太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGEPAGEV1太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（2010屆）ZL50裝載機(jī)反轉(zhuǎn)單連桿工作裝置設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)院系機(jī)械電子工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)工程機(jī)械指導(dǎo)教師日期2010/6/17太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)學(xué)院(直屬系):機(jī)電工程學(xué)院時(shí)間:2010年3月29日學(xué)生姓名指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)（論文）題目ZL50裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容工作裝置機(jī)構(gòu)類(lèi)型的選擇分析工作裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要零部件的強(qiáng)度分析計(jì)算進(jìn)度安排第4~8周：收集材料，方案設(shè)計(jì)（包括畢業(yè)實(shí)習(xí)）第9~11周：主參數(shù)選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算第12~16周：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，校核計(jì)算第17周：整理計(jì)算說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備答辯主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))最大牽引力：138KN；爬坡能力：30°；使用質(zhì)量：17500kg；鏟斗容量：3.0；額定載荷：50KN；額定功率：154.5KW/2200rpm；低檔速度：10km/h;高檔速度：34km/h;倒檔速度：13km/h;最大崛起力：160KN;最大卸載高度：2970mm；最小卸載距離：1200mm主要參考文獻(xiàn)1、車(chē)輛底盤(pán)構(gòu)造與設(shè)計(jì)2、汽車(chē)設(shè)計(jì)3、專(zhuān)用汽車(chē)設(shè)計(jì)4、機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)5、機(jī)械工程手冊(cè)6、車(chē)輛液力傳動(dòng)目錄中文摘要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈1英文摘要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈2目錄┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈3前言┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈51.裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)概述┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈61.1裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)概述┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈61.2結(jié)構(gòu)型式選擇┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈6鏟斗的設(shè)計(jì)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈82.1鏟斗設(shè)計(jì)要求┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈82.2鏟斗斗型的結(jié)構(gòu)分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈92.2.1切削刃的形狀┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈92.2.2鏟斗的斗齒┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈2.2.3鏟斗的側(cè)刃┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈102.2.4斗體形狀┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈102.3鏟斗基本參數(shù)的確定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈102.4斗容的計(jì)量┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈122.4.1幾何斗容(平裝斗容)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈122.4.2額定斗容(堆裝斗容)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈133.工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈143.1工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈153.2機(jī)構(gòu)分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈153.3設(shè)計(jì)方法┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈153.4尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)的圖解法┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈163.4.1動(dòng)臂與鏟斗、搖臂、機(jī)架的三個(gè)鉸接點(diǎn)G、B、A的確定┈┈┈163.4.2機(jī)構(gòu)中C、D、F點(diǎn)的確的3.4.4舉升油缸與動(dòng)臂和機(jī)架的鉸接點(diǎn)H及M點(diǎn)的確定┈┈┈┈┈┈223.5確定動(dòng)臂油缸的鉸接位置及動(dòng)臂油缸的行程┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈233.5.1動(dòng)臂油缸的鉸接位置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈233.5.2動(dòng)臂油缸行程的確定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈243.6工作裝置連桿系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈253.6.1鏟斗對(duì)地位置角┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈253.6.2最大卸載高度和最小卸載距離┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈283.6.3鏟斗卸載角┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈294.工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈294.1計(jì)算位置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈294.2外載荷的確定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈304.3工作裝置的受力分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈314.4工作裝置的強(qiáng)度校核┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈354.4.1動(dòng)臂┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈354.4.2鉸銷(xiāo)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈364.4.3連桿┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈375.裝載機(jī)工作裝置中油缸作用力的確定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈385.1鏟起力的確定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈395.2轉(zhuǎn)斗油缸作用力的確定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈405.3動(dòng)臂油缸作用力的確定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈415.4轉(zhuǎn)斗油缸與動(dòng)臂油缸被動(dòng)作用力的確定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈426.工作裝置的限位機(jī)構(gòu)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈426.1鏟斗轉(zhuǎn)角限位裝置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈426.2動(dòng)臂升降的自動(dòng)限位機(jī)構(gòu)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈43參考文獻(xiàn)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈45致謝┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈46ZL50裝載機(jī)反轉(zhuǎn)六連桿工作裝置設(shè)計(jì)摘要裝載機(jī)是工程機(jī)械的主要機(jī)種之一，廣泛用于建筑、礦山、水電、橋梁、鐵路、公路、港口、碼頭等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)。本文中參閱了大量的土方機(jī)械的設(shè)計(jì)參考書(shū)，其中大多數(shù)是有關(guān)裝載機(jī)方面的，有的是工作裝置單一構(gòu)件的設(shè)計(jì)，有的則是整個(gè)工作裝置的設(shè)計(jì)，并且有許多有關(guān)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，各參考所涉及到的裝載機(jī)雖然型號(hào)不同，研究的方法也有差異，但綜合起來(lái)基本上也概述了現(xiàn)行的設(shè)計(jì)方法。國(guó)外裝載機(jī)發(fā)展迅速，而我國(guó)裝載機(jī)在設(shè)計(jì)上存在很多問(wèn)題，其中主要集中在可靠性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等方面。而工作裝置對(duì)于裝載機(jī)來(lái)說(shuō)又是重中之重，所以工作裝置的設(shè)計(jì)好壞直接影響到裝載機(jī)的使用壽命以及工作效率等。雖然現(xiàn)在市場(chǎng)上的裝載機(jī)已經(jīng)日趨成熟，但對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)仍有非常重要的意義，尤其是裝載機(jī)的工作裝置。裝載機(jī)工作裝置的轉(zhuǎn)斗六連桿機(jī)構(gòu)是由與液壓缸，鏟斗相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)組合而成。輪式裝載機(jī)在作業(yè)時(shí)，靠改變液壓缸的長(zhǎng)度來(lái)使鏟斗獲得所要求的收斗角和卸料角。機(jī)構(gòu)中各桿件長(zhǎng)度及其結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，需要對(duì)該機(jī)構(gòu)作某些特定計(jì)算，以判斷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性。在工作循環(huán)中速度與加速度變化合理；油缸活塞行程為最佳值；工作裝置運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)干涉、無(wú)死點(diǎn)、無(wú)自鎖；動(dòng)臂從最底位置到最大卸載高度的舉升過(guò)程中，保證鏟斗中物料不灑落；在卸載后，動(dòng)臂下放至鏟掘位置鏟斗能自動(dòng)放平。關(guān)鍵詞工程機(jī)械，裝載機(jī)，工作裝置TheTurnWithershins6-linkWorkEquipmentDesignofZL50WheelLoadersAbstractTheloaderisoneofthemainkindoftheengineeringmachinery,usedineverydepartmentofnationaleconomysuchasthebuilding,mine,waterandelectricity,bridge,railway,highway,port,quayextensively.Inthisarticlehasreferredthemassivefolkrecipesmachinerydesignreferencebook,majorityistherelatedcarloaderaspect,someareworkstheequipmentsolecomponentdesign,somethenistheentireworkinstallmentdesign,andhasmanyrelatedworkinstallmentsoptimizationdesignaspect,eachreferenceinvolvestothecarloaderalthoughthemodelisdifferent,theresearchmethodalsohasthedifference,butsynthesizedbasicallyhasalsooutlinedthepresentdesignmethod.Theoverseasloaderdevelopmentisrapid,butourcountrycarloaderhasverymanyproblemsinthedesign,mainlyconcentratesinaspectandsoonreliable,structuraldesignintensity.Butworkstheinstallmentregardingtheloadertosayalsoisextremelyimportant,thereforetheworkinstallmentdesignisgoodandbadaffectsdirectlythecarloaderservicelifeaswellastheworkingefficiencyandsoon.Althoughinthepresentmarketcarloaderalreadydaybydaywasmature,butcarriedontheimprovementdesigntoitstilltohavetheextremelyvitalsignificance,inparticularloaderworkinstallment.Loadingthemachineworkequipsofturnthecontainersixconnectpoleorganizationisfrompresswithliquidanurnof,thecontainermutuallyconnectionoftwofourconnectthepoleorganizationcombine.Atypeloadsthemachineathomework,ispressedbytheliquidofchangesanurnlengthstomakesthecontaineracquiredrequestsofaccepttheCapeofthecontainerwithunloadtoanticipatetheCape.Eachpoleininsideinorganizationalengthanditsconstructionparametercertainempress,needtomakethesomeandparticularcalculationtothatorganization,theaccuracythattojudgetheorganizationthedesign.Inworkedcirculationthespeedchangeswithaccelerationthereasonable;Theoilapistonrouteoftravelisthebestvalue;Theworkequipsthesportsteady,havenotointerferewith,havenothedeadcenterandhavenofromthelock;Movethearmfrommostthebottompositionarrivesthebiggestunloadingtoraisetorisetheprocessinsidehighly,guaranteeingthecontainertheinsidethematerialdonotspreadtofall;Afterunloading,movethearmdescendtoputtothecontainertodigthepositioncontainercanputautomaticallyeven.KEYWORDSConstructionMachine,WheelLoaders,WorkEquip前言裝載機(jī)是以輪胎式或履帶式拖拉機(jī)為基礎(chǔ)車(chē)，安裝上鏟斗作為工作裝置的一種土方工程機(jī)械。它是一種作業(yè)效率高、操作輕便、用途廣泛的施工機(jī)械，它不僅用來(lái)對(duì)松散的堆積物料進(jìn)行裝、運(yùn)、卸等作業(yè)，還可以鏟裝爆破后的礦石以及對(duì)硬土進(jìn)行輕度挖掘，并能用來(lái)進(jìn)行清理、刮平場(chǎng)地及牽引等作業(yè)。裝載機(jī)的鏟掘和裝卸物料是通過(guò)工作裝置的運(yùn)動(dòng)而得以實(shí)現(xiàn)的，裝載機(jī)工作裝置由鏟斗、動(dòng)臂、連桿、搖臂和轉(zhuǎn)斗油缸、動(dòng)臂油缸等組成。整個(gè)工作裝置鉸接在車(chē)架上。鏟斗通過(guò)連桿和搖臂與轉(zhuǎn)斗油缸鉸接，用以裝卸物料。動(dòng)臂與車(chē)架、動(dòng)臂油缸鉸接，用以升降鏟斗。鏟斗的翻轉(zhuǎn)和動(dòng)臂的升降采用液壓操縱。裝載機(jī)作業(yè)時(shí)工作裝置應(yīng)能保證：當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖、動(dòng)臂油缸舉升或降落時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗上下平動(dòng)或接近平動(dòng)，以免鏟斗傾斜而撒落物料；當(dāng)動(dòng)臂處于任何位置、鏟斗繞動(dòng)臂鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行卸料時(shí)，鏟斗傾斜角不小于45°，卸料后動(dòng)臂下降時(shí)又能使鏟斗自動(dòng)放平。綜合國(guó)內(nèi)外裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)型式，主要有七種類(lèi)型，即按連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)不同，分為三桿式、四桿式、五桿式、六桿式和八桿式等；按輸入和輸出桿的轉(zhuǎn)向是否相同又分為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)等。工作裝置直接影響到裝載機(jī)的性能參數(shù)和其作業(yè)效率。ZL40／ZL50裝載機(jī)，主要裝載機(jī)生產(chǎn)廠家均擁有該產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品幾十年來(lái)沿續(xù)至今，全國(guó)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(chǎng)。第二三代產(chǎn)品主要是對(duì)工作裝置進(jìn)行優(yōu)化，改變外觀造型。所以，合理的設(shè)計(jì)工作裝置的結(jié)構(gòu)是非常重要的。常見(jiàn)的有關(guān)輪式裝載機(jī)的工作裝置設(shè)計(jì)中，廣泛采用反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)以及放平性、工作強(qiáng)度的校核，本次設(shè)計(jì)中在沒(méi)有同類(lèi)正轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)資料的前提下，反復(fù)琢磨工作裝置的工作原理，并使用機(jī)械設(shè)計(jì)軟件AUTOCAD進(jìn)行工作裝置的各鉸接點(diǎn)的設(shè)計(jì)，所以在進(jìn)行有關(guān)校核時(shí)直接應(yīng)用繪圖尺寸，可以保證精度要求，此設(shè)計(jì)資料也可以作為今后正轉(zhuǎn)工作裝置的設(shè)計(jì)參考。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)中難免有疏忽以及錯(cuò)誤的地方，望批評(píng)指正。1.裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)概述1.1裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)概述裝載機(jī)鏟掘和裝卸物料的作業(yè)是通過(guò)工作裝置的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。裝載機(jī)的工作裝置由鏟斗、動(dòng)臂、搖臂——連桿(或托架)及液壓系統(tǒng)等組成(圖1—1)。鏟斗用以鏟裝物料；動(dòng)臂和動(dòng)臂油缸的作用是提升鏟斗并使之與車(chē)架連接；轉(zhuǎn)斗油缸通過(guò)搖臂——連桿(或托架)使鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)臂的升降和鏟斗的轉(zhuǎn)動(dòng)采用液壓操縱。由動(dòng)臂、動(dòng)臂油缸、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂——連桿(或托架)及車(chē)架相互鉸接所構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu)，在裝載機(jī)工作時(shí)要保證：當(dāng)動(dòng)臂處于某種作業(yè)位置不動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)斗油缸作用下，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗繞其鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時(shí)，動(dòng)臂在動(dòng)臂油缸作用下提升或下降鏟斗過(guò)程中，連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)能使鏟斗在提升時(shí)保持平移或斗底平面與地面的夾角變化控制在很小的范圍，以免裝滿物料的鏟斗由于鏟斗傾斜而使物料撒落；而在動(dòng)臂下降時(shí)，又自動(dòng)將鏟斗放平，以減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。1.2結(jié)構(gòu)型式選擇裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)型式分為有鏟斗托架和無(wú)鏟斗托架兩種。有鏟斗托架的工作裝置如圖1—1a所示。其動(dòng)臂和連桿的后端與車(chē)架支座鉸接，動(dòng)臂和連桿的前端與鏟斗托架鉸接，托架上部鉸接轉(zhuǎn)斗油缸體，其活塞桿及托架下部與鏟斗鉸接。當(dāng)托架、動(dòng)臂、連桿及車(chē)架支座構(gòu)成的是平行四連桿機(jī)構(gòu)，則在動(dòng)留提升、轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時(shí)，鏟斗始終保持平移，斗內(nèi)物科不會(huì)撤落。有鏟斗托架的工作裝置易十更換鏟斗及安裝附件，例如將鏟斗卸下，在托架上裝上起重叉便可進(jìn)行起重及叉車(chē)作業(yè)。有鏟斗托架的工作裝置，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，同時(shí)，由于轉(zhuǎn)斗油缸及鏟斗都是直接鉸接在托架上，所以鏟斗的轉(zhuǎn)動(dòng)角較大。但由于在動(dòng)管前端裝有較重的托架，所以減少了鏟斗的載重量。國(guó)產(chǎn)ZL35、Z1—160裝載機(jī)均采用有鏟斗托架的工作裝置。無(wú)鏟斗托架的工作裝置如圖1—1b所示。其動(dòng)臂的前端和鏟斗鉸接，動(dòng)管的后端和車(chē)架上部支座鉸接，動(dòng)管油缸兩端分別和動(dòng)管及車(chē)架底部支座鉸接，轉(zhuǎn)斗油缸一端和車(chē)架鉸接，另一端和搖臂鉸按，搖臂則鉸接在動(dòng)臂上，連桿一端和搖臂鉸接，另一端和鏟斗鉸接。根據(jù)搖臂——連桿數(shù)目及鉸接位置的不同，可組成不同型式的連桿機(jī)構(gòu)。不同型式的連桿機(jī)構(gòu)，鏟斗的鏟起力P隨鏟斗轉(zhuǎn)角α的變化關(guān)系，傾斜時(shí)的角速度大小以及工作裝置的運(yùn)動(dòng)特性也不同。因此，裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)型式的選擇，既要考慮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又要考慮作業(yè)性質(zhì)與鏟掘方式來(lái)確定(圖1—2)。正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鏟斗與搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同(圖1—3a、b、c、d)。其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是：發(fā)出最大鏟起力P時(shí)的鏟斗轉(zhuǎn)角α是負(fù)的(圖1—2a曲線①)，有利于地面的挖掘(圖1—2b)正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)又可分為正轉(zhuǎn)單連桿(圖1—2a、b)和正轉(zhuǎn)雙連桿(圖1—2c、d)兩種形式。單連桿機(jī)構(gòu)的連桿數(shù)目少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于布置，一般也能較好地滿足作業(yè)要求。缺點(diǎn)是鏟起力變化曲線陡峭(圖1—2曲線①)；搖臂——連桿的傳動(dòng)比較小，為提高傳動(dòng)比，需加長(zhǎng)搖臂——連桿的長(zhǎng)度，給結(jié)構(gòu)布置帶來(lái)困難，并影響駕駛員的視野。雙連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，轉(zhuǎn)斗油缸也難于布置在動(dòng)臂下方，但搖臂——連桿的傳動(dòng)比較大，因此搖臂——連桿尺寸可以減小，駕駛員的視野較好，鏟起力變化曲線平緩(圖1—2a曲線②)，適于利用鏟斗及動(dòng)臂復(fù)合鏟掘的作業(yè)(圖1—2c)。缺點(diǎn)是提升動(dòng)臂的后傾角較小，易造成鏟斗內(nèi)物料的撒落。圖1—2常見(jiàn)工作裝置結(jié)構(gòu)形式正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)，因總體結(jié)構(gòu)布置及動(dòng)臂形狀的不同．而將轉(zhuǎn)斗油缸布置在不同的位置上。如將轉(zhuǎn)斗油缸布置在動(dòng)臂上方(圖3—3b、d)，則在動(dòng)臂提升時(shí)，轉(zhuǎn)斗油缸軸線與動(dòng)臂軸線不會(huì)交叉，因而這種布置便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂、搖臂——連桿與轉(zhuǎn)斗油缸的中心線布置在同一平面內(nèi)，工作裝置受力較好。缺點(diǎn)是當(dāng)鏟斗鏟裝物科時(shí)油缸的小腔工作，因而使鏟斗油缸的缸徑與重量增大。國(guó)產(chǎn)zK4—10裝載機(jī)的工作裝置就是采用這種正轉(zhuǎn)雙連桿機(jī)構(gòu)。反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鏟斗與搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反(圖1--3e)。其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是，發(fā)出最大鏟起力P時(shí)的鏟斗轉(zhuǎn)角α是正的，且鏟起力變化曲線陡峭(圖1—2a曲線③)，因此，在提升鏟斗肘的鏟起力較大，適于裝載礦石(圖1—2d)，不利于地面的挖掘；鏟斗傾斜時(shí)的角速度小，卸料平緩，但難于抖落砂土；升降動(dòng)臂時(shí)能基本保持鏟斗平移，因此物料撒落少，易于實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平(圖1—2e)；搖臂——連桿的傳動(dòng)比較反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)多采用單連桿，雙連桿機(jī)構(gòu)布置較困難。反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)當(dāng)鏟斗位于運(yùn)輸位置時(shí)，連桿與動(dòng)臂軸線相交，因此，難于布置在同一平面內(nèi)。但由于這種型式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鏟起力較大，所以中小型裝載機(jī)采用較多。國(guó)產(chǎn)zL50裝載機(jī)的工作裝置就是這種反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)(圖1—1b)。應(yīng)當(dāng)指出，正、反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)都是非平行四邊形機(jī)構(gòu)。因此，在動(dòng)臂提升過(guò)程中，鏟斗或多或少總要向后翻轉(zhuǎn)一些。2.鏟斗的設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求2.1.1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)的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)效率和上作可靠性，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。2.1.2鏟斗是在惡劣的條件下工作，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。2.1.3根據(jù)裝載物料的容重，鏟斗做成三種類(lèi)型；正常斗容的鏟斗用來(lái)裝載客重1.4—1.6噸／米3的物料(如砂、碎石、松散泥土等)：增加斗容的鏟斗，斗容一般為正常斗容的1.4—1.6倍，用來(lái)鏟掘容重1.0噸／米3左右的物料(如煤、煤渣等)；減少斗容的鏟斗，斗容為正常斗容的0.6~0.8，用來(lái)裝載容重大于2噸／米3的物料(如鐵礦石、巖石等)。用于土方工程的裝載機(jī)，因作業(yè)對(duì)象較廣，因此多采用正常斗容的通用鏟斗，以適應(yīng)鏟裝不同物料的需要。2.2鏟斗斗型的結(jié)構(gòu)分析2.2.1鏟斗切削刃的形狀根據(jù)鏟掘物料的種類(lèi)不同而不同，一般分為直線型和非直線型兩種（圖2—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“偏裁切入”有一定的效果。但鏟斗的裝滿系數(shù)要小于直線型斗刃的鏟斗。2.2.2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)的料堆或松物料或撬起大的塊狀物料，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隊(duì)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(chēng)齒形的切削阻力比不對(duì)稱(chēng)齒形的大；長(zhǎng)而狹窄的齒比寬而短的齒的切削阻力要小。2.2.3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。2.2.4斗體形狀對(duì)主要用于土方工程的裝載機(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)的移動(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。鏟斗底板的弧度(圓弧半徑，見(jiàn)圖2—2)越大，鏟掘時(shí)泥土的流動(dòng)性越好，但對(duì)于流動(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，當(dāng)?shù)走呥^(guò)長(zhǎng)，則鏟斗的鏟起力變小，且鏟斗插入料堆的插入阻力與刃口的插入深度成比例的急劇增加，如圖2—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(xiāo)的位置以近于刃口處為好，在極端時(shí)也有將轉(zhuǎn)鉸銷(xiāo)布置在鏟斗內(nèi)部，如圖2—4所示。2.3鏟斗基本參數(shù)的確定鏟斗寬度應(yīng)大于輪胎外側(cè)寬度100一200毫米，以防止鏟掘物料所形成的階梯地面，而損傷輪胎側(cè)面和容易打滑而影響牽引力。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R是指鏟斗的轉(zhuǎn)鉸中心B與切削刃之間的距離(圖2—4)。由于鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R不僅影響鏟起力和插入阻力的大小，而且與整機(jī)的總體參數(shù)有關(guān)。因此鏟斗的其它參數(shù)依據(jù)它來(lái)決定。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R可按下式計(jì)算（2-1）使用平裝斗容計(jì)算公式：式中——幾何斗容量(圖2—4中所示陰影斷面)，由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給定(米3)；B。——鏟斗內(nèi)側(cè)寬度(米)；——鏟斗斗底長(zhǎng)度系數(shù)，通常一—后斗壁長(zhǎng)度系數(shù)，通常；——擋板高度系數(shù)，通常；——斗底和后斗壁直線間的圓弧半徑系數(shù)，通常；——擋板與后斗壁問(wèn)的夾角，通常；——斗底和后斗壁間的夾角，通常，(有推薦)。（2—2）mm式中a1鏟斗側(cè)壁切削刃的厚度取b—-輪距bw輪胎寬度根據(jù)設(shè)計(jì)資料有（2—3）所以有：（2—4）斗底長(zhǎng)度Lg是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點(diǎn)的距離：（2—5）后斗壁長(zhǎng)度是指出后斗壁上緣到與斗底相交點(diǎn)的距離（2—6）鏟斗圓弧半徑：（2—8）鏟斗與動(dòng)臂鉸銷(xiāo)距斗底的高度:(2-9)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)壁切削刃與擋板的夾角為。因此取α0=500，切削角δ0=300。2.4斗容的計(jì)量鏟斗的斗容量可以根據(jù)鏟斗的幾何尺寸確定。2.4.1幾何斗容(平裝斗容)鏟斗平裝的幾何斗容可按下式確定(圖2—5)。對(duì)于裝有擋板的鏟斗：（2—10）根據(jù)有關(guān)計(jì)算有（2—11）A——鏟斗橫斷面面積，如圖2—5中所示陰影面積——鏟斗內(nèi)壁寬(m)，a——擋板高度(m)；b——斗刃刃口與擋板最上部之間的距離(m)。2.4.2額定斗容(堆裝斗容)鏟斗堆裝的額定斗容是指斗內(nèi)堆裝物料的四邊坡度均為1：2，此時(shí)額定斗容可按下式確定(圖2—5)（212）式中c——物料堆積高度(米)。物料堆積高度c可由作圖法確定(圖2—5)：根據(jù)科堆坡度角可得料堆尖端點(diǎn)肘，再由d4點(diǎn)作直線d4N與Go垂直，將n4N垂線向下延長(zhǎng)，與斗刃刃口和擋板最下端之間的連線相交，此交點(diǎn)與料堆尖端之間的距離，即為物料堆積高度G。（2—13）鏟斗斗容的誤差率（2—14）所以鏟斗的設(shè)計(jì)合格。3.工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)裝載機(jī)用途、作業(yè)條件及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等擬定購(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，選定了工作裝置的結(jié)構(gòu)形式后，便可進(jìn)行工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。額定斗容：3m3額定載重量：50KN整機(jī)質(zhì)量：17.5t輪距：2150軸距：3427輪胎規(guī)格：23.5—25最大卸載高度：2970最小卸載距離：1200工作裝置敗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：1)確定動(dòng)臂長(zhǎng)度、形狀及與車(chē)架的鉸接位置。2)確定動(dòng)臂油缸的鉸接位置及動(dòng)臂油缸的行程。3)連桿機(jī)構(gòu)(由動(dòng)臂、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂——連桿或托架等組成)的設(shè)計(jì)。工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：1)保證滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中所規(guī)定的使用性能及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求，如最大卸載高度、最大卸載距離、在任何位置都能卸凈物料并考慮可換工作裝置等。2)保證作業(yè)時(shí)與其它構(gòu)件無(wú)運(yùn)動(dòng)干涉。3)保證駕駛員有良好的勞動(dòng)條件，如工作安全、視野開(kāi)闊、操作簡(jiǎn)便等。工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，因?yàn)榻M成工作裝置的各構(gòu)件的尺寸及位置的相互影響，可變性很大。對(duì)于選定的結(jié)構(gòu)形式，在滿足上述要求下，可以有各種各樣的構(gòu)件尺寸及鉸接點(diǎn)位置。因此，只有在綜合考慮各種因素的前提下，對(duì)工作裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，通過(guò)多方案比較，才能最后選出最佳構(gòu)件尺寸及鉸接點(diǎn)位置，使所設(shè)計(jì)的工作裝置不僅滿足使用要求，況且具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。3.1工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)由于現(xiàn)今國(guó)內(nèi)、外購(gòu)輪胎式裝載機(jī)廣泛地采用反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)，并且它的設(shè)計(jì)難度較大，又有一定的代表性，所以以其為例，闡述工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)，以求舉一反三。3.2機(jī)構(gòu)分析反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)和動(dòng)臂舉升機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分組成。轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)內(nèi)轉(zhuǎn)斗油缸GF、搖臂FED、連桿DC、鏟斗BC、動(dòng)臂AEB和機(jī)架AG六個(gè)構(gòu)件組成。當(dāng)舉升油缸閉鎖時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)斗油缸，鏟斗將繞B點(diǎn)作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，舉升油缸動(dòng)作時(shí)，鏟斗將作復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即一邊隨動(dòng)臂對(duì)A點(diǎn)作牽連運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又相對(duì)動(dòng)臂繞B點(diǎn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。這在作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析時(shí)必須注意。3.3設(shè)計(jì)方法因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)直接與整機(jī)的基本性能和工作參數(shù)有關(guān)，所以通常是先初步設(shè)計(jì)出整機(jī)的主要參數(shù)，然后以其為條件，再進(jìn)行連桿系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)。不管用什么方法確定各鉸接點(diǎn)的坐標(biāo)值，但最終都必須滿足對(duì)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的各種要求。在運(yùn)動(dòng)學(xué)方面，必須滿足鏟斗舉升平動(dòng)、自動(dòng)放平、最大卸載高度、最小卸載距離和各個(gè)位置的卸載角等要求；在動(dòng)力學(xué)方面，主要是在滿足挖掘力、舉升力和生產(chǎn)率的要求前提下，使轉(zhuǎn)斗油缸和舉升油缸的所需輸出力及功率盡量減小。3.4尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)的圖解法圖解法比較直觀，易于掌握，是目前工程設(shè)計(jì)時(shí)常用的一種方法。圖解法是在初步確定了最大卸載高、最小卸載距離、卸載角、輪胎尺寸和鏟斗幾何尺寸等參數(shù)后進(jìn)行的，它通過(guò)在坐標(biāo)圖上確定工況Ⅱ（見(jiàn)圖3—1）時(shí)工作工作機(jī)構(gòu)的九個(gè)鉸接點(diǎn)的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖3—1鉸接點(diǎn)B的確定3.4.1動(dòng)臂與鏟斗、搖臂、機(jī)架的三個(gè)鉸接點(diǎn)B、E、A的確定確定坐標(biāo)系如圖3--2所示，先在坐標(biāo)紙上選取直角坐標(biāo)系，沖選定長(zhǎng)度比例尺。畫(huà)鏟斗圖把已設(shè)計(jì)好的鏟斗橫截面外輪廓按比例畫(huà)在坐標(biāo)里，斗尖對(duì)準(zhǔn)坐標(biāo)原點(diǎn)O，斗前臂與x軸呈前傾角。此為鏟斗插入料堆時(shí)位置，即工況Ⅰ。確定動(dòng)臂與鏟斗的鉸接點(diǎn)B由于B點(diǎn)的x坐標(biāo)值越小，轉(zhuǎn)斗鏟取力就越大，所以B點(diǎn)靠近O點(diǎn)是有利的，但它受斗底和最小離地高度的限制，不能隨意減小；而B(niǎo)y坐標(biāo)值增大時(shí)，鏟斗在料堆中的鏟取面積增大，裝的物料多，但這樣就縮小了B點(diǎn)與連桿鏟斗鉸接點(diǎn)C的距離，使鏟取力下降。圖3—2連桿兩鉸接點(diǎn)的確定圖綜合考慮各種因素的影響，設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)坐標(biāo)圖上工況I時(shí)的鏟斗實(shí)際狀況，在保證B點(diǎn)與Y軸坐標(biāo)值和x軸坐標(biāo)值盡可能小而且不與斗底干涉的前提下，在坐標(biāo)圖上人為地把B點(diǎn)初步確定下來(lái)。(1)以B點(diǎn)為圓心，使鏟斗順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)48o，即工況Ⅱ。(2)把已選定的輪胎外廓畫(huà)在坐標(biāo)圖上。作圖時(shí)，應(yīng)使輪胎前緣與工況Ⅱ時(shí)鏟斗后壁的間隙盡量小些，目的使機(jī)構(gòu)緊湊、前懸小，但一般不小于50mm；輪胎中心Z的y軸坐標(biāo)值應(yīng)等于輪胎的工作半徑：（3—1）式中——輪胎動(dòng)力半徑，mm；———輪轂直徑，mm；——輪胎寬度，mm；——輪胎斷面高度與寬度之比。取0.7；——輪胎變形系數(shù)，普通輪胎為0.05。確定動(dòng)臂與機(jī)架的鉸接點(diǎn)A（3—2）圓整后取Rd=715mm。(3)根據(jù)給定的最大卸載高度、最小卸載距離和卸載角，畫(huà)出鏟斗在最高位卸載的位置圖，即工況Ⅱ，此時(shí)，B點(diǎn)位置為，如圖3-2所示。(4)以點(diǎn)為圓心，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鏟斗48o，即得鏟斗被舉升到最高位置圖(工況Ⅲ)。(5)連接B并作其垂直平分線．因?yàn)锽和點(diǎn)同在以A點(diǎn)為圓心，動(dòng)臂AB長(zhǎng)為半徑的圓弧上，所以A點(diǎn)必在B的垂直平分線上。A點(diǎn)位置盡可能低一點(diǎn)，以提高整機(jī)工作的穩(wěn)定性，減小機(jī)器高度，改善司機(jī)視野。一般，A點(diǎn)取在前輪右上方，與前軸心水平距離為軸距的處。A點(diǎn)位置的變化，可借挪動(dòng)點(diǎn)和輪胎中心點(diǎn)的位置來(lái)進(jìn)行。確定動(dòng)臂與搖臂的鉸接點(diǎn)EE點(diǎn)位置是一個(gè)十分關(guān)鍵的參數(shù)。它對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比、倍力系數(shù)、連桿機(jī)構(gòu)的布置以及轉(zhuǎn)斗油缸的長(zhǎng)度等都有很大影響。如圖4—7所示，根據(jù)分析和經(jīng)驗(yàn)，一般取E點(diǎn)在AB連線上方，其在AB連線上的投影點(diǎn)距A點(diǎn)45%處。相對(duì)前輪胎，E點(diǎn)在其外廓的左上部。3.4.2機(jī)構(gòu)中C、D、F點(diǎn)的確定因?yàn)锽、E兩點(diǎn)已被確定，所以再確定C和D點(diǎn)實(shí)際上是為了是終確定與鏟斗相聯(lián)的四桿機(jī)構(gòu)BCDE的尺寸。確定C、D兩點(diǎn)時(shí)，既要考慮對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求，如必須保證鏟斗在各工況時(shí)的轉(zhuǎn)角，又要注意動(dòng)力學(xué)要求，如鏟斗在鏟裝物料時(shí)應(yīng)能輸出較大的鏟取力，同時(shí)，還要防止前述各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)被破壞的現(xiàn)象。為此，建議按下述方法進(jìn)行設(shè)計(jì)：按單搖桿條件設(shè)計(jì)六桿機(jī)構(gòu)，連桿與鏟斗鉸點(diǎn)C的位置影響連桿的受力和轉(zhuǎn)斗油缸的行程，選擇時(shí)主要考慮當(dāng)鏟斗處于地面挖掘位置情況下，轉(zhuǎn)斗油缸作用在連桿CD的有效分力較大，以發(fā)揮比較大的掘起力。通常BC與鏟斗回轉(zhuǎn)半徑之間的夾角ψ=100o~120o,取ψ=113o;BC=（0.13~0.14）lD,BC=0.14×2913=410.（見(jiàn)圖3——3）。搖臂和連桿要傳遞比較大的插入和轉(zhuǎn)斗阻力，因此在設(shè)計(jì)時(shí)不僅考慮運(yùn)動(dòng)關(guān)系，而且還應(yīng)考慮它們的強(qiáng)度和剛度。搖臂是形狀以及長(zhǎng)短臂的比例關(guān)系及鉸點(diǎn)E的位置的確定，主要考慮連桿的受力情況及它們?cè)诳臻g布置的方便和可能性，同時(shí)轉(zhuǎn)斗油缸的行程及連桿的長(zhǎng)度也不要過(guò)大。搖臂可做成直的也可做成彎曲的形狀。彎曲搖臂的夾角一般不大于30o，否則使構(gòu)件受力不良。搖臂與動(dòng)臂的鉸點(diǎn)E布置在動(dòng)臂兩鉸點(diǎn)的連線AB的中部偏上為m處。設(shè)計(jì)時(shí)初步取m=(0.11~0.18)lD，m=0.15×2913=440.le=(0.45~0.50)lD，EF=（0.22~0.24）lD，EF=0.23×2913=670。DE=（0.29~0.32）lD,DE=0.32×2913=874。完成上述構(gòu)件尺寸選擇后，就可用下述作圖方法來(lái)確定連桿CD的長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)斗油缸與車(chē)架的鉸點(diǎn)G及行程。根據(jù)已經(jīng)選定的工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)，畫(huà)出動(dòng)臂和鏟斗在地面時(shí)鏟斗后傾的位置及搖臂和動(dòng)臂的鉸點(diǎn)E；將動(dòng)臂由最低到最高位置時(shí)的轉(zhuǎn)角分成若干等分，提升動(dòng)臂到不同的角度，并保持后傾鏟斗的平移性，依次畫(huà)出BC的相應(yīng)位置：、……，并使它們互相平行；然后畫(huà)出鏟斗在最大卸載高度時(shí)的卸載位置（取卸載角），在這里β=50取得。假設(shè)鏟斗在最大卸載高度卸載時(shí)搖臂和連桿CD處在極端位置，即鉸接點(diǎn)C、D、E位于同一條直線上，則連桿CD的最小長(zhǎng)度b=。根據(jù)搖臂的結(jié)構(gòu)尺寸和鏟斗在任意位置能卸凈物料這一條件，作出鏟斗在不同卸載位置時(shí)所對(duì)應(yīng)的搖臂與轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿鉸接點(diǎn)位置，連接各點(diǎn)得一曲線，過(guò)點(diǎn)作此曲線的內(nèi)包圓弧，則圓弧的圓心G即為與車(chē)架的交接點(diǎn)，圓弧的半徑G既為轉(zhuǎn)斗油缸的最小安裝尺寸。根據(jù)提升動(dòng)臂過(guò)程中鏟斗保持平移的特性畫(huà)出相應(yīng)的搖臂與轉(zhuǎn)斗油的鉸接點(diǎn)位置得一曲線，以鉸接點(diǎn)G為圓心，過(guò)點(diǎn)做此曲線的外包圓弧，圓弧N的半徑G，即為轉(zhuǎn)斗油缸的最大安裝距離，轉(zhuǎn)斗油缸的行程，按下式計(jì)算：（3—3）當(dāng)連桿機(jī)構(gòu)和鉸接點(diǎn)位置確定以后，根據(jù)上述作圖法所確定的轉(zhuǎn)斗油缸與車(chē)架鉸接點(diǎn)G及轉(zhuǎn)斗油缸的行程，一般當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖的情況下提升動(dòng)臂的過(guò)程中，鏟斗在任何位置時(shí)的后傾角都不在地面時(shí)后傾角大，在動(dòng)臂提升范圍內(nèi)后傾角通常允許相差15o。鏟斗卸載角通常隨卸載高度的降低而稍有減小，若鏟斗的卸載角小于45o時(shí)，可減小BC或的長(zhǎng)度來(lái)滿足對(duì)卸載角的要求。圖3—3確定連桿機(jī)構(gòu)圖解法簡(jiǎn)圖要實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂提升到最大卸載位置卸載后，動(dòng)臂下放到地面時(shí)鏟斗即自動(dòng)放平，只要湊成連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗由最高位置到地面過(guò)程中，上翻角即可。3.4.動(dòng)臂舉升油缸的布置應(yīng)本著舉臂時(shí)工作力矩大、油缸穩(wěn)定性好、構(gòu)件互不干擾、整機(jī)穩(wěn)定性好等原則來(lái)確定。綜合考慮這些因素，一般舉升油缸都布置在前橋與前后車(chē)架的鉸接點(diǎn)之間的狹窄空間里。如圖3--4所示，一般H點(diǎn)選定在AB聯(lián)線附近或上方，并取。AH不可能取得太大，它還受到油缸行程的限制。考慮到聯(lián)合鏟裝(邊抓入邊舉臂)工況的需要，在滿足M點(diǎn)最小離地高度要求的前提下，令工況Ⅰ時(shí)HM近似于水平，一般取HM與水平線成10o~15o夾角。這是機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果。M點(diǎn)往前橋方向靠是比較有利的。這樣做，可使動(dòng)臂油缸在動(dòng)臂整個(gè)舉升過(guò)程中，舉升工作力臂大小的變化較小，即工作力矩變化不大，避免鏟斗舉升到最高位置時(shí)的舉升力不足，因?yàn)榇藭r(shí)工作力臂往往較小或最小。但是，采用底部鉸接式油缸時(shí)，要使M點(diǎn)前移是比較困難的，它受前橋限制，支座布置也較麻煩，如圖3—7a所示，為克服M點(diǎn)前移的困難，可采取M點(diǎn)上移(即加大)和H點(diǎn)向B點(diǎn)方向前移的辦法，使舉升動(dòng)臂油缸幾乎呈水平狀態(tài)，計(jì)算證明，這樣布置也能得到較好的舉升特性。為了得到較好的舉升工作力臂變化特性曲線，以適應(yīng)舉升過(guò)程中阻力矩的變化和合理地選定舉升油缸的功率，采用中間鉸接式油缸是比較理想的，如圖所示。圖3—4動(dòng)臂油缸鉸接點(diǎn)的確定這個(gè)結(jié)論是顯而易見(jiàn)的，因?yàn)橛蓤D3—5可知，兩種結(jié)構(gòu)的油缸的最小工作力臂均出觀在鏟斗被舉到最高位置時(shí)，但圖3—5（a）中小于圖3—5（b）中的，并且都為銳角，而力臂大小為。所以，在相同條件下，中間鉸接式油缸的最小輸出力矩要比底部鉸接式油缸的最小輸出力矩大。3.5確定動(dòng)臂油缸的鉸接位置及動(dòng)臂油缸的行程3.5.1動(dòng)臂油缸的鉸接位置確定動(dòng)臂油缸與動(dòng)臂及車(chē)架的鉸接點(diǎn)H、M的位置(圖3—5)，通常參考同類(lèi)樣機(jī)，同時(shí)考慮動(dòng)臂油缸的提升力臂與行程的大小選定。H點(diǎn)一般選在約為動(dòng)臂長(zhǎng)度的三分之一處，且在動(dòng)臂兩鉸接點(diǎn)的連線之上，以便留出鉸座位置(對(duì)曲線型動(dòng)臂而言)。動(dòng)臂油缸與車(chē)架有兩種連接方式：油缸下端與車(chē)架鉸接(圖3—6a)；油缸中部或上端與車(chē)架鉸接(圖3—6b)。后者在動(dòng)臂提升過(guò)程中，由于油缸下端的擺動(dòng)，可以使動(dòng)臂油缸的提升力臂變化較小，效率較高。但不論那種連接方式，都要使動(dòng)臂油缸的下端到地面的距離HM滿足裝載機(jī)離地間隙的要求。此外，在采用動(dòng)臂油缸下端擺動(dòng)的連接方式時(shí)，要注意油缸下端在擺動(dòng)過(guò)程中不與機(jī)體發(fā)生于涉。圖3—5動(dòng)臂舉升油缸兩鉸接點(diǎn)設(shè)計(jì)3.5.2動(dòng)臂油缸行程的確定在選定動(dòng)臂油缸鉸接點(diǎn)的位置后，便可用與求動(dòng)臂長(zhǎng)度相同的解析法或作圖法求出其油缸行程：（3—4）式中——?jiǎng)颖塾透椎淖畲蟀惭b距離仍M——?jiǎng)颖塾透椎淖钚“惭b距離MH。AB=2913mmAH取1457mm最小離地間隙一般圖3—6動(dòng)臂油缸的鉸接位置作圖知道圖3—7動(dòng)臂油缸行程的設(shè)計(jì)油缸最大長(zhǎng)度1941mm，最小長(zhǎng)度1201mm，（3--5）符合設(shè)計(jì)要求。3.6.2最大卸載高度和最小卸載距離鏟斗高位卸載時(shí)的卸載高度和卸載距離必須分別不小于設(shè)計(jì)任務(wù)給定的最大卸載高度和最小卸載距離，否則將影響卸載效率，甚至不能進(jìn)行高位卸載。太大時(shí)，將增加卸載沖擊，損壞運(yùn)輸車(chē)輛，過(guò)大，雖然有利于裝車(chē)，但加大了工作機(jī)構(gòu)前懸，降低整機(jī)穩(wěn)定性。若要滿足要求，則應(yīng)該滿足下列要求：（3—33）在軌跡圖中測(cè)量出：所以滿足和的要求。工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算包括：1)確定計(jì)算位置。2)選取工作裝置受力最大的典型工況，確定外載荷。3)對(duì)工作裝置進(jìn)行受力分析。4)主要零件的強(qiáng)度校核。4.1計(jì)算位置分析裝載機(jī)插入料堆、鏟起、提升、卸載等作業(yè)過(guò)程可知，裝載機(jī)在鏟掘物料時(shí)，工作裝置的受力最大，所以取鏟斗斗底與地面的前傾角為時(shí)的鏟取位置(圖4—1)作為計(jì)算位置，且假定外裁荷作用在鏟斗的切削刃上。4.2外載荷的確定由于物料種類(lèi)和作業(yè)條件的不同，裝載機(jī)實(shí)際作業(yè)時(shí)不可能使鏟斗切削刃均勻受載，但可簡(jiǎn)化為兩種極端情況：①認(rèn)為載荷沿切削刃均勻分布，并以作用在鏟斗切削刃中部的集中載荷來(lái)代替其均布載荷，稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)受載情況；②由于鏟斗偏鏟、料堆密實(shí)程度不均，使載荷偏于鏟斗一例。形成偏載情況時(shí)，通常是將其簡(jiǎn)化后的集中栽荷加在鏟斗側(cè)邊第一斗齒上。裝載機(jī)的鏟掘過(guò)程通常可分如下三種受力情況：1）斗水平插入料堤，工作裝置油缸閉鎖，此時(shí)認(rèn)為鏟斗切削刃只受到水平力的作用。2)鏟斗水平插入料堆后，翻轉(zhuǎn)鏟斗(靠轉(zhuǎn)斗油缸工作)或提升動(dòng)臂(靠動(dòng)臂油缸工作)鏟掘時(shí)，此時(shí)認(rèn)為鏟斗切削刃只受到垂直力的作用。3)鏟斗邊插入邊轉(zhuǎn)斗或邊插入邊提臂鏟掘時(shí)，此時(shí)認(rèn)為水平力與垂直力同時(shí)作用在鏟斗的切削刃上。綜合上述分機(jī)可以得到如下六種工作裝置的典型工況(圖4—2)：1.對(duì)稱(chēng)水平力的作用工況(圖4—2a)水平力(即插入阻力PC)的大小由裝載機(jī)的牽引力決定，其水平力的最大值為：(4—1)此處根據(jù)已知取（4—2）——裝載機(jī)空載時(shí)的最大牽引力，——插入力。2.對(duì)稱(chēng)垂直力的作用工況(圖4—2b)垂直力(即鏟起阻力)的大小受裝載機(jī)縱向穩(wěn)定條件的限制(圖3—21)，其最大值為（43）式中W——裝載機(jī)滿載時(shí)的自重；——裝載機(jī)重心到前輪與地面接觸點(diǎn)的距離；在此處取軸距的四分之一靠前。（4—4）式中L——軸距。。W——整車(chē)重量。W1——滿載時(shí)前橋負(fù)荷，取整機(jī)重量的75％。3．對(duì)稱(chēng)水平力與垂直力同時(shí)作用的工況(圖4—2g)此時(shí)垂直力由式(4—3)給出，水平力取發(fā)動(dòng)機(jī)扣除工作油泵功率后，裝載機(jī)所能發(fā)揮的牽引力。4．受水平偏載的作用工況(圖4—2d)5．受垂直偏載的作用工況(圖4—2e)垂直力之大小與工況(b)相同。6．受水平偏載與垂直偏載同時(shí)作用的工況(圖4—2f水平力與垂直力的大小與工況(c)相同。4.3工作裝置的受力分析在確定了計(jì)算位置及外載荷的大小后，便可進(jìn)行工作裝置的受力分橋。由于工作裝置是一個(gè)受力較復(fù)雜的空間超靜定系統(tǒng)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，通常要作如下假設(shè)：1)在對(duì)稱(chēng)受載工況中(圖4—2a、b、c)，由于工作裝置是個(gè)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，故兩動(dòng)臂受的載荷相等。同時(shí)略去鏟斗及支承橫梁對(duì)動(dòng)臂受力與變形的影響，則可取工作裝置結(jié)構(gòu)的一例進(jìn)行受力分析，如圖(3—23（4—5）在偏載工況中(圖3—22d、e、f)，近似地用求簡(jiǎn)支粱支反力的方法，求出分配于左右動(dòng)臂平面內(nèi)的等效力(圖4—3b)：（46）由于，所以取進(jìn)行計(jì)算。(圖4—3b)中(4—7)2）計(jì)算鏟斗重量GD。鏟斗的重量由兩部分組成，一部分是圍成鏟斗的鋼板的重量G1，另一部分是筋板、吊耳等附屬裝置的重量ΔG，估算ΔG的值為10％G1，則(4—8)又(4—9)式中S1——鏟斗側(cè)壁的面積，t——鏟斗壁厚，S2——斗底和后斗壁的面積，SK——檔板面積，ρ——鋼板的密度（取ρ=7850kg/m3），g——重力加速度（取g=10N/Kg），由前述可得S1=0.886m2t=0.01mS2=6.437SK=0.461代入各項(xiàng)數(shù)據(jù)可得：3)認(rèn)為動(dòng)臂軸線與連桿——搖臂軸線處于同一平面，則所有的作用力都通過(guò)構(gòu)件(除鏟斗外)斷面的彎曲中心，即略去了由于安裝鉸座而產(chǎn)生的附加的扭轉(zhuǎn)，從而可以用軸線、折線或曲線來(lái)代替實(shí)際構(gòu)件。通過(guò)上面的分析與假設(shè)，就能將工作裝置這樣一個(gè)空間超靜定結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題進(jìn)行受力分析。工作裝置的受力分橋，就是根據(jù)上述各種工況下作用在鏟斗的外力，用解析法或圖解法求出對(duì)應(yīng)工況下工作裝置各構(gòu)件的內(nèi)力。下面以工況(c)為例進(jìn)行受力分析，其他工況與此類(lèi)同。(a)水平偏載（Pxa=295KN,PZa=0）如圖4—4a由（4—10）（4—11）由（4—12）所以（4—13）由(4—14)則（4—15）如圖3—24b所示，取連桿為脫離體，根據(jù)平衡原理，作用于連桿兩端的力大小相等，方向相反，即：（4—16）由圖示受力分析可知，連桿此時(shí)受拉。如圖4—4c所示，取搖臂為脫離體，根據(jù)平衡原理，分橋搖臂的受力；由（4—17）(4—18)由（4—19）由（4—20）如圖3—24d所示，取動(dòng)臂為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析動(dòng)臂的受力：由（4—21）由（4—22）由（4—23）b）垂直偏載（Pxa=0,Pza=116KN）與求水平偏載一樣，如圖4—4a所示，取鏟斗為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析鏟斗的受力：由（4—24）（4—25）由（4—26）所以（4—27）由（4—28）則（4—29）如圖3—24b所示，取連桿為脫離體，根據(jù)平衡原理，作用于連桿兩端的力大小相等，方向相反，即：（4—30）由圖示受力分析可知，連桿此時(shí)受拉。如圖4—4c所示，取搖臂為脫離體，根據(jù)平衡原理，分橋搖臂的受力；由（4—30）(4—31)由（4—32）由（4—33）如圖3—24d所示，取動(dòng)臂為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析動(dòng)臂的受力：由（4—34）由（4—35）由（4—36）比較兩種工況可知第5種典型工況受力比較大，故取第5種工況為例進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。4.4工作裝置的強(qiáng)度校核根據(jù)計(jì)算工況及其受力分析，即可按強(qiáng)度理論對(duì)工作裝置主要構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核。4.4.1動(dòng)臂動(dòng)臂可看成是支承在前車(chē)架A點(diǎn)和動(dòng)臂油缸上鉸點(diǎn)H點(diǎn)的雙支點(diǎn)懸臂梁(圖4—5)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將動(dòng)臂主軸線分為BI、IJ、JA等折線，分別求各段內(nèi)的內(nèi)力Q、N、M的值。動(dòng)臂的危險(xiǎn)斷面一般在H點(diǎn)附近，在此斷面上作用有彎曲應(yīng)力和正應(yīng)力：(MPa)（4—37）式中M——計(jì)算斷面上的彎矩（）；N——計(jì)算斷面上的軸向力(N)；W——計(jì)算斷面的抗彎斷面系數(shù)(m3)F——計(jì)算斷面的截面積(m2)。（MPa）（4—38）式中Q——計(jì)算斷面的剪力(N)；SZmax——計(jì)算斷面中性軸Z處的靜矩（m3）；JZ——計(jì)算斷面時(shí)對(duì)中性軸Z的慣性矩（m4）；b——計(jì)算斷面的寬度（m）。因?yàn)閯?dòng)臂計(jì)算斷面多為矩形，則（MPa）（4—39）圖4—5動(dòng)臂強(qiáng)度校核圖強(qiáng)度計(jì)算中許用應(yīng)力[σ]按下式選取（4—40）式中σs——材料的屈服極限，國(guó)內(nèi)裝載機(jī)工作裝置的動(dòng)臂以及搖臂多采用16Mn鋼，其σs=360MPa；n——安全系數(shù)，設(shè)計(jì)手冊(cè)中規(guī)定n≈1.1～1.5，考慮工程機(jī)械工作繁重，作業(yè)條件惡劣及計(jì)算上的失誤，一般取n﹥1.5，此處取n=1.8。則MPaBI段：彎矩(4—41)軸向力(4—42)剪力(4—43)參考柳工856型裝載機(jī)，取動(dòng)臂厚b=60mm，寬h=200mm則m3(4—44)F=bh=0.06x0.2=12x10-3m2(4—將式(4—41)(4—42)(4—43)(4—44)及(4—45)代入式（4—37）和(4—39))得：IJ段：彎矩(4—46)軸向力(4—47)剪力(4—48)參考柳工856型裝載機(jī)，取動(dòng)臂厚b=60mm，寬h=450mm則m3(4—49)F=bh=0.06x0.45=27x10-3m2(4—將式(4—46)(4—47)(4—48)(4—49)及(4—50)代入式（4—37）和(4—39))得：4.4.2鉸銷(xiāo)裝載機(jī)工作裝置鉸銷(xiāo)的一般結(jié)構(gòu)形式及受力情況，如圖4—6所示。目前國(guó)內(nèi)外一些工程機(jī)械工作裝置上采用密封式鉸銷(xiāo)。所謂密封式鉸銷(xiāo)，就是鉸銷(xiāo)軸套的端部加一個(gè)密封圈，密封圈可以防止?jié)櫥瑒┬孤都皦m土進(jìn)入，因此可延長(zhǎng)軸銷(xiāo)和軸套銷(xiāo)的使用壽命及減少定期潤(rùn)滑的次數(shù)，使日常維修工作所消耗的時(shí)間及費(fèi)用減少。工作裝置各鉸銷(xiāo)的強(qiáng)度計(jì)算都采用下面的計(jì)算公式：銷(xiāo)軸的彎曲應(yīng)力：（4—51）——銷(xiāo)軸的彎曲應(yīng)力；——計(jì)算載荷，為鉸點(diǎn)所受載荷之半；——銷(xiāo)軸彎曲強(qiáng)度計(jì)算的計(jì)算長(zhǎng)度，，式中L1、a、d的意義如圖4—6所示；（4—52）W——銷(xiāo)軸的抗彎斷面系數(shù)，。銷(xiāo)軸支座的擠壓應(yīng)力：（4--53）銷(xiāo)軸套的擠壓應(yīng)力：（4—54）式中——軸套的支承長(zhǎng)度。鉸銷(xiāo)材料選用40Cr,其σS=800MPa,則MPa現(xiàn)將各個(gè)鉸銷(xiāo)的參數(shù)列于下表：表4—1鉸銷(xiāo)各參數(shù)及應(yīng)力計(jì)算值4.4.3連桿裝載機(jī)在作業(yè)過(guò)程中，連桿有時(shí)受拉，有時(shí)受壓，需要同時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算及壓桿穩(wěn)定驗(yàn)算。其計(jì)算根據(jù)《工程力學(xué)》中所講的方法進(jìn)行。連桿的強(qiáng)度校核：（4—55）式中F——軸向力A——連桿截面積連桿材料選用16Mn鋼，其屈服極限σs=350MPa，即[σ]=σs/n=360/1.8=200MPa作用在連桿上的作用力由圖3—24b中有：則m2取連桿截面為圓形截面，直徑D=80mm，則壓桿穩(wěn)定校核：連桿的材料取16Mn鋼，查表可得：E=210MPa,σs=350MPa,σp=280MPa,a=461MPa,b=2.568MPa則（4—56）將連桿簡(jiǎn)化成一端鉸支一端固定的梁，即μ=0.7，則（4—57）（4—58）因?yàn)棣?lt;λ1,所以不能用歐拉公式計(jì)算臨界壓力。由經(jīng)驗(yàn)公式知（4—59）因?yàn)棣?lt;λ2,所以σcr=σs=350MPaFcr=A?σcr=1758KN（4—60）由于鏟斗額定載荷為50KN，斗重為7.487KN，所以連桿壓力為：Fmax=(50+7.487)cos7o=57KN（4—61）所以（4—62）滿足壓桿穩(wěn)定的要求。搖臂搖臂的危險(xiǎn)截面處于E點(diǎn)附近，在次截面上作用有彎曲應(yīng)力和正應(yīng)力，計(jì)算方法與動(dòng)臂相同，將搖臂主軸線分成DE、EF段分別計(jì)算其內(nèi)力。如圖4—7。DE段：軸向力剪力彎矩?fù)u臂材料選用16Mn，其屈服極限σs=360MPa，n=1.8,則[σ]=360/1.8=200MPa截面M——M處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力按如下公式計(jì)算：(MPa)（4—37）式中M——計(jì)算斷面上的彎矩（）；N——計(jì)算斷面上的軸向力(N)；W——計(jì)算斷面的抗彎斷面系數(shù)(m3)F——計(jì)算斷面的截面積(m2)。（MPa）（4—38）式中Q——計(jì)算斷面的剪力(N)；SZmax——計(jì)算斷面中性軸Z處的靜矩（m3）；JZ——計(jì)算斷面時(shí)對(duì)中性軸Z的慣性矩（m4）；b——計(jì)算斷面的寬度（m）。因?yàn)閯?dòng)臂計(jì)算斷面多為矩形，則（MPa）（4—39）E點(diǎn)橫截面圖形見(jiàn)圖4—8。將此截面在AutoCAD中做成面域，查詢可得所以圖4—7搖臂強(qiáng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖EF段；軸向力剪力彎矩圖4—8搖臂E點(diǎn)截面形狀圖和DE段一樣，此處截面N——N如圖4—8。裝載機(jī)工作裝置中油缸作用力的確定目前大多數(shù)裝載機(jī)的工作裝置只有兩種油缸：動(dòng)臂油缸和轉(zhuǎn)斗油缸。推壓(變幅)油缸則采用較少。動(dòng)臂油缸與轉(zhuǎn)斗油缸的作用力有兩種情況：油缸推動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)的作用力為主動(dòng)作用力(簡(jiǎn)稱(chēng)工作力或作用力)，其最大值取決于液壓系統(tǒng)的工作壓力和油缸直徑(活塞作用面積)；工作裝置工作時(shí)作用于閉鎖狀態(tài)的油缸上的作用力為被動(dòng)作用力，其最大值取決于液壓系統(tǒng)的過(guò)載閥壓力值和承載活塞面積。如工作裝置的動(dòng)臂油缸不動(dòng)，靠轉(zhuǎn)斗油缸轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗而進(jìn)行鏟掘作業(yè)時(shí)，則轉(zhuǎn)斗油缸所產(chǎn)生的作用力為主動(dòng)作用力，動(dòng)臂油缸所承受的作用力為被動(dòng)作用力。當(dāng)油缸最大被動(dòng)作用力大于外載荷的作用力時(shí)，油缸無(wú)回縮現(xiàn)象，否則因過(guò)載閥打開(kāi)而溢流，使油缸發(fā)生回縮。油缸作用力的分析與確定是裝載機(jī)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一，分析裝載機(jī)的工作情況可知，為保證裝載機(jī)正常而有效地工作，油缸作用力應(yīng)能保證裝載機(jī)工作時(shí)發(fā)揮最大的鏟起力Ng，使鏟斗裝滿，同時(shí)動(dòng)臂油缸的作用力還應(yīng)保證把滿斗的物料提升到所需的卸載高度與卸載距離。所以最大鏟起力Ng是確定油缸作用力的依據(jù)。確定了工作裝置油缸作用力和可能產(chǎn)生的被動(dòng)作用力后，便可按選定的液壓系統(tǒng)的工作壓力設(shè)計(jì)油隨所需之缸徑，并選定過(guò)載閥之壓力。至于油缸行程，如前所述，它由工作裝置結(jié)構(gòu)方案決定。工作裝置的結(jié)構(gòu)方案，也影響各油缸在主動(dòng)和被動(dòng)狀態(tài)下的作用力，所以確定油缸作用力要在工作裝置的結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)件尺寸與鉸接點(diǎn)位置選定之后進(jìn)行。進(jìn)行分析與計(jì)算。表5—1轉(zhuǎn)斗油缸參數(shù)缸徑DD1CDYPMXC+MR×EW2—EEφKK×A（長(zhǎng)）25029918090110500+s100×100M48×2M95×3*-110表5—2動(dòng)臂油缸參數(shù)缸徑DD1CDYPMXC+MR×EW2—EEφKK×A（長(zhǎng)）140166806595630+s70×70M42×2M68×2*-755.1轉(zhuǎn)斗油缸的選擇1）轉(zhuǎn)斗油缸作用力的確定。由圖5—1所示，裝載機(jī)在鏟掘工況，動(dòng)臂油缸閉鎖，轉(zhuǎn)斗油缸發(fā)出最大崛起力時(shí)，其主動(dòng)力按下式計(jì)算：（5—1）式中：K——考慮連桿機(jī)構(gòu)摩擦損失的系數(shù)，取K＝1.25；——最大鏟起力；——鏟斗自重；n——轉(zhuǎn)斗油缸數(shù)。其中根據(jù)載荷和系統(tǒng)壓力計(jì)算油缸內(nèi)徑D。當(dāng)油缸大腔進(jìn)油，活塞桿承受推力P1（5—2）即式中：D——油缸內(nèi)徑；p——系統(tǒng)壓力；η——油缸機(jī)械效率，對(duì)于橡膠密封η=0.95。由于則在系列中取D=200mm.3）確定活塞桿直徑d速比，壓力較大時(shí)選用大值，此處取則，（5—3）圖5-1油缸主動(dòng)力的計(jì)算簡(jiǎn)圖取系列值d=100mm.4)計(jì)算油缸壁厚（5—4）式中：py——試驗(yàn)壓力，取24MPa；[σ]——許用應(yīng)力，，油缸材料選用45號(hào)鋼，其σb=700MPa，n=5,即所以在系列中取δ=24.5mm根據(jù)上述數(shù)據(jù)選用油缸型號(hào)為HSGF250/180——354x854.5.2動(dòng)臂油缸的選擇1）動(dòng)臂油缸主動(dòng)力的確定由圖5-1所示，當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，動(dòng)臂油缸產(chǎn)生最大崛起力時(shí)其主動(dòng)力按下式計(jì)算：（5—5）式中：K2——考慮連桿機(jī)構(gòu)摩擦損失的系數(shù)，取K2＝1.25；——最大鏟起力；——?jiǎng)颖圩灾兀贑AD中求得其面積，并算出體積從而求得Gs約為30KN；n——轉(zhuǎn)斗油缸數(shù)。PF，——未考慮連桿機(jī)構(gòu)摩擦損失的轉(zhuǎn)斗油缸被動(dòng)力‘根據(jù)載荷和系統(tǒng)壓力計(jì)算油缸內(nèi)徑D。當(dāng)油缸大腔進(jìn)油，活塞桿承受推力P1（5—6）即式中：D——油缸內(nèi)徑；p——系統(tǒng)壓力；η——油缸機(jī)械效率，對(duì)于橡膠密封η=0.95。由于則在系列中取D=140mm.3）確定活塞桿直徑d速比，壓力較大時(shí)選用大值，此處取則，（5—7）取系列d=80mm.4)計(jì)算油缸壁厚（5—8）式中：py——試驗(yàn)壓力，取24MPa；[σ]——許用應(yīng)力，，油缸材料選用45號(hào)鋼，其σb=700MPa，n=5,即所以在系列中取δ=13mm根據(jù)上述數(shù)據(jù)選用油缸型號(hào)為HSGF140/80——700x1330.5.3轉(zhuǎn)斗油缸與動(dòng)臂油缸被動(dòng)作用力的確定轉(zhuǎn)斗油隨和動(dòng)臂油缸的被動(dòng)作用力P4、P4，是根據(jù)裝載機(jī)在工作中，工作裝置受力最大的計(jì)算工況確定的。因此，可直接利用本章第四節(jié)強(qiáng)度計(jì)算中六種工況的計(jì)算結(jié)果，取其中的最大值作為轉(zhuǎn)斗油隨和動(dòng)臂油缸的被動(dòng)作用力。據(jù)此可以確定液壓系統(tǒng)過(guò)載閥的調(diào)定壓力。通常過(guò)載悶的調(diào)定壓力要比油缸最大被動(dòng)力大20％左右。6.工作裝置的限位機(jī)構(gòu)裝載機(jī)工作時(shí)，為使操縱方便，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，要求在工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小，對(duì)鏟斗在地面時(shí)的后傾角，一般不小于，在最大卸載高度時(shí)的卸載角(或前傾角)，—般不小于。對(duì)動(dòng)臂提升與下降的高度進(jìn)行控制與限位。因此，需要有相應(yīng)的限位裝置與限位機(jī)構(gòu)。此外，當(dāng)鏟斗在某一卸載高度卸載后，要求自動(dòng)控制鏟斗卸載后的后傾角，使之放下動(dòng)臂時(shí)、鏟斗能自動(dòng)放平。因此需要有鏟斗自動(dòng)放平機(jī)構(gòu)。6.1鏟斗轉(zhuǎn)角限位裝置鏟斗轉(zhuǎn)角限位裝置通常采用簡(jiǎn)單的檔塊結(jié)構(gòu)。如圖6—1所示，把擋塊直接焊在鏟斗后斗壁將面上，擋塊4用來(lái)限制鏟斗的后傾角，檔塊B用來(lái)限制鏟斗的前傾角，與之相對(duì)應(yīng)的擋塊則分別焊在工作裝置的動(dòng)臂或橫梁上。作業(yè)時(shí)，裝載機(jī)水平插入料堆，然后操縱轉(zhuǎn)斗油缸使鏟斗上翻，在運(yùn)輸位置的鏟斗后傾到45。時(shí)，鏟斗上的擋塊4與動(dòng)臂或橫梁上相應(yīng)的檔塊相碰(圖6—1b)鏟斗即停止上翻。由于轉(zhuǎn)斗油缸控制閥尚未回到中立位置，故油泵繼續(xù)向轉(zhuǎn)斗油缸供油，造成液壓系統(tǒng)的壓力超過(guò)過(guò)載悶調(diào)出壓力，過(guò)載悶打開(kāi)，避免機(jī)構(gòu)損壞。鏟斗前傾角的限位原理與上述一樣，在最大卸載高度的鏟斗前傾角達(dá)到時(shí)，鏟斗上的擋塊B與動(dòng)臂或橫梁上相對(duì)應(yīng)的擋塊相碰(圖3—28a)，鏟斗即停止前傾。鏟斗前傾角的限位擋塊的作用是有利于鏟斗中物料的倒凈。當(dāng)裝載粘性物料時(shí)，可以來(lái)回搬動(dòng)轉(zhuǎn)斗油缸控制閥，使鏟斗和限位擋塊碰撞，使物料抖落倒凈。6.2動(dòng)臂升降的自動(dòng)限位機(jī)構(gòu)動(dòng)臂升降自動(dòng)限位機(jī)構(gòu)的作用是把動(dòng)臂油缸控制閥放于提升(或下降)位置，提升(或下降)到一定高度時(shí)，動(dòng)臂油缸控制閥自動(dòng)地返回中立位置。動(dòng)臂升降的自動(dòng)限位機(jī)構(gòu)通常采用動(dòng)臂油缸控制閥自動(dòng)復(fù)位結(jié)構(gòu)。如圖6—2所示，氣控閥5安裝在動(dòng)臂后鉸接點(diǎn)處，并由可調(diào)的凸決4控制，凸塊安裝在動(dòng)臂后鉸接點(diǎn)上，隨動(dòng)臂鉸接點(diǎn)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。氣控閥的進(jìn)氣口與貯氣罐相連，出氣口與動(dòng)臂油缸控制閥7的進(jìn)氣口相連。當(dāng)操縱動(dòng)臂上升時(shí)，控制陰借定位機(jī)構(gòu)使動(dòng)臂操縱桿停留在上升位置；當(dāng)動(dòng)臂提升到最大高度隊(duì)凸塊與氣控閥的觸頭相碰使氣控閥打開(kāi)，壓縮空氣(一般不超過(guò)8公斤／厘米2)進(jìn)入動(dòng)臂油缸控制閥的進(jìn)氣口，推動(dòng)控制閥里的活動(dòng)柱塞移動(dòng)，使定位機(jī)構(gòu)失去定位作用，控制閥便在回位彈簧作用下返回中間位置(可參閱ZL50裝載機(jī)分配閥)，動(dòng)臂即停止上升動(dòng)臂下降的自動(dòng)限位原理與上述相同。參考文獻(xiàn)[1]吉林工業(yè)大學(xué)工程機(jī)械教研室.輪式裝載機(jī)設(shè)計(jì)（M）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1982.11：63－85[2]楊晉升.鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)（M）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1981.5[3]周復(fù)光.鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)與計(jì)算(M).北京：水利水電出版社.1988.6：99－143[4]張瑞肖.ZL50輪式裝載機(jī)工作裝置的改進(jìn)（J）.機(jī)械產(chǎn)品與科技.2005,1(1)：29－30[5]王玉良.挖掘裝載機(jī)五合一鏟斗設(shè)計(jì)剖析.建筑機(jī)械化.2005,26(3)：18－20[6]曹旭陽(yáng),張衛(wèi)虎,王國(guó)彪.ZL30C裝載機(jī)工作裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì).建筑機(jī)械.2005,1(1)：93－94,103[7]盧承濤.多功能裝載機(jī)八連桿工作裝置設(shè)計(jì).工程機(jī)械.2004,35(4)：25－27[8]汪清波.論裝載機(jī)工作裝置的合理設(shè)計(jì).物料搬運(yùn)與分離技術(shù).1996,(4)：30－32[9]王國(guó)標(biāo).裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)（M）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1998.5[10]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（單行本）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.5[11]楊占敏王智明張春秋等.輪式裝載機(jī).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.8[12]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版R2.0.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.[13]李健成.礦山裝載機(jī)械設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1989.5[13]其它網(wǎng)絡(luò)檢索到的相關(guān)資料致謝我首先感謝我的指導(dǎo)老師，畢業(yè)設(shè)計(jì)是在張福生老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在我們選題方面給了我們很大的自由空間，他針對(duì)我們的興趣給我們布置這次課題。他經(jīng)常督促我們學(xué)習(xí)，幫助我們解決學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題。從論文的修改到最后的定稿，都凝注了李老師的心血。淵博的知識(shí)、獨(dú)到的見(jiàn)解都令我頗感敬佩，使我受益匪淺。對(duì)事業(yè)的孜孜以求的精神以及高尚的品格，深深影響著我，并為我以后的人生道路，尤其是工作、學(xué)習(xí)方面，指出了光明的航向！我雖然即將畢業(yè)，但指導(dǎo)老師的諄諄教誨，我會(huì)永遠(yuǎn)銘記心中！在此，我要再次向老師表示深深的敬意和由衷的感謝！同時(shí)也要感謝工機(jī)教研室的每一位老師，在這四年對(duì)我學(xué)習(xí)和生活上幫助正是他們的教導(dǎo)，才能使我的知識(shí)得以豐富，使我的視野得以拓寬，使我的自身修養(yǎng)得以提高！感謝各位到場(chǎng)專(zhuān)家，是你們?cè)诎倜χ谐槌鰰r(shí)間來(lái)對(duì)我的論文進(jìn)行指導(dǎo)，你們的意見(jiàn)和建議將是我一生的財(cái)富！感謝所有幫助過(guò)我的人們！本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺，使我們對(duì)工程