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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）ZL50 裝載機(jī)總體及行星變速箱設(shè)計(jì)（中間軸及齒輪）（楊大偉）燕 山 大 學(xué)2011 年 12 月本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）ZL50 裝載機(jī)總體及行星變速箱設(shè)計(jì)（中間軸及齒輪）學(xué)院（系）： 繼續(xù)教育學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及其自動(dòng)化 學(xué)生 姓名： 楊大威 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo) 教師： 答辯 日期： 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)院： 系級(jí)教學(xué)單位： 學(xué)號(hào)學(xué)生姓名 楊大威專 業(yè)班 級(jí)機(jī)械工程及其自動(dòng)化題目名稱 ZL50 裝載機(jī)總體及行星變速箱設(shè)計(jì)（中間軸及齒輪）題目性質(zhì)1.理工類：工程設(shè)計(jì) （√ ） ；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型（ ） ；理論研究型（ ） ；計(jì)算機(jī)軟件型（ ） ；綜合型（ ）2.管理類（ ） ；3.外語(yǔ)類（ ） ；4.藝術(shù)類（ ）題目類型 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（ √ ） 2.論文（ ）題目題目來(lái)源 科研課題（ ） 生產(chǎn)實(shí)際（ ）自選題目（ √ ） 主要內(nèi)容1.總體設(shè)計(jì)：A.總體方案及總體參數(shù)的確定：①確定軸距和輪距②初選輪胎③初定斗寬和斗型④計(jì)算阻力⑤裝載機(jī)的使用重量⑥確定發(fā)動(dòng)機(jī)的功率⑦車速和檔位的確定⑧最大卸載高度和相應(yīng)的卸載距離。B. 牽引計(jì)算；①做柴油機(jī)與變矩器聯(lián)合工作的輸入與輸出特性曲線②確定檔位數(shù)及各檔傳動(dòng)比③運(yùn)輸工況的牽引特性曲線④求出各檔最高車速分析該車的牽引性能 C.牽引計(jì)算；①做柴油機(jī)與變矩器聯(lián)合工作的輸入與輸出特性曲線②確定檔位數(shù)及各檔傳動(dòng)比③運(yùn)輸工況的牽引特性曲線 。C. 變速箱擋位、速比的確定，動(dòng)力換檔變速箱形式的選定。2.變速箱設(shè)計(jì)（行星變速箱）：A.方案設(shè)計(jì)，確定傳動(dòng)簡(jiǎn)圖；B.技術(shù)設(shè)計(jì)；C.剛度、強(qiáng)度計(jì)算。3. 變速箱操縱液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)。研究方法：運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)采用計(jì)算法和類比法綜合運(yùn)用的方法。研究思路：首先多方面收集相關(guān)資料，進(jìn)行實(shí)習(xí)了解裝載機(jī)的實(shí)際結(jié)構(gòu)，并熟悉裝載機(jī)的各個(gè)部分，然后根據(jù)所學(xué)知識(shí)，參照相關(guān)樣機(jī)，取其優(yōu)點(diǎn)，去其缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出自己的?；疽蟊井厴I(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們畢業(yè)生一次全面訓(xùn)練，目的在于鞏固可擴(kuò)我們?cè)谛Ｆ溟g所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練我們的綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問題的能力。我們?cè)诠ぷ髟O(shè)計(jì)過程中，要獨(dú)立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)造的分析，解決技術(shù)問題。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握裝載機(jī)的總體設(shè)計(jì)，變速箱設(shè)計(jì)，牽引計(jì)算的確技術(shù)工作的實(shí)現(xiàn)方法，為今后步入工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。在此次的設(shè)計(jì)中我們會(huì)用 pro/E 建摸并用有限元方法分析某個(gè)零件的強(qiáng)度性能。參考資料[I]同濟(jì)大學(xué)主編.鏟土運(yùn)輸機(jī)械.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987.[II]吉林工業(yè)大學(xué)編.輪式裝載機(jī)設(shè)計(jì). 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1989.[III]楊晉生主編. .鏟土運(yùn)輸機(jī)械.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987.[IV]同濟(jì)大學(xué)主編.工程機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987.[V]諸文農(nóng)編.底盤設(shè)計(jì)（上、下）.機(jī)械工業(yè)出版社.[VI]許鎮(zhèn)宇、邱宣懷主編.機(jī)械零件.人民教育出版社.[VII]機(jī)械零件課程設(shè)計(jì).貴州人民出版社.[Ⅷ]吉林工業(yè)大學(xué)主編.工程機(jī)械液壓與液力傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社.[Ⅸ]液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè).上?？萍汲霭嫔?[Ⅹ]東北工學(xué)院編.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).冶金工業(yè)出版社.[Ⅺ]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版設(shè)，2004.[Ⅻ]《機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》編委會(huì)編. 機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè).中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.[ⅰ]黃宗益、薛瑞祺、閻以誦編著.工程機(jī)械 CAD.同濟(jì)大學(xué)出版設(shè)，1990.[ⅱ]D.J.Wilde,Globally Optimal Design,Wiley Interscierce,N.Y.1978[ⅲ]Roger E.Kaufman,Mechanism Design by Computer,Machine Designm,Oct.1978周 次 第 1～2 周 第 3 ～5 周 第 6 ～7 周 第 8～10 周 第 11 ～13 周應(yīng)完成的內(nèi)容查找英文資料進(jìn)行英文翻譯，熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容并收集資料；熟悉整理資料，方案選擇及總體設(shè)計(jì)；繪制總體布置圖， 變速箱設(shè)計(jì)；繪制變速箱裝配圖； 液壓原理及典型零件設(shè)計(jì)；修改設(shè)計(jì)圖、完善和裝訂設(shè)計(jì)成果。指導(dǎo)教師：職稱： 年 月 日系級(jí)教學(xué)單位審批：年 月 日I摘要ZL50 裝載機(jī)是我國(guó)輪式裝載機(jī)系列中的中型產(chǎn)品，該機(jī)是一種較大型的以裝卸散狀物料為主的工程機(jī)械，廣泛應(yīng)用于礦山、基建、道路修筑、港口、貨場(chǎng)、煤場(chǎng)等地進(jìn)行裝載、推土、鏟挖、起重、牽引等作業(yè)。ZL50 裝載機(jī)屬于 ZL 系列，采用輪式行走系，液力機(jī)械傳動(dòng)系，鉸接式車架，工作裝置采用液壓操縱。所以該機(jī)具有機(jī)動(dòng)性好、轉(zhuǎn)向靈活、生產(chǎn)率高、操縱輕便等優(yōu)點(diǎn)，另外，該機(jī)后橋布置為擺動(dòng)橋，增加了整機(jī)的穩(wěn)定性，所以該機(jī)的安全性好。ZL50 裝載機(jī)采用液力變矩器、動(dòng)力換檔變速箱、四輪驅(qū)動(dòng)、液壓轉(zhuǎn)向、嵌盤式制動(dòng)器、鉸接式車架的先進(jìn)結(jié)構(gòu)，具有牽引力大、操作方便、轉(zhuǎn)彎半徑小、作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中采用行星式動(dòng)力換檔變速箱，它具有 3 個(gè)離合器和 3 根軸，且軸安裝在殼體內(nèi)，使變速箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維修。變速箱具有兩個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)后退檔，可以產(chǎn)生 3 個(gè)速度。本設(shè)計(jì)中采用了有限元分析方法。在設(shè)計(jì)變速箱中間軸時(shí)，首先用傳統(tǒng)方法進(jìn)行計(jì)算并校核其強(qiáng)度、剛度等。然后用 Pro/ENGINEER 軟件進(jìn)行建模，并用 Pro/MECHANICA 分析方法對(duì)其進(jìn)行有限元分析，分析其強(qiáng)度。關(guān)鍵詞： 裝載機(jī) 液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 行星式動(dòng)力換檔變速箱 有限元分析方法燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IIAbstractThe loader ZL50 is wheel type and it is more bigger among the series made in our country .It is suitable for loading discharging materials and it applies for mine、capital construction 、road building、port、field 、coal field and carries loading、pushing dust、 diging、rising weight、.The loader ZL50 is ZL series .It adopts whell type system、liquid engine driving system、ream meet vehicle type、,working set of hydraulic pressure controlling.So it has good flexibility、turning agility、high productivity、 controlling handiness ets.Its back bridge is swing bridge ,so increases the stability of whole machine,and it has a good security.Being quipped with advanced devices such as hydraulic torque conventer、 power shift gearbox、four wheel driving 、hydraulic steeringgear、chuck disk break and artiallated frame.So the loader model ZL50 is featured with high pulling capacity、small turning radius.all of which make it possible for easy_operation.thus resulting in the high efficiency of our product.In my design,I adopt counter_shaft、power_shift transmission.It is equipped with one church and four axles.The axles is placed in room,so the transmission’s construction is simple and maincenance is easy.the transmission has two forward and one reverse gear,it can provide threeSpeeds. Finite element analysis method is adopted in this design.When designning the axis of the gear-box,first I carry through accounting using tradition method and check its intensity and freshness. And then I carry through modeling using 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IIIPro/ENGINEER，and carry through finity analysis using Pro/MECHANICA analyzed method,analying its intensity.KEY WORDS：loader liquid engine driving system hydraulic torque conventer power shift gearbox Finite element analysis methodIV目 錄摘要 .IAbstract.II緒論 .1第 1 章總體設(shè)計(jì) .3第 2 章牽引力計(jì)算 .182．1 柴油機(jī)與變矩器聯(lián)合工作的輸入與輸出特性曲線 .182.1.1 聯(lián)合工作輸入特性曲線 .182.1.2 柴油機(jī)與變矩器聯(lián)合工作的輸出特性 .222．2 確定檔位數(shù)及各檔傳動(dòng)比 .232．3 運(yùn)輸工況的牽引特性曲線 .262．4 求出各檔最高車速并分析牽引性能 .28第 3 章 總體布置 .30第 4 章 行星式動(dòng)力換檔變速箱設(shè)計(jì) .374．1 傳動(dòng)比的確定 374．2 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì) 384.2.1 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖的選擇 .384.2.2 離合器的布置 .394．3 配齒計(jì)算 404.3.1 確定變速箱行星排的參數(shù)（K1、K2） .404.3.2 選配齒輪 .414．4 行星機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析 424.4.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 .424.4.2 動(dòng)力學(xué)分析 .464．5 離合器設(shè)計(jì) 494.5.1 確定換檔離合器的結(jié)構(gòu)型式 .494.5.2 確定主要參數(shù) .494.5.3 摩擦片間最大相對(duì)轉(zhuǎn)數(shù)的驗(yàn)算 .514.5.4 換檔離合器的滑磨功 .51V4. 6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 525.6.1 齒輪設(shè)計(jì) 524.6.2 軸承的選擇計(jì)算 .544.6.3 軸的設(shè)計(jì) .57第 5 章 變速箱中間軸的有限元分析 .655.1 有限元分析方法概述 655.2 PRO/MECHANICA 分析方法 .665.3 基于 PRO/ENGINEER 特征的建模 675.3.1 Pro /ENGINEER 介紹 675.3.2 建模過程 .685.4 中間軸的靜力學(xué)有限元分析 .69參考文獻(xiàn) .75致謝 .76燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)1緒論塔式起重機(jī)是我們建筑機(jī)械的關(guān)鍵設(shè)備，在建筑施工中起著重要作用。并且在高層工業(yè)和民用建筑施工中一直處于領(lǐng)先地位。QTZ630 自升式塔式起重機(jī)是為滿足高層建筑施工，設(shè)備安裝而設(shè)計(jì)的新型起重運(yùn)輸機(jī)械。本機(jī)性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理，操縱使用安全可靠。其主要特點(diǎn)是，起重高度大，工作幅度寬。塔機(jī)上部能借助于液壓頂升，根據(jù)施工的建筑物的增高而升高，使司機(jī)操作方便，視野寬，并始終保持高清晰。因此廣泛的適用于多層和高層民用建筑，多層大跨度工業(yè)廠房，以及采用滑模施工的高大煙囪和筒倉(cāng)等塔型建筑物的施工，也可用于港口，貨場(chǎng)的裝卸。QTZ630 塔機(jī)有多種形式。設(shè)計(jì)正在不斷的完善中。此次設(shè)計(jì)的形式為固定上回轉(zhuǎn)液壓頂升自動(dòng)加節(jié)，隨著建筑物的升高而升高，最大起升高度可達(dá) 140m （附著狀態(tài)） 。近幾年國(guó)際塔式起重機(jī)技術(shù)得到飛速發(fā)展，我國(guó)在塔機(jī)產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域也根據(jù)我國(guó)國(guó)情取得了巨大的進(jìn)步：⑴ 為適應(yīng)城鎮(zhèn)興建經(jīng)濟(jì)實(shí)用住房的需要，應(yīng)積極發(fā)展工效高、投產(chǎn)便捷、可與汽吊競(jìng)爭(zhēng)的 160~250KN.m 級(jí)下回轉(zhuǎn)快裝塔機(jī)的生產(chǎn)。⑵ 大力開發(fā)經(jīng)濟(jì)型城市塔機(jī)。按額定起重力矩，這類塔機(jī)分為三檔;450、600、1000KN.m,最大幅度 45、50、55m。臂端起重量分別為1、1.2、1.8t，主要用于大城市見縫插針型的中高層或高層建筑的施工。⑶ 適當(dāng)動(dòng)臂式自升塔機(jī)和曲折式兩用臂架自升塔機(jī)的生產(chǎn)，以適應(yīng)塔機(jī)出口市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)大中城市內(nèi)某些特定工程和鋼結(jié)構(gòu)高層建筑施工的需要。⑷ 積極開發(fā)和完善采用變頻調(diào)速系統(tǒng)的起升機(jī)構(gòu)、繼續(xù)完善小車變燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)2幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)?？傊?，應(yīng)大力改進(jìn)完善電控系統(tǒng)合調(diào)速系統(tǒng)，以提高塔機(jī)工作平穩(wěn)性、安全可靠性和生產(chǎn)效能。⑸ 為了開拓塔機(jī)出口市場(chǎng)，迎接加入 WTO 后面臨的局面，今后推出的塔機(jī)新產(chǎn)品必須按 ISO 有關(guān)規(guī)定對(duì)一些細(xì)部做法加以改進(jìn)。雖然我國(guó)的塔式起重機(jī)從科研到加工生產(chǎn)方面取得可喜的進(jìn)步，但是在和國(guó)外塔機(jī)的使用壽命，成本等方面還存在一定的差距，我相信在今后的發(fā)展中差距會(huì)逐步縮小。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)3第 1 章總體設(shè)計(jì)2.1 概述總體設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，它滿足機(jī)械技術(shù)參數(shù)及形式的總的構(gòu)想。總體設(shè)計(jì)一旦失敗整個(gè)設(shè)計(jì)也就沒什么意義了。總體設(shè)計(jì)中知道各個(gè)部件和各個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般由技術(shù)負(fù)責(zé)人主持進(jìn)行。在接受設(shè)計(jì)任務(wù)后，應(yīng)進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究。收集國(guó)內(nèi)外同類機(jī)械的有關(guān)資料，了解國(guó)內(nèi)外塔機(jī)的使用、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和科研情況，并進(jìn)行分析比較，制定總的設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)原則應(yīng)當(dāng)保證所設(shè)計(jì)的機(jī)型在達(dá)到國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，力求結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進(jìn)、積極性好、工藝簡(jiǎn)單、工作可靠。制定設(shè)計(jì)總則以后，便可制定設(shè)計(jì)任務(wù)書，在調(diào)研的基礎(chǔ)上，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，從優(yōu)選擇確定總體方案保證設(shè)計(jì)成功。2.2 總體設(shè)計(jì)方案的初定上回轉(zhuǎn)塔機(jī)是回轉(zhuǎn)支撐在塔身頂部的起重機(jī)。盡管其設(shè)計(jì)型號(hào)有多種多樣，但其基本結(jié)構(gòu)大體相同。整臺(tái)的上回轉(zhuǎn)塔機(jī)主要由金屬結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)、液壓頂升系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)及安全保護(hù)裝置等五大部分組成。本次設(shè)計(jì)為 QTZ630 塔式起重機(jī)，其結(jié)構(gòu)為上回轉(zhuǎn)、水平臂架、液壓自升式。在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮多種形式，綜合考慮其強(qiáng)度、剛度、受力和經(jīng)濟(jì)性問題，以擇優(yōu)設(shè)計(jì)方案。2.2.1 金屬結(jié)構(gòu)塔式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)部分由：塔身、塔帽、起重臂架、平衡臂架、回轉(zhuǎn)支撐和底架等主要部分組成。金屬結(jié)構(gòu)是塔式起重機(jī)的重要組成部分，金屬結(jié)構(gòu)件的構(gòu)造設(shè)計(jì)的合理與否直接影響整臺(tái)起重機(jī)的性能，所以在設(shè)燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)4計(jì)塔式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮如下要求：⑴ 滿足總體設(shè)計(jì)要求。⑵ 堅(jiān)固耐用，性能良好。⑶ 重量輕、材料省。⑷ 構(gòu)造合理、工藝性好。⑸ 造型美觀。1. 基礎(chǔ)高層建筑施工用的附著式塔式起重機(jī)大都采用小車變幅的水平臂架，幅度大部分在 50m 以上，無(wú)需移動(dòng)作業(yè)即可覆蓋整個(gè)施工范圍，因此多采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)。塔機(jī)直接座在混凝土基礎(chǔ)上，通過混凝土基礎(chǔ)將整機(jī)支反力傳給地基，保持塔機(jī)穩(wěn)定運(yùn)作鋼筋混凝土基礎(chǔ)有多種形式：X 型整體基礎(chǔ)、條塊分割式基礎(chǔ)、獨(dú)立塊體式基礎(chǔ)等。對(duì)于無(wú)底架的自升式塔式起重機(jī)則采用整體式方塊基礎(chǔ)。X 型整體基礎(chǔ)的形狀及平面尺寸大致與塔式起重機(jī) X 底架相似，塔式起重機(jī)的 X 型底架通過預(yù)埋地腳螺栓固定在混凝土基礎(chǔ)上，此種形式多用于輕型自升式塔式起重機(jī)。長(zhǎng)條型基礎(chǔ)由兩條或四條并列平行的鋼筋混凝土底架組成，分別支撐底架的四個(gè)支座和由底架支座傳來(lái)的上部載荷。當(dāng)塔式起重機(jī)安裝在混凝土砌塊人行道上或者是原有混凝土地面上，均可采用此種形式的鋼筋混凝土基礎(chǔ)。分塊式基礎(chǔ)由四個(gè)獨(dú)立的鋼筋混凝土塊體組成，由于基礎(chǔ)僅承受底架傳遞的垂直力，故可作為中心負(fù)荷獨(dú)立柱基礎(chǔ)處理，其優(yōu)點(diǎn)是，構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，混凝土及鋼筋用量比較少，造價(jià)便宜。本次設(shè)計(jì)采用 X 型整體鋼筋混凝土基礎(chǔ)，這種形式適用于有底架固定式自升塔式起重機(jī)。這種基礎(chǔ)不僅起著承上啟下的作用將塔機(jī)的載荷傳給燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)5地基，同時(shí)發(fā)揮部分壓重作用，保證塔機(jī)的穩(wěn)定性?；炷镣廨喞叽缂s為 5000×5000×1500mm（長(zhǎng)×寬×高） ，密度為2.4t/m3,總重為 90t。基礎(chǔ)表面平整。2. 底架結(jié)構(gòu)塔機(jī)底架隨塔身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及爬升方式而異。小車變幅水平臂架自升塔機(jī)采用的底架結(jié)構(gòu)可分為：十字型底架、帶撐桿的井字型底架、帶撐桿的水平框架式桿件拼裝底架和塔身偏置式底架。本次設(shè)計(jì)采用十字型底架，有一根通長(zhǎng)的縱梁和絞裝在縱梁中部的兩根活動(dòng)短梁組成，這種底架可直接固定在混凝土基礎(chǔ)之上。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需特殊預(yù)埋地腳螺栓，通過調(diào)整活動(dòng)短梁的張開角度可分別構(gòu)成 3.4×3.4、4×4 以及 5×5 的底架，混凝土基礎(chǔ)塊可根據(jù)施工底盤特點(diǎn)采用方型混凝土墩或長(zhǎng)方形混凝土墩。3. 塔身結(jié)構(gòu) 塔身結(jié)構(gòu)也稱塔架，是塔機(jī)結(jié)構(gòu)的主體。按高度不同可分為固定式、伸縮式、折疊式、接高式；根據(jù)構(gòu)造不同又可分為整體式和分片拼裝式；根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分為桁架結(jié)構(gòu)和薄壁圓筒結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)就是一段上、寬、高都統(tǒng)一的塔身。這樣便于用工裝制作，具有互換性。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)度有 2.5m、3m 等多種規(guī)格。它主要由四根主弦桿，三個(gè)水平框架，其間有斜腹桿，上下有連接套等組成一空間結(jié)構(gòu)。其構(gòu)造如圖 2—1 所示：主弦桿要承受壓力和拉力，其合成力矩來(lái)平衡起重力矩和附加力矩；水平腹桿和斜腹桿用于傳遞扭矩和水平剪力；連接螺栓傳遞各節(jié)之間拉力。上回轉(zhuǎn)塔機(jī)的塔身以受彎為主，受壓為輔，因此塔身必須結(jié)實(shí)，有足夠的強(qiáng)度、剛度和局部失穩(wěn)的儲(chǔ)備。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)63.輪胎尺寸對(duì)裝載機(jī)性能有很大影響，它影響傳動(dòng)系傳動(dòng)比的選擇，整機(jī)重心高度、離地間隙以及各部件的總體布置等。輪胎尺寸增加，可以增加輪胎的承載能力，能有效地改善附著性能，但它引起機(jī)器成本的增加和整機(jī)重心的提高。綜合考慮以上因素，參考同類機(jī)型，據(jù)選用 10.00-20 型低壓寬基胎。由參考書[Ⅴ] 查得：14P型號(hào) 12.00-20端面寬度 B=292 mm?外直徑 D=1275mm沖氣壓力 F=6.0 公斤/cm 輪胎負(fù)荷 （30 公里/小時(shí)）一.初定斗寬和斗型1. 斗寬的確定斗寬 B=輪距+輪胎寬+2a （參見設(shè)計(jì)指導(dǎo)書）由以上設(shè)計(jì)知輪距為 1440mm，輪胎寬為 395mm，取 a=50～100mm，則斗寬B=1440+395+2×（50～100）=1935～2035（mm）取 B＝1950mm2. 斗型的確定鏟斗是鏟裝物料的工具，它的斗型與結(jié)構(gòu)是否合理，直接影響裝載機(jī)的生產(chǎn)率。在設(shè)計(jì)工作裝置連桿機(jī)構(gòu)之前，首先要確定鏟斗的幾何形狀和尺寸，因?yàn)樗c連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)有密切聯(lián)系。鏟斗首先要有合理的斗型，減少切削和裝料阻力，提高作業(yè)生產(chǎn)率，其次是在保證鏟斗具有足夠強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減少自重；同時(shí)也應(yīng)考慮到更換工作裝置和修復(fù)易損零件的方便。鏟斗有普通型式的鏟斗、蛙式、側(cè)卸式和強(qiáng)制卸料等。普通鏟斗有直刀刃、V 形刀刃、帶斗齒和 V 形刀刃帶斗齒鏟斗。直線形斗刃適于裝載輕質(zhì)和松散小顆粒物料，并可利用刀刃作刮平、清理場(chǎng)地工作；V 形刀刃便于插入物料堆，有利于改善作業(yè)裝置的偏載，適宜鏟裝較密實(shí)物料；帶斗齒鏟斗具有較大的插入料堆的能力，適宜于鏟裝礦石和堅(jiān)實(shí)物料。齒型的選擇應(yīng)考慮插入阻力和耐磨兩個(gè)因素，并且要便于更換。尖齒插入力較強(qiáng)，但不耐磨，純齒則較耐磨，然而插入阻力大，一般輪式裝載機(jī)多用前者。斗齒有整體和分體式兩種，中小型裝載機(jī)多用前者，大型裝載機(jī)則常用分體式。這種連接方式便于更換。ZL10 裝載機(jī)屬于中小型裝載機(jī)，據(jù)作業(yè)要求，并參考一些同類產(chǎn)品，本機(jī)選用直刀刃尖齒鏟斗，齒數(shù) 8 個(gè)。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)73. 確定鏟斗底壁長(zhǎng)（以參考圖七 ZL20A 斗為參考斗）A. 計(jì)算參考斗的參數(shù)回轉(zhuǎn)半徑：mR950)620()41520(2????斗底長(zhǎng)度系數(shù)： 8.1/9/mgnL?后斗底長(zhǎng)度系數(shù)： 427.50/136??zzR擋板高度系數(shù)： 138.095?mkRL?圓弧半徑系數(shù)： 3kr鏟斗橫截面積:Sm=R2m{[0.5λ ψm (λ Zm+λ kmcosγ 1)sinγ]- λ 2m[ctg -0.5π(1- )]γ 2 γ180=9502{[0.5×1.682×(1.427+0.138cos00)×sin500]- 0.3582 [ctg -0.5π(1- )]5002 500180=0.793m2平裝斗容：mmpbaBSV23???= 934164791082??=1.785 3堆裝斗容： )(6822mmmpHMcabBV?????= 910]84934934[75.1 ???=1.972 B. 設(shè)計(jì)斗的參數(shù)及底臂長(zhǎng)因?yàn)樗O(shè)計(jì)的鏟斗與參考斗相似，所以： ;628.1?gm?;42.1?zm?;138.0?km?燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)8;358.0?rm?;01??m?。?50m?鏟斗的內(nèi)側(cè)寬度：B=2000-25 92?參考同類機(jī)型，新設(shè)計(jì)鏟斗的額定斗容：（取35.0VH）米噸 367.1?回轉(zhuǎn)半徑： BVRBVRHmpmH?????(=950 4.519072.16?斗底長(zhǎng)度： Lgg 87.?后斗臂長(zhǎng)度： Rzz 3???擋板高度： mkk 2.1.56鏟斗圓弧半徑： Rrr 7.1843.056????擋板垂直刮平線高度：am06.95??鏟斗刀刃與擋板最上部之間的距離： mb3.71634?Rc2428??鏟斗底臂長(zhǎng)：ι=Lg-r/ctg =870-185/ctgγ 2 5002= 473㎜C. 斗容驗(yàn)算：鏟斗的橫截面積：S=R2{[0.5λg(λ Z+λ kcosγ 1)sinγ]-λ 2r[ctg -0.5π(1- )]}γ 2 γ180= 5162{[0.5×1.682×(1.427+0.138cos00)sin500]-0.3582 [ctg -0.5π(1- )]}5002 500180=233951255 =0.23m燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)9平裝斗容： =233951.255 1950baSBVp23????- 702 507=454548748 =0.4543?m3堆裝斗容： )(682cpH?= )]1547019507[4582???=507607945.8 =0.50733相對(duì)誤差：= =1.4%＜5%%109.0??HV%105.?鏟斗設(shè)計(jì)合理。二.計(jì)算阻力裝載機(jī)作業(yè)時(shí)的工作阻力主要是插入阻力和鏟起阻力。插入阻力是裝載機(jī)鏟斗插入料堆時(shí)，料堆對(duì)鏟斗的水平反作用力，與物料性質(zhì)、料堆高度、鏟斗插入料堆深度和鏟斗結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。鏟起阻力是當(dāng)鏟斗插入料堆一定深度后，利用動(dòng)臂拳升或轉(zhuǎn)斗時(shí)，料堆對(duì)鏟斗的垂直反作用力。1. 插入阻力 4325.1KBLPzaT?式中： ）鏟 斗 插 入 阻 力 （ N?B-鏟斗寬度（cm） cmlLza3.47);?鏟 斗 插 入 料 堆 深 度 （對(duì)于松散程度較好的物料：塊度＜300mm 時(shí)， 0.1K塊度＜400mm 時(shí)， 塊度＜500mm 時(shí)， 3.1?如物料松散程度較差，上述各值增大 20～40%；對(duì)于細(xì)粒料（如礫石等） ；K 1=0.45～0.5；對(duì)于小塊細(xì)料：K 1=0.75。由任務(wù)書知 K1=0.75K2——物料種類（容積比重）的影響系數(shù)：由[Ⅰ]表 1-2，取 K2=0.10K3——散狀物料堆高度影響系數(shù)。由[Ⅱ]表 1-3，取 K3=1.10燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)10K4——考慮鏟斗形狀的系數(shù)，一般在 1.1-1.8 之間,取 K4=1.25對(duì)于前刃不帶齒的斗，K4 取最大值，本機(jī)取K4=1.25由此得 325.1BLPzaT?=1.0×451.25×1.8×1.10×175.5×1.8=3681.8（公斤）≈36082N2．鏟斗阻力鏟斗阻力是指鏟斗插入料堆一定深度后，用動(dòng)臂油缸提升動(dòng)臂時(shí)，料堆對(duì)鏟斗的反作用力。鏟斗插入料堆 深度后，用動(dòng)臂提升鏟斗，鏟起阻力由鏟斗斗底插入zaL料堆深度 和鏟斗寬度 BK 所決定的矩形面積上的物料所決定。za鏟斗開始提升時(shí)的鏟起阻力 N 可按下式確定。N=2.2 BKτ cosψ [Ⅰ]za式中： Lc— 鏟斗插入料堆深度。B—鏟斗寬度 B=1.755mKτ —鏟斗開始提升時(shí)物料的剪切阻力Kτ =3300kg/m2ψ—?jiǎng)颖坶_始提升時(shí)鏟斗刃運(yùn)動(dòng)方向與垂直線之間的夾角初算時(shí)可取為 300則 N=2.2×0.45×1.755×3300×cos300=5079kg=49774N3T三.計(jì)算裝載機(jī)的使用重量裝載機(jī)作業(yè)時(shí)要發(fā)揮大的插入力，必需要求機(jī)器有足夠的自重，增加附件著重量能夠改善機(jī)器的附著性能，但機(jī)器自重的增加，將會(huì)導(dǎo)致裝載機(jī)運(yùn)行阻力增大動(dòng)力性能變差，材料和燃料消耗增加，輪胎壽命縮短以及造價(jià)提高。對(duì)于一般土壤，如附著重量過大，當(dāng)其比壓超過某一極限而破壞土壤結(jié)構(gòu)時(shí)，甚至使附著性能反而變壞。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在保證一定附著牽引力的前提下盡量使機(jī)器的自重降低。 ??maxTPG式中： -附著重量。該機(jī)為四輪驅(qū)動(dòng)，所以附著重量即為機(jī)器自重。-附著系數(shù)。據(jù)[Ⅱ] 表 1-2 取為 =0.6519P?-當(dāng) 取斗底長(zhǎng)時(shí)， 達(dá)到最大植，即： =36082Kg axTzLTmaxTP則燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)11= =5551kg??maxTPG65.0382四.確定發(fā)動(dòng)機(jī)功率裝載機(jī)作業(yè)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的凈功率消耗于兩部分：牽引功率和驅(qū)動(dòng)油泵功率1. 牽引功率：牽引功率是發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)裝 功率?？砂聪率接?jì)算：馬力???2701TkVPN式中： 切線牽引力， = +?kkHfP裝載機(jī)插入料堆的理論作業(yè)速度，輪式取 3～4 。T hkm傳動(dòng)系總效率。機(jī)械傳動(dòng)取 =0.65～0.75。本機(jī)為液力機(jī)械傳動(dòng)，取 =0.70額定牽引力， =HPHG???Pf=G?·f=4.546×0.50=2.273T=2273Kg=22.73KNKgfk 8.245.1273???WN63.04851?馬 力2. 驅(qū)動(dòng)油泵功率裝載機(jī)上所用的油泵有：作業(yè)泵（供工作裝置液壓缸用） 、轉(zhuǎn)向泵（供轉(zhuǎn)向液壓缸用） 、變速泵（供動(dòng)力換檔變速箱和變矩器冷卻用）等。裝載機(jī)不同工況，驅(qū)動(dòng)液壓泵所需功率是不同的。當(dāng)裝載機(jī)作直線行駛，工作裝置不動(dòng)時(shí)，作業(yè)泵、轉(zhuǎn)向泵處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，計(jì)算時(shí)，作業(yè)泵和轉(zhuǎn)向泵取 500 ） ，變速泵取工作壓力計(jì)算。此時(shí)驅(qū)動(dòng)液壓泵所需功率很aKP小。如按此工況計(jì)算 ，則所選發(fā)動(dòng)機(jī)將有一定的功率儲(chǔ)備，生產(chǎn)率高。2N作業(yè)泵的計(jì)算壓力應(yīng)取多大，需視不同機(jī)型而定。裝載機(jī)用的柴油機(jī)工作條件惡劣，負(fù)荷大，應(yīng)選用按一小時(shí)功率標(biāo)定的工程機(jī)械用柴油機(jī)。驅(qū)動(dòng)油泵的功率，一般取 。eN4.0～2?由指導(dǎo)書，取 ，又因?yàn)?，eN.02 21?所以 馬 力馬 力 56.8.164.1 ⅠNe?選用 495-23 型柴油機(jī)。五.車速和檔位確定燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)12檔位數(shù)和各檔速度選擇是否合理，對(duì)裝載機(jī)的生產(chǎn)率有很大影響。輪式裝載機(jī)的速度變化范圍很大，它要適應(yīng)在工地作業(yè)的要求，又要滿足運(yùn)輸要求。為了能使功率利用好，燃料經(jīng)濟(jì)性好，需要有合適的檔位。檔位數(shù)應(yīng)根據(jù)裝載機(jī)作業(yè)特點(diǎn)選定。輪式裝載機(jī)的作業(yè)循環(huán)一般是以Ⅱ檔速度接近料堆，以Ⅰ檔作業(yè)速度插入料堆（松散物料可采用Ⅱ檔速度后退，駛離料堆，然后又以前進(jìn)Ⅱ檔駛向卸料地點(diǎn)，卸料后又以倒Ⅱ檔后退，再重復(fù)上述循環(huán)。輪式裝載機(jī)至少應(yīng)有二個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒退檔：高速檔用于空載在平地運(yùn)行，低速檔用于起動(dòng)、爬坡，倒退檔則用于倒車。運(yùn)輸?shù)退贆n也可與作業(yè)Ⅱ檔合并使用。如考慮更換共裝，還需增檔位 。由上述工作特點(diǎn)可見，輪式裝載機(jī)要求至少有 2～4 個(gè)前進(jìn)檔和兩個(gè)倒退檔。輪式裝載機(jī)各檔速度推薦取下列數(shù)值：前進(jìn)Ⅰ檔速度取 3～4 ，對(duì)于液力傳動(dòng)，它是相應(yīng)于變矩器最高效率hKm工況時(shí)的理論作業(yè)速度，超過以上速度駕駛員來(lái)不及操縱，反而延長(zhǎng)max?鏟斗裝滿時(shí)間，增加駕駛員疲勞，降低生產(chǎn)效率。前進(jìn)Ⅱ檔速度取 10～12 。運(yùn)輸檔，由于裝載機(jī)鉸接車架一般均非彈性懸掛，車速不宜過高，最高車速小于 40 。hK倒檔，為縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，一般要求作業(yè)時(shí)的回程速度比前進(jìn)速度高25～40%，故后退Ⅱ檔取 12～15 。hKmZL10 裝載機(jī)主要用于城市建設(shè)、環(huán)境衛(wèi)生、煤、砂石料場(chǎng)、中小型水利工程及港口、企業(yè)中，鏟裝或轉(zhuǎn)運(yùn)松散物料。參考其他同類產(chǎn)品，選取前進(jìn)三檔、后退三檔。六.最大卸載高度和相應(yīng)的卸載距離最大卸載高度和相應(yīng)的卸載距離根據(jù)裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和它相配合作業(yè)的運(yùn)輸車輛來(lái)確定。為了保證裝于運(yùn)輸車輛中的物料在運(yùn)輸過程中不撒落地面，要求物料在車箱中堆高的自然傾角為 ；為了使鏟斗能把物料均勻卸在車箱??30?里，要求鏟斗卸料時(shí)其斗刃離車箱壁不小于 （B 為車箱寬度） 。31最大卸載高度是指鏟斗提升到最高位置，卸載角為 ?45從地面到切削刃最低點(diǎn)之間的距離。最大卸載距離是指鏟斗提升到最高位置，卸載角為從裝載機(jī)最前面一點(diǎn)（包括輪胎和車架）到鏟斗切削刃的水平距離。由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，卸載高度（ ）不低于 2200mm，ZL10 裝載機(jī)當(dāng)??45?燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)13時(shí)卸載距離不小于 850mm。本機(jī)選取最大卸載高度 ，??45? mH250ax?最大卸載高度時(shí)的卸載距離為 890mm.§2-3 裝載機(jī)底部部件形式選擇一.行走裝置的選擇 ZL10 裝載機(jī)為系列，選用輪式行走系。裝載機(jī)行走裝置應(yīng)根據(jù)它的作業(yè)條件與對(duì)象、作業(yè)效率與成本以及駕駛員的工作條件等因素來(lái)選型。行走裝置可分為輪式和履帶式兩種。輪式裝載機(jī)自重輕，行走速度快，機(jī)動(dòng)性好，作業(yè)循環(huán)時(shí)間短，作業(yè)效率高，能擔(dān)負(fù)中等距離（〈1000 米〉 ）的運(yùn)輸，成本低于履帶式。轉(zhuǎn)移工地時(shí)靠自身運(yùn)動(dòng)，不損傷路面，轉(zhuǎn)移迅速。其修理費(fèi)用低且修理方便，使機(jī)器停工時(shí)間短。輪式裝載機(jī)在碎石、硬路面作業(yè)時(shí)，因輪胎有緩沖作用，對(duì)機(jī)器的沖擊震動(dòng)小，延長(zhǎng)機(jī)器壽命，減輕駕駛員疲勞，隨著輪胎性能的進(jìn)一步改善，有可能進(jìn)一步向大型發(fā)展。履帶式在這種作業(yè)條件下工作時(shí)，機(jī)械震動(dòng)大，履帶磨損快，而且機(jī)器受震動(dòng)后，緊固件易松動(dòng)，駕駛員易疲勞。輪式裝載機(jī)接地比壓和整機(jī)重心較高，通過性和穩(wěn)定性較差，不適宜在松軟土質(zhì)和坡道地區(qū)作業(yè)。履帶式則在松軟土質(zhì)上附著性能好，重心底，穩(wěn)定性好，特別適宜在潮濕、松軟路面、工作量集中、不需經(jīng)常轉(zhuǎn)移和地形復(fù)雜地區(qū)作業(yè)。綜上所述及裝載機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)，選用輪式行走裝置。二、傳動(dòng)形式的選擇裝載機(jī)所采用的傳動(dòng)系統(tǒng)基本上有四種形式：機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)、靜壓傳動(dòng)和電動(dòng)輪裝載機(jī)。本機(jī)為 ZL 系列，參照同類產(chǎn)品，采用液力機(jī)械傳動(dòng)，此傳動(dòng)系具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）在保持一定插入里的同時(shí)，舉升動(dòng)臂或轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗，以減少鏟掘阻力，縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間。（2）可隨外載荷變化而自動(dòng)調(diào)整車速，因而可減少變速箱檔位，簡(jiǎn)化變速箱‘結(jié)構(gòu)和操作。（3）裝載機(jī)在作業(yè)時(shí)換檔次數(shù)較多，液力機(jī)械傳動(dòng)因一般均配以動(dòng)力換檔變速箱，可在不停車情況下?lián)Q檔，操作輕便，動(dòng)力換檔時(shí)間短，生產(chǎn)率高。 ，（4）由于裝載機(jī)所用變矩器的可透性小，當(dāng)運(yùn)行阻力變化時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化很小，因而當(dāng)外阻力大迫使車速降低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)仍能保持燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)14較高轉(zhuǎn)速，則作業(yè)油泵流量不變，工作裝置作業(yè)速度不受影響。（5）變矩器能吸收作業(yè)時(shí)傳給傳動(dòng)系的沖擊，可延長(zhǎng)零件壽命。（6）不會(huì)因外阻力大而熄火。三、傳動(dòng)系部件的選擇變矩器型式和有效直徑的確定：(1) 選型裝載機(jī)作業(yè)時(shí)牽引力和車速的變化范圍大、并且變化急劇、頻繁。工作條件苛刻，而要求所選用的變矩器應(yīng)具有變換系數(shù) B（B=k 0I ,式中，K—最大變矩系數(shù)，I—變矩器最大效率 所對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)比）盡可能大。最高效率 要高，高效范圍要寬，并要求變矩器在低、中速比范圍內(nèi)穿透性要小，則當(dāng)運(yùn)行阻力增大，迫使車速降低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低不多，以保證液壓泵功率和作業(yè)速度，推薦穿透系數(shù)小于 1.3。但在高速比時(shí)正穿透性應(yīng)很大，使泵輪吸收較小功率。則當(dāng)變速箱掛空擋時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率不會(huì)被變矩器本身無(wú)益的損耗掉。裝載機(jī)用變矩器要求在低速比區(qū)域有一定的負(fù)透性，使在鏟裝物料接近結(jié)速時(shí)，變矩器吸收功率減小，及時(shí)把部分功率讓給作業(yè)液壓泵，減少發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的利用。此外，還要求其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠和便于制造，上述這些要求往往是矛盾的，無(wú)法同時(shí)滿足，因而需綜合比較各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行選型。單級(jí)單向渦輪變矩器使用較廣，因其效率較高（一般 90%以上） ，在中低速區(qū)有不大的可透性，而在高速區(qū)則正透性很大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，因而工作壽命較長(zhǎng)。但其 K 值不大（一般在 3 左右） 。雙渦輪變矩器可提高變矩系數(shù)，擴(kuò)大高效區(qū)，它的兩個(gè)渦輪可隨外載荷的變化而自動(dòng)換檔，因而可簡(jiǎn)化變速箱的結(jié)構(gòu)和操作，改善作業(yè)性能。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，最高效率低（僅 80%左右） 。綜上所述并參考同類產(chǎn)品，本機(jī)選 3 元件單級(jí)單相向心渦輪變矩器：YJ1 型。（2）確定變矩器的有效直徑：通常采用合理地選擇變矩器有效作用直徑的方法來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器的共同工作區(qū)域，即稱之為匹配。一般認(rèn)為：裝載機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)扣除 20~40%功率與變矩器匹配較合適。根據(jù)本機(jī)特點(diǎn)及發(fā)動(dòng)機(jī)特性、變矩器特性，我們選擇 70%的發(fā)動(dòng)機(jī)功率與變矩器匹配。由以下計(jì)算變矩器的有效直徑：D= 51式中：Me —輸入變矩器的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩值燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)15λ B*—相應(yīng)于變矩器最高效率工況的泵輪力矩系數(shù)ne—相應(yīng)于 Me 值的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）γ—液體重度（Kg/m）由參考圖八：柴油機(jī)和變矩器的外特性曲線得： Me=18.1Kg×70%=12.67Kg λ B*=2.33×10-6γ=872kg/m 3ne=220rpm將以上數(shù)值代入公式，得選變矩器的有效直徑為 D=265mm，即變矩器規(guī)格為 YJ1—265 型。2、變速箱、主傳動(dòng)、輪邊減速和驅(qū)動(dòng)方式的選擇（1） 變速箱型式的選擇變速箱有人力換檔和動(dòng)力換檔二種，前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率較高，但由于操縱繁重，換檔時(shí)需切斷動(dòng)力而費(fèi)時(shí)，不適合裝載機(jī)頻繁、快速換檔的要求。裝有液力變矩器的裝載機(jī)一般均采用動(dòng)力換檔變速箱，這種變速箱有兩種結(jié)構(gòu)型式：定軸式和行星式齒輪變速箱，二者的比較如表所示：定軸式與行星式齒輪變速箱的比較比較項(xiàng)目 定軸式 行星式結(jié)構(gòu)與加工效率簡(jiǎn)單，零件加工精度要求一般，合齒數(shù)越多效率越低。復(fù)雜，零件加工精度要求較高，傳動(dòng)效率可以比較高。外型尺寸和重量齒輪模數(shù)較大，重量較大 ，變速箱橫向尺寸較大。受力分散，齒輪模數(shù)可減小，重量略輕，結(jié)構(gòu)緊湊，可用較小尺寸得到較大傳動(dòng)比，軸向尺寸較大，檔位多。扭矩容量 換檔用摩擦片直徑小，片數(shù)多，受結(jié)構(gòu)和通用性限制，扭矩容量增加困難大采用較大直徑的摩擦片作為換檔離合器，所需片數(shù)少，扭矩容易做大燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)16工作可靠性 回轉(zhuǎn)油缸多，離合器油壓受離心力影響，操縱油路需經(jīng)旋轉(zhuǎn)密封，易發(fā)生故障采用制動(dòng)器，不產(chǎn)生離心力，也無(wú)需旋轉(zhuǎn)密封，工作可靠件數(shù)和通用程度；維修；成本零件數(shù)多，但通用零件較多，方便；便于檢查；價(jià)格較低齒輪軸類多，隨檔位增加零件相對(duì)減少；拆卸不便；造價(jià)較高由上述比較可見，兩變速箱各有所長(zhǎng)，故在裝載機(jī)上均有采用。定軸式由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低，維修方便，便于總體布置，在小型裝載機(jī)上采用較多。根據(jù)本機(jī)特點(diǎn)，我們選用定軸式動(dòng)力換檔變速箱。（2）主傳動(dòng)、輪邊減速和驅(qū)動(dòng)方式的選擇由于裝載機(jī)的作業(yè)速度比較低，所以驅(qū)動(dòng)橋的減速比較一般車輛大的多。要實(shí)現(xiàn)這么大的減速比，即使采用雙級(jí)主傳動(dòng)減速也還是相當(dāng)困難的。因此，為滿足裝載機(jī)的低速作業(yè)要求和減小主傳動(dòng)的被動(dòng)齒輪-、差速器和半軸所傳遞的扭矩，目前都采用單機(jī)主傳動(dòng)和行星輪邊減速裝置（本機(jī)也采用這種方式） 。行星輪邊減速可用較小結(jié)構(gòu)尺寸得到較大傳動(dòng)比，同時(shí)可將整個(gè)輪邊減速裝置放在輪轂內(nèi)，便于整機(jī)布置。輪邊減速裝置減速比在結(jié)構(gòu)尺寸允許的情況下，應(yīng)盡量取大些，這樣可使主傳動(dòng)齒輪、差速器及半軸尺寸減小，結(jié)構(gòu)緊湊，增大離地間隙，提高裝載機(jī)的通過率。輪式裝載機(jī)多采用雙橋驅(qū)動(dòng)，以利用整機(jī)重量作為附著重量，使?fàn)恳Φ靡猿浞职l(fā)揮，但當(dāng)裝載機(jī)需轉(zhuǎn)移工地，在路面作長(zhǎng)距離行駛時(shí)，在傳動(dòng)系內(nèi)部將產(chǎn)生循環(huán)功率，加速輪胎磨損，為此一般變速箱內(nèi)裝有脫橋機(jī)構(gòu)，以使裝載機(jī)在好路面行駛時(shí)實(shí)現(xiàn)單橋驅(qū)動(dòng)。對(duì)于采用低壓輪胎、經(jīng)常在不好路面工作，而較少移動(dòng)、作長(zhǎng)距離行駛的裝載機(jī)，可不設(shè)脫橋機(jī)構(gòu)。本機(jī)不設(shè)脫橋機(jī)構(gòu)。本機(jī)采用單級(jí)主傳動(dòng)，一級(jí)行星輪邊減速和雙橋驅(qū)動(dòng)方式。四、轉(zhuǎn)向方式的選擇本機(jī)為 ZL 系列產(chǎn)品，參照同類產(chǎn)品，選用鉸接式轉(zhuǎn)向方式，全液壓操縱。該方式有以下優(yōu)點(diǎn)：1.無(wú)需相對(duì)車身偏轉(zhuǎn)，可采用大尺寸。寬基面低壓胎以發(fā)揮更大的牽引力。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)172.轉(zhuǎn)向半徑小，可得到小于自身機(jī)長(zhǎng)的轉(zhuǎn)向半徑，機(jī)動(dòng)性好，減少了裝載機(jī)調(diào)車行駛的路程。3.在保證轉(zhuǎn)向半徑小的前提下，軸距可做得較長(zhǎng)，在作裝載機(jī)牽引力工作是，容易保持前后橋上重量的合理分配，保證較好的縱向穩(wěn)定性。行車時(shí)縱向顛簸小，減少駕駛員的疲勞。4.整體可左右擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)“蠕動(dòng)”式爬行，增強(qiáng)車輛通過沼澤地和泥濘地區(qū)的能力，并能在非常狹窄地方通過。在機(jī)器停車情況下，鏟斗能隨前車一起左右擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)原地對(duì)車。5.前后橋零件基本通用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化制造工藝，降 低成本。其缺點(diǎn)是：軸距較長(zhǎng)，使整車縱向通過半徑增大，橫 縱向穩(wěn)定性差；轉(zhuǎn)向時(shí)前后車架需要相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以慣性大，容易振動(dòng)，對(duì)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有較高要求。五、制動(dòng)系選型制動(dòng)系統(tǒng)包括三部分：行走制動(dòng)，停車制動(dòng)及緊急制 動(dòng)器。行車制動(dòng)器用于車輛在行駛中減速，一般由腳踏板控 制，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用加力機(jī)構(gòu)，大中型采用氣推油助力裝置?，F(xiàn)代裝載機(jī)多采用雙管路系統(tǒng)。停車制動(dòng)器用于裝載機(jī)在坡道上停歇制動(dòng)，一般裝在變速箱輸出軸上，具有手操縱機(jī)械傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。緊急制動(dòng)器用于停車系失效，緊急制動(dòng)，有獨(dú)立驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)，在中小型裝載機(jī)上與停車制動(dòng)器合而二為一。裝載機(jī)制動(dòng)頻繁，制動(dòng)強(qiáng)度較高，作業(yè)條件惡劣，因 而對(duì)制動(dòng)器要求除制動(dòng)效能、效率等問題，還有如下要求 ： （1） 在附有泥水等惡劣使用條件下，應(yīng)保證有較穩(wěn)定的制動(dòng)性能。（2） 為適應(yīng)頻繁制動(dòng)和確保下坡連續(xù)制動(dòng)的安全，制動(dòng)器散熱要快。（3） 壽命要長(zhǎng)，便于調(diào)整與維修?，F(xiàn)代中小型輪式裝載機(jī)多采用鉗盤式制動(dòng)器，本機(jī) 也采用鉗盤式制動(dòng)器，它與蹄式制動(dòng)器相比有如下優(yōu)點(diǎn)心 ：（1） 制動(dòng)性能穩(wěn)定，具有良好的沾水復(fù)原性，即不會(huì)因沾有泥水而導(dǎo)致制動(dòng)力矩下降。制動(dòng)圓盤外露于空間，并隨車輪旋轉(zhuǎn)，有自動(dòng)清除泥水作用，容易干燥。（2） 耐熱衰減性能好，不會(huì)因摩擦生熱使摩擦系數(shù)減小，而導(dǎo)致制動(dòng)力矩的明顯下降。其散熱條件好燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)18（3） 制動(dòng)器無(wú)增力作用，制動(dòng)力矩增長(zhǎng)平穩(wěn)。（4） 摩擦圓盤的磨損均勻，壽命比蹄式制動(dòng)器長(zhǎng) 2—3 倍。維修方便，摩擦片磨損后可自動(dòng)調(diào)整間隙。更換摩擦片方便，不需拆卸輪胎和輪邊減速傳動(dòng)裝置，可減少機(jī)器停工時(shí)間。 第 2 章牽引力計(jì)算2．1 柴油機(jī)與變矩器聯(lián)合工作的輸入與輸出特性曲線2.1.1 聯(lián)合工作輸入特性曲線本機(jī)為液力機(jī)械傳動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)扣除 20~40%與變矩器匹配，扣除的用來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器的輔助裝置和工作油泵。1.繪制柴油機(jī)與變矩器的聯(lián)合工作輸出特性曲線。必須已知：1）變矩器原始特性曲線及變矩器有效直徑，參考參考圖八。2）工作油重度。3）發(fā)動(dòng)機(jī)的凈特性曲線，參考參考書（Ⅴ）P 117圖 5-8。作原始特性曲線及無(wú)因次特性曲線表示。變矩器的無(wú)因次性能曲線λ 1=fλ (i)K1=fK(i),η 1=fη (i),參考參考圖八。所謂無(wú)因次特性曲線表示在循環(huán)圓內(nèi)，液體具有完全相似的穩(wěn)定流現(xiàn)象的若干變矩器之共同特性曲線函數(shù)曲線。表示某種幾何相似的液力變矩器的原始特性λ T=f(i)， K 1=f(i),η=f(i)，這三條中第一條表示變矩器穿透性，第二條表示變矩器的變矩特性。第三條表示變矩器的變矩經(jīng)濟(jì)性。有了這些無(wú)因次特性線后，就可獲得同類型任何幾何尺寸的相似液力變矩器的特性，其計(jì)算公式為：MB=λ B×γ×D 5×nB2MT=K×MB燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)19η=K×i TBnt=nBiTB一般工程機(jī)械選用自動(dòng)適應(yīng)性好的具有單值下降的 MT=f(nt)曲線的變矩器。2.發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器的匹配對(duì)于裝載機(jī)這樣的工程機(jī)械，由于變矩器和工作裝置油泵經(jīng)常同時(shí)工作，而工作裝置油泵所消耗的功率約占發(fā)動(dòng)機(jī)功率的 40-60%若，采用全功率匹配，則裝載機(jī)在牽引工況時(shí)，勢(shì)必引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，鏟斗動(dòng)作緩慢，發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用程度低，因此需采用部分功率匹配，但 D 值必須選取適當(dāng)，D 值過小則裝載機(jī)在運(yùn)輸工況時(shí)，勢(shì)必在發(fā)動(dòng)機(jī)的部分特性上工作。動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性降低，且易造成變矩器過熱；但 D 值如果過大，則裝載機(jī)在牽引工況時(shí)，不僅鏟斗動(dòng)作緩慢，作業(yè)效率降低，甚至發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。本機(jī)扣除 30%的發(fā)動(dòng)機(jī)功率。3.做液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合輸入特性曲線作圖步驟：1）找出特殊工況（最高效率工況、高效區(qū)、起動(dòng)工況、制動(dòng)工況）的傳動(dòng)比值及幾個(gè)非特殊工況的傳動(dòng)比值。2）從變矩器無(wú)因次特性曲線上找出各 i 值對(duì)應(yīng)的 λB 值，K 值，η值，列入表 2-1。表 2-1 聯(lián)合輸入特性曲線I ΛΓ（10 -4）Η K0 33.5 0 4.750.1 35 0.4 3.920.3 36 0.74 2.40.35 36.5 0.75 2.020.48 40.5 0.65 1.34燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)200.5 39.0 0.66 1.320.65 32.4 0.71 1.200.78 27.8 0.76 1.080.8 26.5 0.755 0.940.9 16.5 0.72 0.81.0 4.0 0.38 0.383）在發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，按規(guī)律取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并求得各轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。4）把 MB和 nB的關(guān)系，按照同樣的比例，畫在轉(zhuǎn)換到泵輪上的發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線，即得。公式：M=0.7Me，計(jì)算結(jié)果列入表 2-2。表 2-2 功率匹配表 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩 發(fā)動(dòng)機(jī)匹配扭矩1000 74 51.81200 79 55.31300 79.8 55.861400 79.7 55.791500 79 55.31600 78.5 54.951700 78 54.61800 77 53.91900 75.5 52.852000 74 51.82100 73 51.1