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1、 畢 業(yè) 設 計 論 文 題目 ZL15型輪式裝載機 工作裝置設計 17 前 言 裝載機主要用來裝卸成堆散料，也能進行輕度的鏟掘工作。由于它適用于建筑、礦山、鐵道、公路、水電等國民經(jīng)濟各個部門，因此，在國內外產(chǎn)量與品種的發(fā)展都較快，是工程機械中的一個主要機種。 裝載機根據(jù)不同的使用要求，發(fā)展形成了不同的結構類型。通常，按使用場合的不同，分成露天用裝載機和井下用裝載機；接行走系統(tǒng)結構

2、不同，分成輪式裝載機與履帶式裝載機；按卸料方式不同，分為前卸式(前端式)、后卸式與回轉式裝載機。本書主要論述露天工程用的輪式裝載機的設計。 裝載機的設計，大致要經(jīng)歷：明確任務、調查研究、制訂設計任務書，進行整車布置、確定整機的主要性能參數(shù)，進行各部件的方案設計與強度計算，技術設計和工藝設計，試驗鑒定和修改定型等這樣一些階段。一臺裝載機的設計是否成功，首先是從能否滿足使用要求，好造、好用、好修，具備較高的作業(yè)生產(chǎn)串和較低的使用成本來衡量的。這體現(xiàn)在設計工作中，就是應當使裝載機具有較完善的技術經(jīng)濟性能與指標以及先進的部件結構方案。

3、 摘 要 我所設計的ZL15裝載機既保留了傳統(tǒng)裝載機的優(yōu)點，而有具有新的性能和優(yōu)點。 本次設計主要進行的工作裝置的設計。裝載機采掘和卸載貨物的作業(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、連桿及液壓系統(tǒng)等組成。鏟斗以鏟裝物料；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，連桿使鏟斗轉動。動臂的升降和鏟斗的轉動采用液壓操作。 先對裝載機的發(fā)展概況幾設計的指導思想、特點、任務進行概述，然后確定方案，

4、在技術設計部分羅列了ZL15裝載機的主要技術性能和參數(shù)，進行了牽引特性計算，工作裝置設計。工作裝置設計中有工作裝置運動分析，對鏟斗、動臂、連桿機構進行設計等幾部分組成。 在工藝設計中敘述了工藝工程。應用程序計算了受力分析?？傊麄€設計是有序地完成的。 在整個設計的過程中，在老師及其他老師的指導下順利完成的，通過這次設計，我學到很多東西，在實踐中把大學中所學的知識綜合運用復習了一次，同時也學到很多新的東西，受益非淺。在此，本人表示衷心感謝！并真誠希望各位老師對我提出寶貴的意見。

5、 Abstract This type of ZL15 loader that I have designed has the common virtues of the traditional loaders.And it has some new-improved virtues and function. In my design progress,I put emphasis on the working-device. The ZL15 loader also

6、 has some traditional virtues like the articulited wheel-type loader.The loader digging and unload the goods by the working-device.The working-device has many Parts and it is connected to the machine.Some parts of the device’s turning by liquid press realize. At first,I introduce the developing

7、trend of the loaders,and explained the main designing idea, designing characteristic and designing task.The second part is the whole designing prgram.In the technical designing part,the main technological parameters and technological features of the ZL15 loader are listed.The following part is the c

8、alculation part of the tractive features and the designing of the working device. The necessary computer progress is placed in the end of my designing progress,all the computer program was composed with C language .In a word,the whole designing progress is designed carefully and step by step.I wish

9、 my design could clearly explained my designing idea. With the kind help of Mr.LiFeng and other teachers,I finished my design successfully.Through designing this type of ZL15 loader,I have attained a lot which was new to me.Here,I want to express my heartful gratitude to those teachers.At the same

10、 time ,the shortcomings in my design need to be poingted out by the teachers.thank you all. 目 錄 第一章 設計任務書……………………………………………………1 第二章 裝載機的發(fā)展及應用 2.1 裝載機在的介紹……………………………………………1 2.2 裝載機在地下開采中的應用………………………………2 2

11、.3 我國裝載機的發(fā)展前景 …………………………………3 第三章 輪式裝載機總體參數(shù)的確定…………………………………4 第四章 裝載機的總體布置 4.1 裝載機的總體布置原則……………………………………6 4.2 裝載機各部件的布置………………………………………7 4.3 裝載機的總體構造和分類…………………………………9 第五章 裝載機工作裝置的設計 5.1 工作裝置結構分析……………………………………… 10 5.2 鏟斗設計………………………………………………… 11 5.3 工作機構連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設計…………………… 15

12、 5.4 工作裝置強度計算……………………………………… 21 5.5 裝載機工作裝置中油缸作用力的確定 ………………… 29 5.6 工作裝置的限位機構 …………………………………… 30 總結…………………………………………………………………… 31 參考文獻……………………………………………………………… 32 第一章 設計任務及要求 一． 課題名稱（包括主要技術參數(shù)）及要求 ZL15型裝載機工作裝置設

13、計 裝載機工作裝置斗容：0.9 額定載重量：1.5 柴油機功率：50 整機重量：5.1 最大卸載高度：2500 最小卸載距離：850 要求：保證裝載機工作的功能，滿足工程機械的各項使用性能。 二． 課題內容幾工作量 1. 總體方案確定 2. 工作裝置結構形式分析 3. 工作裝置運動分析 4. 工作裝置性能分析 5. 圖紙設計 6. 電算程序 7. 譯文（機械設計類） 第二章 裝載機的應用與發(fā)展狀況 2.1 輪式裝載機的介紹 金屬礦山的開采可劃分為露天開采和地下開采兩大類。我國露天礦采以礦石的比重約占70％，但從事地下開采的人員比露天開采的人員多

14、。這是因為地下開采的條件復雜，使用的設備種類繁多，在產(chǎn)量相同的條件下，對地下礦投資的人力和物力遠大于露天礦的緣故。 保護自然環(huán)境和合理地利用礦藏資源，是發(fā)展社會主義經(jīng)濟的必要條件。隨著淺埋礦床的耗盡而愈來愈向深部開采，或當露天升采的深度很大而使地表遭受大面積的破壞時，就必須采用地下開采?？梢灶A料今后地下開采仍將逐漸增加。 不論是露天礦開采還是地下礦開采，對礦體較硬的金屬礦山，都是經(jīng)鑿巖爆破將崩落松散礦石或巖石，經(jīng)裝運作業(yè)運至下步工序的作業(yè)地點。裝載作業(yè)是礦山整個生產(chǎn)過程小既繁重又費時的作業(yè)。所以努力提高裝載機械的作業(yè)能力，對實現(xiàn)礦山生產(chǎn)的高效率低消耗想著重要的作用。 ZL系列輪式

15、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。 為適應裝載機多功能作業(yè)的要求，輪式裝載機已經(jīng)向一機功能方向發(fā)展。這主要靠主機控制適合多種作業(yè)的組合工作裝置完成。80年代國外裝載機和液壓挖掘機除了不斷完善裝，挖功能外，正向一機多能方向發(fā)展。許多公司競相生產(chǎn)各式各樣的輔助機構。這種

16、機型使用范圍很廣，其產(chǎn)品受到用戶的普遍關注。 在通用拖拉機前端加裝載裝置，后部加挖掘裝置可改裝變形成前裝后挖拖拉機，亦稱挖掘裝載機，俗稱“兩頭忙”。 工作裝置的性能分析過去多采用作圖分析和手工計算法，工作量繁重，精度較低。當分析工礦較多時問題更為突出，為克服手工畫圖的誤差。本次設計前面所進行的工作裝置CAD設計是通過看資料、實物，通過初步分析、計算而確定的方案。其次要考慮各個工作液壓缸作用力的均衡性，整機的穩(wěn)定性，整機與地面的附著性、滿足結構和布置的可能性，以綜合比較初選方案，從而確定機構參數(shù)（一般來說，從計算機輔助分析中發(fā)現(xiàn)不合理的現(xiàn)象可究其原因，采取改進措施，是設計合理化。對已經(jīng)擬訂的

17、各種方案可通過計算機輔助分析作進一步的取舍和修改，以便確定較合理的方案）。同時，通過性能分析能夠很清楚的了解到這個裝載機裝置在各個位置或各種工況時的里和其它參數(shù)，有利于更有效地使用挖掘裝載機和使這種裝載機工作效率得到最大限度的發(fā)揮。 2.2 裝載機在地下開采中的應用 地下礦的開采，包括開拓、采準、回采三個步驟。開拓是礦山的基建工程，它是用井巷把地表與山地下礦體接通，并建成完整的運輸、通風、排水的并巷工程，包括豎井、斜井、盲井、井底車場，如水泵房、變電室、機修站、火藥庫等，還有石門、階段運輸巷道、溜井等。 采準是指掘進形成采區(qū)外形的一些巷道及為了回采工作面的碎巖和爆破而需要的自由空

18、間。前者如采區(qū)的運輸巷道、通風和人行天井，以及電耙巷道等，如切割槽、拉底空間、放礦漏斗等。 回采就是做完采準后，在采區(qū)工作面進行的落礦、裝運和管理作業(yè)?；夭芍械牡V石裝運作業(yè)是礦山生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。 裝載作業(yè)就是把開拓、采準、回采的礦石或巖石裝入運輸工具或卸入溜井。開拓、采準和回采三者在使用裝運機械方面對比起來，采準工程的特點是：它的裝運作業(yè)工作量，是在階段水平以上或礦房內部及礦床上下盤中進行的。一般地說，這些巷道斷面尺寸小、長度短，分布在階段水平以上不同的高度上，要求機械設備輕便靈活，便于調入和調出及遷移到不同高度上。在斷面只寸很小的空間內工作，由于設備的調入遷移和使用都比較困難，致使采準

19、工作的機械化程度低、工作效率低、成本高。因此采準工作量的多少，便成為衡量采礦方法好壞的重要指標之一。 2.3 我國裝載機的發(fā)展前景 隨著我國國民經(jīng)濟建設的調整發(fā)展，大型輪式裝載機的需求量會有大幅度上升，特別是西部大 開發(fā)，許多大型工程建設等，大型輪式裝載機大有用武之地。另外，世界上生產(chǎn)大型輪式裝載 機的國家、企業(yè)也不多，出口前景也非常好，苦于我們還拿不出產(chǎn)品。 1999年，我國全行業(yè)ZL60型共銷28臺，ZL80型及ZL100型一臺也未銷售。因此，我國大型 輪式裝載機可以說是基本上未推向市場。影響推出市場的主要原因是，除開發(fā)水平較低外，主 要是配套件跟不上。大型 輪式裝載機的配套

20、件國內基本上沒有，有少量的也是水平低，可靠 性差，不太適用，進口配套件價格又太貴。因此大型輪式裝載機的國內市場基本上被國外大公 司所占領。我國裝載機行業(yè)，特別是主要裝載機制造企業(yè)，應抓住我國加入WTO 后進口件價格 降低的機遇，進口一部分重要的關鍵部件，同時為盡量降低成本，加大力度開發(fā)一些目前已經(jīng)有能力開發(fā)的零部件，如傳動系統(tǒng)中的驅動橋、液壓件中的缸、閥等，經(jīng)過精心設計，開發(fā)出 具有中國特色的大型輪式裝載機。只要我們的產(chǎn)品能占領國內市場，也一定能打進國際市場。 　　 　　國產(chǎn)挖掘裝載機及小型多功能裝載機數(shù)量很少，在我國ZL20型以下屬小型裝載機，據(jù)1999 年全行業(yè)主要企業(yè)統(tǒng)計,共銷售小型

21、裝載機有1546 臺，能占全行業(yè)的8.2％。 　　 　　國外小型裝載機及小型多功能裝載機，包括挖掘裝載機在內，市場份額已相當大。美國的 山貓牌小型多功能裝載機年銷量在5萬臺左右，還有美國的凱斯、約翰迪爾、卡特彼勒、英國 的JCB公司等的挖掘裝載機及小型多功能裝載機年銷量都在萬臺上?？梢娛澜缡袌錾贤诰蜓b載 機及小型多功能裝載機市場是多么大，而中國目前這類產(chǎn)品基本上還沒有。這類產(chǎn)品特別適用 于市政建設、中小城鎮(zhèn)建設、鄉(xiāng)間非等級公路建設、一般公路的維護保養(yǎng)、港口碼頭作業(yè)，還 有改造環(huán)境、植樹造林等。特別是西部大開發(fā)，這類產(chǎn)品將有廣闊的潛在市場。這類產(chǎn)品的開發(fā)，今后肯定是以靜液壓件傳動為主，目前世

22、界上小型裝載機、小型多功能裝載機基本上都是 靜液壓傳動。我國要能真正把這類產(chǎn)品發(fā)展起來，必須有自己的創(chuàng)新。裝載機行業(yè)的廣大企 業(yè)，特別是有能力的大企業(yè)，應加大創(chuàng)新力度，去爭我國小型裝載機、小型多功能裝載機、挖掘裝載機等這一巨大的潛在市場。 　　 　　我國西部3000米以上高海拔地區(qū)及沙漠地區(qū)占了很大的面積，在實施西部大開發(fā)中，高原 及沙漠型特殊用途裝載機需要量較大，國內目前基本上還沒有這類產(chǎn)品，而國外大公司在這方 面已經(jīng)有成熟的產(chǎn)品。因此，我國加入WTO后，這個巨大的潛在市場很可能被國外大公司所占領。我國的裝載機行業(yè)從現(xiàn)在起應積極行動起來，與有關科研院所及有關發(fā)動機等配套件企業(yè)聯(lián)合起來，盡

23、快開發(fā)出具有中國特色的高原、沙漠型特殊用途裝載機，去搶占我國西部這一潛在大市場。 　　 　　中型輪式裝載機是國內最成熟而產(chǎn)量又大大過剩的產(chǎn)品。這種產(chǎn)品只要“入世”后實行國 際采購，提高質量、水平、可靠性，那么大批進入國際市場的機遇就在眼前。 　　 第三章 輪式裝載機總體參數(shù)的確定 輪胎式裝載機是以輪胎式專用底盤為基礎車，配置工作裝置及操作系統(tǒng)組成。其重量輕，速度快，機動靈活性及效率高，因而他的品種與產(chǎn)量都發(fā)展快。 履帶式裝載機是以專用底盤或工業(yè)履帶式拖拉機為基礎，裝上工作裝置及操作系統(tǒng)完成。其接地比壓小，通用性好；重心低，穩(wěn)定性好；重量大，

24、附著性能好。因此，在輪式裝載機不適宜的場合更顯優(yōu)越性。 （2）卸料方式分：有前卸式，回轉式，后卸式 　 前卸式裝載機的工作裝置不回轉，裝料與卸料都是整機走動進行，作業(yè)過程中調車費時，但因結構簡單，工作可靠，視野良好，因此應用最廣泛。 回轉式裝載機的動臂安裝在轉臺上，鏟斗在前端裝料后，回轉至側面卸掉，裝載時不需要調車，作業(yè)效率高，適宜于廠區(qū)工作。但結構復雜，回轉卸載時偏心載荷較大，整機側向穩(wěn)定性不好。 后卸載裝載機是在前端裝料，卸載時鏟斗越過駕駛室向后端卸料，作業(yè)時不需要調車，可直接向后停在起后面的運輸車輛卸載，作業(yè)效率高。但卸載時鏟斗越過駕駛室不安全，只用于礦井下狹窄的場地。

25、 （3）聯(lián)接方式分為：整體式、鉸接式 整體式裝載機的車架是一個整體，利用偏轉后輪同時偏轉進行轉向。 鉸接式裝載機的車架有前后兩部分組成，中間用垂直鉸銷聯(lián)接，它通過連接前后車架的油缸推動前后車架繞垂直鉸鏈相對轉動折腰轉向。由于前后車架折腰度大（大約35～40度），所以轉彎半徑小，可在半徑比較小的場地作業(yè)。 （4）鏟斗的額定量分：小型<0.5t；中型 ;大型鏟斗額定量>10t。 三．裝載機的作業(yè)方式： 裝載機是循環(huán)作業(yè)式的工程機械。它的一個作業(yè)循環(huán)由駛進料堆、鏟取、后退、轉向、駛進卸料目標和卸料等動作構成。其中，對物料的鏟取方法和作業(yè)時運輸車輛的配置方案，將影響生產(chǎn)率的高低。 1．

26、鏟取方法：裝載機對物料的鏟取方法有一次鏟取法和復合鏟取法兩種。 （1）一次鏟取法：鏟斗一次插入料堆，一次收斗而裝滿鏟斗的鏟取方法。作業(yè)時裝載機從正前方駛進料堆，邊進邊放下鏟斗，在料堆前1m處使鏟斗落到地面，處于浮動位置，斗刃能觸及料堆時，加大油門緩緩插入料堆，然后鏟斗上翻，提升動臂到運輸位置再倒退駛出。該法是最簡單常用方法，比較適用于阻力比較小的松散料堆。 （2）復合鏟取法：裝載機前進插入料堆的同時，鏟斗與提臂相配合鏟取物料的方法。這樣鏟取切削阻力小，容易裝滿鏟斗，適合鏟裝切削阻力較大的物料。 2． 作業(yè)配置方案：裝載機與運輸車輛的作業(yè)配置方案，主要取決于現(xiàn)場的條件、運輸車與裝載機的數(shù)量

27、和類型。廣泛使用的有“I形”、“V形”、“L形”作業(yè)方法。 （1）“I”形作業(yè)法：運輸車平行與工作面并往復地前進和后退，所以也稱之為穿梭作業(yè)法。 這種作業(yè)方式可減少裝載機改變方向的次數(shù)，如果裝載機與運輸車配合的好，會有較好的生產(chǎn)率。 （2）“V”形作業(yè)法：運輸車與工作面成60度的角度，裝載機裝滿鏟斗后，在倒車駛離工作面的過程中，并調轉駛向料堆，進入下一次的作業(yè)循環(huán)。 這種作業(yè)方式可以得到較短的工作循環(huán)時間，故應用十分廣泛。 （3）“L”形作業(yè)法：運輸車垂直于工作面，裝載機鏟裝物料后，倒退并翻轉90度，然后向前駛向料堆進行下次鏟裝。 這種作業(yè)方式在運距較短時，一個司機可輪換在兩輛運輸

28、車上工作，以減少人力。這種作業(yè)方式適用寬廣的作業(yè)場合。 第五章 裝載機工作裝置設計 5.1 工作裝置結構分析 裝載機采掘和卸載貨物的作業(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、連桿及液壓系統(tǒng)等組成。鏟斗以鏟裝物料；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，連桿使鏟斗轉動。動臂的升降和鏟斗的轉動采用液壓操作。 由動臂、動臂油缸、鏟斗、轉斗油缸、搖臂、連桿及車架相互鉸鏈而成的機構，在裝載機工作時需要保證：當動臂處于某種作業(yè)位置不動時，在轉斗油缸的的作用下，通過連桿機構使鏟斗繞其鉸接點轉動；當轉斗油缸閉鎖時，

29、動臂在動臂油缸的作用下提升或下降鏟斗過程中，連桿機構應該能使鏟斗在提升過程中保持平動或與地面的夾角變化控制在很小的范圍，以免裝滿料的鏟斗由于鏟斗傾斜而使物料灑落；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，提高生產(chǎn)效率。 一. 結構形式的選擇 裝載機的工作裝置的結構形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其動臂和連桿的后端與車架的支座鉸鏈，動臂和連桿的前端與鏟斗托架鉸鏈，托架上部鉸接轉斗油缸，其活塞桿幾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，則在動臂提升、轉斗油缸閉鎖時，鏟斗始終保持平動，斗內物料不會灑落。 無鏟斗托架的工

30、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。但是，動臂前端的較重的托架減少了鏟斗的載重量。根據(jù)搖臂、連桿數(shù)目及鉸接位置的不同，可組成不同形式的連桿機構，鏟斗的鏟起力P隨鏟斗轉角a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，裝載機工作裝置的結構形式的選擇，既要考慮結構簡單，也要考慮作業(yè)性質和挖掘方式來確定。 5.2 鏟斗設計 一．鏟斗結構形式的選擇 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)效率和工作可靠性，所以減少切削

31、阻力和提高作業(yè)效率是鏟斗設計的主要要求。鏟斗是在惡劣的環(huán)境下工作承受很大的沖擊載荷和劇烈的磨損，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容重1.4～1.6噸/米的物料（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，用來采掘容重1.0噸/米左右的物料（如煤、渣等）；減少斗容的鏟斗，斗容為正常的0.6～0.8，用來裝載斗容重大于2噸/米的物料（如鐵礦石、巖石等）。用于土方工程機械的裝載機，因作業(yè)對象較廣，因此多采用正常斗容的通用鏟斗，一般適應鏟裝不同物料的需要。 鏟斗切削刃的形狀根據(jù)鏟掘物料的

32、種類不同而不同，一般分為直線型或非直線型兩種。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，裝載機用的較多是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；同時減少“偏載切入”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。 裝有斗齒的鏟斗，在裝載機作業(yè)時，插入力有斗齒分擔，形成較大的比壓，利于插入密實的料堆疏松物料，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 用軸線、折線或曲線來代替實際構件。 通過上面的分析與假設，

33、就能將工作裝置這樣一個空間超靜定結構簡化為平面問題進行受力分析。 工作裝置的受力分析，就是根據(jù)上述工況下作用在鏟斗的外力，用解析法或作圖法求出對應工況下工作裝置各構件的內力。下面以工況Ⅲ為例進行分析，其它工況與此類同。 取鏟斗為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析鏟斗的受力： 由 所以 （N） 由 所以 (N) 由 所以 (N) 所示，取連扦為脫離體，根據(jù)平衡原理

34、，作用于連扦兩端的力大小相等，方向相反，即： 所以 工作裝置受力分析 由 所以 (N) 所以

35、 (N) 由圖示受力分析可知，連桿此時受拉。 如圖所示，取搖臂為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析搖臂的受力 (N) 四．動臂強度校核 根據(jù)計算工況及受力分析，即可按強度理論對工作裝置主要構件進行強度校核。 1．動臂 動臂可看成是支撐在車架A點和動臂油缸上鉸點H點的雙支點懸梁臂，其危險斷面在H點附近，在此斷面上作用有彎曲應力和正應力： 1 式中： ——計算斷面的截面積； ——計算斷面上的彎矩； ——計算斷面上的軸向力； ——計算斷面的抗彎斷面系數(shù)。 對

36、于H點的斷面： 將式和代入得： 同理，計算得H點的斷面的應力 2．搖臂 搖臂的受力分析，如圖所示，彎曲應力和正應力，計算法和動臂相同。 3．鉸銷 其危險斷面在支座G點附近，裝載機工作裝置鉸銷的一般結構形式及受力情況，如圖所示。 目前國內外對工程機械工作裝置備銷軸的強度計算都采用下面的計算公式 銷軸的彎曲應力： =(千克/厘米) 式中 ： ——銷軸的彎曲應力； ——計算載荷，為鉸點所受載荷之半； ——銷軸彎曲強度計算的計算長度； ——銷軸的抗彎斷面系數(shù) 取銷軸直徑為70mm為例： 銷軸支座的擠壓應力：

37、 =17.8=178（千克/厘米） 銷軸套的擠壓應力： 式中： 為軸套的支承長度; 4．連桿 裝載機在作業(yè)過程中，連桿有時受拉，有時受壓，需要同時進行強度計算及壓桿穩(wěn)定驗算。其計算根據(jù)《工程力學》中所講的方法進行。 強度計算中所用的許用應力可按下式選?。? =（千克/厘米） ——材料的屈服極限。國內裝載機工作裝置的動臂常用16Mn鋼，其＝3600千克／厘米；搖臂材料為3號鋼，＝2100一24

38、00千克／厘米； n——安全系數(shù)，設計手冊規(guī)定n＝；由于工程機械工作繁重，條件惡劣，并考慮到計算上的誤差，通常M＞1.5。 5.5 裝載機工作裝置中油缸作用力的確定 目前大多數(shù)裝載機的工作裝置只有兩種油缸：動臂油缸和轉斗油缸。推壓(變幅)油缸則采用較少。 動臂油缸與轉斗油缸的作用力有兩種情況：油缸推動機構運動時的作用力為主動作用力(簡稱工作力或作用力)，其最大值取決于液壓系統(tǒng)的工作壓力和油缸直徑(活塞作用面積)；工作裝置工作時作用于閉鎖狀態(tài)的油缸上的作用力為被動作用力，其最大值取決于液壓系統(tǒng)的過載閥壓力值和承載活塞面積。如工作裝置的動臂油缸不動，靠轉斗油缸轉動鏟斗而進行鏟掘作業(yè)時

39、，則轉斗油缸所產(chǎn)生的作用力為主動作用力，動臂油位所承受的作用力為被動作用力。當油缸最大被動作用力大于外裁荷的作用力時，油缸無回縮現(xiàn)象，否則因過載閥打開而溢流，使油缸發(fā)生回縮。 ． 油缸作用力的分析與確定是裝載機設計中的重要內容之一。分析裝載機的工作情況可知，為保證裝載機正常而有效地工作，油缸作用力應能保證裝載機工作時發(fā)揮最大的鏟起力Ng，使鏟斗裝滿，同時動臂油缸的作用力還應保證把滿斗的物科提升到所需的卸載高度與卸載距離。所以最大鏟起力Ng是確定油隨作用力的依據(jù)。 確定了工作裝置油缸作用力和可能產(chǎn)生的被動作用力后，便可按選定的液壓系統(tǒng)的工作壓力設計油隨所需之缸徑，并選定過載閥之壓力。

40、至于油缸行程，如前所述，它由工作裝置結構方案決定。工作裝置的結構方案，也影響各油缸在主動和被動狀態(tài)下的作用力，所以確定油缸作用力要在工作裝置的結構方案、構件尺寸與鉸接點位置選定之后進行。 5.6 工作裝置的限位機構 裝載機工作時，為使操縱方便，提高勞動生產(chǎn)率，要求在工作裝置的結構設計中，對鏟斗在地面時的后傾角，一般不小于45，在最大卸裁高度時的卸載角(或前傾角)，一般不小于45。對動臂提升與下降的高度進行控制與限位。因此，需要有相應的限位裝置與限位機構。此外，當鏟斗在某一卸載高度卸載后，要求自動控制鏟斗卸載后的后傾角，使之放下動臂時、鏟斗能自動放平。因此需要有鏟斗自動放平機構。 一

41、、鏟斗轉角限位裝置 鏟斗轉角限位裝置通常采用簡單的擋塊結構。如圖所示，把擋塊直接焊在鏟斗后的斗壁背面上，擋塊A用來限制鏟斗的后傾角，擋塊B用來限制鏟斗的前傾角，與之相對應的擋塊則分別焊在工作裝置的動臂或橫梁上。作業(yè)時，裝載機水平插入料堆，然后操縱轉斗油缸使鏟斗上翻，在運輸位置的鏟斗后傾到45時，鏟斗上的擋塊A與動臂或橫梁上相應的擋塊相碰鏟斗即停止上翻。由于轉斗油缸控制閥尚未回到中立位置，故油泵繼續(xù)向轉斗油缸供油，造成液壓系統(tǒng)的壓力超過過載閥調出壓力，過載閥打開，避免機構損壞。鏟斗前傾角的限位原理與上述一樣，在最大卸載高度的鏟斗前傾角達到45時，鏟斗上的擋塊B與動臂或橫梁上相對應的擋塊相碰，鏟

42、斗即停止前傾。 鏟斗轉角限位裝置簡圖 總 結 經(jīng)過這三個月的集中努力，畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，至此我已經(jīng)完成了所有的設計任務。在我做設計期間，主要經(jīng)歷了實習，可行性分析，計算和繪圖等幾個階段。 由于設計的內容是第一次接觸，所以開始著手時候不是很順利，整個設計過程中有很多反復計算，如設計裝載機工作裝置的工作部分確定各個鉸接點位置的過程中走了一些彎路。到目前為止對設計不是非常滿意，我所學知識有限沒能弄懂某些知識點，在設計過程中，很多新的東西都是邊翻資料邊作設計，對有些知識掌握的不透，還需要在以后的工作學習過程中多

43、實踐學習。同時在設計過程中有粗心大意的時候，造成了一些影響，望老師諒解。 設計過程中，我得到老師的細心指導，使我所遇到的困難得到了即時的解決。另外，也感謝老師的督促指導，在此向所有的指導老師表示感謝！ 主要參考文獻 1. 《機械設計課程設計》 寇尊權 主編 吉林科學技術出版社 2． 《機械設計》 楊明忠 主編 3．《輪式裝載機設計》 吉林工業(yè)大學工程機械教研室編 中國建筑工業(yè)出版社 1982年12月第一版 4．《礦山裝載機設計》 東北工學院 李建成 主

44、編 機械工業(yè)出版社 1989年5月 第一版 5．《機械工程圖學》 吉林大學 侯洪生 主編 科學出版社 2001年9月 第一版 6.《露頭裝載機》 冶金工業(yè)部長沙礦山研究所 主編 7.《地下裝載機 結構設計與使用》 高夢熊 主編 北京冶金工業(yè)出版社 8．《裝載機工作裝置優(yōu)化設計》 王國彪，楊力夫 主編 機械工業(yè)出版社 9.《裝載機械 高湖海主編工程機械構造圖冊》 劉烯平 主編 10.《裝載機械 》 高湖海 主編 11.《中文版 Auto CAD 2004機械制作輕松入門》 王建平，長會珍 編 科學出版社 12.《機械原理》 機械原理 謝進, 萬朝燕, 杜立杰主 編 13.《機械設計手冊》 機械設計手冊編委會 主編 14.《C程序設計 第二版》 譚浩強 編 清華大學出版社