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畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目 某型裝載機工作機構設計 專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化 班 級 學 號 088105438 學 生 姓 名 朱 晨 宇 指 導 教 師 賀 紅 林 填表日期：2 0 1 2 年 2 月 21 日 一、選題的依據及意義： 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撐結構和連桿，隨機器向前運動進行裝載和挖掘，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，提高工程質量，降低工程成本都發(fā)揮著重要的作用，是現代機械化施工中不可缺少的裝備之一。 二、國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）： 在經歷了50-60年的發(fā)展后，到20世紀90年代中末期國外輪式裝載機技術已達到相當高的水平?；谝簤杭夹g，微電子技術和信息技術的各種智能系統(tǒng)已廣泛應用于裝載機的設計，計算操作控制，檢測監(jiān)控，生產經營和維修服務等各個方面，使國外輪式裝載機在原來的基礎上更加精制，其自動化也得以提高，從而進一步提高了生產效率，改善了司機的作業(yè)環(huán)境，提高了作業(yè)舒適性，降低噪聲，振動，排污量，保護了自然環(huán)境，最大限度的簡化維修，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都達到了很高水平。 產品形成系列，更新速度加快并朝大型化和小型化發(fā)展。如以卡特彼勒為代表的美國，以小松公司為代表的日本和裝載機生產第三大集團西歐各廠家都加快推出多功能，全面兼顧動力性，機動性與靈活性的新產品。這些產品如美國克拉克公司生產的675型，功率達1000kW，而日本東洋遠搬株式會社生產的 310型，斗容量僅為0.11立方米。此外，裝載機還向高卸位，遠距離作業(yè)方向發(fā)展，如JCB公司開發(fā)的伸縮臂裝載機，小松公司也開發(fā)了能擴大作業(yè)范圍的帶伸出機構的裝載機。 采用新結構，新技術，產品性能日趨完善。近年來開發(fā)的產品普遍采用了高性能發(fā)動機和自動換檔變速器，大流量負荷傳感液壓系統(tǒng)，前后防滑差速器，多片濕式盤式制動器，行走顛簸減震等先進技術，并綜合液壓，微電子和信息技術制造，并應用了很多智能系統(tǒng)。工作裝置連桿機構推陳出新，各種自動功能更趨成熟，完善。如卡特彼勒公司994D型裝載機采用新的一代Cat3516柴油發(fā)動機就安裝有HEUI（電液控制的燃油噴射）裝置以及ADEM9(先進的柴油)管理系統(tǒng)，可根據外載荷的大小有效地控制發(fā)動機的功率與轉速，從而減少燃油消耗及尾氣排放，減少噪聲。小松公司的全動力換檔變速器帶有自動換擋開關，提高裝載作業(yè)過程中的牽引力，可保證全功率進行裝載作業(yè)。卡特彼勒公司的G系列裝載機采用大流量工作液壓系統(tǒng)，負荷傳感轉向液壓系統(tǒng)，使所需轉向功率減少了8%,提高了作業(yè)效率和燃油經濟型。沃爾沃公司在L500-L220D系列裝載機上推出了該公司的專利產品，扭矩平衡連桿機構（TP）,在鏟斗的整個循環(huán)中可提供更大的傾翻力矩以及舉升能力，這保證了裝載機不僅在配用鏟斗時，而且在配用叉，吊其它工具時都具有優(yōu)良的作業(yè)性能。 近年來，國外輪式裝載機在其未來技術發(fā)展中將廣泛采用微電子技術與信息技術，完善計算機輔助駕駛系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)及故障診斷系統(tǒng)；采用單一吸聲材料、噪聲抑制的方法消除或降低機器噪聲；通過不斷改進電噴裝置，進一步降低發(fā)動機的尾氣排放量；研制無污染、經濟型、環(huán)保型的動力裝置；提高液壓元件、傳感元件和控制元件的可靠性與靈敏性，提高整機的機-電-信一體化水平；在控制系統(tǒng)方面，將廣泛采用電子監(jiān)控和自動報警系統(tǒng)、自動換檔變速裝置；普遍安裝GPS定位與質量自動稱量控制；開發(fā)機器人裝載機等。 裝載工作是整個地下采礦的重要環(huán)節(jié)，其工作量最繁重，費時最多，對采礦生產率影響極大。消耗于這一工序的勞動量占循環(huán)時間的30%-40%。正因為如此，國外許多的國家十分重視裝載機械的開發(fā)推廣與使用。裝載機開始制造是在90多年前。最早的裝載機是在馬拉的農用拖拉機前部裝上鏟斗而成.。自身帶有動力的裝載機，是在1920年初出現的，其鏟斗安裝在兩根垂直立柱上，鏟斗的舉升和下落是用鋼繩來操縱的。從1930年開始，裝載機的機構得到較大的改進。1939年出現了比較先進的輪胎式裝載，在40年代裝載機得到了更大的發(fā)展。1944年，開始用液壓代替鋼繩控鏟斗。1947年裝載機發(fā)展成四輪驅動。1950年出現了第一臺帶有液力變矩器的輪胎式裝載機，它使裝載機能夠很平穩(wěn)地插入料堆并且使作增快，同時插入運動，發(fā)動機不會因插入阻力大而熄火。1960年出現了第一臺鉸接式裝載機，這使裝載機轉向性能大大改善，增加了它的機動性能性和縱向穩(wěn)定性。60年代的電動裝載機。這是裝載機設計的一個新的突破，它進一步增加了裝載機的使用范圍。今后裝載機的發(fā)展趨勢是通過工作機構尺寸的增加和機構的改進進一步增加了生成力。 鏟斗機工作時，鏟斗的運動是由動臂油缸，惻卸油缸和機體的行走部共同控制的。在一個工作循環(huán)中鏟斗要完成的動作有： 1） 將鏟斗放平由機體的行走部將鏟斗推入料堆。 2） 邊推進邊翻轉鏟斗使鏟斗使物料充滿鏟斗。 3） 當鏟斗裝滿物料后，將鏟斗轉正并舉臂到適當的位置作好運送的準備。 4） 由機體的行走部將物料運送到卸載點。 5） 將鏟斗對準卸載口進行翻斗卸載。 6） 將鏟斗正位并下降動臂準備返回。 7） 返回到卸載點 8） 將鏟斗放平到插入位置進行下一個工作循環(huán)。 為了使操作方便和提高勞動生產率，鏟斗臂上對稱地布置兩個油缸鏟斗上安裝有一個油缸使的得整個動作協(xié)調。 鏟斗是用來切削，收集，運輸，卸出物料的不見。它設計的合理與否直接影響到裝載機的身產率，能量消耗及工作的可靠性。 鏟斗的結構設計，一般應滿足下列條件，在斗體盡可能輕的條件下，保證鏟斗有足夠的強度和剛度；鏟斗的結構形狀應保證鏟斗插入物料堆時阻力最?。荒湍Σ翆σ讚p斗齒更換方便等。 為減小鏟斗插入物料堆的阻力，盡量避免無效容積及順利卸載的要求，鏟斗形狀通常是前臂高與后臂，前臂上部作為圓弧狀，并裝有一組齒，鏟斗下部較上部略寬，四角呈圓弧狀以方便卸載，避免大塊堵塞，后臂與斗底的夾角要成鈍角，即可避免可效容積又可使斗底鉸點抬高，方便開斗。 鏟斗前臂直接切入物料，要求材質耐磨，強度高，一般用錳鋼（ZG35Mn）鑄造，并在其切削部位焊有硬質合金。 鏟斗后臂與斗體相連接，并支承整個斗體，故后臂多用碳鋼鑄造并鑄有加強的筋條。 斗體的兩側板連接前后臂，使之成一方箱，因其磨損受力較前后臂小，故小型鏟斗用焊件式鑄造，而大型鑄斗兩側臂采用前后臂延長兩側，再用塞柱焊接在一起。 斗的后臂固定著斗與斗柄，拉桿的鉸及提升滑輪的鉸座等。 斗齒它可減小挖掘阻力。斗齒的形狀應根據物料的物理，機械性質正確選擇斗齒的最大厚度是鏟斗加強厚度的2.2-2.3倍。斗齒是磨損嚴重的易損件。故通常用耐磨材料鑄造。 鏟斗按其結構可分鉚結構，鑄造，焊接，鑄-焊聯(lián)合合金鋼板鎧裝。 鉚結構鏟斗的優(yōu)點是制造容易，接個便宜。求點是強度差（鉚釘易松動），主要用于小型挖掘機上。 鑄造鏟斗：整體鑄造的鏟斗，強度較鉚結構的高，但其自重較大，適用于小型挖掘機上。 焊接鏟斗：前臂和側臂是鋼板焊接，而后臂通常是鑄造。其特點是自重較小。對單斗挖掘機，在動力不變的條件下，用焊接鏟斗代替鑄造鏟斗，鏟斗容積平均可增大1/3（即3米3增大4米3；6米3增大8米3；9米3增大12米3），這是提高挖掘機生產率的途徑之一。但一般鋼板焊接的鏟斗，僅用于輕型挖掘機。 鑄-焊聯(lián)合制造，外面包以合金鋼板的鏟斗，適用與大型鏟斗（如斗容﹥12米3）。 根據設計要求，本設計采用焊接鏟斗。 三、研究內容： 1．確定某型裝載機工作裝置的結構方案，并闡述裝載機的適用范圍與功能優(yōu)勢。 2．確定裝載機總體參數，工作裝置主要參數，了解各零部件的加工方案。 3．對系統(tǒng)中各零部件進行設計計算，確定零部件尺寸。 4．對裝載機工作裝置進行設計計算。 5. 對裝載機工作裝置液壓系統(tǒng)計算。 6. 繪制出其裝配圖及若干零件的零件圖。 四、目標、主要特色及工作進度 （1）查閱相關資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告 01 - 04周 （2）工作機構運動的方案擬定 05 - 06周 （3）工作機構總體設計與計算 07 - 08周 （4）工作機構的裝配圖設計 09 - 10周 （6）工作機構部分零件工作圖設計 11 - 12周 （7）撰寫畢業(yè)論文 13 - 15周 （8）畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯 16 - 17周 五、參考文獻 [1] 李健成等. 礦山機械（裝載機部分）[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社, 1981 [2] 徐灝等. 機械設計手冊（第5卷）[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2003 [3] 何正忠. 裝載機[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社, 1999 [4] 長沙礦山研究所露天裝載機組.露天裝載機[M]. 北京：機械工業(yè)出版社, 1974 [5] 于碩,閆涵. 裝載機工作裝置機構分析[J]. CADCAM與制造業(yè)信息化,2002(12) [6] 祝海林,周燕萍,李海寧等. 高卸位裝載機工作機構尺寸優(yōu)化[J]. 工程機械, 2008( 01) [7] 王國彪,曹旭陽,遲峰. 高卸型裝載機工作裝置的定制設計[J],建筑機械, 2003,(04) [8] Shiegru Sarata, Niriho Kiyachi. Measuring and update of shape of pile for loading[J]. The 25th International Symposium on Automation and Robotics in Construction, June 26-28,2008 [9] Sanjiv Singh, Howard Cannon. Multi-resolution planning for earthmoving. In Proceedings International Conference on Robotics and Automation, May 1998, Leuven, Belgium.