0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(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)。本文中參閱了大量的土方機(jī)械的設(shè)計(jì)參考書(shū)，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(lái)基本上也概述了現(xiàn)行的設(shè)計(jì)方法。國(guó)外裝載機(jī)發(fā)展迅速，而我國(guó)裝載機(jī)在設(shè)計(jì)上存在很多問(wèn)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。而工作裝置對(duì)于裝載機(jī)來(lái)說(shuō)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。雖然現(xiàn)在市場(chǎng)上的裝載機(jī)已經(jīng)日趨成熟，但對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)仍有非常重要的意義，尤其是裝載機(jī)的工作裝置。裝載機(jī)工作裝置的轉(zhuǎn)斗六連桿機(jī)構(gòu)是由與液壓缸，鏟斗相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)組合而成。輪式裝載機(jī)在作業(yè)時(shí)，靠改變液壓缸的長(zhǎng)度來(lái)使鏟斗獲得所要求的收斗角和卸料角。機(jī)構(gòu)中各桿件長(zhǎng)度及其結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，需要對(duì)該機(jī)構(gòu)作某些特定計(jì)算，以判斷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性。在工作循環(huán)中速度與加速度變化合理；油缸活塞行程為最佳值；工作裝置運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)干涉、無(wú)死點(diǎn)、無(wú)自鎖；動(dòng)臂從最底位置到最大卸載高度的舉升過(guò)程中，保證鏟斗1中物料不灑落；在卸載后，動(dòng)臂下放至鏟掘位置鏟斗能自動(dòng)放平。關(guān)鍵詞 工程機(jī)械，裝載機(jī)，工作裝置2AbstractThe wheel loader is one kind of the engineering machinery, used in many departments of national 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, some 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 method. 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 installment design is good and bad affects directly the car loader service life as well as the working efficiency and so on . Although in the present market car loader already day by day was mature, but carried on the improvement design to it still to have the extremely vital significance, in particular loader work 3installment. Loading the machine work equips of turn the container six connect pole organization is from press with liquid an urn of, the container mutually connection of two four connect the pole organization combine.A type loads the machine at homework, is pressed by the liquid of changes an urn lengths to makes the container acquired requests of accept the Cape of the container with unload to anticipate the Cape.Each pole in inside in organization a length and its construction parameter certain empress, need to make the some and particular calculation to that organization, the accuracy that to judge the organization the design.In worked circulation the speed changes with acceleration the reasonable;The oil a piston route of travel is the best value;The work equips the sport steady, have no to interfere with, have no the dead center and have no from the lock;Move the arm from most the bottom position arrives the biggest unloading to raise to rise the process inside highly, guaranteeing the container the inside the material do not spread to fall;After unloading, move the arm descend to put to the container to dig the position container can put automatically even.KEY WORDS Construction Machine, Wheel Loaders ,Work Equips4目錄前言 11. 裝載機(jī)工作裝置概述 .31.1 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)概述 .31.2 結(jié)構(gòu)型式選擇 .41.3 裝載機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù) .72 鏟斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 92.1 鏟斗斗型的結(jié)構(gòu)分析 .102.1.1 切削刃的形狀 102.1.2 鏟斗的斗齒 102.1.3 鏟斗的側(cè)刃 112.1.4 斗體形狀 122.2 鏟斗基本參數(shù)的確定 122.3 斗容的計(jì)量 153.1 幾何斗容(平裝斗容) 16KV2.3.2 額定斗容(堆裝斗容) 16H3.工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 193.1 工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) .203.2 機(jī)構(gòu)分析 .203.3 設(shè)計(jì)方法 .203.4 尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)的圖解法 .213.4.1 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223.4.1.1 確定坐標(biāo)系 .223.4.1.2 畫(huà)鏟斗圖 .223.4.1.3 確定動(dòng)臂與鏟斗的鉸接點(diǎn) B .2253.4.1.4 確定動(dòng)臂與機(jī)架的鉸接點(diǎn) A .243.4.1.5 確定動(dòng)臂與搖臂的鉸接點(diǎn) E253.4.2 連桿與鏟斗和搖臂的兩個(gè)鉸接點(diǎn) C、D 的確定 253.4.3 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 283.5 確定動(dòng)臂油缸的鉸接位置及動(dòng)臂油缸的行程 .313.5.1 動(dòng)臂油缸的鉸接位置 .313.5.2 動(dòng)臂油缸行程 的確定 .32Hl?3.6.2 最大卸載高度和最小卸載距離 344 工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算 354.1 計(jì)算位置 .354.2 外載荷的確定 .354.3 工作裝置的受力分析 .384.4 工作裝置的強(qiáng)度校核 .474.4.1 動(dòng)臂 .484.4.2 鉸銷 524.4.3 連桿 544.4.4 搖臂 565 裝載機(jī)工作裝置中油缸作用力的確定 625.1 轉(zhuǎn)斗油缸的選擇 .645.2 動(dòng)臂油缸的選擇 .675.3 轉(zhuǎn)斗油缸與動(dòng)臂油缸被動(dòng)作用力的確定 .696. 工作裝置的限位機(jī)構(gòu) .706.1 鏟斗轉(zhuǎn)角限位裝置 .706.2 動(dòng)臂升降的自動(dòng)限位機(jī)構(gòu) .717 裝載機(jī)工作裝置三維實(shí)體建模 .737.1 Pro/E 軟件介紹 737.2 工作裝置零件建模 .747.2.1 動(dòng)臂的生成 7567.2.2 鏟斗的生成 777.2.3 底座的生成 787.2.4 連桿的生成 787.2.5 搖臂的生成 .797.2.6 液壓缸筒的生成 797.2.7 液壓缸活塞的生成 808. 工作裝置裝配模型建模 .828.1 底座模型裝配 .848.2 動(dòng)臂模型裝配 .858.3 鏟斗模型裝配 .868.4 液壓缸體模型裝配 .868.5 搖桿模型的裝配連接 888.6 連桿模型與鏟斗模型和搖桿模型的裝配連接 888.7 銷釘模型的連接 .888.8 本章小結(jié) 929 裝載機(jī)工作裝置運(yùn)動(dòng)仿真 949.1 概述 949.2 創(chuàng)建裝載機(jī)工作裝置的機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真 .949.2.1 連接軸設(shè)置 949.2.2 創(chuàng)建快照 969.2.3 定義伺服電動(dòng)機(jī) 979.2.4 運(yùn)行運(yùn)動(dòng) 1029.2.5 結(jié)果回放動(dòng)態(tài)干涉檢查與制作播放文件 10310 總結(jié) 107致 謝 108參 考 文 獻(xiàn) 1090前 言裝載機(jī)是以輪胎式或履帶式拖拉機(jī)為基礎(chǔ)車，安裝上鏟斗作為工作裝置的一種土方工程機(jī)械。它是一種作業(yè)效率高、操作輕便、用途廣泛的施工機(jī)械，它不僅用來(lái)對(duì)松散的堆積物料進(jìn)行裝、運(yùn)、卸等作業(yè)，還可以鏟裝爆破后的礦石以及對(duì)硬土進(jìn)行輕度挖掘，并能用來(lái)進(jìn)行清理、刮平場(chǎng)地及牽引等作業(yè)。裝載機(jī)的鏟掘和裝卸物料是通過(guò)工作裝置的運(yùn)動(dòng)而得以實(shí)現(xiàn)的，裝載機(jī)工作裝置由鏟斗、動(dòng)臂、連桿、搖臂和轉(zhuǎn)斗油缸、動(dòng)臂油缸等組成。整個(gè)工作裝置鉸接在車架上。鏟斗通過(guò)連桿和搖臂與轉(zhuǎn)斗油缸鉸接，用以裝卸物料。動(dòng)臂與車架、動(dòng)臂油缸鉸接，用以升降鏟斗。鏟斗的翻轉(zhuǎn)和動(dòng)臂的升降采用液壓操縱。裝載機(jī)作業(yè)時(shí)工作裝置應(yīng)能保證：當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖、動(dòng)臂油缸舉升或降落時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗上下平動(dòng)或接近平動(dòng)，以免鏟斗傾斜而撒落物料；當(dāng)動(dòng)臂處于任何位置、鏟斗繞動(dòng)臂鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行卸料時(shí)，鏟斗傾斜角不小于 45°，卸料后動(dòng)臂下降時(shí)又能使鏟斗自動(dòng)放平。綜合國(guó)內(nèi)外裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)型式，主要有七種類型，即按連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)不同，分為三桿式、四桿式、五桿式、六桿式和八桿式等；按輸入和輸出桿的轉(zhuǎn)向是否相同又分為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)等。工作裝置直接影響到裝載機(jī)的性能參數(shù)和其作業(yè)效率。ZL40／ZL50 裝載機(jī)，主要裝載機(jī)生產(chǎn)廠家均擁有該產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品幾十年來(lái)沿續(xù)至今，全國(guó)幾乎使用同一套圖紙，有些技術(shù)力1量薄弱的廠家，仍把其當(dāng)作主導(dǎo)產(chǎn)品推向市場(chǎng)。第二三代產(chǎn)品主要是對(duì)工作裝置進(jìn)行優(yōu)化，改變外觀造型。所以，合理的設(shè)計(jì)工作裝置的結(jié)構(gòu)是非常重要的。常見(jiàn)的有關(guān)輪式裝載機(jī)的工作裝置設(shè)計(jì)中，廣泛采用反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)以及放平性、工作強(qiáng)度的校核，本次設(shè)計(jì)中在沒(méi)有同類正轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)資料的前提下，反復(fù)琢磨工作裝置的工作原理，并使用機(jī)械設(shè)計(jì)軟件 AUTOCAD 進(jìn)行工作裝置的各鉸接點(diǎn)的設(shè)計(jì)，所以在進(jìn)行有關(guān)校核時(shí)直接應(yīng)用繪圖尺寸，可以保證精度要求，此設(shè)計(jì)資料也可以作為今后正轉(zhuǎn)工作裝置的設(shè)計(jì)參考。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)中難免有疏忽以及錯(cuò)誤的地方，望批評(píng)指正。21. 裝載機(jī)工作裝置概述1.1 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(guò)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—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(guò)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(guò)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(guò)程中，連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)能使鏟斗在提升時(shí)保持3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)生產(chǎn)率。1.2 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(wú)鏟斗托架兩種。有鏟斗托架的工作裝置如圖 1—1a 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十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(jiǎn)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(guó)產(chǎn) ZL35、Z1 —160 裝載機(jī)均采用有鏟斗托架的工作裝置。無(wú)鏟斗托架的工作裝置如圖 1—1b 所示。其動(dòng)臂的前端和鏟斗鉸接，動(dòng)管的后端和車架上部支座鉸接，動(dòng)管油缸兩端分別和動(dòng)管及車架底部支座鉸接，轉(zhuǎn)斗油缸一端和車架鉸接，另一端和搖臂鉸按，搖臂則鉸接4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)型式的選擇，既要考慮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又要考慮作業(yè)性質(zhì)與鏟掘方式來(lái)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—3a、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—2a 曲線①) ，有利于地面的挖掘(圖 1—2b)，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(jiǎn)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(圖 1—2 曲線①)；搖臂 ——連桿的傳動(dòng)比較小，為提高傳動(dòng)比，需加長(zhǎng)搖臂——連桿的長(zhǎng)度，給結(jié)構(gòu)布置帶來(lái)困難，并影響駕駛員的視野。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(圖 1—2a 曲線②) ，適于利用鏟斗及動(dòng)臂復(fù)合鏟掘的作業(yè)(圖 1—2c)。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5高度時(shí)，鏟斗的后傾角適當(dāng)，則動(dòng)管在運(yùn)輸位置時(shí)，鏟斗的后傾角較小，易造成鏟斗內(nèi)物料的撒落。圖 1—2 常見(jiàn)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 3—3b、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)鏟斗鏟裝物科時(shí)油缸的小腔工作，因而使鏟斗油缸的缸徑與重量增大。國(guó)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(圖 1--3e)。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 是正的，且鏟起力變化曲線陡峭(圖 1—2a 曲線③) ，因此，在提升鏟斗肘的鏟6起力較大，適于裝載礦石(圖 1—2d)，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(圖 1—2e)；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，難于布置在同一平面內(nèi)。但由于這種型式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鏟起力較大，所以中小型裝載機(jī)采用較多。國(guó)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)(圖 1—1b)。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(guò)程中，鏟斗或多或少總要向后翻轉(zhuǎn)一些。1.3 裝載機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)裝載機(jī)用途、作業(yè)條件及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等，選定工作裝置設(shè)計(jì)參數(shù)如下。額 定 斗 容： 3 m3額 定 載 重 量： 50 KN整 機(jī) 質(zhì) 量： 16.5 t輪 距： 2150 mm7軸 距： 3427 mm輪 胎 規(guī) 格： 23.5—25最大 卸載 高度： 3090mm最小 卸載 距離： 1130mm82 鏟斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鏟斗是直接用來(lái)切削、收集、運(yùn)輸和卸出物料，裝載機(jī)工作時(shí)的插入能力及鏟掘能力是通過(guò)鏟斗直接發(fā)揮出來(lái)的，鏟斗的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸直接影響裝載機(jī)的作業(yè)效率和上作可靠性，所以減少切削阻力和提高作業(yè)效率是鏟斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求。鏟斗是在惡劣的條件下工作，承受很大的沖擊載荷和劇烈的磨削，所以要求鏟斗具有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)要耐磨。根據(jù)裝載物料的容重，鏟斗做成三種類型； 正常斗容的鏟斗用來(lái)裝載客重 1.4—1.6 噸／米 3 的物料(如砂、碎石、松散泥土等)：增加斗容的鏟斗，斗容一般為正常斗容的 1.4—1.6 倍，用來(lái)鏟掘容重 1.0 噸／米 3 左右的物料( 如煤、煤渣等)；減少斗容的鏟斗，斗容為正常斗容的0.6~0.8，用來(lái)裝載容重大于 2 噸／米 3 的物料(如鐵礦石、巖石等)。用于土方工程的裝載機(jī)，因作業(yè)對(duì)象較廣，因此多采用正常斗容的通用鏟斗，以適應(yīng)鏟裝不同物料的需要。2.1 鏟斗斗型的結(jié)構(gòu)分析2.1.1 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9型和非直線型兩種（圖 2—1)。直線型切削刃簡(jiǎn)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。2.1.2 鏟斗的斗齒10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)，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(zhǎng)而狹窄的齒比寬而短的齒的切削阻力要小。2.1.3 鏟斗的側(cè)刃弧線型側(cè)刃的插入阻力比直線型側(cè)刃小，但弧線型側(cè)刃容易從兩側(cè)泄漏物料，不利于鏟斗的裝滿，適于鏟裝巖石。2.1.4 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)11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(jiàn)圖 2—2)越大，鏟掘時(shí)泥土的流動(dòng)1R性越好，但對(duì)于流動(dòng)性差的巖石等，則應(yīng)將底邊加長(zhǎng)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^(guò)長(zhǎng)，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—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。2.2 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 毫米，以防止鏟掘物料KB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 R 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 R 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(lái)決定。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R 可按下式計(jì)算12（2-?????? ???????????????? ?1805.2cotsin)co(5.02.11 ??????rkzgBVR1）使用平裝斗容計(jì)算公式：?????? ???????????????? ?1805.2cotsin)co(5.01 ??????rkzgBVR式中 ——幾何斗容量 ( 圖 2—4 中所示陰影斷面 ) KVB?！P斗內(nèi)側(cè)寬度(米)；——鏟斗斗底長(zhǎng)度系數(shù)，通常g? 5.1~?g?一—后斗壁長(zhǎng)度系數(shù)，通常 ；z 2.z——擋板高度系數(shù)，通常 ；k 14.0.k13——斗底和后斗壁直線間的圓弧半徑系數(shù)，通常R?；40.~35.?R——擋板與后斗壁問(wèn)的夾角，通常 ；1? 01~5??——斗底和后斗壁間的夾角，通常 ，(有推薦0 0248)。065~（2—10 2).0~1(abBw???2）mm2870597120 ??式中 a1---鏟斗側(cè)壁切削刃的厚度 取 ma10.1?b—-輪距bw---輪胎寬度根據(jù)設(shè)計(jì)資料有（2—mbw597210?3）所以有：（2—?????? ???????????????? ?1805.2cotsin)co(5.010 ??????rkzgBVR144）??m gR124 1805.250cot4.50sinco13.09.5.087. 20? ???????? ????????????????? ?斗底長(zhǎng)度 Lg 是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點(diǎn)的距離：（2—RLz14809.??6）擋板高度 ：KL（2—mR1623.0???7）鏟斗圓弧半徑 ：1（2—mRR498.0??8）鏟斗與動(dòng)臂鉸銷距斗底的高度:(2-9)mRhb 1502.)1.0~6.(???鏟斗側(cè)壁切削刃相對(duì)于斗底的傾角 。在選擇 時(shí)，應(yīng)保證6~?1?側(cè)壁切削刃與擋板的夾角為 。因此取 α 0=500，切削角 δ 0=300。09152.3 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。3.1 幾何斗容(平裝斗容) KV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）3232048.248.16.7.6mbaABVK????根據(jù)有關(guān)計(jì)算有（2—mLLNDCbBaZgKgZK428.1 50cos48.10.216.0.cos827.1602220??????11）式中 A——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) ，0Ba——擋板高度(m)；16b——斗刃刃口與擋板最上部之間的距離(m)。2.3.2 額定斗容(堆裝斗容) HV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---????3230205. 276.01.648.87.4.1mchbBVKH???????米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)：根據(jù)科堆坡度角可得料堆尖端點(diǎn)肘，再由 d4 點(diǎn)作直線 d4N 與 Go 垂直，將 n4N 垂線向下延長(zhǎng)，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 G。17（2—13）mabc276.0162.048.1542?????鏟斗斗容的誤差率（2—%57.103.?????14）所以鏟斗的設(shè)計(jì)合格。183.工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作裝置敗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：1)確定動(dòng)臂長(zhǎng)度、形狀及與車架的鉸接位置。2)確定動(dòng)臂油缸的鉸接位置及動(dòng)臂油缸的行程。3)連桿機(jī)構(gòu) (由動(dòng)臂、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂——連桿或托架等組成)的設(shè)計(jì)。工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：1)保證滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中所規(guī)定的使用性能及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求，如最大卸載高度、最大卸載距離、在任何位置都能卸凈物料并考慮可換工作裝置等。2)保證作業(yè)時(shí)與其它構(gòu)件無(wú)運(yùn)動(dòng)干涉。3)保證駕駛員有良好的勞動(dòng)條件，如工作安全、視野開(kāi)闊、操作簡(jiǎn)便等。工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，因?yàn)榻M成工作裝置的各構(gòu)件的尺寸及位置的相互影響，可變性很大。對(duì)于選定的結(jié)構(gòu)形式，在滿足上述要求下，可以有各種各樣的構(gòu)件尺寸及鉸接點(diǎn)位置。因此，只有在綜合考慮各種因素的前提下，對(duì)工作裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，通過(guò)多方案比較，才能最后選出最佳構(gòu)件尺寸及鉸接點(diǎn)位置，使所設(shè)計(jì)的工作裝置不僅滿足使用要求，況且具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。193.1 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(guó)內(nèi)、外購(gòu)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)，以求舉一反三。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 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20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(guò)在坐標(biāo)圖上確定工況Ⅱ（見(jiàn)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(lái)實(shí)現(xiàn)。圖 3—1 鉸接點(diǎn) B 的確定213.4.1 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 ，初選定長(zhǎng)度比xOy例尺 。1?3.4.1.2 畫(huà)鏟斗圖把已設(shè)計(jì)好的鏟斗橫截面外輪廓按比例畫(huà)在 坐標(biāo)里，斗尖對(duì)準(zhǔn)xy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?3工況Ⅰ。3.4.1.3 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 B y 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。22圖 3—2 連桿兩鉸接點(diǎn)的確定圖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)myB350~24?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Bx步確定下來(lái)。(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(huà)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 ：KR（3—??????????????????12wwdbHR1）