装载机工作装置及其液压系统设计（全套含CAD图纸）
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附录 A 外文翻译 原文部分 is a of is of A is as it of a -6 of s is a of a as as is in or is do as as a do by a is to to be it to a on is in an be be a or be or to or a a to as a or In to as or a a in a of we 38G I 38G II a by 38G IIs is an of A is is is 00 126B 19 160 at in it is is in to a a is 050 10,000 II of is is a It is to in to a in is in I, a of by is a to O I up 38G II a to to of A mm is as an to of is by In is in 6 to to 126B in 38G I is a to It is on in is to up 000 he in 1 to is to 2 in to of 3 as 4 3of or no to 5 80 to as an on of 6 7 8 A 9 or of 10 a of in is at a 6 11 to 36 附录 B 外文翻 译 译文部分 装载机 装载机是一种主要用于向另一种机械（自卸车、输送皮带、铁路运输车辆等）“装载”物料的建设机械（工程车辆）设备。装载机主要用于向卡车装载物料，以及铺设管道、清理碎石和挖土等工作。作为挖土作业装载机不是最有效的机械，与挖掘机不同，装载机不适用于轮胎支承面以下较深处的挖掘作业。装载机的深底铲斗一般可装载 3 6 立方米的土壤。铲斗前置装载机的斗容量远大于挖掘装载机的斗容量。装载机不属于铲土运输机械，因其主要用途并非土方运输。 尽管履带式装载机是普遍的，但与大多数推土机不同，大多数 装载机是轮式的而并非履带式。履带式装载机适用于棱角锐利的建筑材料会破坏橡胶轮胎的场合，或者在松软泥泞道路上的作业。轮式装载机具有良好的机动性和较高的工作速度，并且不像履带那样破坏铺装路面，但其所能提供的牵引力较小。 与安装前置铲斗的标准拖拉机不同，许多大型装载机不使用汽车转向机构。取而代之，它们通过液压驱动的安装于前、后桥之间的转向铰接装置转向。这种转向称为“铰接转向”，它可使前桥固定，并使其承受更大的重量。对于一定的轴距铰接转向提供了较好的机动性。由于前轮与工作装置绕同一车轴旋转，驾驶员在使机械定位后可使 铲斗沿弧线“转向”，这一点是实用的。 装载机的工作装置可以是更换式的或者是固定安装。铲斗常常可用其它装置或工具更换，例如，许多装载机可以安装叉车工装提升重型货物或者装运集装箱，装备液压开启式“蛤壳”型铲斗可以使装载机像推土机或铲运机一样作业。 在各种建筑工地上装载机也经常用来近距离转运建筑材料，例如砖块、管材、钢筋、各种挖掘工具等。借助铲斗或除雪铲，装载机也用于除雪作业，但通常使用除雪装置。它们用来清除街道、公路和停车场上的积雪。有时用装载机将积雪装载到自卸车上进行运输。 近 20 年来，特别是在城市建 设工程和小型土方运输工程中，装载机获得了普遍的应用。许多工程车辆制造商可生产多种类型的装载机，其中最知名的有约翰迪尔、卡特彼勒、凯斯、沃尔沃、小松和利勃海尔等品牌。 下面我们将介绍卡特 938列轮式装载机。 发动机 这个 938供更大的动力，优良的燃油经济性，并减少维修。 涡轮增压， 轮增压使包裹着更大密度的空气进入汽缸以便更完全的燃烧，更少的排放物。 供了一个独立的冷却空气进气系统。 恒定的净 功率 :该 938G 电子引擎集成了可调节散热风扇。不管什么样的工作条件，发动机风扇补偿了变化的负载，并提供恒定的净马力。一个恒定马力的“工作”状态被提供并且燃料消耗降低。 换油周期。该发动机机油更换间隔增加至 500 小时（用 4 油），降低了成本和停机时间。该 3126B 动机提供 119 千瓦（ 160 马力）的净功率，并符合美国环保署 2 级排放标准。其先进的系统在燃料管线上保持低压，直到它被注入气缸。燃油压力产生液压从电子控制模块中做出响应信号。 电子控制模块：先进的柴油引擎模块燃料系统是一种专有的电子控制模块，它提供了改进的发动机响应和燃油效率，再加上先进的诊断减少了排放量。爬坡能力提高到三千零五十零米（ 10,000 英尺）。 许电子发动机一体化使传 37 动系传输效率最高。 传动系统 卡特动力系统先进可靠，省油。 电子式动力换挡变速器 是电子控制，并允许全功率的变化和方向变化。充分调制换档有助于提高操作员舒适性和元件寿命。 电子离合器压力控制（ 。来自传动装置和操作员在驾驶室控制的感官输入通过各比例电动液压阀来调制离合器。这就有了换档顺畅和改善换挡质量这样的结果。能源被调制到离合器中，使离合器的寿命较长。 综合制动系统：新的 G 列， 成低速变速器进入左边的刹车踏板。 大范围的可调节性能优化的传动装置。综合制动系统还能通过减少车轴油的温度降低生产费用，那可以延长制动器寿命成本。 便于维修：通过被防护的观测计从接触面检查每日传动油油位 理传动装置进口为获得 SO液分析。 冷却系统 新的 列 热器冷却封装减少堵塞，提高燃油效率。 反向流动。空气通过后部进入，从顶口和侧口排出。后方的气流从地面带来更少的污物，减少堵塞。 改进的系统通道。 938加了个摆动刷，液压油冷却器和空调冷凝器更容易清洗。打开侧板，允许磁芯的两面都被清洗。重型机载碎片水箱护罩与 4毫米齿孔，作为附件提供。 风机。电控变速风机调节 ,以满足需求的不同冷却要求的机器。风扇速度取决于油、冷却介质及进口气管的温度。在较凉的操作条件下 ,平均风速减小 ,导致更少的燃料消耗 ,降低噪音 ,更少的 散热器堵塞。 散热器核心单元：新单元散热器带有方波成形散热片 环境特征 卡特注重环境和持续发展创意的解决方案。 低废气排放。卡特 3126B 擎在 938用的是一种低排放发动机，以满足二 级排放法规。它是电子控制， 更有效率和更清洁的排放量。 降低声音。风扇自动调节需根据冷却风扇速度的要求。风机吸收更少的马力 ,从而降低环境温度冷却器的燃料消耗。当风机减缓时声级也减小。又额外减少绝缘引擎周围的声音级别。 环境流体。冷却剂 /防 冻剂具有抗起泡性和抗腐蚀性能提供延长服务时间间隔（ 6000 小时），需要更少的频繁的流体变化和处置。空调制冷剂无氟。 操作员控制台 在轮式装载机操作者的舒适度和效率。 1 操纵：手计量单位低受力转向。适应轮经营者的倾斜转向柱帮助。当需要时负荷传感转向指向力量通过转向系统。当不转向 ,更多的发动机功率是可用来产生边缘拉力、抬升力。 2 能见度极佳：前面的窗户提供良好的前视和周边的观赏 ,包括机器的轮子和斗的角落。在挡风玻璃上消除保税玻璃框架障碍物。倾斜的引擎盖 ,为尾部的机器提供了良好的能见度。 3 指尖控制。新的试验 辅助液压实行控制，提供舒适，省力的操作。单杆和升降 38 杆操纵杆 开关都作为附属装置提供。 4 新的仪表盘。压力表 ,状况指标和报警指标是现在在中心。三级报警系统监视器主要功能。该系统的警报的经营人迫在眉睫的问题是立即用机油压力、停车制动 ,燃油压力、电力系统、刹车油压力、液压油温度、传输、发动机进气歧管的过滤旁路温度、转向油压和空气进口加热器。 泡警告指标没有替代的。 5 驾驶室口：左，右侧车门打开 180 度的摆动与优化通风，能见度和地面通信闩锁。左，右侧滑动窗口都作为附属装置提供。在机器的两侧为机器的安全 和容易维修提供全面的服务。 6 踏板：为适应操作者的舒适度所有的踏板包括新的电子调速器被安装。融合了全新整合的左踏板刹车制动系统包含了脚踏闸，传动装置，减速档。 7 宽松的空间 饮器，杯子划出隔间。 8 座椅的选择。标准的布和塑料基座椅调整 6 种方式。一个新的空气悬浮座椅轮，可提高 6 路调整和汽车式腰部支撑的舒适性。 9 电子自动变速控制。设置为手动或自动换挡的两个完全模式之一。 10 行驶控制系统开关：减小了纵长及校平器纵长节距便于更舒适的乘坐。允许在三种不同的模式选择：关闭 - 始终关闭服务。开启 - 总在服务 - 系统会自动启动的当机的速度超过 9 公里（ 6 英里）或更大的速度。 11 传输力合器和锁定开关。跷板开关，锁定力合器。力合器回到默认值，机器启动起来。 （ 2015 届） 本科毕业设计（论文） 学 院（部）： 机械工程学院 专 业： 机械工程及其自动化 学 生 姓 名： 班 级： 指导教师姓名： 最终评定成绩 2015 年 5 月 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 装载机工作装置及其液压系统设计 学 院（部）：机械工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 学 号： 学生姓 名： 指导教 师： 2015 年 6 月 湖南工业大学本科毕业设计（论文） I 摘 要 装载机属于铲土运输类机械，是一种通过在支座前端安装一个完整的铲斗支撑结构和连杆，随机器向前运动进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式机械。它广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口和矿山等工程领域。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用，是现代机械化施工中不可缺少的装备之一，对国民经济发展起着十分重要的作用。 本次设计采用先进的现代设计方法和理念，对装载 机工作装置进行了总体设计和零部件设计。主要包括装载机工作装置的关键零部件，如铲斗、动臂，连杆机构以及转斗油缸、举升油缸等，并对重要零件进行了受力分析以及强度校核。液压系统在装载机工十分重要，本次设计只是分析了工作装置的液压系统，并得出该液压系统的工作油路运行图。 关键词 : 装载机，铲斗 , 工作装置，液压系统 湖南工业大学本科毕业设计（论文） as of is a of of a or is in a of in of of of up an is of in an in on of as on to in he 南工业大学本科毕业设计（论文） 3 目 录 第 1 章 装载机的发展及应用 1 装载机的概论 1 装载机的发展与前景 1 国外装载机发展趋势 1 国内装载机发展趋势 2 第 2 章 装载机工作装置设计 3 载机工作装置设计概述 3 装载机工作装置设计概论 3 结构形式的选择 3 斗基本参数的确定 4 作机构连杆系统的尺寸参数设计 6 斗油缸后置式反转六杆机构 6 作装置的机构设计 6 臂 设计 7 杆机构的设计 8 第 3 章 装载机工作装置的受力分析与强度校核 11 斗重量计算 11 作装置的受力分析 12 况水平偏载计算 12 况垂直偏载计算 14 臂的强度校核 16 销的强度校核 19 杆的强度校核 21 臂的强度校核 22 第 4 章 工作装置 液压系统设计 26 斗油缸的选择及其作用力的确定 26 臂油缸的选择及其作用力的确定 28 作装置液压系统的设计 29 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 4 作油路分析 29 作装置油路设计 31 结论 32 参考文献 33 致谢 34 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 摘 要 装载机属于铲土运输类机械，是一种通过在支座前端安装一个完整的铲斗支撑结构和连杆，随机器向前运动进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式机械。它广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口和矿山等工程领域。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用，是现代机械化施工中不可缺少的装备之一，对国民经济发展起着十分重要的作用。 本次设计采用先进的现代设计方法和理念，对装载 机工作装置进行了总体设计和零部件设计。主要包括装载机工作装置的关键零部件，如铲斗、动臂，连杆机构以及转斗油缸、举升油缸等，并对重要零件进行了受力分析以及强度校核。液压系统在装载机工十分重要，本次设计只是分析了工作装置的液压系统，并得出该液压系统的工作油路运行图。 关键词 : 装载机，铲斗 , 工作装置，液压系统 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 I I as of is a of of a or is in a of in of of of up an is of in an in on of as on to in he 南工业大学本科毕业设计（论文） 录 第 1 章 装载机的发展及应用 1 装载机的概论 1 装载机的发展与前景 1 国外装载机发展趋势 1 国内装载机发展趋势 2 第 2 章 装载机工作装置设计 3 3 装载机工作装置设计概论 3 结构形式的选择 3 斗基本参数的确定 4 6 6 6 计 7 8 第 3 章 装载机工作装置的受力分析与强度校核 11 11 作装置的受力分析 12 12 14 臂的强度校核 16 销的强度校核 19 21 臂的强度校核 22 第 4 章 工作装置 液压系统设计 26 斗油缸的选择及其作用力的确定 26 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 臂油缸的选择及其作用力的确定 28 29 作油路分析 29 作装置油路设计 31 结论 32 参考文献 33 致谢 34 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 1 第 1 章 装载机的发展及应用 载机的概论 装载机主要用来铲、装载、卸载、运送土块和石材 ,也可以对岩石、硬土进行机械铲掘作业的一种机械。如果切换到一个不同的设备上工作 ,还可以完成推土、起重、装卸其他材料。 在公路的修建中主要用于路基工程的填挖 ,沥青和水泥混凝土料场的集料 ,装货等作业。 由于它具有作业速度快，机动性好 ，操作轻便等优点， 因此迅猛发展 ,成为建筑的主要设备。金属矿山的开采可以分为两个主要的类别的露天开采和地下开采。虽然 我国露天矿采以矿石的比重约占 70，但是从事地下开采的人员比露天开采的人员多。这是因为地下开采的条件复杂，使用的设备种类繁多，在产量相同的条件下，对采挖地下矿产资源需要投入的人力和物力远远大于露天矿的缘故。 保护自然环境和合理地利用矿藏资源，是发展社会主义经济的必要条件。随着浅埋矿石的耗尽而愈来愈向深部开采，或当露天升采的深度很大而使地表遭受大面积的破坏时，就必须采用地下开采。可以预料今 后地下开采仍将逐渐增加。 不论是露天矿开采还是地下矿开采，对矿体较硬的金属矿山，都是经凿岩爆破将崩落松散矿石或岩石，经装运作业运至下步工序的作业地点。装载作业是矿山整个生产过程小既繁重又费时的作业。所以努力提高装载机械的作业能力，对实现矿山生产的高效率低消耗想着重要的作用 1。 载机的发展和前景 外装载机发展趋势 近十年，随着世界经济的持续发展，建筑施工和资源开发规模的扩大，对装载机的需求量迅速增加，因而对其可靠性、灵活性、安全性和节油性也提出了更高的要求。随着科学技术的发展 与微电子技术向工程机械的渗透，现代装载机械越来越走向智能化和机电一体化。人机学的兴起，同样对装载机有了更多的要求，比如：噪音小，工作稳定，温度低等。 (1)系列化、特大型化 系列化是工程机械发展的一个重要趋势。国外大公司逐步实现其产品系列化，研制出了从微型到特大型不同规格的产品，同时，更新产品的周期显著缩短。特大型工湖南工业大学本科毕业设计（论文） 2 程机械的特点科技含量高，研制与生产周期较长，投资大，市场容量有限，市场竞争主要集中在国外少数几家大公司。 (2)多用途、微型化 推动多用途、微型化发展的因素首先是液压技术的快速发展和可更换连接装 置的诞生，使得装载机能在作业现场完成各种附属作业装置的快速装卸及液压软管的自动连接。一 方面，提高机器的多功能性，可以让用户根据设备本身的性能并且在不增加投资的情况下，完成更多的工作 ；另一方面，为了尽可能地用机械作业代替人工劳动，提高生产率，适应城市狭窄施工场所以及在货栈、码头、仓库、农舍、建筑物层内和地下工程作业环境的使用要求。 (3)节能与环保 为了使产品的节能效果有最大的提高和满足日益苛刻的环保要求，国外著名工程机械公司主要从降低发动机排放、提高液压系统效率和减振、降噪等方面入手。近几年来国外装载机的设 计和制造进一步体现了以人为本的理念，要为驾驶者提供一个更加舒适的环境，以到达他们称之为全自动化型的境地。 国装载机的发展前景 随着我国国民经济建设的调整发展，大型轮式装载机的需求量会有大幅度上升，特别是西部大开发，许多大型工程建设等，大型轮式装载机大有用武之地。另外，世界上生产大型轮式装载机的国家、企业也不多，出口前景也非常好，苦于我们还拿不出产品。 国产挖掘装载机及小型多功能装载机数量很少，且性能不佳，市场认可度不高。 国外小型装载机及小型多功能装载机，包括挖掘装载机在内，市场 份额已相当大。 小型装载机特别适用于市政建设、中小城镇建设、乡间非等级公路建设、一般公路的维护保养、港口码头作业，还有改造环境、植树造林等。特别是西部大开发，这类产品将有广阔的潜在市场。这类产品的开发，今后肯定是以静液压件传动为主，目前世界上小型装载机、小型多功能装载机基本上都是 静液压传动。我国要能真正把这类产品发展起来，必须有自己的创新。装载机行业的广大企业，特别是有能力的大企业，应加大创新力度，去争我国小型装载机、小型多功能装载机、挖掘装载机等这一巨大的潜在市场。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 3 第 2 章 装载机的工作装 置设计 载机工作装置设计概述 载机工作装置设计概述 装载机的工作装置是由铲斗、动臂、摇臂 连杆及液压系统等组成。铲斗用以铲填物料；动臂和动臂油缸的作用是提升铲斗并使它和车架连接；转斗油缸通过摇臂 连杆使铲斗转动。动臂的升降和铲斗的转动通过动臂举升油缸实现操纵。 装载机铲斗铲掘和装卸物料的作业是通过工作装置的运动来实现的。由动臂、动臂油缸、铲斗、转斗油缸、摇臂 连杆 (或托架 )及车架相互铰接所构成的连杆机构，在装载机工作时要保证：当动臂处于某种作业位置不动时，在转斗油 缸作用下，通过连杆机构使铲斗绕其铰接点转动；当转斗油缸闭锁时，动臂在动臂油缸作用下提升或下降铲斗过程中，连杆机构使铲斗在提升时保持平移或斗底平面与地面的夹角变化控制在很小的范围，避免装满物料的铲斗由于铲斗倾斜而使物料撒落；而在动臂下降时，又自动将铲斗放平，以减轻驾驶员的劳动强度，提高劳动生产率。 图 铲斗托架式 1 铲斗 2 动臂 3 连杆 4 下摇臂 5 上摇臂 6 转斗缸 7 动臂举升油缸 8 前车架 9 铲斗托架 结构型式的选择 无铲斗托架的工作装置如图 示。其动臂的前端和铲斗铰接，动臂的后端和车架上部支座铰接，动臂油缸两端分别和动臂及车架底部支座铰接，转斗油缸一端和车架铰接，另一端和摇臂铰按，摇臂则铰接在动臂上，连杆一端和摇臂铰接，另一端和铲斗铰接。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 4 斗基本参数的确定 铲斗宽度 大于轮胎外侧宽度 100一 150 毫米，以防止铲掘物料所形成的阶梯地面，损伤轮胎侧面和容易打滑而影响牵引力。 铲斗的回 转半径 R 是指铲斗的转铰中心 B 与切削刃之间的距离 (图 由于铲斗的回转半径 R 不仅影响铲起力和插入阻力的大小，而且与整机的总体参数有关。因此必须由铲斗的其它参数来决定。铲斗的回转半径 2： 图 ts i n)co s( （ 使 用平装斗容计算公式 ： 1 8 ts i n)co s( （ 式中 几何斗容量 ( 图 ) ； B。 铲斗内侧宽度 (米 )； g 铲斗斗底长度系数，通常 .1g，取 z 一 后斗壁长度系数，通常 .1z ，取 k 挡板高度系数，通常 2.0k，取 R 斗底和后斗壁直线间的圆弧半径系数，通常 ，取 1 挡板与后斗壁问的夹角，通常 001 105 ； 0 斗底和后斗壁间的夹角，通常 000 5248， (有推荐 00 6555 )。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 5 10 2)w （ 2 8 7 71025971002 2 0 00 中 取 b 根据设计资料有： 972200 （ 所以有： 1 8 ts i n)co s( （ o i o （ 斗底长度 指由铲斗切削刃到斗底与后斗壁交点的距离： 0 （ 后斗壁长度 指出后斗壁上缘到与斗底相交点的距离： 0 （ 挡板高度 K 0 （ 铲斗圆弧半径 1R ： 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 6 01 （ 铲斗与动臂铰销距斗底的高度 : 00 (铲斗侧壁切削刃相对于斗底的倾角 000 6050。 在选择 1 时，应保证侧壁切削刃与挡板的夹角为 090 。因此 取 0=500，切削角 0=300。 作机构连杆系统的尺寸参数设计 斗油缸后置式反转六杆机构 这种机构有两大优点 3： 且连杆系统的倍力系数能设计成较大值。所以可以获得相当 大的铲取力。 仅能得到良好的铲斗平动性能，而且可以实现铲斗自动放平。 缺点是摇臂和连杆布置在铲斗与前桥之间的狭窄部位，容易发生构件相互干扰。 作装置结构设计 工作机构的基本给构如图所示。铲斗 1、动臂 2、连杆 3、摇臂 4、转斗油缸 5，举升油缸 6等组成。 图 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 7 臂设计 反转六杆工作机构由转斗机构和动臂举升机构组成转斗油缸 臂 杆斗 臂 机架 于 以此机构称为 反转六杆机构。 动臂铰接点的位置是通过作图来确定的，如图 示，若确定了动臂下铰点的最高位置最大卸载高度小卸载距离 随之确定。图 为斗底与铲斗回转半径的夹角，动臂下铰点当铲斗在地面产掘时的位置 1B ，在考虑斗底与水平面夹角 53 时及铲斗装满物料后倾不与轮胎相碰的情况下，尽量靠近轮胎，以减小装载机的整机尺寸。动臂的上铰点 A 应在最大卸载高度和最小卸载距离一定时，上铰接点的前后位置影响动臂的长度臂的回转角 及动臂最大伸出时的稳定性。 ，动臂增大，动臂回转 角 减小，倾翻力矩小，提高了装载机在铲斗最大伸出时的稳定性，所以在允许的情况下希望 些。动臂与车架铰接点的高度通常取 3： )() （ 图 动臂与车架铰接点的左右位置，根据装载机轮距、动臂、转斗油缸的尺寸布置和湖南工业大学本科毕业设计（论文） 8 视线等确定。动臂回转角通常取 9080 。 动臂铰接点位置确定之后，按图 l 。 20m a i n )s i n ()c o s ( （ 式中： 铲斗最小卸载距离， 1290 铲斗回传半径与斗底的夹角； 5 ； 铲斗最大卸载高度时最大卸载角，通常取 45 ；取 45 ； 动臂与车架铰接点到装载机前面外廓水平距离， 1675 最大 卸载高度， 2950 计算得： 780 动臂形状通常分为直线形和曲线形两种，如图 线形的动臂结构简单，制造比较容易，并且受力情况较好，一般正转式连杆工作装置采用较多；曲线形动臂，通常反转式连杆采用较多，此种结构形式的动臂可以使工作装置的布置更为合理。 图 动臂断面结构形式有单板、双板和箱型三种。单板动臂的结构相对简单、工艺性好、但其强度和刚度较低，小型装载机采用较多，大、中型装载机对动臂的强度和刚度要求高，大多采用双板或箱型断面动臂。为了减轻工作装置的重量，动臂的断面尺寸一般按等强度来设计。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 9 杆机构设计 连杆机构是由铲斗、动臂、连杆、摇臂和转斗油缸等组成 ，该机构的设计是个较复杂的问题。对于已经确定结构型式的连杆机构，在满足使用要求的情况之下，各构件可以设计成各种尺寸以及不同铰接点位置，构件尺寸及铰接点的位置可变性较大。所以设计出的连杆机构，并不都具有高的经济技术指标。要想获得连杆机构的最佳尺寸及构件最合理的铰接位置，需要结合总体布局、构件的运动学及动力学分析，并综合考虑各种因素进行方案比较，选择较理想的方案。 1）平移性好，动臂从最低到最高卸载高度的举升过程中，铲斗后倾角变化尽量小，尽量接近平移运动，保证满载铲斗中的物料不撒落，一般相 对地面的转角差不大于 15度；铲斗在地面时的后倾角取 45 度左右；在运输位置时应有大于 45 度。在最大卸载高度时一般取 47 2）卸载性好，在动臂举升高度范围内的任意位置，铲斗的卸载角 45 ，以保证能卸载干净。 3）动力性好，在设计构件尺寸时，为保证连杆机构具有较高的力传递效率，斗杆机构要能满足铲掘位置传动角接近 90度，使有效分力大，以便有较大的掘起力；运输位置传动角小于 170 度，这个角太大会使铲斗收不紧，以致运输途中使物料撒落。斗摇壁应尽量短，否则，为了获得一定的 掘起力，势必使缸摇臂较长，连杆机构尺寸增大，翻斗油缸行程较长，造成卸料时间过长。 4）作业时与其他构件无运动干涉，保证驾驶员工作方便、视野宽阔。 反转连杆机构的尺寸及铰点位置确定：连杆 长度 b，摇臂 长臂长度 e，铲斗上两个铰接点 间的距离 a，铰接点 E 和铰接点 C 的位置，转斗油缸与车架的铰点 G 的位置及转斗油缸的行程等。 动臂的长度是连杆机构的主要参数，该参数不仅影响着连杆机构的运动和受力，而且与连杆的尺寸和铰接点的位置有关，因此连杆机构的其他构件的尺寸可以依据该参 数来确定。 1）摇臂 连杆与铲斗铰点 C 的位置与连杆的受力和转斗油缸的行程有关，选择时主要考虑湖南工业大学本科毕业设计（论文） 10 当铲斗处于地面铲掘位置时，转斗油缸作用在连杆 发挥较大的掘起力。通常 铲斗回转半径0 125100 ； 。 摇臂 连杆 传递较大的插入和转斗阻力，要充分考虑其强度和刚度。摇臂 的位置，是由连杆机构受力情况及它们在空间布置的方便和可能性来确定的，同时转斗油缸的行程及连杆 长度也不宜过大。摇臂可以做成直线形或弯曲形。弯曲形摇臂夹角一般不大于 30度，否则构件受力不良。铰点 置在动臂两铰点连线 设计时初定： )。 （ 计算得： 8 0 67 5 0;6 6 66 1 0;3 3 33 0 5;1 3 9 01 3 3 4 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 11 第 3 章 工作装置的受力分析与强度校核 斗重量计算 铲斗的重量由两部分组成，一部分是围成铲斗的钢板的重量 一部分是筋板、吊耳等附属装置的重量 G，估算 0 G4。 则 1111 (又 )2( 211 (式中 铲斗侧壁的面积； t 铲斗壁厚； 斗底和后斗壁的面积； 档板面积； 钢板的密度（取 =7850kg/ g 重力加速度（取 g=10N/ 由前述可得 t=2=K=入各项数据可得： 4 5 5107 8 5 ）（ （ 5 （ 认为动臂轴线与 连杆 摇臂轴线处于同一平面， 则所有的作用力都通过构件(除铲斗外 )断面的弯曲中心，即略去了由于安装铰座而产生的附加的扭转，从而可以用轴线、折线或曲线来代替实际构件。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 12 作装置的受力分析 将工作装置简化为平面问题进行受力分析。 工作装置的受力分析，就是根据各种工况下作用在铲斗的外力，用解析法或图解法求出对应工况下工作装置各构件的内力。如图 示 5； 图 作装载受力分析 （ a） 铲斗脱离体；（ b）连杆脱离体；（ c）摇臂脱离体；（ d）动臂脱离体 1)取铲斗为脱离体，如图 示，根据平衡原理，分析铲斗的受力： 由 0121211 s i s o s 121211 （ 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 13 由 0c o s,01 （ 所以 8c o s 1 （ 由 02s i n,0 1 （ 52s （ 2)取连杆为脱离体，如图 示，根据平衡原理，作用于连杆两端的力大小相等，方向相反。即： P（ 由图示受力分析可知，连杆此时受拉。 3)取摇臂为脱离体，如图 示，根据平衡原理，分桥摇臂的受力： 由 34332324 c o ss i nc o ss i （ 83 由 o o o sc o o sc o s,02323（ 由 2323（ 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 14 4)取动臂为脱离体，如图 示，根据平衡原理，分析动臂的受力： 4546657765774546（ 得 o o o s,044（ 得 o 044（ 况垂直偏载计算 1)取铲斗为脱离体，如图 示，根据平衡原理，分析铲斗的受力： 由 0121211 s i s 得 o s 121211 （ 由 0c o s,01 （ 得 7c o s 1 （ 由 02s 1 （ 得 （ 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 15 2)取连杆为脱离体，如图 示，根据平衡原理，作用于连杆两端的力大小相等，方向相反。即： P （ 由图示受力分析可知，连杆此时受拉。 3)取摇臂为脱离体，如图 示，根据平衡原理，分桥摇臂的受力； 得 34332324 c o ss i nc o ss i （ (得 o o o sc o o sc o s,02323（ 得 2323（ 4)取动臂为脱离体，如图 示，根据平衡原理，分析动臂的受力： 得 i nc o i nc o s,04546657765774546（ 得 o o o s,044（ 得 o 044（ 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 16 臂的强度校核 动臂可看成是支承在前车架 A 点和动臂油缸上铰点 H 点的双支点悬臂梁 (图 为简化计算，将动臂主轴线分为 折线，分别求各段内的内力 Q、 N、M 的值。动臂的危险断面通常在 H 点附近，此断面上作用有弯曲应力 和正应力 6： （ 式中 M 计算断面上的弯矩 （ ； N 计算断面上的轴向力 (N)； F 计算断面的截面积 ( W 计算断面的抗弯断面系数 ( 10 6m （ 式中 计算断面中性轴 Z 处的静矩（ Q 计算断面的剪力 (N)； b 计算断面的宽度（ m）； 计算断面时对中性轴 Z 的惯性矩（ 动臂计算断面通常为槽形 7，则： 6023 （ 强度计算中许用应力 按下式选取： （ 式中 s 材料的屈服极限，国内装载机工作装置的动臂以及摇臂通常采用 45钢，其 s=350 n 安全系数，设计手册中规定 n 虑工程机械工作繁重，作业条件恶劣及计算上的失误，一般取 n 处取 n= 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 17 则 ( M P (图 臂强度校核图 ：弯矩 7458)110031(轴向力 o o s 11 (剪力 711c o 8c o ss 1 (查表取动臂臂宽 h=200厚 b=75高 d=9W=191 3F= 综上所述得： M P 06 0 0 0 0 01010191 1 5 1 7 9 6366 ( 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 18 3 5 7 0 0 03102 3 646m a x (： 弯矩 (轴向力 o o s 22）（）（）（）（ (剪力 2）（）（）（）（ (查表取动臂臂厚 b=60宽 h=500高 d=W=879 3F= 综合各式得： M P 06 4 2 0 0 5 2 0 0 0 6466 ( 3 8 7 0 0 031023646m a x (综上所述，所选动臂满足强度要求。 销的强度校核 因装载机受力点较大的在动臂与机座连接处，故此次铰销的强度校核点就选用动臂与机座连接处的铰销。目前国内外一些工程机械工作装置上采用密封式铰销。所谓密封式铰 销，就是铰销轴套的端部加一个密封圈，密封圈可以防止润滑剂泄露及尘土进入，因此可延长轴销和轴套销的使用寿命及减少定期润滑的次数，使日常维修工作所消耗的时间及费用减少。因铰销主要受力为剪切力，故工作装置各铰销的强度计算都采用下面的计算公式： 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 19 销轴的切应力 ： 销轴的许用切应力； 计算载荷，为铰点所受载荷一半； A 铰销的横截面积 ； s （ 取铰销直径为 30A 242 107 ； 铰销材料选用 40 则： M P 0 n s(销轴的切应力 ： M P s 9 3 5 0 0 64( 销轴支座的挤压应力 M P （ 销轴套的挤压应力 M （ 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 20 图 综上所述，所选铰销合格。 杆的强度校核 装载机在工作中，连杆有时受拉，有时受压，需要同时进行强度计算及压杆稳定验算。其计算根据材料学第一强度理论公式进行 8。 连杆的强度校核： （ 式中 轴向力 A 连杆横截面积 连杆材料选用 45 钢，其屈服极限 s=350： = s/n=350/0600(湖南工业大学本科毕业设计（论文） 21 则 363 (取连杆截面为矩形截面，宽度为 b=100为 h=120： 2332 (压杆稳定校核： 连杆的材料取 ,45n 钢，查表可得：s=350E=210p=280a=461b=： 86280 21 （ 将连杆简化成一端铰支一端固定的梁，即 = （ 4 i l （ 因为 1,所以不能用欧拉公式计算临界压力。由经验公式知 5 04 6 12 ba s （ 因为 2,所以 s=350 200 （ 由于铲斗额定载荷为 50重为 以连杆压力为： 50+8.2)7 （ 所以 0 0m a x F Fn 能够满足连杆稳定。 综上所述：选 用的连杆强度满足要求。 臂的强度校核 摇臂的危险截面处于中间孔附近，在次截面上作用有弯曲应力和正应力，计算方法与动臂相同，将摇臂主轴线分成 9。如图 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 22 轴向力 （ 剪力 1 046933s o o s（ 弯矩 （ 摇臂材料选用 45 钢，其屈服极限 s=350n=： =360/06 (截面 M M 处的正应力和剪应力计算： （ 式中 M 计算断面上的弯矩（m.）； N 计算断面上的轴向力 (N)； F 计算断面的截面积 ( W 计算断面的抗弯断面系数 ( 10 6m a xm a x （ 式中 Q 计算断面的剪力 (N)； 计算断面中性轴 Z 处的静矩（ 计算断面时对中性轴 Z 的惯性矩（ b 计 算断面的宽度（ m）。 设计的摇臂为槽型，则 : 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 23 6m a x 1023 （ E 点横截面图形见图 将此截面在 做成面域 10，计算得 （ 163 （ 431027.0 湖南工业大学本科毕业设计（论文） I 摘 要 装载机属于铲土运输类机械，是一种通过在支座前端安装一个完整的铲斗支撑结构和连杆，随机器向前运动进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式机械。它广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口和矿山等工程领域。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用，是现代机械化施工中不可缺少的装备之一，对国民经济发展起着十分重要的作用。 本次设计采用先进的现代设计方法和理念，对装载 机工作装置进行了总体设计和零部件设计。主要包括装载机工作装置的关键零部件，如铲斗、动臂，连杆机构以及转斗油缸、举升油缸等，并对重要零件进行了受力分析以及强度校核。液压系统在装载机工十分重要，本次设计只是分析了工作装置的液压系统，并得出该液压系统的工作油路运行图。 关键词 : 装载机，铲斗 , 工作装置，液压系统 湖南工业大学本科毕业设计（论文） as of is a of of a or is in a of in of of of up an is of in an in on of as on to in he 南工业大学本科毕业设计（论文） 录 第 1 章 装载机的发展及应用 1 装载机的概论 1 装载机的发展与前景 1 国外装载机发展趋势 1 国内装载机发展趋势 2 第 2 章 装载机工作装置设计 3 3 装载机工作装置设计概论 3 结构形式的选择 3 斗基本参数的确定 4 6 6 6 计 7 8 第 3 章 装载机工作装置的受力分析与强度校核 11 11 作装置的受力分析 12 12 14 臂的强度校核 16 销的强度校核 19 21 臂的强度校核 22 第 4 章 工作装置 液压系统设计 26 斗油缸的选择及其作用力的确定 26 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 臂油缸的选择及其作用力的确定 28 29 作油路分析 29 作装置油路设计 31 结论 32 参考文献 33 致谢 34 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 1 第 1 章 装载机的发展及应用 载机的概论 装载机主要用来铲、装载、卸载、运送土块和石材 ,也可以对岩石、硬土进行机械铲掘作业的一种机械。如果切换到一个不同的设备上工作 ,还可以完成推土、起重、装卸其他材料。 在公路的修建中主要用于路基工程的填挖 ,沥青和水泥混凝土料场的集料 ,装货等作业。 由于它具有作业速度快，机动性好， 操作轻便等优点， 因此迅猛发展 ,成为建筑的主要设备。金属矿山的开采可以分为两个主要的类别的露天开采和地下开采。虽然 我国露天矿采以矿石的比重约占 70，但是从事地下开采的人员比露天开采的人员多。这是因为地下开采的条件复杂，使用的设备种类繁多，在产量相同的条件下，对采挖地下矿产资源需要投入的人力和物力远远大于露天矿的缘故。 保护自然环境和合理地利用矿藏资源，是发展社会主义经济的必要条件。随着浅埋矿石的耗尽而愈来愈向深部开采，或当露天升采的深度很大而使地表遭受大面积的破坏时，就必须采用地下开采。可以预料今后 地下开采仍将逐渐增加。 不论是露天矿开采还是地下矿开采，对矿体较硬的金属矿山，都是经凿岩爆破将崩落松散矿石或岩石，经装运作业运至下步工序的作业地点。装载作业是矿山整个生产过程小既繁重又费时的作业。所以努力提高装载机械的作业能力，对实现矿山生产的高效率低消耗想着重要的作用 1。 载机的发展和前景 外装载机发展趋势 近十年，随着世界经济的持续发展，建筑施工和资源开发规模的扩大，对装载机的需求量迅速增加，因而对其可靠性、灵活性、安全性和节油性也提出了更高的要求。随着科学技术的发展与 微电子技术向工程机械的渗透，现代装载机械越来越走向智能化和机电一体化。人机学的兴起，同样对装载机有了更多的要求，比如：噪音小，工作稳定，温度低等。 (1)系列化、特大型化 系列化是工程机械发展的一个重要趋势。国外大公司逐步实现其产品系列化，研制出了从微型到特大型不同规格的产品，同时，更新产品的周期显著缩短。特大型工湖南工业大学本科毕业设计（论文） 2 程机械的特点科技含量高，研制与生产周期较长，投资大，市场容量有限，市场竞争主要集中在国外少数几家大公司。 (2)多用途、微型化 推动多用途、微型化发展的因素首先是液压技术的快速发展和可更换连接装置 的诞生，使得装载机能在作业现场完成各种附属作业装置的快速装卸及液压软管的自动连接。一 方面，提高机器的多功能性，可以让用户根据设备本身的性能并且在不增加投资的情况下，完成更多的工作 ；另一方面，为了尽可能地用机械作业代替人工劳动，提高生产率，适应城市狭窄施工场所以及在货栈、码头、仓库、农舍、建筑物层内和地下工程作业环境的使用要求。 (3)节能与环保 为了使产品的节能效果有最大的提高和满足日益苛刻的环保要求，国外著名工程机械公司主要从降低发动机排放、提高液压系统效率和减振、降噪等方面入手。近几年来国外装载机的设计 和制造进一步体现了以人为本的理念，要为驾驶者提供一个更加舒适的环境，以到达他们称之为全自动化型的境地。 国装载机的发展前景 随着我国国民经济建设的调整发展，大型轮式装载机的需求量会有大幅度上升，特别是西部大开发，许多大型工程建设等，大型轮式装载机大有用武之地。另外，世界上生产大型轮式装载机的国家、企业也不多，出口前景也非常好，苦于我们还拿不出产品。 国产挖掘装载机及小型多功能装载机数量很少，且性能不佳，市场认可度不高。 国外小型装载机及小型多功能装载机，包括挖掘装载机在内，市场份 额已相当大。 小型装载机特别适用于市政建设、中小城镇建设、乡间非等级公路建设、一般公路的维护保养、港口码头作业，还有改造环境、植树造林等。特别是西部大开发，这类产品将有广阔的潜在市场。这类产品的开发，今后肯定是以静液压件传动为主，目前世界上小型装载机、小型多功能装载机基本上都是 静液压传动。我国要能真正把这类产品发展起来，必须有自己的创新。装载机行业的广大企业，特别是有能力的大企业，应加大创新力度，去争我国小型装载机、小型多功能装载机、挖掘装载机等这一巨大的潜在市场。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 3 第 2 章 装载机的工作装置 设计 载机工作装置设计概述 载机工作装置设计概述 装载机的工作装置是由铲斗、动臂、摇臂 连杆及液压系统等组成。铲斗用以铲填物料；动臂和动臂油缸的作用是提升铲斗并使它和车架连接；转斗油缸通过摇臂 连杆使铲斗转动。动臂的升降和铲斗的转动通过动臂举升油缸实现操纵。 装载机铲斗铲掘和装卸物料的作业是通过工作装置的运动来实现的。由动臂、动臂油缸、铲斗、转斗油缸、摇臂 连杆 (或托架 )及车架相互铰接所构成的连杆机构，在装载机工作时要保证：当动臂处于某种作业位置不动时，在转斗油缸 作用下，通过连杆机构使铲斗绕其铰接点转动；当转斗油缸闭锁时，动臂在动臂油缸作用下提升或下降铲斗过程中，连杆机构使铲斗在提升时保持平移或斗底平面与地面的夹角变化控制在很小的范围，避免装满物料的铲斗由于铲斗倾斜而使物料撒落；而在动臂下降时，又自动将铲斗放平，以减轻驾驶员的劳动强度，提高劳动生产率。 图 铲斗托架式 1 铲斗 2 动臂 3 连杆 4 下摇臂 5 上摇臂 6 转斗缸 7 动臂举升油缸 8 前车架 9 铲斗托架 结构型式的选择 无铲斗托架的工作装置如图 示。其动臂的前端和铲斗铰接，动臂的后端和车架上部支座铰接，动臂油缸两端分别和动臂及车架底部支座铰接，转斗油缸一端和车架铰接，另一端和摇臂铰按，摇臂则铰接在动臂上，连杆一端和摇臂铰接，另一端和铲斗铰接。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 4 斗基本参数的确定 铲斗宽度 大于轮胎外侧宽度 100一 150 毫米，以防止铲掘物料所形成的阶梯地面，损伤轮胎侧面和容易打滑而影响牵引力。 铲斗的回转 半径 R 是指铲斗的转铰中心 B 与切削刃之间的距离 (图 由于铲斗的回转半径 R 不仅影响铲起力和插入阻力的大小，而且与整机的总体参数有关。因此必须由铲斗的其它参数来决定。铲斗的回转半径 2： 图 ts i n)co s( （ 使 用平装斗容计算公式 ： 1 8 ts i n)co s( （ 式中 几何斗容量 ( 图 ) ； B。 铲斗内侧宽度 (米 )； g 铲斗斗底长度系数，通常 .1g，取 z 一 后斗壁长度系数，通常 .1z ，取 k 挡板高度系数，通常 2.0k，取 R 斗底和后斗壁直线间的圆弧半径系数，通常 ，取 1 挡板与后斗壁问的夹角，通常 001 105 ； 0 斗底和后斗壁间的夹角，通常 000 5248， (有推荐 00 6555 )。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 5 10 2)w （ 2 8 7 71025971002 2 0 00 中 取 b 根据设计资料有： 972200 （ 所以有： 1 8 ts i n)co s( （ o i o （ 斗底长度 指由铲斗切削刃到斗底与后斗壁交点的距离： 0 （ 后斗壁长度 指出后斗壁上缘到与斗底相交点的距离： 0 （ 挡板高度 K 0 （ 铲斗圆弧半径 1R ： 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 6 01 （ 铲斗与动臂铰销距斗底的高度 : 00 (铲斗侧壁切削刃相对于斗底的倾角 000 6050。 在选择 1 时，应保证侧壁切削刃与挡板的夹角为 090 。因此 取 0=500，切削角 0=300。 作机构连杆系统的尺寸参数设计 斗油缸后置式反转六杆机构 这种机构有两大优点 3： 且连杆系统的倍力系数能设计成较大值。所以可以获得相当大 的铲取力。 仅能得到良好的铲斗平动性能，而且可以实现铲斗自动放平。 缺点是摇臂和连杆布置在铲斗与前桥之间的狭窄部位，容易发生构件相互干扰。 作装置结构设计 工作机构的基本给构如图所示。铲斗 1、动臂 2、连杆 3、摇臂 4、转斗油缸 5，举升油缸 6等组成。 图 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 7 臂设计 反转六杆工作机构由转斗机构和动臂举升机构组成转斗油缸 臂 杆斗 臂 机架 于 以此机构称为反 转六杆机构。 动臂铰接点的位置是通过作图来确定的，如图 示，若确定了动臂下铰点的最高位置最大卸载高度小卸载距离 随之确定。图 为斗底与铲斗回转半径的夹角，动臂下铰点当铲斗在地面产掘时的位置 1B ，在考虑斗底与水平面夹角 53 时及铲斗装满物料后倾不与轮胎相碰的情况下，尽量靠近轮胎，以减小装载机的整机尺寸。动臂的上铰点 A 应在最大卸载高度和最小卸载距离一定时，上铰接点的前后位置影响动臂的长度臂的回转角 及动臂最大伸出时的稳定性。 ，动臂增大，动臂回转角 减小，倾翻力矩小，提高了装载机在铲斗最大伸出时的稳定性，所以在允许的情况下希望 些。动臂与车架铰接点的高度通常取 3： )() （ 图 动臂与车架铰接点的左右位置，根据装载机轮距、动臂、转斗油缸的尺寸布置和湖南工业大学本科毕业设计（论文） 8 视线等确定。动臂回转角通常取 9080 。 动臂铰接点位置确定之后，按图 l 。 20m a i n )s i n ()c o s ( （ 式中： 铲斗最小卸载距离， 1290 铲斗回传半径与斗底的夹角； 5 ； 铲斗最大卸载高度时最大卸载角，通常取 45 ；取 45 ； 动臂与车架铰接点到装载机前面外廓水平距离， 1675 最大卸 载高度， 2950 计算得： 780 动臂形状通常分为直线形和曲线形两种，如图 线形的动臂结构简单，制造比较容易，并且受力情况较好，一般正转式连杆工作装置采用较多；曲线形动臂，通常反转式连杆采用较多，此种结构形式的动臂可以使工作装置的布置更为合理。 图 动臂断面结构形式有单板、双板和箱型三种。单板动臂的结构相对简单、工艺性好、但其强度和刚度较低，小型装载机采用较多，大、中型装载机对动臂的强度和刚度要求高，大多采用双板或箱型断面动臂。为了减轻工作装置的重量，动臂的断面尺寸一般按等强度来设计。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 9 杆机构设计 连杆机构是由铲斗、动臂、连杆、摇臂和转斗油缸等组成， 该机构的设计是个较复杂的问题。对于已经确定结构型式的连杆机构，在满足使用要求的情况之下，各构件可以设计成各种尺寸以及不同铰接点位置，构件尺寸及铰接点的位置可变性较大。所以设计出的连杆机构，并不都具有高的经济技术指标。要想获得连杆机构的最佳尺寸及构件最合理的铰接位置，需要结合总体布局、构件的运动学及动力学分析，并综合考虑各种因素进行方案比较，选择较理想的方案。 1）平移性好，动臂从最低到最高卸载高度的举升过程中，铲斗后倾角变化尽量小，尽量接近平移运动，保证满载铲斗中的物料不撒落，一般相对 地面的转角差不大于 15度；铲斗在地面时的后倾角取 45 度左右；在运输位置时应有大于 45 度。在最大卸载高度时一般取 47 2）卸载性好，在动臂举升高度范围内的任意位置，铲斗的卸载角 45 ，以保证能卸载干净。 3）动力性好，在设计构件尺寸时，为保证连杆机构具有较高的力传递效率，斗杆机构要能满足铲掘位置传动角接近 90度，使有效分力大，以便有较大的掘起力；运输位置传动角小于 170 度，这个角太大会使铲斗收不紧，以致运输途中使物料撒落。斗摇壁应尽量短，否则，为了获得一定的掘 起力，势必使缸摇臂较长，连杆机构尺寸增大，翻斗油缸行程较长，造成卸料时间过长。 4）作业时与其他构件无运动干涉，保证驾驶员工作方便、视野宽阔。 反转连杆机构的尺寸及铰点位置确定：连杆 长度 b，摇臂 长臂长度 e，铲斗上两个铰接点 间的距离 a，铰接点 E 和铰接点 C 的位置，转斗油缸与车架的铰点 G 的位置及转斗油缸的行程等。 动臂的长度是连杆机构的主要参数，该参数不仅影响着连杆机构的运动和受力，而且与连杆的尺寸和铰接点的位置有关，因此连杆机构的其他构件的尺寸可以依据该参数 来确定。 1）摇臂 连杆与铲斗铰点 C 的位置与连杆的受力和转斗油缸的行程有关，选择时主要考虑湖南工业大学本科毕业设计（论文） 10 当铲斗处于地面铲掘位置时，转斗油缸作用在连杆 发挥较大的掘起力。通常 铲斗回转半径0 125100 ； 。 摇臂 连杆 传递较大的插入和转斗阻力，要充分考虑其强度和刚度。摇臂 的位置，是由连杆机构受力情况及它们在空间布置的方便和可能性来确定的，同时转斗油缸的行程及连杆 长度也不宜过大。摇臂可以做成直线形或弯曲形。弯曲形摇臂夹角一般不大于 30度，否则构件受力不良。铰点 置在动臂两铰点连线 设计时初定： )。 （ 计算得： 8 0 67 5 0;6 6 66 1 0;3 3 33 0 5;1 3 9 01 3 3 4 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 11 第 3 章 工作装置的受力分析与强度校核 斗重量计算 铲斗的重量由两部分组成，一部分是围成铲斗的钢板的重量 一部分是筋板、吊耳等附属装置的重量 G，估算 0 G4。 则 1111 (又 )2( 211 (式中 铲斗侧壁的面积； t 铲斗壁厚； 斗底和后斗壁的面积； 档板面积； 钢板的密度（取 =7850kg/ g 重力加速度（取 g=10N/ 由前述可得 t=2=K=入各项数据可得： 4 5 5107 8 5 ）（ （ 5 （ 认为动臂轴线与连 杆 摇臂轴线处于同一平面， 则所有的作用力都通过构件(除铲斗外 )断面的弯曲中心，即略去了由于安装铰座而产生的附加的扭转，从而可以用轴线、折线或曲线来代替实际构件。 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 12 作装置的受力分析 将工作装置简化为平面问题进行受力分析。 工作装置的受力分析，就是根据各种工况下作用在铲斗的外力，用解析法或图解法求出对应工况下工作装置各构件的内力。如图 示 5； 图 作装载受力分析 （ a） 铲斗脱离体；（ b）连杆脱离体；（ c）摇臂脱离体；（ d）动臂脱离体 1)取铲斗为脱离体，如图 示，根据平衡原理，分析铲斗的受力： 由 0121211 s i s o s 121211 （ 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 13 由 0c o s,01 （ 所以 8c o s 1 （ 由 02s i n,0 1 （ 52s （ 2)取连杆为脱离体，如图 示，根据平衡原理，作用于连杆两端的力大小相等，方向相反。即： P（ 由图示受力分析可知，连杆此时受拉。 3)取摇臂为脱离体，如图 示，根据平衡原理，分桥摇臂的受力： 由 34332324 c o ss i nc o ss i （ 83 由 o o o sc o o sc o s,02323（ 由 2323（ 湖南工业大学本科毕业设计（论文） 14 4)取动臂为脱离体，如图 示，根据平衡原理，分析动臂的受力： 4546657765774546（ 得 o o o s,044（ 得 o 044（ 况垂直偏载计算 1)取铲斗为脱离体，如图 示，根据平衡原理，分析铲斗的受力： 由 0121211 s i s 得 o s 121211 （ 由 0c o s,01 （ 得 7c o s 1 （ 由
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