裝載機設計本科生畢業論文(存儲版)

　　

【正文】 命。為了使物料在斗中有很好的流動性，斗底圓弧半徑不宜太小，前后壁夾角不應小于物料與鋼板的摩擦角的2倍，以免卡住大塊物料。與整體前卸式鏟斗相比，推卸式鏟斗的結構復雜一些，且需要用動力推卸，但具有以上的一些優點，在地下作業時多被采用。l長則鏟斗鏟入料堆深度大，斗容易裝滿，但掘起力將由于力臂的增加而減小。鏟斗的寬度應大于裝載機兩個前輪外側間的寬度，每側要寬出50~100mm。~52176。對于有防溢板的鏟斗 （m3） （33）式中 c 物料堆積高度，m對于無防溢板的鏟斗 （m3） 工作裝置連桿系統設計通過在第二章中的工作裝置連桿機構的結構形式與特點的介紹，綜合本次設計的基本要求和設計任務，所選取的結構形式為反轉六桿機構結構形式。當舉升油缸閉鎖時，啟動轉斗油缸，鏟斗將繞G點作定軸轉動；當轉斗油缸閉鎖，舉升油缸動作時，鏟斗將作復合運動，即一邊隨動臂對A點作牽連運動，同時又相對動臂繞G點作相對轉動。圖37 動臂上三鉸接點設計3） 確定動臂與鏟斗的鉸接點G由于G點的x坐標值越小，轉斗掘起力就越大，所以G點靠近O點是有利的，但它受斗底和最小離地高度的限制，不能隨意減小；而G點的y坐標值增大時，鏟斗在料堆中的鏟取面積增大，裝的物料多，但這樣縮小了G點與連桿鏟斗鉸接點F的距離，使得掘起力下降。⑤連接并作其垂直平分線。如圖37所示，根據分析和經驗，一般取B點在AG連線的上方，過A點的水平線下方，并在AG的垂直平分線左側盡量靠近鏟裝工況時的鏟斗處。即傳動角不能小于10176。因此初步設計時，一般取 （38）C點一般取在B點左上方，BC與BE夾角可取∠CBE=130176。D點的固定坐標值為（3000，1850）。變換式（311）為下式，即 （312）將式（312）等號兩邊平方后，使兩方程相加，并令 （313）和 （314）則從式（312）中消去了，并將其變換成下列三角方程 （315）將式（315）乘以，并設，則式（315）可化為 （316）解式（316），得 或 （317）同理，在向量四邊形GFEB中，有 BE－FE－GF+GB= 0 （318）令 （319）和 （320）得三角方程 （321）其解為 （322）通過公式的計算和實際設計尺寸的情況，可得到在各個工況的對地位置角分別為：插入工況：105176。 動臂與鏟斗鉸接點分別在G點和點之間的距離，可用式（324）計算 =3291 （324） 即得到點的坐標為（985，3487）若要滿足和要求，必須有下列各式成立 （325） （326）式中 OG 鏟斗尖O點至G點距離1141mm 前輪軸心的x坐標值2873mm 輪胎工作半徑600mm 工況IV時OG對x軸的方向角，可用下式計算 =58176。這些力構成了裝載機工作裝置的作業阻力。由于物料性質和工作機構工作方式的不同，工作阻力有不同的計算方法，一般工作阻力通常分別按插入阻力、掘起阻力和轉斗阻力矩進行計算。鏟斗開始舉升時物料的剪切力按下式計算 （N） （330）式中 K 開始舉升鏟斗時物料的剪切應力，它通過試驗測定，~，剪切應力的平均值取K=35000Pa B 鏟斗寬度，m Lc 鏟斗插入料堆的深度，m得到： F=35000=89320（N）③轉斗阻力矩當鏟斗插入料堆一定深度后，用轉斗油缸使鏟斗向后翻轉時，料堆對鏟斗的反作用力矩稱為轉斗阻力矩。m 輪式裝載機額定載重量重力，49000 N 鏟斗自重力，13470N 鏟斗中心至回轉中心B的水平距離（圖319），得到 =13599+（49000+13470） =44834 （N因此，開始轉斗的阻力矩為 （333）式中 轉斗阻力矩，N掘起阻力主要是剪切阻力。如果將對稱載荷和偏載情況分別與上述三種典型受力工況相組合，就可得到鏟斗六種典型的受力作用工況，如圖317所示。高位卸載角為： =131－105+5=31176。太大時，將增加卸載沖擊，損壞運輸車輛；過大，雖然有利于裝車，但加大了工作機構前懸，降低了整機穩定性。 圖316 鏟斗位置角計算在圖316中，取運輸工況為工作裝置連桿機構運動的初始位置，令為與地面固連的直角坐標系，x軸與地面平行，并在動臂上G點（動臂與鏟斗鉸接點）處建立一個隨動臂一起運動的動坐標系，則動臂被舉升時的鏟斗各瞬時對地位置角，可用下式計算： （39）式中 GF桿與動坐標系軸的夾角（方向角） 動臂ABG舉升時，在固定坐標系xOy中轉過的轉角在動坐標系中，運用“向量投影法”，可求得以機架桿AD的方向角為自變量，鏟斗GF桿的方向角為因變量的函數方程式。因為鏟斗由工況II舉升到工況III或由工況IV下放到工況I的運動過程中，轉斗油缸的長度分別保持不變，所以D點必為C2點和C3 點連線的垂直平分線與C1和C4點連線的垂直平分線的交點。1） 確定C點從力傳遞效果出發，顯然使搖臂BC段長一些有利，那樣可以增大轉斗油缸作用力臂，使掘起力相應增加。1） 按雙搖桿條件設計四桿機構令GF桿為最短桿，BG為最長桿，即有 GF+BG FE+BE （35）如圖310所示，若令GF=a，FE=b，BE=c，BG=d，并將式（35）不等號兩邊同時除以d，整理后得到下式，即 （36）上式各值可按式（37）選取，由G（1130，260）、B（1154，1130）點的坐標得到d=1214mm （37）由式（37）選取K= a==364c==704，代入（36）得到 b=862 。5） 確定動臂與搖臂的鉸接點BB點的位置是一個十分關鍵的參數。③根據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，如圖37所示。的前傾角。若把油缸分解成兩個活動構件和一個移動副，則反轉六桿工作機構的活動構件數n=8，運動低副數PL=11，由自由度公式F=3n2PL，得到自由度為2。（1） 平裝容量鏟斗的平裝容量（見圖34）按照式（32）計算。鏟斗的回轉半徑R可按照式（31）計算。之間。后壁高h是指鏟斗上緣至圓弧與后壁切點間的距離。（2） 側卸式鏟斗這種鏟斗沒有側板，插入阻力小，裝載效率高，特別是在裝載機用于填溝或在狹窄場地往側旁的運輸設備進行裝載作業時，其優點就更加顯著了。為了不使斗容減小太多，一般可將連接前后斗壁的側壁刃口設計成弧形。 圖31 雙段斗齒 1—齒尖； 2—齒坐； 3—鋼銷這種斗齒的齒尖與齒坐的配合面為錐面，兩者配合情況良好。前者形式簡單，有利于鏟平地面，但鏟裝阻力較大。鏟斗的斷面形狀一般為“U”形，用鋼板焊接而成。鏟斗直接與物料接觸，是裝、運、卸的工具，工作時，它被推壓插入料堆鏟取物料，工作條件惡劣，要承受很大的沖擊力和劇烈的磨損，因此鏟斗設計質量對裝載機的作業能力有較大的影響。裝載機的工作裝置主要由鏟斗、動臂、連桿、搖臂、轉斗油缸和舉升油缸組成。對于正轉八桿機構的工作裝置（圖210b），它由舉升機構IMN、油缸四連桿機構IFHJ、鏟斗四連桿機構ABCD和中間四連桿機構DEGF等組成。缺點是不能實現鏟斗放平和鏟斗自動放平，結構比較復雜。5） 轉斗缸后置式反轉六桿機構（圖28e） 以圖27a 的構件3為轉斗缸，布置在靠近鏟斗處，鏟掘時靠小腔作用。缺點是：轉斗缸與車架的鉸接點位置較高，影響了司機的視野，其他同前置式。2） 由圖25e組成的工作裝置如圖26c所示。正轉機構是指輸入與輸出桿的轉向相同；反轉機構是指輸入與輸出桿的轉向相反。無鏟斗托架的工作裝置，其動臂下鉸接點與鏟斗鉸接，上鉸接點與前車架支座鉸接；轉斗缸一端與前車架鉸接，另一端與上搖臂鉸接；連桿一端與搖臂鉸接，另一端與鏟斗鉸接；搖臂鉸接在動臂上。⑻ 最大限度的簡化維修，盡量減少保養次數和維修時間，增大維修空間，普遍采用電子監視及監控技術，進一步改善故障診斷系統，提供排除問題的方法。如動力系統的減震系統、散熱系統的結構優化、工作裝置的性能指標優化及各鉸接點的防塵、工業造型設計，逐步引進最新的傳動系統和液壓系統技術，予以國產化、商業化，降低能耗，提高性能。（3） 用途單一，產品規格中間大兩頭小我國生產的輪式裝載機所配有的附屬作業裝置有限，造成裝載機使用功能少、用途單一。目前，我國輪式裝載機的發展有如下一些特點：（1） 缺乏高科技含量，產品質量不穩定，檔次低我國生產的輪式裝載機的技術水平普遍較低，高科技附加值少，產品檔次低，屬于中等偏下水平。（4） 不斷創新的結構設計目前，裝載機的工作裝置已不再采用單一的Z形連桿機構，許多公司不斷設計出新穎獨特的連桿機構工作裝置，這將進一步增加輪式裝載機工作裝置的種類。國外著名大公司逐步實現其產品系列化進程，形成了從微型到特大型不同規格的產品。（4） 易于維修、保養，注重環保所以產品都充分考慮到可維護、維修性，各關鍵零部件和維護點都預留了足夠的通路，保養點集中并可以在地面上進行，普遍采用了自動集中潤滑。按人機工程學設計的司機座椅可以全方位調節，以及功能集成的操縱手柄，全自動換擋裝置及電子監控與故障自診斷等各種智能系統，司機臺上安裝AM/FM立體聲盒式磁帶收錄機，有的還裝有網絡電話等，這些都極大的改善了司機工作環境，提高了工作效率與作業舒適性。JCB公司456BZX型上（18t）安裝此系統，最高車速達38km/h。燃油/空氣比例控制系統： 提高燃料的利用率，確保發動機排出的廢氣符合環境控制法的要求。利用肘節的自然動作左右扳動操縱桿，實現轉向；利用大拇指選擇按鈕，實現前進與后退、加速與減速行駛。K公司為其小型裝載機設計有Lear連桿；Schaff公司于2000年3月在Intermat 展覽會上推出了具有可折疊式新型連桿機構的高卸位式SKL873型輪式裝載機等，進一步增加了裝載機工作裝置的種類，提高了其作業的多用性和適應性。此外，公司可根據個人喜好，在命令控制轉向及電子液壓工作裝置控制以及傳動轉向控制及先導式液壓工作裝置控制兩種方式中進行選擇。獨立電動牽引馬達為固態控制，反應迅速，減少車輪打滑和輪胎過度磨損。中型以上的裝載機采用由計算機控制動力換擋的單級單相液力機械傳動，在任何情況下可以實現平穩換擋。換擋離合器則采用電子壓力控制，行駛和換擋過程平穩，提高了生產率，延長了元件的使用壽命。1） 發動機為了解決高作業效率與低燃料消耗的矛盾，近年來開始采用發動機管理系統。 國外輪式裝載機發展現狀（1） 產品形成系列，更新速度加快并朝大型化和小型化發展 產品的系列化、成套化、多品種化成為主流。（4） 按裝載方式不同分類按裝載方式不同可以分為前卸式、后卸式、側卸式和回轉式。③ 液壓傳動 用柴油機帶動液壓泵產生高壓油，并通過控制系統和油管帶動液壓馬達使車輪轉動。主要缺點是操縱復雜而且費力，離合器和變速箱壽命較低。 裝載機的分類裝載機一般按以下特點來分類：（1） 按行走裝置不同分按行走裝置不同可以分為輪胎式和履帶式兩種。（8） 最大掘起力 指鏟斗切削刃的底面水平并高于底部基準平面20mm 時，操縱提升液壓缸或轉斗液壓缸在鏟斗切削刃最前面一點向后100mm處產生的最大向上鉛垂力， 單位為 kN 。單位為 kw。裝載機具有作業速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優點，因此成為工程建設中土石方施工的主要機種之一，對于加快工程建