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zl40 装载 反转 连杆机构 工作 装置 设计 全套 cad 图纸

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外文翻译资料 1 机电一体化技术及其应用研究 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微、控制、机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。 数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 能化 即要求机电产品有一定的智能 ,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在 控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而 有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化 方向发展。 性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在外文翻译资料 2 色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(称 指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制 电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针， 1988 年美国加州大学 校研制出第一个微电机以来，国内外在艺、材料以及微观机理方面取得了很大进展，开发出各种 件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。 成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程 中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 色化 技术的发展给人们的生活 带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数外文翻译资料 3 据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面： 能化控制技术 (由于钢铁具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经等，智能控制技术广泛于钢铁的产品设计、生产、控制、设备与产品质量 诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢 连铸 轧钢综合调度系统、冷连轧等。 布式控制系统 ( 分布式控制系统采用一台中央机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。 有特 点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。 监视集中控制分散，故障面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 放式控制系统 (开放控制系统 (计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家 产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 算机集成制造系统 (钢铁企业的 将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控外文翻译资料 4 制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应钢铁生产的要求。 未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在 20 世纪 80 年代已广泛实现 。 场总线技术 ( 现场总线技术 ( 连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术 (如 4 20 C 直 流传输 )就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去 66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化 现场就地控制站等的发展。 流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于 交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。 外文资料翻译 1 n is on of of of a of a of of as NC of as of a of it is to in NC / O of as of up a As of of a is a If is to of 文资料翻译 2 as in we As of of is of to AN a to a as of so in be of of be no 1.5 of is to of is in to it so on of or a to as is of 1.6 is a in to to be by is of or 986 1988 at at of as . 外文资料翻译 3 a of of of in at In to of a be to of at be to 1.8 to as As on be to a of of in s in at of of in of is of In of be in of is to of is at of of 2 in of in In of at of as by of a 文资料翻译 4 in in in As a of it is to in as a of a be or to on of be of be as a of be is of is to a of Is of 外文资料翻译 5 is of by a of in be of so to to to is be to of to of of of of of is of of of In to of is to to of of in 980s is in of in to 0 C 外文资料翻译 6 it in in on be 6% or to of CS of as C in a of C C to of in C C of to AC C or be to or AC in of as a to 外 形 尺 寸 全长 6815宽 2740斗） 全高 3170载高度 2850载距离 1000 能 参 数 操作质量 12800力变矩器 单级四元件（双涡轮） 额定功率 125速箱 行星式 铲斗容量 速档位数（前进 /后退） 2/1 额定载荷 4000油箱容量 200L 行进速度 前进 1 档 11km/h 液压油箱容量 180L 前进 2 档 35km/h 提升时间 退 1 档 15km/h 三项合 胎 大牵引力 120小转弯半径（铲斗外侧） 6228坡能力 25o 最大崛起力 110向角度 左右各 35o 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 1 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 2 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 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 点转动的购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 4 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 它与购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 5 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） 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 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， 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 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 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 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 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 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 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 2.5 m 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 8m 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 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 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 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 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/,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 19 )A)C)B 0)0)$80/0)C+= A+=C= ; 运行结果： a/d c/d b/d $ 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 20 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 21 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 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买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 23 页 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。即动臂转角为时，下翻角斗铰线 转角为 9=0。 2 所列出的斗铰线不同位置作出斗四连杆机构运动图，如图 4 5 所示。它表示出动臂（机架）转角为 0、10、 20 时 ， 转 斗 液 压 缸 活 塞 杆 外 伸 ， 上翻角斗铰线相应转至 0、 1、 2 9 和转斗液压缸活塞收缩，下翻角斗铰线相应转至 0、 1、2 9 的位置。摇臂则分别转至 0s、 1s、 2s、9s 和 0x、 1x、 2s、 9s 的位置。通过作图即可获得满足铲斗上、下翻角变化规律时上摇臂的对应角度位置 。（上、下摇臂间的夹角可任选）。 5 心得体会 最近两周我一直在进行此课程设计 ，通过这个课程设计，我学到了很多东西，同时也明白了很多道理，所学到的这些东西对我以后进入工作岗位，帮助肯定也是很大的，同时我也了解了工程技术人员平时的大概工作过程，和他们的辛苦程度。总之，本次课程设计对我来说是受益斐浅 ！ 6 参考文献 1.工程机械学主编；高国安 唐经世 2.机械设计指导主编：洪家娣等 3.工程机械优化设计主编：陈育仪 4 . 主要技术参数 徐州工程机械科技股份有限公司 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 、 载机参数 、 转斗缸四连杆设计 、 心 得 体 会 、 参 考 文 献 工 程 机 械 学 课 程 设 计 设计题目 ： 设 计 者 ： 学校名称： 班 级： 指导老师： 工程机械学课程 设计说明书 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 21 页 1 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； 具有良好的工作条件，确保工作安全，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 工程机械学课程 设计说明书 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 21 页 2 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 工程机械学课程 设计说明书 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 21 页 3 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） 工程机械学课程 设计说明书 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 21 页 4 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， 工程机械学课程 设计说明书 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 21 页 5 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 工程机械学课程 设计说明书 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 21 页 6 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 。 工程机械学课程 设计说明书 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 21 页 7 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 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 = = B= b =1. 33 8m 工程机械学课程 设计说明书 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 21 页 8 （ 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 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. 108m 工程机械学课程 设计说明书 指导老师： 吴国栋 设计者：王德龙 共 21 页 9 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=;