ZL40装载机反转连杆机构工作装置的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 设计题目 ： 载机反转连杆机构工作装置的设计 设 计 者 ： 学校名称： 班 级： 指导老师： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 一、 课程设计题目 、 铲斗设计 、 铲斗的构造 、 铲斗的断面形状和基本参数 、 斗容计算 、动 臂 设 计 、动臂长度 、动臂铰点的确定 、反转斗四连杆机构设计 、斗四连杆设计 、运动学和动力学分析 、程序代码 、程序运行结果 、 、 转斗缸四连杆设计 、 心 得 体 会 、 参 考 文 献 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 3 载机反转连杆机构工作装置的设计 1 装载机工作装置介绍 装载机的工作装置是由铲斗、升降动臂的液压缸、连杆机构组成，用以完成铲掘、装载作业。对中小型装载机，一般还常配有可以更换的工作装置，以适应多种作业的需要。 装载机工作装置应满足如下要求： 要满足铲掘、装载的要求； 2 足 卸 载 高 度 和 卸 载 距 离 的 要 求 ， 并 保 证动臂在任何位置都能卸净铲斗中的物料； 3 足 作 业 要 求 的 前 提 下 ， 工 作 装 置 结 构 简单，自重轻、受力合理、强度高； 保工作安全，视野良好，操作简单和维修方便。 原始的装载机工作装置如图 1 1 所示，铲斗与动臂固定，若转斗液压缸不动，当动臂提升时，铲斗和动臂一起绕着定点转动，斗的倾角随着动臂转角的增大而增大，使斗中物料撒落，为使物料不撒落，要求动臂举升时，铲斗应相对动臂向前倾，以补偿铲斗随动臂转动所引起的后倾，实现铲斗接近平移运动。这样的运动通常是由连杆机构来实现 。 图 1 2 所示，为一个由机架、动臂拉杆和框架（斗）组成的工作装置连杆机构，动臂和拉杆的一端与车架铰接，另一端则 与 框 架 铰 接。 斗 和 斗 液 压缸固定在框架上。动臂举升时，动臂与机架的夹角改变，引起框架和动臂的夹角 改变，由于斗装在框架上，故斗相对于动臂产生了转动。动臂举升时，斗在空间的运动，可以为斗跟随动臂一起绕定 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 4 点转动的牵连运动和相对动臂转动的相对运动的合成。 若动臂转角（即斗的牵连运动 ），通过连杆机构使框架（斗）相对于动臂转动 （斗的相对运动 ），则斗在空间的实际转角为： = + 若 - ，则 0， 即使动臂在举升时，斗在空间基本上无转角变化。 2 铲斗的设计 铲斗的介绍 铲斗是铲装物料的工具，它的斗型与结构是否合理，直接影响装载机的生产率，在设计工作装置连杆之前，首先要确定铲斗的几何形状和尺寸，因为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 5 它与连杆机构的设计有密切的关系。 设计铲斗首先要具有合理的斗型，以减少切削和装料阻力，提高作业生产率，其次是在保证铲斗具有足够强度和刚度的前提下，尽量减少自重，同时也应考虑到更换工作装置和修复易换零件（切削刃、斗点） 的方便。 1. 普通铲斗的构造（图 2 1） 图 2 1 所示是一个焊接结构的铲斗，底板上的主切削刃 1 和侧板上侧刀刃 2 均由耐磨材料制成；在铲斗上方有挡板 3 把斗后壁加高，以防止斗举高时物料向后撒落。斗底上镶有耐磨材料制成的护壁 4，以保护斗底，并加强斗的刚度。 直线型刀刃适宜用于转载轻质和松散小颗粒物料，并可以利用刀刃作刮平、清理场地工作； 利于改善 作用装置的偏载，适宜于铲装较密实物料。由于其刀刃突出，影响卸载高度。 通 常 在 设 计 铲 斗 时 都 采 用 带 齿 的 铲 斗 ， 因 为 斗齿的作用是铲 斗 插入 物 料 时 ， 减 少 铲斗 与 物 料 的 作用面积使插入力集中在斗齿上，破坏物料结构，因而带齿的斗具有较大的插入料堆的能力，适宜于装矿石和坚硬的物体，齿型的铲斗的选择使提高铲斗的寿命，使铲斗的插入力减小，如果齿变钝了易于更换和维修，设计时采用分体式铲斗。（如图 2 2） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 6 铲斗的截面形状如图 2 2 所示，它的基本形状由一段圆弧、两段直线所焊接而成的基本的斗状圆弧的半径 r、张开角、后臂高 h、底臂长 l 等四个参数决定的，圆弧半径大，物料进入铲斗的流动性能好 ，有利于减少物料装入斗内的阻力 ， 卸料 快 而 干 净 ，但圆弧半径过大，斗的张开角大，不易于装满，且铲斗外形高，影响驾驶员的视野。后臂过小则容易漏料，过大则增加铲斗的外形影响驾驶员的视野底臂长，则斗的插入料堆深度大，斗易于装满，但 铲起力由于力臂的增加而减少，底臂长度小则铲起力大，且由于卸料时铲斗刃口降落的高度小，可以减少动臂举升高度，缩短作业时间。 铲斗的断面形状和基本参数的确定 斗的断面形状由圆弧半径 r、张开角、后臂高度 h、和底臂长 l 等四个参数决定。如图 2 3 所示， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 7 圆弧半径 r 越大 ，物料进入铲斗的流动性越好 ，有利于减少物料装入斗内的阻力，卸载快而干净，但 r 过大，斗的开口大，不易装满，且铲斗的外形较高，影响驾驶员观察铲斗刃的工作情况。 后壁高 h 和底壁长 h 是指斗上缘至圆弧与后壁切点的距离， h 过小则易漏料，过大则增加铲斗外形，影响驾驶员视线。 根据图 2 3 铲斗截面基本参数： 已知该工作机构的额定载重量 Q=4 t 由 土 壤 的 自 然 重 度 公 式 得 V =m g/ =4 0/ 20 =2 在 应用中 采用平 装斗容 来计算铲斗 的截面面积的基本参数，铲斗 的截面面积： 22 R 0 . 5 c o s s i n 0 . 5 (1 ) 2 1 8 0z k r c t g （ 2 1） 铲斗的几何容积 V=S B，则可以建立下式： 21 0 . 5 c o s s i n 0 . 5 (1 ) 2 1 8 0g z k c t g （ 2 2） 式中 V 平装斗容量图 2 4 所示阴影面积由设计给定； B 铲斗的净宽度； Q =4t V =2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 8 g 铲斗斗底长度系数，g=； z 后斗壁长度， z =R； L z 后 斗 壁 长 度 ， 是 指 由 后 斗 壁 上 缘 至 斗 壁 与斗底延长线相交点的距离； k 挡板高度系数， k=； L k 挡板高度； r 圆弧半径系数， r =r /R； 斗 底 与 后 斗 壁 间 的 夹 角 ,又 称 斗 张 开角； 1 挡板与后斗壁的夹角。 由式（ 2 2）可见，已知 V、 B，只要选定 g、 z、 k、 r 等系数值和、 1 值，即可求得新铲斗的基本 R 。 为 此 ， 实 测 所 选 样 机 铲 斗 的 下 列 数 据R,k,Lr,r, 1 和值，并分别计算出 g, z, r 值 ，带入（ 2 1）式，即可求得新铲斗的回转半径 R，由基本参数 R，根据所选定的各系数值，即可 求得新铲斗的其他参数值。 铲斗侧板切削刃，相对于斗底的倾交 0 =5 0 60 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 9 取 0 =60 。 根据已知条件取合适的值： 取 1 =8 、 r =、 z =g =50把以上数据代入式 （ 2 2） 得铲斗的回转半径： 225 0 5 02 . 3 0 . 5 1 . 5 1 . 2 0 . 1 2 c o s 8 s i n 5 0 0 . 4 0 . 5 12 1 8 01 . 0 8Rc t 并由 R 得到以下 数值： 铲斗的横截面面积 S = V / B=2 /2 ; 后 斗 臂 长 度 =1. 2 1 = m; 斗 底 长 度 1 . 5 1. 08 = 1. 6 2m; 挡 板 高 度 L k =0. 12 1. 08 =0 . 13m ; 铲 斗 圆 弧 半径 r = 1 0 m; 底 臂 长 l =1 5 1. 62=0 斗容的计算 根据确定的铲斗几何尺寸即可计算铲斗的容量。 何容量） V p : 铲斗的平装斗容 分为 装 有 当 板 和 无 挡板 两 种 。 我 选用有挡板铲斗： （ 1）平装斗容 V b / 3 m 3 式中： S 铲斗横截面积等于 B 铲斗内侧宽度等于 a 近似取 0. 10 8m b 铲 斗 刀 刃 与 挡 板 最 上 部 之 间 的 距 离（ 如 图 2 5）， 又 余 弦 定 理得 b=1. 33 8 m 所以 32 mV p 0 =60 1 =8 r = z =g =50 R =1. 08 S =0. 8 1 . 08 m . 62m L k =0 . 13 m r=m l = 0. 59m S =0. 8 B=2 . 5m b =1. 33 8m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 10 （ 2） 堆装容量 V H（额定斗容量） b 2 B/8 b 2 (a+c)/6 C 物料堆积高度 由 于物料按 2： 1 的坡度角堆装，所以c 近似等于 c=0. 730 m 所以 斗铰点位置的确定 动臂与斗的连接铰点（简称下铰点）的位置应 尽 量 使 铲 斗 在 铲 掘 位 置 时 布 置 在 靠 近 切 削 与地 面 。 下 铰 点靠 近铲 斗 切 削 刃 ，则 转斗 时 力 臂 利 于增加作用在刀刃上的铲起力。下铰 点靠近地面 ，可减少在作业时 ，由插入阻力所引起的附加力矩 (p h,见图 2 6），此力矩将影响掘起力值。对装 载轻质物料的铲斗 ，其下铰点允许高一些，以增加回转半径 R，增加转斗时斗刃所扫过的料 堆面积 ，从而提高铲斗物料的装满程度。下铰点距离斗底高度一般可取 h=（ 0 . 06 0. 15） R。即： 下铰点距斗底高度 h=0. 11 1 =0 8 m。 三： 动臂的设计 动臂长度决定于动臂与机架的铰点位置和动臂与铲斗的铰点的位置。 动臂下铰点在动臂举升最高位置 A 1 由所需的最大卸载高度 Hm 相应的卸载距离 S 确定。动臂 的 下 铰 点 在 动 臂 下 落 时 的 位 置 A 2 则 应 尽 量 靠 近轮胎，以减少对倾覆轴的力臂，缩短整机总长，但应保证铲斗上翻时，斗与轮胎有一定的间隙 。 动臂绕定轴转动至最高和最低位置时，要求其 下铰点分别落在 A 1 和 A 2 位置上，则 A 1 和 A 2 两点必在同一圆弧上，故动臂与机架铰接点（简称动臂上 c=0 0 m h =0. 10 8m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 11 铰点）应 在 A 1 A 2 连线的垂直平分线上。上铰点在该 平分线上的具体位置由总体布置确定。上铰点 O 的位置将影响动臂转角和动臂的最大外伸距离。由图3 1 可见， O 点靠后布置，可减少动臂转角（ # = A= C=; )a/d)c/d) b/d)$)i=0;i11;i+) j=0;j11;j+) B=K+ 1+B*B+A*B*( 7/18) ) /A*A+B*B*( 7/18) ) );/给 两个角赋值 *7/18)/A*A+B*B*7/18); $ (A*A+1*)/(2*A) ); $180/( ( A*A+B*(1) /(2*A*B) )*180/， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 19 - 19 )A)C)B 0)0)$80/0)C+= A+=C= ; 运行结果： a/d c/d b/d $ 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 20 - 20 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 21 - 21 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 22 - 22 述运行的结果根据以下四点来选择参数： 所要求的铲斗转角 铲斗在极限收斗位置时， a 杆和 d 杆的夹角 铲斗在动臂举升至最高位置时， a 杆和 d 杆的夹角 a 杆和 d 杆所夹之锐角 10 使在地面铲掘位置时的 a 杆和 d 杆的夹 角接近等于 选择 a/d=0.4;c/d= 89 ; 65 ; ;b/d= 斗 上 铰 点 的 位 置 参 考 同 类 型 机 器 在 连 杆 机 构 设计中确定，它与斗下铰点的距离不宜过大，否则将增加斗连杆机构尺寸，使结构布置困难。根据同类型机器的连杆设计取 a=450 则有： b=900c=684d=1139 6:卸载高度 2800载距离 1000胎半径 750全 高 3170 长 6815转斗缸四连杆 设计 转 斗 缸 四 连 杆 机 构 设 计 是 根 据 所 设 定 的 铲 斗 上翻角和下翻角变化规律进行的。 铲斗上翻角变化规律（要求），动臂在水平位置以下，其上翻角的变化量 应 为 正值 ， 在 动 臂 最低位置提升至运输位置时其值可大些，以增大收斗角，减少运输时的撒料；动臂在上部位置，则希望小一些，以保持斗的平移性能；动臂由最 低位置举升至最高位置，斗上翻角变化量要求15。当活塞杆收缩，动臂转至任意位置，要求卸载角 45。 翻角变化规律。 动 臂 转 角 以 斗 平 放 在 地 面 时 的 动 臂 位 置 为 初 始 位置，其 转角范围为，每隔 10作出动臂的转角值。 上 翻 角 斗 铰 线 转 角 以 地 面 上 时 的 收 斗 位 置 为 初始位置。 a/d=0.4 c/d=89 b/d= a=450mm b=900mm c=684mm d=1139文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 23 - 23 下 翻 角 斗 铰 线 转 角 以 动 臂 举 升 最 大 时 的 翻 斗 位置为初始位置。即动臂转