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大學畢業(yè)設計 - I - 目錄 摘 要 ...............................................................................................................................................................................................................................一章 緒 論 ...................................................................................................... 1 載機簡介 .......................................................................................................................... 1 計內(nèi)容 .............................................................................................................................. 1 載機發(fā)展概況 .................................................................................................................. 2 第二章 裝載機總體設計 ......................................................................................載機總體參數(shù)的確定 .................................................................................................................... 3 裝載機的插入阻力與掘起阻力的確定 ....................................................................................... 4 第三章 裝載機工作裝設置計 ..............................................................................工作裝置的設計要求 ........................................................................................................ 6 述 ................................................................................................................................. 6 式裝載機工作過程 ..................................................................................................... 7 式裝載機工作裝置設計要求 .................................................................................... 7 鏟斗設計 ............................................................................................................................ 8 斗的結(jié)構(gòu)形式 ............................................................................................................. 8 斗的分類 ..................................................................................................................... 9 斗的設計要求 ............................................................................................................. 9 斗設計 ......................................................................................................................... 9 動臂設計 ........................................................................................................................................... 14 動臂的設計要求 ....................................................................................................... 14 臂鉸點位置的確定 .................................................................................................. 14 臂長度 確定 ....................................................................................................... 16 臂結(jié)構(gòu)和形狀的確定 ............................................................................................... 17 連桿機構(gòu)的設計 .............................................................................................................................. 18 大學畢業(yè)設計 - 作裝置連 桿機構(gòu)的類型 ........................................................................................... 18 桿機構(gòu)的設計要求 ................................................................................................... 20 桿機構(gòu)尺寸參數(shù)設計及鉸點位置確定 ................................................................... 21 第四章 工作裝置受 力分析及強度計算 ............................................................確定計算位置及典型工況 ........................................................................................................... 26 算位置的確定 ........................................................................................................... 26 型工況選取和外載荷的計算 ................................................................................... 26 工作裝置受力分析 ......................................................................................................................... 27 稱載荷工況 ............................................................................................................... 27 載工況 ....................................................................................................................... 30 工作裝置強度校核 ......................................................................................................................... 31 臂 ............................................................................................................................... 31 銷強度的校核 ........................................................................................................... 32 第五章 工作裝置的建模及仿真分析 ................................................................作裝置建模 .................................................................................................................................... 34 中建立鏟斗 .................................................................................................... 34 動 序 ............................................................................................ 35 查和設置建?；经h(huán)境 ........................................................................................... 35 鏟斗模型導入 .................................................................................... 35 作裝置的幾何建模 ................................................................................................... 36 建約束及施加運動和載荷 ...................................................................................... 38 步仿真分析該模型的性能參數(shù) ................................................................................................. 41 斗后傾角及卸載角的測量 ....................................................................................... 41 析 ………………………………………………………………………………… ...六章 結(jié) 論 .................................................................................................. 考 文 獻 .......................................................................................................... 謝 ............................................................................................................學畢業(yè)設計 - I - 摘 要 裝載機是一種用途較廣的鏟運、施工機械。 它廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設。裝載機具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優(yōu)點，是現(xiàn)代機械化施工中不可缺少的裝備之一。 款虛擬樣機技術(shù)軟件，其強大的機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)大大簡化了機械產(chǎn)品的設計過程 ,縮短了產(chǎn)品開發(fā)的周期和成本 ,明顯提高了產(chǎn)品質(zhì)量。應用 先是虛擬樣機模型的建模，然后是樣機仿真，在本設計中， 我們對工作裝置設計計算和虛擬樣機建模 ，使用 其工作裝置用 可以根據(jù)設計者要求來進行調(diào)整，從而方便了設計者的不同需求。 關(guān) 鍵詞： 裝載機；工作裝置 ； 仿真 大學畢業(yè)設計 - is a of It in is of of an in of a as a he is of is in We of of a to of 學畢業(yè)設計 - 1 - 第一章 緒 論 載機簡介 裝載機屬于鏟土運輸機械類，是一種通過安裝在前端一個完整的鏟斗支承結(jié)構(gòu)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。它廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設。裝載機具有作業(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，對于加快工程建設速度，減輕勞動強度，提高工程質(zhì)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。 近年來，裝載機的品種和產(chǎn)量在國內(nèi)外都得到了迅 猛的發(fā)展。此次的設計任務就是裝載機的重要組成部分 —— 工作裝置。 圖 1輪式裝載機結(jié)構(gòu)示意圖 1— 柴油發(fā)動機； 2— 液力變矩器； 3— 變速箱； 4— 前、后橋； 5— 車架鉸鏈； 6— 動臂提升油缸； 7— 轉(zhuǎn)斗油缸； 8— 鏟斗； 9— 駕駛室； 11— 濾清器 計內(nèi)容 作裝置選型設計；工作裝置模型的建立；工作裝置仿真分析是本次設計的主要內(nèi)容。這次設計應用到虛擬樣機技術(shù)軟件 軟件的建模。 設計時利用 等軟件對輪式裝載機工作裝置進行設計和分析 ， 可以快捷、高效、精確地解決許多設計上的難題， 使設計的工作量減少，設計工作得到簡化，設計效大學畢業(yè)設計 - 2 - 率和設計水平明顯提高，裝載機工作裝置綜合性能得到改善。 載機發(fā)展概況 盡管國產(chǎn)輪式裝載機的技術(shù)發(fā)展水平與西方發(fā)達國家存在著很大的差距，但也應該考慮到歷史和國情的原因。目前國產(chǎn)輪式裝載機亦正在從低水平、低質(zhì)量、低價位、滿足功能型向高水平、高質(zhì)量、中價位、經(jīng)濟實用型過渡。從仿制仿造向自主開發(fā)過渡，各主要廠家也不斷進行技術(shù)投入，采用不同的技術(shù)路線，在關(guān)鍵部件及系統(tǒng)上技術(shù)創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設計雷同，無自己特色和優(yōu)勢的 現(xiàn)狀，正在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(lǐng)先者。其發(fā)展體現(xiàn)出以下一些趨勢。 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量的限制。競爭最為激烈的中型裝載機更新速度將越來越快。 ② 各生產(chǎn)廠家根據(jù)實際情況，重新進行總體設計，優(yōu)化各項性能指標，強化結(jié)構(gòu)件的強度及剛度，以使銘機可靠性得到提高。 ③ 優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能。如動力系統(tǒng)的減振、散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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，逐步引進最新的傳動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)技術(shù)，予以國產(chǎn)化 、商業(yè)化，降低能耗，提高性能． ④ 利用電子技術(shù)及負荷傳感技術(shù)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、降低裝載機作業(yè)成本。大學畢業(yè)設計 - 3 - 第二章 裝載機總體設計 輪式裝載機設計包括總體 設計、工作裝置設計和底盤設計。 裝載機總體設計要完成的工作是根據(jù)它的用途、作業(yè)情況、制造條件及設計任務書的要求合理地選擇機型，確定性能參數(shù)、整機尺寸、各部件的結(jié)構(gòu)形式等，進行總體布置，從而實現(xiàn)整機的各種性能指標。 裝載機是由許多部件組合起來的一個有機整體，其整機性能不僅取決于每個部件的品質(zhì)，而且主要取決于各部件之 間的相互協(xié)調(diào)，這種相互協(xié)調(diào)是通過總體設計實現(xiàn)的，所以裝載機總體設計對它的銘機性能起決定性作用。 而 各總成性能的協(xié)調(diào)如何，則又取決于總體參數(shù)及各總成部件的匹配情況及其布置的合理性，如果在設計過程中缺乏全局觀點，而對總體參數(shù)及各總成部件的匹配考慮不周，或者注意不夠，即便所設計的各部件結(jié)構(gòu)是先進的，性能是良好的，但組合在一起不一定能獲得整機的良好性能。因此，正確的選擇和確定總體參數(shù)，能使設計部分獲得良好的匹配關(guān)系。 載機總體參數(shù)的確定 本次設計主要內(nèi)容在于用現(xiàn)代先進的 方面的軟件，對工作裝置 進行建模及仿真分析。但在對工作裝置進行設計之前，我們必須先確定整體結(jié)構(gòu)及整車的性能參數(shù)，由整車的要求來確定工作裝置各構(gòu)件的參數(shù)。整車的主要技術(shù)參數(shù)是根據(jù)主要用途，作業(yè)條件等實際情況合理選擇的。類比現(xiàn)在國內(nèi)外廣泛應用的 裝載機，整車主要技術(shù)參數(shù)見 (表 2 由于這 次設計最初技術(shù)參數(shù)是通過統(tǒng)計類比方法選取的，所以對與今后參數(shù)的確定則要求結(jié)合類比與計算方法來確定。 (表 2初設計參數(shù) 序號 基本參數(shù)名稱 單位 設計 額定斗容量 額定載重量 t 5 5 5 3 最大卸載高度 197 ≧ 2910 3180 4 對應卸載距離 214 ≧ 1350 1274 5 輪距 250 2240 2250 6 軸距 760 2245 2450 7 功率 62 162 162 大學畢業(yè)設計 - 4 - 裝載機的插入阻力與掘起阻力的確定 裝載機的工作阻力是多種阻力的合力。由于物料性質(zhì)和工作機構(gòu)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人阻力和掘起阻力進行計算 。 (1) 插入阻力 插入阻力就是鏟斗插人料堆時，料堆對鏟斗的反作用力 （圖 2示 。插人阻力由鏟斗前切削刃和兩側(cè)斗壁的切削刃的阻力，鏟斗底和側(cè)壁內(nèi)表面與物料 的摩擦阻力，鏟斗底外表面和物料的摩擦阻力組成。這些阻力與物料的種類、料堆高度、鏟斗插人料堆的深度、鏟斗的結(jié)構(gòu)形狀等有關(guān)。計算上述阻力比較困難，一般按以下經(jīng)驗公式來確定總插人阻力。 圖 25. (N) [1] (式中 鏟斗插入阻力（ N）； 8 最大掘起力 150 ≧ 150 ≧ 150 9 滿斗舉升時間 s 6 6 5 10 空斗下降時間 s 4 4 5 11 轉(zhuǎn)斗卸載時間 s 2 2 2 12 輪胎規(guī)格 —— 3 外形尺寸 （長 × 寬 × 高） 597× 3024 × 3309 7620× 2990 × 3260 7598× 3024 × 3290 大學畢業(yè)設計 - 5 - 1K — 被鏟掘物料的塊度及松散程度影響系數(shù)；對于 小塊 物料 (碎石和 沙礫 ) K 2K — 物料種類影響系數(shù)； 同理取 K 3K— 料堆高度影響系數(shù)； 其值取中間值 鏟斗形狀系數(shù) ， 一般在 間，對于前刃不帶齒的斗， 4K 取較大值 ,本機是帶齒的斗且較大，則取 K 鏟斗插入料堆深度 ( 在 一 次鏟掘法時，取等于 底長度，在配合鏟掘法時，取等于 取 ???鏟斗寬度 ( 有3cm，1K =2K =K=4K =把以上各參數(shù)代入公式（ 1 4 ??????? (2) 掘起阻力 掘起阻力就是指鏟斗插人料堆一定深度后，舉升動臂時物料對鏟斗的反作用力 （圖 2示 。掘 起阻力同樣與物料的種類、塊度、松散程度、密度、物料之間及物料與鏟斗之間的摩擦阻力有關(guān)。 最大掘起阻力 發(fā)生在鏟斗開始提升時，并假定作用在 鏟斗斗刃上，隨著動臂的提升，掘起阻力逐漸減小。鏟斗開始提升時的掘 起阻力 由公 式 （ 計算： ??? ] (式中 掘起阻力 (N)； 鏟斗插入料堆的深度 (m)； Lm 鏟斗寬度 (m)； 024.3?開始提升時物料的剪切應力 m 的已松散的巖石，取5000有 NP z 0 0 ?????大學畢業(yè)設計 - 6 - 第三章 裝 載機工作裝置設計 工作裝置的設計要求 述 裝載機工作裝置主要由鏟斗和支持鏟斗進行裝載作業(yè)的連桿的系統(tǒng)組成，依靠這套裝置裝載機可以對汽車、火車進行散料裝載作業(yè)，也可以對散料進行短途運輸作業(yè)，還可以進行平地修路等作業(yè)。把鏟斗更換成專門的裝置，還可以進行其他裝載作業(yè)。 裝載機工作裝置的結(jié)構(gòu)和性能直接影響整機的工作尺寸和性能參數(shù)，因此，工作裝置的合理性直接影響裝載機的生產(chǎn)效率、工作負荷、動力與運動特性、不同工況下的作業(yè)效果、工作循環(huán)的時間、外形尺寸和發(fā)動機功率等。輪式裝載機工作裝置有多種形式 ，根據(jù)桿數(shù)和運動特征可分為正桿四轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)五桿、正轉(zhuǎn)六桿、反轉(zhuǎn)六桿、正轉(zhuǎn)八桿等類型。下面以常見的反轉(zhuǎn)六桿式工作機構(gòu)有二種形式如圖（圖 3 圖 3轉(zhuǎn)六連桿機構(gòu) 下面以常見的反轉(zhuǎn)六桿式工作機構(gòu) （圖 3a 圖為例，敘述其組成。 如圖 3示，輪式裝載機工作裝置由鏟斗、連桿、搖臂、動臂、轉(zhuǎn)斗油缸、舉升油缸組成。這個機構(gòu)實質(zhì)是兩個四桿機構(gòu)。 大學畢業(yè)設計 - 7 - 圖 3載機工作裝置組成 1234式裝載機工作過程 輪式裝載機是一種鏟、裝、運、卸一體化的自行式設備，它的工作過程由 六種工況組成。 ① 插入工況 動臂下方，鏟斗放置于地面，斗尖觸地，斗底板與地面呈 3o～ 5o傾角，開動裝載機，鏟斗借助機器的牽引力插入料堆。 ② 鏟裝工況 鏟斗插入料堆后，轉(zhuǎn)動鏟斗鏟取物料，待鏟斗口翻至近似水平為止。 ③ 重載運輸工況 鏟斗鏟裝滿物料后舉升動臂，將鏟斗舉升至運輸位置（即鏟斗斗底離地高度不小于機器的最小允許離地間隙），然后驅(qū)動機器駛向卸載點。 ④ 舉升工況 保持轉(zhuǎn)斗缸長度不變，操作舉升缸，將動臂升至上限位置，準備卸載。 ⑤ 卸載工況 在卸載點，在舉升工況下操作轉(zhuǎn)斗缸翻轉(zhuǎn)鏟斗，向溜井倉或運輸車輛中卸載，鏟斗 物料卸凈后下放動臂，使鏟斗恢復至運輸位置。 ⑥ 空載運輸工況 卸載結(jié)束后，裝載機再由卸載點空載返回裝載點。 式裝載機工作裝置設計要求 根據(jù)輪式裝載機的作業(yè)特點，其工作裝置的設計應滿足以下要求。 大學畢業(yè)設計 - 8 - (l) 基本要求 所設計的裝載機應具有較強的作業(yè)能力，鏟斗插人料堆的阻力要小，在料堆中鏟掘的能力大、能耗小。工作機構(gòu)的各桿件受力狀態(tài)良好，強度壽命合理。結(jié)構(gòu)和工作尺寸適應生產(chǎn)條件需要，效率高。結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造及維修容易，操作使用方便。 (2) 特殊要求 ① 由于鏟斗寬度和容積都較大，所以鏟裝阻力大，裝滿 系數(shù)小，因此，設計時必須合理選取鏟斗的結(jié)構(gòu)和尺寸，以減小工作阻力，達到裝滿卸凈、運輸平穩(wěn)。 ② 鏟斗由運輸工況被舉升到最高卸載位置的過程中，為避免鏟斗中物料撒出，要求鏟斗作“平移運動”。嚴格要求鏟斗舉升平 動是很困難的 。從不易撒料這一目的出發(fā)，絕對平動并無必要，只要把鏟斗舉升時的傾角變化限制在一定許可范圍之內(nèi)即可。 ④ 鏟斗能自動放平。鏟斗在最高位置卸載后廠閉鎖轉(zhuǎn)斗油缸，下放動臂，鏟斗能自動變成插人工況（開始插人狀態(tài)）的功能稱為“鏟斗自動放平”．它對定點高位卸載很有意義。 ⑤ 輪式裝載機的工作機構(gòu)屬于連桿機構(gòu) ，設計中要特別注意防止各個工況出現(xiàn)構(gòu)件相 互干擾、“死點”、“自鎖”和“機構(gòu)撕裂”等現(xiàn)象；各處傳動角不得小于 10°。 ⑥ 應盡量減小工作機構(gòu)的前懸（即工作機構(gòu)重心至整機重心的距離）、長度和高度，以提高裝載機在各種工況下的穩(wěn)定性和司機的視野。 鏟斗設計 工作裝置是裝載機的執(zhí)行機構(gòu)之一，鏟斗是這個執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件，它是工作裝置的重要部件。鏟斗直接與物料接觸，是裝、運、卸的工具，工作時，它被推壓插人料堆鏟取物料，工作條件惡劣，要承受很大的沖擊力和劇烈的磨損，因此鏟斗的設計質(zhì)量對裝載機的作業(yè)能力有較大影 響。 所以鏟斗的設計就是根據(jù)裝載機的主要用途和作業(yè)條件，從而減少插入阻力，掘起阻力及提高生產(chǎn)率，合理的確定鏟斗的幾何形狀和尺寸。 斗的結(jié)構(gòu)形式 鏟斗通常用低碳，耐磨，高強度鋼板焊接而成。由切削刃、側(cè)壁切削刃、斗底、斗后壁、擋板、角板、耐磨板、護板或支角組成。 由于鏟斗是直接與物料接觸，特別是鏟裝堅硬的砂等物料，斗前緣與斗壁磨損較快，因此，斗前緣采用耐磨的高錳鋼等優(yōu)質(zhì)材料，或者是堆焊硬質(zhì)合金 。 此設計采用堆焊 5)型合金，硬度 求在 35 以上），側(cè)切削刃和加強角板都采用高強度耐磨板料 制成，耐，磨板和支角亦都用耐磨材料制成，可以更換，用以增加大學畢業(yè)設計 - 9 - 鏟斗的使用壽命。鏟斗前緣的斗齒是用 65制后熱處理或 成型斗齒。斗齒是易換件，磨損較快，必要時應予以更換。 輪式裝載機的鏟斗斷面形狀一般為“ U” 形，用鋼板焊接而成。常見鏟斗結(jié)構(gòu)如圖 3 (a)直線形斗刃鏟斗 (b)V 形斗刃鏟斗 (c)直線形帶齒鏟斗 (d)弧形帶齒鏟斗 圖 3常見鏟斗結(jié)構(gòu) 鏟斗由斗底、側(cè)壁、斗刃及后壁等部分組成，如圖 3示。 圖 3式裝載機鏟斗結(jié)構(gòu) 1— 防滋板； 2— 連 接耳； 3— 斗后壁． 4— 斗前壁； 5— 斗側(cè)壁； 6— 切削刃； 7— 斗齒； 8— 斗側(cè)刃 本次設計鏟斗采用直線形 帶斗齒的切削刃 如圖 3-3(c)所示 ，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，具有良好的平地性能，能適于鏟裝較松散的物料，帶有斗齒的鏟斗在鏟斗插入、料堆時，減少刀刃與料堆的作用面積，使插入力集中在斗齒上，容易插入縫隙，破壞物料結(jié)構(gòu)，因而帶有齒的。 斗的分類 鏟斗按卸載方式一般可分為整體前卸式、側(cè)卸式、推卸式和底卸式等數(shù)種 。 斗的設計要求 (1) 插入及鏟起阻力小，作業(yè)效率高； (2) 鏟斗工作條 件惡劣，要求強度，剛度足夠且耐磨； (3) 由所鏟裝物料的種類和重度不同，設計不同結(jié)構(gòu)形式的鏟斗。 斗設計 大學畢業(yè)設計 - 10 - 1、 鏟斗基本參數(shù)的確定 鏟斗的幾何斷面形狀由 鏟 斗的圓弧半徑 r、張開角 γ 、后壁高度 h、底壁長 l 和鏟斗寬度 B 五個基本參數(shù)確定。此外， 鏟斗的寬度 載機兩前輪外側(cè)間的寬度 ，每側(cè)大出 50~100果鏟斗寬度小于兩輪外側(cè)間的寬度，則鏟斗鏟取物料后形成的料堆階梯會損傷輪胎側(cè)壁，并增加行駛時輪胎的阻力。所 以 是 保護輪胎不受損傷，底壁相對地面應有一定傾角，以減少摩擦阻力并保護底壁。 在設計鏟斗時， 可 參照同類型鏟斗，選擇 r、 h、 l、γ參數(shù)；設計時，把鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R（即鏟斗與動臂鉸接點至切削刃間的距離） 作為基本參數(shù)，鏟斗的其他參數(shù)則作為 R 的函數(shù)。 R 是鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑（見圖 3示）它的大小不僅直接影響鏟斗底壁的長度，而且還直接 影響轉(zhuǎn)斗時掘起力及斗容的大小，所以它是一個與整機總體有關(guān)的參數(shù) 圖 3斗尺寸參照 (1)計算鏟斗內(nèi)壁寬度 0B w 2) ???? (試中 b — 裝載機輪距， 輪胎寬度， a — 鏟斗側(cè)壁切削刃厚度， 由總體設計中可知： 2250?b 595? 22?a 則有 298022217959522500 ??????B 2)計算回轉(zhuǎn)半徑 R 由圖 3以看出，鏟斗橫截面積 ) ] }1801(c ot]s i n)c 212 ?????? ????????? 而鏟斗幾何斗容 ??(大學畢業(yè)設計 - 11 - 若斗容量為額定容量，則回轉(zhuǎn)半徑 R 為 ? ?? ????????????? ????????????1 8 ts i ??????? [1] (式中 設計任務書給的鏟斗額定容量， 3m ； 0B— 鏟斗內(nèi)側(cè)寬度 ， m g?— 鏟斗斗底長度系數(shù) ， 0.1?g?； Z? — 后斗壁長度系數(shù) ， ? ； K? — 擋板高度系數(shù) ， ? ； r? — 圓弧半徑系數(shù) ， ； 1? — 擋板與后斗壁間夾角，選擇時應使側(cè)壁切削刃與擋板的夾角為 90°；? — 斗底與后斗壁間夾角 （即張開角）， ??? 52~45? ； 圖 3 各參數(shù)含義如下 。 r — 鏟斗的圓 弧半徑， m； 斗底長度，指鏟斗切削刃至斗底延長線與后斗壁延線交點的距離 ， m, ? ? ? 后壁長度，是指由后斗壁上緣至后壁延長線交點的距離 ， m， ? ?Z ? 擋板高度 ， m， ? ?K ? 由式 (3知，當 0要初選g?、 Z? 、 K? 、 r? ，系數(shù)值和 ? 、 1? 值，即可求得新鏟斗的基本參數(shù)。調(diào)整參數(shù)，根據(jù)調(diào)整后的各值與 Z? 、 K? 、r? 值，然后代入式 (即可確定新鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R。由 可確定新鏟斗的其他參數(shù)值。 大學畢業(yè)設計 - 12 - 由總體參數(shù)知： 37.2 29800 ?：g?=z? =K? =r? =? =48° 1? =8° 代入公式 鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R： R=以： r ??? ? 6 ??? ? Z ??? ? K 1 4 ??? ? 一般取鏟斗側(cè)壁切削刃相對斗底壁的傾角 ??? 60~500?。鏟斗與 動臂鉸銷（稱下鉸接點）距斗底壁的高度 。 所以鏟斗與動臂鉸銷距斗底壁的高度： h＝ 2、鏟斗容量計算 鏟斗容量是裝載機的總體參數(shù)之一，鏟斗幾何尺寸初步確定后，應立即進行斗容計算，以檢驗其是否滿足給定的斗容要求，若計算值與要求值不符，則需修改有關(guān)尺寸，直至滿足要求為止。如前所述，鏟斗的斗容量已經(jīng)系列化，其計算也已標準化，計算方法如下。 (1) 平裝斗容 鏟斗的平裝容量（見圖 3按式 (算。 對于有防 溢 板的鏟斗 0 32??( 3m ) (式中 S — 有擋板的鏟斗橫截面面積，㎡； 0B— 鏟斗內(nèi)側(cè)寬度， m； a — 擋板高度， m； b — 斗刃刃口與擋板最上 部之間的距離， m。 大學畢業(yè)設計 - 13 - 圖 3定斗容鏟斗的橫截面 圖 3鏟斗容量計算 (2) 額定容量 額定容量（見圖 3式（ 算。 對于有防溢 板的鏟斗 ? ???? 68202 ( 3m ) (3、 鏟斗截面的計算機輔助設計 裝載機鏟斗的設計實質(zhì)是確定鏟斗的截面形狀和尺寸。用人工設計鏟斗截面很繁瑣，修改也很麻煩，而用計算機輔助設計鏟斗的截面既簡單、迅速又準確。下面介紹鏟斗截 面的計算機輔助設計。 (1) 堆積高度 c 的計算 利用公式 (算鏟斗容量時，式中 3中擋板 為ɑ ,鏟斗開口長 b,斗尖至鏟斗側(cè)壁的高度 c。根據(jù)美國汽車工程師手冊規(guī)定 D，且 K/2 =b/4 。按照通常的設計要求 , 擋板 垂直于斗側(cè)壁 所以 △ 因而 0524122 ??????((2) 鏟斗的開口長 由圖 3 ?? c 222 ?????? 330c ?????? ? 大學畢業(yè)設計 - 14 - 圖 3鏟斗 截面計算 (3) 鏟斗橫截面 S 的計算 如圖 3示，鏟斗平裝容量橫截面面積 塊基本幾何圖形組成。 54321 ????式中 1S — 扇形 面積， 2S — 直角三角形△ 面積， 3S— 直角三角形△ 面積， 4S — 三角形△ 面積， 5S— 直角三角形△ 面積， ? ? 80(360)180(360 221 ????? ???? a ???????????????? ?z㎡ a ???????????????? ?g㎡ ()((4 ????? 25 ?????? ? 所以 ： ?????????? 鏟斗的幾何 斗容量按式 (3算： 32 ???????額定斗容按式 (算 mV r ???? 動臂設計 動臂的設計要求 (1) 結(jié)構(gòu)簡單，容易制造； (2) 受力合理，強度，剛度足夠。 臂鉸點位置的確定 大學畢業(yè)設計 - 15 - 動臂鉸點位置的確定，應在總體參數(shù)己確定后，以及鏟斗主要尺寸確定后進行。動臂與鏟斗連接點也稱下鉸點，其下限位置應保證鏟斗正常工作位置和下挖掘位置還有鏟斗在運輸位置時，仍與輪胎保持有定問隙為準，而且下鉸點與地而應有 200～ 300 ㎜ 的離地間隙。其上限位置應保證鏟斗有最大卸載高度、卸載角度及最小卸載距離。其具體位置可用作圖方法來確定，根據(jù)鏟斗形狀、幾何尺寸及鏟斗與地面應保持的角度α可以確定下鉸點1B 的下限位置 見圖 3然后將鏟斗轉(zhuǎn)置運輸位置并留出定間隙，繪出輪胎位置，再根據(jù)最大卸載高度小卸載以確定下鉸點上限位置。 圖 3定動臂鉸點位置及長度計算圖 動臂與機架的連結(jié)點 A(上鉸點 )應在 線的垂直平分線上。當其他要求不變時， l 、動臂的回轉(zhuǎn)角ψ、動臂伸出最大距離以及鏟斗在升起時擺動的角度。 A 點與前輪中心的距離為 大則動臂增長而動臂回轉(zhuǎn)角ψ將會減小，大學畢業(yè)設計 - 16 - 且動臂伸出距離減小，提高裝載機在鏟斗最人伸出時的穩(wěn)定性。因此，在總 體布置允許的條件下， 以適當?shù)脑龃螅?但也會增加司機室布置的困難，一般動臂轉(zhuǎn)動的角度 ψ 在80~90°（如圖 3示）。 動臂與車架鉸點的高度通常?。? ? ? 7 21 2 1 87 8 ??? (式中 R— 鏟斗回轉(zhuǎn)半徑 (m) (1) '? 即 '? =6° 動臂處于最低位置時，鏟斗斗底與地面成 3角 ，取δ =5°則下鉸點 B 的下限位置： ’ +δ ) =° +5° )= 230~300范圍內(nèi)，故合理。 (2) 下鉸點 B 的上限位置： ’ +β )++45°) + 動臂長度 確定 (1) 動臂長度計算 動臂鉸點位置確定之后，按定比例作圖即可直接求得。除此之外， 也可以按圖 3用幾何關(guān)系可求出動臂的長度： ? ?? ? ? ?? ? 2m a i n 's i n'c ??? ???????? 式中 鏟斗最小卸載高度，單位 m； R — 鏟斗回轉(zhuǎn)半徑，單位 m； '? — 鏟斗回轉(zhuǎn)半徑與斗底夾角，單位度 ； ? — 鏟斗最大卸載高度時的最大卸載角，單位度 ； 動臂與車架連接鉸點到裝載機前面外廓部分（輪胎）的水平 距離，單位 m； 最大卸載高度，單位 m； 動臂與車架連接鉸點高度，單位 m； 動臂的長度，單位 m 。 則?。? 274'? =6° R =1218 ? =45° 180學畢業(yè)設計 - 17 - 參數(shù) 代入公式 （ 則求得： 28952) 動臂轉(zhuǎn)動的角度 ? ? ???? a r c s BA ，在 80~90°的可選范圍內(nèi)，故合適。 (3) 驗算最小距離 ?? 近似的看作 1274長度滿足總體尺寸的要求 。 臂結(jié)構(gòu)和形狀的確定 動臂的形狀按其縱向中心線形狀可分為直 線形和曲線形兩種。如圖 3示 。 直線行動臂結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，而且受力情況好，通常正轉(zhuǎn)式連桿工 作裝置多采用這種形式；曲線型動臂一般常用于反轉(zhuǎn)式連桿作裝置，這種形式的動臂可使反轉(zhuǎn)式 連桿工 作裝置布置更為合理。 而這次設計選著曲線形動臂。 圖 3臂形式 ( a )單板型 ( b )雙板型 ( c )工字型 ( d )箱型 圖 3動臂斷面形狀 動臂的斷面機構(gòu)形式有單板、雙板和箱形，如圖 3多裝載機采用單板，這種動臂機構(gòu)簡單，工藝性好，但抵抗受扭的剛性較差；大中型裝載機多采用雙板形或箱形斷面結(jié) 構(gòu)的動臂，可 以改善單板動臂受扭剛度不好的影響。為了減少動臂的重量，動臂的斷面尺寸 可 按等強度設計。 本次設計采用的是曲線形單 板動臂，這樣不但結(jié)構(gòu)簡單容易制造，而且經(jīng)濟性好。 (a) 曲線形 (b)直線形 大學畢業(yè)設計 - 18 - 連桿機構(gòu)的設計 作裝置連桿機構(gòu)的類型 綜合國內(nèi)、外輪式裝載機的 工作裝置的形式，主要有 7 種類型的連桿機構(gòu)。按工作機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)不同，可分為三桿、四桿、五桿、六桿和八桿連桿機構(gòu)。按輸入桿和輸出桿的轉(zhuǎn)向是否相同又分為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)。 7 種連桿機構(gòu)如圖 3示。 (1)正轉(zhuǎn)八桿機構(gòu) 正轉(zhuǎn)八桿機構(gòu)見圖 3a)。此機構(gòu)在轉(zhuǎn)斗油缸大腔進油時轉(zhuǎn)斗鏟取，所以掘起力較大；各構(gòu)件尺寸配置合理時，鏟斗具有較好的舉升平動性能；連桿系統(tǒng)傳動比較大，鏟斗能獲得較大的卸載角和卸載速度，因此卸載干凈、速度快；由于傳動比大，還可適當減小連桿系統(tǒng)尺寸，因而司機視野得到改善，但是一定要“適當”，否 則易使連桿系統(tǒng)倍力系數(shù)減小，影響掘起力發(fā)揮。 正轉(zhuǎn)八桿機構(gòu)的主要缺點是機構(gòu)復雜，不易實現(xiàn)鏟斗自動放平。 (2)轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機