機械電子工程畢業(yè)論文設計-裝載機三維參數化造型設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 定位（ GPS）電子控制系統(tǒng)，使作業(yè)裝置定位快速、穩(wěn)定、精確，極大地提高了多機聯(lián)合作業(yè)的工作效率。在裝載機上還可安裝先進的衛(wèi)星通訊與控制裝置，對裝載機進行全方位的信息管理。此外在地下礦井惡劣的施工條件下已出現(xiàn)了無人駕駛的遙控裝載機 。 2．靜液壓技術在裝載機上的應 用 國外裝載機最新技術發(fā)展的另一個顯著特點是靜液壓驅動得到越來越普遍的應用 ,其傳動效率比液力機械驅動高出十幾個百分點。近年來世界上各主要裝載機制造企業(yè)的發(fā)動機功率在 70kW 以下的小型裝載機基本上都采用了靜液壓驅動。采用了靜液壓驅動后泵與馬達基本上都是變量的 ,且泵的出油方向可變 ,不但傳動效率高 ,而且還可非常方便地實現(xiàn)電液變速操縱的電子控制 ,與動力分配很好地配合 ,保證在各種速度下得到盡可能大的牽引力 ,達到最佳的高效節(jié)能效果 ,同時還可采用液壓制動。靜液壓制動理論上是無磨損的 ,因而減少了制動系統(tǒng)的維護保養(yǎng) ,提高了制 動的可靠性。 采用靜液壓傳動后整機布置也發(fā)生了變化 ,驅動馬達通過一個簡單的傳動箱固定在后橋上 ,傳動箱另一端用傳動軸與前橋相連 ,發(fā)動機橫置。圖 11為卡特彼勒公司的 906小型靜液壓傳動裝載機 ,由于發(fā)動機橫置、后懸非常短且為大斜角 ,駕駛員的后視野非常好 ,提高了機動靈活性及作業(yè)效率 [4][25]。 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 3 頁 圖 11[4] CAT906 靜液壓傳動裝載機 3．新系統(tǒng)、新結構 近年來，世界上一些主要裝載機制造企業(yè)如卡特彼勒、小松、瑞典沃爾沃都出現(xiàn)了一些新結構，駕駛室內的乘座、操縱等都完全按人機工程學精心設計制造，使駕駛 室視野開闊，舒適性達到了較完美的程度 [4]。駕駛室連同發(fā)動機罩等整個外觀都按美學精心設計制造，令人賞心悅目。同時，后罩設計成大傾角、整體式、可翻轉，既美觀又極其方便維護保養(yǎng)，且后視野良好。傳動系統(tǒng)方面，變速器普遍采用了電液換擋，極方便地實現(xiàn)電子控制。普遍采用了帶內藏濕式多片式制動器的驅動橋，加上全液壓制動系統(tǒng)，大大改善并提高了制動性能，減少了制動系統(tǒng)的維護保養(yǎng)，且大大延長了制動器的使用壽命。同時驅動橋可由用戶選擇配帶防滑差速器，提高惡劣條件下的通過性及作業(yè)性能 [24]。 國外先進的裝載機基本上都采用了負荷傳 感轉向系統(tǒng)，中大型為流量放大負荷傳感型。這種先進的轉向系統(tǒng)使整機獲得最佳動力性及燃油經濟性，在同樣作業(yè)效率下比不帶負荷傳感器的轉向系統(tǒng)減少燃料消耗 8%以上。 我國裝載機新技術現(xiàn)狀及展望 目前，國內各生產廠家沒有自己的拳頭產品，沒有自身的關鍵技術及強有力的技術創(chuàng)新隊伍，主導產品擋次低，企業(yè)負擔重，生產成本高。具體如下 1． 3t以下裝載機 3t以下產品主要以 ZL ZL1 ZL16為代表，還有一些利用拖拉機改裝的裝載機，主要與日益增多的農用運輸車輛配套使用。主要零部件均采用一般性能及質量的發(fā)動機 、驅動橋、變速箱、液壓件。技術較先進的靜液壓傳動產品，液壓件國內不易配套，產品成本居高不下，制約了該類產品在國內的發(fā)展。 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 4 頁 2． ZL30裝載機 ZL30 裝載機主要生產廠家有成工、常林、徐工、宜工、山工等。該產品零部件配置較零亂，生產廠家具有自制的橋箱，風格各具特色，質量及性能上相對穩(wěn)定，技術先進性一般。徐工最近開發(fā)的 ZL30F 裝載機，采用電控換擋變速箱，使 3t級裝載機技術有了新的突破。 3． ZL40/ZL50 裝載機 主要裝載機生產廠家均擁有該產品。第一代產品十年來延續(xù)至今，全國幾乎使用同一套圖紙，有些技術力量 薄弱的廠家，仍把其當作主導產品推向市場。第二、三代產品主要是對工作裝置進行優(yōu)化，改變外觀造型。如柳工 ZL40B/ZL50C、徐工 ZL40E/ZL50E。第四代產品是在第三代的基礎上，進一步優(yōu)化整機的性能及配置，電控箱、濕式制動器等新技術得到應用，并形成了各企業(yè)的專有技術及專利技術，使產品以嶄新的面貌推向市場。 4． ZL60及 6t 以上裝載機 6t以及 6t以上的裝載機，這是國內潛在市場最大的產品， 1998 年以前大多數生產廠家均開發(fā)了 ZL60裝載機，但由于受傳動件的制約， ZL60裝載機沒能成功的推向市場。在 1999年北京國際工程機械博覽會上，各廠家推出了新一代 ZL60裝載機，多數廠家選擇柳州 ZF 合資生產的箱或橋，液壓元件也有新配置，發(fā)動機可選用斯太爾或上柴 6121（ Cat3306），整機可靠性得到很大提高，給國內大噸位裝載機帶來發(fā)展機遇 [5][27]。 國內輪式裝載機發(fā)展趨勢 國產輪式裝載機正在從低水平、低質量、低價位、滿足功能型向高水平、高質量、中價位、經濟實用型過渡。從仿制仿造向自主開發(fā)過渡，各主要生產廠家不斷進行技術投入，采用不同的技術路線，在關鍵部件及系統(tǒng)上技術創(chuàng)新，擺脫了產品設計雷同、無自己特 色和優(yōu)勢的現(xiàn)狀，從低水平的無序競爭的怪圈中脫穎而出，成為裝載機行業(yè)的領先者 [4]。 1．大型和小型輪式裝載機，在近幾年的發(fā)展過程中，受到客觀條件及市場總需求的限制。競爭最為激烈的中型裝載機更新速度將越來越快。 2． 根據各生產廠家的實際情況，重新進行總體設計，優(yōu)化各項性能指標，強化結構件的強度及剛度，使整機可靠性得到大步提高。 3． 細化系統(tǒng)機構。如動力系統(tǒng)的減振、散熱系統(tǒng)的結構優(yōu)化、工作裝置的性能指標優(yōu)化及各鉸點的防塵、工業(yè)造型設計等。 4． 利用電子技術及負荷傳感器技術來實現(xiàn)變速箱的自動換擋及液壓變量系統(tǒng)的應 用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機的作業(yè)成本。 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 5 頁 5． 提高安全性、舒適性。駕駛室逐步具備 FOPSamp。ROPS 功能，駕駛室內環(huán)境將向汽車方向靠攏，方向盤、座椅、各操縱手柄都能調節(jié)，使操作者處于最佳位置操作。 6． 降低噪聲和排放，強化環(huán)保指標。隨著人們環(huán)保意識的增強，降低裝載機的噪聲和排放的工作已經迫在眉睫，工廠建設機械若不符合排放標準，將要被限制在該地區(qū)銷售。 7． 廣泛利用新材料、新工藝、新技術，特別是機、電、液一體化技術，提高產品的壽命和可靠性。 8． 最大限度地簡化維修，盡量減少保養(yǎng)次數和維修時間，增大維修空間 ，普遍采用電子監(jiān)視及監(jiān)控技術，進一步改善故障診斷系統(tǒng)，提供司機排除問方法。 總之，我國裝載機將進一步向微電子技術方向發(fā)展，外觀造型及制造將更加美觀，但在技術質量上即可靠性方面還未得到根本解決。因此各制造企業(yè)在采用、發(fā)展先進技術的同時應花大力氣迅速、徹底地解決可靠性問題，這樣才能在加入WTO 后與國外大公司先進產品進行競爭，才能使我國裝載機大批量進入國際市場。 論文研究的主要內容 隨著我國加入 WTO組織和西部大開發(fā)的進程，及水電、港口、公路等基礎設施建設項目的增多，國外先進工程機械先后涌入中國市場，我國 工程機械設施同時面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。 方便的裝載機械能夠為企業(yè)、工廠、工程節(jié)省大量的人力物力，裝載機的優(yōu)良設計和不斷改進成為裝載機機械設計研究人員和工廠所關注的課題。 本文主要研究的內容有： 第 1章：綜述國內外裝載機技術狀況，提出本文研究的目的和意義。 第 2章：簡單介紹了裝載機的功能、分類和主要技術參數，并簡紹了輪式裝載機的工作工況。 第 3章： 對輪式裝載機的工作裝置、液壓系統(tǒng)、行走系統(tǒng)和駕駛室這四個主要部件進行分析和設計。 第 4章：應用 SolidWorks 2022軟件對裝載機進行了 3D設計。 第 5章 ：對結論的總結和未來的工作展望。 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 6 頁 第 2 章 裝載機概述 裝載機簡介 工程機械是工程施工所用的機械設備的統(tǒng)稱，廣泛用于建筑工程、道路交通、礦山等行業(yè)，因此也稱為建設機械。工程機械大致可分為 :挖掘機械，鏟土運輸機械，工程起重機械，機動工業(yè)車輛，壓實機械，路面機械，樁工機械，混凝土機械，鋼筋加工機械，軍用工程機械，鑿巖機械與氣動工具等類型 [6]。隨著工程項目逐漸向高難度、高空間、大規(guī)模、快進度等方面發(fā)展，越來越多的工程施工離不開工程機械的參與。 裝載機是工程機械中的一大種類，主要用于土石方施工，屬于鏟土 運輸類機 械。 裝載機 的用途 裝載機 是 通過安裝在前端一個完整的鏟斗支承結構和連桿，隨機器向前運動進行裝載或挖掘，以及提升、運輸和卸載的自行式履帶或輪胎機械 [7]。 裝載機的用途很多，適用面廣，主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。在道路，特別是在高等級公路施工中，裝載機用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場的集料與裝料等作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進行推土、起重以及其他物料如木材的裝卸作業(yè)等。 裝載機的作業(yè)對象主要是：各種土壤、砂石料、灰料以及其 他筑路用散料物料等。 正是由于裝載機的用途廣，以及具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優(yōu)點，因此它成為工程建設中土石方施工的主要機種之一，對于減輕勞動強度，加快工程建設速度，提高工程質量，降低工程成本都發(fā)揮著重要的作用，是現(xiàn)代機械化施工中不可缺少的裝備之一 [8]。 裝載機的分類 裝載機一般按一下特點來分類： 1．按行走裝置不同分類 按行走裝置不同可以分為輪胎式和履帶式兩種。由于國產履帶式裝載機多是在推土機基礎上形成及國外使用和生產的絕大多數是輪胎式裝載機，又因為這兩類裝載機除行走裝置不同外 ，其他系統(tǒng)和構造大體相似，所以本論文以講述輪胎式裝載機為主。 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 7 頁 2．按使用場合不同分類 按使用場合不同分為露天用裝載機和井下用裝載機（鏟運機）。鏟運機結構簡單。國內外生產和使用的裝載機絕大多數是露天的輪式裝載機，井下用鏟運機是根據井下巷道的工作條件，對發(fā)動機的排污和消聲，整機高度和工作裝置以及駕駛操作系統(tǒng)的布置等提出特殊要求后，在露天用裝載機基礎上變型設計而成的。 3．按傳動形式不同分類 按傳動形式不同可以分為機械傳動、液力機械傳動、液壓傳動和電傳動四種。 (1)機械傳動 在國內僅用于斗容量為 裝載機，它一般直接 采用汽車或拖拉機的傳動裝置，即離合器和變速器。具有低成本、傳動效率高、可拖動、維修方便等優(yōu)點。 主要缺點是操縱復雜且費力，離合器和變速箱壽命較低。 (2)液力機械傳動 它是輪式裝載機的主要傳動形式。這是因為液力機械傳動取消了機械傳動中的離合器而換用液力變矩器，取消了人力換擋變速箱而換用了動力換擋變速箱。這樣變矩器能吸收在作業(yè)時傳給傳動系統(tǒng)的沖擊和震動，故能平穩(wěn)地插入料堆，并可隨外界載荷變化自動調速，不會因為超載而使發(fā)動機熄火 ，而且可在不停車情況下進行換擋，操縱輕便，工作可靠性高。主要缺點是功 率損失較大，傳動效率較低，成本較高，結構復雜，維修不便。大中型裝載機都采用液力機械傳動。輪式裝載機的液力變矩器有一下四種： ； ； ； 。 我國液力機械傳動輪式裝載機的生產已形成一個系列，定型生產斗容量為～ ，其額定載重量為 1～ 7t。即 ZL10型、 ZL15型、 ZL29型、ZL25 型、 ZL30 型、 ZL40 型、 ZL45 型、 ZL50 型、 ZL70 型、 ZL1600 型、等 10 余種機型， 20余個變型產品。 (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(tǒng)和油管帶動液壓馬達使車輪轉動。這種傳動方式省去了一系列的零件，簡化了傳動系統(tǒng)，使整機質量減輕，并可在一定范圍內實現(xiàn)無級調速，使傳動更加平穩(wěn)，但他的啟動性差，性能良好的液壓元件 昂貴，壽命也較低，故在裝載機中的使用受到限制，目前只用在小型裝載機上。但隨著液壓技術的發(fā)展，液壓元件質量不斷提高和成本不斷降低，液壓傳動將會越來越多地在中小型裝載機上使用。 (4)電傳動 由柴油機驅動交流發(fā)電機發(fā)電，以此來驅動裝在車輪上的直流電動機，然后通過輪邊減速帶動車輪轉動，這樣 也省去了一系列傳動零件，可實現(xiàn) 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 8 頁 無級調速。這種傳動檢查方便， 維修簡單，工作可靠。缺點是電機設備質量大，費用高，目前只在大型裝載機上使用這種傳動形式。 此外，國內還有采用變矩離合器傳動的形式。這種形式目前只在 DC10 型裝載機上采用，它的動力傳動系統(tǒng)是由變矩器、干式離合器和手動滑移齒輪式變速器所組成。 4． 按裝載方式不同分類 按裝載方式不同分為前卸式、后卸式、側卸式 和回轉式。輪式轉載機基本上都是前卸式。 5． 按轉向方式不同分類 按轉向方式不同可分為整體式和鉸鏈式。前者利用偏轉后輪或前輪轉向， 或者同 時偏轉前后輪，后者采用鉸接車架，利用前后車架之間的相對偏差進行轉向。國產 ZL系列輪式裝載機