ZL50裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)

1、TOC o 1-5 h z摘要1AbstactII HYPERLINK l bookmark3 第一章前言1 HYPERLINK l bookmark5 選題來(lái)源及目的意義1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1本文的主要工作3第二章裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)概述4 HYPERLINK l bookmark7 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)概述4結(jié)構(gòu)型式選擇4本章小結(jié)6第三章鏟斗的設(shè)計(jì)7鏟斗設(shè)計(jì)要求7鏟斗斗型的結(jié)構(gòu)分析7切削刃的形狀7鏟斗的斗齒8鏟斗的側(cè)刃8斗體形狀8鏟斗基本參數(shù)的確定8斗容的計(jì)量11幾何斗容（平裝斗容）11額定斗容（堆裝斗容）12本章小結(jié)13第四章工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)14機(jī)構(gòu)分析14設(shè)

2、計(jì)方法15尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)的圖解法15確定坐標(biāo)系15畫鏟斗圖15確定動(dòng)臂的長(zhǎng)度16確定動(dòng)臂和鏟斗的鉸接點(diǎn)B17確定動(dòng)臂和機(jī)架的鉸接點(diǎn)A17確定動(dòng)臂和搖臂的鉸接點(diǎn)E18確定連桿和鏟斗和搖臂的兩個(gè)鉸接點(diǎn)C、D18確定舉升油缸和動(dòng)臂和機(jī)架的鉸接點(diǎn)H及M點(diǎn)20確定動(dòng)臂油缸的鉸接位置及動(dòng)臂油缸的行程21動(dòng)臂油缸的鉸接位置21動(dòng)臂油缸行程I的確定22H大卸載高度和最小卸載距離2-3本章小結(jié)23第五章工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算25.1計(jì)算位置25外載荷的確定25工作裝置的受力分析27工作裝置的強(qiáng)度校核295.4.1水平偏載295.4.2垂直偏載31工作裝置的強(qiáng)度校核33動(dòng)臂33鉸銷36連桿37搖臂38本章小結(jié)41第六章

3、裝載機(jī)工作裝置中油缸作用力的確定42裝載機(jī)油缸作用力分類42轉(zhuǎn)斗油缸的選擇43動(dòng)臂油缸的選擇46轉(zhuǎn)斗油缸和動(dòng)臂油缸被動(dòng)作用力的確定47本章小結(jié)47第七章工作裝置的限位機(jī)構(gòu)48鏟斗轉(zhuǎn)角限位裝置48動(dòng)臂升降的自動(dòng)限位機(jī)構(gòu)49本章小結(jié)49第八章工作裝置的液壓系統(tǒng)50液壓系統(tǒng)概述50液壓系統(tǒng)的工作原理50動(dòng)臂液壓缸工作回路50轉(zhuǎn)斗液壓缸工作回路50自動(dòng)限位裝置50轉(zhuǎn)向液壓缸工作回路51鏟斗液壓基本回路51液壓元件及油路分析51液壓系統(tǒng)的組成51油路分析52本章小結(jié)53 HYPERLINK l bookmark15 第九章全文總結(jié)54 HYPERLINK l bookmark17 結(jié)論54不足和展望54

4、參考文獻(xiàn)56致謝57ZL50輪式裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)摘要輪式裝載機(jī)是以輪胎式拖拉機(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。裝載機(jī)的工作裝置由鏟斗、連桿、搖臂、動(dòng)臂、轉(zhuǎn)斗油缸、舉升油缸組成，裝載機(jī)的工作裝置的合理性直接影響裝載機(jī)的生產(chǎn)效率、工作負(fù)荷、動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)特性等。本文參閱了大量的裝載機(jī)設(shè)計(jì)的參考書，選擇反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)形式作為所設(shè)計(jì)的裝載機(jī)的工作裝置的結(jié)構(gòu)。本文根據(jù)任務(wù)書中的要求，利用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算確定鏟斗的結(jié)構(gòu)參數(shù)，裝載機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)上，利用圖解法確定動(dòng)臂和鏟斗、搖臂、機(jī)架，連桿和鏟斗和搖臂等各個(gè)鉸接點(diǎn)的位置，然后文中對(duì)鏟斗的一種典型的受力方式進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并對(duì)工作裝置

5、的各個(gè)部件的強(qiáng)度進(jìn)行校核。最后文中對(duì)裝載機(jī)的工作裝置的限位機(jī)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，最后利用AutoCAD對(duì)裝載機(jī)工作裝置的各零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：輪式裝載機(jī)，工作裝置，結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)第一章前言課題來(lái)源及目的意義裝載機(jī)屬于鏟土運(yùn)輸機(jī)械類，是一種通過(guò)安裝在前端一個(gè)完整的鏟斗支撐結(jié)構(gòu)和連桿，隨機(jī)器向前運(yùn)動(dòng)進(jìn)行裝載或挖掘，以及提升、運(yùn)輸和卸載的自行式履帶或輪胎機(jī)械。ZL系列輪式裝載機(jī)是一種高效率的工程機(jī)械，具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)，性能可靠，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，操縱方便等優(yōu)點(diǎn)。廣泛使用于礦山，建筑工地，道路修建，水利工程，港口，貨場(chǎng)，電站以及其他工業(yè)部門，進(jìn)行裝載，推土，鏟挖，起重，牽引等多種作業(yè)。對(duì)加快工

6、程建設(shè)速度減輕勞動(dòng)強(qiáng)度提高工程質(zhì)量降低工程成本都發(fā)揮著重要作用，因此近幾年來(lái)無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外裝載機(jī)品種和產(chǎn)量都得到迅速發(fā)展，成為工程機(jī)械的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。作為一種復(fù)雜的工程機(jī)械，輪式裝載機(jī)的零部件多，運(yùn)動(dòng)方式多，須從系統(tǒng)層面評(píng)價(jià)其性能的優(yōu)劣。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們認(rèn)識(shí)到即使傳統(tǒng)的技術(shù)手段使得裝載機(jī)中的每個(gè)零部件都是最優(yōu)的，并不能保證整個(gè)裝載機(jī)工作裝置的性能是最好的，即系統(tǒng)整機(jī)的優(yōu)化不是所有部件優(yōu)化的簡(jiǎn)單疊加。裝載機(jī)的工作裝置設(shè)計(jì)還存在許多有別于其它機(jī)械行業(yè)的特點(diǎn)，其中最重要的一點(diǎn)是它涉及的學(xué)科很多，包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)、流體傳動(dòng)、機(jī)電控制、熱力學(xué)、人機(jī)工程學(xué)和美學(xué)等。裝載機(jī)的工作裝置的合理性直

7、接影響裝載機(jī)的生產(chǎn)效率、工作負(fù)荷、動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)特性、不同工況下的作業(yè)效果、工作循環(huán)時(shí)間、外形尺寸和發(fā)動(dòng)機(jī)功率等。傳統(tǒng)的裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)，是利用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算校核，從而確定工作裝置的各零部件的重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并利用軟件進(jìn)行建模和仿真完成的。現(xiàn)代工程作業(yè)對(duì)要求裝載機(jī)具有較高的工作效率和較好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性，而這些在很大的程度上取決于裝載機(jī)的工作裝置的結(jié)構(gòu)性能，因此對(duì)裝載機(jī)的工作裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)尤為重要1。國(guó)內(nèi)裝載機(jī)起步較晚，按照其發(fā)展歷程，大致分為以下三個(gè)階段：仿制階段、引進(jìn)發(fā)展階段、自主研發(fā)及創(chuàng)新階段。隨著企業(yè)技術(shù)投資的不斷增加以及校企聯(lián)合攻關(guān)研究的不斷深入，國(guó)產(chǎn)裝載機(jī)正從低水

8、平、低質(zhì)量、低價(jià)位向高水平、高質(zhì)量、中價(jià)位過(guò)渡，從無(wú)序的同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)向技術(shù)性差異化過(guò)渡，從仿制仿造向自主研發(fā)過(guò)渡。主要體現(xiàn)在以下幾方面：各個(gè)生產(chǎn)廠家結(jié)合實(shí)際情況，重新進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)法、有限元分析法使用于整機(jī)或部件設(shè)計(jì)，優(yōu)化了各項(xiàng)性能指標(biāo)，強(qiáng)化了整機(jī)的強(qiáng)度和剛度，有效地降低了整機(jī)的操作重量，增加了整機(jī)的靈活性。目前我國(guó)裝載機(jī)的研究設(shè)計(jì)水平有了很大的發(fā)展和提高，取得許多成果，然而和國(guó)外同類產(chǎn)品相比，仍存在著有一定的差距。目前國(guó)內(nèi)裝載機(jī)工作裝置大多采用反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)，因它具有掘起力大、高位自動(dòng)放平、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的適用性。國(guó)外輪式裝載機(jī)技術(shù)在經(jīng)歷了五六十年的發(fā)展后，到20世紀(jì)90年代

9、中末期已達(dá)到相當(dāng)高的水平。信息技術(shù)的飛速發(fā)展又給裝載機(jī)技術(shù)的發(fā)展插上了飛躍的翅膀，基于微電子技術(shù)和信息技術(shù)的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、司機(jī)輔助操作系統(tǒng)、柴油機(jī)電腦控制裝置、電子計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、電子自動(dòng)換擋變速控制系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能系統(tǒng)已廣泛使用于裝載機(jī)的設(shè)計(jì)、計(jì)算操作控制、檢測(cè)監(jiān)控、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和維修服務(wù)等各個(gè)方面，使國(guó)外裝載機(jī)在原來(lái)的基礎(chǔ)上更加精制；其自動(dòng)化程度也得以提高，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率；改善司機(jī)的作業(yè)環(huán)境，提高作業(yè)舒適性；降低噪聲、振動(dòng)和排污量，保護(hù)自然環(huán)境；最大限度地簡(jiǎn)化維修、降低作業(yè)成本，使其性能、安全性、可靠性、使用壽命和操作性能在很大的程度上得到提高。根據(jù)現(xiàn)代工程作業(yè)的，應(yīng)開(kāi)發(fā)性能優(yōu)

10、良的裝載機(jī)，如斗容量大、大功率發(fā)動(dòng)機(jī)、掘起力大、側(cè)翻載荷大、牽引力大、廢氣排放少的環(huán)保型裝載機(jī)，應(yīng)開(kāi)發(fā)機(jī)、電、液一體化技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)等高端的裝載機(jī)，應(yīng)開(kāi)發(fā)作業(yè)可靠性好、安全性高、舒適性好的產(chǎn)品，一機(jī)多用的產(chǎn)品。不斷提升產(chǎn)品技術(shù)含量、運(yùn)用新型結(jié)構(gòu)、最大限度地滿足市場(chǎng)需求，體現(xiàn)了國(guó)外裝載機(jī)的設(shè)計(jì)思想。根據(jù)物料密度的不同，設(shè)計(jì)了不同結(jié)構(gòu)和不同容量的鏟斗，再配以強(qiáng)度、耐磨性、插入性優(yōu)化組合的不同斗齒，滿足了不同的作業(yè)工況。為適應(yīng)不斷加高的車廂，各個(gè)生產(chǎn)廠商相繼推出了中高卸、高卸、超高卸工作裝置，擴(kuò)大了工作裝置的工作范圍。通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，從六連桿機(jī)構(gòu)到特殊八連桿機(jī)構(gòu)所配置的快換

11、裝置，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的快速裝卸及液壓軟管的自動(dòng)連接，相關(guān)工作在司機(jī)室通過(guò)操縱手柄即可快速完成，提高了作業(yè)的多用性和適應(yīng)性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，工作裝置除Z型連桿機(jī)構(gòu)外，還推出了平行八桿機(jī)構(gòu)、沃爾沃公司的TP連桿機(jī)構(gòu)以及卡特彼勒公司的Versa連桿機(jī)構(gòu)，增加了工作裝置的種類。安全、舒適、環(huán)保、節(jié)能體現(xiàn)了以人為本的設(shè)計(jì)理念。配備了防滾翻、防落物并經(jīng)降噪處理的全封閉防紫外線駕駛室，按人機(jī)工程學(xué)原理設(shè)計(jì)的全方位懸浮式可調(diào)司機(jī)座椅，工作裝置的乘坐舒適控制系統(tǒng)，提高了車輛在凸凹路面的行駛性和駕駛舒適性，減少了司機(jī)的疲勞。低轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的使用、混合動(dòng)力的成功研發(fā)、不斷改進(jìn)的電噴裝置以及新型降噪材料和降噪裝置的使用，進(jìn)

12、一步降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放量及機(jī)外輻射噪聲。綜上所述，未來(lái)裝載機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是以人為本的設(shè)計(jì)理念，廣泛使用微電子技術(shù)和信息技術(shù)，對(duì)控制系統(tǒng)的集成化和模塊化，進(jìn)一步簡(jiǎn)化操作和提升整機(jī)性能；節(jié)能、環(huán)保動(dòng)力裝置的研發(fā)，將使得司機(jī)的工作環(huán)境舒適性能大大改善，并提高工作效率2。本課題是根據(jù)ZL50輪式裝載機(jī)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行的總體方案的設(shè)計(jì)。為提高裝載機(jī)整體性能和工作效率，對(duì)輪式裝載機(jī)的工作裝置的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，強(qiáng)度校核進(jìn)行了深入的分析。本文的主要研究?jī)?nèi)容為：（1）根據(jù)任務(wù)書中的結(jié)構(gòu)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，利用經(jīng)驗(yàn)公式確定鏟斗的形狀和結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)；（2）確定動(dòng)臂長(zhǎng)度、形狀和車架的鉸接位置；確定動(dòng)臂油缸的

13、鉸接位置及動(dòng)臂油缸的行程；圖2.1裝載機(jī)工作裝置（a）有鏟斗托架式（b）無(wú)鏟斗托架式1鏟斗2托架3轉(zhuǎn)斗油缸4一連桿5一動(dòng)臂6一動(dòng)臂油缸7一搖臂鏟斗用以鏟裝物料；動(dòng)臂和動(dòng)臂油缸的作用是提升鏟斗并使之和車架連接；轉(zhuǎn)斗油缸通過(guò)搖臂一連桿（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、搖臂一一連桿或托架）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)使鏟斗第九章全文總結(jié)9.1結(jié)論本次對(duì)ZL50輪式裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)中，鏟斗，工作裝置各部分的鉸接位置以及強(qiáng)度校核是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，這些部分的設(shè)計(jì)工

14、作主要包括以下步驟：（1）根據(jù)任務(wù)書中給出的裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)，參考同類機(jī)型的鏟斗形狀，通過(guò)計(jì)算校核，確定鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑、斗底長(zhǎng)度、后斗底長(zhǎng)度等結(jié)構(gòu)參數(shù)，最后通過(guò)計(jì)算確定鏟斗的幾何斗容和額定斗容，和任務(wù)書中給定的斗容進(jìn)行比較可知鏟斗的參數(shù)設(shè)計(jì)符合要求。（2）在工作裝置的結(jié)構(gòu)選擇上，本文參照了多種裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)形式，選擇反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)，運(yùn)用圖解法確定動(dòng)臂長(zhǎng)度、形狀及和車架的鉸接位置，然后確定動(dòng)臂油缸的鉸接位置及動(dòng)臂油缸的行程，在此基礎(chǔ)上對(duì)連桿機(jī)構(gòu)（由動(dòng)臂、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂等組成）進(jìn)行設(shè)計(jì)。（3）本文首先分析了裝載機(jī)在工作時(shí)鏟斗的六種典型的受力方式，然后選取其中受力最大的一種情況，

15、對(duì)這種情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，通過(guò)計(jì)算校核，確定動(dòng)臂、連桿、搖臂和鉸銷的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)。（4）根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，得到裝載機(jī)工作裝置各部分的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)，運(yùn)用AutoCAD繪制裝載機(jī)的工作裝置圖和各部分的零件圖和裝配圖。（5）對(duì)裝載機(jī)的工作裝置的限位機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)工作原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。本次設(shè)計(jì)從ZL50輪式裝載機(jī)的工作裝置的基本結(jié)構(gòu)和對(duì)已有的經(jīng)驗(yàn)公式的分析入手，通過(guò)合理的機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性和受力分析，完成了裝載機(jī)工作裝置各部分的鉸接位置和結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)，并利用AutoCAD軟件對(duì)工作裝置進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而完成了對(duì)裝載機(jī)的工作裝置的設(shè)計(jì)。9.2本文雖然已經(jīng)完成了一些內(nèi)容，但相對(duì)于裝載機(jī)整機(jī)復(fù)雜的程度，上述工作尚有一些不足和需要完善的地方，有必要從以下幾方面作進(jìn)一步的工作：（1）在對(duì)工作裝置的各鉸接部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，僅僅參考同類機(jī)型的數(shù)據(jù)，并運(yùn)用圖解法來(lái)確定各鉸接點(diǎn)的位置，而沒(méi)有利用相