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1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ZL50裝載機(jī)總體及行星變速箱設(shè)計(jì) （中間軸及齒輪） （楊大偉） 燕 山 大 學(xué) 2011年12月 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ZL50裝載機(jī)總體及行星變速箱設(shè)計(jì) （中間軸及齒輪） 學(xué)院（系）： 繼續(xù)教育學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及其自動化 學(xué)生 姓名： 楊大

2、威 學(xué) 號： 指導(dǎo) 教師： 答辯 日期： 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)院：

3、 系級教學(xué)單位： 學(xué) 號 學(xué)生 姓名 楊大威 專 業(yè) 班 級 機(jī)械工程及其自動化 題 目 題目名稱 ZL50裝載機(jī)總體及行星變速箱設(shè)計(jì)（中間軸及齒輪） 題目性質(zhì) 1.理工類：工程設(shè)計(jì) （√ ）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型（ ）； 理論研究型（ ）；計(jì)算機(jī)軟件型（ ）；綜合型（ ） 2.管理類（ ）；3.外語類（ ）；4.藝術(shù)類（ ） 題目類型 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（ √ ） 2.論文（ ） 題目來源 科研課題（ ） 生產(chǎn)實(shí)際（ ）自選題目（ √ ） 主

4、要 內(nèi) 容 1.總體設(shè)計(jì)：A.總體方案及總體參數(shù)的確定：①確定軸距和輪距②初選輪胎③初定斗寬和斗型④計(jì)算阻力⑤裝載機(jī)的使用重量⑥確定發(fā)動機(jī)的功率⑦車速和檔位的確定⑧最大卸載高度和相應(yīng)的卸載距離。B. 牽引計(jì)算；①做柴油機(jī)與變矩器聯(lián)合工作的輸入與輸出特性曲線②確定檔位數(shù)及各檔傳動比③運(yùn)輸工況的牽引特性曲線④求出各檔最高車速分析該車的牽引性能C.牽引計(jì)算；①做柴油機(jī)與變矩器聯(lián)合工作的輸入與輸出特性曲線②確定檔位數(shù)及各檔傳動比③運(yùn)輸工況的牽引特性曲線 。C. 變速箱擋位、速比的確定，動力換檔變速箱形式的選定。 2.變速箱設(shè)計(jì)（行星變速箱）：A.方案設(shè)計(jì)，確定傳動簡圖；B.技術(shù)設(shè)計(jì)；C.剛度、

5、強(qiáng)度計(jì)算。 3. 變速箱操縱液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)。 研究方法：運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)采用計(jì)算法和類比法綜合運(yùn)用的方法。 研究思路：首先多方面收集相關(guān)資料，進(jìn)行實(shí)習(xí)了解裝載機(jī)的實(shí)際結(jié)構(gòu)，并熟悉裝載機(jī)的各個(gè)部分，然后根據(jù)所學(xué)知識，參照相關(guān)樣機(jī)，取其優(yōu)點(diǎn)，去其缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出自己的。 基 本 要 求 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我們畢業(yè)生一次全面訓(xùn)練，目的在于鞏固可擴(kuò)我們在校其間所學(xué)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，訓(xùn)練我們的綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決問題的能力。我們在工作設(shè)計(jì)過程中，要獨(dú)立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)造的分析，解決技術(shù)問題。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握裝載機(jī)的總體設(shè)計(jì)，變速箱設(shè)計(jì)，牽引計(jì)算的確技術(shù)工作的

6、實(shí)現(xiàn)方法，為今后步入工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。在此次的設(shè)計(jì)中我們會用pro/E建摸并用有限元方法分析某個(gè)零件的強(qiáng)度性能。 參 考 資 料 [I]同濟(jì)大學(xué)主編.鏟土運(yùn)輸機(jī)械.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987. [II]吉林工業(yè)大學(xué)編.輪式裝載機(jī)設(shè)計(jì). 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1989. [III]楊晉生主編. .鏟土運(yùn)輸機(jī)械.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987. [IV]同濟(jì)大學(xué)主編.工程機(jī)械底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì).北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987. [V]諸文農(nóng)編.底盤設(shè)計(jì)（上、下）.機(jī)械工業(yè)出版社. [VI]許鎮(zhèn)宇、邱宣懷主編.機(jī)械零件.人民教育出版社. [VII]機(jī)械零件課程

7、設(shè)計(jì).貴州人民出版社. [Ⅷ]吉林工業(yè)大學(xué)主編.工程機(jī)械液壓與液力傳動.機(jī)械工業(yè)出版社. [Ⅸ]液壓傳動設(shè)計(jì)手冊.上?？萍汲霭嫔? [Ⅹ]東北工學(xué)院編.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊.冶金工業(yè)出版社. [Ⅺ]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.化學(xué)工業(yè)出版設(shè)，2004. [Ⅻ]《機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊》編委會編. 機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002. [ⅰ]黃宗益、薛瑞祺、閻以誦編著.工程機(jī)械CAD.同濟(jì)大學(xué)出版設(shè)，1990. [ⅱ]D.J.Wilde,Globally Optimal Design,Wiley Interscierce,N.Y.1978 [ⅲ]Roger E.Kaufman,Mec

8、hanism Design by Computer,Machine Designm,Oct.1978 周 次 第 1～2 周 第3 ～5 周 第6 ～7 周 第 8～10 周 第11 ～13 周 應(yīng) 完 成 的 內(nèi) 容 查找英文資料進(jìn)行英文翻譯，熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容并收集資料； 熟悉整理資料，方案選擇及總體設(shè)計(jì)； 繪制總體布置圖， 變速箱設(shè)計(jì)；繪制變速箱裝配圖； 液壓原理及典型零件設(shè)計(jì)；修改設(shè)計(jì)圖、完善和裝訂設(shè) 計(jì)成果。 指導(dǎo)教師： 職稱： 年 月 日 系級教學(xué)單位審批： 年 月

9、 日 摘要 ZL50裝載機(jī)是我國輪式裝載機(jī)系列中的中型產(chǎn)品，該機(jī)是一種較大型的以裝卸散狀物料為主的工程機(jī)械，廣泛應(yīng)用于礦山、基建、道路修筑、港口、貨場、煤場等地進(jìn)行裝載、推土、鏟挖、起重、牽引等作業(yè)。 ZL50裝載機(jī)屬于ZL系列，采用輪式行走系，液力機(jī)械傳動系，鉸接式車架，工作裝置采用液壓操縱。所以該機(jī)具有機(jī)動性好、轉(zhuǎn)向靈活、生產(chǎn)率高、操縱輕便等優(yōu)點(diǎn)，另外，該機(jī)后橋布置為擺動橋，增加了整機(jī)的穩(wěn)定性，所以該機(jī)的安全性好。 ZL50裝載機(jī)采用液力變矩器、動力換檔變速箱、四輪驅(qū)動、液壓轉(zhuǎn)向、嵌盤式制動器、鉸接式車架的先進(jìn)結(jié)構(gòu)，具有牽引力大、操作方便、轉(zhuǎn)彎半徑小、作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)。

10、 本設(shè)計(jì)中采用行星式動力換檔變速箱，它具有3個(gè)離合器和3根軸，且軸安裝在殼體內(nèi)，使變速箱結(jié)構(gòu)簡單、便于維修。變速箱具有兩個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)后退檔，可以產(chǎn)生3個(gè)速度。 本設(shè)計(jì)中采用了有限元分析方法。在設(shè)計(jì)變速箱中間軸時(shí)，首先用傳統(tǒng)方法進(jìn)行計(jì)算并校核其強(qiáng)度、剛度等。然后用Pro/ENGINEER軟件進(jìn)行建模，并用Pro/MECHANICA分析方法對其進(jìn)行有限元分析，分析其強(qiáng)度。 關(guān)鍵詞： 裝載機(jī) 液力機(jī)械傳動系統(tǒng) 行星式動力換檔變速箱 有限元分析方法 I 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abs

11、tract The loader ZL50 is wheel type and it is more bigger among the series made in our country .It is suitable for loading discharging materials and it applies for mine、capital construction 、road building、port、field、coal field and carries loading、pushing dust、 diging、rising weight、. The loader ZL5

12、0 is ZL series .It adopts whell type system、liquid engine driving system、ream meet vehicle type、,working set of hydraulic pressure controlling.So it has good flexibility、turning agility、high productivity、controlling handiness ets.Its back bridge is swing bridge ,so increases the stability of whole

13、machine,and it has a good security. Being quipped with advanced devices such as hydraulic torque conventer、 power shift gearbox、four wheel driving 、hydraulic steeringgear、chuck disk break and artiallated frame.So the loader model ZL50 is featured with high pulling capacity、small turning radius.all

14、of which make it possible for easy_operation.thus resulting in the high efficiency of our product. In my design,I adopt counter_shaft、power_shift transmission.It is equipped with one church and four axles.The axles is placed in room,so the transmission’s construction is simple and maincenance is ea

15、sy.the transmission has two forward and one reverse gear,it can provide three Speeds. Finite element analysis method is adopted in this design.When designning the axis of the gear-box,first I carry through accounting using tradition method and check its intensity and freshness. And then I

16、carry through modeling using Pro/ENGINEER，and carry through finity analysis using Pro/MECHANICA analyzed method,analying its intensity. KEY WORDS：loader liquid engine driving system hydraulic torque conventer power shift gearbox Finite element analysis method III

17、 目 錄 摘要 I Abstract II 緒論 1 第1章總體設(shè)計(jì) 3 第2章牽引力計(jì)算 18 2．1 柴油機(jī)與變矩器聯(lián)合工作的輸入與輸出特性曲線 18 2.1.1 聯(lián)合工作輸入特性曲線 18 2.1.2 柴油機(jī)與變矩器聯(lián)合工作的輸出特性 22 2．2 確定檔位數(shù)及各檔傳動比 23 2．3 運(yùn)輸工況的牽引特性曲線 26 2．4 求出各檔最高車速并分析牽引性能 28 第3章 總體布置 30 第4章 行星式動力換檔變速箱設(shè)計(jì) 37 4．1 傳動比的確定 37 4．2 傳動簡圖設(shè)計(jì) 38 4.2

18、.1 傳動簡圖的選擇 38 4.2.2 離合器的布置 39 4．3 配齒計(jì)算 40 4.3.1 確定變速箱行星排的參數(shù)（K1、K2） 40 4.3.2 選配齒輪 41 4．4 行星機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析 42 4.4.1 運(yùn)動學(xué)分析 42 4.4.2 動力學(xué)分析 46 4．5離合器設(shè)計(jì) 49 4.5.1 確定換檔離合器的結(jié)構(gòu)型式 49 4.5.2 確定主要參數(shù) 49 4.5.3　摩擦片間最大相對轉(zhuǎn)數(shù)的驗(yàn)算 51 4.5.4 換檔離合器的滑磨功 51 4. 6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 52 5.6.1齒輪設(shè)計(jì) 52 4.6.2 軸承的選擇計(jì)算 54

19、4.6.3 軸的設(shè)計(jì) 57 第5章 變速箱中間軸的有限元分析 65 5.1 有限元分析方法概述 65 5.2 Pro/MECHANICA分析方法 66 5.3 基于Pro/ENGINEER特征的建模 67 5.3.1 Pro /ENGINEER介紹 67 5.3.2 建模過程 68 5.4 中間軸的靜力學(xué)有限元分析 69 參考文獻(xiàn) 75 致謝 76 V 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論 塔式起重機(jī)是我們建筑機(jī)械的關(guān)鍵設(shè)備，在建筑施工中起著重要作用。并且在高層工業(yè)和民用建筑施工中一直處于領(lǐng)先地位。 QTZ630 自升式塔式起重機(jī)是為滿足高層建筑施

20、工，設(shè)備安裝而設(shè)計(jì)的新型起重運(yùn)輸機(jī)械。本機(jī)性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理，操縱使用安全可靠。其主要特點(diǎn)是，起重高度大，工作幅度寬。塔機(jī)上部能借助于液壓頂升，根據(jù)施工的建筑物的增高而升高，使司機(jī)操作方便，視野寬，并始終保持高清晰。因此廣泛的適用于多層和高層民用建筑，多層大跨度工業(yè)廠房，以及采用滑模施工的高大煙囪和筒倉等塔型建筑物的施工，也可用于港口，貨場的裝卸。 QTZ630 塔機(jī)有多種形式。設(shè)計(jì)正在不斷的完善中。此次設(shè)計(jì)的形式為固定上回轉(zhuǎn)液壓頂升自動加節(jié)，隨著建筑物的升高而升高，最大起升高度可達(dá)140m （附著狀態(tài)）。 近幾年國際塔式起重機(jī)技術(shù)得到飛速發(fā)展，我國在塔機(jī)產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域也根據(jù)我國國情取得

21、了巨大的進(jìn)步： ⑴ 為適應(yīng)城鎮(zhèn)興建經(jīng)濟(jì)實(shí)用住房的需要，應(yīng)積極發(fā)展工效高、投產(chǎn)便捷、可與汽吊競爭的160~250KN.m級下回轉(zhuǎn)快裝塔機(jī)的生產(chǎn)。 ⑵ 大力開發(fā)經(jīng)濟(jì)型城市塔機(jī)。按額定起重力矩，這類塔機(jī)分為三檔;450、600、1000KN.m,最大幅度 45、50、55m。臂端起重量分別為1、1.2、1.8t，主要用于大城市見縫插針型的中高層或高層建筑的施工。 ⑶ 適當(dāng)動臂式自升塔機(jī)和曲折式兩用臂架自升塔機(jī)的生產(chǎn)，以適應(yīng)塔機(jī)出口市場和國內(nèi)大中城市內(nèi)某些特定工程和鋼結(jié)構(gòu)高層建筑施工的需要。 ⑷ 積極開發(fā)和完善采用變頻調(diào)速系統(tǒng)的起升機(jī)構(gòu)、繼續(xù)完善小車變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

22、總之，應(yīng)大力改進(jìn)完善電控系統(tǒng)合調(diào)速系統(tǒng)，以提高塔機(jī)工作平穩(wěn)性、安全可靠性和生產(chǎn)效能。 ⑸ 為了開拓塔機(jī)出口市場，迎接加入WTO后面臨的局面，今后推出的塔機(jī)新產(chǎn)品必須按ISO有關(guān)規(guī)定對一些細(xì)部做法加以改進(jìn)。 雖然我國的塔式起重機(jī)從科研到加工生產(chǎn)方面取得可喜的進(jìn)步，但是在和國外塔機(jī)的使用壽命，成本等方面還存在一定的差距，我相信在今后的發(fā)展中差距會逐步縮小。  第1章總體設(shè)計(jì) 2.1概述 總體設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，它滿足機(jī)械技術(shù)參數(shù)及形式的總的構(gòu)想?？傮w設(shè)計(jì)一旦失敗整個(gè)設(shè)計(jì)也就沒什么意義了?？傮w設(shè)計(jì)中知道各個(gè)部件和各個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般由技術(shù)負(fù)責(zé)人主持進(jìn)行。在接

23、受設(shè)計(jì)任務(wù)后，應(yīng)進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究。收集國內(nèi)外同類機(jī)械的有關(guān)資料，了解國內(nèi)外塔機(jī)的使用、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和科研情況，并進(jìn)行分析比較，制定總的設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)原則應(yīng)當(dāng)保證所設(shè)計(jì)的機(jī)型在達(dá)到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，力求結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進(jìn)、積極性好、工藝簡單、工作可靠。 制定設(shè)計(jì)總則以后，便可制定設(shè)計(jì)任務(wù)書，在調(diào)研的基礎(chǔ)上，運(yùn)用所學(xué)知識，從優(yōu)選擇確定總體方案保證設(shè)計(jì)成功。 2.2總體設(shè)計(jì)方案的初定 上回轉(zhuǎn)塔機(jī)是回轉(zhuǎn)支撐在塔身頂部的起重機(jī)。盡管其設(shè)計(jì)型號有多種多樣，但其基本結(jié)構(gòu)大體相同。整臺的上回轉(zhuǎn)塔機(jī)主要由金屬結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)、液壓頂升系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)及安全保護(hù)裝置等五大部分組成。 本次設(shè)計(jì)為 QT

24、Z630 塔式起重機(jī)，其結(jié)構(gòu)為上回轉(zhuǎn)、水平臂架、液壓自升式。在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮多種形式，綜合考慮其強(qiáng)度、剛度、受力和經(jīng)濟(jì)性問題，以擇優(yōu)設(shè)計(jì)方案。 2.2.1金屬結(jié)構(gòu) 塔式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)部分由：塔身、塔帽、起重臂架、平衡臂架、回轉(zhuǎn)支撐和底架等主要部分組成。金屬結(jié)構(gòu)是塔式起重機(jī)的重要組成部分，金屬結(jié)構(gòu)件的構(gòu)造設(shè)計(jì)的合理與否直接影響整臺起重機(jī)的性能，所以在設(shè)計(jì)塔式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮如下要求： ⑴ 滿足總體設(shè)計(jì)要求。 ⑵ 堅(jiān)固耐用，性能良好。 ⑶ 重量輕、材料省。 ⑷ 構(gòu)造合理、工藝性好。 ⑸ 造型美觀。 1. 基礎(chǔ) 高層建筑施工用的附著式塔式起重機(jī)大都采用小車

25、變幅的水平臂架，幅度大部分在50m以上，無需移動作業(yè)即可覆蓋整個(gè)施工范圍，因此多采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)。塔機(jī)直接座在混凝土基礎(chǔ)上，通過混凝土基礎(chǔ)將整機(jī)支反力傳給地基，保持塔機(jī)穩(wěn)定運(yùn)作 鋼筋混凝土基礎(chǔ)有多種形式：X型整體基礎(chǔ)、條塊分割式基礎(chǔ)、獨(dú)立塊體式基礎(chǔ)等。對于無底架的自升式塔式起重機(jī)則采用整體式方塊基礎(chǔ)。 X型整體基礎(chǔ)的形狀及平面尺寸大致與塔式起重機(jī)X底架相似，塔式起重機(jī)的X型底架通過預(yù)埋地腳螺栓固定在混凝土基礎(chǔ)上，此種形式多用于輕型自升式塔式起重機(jī)。 長條型基礎(chǔ)由兩條或四條并列平行的鋼筋混凝土底架組成，分別支撐底架的四個(gè)支座和由底架支座傳來的上部載荷。當(dāng)塔式起重機(jī)安裝在混凝土砌塊人行道上

26、或者是原有混凝土地面上，均可采用此種形式的鋼筋混凝土基礎(chǔ)。 分塊式基礎(chǔ)由四個(gè)獨(dú)立的鋼筋混凝土塊體組成，由于基礎(chǔ)僅承受底架傳遞的垂直力，故可作為中心負(fù)荷獨(dú)立柱基礎(chǔ)處理，其優(yōu)點(diǎn)是，構(gòu)造比較簡單，混凝土及鋼筋用量比較少，造價(jià)便宜。 本次設(shè)計(jì)采用X型整體鋼筋混凝土基礎(chǔ)，這種形式適用于有底架固定式自升塔式起重機(jī)。這種基礎(chǔ)不僅起著承上啟下的作用將塔機(jī)的載荷傳給地基，同時(shí)發(fā)揮部分壓重作用，保證塔機(jī)的穩(wěn)定性。 混凝土外輪廓尺寸約為500050001500mm（長寬高），密度為2.4t/m,總重為90t?；A(chǔ)表面平整。 2. 底架結(jié)構(gòu) 塔機(jī)底架隨塔身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及爬升方式而異。 小車變幅水平臂架自升塔

27、機(jī)采用的底架結(jié)構(gòu)可分為：十字型底架、帶撐桿的井字型底架、帶撐桿的水平框架式桿件拼裝底架和塔身偏置式底架。 本次設(shè)計(jì)采用十字型底架，有一根通長的縱梁和絞裝在縱梁中部的兩根活動短梁組成，這種底架可直接固定在混凝土基礎(chǔ)之上。 優(yōu)點(diǎn)：無需特殊預(yù)埋地腳螺栓，通過調(diào)整活動短梁的張開角度可分別構(gòu)成3.43.4、44以及55的底架，混凝土基礎(chǔ)塊可根據(jù)施工底盤特點(diǎn)采用方型混凝土墩或長方形混凝土墩。 3. 塔身結(jié)構(gòu) 塔身結(jié)構(gòu)也稱塔架，是塔機(jī)結(jié)構(gòu)的主體。按高度不同可分為固定式、伸縮式、折疊式、接高式；根據(jù)構(gòu)造不同又可分為整體式和分片拼裝式；根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分為桁架結(jié)構(gòu)和薄壁圓筒結(jié)構(gòu)。 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)就是一段上、寬、

28、高都統(tǒng)一的塔身。這樣便于用工裝制作，具有互換性。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長度有2.5m、3m等多種規(guī)格。它主要由四根主弦桿，三個(gè)水平框架，其間有斜腹桿，上下有連接套等組成一空間結(jié)構(gòu)。其構(gòu)造如圖2—1所示： 主弦桿要承受壓力和拉力，其合成力矩來平衡起重力矩和附加力矩；水平腹桿和斜腹桿用于傳遞扭矩和水平剪力；連接螺栓傳遞各節(jié)之間拉力。上回轉(zhuǎn)塔機(jī)的塔身以受彎為主，受壓為輔，因此塔身必須結(jié)實(shí)，有足夠的強(qiáng)度、剛度和局部失穩(wěn)的儲備。 3.輪胎尺寸對裝載機(jī)性能有很大影響，它影響傳動系傳動比的選擇，整機(jī)重心高度、離地間隙以及各部件的總體布置等。輪胎尺寸增加，可以增加輪胎的承載能力，能有效地改善附著性能，但它引起機(jī)器成本的增

29、加和整機(jī)重心的提高。 綜合考慮以上因素，參考同類機(jī)型，據(jù)選用10.00-20型低壓寬基胎。由參考書[Ⅴ]查得： 型號 12.00-20 端面寬度 B=292mm 外直徑 D=1275mm 沖氣壓力 F=6.0公斤/cm 輪胎負(fù)荷 （30公里/小時(shí)） 一. 初定斗寬和斗型 1. 斗寬的確定 斗寬B=輪距+輪胎寬+2a （參見設(shè)計(jì)指導(dǎo)書） 由以上設(shè)計(jì)知輪距為1440mm，輪胎寬為395mm，取a=50～100mm，則斗寬 B=1440+395+2（50～100）=1935～20

30、35（mm） 取B＝1950mm 2. 斗型的確定 鏟斗是鏟裝物料的工具，它的斗型與結(jié)構(gòu)是否合理，直接影響裝載機(jī)的生產(chǎn)率。在設(shè)計(jì)工作裝置連桿機(jī)構(gòu)之前，首先要確定鏟斗的幾何形狀和尺寸，因?yàn)樗c連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)有密切聯(lián)系。 鏟斗首先要有合理的斗型，減少切削和裝料阻力，提高作業(yè)生產(chǎn)率，其次是在保證鏟斗具有足夠強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減少自重；同時(shí)也應(yīng)考慮到更換工作裝置和修復(fù)易損零件的方便。 鏟斗有普通型式的鏟斗、蛙式、側(cè)卸式和強(qiáng)制卸料等。普通鏟斗有直刀刃、V形刀刃、帶斗齒和V形刀刃帶斗齒鏟斗。直線形斗刃適于裝載輕質(zhì)和松散小顆粒物料，并可利用刀刃作刮平、清理場地工作；V形刀刃便于插入物料堆

31、，有利于改善作業(yè)裝置的偏載，適宜鏟裝較密實(shí)物料；帶斗齒鏟斗具有較大的插入料堆的能力，適宜于鏟裝礦石和堅(jiān)實(shí)物料。齒型的選擇應(yīng)考慮插入阻力和耐磨兩個(gè)因素，并且要便于更換。尖齒插入力較強(qiáng)，但不耐磨，純齒則較耐磨，然而插入阻力大，一般輪式裝載機(jī)多用前者。斗齒有整體和分體式兩種，中小型裝載機(jī)多用前者，大型裝載機(jī)則常用分體式。這種連接方式便于更換。 ZL10裝載機(jī)屬于中小型裝載機(jī)，據(jù)作業(yè)要求，并參考一些同類產(chǎn)品，本機(jī)選用直刀刃尖齒鏟斗，齒數(shù)8個(gè)。 3. 確定鏟斗底壁長（以參考圖七ZL20A斗為參考斗） A. 計(jì)算參考斗的參數(shù) 回轉(zhuǎn)半徑： 斗底長度系數(shù)： 后斗底長度系數(shù)： 擋板高

32、度系數(shù)： 圓弧半徑系數(shù)： 鏟斗橫截面積: Sm=R2m{[0.5λψm(λZm+λkmcosγ1)sinγ]- λ2m[ctg-0.5π(1-)] =9502{[0.51.682(1.427+0.138cos00) sin500]- 0.3582 [ctg-0.5π(1-)] =0.793m2 平裝斗容： = =1.785 堆裝斗容： = =1.972 B. 設(shè)計(jì)斗的參數(shù)及底臂長 因?yàn)樗O(shè)計(jì)的鏟斗與參考斗相似，所以： 鏟斗的內(nèi)側(cè)寬度： B=2000-25 參考同類機(jī)型，新設(shè)計(jì)鏟斗的額定斗容：

33、 （取 回轉(zhuǎn)半徑： =950 斗底長度： 后斗臂長度： 擋板高度： 鏟斗圓弧半徑： 擋板垂直刮平線高度： 鏟斗刀刃與擋板最上部之間的距離： 鏟斗底臂長： ι=Lg-r/ctg=870-185/ctg = 473㎜ C. 斗容驗(yàn)算： 鏟斗的橫截面積： S=R2{[0.5λg(λZ+λkcosγ1)sinγ]- λ2r[ctg-0.5π(1-)]} = 5162{[0.51.682(1.427+0.138cos00) sin500]-0.3582 [ctg-0.5π(1-)]} =233951255=0.

34、23 平裝斗容：=233951.2551950 -702507=454548748=0.454 堆裝斗容： = =507607945.8=0.507 相對誤差： ==1.4%＜5% 鏟斗設(shè)計(jì)合理。 二. 計(jì)算阻力 裝載機(jī)作業(yè)時(shí)的工作阻力主要是插入阻力和鏟起阻力。插入阻力是裝載機(jī)鏟斗插入料堆時(shí)，料堆對鏟斗的水平反作用力，與物料性質(zhì)、料堆高度、鏟斗插入料堆深度和鏟斗結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。鏟起阻力是當(dāng)鏟斗插入料堆一定深度后，利用動臂拳升或轉(zhuǎn)斗時(shí)，料堆對鏟斗的垂直反作用力。 1. 插入阻力 式中： B-鏟斗寬度（cm） 對于松散程度較好的物料： 塊度＜300mm時(shí)，

35、塊度＜400mm時(shí)， 塊度＜500mm時(shí)， 如物料松散程度較差，上述各值增大20～40%； 對于細(xì)粒料（如礫石等）；K1=0.45～0.5； 對于小塊細(xì)料：K1=0.75。 由任務(wù)書知K1=0.75 K2——物料種類（容積比重）的影響系數(shù)：由[Ⅰ]表1-2，取K2=0.10 K3——散狀物料堆高度影響系數(shù)。由[Ⅱ]表1-3，取K3=1.10 K4——考慮鏟斗形狀的系數(shù)，一般在1.1-1.8之間,取K4=1.25 對于前刃不帶齒的斗，K4取最大值，本機(jī)取 K4=1.25 由此得 =1.0451.251.81.10175.51.8 =3681.8（公斤）

36、≈36082N 2．鏟斗阻力 鏟斗阻力是指鏟斗插入料堆一定深度后，用動臂油缸提升動臂時(shí)，料堆對鏟斗的反作用力。 鏟斗插入料堆深度后，用動臂提升鏟斗，鏟起阻力由鏟斗斗底插入料堆深度和鏟斗寬度BK所決定的矩形面積上的物料所決定。 鏟斗開始提升時(shí)的鏟起阻力N可按下式確定。 N=2.2BKτcosψ [Ⅰ] 式中： Lc— 鏟斗插入料堆深度。 B—鏟斗寬度B=1.755m Kτ—鏟斗開始提升時(shí)物料的剪切阻力 Kτ=3300kg/m2 ψ—動臂開始提升時(shí)鏟斗刃運(yùn)動方向與垂直線之間的夾角初算時(shí)可取為300 則N=2.20.451.755

37、3300cos300 =5079kg=49774N>3T 三. 計(jì)算裝載機(jī)的使用重量 裝載機(jī)作業(yè)時(shí)要發(fā)揮大的插入力，必需要求機(jī)器有足夠的自重，增加附件著重量能夠改善機(jī)器的附著性能，但機(jī)器自重的增加，將會導(dǎo)致裝載機(jī)運(yùn)行阻力增大動力性能變差，材料和燃料消耗增加，輪胎壽命縮短以及造價(jià)提高。對于一般土壤，如附著重量過大，當(dāng)其比壓超過某一極限而破壞土壤結(jié)構(gòu)時(shí)，甚至使附著性能反而變壞。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在保證一定附著牽引力的前提下盡量使機(jī)器的自重降低。 式中：-附著重量。該機(jī)為四輪驅(qū)動，所以附著重量即為機(jī)器自重。 -附著系數(shù)。據(jù)[Ⅱ]表1-2取為=0.65 -當(dāng)取斗底長時(shí)，達(dá)到最

38、大植，即：=36082Kg 則 ==5551kg 四. 確定發(fā)動機(jī)功率 裝載機(jī)作業(yè)時(shí)，發(fā)動機(jī)的凈功率消耗于兩部分：牽引功率和驅(qū)動油泵功率 1. 牽引功率： 牽引功率是發(fā)動機(jī)經(jīng)傳動系驅(qū)動裝 功率?？砂聪率接?jì)算： 馬力 式中：切線牽引力，=+ 裝載機(jī)插入料堆的理論作業(yè)速度，輪式取3～4。 傳動系總效率。機(jī)械傳動取=0.65～0.75。 本機(jī)為液力機(jī)械傳動，取=0.70 額定牽引力，= Pf=Gf=4.5460.50=2.273T=2273Kg=22.73KN 2. 驅(qū)動油泵功率 裝載機(jī)上所

39、用的油泵有：作業(yè)泵（供工作裝置液壓缸用）、轉(zhuǎn)向泵（供轉(zhuǎn)向液壓缸用）、變速泵（供動力換檔變速箱和變矩器冷卻用）等。 裝載機(jī)不同工況，驅(qū)動液壓泵所需功率是不同的。當(dāng)裝載機(jī)作直線行駛，工作裝置不動時(shí)，作業(yè)泵、轉(zhuǎn)向泵處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，計(jì)算時(shí)，作業(yè)泵和轉(zhuǎn)向泵取500），變速泵取工作壓力計(jì)算。此時(shí)驅(qū)動液壓泵所需功率很小。如按此工況計(jì)算，則所選發(fā)動機(jī)將有一定的功率儲備，生產(chǎn)率高。作業(yè)泵的計(jì)算壓力應(yīng)取多大，需視不同機(jī)型而定。 裝載機(jī)用的柴油機(jī)工作條件惡劣，負(fù)荷大，應(yīng)選用按一小時(shí)功率標(biāo)定的工程機(jī)械用柴油機(jī)。 驅(qū)動油泵的功率，一般取。 由指導(dǎo)書，取，又因?yàn)椋? 所以 選用495-23型柴油機(jī)。

40、 五. 車速和檔位確定 檔位數(shù)和各檔速度選擇是否合理，對裝載機(jī)的生產(chǎn)率有很大影響。 輪式裝載機(jī)的速度變化范圍很大，它要適應(yīng)在工地作業(yè)的要求，又要滿足運(yùn)輸要求。為了能使功率利用好，燃料經(jīng)濟(jì)性好，需要有合適的檔位。檔位數(shù)應(yīng)根據(jù)裝載機(jī)作業(yè)特點(diǎn)選定。 輪式裝載機(jī)的作業(yè)循環(huán)一般是以Ⅱ檔速度接近料堆，以Ⅰ檔作業(yè)速度插入料堆（松散物料可采用Ⅱ檔速度后退，駛離料堆，然后又以前進(jìn)Ⅱ檔駛向卸料地點(diǎn)，卸料后又以倒Ⅱ檔后退，再重復(fù)上述循環(huán)。 輪式裝載機(jī)至少應(yīng)有二個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒退檔：高速檔用于空載在平地運(yùn)行，低速檔用于起動、爬坡，倒退檔則用于倒車。運(yùn)輸?shù)退贆n也可與作業(yè)Ⅱ檔合并使用。如考慮更換共裝，還需增檔

41、位 。 由上述工作特點(diǎn)可見，輪式裝載機(jī)要求至少有2～4個(gè)前進(jìn)檔和兩個(gè)倒退檔。 輪式裝載機(jī)各檔速度推薦取下列數(shù)值： 前進(jìn)Ⅰ檔速度取3～4，對于液力傳動，它是相應(yīng)于變矩器最高效率工況時(shí)的理論作業(yè)速度，超過以上速度駕駛員來不及操縱，反而延長鏟斗裝滿時(shí)間，增加駕駛員疲勞，降低生產(chǎn)效率。 前進(jìn)Ⅱ檔速度取10～12。 運(yùn)輸檔，由于裝載機(jī)鉸接車架一般均非彈性懸掛，車速不宜過高，最高車速小于40。 倒檔，為縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，一般要求作業(yè)時(shí)的回程速度比前進(jìn)速度高25～40%，故后退Ⅱ檔取12～15。 ZL10裝載機(jī)主要用于城市建設(shè)、環(huán)境衛(wèi)生、煤、砂石料場、中小型水利工程及港口、企業(yè)中，鏟裝

42、或轉(zhuǎn)運(yùn)松散物料。參考其他同類產(chǎn)品，選取前進(jìn)三檔、后退三檔。 六. 最大卸載高度和相應(yīng)的卸載距離 最大卸載高度和相應(yīng)的卸載距離根據(jù)裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和它相配合作業(yè)的運(yùn)輸車輛來確定。 為了保證裝于運(yùn)輸車輛中的物料在運(yùn)輸過程中不撒落地面，要求物料在車箱中堆高的自然傾角為；為了使鏟斗能把物料均勻卸在車箱里，要求鏟斗卸料時(shí)其斗刃離車箱壁不小于（B為車箱寬度）。 最大卸載高度是指鏟斗提升到最高位置，卸載角為 從地面到切削刃最低點(diǎn)之間的距離。 最大卸載距離是指鏟斗提升到最高位置，卸載角為 從裝載機(jī)最前面一點(diǎn)（包括輪胎和車架）到鏟斗切削刃的水平距離。 由國家標(biāo)準(zhǔn)，卸載高度（）不低于2200m

43、m，ZL10裝載機(jī)當(dāng)時(shí)卸載距離不小于850mm。本機(jī)選取最大卸載高度，最大卸載高度時(shí)的卸載距離為890mm.