ZL05裝載機總體及其工作裝置設(shè)計,ZL05裝載機總體及其工作裝置設(shè)計,zl05,裝載,總體,整體,及其,工作,裝置,設(shè)計 中文摘要 裝載機是工程機械的主要機種之一，作業(yè)效率高，本次設(shè)計的題目是ZL05裝載機總體及其工作裝置設(shè)計，此設(shè)計的主要內(nèi)容如下： 裝載機總體計算及分析，包括發(fā)動機參數(shù)選擇，整機性能參數(shù)確定，總體參數(shù)評價，裝載機鏟裝阻力的計算，整機的自重及橋荷分配，最大牽引力計算，最大爬坡度計算。 裝載機總體中工作裝置設(shè)計，包括鏟斗斗型的選擇，鉸點位置確定，動臂、搖臂、拉桿長度和截面形狀確定，工作裝置受力分析及校核強度，各鉸銷強度校核，拉桿穩(wěn)定性計算。 液壓系統(tǒng)的分析與計算，包括工作液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)及壓力計算，油缸所需流量計算，油泵的選擇，液壓件的選擇，轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的最小轉(zhuǎn)彎半徑，轉(zhuǎn)向阻力及工作壓力計算。 前后車架的鉸接力式及工藝要求。 此外，還在ADAMS中建立了此裝載機工作裝置的模型并進行了運動仿真，并且測出了其最大卸載高度和斗尖的位移﹑速度﹑加速度曲線。 關(guān)鍵詞 總體設(shè)計 工作裝置 液壓系統(tǒng) 車架 外文摘要 Title the whole design of the loader ZL05 Abstract Loader is one of the main models of the engineering machines. The homework efficiency is high. The topic of this design is the total and its work equip of the loader ZL05. The main contents of this design is as follows: The total calculation and analysis of the loader. It includes the choice of launch the machine parameter, the assurance of the whole machine function parameter, the choice of the theories leads characteristic parameter, the analysis of the theories leads characteristic parameter, the calculation of the theories leads characteristic parameter, the evaluation of the total parameter ,the calculation that the machine spade packs resistance, the whole machine of self-respect and the bridge lotus allotment, the calculation of the biggest lead the dint, the calculation of the biggest climb a slope. The design of work equip, including the choice of the spade type, the assurance of orders' position, the assurance of the length to moving arm,shake arm and pulling the pole, the assurance of cutting the noodles shape, working equip's analysis by dint and the school check strength, the calculation of the pulling pole stability . The analysis and calculation of the liquid presses system, including the work liquid to press the system design parameter and the pressure calculation, the discharge calculation of the oil urn's needing, the choice of the oil pump, the choice of the liquid presses, the calculation of changing direction a liquid to press system of minimum turn radius, change direction resistance and work a pressure. The front and back car connects and craft request. In addition, I build up the model of this loader's work device in ADAMS and carry on sport to imitate really, I also test to find out its biggest the unloaded height and the curve of spade point's moving﹑velocity and acceleration. Keywords the total calculation and analysis work equip the liquid presses system car connects 目 錄 第一章 引言 1 1.1 設(shè)計任務(wù)和基本要求 1 1.2 主要部件結(jié)構(gòu)形式 1 1.3 主要技術(shù)參數(shù) 1 第二章 總體設(shè)計 3 2.1 基本結(jié)構(gòu)原理圖 3 2.2 基本參數(shù)選取與確定 3 2.3 發(fā)動機 5 2.4 液壓系統(tǒng) 5 第三章 工作裝置設(shè)計 7 3.1 概述 7 3.2 鏟斗基本參數(shù)的確定 7 3.3 動臂設(shè)計 9 3.4 工作裝置強度計算 12 第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 30 4.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析及計算 30 4.2 轉(zhuǎn)斗、動臂液壓缸的選取 33 4.3 液壓系統(tǒng)評價 40 第五章 車架設(shè)計 41 5.1 前車架的設(shè)計 41 5.2 后車架設(shè)計 42 5.3 車架的連接 42 5.4 車架設(shè)計評價 42 第六章 工藝分析 44 6.1 零件工藝性分析 44 6.2 零件機械加工工藝文件 44 第七章 工作裝置仿真模型在ADAMS中的建立 46 7.1 在ADAMS中建立六連桿機構(gòu)動力學(xué)仿真模型 46 7.2 卸載高度的測量 51 7.3 六連桿裝載機鏟斗斗尖位移、速度、加速度的測量 52 結(jié)論 56 致謝 57 參考文獻 58 吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第一章 引言 1.1 設(shè)計任務(wù)和基本要求 為適應(yīng)工程施工，市政建設(shè)及農(nóng)用水利工地的砂石灰土等各種散裝物料的裝運需要，提出設(shè)計小型輪式裝載機的任務(wù)。 基本要求： ⑴以“GB3688.1—84”輪式裝載機的基本系數(shù)的要求為設(shè)計依據(jù)。 ⑵整機主要參數(shù)達到或超過我國同級別裝載機水平。 ⑶貫徹“三化”，方便生產(chǎn)，方便用戶。 ⑷力爭降低制造成本。 1.2 主要部件結(jié)構(gòu)形式 ⑴變速箱：小四輪拖拉機變速箱。 ⑵驅(qū)動橋：后橋驅(qū)動，小四輪拖拉機驅(qū)動橋。 ⑶離合器：小四輪拖拉機主離合器。 ⑷制動器：小四輪拖拉機制動器。 ⑸工作裝置：單板Z型反轉(zhuǎn)四連桿機構(gòu)，單搖臂、臥式動臂油缸。 ⑹車架：鉸接式車架，全部鋼板式焊接。 ⑺轉(zhuǎn)向器：擺線轉(zhuǎn)子式全液壓轉(zhuǎn)向器。 ⑻輪胎：T.50—16。 1.3 主要技術(shù)參數(shù) 型號：ZL05 額定裝載質(zhì)量(kg)： 500 額定斗容量(m3)： 0.25 最大卸載高度(mm)： 大于1900 相應(yīng)卸載距離(mm)： 大于800 軸距(mm)： 1540 輪距(mm)： 1150 最小離地間隙(mm)： 245 車速(km／h)： 前進： V1=1.9, V2=4.4 V3=5.97, V4=7.1 V5=13.9, V6=22.2 后退： VR1=4.58 掘起力（KN）： 1100 最大牽引力（N）： 9000 發(fā)動機額定功率(kW)： 15 機重（kg）： 1800 61 第二章 總體設(shè)計 2.1 基本結(jié)構(gòu)原理圖 圖2-1 基本結(jié)構(gòu)原理圖 2.2 基本參數(shù)選取與確定 ⒈額定斗容：0.25m3，根據(jù)物料比重范圍可加大，一般取0.25～0.29 m3之間。 ⒉額定載重：500㎏。 ⒊最大卸載高度：1900mm，此高度滿足CA141以下車輛滿載要求。 ⒋卸載距離：800mm，能滿足CA141卡車要求。 ⒌最大卸載角：地面與最高卸載位置均應(yīng)達到45°，以滿足小型裝載機的多用途要求。 ⒍動臂舉開時間：根據(jù)JB標(biāo)準，參照相近規(guī)格樣機，考慮到我國裝載機液壓系統(tǒng)的壓力范圍及元件（泵，閥，接頭等）的制造質(zhì)量確定。 動臂舉開：不大于5秒 動臂下落：不大于2.7秒 卸料時間：不大于1.6秒 ⒎行使速度 因采用小四輪拖拉機的傳動系統(tǒng)，所以速度范圍相同，即： 車速(km／h)： 前進： V1=1.9, V2=4.4 V3=5.97, V4=7.1 V5=13.9, V6=22.2 后退： VR1=4.58 ⒏越野性 最小離地間隙：0.245m，較高，通過性好 最大爬坡度：22° 最小轉(zhuǎn)彎半徑：3200mm 最大外形尺寸：3734×1350×2363mm。（為獲得較好的通過性及緊湊的結(jié)構(gòu)外形，采用對比、差值方法，選取上述參數(shù)） ⒐主要尺寸及重量分布 ⅰ）軸距：1540mm ⅱ）輪距：1150mm 從整機靜態(tài)及動態(tài)穩(wěn)定性計算及通過性來確定上述參數(shù)。 ⅲ）由結(jié)構(gòu)布置及最小轉(zhuǎn)彎半徑來確定前后車架的鉸接位置，取中點偏前的方案。 ⅳ）整車重量：考慮到發(fā)動機功率儲備不大，機重取Q=1800㎏ 空載時 前橋：后橋=35％：65％ 滿載時 前橋：后橋=60％：40％ ⒑方向機采用擺線式液壓轉(zhuǎn)向器，可靠性好，適應(yīng)小型裝載機使用。 ⒒驅(qū)動方式：后橋驅(qū)動?？紤]到直接采用小四輪的傳動系，結(jié)構(gòu)簡單，降低制造成本，采用單橋驅(qū)動。不足之處：影響牽引力的發(fā)揮，但對額定載重量為500㎏的裝載機，發(fā)動機僅為15HP，基本可以滿足裝載散裝物料的要求。 ⒓變速箱：人力換檔變速箱。這種變速箱是靠操縱桿件及撥叉夾撥動齒輪，使不同齒輪嚙合，對嚙合換擋，換擋時，必須切斷動力，并且有沖擊。但其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，適用于小型機械傳動裝載。 2.3 發(fā)動機 型號：SD1100ND型 ?。┡P式、單缸、四沖程 ⅱ）缸徑×引程：100×115mm ⅲ）額定轉(zhuǎn)速及功率：2200r/min，11KW ⅳ）最大扭矩及轉(zhuǎn)速：450N?m，1600～1700r/min ⅴ）燃油消耗率：250.2KW/h ⅵ）凈重：185㎏ ⅶ）冷卻及啟動方式：冷凝，電啟動 2.4 液壓系統(tǒng) ⒈考慮到小型裝載機，柴油機功率不大，采用工作裝置和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)共泵的方案。選用齒輪泵：CB—G1025 q=25.4ml/r，η額=200rpm，nmax=3000rpm，P=16Mpa ⒉多路換向閥 額定壓力：P=16Mpa 額定流量：Q=63L/min 型號：DL —b15L—Tw—GL—GC ⒊油缸 動臂缸：HSGL01—50/28E—1101 鏟斗缸：HSGL01—63/35E—130r 轉(zhuǎn)向缸：HSGL01—40/22E—2801 系統(tǒng)壓力：P=12.5MPa 第三章 工作裝置設(shè)計 3.1 概述 裝載機的鏟掘和裝卸物料作業(yè)是通過工作裝置的運動實現(xiàn)的，裝載機的工作裝置是由鏟斗、動臂、搖臂、連桿及轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸組成。鏟斗與動臂及通過連桿或托架與轉(zhuǎn)斗油缸鉸接，用以裝卸物料；動臂與車架及與動臂油缸鉸接，用以升降鏟斗。鏟斗的翻轉(zhuǎn)和動臂的升降采用液壓操縱。 3.2 鏟斗基本參數(shù)的確定 3.2.1 Bg的確定 Bg要大于裝載機每邊輪胎寬度5～10cm，則 Bg=1374mm 3.2.2 回轉(zhuǎn)半徑R0 = 圖3-1 鏟斗基本參數(shù)簡圖 VP /VH =1.2 VP=1.2VH=0.3m3 VH =0.25 m3 B0=1346mm λg=1.4 λz =1.1 λk =0.12 λb=0.35 υ1=10° υ0=52° 則 R0=615mm 斗底長度lg： lg=（1.4～1.5R0=860mm 后斗壁長度lz： lz=1.1R0=676.5mm 擋板高度lk： lk=0.12R0=70mm 鏟斗圓弧半徑R1： R1=0.35R0=190mm 鏟斗與動臂鉸銷距斗底高度hg： hg=20mm 鏟斗側(cè)壁切削刃相對斗底的傾角α0： α0=60° 切削刃的切削尖角δ0： δ0=30° 3.2.3 鏟斗斗容的計算 圖3-2 斗容計算圖 ⑴幾何斗容 對于有擋板的鏟斗： VP=SB0－a2b 式中 B0=1346mm a=30mm b=595mm S=S梯形CDEB+SΔABG+ SΔGEF +S弧AGF =0.10+0.019+0.039 =0.158m2 VP =0.158×1.346+×0.032×0.595 =0.213m3 ⑵額定斗容 VH= VP +B0－（a＋c） =0.213+0.06-0.011 =0.262m 這與假設(shè)的參數(shù)基本一致，所選參數(shù)正確，無須改動。 3.3 動臂設(shè)計 3.3.1 動臂長度和形狀的確定 ⑴由已知條件： Hsmax=1900mm lsmin=832mm β=45° HA=1300mm 作圖如下： 圖3-3 動臂計算圖 ⑵動臂長度lD的確定 = 式中 =832mm =810mm =1900mm =1300mm = =1690mm 這與優(yōu)化設(shè)計所得1640相差不多。 ⑶動臂的形狀與結(jié)構(gòu)采用曲線型，斷面結(jié)構(gòu)型式為單板式，結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，但其強度和剛度低。 3.3.2 連桿機構(gòu)設(shè)計 ⒈設(shè)計要求：從保證理想的完成鏟掘、運輸及卸載作業(yè)要求出發(fā)，對連桿的設(shè)計提出下列要求： ⑴動臂從最低到最大卸載高度的提升過程中，保證滿載時鏟斗中的物料不撒落，鏟斗后傾角α的變化盡量?。ú怀^15°），鏟斗在地面時后傾角取α1=42°～46°，最大卸載高度通常取α’=47°～61°. ⑵在動臂提升高度范圍內(nèi)的任一位置，鏟斗的卸載角β≥45°，以保證能卸凈物料。 ⑶作業(yè)時與其它構(gòu)件無運動干涉。 ⑷使駕駛員工作方便安全，視野寬闊。 ⑸為保證連桿機構(gòu)具有較高的力傳遞效率，在設(shè)計連桿機構(gòu)的構(gòu)件尺寸時，應(yīng)盡可能使主動桿件與被動桿件所確定的傳動角在不超過90°的情況下盡量取大一些。 圖3-4 反轉(zhuǎn)式連桿機構(gòu)工作裝置 ⒉連桿尺寸鉸點位置的確定 連桿與鏟斗鉸點C的位置影響連桿的受力和轉(zhuǎn)斗油缸的行程。通常BC與鏟斗回轉(zhuǎn)半徑之間的夾角Ψ=92° a=0.14 lD=230mm 搖臂和連桿CD要傳遞較大的插入和轉(zhuǎn)斗阻力，彎曲搖臂的夾角一般不大于30°，搖臂與動臂的的鉸點E布置在動臂兩鉸點連線AB中部le偏上m處，設(shè)計時取le=（0.45～0.50）lD m=（0.11～0.18）lD e=（0.22～0.24）lD c=（0.29～0.32）lD 由此確定連桿CD的長度b，轉(zhuǎn)斗油缸與車架鉸接點的位置G及行程，則 la=280 lb =548 lc =464 m=318 e=352 b=570 3.4 工作裝置強度計算 3.4.1 工作裝置強度計算位置的確定 分析裝載機鏟掘運輸，提升及卸載等作業(yè)過程，發(fā)現(xiàn)裝載機在水平面上鏟掘物料時，工作裝置受力最大。 3.4.2 工作裝置典型工況的選擇及外載荷的確定 ⒈裝載機沿水平面運動，工作裝置油缸閉鎖，鏟斗插入料堆，此時認為物料對鏟斗的阻力水平作用在切削刃上。 ⒉鏟斗水平插入料堆足夠深度后，裝載機停止運動，向后轉(zhuǎn)斗或者提升動臂，此時認為鏟掘阻力垂直作用在切削刃上。 ⒊裝載機在水平面上勻速運動，鏟斗水平插入料堆一定深度后，邊插入邊轉(zhuǎn)斗或者邊插入邊提升動臂，此時認為物料對鏟斗的水平阻力和垂直阻力同時作用在切削刃上。 ⑴水平插入力Px的確定 Px=0.6×最大牽引力=0.6×9000=5400N ⑵掘起力 Pz=8820N 3.4.3 受力分析和強度計算 ⑴鏟斗受力分析 取鏟斗為分離體，受力如圖所示 圖3-5 鏟斗受力圖 已知數(shù)據(jù)列表如下（單位mm N） 表3-1 已知數(shù)據(jù) L1 L2 h1 h2 αc Px Pz GD 660 215 70 270 7° 5400 8820 450 由=0，得 ++﹣=0 =（++） =（5400×20+8820×660+450×215） =23.32kN = =23.32× =23.14kN = =23.32× =2.84kN 由=0，得 ﹣﹣﹢2﹢=0 =（﹢﹣） =（8820﹢450﹣2840） =6430N 由=0，得 ﹣2﹢=0 =（﹢） =（5400﹢23140） =14270N = = =15652N = = =19.9° 計算結(jié)果列表如下： 表3-2 節(jié)點 X z P α B 14270N 6430N 15652N 7° C 23140N 2840N 23320N 19.9° ⑵拉桿受力分析 拉桿為二力構(gòu)件，兩端受等值拉力 PD=PC=23320N αD=α=7° ⑶搖臂受力分析 取搖臂為分離體時，受力如圖所示： 圖3-6 搖臂受力圖 已知數(shù)據(jù)列表如下：單位（mm，N） 表3-3 L1 L2 h1 h2 αD αF PD 255 180 270 270 7° 17° 23320 由=0，得 （）﹣（）=0 = =×23320 =22437N = =22437× =21456.6N = =22437× =6560N ==23140N ==2840N 由=0，得 －＋－=0 =＋ =21456.6＋23140 =44596.6N 由=0，得 －＋－=0 =＋ =2840＋6560 =9400N = = =45576.5N = = =12° 計算結(jié)果列表如下（單位mm，N）： 表3-4 節(jié)點 x z P D 23140 2840 23320 19.9° E 44596.6 9400 45576.5 12° F 21456.6 6560 22437 17° ⑷動臂的受力分析 取動臂為分離體，其受力如圖所示： 圖3-7 動臂受力圖 由=0，得 －×（）－－－＋=0 = = =－73177.8N 與所設(shè)方向相反 = =73177.8× =68764.6N = =73177.8× =25028.3N 由=0，得 －＋＋=0 =－－ =44596.6－68764.6－14270 =18438N 由=0，得 －－＋－=0 =＋－ =6430＋9400－25028.3 =－9198.3N = = =20605.1N = = =26.5° 動臂受力列表如下（單位N，°）： 表3-5 鉸點 x z P α B 14270 6430 15652 7° E 44596.6 9400 45576.5 12° H 68764.6 25028.3 73177.8 20° A 18438 9198.3 20605.1 26.5° 3.4.4 動臂強度計算 圖3-8 動臂計算圖 ⑴內(nèi)力計算 根據(jù)上圖，計算各段內(nèi)力：軸力N，剪力Q和彎矩M 0—1段 N=－＋ =－14270×＋6430× =－8001N Q=－－ =－13452N =0 =－×15－×22 =－355.5 1—2段 N=－＋ =－14270×＋6430× =－8850N Q=－－ =－14270×－6430× =－15.6N ==355.5 =－×57－×42.5 =－14270×57－6430×42.5 =1086.7 2—3段 N=（－＋）－（－） =（－14270＋68764.6）－（6430－25028.3） =21715N Q=（－）＋（－） =28926N =＋8.5 =1086.7＋8.5×25028.3 =1107.7 3—4段 N=－ =6533.7N Q=（＋） =（18438＋9198.3）× =119542N =－65－68 =－1824 =＋30.8 =1541 內(nèi)力N、Q、M如下圖所示： 圖3-9 動臂N圖 圖3-10 動臂Q圖 圖3-11 動臂M圖 ⑵應(yīng)力計算 校核動臂I-I～IV-IV截面的強度，其截面位置和截面形狀由圖繪出： 圖3-12 動臂截面計算圖 截面面積F F=b·h=1.8h 截面抗彎模量 ==54h 拉應(yīng)力 = 彎曲應(yīng)力 = 最大應(yīng)力 =＋ 最大剪應(yīng)力 =1.5 安全系數(shù) = = 材料16Mn =32340N/cm2 =0.55=17787 N/cm2 ⑶分析 計算結(jié)果表明III—III截面最危險，其最大安全系數(shù)為3.6，滿足設(shè)計要求。 3.4.5 搖臂強度計算 搖臂簡化為梁，其所受內(nèi)力如圖所示 圖3-13 搖臂N、Q、M圖 ⑴內(nèi)力計算 D—E段 N=－ =－23320× =－10222.8N Q= =23320× =20960N =× =20960×42.5 =8.9kN·m E—F段 N= =22437× =4281.2N Q=－ =－22437× =－22024.8N 如圖所示給出搖臂I—I和II—II截面位置及截面尺寸，截面彎矩已在M圖中標(biāo)出。 圖3-14 搖臂的截面位置尺寸圖 截面面積F F=2×（80×10＋90×8） =30.4cm2 截面抗彎模量 =（2×80×10×912＋×16×903）×155 =258.58cm3 拉應(yīng)力 = 彎曲應(yīng)力 = 最大應(yīng)力 =＋ 最大剪應(yīng)力 =1.5 安全系數(shù) = = 材料A3 =30380N/cm2 =16709 N/cm2 表3-6 截面 內(nèi)力 幾何量 應(yīng)力（kN/cm2） N（kN） Q（kN） M() F(cm2) ω（cm3） I-I 10.2 21 8 30.4 258.6 0.34 3.09 3.43 10.8 8.8 2.8 II-II 4.3 22 7.95 30.4 258.6 0.14 3.09 3.23 9.75 9.4 3 3.4.6 拉桿穩(wěn)定與強度計算 ⑴穩(wěn)定計算 材料 20＃鋼 外徑 D=40mm 內(nèi)徑 d=20mm 長度 L=570mm 截面積 F==9.42cm2 慣性矩 J==11.78cm4 慣性半徑 i==1.118cm 壓桿柔度系數(shù) ===51 對于20＃鋼的柔度=60， =90，由于=51＜，故為短桿，不存在失穩(wěn)問題。 ⑵強度計算 20＃鋼的 =31200N/cm2 拉應(yīng)力 ===2475.6 N/cm2 安全系數(shù)n n==12.4 第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 工作原理圖： 圖4-1 液壓系統(tǒng)工作原理圖 ZL05裝載機液壓系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和工作裝置系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、合理。 4.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析及計算 4.1.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析 ZL05裝載機采用組合式（單泵）液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，優(yōu)點在于可獲得接近最完善的轉(zhuǎn)向性能并同時滿足工作裝置的需要，因為小型裝載機受總體布置的限制，不可能安裝多個泵，又由于后車架上受到總體布置的限制，分流閥安裝在前車架上，這樣比安裝在后車架上還可節(jié)約輸油管。 4.1.2 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的確定 液壓轉(zhuǎn)向?qū)μ岣吖こ虣C械生產(chǎn)率和改進操作性能都是重要的，并且具有重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，對地面沖擊起緩沖作用，迅速，啟動平穩(wěn)等優(yōu)點。 決定選型的主要因素有：⑴轉(zhuǎn)向方式。⑵可利用流量轉(zhuǎn)向元件的空間。⑶流量和轉(zhuǎn)向力矩的要求等。輪式工程機械液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)種類很多，大致可分為：液壓機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，全液壓轉(zhuǎn)向。 ZL05裝載機采用了全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，特點在于：采用了直接與方向盤轉(zhuǎn)向軸裝在一起的計量馬達。 ZL05裝載機采用單缸轉(zhuǎn)向，計算時均以后橋不動，前橋繞固定軸轉(zhuǎn)動。 ⑴轉(zhuǎn)向阻力矩計算 參數(shù)： 整機質(zhì)量： 1800 載荷分布： 空載： 前橋 720 滿載： 前橋 1380 輪距L： 1150mm 前輪輪軸到車架鉸接距離： =600mm 輪胎與路面之間的綜合阻力系數(shù)：f=0.11 轉(zhuǎn)向阻力矩： =f·G· =0.11×1.38×1000×9.8× =1.236×103N·m 轉(zhuǎn)向阻力矩≤轉(zhuǎn)向力矩 ⑵轉(zhuǎn)向油缸所需提供的最大推力 m=F· —力臂長度 = 通過作圖法得出為0.125m 所以 ==9.89×103 實際轉(zhuǎn)向油缸的行程 =－=195mm ⑶轉(zhuǎn)向油缸的選取 初選系統(tǒng)壓力8.2， =0.498D 求大徑D D= 式中： F—液壓缸必須能提供的推力 P—液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力 D—液壓缸內(nèi)徑 D=45mm =22.4mm 取=22mm，根據(jù)D，行程，系統(tǒng)壓力選取轉(zhuǎn)向油缸 HSG01——2801 ⑷轉(zhuǎn)向器的選擇 ?。┤D(zhuǎn)角所需流量（按大腔工作計算） Q= t=3 液壓缸容量 V== = 則 Q=1.033× 考慮缸、閥泄漏，取容積效率=0.6 則 =1.29× ⅱ）液壓轉(zhuǎn)向器排量L的確定 ＋= n=3～4.5 ∴q==－ 取q=100 選取轉(zhuǎn)向器 BEE1—100 ⑸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力 力臂 r=125mm 轉(zhuǎn)向阻力矩 =1236.4 大腔壓力 ===6.22 小腔壓力 =8.276 4.2 轉(zhuǎn)斗、動臂液壓缸的選取 4.2.1 轉(zhuǎn)斗、動臂液壓缸的分析與計算 ⑴轉(zhuǎn)斗液壓缸作用力的確定 為了發(fā)揮裝載機的鏟掘能力，要求轉(zhuǎn)斗液壓缸作用力是以使鏟斗在鏟掘位置上翻時，裝載機后輪離地，轉(zhuǎn)斗液壓缸作用力即此平衡條件作為計算位置。 圖4-2 轉(zhuǎn)斗液壓缸計算圖 根據(jù)裝載機縱向穩(wěn)定條件得最大掘起阻力： = G—裝載機使用質(zhì)量 鏟斗在鏟掘位置繞B點上翻時 取=0 = 取=0 = = = 式中為鏟斗自重，考慮到連桿機構(gòu)鉸點的摩擦損失 = n—鏟斗液壓缸數(shù)，故n=1. —考慮連桿機構(gòu)的摩擦損失系數(shù)，=1.25 =325mm =385mm =265mm =425mm =483mm 鏟斗自重略，=0， 數(shù)值因此而放大1.2倍. =1.2×1.25×=3.41×N ⑵轉(zhuǎn)斗油缸的選取 取通比系數(shù)=1.46，則D=1.782. 初選系統(tǒng)壓力為16，則 D== 得=35.38mm，取d=35mm 得D=63mm 選取轉(zhuǎn)斗缸 HSGL01—E—1301 行程=340mm ⑶動臂液壓缸作用力確定 假定動臂液壓缸作用力僅克服最大鏟起阻力 圖4-3 油缸作用力的計算簡圖 取=0 = 每次動臂液壓缸受力為 = m=2 =1.25 ==0.705×N 動臂液壓缸作用力 =2.53×104N ⑷選擇動臂油缸 取系統(tǒng)壓力為16，通比系數(shù)=1.46 即 D=1.782 則 2.17= 得 =30mm D=54mm 取 =28mm D=50mm 選用動臂缸 HSGL01—E—1101 行程 =465mm 4.2.2 油泵的選取 ⑴確定系統(tǒng)壓力 ===15.84 ===18.75 一般地用轉(zhuǎn)斗油缸確定系統(tǒng)壓力，同時考慮其他因素得系統(tǒng)壓力P=16. ⑵確定系統(tǒng)流量 = 式中取 t=4S V= 則 Q==456.52 考慮泄漏及泵效率，取 =0.8 =0.91 又取泵的額定轉(zhuǎn)速為1500rpm 得 q===25.1 所以選取齒輪泵 CB—G1025 其參數(shù)為： 排量 q=25.1 額定轉(zhuǎn)速 n=1500rpm 壓力 16 4.2.3 多路換向閥的選取 型號 DL—b15L—Tw—GL—GC 額定壓力 P=16 額定流量 Q=63 4.2.4 管路的計算選擇——內(nèi)徑選擇 ⑴裝在濾油器的吸油管路 流量 Q=465.52cm3/S 選 v=1.0m/s 則 d=1.128×=24.3mm 取標(biāo)準值25mm ⑵回油管路 取 v=2.5 m/s 則 d=15.39mm 取標(biāo)準值 d=15mm ⑶轉(zhuǎn)向油缸進油管 d== 取速度 v=2 m/s 則d取標(biāo)準值 d=8mm ⑷轉(zhuǎn)向油缸回油管 取 v=2.5m/s 取 d=8mm ⑸轉(zhuǎn)斗油缸進油管 取 v=2 m/s d== 取d標(biāo)準值 d=20mm ⑹轉(zhuǎn)斗油缸回油管 取標(biāo)準值 d=20mm ⑺動臂油缸進油管 取 v=2 m/s d取標(biāo)準值 d=12mm ⑻動臂油缸回油管 取 v=2.5 m/s d取標(biāo)準值 d=10mm 4.2.5 液壓系統(tǒng)輸入功率計算 == 式中 —齒輪泵的容積效率 —齒輪泵的總效率 P—系統(tǒng)壓力 Q—馬達的輸出流量 所以 N輸入==11.2×103W 4.3 液壓系統(tǒng)評價 液壓系統(tǒng)由四個部分組成，即液壓能源元件，液壓執(zhí)行元件，液壓控制元件和液壓輔助元件。 ZL05裝載機采用單泵來驅(qū)動所有機構(gòu)工作，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，機動靈活，這是它無可比擬的優(yōu)點，但由于復(fù)合動作比較困難，因而生產(chǎn)率不高。 本系統(tǒng)只有轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)和工作裝置液壓系統(tǒng)，件少，容易安裝，維修方便，安全可靠，只是由于總體布置及受小四輪拖拉機改裝等限制，一些功能因缺少元件而無法發(fā)揮。 由于起重機械與工程機械的功率較大，工作環(huán)境惡劣，對液壓傳動系統(tǒng)的要求越來越高，目前在起重運輸與工程機械上普遍采用定量系統(tǒng)，變量系統(tǒng)，并向負載傳感液壓系統(tǒng)方向發(fā)展，節(jié)能液壓系統(tǒng)在起重運輸和工程機械上的應(yīng)用有十分重要的意義。 目前，液壓技術(shù)總的發(fā)展趨勢是：提高液壓元件的可靠性和效率，減少振動和噪聲，提高液壓泵的壓力和角速度，增加液壓控制閥的過流能力和靜動態(tài)特征，增加液壓元件的容量，延長使用壽命，降低成本，擴大使用范圍，發(fā)展小型化，組合化，發(fā)展各種節(jié)能液壓系統(tǒng)等。 第五章 車架設(shè)計 車架是整個裝載機的骨架，有了車架各個系統(tǒng)，各個部件才能組合一臺完整的能完成各種功能的機器。 車架不僅起固定作用，零部件間的相互位置，相互間的配合尺寸，都由車架予以確定。 ZL05裝載機是鉸接車架轉(zhuǎn)向，車架分為前車架，后車架和轉(zhuǎn)向架三部分。 5.1 前車架的設(shè)計 ZL05裝載機前車架上有多路換向閥和單支穩(wěn)流閥安裝于其上，另外前車架上有四個鉸耳，分別是兩個動臂油缸及轉(zhuǎn)向油缸的鉸接點。 前車架具體結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖5-1 前車架結(jié)構(gòu)圖 5.2 后車架設(shè)計 后車架由于受總體設(shè)計的限制，件較多。 圖5-2 后車架結(jié)構(gòu)圖 5.3 車架的連接 前車架和后車架的連接靠的是轉(zhuǎn)向架鉸接架插入前車架套孔后，用定軸板限制其軸向移動，前車架可做左右偏移擺動，而且油杯進油形成油膜，保護其不致于磨損。 后車架和轉(zhuǎn)向架用鉸座連接，關(guān)節(jié)軸承是轉(zhuǎn)向架和后車架連接的關(guān)鍵部位，其作用相當(dāng)于一個球鉸，可保證后車架相對于前車架和轉(zhuǎn)向架做上下、左右擺動。 5.4 車架設(shè)計評價 ZL05裝載機是在小四輪基礎(chǔ)上設(shè)計而成的，所以車架亦以小四輪拖拉機為藍圖。一般裝載機，后車架的擺動是通過在后橋上裝上擺動橋，使后輪軸相對于整車的其他部分擺動，而其余部分不動。 ZL05裝載機強調(diào)的是結(jié)構(gòu)簡單，而生產(chǎn)率反而變成其次的，采用轉(zhuǎn)向架而不用擺動橋，整機穩(wěn)定性下降，由于車后部一塊擺動，駕駛舒適性下降，駕駛員容易疲勞，引起生產(chǎn)率降低。 由于ZL05裝載機不采用液力變矩器調(diào)速，所以第一次減速采用皮帶減速，后車架要安裝帶輪及皮帶張緊裝置，使后車架擁擠且使后車架復(fù)雜。 雖然存在以上缺點，但由于能直接采用現(xiàn)成件組裝，還是有其優(yōu)越性，所以仍然采用。 第六章 工藝分析 加工零件名稱：銷軸 材料：35＃ 圖6-1 銷軸零件圖 6.1 零件工藝性分析 主要加工面φ40表面精車可達到要求。右端面為一擋蓋的焊接配合面，5x45o的倒角保證零件具有良好的焊接結(jié)構(gòu)。同時，右斷面還有注油孔，φ20的沉臺也提高了零件的結(jié)構(gòu)工藝性。側(cè)面的φ6孔的加工由于有了2mm的銷平臺也變得相當(dāng)容易，選擇右端面作為設(shè)計基準，可是零件的加工工藝性更好。 6.2 零件機械加工工藝文件 第七章 工作裝置仿真模型在ADAMS中的建立 7.1 在ADAMS中建立六連桿機構(gòu)動力學(xué)仿真模型 7.1.1 幾何模型的創(chuàng)建 啟動ADAMS/View 程序，首先出現(xiàn)歡迎對話框，在歡迎對話框中有四種不同的啟動方式供用戶選擇，我們選擇Create a new model 項，可以產(chǎn)生一個新的樣機模型及其數(shù)據(jù)庫，Model Name一欄中輸入文件名——ZZJ， Gravity一欄我們選擇Earth Normal選項，Units一欄中我們選擇 MMKS·mm，kg，N，s，deg選項，這就將新樣機模型的文件名、重力和單位設(shè)置好了，單擊OK按鈕即可進行模型的建立。 7.1.1.1 坐標(biāo)點的建立 選擇主工具箱中的按鈕，然后選擇主工具箱中的Point Table按鈕，將出現(xiàn)一對話框。 單擊對話框中Create 按鈕，然后輸入Point1的坐標(biāo)X、Y、Z的數(shù)值，然后單擊Apply按鈕，那么Point1就建好了。用同樣的方法依次建立Point1～～Point15, 最后單擊OK按鈕，point1～point15就創(chuàng)建完畢了。 修改名稱，將鼠標(biāo)放在point上，單擊鼠標(biāo)右鍵，即可出現(xiàn)與point有關(guān)的彈出式菜單，將鼠標(biāo)至所選point的名上，自動彈出下一層菜單，選擇其中的Rename選項。將point1～point15依次改為A點～N點。 7.1.1.2 幾何形體的建立 (1) 鏟斗幾何形體的建立 選擇主工具箱里按鈕，該形體叫做拔出形體（Extrusion），我們可以對形體的拔出端面（Profile）、長（Length）或拔出路徑、拔出實體或薄殼（Closed/Open）、拔出方向（向前、對中、向后）進行選擇。我們選擇Closed并且Length中輸入50。這樣我們就定義了拔出形體是封閉的并且厚度是50mm。 用鼠標(biāo)左鍵點擊O點，依次拾取H點、B點、C點、I點最后再次點擊O點形成一個封閉曲線后，單擊鼠標(biāo)右鍵，結(jié)束拾取命令，同時鏟斗的幾何形體就建好了。鏟斗的幾何形體。將鼠標(biāo)放置在已建好的鏟斗模型上，點擊鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)彈出式菜單，將鼠標(biāo)至Part1上自動彈出下一層菜單，選擇Rename，將Part1改為ChanDou。 (2) 動臂幾何形體的建立 選擇主工具箱里按鈕，將Thickness值改為50，Radius值改為30，依次拾取B點、J點、N點、A點、E點、L點、M點，那么動臂的幾何形體模型就建好了，按照(1)中的Rename步驟，將新建的動臂幾何形體模型Part2改名為DongBi。 (3) 搖臂幾何形體的建立 按照(2)的形體建模過程，依次拾取D點、E點、F點,那么搖臂的幾何形體模型就完成了，按照(1)中的Rename步驟，將新建的搖臂幾何形體模型Part3改名為YaoBi。 (4) 連桿幾何形體模型的建立 選擇主工具箱中(Link)按鈕，選中主工具箱中的Width和Depth兩項，并且都輸入50。然后用鼠標(biāo)左鍵先點擊C點，再點擊D點。這就完成了對連桿幾何形體模型的建立，按照(1)中的Rename步驟，將新建的連桿幾何形體模型Link1改名為LianGan。 (5) 轉(zhuǎn)斗油缸幾何形體模型的建立 在此次設(shè)計中我們用兩圓柱體之間施加一定的約束來完成轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸幾何形體模型的建立。我們選擇主工具箱中(Cylinder)按鈕，選中Length和Radius并分別輸入586、40，然后用鼠標(biāo)左鍵先點擊G點再點擊F點，用同樣的方法從E點到F點再建立一圓柱體(將Radius改為20)，按照(1)中的Rename步驟，將新建的轉(zhuǎn)斗油缸幾何形體模型先后建立的兩個Part分別改名為ZhuanDouYouGang、ZDYGHuoSaiGan。 (6) 動臂油缸幾何形體模型的建立 完全按照(5)的建模步驟在J點和K點之間建立動臂油缸幾何形體模型，并且分別改名為DongBiYouGang、DBYGHuoSaiGan。 通過(1)～(6)幾何形體模型的建立，我們就將裝載機工作裝置的幾何模型在ADAMS中建立起來了，裝載機工作裝置的總體模型如圖7-1所示： 圖7-1 裝載機工作裝置幾何模型 7.1.2 定義約束 在整個模型中我們只需要施加兩種約束，一種是鉸接副，另一種是圓柱副。下面對兩種約束的施加過程進行簡單介紹： (1) 鉸接副的施加 在主工具箱中選擇（Revolute）按鈕，在Construction中選擇2 Bod-1 Loc和Normal To Grid，在G點先用鼠標(biāo)左鍵點擊Grand，再點擊ZhuanDouYouGang，然后點擊G點，那么在G點就建立了地面與轉(zhuǎn)斗油缸之間的鉸接副。以同樣的方法分別在A點、K點建立地面與動臂和地面與動臂油缸之間的鉸接副；在F點建立轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿與搖臂之間的鉸接副；在E點建立動臂與搖臂之間的鉸接副；在J點建立動臂油缸活塞桿與動臂之間的鉸接副；在D點建立搖臂與連桿之間的鉸接副；在B點建立動臂與鏟斗之間的鉸接副；在C點建立連桿與鏟斗之間的鉸接副。我們分別在整個六桿機構(gòu)模型中的G點、A點、K點、F點、E點、J點、D點、B點、C點總共施加了九個鉸接副。 (2) 圓柱副的施加 在主工具箱中選擇（Cylindrical）按鈕，在Construction中選擇2 Bod-1 Loc和Pick Feature，用鼠標(biāo)左鍵先點擊ZHUANDOUYOUGANG，再點擊ZDYGHuoSaiGan，然后選擇圓柱副的方向，我們選擇的方向是由ZhuanDouYouGang.cm指向ZDYGHuoSaiGan.cm。然后用同樣的方法建立DongBiYouGang與DBYGHuoSaiGan之間的圓柱副，方向是由DongBiYouGang.cm指向DBYGHuoSaiGan.cm。 7.1.3 施加運動 根據(jù)我們設(shè)計的目的和要求，我們需要對裝載機工作裝置中的動臂油缸和轉(zhuǎn)斗油缸分別施加一定的運動，使其能夠按照實際的工況來進行運動仿真，以便對該機構(gòu)進行運動學(xué)分析，那么對兩油缸運動的施加方法如下： (1) 在主工具箱里點擊圖標(biāo)，Speed一欄中的數(shù)值不限，因為我們將在以后的模型調(diào)試過程中對其進行修改； (2) 點擊動臂油缸與動臂油缸活塞桿之間的移動副，那么動臂油缸的運動就施加完成了； (3) 按照步驟(1)(2)的施加方法對轉(zhuǎn)斗油缸進行運動施加。 7.1.4 六連桿機構(gòu)模型的調(diào)試 我們所設(shè)計的模型要實現(xiàn)的仿真運動主要包括以下三個工況： (1) 裝滿物料后的收斗運動； (2) 鏟斗的舉升運動； (3) 卸料運動。 所以我們需要對動臂油缸和轉(zhuǎn)斗油缸所加的運動進行修改： 首先，為實現(xiàn)工況(1)，我們需要對轉(zhuǎn)斗油缸的運動進行修改，我們選擇的是運用速度的Step函數(shù)來對轉(zhuǎn)斗油缸的運動進行定義，函數(shù)的要求是在一定的時間內(nèi)以近似實際工況的速度收斗，并且收斗角應(yīng)不小于。修改過程如下：鼠標(biāo)移至轉(zhuǎn)斗油缸上右鍵，選擇轉(zhuǎn)斗油缸上已施加的運動(Motion)，并點擊二級菜單中的Modify，就會出現(xiàn)Joint Motion對話框，在對話框中的Type一欄中選擇Velocity，然后在Function一欄中輸入已編寫好的Step函數(shù)，并進行仿真測量。編寫的具體的Ste