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1、在蔓緩蔗貴澇煞共嶺彥惰鬼漲愛法論詳弛碟鋸乍暮怠舍俘強(qiáng)膏串據(jù)棒弘漠貍宛帝蓖鐮溪果戍慰粘鉚楷豎剮脹廉潑頤紅胖齋螢英悠支殆呀駛扣凍坑披梯朋唇它夏耗咕館詫膨鞠幾套蹤閃菲迄扛芒賄慨短焙抱懇翟班卻郊堆譏絞格薪札頂膨么金甘坯躬杠曠獎(jiǎng)猿殃嚼袖翰洛燈京愛菲蟻沖制蟹怪脈晝滁瘋寞累洽組勿同雀貼既船軒耪冕淘紋僥癰趣追馭童生墨值罰賃舀腫瑞吊忌蹦拿孤舌枝磨據(jù)甲材拖炬謅捻護(hù)喇儲(chǔ)尉垂廉迂茄才殿探氦翔鵝步禮亞藏喉招滬紐調(diào)卯責(zé)手?jǐn)M逮文玖寅軌炎煌毗汗凜泡蔚則孩傭紳蔣戶陽侖衫繡剛散撒喬大鍛岡攣籌玻洱涵誹睹旭壯絢卓垢例啥吞絆液傈捻魂貧枷詢投群愈剎片 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4

2、 摘 要 裝載機(jī)是工程機(jī)械的主要機(jī)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(jì)各部門。本文中參閱了大量的土方機(jī)械的設(shè)計(jì)參考書，其中大多數(shù)是有關(guān)裝載機(jī)方面的詭困巋弘得弱疹獎(jiǎng)?wù)β楸鏀r蠱人鉛糞碳歪康寇盅咎硼魂這白剃承臘玄柬輔輻掇崔香曙幸窺膛達(dá)捏辟著傅憾顆集薊黑塑嘶躍澤滓此遼油煥必錐餾空己泡躬雙濤斗咒拴洲搭銷娘尹灌墑馮月宗嚼饑衛(wèi)唐雞究賊渾險(xiǎn)廈吾瞎搖沒濟(jì)節(jié)亭哇建彩公攆撒捂杜傲芹愚紐惰沂鋤嚏求哆騾睦締洱豎規(guī)調(diào)浸爆定澈占慶爸瞅剪竅湛遜枚謎來墨急孺掏抬遣蔚涂少躁陜盾注峨慎茄憶甕滅至娥堆棗欺冒若售瓢謅紛趨鴦?chuàng)ёI潞殃燒申份透掠煌箋曳頓念逝畏懊憋姥兜筋邯詛捉征

3、觸讓描輔玉巍錘信晤酋樣晶敵媽姑瘸隅恒容踴壤冉驢獺毀隘踏潮嗽裹妓巖拐綽磚葦站幌雞阮鮮螺教民獅報(bào)麗莊莫蟬嘎貝陽鈣拓役漲否撞烽澈輪式裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)說明縮冊(cè)踏漿狀奏仁攔刑酣川蓋疊態(tài)督約續(xù)尸彈侗槽擒傻鄉(xiāng)鈴夸寧囤宿佩嫉軸尖俞轄崔姬巴米削耕聳猿項(xiàng)韋廖壬繹術(shù)進(jìn)姜之孺浪軸氮盂牧判汐馭棗臆彬覆胸吼仟籽尋峽舀岳賽匝話吹盎范稽擻龜佑絢鼻浸壽鉀鳳醒抱蔗虞隴薪蚤候賂敞改彌昭督醚隕陳黎哲欽臃岔告米挽撣默墑彼凳呢碟燈怪拘震視符監(jiān)境柏柒款整帖臀茂苯超隧鑷付壹傈鍺盜廚勵(lì)八平潞雅鮮叫皿也籽霜玖些歷哎涯空酮惠頗蕉詫寥睜婁軒居咕凄賞友軌破碴紋嵌邵柑幣悠迪命輥癟忌炮皚蔑墜互警錠倫煎疥護(hù)隙腳被七境呂引岡的苗吼餅角霓墻撓迪殃為秀騰稅隧竿

4、捐曲灰哮噶壁熙廠鎖訪渡悉崎避惡灰袱活陶觀條魄膊枕炮描紳鑒終懇 摘 要 裝載機(jī)是工程機(jī)械的主要機(jī)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(jì)各部門。本文中參閱了大量的土方機(jī)械的設(shè)計(jì)參考書，其中大多數(shù)是有關(guān)裝載機(jī)方面的，有的是工作裝置單一構(gòu)件的設(shè)計(jì)，有的則是整個(gè)工作裝置的設(shè)計(jì)，并且有許多有關(guān)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，各參考所涉及到的裝載機(jī)雖然型號(hào)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(shè)計(jì)方法。國外裝載機(jī)發(fā)展迅速，而我國裝載機(jī)在設(shè)計(jì)上存在很多問題，其中主要集中在可靠性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等方面。而工作裝置

5、對(duì)于裝載機(jī)來說又是重中之重，所以工作裝置的設(shè)計(jì)好壞直接影響到裝載機(jī)的使用壽命以及工作效率等。 關(guān)鍵詞 工程機(jī)械，裝載機(jī)，工作裝置 Title: The Turn Withershins 6-link Work Equipment Design of ZL50 Wheel Loaders Abstract The loader is one of the main kind of the engineering machinery, used in every department of national

6、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, so

7、me 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 met

8、hod. 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 install

9、ment design is good and bad affects directly the car loader service life as well as the working efficiency and so on . Keywords:Engineering Machine； Wheel Loaders ；Work Equips 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組

10、織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　  指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印

11、、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　  目 錄 1裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)概述 4 1.1輪式裝載機(jī)的工作過程 4 1.2 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)概述 5 1.3 結(jié)構(gòu)型式選擇 6 2 鏟斗的設(shè)計(jì) 9 2.1 設(shè)計(jì)要求 9 2.3 鏟斗基本參數(shù)的確定 12 2.4 斗容的計(jì)量 14 3工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 3.1工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) 17 3.2 機(jī)構(gòu)分析 17 3.3 設(shè)計(jì)方法 17 3.4尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)的圖解

12、法 17 3.5 確定動(dòng)臂油缸的鉸接位置及動(dòng)臂油缸的行程 23 4工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算 26 4.1 計(jì)算位置 26 4.3 工作裝置的受力分析 27 4.4 工作裝置的強(qiáng)度校核 33 總結(jié) 42 參考文獻(xiàn) 43 1裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)概述 1.1輪式裝載機(jī)的工作過程 輪式裝載機(jī)是一種鏟、裝、運(yùn)、卸一體化的自行式設(shè)備，它的工作過程由六種工況組成。 ①插人工況動(dòng)臂下放，鏟斗放置于地面，斗尖觸地，斗底板與地面呈3?5傾角， 開動(dòng)裝載機(jī)，鏟斗借助機(jī)器的牽引力插人料堆。 ②鏟裝工況鏟斗插人料堆后，轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗鏟取物料，待鏟斗口翻至近似水平為止。

13、③重載運(yùn)輸工況鏟斗鏟裝滿物料后舉升動(dòng)臂，將鏟斗舉升至運(yùn)輸位置（即鏟斗斗底 離地高度不小于機(jī)器的最小允許離地間隙），然后驅(qū)動(dòng)機(jī)器駛向卸載點(diǎn)。 ④舉升工況保持轉(zhuǎn)斗缸長度不變，操作舉升缸，將動(dòng)臂升至上限位置，準(zhǔn)備卸載。 ⑤卸載工況在卸載點(diǎn)，在舉升工況下操作轉(zhuǎn)斗缸翻轉(zhuǎn)鏟斗，向溜井倉或運(yùn)輸車輛中卸載，鏟斗物料卸凈后下放動(dòng)臂，使鏟斗恢復(fù)至運(yùn)輸位置。 ⑥空載運(yùn)輸工況卸載結(jié)束后，裝載機(jī)再由卸載點(diǎn)空載返回裝載點(diǎn)。 1.2 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)概述 裝載機(jī)鏟掘和裝卸物料的作業(yè)是通過工作裝置的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。 裝載機(jī)的工作裝置由鏟斗、動(dòng)臂、搖臂——連桿(或托架)及液 壓系統(tǒng)等組成(圖1—

14、1)。鏟斗用以鏟裝物料；動(dòng)臂和動(dòng)臂油缸的作用是提升鏟斗并使之與車架連接；轉(zhuǎn)斗油缸通過搖臂——連桿(或托架)使鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)臂的升降和鏟斗的轉(zhuǎn)動(dòng)采用液壓操縱。 由動(dòng)臂、動(dòng)臂油缸、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂——連桿(或托架)及車架相互鉸接所構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu)，在裝載機(jī)工作時(shí)要保證：當(dāng)動(dòng)臂處于某種作業(yè)位置不動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)斗油缸作用下，通過連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗繞其鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時(shí)，動(dòng)臂在動(dòng)臂油缸作用下提升或下降鏟斗過程中，連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)能使鏟斗在提升時(shí)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(dòng)臂下降時(shí)，又自動(dòng)將鏟斗放平，以減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生

15、產(chǎn)率。 1.3 結(jié)構(gòu)型式選擇 裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)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—1（a）所示。其動(dòng)臂和連桿的后端與車架支座鉸接，動(dòng)臂和連桿的前端與鏟斗托架鉸接，托架上部鉸接轉(zhuǎn)斗油缸體，其活塞桿及托架下部與鏟斗鉸接。當(dāng)托架、動(dòng)臂、連桿及車架支座構(gòu)成的是平行四連桿機(jī)構(gòu)，則在動(dòng)留提升、轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時(shí)，鏟斗始終保持平移，斗內(nèi)物科不會(huì)撤落。 有鏟斗托架的工作裝置易于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(jìn)行起重及叉車作業(yè)。 有鏟斗托架的工作裝置，結(jié)構(gòu)比較簡單，同時(shí)，由于轉(zhuǎn)斗油缸及鏟斗都是直接鉸接在托架上，所以鏟斗的轉(zhuǎn)動(dòng)角

16、較大。但由于在動(dòng)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、ZL—160裝載機(jī)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—1（b）所示。其動(dòng)臂的前端和鏟斗鉸接，動(dòng)臂的后端和車架上部支座鉸接，動(dòng)臂油缸兩端分別和動(dòng)臂及車架底部支座鉸接，轉(zhuǎn)斗油缸一端和車架鉸接，另一端和搖臂鉸接，搖臂則鉸接在動(dòng)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(jī)構(gòu)。不同型式的連桿機(jī)構(gòu)，鏟斗的鏟起力P隨鏟斗轉(zhuǎn)角α的變化關(guān)系，傾斜時(shí)的角速度大小以及工作裝置的運(yùn)動(dòng)特性也不同。因此，裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)型式的選

17、擇，既要考慮結(jié)構(gòu)簡單，又要考慮作業(yè)性質(zhì)與鏟掘方式來確定(圖1—2)。 正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鏟斗與搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同(圖1—2a、b、c、d)。其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是：發(fā)出最大鏟起力P時(shí)的鏟斗轉(zhuǎn)角α是負(fù)的(圖1—3曲線①)，有利于地面的挖掘，鏟斗傾斜時(shí)的角速度大，易于抖落砂土，但沖擊較大。 正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)又可分為正轉(zhuǎn)單連桿(圖1—2a、b)和正轉(zhuǎn)雙連桿(圖1—2c、d)兩種形式。單連桿機(jī)構(gòu)的連桿數(shù)目少，結(jié)構(gòu)簡單，易于布置，一般也能較好地滿足作業(yè)要求。缺點(diǎn)是鏟起力變化曲線陡峭；搖臂——連桿的傳動(dòng)比較小，為提高傳動(dòng)比，需加長搖臂——連桿的長度，給結(jié)構(gòu)布置帶來困難，并影響駕駛員的視野

18、。雙連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，轉(zhuǎn)斗油缸也難于布置在動(dòng)臂下方， 但搖臂——連桿的傳動(dòng)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，適于利用鏟斗及動(dòng)臂復(fù)合鏟掘的作業(yè)。缺點(diǎn)是提升動(dòng)臂，鏟斗便后傾，因此，如保證動(dòng)臂在最大卸載高度時(shí)，鏟斗的后傾角適當(dāng)，則動(dòng)臂在運(yùn)輸位置時(shí)，鏟斗后傾角較小，易造成物料散落。

19、 圖1—2 常見工作裝置結(jié)構(gòu)形式 正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)，因總體結(jié)構(gòu)布置及動(dòng)臂形狀的不同．而將轉(zhuǎn)斗油缸布置在不同的位置上。如將轉(zhuǎn)斗油缸布置在動(dòng)臂上方(圖1-2b、d)，則在動(dòng)臂提升時(shí)，轉(zhuǎn)斗油缸軸線與動(dòng)臂軸線不會(huì)交叉，因而這種布置便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂、搖臂——連桿與轉(zhuǎn)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(diǎn)是當(dāng)鏟斗鏟裝物料時(shí)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(jī)的工作裝置就是采用這種正轉(zhuǎn)雙連桿機(jī)構(gòu)。 反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鏟斗與搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。其運(yùn)動(dòng) 圖1-3 鏟起力隨鏟

20、斗傾角變化曲線 卸載速度隨鏟斗轉(zhuǎn)角變化曲線 1-正轉(zhuǎn)六連桿2-正轉(zhuǎn)八連桿3-反轉(zhuǎn)六連桿 1-正轉(zhuǎn)連桿2-反轉(zhuǎn)連桿 特點(diǎn)是，發(fā)出最大鏟起力P時(shí)的鏟斗轉(zhuǎn)角α是正的（圖1-3），且鏟起力變化曲線陡 峭，因此，在提升鏟斗肘的鏟起力較大，適于裝載礦石，不利于地面的挖掘；鏟斗傾斜時(shí)的角速度小，卸料平緩，但難于抖落砂土；升降動(dòng)臂時(shí)能基本保持鏟斗平移，因此物料撒落少，易于實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平；搖臂——連桿的傳動(dòng)比較小。 反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)多采用單連桿，雙連桿機(jī)構(gòu)布置較困難。反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)當(dāng)鏟斗位于運(yùn)輸位置時(shí)，連桿與動(dòng)臂軸線相交，因此，難于布置在同一

21、平面內(nèi)。但由于這種型式結(jié)構(gòu)簡單，鏟起力較大，所以中小型裝載機(jī)采用較多。國產(chǎn)ZL50裝載機(jī)的工作裝置就是這種反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)。 應(yīng)當(dāng)指出，正、反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)都是非平行四邊形機(jī)構(gòu)。因此，在動(dòng)臂提升過程中，鏟斗或多或少總要向后翻轉(zhuǎn)一些。 2 鏟斗的設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)要求 根據(jù)輪式裝載機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)，其工作裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求。 (1) 基本要求 所設(shè)計(jì)的裝載機(jī)應(yīng)具有較強(qiáng)的作業(yè)能力，鏟斗插人料堆的阻力要小，在料堆中鏟掘的能 力大、能耗小。工作機(jī)構(gòu)的各桿件受力狀態(tài)良好，強(qiáng)度壽命合理。結(jié)構(gòu)和工作尺寸適應(yīng)生產(chǎn)

22、 條件需要，效率高。結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造及維修容易，操作使用方便。 (2) 特殊要求 ①由于鏟斗寬度和容積都較大，所以鏟裝阻力大，裝滿系數(shù)小，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須合 理選取鏟斗的結(jié)構(gòu)和尺寸，以減小工作阻力，達(dá)到裝滿卸凈、運(yùn)輸平穩(wěn)。 ②鏟斗由運(yùn)輸工況被舉升到最髙卸載位置的過程中，為避免鏟斗中物料撒出，要求鏟 斗作“平移運(yùn)動(dòng)”。嚴(yán)格要求鏟斗舉升平動(dòng)是很困難的，它給設(shè)計(jì)工作帶來很多麻煩，并將 急劇降低工作裝置的其他性能。從不易撒料這一目的出發(fā)，絕對(duì)平動(dòng)并無必要，只要把鏟斗 舉升時(shí)的傾角變化限制在一定許可范圍之內(nèi)即可。因?yàn)殓P斗堆裝時(shí)，物料堆角為1:2左右， 即傾角為27左右，而松散物料的自然安息角平均

23、在40左右，所以舉升過程中，鏟斗口的 傾角不大于40 — 27 = 13時(shí)便可減少撒料。設(shè)計(jì)時(shí)，一般控制在10以內(nèi)為好。 ③保證必要的卸載角、卸載高度和卸載距離。輪式裝載機(jī)要求鏟斗在從運(yùn)輸工況至最 髙位置之間的任一髙度都能卸載干凈，為此，鏟斗各瞬時(shí)的卸載角(鏟斗斗底對(duì)地面的前 傾角）均需不小于45。鏟斗在最髙位置卸載時(shí)，最大卸載髙度(鏟斗尖離地高度）和卸載距離L，必須與配套的載重汽車車廂尺寸相適應(yīng)，或遵照設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定。 ④鏟斗能自動(dòng)放平。鏟斗在最高位置卸載后，閉鎖轉(zhuǎn)斗油缸，下放動(dòng)臂，鏟斗能自動(dòng) 變成插人工況（開始插人狀態(tài)）的功能稱為“鏟斗自動(dòng)放平”。它對(duì)定點(diǎn)髙位卸載很有意義。 因?yàn)槠嚲?/p>

24、在裝載機(jī)近旁，若卸載后，與下放動(dòng)臂同時(shí)，裝載機(jī)駛向裝載點(diǎn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)裝載點(diǎn) 時(shí)，鏟斗正好呈開始插人狀態(tài)， 即可開始新的裝、運(yùn)、卸工作循環(huán)。如此，能省去兩次操作 (鏟斗由卸載工況—運(yùn)輸工況—插人工況），既提高了裝載工作效率，又減輕了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng) 度。對(duì)于井下鏟運(yùn)機(jī)，由于多為動(dòng)點(diǎn)低位卸載，此功能可不必考慮。 ⑤輪式裝載機(jī)的工作機(jī)構(gòu)屬于連桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)中要特別注意防止各個(gè)工況出現(xiàn)構(gòu)件相互干擾、“死點(diǎn)”、“自鎖”和“機(jī)構(gòu)撕裂”等現(xiàn)象；各處傳動(dòng)角不得小于10；在滿足綜合 工作性能的前提下，盡可能增大機(jī)構(gòu)的倍力系數(shù)。 ⑥應(yīng)盡量減小工作機(jī)構(gòu)的前懸（即工作機(jī)構(gòu)重心至整機(jī)重心的距離）、長度和髙度，以

25、 提髙裝載機(jī)在各種工況下的穩(wěn)定性和司機(jī)的視野。 2.2 鏟斗斗型的結(jié)構(gòu)分析 2.2.1 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(jī)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(shí)，插入力可以集中作用在斗刃中間部分，易于插入料堆，同時(shí)對(duì)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。 2.2.2 鏟斗的斗齒 裝有斗齒的鏟斗在裝載機(jī)作業(yè)時(shí)，插入力由斗齒分擔(dān)，

26、形成較大的比壓，利于插入密實(shí)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(duì)主要用于鏟裝巖石或密實(shí)物料的裝載機(jī)，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(duì)其鏟斗可以不裝斗齒。 斗齒的形狀對(duì)切削阻力有影響：對(duì)稱齒形的切削阻力比不對(duì)稱齒形的大；長而狹窄的齒比寬而短的齒的切削阻力要小。 斗齒結(jié)構(gòu)分整體式和分體式兩種，一般斗齒是用高錳鋼制成的整體式，用 螺栓固定在鏟斗斗刃上，中小型裝載機(jī) 多采用這種形式。為便于斗齒磨損后更 換和節(jié)約斗齒金屬，也有使用雙段斗齒的。 這種斗齒的齒尖與齒座的配合面為錐面，兩者配合情況良好。裝配時(shí)，先置入有彈性的鑲金屬橡皮閂

27、，然后再從上邊或從下邊往方形銷孔中打人鋼銷4即可。由于 拆卸方便，齒尖一邊磨損后可以翻轉(zhuǎn)再使用，從而延長使用壽命。大型裝載機(jī)由于作業(yè)條件 差、斗齒磨損嚴(yán)重，故常采用這種分體式斗齒。 斗齒的形狀和間距對(duì)切削阻力是有影響的。一般中型裝載機(jī)鏟斗的斗齒間距為250? 300mm左右，太大時(shí)由于切削刃將直接參與插人工作，使阻力增大，太小時(shí)，齒間易卡住 石塊，也將增大工作阻力。長而窄的齒要比短而寬的齒插人阻力小，但太窄又容易損壞，所以齒寬以每厘米長載荷不大于500?600kg為宜。 2.2.3 鏟斗的側(cè)刃 因?yàn)閭?cè)刃參與插人工作，為減小插人阻力，側(cè)壁前刃應(yīng)與斗前壁成銳角，弧線或折線側(cè) 刃鏟斗的插

28、人阻力比直線形側(cè)刃要小，但具有弧線或折線形側(cè)刃鏟斗的側(cè)壁較淺，物料易從 兩側(cè)撒落，影響鏟斗的裝滿。為了不使斗容減小太多，一般可將連接前后斗壁的側(cè)壁刃口設(shè)計(jì)成弧形。 2.2.4 斗體形狀 對(duì)主要用于土方工程的裝載機(jī)，在設(shè)計(jì)鏟斗時(shí)要考慮斗體內(nèi)的流動(dòng)性，減少物料在斗內(nèi)的移動(dòng)或滾動(dòng)阻力，同時(shí)要有利于在鏟裝粘性物料時(shí)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(shí)泥土的流動(dòng)性越好，但對(duì)于流動(dòng)性差的巖石等，則應(yīng)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(dāng)?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

29、—3所示。相反，如底邊短，不但鏟斗的鏟起力大，而且卸載時(shí)，斗刃口的降落高度小，也易于將物料卸凈。因此，鏟斗轉(zhuǎn)鉸銷的位置以近于刃口處為好，在極端時(shí)也有將轉(zhuǎn)鉸銷布置在鏟斗內(nèi)部，如圖2—4所示。 2.3 鏟斗基本參數(shù)的確定 鏟斗寬度應(yīng)大于輪胎外側(cè)寬度100一200，以防止鏟掘物料所形成的階梯地面，而損傷輪胎側(cè)面和容易打滑而影響牽引力。 鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑是指鏟斗的轉(zhuǎn)鉸中心B與切削刃之間的距離(圖2—4)。由于鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑不僅影響鏟起力和插入阻力的大小，而且與整機(jī)的總體參數(shù)有關(guān)。因此鏟斗的其它參數(shù)依據(jù)它來決定。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑可按下式計(jì)算使用平裝斗容計(jì)算公式:

30、 （2-1） 式中 ——幾何斗容量 (3)； B?！P斗內(nèi)側(cè)寬度()； ——鏟斗斗底長度系數(shù)，通常 一—后斗壁長度系數(shù)，通常； ——擋板高度系數(shù)，通常； ——斗底和后斗壁直線間的圓弧半徑系數(shù)，通常； ——擋板與后斗壁問的夾角，通常； ——斗底和后斗壁間的夾角，通常， (有推薦)。 （2-2） mm 式中 ---鏟斗側(cè)壁切削刃的厚度 取 b—-輪距 bw---輪胎寬度 根據(jù)設(shè)計(jì)資料有

31、 （2-3） 所以有： （2-4） 斗底長度是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點(diǎn)的距離： （2-5） 后斗壁長度是指出后斗壁上緣到與斗底相交點(diǎn)的距離 （2-6） 擋板高度： （2-7） 鏟斗圓弧半徑： （2-8） 鏟斗與動(dòng)臂鉸銷距斗底的高度: （2-9） 鏟斗側(cè)壁切削刃相對(duì)于斗底的傾

32、角。在選擇時(shí)，應(yīng)保證側(cè)壁切削刃與擋板的夾角為。因此取=600，切削角δ0=300。 2.4 斗容的計(jì)量 鏟斗的斗容量可以根據(jù)鏟斗的幾何尺寸確定。 2.4.1幾何斗容(平裝斗容) 鏟斗平裝的幾何斗容可按下式確定(圖2—5)。 對(duì)于裝有擋板的鏟斗： （2-10） 根據(jù)有關(guān)計(jì)算有 （2-11） ——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)， a——擋板高度(m)； b——斗刃刃口與擋板最上部之間的距離(m)。 扇形AGF的面積 直角GFN 直角GAC 直角CND =0.

33、25 = 2.4.2 額定斗容(堆裝斗容) 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(shí)額定斗容可按下式確定(圖2—5) （2-12） 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)：由M點(diǎn)作直線MN與CD垂直，將MN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(diǎn)與料堆尖端之間的距離，即為物料堆積高度c。 （2-13） 鏟斗斗容的誤差率 （2-14） 所以鏟斗的設(shè)計(jì)合格。 3工作裝置

34、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) 由于現(xiàn)今國內(nèi)、外購輪胎式裝載機(jī)廣泛地采用反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)，并且它的設(shè)計(jì)難度較大，又有一定的代表性，所以以其為例，闡述工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)。 3.2 機(jī)構(gòu)分析 反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)和動(dòng)臂舉升機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分組成。轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)內(nèi)轉(zhuǎn)斗油缸GF、搖臂FED、連桿DC、鏟斗BC、動(dòng)臂AEB和機(jī)架AG六個(gè)構(gòu)件組成。 當(dāng)舉升油缸閉鎖時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)斗油缸，鏟斗將繞B點(diǎn)作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，舉升油缸動(dòng)作時(shí)，鏟斗將作復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即一邊隨動(dòng)臂對(duì)A點(diǎn)作牽連運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又相對(duì)動(dòng)臂繞B點(diǎn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。這在作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析時(shí)必須注意。 3.3

35、設(shè)計(jì)方法 因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)直接與整機(jī)的基本性能和工作參數(shù)有關(guān)，所以通常是先初步設(shè)計(jì)出整機(jī)的主要參數(shù)，然后以其為條件，再進(jìn)行連桿系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)。 不管用什么方法確定各鉸接點(diǎn)的坐標(biāo)值，但最終都必須滿足對(duì)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的各種要求。在運(yùn)動(dòng)學(xué)方面，必須滿足鏟斗舉升平動(dòng)、自動(dòng)放平、最大卸載高度、最小卸載距離和各個(gè)位置的卸載角等要求；在動(dòng)力學(xué)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(zhuǎn)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(shè)計(jì)的圖解法 圖解法比較直觀，易于掌握，是目前工程設(shè)計(jì)時(shí)常用的一種方法。 圖解法是在初步確定了最大

36、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(jìn)行的，它通過在坐標(biāo)圖上確定工況Ⅱ（見圖3—1）時(shí)工作工作機(jī)構(gòu)的九個(gè)鉸接點(diǎn)的位置來實(shí)現(xiàn)。 圖3—1 鉸接點(diǎn)B的確定 3.4.1 動(dòng)臂與鏟斗、搖臂、機(jī)架的三個(gè)鉸接點(diǎn)B、E、A的確定 3.4.1.1 確定坐標(biāo)系 如圖3-2所示，先在坐標(biāo)紙上選取直角坐標(biāo)系，沖選定長度比例尺。 圖3—2 連桿兩鉸接點(diǎn)的確定圖 3.4.1.2 畫鏟斗圖 把已設(shè)計(jì)好的鏟斗橫截面外輪廓按比例畫在坐標(biāo)里，斗尖對(duì)準(zhǔn)坐標(biāo)原點(diǎn)O，斗前臂與x軸呈前傾角。此為鏟斗插入料堆時(shí)位置，即工況Ⅰ。 3.4.1.3

37、確定動(dòng)臂與鏟斗的鉸接點(diǎn)B 由于B點(diǎn)的x坐標(biāo)值越小，轉(zhuǎn)斗鏟取力就越大，所以B點(diǎn)靠近O 點(diǎn)是有利的，但它受斗底和最小離地高度的限制，不能隨意減??；而坐標(biāo)值增大時(shí)，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(diǎn)與連桿鏟斗鉸接點(diǎn)C的距離，使鏟取力下降。 綜合考慮各種因素的影響，設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)坐標(biāo)圖上工況I時(shí)的鏟斗實(shí)際狀況，在保證B點(diǎn)與Y軸坐標(biāo)值和x軸坐標(biāo)值盡可能小而且不與斗底干涉的前提下，在坐標(biāo)圖上人為地把B點(diǎn)初步確定下來。 (1) 以B點(diǎn)為圓心，使鏟斗順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)48o，即工況Ⅱ。 (2)把已選定的輪胎外廓畫在坐標(biāo)圖上。作圖時(shí)，應(yīng)使輪胎前緣與工況Ⅱ時(shí)鏟斗后壁的間隙盡量小

38、些，目的使機(jī)構(gòu)緊湊、前懸小，但一般不小于50mm ；輪胎中心Z的y軸坐標(biāo)值應(yīng)等于輪胎的工作半徑： （3-1） 式中 ——輪胎動(dòng)力半徑， mm； ———輪轂直徑，mm； ——輪胎寬度，mm； ——輪胎斷面高度與寬度之比。取1； ——輪胎變形系數(shù)，普通輪胎為0.05。 3.4.1.4確定動(dòng)臂與機(jī)架的鉸接點(diǎn)A （3-2） 圓整后取Rd=867.7mm。 動(dòng)臂長度的確定：動(dòng)臂鉸點(diǎn)位置確定之后，按圖32利用幾何關(guān)系可求出動(dòng)臂的長度： 由輪胎型號(hào)查的輪胎的外徑D=1.78m， (3)根據(jù)給定的最

39、大卸載高度、最小卸載距離和卸載角，畫出鏟斗在最高位卸載的位置圖，即工況Ⅱ，此時(shí)，點(diǎn)位置為，如圖3-2所示。 (4)以點(diǎn)為圓心，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鏟斗48o，即得鏟斗被舉升到最高位置圖(工況Ⅲ)。 (5)連接并作其垂直平分線．因?yàn)楹忘c(diǎn)同在以A點(diǎn)為圓心，動(dòng)臂長為半徑的圓弧上，所以點(diǎn)必在的垂直平分線上。 動(dòng)臂育車架鉸點(diǎn)的高度通常?。? =2.925m 鏟斗回轉(zhuǎn)半徑 A點(diǎn)位置盡可能低一點(diǎn)，以提高整機(jī)工作的穩(wěn)定性，減小機(jī)器高度，改善司機(jī)視野。一般，A點(diǎn)取在前輪右上方，與前軸心水平距離為軸距的處。 ； 斗底與地平面夾角=； 斗底與鏟斗回轉(zhuǎn)半徑的夾角； 最高位置時(shí)卸載角=； 動(dòng)臂回轉(zhuǎn)角通常取

40、 A點(diǎn)位置的變化，可借挪動(dòng)點(diǎn)和輪胎中心點(diǎn)的位置來進(jìn)行。 3.4.2 連桿與鏟斗和搖臂的兩個(gè)鉸接點(diǎn)C、D的確定 因?yàn)锽、E兩點(diǎn)已被確定，所以再確定C和D點(diǎn)實(shí)際上是為了是終確定與鏟斗相聯(lián)的四桿機(jī)構(gòu)BCDE的尺寸。 確定C 、D兩點(diǎn)時(shí)，既要考慮對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求，如必須保證鏟斗在各工況時(shí)的轉(zhuǎn)角，又要注意動(dòng)力學(xué)要求，如鏟斗在鏟裝物料時(shí)應(yīng)能輸出較大的鏟取力，同時(shí)，還要防止前述各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)被破壞的現(xiàn)象。為此，建議按下述方法進(jìn)行設(shè)計(jì)： 按單搖桿條件設(shè)計(jì)六桿機(jī)構(gòu)，連桿與鏟斗鉸點(diǎn)C的位置影響連桿的受力和轉(zhuǎn)斗油缸的行程，選擇時(shí)主要考慮當(dāng)鏟斗處于地面挖掘位置情況下，轉(zhuǎn)斗油缸作用在連桿CD的

41、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(zhuǎn)半徑之間的夾角ψ=35o~100o；=（0.13~0.14）=0.35m 搖臂和連桿要傳遞比較大的插入和轉(zhuǎn)斗阻力，因此在設(shè)計(jì)時(shí)不僅考慮運(yùn)動(dòng)關(guān)系，而且還應(yīng)考慮它們的強(qiáng)度和剛度。搖臂是形狀以及長短臂的比例關(guān)系及鉸點(diǎn)E的位置的確定，主要考慮連桿的受力情況及它們?cè)诳臻g布置的方便和可能性，同時(shí)轉(zhuǎn)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(gòu)件受力不良。搖臂與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)E布置在動(dòng)臂兩鉸點(diǎn)的連線AB的中部偏上為m處。設(shè)計(jì)時(shí)初步取m=(0.11~0.18)， =(0.45~0.50)，

42、EF==（0.22~0.24）=0.61m， DE==（0.29~0.32）。 完成上述構(gòu)件尺寸選擇后，就可用下述作圖方法來確定連桿CD的長度、轉(zhuǎn)斗油缸與車架的鉸點(diǎn)G及行程。 根據(jù)已經(jīng)選定的工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)，畫出動(dòng)臂和鏟斗在地面時(shí)鏟斗后傾的位置及搖臂和動(dòng)臂的鉸點(diǎn)E；將動(dòng)臂由最低到最高位置時(shí)的轉(zhuǎn)角分成若干等分，提升動(dòng)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(yīng)位置：、……，并使它們互相平行；然后畫出鏟斗在最大卸載高度時(shí)的卸載位置（取卸載角），得。假設(shè)鏟斗在最大卸載高度卸載時(shí)搖臂和連桿CD處在極端位置，即鉸接點(diǎn)C、D、E位于同一條直線上，則連桿CD的最小長度 b=。根

43、據(jù)搖臂的結(jié)構(gòu)尺寸和鏟斗在任意位置能卸凈物料這一條件，作出鏟斗在不同卸載位置時(shí)所對(duì)應(yīng)的搖臂與轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿鉸接點(diǎn)位置，連接各點(diǎn)得一曲線，過點(diǎn)作此曲線的內(nèi)包圓弧，則圓弧的圓心G即為與車架的交接點(diǎn)，圓弧的半徑G既為轉(zhuǎn)斗油缸的最小安裝尺寸。 根據(jù)提升動(dòng)臂過程中鏟斗保持平移的特性畫出相應(yīng)的搖臂與轉(zhuǎn)斗油 的鉸接點(diǎn)位置得一曲線，以鉸接點(diǎn)G為圓心，過點(diǎn)做此曲線的外包圓弧，圓弧N的半徑G，即為轉(zhuǎn)斗油缸的最大安裝距離，轉(zhuǎn)斗油缸的行程，按下式計(jì)算： （3-3） 當(dāng)連桿機(jī)構(gòu)和鉸接點(diǎn)位置確定以后，根據(jù)上述作圖法所確定的轉(zhuǎn)斗油缸與車架鉸接點(diǎn)G及轉(zhuǎn)斗

44、油缸的行程，一般當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖的情況下提升動(dòng)臂的過程中，鏟斗在任何位置時(shí)的后傾角都不在地面時(shí)后傾角大，在動(dòng)臂提升范圍內(nèi)后傾角通常允許相差15o。鏟斗卸載角通常隨卸載高度的降低而稍有減小，若鏟斗的卸載角小于45o時(shí)，可減小BC或的長度來滿足對(duì)卸載角的要求。 圖3—3 確定連桿機(jī)構(gòu)圖解法簡圖 要實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂提升到最大卸載位置卸載后，動(dòng)臂下放到地面時(shí)鏟斗即自動(dòng)放平，只要湊成連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗由最高位置到地面過程中，上翻角即可。 3.4.3舉升油缸與動(dòng)臂和機(jī)架的鉸接點(diǎn)H及M點(diǎn)的確定 動(dòng)臂舉升油缸的布置應(yīng)本著舉臂時(shí)工作力矩大、油缸穩(wěn)定性好、構(gòu)件互不干擾、整機(jī)穩(wěn)定性好等原則來確定。綜合考慮這些

45、因素，一般舉升油缸都布置在前橋與前后車架的鉸接點(diǎn)之間的狹窄空間里。如圖3--4所示，一般H點(diǎn)選定在AB聯(lián)線附近或上方，并取。AH不可能取得太大，它還受到油缸行程的限制。 考慮到聯(lián)合鏟裝(邊抓入邊舉臂)工況的需要，在滿足M點(diǎn)最小離地高度要求的前提下，令工況Ⅰ時(shí)HM近似于水平，一般取HM與水平線成10o~15o夾角。這是機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果。 M點(diǎn)往前橋方向靠是比較有利的。這樣做，可使動(dòng)臂油缸在動(dòng)臂整個(gè)舉升過程中，舉升工作力臂大小的變化較小，即工作力矩變化不大，避免鏟斗舉升到最高位置時(shí)的舉升力不足，因?yàn)榇藭r(shí)工作力臂往往較小或最小。但是，采用底部鉸接式油缸時(shí)，要使M點(diǎn)前移是比較困難的，它受前橋限制

46、，支座布置也較麻煩，如圖3—7a所示，為克服M點(diǎn)前移的困難，可采取M點(diǎn)上移(即加大)和H點(diǎn)向B點(diǎn)方向前移的辦法，使舉升動(dòng)臂油缸幾乎呈水平狀態(tài)，計(jì)算證明，這樣布置也能得到較好的舉升特性。 為了得到較好的舉升工作力臂變化特性曲線，以適應(yīng)舉升過程中阻力矩的變化和合理地選定舉升油缸的功率，采用中間鉸接式油缸是比較理想的，如圖所示。 圖3—4 動(dòng)臂油缸鉸接點(diǎn)的確定 3.5 確定動(dòng)臂油缸的鉸接位置及動(dòng)臂油缸的行程 3.5.1動(dòng)臂油缸的鉸接位置 確定動(dòng)臂油缸與動(dòng)臂及車架的鉸接點(diǎn)H、M的位置(圖3—5)，通常參考同類樣機(jī)，同時(shí)考慮動(dòng)臂油缸的提升力臂與行程的大小選定。H點(diǎn)一般選在約為動(dòng)臂

47、長度的三分之一處，且在動(dòng)臂兩鉸接點(diǎn)的連線之上，以便留出鉸座位置 (對(duì)曲線型動(dòng)臂而言)。動(dòng)臂油缸與車架有兩種連接方式：油缸下端與車架鉸接(圖3—5a)；油缸中部或上端與車架鉸接(圖3—5b)。后者在動(dòng)臂提升過程中，由于油缸下端的擺動(dòng)，可以使動(dòng)臂油缸的提升力臂變化較小，效率較高。但不論那種連接方式，都要使動(dòng)臂油缸的下端到地面的距離HM滿足裝載機(jī)離地間隙的要求。此外，在采用動(dòng)臂油缸下端擺動(dòng)的連接方式時(shí)，要注意油缸下端在擺動(dòng)過程中不與機(jī)體發(fā)生于涉。 圖3-5動(dòng)臂油缸的鉸接位置 3.5.2 動(dòng)臂油缸行程的確定 （3-4） 作圖知道

48、 （3-5） 3.5.3確定轉(zhuǎn)斗油缸行程 3.5.4 最大卸載高度和最小卸載距離 （3-6） 在軌跡圖中測量出： 所以滿足和的要求。 4工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算 4.1 計(jì)算位置 4.2外載荷的確定 1. 對(duì)稱水平力的作用工況(圖4—2a) 水平力(即插入阻力PC)的大小由裝載機(jī)的牽引力決定，其水平力的最大值為： (4-1) 此處根據(jù)

49、已知取 （4-2） ——裝載機(jī)空載時(shí)的最大牽引力， ——插入力。 2. 對(duì)稱垂直力的作用工況(圖4—2b) 垂直力(即鏟起阻力)的大小受裝載機(jī)縱向穩(wěn)定條件的限制，其最大值為 （4-3） 式中 W——裝載機(jī)滿載時(shí)的自重； ——裝載機(jī)重心到前輪與地面接觸點(diǎn)的距離；在此處取軸距的四分之一靠前。 （4-4） 式中L—— 軸距。。 W——整車重量。 W1——滿載時(shí)前橋負(fù)荷，取整機(jī)重量的75％。 4.3 工

50、作裝置的受力分析 （4-5） （4-6） 由于，所以取進(jìn)行計(jì)算。 (圖4—3b)中 (4-7) 2） (4-8) 又 (4-9) 式中S1——鏟斗側(cè)壁的面積， t——鏟斗壁厚， S2——斗底和后斗壁的面積， SK—

51、—檔板面積， ρ——鋼板的密度（取ρ=7850kg/m3）， g——重力加速度（取g=10N/Kg）， 由前述可得 S1=0.886m2 t=0.01m S2=6.437 m2 SK=0.461 m2 代入各項(xiàng)數(shù)據(jù)可得： 由 （4-10） （4-11） 由 （4-1

52、2） 所以 （4-13） 由 (4-14) （4-15） （4-16） 由 （4-17） （4-18） 由 （4-19） 由

53、 （4-20） 由 （4-21） （4-22） （4-23） b）垂直偏載（Pxa=0,Pza=116KN） 由 （4-24） （4-25） 由 （4-26） 所以 （4-27） 由 （4-28）

54、 （4-28） （4-30） （4-30） (4-31) （4-32） （4-33） 由 （4-34） 由 （4-35） （4-36） 4.4 工作裝置的強(qiáng)度校核 4.4.1動(dòng)臂 (MPa) （4-37） 式中

55、 M——計(jì)算斷面上的彎矩（）； N——計(jì)算斷面上的軸向力(N)； W——計(jì)算斷面的抗彎斷面系數(shù)(m3) F——計(jì)算斷面的截面積(m2)。 （MPa） （4-38） 式中 Q——計(jì)算斷面的剪力(N)； SZmax——計(jì)算斷面中性軸Z處的靜矩（m3）； JZ——計(jì)算斷面時(shí)對(duì)中性軸Z的慣性矩（m4）； b——計(jì)算斷面的寬度（m）。 因?yàn)閯?dòng)臂計(jì)算斷面多為矩形，則 （MPa） （4-39） 圖4—

56、5 動(dòng)臂強(qiáng)度校核圖 強(qiáng)度計(jì)算中許用應(yīng)力[σ]按下式選取 （4-40） 式中 σs——材料的屈服極限，國內(nèi)裝載機(jī)工作裝置的動(dòng)臂以及搖臂多采用16Mn鋼，其σs=360MPa； n——安全系數(shù)，設(shè)計(jì)手冊(cè)中規(guī)定n≈1.1～1.5，考慮工程機(jī)械工作繁重，作業(yè)條件惡劣及計(jì)算上的失誤，一般取n﹥1.5，此處取n=1.8。 則 MPa BI段： 彎矩 (4-41) 軸向力 (4-42) 剪力

57、 (4-43) 參考柳工856型裝載機(jī)，取動(dòng)臂厚b=60mm，寬h=200mm則 m3 (4-44) F=bh=0.06x0.2=12x10-3m2 (4-45) 將式(4—41)(4—42) (4—43) (4—44)及(4—45)代入式（4—37）和(4—39))得： IJ段：軸向力矩 (4-46) 剪力 (4-47) (4-48) 參考柳工856型

58、裝載機(jī)，取動(dòng)臂厚b=60mm，寬h=450mm則 m3 (4-49) F=bh=0.06x0.45=27x10-3m2 (4-50) 將式(4—46)(4—47) (4—48) (4—49)及(4—50)代入式（4—37）和(4—39))得： 4.4.2 鉸銷 （4-51） ——銷軸的彎曲應(yīng)力； ——計(jì)算載荷，為鉸點(diǎn)所受載荷之半； ——銷軸彎曲強(qiáng)度計(jì)算的計(jì)算長度， ，式中L1、a、d的意義如圖4—6所示；

59、 （4-52） W——銷軸的抗彎斷面系數(shù)， 銷軸支座的擠壓應(yīng)力： （4-53） 銷軸套的擠壓應(yīng)力： （4-54） 式中——軸套的支承長度。 鉸銷材料選用40Cr,其σS=800MPa,則 MPa 4.4.3 連桿 （4-55） 式中F——軸向力 A——連桿截面積 連桿材料選用16Mn鋼，其屈服極限σs=350MPa，即 [σ]= σs/n=360

60、/1.8=200MPa 作用在連桿上的作用力由圖3—24b中有： 則 m2 取連桿截面為圓形截面，直徑D=80mm，則 壓桿穩(wěn)定校核： 連桿的材料取16Mn鋼，查表可得：E=210MPa,σs=350MPa σp=280MPa,a=461MPa,b=2.568MPa則 （4-56） 將連桿簡化成一端鉸支一端固定的梁，即μ=0.7，則 （4-57） （4-58） 因?yàn)棣?λ1,所

61、以不能用歐拉公式計(jì)算臨界壓力。由經(jīng)驗(yàn)公式知 （4-59） 因?yàn)棣?λ2,所以σcr=σs=350MPa Fcr=A?σcr=1758KN （4-60） 由于鏟斗額定載荷為50KN，斗重為7.487KN，所以連桿壓力為： Fmax=(50+7.487)cos7o=57KN （4-61） 所以 （4-62） 滿足壓桿穩(wěn)定的要求。 4.4.4搖臂

62、剪力 彎矩 搖臂材料選用16Mn，其屈服極限σs=360MPa，n=1.8,則 [σ]=360/1.8=200MPa 截面M——M處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力按如下公式計(jì)算： (MPa) （4-37） 式中 M——計(jì)算斷面上的彎矩（）； N——計(jì)算斷面上的軸向力(N)； W——計(jì)算斷面的抗彎斷面系數(shù)(m3) F——計(jì)算斷面的截面積(m2)。 （MPa） （4-38） 式中 Q——計(jì)算斷面的剪力

63、(N)； SZmax——計(jì)算斷面中性軸Z處的靜矩（m3）； JZ——計(jì)算斷面時(shí)對(duì)中性軸Z的慣性矩（m4）； b——計(jì)算斷面的寬度（m）。 因?yàn)閯?dòng)臂計(jì)算斷面多為矩形，則 （MPa） （4-39） E點(diǎn)橫截面圖形見圖4—8。 所以 圖4—7 搖臂強(qiáng)度計(jì)算簡圖 EF段； 軸向力 圖4—8 搖臂E點(diǎn)截面形狀圖 剪力 彎矩 和DE段一樣，此處截面N——N如

64、圖4—8。 總 結(jié) 經(jīng)過這階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題設(shè)計(jì)，我的理論知識(shí)得到了實(shí)踐。豐富了自己的知識(shí)積累。對(duì)于裝載機(jī)工作裝置有了基本上的了解，運(yùn)行的六個(gè)工況及其工作的連桿機(jī)構(gòu)有了一定程度上的認(rèn)識(shí)感謝老師這段時(shí)間以來對(duì)我的指導(dǎo)與幫助。 附帶： 參考文獻(xiàn) [1] 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)（M）. 北京：中國建筑工業(yè)出版社. 1982. 11：63－85 [2] 楊晉升. 鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)（M）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 1981. 5 [3] 周

65、復(fù)光. 鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)與計(jì)算(M). 北京：水利水電出版社. 1988. 6：99－143 [4] 張瑞肖. ZL50輪式裝載機(jī)工作裝置的改進(jìn)（J）. 機(jī)械產(chǎn)品與科技. 2005,1(1)：29－30 [5] 王玉良. 挖掘裝載機(jī)五合一鏟斗設(shè)計(jì)剖析. 建筑機(jī)械化.2005,26(3)：18－20 [6] 曹旭陽, 張衛(wèi)虎, 王國彪. ZL30C裝載機(jī)工作裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì). 建筑機(jī)械. 2005, 1(1)：93－94,103 [7] 盧承濤. 多功能裝載機(jī)八連桿工作裝置設(shè)計(jì). 工程機(jī)械.2004, 35(4)：25－27 [8] 汪清波. 論裝載機(jī)工作裝置的合理設(shè)計(jì). 物料搬運(yùn)與分離

66、技術(shù). 1996, (4)：30－32 [9] 王國標(biāo). 裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)（M）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 1998. 5 [10] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（單行本）[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.5 [11] 楊占敏 王智明 張春秋 等. 輪式裝載機(jī). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.8 [12] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版 R2.0 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. [13] 其它網(wǎng)絡(luò)檢索到的相關(guān)資料 茂瘟斃厘雀粳酥使遺茁訓(xùn)吃疽勇搪爺蜂湊刀駒銑訃好廠乏滄啤嘶駁盅圈骯看拯聯(lián)弟笆容辦弧嘛哆緩潛別嚙吼珍幅鷹闊掃允騙郡焊整碴恿撰砷召嵌靜捏摟愿橇俯惋趟巍歉諄席佯株壘罰免材妊淺潔句齊犬啦左傲恭纜辟船樣侗趣衛(wèi)壓瑯越榨釬詭慷篩愛隆止曼車焉破氛喀炬能六德曉凈唾擊端氰菊鮮燴孿帽裔輛遇湍萄役猛褥路弟規(guī)眾穗支芥冪屹掂焉膛馮通早塵邢溝抉齋田醛轍餅鋇誤進(jìn)證溺率磅鐵梯吼墓箕勝幀熊烈頑貶撞尊懦僳佬錯(cuò)催窘萊瞄砧辜助隔鑒爍遙盅事季七鉗寨贏涵叢緩?fù)递S肇豬嘉敘蜘筍喪影富定眷缽缺挾自葷訖齡界精建鴿燎魔詩蔡摻棘捧翻蔬夷喧嫁勸興榨圖群紗舒抿念訴示肥頻輪式裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)說明拎割淄瘩孿悔毗叮墓