ZL20装载机工作装置设计

前言 装载机属于铲土运输机械类， 主要用来装卸成堆散料，也能进行轻度的铲掘工作， 是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口和矿山等建设工程的土石方施工机械。具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，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或缺的装备之一，也是 工程机械中的一个主要机种。 装载机根据不同的使用要求，发展形成了不同的结构类型。通常，按使用场合的不同，分成露天用装载机和井下用装载机；接行走系统结构不同，分成轮式装载机与履带 式装载机；按卸料方式不同，分为前卸式 (前端式 )、后卸式与回转式装载机。由于轮式装载机具有重量轻、速度快、机动灵活、效率高，行走时不破坏路面及维修方便等优点，所以它不仅能作为一般的装载机械，还可以再较短的距离内作为运输设备，且目前轮式装载机应用范围日益扩展。鉴于此，近年来国内外都大力发展轮式装载机。 我国生产的装载机主要是 且 于大批量的进行专业生产，所以该系列装载机目前大都通过了国家鉴定定型，进行批量生产。一些厂家如柳州工程 机械股份有限公司，天津鼎盛工程机械有限公司，厦工集团等都已经具有成套的技术并且具有独立的能力开发新机型，尤其是柳工集团设计制造的装载机已经达到了国际先进水平。目前，我国的 m 范围内的。今后的发展方向是研发斗容小于 1 3m 的小型装载机和斗容大于 5 3m 的超大型装载机。 装载机的设计，大致要经历：明确任务、调查研究、制订设计任务书，进行整车布置、确定整机的主要性能参数，进行各部件的方案设计与强度计算，技术设计和工艺设计，试验鉴定和修改定型等这样一些阶段。一台装载机的设计是否成功，首先是从能否满足使用要求，好造、好用、好修，具备较高的作业生产串和较低的使用成本来衡量的。这体现在设计工作中，就是应当使装载机具有较完善的技术经济性能与指标以及先进的部件结构方案。 我设计的题目是 式装载机的工作装置。在设计的过程中，查阅了相关厂家的 列装载机的性能参数，实习测量了一些数据，力争有所创新。所 以，这次设计可以说是一次十分有意义的尝试。整个 设计是在连晋毅老师的指导下完成的，在此谨表示感谢。由于本人设计水平有限，设计过程中难免会存在一些考虑不周之处，敬请各位老师批评指正。 摘 要 我所设计的 载机既保留了传统装载机的优点，而有具有新的性能和优点。 本次设计主要进行的工作装置的设计。装载机采掘和卸载货物的作业是通过工作装置的运动实现的。装载机的工作装置由铲斗，动臂、摇臂、连杆及液压系统等组成。铲斗以铲装物料；动臂和动臂油缸的作用是提升铲斗并使之与车架连接；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采用液压操作。 先 对装载机的发展概况几设计的指导思想、特点、任务进行概述，然后确定方案，在技术设计部分罗列了 载机的主要技术性能和参数，进行了牵引特性计算，工作装置设计。工作装置设计中有工作装置运动分析，对铲斗、动臂、连杆机构进行设计等几部分组成。 在工艺设计中叙述了工艺工程。应用程序计算了受力分析。总之，整个设计是有序地完成的。 在整个设计的过程中，在连老师及其他老师的指导下顺利完成的，通过这次设计，我学到很多东西，在实践中把大学中所学的知识综合运用复习了一次，同时也学到很多新的东西，受益非浅。在此，本人表示衷心感 谢！并真诚希望各位老师对我提出宝贵的意见。 of it In my on by it is to of s by At of is of is of of is in of my In a is by my my my a to to my to in my to be by 目 录 第一章 设计任务书 第二章 装载机的发展及应用 第三章 工作装置机构选型 第四章 工作装置结构设计 第五章 工作装置强度校核 第六章 工作装置中油缸作用力的确定 第七章 工作装置限位机构设计 总结 参考文献 第一章 任务书 设计题目： 载机工作装置设计 原始参数： 额定 斗容： 3m 额定 载 重量： 机 质量： 距： 轴 距： 轮胎 规格： 最大 卸载 高度： 最小 卸载 距离： 主要研究内容： 根据给定的原始参数，采用设计装载机工作装置六连杆机构，并分析其运动特性和动力特性。主要内容包括：连杆机构铰点位置的设 计以及各构件的结构设计；主要构件的强度和刚度校核计算；连杆机构运动特性与动力特性的分析。 研究方法： 比拟设计、作图试凑、图纸绘制 主要技术指标（或研究目标）： ， 设计图纸不少于张图； ， 设计说明书不少于一份，字数不少于字； ， 外文翻译一篇，字数不少于字。 第二章 装载机的发展与应用 轮式装载机的介绍 金属矿山的开采可划分为露天开采和地下开采两大类。我国露天矿采以矿石的比重约占 70，但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，对地下矿投资的人力和物力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。随着浅埋矿床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。 列轮式装载机是一种高效率的工程机械，具有结构先进，性能可靠，机动性强，操纵方便等优点。广泛应用于矿山，建筑工地，道路修建，水利工程，港口，货场，电站以及其他工业部门，进行装载，推土，铲挖，起重，牵引等多种作业。 对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作用，因此近几年来无论在国内还是国外装载机品种和产量都得到迅速发展，成为工程机械的主导产品之一。 为适应装载机多功能作业的要求，轮式装载机已经向一机功能方向发展。这主要靠主机控制适合多种作业的组合工作装置完成 。 80 年代国外装载机和液压挖掘机除了不断完善装，挖功能外，正向一机多能方向发展。许多公司竞相生产各式各样的辅助机构。这种机型使用范围很广，其产品受到用户的普遍关注。 在通用拖拉机前端加装载装置，后部加挖掘装置可改装变形成前装后挖拖拉机，亦称挖掘装载机，俗称“两头忙”。 工作装置的性能分析过去多采用作图分析和手工计算法，工作量繁重，精度较低。当分析工矿较多时问题更为突出，为克服手工画图的误差。本次设计前面所进行的工作装置 物，通过初步分析、计算而确定的方案。其次要考虑各个工作液压缸作用 力的均衡性，整机的稳定性，整机与地面 的附着性、满足结构和布置的可能性，以综合比较初选方案，从而确定机构参数（一般来说，从计算机辅助分析中发现不合理的现象可究其原因，采取改进措施，是设计合理化。对已经拟订的各种方案可通过计算机辅助分析作进一步的取舍和修改，以便确定较合理的方案）。同时，通过性能分析能够很清楚的了解到这个装载机装置在各个位置或各种工况时的里和其它参数，有利于更有效地使用挖掘装载机和使这种装载机工作效率得到最大限度的发挥。 载机在地下开采中的应用 地下矿的开采，包括开拓、采准、回采三个 步骤。开拓是矿山的基建工程，它是用井巷把地表与山地下矿体接通，并建成完整的运输、通风、排水的并巷工程，包括竖井、斜井、盲井、井底车场，如水泵房、变电室、机修站、火药库等，还有石门、阶段运输巷道、溜井等。 采准是指掘进形成采区外形的一些巷道及为了回采工作面的碎岩和爆破而需要的自由空间。前者如采区的运输巷道、通风和人行天井，以及电耙巷道等，如切割槽、拉底空间、放矿漏斗等。 回采就是做完采准后，在采区工作面进行的落矿、装运和管理作业。回采中的矿石装运作业是矿山生产的重要环节。 装载作业就是把开拓、采准、回采的矿 石或岩石装入运输工具或卸入溜井 开拓、采准和回采三者在使用装运机械方面对比起来，采准工程的特点是：它的装运作业工作量，是在阶段水平以上或矿房内部及矿床上下盘中进行的。一般地说，这些巷道断面尺寸小、长度短，分布在阶段水平以上不同的高度上，要求机械设备轻便灵活，便于调入和调出及迁移到不同高度上。在断面只寸很小的空间内工作，由于设备的调入迁移和使用都比较困难，致使采准工作的机械化程度低、工作效率低、成本高。因此采准工作量的多少，便成为衡量采矿方法好坏的重要指标之一。 我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。 1999 年，我国全行业 共销 28 台， 及 一台也未销售。因此，我国大型 轮式装载机可以说是基本上未推向市场。影响推出市场的主要原因是，除开发水平较低外，主 要是配套件跟不上。大型 轮式装载机的配套件国内基本上没有，有少量的也是水平低，可靠 性差，不太适用，进口配套 件价格又太贵。因此大型轮式装载机的国内市场基本上被国外大公 司所占领。我国装载机行业，特别是主要装载机制造企业，应抓住我国加入 进口件价格 降低的机遇，进口一部分重要的关键部件，同时为尽量降低成本，加大力度开发一些目前已经有能力开发的零部件，如传动系统中的驱动桥、液压件中的缸、阀等，经过精心设计，开发出 具有中国特色的大型轮式装载机。只要我们的产品能占领国内市场，也一定能打进国际市场。 国产挖掘装载机及小型多功能装载机数量很少，在我国 以下属小型装载机，据 1999 年全行业主要企 业统计 ,共销售小型装载机有 1546 台，能占全行业的 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。美国的 山猫牌小型多功能装载机年销量在 5万台左右，还有美国的凯斯、约翰迪尔、卡特彼勒、英国 的 司等的挖掘装载机及小型多功能装载机年销量都在万台上。可见世界市场上挖掘装载 机及小型多功能装载机市场是多么大，而中国目前这类产品基本上还没有。这类产品特别适用 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。 我国西部 3000 米以上高海拔地区及沙漠地区占了很大的面积，在实施西部 大开发中，高原 及沙漠型特殊用途装载机需要量较大，国内目前基本上还没有这类产品，而国外大 公司在这方 面已经有成熟的产品。因此，我国加入 个巨大的潜在市场很可能被国外大公司所占领。我国的装载机行业从现在起应积极行动起来，与有关科研院所及有关发动机等配套件企业联合起来，尽快开发出具有中国特色的高原、沙漠型特殊用途装载机，去抢占我国西部这一潜在大市场。 中型轮式装载机是国内最成熟而产量又大大过剩的产品。这种产品只要“入世”后实行国 际采购，提高质量、水平、可靠性，那么大批进入国际市场的机遇就在眼前。 第三章 工作装置机构选型 概述 装载机的工作装置由铲斗、动臂、摇臂 连杆及液压系统组成 ,见 图 1 1。铲斗用以铲装物料；动臂和动臂油缸的作用是提升并使之与车架连接；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采用液压操纵，由动臂、动臂油缸、铲斗、转斗油缸、摇臂 连杆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，在转斗油缸的作用下，通过连杆机构和铲斗绕其铰接点转动；当转动油缸闭锁时，动臂在动臂油缸的作用下，提升或下降铲斗过程中，连杆机构应能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，以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，提高过去生产率。 工作装置典型机构分析 综合国内、外轮式装载机的工作装置的形式，主要有种类型的连杆机构。按照工作机构的构件数不同，可分为三杆、四杆、五杆、六杆和八杆连杆机构。按输入杆和输出杆的转向是否相同又可分为正 传和反转连杆机构。 （）正八连杆机构 正传八连杆机构在转斗油缸大腔进油时转斗铲取，所以掘起力较大；各杆件尺寸配置合理时，铲斗具有较好的举升平 移性能；连杆系统传动比较大，铲斗能获得较大的卸载角和卸载速度，因此卸载干净、速度快；由于传动比，还可以适当的减小连杆机构的尺寸，因而司机视野得到了改善，但是一定要“适当”，否则易使连杆系统倍力系数减小，影响崛起力的发挥。 正传八连杆机构的主要缺点是机构复杂，不易实现铲斗自动放平。 （）转斗油缸前置式正转六连杆机构 转斗油缸前置式正转六连杆机构的转斗油缸与铲斗和摇臂直接相接，该构 由两个平行四连杆机构组成，它可是铲斗具有较好的平动性能。它比八连杆机构简单，司机视野好。这种机构的缺点是转斗时油缸小腔进油，崛起 力小；连杆机构传动比小，使得转斗油缸活塞行程较大，油缸加长，卸载速度不如八连杆机构；由于转斗油缸前置，使得前悬增大，影响整机稳定性和行使的平稳性；也不能实现自动放平。 （）转斗油缸后置式正转六连杆机构 转斗油缸后置式正转六连杆机构与上述机构相比较，前悬较大、传动比较 大、活塞行程较短；有可能将动臂、转斗油缸、摇臂和连杆设计在同一个平面内，从而简化了结构，改善了动臂与较销的受力状态。缺点是转斗油缸与车架的铰接点较高，影响司机视野；转斗油缸小腔进油，崛起力较小。为了增大掘起力，需要提高液压系统压力或加大转斗油 缸的直径，这样质量会增大。 （） 转斗油缸后置式反转六连杆机构 转斗油缸后置式六连杆机构有如下优点：转斗油缸大腔进油时转斗，并且连杆系统的倍力系数能设计成较大值，所以可获得较大的掘起力；恰当的选择各杆件尺寸，不仅能获得较好的铲斗平动性能，而且可以实现铲斗的自动放平行性；结构十分紧凑，前悬小，司机视野好。缺点是摇臂和连杆布置在 铲斗与前桥之间的狭窄空间内，容易发生构件相互干涉。 （） 正转四杆机构 正转四杆机构是七种连杆机构最简单的一种，容易保证四连杆机构实现铲斗举升平动，此机构前悬较小。 缺点是转斗油缸小腔进油，油缸输出力较小，又由于连杆机构的倍力系数难以设计出较大值，所以转斗油缸活塞行程大，油缸尺寸小；此外，在卸载时，活塞杆易于斗底相碰，所以卸载角减小。为避免碰撞，需把斗底设计成凹形，因而即减小课斗容又增加了制造困难，而且铲斗也不能实现自动放平。 （） 正转五连杆机构 为了克服正转四连杆机构卸载时活塞杆易于斗底相碰的缺点，在活塞杆与铲斗之间增加一根短连杆，从而使正转四连杆变成了正转五连杆机构。当铲斗翻转铲取物料时，短连杆与活塞杆在油缸拉力和铲斗自重作用下成一直线，如同一杆；当铲斗卸载时， 短连杆能相对活塞杆转动，避免了活塞杆与斗底相碰。此机构的其他缺点仍如正转四连杆机构。 （）动臂可伸缩式三连杆机构 其最大的特点是动臂可借助油缸进行伸缩。这种机构的铲斗插入工况是靠动 臂伸出实现的，他解决了靠机器行走插入易使轮胎严重磨损问题；卸载时可伸出动臂，可以获得较大的卸载距离和卸载高度；而运输工况时可以缩回动臂，以减小前悬，从而提高行驶稳定性。这种机构的缺点是既不能实现铲斗平动，又不能实现铲斗自动放平，机构亦比较复杂。 综上分析可知，反转六连杆机构的优点较多，能比较理想的满足铲、装、卸作业要求，所以它 在露天装载机和地下铲运机上得到了广泛的应用；由于正转五连杆机构的结构简单，前悬小，也得到了普遍的应用。 本次设计工作装置选用的是反转六连杆机构。 第四章 工作装置结构设计 式装载机工作过程 轮胎式装载机是一种装运卸作业联合一体的自行式机械，它的工作过程由 5种工作状态或工况组成： 1）工况 I 插入状态 动臂下放，铲斗放置地面，斗尖触地，铲斗前壁对地面呈 3 5 前倾角；开动装载机铲斗借助机器的牵引力插 入料堆。 2) 工况 错误 !未找到引用源。 铲装状态 工况 动铲斗，铲取物料，待铲斗口翻转至近似水平为止。 3)工况 错误 !未找到引用源。 重载运输状态 举升动臂，待工况 错误 !未找到引用源。 之铲斗升高到适合位置 (以斗底离地的高度不小于最小允许距离为准 )，然后驱动装载机，载重驶向卸载点。 4)工况 错误 !未找到引用源。 一卸载状态 在卸载点，举升动臂使铲斗至卸载位置；翻转铲斗，向运输车辆或固定料仓卸载；卸毕，下放动臂，使铲斗恢复到 运输状态。 5)工况 错误 !未找到引用源。 空载运输状态 卸载结束后，装载机由卸载点空载返回装载点。在露天矿或工地，通常轮胎式装载机是向载重汽车卸裁，出于装载点和卸载点距离很近，卸载位置较高，所以一般称作“定点高位卸载”。 地下矿山使用的轮胎式装载机习惯上称“井下铲运机”。目前，铲运机多数向溜井或矿仓卸载，运输距离较长，卸载位置较低，所以一般被称为“动点低位卸载” 式装载机工作装置设计要求 根据轮式装载机的作业特点，其工作装置的设计应满足以下要求 （） 基本要求 所设 计的装载机应具有较强的作业能力，铲斗插入料堆得阻力小，在料堆中铲掘的能力大，能耗小。工作机构的各杆件受力状态良好，强度寿命合理。结构和工作尺寸适应生产条件需要，效率高。结构简单紧凑，制造维修容易，操作使 用方便。 （） 特殊要求 ）由于铲斗宽度和容积都较大，所以铲装阻力大，装满系数小，因此，设计时必须合理的选取铲斗的结构和尺寸，以减小工作阻力，达到装满卸净、运输平稳。 2） 避免铲斗中物料撒出，要求铲斗作“平移运动”。严格要求铲斗平动是很困难的，设计时一般控制在 010以内为好。 3） 载高度和卸载距离。轮式装载机要求铲斗从运输工况至最高位置之间的任意高度都能卸载干净，为此，铲斗个瞬时的卸载角 （铲斗斗底对地面的前倾角）均不小于 045 。 4） 斗在最高位置卸载后，闭锁转斗缸，下方动臂，铲斗能自动变成插入工况（开始插入状态）的功能称为“铲斗自动放平”。 5） 设计中要特别注意防止各个出现的相互干扰、“死点”、“自锁”、和“机构撕裂”等现象；各处传动角不得小于 010 ；在满足综合工作性能的前提下，尽可能的增大机构的倍力系数。 6） 工作机构重心至整机重心的距离）、长度和高度，以提高装载机在各个工况下的稳定性和司机的视野。 斗设计 铲斗是直接用来切削、收集、运输和卸出物料，装载机工作时的插入能力及铲掘能力是通过铲斗直接发挥出来的，铲斗的结构形状及尺寸直接影响装载机的作业效率和上作可 靠性，所以减少切削阻力和提高作业效率是铲斗结构设计的主要要求。 铲斗是在恶劣的条件下工作，承受很大的冲击载荷和剧烈的磨削，所以要求铲斗具有足够的强度和刚度，同时要耐磨。 根据装载物料的容重，铲斗做成三种类型； 米 3 的物料 (如砂、碎石、松散泥土等 )：增加斗容的铲斗，斗容一般为正常斗容的 ，用来铲掘容重 米 3 左右的物料 (如煤、煤渣 等 )；减少斗容的铲斗，斗容为正常斗容的 来装载容重大于 2 吨米3 的物料 (如铁矿石、岩石等 )。用 于土方工程的装载机，因作业对象较广，因此多采用正常斗容的通用铲斗，以适应铲装不同物料的需要。 斗斗型的结构分析 铲斗切削刃的形状根据铲掘物料的种类不同而不同，一般分为直线型和非 直 线型两种（图 2 1)。 直 线型切削刃简单并利于地面刮平作业，但切削阻力较大。非 直 线型切削刃有 v 型和弧型等，装载机用得较多的是 v 型斗刃。这种切削刃由于中间突出，在插入料堆时，插入力可以集中作用在斗刃中间部分，易于插入料堆，同时对减少“偏裁切入”有一定的效果。但铲斗的装满系数要小于 直 线型斗刃的铲斗。 装有斗齿的铲斗在装载机作业时，插入力由斗齿分担，形成较大的比压，利于插入密实的料堆或松物料或撬起大的块状物料，便于铲斗的插入，斗齿磨损后容易更换。因此，对主要用于铲装岩石或密实物料的装载机，其铲斗均装有斗齿。用于插入阻力较小的松散物料或粘性物队其铲斗可以不装斗齿。 斗齿的形状对切削阻力有影响：对称齿形的切削阻力比不对称齿形的大；长而狭窄的齿比宽而短的齿的切削阻力要小。 弧线型侧刃的插入阻力比 直 线型侧刃小，但弧线型侧刃容易从两侧泄漏物料，不利于铲斗的装满，适于铲装岩石。 对主要用于土方工程的 装载机，在设计铲斗时要考虑斗体内的流动性，减少物料在斗内的移动或滚动阻力，同时要有利于在铲装粘性物料时有良好的倒空性。 铲斗底板的弧度越大，铲掘时泥土的流动性越好，但对于流动性差的岩石等，则应将底边加长而弧度减小，使铲斗容积加大，比较容易铲取。但是，当底边过长，则铲斗的铲起力变小，且铲斗插入料堆的插入阻力与刃口的插入深度成比例的急剧增加，相反，如底边短，不但铲斗的铲起力大，而且卸载时，斗刃口的降落高度小，也易于将物料卸净。因此，铲斗转铰销的位置以近于刃口处为好，在极端时也有将转铰销布置在铲斗内部。 综上选用 直线型切削刃带斗齿铲斗 ,铲斗形状如图 2示。 斗基本参数的确定 铲斗宽度 大于轮胎外侧宽度 50米，以防止铲掘物料所形成的阶梯地面，而损伤轮胎侧面和容易打滑而影响牵引力。 铲斗的回转半径是指铲斗的转铰中心与切削刃之间的距离。由于铲斗的回转半径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。因此铲斗的 其 它 参 数 依 据 它 来 决 定 。 铲 斗 的 回 转 半 径 可 按 下 式 计 算 ： mc t i nc o （ 4 式中： 几何斗容量 ( B。 铲斗内侧宽度 (m)； g 铲斗斗底长度系数，通常 .1gz 一 后斗壁长度系数，通常 .1z ； k 挡板高度系数，通常 2.0k； R 斗底和后斗壁直线间的圆弧半径系数，通常 ； 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， 其中由所给轮胎型号得：52 所以有：B +（ 50=1480+452+118=2050 铲斗侧壁厚度取 20以有：0B=2 20=2010式 2.1h/ 取 g= z= k= b= 1=80，0=450， 0=550。 得出：0R= 斗主要结构参数 10 lg=g*0R= 20 z *0R= 30 lk：0 R=50 由以上参数画出铲斗基本参数简图（ 图 2 斗斗容计算 几何斗容 (平装斗容 ) 装有挡板的铲斗： 0 223 ( （ 4 式中： S 铲斗横截面面积 (0B 铲斗内壁宽度 (m) a 挡板高度 (m) b 斗刃刃口与挡板最上部之间的距离 (m) 图 4斗铲斗截面计算 由图知 a= b= 2 2 2 2 202C N N D N O C O C O N O C O S N D = 2 2 202g z k g zl l l l l C O S =m) S=1 2 3 4 5S S S S S ( ) （ 4 式中：1S 扇形 面积 ( ) 2S 直角三角形 面积 ( ) 3S 直角三角形 面积 ( ) 4S 三角形 面积 ( ) 5S 直角三角形 面积 ( ) 1S= 00180360 = 001 8 0 4 5360 = ) 2S=122 = ) 3S=122 = ) 4S= P P C N P C G P N G 22A =22N = 12P C N C G N G =S= P P C N P C G P N G = ) 5S=122 ) S = 1 2 3 4 5S S S S S = ) 把以上数据代入公式（ 4： 平装斗容： 22 0 3 1 63 =额定斗容 (堆装斗容 ) 铲斗堆装的额定斗容 指斗内堆装物料的四边坡度均为 1： 2，此时额定斗容可按下式确定： 2 2086P bB bV a c ( （ 4 式中 c 物料堆积高度 (m)。 22142 =m) （ 4 得： 与所给额定斗容 1 (相差 满足设计要求。 作机构连杆系统的尺寸参数设计 根据装载机的用途、作业条件及技术经济指标等拟订的设计任务书的要 求，选定了工作装置结构形式以后，可开始进行工作装置连杆机构的设计。工作装置连杆机构的设 计任务是确定个连杆的尺寸和相互间的位置关系，以满足设计 中规定的使用性能及技术经济指标。由于连杆尺寸以及销轴位置的相互影响，连杆机构的可变性很大，同时有受结构的限制，可变参数甚多，因而无法单纯采用理论计算的方法来确定，目前大多数采用图解法并配合统计或类比法加以确定。本设计采用图解法。 工作机构的基本给构如图（ 4示。铲斗 1、动臂 2、连杆 3、摇臂 4、转斗 油缸 5、举臂 (举升 )油缸 6 等组成。整个工作机构铰接在车架 7 上。图 4机构分析 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 F 转向相反，所以此机构称为反转六杆机构，其机构简图如图（ 4示。 举升机构主要由举臂油缸 成，若将整个反转机构放置在直角坐标系中，只要确定出九个铰链点 M 的位置就可求得工作机构连杆系统中个构件的尺寸参数值。 图 4转六连杆机构简图 4 4 2 尺寸参数设计的图解法 图解法是在初步确定了最大卸载高，最小卸载距离，卸载角等参数后进行的。 （一） 动臂与铲斗，摇臂，机架的三个铰链点 1定坐标系 先在坐标纸上选取直角坐标系 选定长度比例 2画 铲斗图 把已画好的铲斗横截面外廓图按比例画在坐标里，斗尖对准 3 度的前倾角。此时铲斗插入料堆的位置工矿 错误 !未找到引用源。 。 3确定动臂与铲斗的铰链点 G 由于 坐标值越小转斗铲取力就越大，所以 点是有利的，但受斗底和最小离地高度的限制，不能随意的减小；而 坐标值增大时，铲斗在料堆中的铲取面积增大，装的物料多，但这样缩小了 的距离，使崛起力下降。 综合考虑各种因素的影响，设计时，一般根据坐标纸上工 况 错误 !未找到引用源。 时铲斗的实际情况，在保证 G 点 Y 坐标值 50 X 坐标值 坐标图上人为的把 以 G 为圆心，使铲斗顺时针转动，至铲斗斗底与 x 轴成 045 ， 即工矿 错误 !未找到引用源。 。 把已经选定的轮胎外轮廓画在坐标图上。作图时应使轮胎前沿与工况 错误 !未找到引用源。 时的铲斗后壁的间隙尽量的小些，目的使机构紧凑、前悬 小，但一般不小于 50胎中心 坐标值应等于轮胎的工作半径 )1()(2 . 4 0 . 6 4 1 6 (1 0 . 0 8 )2 =560(轮胎选标准系列 : 16外直径为 1360 10 （ a） 根据最大卸载高度 画出工矿 ， 。以 G 点为圆心，顺时针旋转铲斗，使铲斗口与 得铲斗被举升到最高位，即工况图 错误 !未找到引用源。 。 (b)连接 G ，作 G G 的垂直平分线， 前轴心水平距离为轴距的 1/3 1/2处。如图（ 4示： 图（ 4臂与车架铰点确定 5. 确定动臂与摇臂的铰接点 B B 点位置是一个十分关键的参数。它对连杆机构的传动比，倍力系数，连杆机构的布置以及转斗油缸的长度等都有很大影响。一般 B 点在 线的上方，过 对于前轮外廓， （二）连杆与铲斗和摇臂两个铰接点 E 确定 E F 两点时，既要考虑对机构运动学的要求，如必须保证铲斗在各工矿时的转角又要注意动力学的要求，如铲斗在铲装物料时输出较大的力，同时还要考虑各种机构运 动被破坏的现象。 1按双摇杆条件设计四杆机构，并令 为最短杆， 最长杆，即必有： GE 若令 GF=a,FE=b,BE=c,BG=d,并将上式两边同时除以 1 初步设计时，上式可在下列值内选取： 因为 确定，所以可求得 a、 b、 初选： d=1400 a=532 c=924 b=980和 这两点位移的确定要综合考虑如下四点要求： 1)有足够的最小离地高度； 2)工况 I 时，使 尽处与 G 杆垂直，这样可获得较大的传动角和倍力系放； 3)工况时， F 两杆的夹角必须小于 170 度，即传动角不能小于 免机构运动时发生自铡； 4)工况 错误 !未找到引用源。 时，l 0度。 具体作法有两种： 1)初选 E 点法 如图 4 9 所示，铲斗取工况 I 。以 B 点 为圆。以 为地初选 其落在 弧段上；再分别以 点为圆心，以 F 交点，即为 F。 2)图解法 分别以 点为圆心， 2 分别为半径画弧，其交点为 E；再分别以 G 和 E 点为圆心， a 和 b 为半径画弧，则其交点必为 F。如下图所示： 若上述所得 点均满足要求则罢，否则，可调整 a、 b、 新作图，直至满意为止。但是，同时满足上述四点要求是不易的，尤其若保证 以，设计时，一般使 不小于 70 即可。 3为了防止机构出现“死点”、“自锁”或“撕裂”设计时还应满足下列不等式： 工况 E 况 E 后得出的和如图（）所示： 图（）和的确定 （三）转斗油缸与摇臂和机架的铰链点 C 和 点 从力传动效果出发，显然使摇臂 样可以增大转 斗油缸的作用力臂，使攫取力相应的增加。但增加 ，必将减小铲斗与摇臂的转角比，造成铲斗转角难以满足各工矿的要求，并且使转斗油缸行程过长。因此初步设计取： 左上方， 180130并使工矿时摇臂与转斗油缸趋近垂直， 其高度不能影响司机视野。 2确定 转斗油缸与机架的铰链点 依据工矿举升到工矿 过程为平动，由工矿到工矿时为启动放平这两大要求来确定的。 当以上铰链点确定下来后，则铲斗在各工矿的 为铲斗油缸由工矿举升到或由放到工矿的过程中，转斗油缸的长度均分别保持不变，所以 C 和3C 和 4C 连线的垂直平分线的交点。 如图（）所示： 0141 （四） 举升平移性验证 在坐标图上画出第二工况和第三工况时的连杆图，如图（ 4示，把两个位置之间平分为 6份，每个位置画出连杆位置，画法如下： 1. 以第一工况的转斗油缸长度为半径，以转斗油缸与车架铰点为圆心画圆。 2. 以点为圆心，以长度为半径，画圆，圆与圆的交点即为点 C。 3. 由 和长度可以做出点的位置。 4. 以点位圆心，以长度为半径做圆，以 G 点为圆心，以 度 图（ 10）转斗油缸与车架铰点 为半径画圆 4，圆 3 与圆 4 交点即为点 F。 5. 根据铲斗的尺寸几何关系可画出铲斗的位置。量出铲斗斗底与水平面之间的夹角，看其与第二工况时的后倾角相差是否大于 010 。 6. 其他位置重复 1 图（ 4升平移性验证 （五）升油缸与动臂和机架的铰接点 的确定 举升油缸布置应本着工作力矩大、油缸稳定性好、构件互不干扰、整机稳定性好的原则来确定。综合考虑这些因素，一般动臂举升油缸都布置在前桥与前后车架的铰接点之间的狭窄空间里。 一般 H 点选在 线上方，并取 。 能取太大，它受到油缸行程的限制。 且望前桥方向靠是比较有利的，这样举升工作力臂大小变化比较小 。 考虑到联合铲装（边插入边举臂）工况的需要，在满足动臂举升油缸与车架铰接点最小离地间隙高度要求的前提下，另工况 时与趋于垂直。这是因为，铲斗开始从料堆中提升时阻力矩最大，这样设计，可以获得较大的初始 举升工作力矩。 点往前桥方向靠是比较有利的。这样做，可使动臂举升油缸在整个动臂举 升过程中，举升工作力臂的变化最小，即工作力矩变化不大，避免铲斗举升到最高位置时的举升力不足，因为此时工作力臂往往较小或最小。但是，采用底部铰接式油缸时，要使点前移比 较困难，它受前车桥的限制，支座布置也比较麻烦。为克服点前移的困难，可采取点上移和 H 点向 G 点方向前移的方法，使动臂举升油缸呈水平状态。 必须注意，油缸的行程不易太大，而且油缸的最小长度一定要规范，如果太短，将无法设计出满足行程要求的油缸来。考虑油缸的稳定性，初步设计时，可取油缸最大长度课最小长度之比为 。 最后确定的举升油缸与动臂和车架的铰接点 H 点和 M 点如图（ 4示： 图（ 4由图可得 ： 动臂举升油缸的最小安装距离为： 1430 动臂最大伸长为： 2300 动臂举升油缸行程为： 870（六）确定转斗油缸行程 由于装载机要求在最低位置举升到最高位置时的任意位置都能卸载，卸载角不能小于 045 。所以转斗油缸的行程必须满足。 把最低与最高位置之间分为 6 份，每个位置画出卸载角为 045 时的铲斗，根据连杆之间的长度和角度关系，可以得出任意位置的转斗油缸长度，其中最小值即为转斗油缸最小安装距