精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄摘 要Abstact第一章 前 言11.1 選題來源及目的意義 11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1.3 本文的主要工作 3第二章 裝載機工作裝置設計概述42.1裝載機工作裝置設計概述 42.2結構型式選擇 42.3 本章小結 6第三章 鏟斗的設計73.1鏟斗設計要求73.2鏟斗斗型的結構分析73.2.1切削刃的形狀 73.2.2鏟斗的斗齒 83.2.3鏟斗的側(cè)刃 83.2.4斗體形狀 83.3 鏟斗基本參數(shù)的確定 83.4 斗容的計量 11 3.4.1幾何斗容(平裝斗容) 11 3.4.2額定斗容(堆裝斗容) 123.5 本章小結 13第四章 工作裝置的結構設計144.1工作機構連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設計 144.2機構分析144.3設計方法154.4尺寸參數(shù)設計的圖解法15 4.4.1 確定坐標系 15 4.4.2 畫鏟斗圖 15 4.4.3 確定動臂的長度 16 4.4.4 確定動臂和鏟斗的鉸接點B 174.4.5 確定動臂和機架的鉸接點A 174.4.6 確定動臂和搖臂的鉸接點E 184.4.7 確定連桿和鏟斗和搖臂的兩個鉸接點C、D 184.4.8 確定舉升油缸和動臂和機架的鉸接點H及M點 204.5確定動臂油缸的鉸接位置及動臂油缸的行程21 4.5.1動臂油缸的鉸接位置21 4.5.2動臂油缸行程的確定22 4.5.3 最大卸載高度和最小卸載距離23 4.7 本章小結 23第五章 工作裝置的強度計算 25 5.1計算位置25 5.2外載荷的確定255.3工作裝置的受力分析 275.4工作裝置的強度校核 29 5.4.1水平偏載29 5.4.2垂直偏載315.5 工作裝置的強度校核 33 5.5.1 動臂 33 5.5.2 鉸銷 36 5.5.3 連桿 37 5.5.4 搖臂 385.6 本章小結 41第六章 裝載機工作裝置中油缸作用力的確定426.1裝載機油缸作用力分類426.2轉(zhuǎn)斗油缸的選擇436.3動臂油缸的選擇466.4轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸被動作用力的確定 476.5 本章小結 47第七章 工作裝置的限位機構487.1鏟斗轉(zhuǎn)角限位裝置 487.2動臂升降的自動限位機構497.3 本章小結 49第八章 工作裝置的液壓系統(tǒng) 50 8.1 液壓系統(tǒng)概述 50 8.2 液壓系統(tǒng)的工作原理 50 8.2.1 動臂液壓缸工作回路 50 8.2.2 轉(zhuǎn)斗液壓缸工作回路 50 8.2.3 自動限位裝置 50 8.2.4 轉(zhuǎn)向液壓缸工作回路 51 8.2.5 鏟斗液壓基本回路 51 8.3 液壓元件及油路分析 51 8.3.1 液壓系統(tǒng)的組成 51 8.3.2油路分析 52 8.4 本章小結 53第九章 全文總結 54 9.1 結論 54 9.2 不足和展望 54參考文獻 56致 謝 57專心-專注-專業(yè)ZL50輪式裝載機工作裝置設計摘 要輪式裝載機是以輪胎式拖拉機為基礎車，安裝上鏟斗作為工作裝置的一種土方工程機械。裝載機的工作裝置由鏟斗、連桿、搖臂、動臂、轉(zhuǎn)斗油缸、舉升油缸組成，裝載機的工作裝置的合理性直接影響裝載機的生產(chǎn)效率、工作負荷、動力和運動特性等。本文參閱了大量的裝載機設計的參考書，選擇反轉(zhuǎn)六連桿機構這種結構形式作為所設計的裝載機的工作裝置的結構。本文根據(jù)任務書中的要求，利用經(jīng)驗公式來計算確定鏟斗的結構參數(shù)，裝載機結構參數(shù)設計上，利用圖解法確定動臂和鏟斗、搖臂、機架，連桿和鏟斗和搖臂等各個鉸接點的位置，然后文中對鏟斗的一種典型的受力方式進行了詳細的分析，并對工作裝置的各個部件的強度進行校核。最后文中對裝載機的工作裝置的限位機構進行了簡要的介紹，最后利用AutoCAD對裝載機工作裝置的各零部件的結構參數(shù)進行詳細的結構設計。關鍵詞：輪式裝載機，工作裝置，結構，設計第一章 前 言1.1 課題來源及目的意義 裝載機屬于鏟土運輸機械類，是一種通過安裝在前端一個完整的鏟斗支撐結構和連桿，隨機器向前運動進行裝載或挖掘，以及提升、運輸和卸載的自行式履帶或輪胎機械。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。廣泛使用于礦山，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。作為一種復雜的工程機械，輪式裝載機的零部件多，運動方式多，須從系統(tǒng)層面評價其性能的優(yōu)劣。隨著技術的發(fā)展，人們認識到即使傳統(tǒng)的技術手段使得裝載機中的每個零部件都是最優(yōu)的，并不能保證整個裝載機工作裝置的性能是最好的，即系統(tǒng)整機的優(yōu)化不是所有部件優(yōu)化的簡單疊加。裝載機的工作裝置設計還存在許多有別于其它機械行業(yè)的特點，其中最重要的一點是它涉及的學科很多，包括機械運動學和動力學、流體傳動、機電控制、熱力學、人機工程學和美學等。裝載機的工作裝置的合理性直接影響裝載機的生產(chǎn)效率、工作負荷、動力和運動特性、不同工況下的作業(yè)效果、工作循環(huán)時間、外形尺寸和發(fā)動機功率等。傳統(tǒng)的裝載機工作裝置的設計, 是利用經(jīng)驗公式進行計算校核，從而確定工作裝置的各零部件的重要的結構參數(shù)，并利用軟件進行建模和仿真完成的。現(xiàn)代工程作業(yè)對要求裝載機具有較高的工作效率和較好的動力性、經(jīng)濟性、安全性，而這些在很大的程度上取決于裝載機的工作裝置的結構性能，因此對裝載機的工作裝置進行結構的優(yōu)化設計尤為重要1。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)裝載機起步較晚，按照其發(fā)展歷程，大致分為以下三個階段:仿制階段、引進發(fā)展階段、自主研發(fā)及創(chuàng)新階段。隨著企業(yè)技術投資的不斷增加以及校企聯(lián)合攻關研究的不斷深入，國產(chǎn)裝載機正從低水平、低質(zhì)量、低價位向高水平、高質(zhì)量、中價位過渡，從無序的同質(zhì)化競爭向技術性差異化過渡，從仿制仿造向自主研發(fā)過渡。主要體現(xiàn)在以下幾方面:各個生產(chǎn)廠家結合實際情況，重新進行總體設計，優(yōu)化設計法、有限元分析法使用于整機或部件設計，優(yōu)化了各項性能指標，強化了整機的強度和剛度，有效地降低了整機的操作重量，增加了整機的靈活性。 目前我國裝載機的研究設計水平有了很大的發(fā)展和提高，取得許多成果，然而和國外同類產(chǎn)品相比，仍存在著有一定的差距。目前國內(nèi)裝載機工作裝置大多采用反轉(zhuǎn)六連桿機構，因它具有掘起力大、高位自動放平、結構簡單等優(yōu)點，具有廣泛的適用性2。國外輪式裝載機技術在經(jīng)歷了五六十年的發(fā)展后，到 20 世紀 90 年代中末期已達到相當高的水平。信息技術的飛速發(fā)展又給裝載機技術的發(fā)展插上了飛躍的翅膀，基于微電子技術和信息技術的計算機管理系統(tǒng)、司機輔助操作系統(tǒng)、柴油機電腦控制裝置、電子計算機監(jiān)控系統(tǒng)、電子自動換擋變速控制系統(tǒng)以及網(wǎng)絡技術的智能系統(tǒng)已廣泛使用于裝載機的設計、計算操作控制、檢測監(jiān)控、生產(chǎn)經(jīng)營和維修服務等各個方面，使國外裝載機在原來的基礎上更加精制；其自動化程度也得以提高，從而進一步提高生產(chǎn)效率；改善司機的作業(yè)環(huán)境，提高作業(yè)舒適性；降低噪聲、振動和排污量，保護自然環(huán)境；最大限度地簡化維修、降低作業(yè)成本，使其性能、安全性、可靠性、使用壽命和操作性能在很大的程度上得到提高。根據(jù)現(xiàn)代工程作業(yè)的，應開發(fā)性能優(yōu)良的裝載機，如斗容量大、大功率發(fā)動機、掘起力大、側(cè)翻載荷大、牽引力大、廢氣排放少的環(huán)保型裝載機，應開發(fā)機、電、液一體化技術、電子計算機技術、檢測技術等高端的裝載機，應開發(fā)作業(yè)可靠性好、安全性高、舒適性好的產(chǎn)品，一機多用的產(chǎn)品。不斷提升產(chǎn)品技術含量、運用新型結構、最大限度地滿足市場需求，體現(xiàn)了國外裝載機的設計思想。根據(jù)物料密度的不同，設計了不同結構和不同容量的鏟斗，再配以強度、耐磨性、插入性優(yōu)化組合的不同斗齒，滿足了不同的作業(yè)工況。為適應不斷加高的車廂，各個生產(chǎn)廠商相繼推出了中高卸、高卸、超高卸工作裝置，擴大了工作裝置的工作范圍。通過對液壓系統(tǒng)的合理設計，從六連桿機構到特殊八連桿機構所配置的快換裝置，實現(xiàn)了作業(yè)現(xiàn)場的快速裝卸及液壓軟管的自動連接，相關工作在司機室通過操縱手柄即可快速完成，提高了作業(yè)的多用性和適應性。結構設計上，工作裝置除Z型連桿機構外，還推出了平行八桿機構、沃爾沃公司的TP連桿機構以及卡特彼勒公司的Versa連桿機構，增加了工作裝置的種類。安全、舒適、環(huán)保、節(jié)能體現(xiàn)了以人為本的設計理念。配備了防滾翻、防落物并經(jīng)降噪處理的全封閉防紫外線駕駛室，按人機工程學原理設計的全方位懸浮式可調(diào)司機座椅，工作裝置的乘坐舒適控制系統(tǒng)，提高了車輛在凸凹路面的行駛性和駕駛舒適性，減少了司機的疲勞。低轉(zhuǎn)速發(fā)動機的使用、混合動力的成功研發(fā)、不斷改進的電噴裝置以及新型降噪材料和降噪裝置的使用，進一步降低了發(fā)動機的尾氣排放量及機外輻射噪聲。綜上所述，未來裝載機的發(fā)展趨勢是以人為本的設計理念，廣泛使用微電子技術和信息技術，對控制系統(tǒng)的集成化和模塊化，進一步簡化操作和提升整機性能;節(jié)能、環(huán)保動力裝置的研發(fā)，將使得司機的工作環(huán)境舒適性能大大改善，并提高工作效率2。1.3 本文的主要研究內(nèi)容本課題是根據(jù)ZL50輪式裝載機的經(jīng)驗參數(shù)和經(jīng)驗公式進行的總體方案的設計。為提高裝載機整體性能和工作效率，對輪式裝載機的工作裝置的結構形式，結構優(yōu)化，強度校核進行了深入的分析。本文的主要研究內(nèi)容為：（1）根據(jù)任務書中的結構參數(shù)和設計要求，利用經(jīng)驗公式確定鏟斗的形狀和結構尺寸參數(shù)；（2）確定動臂長度、形狀和車架的鉸接位置；確定動臂油缸的鉸接位置及動臂油缸的行程；（3）確定工作機構連桿系統(tǒng)尺寸參數(shù)，連桿機構設計應滿足任務書中規(guī)定的使用性能和技術經(jīng)濟指標，如最大卸載高度，最小卸載距離及在任何位置都能卸凈物料，保證作業(yè)時和其他構件無運動干涉，保證駕駛員有良好的勞動條件。 （4）工作裝置的強度計算，包括動臂，搖臂、連桿、鉸銷等強度校核，通過結構強度校核，最終確定這些零部件的尺寸。（5）確定轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸的主動力，并確定轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸的被動力。（6）設計鏟斗前后傾角限位裝置，動臂升降自動限位機構以及鏟斗自動平放機構。（7）對裝載機工作裝置的液壓系統(tǒng)的工作原理和結構作簡要地介紹。第二章 裝載機工作裝置的結構形式2.1 裝載機工作裝置結構概述 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2.1)。 圖2.1 裝載機工作裝置 （a）有鏟斗托架式 （b）無鏟斗托架式1鏟斗 2托架 3轉(zhuǎn)斗油缸4連桿 5動臂6動臂油缸 7搖臂鏟斗用以鏟裝物料；動臂和動臂油缸的作用是提升鏟斗并使之和車架連接；轉(zhuǎn)斗油缸通過搖臂連桿(或托架)使鏟斗轉(zhuǎn)動。動臂的升降和鏟斗的轉(zhuǎn)動采用液壓操縱。由動臂、動臂油缸、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(zhuǎn)斗油缸作用下，通過連桿機構使鏟斗繞其鉸接點轉(zhuǎn)動；當轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時，動臂在動臂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和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3。2.2 結構型式選擇本團隊全部是在讀機械類研究生，熟練掌握專業(yè)知識，精通各類機械設計，服務質(zhì)量優(yōu)秀?？扇梯o導畢業(yè)設計，知識可貴，帶給你的不只是一份設計，更是一種能力。聯(lián)系方式：QQ，請看QQ資料。 第九章 全文總結9.1 結論 本次對ZL50輪式裝載機工作裝置的設計中，鏟斗，工作裝置各部分的鉸接位置以及強度校核是設計的重點，這些部分的設計工作主要包括以下步驟： （1）根據(jù)任務書中給出的裝載機的結構和性能參數(shù)，參考同類機型的鏟斗形狀，通過計算校核，確定鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑、斗底長度、后斗底長度等結構參數(shù)，最后通過計算確定鏟斗的幾何斗容和額定斗容，和任務書中給定的斗容進行比較可知鏟斗的參數(shù)設計符合要求。（2）在工作裝置的結構選擇上，本文參照了多種裝載機工作裝置的結構形式，選擇反轉(zhuǎn)六桿工作機構，運用圖解法確定動臂長度、形狀及和車架的鉸接位置，然后確定動臂油缸的鉸接位置及動臂油缸的行程，在此基礎上對連桿機構（由動臂、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂等組成）進行設計。（3）本文首先分析了裝載機在工作時鏟斗的六種典型的受力方式，然后選取其中受力最大的一種情況，對這種情況進行詳細的分析，通過計算校核，確定動臂、連桿、搖臂和鉸銷的基本結構參數(shù)。（4）根據(jù)上述的結構設計和強度校核，得到裝載機工作裝置各部分的重要結構參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)，運用AutoCAD繪制裝載機的工作裝置圖和各部分的零件圖和裝配圖。（5）對裝載機的工作裝置的限位機構和液壓系統(tǒng)工作原理和結構進行簡要的分析。本次設計從ZL50輪式裝載機的工作裝置的基本結構和對已有的經(jīng)驗公式的分析入手，通過合理的機構的運動特性和受力分析，完成了裝載機工作裝置各部分的鉸接位置和結構參數(shù)的設計，并利用AutoCAD軟件對工作裝置進行了詳細的結構設計，從而完成了對裝載機的工作裝置的設計。9.2 不足和展望 本文雖然已經(jīng)完成了一些內(nèi)容，但相對于裝載機整機復雜的程度，上述工作尚有一些不足和需要完善的地方，有必要從以下幾方面作進一步的工作:（1）在對工作裝置的各鉸接部分進行設計時，僅僅參考同類機型的數(shù)據(jù)，并運用圖解法來確定各鉸接點的位置，而沒有利用相關的運動學仿真軟件（如ADAMS，simulink等）進行詳細的分析，可能會導致工作裝置的總體參數(shù)設計會有一些不合理之處。（2）在對工作裝置進行強度校核時，僅考慮了鏟斗的六種基本典型工況，并對其中的一種工況進行了詳細的分析，而鏟斗在實際工作中，受到的力十分復雜，因此文中的對鏟斗的受力分析只能在一定程度上反映了鏟斗的真實受力，有一定的參考價值。（3）在對工作裝置各部分進行強度校核時，本文中只采用了大量的經(jīng)驗公式，如果在此基礎上運用有限元分析軟件ANSYS進行分析，結果會更有說服力。