1、 緒論一、設(shè)計(jì)目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的重要課題，是學(xué)生綜合運(yùn)用，鞏固基礎(chǔ)理論，專業(yè)設(shè)計(jì)和專業(yè)知識(shí)的機(jī)會(huì)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，能夠檢查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)掌握的程度，能夠提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力和獨(dú)立工作的能力，并掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，步驟。所以畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生獲得知識(shí)的重要環(huán)節(jié)。 裝載機(jī)屬于鏟土運(yùn)輸機(jī)械類，是一種通過(guò)安裝在前端一個(gè)完整的鏟斗支撐結(jié)構(gòu)和連桿，隨機(jī)械向前運(yùn)動(dòng)進(jìn)行裝載或挖掘，以及提升，運(yùn)輸和卸載的自行式履帶或輪胎機(jī)械。它廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設(shè)。裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因此成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一，對(duì)于加快工

2、程建設(shè)速度，減輕勞動(dòng)程度，提高工程質(zhì)量，降低成本發(fā)揮著重要的作用，是現(xiàn)代機(jī)械化施工中不可缺少id裝備之一。 因此，要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須端正態(tài)度，嚴(yán)格認(rèn)真，盡可能多的參看有關(guān)書籍，資料，刻苦鉆研，對(duì)比分析，取長(zhǎng)補(bǔ)短，大膽創(chuàng)新，以便做出高質(zhì)量、高水平的設(shè)計(jì)成果。二、設(shè)計(jì)步驟及方法 本次設(shè)計(jì)說(shuō)明書分為四部分，是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的描述和總結(jié)。第一部分：設(shè)計(jì)概述；第二部分：裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)，它為變速箱設(shè)計(jì)提供條件參數(shù)；第三部分：變速箱設(shè)計(jì)，此部分為變速箱設(shè)計(jì)的重要部分；第四部分：參考文獻(xiàn)。 這次設(shè)計(jì)主要采用傳統(tǒng)的以人工計(jì)算為主的設(shè)計(jì)方法，類比國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有成熟機(jī)型，從中選優(yōu)，以便能更好地設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)

3、的重點(diǎn)為ZL50行星變速箱設(shè)計(jì)，由于本人知識(shí)水平有限，設(shè)計(jì)中必定存在不少錯(cuò)誤，請(qǐng)老師和同學(xué)指正。三、設(shè)計(jì)背景 在經(jīng)歷了5060年的發(fā)展，到20世紀(jì)90年代中末期國(guó)外輪式裝載機(jī)技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)高的技術(shù)水平。基于液壓技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的各種智能系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于裝載機(jī)的設(shè)計(jì)、計(jì)算操作控制、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和維修服務(wù)等各個(gè)方面，是國(guó)外輪式裝載機(jī)在原來(lái)的基礎(chǔ)上更加精致，其自動(dòng)化程度也得以提高，從而進(jìn)一步提高了生產(chǎn)率，改善了司機(jī)的工作環(huán)境，提高了作業(yè)舒適性，降低了噪聲、震動(dòng)，保護(hù)了環(huán)境，最大的簡(jiǎn)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(dá)到了很高的水平。 主要有以下幾點(diǎn)現(xiàn)狀：產(chǎn)產(chǎn)

4、品形成系列，更新速度加快并朝大型化和小型化發(fā)展；采用新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)，產(chǎn)品性能日趨完善；發(fā)展多種工作裝置，不斷滿足市場(chǎng)需求；易于維修保養(yǎng)，注重環(huán)保。 綜合上述現(xiàn)狀和未來(lái)市場(chǎng)需求，國(guó)外輪式裝載機(jī)在其未來(lái)技術(shù)發(fā)展中將廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)與信息技術(shù)，完善計(jì)算機(jī)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、噪聲抑制方法降低機(jī)器噪音；通過(guò)不斷改進(jìn)電噴裝置u，進(jìn)一步降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放量；研制無(wú)污染、經(jīng)濟(jì)型、環(huán)保型的動(dòng)力裝置；提高液壓元件、傳感元件和控制元件的可靠性和靈敏性，提高整機(jī)機(jī)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(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)換擋變速裝置；普遍安裝GPS定位于質(zhì)量

5、自動(dòng)稱量裝置。 而我國(guó)輪式裝載機(jī)起步較晚，其制造技術(shù)是陸續(xù)從德國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó)家引進(jìn)的。目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)輪式裝載機(jī)生產(chǎn)廠家群雄并立，并且有增無(wú)減，但國(guó)內(nèi)的企業(yè)自主開發(fā)創(chuàng)新能力較弱，工藝裝備水平和生產(chǎn)能力低，機(jī)械的可靠性，故障率，使用壽命，機(jī)、電、液一體化水平，外觀質(zhì)量，操作的靈活性和舒適性方面與先進(jìn)國(guó)家產(chǎn)品相差較大。目前我國(guó)輪式裝載機(jī)正在從低水平、低質(zhì)量、低價(jià)位滿足功能型向高水品、高質(zhì)量、中價(jià)位、經(jīng)濟(jì)實(shí)用過(guò)度，各主要廠家也不斷進(jìn)行技術(shù)投入，采用不同的技術(shù)路線，在關(guān)鍵部件及技術(shù)創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設(shè)計(jì)雷同，無(wú)自己特色和優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)狀，正在從低水平的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)的怪圈中脫穎而出，成為裝載機(jī)行業(yè)的領(lǐng)先者。其發(fā)

6、展體現(xiàn)出以下趨勢(shì)：大型化和小型化裝載機(jī)，在幾年的發(fā)展過(guò)程中，受到客觀條件及市場(chǎng)總需求量的限制；各生產(chǎn)廠家根據(jù)實(shí)際情況，重新進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，優(yōu)化各項(xiàng)性能指標(biāo)，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，以使整機(jī)可靠性得到提高；優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能；利用電子技術(shù)及負(fù)荷傳感技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)變速箱的自動(dòng)換擋及液壓變量系統(tǒng)的應(yīng)用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機(jī)的作業(yè)成本；提高安全性、舒適性；降低噪聲和排放，強(qiáng)化環(huán)保指標(biāo)。我想隨著我國(guó)的科技力量的不斷進(jìn)步，我國(guó)的裝載機(jī)發(fā)展將在不久的將來(lái)趕上甚至超過(guò)國(guó)際先進(jìn)水平。第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.1 課題名稱（包括主要技術(shù)參數(shù)）及要求ZL50型裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)裝載機(jī)工作裝置斗容：3額定載

7、重量：5t柴油機(jī)功率：150最大卸載高度：2900最小卸載距離：1000要求：保證裝載機(jī)工作的功能，滿足工程機(jī)械的各項(xiàng)使用性能。1.2 課題內(nèi)容幾工作量1. 總體方案確定2. 工作裝置結(jié)構(gòu)形式分析3. 工作裝置運(yùn)動(dòng)分析4. 工作裝置性能分析5. 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)6. 譯文（機(jī)械設(shè)計(jì)類） 第二章 裝載機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展?fàn)顩r2.1 輪式裝載機(jī)的介紹 金屬礦山的開采可劃分為露天開采和地下開采兩大類。我國(guó)露天礦采以礦石的比重約占70，但從事地下開采的人員比露天開采的人員多。這是因?yàn)榈叵麻_采的條件復(fù)雜，使用的設(shè)備種類繁多，在產(chǎn)量相同的條件下，對(duì)地下礦投資的人力和物力遠(yuǎn)大于露天礦的緣故。 保護(hù)自然環(huán)境和合理地利用礦藏

8、資源，是發(fā)展社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的必要條件。隨著淺埋礦床的耗盡而愈來(lái)愈向深部開采，或當(dāng)露天升采的深度很大而使地表遭受大面積的破壞時(shí)，就必須采用地下開采。可以預(yù)料今后地下開采仍將逐漸增加。不論是露天礦開采還是地下礦開采，對(duì)礦體較硬的金屬礦山，都是經(jīng)鑿巖爆破將崩落松散礦石或巖石，經(jīng)裝運(yùn)作業(yè)運(yùn)至下步工序的作業(yè)地點(diǎn)。裝載作業(yè)是礦山整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程小既繁重又費(fèi)時(shí)的作業(yè)。所以努力提高裝載機(jī)械的作業(yè)能力，對(duì)實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)的高效率低消耗想著重要的作用。 ZL系列輪式裝載機(jī)是一種高效率的工程機(jī)械，具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)，性能可靠，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，操縱方便等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于礦山，建筑工地，道路修建，水利工程，港口，貨場(chǎng)，電站以及其他工業(yè)部門，

9、進(jìn)行裝載，推土，鏟挖，起重，牽引等多種作業(yè)。對(duì)加快工程建設(shè)速度減輕勞動(dòng)強(qiáng)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(lái)無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外裝載機(jī)品種和產(chǎn)量都得到迅速發(fā)展，成為工程機(jī)械的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。為適應(yīng)裝載機(jī)多功能作業(yè)的要求，輪式裝載機(jī)已經(jīng)向一機(jī)功能方向發(fā)展。這主要靠主機(jī)控制適合多種作業(yè)的組合工作裝置完成。80年代國(guó)外裝載機(jī)和液壓挖掘機(jī)除了不斷完善裝，挖功能外，正向一機(jī)多能方向發(fā)展。許多公司競(jìng)相生產(chǎn)各式各樣的輔助機(jī)構(gòu)。這種機(jī)型使用范圍很廣，其產(chǎn)品受到用戶的普遍關(guān)注。在通用拖拉機(jī)前端加裝載裝置，后部加挖掘裝置可改裝變形成前裝后挖拖拉機(jī)，亦稱挖掘裝載機(jī)，俗稱“兩頭忙”。工作裝置的性能分析

10、過(guò)去多采用作圖分析和手工計(jì)算法，工作量繁重，精度較低。當(dāng)分析工礦較多時(shí)問(wèn)題更為突出，為克服手工畫圖的誤差。本次設(shè)計(jì)前面所進(jìn)行的工作裝置CAD設(shè)計(jì)是通過(guò)看資料、實(shí)物，通過(guò)初步分析、計(jì)算而確定的方案。其次要考慮各個(gè)工作液壓缸作用力的均衡性，整機(jī)的穩(wěn)定性，整機(jī)與地面的附著性、滿足結(jié)構(gòu)和布置的可能性，以綜合比較初選方案，從而確定機(jī)構(gòu)參數(shù)（一般來(lái)說(shuō)，從計(jì)算機(jī)輔助分析中發(fā)現(xiàn)不合理的現(xiàn)象可究其原因，采取改進(jìn)措施，是設(shè)計(jì)合理化。對(duì)已經(jīng)擬訂的各種方案可通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助分析作進(jìn)一步的取舍和修改，以便確定較合理的方案）。同時(shí)，通過(guò)性能分析能夠很清楚的了解到這個(gè)裝載機(jī)裝置在各個(gè)位置或各種工況時(shí)的里和其它參數(shù)，有利于更有

11、效地使用挖掘裝載機(jī)和使這種裝載機(jī)工作效率得到最大限度的發(fā)揮。2.2 裝載機(jī)的分類常用的單斗裝載機(jī)，按發(fā)動(dòng)機(jī)功率，傳動(dòng)形式，行走系結(jié)構(gòu)，裝載方式的不同進(jìn)行分類。 1、發(fā)動(dòng)機(jī)功率： 功率小于74kw為小型裝載機(jī)。 功率在74147kw為中型裝載機(jī) 功率在147515kw為大型裝載機(jī) 功率大于515kw為特大型裝載機(jī) 2、傳動(dòng)形式： 液力機(jī)械傳動(dòng)，沖擊振動(dòng)小，傳動(dòng)件壽命長(zhǎng)，操縱方便，車速與外載間可自動(dòng)調(diào)節(jié)，一般在中大型裝載機(jī)多采用； 液力傳動(dòng)：可無(wú)級(jí)調(diào)速、操縱間便，但啟動(dòng)性較差，一般僅在小型裝載機(jī)上采用； 電力傳動(dòng)：無(wú)級(jí)調(diào)速、工作可靠、維修簡(jiǎn)單、費(fèi)用較高，一般在大型裝載機(jī)上采用。 3、 行走結(jié)構(gòu)：

12、輪胎式：質(zhì)量輕、速度快、機(jī)動(dòng)靈活、效率高、不易損壞路面、接地比壓大、通過(guò)性差、但被廣泛應(yīng)用； 履帶式：接地比壓小，通過(guò)性好、重心低、穩(wěn)定性好、附著力強(qiáng)、牽引力大、比切入力大、速度低、靈活性相對(duì)差、成本高、行走時(shí)易損壞路面。 4、裝卸方式： 前卸式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、視野好，適合于各種作業(yè)場(chǎng)地，應(yīng)用較廣； 回轉(zhuǎn)式：工作裝置安裝在可回轉(zhuǎn)360O的轉(zhuǎn)臺(tái)上，側(cè)面卸載不需要調(diào)頭、作業(yè)效率高、但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、成本高、側(cè)面穩(wěn)性較差，適用于較俠小的場(chǎng)地。 后卸式：前端裝、后端卸、作業(yè)效率高、作業(yè)的安全性欠好。 2.3 裝載機(jī)在地下開采中的應(yīng)用 地下礦的開采，包括開拓、采準(zhǔn)、回采三個(gè)步驟。開拓是礦山的基建

13、工程，它是用井巷把地表與山地下礦體接通，并建成完整的運(yùn)輸、通風(fēng)、排水的并巷工程，包括豎井、斜井、盲井、井底車場(chǎng)，如水泵房、變電室、機(jī)修站、火藥庫(kù)等，還有石門、階段運(yùn)輸巷道、溜井等。 采準(zhǔn)是指掘進(jìn)形成采區(qū)外形的一些巷道及為了回采工作面的碎巖和爆破而需要的自由空間。前者如采區(qū)的運(yùn)輸巷道、通風(fēng)和人行天井，以及電耙巷道等，如切割槽、拉底空間、放礦漏斗等。回采就是做完采準(zhǔn)后，在采區(qū)工作面進(jìn)行的落礦、裝運(yùn)和管理作業(yè)。回采中的礦石裝運(yùn)作業(yè)是礦山生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。裝載作業(yè)就是把開拓、采準(zhǔn)、回采的礦石或巖石裝入運(yùn)輸工具或卸入溜井。開拓、采準(zhǔn)和回采三者在使用裝運(yùn)機(jī)械方面對(duì)比起來(lái)，采準(zhǔn)工程的特點(diǎn)是：它的裝運(yùn)作業(yè)工作量

14、，是在階段水平以上或礦房?jī)?nèi)部及礦床上下盤中進(jìn)行的。一般地說(shuō)，這些巷道斷面尺寸小、長(zhǎng)度短，分布在階段水平以上不同的高度上，要求機(jī)械設(shè)備輕便靈活，便于調(diào)入和調(diào)出及遷移到不同高度上。在斷面只寸很小的空間內(nèi)工作，由于設(shè)備的調(diào)入遷移和使用都比較困難，致使采準(zhǔn)工作的機(jī)械化程度低、工作效率低、成本高。因此采準(zhǔn)工作量的多少，便成為衡量采礦方法好壞的重要指標(biāo)之一。 2.4 國(guó)外輪式裝載機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1） 新產(chǎn)品不斷推出 近年來(lái)，輪式裝載機(jī)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(jī)，時(shí)隔1年又推出Cat980F輪式裝

15、載機(jī)，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(jī)，根據(jù)物料體積質(zhì)量不同而選配l8 30m3的鏟斗，機(jī)重170t；裝有渦輪增壓后冷的Cat3516型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力大、加速性能好；加長(zhǎng)的工作動(dòng)臂增加了卸載高度，能對(duì)載重量218t的大型自卸汽車裝載。 馬拉松勒?qǐng)D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(jī)。l998年9月在美國(guó)塔克癬(Tucson)召開的Longding 2000年會(huì)上，該公司宣布正在開發(fā)的斗容204m3的L1350型輪式裝載機(jī)將于21世紀(jì)初投放市場(chǎng)，

16、供載重量150200t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(jī)，斗容1030m3、機(jī)重1518t，采用模塊結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)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(dòng)器，具有自動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)密封性能。 目前，全世界約有400臺(tái)(功率大于750kw)大型輪式裝載機(jī)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(jī)的同時(shí)，微型輪式裝載機(jī)以機(jī)動(dòng)靈活、效率高、多功能和價(jià)格低廉贏得市場(chǎng)，發(fā)展甚快。如：日本古河公司生產(chǎn)的FL30-1型輪式裝載機(jī)斗容034m3、機(jī)重23t；小松公司的WA30-1型斗容034rn3、柴油

17、機(jī)功率20kW；豐田織機(jī)公司的斗容017m3、機(jī)重1t等這些微型裝載機(jī)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) 21 工作機(jī)構(gòu) 卡特技勒公司推出組合式八桿機(jī)構(gòu)。從地面到整個(gè)舉升高度范圍內(nèi)具有平行移動(dòng)的特點(diǎn)。它將快速連接器和塔架式機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成整體式工作裝置，通過(guò)快速更換不同的輔助機(jī)構(gòu)完成裝卸、堆垛、掃雪、平地、清掃路面、推土、吊裝、搬運(yùn)和地表鉆孔等作業(yè)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)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(jī)構(gòu)并與高壓液壓系統(tǒng)相結(jié)臺(tái)，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(dòng)生產(chǎn)率。由于鉸點(diǎn)少、桿件少，便于維修保養(yǎng)，降低維修費(fèi)用。 2

18、2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 以卡特彼勒公司為代表的輪式裝載機(jī)采用液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，其自動(dòng)動(dòng)力換檔變速箱自動(dòng)選擇檔位傳動(dòng)比，使換檔在變速箱最佳效率點(diǎn)進(jìn)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(jī)采用新型集中式結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)橋。它將主傳動(dòng)制動(dòng)器和行星輪式終傳動(dòng)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(tái)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(dòng)密封結(jié)構(gòu)，安裝簡(jiǎn)便，有自動(dòng)補(bǔ)償功能，密封性能良好。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、基本零

19、件少、工藝性好、性能好、可靠性高。 馬拉松勒?qǐng)D爾勒公司的輪式裝載機(jī)采用柴油機(jī)一發(fā)電機(jī)一電動(dòng)輪傳動(dòng)，比液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。在整個(gè)作業(yè)中柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，減少燃油消耗，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命；無(wú)變速箱、傳動(dòng)軸等許多部件，提高了傳動(dòng)效率，操作維修方便，費(fèi)用低；獨(dú)立電動(dòng)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(guò)渡磨損；設(shè)置了電動(dòng)緩行器，不用工作制動(dòng)停機(jī)，裝料對(duì)位準(zhǔn)確；整機(jī)重心低，行駛穩(wěn)定性好，可靠性高。 23 液壓系統(tǒng) 德雷塞公司輪式裝載機(jī)液壓系統(tǒng)用傳感器接受柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時(shí)柱塞式變量泵便自動(dòng)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(shí)可減少流量，減慢液壓元件動(dòng)作，以

20、保持液壓系統(tǒng)的動(dòng)力平衡，減少液壓系統(tǒng)熱損耗，節(jié)省功率。卡特彼勒輪式裝載機(jī)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(dòng)定位裝置，避免了機(jī)械限位時(shí)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(duì)整機(jī)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。 24 司機(jī)室 新型輪式裝載機(jī)司機(jī)室的設(shè)計(jì)充分考慮了人的生理需求，對(duì)儀表位置排列、操作手柄和踏板、司機(jī)座椅、能見度、防噪和隔振、溫度調(diào)節(jié)等均符臺(tái)人機(jī)工程學(xué)，使司機(jī)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(jī)的司機(jī)室

21、設(shè)有微機(jī)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(hù)結(jié)構(gòu)(ROPS)和落體撞擊保護(hù)結(jié)構(gòu)(FOPS)符臺(tái)ISO標(biāo)準(zhǔn)要求。 3）自動(dòng)化水平不斷提高 微電子技術(shù)的突破性進(jìn)展為輪式裝載機(jī)自動(dòng)控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(dòng)機(jī)自動(dòng)控制噴油系統(tǒng)、變速箱自動(dòng)控制換檔、性能參數(shù)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)均取得重大進(jìn)展，在視線內(nèi)遙控作業(yè)已進(jìn)入實(shí)用階段，從而改善了性能，提高了可靠性，縮短了停機(jī)時(shí)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(jì)效益。 31 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制噴油系統(tǒng) 卡特彼勒Cat994D型裝載機(jī)采用了Cat3516B型

22、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，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(dòng)機(jī)噴油泵隨調(diào)速器動(dòng)作，精確地對(duì)燃油進(jìn)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。 32 變速箱自動(dòng)控制換檔 日本川崎重工公司的KLD97Z型輪式裝載機(jī)采用自動(dòng)控制換檔的變速箱，可按裝載機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況自動(dòng)選擇最佳檔位，用微機(jī)控制離臺(tái)器，從而簡(jiǎn)化操作、提高作業(yè)效率、減少?zèng)_擊，實(shí)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(dòng)換檔，不影響工作。 33 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè) 卡特彼勒開發(fā)的電子監(jiān)控(EMS)系統(tǒng)對(duì)輪式裝載機(jī)主要系統(tǒng)出現(xiàn)故障或潛在問(wèn)題提出警告和顯示，有三種不同的警告級(jí)別

23、和信號(hào)，每種信號(hào)表明系統(tǒng)的狀態(tài)和司機(jī)應(yīng)采取的適當(dāng)措施。 34 機(jī)載電子稱重系統(tǒng) 目前，許多大型輪式裝載機(jī)都裝設(shè)機(jī)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(guò)載或欠載，減少無(wú)效跑車次數(shù)，節(jié)省作業(yè)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。并可對(duì)質(zhì)量累計(jì)計(jì)算顯示儀表以彩色數(shù)碼顯示，清楚明了，校準(zhǔn)簡(jiǎn)便，誤差為3以內(nèi)。 2.4 國(guó)內(nèi)輪式裝載機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的調(diào)整發(fā)展，大型輪式裝載機(jī)的需求量會(huì)有大幅度上升，特別是西部大開發(fā)，許多大型工程建設(shè)等，大型輪式裝載機(jī)大有用武之地。另外，世界上生產(chǎn)大型輪式裝載機(jī)的國(guó)家、企業(yè)也不多，出口前景也非常好，苦于我們還拿不出產(chǎn)品。1999年，我國(guó)全行業(yè)Z

24、L60型共銷28臺(tái)，ZL80型及ZL100型一臺(tái)也未銷售。因此，我國(guó)大型輪式裝載機(jī)可以說(shuō)是基本上未推向市場(chǎng)。影響推出市場(chǎng)的主要原因是，除開發(fā)水平較低外，主 要是配套件跟不上。大型 輪式裝載機(jī)的配套件國(guó)內(nèi)基本上沒(méi)有，有少量的也是水平低，可靠性差，不太適用，進(jìn)口配套件價(jià)格又太貴。因此大型輪式裝載機(jī)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基本上被國(guó)外大公 司所占領(lǐng)。我國(guó)裝載機(jī)行業(yè)，特別是主要裝載機(jī)制造企業(yè)，應(yīng)抓住我國(guó)加入WTO 后進(jìn)口件價(jià)格降低的機(jī)遇，進(jìn)口一部分重要的關(guān)鍵部件，同時(shí)為盡量降低成本，加大力度開發(fā)一些目前已經(jīng)有能力開發(fā)的零部件，如傳動(dòng)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)橋、液壓件中的缸、閥等，經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，開發(fā)出具有中國(guó)特色的大型輪式裝載機(jī)

25、。只要我們的產(chǎn)品能占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，也一定能打進(jìn)國(guó)際市場(chǎng)。 國(guó)產(chǎn)挖掘裝載機(jī)及小型多功能裝載機(jī)數(shù)量很少，在我國(guó)ZL20型以下屬小型裝載機(jī)，據(jù)1999 年全行業(yè)主要企業(yè)統(tǒng)計(jì),共銷售小型裝載機(jī)有1546 臺(tái)，能占全行業(yè)的8.2。國(guó)外小型裝載機(jī)及小型多功能裝載機(jī)，包括挖掘裝載機(jī)在內(nèi)，市場(chǎng)份額已相當(dāng)大。美國(guó)的 山貓牌小型多功能裝載機(jī)年銷量在5萬(wàn)臺(tái)左右，還有美國(guó)的凱斯、約翰迪爾、卡特彼勒、英國(guó)的JCB公司等的挖掘裝載機(jī)及小型多功能裝載機(jī)年銷量都在萬(wàn)臺(tái)上。可見世界市場(chǎng)上挖掘裝載 機(jī)及小型多功能裝載機(jī)市場(chǎng)是多么大，而中國(guó)目前這類產(chǎn)品基本上還沒(méi)有。這類產(chǎn)品特別適用于市政建設(shè)、中小城鎮(zhèn)建設(shè)、鄉(xiāng)間非等級(jí)公路建設(shè)、一般公

26、路的維護(hù)保養(yǎng)、港口碼頭作業(yè)，還有改造環(huán)境、植樹造林等。特別是西部大開發(fā)，這類產(chǎn)品將有廣闊的潛在市場(chǎng)。這類產(chǎn)品的開發(fā)，今后肯定是以靜液壓件傳動(dòng)為主，目前世界上小型裝載機(jī)、小型多功能裝載機(jī)基本上都是靜液壓傳動(dòng)。我國(guó)要能真正把這類產(chǎn)品發(fā)展起來(lái)，必須有自己的創(chuàng)新。裝載機(jī)行業(yè)的廣大企 業(yè)，特別是有能力的大企業(yè)，應(yīng)加大創(chuàng)新力度，去爭(zhēng)我國(guó)小型裝載機(jī)、小型多功能裝載機(jī)、挖掘裝載機(jī)等這一巨大的潛在市場(chǎng)。我國(guó)西部3000米以上高海拔地區(qū)及沙漠地區(qū)占了很大的面積，在實(shí)施西部大開發(fā)中，高原及沙漠型特殊用途裝載機(jī)需要量較大，國(guó)內(nèi)目前基本上還沒(méi)有這類產(chǎn)品，而國(guó)外大公司在這方 面已經(jīng)有成熟的產(chǎn)品。因此，我國(guó)加入WTO后，這

27、個(gè)巨大的潛在市場(chǎng)很可能被國(guó)外大公司所占領(lǐng)。我國(guó)的裝載機(jī)行業(yè)從現(xiàn)在起應(yīng)積極行動(dòng)起來(lái)，與有關(guān)科研院所及有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)等配套件企業(yè)聯(lián)合起來(lái)，盡快開發(fā)出具有中國(guó)特色的高原、沙漠型特殊用途裝載機(jī)，去搶占我國(guó)西部這一潛在大市場(chǎng)。中型輪式裝載機(jī)是國(guó)內(nèi)最成熟而產(chǎn)量又大大過(guò)剩的產(chǎn)品。這種產(chǎn)品只要“入世”后實(shí)行國(guó) 際采購(gòu)，提高質(zhì)量、水平、可靠性，那么大批進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的機(jī)遇就在眼前。 第三章 輪式裝載機(jī)總體參數(shù)的確定3.1 基本參數(shù)確定以額定載重量Q=5t為基本參數(shù)的計(jì)算式：發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪功率： Ne=28.614Q+63.62=155(KW)裝載機(jī)自重（噸）： W=4.057Q-1.97=18.3(t)最小轉(zhuǎn)向半徑： R

28、=0.226Q+6.33=7.46(m)裝載機(jī)全長(zhǎng)： L=0.502Q+4.53=7.04(m)裝載機(jī)寬度： B=0.218Q+1.73=2.82(m)裝載機(jī)高度： H=0.218Q+2.69=3.78(m)最小離地間隙一般小于350mm，上翻角取49，卸載角取50 3.2 裝載機(jī)的附著重量及牽引力 裝載機(jī)作業(yè)時(shí)要發(fā)揮大的插入力，必須要求機(jī)器有足夠的自重，增加附著重量能夠改善機(jī)械的附著性能，但機(jī)器的自重增加，將會(huì)導(dǎo)致裝載機(jī)運(yùn)行阻力的增加，動(dòng)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(duì)于一般土壤，如附著重量增加，當(dāng)其比壓超過(guò)某極限而破壞土壤結(jié)構(gòu)時(shí) 甚至是附著性能反而變壞。因此在

29、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在保證一定替丁附著牽引力的前提下盡量使機(jī)器的自重降低。具有同樣作業(yè)能力和壽命的機(jī)器，其自重越小，往往說(shuō)明其總體布置、材料利用和部件設(shè)計(jì)的合理性，一般用單位自重功率或單位斗容來(lái)反映，它是機(jī)器技術(shù)性能的重要比較指標(biāo)之一。 對(duì)于全輪驅(qū)動(dòng)的裝載機(jī)附著重量即為機(jī)器自重則 牽引力 而 取 （3.1）則 3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 裝載機(jī)作業(yè)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)凈功率消耗于兩部分，即f牽引功率和驅(qū)動(dòng)液壓泵功率牽引功率式中： 額定輪緣切線牽引力 裝載機(jī)插入料堆的理論作業(yè)速度，對(duì)于輪式的取3km/h 傳動(dòng)系數(shù)總效率，對(duì)于液力機(jī)械傳動(dòng)：取其中： f=0.06 參考文獻(xiàn)【1】表1-1則： 則： 因此油泵功率：3.4 檔位和車

30、速 輪式裝載機(jī)的速度變化范圍大，要適應(yīng)在工地作業(yè)的要求，又要滿足運(yùn)輸轉(zhuǎn)移的要求。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。 由于ZL50裝載機(jī)屬于中小型裝載機(jī)，同時(shí)參考同類型機(jī)器。初步確定其檔位數(shù)及各檔理論行駛速度如下： 前進(jìn)檔 前進(jìn)檔 倒退R檔 3.5 軸距和輪距的確定 軸距和輪距的大小直接影響到裝載機(jī)的很多使用性能，是總體設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。因?yàn)樗坏绊戄喪窖b載機(jī)的整體布置，而且直接影響裝載機(jī)的轉(zhuǎn)向半徑及其通過(guò)性能，所以選擇其參數(shù)是十分重要的。 （1）軸距它的改變會(huì)影響到以下幾方面的整車性能： 影響前后的載荷分配，當(dāng)總成相對(duì)前軸的前后位置不變時(shí)，軸距的改變會(huì)使前后軸上的載荷發(fā)生變化

31、；影響裝載機(jī)的縱向穩(wěn)定性。軸距增大，有利于提高整車的縱向穩(wěn)定性。還可以減少裝載機(jī)在行駛中的前后顛簸，提高行駛平穩(wěn)性，減少司機(jī)的疲勞；軸距增大，最小轉(zhuǎn)彎半徑增大；影響裝載機(jī)的自重。軸距增大使裝載機(jī)的自重增大。參考同類型機(jī)器，初步確定軸距為3300mm。 （2）輪距它的改變會(huì)影響到以下幾方面的整車性能： 輪距的增加，課提高整機(jī)的橫向穩(wěn)定型，但最小轉(zhuǎn)彎半徑將會(huì)增加，影響機(jī)動(dòng)性。輪距的大小受鏟斗寬度和交通運(yùn)輸?shù)南拗啤Ｔ谠O(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能減少輪距，它往往受動(dòng)力傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)布置限制。參考同類型機(jī)器初步擬定輪距為2200mm。第四章 裝載機(jī)總體設(shè)計(jì) 裝載機(jī)的總體設(shè)計(jì)是根據(jù)其主要用途，作業(yè)條件及生產(chǎn)情況，合理地選擇

32、機(jī)型、各總成結(jié)構(gòu)形式、性能參數(shù)及整體尺寸等并行合理布置。由于任務(wù)書已對(duì)部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)定，再通過(guò)對(duì)現(xiàn)有機(jī)型類比、分析，ZL50裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)確定如下：4.1 確定機(jī)型及總成部件結(jié)構(gòu)形式4.1.1 行走裝置的選擇 從作業(yè)條件與對(duì)象，作業(yè)效率與成本，以及駕駛員的工作條件等因素出發(fā)，行走裝置選擇輪胎式裝載機(jī)與履帶式裝載機(jī)相比有如下優(yōu)點(diǎn)： a）自重輕，行走速度快，機(jī)動(dòng)性好，作業(yè)循環(huán)時(shí)間短，作業(yè)效率高，運(yùn)輸及修理費(fèi)用低。 b）輪胎式裝載機(jī)在碎石硬路面作業(yè)時(shí)因輪胎有緩沖作用對(duì)機(jī)器沖擊振動(dòng)較小，可延長(zhǎng)機(jī)器壽命，減輕家事員疲勞等。4.1.2 傳動(dòng)形式的選擇此次裝載機(jī)傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)采用液力機(jī)械傳動(dòng)系，因?yàn)樗c機(jī)械傳

33、動(dòng)系相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： a）在保持一定插入力的同時(shí)舉升動(dòng)臂或轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗以減少鏟掘阻力，縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間。 b）可隨外載荷的變化而自動(dòng)調(diào)整車速，因而可減少變速箱換擋，簡(jiǎn)化變速機(jī)構(gòu)與操作。 c）液力機(jī)械傳動(dòng)配有動(dòng)力換擋變速箱，其可在不停車情況下?lián)Q擋，操作輕便、動(dòng)力換擋時(shí)間短、生產(chǎn)率高。 d）變矩器的可透性小，當(dāng)運(yùn)行阻力變化時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化小。4.1.3 變矩器形式的選擇由于裝載機(jī)作業(yè)時(shí)牽引力和車速的變化范圍大，并且變化急劇、頻繁，工作條件苛苦，因此要求所選用的變矩器因具有較大的變換系數(shù)B。考慮到裝載機(jī)工作條件和工作特點(diǎn)以及變矩器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠和便于制造，因此選用內(nèi)功率分流二級(jí)渦輪變矩器。 1.第

34、一渦輪軸 2.第二渦輪軸 3.泵輪 4.第一渦輪 5.導(dǎo)輪 6.第二渦輪 圖4-1 變矩器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖4.1.4 變速箱形式的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)代裝載機(jī)的工況，選擇行星動(dòng)換擋變速箱。它與定軸式變速箱相比有如下優(yōu)點(diǎn)： 零件加工精度高、傳動(dòng)效率高、受力分散、齒輪模數(shù)小、齒輪、軸承工作條件好。重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，采用制動(dòng)器不產(chǎn)生離心力，無(wú)需旋轉(zhuǎn)密封、作用可靠。4.1.5 轉(zhuǎn)向方式的選擇 由于在重量的要求，選取鉸鏈轉(zhuǎn)向方式，它與其他幾種轉(zhuǎn)向方式相比有如下優(yōu)點(diǎn)： a）車輪無(wú)需相對(duì)車身偏轉(zhuǎn)，可采用大尺寸寬基面低壓輪胎以發(fā)揮更大的牽引力。 b)轉(zhuǎn)向半徑小，機(jī)動(dòng)性好，有利于提高生產(chǎn)率。 c)容易保持前后橋上合理

35、分配，保持較好的穩(wěn)定性，減少駕駛員的疲勞強(qiáng)度。 d)通過(guò)性好，前后橋零件基本通用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化制造工藝成本低。4.1.6 制動(dòng)系的選擇 一個(gè)完整的制動(dòng)系應(yīng)包括三部分：行車制動(dòng)器、停車制動(dòng)器和緊急制動(dòng)器。裝載機(jī)是循環(huán)作業(yè)并連續(xù)工作的機(jī)器，它制動(dòng)頻繁、制動(dòng)強(qiáng)度較高、作業(yè)條件惡劣，經(jīng)常與水泥路面打交道，因而對(duì)制動(dòng)器的要求除了考慮制動(dòng)效能、效率外還有如下要求： 1）在附有泥、水等惡劣的使用條件下，應(yīng)保證有比較穩(wěn)定的制動(dòng)性能。 2）為適應(yīng)頻繁制動(dòng)和確保下坡連續(xù)制動(dòng)的安全，制動(dòng)器散熱要快。 3）壽命要長(zhǎng)，便于調(diào)整和維修。 由于鉗盤式制動(dòng)器與蹄式制動(dòng)器相比有如下優(yōu)點(diǎn)： a）制動(dòng)性能穩(wěn)定，有較好的沾水復(fù)原性

36、，即不會(huì)因沾水有泥水而導(dǎo)致之動(dòng)力矩急劇下降。制動(dòng)器圓盤外露于空間，有自動(dòng)清除泥水的功能，容易干燥。 b）耐熱衰減性好，不會(huì)因摩擦生熱是摩擦系數(shù)減少而導(dǎo)致之動(dòng)力矩的明顯下降。散熱條件好，保證了頻繁制動(dòng)時(shí)的可靠性。 c）制動(dòng)器無(wú)增力作用，制動(dòng)力矩的增長(zhǎng)平穩(wěn)。 d）維修方便，摩擦片磨損后可自動(dòng)調(diào)整間隙。更換摩擦片方便，不需要拆卸輪胎輪邊減速裝置，可減少機(jī)器停工時(shí)間。 故采用鉗盤式制動(dòng)器。4.1.7 輪胎的選擇 因?yàn)檠b載機(jī)多在松軟、潮濕或干硬的地面上工作。為了降低比壓，增加輪胎支撐面積，改善附著性能和緩沖性能。故采用低壓寬基輪胎。 參考同類型機(jī)器，此次設(shè)計(jì)選用的輪胎規(guī)格為23.525輪胎，其半徑為76

37、2mm。4.2 裝載機(jī)的總體布置 總體布置的合理與否，直接影響整車的使用性能與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，使總體設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一。 各部件在車上布置基準(zhǔn)的選擇：選取前后車橋中心連線作為上下位置的基準(zhǔn)；通過(guò)前后橋軸線垂直地面的平面為前后位置的基準(zhǔn)；左右位置則以縱向?qū)ΨQ軸線為基準(zhǔn)。4.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的布置 選擇發(fā)動(dòng)機(jī)、變矩器和變速箱三者為一體的方案。其優(yōu)點(diǎn)是：軸向尺寸短，便于軸距短的機(jī)器總體布置；三部件可組裝成一個(gè)總體一次安裝，使總裝工序簡(jiǎn)化，可減少部件間的郵路管道，增加可靠性。 裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器布置簡(jiǎn)圖如下： 1變速箱 2變矩器 3發(fā)動(dòng)機(jī)裝 圖4-2 發(fā)動(dòng)機(jī)、變矩器及變速箱的連接方式4.2.2 鉸接

38、點(diǎn)和傳動(dòng)萬(wàn)向節(jié)的布置 選取鉸接點(diǎn)布置在軸距的中點(diǎn)。車輛行駛前后輪的軌跡始終相同。一次可得到以下優(yōu)點(diǎn)：后輪始終沿著前輪壓過(guò)的車轍運(yùn)動(dòng)，減少運(yùn)動(dòng)阻力，其車轍的轉(zhuǎn)向半徑最小，可通過(guò)狹小難走的路段；前橋內(nèi)外側(cè)輪的轉(zhuǎn)速和等于后橋內(nèi)外側(cè)輪的轉(zhuǎn)速和，當(dāng)雙軸驅(qū)動(dòng)時(shí)，前后軸間轉(zhuǎn)速差，減少了輪胎的磨損。4.2.3 擺動(dòng)橋的布置 將裝載機(jī)的后橋作為擺動(dòng)橋。此類布置可使裝載機(jī)作業(yè)時(shí)駕駛員隨前車架一起擺動(dòng)，因而易于體會(huì)鏟斗刃口與水平面的傾角，可以正確的進(jìn)行水平鏟掘工作。4.2.4 工作裝置的布置 工作裝置布置在整機(jī)前端，在滿足動(dòng)臂在最高位置時(shí)的卸載要求和動(dòng)臂在最低位置鏟斗不干涉的前提下動(dòng)臂支點(diǎn)盡量向后布置，這樣可以提高

39、整機(jī)穩(wěn)定性，便于機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和提臂液壓缸的布置。同時(shí)，在考慮工作裝置不妨礙司機(jī)視線和確保司機(jī)的作業(yè)安全前提下，盡量使動(dòng)臂和車架鉸點(diǎn)位置提高。4.2.5 駕駛室的布置 駕駛室的布置應(yīng)使操作用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作省力、方便，以保證駕駛員具有良好的視野和舒適、安全的工作環(huán)境。 在駕駛好似位置相對(duì)前后距離一定的條件下，鉸接式裝載機(jī)的駕駛室的布置主要有以下兩種方案：一、駕駛室布置在前車架后端；二、駕駛室布置在后車架前端。 結(jié)合以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，初步擬定駕駛室布置在后車架的前端。此布置形式可使前后視野良好，駕駛員能直接了解裝載機(jī)的折腰程度，增加安全感，降低疲勞強(qiáng)度，同時(shí)構(gòu)造簡(jiǎn)單，有利于加工制作，提高工作效

40、率。4.2.6 轉(zhuǎn)向系的布置 由于鉸接裝載機(jī)轉(zhuǎn)向所需功率比車架偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向方式大，故轉(zhuǎn)向油缸獨(dú)立布置。同時(shí)，為了使結(jié)構(gòu)緊湊避免由于中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的間隙所引起的不穩(wěn)定，將轉(zhuǎn)向器與控制閥組成一體。將轉(zhuǎn)向液壓缸布置在前車架上，兩個(gè)轉(zhuǎn)向液壓缸在平面內(nèi)稱“八”字形布置。4.2.7 裝載機(jī)的軸荷分配 裝載機(jī)的軸荷分配是否合理，直接影響裝載機(jī)很多使用性能。如牽引性、通過(guò)性和穩(wěn)定性等。另外，還會(huì)影響零部件尺寸選擇和強(qiáng)度計(jì)算。 由于鉸接式裝載機(jī)的軸距不整體式車架的軸距長(zhǎng)，在保證同樣穩(wěn)定性前提下軸距增加即可減少后橋軸荷，這樣即可減少配重，降低車重，而且提高整機(jī)穩(wěn)定性。因此初步確定軸荷分配為： 空載時(shí)前橋軸荷占整機(jī)重

41、45%-50% 滿載時(shí)前橋軸荷占整機(jī)重65%-75%第五章 裝載機(jī)工作裝置及連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.1 鏟斗的設(shè)計(jì)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。參考同類型機(jī)器以及根據(jù)機(jī)器的作業(yè)要求和斗容的大小，選擇直型帶齒鏟斗。這種斗具有交大的插入能力，提高了作業(yè)效率，適宜鏟裝輕質(zhì)或松散的小粒物料并可利用刀刃做刮平，清理工作。5.1.1鏟斗設(shè)計(jì)要求：1）鏟斗是直接用來(lái)切削、收集、運(yùn)輸和卸出物料，裝載機(jī)工作時(shí)插入能力及鏟掘能力是通過(guò)鏟斗直接發(fā)揮出來(lái)的，鏟斗的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸直接影響裝載機(jī)的作業(yè)效率和工作可靠性，所以減少切削阻力和提高作業(yè)效率是鏟斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求。2）鏟斗是在惡

42、劣的條件下工作的，承受很大的沖擊載荷和劇烈的磨削，所以要求鏟斗具有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)要耐磨。3）根據(jù)裝載物的容重，鏟斗做成三種類型：正常斗容的鏟斗用來(lái)裝載容重1.41.6噸/米的物料（）5.1.2鏟斗斗型的結(jié)構(gòu)分析1） 切削刃的形狀鏟斗切削刃的形狀根據(jù)鏟掘物料的種類不同而不同，一般分為直線型和非直線型兩種（圖5-1）。直線型切削刃簡(jiǎn)單并利于地面刮平作業(yè)，但切削阻力較大。非直線型切削刃有V型和弧型等，裝載機(jī)用得較多的是V型斗刃。這種切削刃由于中間突出，在插入料堆時(shí)，插入力可以集中作用在斗刃中間部分，易于插入料堆；同時(shí)對(duì)減少“偏載切入”有一定的效果。但鏟斗的裝滿系數(shù)要求小于直線型斗刃的鏟斗。

43、（a） （b）圖5-1 鏟斗結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（a）直線型切削刃；（b）V型切削刃2）鏟斗的斗齒裝有斗齒的鏟斗，在裝載機(jī)作業(yè)時(shí)，插入力由斗齒分擔(dān)，形成較大的比壓，利于插入密實(shí)的料堆疏松物料或掘起大的塊狀物料，便于鏟斗的插入，斗齒磨損后容易更換。因此，對(duì)主要用于鏟裝巖石或密實(shí)物料的裝載機(jī)，其鏟斗均裝有斗齒。用于插入阻力較小的松散物料或粘性物料，其鏟斗可以不裝斗齒。 斗齒的形狀對(duì)切削阻力有影響：對(duì)稱齒形的切削阻力比不對(duì)稱齒形的大；長(zhǎng)而狹窄的齒比寬而短的齒的切削阻力要小。3）鏟斗的側(cè)刃 弧線型側(cè)刃的插入阻力比直線型側(cè)刃小，但弧線型側(cè)刃容易從兩側(cè)泄漏物料，不利于鏟斗的裝滿，適于鏟裝巖石。4）斗型形狀對(duì)主要用于土

44、方工程的裝載機(jī)，在設(shè)計(jì)鏟斗時(shí)要考慮斗體內(nèi)的流動(dòng)性，減少物料在斗內(nèi)移動(dòng)或滾動(dòng)阻力，同時(shí)要有利于在鏟裝粘性物料時(shí)有良好的倒空性。 圖5-2 特殊鏟斗鏟斗底板的弧度（圓弧半徑R，見圖5-2）越大，鏟掘時(shí)泥土的流動(dòng)性越好但對(duì)流動(dòng)性差的巖石等，則應(yīng)將底邊加長(zhǎng)而弧度減小，使鏟斗容積加大，比較容易鏟取，但是，底邊過(guò)長(zhǎng)，則鏟斗的鏟起力變小，且鏟斗料堆的插入阻力與刃口的插入深度成比例的急劇增加，（圖5-3所示）。相反，如底邊短，不但鏟斗的鏟起力大，而且卸載時(shí)，斗刃口的降落高度小，也易于將物料卸凈。因此，鏟斗轉(zhuǎn)鉸銷的位置已近于刃口處為好，在極端時(shí)也有將轉(zhuǎn)鉸銷布置 （a） （b） 圖5-3 鏟斗插入阻力與插入深度的

45、關(guān)系 （a）插入角度；（b）插入阻力與深度的關(guān)系在鏟斗內(nèi)部，如圖5-4所示。 圖5-4 鏟斗鉸點(diǎn)布置在鏟斗內(nèi)部的示意圖 1.鏟刃 2.平視板 3.斗壁 4.側(cè)刃 5.擋板圖5-5 鏟斗外側(cè)寬度示意圖5.1.3.鏟斗形狀的設(shè)計(jì)1）鏟斗的鏟刃工作狀態(tài)時(shí)鏟刃與地面夾角為“”，鏟刃的寬度一般比鏟斗外側(cè)寬度寬2040mm，這樣有利于保護(hù)鏟斗兩側(cè)板， 鏟刃角度左右，刃口角； 鏟刃厚度一般比斗壁厚1015mm，材料選高強(qiáng)度耐磨板，如瑞典HAR-DOX500。2）鏟斗斗壁 鏟斗斗壁與鏟刃的角度這樣可以減少斗壁的磨損，同時(shí)減小插入阻力；鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑是指鏟斗的轉(zhuǎn)鉸中心與切削刃之間的距離（圖5-6），由于鏟斗的回

46、轉(zhuǎn)半徑不僅影響鏟起力和插入阻力的大小，而且與卸載高度和卸載距離等整機(jī)總體參數(shù)有關(guān)。因此鏟斗的其他參數(shù)依據(jù)它來(lái)決定，鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑可按下計(jì)算： 圖5-6 鏟斗基本參數(shù)簡(jiǎn)圖：幾何斗容，由設(shè)計(jì)任務(wù)書給定；：鏟斗內(nèi)壁寬度；：鏟斗底長(zhǎng)度系數(shù)，通常取；：后斗壁長(zhǎng)度系數(shù)，通常取；：擋板高度系數(shù)，通常取；：擋板和后斗壁間的夾角，通常；:斗底和后斗壁間的夾角，通常；：斗底與后斗壁直線間的園弧半徑系數(shù)，通常；斗底長(zhǎng)度是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點(diǎn)的距離： 后斗壁長(zhǎng)度是指由后斗壁上緣到斗底相交點(diǎn)的距離： 擋板高度： 鏟斗園弧半徑: 鏟斗與動(dòng)臂鉸銷距斗底的高度： 鏟斗側(cè)壁切削刃相對(duì)于斗底的傾角。在選擇時(shí)，應(yīng)保證側(cè)

47、壁切削刃與擋板的夾角為。斗壁R確定以后,我們可以確定它的幾何形狀；小斗容的鏟斗形狀設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,我們可用“二直線夾一弧夾完成”（圖a）；但大斗容（）鏟斗要求強(qiáng)度及剛性高，多采用直線加過(guò)渡園弧來(lái)完成（圖b)。3）鏟斗側(cè)刃及側(cè)壁的設(shè)計(jì)側(cè)刃的插入角，插入深度L1=(0.450.5)L,其材料一般與鏟刃相同。4)其它部份的設(shè)計(jì)a斗壁我們都加焊錳鋼板，以防斗壁過(guò)快磨損；b斗壁與側(cè)壁內(nèi)側(cè)焊縫都加焊保護(hù)板以保護(hù)其焊縫，避免焊縫磨損過(guò)快而斯裂；c鏟運(yùn)機(jī)的視線比較差，駕駛員一般看不清鏟斗的工作情況，我們可以在鏟斗上方加焊平視板作為參照物；d很多井下礦山泥水較多， 鏟斗底板需鉆兩漏水孔。5.1.4 斗容的最后確定

48、根據(jù)以上設(shè)計(jì)的鏟斗幾何尺寸， 可以計(jì)算斗容。（一）幾何斗容（平裝斗容）鏟斗的平裝幾何斗容可按下式計(jì)算（1） 裝有擋板的鏟斗：() A:鏟斗橫斷面面積()，圖5-6中陰影部分面積。 :鏟斗內(nèi)壁寬度() h：擋板高度() b:斗刃刃口與擋板最上部之間的距離（2）不裝有擋板的鏟斗()(二)額定斗容(堆裝斗容)額定斗容是設(shè)計(jì)書確定的斗容,一般以斗內(nèi)壁堆裝物料坡度為1:2；此時(shí)額定斗容可按下式確定（圖5-7）a 裝有擋板的鏟斗: () c：物料堆積高度()物料堆積高度c可由作圖法確定（圖5-7）：根據(jù)料堆角度可得料堆尖端點(diǎn)M,再由M點(diǎn)作直線MN與CD垂直，將MN垂線向下延長(zhǎng)，與斗刃刃口和擋板最下端之間的

49、連線相交，此交點(diǎn)與料堆尖端之間的距離，即為物料堆積高度C。 圖5-7 裝載機(jī)斗容計(jì)算圖 b 不裝有擋板的鏟斗: () ：斗刃刃口與斗壁上部之間的距離() 在實(shí)際計(jì)算中，鏟斗橫斷面面積A可采用下述簡(jiǎn)化計(jì)算方法確定（5-8）；將已知的橫斷面分成若干塊簡(jiǎn)單幾何圖形，方法是找出鏟斗底部?jī)?nèi)圓弧部分的中心G點(diǎn)，通過(guò)G點(diǎn)作BE線與CD線平行，然后找出鏟斗橫斷面內(nèi)從圓弧過(guò)度到直線的過(guò)渡點(diǎn)I、F,再分別連接I、G和F、G，即將鏟斗橫斷面分成如下四塊面積：扇形面積IGFI；三角形面積IBGI,FGEF和梯形BCDEB。根據(jù)各部分尺寸，求出上述四塊面積之和即得鏟斗橫斷面積A。 圖5-8 鏟斗橫斷面積簡(jiǎn)化計(jì)算圖 如果

50、計(jì)算出的額定斗容與設(shè)計(jì)要求的斗容誤較大（10%以上），需要重新設(shè)計(jì)修正，然而再計(jì)算額定斗容，直到達(dá)到要求止。 實(shí)踐證明：這樣設(shè)計(jì)的礦用鏟斗插入阻力小，一般情況下一次插入便可裝滿鏟斗， 大大縮短工作時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。5.2 連桿機(jī)構(gòu)類型的選擇 按組成連桿機(jī)構(gòu)的件數(shù)可分為四連桿、六連桿和八連桿。 六連桿、八連桿不需要有框架，故與四連桿相比，可改善視線，增加載重量，同時(shí)由于在鏟斗周圍沒(méi)有液壓缸和油路，裝載過(guò)程中掉下來(lái)的物料不會(huì)造成事故，比較安全，但該機(jī)構(gòu)不是平行連桿機(jī)構(gòu)，在動(dòng)臂上升過(guò)程中，鏟斗將會(huì)向后略傾斜。 按連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分正連桿機(jī)構(gòu)和反連桿機(jī)構(gòu)。 為了保持斗在動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中作平移運(yùn)動(dòng)的要求

51、，裝載機(jī)工作裝置連桿機(jī)構(gòu)要求斗的轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)與動(dòng)臂相反，則在以動(dòng)臂為固定件連桿機(jī)構(gòu)中，即即要求機(jī)架與鏟斗的轉(zhuǎn)向應(yīng)相同。 從整機(jī)布置特點(diǎn)，作業(yè)對(duì)象和作業(yè)方式，以及考慮到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，維修等因素出發(fā)。選擇反六連桿機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)在機(jī)器工作時(shí)提高鏟斗的裝滿程度，減少了運(yùn)輸時(shí)的撒料現(xiàn)象，并且易于控制卸料速度，減少了卸料沖擊。同時(shí)，由于此機(jī)構(gòu)鏟點(diǎn)較小，使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，減少了維修時(shí)間。第六章 動(dòng)力換擋行星變速箱的設(shè)計(jì) 動(dòng)力換擋行星變速箱預(yù)訂軸式變速箱相比由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、載荷容量大、傳動(dòng)效率高、齒間符合小、結(jié)構(gòu)剛度好、輸入輸出同心以及實(shí)現(xiàn)動(dòng)力與自動(dòng)換擋等優(yōu)點(diǎn)，所以在工程、礦山、起重等作業(yè)機(jī)械上，獲得了廣泛的應(yīng)用。

52、故此次設(shè)計(jì)選用二自由度具有內(nèi)外嚙合的齒圈式行星機(jī)構(gòu)。 行星式液力機(jī)械動(dòng)力換擋變速箱的最大特點(diǎn)是，裝載機(jī)只需要兩個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)后退檔，就能實(shí)現(xiàn)裝載、行駛、后退的全部變速功能，使裝載機(jī)有極強(qiáng)的自動(dòng)適應(yīng)外界阻力的調(diào)節(jié)功能。當(dāng)裝載機(jī)在正常需要較高的前進(jìn)和后退的速度時(shí)，超越離合器自動(dòng)分離，讓二級(jí)渦輪獨(dú)立工作，就是由二級(jí)渦輪輸出的動(dòng)力通過(guò)二級(jí)輸出齒輪、中間輸入軸將動(dòng)力傳入各個(gè)檔位，使裝載機(jī)能實(shí)現(xiàn)變速行駛，從而實(shí)現(xiàn)物料迅速進(jìn)行轉(zhuǎn)移。當(dāng)裝載機(jī)在鏟裝作業(yè)過(guò)程中外界阻力突然增大，例如遇到鏟裝大物料時(shí)，超越離合器在雙渦輪變矩器的配合下工作下，自動(dòng)降低轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩，使車輪產(chǎn)生足夠的動(dòng)力進(jìn)行正常的鏟裝工作。而當(dāng)鏟裝阻力相當(dāng)大時(shí)，超越離合器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就會(huì)更加充分顯示出來(lái)，此時(shí)的超越離