裝配圖ZL05裝載機總體及其工作裝置設(shè)計,裝配,zl05,裝載,總體,整體,及其,工作,裝置,設(shè)計 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 開題報告 學(xué)生姓名：李鑫 學(xué) 號：14020926 班 級：140209 專 業(yè)：機械工程及自動化 指導(dǎo)教師：李 風(fēng) 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 一、課題介紹 1.課題名稱： ZL05微型輪式裝載機總體設(shè)計 2.課題背景： ⑴ 設(shè)計課題的意義 ZL系列輪式裝載機是一種高效率的工程機械，具有結(jié)構(gòu)先進，性能可靠，機動性強，操縱方便等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于礦山，建筑工地，道路修建，水利工程，港口，貨場，電站以及其他工業(yè)部門，進行裝載、推土、鏟挖、起重、牽引等多種作業(yè)。對加快工程建設(shè)速度減輕勞動強度提高工程質(zhì)量降低工程成本都發(fā)揮著重要作用，因此近幾年來無論在國內(nèi)還是國外裝載機品種和產(chǎn)量都得到迅速發(fā)展，成為工程機械的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。 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)。 ⑵ 設(shè)計課題的目的 輪式裝載機總體設(shè)計是機械制造，機械設(shè)計和機械電子（機電一體化）等專業(yè)的一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)完技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課以后的一次專業(yè)課程內(nèi)容的綜合設(shè)計。通過設(shè)計提高學(xué)生的機構(gòu)分析與綜合的能力，機械構(gòu)造設(shè)計的能力，機電一體化系統(tǒng)設(shè)計能力，掌握實踐生產(chǎn)過程自動化的設(shè)計方法。通過設(shè)計把有關(guān)課程（機械原理，機械設(shè)計，理論力學(xué)，材料力學(xué)，液壓與氣動技術(shù)，工程材料，材料成型，自動控制理論，測試技術(shù)，數(shù)控技術(shù)，微型計算機原理及應(yīng)用，自動機械設(shè)計等）中所獲得的理論知識在實際中綜合的加以運用，使這些知識得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識和生產(chǎn)密切的結(jié)合起來。 輪式裝載機總體設(shè)計是機械設(shè)計及機械制造專業(yè)和機械電子專業(yè)的學(xué)生一次比較完整的整機設(shè)計。通過設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生獨立的機械整機設(shè)計的能力，樹立正確的設(shè)計思想，掌握機械產(chǎn)品設(shè)計的基本方法和步驟。通過設(shè)計使學(xué)生能熟練的應(yīng)用有關(guān)參考資料，計算圖表，手冊，圖冊和規(guī)范；熟悉有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，以完成一個工程技術(shù)人員在機械整體設(shè)計方面所必須具備的基礎(chǔ)技能訓(xùn)練。 ⑶ 輪式裝載機的發(fā)展現(xiàn)狀 1）國外輪式裝載機的發(fā)展現(xiàn)狀 1 新產(chǎn)品不斷推出 近年來，輪式裝載機以圍繞提高效率、降低成本為核心，繼續(xù)向大型化、微型化發(fā)展，不斷推出新產(chǎn)品，加速更新?lián)Q代。 卡特彼勒公司90年代初推出Cat966F輪式裝載機，時隔1年又推出Cat980F輪式裝載機，它增加了斗容和功率。改善了性能、提高了可靠性。不久又推出更大的Cat994輪式裝載機，根據(jù)物料體積質(zhì)量不同而選配l8～ 30m3的鏟斗，機重170t；裝有渦輪增壓后冷的Cat3516型柴油發(fā)動機牽引力大、加速性能好；加長的工作動臂增加了卸載高度，能對載重量218t的大型自卸汽車裝載。 馬拉松?勒圖爾勒(Marathon Letourneau)公司1990年和1994年在LI100的基礎(chǔ)上分別推出LI400和LI800型輪式裝載機。l998年9月在美國塔克癬(Tucson)召開的Longding 2000年會上，該公司宣布正在開發(fā)的斗容20．4m3的L1350型輪式裝載機將于21世紀(jì)初投放市場，供載重量150～200t自卸汽車裝載。 德雷塞(Dresser)公司90年代初推出4000型輪式裝載機，斗容10～30m3、機重151．8t，采用模塊結(jié)構(gòu)的傳動系統(tǒng)，大功率、敏感按鈕控制的液壓系統(tǒng)．z型單搖臂工作裝置。優(yōu)化的整體結(jié)構(gòu)和濕式盤式制動器，具有自動調(diào)節(jié)和自動密封性能。 目前，全世界約有400臺(功率大于750kw)大型輪式裝載機應(yīng)用在露天礦山和建筑工程，與大型自卸汽車配套使用。在發(fā)展大型輪式裝載機的同時，微型輪式裝載機以機動靈活、效率高、多功能和價格低廉贏得市場，發(fā)展甚快。如：日本古河公司生產(chǎn)的FL30-1型輪式裝載機斗容0．34m3、機重2．3t；小松公司的WA30-1型斗容0．34rn3、柴油機功率20kW；豐田織機公司的斗容0．17m3、機重1t等這些微型裝載機適用于建筑工地和地下礦山挖溝、平地、堆料等。 2 新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn) 2．1 工作機構(gòu) 卡特技勒公司推出組合式八桿機構(gòu)。從地面到整個舉升高度范圍內(nèi)具有平行移動的特點。它將快速連接器和塔架式機構(gòu)設(shè)計成整體式工作裝置，通過快速更換不同的輔助機構(gòu)完成裝卸、堆垛、掃雪、平地、清掃路面、推土、吊裝、搬運和地表鉆孔等作業(yè)，實現(xiàn)一機多能，減少用戶設(shè)備投資。 德雷塞公司開發(fā)Z型單臂工作機構(gòu)并與高壓液壓系統(tǒng)相結(jié)臺，為鏟斗提供更大的掘起力；縮短裝載工作循環(huán)，增加鏟斗裝滿系數(shù)，大幅度提高勞動生產(chǎn)率。由于鉸點少、桿件少，便于維修保養(yǎng)，降低維修費用。 2．2 傳動機構(gòu) 以卡特彼勒公司為代表的輪式裝載機采用液力機械傳動系統(tǒng)，其自動動力換檔變速箱自動選擇檔位傳動比，使換檔在變速箱最佳效率點進行。該公司最近推出的STIC(轉(zhuǎn)向變速集成)系統(tǒng)，將轉(zhuǎn)向和換檔功能集成于一操縱手柄上，使操縱更加省力、輕便，換檔更加平穩(wěn)，可大幅度提高生產(chǎn)率。 以日本小松公司W(wǎng)A系列中小功率(小于125kW)為代表的輪式裝載機采用新型集中式結(jié)構(gòu)的驅(qū)動橋。它將主傳動制動器和行星輪式終傳動都集中在橋的中部，橋殼斷面變化連續(xù)、平緩，內(nèi)應(yīng)力分布臺理，從根本上防止因傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)橋殼在輪邊支承軸段應(yīng)力集中斷裂。輪端采用浮動密封結(jié)構(gòu)，安裝簡便，有自動補償功能，密封性能良好。該結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、基本零件少、工藝性好、性能好、可靠性高。 馬拉松?勒圖爾勒公司的輪式裝載機采用柴油機一發(fā)電機一電動輪傳動，比液力機械傳動系統(tǒng)簡單。在整個作業(yè)中柴油發(fā)動機以恒定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，減少燃油消耗，延長發(fā)動機壽命；無變速箱、傳動軸等許多部件，提高了傳動效率，操作維修方便，費用低；獨立電動牽引馬達(dá)為固態(tài)控制，反應(yīng)迅速，減少車輪打滑和輪胎過渡磨損；設(shè)置了電動緩行器，不用工作制動停機，裝料對位準(zhǔn)確；整機重心低，行駛穩(wěn)定性好，可靠性高。 2．3 液壓系統(tǒng) 德雷塞公司輪式裝載機液壓系統(tǒng)用傳感器接受柴油機轉(zhuǎn)速信號，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時柱塞式變量泵便自動增加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量，以保持恒定的轉(zhuǎn)向速度，在最大挖掘工況時可減少流量，減慢液壓元件動作，以保持液壓系統(tǒng)的動力平衡，減少液壓系統(tǒng)熱損耗，節(jié)省功率?？ㄌ乇死蛰喪窖b載機轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)用負(fù)荷傳感式溢流閥，使液壓泵在負(fù)載決定壓力下溢流，降低系統(tǒng)壓力，提高了液壓元件壽命。工作裝置液壓系統(tǒng)采用舉升限位裝置和下放自動定位裝置，避免了機械限位時液壓缸行程終了產(chǎn)生高壓和沖擊；裝設(shè)的蓄能器能吸收沖擊載荷，并對整機的縱向搖擺起阻尼作用；液壓缸導(dǎo)向套處有三重密封，防止泄漏和肪塵。 2．4 司機室 新型輪式裝載機司機室的設(shè)計充分考慮了人的生理需求，對儀表位置排列、操作手柄和踏板、司機座椅、能見度、防噪和隔振、溫度調(diào)節(jié)等均符臺人機工程學(xué)，使司機在舒適、輕松、安全環(huán)境下操作，提高工作效率。如卡特彼勒輪式裝載機的司機室設(shè)有微機監(jiān)控裝置和可調(diào)懸掛式座椅，先導(dǎo)液壓閥操縱鏟斗控制手柄及流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，使操作輕便、靈活，采用防滾翻保護結(jié)構(gòu)(ROPS)和落體撞擊保護結(jié)構(gòu)(FOPS)符臺ISO標(biāo)準(zhǔn)要求。 3自動化水平不斷提高 微電子技術(shù)的突破性進展為輪式裝載機自動控制、狀態(tài)監(jiān)測及視線范圍內(nèi)遙控技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。柴油發(fā)動機自動控制噴油系統(tǒng)、變速箱自動控制換檔、性能參數(shù)和狀態(tài)監(jiān)測均取得重大進展，在視線內(nèi)遙控作業(yè)已進入實用階段，從而改善了性能，提高了可靠性，縮短了停機時間，增加了生產(chǎn)能力，降低了燃油消耗，取得了更大的經(jīng)濟效益。 3．1 柴油發(fā)動機自動控制噴油系統(tǒng) 卡特彼勒Cat994D型裝載機采用了Cat3516B型柴油發(fā)動機，裝有HEUI型電控噴油系統(tǒng)，根據(jù)外載荷有效控制功率和轉(zhuǎn)速，發(fā)動機噴油泵隨調(diào)速器動作，精確地對燃油進行調(diào)節(jié)、加壓和供油，降低初始噴油速率，減少NO 和HC，噪聲小，燃油效率高。 3．2 變速箱自動控制換檔 日本川崎重工公司的KLD97ZⅢ型輪式裝載機采用自動控制換檔的變速箱，可按裝載機運轉(zhuǎn)工況自動選擇最佳檔位，用微機控制離臺器，從而簡化操作、提高作業(yè)效率、減少沖擊，實現(xiàn)平穩(wěn)換檔；電子控制裝置、傳感器等使用可靠，一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障，可用手動換檔，不影響工作。 3．3 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測 卡特彼勒開發(fā)的電子監(jiān)控(EMS)系統(tǒng)對輪式裝載機主要系統(tǒng)出現(xiàn)故障或潛在問題提出警告和顯示，有三種不同的警告級別和信號，每種信號表明系統(tǒng)的狀態(tài)和司機應(yīng)采取的適當(dāng)措施。 3．4 機載電子稱重系統(tǒng) 目前，許多大型輪式裝載機都裝設(shè)機載電子稱重系統(tǒng)，能清楚地顯示出需再裝的物料量，從而使心中有數(shù)，以防止過載或欠載，減少無效跑車次數(shù)，節(jié)省作業(yè)時間，提高生產(chǎn)效率。并可對質(zhì)量累計計算顯示儀表以彩色數(shù)碼顯示，清楚明了，校準(zhǔn)簡便，誤差為±3％以內(nèi)。 2）國內(nèi)輪式裝載機的發(fā)展現(xiàn)狀 在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)，輪式裝載機仍將是工程建設(shè)機械中最重要的機種之一，國內(nèi)年需求量持續(xù)穩(wěn)定地保持在一較高水平，但國內(nèi)裝載機生產(chǎn)廠家也在急劇膨脹，競爭更趨激烈，各生產(chǎn)廠家紛紛開發(fā)新產(chǎn)品，來迎接市場的挑戰(zhàn)。 ①3t以下裝載機 3t以下產(chǎn)品主要以ZL10、ZL15、ZL16為代表，還有一些利用拖拉機底盤改裝的小型裝載機，主要與日益增多的農(nóng)用運輸車輛配套使用。主要零部件均采用一般性能及質(zhì)量的發(fā)動機、驅(qū)動橋、變速箱、液壓件。技術(shù)較先進的靜液壓傳動產(chǎn)品，液壓件國內(nèi)不易配套，產(chǎn)品成本居高不下，制約了該類產(chǎn)品在國內(nèi)的發(fā)展。 ②ZL30裝載機 ZL30裝載機主要生產(chǎn)廠家有成工、常林、徐工、宜工、山工等。該產(chǎn)品零部件配置較零亂，生產(chǎn)廠家具有自制的橋箱，風(fēng)格各具特色，質(zhì)量及性能上相對穩(wěn)定，技術(shù)先進性一般。徐工最近開發(fā)的ZL30F裝載機，采用電換擋變速箱，使3t級裝載機技術(shù)上有了新的突破。 ③ZL40／ZL50裝載機 ZL40／ZL50裝載機，主要裝載機生產(chǎn)廠家均擁有該產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品幾十年來沿續(xù)至今，全國幾乎使用同一套圖紙，有些技術(shù)力量薄弱的廠家，仍把其當(dāng)作主導(dǎo)產(chǎn)品推向市場。第二、三代產(chǎn)品主要是對工作裝置進行優(yōu)化，改變外觀造型。如柳工ZL40B／ZL50C、徐工ZL40E／ZL50E。第四代產(chǎn)品是在第三代的基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化整機的性能及配置，電控箱、濕式制動器等新技術(shù)得到應(yīng)用，并形成了各企業(yè)的專有技術(shù)及專利技術(shù)，使產(chǎn)品以嶄新的面貌推向市場。 ④ZL60及6t以上裝載機 6t以及6t以上的裝載機，這是國內(nèi)潛在市場最大的產(chǎn)品，1998年以前大多數(shù)生產(chǎn)廠家均開發(fā)了ZL60裝載機，但由于受傳動件的制約，ZL60裝載機沒能成功地推向市場。在1999年北京國際工程機械博覽會上，各廠家推出了新一代ZL60裝載機，多數(shù)廠家選擇柳州ZF合資生產(chǎn)的箱或橋，液壓元件也有新配置，發(fā)動機可選用斯太爾或上柴6121(Cat3306)，整機可靠性得到很大提高，給國內(nèi)大噸位裝載機帶來發(fā)展機遇。 ⑷ 產(chǎn)品在生產(chǎn)中的作用及使用范圍 ZL05裝載機是一種單橋驅(qū)動、整體車架、機械傳動的小型裝載機。該機適用于市政工程、城市環(huán)衛(wèi)、公路養(yǎng)護、車站碼頭、中小煤礦等單位裝載松散物料?？膳c翻斗車、輕型汽車、中小型拖拉機和農(nóng)用汽車配套使用，可明顯提高工作效率，降低工人勞動強度，而且使用、維修簡單、方便，價格低廉。 3.工作內(nèi)容和要求： ⑴題目的內(nèi)容 ①總體參數(shù)的確定，總體布置。 ②工作裝置及液壓系統(tǒng)設(shè)計。 ③典型零部件設(shè)計、選取。 ④整機合理性分析。 ⑵工作量 ①譯文6000字。 ②開題報告。 ③說明書20000字。 ④4張A0圖。 ⑤讀參考文獻15篇以上。 ⑥程序設(shè)計及典型零件工藝分析。 4.課題的重點和難點： ⅠZL05輪式裝載機的結(jié)構(gòu)組成 ①傳動系統(tǒng)。 ②工作液壓系統(tǒng)。 ③工作裝置。 該機工作裝置由鏟斗、動臂、搖臂和拉桿構(gòu)成，安裝在車架的支架上。 ④其他。 （1）該機采用了增加前橋橋荷和整機配重的措施，明顯地增加了前輪的附著力。 （2）與全液壓裝載機相比，該機結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，維修方便、價格低廉。 ⅡZL05輪式裝載機的主要技術(shù)參數(shù)： 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 5.可能用到的主要知識和技能： 機械原理，機械設(shè)計，理論力學(xué)，材料力學(xué)，液壓與氣動技術(shù)，工程材料，材料成型，自動控制理論，測試技術(shù)，數(shù)控技術(shù)，微型計算機原理及應(yīng)用，自動機械設(shè)計等本科期間學(xué)到的課程。 6.需要自學(xué)的知識和技能： SolidWorks,AUTOCAD,CATIA等繪圖仿真軟件。 二、 工作計劃 2006.02——2006.03 調(diào)研，譯文，開題報告 2006.04.01——2006.04.15 總體布置及草圖 2006.04.15——2006.05.01 總體設(shè)計，總裝圖 2006.05.01——2006.05.15 零部件設(shè)計，說明書 2006.05.15——2006.06.01 繪圖，論文 2006.06.01——2006.06.20 修改，完善圖紙、論文，準(zhǔn)備答辯 三、參考文獻 [1] 劉慧斌，裝載機工作裝置優(yōu)化設(shè)計方法的研究，碩士，浙江大學(xué)，2000. [2] 吉林工業(yè)大學(xué)工程機械教研室.輪式裝載機設(shè)計.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1982. [3] 李建成.礦山裝載機設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，1989. [4] 高夢熊.地下裝載機結(jié)構(gòu)設(shè)計與使用.北京：北京冶金工業(yè)出版社，1987. [5] 王國彪，楊力夫.裝載機工作裝置優(yōu)化設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，1996. [6] 機械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組.機械設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982. [7] 房斌，張文中，胡其穎.ZL05裝載機.徐州：徐州工程機械集團公司，1997. [8] 趙昱東.國外輪式裝載機的新進展. 馬鞍山：馬鞍山礦研究院，2000. 8