優(yōu)化設計（M）. 北京：機械工業(yè)出版社 . 1998. 5[11] 成大先. 機械設計手冊（單行本）[M]. 北京：化學工業(yè)出版社， 2004.5[13] 楊占敏 王智明 張春秋 等. 輪式裝載機. 北京：化學工業(yè)出版社， 2005.82[14] 機械設計手冊軟件版 R2.0 . 北京：機械工業(yè)出版社.[15] 李健成. 礦山裝載機械設計. 北京：機械工業(yè)出版社, 1989.5[16] 其它網(wǎng)絡檢索到的相關資料畢業(yè)設計（論文）進度安排（按周說明）1．調(diào)研、收集資料 4.2~4.12 2．熟悉軟件、擬訂研究方案 4.4~4.25 3．研究方案具體實施 4.18~5.18 4．撰寫計算說明書、完成圖紙繪制 5.18~5.28 5．準備畢業(yè)答辯 5.28~6.2 6．畢業(yè)答辯 6.2三、 指導教師審批意見：指導教師： （簽名）年 月 日 3裝載機裝載機是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設工程的土石方施工機械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝配還可進行推土、起重和其他物料如木材的裝卸作業(yè)。在道路、特別是在高等級公路施工中，裝載機用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場的集料與裝料等作業(yè)。此外還可進行推運土壤、刮平地面和牽引其他機械等作業(yè)。由于裝載機具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優(yōu)點，因此它成為工程建設中土石方施工的主要機種之一。 中 國 裝 載 機 行 業(yè) 的 發(fā) 展中國現(xiàn)代輪式裝載機起始于 20 世紀 60 年代中期的 Z435 型。 柳 工 Z435該機為整體機架、后橋轉向。經(jīng)過幾年的努力，在吸收當時世界最先進的輪式裝載機技術的基礎上，開發(fā)成功了功 率 為 162KW 的鏟接式輪式裝載機，定型為 Z450(即后來的 ZL50)，并于 1971 年 12月 18 日正式通過專家鑒定。就這樣誕生了中國第一臺鉸接式輪式裝載機，從而開創(chuàng)了中國裝載機行業(yè)形成與發(fā)展的歷史。Z450 型裝載機具有液力機械傳動、動 力 換擋、雙橋驅動、液壓操縱、鉸接式動力轉向、氣推油加力制動等現(xiàn)代輪式裝載機的基本結構，為當時世界先進水平。也基本上代表了中國第一代輪式裝載的基本結構。該機在總體性能方面具有動力性好，插入力有掘起力大、機動靈活、操縱輕便、作業(yè)效率高等一系列優(yōu)點。1978 年，天工所根據(jù)機械部的要求，制訂出以柳 工 Z450 為基型的中國輪式裝載機系列標準。制訂標準時，保留用 Z 代表裝載機，用 L 取代“4”代表輪式，改Z450 為 ZL50，就這樣制訂出了以柳工 ZL50 型為基型的中國 ZL 輪式裝載機系列標準，這是中國裝載機發(fā)展史上的重大轉折點。該標準制訂出來后按當時的行業(yè)分工，柳工、廈工制造 ZL40 以上的大中型輪式裝載機，成工、宜工制造 ZL30 以下的中小型輪式裝載機，逐步形成了柳工、廈工、成工和宜工當時的裝載機四大骨干企業(yè)。到 70 年代末、80 年代初中國裝載機制造企業(yè)已增加至 20 多家，初步形成了中國裝載機行業(yè)。到目前為止，中國輪式裝載機已經(jīng)發(fā)展到了第三代，但最基本的結構仍然是由 Z450(ZL50)演變而來。第二代變化不很大，第三代變化稍大一些。2001 年中國裝載機全行業(yè)總銷售量已突破 3 萬臺，居世界裝載機市場的前列。因此，目前中國已經(jīng)成了世界上裝載機產(chǎn)銷大國。2006 年中國裝載機行業(yè)全行業(yè)總銷售量為 129，793 臺，比 2005 年的 112，527 臺，增長了 15.3%，凈增了 17266 臺，其凈增量超過了中國裝載機行業(yè)“八五” 以前任何一年的總銷售量，可以說 2006 年中國裝載機行業(yè)又是一個紅紅火火的豐收年。2007 年 1-11 月，裝載機 26 家主要企業(yè)累計銷量為143794 臺，同比（ 109397 臺）增加 34397 臺，增幅為 31.4%；累計出口為 8606 臺，占累計銷量的 6.0%，同比（ 3234 臺）增加5372 臺，增幅達 166.1%。2008 年，中國裝載機行業(yè)增速不減，1-7月，全國裝載機累計銷量為 12.0449 萬臺，同比增幅達 30.5%。中國裝載機工業(yè)在發(fā)展的同時，一些問題也日益顯露出來。特別是行業(yè)進入門檻極低，價格惡性競爭導致企業(yè)盈利能力低下，營銷理念缺失，市場難以拓展，產(chǎn)品質量及可靠性差，此外，產(chǎn)品及組織結構老化以及服務升級增加的成本難以消化等因素嚴重等制約了行業(yè)的進一步發(fā)展和品質的提高。因此，中國裝載機企業(yè)必須抓住新的發(fā)展形勢，在產(chǎn)品研發(fā)上體現(xiàn)差異化戰(zhàn)略和成 本 領 先 戰(zhàn) 略 ，繼續(xù)加強行業(yè)以企業(yè)國家級技術中心和高校及科研院所為主體的科研開發(fā)體系建設，打造價值鏈營銷，加強品牌建設，提升品牌價值，只有這樣才能在新形勢下立 于 不 敗 之 地 。中國最大輪式裝載機是徐工LW1200K。 2010 年 11 月 23 日，在 baumachina2010 展會隆重舉辦之際，徐工科技震撼推出國內(nèi)最大噸位裝載機——LW1200K，并當場銷售，在二十一世紀第二個十年到來之際，引領中國裝載機產(chǎn)品技術發(fā)展進入新時代。LW1200K 的問世，使徐工和歐、美企業(yè)并列，成為全球有能力開發(fā)該級別產(chǎn)品的四大巨頭之一。LW1200K 裝載機是徐工立足市場需求，瞄準國際高端技術主流，自主研制開發(fā)的新產(chǎn)品，是中國目前最大噸位的輪式裝載機，擁有國際先進技術，裝備國際一流部件，體現(xiàn)質量、安全和環(huán)保的價值觀念。并順利通過了由吉林 大 學 、北 京 理 工 大 學 、東 南 大 學 、中 國 礦 業(yè) 大 學 等多名行業(yè)專家的鑒定。鑒定委員會給予了高度評價，并一致認為“是國內(nèi)裝載機行業(yè)的一次重大技術提升和突破，對打破國外大型裝載機的絕對壟斷局面，推動中國裝載機行業(yè)的技術進步，引領裝載機行業(yè)朝著高可靠性、高技術含量、高性能、大噸位的方向發(fā)展具有劃時代的意義” 。 用 途　　裝載機主要用來鏟、裝、卸、運土和石料一類散狀物料，也可以對巖石、硬土進行輕度鏟掘作業(yè)。如果換不同的工作裝置，還可以完成推土、起重、裝卸其他物料的工作。在公路施工中主要用于路基工程的填挖，瀝青和水泥混凝土料場的集料、裝料等作業(yè)。由于它具有作業(yè)速度快，機動性好，操作輕便等優(yōu)點，因而發(fā)展很快，成為土石方施工中的主要機械。 分 類常用的單斗裝載機，按發(fā) 動 機 功 率 ，傳動形式，行走系結構，裝載方式的不同進行分類。1、發(fā)動機功率：①功率小于 74kw 為小型裝載機。②功率在 74～147kw 為中型裝載機 　?、酃β试?47～515kw 為大型裝載機；④功率大于 515kw 為特大型裝載機。2、傳動形式：①液力—機械傳動，沖擊振動小，傳動件壽命長，操縱方便，車速與外載間可自動調(diào)節(jié)，一般在中大型裝載機多采用；②液力傳動：可無級調(diào)速、操縱間便，但啟動性較差，一般僅在小型裝載機上采用；③電力傳動：無級調(diào)速、工作可靠、維修簡單、費用較高，一般在大型裝載機上采用。3、行走結構：①輪 胎 式：質量輕、速度快、機動靈活、效率高、不易損壞路面、接地比壓大、通過性差、但被廣泛應用；②履帶式：接地比壓小，通過性好、重心低、穩(wěn)定性好、附著力強、牽引力大、比切入力大、速度低、靈活性相對差、成本高、行走時易損壞路面。4、裝卸方式：①前卸式：結構簡單、工作可靠、視野好，適合于各種作業(yè)場地，應用較廣；② 回轉式：工作裝置安裝在可回轉 360O 的轉臺上，側面卸 載不需要調(diào)頭、作業(yè)效率高、但結構復雜、質量大、成本高、側面穩(wěn)性較差，適用于較俠小的場地。③后卸式：前端裝、后端卸、作業(yè)效率高、作業(yè)的安全性欠好。 選 用 原 則1、機型的選擇：主要依據(jù)作業(yè)場合和用途進行選擇和確定。一般在采石場和軟基地進行作業(yè)，多選用履帶式裝載機；2、動力的選擇：一般多采用工程機械用柴 油 發(fā) 動 機 ，在特殊地域作業(yè)，如海拔高于 3000m 的地方，應采用特殊的高原型柴油發(fā)動機；3、傳動型式的選擇：一般選用液力— 機械傳動。其中關 鍵 部 件 是變矩器形式的選擇。目前中國生產(chǎn)的裝載機多選用雙渦 輪 、單級兩相液力度矩器。4、在選用裝載機時，還要充分考慮裝載機的制動性能，包括多個在制動、停車制動和緊急制動三種。制動器有蹄式、鉗盤式和濕式多片式三種。制動器的驅動機構一般采用加力裝置，其動力源有壓縮空氣，氣頂油和液壓式三種。目前常用的是氣頂油制動系統(tǒng)，一般采用雙回路制動系統(tǒng)，以提高行駛的安全性。 主 要 部 件包括發(fā) 動 機 ，變 矩 器 ，變速箱，前、后驅動橋，簡稱四大件 。1. 發(fā)動機。2. 變矩器上有三個泵，工作泵（供應舉升，翻斗壓力油）轉向泵（供應轉向壓力油）變速泵也稱行走泵（供 應變矩器，變速箱壓力油） ，有些機型轉向泵上還裝有先導泵（供應操縱閥先導壓力油） 。3..工作液壓油路，液壓油箱，工作泵，多路閥，舉升油 缸和翻斗油缸。4. 行走油路：變速箱油底殼油，行走泵，一路進變矩器一路進檔位閥，變速箱離 合 器 。 5. 驅動：傳動軸，主差速器，輪邊減速器。6. 轉向油路：油箱，轉向泵，穩(wěn)流閥（或者優(yōu) 先 閥 ）轉向器，轉向油缸。7. 變速箱有一體的（行星式）和分體的（定軸式）兩種。 工 作 裝 置裝載機的鏟掘和裝卸物料作業(yè)是通過其工作裝置的運動來實現(xiàn)的。裝載機工作裝置由鏟斗 1、動臂 2、連桿 3、搖臂 4 和轉斗油缸5、動臂油缸 6 等組成。整個工作裝置鉸接在車架 7 上。鏟斗通過連桿和搖臂與轉斗油缸鉸接，用以裝卸物料。動臂與車架、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。裝載機作業(yè)時工作裝置應能保證：當轉斗油缸閉鎖、動臂油缸舉升或降落時，連桿機構使鏟斗上下平動或接近平動，以免鏟斗傾斜而撒落物料；當動臂處于任何位置、鏟斗繞動臂鉸點轉動進行卸料時，鏟斗傾斜角不小于 45°，卸料后動臂下降時又能使鏟斗自動放平。綜合國內(nèi)外裝載機工作裝置的結構型式，主要有七種類型，即按連桿機構的構件數(shù)不同，分為三桿式、四桿式、五桿式、六桿式和八桿式等；按輸入和輸出桿的轉向是否相同又分為正轉和反轉連桿機構等。土方工程用裝載機鏟斗結構，其斗體常用低碳、耐磨、高強度鋼板焊接制成，切削刃采用耐磨的中錳合金鋼材料，側切削刃和加強角板都用高強度耐磨鋼材料制成。鏟斗切削刀的形狀分為四種。齒形的選擇應考慮插入阻力、耐磨性和易于更換等因素。齒形分尖齒和鈍齒，輪胎式裝載機多采用尖形齒，而履帶式裝開機多采用鈍形齒。斗齒數(shù)目視斗寬而定，斗齒距一般為 150-300mm。斗齒結構分整體式和分體式兩種，中小型裝載機多采用整體式，而大型裝載機由于作業(yè)條件差、斗齒磨損嚴重，常采用分體式。分體式斗齒分為基本齒 2 和齒尖 1 兩部分，磨損后只需要更換齒尖。 裝 載 機 技 術 的 認 可1.裝載機駕駛技術操作證由各地安監(jiān)局發(fā)證。2.裝載機維修技術由技術監(jiān)督局發(fā)證。 變 頻 器 在 裝 載 機 上 的 節(jié) 能 改 造 應 用裝載機在啟動時，電機的電流會比額定高 5-6 倍的，不但會影響電機的使用壽命而且消耗較多的電量.系統(tǒng)在設計時在電機選型上會留有一定的余量，電機的速度是固定不變，但在實際使用過程中，有時要以較低或者較高的速度運行，因此進行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實現(xiàn)電機軟啟動、通過改變設備輸入電壓頻率達到節(jié)能調(diào)速的目的，而且能給設備提供過流、過壓、過載等保護功能。國內(nèi)比較有名氣變頻器廠家有三晶、英威騰等。 國 內(nèi) 輪 式 裝 載 機 發(fā) 展 趨 勢國產(chǎn)輪式裝載機正在從低水平、低質量、低價位、滿足功能型向高水平、高質量、中價位、經(jīng)濟實用型過渡。從仿制仿造向自主開發(fā)過渡，各主要廠家不斷進行技術投入，采用不同的技術路線，在關鍵部件及系統(tǒng)上技術創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設計雷同，無自己特色和優(yōu)勢的現(xiàn)狀，從低水平的無序競爭的怪圈中脫穎而出，成為裝載機行業(yè)的領先者。 （1）大型和小型輪式裝載機，在近幾年的發(fā)展過程中，受到客觀條件及市場總需求量的限制。競爭最為激烈的中型裝載機更新速度將越來越快。 （2）根據(jù)各生產(chǎn)廠家的實際情況，重新進行總體設計，優(yōu)化各項性能指標，強化結 構 件 的強度及剛度，使整機可靠性得到大步提高。 （3）細化系統(tǒng)結構。如動力系統(tǒng)的減振、散熱系統(tǒng)的結構優(yōu)化、工作裝置的性能指標優(yōu)化及各鉸點的防塵、工 業(yè) 造 型 設 計 等。 （4）利用電子技術及負荷傳感技術來實現(xiàn)變速箱的自動換擋及液壓變量系統(tǒng)的應用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機作業(yè)成本。 （5）提高安全性、舒適性。駕駛室逐步具備FOPS&ROPS 功能，駕駛室內(nèi)環(huán)境將向汽車方向靠攏，方向盤、座椅、各操縱手柄都能調(diào)節(jié)，使操作者處于最佳位置工作。 （6）降低噪聲和排放，強化環(huán)保指標。隨著人們環(huán)保意識的增強，降低裝載機噪聲和排放的工作已迫在眉捷，現(xiàn)在許多大城市已經(jīng)制定機動車的噪聲和排放標準，工程建設機械若不符合排放標準，將要限制在該地區(qū)的銷售。 （7）廣泛利用新材料、新工藝、新技術，特別是機、電、液一體化技術，提高產(chǎn)品的壽命和可靠性。 （8）最大限度地簡化維修盡量減少保養(yǎng)次數(shù)和維修時間，增大維修空間，普遍采用電子 監(jiān) 視 及監(jiān)控技術，進一步改善故障診斷系統(tǒng)，提供司機排除問題的方法。 1、 一 般 安 全 注 意 事 項①駕駛員及有關人員在使用裝載機之前，必須認真仔細地閱讀制造企業(yè)隨機提供的使用維護說明書或操作維護保養(yǎng)手冊，按資料規(guī)定的事項去做。否則會帶來嚴重重果和不必要的損失。②駕駛員穿戴應符合安全要求，并穿載必要的防護設施。③在作業(yè)區(qū)域范圍較小或危險區(qū)域，則必須在其范圍內(nèi)或危險點顯示出警告標志。④絕對嚴禁駕駛員酒后或過度疲勞駕駛作業(yè)。⑤在中心鉸接區(qū)內(nèi)進行維修或檢查作業(yè)時，要裝上“防轉動桿” 以防止前、后車架相對轉動。⑥要在裝載機停穩(wěn)之后，在有蹬梯扶手的地方上下裝載機。切勿在裝載機作業(yè)或行走時跳上跳下。⑦維修裝載機需要舉臂時，必須把舉起的動臂墊牢，保證在任何維修情況下，動臂絕對不會落下。 　2、 發(fā) 動 機 啟 動 前 的 安 全 注 意 事 項①檢查并確保所有燈具的照明及各顯示燈能正常顯示。特別要檢查轉向燈及制動顯示燈的正常顯示。②檢查并確保在啟動發(fā)動機時，不得有人在車底下或靠近裝載機的地方工作，以確保出現(xiàn)意外時不會 　 　危及自己或他人的安全。 ③啟動前裝載機的變速操縱手柄應扳到空擋位置。④不帶緊急制動的制動系統(tǒng)，應將手制動手柄板到停車位置。 　?、葜荒茉诳諝饬鲃雍玫膱鏊鶈踊蜻\轉發(fā)動機。如在室內(nèi)運轉時，要把發(fā)動機的排氣口接到或朝向室外。 　　3、 發(fā) 動 機 啟 動 后 及 作 業(yè) 時 安 全 注 意 事 項 　?、?發(fā)動機啟動后，等制動氣壓達到安全氣壓時再準備起步，以確保行車時的制動安全性。有緊急制動的把緊急及停車制動閥的按鈕按下（只有當氣壓達到允許起步氣壓時，按鈕才能按下，否則按下去會自動跳起來） ，使緊急及停車制動釋放下，才能掛 I 擋起步。無緊急制動的只需將停車制動手柄放下，釋入停車制動即可起步。②清除裝載機在行走道路上的故障物，特別要注意鐵塊、溝渠之類的障礙物，以免割破輪胎。③將后視鏡調(diào)整好，使駕駛員入座后能有最好的視野效果。④確保裝載機的喇叭、后退信號燈，以及所有的保 險 裝 置 能正常工作。⑤在即將起步或在檢查轉向左右靈活到位時，應先按喇叭，以警告周圍人員注意安全。⑥在起步行走前，應對所有的操縱手柄、踏板、方向盤先試一次，確定已處于正常狀態(tài)才能開始進入作業(yè)。要特別注意檢查轉向、制動是否完好。確定轉向、制動完全正常，方可起步運行。⑦行進時，將鏟斗置于離地400mm 左右高度。在山區(qū)坡道作業(yè)或跨越溝渠等障礙時，應減速、小轉角，要注意避免傾翻。當裝載面在陡坡上開始滑向一邊時，必須立即卸載，防止繼續(xù)滑下 　?、嘧鳂I(yè)時盡量避免輪胎過多、過分打滑；盡量避免兩輪懸空，不允許只有兩輪著地而繼續(xù)作業(yè)。⑨作牽引車時，只允許與牽引裝置掛接，被牽引物與裝載機之間不允許站人，且要保持一定的安全距離，防止出現(xiàn)安全事故。 　　4.停 機 時 的 安 全 注 意 事 項 　?、傺b載機應停入在平地上，并將鏟斗平放地面。當發(fā)動機熄火后，需反復多次扳動工作裝置操縱手柄，確保各液壓缸處于無壓休息狀態(tài)。當裝載機只能停在坡道上時，要將輪胎墊牢。②將各種手柄置于空擋或中間位置。③先取走電鎖鑰匙，然后關閉電源總開關，最后關閉門窗。④不準停在有明火或高溫地區(qū)，以防輪胎受熱爆炸，引起事故。⑤利用組合閥或儲氣罐對輪胎進行充氣時，人不得站在輪胎的正面，以防爆炸傷人。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計1摘 要裝載機是工程機械的主要機種之一，廣泛用于建筑、礦山、水電、橋梁、鐵路、公路、港口、碼頭等國民經(jīng)濟各部門。本文中參閱了大量的土方機械的設計參考書，其中大多數(shù)是有關裝載機方面的，有的是工作裝置單一構件的設計，有的則是整個工作裝置的設計，并且有許多有關工作裝置優(yōu)化設計方面，各參考所涉及到的裝載機雖然型號不同，研究的方法也有差異，但綜合起來基本上也概述了現(xiàn)行的設計方法。國外裝載機發(fā)展迅速，而我國裝載機在設計上存在很多問題，其中主要集中在可靠性、結構設計強度等方面。而工作裝置對于裝載機來說又是重中之重，所以工作裝置的設計好壞直接影響到裝載機的使用壽命以及工作效率等。雖然現(xiàn)在市場上的裝載機已經(jīng)日趨成熟，但對其進行改進設計仍有非常重要的意義，尤其是裝載機的工作裝置。裝載機工作裝置的轉斗六連桿機構是由與液壓缸，鏟斗相關聯(lián)的兩個四連桿機構組合而成。輪式裝載機在作業(yè)時，靠改變液壓缸的長度來使鏟斗獲得所要求的收斗角和卸料角。機構中各桿件長度及其結構參數(shù)確定后，需要對該機構作某些特定計算，以判斷機構設計的正確性。在工作循環(huán)中速度與加速度變化合理；油缸活塞行程為最佳值；工作裝置運動平穩(wěn)、無干涉、無死河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計2點、無自鎖；動臂從最底位置到最大卸載高度的舉升過程中，保證鏟斗中物料不灑落；在卸載后，動臂下放至鏟掘位置鏟斗能自動放平。關鍵詞 工程機械，裝載機，工作裝置河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計3AbstractThe wheel loader is one kind of the engineering machinery, used in many departments of national economy such as the building , mine , water and electricity , bridge , railway , highway , port , quay extensively. In this article has referred the massive folk recipes machinery design reference book, majority is the related car loader aspect, some are works the equipment sole component design, some then is the entire work installment design, and has many related work installments optimization design aspect, each reference involves to the car loader although the model is different, the research method also has the difference, but synthesized basically has also outlined the present design method. The overseas loader development is rapid, but our country car loader has very many problems in the design, mainly concentrates in aspect and so on reliable, structural design intensity. But works the installment regarding the loader to say also is extremely important, therefore the work installment design is good and bad affects directly the car loader service life as well as the working efficiency and so on . Although in the present market car loader already day by day was mature, but carried on the improvement design 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計4to it still to have the extremely vital significance, in particular loader work installment. Loading the machine work equips of turn the container six connect pole organization is from press with liquid an urn of, the container mutually connection of two four connect the pole organization combine.A type loads the machine at homework, is pressed by the liquid of changes an urn lengths to makes the container acquired requests of accept the Cape of the container with unload to anticipate the Cape.Each pole in inside in organization a length and its construction parameter certain empress, need to make the some and particular calculation to that organization, the accuracy that to judge the organization the design.In worked circulation the speed changes with acceleration the reasonable;The oil a piston route of travel is the best value;The work equips the sport steady, have no to interfere with, have no the dead center and have no from the lock;Move the arm from most the bottom position arrives the biggest unloading to raise to rise the process inside highly, guaranteeing the container the inside the material do not spread to fall;After unloading, move the arm descend to put to the container to dig the position container can put automatically even.KEY WORDS Construction Machine, Wheel Loaders ,Work Equips河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計5目錄前言 ....................................................................................................................11. 裝載機工作裝置概述 ...................................................................................31.1 裝載機工作裝置設計概述 .................................................................31.2 結構型式選擇 .....................................................................................41.3 裝載機設計任務 .................................................................................72 鏟斗結構設計 ........................................................................................92.1 鏟斗斗型的結構分析 .......................................................................102.1.1 切削刃的形狀 ........................................................................102.1.2 鏟斗的斗齒 ..........................................................................102.1.3 鏟斗的側刃 ..........................................................................112.1.4 斗體形狀 ..............................................................................122.2 鏟斗基本參數(shù)的確定 ......................................................................122.3 斗容的計量 ......................................................................................153.1 幾何斗容(平裝斗容) ..........................................................16KV2.3.2 額定斗容(堆裝斗容) ........................................................16H3.工作裝置的結構設計 ..................................................................................193.1 工作機構連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設計 ...............................................203.2 機構分析 ...........................................................................................203.3 設計方法 ...........................................................................................203.4 尺寸參數(shù)設計的圖解法 ...................................................................213.4.1 動臂與鏟斗、搖臂、機架的三個鉸接點 B、E、A 的確定..........................................................................................................223.4.1.1 確定坐標系 .........................................................................223.4.1.2 畫鏟斗圖 .............................................................................22河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計63.4.1.3 確定動臂與鏟斗的鉸接點 B .............................................223.4.1.4 確定動臂與機架的鉸接點 A .............................................243.4.1.5 確定動臂與搖臂的鉸接點 E..............................................253.4.2 連桿與鏟斗和搖臂的兩個鉸接點 C、D 的確定 ................253.4.3 舉升油缸與動臂和機架的鉸接點 H 及 M 點的確定 ..........283.5 確定動臂油缸的鉸接位置及動臂油缸的行程 ...............................313.5.1 動臂油缸的鉸接位置 .............................................................313.5.2 動臂油缸行程 的確定 .....................................................32Hl?3.6.2 最大卸載高度和最小卸載距離 ............................................344 工作裝置的強度計算 ..................................................................................354.1 計算位置 ...........................................................................................354.2 外載荷的確定 ...................................................................................354.3 工作裝置的受力分析 .......................................................................384.4 工作裝置的強度校核 .......................................................................474.4.1 動臂 .........................................................................................484.4.2 鉸銷 ........................................................................................524.4.3 連桿 ........................................................................................544.4.4 搖臂 ........................................................................................565 裝載機工作裝置中油缸作用力的確定 ......................................................625.1 轉斗油缸的選擇 ...............................................................................645.2 動臂油缸的選擇 ...............................................................................675.3 轉斗油缸與動臂油缸被動作用力的確定 .......................................696. 工作裝置的限位機構 .................................................................................706.1 鏟斗轉角限位裝置 ...........................................................................706.2 動臂升降的自動限位機構 ...............................................................717 裝載機工作裝置三維實體建模 ...................................................................737.1 Pro/E 軟件介紹 ..................................................................................73河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計77.2 工作裝置零件建模 ...........................................................................747.2.1 動臂的生成 ............................................................................757.2.2 鏟斗的生成 ............................................................................777.2.3 底座的生成 ............................................................................787.2.4 連桿的生成 ............................................................................787.2.5 搖臂的生成 .............................................................................797.2.6 液壓缸筒的生成 ....................................................................797.2.7 液壓缸活塞的生成 ................................................................808. 工作裝置裝配模型建模 .............................................................................828.1 底座模型裝配 ...................................................................................848.2 動臂模型裝配 ...................................................................................858.3 鏟斗模型裝配 ...................................................................................868.4 液壓缸體模型裝配 ...........................................................................868.5 搖桿模型的裝配連接 ......................................................................888.6 連桿模型與鏟斗模型和搖桿模型的裝配連接 ..............................888.7 銷釘模型的連接 ...............................................................................888.8 本章小結 ..........................................................................................929 裝載機工作裝置運動仿真 ..........................................................................949.1 概述 ..................................................................................................949.2 創(chuàng)建裝載機工作裝置的機械運動仿真 ...........................................949.2.1 連接軸設置 ............................................................................949.2.2 創(chuàng)建快照 ..............................................................................969.2.3 定義伺服電動機 ....................................................................979.2.4 運行運動 ............................................................................1029.2.5 結果回放動態(tài)干涉檢查與制作播放文件 ..........................10310 總結 ..........................................................................................................107致 謝 ..........................................................................................................108河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計8參 考 文 獻 ..................................................................................................109河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計1前 言裝載機是以輪胎式或履帶式拖拉機為基礎車，安裝上鏟斗作為工作裝置的一種土方工程機械。它是一種作業(yè)效率高、操作輕便、用途廣泛的施工機械，它不僅用來對松散的堆積物料進行裝、運、卸等作業(yè)，還可以鏟裝爆破后的礦石以及對硬土進行輕度挖掘，并能用來進行清理、刮平場地及牽引等作業(yè)。裝載機的鏟掘和裝卸物料是通過工作裝置的運動而得以實現(xiàn)的，裝載機工作裝置由鏟斗、動臂、連桿、搖臂和轉斗油缸、動臂油缸等組成。整個工作裝置鉸接在車架上。鏟斗通過連桿和搖臂與轉斗油缸鉸接，用以裝卸物料。動臂與車架、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。裝載機作業(yè)時工作裝置應能保證：當轉斗油缸閉鎖、動臂油缸舉升或降落時，連桿機構使鏟斗上下平動或接近平動，以免鏟斗傾斜而撒落物料；當動臂處于任何位置、鏟斗繞動臂鉸點轉動進行卸料時，鏟斗傾斜角不小于 45°，卸料后動臂下降時又能使鏟斗自動放平。綜合國內(nèi)外裝載機工作裝置的結構型式，主要有七種類型，即按連桿機構的構件數(shù)不同，分為三桿式、四桿式、五桿式、六桿式和八桿式等；按輸入和輸出桿的轉向是否相同又分為正轉和反轉連桿機構等。工作裝置直接影響到裝載機的性能參數(shù)和其作業(yè)效率。ZL40／ZL50 裝載機，主要裝載機生產(chǎn)廠家均擁有該產(chǎn)品。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計2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。所以，合理的設計工作裝置的結構是非常重要的。常見的有關輪式裝載機的工作裝置設計中，廣泛采用反轉六連桿機構為例進行設計以及放平性、工作強度的校核，本次設計中在沒有同類正轉機構設計資料的前提下，反復琢磨工作裝置的工作原理，并使用機械設計軟件 AUTOCAD 進行工作裝置的各鉸接點的設計，所以在進行有關校核時直接應用繪圖尺寸，可以保證精度要求，此設計資料也可以作為今后正轉工作裝置的設計參考。當然，在設計中難免有疏忽以及錯誤的地方，望批評指正。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計31. 裝載機工作裝置概述1.1 裝載機工作裝置設計概述裝載機鏟掘和裝卸物料的作業(yè)是通過工作裝置的運動實現(xiàn)的。裝載機的工作裝置由鏟斗、動臂、搖臂——連桿(或托架) 及液壓系統(tǒng)等組成(圖 1—1)。鏟斗用以鏟裝物料；動臂和動臂油缸的作用是提升鏟斗并使之與車架連接；轉斗油缸通過搖臂——連桿(或托架)使鏟斗轉動。動臂的升降和鏟斗的轉動采用液壓操縱。由動臂、動臂油缸、鏟斗、轉斗油缸、搖臂——連桿(或托架)及車架相互鉸接所構成的連桿機構，在裝載機工作時要保證：當動臂處于某種作業(yè)位置不動時，在轉斗油缸作用下，通過連桿機構使鏟斗繞其鉸接點轉動；當轉斗油缸閉鎖時，動臂在動臂河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計4油缸作用下提升或下降鏟斗過程中，連桿機構應能使鏟斗在提升時保持平移或斗底平面與地面的夾角變化控制在很小的范圍，以免裝滿物料的鏟斗由于鏟斗傾斜而使物料撒落；而在動臂下降時，又自動將鏟斗放平，以減輕駕駛員的勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率。1.2 結構型式選擇裝載機工作裝置的結構型式分為有鏟斗托架和無鏟斗托架兩種。有鏟斗托架的工作裝置如圖 1—1a 所示。其動臂和連桿的后端與車架支座鉸接，動臂和連桿的前端與鏟斗托架鉸接，托架上部鉸接轉斗油缸體，其活塞桿及托架下部與鏟斗鉸接。當托架、動臂、連桿及車架支座構成的是平行四連桿機構，則在動留提升、轉斗油缸閉鎖時，鏟斗始終保持平移，斗內(nèi)物科不會撤落。有鏟斗托架的工作裝置易十更換鏟斗及安裝附件，例如將鏟斗卸下，在托架上裝上起重叉便可進行起重及叉車作業(yè)。有鏟斗托架的工作裝置，結構比較簡單，同時，由于轉斗油缸及鏟斗都是直接鉸接在托架上，所以鏟斗的轉動角較大。但由于在動管前端裝有較重的托架，所以減少了鏟斗的載重量。國產(chǎn) ZL35、Z1 —160 裝載機均采用有鏟斗托架的工作裝置。無鏟斗托架的工作裝置如圖 1—1b 所示。其動臂的前端和鏟斗鉸接，河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計5動管的后端和車架上部支座鉸接，動管油缸兩端分別和動管及車架底部支座鉸接，轉斗油缸一端和車架鉸接，另一端和搖臂鉸按，搖臂則鉸接在動臂上，連桿一端和搖臂鉸接，另一端和鏟斗鉸接。根據(jù)搖臂——連桿數(shù)目及鉸接位置的不同，可組成不同型式的連桿機構。不同型式的連桿機構，鏟斗的鏟起力 P 隨鏟斗轉角 α 的變化關系，傾斜時的角速度大小以及工作裝置的運動特性也不同。因此，裝載機工作裝置結構型式的選擇，既要考慮結構簡單，又要考慮作業(yè)性質與鏟掘方式來確定(圖 1—2)。正轉連桿機構的工作裝置，當機構運動時，鏟斗與搖臂的轉動方向相同(圖 1—3a、b、c 、d)。其運動特點是：發(fā)出最大鏟起力 P 時的鏟斗轉角 α 是負的(圖 1—2a 曲線①) ，有利于地面的挖掘(圖 1—2b)，鏟斗傾斜時的角速度大，易于抖落砂土，但沖擊較大。正轉連桿機構又可分為正轉單連桿(圖 1—2a、 b)和正轉雙連桿(圖1—2c、d)兩種形式。單連桿機構的連桿數(shù)目少，結構簡單，易于布置，一般也能較好地滿足作業(yè)要求。缺點是鏟起力變化曲線陡峭(圖 1—2 曲線①)；搖臂 ——連桿的傳動比較小，為提高傳動比，需加長搖臂——連桿的長度，給結構布置帶來困難，并影響駕駛員的視野。雙連桿機構的結構較復雜，轉斗油缸也難于布置在動臂下方， 但搖臂——連桿的傳河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計6動比較大，因此搖臂——連桿尺寸可以減小，駕駛員的視野較好，鏟起力變化曲線平緩(圖 1—2a 曲線②) ，適于利用鏟斗及動臂復合鏟掘的作業(yè)(圖 1—2c)。缺點是提升動臂鏟斗便后傾，因此，如保證動臂在最大卸載高度時，鏟斗的后傾角適當，則動管在運輸位置時，鏟斗的后傾角較小，易造成鏟斗內(nèi)物料的撒落。圖 1—2 常見工作裝置結構形式正轉連桿機構，因總體結構布置及動臂形狀的不同．而將轉斗油缸布置在不同的位置上。如將轉斗油缸布置在動臂上方(圖 3—3b、d)，則在動臂提升時，轉斗油缸軸線與動臂軸線不會交叉，因而這種布置便于實現(xiàn)動臂、搖臂——連桿與轉斗油缸的中心線布置在同一平面內(nèi)，工作裝置受力較好。缺點是當鏟斗鏟裝物科時油缸的小腔工作，因而使鏟斗油缸的缸徑與重量增大。國產(chǎn) zK4—10 裝載機的工作裝置就是采用這種河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計7正轉雙連桿機構。反轉連桿機構的工作裝置，當機構運動時，鏟斗與搖臂的轉動方向相反(圖 1--3e)。其運動特點是，發(fā)出最大鏟起力 P 時的鏟斗轉角 α 是正的，且鏟起力變化曲線陡峭(圖 1—2a 曲線③) ，因此，在提升鏟斗肘的鏟起力較大，適于裝載礦石(圖 1—2d)，不利于地面的挖掘；鏟斗傾斜時的角速度小，卸料平緩，但難于抖落砂土；升降動臂時能基本保持鏟斗平移，因此物料撒落少，易于實現(xiàn)鏟斗自動放平(圖 1—2e)；搖臂——連桿的傳動比較小。反轉連桿機構多采用單連桿，雙連桿機構布置較困難。反轉連桿機構當鏟斗位于運輸位置時，連桿與動臂軸線相交，因此，難于布置在同一平面內(nèi)。但由于這種型式結構簡單，鏟起力較大，所以中小型裝載機采用較多。國產(chǎn) zL50 裝載機的工作裝置就是這種反轉連桿機構(圖 1—1b)。應當指出，正、反轉連桿機構都是非平行四邊形機構。因此，在動臂提升過程中，鏟斗或多或少總要向后翻轉一些。1.3 裝載機設計任務根據(jù)裝載機用途、作業(yè)條件及技術經(jīng)濟指標等，選定工作裝置設計河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計8參數(shù)如下。額 定 斗 容： 3 m3額 定 載 重 量： 50 KN整 機 質 量： 16.5 t輪 距： 2150 mm軸 距： 3427 mm輪 胎 規(guī) 格： 23.5—25最大 卸載 高度： 3090mm最小 卸載 距離： 1130mm河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計92 鏟斗結構設計鏟斗是直接用來切削、收集、運輸和卸出物料，裝載機工作時的插入能力及鏟掘能力是通過鏟斗直接發(fā)揮出來的，鏟斗的結構形狀及尺寸直接影響裝載機的作業(yè)效率和上作可靠性，所以減少切削阻力和提高作業(yè)效率是鏟斗結構設計的主要要求。鏟斗是在惡劣的條件下工作，承受很大的沖擊載荷和劇烈的磨削，所以要求鏟斗具有足夠的強度和剛度，同時要耐磨。根據(jù)裝載物料的容重，鏟斗做成三種類型； 正常斗容的鏟斗用來裝載客重 1.4—1.6 噸／米 3 的物料(如砂、碎石、松散泥土等)：增加斗容的鏟斗，斗容一般為正常斗容的 1.4—1.6 倍，用來鏟掘容重 1.0 噸／米 3 左右的物料( 如煤、煤渣等)；減少斗容的鏟斗，斗容為正常斗容的0.6~0.8，用來裝載容重大于 2 噸／米 3 的物料(如鐵礦石、巖石等)。用于土方工程的裝載機，因作業(yè)對象較廣，因此多采用正常斗容的通用鏟斗，以適應鏟裝不同物料的需要。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計102.1 鏟斗斗型的結構分析2.1.1 切削刃的形狀鏟斗切削刃的形狀根據(jù)鏟掘物料的種類不同而不同，一般分為直線型和非直線型兩種（圖 2—1)。直線型切削刃簡單并利于地面刮平作業(yè)，但切削阻力較大。非直線型切削刃有 v 型和弧型等，裝載機用得較多的是 v 型斗刃。這種切削刃由于中間突出，在插入料堆時，插入力可以集中作用在斗刃中間部分，易于插入料堆，同時對減少“偏裁切入”有一定的效果。但鏟斗的裝滿系數(shù)要小于直線型斗刃的鏟斗。2.1.2 鏟斗的斗齒河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計11裝有斗齒的鏟斗在裝載機作業(yè)時，插入力由斗齒分擔，形成較大的比壓，利于插入密實的料堆或松物料或撬起大的塊狀物料，便于鏟斗的插入，斗齒磨損后容易更換。因此，對主要用于鏟裝巖石或密實物料的裝載機，其鏟斗均裝有斗齒。用于插入阻力較小的松散物料或粘性物隊其鏟斗可以不裝斗齒。斗齒的形狀對切削阻力有影響：對稱齒形的切削阻力比不對稱齒形的大；長而狹窄的齒比寬而短的齒的切削阻力要小。2.1.3 鏟斗的側刃弧線型側刃的插入阻力比直線型側刃小，但弧線型側刃容易從兩側泄漏物料，不利于鏟斗的裝滿，適于鏟裝巖石。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計122.1.4 斗體形狀對主要用于土方工程的裝載機，在設計鏟斗時要考慮斗體內(nèi)的流動性，減少物料在斗內(nèi)的移動或滾動阻力，同時要有利于在鏟裝粘性物料時有良好的倒空性。鏟斗底板的弧度(圓弧半徑 ，見圖 2—2)越大，鏟掘時泥土的流動1R性越好，但對于流動性差的巖石等，則應將底邊加長而弧度減小，使鏟斗容積加大，比較容易鏟取。但是，當?shù)走呥^長，則鏟斗的鏟起力變小，且鏟斗插入料堆的插入阻力與刃口的插入深度成比例的急劇增加， 如圖 2—3 所示。相反，如底邊短，不但鏟斗的鏟起力大，而且卸載時，斗刃口的降落高度小，也易于將物料卸凈。因此，鏟斗轉鉸銷的位置以近于刃口處為好，在極端時也有將轉鉸銷布置在鏟斗內(nèi)部，如圖 2—4 所示。2.2 鏟斗基本參數(shù)的確定鏟斗寬度 應大于輪胎外側寬度 100 一 200 毫米，以防止鏟掘物料KB所形成的階梯地面，而損傷輪胎側面和容易打滑而影響牽引力。鏟斗的回轉半徑 R 是指鏟斗的轉鉸中心 B 與切削刃之間的距離(圖2—4)。由于鏟斗的回轉半徑 R 不僅影響鏟起力和插入阻力的大小，而且河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計13與整機的總體參數(shù)有關。因此鏟斗的其它參數(shù)依據(jù)它來決定。鏟斗的回轉半徑 R 可按下式計算（2-?????? ???????????????? ?1805.2cotsin)co(5.02.11 ??????rkzgBVR1）使用平裝斗容計算公式：?????? ???????????????? ?1805.2cotsin)co(5.01 ??????rkzgBVR式中 ——幾何斗容量 ( 圖 2—4 中所示陰影斷面 ) KVB。——鏟斗內(nèi)側寬度(米)；——鏟斗斗底長度系數(shù)，通常g? 5.1~?g?河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計14一 —后斗壁長度系數(shù)，通常 ；z? 2.1~?z?——擋板高度系數(shù)，通常 ；k 4.0.k——斗底和后斗壁直線間的圓弧半徑系數(shù)，通常R；40.~35.?R?——擋板與后斗壁問的夾角，通常 ；1? 01~5??——斗底和后斗壁間的夾角，通常 ，(有推薦0 0248)。065~（2—10 2).0~1(abBw???2）mm2870597120 ??式中 a1---鏟斗側壁切削刃的厚度 取 ma10.1?b—-輪距bw---輪胎寬度根據(jù)設計資料有（2—mbw597210?3）所以有：河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計15（2—?????? ???????????????? ?1805.2cotsin)co(5.010 ??????rkzgBVR4）??m gR124 1805.250cot4.50sinco13.09.5.087. 20? ???????? ????????????????? ?斗底長度 Lg 是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點的距離：（2—RLz14809.??6）擋板高度 ：KL（2—mR1623.0???7）鏟斗圓弧半徑 ：1（2—mRR498.0??8）鏟斗與動臂鉸銷距斗底的高度:河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計16(2-9)mRhb 1502.)1.0~6.(???鏟斗側壁切削刃相對于斗底的傾角 。在選擇 時，應保證6~?1?側壁切削刃與擋板的夾角為 。因此取 α 0=500，切削角 δ 0=300。092.3 斗容的計量鏟斗的斗容量可以根據(jù)鏟斗的幾何尺寸確定。3.1 幾何斗容(平裝斗容) KV鏟斗平裝的幾何斗容可按下式確定(圖 2—5)。對于裝有擋板的鏟斗：（2—10）3232048.248.16.7.6mbaABVK????根據(jù)有關計算有（2—mLLNDCbBaZgKgZK428.1 50cos48.10.216.0.cos827.1602220??????河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計1711）式中 A——鏟斗橫斷面面積，如圖 2—5 中所示陰影面積——鏟斗內(nèi)壁寬(m)，0Ba——擋板高度(m)；b——斗刃刃口與擋板最上部之間的距離(m)。2.3.2 額定斗容(堆裝斗容) HV鏟斗堆裝的額定斗容 是指斗內(nèi)堆裝物料的四邊坡度均為 1：2，此時額定斗容可按下式確定(圖 2—5)（2---????3230205. 276.01.648.87.4.1mchbBVKH???????米12）式中 c——物料堆積高度 (米) 。物料堆積高度 c 可由作圖法確定 (圖 2—5)：根據(jù)科堆坡度角可得料堆尖端點肘，再由 d4 點作直線 d4N 與 Go 垂直，將 n4N 垂線向下延長，與斗刃刃口和擋板最下端之間的連線相交，此交點與料堆尖端之間的距離，即為物料堆積高度 G。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計18（2—13）mabc276.0162.048.1542?????鏟斗斗容的誤差率（2—%57.103.?????14）所以鏟斗的設計合格。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計193.工作裝置的結構設計工作裝置敗結構設計包括：1)確定動臂長度、形狀及與車架的鉸接位置。2)確定動臂油缸的鉸接位置及動臂油缸的行程。3)連桿機構 (由動臂、鏟斗、轉斗油缸、搖臂——連桿或托架等組成)的設計。工作裝置的結構設計應滿足以下要求：1)保證滿足設計任務書中所規(guī)定的使用性能及技術經(jīng)濟指標的要求，如最大卸載高度、最大卸載距離、在任何位置都能卸凈物料并考慮可換工作裝置等。2)保證作業(yè)時與其它構件無運動干涉。3)保證駕駛員有良好的勞動條件，如工作安全、視野開闊、操作簡便等。工作裝置的結構設計是一個比較復雜的問題，因為組成工作裝置的各構件的尺寸及位置的相互影響，可變性很大。對于選定的結構形式，在滿足上述要求下，可以有各種各樣的構件尺寸及鉸接點位置。因此，只有在綜合考慮各種因素的前提下，對工作裝置進行運動學和動力學分析，通過多方案比較，才能最后選出最佳構件尺寸及鉸接點位置，使所河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計20設計的工作裝置不僅滿足使用要求，況且具有較高的技術經(jīng)濟指標。3.1 工作機構連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設計由于現(xiàn)今國內(nèi)、外購輪胎式裝載機廣泛地采用反轉六桿工作機構，并且它的設計難度較大，又有一定的代表性，所以以其為例，闡述工作機構連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設計，以求舉一反三。3.2 機構分析反轉六桿工作機構由轉斗機構和動臂舉升機構兩個部分組成。轉斗機構內(nèi)轉斗油缸 GF、搖臂 FED、連桿 DC、鏟斗 BC、動臂 AEB 和機架 AG六個構件組成。當舉升油缸閉鎖時，啟動轉斗油缸，鏟斗將繞 B 點作定軸轉動，當轉斗油缸閉鎖，舉升油缸動作時，鏟斗將作復合運動，即一邊隨動臂對 A 點作牽連運動，同時又相對動臂繞 B 點作相對轉動。這在作機構運動分析時必須注意。3.3 設計方法因為工作機構連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)直接與整機的基本性能和工作參河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計21數(shù)有關，所以通常是先初步設計出整機的主要參數(shù)，然后以其為條件，再進行連桿系統(tǒng)的尺寸設計。不管用什么方法確定各鉸接點的坐標值，但最終都必須滿足對工作機構設計提出的各種要求。在運動學方面，必須滿足鏟斗舉升平動、自動放平、最大卸載高度、最小卸載距離和各個位置的卸載角等要求；在動力學方面，主要是在滿足挖掘力、舉升力和生產(chǎn)率的要求前提下，使轉斗油缸和舉升油缸的所需輸出力及功率盡量減小。3.4 尺寸參數(shù)設計的圖解法圖解法比較直觀，易于掌握，是目前工程設計時常用的一種方法。圖解法是在初步確定了最大卸載高、最小卸載距離、卸載角、輪胎尺寸和鏟斗幾何尺寸等參數(shù)后進行的，它通過在坐標圖上確定工況Ⅱ（見圖 3—1）時工作工作機構的九個鉸接點的位置來實現(xiàn)。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計22圖 3—1 鉸接點 B 的確定3.4.1 動臂與鏟斗、搖臂、機架的三個鉸接點 B、E、A 的確定3.4.1.1 確定坐標系如圖 3--2 所示，先在坐標紙上選取直角坐標系 ，初選定長度比xOy例尺 。1?3.4.1.2 畫鏟斗圖把已設計好的鏟斗橫截面外輪廓按比例畫在 坐標里，斗尖對準xy坐標原點 O，斗前臂與 x 軸呈 前傾角。此為鏟斗插入料堆時位置，即?3工況Ⅰ。3.4.1.3 確定動臂與鏟斗的鉸接點 B 由于 B 點的 x 坐標值越小，轉斗鏟取力就越大，所以 B 點靠近 O 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計23點是有利的，但它受斗底和最小離地高度的限制，不能隨意減??；而 B y 坐標值增大時，鏟斗在料堆中的鏟取面積增大，裝的物料多，但這樣就縮小了 B 點與連桿鏟斗鉸接點 C 的距離，使鏟取力下降。圖 3—2 連桿兩鉸接點的確定圖綜合考慮各種因素的影響，設計時，一般根據(jù)坐標圖上工況 I 時的鏟斗實際狀況，在保證 B 點與 Y 軸坐標值 和 x 軸坐標myB350~24?值 盡可能小而且不與斗底干涉的前提下，在坐標圖上人為地把 B 點初Bx步確定下來。(1) 以 B 點為圓心，使鏟斗順時針轉動 48o，即工況Ⅱ。(2)把已選定的輪胎外廓畫在坐標圖上。作圖時，應使輪胎前緣與工況Ⅱ時鏟斗后壁的間隙盡量小些，目的使機構緊湊、前懸小，但一般不河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計24小于 50mm ；輪胎中心 Z 的 y 軸坐標值應等于輪胎的工作半徑 ：KR（3—??????????????????12wwdbHR1）式中 ——輪胎動力半徑， mm；dR———輪轂直徑，mm；w——輪胎寬度， mm；b——輪胎斷面高度與寬度之比。取 0.7；wH/——輪胎變形系數(shù)，普通輪胎為 0.05。?3.4.1.4 確定動臂與機架的鉸接點 A（3—??mbHdRww714.005.1.2352?????????????????2）圓整后取 Rd=715mm。(3)根據(jù)給定的最大卸載高度、最小卸載距離和卸載角，畫出鏟斗在河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計25最高位卸載的位置圖，即工況Ⅱ，此時，B 點位置為 ，如圖 3-2 所示。iB(4)以 點為圓心，順時針旋轉鏟斗 48o，即得鏟斗被舉升到最高位i置圖( 工況 Ⅲ)。(5)連接 B 并作其垂直平分線．因為 B 和 點同在以 A 點為圓心，i i動臂 AB 長為半徑的圓弧上，所以 A 點必在 B 的垂直平分線上。iA 點位置盡可能低一點，以提高整機工作的穩(wěn)定性，減小機器高度，改善司機視野。一般，A 點取在前輪右上方，與前軸心水平距離為軸距的 處。2/1~3A 點位置的變化，可借挪動 點和輪胎中心點的位置來進行。iB3.4.1.5 確定動臂與搖臂的鉸接點 EE 點位置是一個十分關鍵的參數(shù)。它對連桿機構的傳動比、倍力系數(shù)、連桿機構的布置以及轉斗油缸的長度等都有很大影響。如圖 4—7 所示，根據(jù)分析和經(jīng)驗，一般取 E 點在 AB 連線上方，其在 AB 連線上的投影點距 A 點 45%處。相對前輪胎，E 點在其外廓的左上部。3.4.2 連桿與鏟斗和搖臂的兩個鉸接點 C、D 的確定因為 B、E 兩點已被確定，所以再確定 C 和 D 點實際上是為了是終河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計26確定與鏟斗相聯(lián)的四桿機構 BCDE 的尺寸。確定 C 、D 兩點時，既要考慮對機構運動學的要求，如必須保證鏟斗在各工況時的轉角，又要注意動力學要求，如鏟斗在鏟裝物料時應能輸出較大的鏟取力，同時，還要防止前述各機構運動被破壞的現(xiàn)象。為此，建議按下述方法進行設計：按單搖桿條件設計六桿機構，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，選擇時主要考慮當鏟斗處于地面挖掘位置情況下，轉斗油缸作用在連桿 CD 的有效分力較大，以發(fā)揮比較大的掘起力。通常 BC 與鏟斗回轉半徑之間的夾角 ψ=100o~120o ；BC=（0.13~0.14）lD（見圖 3——3） 。搖臂和連桿要傳遞比較大的插入和轉斗阻力，因此在設計時不僅考慮運動關系，而且還應考慮它們的強度和剛度。搖臂是形狀以及長短臂的比例關系及鉸點 E 的位置的確定，主要考慮連桿的受力情況及它們在空間布置的方便和可能性，同時轉斗油缸的行程及連桿的長度也不要過大。搖臂可做成直的也可做成彎曲的形狀。彎曲搖臂的夾角一般不大于30o，否則使構件受力不良。搖臂與動臂的鉸點 E 布置在動臂兩鉸點的連線 AB 的中部偏上為 m 處。設計時初步取 m=(0.11~0.18)lD，le=(0.45~0.50)lD，EF=（0.22~0.24）lD，DE=（0.29~0.32）lD。完成上述構件尺寸選擇后，就可用下述作圖方法來確定連桿 CD 的河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計27長度、轉斗油缸與車架的鉸點 G 及行程。根據(jù)已經(jīng)選定的工作裝置連桿機構的尺寸參數(shù)，畫出動臂和鏟斗在地面時鏟斗后傾 的位置及搖臂和動臂的鉸點 E；將動臂由最低到最高045位置時的轉角 分成若干等分，提升動臂到不同的角度，并保持后傾鏟?斗的平移性，依次畫出 BC 的相應位置： 、 …… ，并使它1CB2iCB們互相平行；然后畫出鏟斗在最大卸載高度時的卸載位置（取卸載角） ，得 。假設鏟斗在最大卸載高度卸載時搖臂和連桿05~4??'iCBCD 處在極端位置，即鉸接點 C、D、E 位于同一條直線上，則連桿 CD的最小長度 b= 。根據(jù)搖臂的結