机械毕业设计（论文）-ZL05装载机总体及其工作装置设计（全套图纸） .pdf

中文摘要中文摘要 装载机是工程机械的主要机种之一，作业效率高，本次设计的题目 是 zl05 装载机总体及其工作装置设计，此设计的主要内容如下： 装载机总体计算及分析， 包括发动机参数选择， 整机性能参数确定， 总体参数评价，装载机铲装阻力的计算，整机的自重及桥荷分配，最大 牵引力计算，最大爬坡度计算。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 装载机总体中工作装置设计， 包括铲斗斗型的选择， 铰点位置确定， 动臂、 摇臂、 拉杆长度和截面形状确定， 工作装置受力分析及校核强度， 各铰销强度校核，拉杆稳定性计算。 液压系统的分析与计算，包括工作液压系统设计参数及压力计算， 油缸所需流量计算，油泵的选择，液压件的选择，转向液压系统的最小 转弯半径，转向阻力及工作压力计算。 前后车架的铰接力式及工艺要求。 此外， 还在 adams 中建立了此装载机工作装置的模型并进行了运 动仿真，并且测出了其最大卸载高度和斗尖的位移速度加速度曲 线。 关键词 总体设计 工作装置 液压系统 车架 外文摘要外文摘要 title the whole design of the loader zl05 abstract loader is one of the main models of the engineering machines. the homework efficiency is high. the topic of this design is the total and its work equip of the loader zl05. the main contents of this design is as follows: the total calculation and analysis of the loader. it includes the choice of launch the machine parameter, the assurance of the whole machine function parameter, the choice of the theories leads characteristic parameter, the analysis of the theories leads characteristic parameter, the calculation of the theories leads characteristic parameter, the evaluation of the total parameter ,the calculation that the machine spade packs resistance, the whole machine of self- respect and the bridge lotus allotment, the calculation of the biggest lead the dint, the calculation of the biggest climb a slope. the design of work equip, including the choice of the spade type, the assurance of orders position, the assurance of the length to moving arm,shake arm and pulling the pole, the assurance of cutting the noodles shape, working equips analysis by dint and the school check strength, the calculation of the pulling pole stability . the analysis and calculation of the liquid presses system, including the work liquid to press the system design parameter and the pressure calculation, the discharge calculation of the oil urns needing, the choice of the oil pump, the choice of the liquid presses, the calculation of changing direction a liquid to press system of minimum turn radius, change direction resistance and work a pressure. the front and back car connects and craft request. in addition, i build up the model of this loaders work device in adams and carry on sport to imitate really, i also test to find out its biggest the unloaded height and the curve of spade points movingvelocity and acceleration. keywords the total calculation and analysis work equip the liquid presses system car connects 目 录 第一章 引言 . 1 1.1 设计任务和基本要求 1 1.2 主要部件结构形式 1 1.3 主要技术参数 1 第二章 总体设计 . 3 2.1 基本结构原理图 3 2.2 基本参数选取与确定 3 2.3 发动机 5 2.4 液压系统 5 第三章 工作装置设计 . 7 3.1 概述 7 3.2 铲斗基本参数的确定 7 3.3 动臂设计 9 3.4 工作装置强度计算 12 第四章 液压系统设计计算 . 30 4.1 转向系统分析及计算 30 4.2 转斗、动臂液压缸的选取 33 4.3 液压系统评价 40 第五章 车架设计 . 41 5.1 前车架的设计 41 5.2 后车架设计 42 5.3 车架的连接 42 5.4 车架设计评价 42 第六章 工艺分析 . 44 6.1 零件工艺性分析 44 6.2 零件机械加工工艺文件 44 第七章 工作装置仿真模型在 adams 中的建立 . 46 7.1 在 adams 中建立六连杆机构动力学仿真模型 46 7.2 卸载高度的测量 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.3 六连杆装载机铲斗斗尖位移、速度、加速度的测量错误！未定 义书签。 错误！未定 义书签。 结论 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 吉林大学本科毕业设计说明书 1 第一章第一章 引言引言 1.1 设计任务和基本要求设计任务和基本要求 为适应工程施工， 市政建设及农用水利工地的砂石灰土等各种散装 物料的装运需要，提出设计小型轮式装载机的任务。 基本要求： 以“gb3688.184”轮式装载机的基本系数的要求为设计依据。 整机主要参数达到或超过我国同级别装载机水平。 贯彻“三化” ，方便生产，方便用户。 力争降低制造成本。 1.2 主要部件结构形式主要部件结构形式 变速箱：小四轮拖拉机变速箱。 驱动桥：后桥驱动，小四轮拖拉机驱动桥。 离合器：小四轮拖拉机主离合器。 制动器：小四轮拖拉机制动器。 工作装置：单板 z 型反转四连杆机构，单摇臂、卧式动臂油缸。 车架：铰接式车架，全部钢板式焊接。 转向器：摆线转子式全液压转向器。 轮胎：t.5016。 1.3 主要技术参数主要技术参数 型号：zl05 额定装载质量(kg)： 500 额定斗容量(m3)： 0.25 最大卸载高度(mm)： 大于 1900 第一章 引 言 2 相应卸载距离(mm)： 大于 800 轴距(mm)： 1540 轮距(mm)： 1150 最小离地间隙(mm)： 245 车速(kmh)： 前进： v1=1.9, v2=4.4 v3=5.97, v4=7.1 v5=13.9, v6=22.2 后退： vr1=4.58 掘起力（kn） ： 1100 最大牵引力（n） ： 9000 发动机额定功率(kw)： 15 机重（kg） ： 1800 吉林大学本科毕业设计说明书 3 第二章第二章 总体设计总体设计 2.1 基本结构原理图基本结构原理图 图 2- 1 基本结构原理图 2.2 基本参数选取与确定基本参数选取与确定 额定斗容：0.25m3，根据物料比重范围可加大，一般取 0.250.29 m3 之间。 额定载重：500 。 最大卸载高度：1900mm，此高度满足 ca141 以下车辆满载要求。 卸载距离：800mm，能满足 ca141 卡车要求。 最大卸载角：地面与最高卸载位置均应达到 45，以满足小型装载机 的多用途要求。 动臂举开时间：根据 jb 标准，参照相近规格样机，考虑到我国装载 机液压系统的压力范围及元件（泵，阀，接头等）的制造质量确定。 动臂举开：不大于 5 秒 动臂下落：不大于 2.7 秒 第二章 总体设计 4 卸料时间：不大于 1.6 秒 行使速度 因采用小四轮拖拉机的传动系统，所以速度范围相同，即： 车速(kmh)： 前进： v1=1.9, v2=4.4 v3=5.97, v4=7.1 v5=13.9, v6=22.2 后退： vr1=4.58 越野性 最小离地间隙：0.245m，较高，通过性好 最大爬坡度：22 最小转弯半径：3200mm 最大外形尺寸：373413502363mm。 （为获得较好的通过性及紧凑的 结构外形，采用对比、差值方法，选取上述参数） 主要尺寸及重量分布 ）轴距：1540mm ）轮距：1150mm 从整机静态及动态稳定性计算及通过性来确定上述参数。 ）由结构布置及最小转弯半径来确定前后车架的铰接位置，取中点偏 前的方案。 ）整车重量：考虑到发动机功率储备不大，机重取 q=1800 空载时 前桥：后桥=35：65 满载时 前桥：后桥=60：40 方向机采用摆线式液压转向器，可靠性好，适应小型装载机使用。 驱动方式：后桥驱动。考虑到直接采用小四轮的传动系，结构简单， 降低制造成本，采用单桥驱动。不足之处：影响牵引力的发挥，但对额 吉林大学本科毕业设计说明书 5 定载重量为 500 的装载机，发动机仅为 15hp，基本可以满足装载散 装物料的要求。 变速箱：人力换档变速箱。这种变速箱是靠操纵杆件及拨叉夹拨动齿 轮，使不同齿轮啮合，对啮合换挡，换挡时，必须切断动力，并且有冲 击。但其结构简单，制造容易，适用于小型机械传动装载。 2.3 发动机发动机 型号：sd1100nd 型 ）卧式、单缸、四冲程 ）缸径引程：100115mm ）额定转速及功率：2200r/min，11kw ）最大扭矩及转速：450nm，16001700r/min ）燃油消耗率：250.2kw/h ）净重：185 ）冷却及启动方式：冷凝，电启动 2.4 液压系统液压系统 考虑到小型装载机，柴油机功率不大，采用工作装置和转向系统共泵 的方案。选用齿轮泵：cbg1025 q=25.4ml/r，额=200rpm，nmax=3000rpm，p=16mpa 多路换向阀 额定压力：p=16mpa 额定流量：q=63l/min 型号：dl b15ltwglgc 油缸 动臂缸：hsgl0150/28e1101 第二章 总体设计 6 铲斗缸：hsgl0163/35e130r 转向缸：hsgl0140/22e2801 系统压力：p=12.5mpa 吉林大学本科毕业设计说明书 7 第三章第三章 工作装置设计工作装置设计 3.1 概述概述 装载机的铲掘和装卸物料作业是通过工作装置的运动实现的， 装载 机的工作装置是由铲斗、 动臂、 摇臂、 连杆及转斗油缸和动臂油缸组成。 铲斗与动臂及通过连杆或托架与转斗油缸铰接，用以装卸物料；动臂与 车架及与动臂油缸铰接，用以升降铲斗。铲斗的翻转和动臂的升降采用 液压操纵。 3.2 铲斗基本参数的确定铲斗基本参数的确定 3.2.1 bg 的确定 bg 要大于装载机每边轮胎宽度 510cm，则 bg=1374mm 3.2.2 回转半径 r0 0r = 2 00 11 0.5(cos)sin0.5 (1) 2180 p ggzk ctg bb + 图 3- 1 铲斗基本参数简图 第三章 工作装置设计 8 vp /vh =1.2 vp=1.2vh=0.3m3 vh =0.25 m3 b0=1346mm g=1.4 z =1.1 k =0.12 b=0.35 1=10 0=52 则 r0=615mm 斗底长度 lg： lg=（1.41.5r0=860mm 后斗壁长度 lz： lz=1.1r0=676.5mm 挡板高度 lk： lk=0.12r0=70mm 铲斗圆弧半径 r1： r1=0.35r0=190mm 铲斗与动臂铰销距斗底高度 hg： hg=20mm 铲斗侧壁切削刃相对斗底的倾角0： 0=60 切削刃的切削尖角0： 0=30 3.2.3 铲斗斗容的计算 图 3- 2 斗容计算图 吉林大学本科毕业设计说明书 9 几何斗容 对于有挡板的铲斗： vp=sb0 2 3 a2b 式中 b0=1346mm a=30mm b=595mm s=s梯形cdeb+sabg+ sgef +s弧agf =0.10+0.019+0.039 =0.158m2 vp =0.1581.346+ 2 3 0.0320.595 =0.213m3 额定斗容 vh= vp + 2 8 b b0 2 6 b （ac） =0.213+0.06-0.011 =0.262m 这与假设的参数基本一致，所选参数正确，无须改动。 3.3 动臂设计动臂设计 3.3.1 动臂长度和形状的确定 由已知条件： hsmax=1900mm lsmin=832mm =45 ha=1300mm 作图如下： 第三章 工作装置设计 10 图 3- 3 动臂计算图 动臂长度 ld的确定 dl = 22 0max0min cos() sin() sasbllrhhr + + 式中 minsl =832mm bl =810mm maxsh =1900mm ah =1300mm dl = 22 832 615cos810 1900 1300 615sin 5555 + + oo =1690mm 这与优化设计所得 1640 相差不多。 动臂的形状与结构采用曲线型，断面结构型式为单板式，结构简单， 工艺性好，但其强度和刚度低。 3.3.2 连杆机构设计 设计要求：从保证理想的完成铲掘、运输及卸载作业要求出发，对连 杆的设计提出下列要求： 动臂从最低到最大卸载高度的提升过程中， 保证满载时铲斗中的物料 不撒落，铲斗后倾角的变化尽量小（不超过 15） ，铲斗在地面时后 倾角取1=4246，最大卸载高度通常取=4761. 吉林大学本科毕业设计说明书 11 在动臂提升高度范围内的任一位置，铲斗的卸载角45，以保证 能卸净物料。 作业时与其它构件无运动干涉。 使驾驶员工作方便安全，视野宽阔。 为保证连杆机构具有较高的力传递效率， 在设计连杆机构的构件尺寸 时，应尽可能使主动杆件与被动杆件所确定的传动角在不超过 90的 情况下尽量取大一些。 图 3-4 反转式连杆机构工作装置 连杆尺寸铰点位置的确定 连杆与铲斗铰点 c 的位置影响连杆的受力和转斗油缸的行程。通 常 bc 与铲斗回转半径之间的夹角=92 a=0.14 ld=230mm 摇臂和连杆 cd 要传递较大的插入和转斗阻力， 弯曲摇臂的夹角一 般不大于 30，摇臂与动臂的的铰点 e 布置在动臂两铰点连线 ab 中 部 le偏上 m 处，设计时取 le=（0.450.50）ld m=（0.110.18）ld e=（0.220.24）ld c=（0.290.32）ld 第三章 工作装置设计 12 由此确定连杆 cd 的长度 b， 转斗油缸与车架铰接点的位置 g 及行 程，则 la=280 lb =548 lc =464 m=318 e=352 b=570 3.4 工作装置强度计算工作装置强度计算 3.4.1 工作装置强度计算位置的确定 分析装载机铲掘运输，提升及卸载等作业过程，发现装载机在水平 面上铲掘物料时，工作装置受力最大。 3.4.2 工作装置典型工况的选择及外载荷的确定 装载机沿水平面运动，工作装置油缸闭锁，铲斗插入料堆，此时认为 物料对铲斗的阻力水平作用在切削刃上。 铲斗水平插入料堆足够深度后，装载机停止运动，向后转斗或者提升 动臂，此时认为铲掘阻力垂直作用在切削刃上。 装载机在水平面上匀速运动，铲斗水平插入料堆一定深度后，边插入 边转斗或者边插入边提升动臂， 此时认为物料对铲斗的水平阻力和垂直 阻力同时作用在切削刃上。 水平插入力 px的确定 px=0.6最大牵引力=0.69000=5400n 掘起力 pz=8820n 3.4.3 受力分析和强度计算 铲斗受力分析 取铲斗为分离体，受力如图所示 吉林大学本科毕业设计说明书 13 图 3- 5 铲斗受力图 已知数据列表如下（单位 mm n） 表 3- 1 已知数据 l1 l2 h1 h2 c px pz gd 660 215 70 270 7 5400 8820 450 由 bm =0，得 xp1h + zp1l + dg2l cp2h =0 cp = 2 1 h （ xp1h + zp1l + dg2l ） = 1 270 （540020+8820660+450215） =23.32kn cx = cp cos c =23.32cos7 o =23.14kn 第三章 工作装置设计 14 cz = cp sin c =23.32sin7 o =2.84kn 由z =0，得 zp dg 2 bz cz =0 bz = 1 2 （ zp dg cz ） = 1 2 （88204502840） =6430n 由x =0，得 xp 2 bx cx =0 bx = 1 2 （ xp cx ） = 1 2 （540023140） =14270n bp = 22 bbxz + = 22 6430 14270 + =15652n b = 1 cos b b x p = 114270 cos 15652 =19.9 计算结果列表如下： 吉林大学本科毕业设计说明书 15 表 3- 2 节点 x z p b 14270n 6430n 15652n 7 c 23140n 2840n 23320n 19.9 拉杆受力分析 拉杆为二力构件，两端受等值拉力 pd=pc=23320n d=7 摇臂受力分析 取摇臂为分离体时，受力如图所示： 图 3- 6 摇臂受力图 已知数据列表如下：单位（mm，n） 第三章 工作装置设计 16 表 3- 3 l1 l2 h1 h2 d f pd 255 180 270 270 7 17 23320 由 em =0，得 fp （ 22cos sin ffhl +） dp （ 11cos sin ddhl +）=0 fp = 11 22 cossin cossin dd ff hl hl + + dp = 270cos255sin 270cos180sin 77 1717 + + oo oo 23320 =22437n fx = fp cos f =22437cos17 o =21456.6n fz = fp sin f =22437sin17 o =6560n dx = cx =23140n dz = cz =2840n 由x =0，得 fx ex dx =0 ex = fx dx =21456.623140 吉林大学本科毕业设计说明书 17 =44596.6n 由z =0，得 fz ez dz =0 ez = dz fz =28406560 =9400n ep = 22 eexz + = 22 44596.6 9400 + =45576.5n e = 1 cos e e x p = 144596.6 cos 45576.5 =12 计算结果列表如下（单位 mm，n） ： 表 3- 4 节点 x z p d 23140 2840 23320 19.9 e 44596.6 9400 45576.5 12 f 21456.6 6560 22437 17 动臂的受力分析 取动臂为分离体，其受力如图所示： 第三章 工作装置设计 18 图 3- 7 动臂受力图 由 am =0，得 hp （ 32cos sin hhhl +） 1bx h 1bz l 3ex h 2ez l =0 hp = 1213 32cos sin bebe hh x hx hz lz l hl + + =14270 1230 6430 103844596.6 7149400 864 714 cos603 sin 2020 + + oo =73177.8n 与所设方向相反 hx =cos hhp =73177.8cos20 o =68764.6n 吉林大学本科毕业设计说明书 19 hz =sin hhp =73177.8sin20 o =25028.3n 由x =0，得 bx ex ax hx =0 ax = ex hx bx =44596.668764.614270 =18438n 由z =0，得 bz ez hz az =0 az = bz ez hz =6430940025028.3 =9198.3n ap = 22 aaxz + = 22 18438 9198.3 + =20605.1n a = 1 cos a a x p = 1 18438 cos 20605.1 =26.5 动臂受力列表如下（单位 n，） ： 第三章 工作装置设计 20 表 3- 5 铰点 x z p b 14270 6430 15652 7 e 44596.6 9400 45576.5 12 h 68764.6 25028.3 73177.8 20 a 18438 9198.3 20605.1 26.5 3.4.4 动臂强度计算 图 3- 8 动臂计算图 内力计算 根据上图，计算各段内力：轴力 n，剪力 q 和弯矩 m 01 段 n= bx cos35 o bz sin35 o =14270cos35 o 6430sin35 o 吉林大学本科毕业设计说明书 21 =8001n q= bx sin35 o bz cos35 o =13452n 0m =0 1m左=bx 15 bz 22 =355.5kn cm 12 段 n= bx cos63 o bz sin63 o =14270cos63 o 6430sin63 o =8850n q= bx sin63 o bz cos63 o =14270sin63 o 6430cos63 o =15.6n 1m右=1m左=355.5kn cm 2m左=bx 57 bz 42.5 =1427057643042.5 =1086.7kn cm 23 段 n=（ bx hx ）cos49 o （ bz hz ）sin49 o = （1427068764.6）cos49 o （643025028.3） sin49 o =21715n 第三章 工作装置设计 22 q=（ hx bx ）sin49 o （ bz hz ）cos49 o =28926n 2m右=2m左8.5hz =1086.78.525028.3 =1107.7kn cm 34 段 n= ax cos45 o az sin45 o =6533.7n q=（ ax az ）sin45 o =（184389198.3）sin45 o =119542n 3m右=65ax 68 az =1824kn cm 3m左=3m右30.8ez =1541kn cm 内力 n、q、m 如下图所示： 吉林大学本科毕业设计说明书 23 图 3- 9 动臂 n 图 图 3- 10 动臂 q 图 第三章 工作装置设计 24 图 3- 11 动臂 m 图 应力计算 校核动臂 i- iiv- iv 截面的强度，其截面位置和截面形状由图绘出： 图 3- 12 动臂截面计算图 吉林大学本科毕业设计说明书 25 截面面积 f f=bh=1.8h 截面抗弯模量 = 2 6 hb =54h 拉应力 n = n f 弯曲应力 = m 最大应力 max = n 最大剪应力 max =1.5 q f 安全系数 n= max s n= max s 材料 16mn s =32340n/cm2 s =0.55 s =17787 n/cm2 分析 计算结果表明 iiiiii 截面最危险，其最大安全系数为 3.6，满足设 计要求。 3.4.5 摇臂强度计算 摇臂简化为梁，其所受内力如图所示 第三章 工作装置设计 26 图 3- 13 摇臂 n、q、m 图 内力计算 de 段 n= dp cos64 o =23320cos64 o =10222.8n q= dp sin64 o =23320sin64 o =20960n em = dp sin64 o ed =2096042.5 =8.9knm 吉林大学本科毕业设计说明书 27 ef 段 n= fp cos79 o =22437cos79 o =4281.2n q= fp sin79 o =22437sin79 o =22024.8n 如图所示给出摇臂 ii 和 iiii 截面位置及截面尺寸， 截面弯矩已 在 m 图中标出。 图 3- 14 摇臂的截面位置尺寸图 截面面积 f f=2（8010908） =30.4cm2 第三章 工作装置设计 28 截面抗弯模量 =（28010912 1 12 16903）155 =258.58cm3 拉应力 f = n f 弯曲应力 = m 最大应力 max = n 最大剪应力 max =1.5 q f 安全系数 n= max s n= max s 材料 a3 s =30380n/cm2 s =16709 n/cm2 表 3- 6 截 面 内力 几何量 应力（kn/cm2） b s n （k n） q （ kn ） m( kn m ) f(c m2) （cm 3） n max max i- i 10.2 21 8 30.4 258.6 0.34 3.09 3.43 10.8 8.8 2.8 ii- ii 4.3 22 7.95 30.4 258.6 0.14 3.09 3.23 9.75 9.4 3 3.4.6 拉杆稳定与强度计算 稳定计算 吉林大学本科毕业设计说明书 29 材料 20钢 外径 d=40mm 内径 d=20mm 长度 l=570mm 截面积 f= () 22 4 dd =9.42cm2 惯性矩 j= () 44 64 dd =11.78cm4 惯性半径 i= j f =1.118cm 压杆柔度系数 = l i =1 57.0 1.118 =51 对于 20钢的柔度 2 =60， 1 =90， 由于=51 2 ， 故为短杆， 不存在失稳问题。 强度计算 20钢的 s s =31200n/cm2 拉应力 = c f p = 23320 9.42 =2475.6 n/cm2 安全系数 n n= s =12.4 第四章 液压系统设计计算 30 第四章第四章 液压系统设计计算液压系统设计计算 工作原理图： 图 4- 1 液压系统工作原理图 zl05 装载机液压系统由转向系统和工作装置系统构成，系统结构 简单、合理。 4.1 转向系统分析及计算转向系统分析及计算 4.1.1 转向系统分析 zl05 装载机采用组合式（单泵）液压转向系统，优点在于可获得 接近最完善的转向性能并同时满足工作装置的需要， 因为小型装载机受 总体布置的限制，不可能安装多个泵，又由于后车架上受到总体布置的 限制， 分流阀安装在前车架上， 这样比安装在后车架上还可节约输油管。 吉林大学本科毕业设计说明书 31 4.1.2 液压转向系统方案的确定 液压转向对提高工程机械生产率和改进操作性能都是重要的， 并且 具有重量轻，结构紧凑，对地面冲击起缓冲作用，迅速，启动平稳等优 点。 决定选型的主要因素有：转向方式。可利用流量转向元件的空 间。流量和转向力矩的要求等。轮式工程机械液压转向系统的结构种 类很多，大致可分为：液压机械转向系统，全液压转向。 zl05 装载机采用了全液压转向系统，特点在于：采用了直接与方 向盘转向轴装在一起的计量马达。 zl05 装载机采用单缸转向，计算时均以后桥不动，前桥绕固定轴 转动。 转向阻力矩计算 参数： 整机质量： 1800kg 载荷分布： 空载： 前桥 720kg 满载： 前桥 1380kg 轮距 l： 1150mm 前轮轮轴到车架铰接距离 ： =600mm 轮胎与路面之间的综合阻力系数：f=0.11 转向阻力矩： m 阻=fg 2 2 4 l + =0.111.3810009.8 2 2 4 1.15 0.6 + =1.23610 3nm 第四章 液压系统设计计算 32 转向阻力矩转向力矩 转向油缸所需提供的最大推力 m=f 力臂长度 maxf = nm m 通过作图法得出 nm 为 0.125m 所以 maxf = 3 1.236 0.125 10 =9.89103 实际转向油缸的行程 l= maxl minl =195mm 转向油缸的选取 初选系统压力 8.2mpa， =0.498d 求大径 d d= 24f d + 式中： f液压缸必须能提供的推力 p液压转向系统压力 d液压缸内径 d=45mm =22.4mm 取 =22mm，根据 d， 行程，系统压力选取转向油缸 hsg0140 22e 2801 转向器的选择 ）全偏转角所需流量（按大腔工作计算） q= v t t=3 吉林大学本科毕业设计说明书 33 液压缸容量 v= 2 4 s d = 233.14 195 4 0.04510 = 43 3.1 10 m 则 q=1.033 4 10 3 s m 考虑缸、阀泄漏，取容积效率 =0.6 则 s q =1.29 4 10 3 s m ）液压转向器排量 l 的确定 v容大v容小=q n n=34.5 q= 0.58n = 4 1.17 10 4 0.78 10 () 3 r m 取 q=100 3 r mm 选取转向器 bee1100 转向系统压力 力臂 r=125mm 转向阻力矩 m 转=1236.4n m 大腔压力 p大腔= k r m a 轴 = 2 1236.4 0.125 4 0.045 =6.22mpa 小腔压力 p小腔=8.276mpa 4.2 转斗、动臂液压缸的选取转斗、动臂液压缸的选取 4.2.1 转斗、动臂液压缸的分析与计算 转斗液压缸作用力的确定 第四章 液压系统设计计算 34 为了发挥装载机的铲掘能力， 要求转斗液压缸作用力是以使铲斗在 铲掘位置上翻时，装载机后轮离地，转斗液压缸作用力即此平衡条件作 为计算位置。 图 4- 2 转斗液压缸计算图 根据装载机纵向稳定条件得最大掘起阻力： zf = 1 g l l g装载机使用质量 铲斗在铲掘位置绕 b 点上翻时 取 bm =0 hf = 34 5 zdgf ll l + 取 0m =0 cf = 2 1 zf l l hf = ef 吉林大学本科毕业设计说明书 35 cf = 42 31 ssdgf ll l ll + 式中 dg 为铲斗自重，考虑到连杆机构铰点的摩擦损失 f斗=1 1 c n k f n铲斗液压缸数，故 n=1. 1k 考虑连杆机构的摩擦损失系数， 1k =1.25 1l =325mm 2l =385mm 3l =265mm 4l =425mm 5l =483mm 铲斗自重略， dg =0， f 斗数值因此而放大 1.2 倍. f斗=1.21.25cf =3.41 4 10 n 转斗油缸的选取 取通比系数 =1.46，则 d=1.782 . 初选系统压力为 16mpa，则 d= 24f p d + = 4 24 5.12 1.516 10 + 得 =35.38mm，取 d=35mm 得 d=63mm 选取转斗缸 hsgl0163 35e1301 行程=340mm 动臂液压缸作用力确定 假定动臂液压缸作用力仅克服最大铲起阻力 zf 第四章 液压系统设计计算 36 图 4- 3 油缸作用力的计算简图 取 am =0 af = 78 6 zgg lf l l + 每次动臂液压缸受力为 f 动= 1 h m k f m=2 k =1.25 zf = 1 g l l =0.705 3 10 n 动臂液压缸作用力 f 动=2.5310 4n 选择动臂油缸 吉林大学本科毕业设计说明书 37 取系统压力为 16mpa，通比系数 =1.46 即 d=1.782 则 2.17 2 = 4 24 2.52 16 10 + 得 =30mm d=54mm 取 =28mm d=50mm 选用动臂缸 hsgl0150 28e1101 行程 动 =465mm 4.2.2 油泵的选取 确定系统压力 p斗小腔= f a 斗 斗小 = () 4 22 3.41 4 10 6.3 3.5 =15.84mpa p动小腔= f a 动 动小 = () 4 22 2.534 10 5 2.8 =18.75mpa 一般地用转斗油缸确定系统压力，同时考虑其他因素得系统压力 p=16mpa. 确定系统流量 q系= 2 v t 式中取 t=4s v= 2 4 s d 则 q= 21 46.5 2 44 3 =456.52 3 s cm 考虑泄漏及泵效率，取 1 =0.8 2 =0.91 第四章 液压系统设计计算 38 又取泵的额定转速为 1500rpm 得 q= s n q = 456.52 60 1500 0.91 0.8 =25.1ml r 所以选取齿轮泵 cbg1025 其参数为： 排量 q=25.1ml r 额定转速 n=1500rpm 压力 16mpa 4.2.3 多路换向阀的选取 型号 dloqb15ltwglgc 额定压力 p=16mpa 额定流量 q=63minl 4.2.4 管路的计算选择内径选择 装在滤油器的吸油管路 流量 q=465.52cm3/s 选 v=1.0m/s 则 d=1.128 3465.25 1 10 =24.3mm 取标准值 25mm 回油管路 取 v=2.5 m/s 则 d=15.39mm 取标准值 d=15mm 转向油缸进油管 d= e = 2 0.2 4 3 0.04 吉林大学本科毕业设计说明书 39 取速度 v=2 m/s 则 d 取标准值 d=8mm 转向油缸回油管 取 v=2.5m/s 取 d=8mm 转斗油缸进油管 取 v=2 m/s d= v t = 2 0.34 4 2 0.063 取 d 标准值 d=20mm 转斗油缸回油管 取标准值 d=20mm 动臂油缸进油管 取 v=2 m/s d 取标准值 d=12mm 动臂油缸回油管 取 v=2.5 m/s d 取标准值 d=10mm 4.2.5 液压系统输入功率计算 n输入= s m pq = rm p q 式中 r 齿轮泵的容积效率 m 齿轮泵的总效率 p系统压力 q马达的输出流量 第四章 液压系统设计计算 40 所以 n输入= 66 16456.5 0.8 0.8 1010 =11.2103w 4.3 液压系统评价液压系统评价 液压系统由四个部分组成，即液压能源元件，液压执行元件，液压 控制元件和液压辅助元件。 zl05 装载机采用单泵来驱动所有机构工作，体积小，结构简单， 机动灵活，这是它无可比拟的优点，但由于复合动作比较困难，因而生 产率不高。 本系统只有转向液压系统和工作装置液压系统，件少，容易安装， 维修方便， 安全可靠， 只是由于总体布置及受小四轮拖拉机改装等限制， 一些功能因缺少元件而无法发挥。 由于起重机械与工程机械的功率较大，工作环境恶劣，对液压传动 系统的要求越来越高，目前在起重运输与工程机械上普遍采用定量系 统，变量系统，并向负载传感液压系统方向发展，节能液压系统在起重 运输和工程机械上的应用有十分重要的意义。 目前，液压技术总的发展趋势是：提高液压元件的可靠性和效率， 减少振动和噪声，提高液压泵的压力和角速度，增加液压控制阀的过流 能力和静动态特征，增加液压元件的容量，延长使用寿命，降低成本， 扩大使用范围，发展小型化，组合化，发展各种节能液压系统等。 吉林大学本科毕业设计说明书 41 第五章第五章 车架设计车架设计 车架是整个装载机的骨架，有了车架各个系统，各个部件才能组合 一台完整的能完成各种功能的机器。 车架不仅起固定作用，零部件间的相互位置，相互间的配合尺寸， 都由车架予以确定。 zl05 装载机是铰接车架转向，车架分为前车架，后车架和转向架 三部分。 5.1 前车架的设计前车架的设计 zl05 装载机前车架上有多路换向阀和单支稳流阀安装于其上，另 外前车架上有四个铰耳，分别是两个动臂油缸及转向油缸的铰接点。 前车架具体结构如图所示： 图 5- 1 前车架结构图 第五章 车架设计 42 5.2 后车架设计后车架设计 后车架由于受总体设计的限制，件较多。 图 5- 2 后车架结构图 5.3 车架的连接车架的连接 前车架和后车架的连接靠的是转向架铰接架插入前车架套孔后， 用 定轴板限制其轴向移动，前车架可做左右偏移摆动，而且油杯进油形成 油膜，保护其不致于磨损。 后车架和转向架用铰座连接， 关节轴承是转向架和后车架连接的关 键部位，其作用相当于一个球铰，可保证后车架相对于前车架和转向架 做上下、左右摆动。 5.4 车架设计评价车架设计评价 zl05 装载机是在小四轮基础上设计而成的，所以车架亦以小四轮 拖拉机为蓝图。 一般装载机， 后车架的摆动是通过在后桥上装上摆动桥， 使后轮轴相对于整车的其他部分摆动，而其余部分不动。 zl05 装载机强调的是结构简单，而生产率反而变成其次的，采用 吉林大学本科毕业设计说明书 43 转向架而不用摆动桥，整机稳定性下降，由于车后部一块摆动，驾驶舒 适性下降，驾驶员容易疲劳，引起生产率降低。 由于 zl05 装载机不采用液力变矩器调速，所以第一次减速采用皮 带减速，后车架要安装带轮及皮带张紧装置，使后车架拥挤且使后车架 复杂。 虽然存在以上缺点，但由于能直接采用现成件组装，还是有其优越 性，所以仍然采用。 第六章 工艺分析 44 第六章第六章 工艺分析工艺分析 加工零件名称：销轴 材料：35 图 6- 1 销轴零件图 6.1 零件工艺性分析零件工艺性分析 主要加工面40 表面精车可达到要求。右端面为一挡盖的焊接配 合面，5x45的倒角保证零件具有良好的焊接结构。同时，右断面还有 注油孔，20 的沉台也提高了零件的结构工艺性。侧面的6 孔的加工 由于有了 2mm 的销平台也变得相当容易，选择右端面作为设计基准， 可是零件的加工工艺性更好。 6.2 零件机械加工工艺文件零件机械加工工艺文件 吉林大学本科毕业设计说明书 45 第六章 工艺分析 46 第七章第七章 工作装置仿真模型在工作装置仿真模型在 adams 中的建立中的建立 7.1 在在 adams 中建立六连杆机构动力学仿真模型中建立六连杆机构动力学仿真模型 7.1.1 几何模型的创建 启动 adams/view 程序，首先出现欢迎对话框，在欢迎对话框中 有四种不同的启动方式供用户选择，我们选择 create a new model 项， 可以产生一个新的样机模型及其数据库，model name 一栏中输入文件 名zzj， gravity 一栏我们选择 earth normal 选项，units 一栏中我 们选择 mmksmm，kg，n，s，deg 选项，这就将新样机模型的文件 名、重力和单位设置好了，单击 ok 按钮即可进行模型的建立。 7.1.1.1 坐标点的建立 选择主工具箱中的按钮，然后选