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河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書
指導(dǎo)教師：郭秀云 李長歡
設(shè)計(jì)題目：ZL15裝載機(jī)總體及變速箱設(shè)計(jì)（3軸及齒輪） 設(shè)計(jì)人：楊東勝
設(shè)計(jì)項(xiàng)目
計(jì)算與說明
結(jié)果
軸距及輪距
初選輪胎
初定斗寬和斗型
計(jì)算阻力
插入阻力
鏟起阻力
計(jì)算裝載機(jī)使用重量
確定發(fā)動(dòng)機(jī)功率
車速和檔位確定
最大卸載高度和相應(yīng)的卸載距離
行走裝置的選擇
傳動(dòng)形式的選擇
傳動(dòng)系部件的選擇
轉(zhuǎn)向方式的選擇
制動(dòng)系選擇
第2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)中極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它是對(duì)所設(shè)計(jì)機(jī)械的總的設(shè)想?？傮w設(shè)計(jì)的成敗，關(guān)系到整部機(jī)械的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，直接決定了機(jī)械設(shè)計(jì)的成敗。
總體設(shè)計(jì)指導(dǎo)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和部件設(shè)計(jì)的進(jìn)行，一般由主任工程師（或總工程師）主持進(jìn)行。在接受設(shè)計(jì)任務(wù)以后，應(yīng)進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究，收集國內(nèi)外同類機(jī)械的有關(guān)資料。了解當(dāng)前國內(nèi)外裝載機(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)機(jī)型符合有關(guān)的方針、政策。在滿足使用要求的基礎(chǔ)上，力求結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性好，壽命長。
總體設(shè)計(jì)原則：
1. 遵循三化：零件標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化、部件通用化。
2. 采用四新：新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝。
3. 滿足三好：好制造、好使用、好維修。
4. 對(duì)零部件設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)。
制定設(shè)計(jì)總則以后，便可以編寫設(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)的成功。
2.2 選擇確定總體參數(shù)
目前，裝載機(jī)的總體設(shè)計(jì)中有計(jì)算法、類比法及綜合運(yùn)用計(jì)算法和類比等三種設(shè)計(jì)方法。限于我們的條件，我們的設(shè)計(jì)采用計(jì)算法和類比法綜合運(yùn)用的方法。
總體參數(shù)的確定包括以下內(nèi)容（其余見任務(wù)書）：
2.2.1軸距及輪距
軸距和輪距的大小可以影響裝載機(jī)的使用性能，因此總體設(shè)計(jì)中的參數(shù)，一般是參考同類機(jī)型初選，然后通過繪制總體布置圖才能準(zhǔn)確地選定軸距。
1.軸距L—它的改變會(huì)影響以下幾個(gè)方面的整機(jī)性能：
A：影響前后橋軸荷的分配。當(dāng)各總成（除后橋外）相對(duì)于前橋的前后位置不變時(shí)，軸距的改變會(huì)使前后軸的載荷發(fā)生變化。如圖2-1所示，后橋載荷 ，如保持整車重心位置G不變，則增大L，后橋載荷必減小，反之，則增大。因此，改變軸距可調(diào)整軸荷分配。
B：影響裝載機(jī)的縱向穩(wěn)定性。軸距增大，有利于提高整車的縱向穩(wěn)定性，如圖（2）所示，取臨界平衡狀態(tài)（前橋?yàn)橹c(diǎn)） ，如保持前后橋軸荷不變，則增大軸距L值，必增大 值，即增加抗整機(jī)繞前軸傾翻的力矩(G)。軸距增大還可以減少裝載機(jī)在行駛中的前后顛簸，提高行駛平穩(wěn)性，減少司機(jī)疲勞。
C：影響最小轉(zhuǎn)彎半徑。軸距增大，最小轉(zhuǎn)彎半徑增大。
此外，軸距的改變，還會(huì)影響車架受力和整機(jī)通透性。考慮以上因素，參考天津市政工程機(jī)械廠和江西工程機(jī)械廠生產(chǎn)的ZL15同類機(jī)型。初選軸距L=2050mm。
2.輪距B：
大部分裝載機(jī)前后輪距相同，且前后輪使用相同輪胎。
A：輪距增加，提高裝載機(jī)的橫向穩(wěn)定性，但最小轉(zhuǎn)彎半徑增加。
B：輪距增大會(huì)造成鏟斗寬度增加，這樣將降低單位斗刃長度上的插入力。
設(shè)計(jì)中盡可能希望輪距小些。
參考同類機(jī)型，選取輪距W=1440mm
2.2.2初選輪胎
輪胎是行走系的主要部件，承擔(dān)著繁重而復(fù)雜的載荷，它對(duì)裝載機(jī)的技術(shù)性能和工作指標(biāo)影響很大，并且還直接影響裝載機(jī)的安全行駛；從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上看，輪式裝載機(jī)的輪胎費(fèi)用占整機(jī)購置費(fèi)的10-15%，占裝載機(jī)使用費(fèi)用的25-50%，因此，合理而正確的選擇輪胎對(duì)擴(kuò)大裝載機(jī)的使用范圍、降低裝載機(jī)的使用成本具有很大的意義。
裝載機(jī)的作業(yè)條件是選擇其輪胎的重要依據(jù)，用于土方工程的裝載機(jī)常在比壓小的軟基路面和凹凸不平的路面上行駛作業(yè)。另外，裝載機(jī)的行走裝置一般都是與車架剛性連接。所以，在選擇輪胎時(shí)，除了滿足一定的承載能力外，還需要有好的耐磨性、牽引性、通過性及緩沖性能。
1.機(jī)構(gòu)形式的選擇
目前裝載機(jī)廣泛采用低壓、寬基系列輪胎。
低壓輪胎的外形尺寸較大，彈性較好，能增大接
地面積，減少接地比壓，所以它能在比壓小的軟基路面上行駛，下陷小，降低滾動(dòng)阻力，通過性好；在凹凸路面或碎石路面行駛時(shí)，能很好地吸收沖擊與振動(dòng)，緩沖性能好。
寬基輪胎比標(biāo)準(zhǔn)輪胎寬度大，從而接地比壓小，在軟基路面上通過性能好，牽引力也大。另外具有在同樣載荷下使用較低氣壓的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)又能改善駕駛性能及行駛的穩(wěn)定性，所以為輪式裝載機(jī)所廣泛采用。
2.輪胎花紋的選用
輪胎胎面上有不同形狀的花紋，輪胎花紋的主要作用是保證輪胎和道路之間的良好附著性，傳遞機(jī)械的牽引力與制動(dòng)力。在本設(shè)計(jì)中采用混合花紋：中間部分是縱向而兩臂部分是橫向花紋，其花紋占接地面積的30%，中間縱向花紋可保證縱向穩(wěn)定，而兩臂花紋可提供驅(qū)動(dòng)力與制動(dòng)力，并且有較好的耐磨性。
3.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，由《工程機(jī)
械輪胎手冊(cè)》表2-3-6和表1-1-5查得：
輪胎型號(hào)
最大負(fù)荷
充氣壓力
外直徑
斷面寬度
11.00-20
2945Kgf
7.0
Kg/cm2
1090mm
2875mm
2.2.3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290mm，取a=50～100mm，則斗寬
B=1440＋290＋2×(50～100)=1830～1930mm
取斗寬B=1900mm。
2.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)年率，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。
鏟斗有普通形式的鏟斗、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。直線型斗刃適于裝載輕質(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)多用于前者，大型裝載機(jī)則常用分體式。這種連接方式便于更換。
ZL15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。
3.確定鏟斗底壁長
鏟斗底壁長是指切削刃自底壁切點(diǎn)的距 離。長則插入料堆深度大，易于裝滿，但鏟起力將由于力臂的增加而減少，并且，由試驗(yàn)可知，插入阻力隨鏟斗插入料堆深度急劇增加，長還影響卸載高度，底壁短，則鏟起力大，且由于卸料時(shí)鏟斗刃口降落的高度小，可減少動(dòng)臂舉升高度，縮短作業(yè)時(shí)間。對(duì)于裝載輕質(zhì)物料的鏟斗，可選大些，對(duì)鏟掘巖石料的斗，應(yīng)取小些。
由鏟斗相似設(shè)計(jì)法可得設(shè)計(jì)的鏟斗底壁長
=480mm
2.2.4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、鏟斗插入料堆的深度和鏟斗結(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)臂舉升或轉(zhuǎn)斗時(shí)料堆對(duì)鏟斗的垂直反作用力。
1. 插入阻力
由參考書[Ⅱ]P38-39，近似計(jì)算公式為： = （N）
式中：—鏟斗插入阻力 （N）
B—鏟斗寬度 （cm）
—鏟斗插入料堆深度 （cm）
＝l＝480mm＝48.0cm
—考慮物料塊度大小、松散程度的系數(shù)
對(duì)于松散程度較好的物料：
塊度＜300mm時(shí)，=1.0
塊度＜400mm時(shí)，=1.1
塊度＜500mm時(shí)，=1.3
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），=0.45-0.5；
對(duì)于小塊細(xì)料：=0.75。
由任務(wù)書知=1.0
—物料種類（容積比重）的影響系數(shù)：由[Ⅰ]
表1—2，取=1.0
—散狀物料堆高度影響系數(shù)：由[Ⅱ]表1—3，
取 =1.0
—考慮鏟斗形狀的系數(shù)：綜合考慮斗側(cè)壁、斗
底與地面傾角、前刃形式和斗齒的影響，一
般在1.1—1.8之間，取=1.45
B—鏟斗寬度（cm）
由此得：
=1.01.01901.01.45
=34.8KN
2. 鏟起阻力
鏟起阻力是指鏟斗插入料堆一定深度后，用動(dòng)臂油缸升動(dòng)臂時(shí)，料堆對(duì)鏟斗的反作用力。
鏟斗插入料堆LC深度后，用動(dòng)臂提升鏟斗，鏟起阻力由鏟斗斗底插入料堆深度LC和鏟斗寬度BK所決定的矩形面積上的物料所決定。
鏟斗開始提升時(shí)的鏟起阻力N可按下式確定
N= （N）[Ⅰ]P33
式中：—鏟斗插入料堆深度
B—鏟斗寬度
—鏟斗開始提升時(shí)物料的剪切阻力
=35 KN/
—?jiǎng)颖坶_始提升時(shí)鏟斗刃運(yùn)動(dòng)方向與垂直
直線之間的夾角，初算時(shí)可取為40°
則鏟起阻力
N=2.20.481.90035cos40°
= 53.8KN
2.2.5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，必須要求機(jī)器有足夠的自重，增加附著件重量能夠改善機(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。
由參考書[Ⅰ]P36得:
= [Ⅰ]P36
式中: —附著重量。該機(jī)為四輪驅(qū)動(dòng),所以附著即
為機(jī)械自重。
—附著系數(shù)。據(jù)[Ⅱ]P19表1-2取為=0.8
—當(dāng)取為斗底長時(shí)，達(dá)到最大值，
即：=34.8 KN
則 ==34.8/0.80=43.5KN
2.2.6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)裝載機(jī)行駛的功率。
由參考書[Ⅰ]P38-39
牽引功率： （N）
式中： —切線牽引力；
—滾動(dòng)阻力； —額定牽引力
—裝載機(jī)插入料堆的理論作業(yè)速度，輪式
取3～4 Km/h。
—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
由參考書[Ⅰ]P37式1-5得:
式中: —額定牽引力,它是相應(yīng)于行走機(jī)構(gòu)額定滑轉(zhuǎn)率的牽引力
—裝載機(jī)空載附著重量
—額定附著重量利用系數(shù),它是相應(yīng)與額定滑率時(shí)的附著重量利用系數(shù),輪式裝載機(jī)=0.45-0.55之間,取=0.5
則
f為滾動(dòng)阻力系數(shù)
由于裝載機(jī)在松軟的地面上,則由參考書[Ⅰ]P36查得f=0.05
則
取由于是輪式機(jī)械傳動(dòng),則可取為0.7
則
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500K），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。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=0.2～0.4。
由指導(dǎo)書，取=0.2，又因?yàn)?，
所以===41.5KW＜56KW
本次設(shè)計(jì)選用額定功率為56KW，額定轉(zhuǎn)速為2200rpm，四缸四沖程直噴水冷式495A-23型柴油機(jī)。
2.2.7車速和檔位確定
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)，斜料后又以倒Ⅱ檔后退，在重復(fù)上述循環(huán)。
輪式裝載機(jī)至少應(yīng)有兩個(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。如考慮更換工裝，還需增加檔位。
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3-4Km/h，對(duì)于液力傳動(dòng)，它是相應(yīng)于變矩器最高效率工況時(shí)的理論作業(yè)速度，超過以上速度，駕駛員來不及操作，反而延長鏟斗裝滿時(shí)間，增加駕駛員疲勞，降低生產(chǎn)效率。
前進(jìn)Ⅱ檔速度取10-12Km/h。
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40Km/h。
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12-15Km/h。
ZL15裝載機(jī)主要用于城市建設(shè)工地及貨場(chǎng)、煤場(chǎng)、倉庫等裝載及堆放松散物料的場(chǎng)所，并且可以用來完成輕度挖掘及平整場(chǎng)地的作業(yè)。參考其他同類產(chǎn)品，選取前進(jìn)三檔、后退二檔。
2.2.8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30°；為了使鏟斗能把物料均勻卸在車箱里，要求鏟斗卸料時(shí)其斗刃離車箱壁不小于1/3 B（B為車箱寬度）。
根據(jù)以上要求，所需最大卸載高度可由參考書[Ⅰ]P42頁得：
式中： —運(yùn)輸車輛車廂側(cè)壁離地面高度（mm）
B—車廂寬度
必需的卸載距離S由參考書[Ⅰ]P42頁確定：
式中：—根據(jù)安全作業(yè)，卸載時(shí)裝載機(jī)前端與運(yùn)輸
車之間所保持的必要距離，取
200-400mm
由國家標(biāo)準(zhǔn)，卸載高度（=45°）不低于2360mm，ZL15裝載機(jī)當(dāng)=45°時(shí)卸載距離不小于750mm。參考同類機(jī)型：本機(jī)選取最大卸載高度=2360mm，最大卸載高度時(shí)的卸載距離為=750mm
2.3 裝載機(jī)底盤部件型式設(shè)計(jì)
2.3.1行走裝置的選擇
ZL15裝載機(jī)為ZL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（＜1000m）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)，輪式裝載機(jī)具有較明顯的優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。所以本設(shè)計(jì)選用輪式行走裝置。
2.3.2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)采用液力機(jī)械傳動(dòng)，此傳動(dòng)系具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.在保持一定插入力的同時(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，根據(jù)試驗(yàn)，其應(yīng)力峰值可比機(jī)械式降低四倍以上，故可延長零件壽命。
6.不會(huì)因外阻力過大而熄火。
2.3.3傳動(dòng)系部件的選擇
1.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，因而對(duì)變矩器有下列要求：
(1)要求所選用的變矩器應(yīng)具有變換系數(shù)B
式中： —最大變矩系數(shù)；
—變矩器最大效率所對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)比，應(yīng)
盡可能大。
(2)最高效率要高，高效范圍要寬。高效范圍一般用的速比幅度來衡量，即：且時(shí)，說明高效區(qū)范圍寬，可以使用。
(3)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)變速箱掛空檔時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率不會(huì)被變矩器本身無益的損耗掉。
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)簡單、可靠和便于制造，上述這些要求往往是矛盾的，無法同時(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)簡單，工作可靠，因而工作壽命較長。
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：
通常采用合理的選擇變矩器有效作用直徑的方法來確定發(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：
式中： —輸入變矩器的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩值
—相應(yīng)于變矩器最高效率工況的泵輪力
矩系數(shù)
—相應(yīng)于值得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（rps）
—液體重（）
由參考圖八：柴油機(jī)和變矩器的外特性曲線得：
將以上數(shù)值代入公式，得D=259.2mm
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)力換檔兩種，前者結(jié)構(gòu)簡單，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，兩者的比較如表所示：
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
外形尺寸和
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
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，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，故在裝載機(jī)上均可采用。定軸式由于結(jié)構(gòu)簡單，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)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距，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少，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玫匠浞职l(fā)揮，但當(dāng)裝載機(jī)需轉(zhuǎn)移工地，在路面作長距離行駛時(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)、做長距離行駛的裝載機(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。
2.3.4轉(zhuǎn)向方式的選擇
本機(jī)為系列產(chǎn)品，參照同類產(chǎn)品，選用鉸接式轉(zhuǎn)向方式，全液壓轉(zhuǎn)向操縱。該方式有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.無需相對(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。
2.轉(zhuǎn)向半徑小，可得到小于自身機(jī)長的轉(zhuǎn)向半徑，機(jī)動(dòng)性好，較少了裝載機(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，在作裝載機(jī)牽引力工作時(shí)，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.整車可左右擺動(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，并能在非常狹窄的地方通過。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)簡單，簡化制造工藝，低成本。
其缺點(diǎn)是：軸距較長，使整車縱向通過半徑增大，橫向穩(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，容易震動(dòng)，對(duì)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有較高要求。
2.3.5制動(dòng)系選擇
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，現(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)器用于停車系統(tǒng)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：
⑴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。
⑵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。
⑶壽命要長，便于調(diào)整與維修。
現(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)：
⑴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)致之動(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)清除濘水作用，容易干燥。
⑵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)致之動(dòng)力矩的明顯下降。其散熱條件好。
⑶制動(dòng)器無增力作用，指動(dòng)力矩增長平穩(wěn)。
⑷摩擦圓盤的磨損均勻，壽命比蹄式制動(dòng)器長2-3倍。
⑸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。
軸距
L=2050mm
輪距
W=1440mm
斗寬
B=1900mm
底壁長
=480mm
=1.0
=1.0
=1.0
=1.45
=34.8 KN
N=53.8KN
=43.5KN
=21.75KN
=2.175KN
=23.925KN
=33.2KN
=56KW
=2360mm
=750mm
D=265mm
變矩器規(guī)格YJ1—265型
選用定軸式動(dòng)力換檔變速箱
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