【0174】4ZL05微型輪式裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)

【0174】4ZL05微型輪式裝載機(jī)總體設(shè)計(jì),0174,zl05,微型,輪式,裝載,總體,整體,設(shè)計(jì) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告 學(xué)生姓名：李鑫 學(xué) 號(hào)：14020926 班 級(jí)：140209 專 業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化 指導(dǎo)教師：李 風(fēng) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 一、課題介紹 1.課題名稱： ZL05微型輪式裝載機(jī)總體設(shè)計(jì) 2.課題背景： ⑴ 設(shè)計(jì)課題的意義 ZL系列輪式裝載機(jī)是一種高效率的工程機(jī)械，具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)，性能可靠，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，操縱方便等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于礦山，建筑工地，道路修建，水利工程，港口，貨場(chǎng)，電站以及其他工業(yè)部門，進(jìn)行裝載、推土、鏟挖、起重、牽引等多種作業(yè)。對(duì)加快工程建設(shè)速度減輕勞動(dòng)強(qiáng)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(lái)無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外裝載機(jī)品種和產(chǎn)量都得到迅速發(fā)展，成為工程機(jī)械的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。 為適應(yīng)工程施工，市政建設(shè)及農(nóng)用水利工地的砂石、灰土等各種散裝物料的裝運(yùn)需要，提出設(shè)計(jì)小型輪式裝載機(jī)的任務(wù)。 ⑵ 設(shè)計(jì)課題的目的 輪式裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)是機(jī)械制造，機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械電子（機(jī)電一體化）等專業(yè)的一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)完技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課以后的一次專業(yè)課程內(nèi)容的綜合設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)提高學(xué)生的機(jī)構(gòu)分析與綜合的能力，機(jī)械構(gòu)造設(shè)計(jì)的能力，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，掌握實(shí)踐生產(chǎn)過程自動(dòng)化的設(shè)計(jì)方法。通過設(shè)計(jì)把有關(guān)課程（機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，理論力學(xué)，材料力學(xué)，液壓與氣動(dòng)技術(shù)，工程材料，材料成型，自動(dòng)控制理論，測(cè)試技術(shù)，數(shù)控技術(shù)，微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用，自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)等）中所獲得的理論知識(shí)在實(shí)際中綜合的加以運(yùn)用，使這些知識(shí)得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識(shí)和生產(chǎn)密切的結(jié)合起來(lái)。 輪式裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)及機(jī)械制造專業(yè)和機(jī)械電子專業(yè)的學(xué)生一次比較完整的整機(jī)設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的機(jī)械整機(jī)設(shè)計(jì)的能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法和步驟。通過設(shè)計(jì)使學(xué)生能熟練的應(yīng)用有關(guān)參考資料，計(jì)算圖表，手冊(cè)，圖冊(cè)和規(guī)范；熟悉有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以完成一個(gè)工程技術(shù)人員在機(jī)械整體設(shè)計(jì)方面所必須具備的基礎(chǔ)技能訓(xùn)練。 ⑶ 輪式裝載機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1）國(guó)外輪式裝載機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 新產(chǎn)品不斷推出 近年來(lái)，輪式裝載機(jī)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。 卡特彼勒公司90年代初推出Cat966F輪式裝載機(jī)，時(shí)隔1年又推出Cat980F輪式裝載機(jī)，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(jī)，根據(jù)物料體積質(zhì)量不同而選配l8～ 30m3的鏟斗，機(jī)重170t；裝有渦輪增壓后冷的Cat3516型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力大、加速性能好；加長(zhǎng)的工作動(dòng)臂增加了卸載高度，能對(duì)載重量218t的大型自卸汽車裝載。 馬拉松?勒?qǐng)D爾勒(Marathon Letourneau)公司1990年和1994年在LI100的基礎(chǔ)上分別推出LI400和LI800型輪式裝載機(jī)。l998年9月在美國(guó)塔克癬(Tucson)召開的Longding 2000年會(huì)上，該公司宣布正在開發(fā)的斗容20．4m3的L1350型輪式裝載機(jī)將于21世紀(jì)初投放市場(chǎng)，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(jī)，斗容10～30m3、機(jī)重151．8t，采用模塊結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)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(jié)構(gòu)和濕式盤式制動(dòng)器，具有自動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)密封性能。 目前，全世界約有400臺(tái)(功率大于750kw)大型輪式裝載機(jī)應(yīng)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(jī)的同時(shí)，微型輪式裝載機(jī)以機(jī)動(dòng)靈活、效率高、多功能和價(jià)格低廉贏得市場(chǎng)，發(fā)展甚快。如：日本古河公司生產(chǎn)的FL30-1型輪式裝載機(jī)斗容0．34m3、機(jī)重2．3t；小松公司的WA30-1型斗容0．34rn3、柴油機(jī)功率20kW；豐田織機(jī)公司的斗容0．17m3、機(jī)重1t等這些微型裝載機(jī)適用于建筑工地和地下礦山挖溝、平地、堆料等。 2 新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn) 2．1 工作機(jī)構(gòu) 卡特技勒公司推出組合式八桿機(jī)構(gòu)。從地面到整個(gè)舉升高度范圍內(nèi)具有平行移動(dòng)的特點(diǎn)。它將快速連接器和塔架式機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成整體式工作裝置，通過快速更換不同的輔助機(jī)構(gòu)完成裝卸、堆垛、掃雪、平地、清掃路面、推土、吊裝、搬運(yùn)和地表鉆孔等作業(yè)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能，減少用戶設(shè)備投資。 德雷塞公司開發(fā)Z型單臂工作機(jī)構(gòu)并與高壓液壓系統(tǒng)相結(jié)臺(tái)，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(dòng)生產(chǎn)率。由于鉸點(diǎn)少、桿件少，便于維修保養(yǎng)，降低維修費(fèi)用。 2．2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 以卡特彼勒公司為代表的輪式裝載機(jī)采用液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，其自動(dòng)動(dòng)力換檔變速箱自動(dòng)選擇檔位傳動(dòng)比，使換檔在變速箱最佳效率點(diǎn)進(jìn)行。該公司最近推出的STIC(轉(zhuǎn)向變速集成)系統(tǒng)，將轉(zhuǎn)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W(wǎng)A系列中小功率(小于125kW)為代表的輪式裝載機(jī)采用新型集中式結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)橋。它將主傳動(dòng)制動(dòng)器和行星輪式終傳動(dòng)都集中在橋的中部，橋殼斷面變化連續(xù)、平緩，內(nèi)應(yīng)力分布臺(tái)理，從根本上防止因傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)橋殼在輪邊支承軸段應(yīng)力集中斷裂。輪端采用浮動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，安裝簡(jiǎn)便，有自動(dòng)補(bǔ)償功能，密封性能良好。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、基本零件少、工藝性好、性能好、可靠性高。 馬拉松?勒?qǐng)D爾勒公司的輪式裝載機(jī)采用柴油機(jī)一發(fā)電機(jī)一電動(dòng)輪傳動(dòng)，比液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。在整個(gè)作業(yè)中柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，減少燃油消耗，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命；無(wú)變速箱、傳動(dòng)軸等許多部件，提高了傳動(dòng)效率，操作維修方便，費(fèi)用低；獨(dú)立電動(dòng)牽引馬達(dá)為固態(tài)控制，反應(yīng)迅速，減少車輪打滑和輪胎過渡磨損；設(shè)置了電動(dòng)緩行器，不用工作制動(dòng)停機(jī)，裝料對(duì)位準(zhǔn)確；整機(jī)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(jī)液壓系統(tǒng)用傳感器接受柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時(shí)柱塞式變量泵便自動(dòng)增加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量，以保持恒定的轉(zhuǎn)向速度，在最大挖掘工況時(shí)可減少流量，減慢液壓元件動(dòng)作，以保持液壓系統(tǒng)的動(dòng)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(jī)轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)用負(fù)荷傳感式溢流閥，使液壓泵在負(fù)載決定壓力下溢流，降低系統(tǒng)壓力，提高了液壓元件壽命。工作裝置液壓系統(tǒng)采用舉升限位裝置和下放自動(dòng)定位裝置，避免了機(jī)械限位時(shí)液壓缸行程終了產(chǎn)生高壓和沖擊；裝設(shè)的蓄能器能吸收沖擊載荷，并對(duì)整機(jī)的縱向搖擺起阻尼作用；液壓缸導(dǎo)向套處有三重密封，防止泄漏和肪塵。 2．4 司機(jī)室 新型輪式裝載機(jī)司機(jī)室的設(shè)計(jì)充分考慮了人的生理需求，對(duì)儀表位置排列、操作手柄和踏板、司機(jī)座椅、能見度、防噪和隔振、溫度調(diào)節(jié)等均符臺(tái)人機(jī)工程學(xué)，使司機(jī)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(jī)的司機(jī)室設(shè)有微機(jī)監(jiān)控裝置和可調(diào)懸掛式座椅，先導(dǎo)液壓閥操縱鏟斗控制手柄及流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，使操作輕便、靈活，采用防滾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)(ROPS)和落體撞擊保護(hù)結(jié)構(gòu)(FOPS)符臺(tái)ISO標(biāo)準(zhǔn)要求。 3自動(dòng)化水平不斷提高 微電子技術(shù)的突破性進(jìn)展為輪式裝載機(jī)自動(dòng)控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)及視線范圍內(nèi)遙控技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制噴油系統(tǒng)、變速箱自動(dòng)控制換檔、性能參數(shù)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)均取得重大進(jìn)展，在視線內(nèi)遙控作業(yè)已進(jìn)入實(shí)用階段，從而改善了性能，提高了可靠性，縮短了停機(jī)時(shí)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(jì)效益。 3．1 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制噴油系統(tǒng) 卡特彼勒Cat994D型裝載機(jī)采用了Cat3516B型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，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(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)噴油泵隨調(diào)速器動(dòng)作，精確地對(duì)燃油進(jìn)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(dòng)控制換檔 日本川崎重工公司的KLD97ZⅢ型輪式裝載機(jī)采用自動(dòng)控制換檔的變速箱，可按裝載機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況自動(dòng)選擇最佳檔位，用微機(jī)控制離臺(tái)器，從而簡(jiǎn)化操作、提高作業(yè)效率、減少?zèng)_擊，實(shí)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(dòng)換檔，不影響工作。 3．3 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè) 卡特彼勒開發(fā)的電子監(jiān)控(EMS)系統(tǒng)對(duì)輪式裝載機(jī)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(jí)別和信號(hào)，每種信號(hào)表明系統(tǒng)的狀態(tài)和司機(jī)應(yīng)采取的適當(dāng)措施。 3．4 機(jī)載電子稱重系統(tǒng) 目前，許多大型輪式裝載機(jī)都裝設(shè)機(jī)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(wú)效跑車次數(shù)，節(jié)省作業(yè)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。并可對(duì)質(zhì)量累計(jì)計(jì)算顯示儀表以彩色數(shù)碼顯示，清楚明了，校準(zhǔn)簡(jiǎn)便，誤差為±3％以內(nèi)。 2）國(guó)內(nèi)輪式裝載機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，輪式裝載機(jī)仍將是工程建設(shè)機(jī)械中最重要的機(jī)種之一，國(guó)內(nèi)年需求量持續(xù)穩(wěn)定地保持在一較高水平，但國(guó)內(nèi)裝載機(jī)生產(chǎn)廠家也在急劇膨脹，競(jìng)爭(zhēng)更趨激烈，各生產(chǎn)廠家紛紛開發(fā)新產(chǎn)品，來(lái)迎接市場(chǎng)的挑戰(zhàn)。 ①3t以下裝載機(jī) 3t以下產(chǎn)品主要以ZL10、ZL15、ZL16為代表，還有一些利用拖拉機(jī)底盤改裝的小型裝載機(jī)，主要與日益增多的農(nóng)用運(yùn)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(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋、變速箱、液壓件。技術(shù)較先進(jìn)的靜液壓傳動(dòng)產(chǎn)品，液壓件國(guó)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(guó)內(nèi)的發(fā)展。 ②ZL30裝載機(jī) ZL30裝載機(jī)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(fēng)格各具特色，質(zhì)量及性能上相對(duì)穩(wěn)定，技術(shù)先進(jìn)性一般。徐工最近開發(fā)的ZL30F裝載機(jī)，采用電換擋變速箱，使3t級(jí)裝載機(jī)技術(shù)上有了新的突破。 ③ZL40／ZL50裝載機(jī) ZL40／ZL50裝載機(jī)，主要裝載機(jī)生產(chǎn)廠家均擁有該產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品幾十年來(lái)沿續(xù)至今，全國(guó)幾乎使用同一套圖紙，有些技術(shù)力量薄弱的廠家，仍把其當(dāng)作主導(dǎo)產(chǎn)品推向市場(chǎng)。第二、三代產(chǎn)品主要是對(duì)工作裝置進(jìn)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(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化整機(jī)的性能及配置，電控箱、濕式制動(dòng)器等新技術(shù)得到應(yīng)用，并形成了各企業(yè)的專有技術(shù)及專利技術(shù)，使產(chǎn)品以嶄新的面貌推向市場(chǎng)。 ④ZL60及6t以上裝載機(jī) 6t以及6t以上的裝載機(jī)，這是國(guó)內(nèi)潛在市場(chǎng)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(jī)，但由于受傳動(dòng)件的制約，ZL60裝載機(jī)沒能成功地推向市場(chǎng)。在1999年北京國(guó)際工程機(jī)械博覽會(huì)上，各廠家推出了新一代ZL60裝載機(jī)，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(dòng)機(jī)可選用斯太爾或上柴6121(Cat3306)，整機(jī)可靠性得到很大提高，給國(guó)內(nèi)大噸位裝載機(jī)帶來(lái)發(fā)展機(jī)遇。 ⑷ 產(chǎn)品在生產(chǎn)中的作用及使用范圍 ZL05裝載機(jī)是一種單橋驅(qū)動(dòng)、整體車架、機(jī)械傳動(dòng)的小型裝載機(jī)。該機(jī)適用于市政工程、城市環(huán)衛(wèi)、公路養(yǎng)護(hù)、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(jī)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(dòng)強(qiáng)度，而且使用、維修簡(jiǎn)單、方便，價(jià)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(shè)計(jì)。 ③典型零部件設(shè)計(jì)、選取。 ④整機(jī)合理性分析。 ⑵工作量 ①譯文6000字。 ②開題報(bào)告。 ③說明書20000字。 ④4張A0圖。 ⑤讀參考文獻(xiàn)15篇以上。 ⑥程序設(shè)計(jì)及典型零件工藝分析。 4.課題的重點(diǎn)和難點(diǎn)： ⅠZL05輪式裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 ①傳動(dòng)系統(tǒng)。 ②工作液壓系統(tǒng)。 ③工作裝置。 該機(jī)工作裝置由鏟斗、動(dòng)臂、搖臂和拉桿構(gòu)成，安裝在車架的支架上。 ④其他。 （1）該機(jī)采用了增加前橋橋荷和整機(jī)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(jī)相比，該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，維修方便、價(jià)格低廉。 ⅡZL05輪式裝載機(jī)的主要技術(shù)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(yīng)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(jìn)： V1=1.9, V2=4.4 V3=5.97, V4=7.1 V5=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(dòng)機(jī)額定功率(kW)： 15 機(jī)重（kg）： 1800 5.可能用到的主要知識(shí)和技能： 機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，理論力學(xué)，材料力學(xué)，液壓與氣動(dòng)技術(shù)，工程材料，材料成型，自動(dòng)控制理論，測(cè)試技術(shù)，數(shù)控技術(shù)，微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用，自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)等本科期間學(xué)到的課程。 6.需要自學(xué)的知識(shí)和技能： SolidWorks,AUTOCAD,CATIA等繪圖仿真軟件。 二、 工作計(jì)劃 2006.02——2006.03 調(diào)研，譯文，開題報(bào)告 2006.04.01——2006.04.15 總體布置及草圖 2006.04.15——2006.05.01 總體設(shè)計(jì)，總裝圖 2006.05.01——2006.05.15 零部件設(shè)計(jì)，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(zhǔn)備答辯 三、參考文獻(xiàn) [1] 劉慧斌，裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究，碩士，浙江大學(xué)，2000. [2] 吉林工業(yè)大學(xué)工程機(jī)械教研室.輪式裝載機(jī)設(shè)計(jì).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1982. [3] 李建成.礦山裝載機(jī)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989. [4] 高夢(mèng)熊.地下裝載機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與使用.北京：北京冶金工業(yè)出版社，1987. [5] 王國(guó)彪，楊力夫.裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996. [6] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982. [7] 房斌，張文中，胡其穎.ZL05裝載機(jī).徐州：徐州工程機(jī)械集團(tuán)公司，1997. [8] 趙昱東.國(guó)外輪式裝載機(jī)的新進(jìn)展. 馬鞍山：馬鞍山礦研究院，2000. 8