ZL50輪式裝載機(jī)工作裝置設(shè)計說明書

需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q1969043202ZL50輪式裝載機(jī)工作裝置設(shè)計 Design of working device of ZL50 wheel loader摘 要裝載機(jī)是一種在各種工程中都收到了廣泛的應(yīng)用的集鏟土，運輸為一體的機(jī)械，當(dāng)裝載機(jī)進(jìn)行作業(yè)的時候，工作裝置在機(jī)器的運動的帶動下進(jìn)行裝載作業(yè)，以及提升作業(yè)，運輸作業(yè)和卸載作業(yè)。裝載機(jī)具有在作業(yè)速度，效率，機(jī)動性，操作性等方面相對于其他作業(yè)機(jī)械的優(yōu)勢，對于加快工程建設(shè)速度，減輕勞動強(qiáng)度，降低工程成本有著顯著的作用，從而成為了現(xiàn)代機(jī)械化施工中的重要裝備。裝載機(jī)在在工程機(jī)械中的用途可以算是十分的廣泛，在工程中可以用來做很多事情，例如鏟裝貨物、搬運貨物和卸載貨物，散裝物料的對方不整齊的時候，也可以用來對他們進(jìn)行平整作業(yè)，在挖掘作業(yè)中也可以輕度挖掘巖石、硬土。另外，地面不平整時，刮平地面也可以做到，當(dāng)其他機(jī)械的運動需要牽引時，也可以用來對其進(jìn)行牽引作業(yè)。對一些其他用途，假如更換了前方裝配的設(shè)備，就可以完后更多其他的任務(wù)，如搬運木材，鋼管等。這次設(shè)計采用先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計方法，對這種輪式裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行了總體設(shè)計到零部件設(shè)計。主要包括輪式裝載機(jī)工作裝置的關(guān)鍵零部件，如鏟斗、連桿機(jī)構(gòu)以及轉(zhuǎn)斗油缸、舉升油缸等，并對重要零件進(jìn)行了剛度、強(qiáng)度分析。關(guān)鍵詞： 裝載機(jī)； 機(jī)械化； 工作裝置需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q1969043202AbstractThe loader is a kind of in various projects have received wide application in soil shovel, transportation as one of the machinery, when the operation of the loader, working device for loading operation in the movement of the machine drive, and improve the operation, transportation and unloading operations. The loader has the operating speed, efficiency, flexibility, relative to other operating machinery operation advantage and so on, to speed up the construction speed and reduce labor intensity, has a significant role to reduce the project cost, which has become the important equipment in the construction of a modern mechanized.Loading machine in use in engineering machinery is very extensive, in engineering can be used to do a lot of things, such as loading cargo, cargo handling and unloading of goods, when other bulk material not neat, can also be used for their smooth operation, the operation can also dig in mild rock mining and hard soil. In addition, when the ground is rough, scraping the ground can also be done, and when other mechanical movements need traction, it can also be used for traction operations. For some other purposes, if you replace the equipment in front of the assembly, you can finish more of the other tasks, such as handling timber, steel pipes and so on.The design uses advanced modern design methods, the wheel loader working device for the overall design of the parts design. It mainly includes the key components of the wheel loader, such as bucket, connecting rod mechanism, bucket cylinder, lifting cylinder, etc. the stiffness and strength of the important parts are analyzed.Key words: loader; mechanization; working device需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q1969043202目 錄1. 前言 .11.1 輪式裝載機(jī)概述 11.1.1 裝載機(jī)簡介 11.1.2 裝載機(jī)的用途 11.2 輪式裝載機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展 11.2.1 國外輪式裝載機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 11.2.2 國內(nèi)輪式裝載機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 22 裝載機(jī)工作裝置總體設(shè)計 32.1 工作裝置的總體結(jié)構(gòu)與布置 32.2 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與特點 42.3 工作裝置自由度的計算 52.4 工作裝置總體設(shè)計 53 ZL50 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計 .53.1 工作裝置的設(shè)計要求 53.1.1 工作裝置工作性能 53.1.2 對工作裝置的要求 53.2 鏟斗設(shè)計 63.2.1 鏟斗的結(jié)構(gòu)形式 63.2.2 鏟斗的分類 73.2.3 鏟斗斷面形狀和基本參數(shù)確定 73.2.4 鏟斗容量的計算 103.3 工作裝置連桿系統(tǒng)設(shè)計 113.3.1 機(jī)構(gòu)分析 113.3.2 尺寸參數(shù)設(shè)計 123.3 連桿系統(tǒng)運動分析 163.4 工作裝置靜力學(xué)分析及強(qiáng)度校核 204 液壓缸設(shè)計 .253.5.1 液壓缸的類型和結(jié)構(gòu) 253.5.2 液壓缸基本參數(shù)設(shè)計 25參考文獻(xiàn) 29致 謝 30需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320211. 前言1.1 輪式裝載機(jī)概述1.1.1 裝載機(jī)簡介裝載機(jī)是一種在各種工程中都收到了廣泛的應(yīng)用的集鏟土，運輸為一體的機(jī)械，當(dāng)裝載機(jī)進(jìn)行作業(yè)的時候，工作裝置在機(jī)器的運動的帶動下進(jìn)行裝載作業(yè)，以及提升作業(yè)，運輸作業(yè)和卸載作業(yè)。裝載機(jī)具有在作業(yè)速度，效率，機(jī)動性，操作性等方面相對于其他作業(yè)機(jī)械的優(yōu)勢，對于加快工程建設(shè)速度，減輕勞動強(qiáng)度，降低工程成本有著顯著的作用，從而成為了現(xiàn)代機(jī)械化施工中的重要裝備。1.1.2 裝載機(jī)的用途裝載機(jī)在在工程機(jī)械中的用途可以算是十分的廣泛，在工程中可以用來做很多事情，例如鏟裝貨物、搬運貨物和卸載貨物，散裝物料的對方不整齊的時候，也可以用來對他們進(jìn)行平整作業(yè)，在挖掘作業(yè)中也可以輕度挖掘巖石、硬土。另外，地面不平整時，刮平地面也可以做到，當(dāng)其他機(jī)械的運動需要牽引時，也可以用來對其進(jìn)行牽引作業(yè)。對一些其他用途，假如更換了前方裝配的設(shè)備，就可以完后更多其他的任務(wù)，如搬運木材，鋼管等。1.2 輪式裝載機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展裝載機(jī)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過了很多年的發(fā)展，現(xiàn)如今無論國外還是國內(nèi)都有了很高的水平。利用各種智能系統(tǒng)，如液壓，微電子等技術(shù)開發(fā)出的一系列高科技技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在了裝載機(jī)諸如設(shè)計，控制，檢測，監(jiān)控，維護(hù)保養(yǎng)，生產(chǎn)，經(jīng)營等一系列的方方面面，是的裝載機(jī)在現(xiàn)如今已經(jīng)在最初的基礎(chǔ)上有了很大的人性化進(jìn)步。1.2.1 國外輪式裝載機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國外的裝載機(jī)在后續(xù)的發(fā)展中更加偏向于產(chǎn)品形成系列，更新速度加快并且朝著大型化和小型化的方向發(fā)展。因為不同的用戶有不一樣的設(shè)備需求，美國，日本，西歐各廠家都在致力于推出能夠全方面兼顧動力，激動與靈活的新系列產(chǎn)品。其中，近期發(fā)展的關(guān)鍵所在已經(jīng)發(fā)展為了采用新的結(jié)構(gòu)和新的技術(shù)來完善提高產(chǎn)品的性能。比較具有代表性的應(yīng)用方面為發(fā)動機(jī)，換擋變速器系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，差速器系統(tǒng)，制動器系統(tǒng)，減震系統(tǒng)等方面的應(yīng)用尤為突出，并且在此基礎(chǔ)上綜合液壓技術(shù)，微電子技術(shù)和很多智能系統(tǒng)做出了很多研究。在發(fā)動機(jī)方面，近些年來開始采用的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)得到了很大的突破創(chuàng)新，從而致力于解決高作業(yè)效率與低燃料消耗之間的矛盾。傳動機(jī)構(gòu)方面，卡特彼勒公司的 G 系列裝載需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432022機(jī)采用了液力機(jī)械傳動系統(tǒng)，小松公司的 WA 系列采用了液壓機(jī)械傳動與新興集中結(jié)構(gòu)驅(qū)動橋從根本上防止了軸承軸端因應(yīng)立集中的斷裂原因。在液壓系統(tǒng)方面，以前的裝載機(jī)大多是應(yīng)用很多級的液壓裝置形成一個系統(tǒng)，例如小松公司將這些裝置集合，利用一個轉(zhuǎn)換裝置將他們有機(jī)的聯(lián)系在一起，達(dá)到和以前一樣的目的。工作裝置作為裝載機(jī)的核心也得到了了很大程度上的發(fā)展和創(chuàng)新，如沃爾沃公司的 L500-L220D 系列中采用了扭矩平行連桿系統(tǒng)保證了裝載機(jī)在配用其它設(shè)備時也能有良好的作業(yè)能力?？偨Y(jié)了國外的裝載機(jī)的發(fā)展趨勢，大體上可以概括為以下幾點：（1） 系列化，特大型化（2） 多用途，微型化（3） 進(jìn)一步普及應(yīng)用液壓技術(shù)，廣泛應(yīng)用微電子、信息技術(shù)（4） 不斷創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計（5） 向節(jié)能與環(huán)保方向發(fā)展1.2.2 國內(nèi)輪式裝載機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀我國的輪式裝載機(jī)的起步是比外的起亞要晚很多的，在技術(shù)上很多情況下還不能自己研發(fā)而是是依靠著向美，德，日等國外的企業(yè)進(jìn)行買進(jìn)使用。所以目前我國的輪式裝載機(jī)的技術(shù)水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如國外的發(fā)展，原因在于國內(nèi)的企業(yè)雖然生產(chǎn)能力足夠，但是開發(fā)創(chuàng)新的能力有待提高，產(chǎn)品型號的更替速度不能滿足市場的需求?？傮w來說，有以下特點：（1） 缺乏高科技含量，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，檔次低（2） 設(shè)備的靈活性、舒適性較差 （3） 用途單一，產(chǎn)品規(guī)格中間大兩頭小畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要參數(shù)；額定載重量 50KN；最大卸載高度 2900mm；動臂提升時間 8s；車重 16T；動臂下降時間 4s；鏟斗前傾時間 2s。需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320232 裝載機(jī)工作裝置總體設(shè)計2.1 工作裝置的總體結(jié)構(gòu)與布置裝載機(jī)的工作裝置裝載機(jī)在進(jìn)行作業(yè)時最為重要也是直接參與作業(yè)的部分，他們是一系列的空間桿件的結(jié)合，在液壓缸的帶動下進(jìn)行工作，達(dá)到預(yù)期的作業(yè)目標(biāo)。設(shè)計水平與工作裝置的性能有直接關(guān)系。圖 2-1 無鏟斗托架式1-鏟斗 2動臂 3連桿 4下?lián)u臂 5上搖臂 6轉(zhuǎn)斗缸 7動臂舉升油缸 8前車架 9鏟斗托架鏟斗的運動都是靠其上的鉸接點與連桿相結(jié)合來達(dá)到運動的目的，其中一段鏈接在連桿上，另一端通過連桿與動臂的一段相連。動臂舉升缸的布置形式分為立式和橫式。立式布置連接方式為液壓缸的一端與固定位置鉸接，橫式布置連接方式為液壓缸的中間位置與固定位置通過銷軸進(jìn)行鉸接。對轉(zhuǎn)斗油缸操作時，鏟斗進(jìn)行裝載和卸料的操作；對舉升油缸操作時，整體進(jìn)行升降的操作。舉升油缸的兩種布置形式如圖 2-2 和圖 2-3 所示需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432024圖 2-2液壓缸立式布置形式 圖 2-3 液壓缸臥式布置形式2.2 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與特點在對裝載機(jī)的工作裝置進(jìn)行自由度分析后得到的結(jié)果，工作裝置的連桿機(jī)構(gòu)的運動鏈類型為封閉，自由度為單自由度的平面低副機(jī)構(gòu)，桿件的數(shù)目取偶數(shù)，最低位 4，依次增加。雖然隨著桿件的數(shù)目的增加能夠?qū)崿F(xiàn)更加復(fù)雜的運動，但隨之而來的是鉸接點的數(shù)目也增加了，架構(gòu)也更加復(fù)雜了，就更加難以在動臂上進(jìn)行布置。所以，工作裝置的連桿機(jī)構(gòu)大多選擇 4 桿，6 桿或 8 桿機(jī)構(gòu)。按照輸入桿和輸出桿的轉(zhuǎn)向的劃分，分為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，輸入與輸出桿的方向相同為正轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，反之則為反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。按照國內(nèi)外的情況可知，連桿機(jī)構(gòu)主要有機(jī)種形式：1、 正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu) 2、 六桿機(jī)構(gòu) 六桿機(jī)構(gòu)之間最大的區(qū)別就在于將轉(zhuǎn)斗油缸安排在不同的位置，裝載機(jī)上使用的情況有以下幾種：1） 轉(zhuǎn)斗缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)2） 轉(zhuǎn)斗缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)3） 轉(zhuǎn)斗缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)4） 轉(zhuǎn)斗缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)5） 轉(zhuǎn)斗缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)3、正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)4、正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu)5、動臂可伸縮式三桿機(jī)構(gòu)結(jié)合各種機(jī)構(gòu)形式的優(yōu)劣，選擇反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)為本次設(shè)計的機(jī)構(gòu)類型選擇。需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320252.3 工作裝置自由度的計算裝載機(jī)工作裝置中的各個構(gòu)件的鏈接方式為互相平行的銷軸連接，并且是縱向?qū)ΨQ的機(jī)構(gòu)形式。所以在計算的時候選擇忽視桿重的因素，并且不計算鉸接點自身帶來的摩擦力這種情況下的桿件進(jìn)行運動分析的方法。舉升、油缸四連桿和鏟斗四連桿機(jī)構(gòu)組成了反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)的工作裝置。其中，活動桿件數(shù) n=8，低副數(shù) 11，高副數(shù) 0。反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)工作裝置的自由度lPh2hlnF32.4 工作裝置總體設(shè)計結(jié)合設(shè)計要求和實際情況，本次的設(shè)計決定采用反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)作為連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計思路，立式的油缸布置形式和無鏟斗托架的鏟斗設(shè)計。主要參數(shù)：鏟斗容量： 3.0 m 3額定載重量： 50 KN發(fā)動機(jī)額定功率： 154 kw整機(jī)質(zhì)量： 16.3 t以上是設(shè)計的總體參數(shù)。通過任務(wù)書要求的各個工況遂要求的鏟斗的位置，來進(jìn)行坐標(biāo)系的計算進(jìn)而進(jìn)行各個桿件的長度和工作情況的計算。3 ZL50 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計3.1 工作裝置的設(shè)計要求3.1.1 工作裝置工作性能通過查閱資料了解到影響工程機(jī)械整機(jī)的工作尺寸和性能參數(shù)的指標(biāo)為工作裝置的結(jié)構(gòu)和性能，工作效率、生產(chǎn)負(fù)荷、動力與運動特性等受工作裝置的合理性直接影響。3.1.2 對工作裝置的要求工作裝置在設(shè)計時應(yīng)滿足以下要求需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432026（1） 角度要求：在運動中滿足裝載高度和卸載距離的前提下，同事也要滿足各個工作位置所要求能達(dá)到的作業(yè)所要求的角度值并且工作循環(huán)是不會出現(xiàn)問題（2） 運動要求：在保證液壓缸的行程滿足要求的情況下，在工作的循環(huán)中，速度不出現(xiàn)劇烈變化，加速度的變化符合要求值，工作裝置在整個運動中要平穩(wěn)運動，不能劇烈抖動，沒有桿件互相干涉的情況，沒有預(yù)期運動出現(xiàn)死點的情況，沒有運動中出現(xiàn)自鎖以至于鎖死的情況，產(chǎn)斗中的物料在鏟斗由低到高的運動中不能出現(xiàn)散落的情況，鏟斗在完成卸載，歸位的動作后要能自己放平。（3） 結(jié)構(gòu)要求：工作裝置的各個部分之間的連接要盡可能的緊湊一些，不能出現(xiàn)間距過大的情況，成才的原件數(shù)量不能過多，避免浪費，前懸要盡可能的小，防止重心太靠前。（4） 動力性要求：連桿機(jī)構(gòu)的傳遞效率要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，防止出現(xiàn)太大的動能損耗浪費，保證在輸出不變的情況下，各種工況所要求的力要足夠。3.2 鏟斗設(shè)計3.2.1 鏟斗的結(jié)構(gòu)形式鏟斗的形狀和尺寸大小對鏟斗的性能有著不小的影響，會影響到很多屬性。鏟斗的容積大小有兩種標(biāo)準(zhǔn)，其一是當(dāng)小鏟斗中的貨物只裝到鏟斗上表面平齊的情況下，稱為瓶裝斗容，另一種是鏟斗里的貨物堆裝到極限，這種情況下叫堆裝斗容。一般的情況下，裝載機(jī)牌子上標(biāo)注的容積為堆裝滿的時候的斗容。總體來說，鏟斗一般有幾大部分組成，斗刃，側(cè)壁，后壁，斗底。鏟斗的側(cè)面截面圖一般情況下看起來像是一個 U 形，具又齒和沒有齒的兩種斗刃。（1）斗體形狀鏟斗整體的形狀可分為小的開口尺寸和大的斗深度即淺底類型和與之相反的深底類型。（2）切削刃的形狀目前有兩種切削刃的形狀可供選擇，一種是比較簡單的鏟裝時具有較大的阻力但是會很容易平整地面的直線型切削刃，另外一種就是具有中間突出的刃的 V 形或弧形的切削刃，這種切削刃才插入式以為集中力的影響更加容易插入所以比較容易鏟裝，但是當(dāng)鏟斗裝滿時的容積要小于選擇直線型切削刃的情況下的容積。（3）斗齒斗齒雖然也可以沒有但是具有斗齒的斗刃才插入時因為集中力的影響更加容易插入，所受到的阻力也會相應(yīng)的減少百分之 20 左右，在一些比較堅硬，密度較大，或者很多大體積的物料的情況下，選擇帶有斗齒會有很大的改觀，所以選擇斗齒。斗齒在使用的時候一面因為直接接觸的緣故會受到劇烈的磨損，但是另外一邊因外同樣的原因不會有很大的損耗，鑒于這種情況下，如果可以翻轉(zhuǎn)齒面，那么使用壽命無疑會大大增加，所以分體式斗齒就成了很好的選擇。后半部分與鏟斗相固定，前面參與插入作業(yè)的部需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432027分使用銷進(jìn)行固定，當(dāng)使用一段時間的時候，可以將前面的部分進(jìn)行翻面，就節(jié)省了使用經(jīng)費。斗齒的大小和形狀對斗齒在使用時的性能有很大的影響，雖然長度長而且窄的斗齒因為壓強(qiáng)的作用更加容易插入，但是長且窄的斗齒會因為力矩的緣故很容易斷裂，相反，太大太寬的斗齒雖不易損壞，但是插入時的阻力會很大，增加消耗的能量，所以選擇要適中。（4）鏟斗側(cè)刃側(cè)刃在插入作業(yè)時也會參與，所以側(cè)壁的前刃要有一個銳角的角度，便于受力，插入，所以一般選擇弧形的側(cè)壁刃口來保證鏟斗容積不至于太小而影響性能。（5）斗底鏟斗的前壁與后壁之間用圓弧的鋼板鏈接，形成一個弧線，這個弧線就是鏟斗的斗底。斗底的圓弧的半徑不能太小，否則會影響到物料在斗中的流動性，同時為了避免卡住體積較大的物料，物料與鋼板的摩擦角應(yīng)小于前后壁夾角的一半。鏟斗摩擦角在按一般情況下選擇物料與鋼板的摩擦因數(shù)取 0.4 的情況下約等于 22 度，所以前后壁之間的夾角應(yīng)大于22*2=44 度。結(jié)合實際情況和任務(wù)書要求，我選擇以下為鏟斗性質(zhì)：斗體材料：低碳、耐磨、高強(qiáng)度鋼板 Q460斗刃形狀：直線形斗刃斗刃材料：耐磨又耐沖擊的中錳合金鋼材料3.2.2 鏟斗的分類鏟斗按照卸載方式一般可以分為四種情況：（1） 整體前卸式鏟斗（2） 側(cè)卸式鏟斗（3） 推卸式鏟斗（4） 底卸式鏟斗在結(jié)合成本和實用性的基礎(chǔ)上，整體前卸式的卸載方式更加符合本次設(shè)計的要求與目的。3.2.3 鏟斗斷面形狀和基本參數(shù)確定（1）鏟斗的斷面形狀影響鏟斗的斷面形狀的數(shù)據(jù)主要有四個：底壁長 l，后壁高 h，鏟斗圓弧半徑 r 和張開角 ，如圖 3-1 所示。需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432028圖 3-1 鏟斗斷面基本參數(shù)圖圓弧半徑 r 會影響到物料在鏟斗中的流動性能，大的半徑會使物料裝入時所受的阻力較小，但是會使形狀尺寸高度過大，不利于裝滿，在一定情況下會影響駕駛員的視野，影響判斷，所以選擇要適中。后壁高 h 是指后壁切點到鏟斗上緣至圓弧間的距離。底壁長 l 是鏟斗下面的壁的長度值。這個長度會影響鏟入料對的深度，越大鏟斗越容易裝滿，但是崛起力反而隨著力臂增加而減少。鏟斗張開角 為鏟斗后方的壁與底面壁的夾角，一般選擇 4552 度角。鏟斗的寬度為了保證輪的正常轉(zhuǎn)動，減少磨損，應(yīng)該大于兩前輪外側(cè)間的寬度，根據(jù)任務(wù)書要求，本次設(shè)計的具體參數(shù)初定如下：鏟斗圓弧半徑 r： 350mm底壁長 l： 700mm后壁高 h： 400mm張開角 ： 48°（2）鏟斗基本參數(shù)的確定根據(jù)實際情況，最后結(jié)合任務(wù)書鏟斗寬度設(shè)定為 29000mm鏟斗的壁厚設(shè)定為 30mm。需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q19690432029圖 3-2 鏟斗尺寸參考圖（m） （3-1） 1805.2cotsinco5.01 rkzgBVR式中 鏟斗平裝斗容，2.5m 3sV鏟斗內(nèi)側(cè)寬度，2.840m0鏟斗斗底長度系數(shù)， =1.401.53g g后壁長度系數(shù)， =1.11.2zz擋板高度系數(shù)， =0.120.14k k圓弧半徑系數(shù)，r Rr張開角，為 45°52°擋板與后壁間的夾角（無擋板取 0）1圖 3-2 中各參數(shù)含義如下：鏟斗圓弧半徑，mr斗底長度，是指由鏟斗切削刃至斗底延長線與斗后壁延長線交點的距離，mgL53.14Rg后壁長度，是指由后壁上緣至后壁延長線與斗底延長線交點的距離，mz2.z擋板高度，mkL需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320210)14.02.(RLk調(diào)整參數(shù)，根據(jù)調(diào)整后的各值與 R 之比分別計算 、 、 、 值，gzkr=1.5， =1.1， =0.12gzk然后代入式（3-1） ，即可確定鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R，通過計算得出 1140mmR即可得出 =1.5×1140=1710mmg=1.1×1140=1254mmzL=0.12×1140=136.8mmk在一般的情況下，側(cè)壁與斗底的傾角 =50°60°。鏟斗與動臂鉸接點距離斗底壁的0高度 =（0.060.12 ）R。h3.2.4 鏟斗容量的計算（1） 平裝容量對于有防溢板的鏟斗（m 3） baSBVs20式中 有擋板的鏟斗橫截面面積， m2鏟斗內(nèi)側(cè)寬度，m0擋板高度，ma斗刃刃口與擋板最上部之間的距離， mb對于無防溢板的鏟斗（m 3） 0BSVs式中 鏟斗在不裝擋板的情況下的橫截面積， m2 圖 3-3 鏟斗容量計算（2） 額定容量對于有防溢板的鏟斗（m 3） )(68202cabBVsr 式中 c 物料堆積高度，m需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320211對于無防溢板的鏟斗（m 3）24830bBVsr3.3 工作裝置連桿系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)之前的設(shè)計，選擇反轉(zhuǎn)六桿結(jié)構(gòu)。3.3.1 機(jī)構(gòu)分析機(jī)架 AD、鏟斗 GF、動臂 GBA、連桿 FE、搖臂 CBE 和轉(zhuǎn)斗油缸 CD 六個構(gòu)件組成了轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)。動臂上升的時候，此時可以將動臂假設(shè)為固定不動的桿件，這個時候機(jī)架則可以看成輸入的桿件，鏟斗在這時候可看做輸出的桿件，因為機(jī)架和鏟斗的轉(zhuǎn)向方向是相反的，所以將這種轉(zhuǎn)型方式的機(jī)構(gòu)稱為反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)。動臂上升液壓缸和動臂共同組成了舉升機(jī)構(gòu)。選擇低碳，耐磨，高強(qiáng)度鋼作為本次設(shè)計桿件的選擇材料。圖 3-4 反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)簡圖需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320212I-插入工況 II-鏟裝工況 III-最高位置工況 IV-高位卸載工況 V-低位卸載工況3.3.2 尺寸參數(shù)設(shè)計本次設(shè)計采用通過確定工作裝置在鏟裝各個工作情況在坐標(biāo)系上所對應(yīng)的位置用坐標(biāo)的方式表現(xiàn)出的的方式即圖解法來實現(xiàn)。1）確定坐標(biāo)系如圖所示，選擇尺寸比例為 1:40，選取坐標(biāo)系。2）畫鏟斗圖先畫插入工況的位置，將鏟斗的側(cè)面截面按照比例花在坐標(biāo)系中，使鏟斗的斗齒對準(zhǔn)圓心，斗底與 X 軸有 3 到 5 度的夾角，此時即為插入工況。圖 3-5 動臂上三鉸接點設(shè)計需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q1969043202131） 確定動臂與鏟斗的鉸接點 G結(jié)合實際情況，保證 G 點縱坐標(biāo)的值為 250-350 時，初步確定 G 點的坐標(biāo)為（1278，301） 。2） 確定動臂與機(jī)架的鉸接點 A以 G 點為圓心，使鏟斗順時針轉(zhuǎn)動，至鏟斗斗口 水平為止，這個時候的鏟斗的O位置就是鏟裝工況。把約為 1600mm 的輪胎輪廓畫在圖中。輪胎的中坐標(biāo)值等于輪胎半徑 600mm。)1(2wwkz bHdRy式中 Z 點的 y 坐標(biāo)值， mmz輪輞直徑，mmwd輪胎寬度， mmb輪胎斷面高度與寬度之比（普通輪胎取 1，寬面輪胎去 0.83，超寬面輪wH胎取 0.64）輪胎變形系數(shù)根據(jù)給定的最大卸載高度 hx，最小卸載距離 lx 和和卸載角 ，畫出鏟斗在最高位x置卸載時的位置圖，即高位卸載工況，并令此時斗尖為 O4， G 點位置為 ， 。以 點為圓心，鏟斗進(jìn)行順時針方向的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)鏟斗的上口與 X 軸平行的時候，此G時鏟斗所在的的位置就是最高的舉升位置。連接 并作其垂直平分線。因為 G 和 點同在以 A 點為圓心，動臂 AG 長為半徑 的圓弧上，所以 A 點必須在 的垂直平分線上。所以可以確定 A 點的坐標(biāo)值（3360，2259） ?？山枧矂?點和 Z 點的位置來進(jìn)行 A 點位置的變化。3） 確定動臂與搖臂的鉸接點 B根據(jù)分析和結(jié)合經(jīng)驗， B 點的位置一般取在 AG 兩點 連線的上方，過 A 點的水平線下方，并盡量靠近鏟斗在鏟裝工況時的位置。 B 點在相對前輪胎外廓的左上部位置。最后根據(jù)計算選擇 B 點位置為（1680，1565） 。前面已經(jīng)完成了 G 點與 B 點兩點的確定，在這里只要可以確定確定 F,E 兩點的位置即可確定 GFEB 即與鏟斗相連的四桿機(jī)構(gòu)的尺寸大小。1） 按雙搖桿條件設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320214令 GF 桿為最短桿， BG 為最長桿，即有GF+BG FE+BE 若令 GF=a， FE=b， BE=c， BG=d，而后將等號的兩側(cè) ，可得到下式，即d1dacbK上式各值可按下式選取，由 G、B 點的坐標(biāo)可以確定 d 的尺寸為 1415mmdca)8.04(539由式選取 K=0.950得到 a=0.3d=425c=0.58d=830，代入（3-6）得到 b=948 。圖 3-6 連桿、搖臂、轉(zhuǎn)斗油缸尺寸設(shè)計2） 確定 E 和 F 點位置需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320215鏟斗去插入工況，以 B 點為圓心，以 BE=c 為半徑畫??；人為的初選 E 點，使其落在 B點右下方的弧線上；再分別以 E 點和 G 點為圓心，以 FE=b 和 GF=a 分別為半徑畫弧，得到交點，即為 F。C,D 兩點是確定四桿機(jī)構(gòu) BCDA 即與機(jī)架相連接的四桿機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵。鏟斗舉升平動和自動放平性能受 C 點和 D 點的布置直接影響。1） 確定 C 點初步設(shè)計，取BEB)0.17(結(jié)合設(shè)計任務(wù)書和實際情況，確定 BC=0.72BE=600mm，同時 BC 與 BE 夾角 CBE=154°。2） 確定 D 點根據(jù)鏟斗舉升到最高位置時的運動為平動和下降至插入工況時可以自動放平兩個要求可以確定轉(zhuǎn)斗液壓缸與機(jī)架的鉸接點 D 的位置。當(dāng)鉸接點 G、 F（即 F2） 、 E（即 E2） 、 B、 C（即 C2）被確定后，則鏟斗分別在工況I、II、III、IV 時的 C 點的位置 C1、 C2、 C3、 C4 也就唯一被確定了。D 點的坐標(biāo)值最后確定為（3000，1850） 。3.3 連桿系統(tǒng)運動分析（1）鏟斗對地位置角G,B,A 為三個點分別為動臂與鏟斗、搖臂和機(jī)架的鉸接點D、 C 為轉(zhuǎn)斗油缸與機(jī)架、搖臂的鉸接點E、 F 為連桿與搖臂、鏟斗的鉸接點因為 G 點和 F 點同為一個鏟斗上的兩點，所以鏟斗在坐標(biāo)系中的平面運動可用 GF 桿的平面運動來描述，而在鏟斗舉升過程中的各瞬時對地面的傾角，即鏟斗對地位置角，可用GF 與地面的夾角 來表示。由于在舉升過程中鏟斗做復(fù)合運動，所以 可用運動合成的方ia ia法求得。需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320216圖 3-7 連桿運動分析取運輸工況為工作裝置連桿機(jī)構(gòu)運動的初始位置，則動臂被舉升時的鏟斗各瞬時對地位置角 ，可用下式計算：iaiii式中 GF 桿與動坐標(biāo)系 軸的夾角（方向角）i x動臂 ABG 舉升時，在固定坐標(biāo)系 xOy 中轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角i在動坐標(biāo)系 中，運用“ 向量投影法” ，可求得以機(jī)架桿 AD 的方向角 為自變量，yOx i鏟斗 GF 桿的方向角 為因變量的函數(shù)方程式。i根據(jù)向量投影法的原理，可把四桿機(jī)構(gòu) GFEB 和 BCDA 當(dāng)作兩個封閉的向量四邊形，各邊向量分別用 GF、 BE、 GB、 AD、 CD、 BC、 BA 表示，他們的模分別用GF、 BE、 GB、 AD、 CD、 BC、 BA 表示，則在 BCDA 向量四邊形中有AD CD BC+BA=0 將式中各向量分別向 軸和 軸投影，則得到下列方程xy 0sinsisinsi coccoc BACDiBAD式中 、 、 、 分別為各邊向量對 軸的方向角。iCiBAx需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320217變換式（3-11）為下式，即 BAiiCDBCAsinssnsincoccoco將式（3-12）等號兩邊平方后，使兩方程相加，并令baBAisinsco和abBCDA22則從式（3-12）中消去了 ，并將其變換成下列三角方程CDAiisnco將式（3-15）乘以 ，并設(shè) ，則式（3-15）可化為21Bcot21sincosinBAi 解式，得arcBAi ot1arcsin2或i 1arctn1arcsin2同理，在向量四邊形 GFEB 中，有BE FE GF+GB= 0 （3-18）令 bGBBEai sin)sn(coco和需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320218abBGFEA22得三角方程Aii snco其解為Bi 1arctn1arcsi2可得出：插入工況：105°；鏟裝工況：50°；最高位置工況：57°；高位卸載工況：131°。（2）最大卸載高度和最小卸載距離鏟斗高位卸載時的卸載高度 和卸載距離 ，必須分別不小于設(shè)計任務(wù)給定的最大卸xhxl載高度 和最小卸載距離 ，否則將影響卸載效率。 太大時，將會對卸載沖擊的值maxhminl xh大大加大，嚴(yán)重時可能會對運輸?shù)能囕v造成一定程度的損壞； 過大，雖然這樣會有利于對l車輛進(jìn)行裝卸，但是一定程度上會影響到整體的穩(wěn)定性。如圖 3-5 所示，高位卸載時，鏟斗與動臂鉸接點 的坐標(biāo)為G 2180sinco21 sGAsx式中 x1， x2 工況 II 時 G 點的 x 和 y 坐標(biāo)值（1130，260）工況 II 時動臂對 x 軸的方向角 40°GA動臂與鏟斗鉸接點分別在 G 點和 點之間的距離，可用式（3-24）計算 =3291 2sin3即得到 點的坐標(biāo)為（985，3487）若要滿足 和 要求，必須有下列各式成立maxhinl需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320219max42sinhOGxhin41coslRl GOLqzx式中 OG 鏟斗尖 O 點至 G 點距離 1141mm前輪軸心的 x 坐標(biāo)值 2873mmqz輪胎工作半徑 600mmLR工況 IV 時 OG 對 x 軸的方向角，可用下式計算GO4=58° )53(arctn124所以 GOxh42si=34871141×sin58°=2519 mm hmax（2500）滿足要求GOLqzxxRl 41cos=2873600985+1141cos58°=1893 mm lmin（1500）滿足要求（3）鏟斗卸載角裝載工作要求鏟斗在工況 II 和工況 III 之間的任何位置都能正常卸載，即各處卸載角都應(yīng)該要按要求大于 45°。由于工況 II 時轉(zhuǎn)斗油缸的長度值是最大的，而在低位卸載的x時候，轉(zhuǎn)斗油缸的長度值最小。所以，只要在工作中到達(dá)工況 II 與工況 III 時的鏟斗的卸載角 都不小于 45°，這個時候，應(yīng)該能正常卸載。x因此，高位卸載角和低位卸載角的兩種情況下的計算即為極限值，只對他們進(jìn)行計算就可保證其他的值都滿足要求。高位卸載角 為：4)53(1=131105+5=31° 需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q1969043202203.4 工作裝置靜力學(xué)分析及強(qiáng)度校核3.4.1 靜力學(xué)分析外載荷計算插入阻力插入阻力在計算時會很困難，無法計算，所以在一般的情況下都是按照經(jīng)驗公式來計算的：（N） 25.143218.9BLKFx式中 K1 物料塊度與松散程度系數(shù)，見表 3-1K2 物料性質(zhì)系數(shù)，見表 3-2K3 料堆高度系數(shù)，見表 3-3K4 鏟斗形狀系數(shù)，一般在 1.11.8 之間，取 1.3B 鏟斗寬度，290cmL 鏟斗的一次插入深度，40cm得到： F=9.8×1.0×0.045×1.10×1.3×290×401.25 =18397（N）鏟斗所裝物塊與松散程度系數(shù)如表 3-1 所示表 3-1 物料塊度與松散程度系數(shù) K1物料塊度 細(xì)粒 小塊 接近300mm小于400mm小于500mm松散不好時K1 0.450.5 0.75 1.0 1.1 1.3 增大20%40%鏟斗所裝物料的性質(zhì)系數(shù) K2 如表 3-2 所示表 3-2物料性質(zhì)系數(shù) K2散狀物料種類密度（t/）3m系數(shù) K2 散狀物料種類密度（t/）3m系數(shù) K2磁鐵礦石 4.24.5 0.2 砂礫石 2.32.45 0.10鐵礦石 3.23.8 0.17 爐渣 0.80.9 0.09細(xì)?；◢弾r 2.752.8 0.14 泥質(zhì)頁巖 2.42.5 0.08砂質(zhì)頁巖 2.652.75 0.12 河沙 1.7 0.06石灰石 2.65 0.10 煤 1.21.3 0.040.045需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320221鏟斗所裝物料的高度系數(shù) K3 如表 3-3 所示表 3-3物料高度系數(shù) K3掘起阻力鏟斗開始舉升時物料的剪切力按下式計算（N） czKBLF2.式中 K 通過一系列的實驗測定的鏟斗在開始上升的時候物料在鏟斗中所受的的剪切應(yīng)力。B 鏟斗寬度，mLc 鏟斗插入料堆的深度，m得到： F=2.2×35000×2.9×0.4=89320（N）轉(zhuǎn)斗阻力矩開始鏟取時（ a=0）的靜阻力矩 為0aMyLxFa41.10式中 Fx 插入阻力在開始轉(zhuǎn)斗時的值，19377Nx 斗刃和鏟斗旋轉(zhuǎn)的中心的水平方向的距離，1.13my 鏟斗旋轉(zhuǎn)的中心到地面的高度，0.26mL 鏟斗的插入深度，0.4m得到 yLxFMa41.010=1.1×18397×0.4×（1.130.25×0.4）+0.26=13599 （N·m）堆料高度/m0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4K3 0.55 0.6 0.8 1.0 1.05 1.10 1.15需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320222圖 3-8 轉(zhuǎn)斗靜阻力矩與鏟斗轉(zhuǎn)角的關(guān)系掘起阻力矩 隨鏟斗回轉(zhuǎn)角 a 的增大而減小。當(dāng)鏟斗回轉(zhuǎn) a 角后，其轉(zhuǎn)斗阻力矩aM為a)1(0nac式中3lg20aMn0)(1anc鏟斗離開料堆時的翻轉(zhuǎn)角度a物料的重力在鏟斗抬起后的力矩，N·mM開始轉(zhuǎn)斗的阻力矩為BCHaz LG)(0式中 轉(zhuǎn)斗阻力矩，N·mz需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320223開始轉(zhuǎn)斗靜阻力矩，13599 N·m0aM輪式裝載機(jī)額定載重量重力，49000 NHG鏟斗自重力，13470Nc鏟斗中心至回轉(zhuǎn)中心 B 的水平距離（圖 3-19） ，0.5mBL得到 CHaz LGM)(0=13599+（49000+13470）×0.5=44834 （N·m）圖 3-9 作用在轉(zhuǎn)斗連桿上力的確定作用在轉(zhuǎn)斗連桿上的力 ：當(dāng)鏟斗全部插入物料中并且開始轉(zhuǎn)斗作業(yè)的時候，作用在cF鏟斗上的力 （圖 3-9）c（N） czLM式中 的力的作用線到鏟斗的回轉(zhuǎn)中心的垂直方向距離，0.489mcLcF得到 =44834/0.43cz需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320224=104265 （N）3.4.2 強(qiáng)度校核將搖臂主軸線分成兩部分進(jìn)行計算，分別為 BE 軸線部分和 CE 軸線部分進(jìn)行分段計算，可以對計算進(jìn)行簡化，以便進(jìn)行計算求出每段的內(nèi)力值。圖 3-10 搖臂內(nèi)力計算由式 3-34 可得 Fc=104265 N，取單邊側(cè)板為研究對象，得到N 5.2131由 ，得到0M212/lF代入數(shù)據(jù)得到 60835.=72116 N 彎矩=43269 N·m 1lFM在對稱水平載荷作用下，由內(nèi)力得出內(nèi)力圖（圖 3-11）需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320225圖 3-11 對稱載荷引起的搖臂內(nèi)力圖然后對危險斷面強(qiáng)度校核。對于危險斷面 1-1，在這個斷面上作用有彎曲應(yīng)力和正應(yīng)力。以其合成應(yīng)力所表示的強(qiáng)度條件為AMbdR)2(由式 3-39 得到： 045.1.0=0.0063 m2得到： 20 000 000 Pa68953.042強(qiáng)度通過式中 A 搖臂斷面 1-1 處截面積R 搖臂斷面處外圓弧半徑b 側(cè)臂斷面 1-1 處的鋼板厚度d 斷面 1-1 處鉸接銷直徑需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q1969043202264 液壓缸設(shè)計3.5.1 液壓缸的類型和結(jié)構(gòu)選擇單活塞桿液壓缸，3.5.2 液壓缸基本參數(shù)設(shè)計1.液壓缸載荷力的組成和計算在液壓缸的運動過程中，液壓缸的載荷力隨著運動在不停的變化，無法計算，但是都不會大于極限值，所以最大的載荷計算出來就可滿足要求。假設(shè)工作條件為外部作用力為壓力，液壓缸的活塞桿上加載的力包括工作載荷 ，導(dǎo)軌的摩擦力 和由于速度變化而產(chǎn)生的慣gFfF性力 。以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷 。aFw起動加速 afgw穩(wěn)態(tài)運動 F減速制動 afgw除外載荷 外作用于活塞上的載荷 還包括液壓缸密封處的摩擦力阻力 ，由于液mF壓缸的型號不同，在制作時所使用的材質(zhì)不同，安裝時所選用的密封方式不同，所以不同材料在不同密封條件下的密封阻力也不同，密封阻力難以精確計算，一般估算為：Fm)1(式中： 液壓缸在工作時的效率，一般情況下應(yīng)為 0.9。m故 。 wF2.液壓缸的主要參數(shù)計算活塞桿受壓時 21ApFmw式中： 大腔活塞有效作用面積， m2214DA需要購買圖紙咨詢 Q1459919609 或 Q196904320227小腔活塞有效作用面積，m 2214dA液壓缸工作腔壓力p液壓缸回油腔壓力，即背壓2活塞直徑D活塞桿直徑d本裝置中取 , , MPa。最后經(jīng)過計算得出的桿徑比約為90.m2p10.3。對無活塞桿腔，當(dāng)要求推力為 時， 。 1FmpFD14對有活塞桿腔，當(dāng)要求推力為 時， 。 222式中： 液壓缸在工作時內(nèi)部液體的壓力，取 16，單位 MPA。p往返速比， ，本裝置取 1.46。)/(22dD液壓缸在工作時的機(jī)械效率，一般情況下應(yīng)為 0.9。m缸筒的內(nèi)徑 取兩種情況下計算值較大的一個，然后圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。圓整后轉(zhuǎn)斗油缸D的活塞直徑為 mm，活塞桿直徑均為 mm。舉升油缸的活塞直徑為16090dmm，活塞桿直徑均為 mm。81253.活塞桿的最大允許行程活塞行程 ，實際工作中所需要的行程值即為在初步確定中的值。但是液壓缸行程的實S際值并不一定就是初步額確定的值，要按照穩(wěn)定性要求來計算才行。最大允許計算長度是計算行程值得前提。由歐拉公式推導(dǎo)出：mFEILK2式中： 活塞桿在彎曲時的臨界失穩(wěn)值，N。KF活塞桿縱向壓縮力，N。