ZL50装载机总体及工作装置设计（铲斗部分）【优秀机械毕业设计】【word+13张CAD图纸全套】

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ZL50装载机总体及工作装置设计任务书（铲斗）.doc

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轮式装载机计算说明书 .doc

任务书

ZL50装载机总体及工作装置设计（铲斗）

1、本毕业设计（论文）课题应达到的目的：

  本毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校期间所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神之最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创造的分析、解决技术问题。通过毕业设计，使学生掌握装载机的总体设计、工作装置设计、牵引计算等技术工作的实现方法，为今后步入工作岗位打下良好的基础。

2、本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：

(1)设计任务：

①总体设计：

A.总体方案及总体参数的确定；

B.结构型式选择及参数的确定；

C.牵引计算；

②工作装置设计（铲斗）：

A.连杆机构设计及铰点布置；

B.工作装置结构设计；

C.结构强度计算；

③工作装置液压系统原理图设计：

(2)技术参数：

 ①额定载重量：5T

 ②工作重量：≯16.5T

 ③最高车速：≮30km/h

 ④空载牵引力：10.5～13.2T

 ⑤爬坡能力：≮20°

 ⑥最大卸载高度：≮2.9m，最小卸载距离：≮1m

⑦掘起力：≮12T

(3)设计要求：

①主要任务：学生应在指导教师指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制机械与电气工程图纸或独立撰写一份毕业论文，并绘制有关图表。

②知识要求：学生在毕业设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。通过学习、研究与实践，使得理论认识深化、知识领域扩展、专业技能延伸。

③能力培养要求：学生应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。

④综合素质要求：通过毕业设计，学生应能树立正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工程设计中，应能树立正确的生产观点、经济观点与全局观点。

⑤设计成果要求：

1）凡给定的设计内容，包括说明书、计算书、图纸等必须完整，不得有未完成的部分，不应出现缺页、少图纸现象。

2）对设计的全部内容，包括设计计算、机械构造、工作原理、液压系统、整机布置等，均应有清晰的了解。对设计过程、设计步骤有明确的概念，能用图纸完整地表达机械结构与工艺要求，有比较熟练的认识图纸能力。对运输、安装、使用等亦应有一般了解。

3）说明书、计算书内容要精炼，表述要清楚，取材合理，取值合适 ，设计计算步骤正确，数字计算准确，各项说明要有依据，插图、表格及字迹均应工整、清楚、不得随意涂改。制图要符合机械制图标准，且清洁整齐。

4）对国内外装载机情况有一般的了解，对各种装载机有一定的分析、比较能力。

5）其它各项应符合本资料有关部分提出的要求。

3、对本毕业设计（论文）课题成果的要求（包括图表、实物等硬件要求）：

①计算说明书一份

内容包括：设计任务要求的选型论证、设计计算内容，毕业实习报告等。做到内容完整，论证充分（包括经济性论证），字迹清楚，插图和表格正规（分别进行统一编号）、准确，字数要求不少于2万字。查阅文献15篇以上，翻译机械类外文资料，译文字数不少于3000字；撰写中英文摘要；并引导学生应用计算机进行设计、计算与绘图。

②图纸一套（折合不少于3张0号图）

A.装载机总体布置图一张（0号）；

B.连杆机构运动图一张（2号）；

C.工作装置装配图一张（0号）；

D.工作装置液压系统原理图设计（2号）；

E.零件图数张；

F.求动臂长度过程图一张（2号）；

4、主要参考文献：

要求按国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》书写。

[I]同济大学主编. 铲土运输机械. 北京：中国建筑工业出版社，1987.

[II]吉林工业大学编. 轮式装载机设计. 北京：中国建筑工业出版社，1989.

[III]杨晋生主编. 铲土运输机械. 北京：机械工业出版社，1987.

[IV]同济大学主编. 工程机械底盘构造与设计. 北京：中国建筑工业出版社，1987.

[V]诸文农编. 底盘设计（上、下）. 北京：机械工业出版社.

[VI]许镇宇、邱宣怀主编. 机械零件. 北京：人民教育出版社.

[VII]机械零件课程设计.贵州：贵州人民出版社.

[Ⅷ]吉林工业大学主编. 工程机械液压与液力传动. 北京：机械工业出版社.

[Ⅸ]液压传动设计手册. 上海：上海科技出版社.

[Ⅹ]东北工学院编.机械零件设计手册. 北京：冶金工业出版社.

[Ⅺ]成大先主编. 机械设计手册. 北京：化学工业出版社，2004.

[Ⅻ]《机械工程标准手册》编委会编. 机械工程标准手册. 北京：中国标准出版社，2002.

[ⅩⅢ]黄宗益、薛瑞祺、阎以诵编著. 工程机械CAD. 上海：同济大学出版设，1990.

5、本毕业设计（论文）课题工作进度计划：

起 迄 日 期工   作   内   容

2013.2.25-2013.3.4

2013.3.5-2013.3.11

2013.3.12-2013.4.4

2013.4.5-2013.4.11

2013.4.12-2013.4.27

2013.4.28-2013.5.6

2013.5.7-2013.5.14

2013.5.15-2013.5.21

2013.5.22-2013.5.27

2013.5.28-2013.6.18

2013.6.19-2013.6.28

英文论文翻译（3000中文字以上）

毕业实习及熟悉整理资料并写开题报告

总体方案选择及总体设计

牵引计算

进行总体布置并绘制总体布置图

工作装置设计

绘制工装装配图

进行总体布置并绘制总体布置图

液压原理及典型零件设计

完善计算书、图纸，准备进行答辩

修改设计图、计算书，完善设计成果

摘要

Zl50装载机是我国轮式装载机系列中的中型产品，该机是一种较大型的以装卸散状物料为主的工程机械，广泛应用于矿山,基建,道路修筑,港口,货场,煤场等地进行装载,推土,铲挖,起重,牵引等作业。

   Zl50装载机属于ZL系列，采用轮式行走系，液力机械传动系，交接时车架，工作装置采用液压操纵，所以该机具有机动性好,转向灵活,生产率高,操纵轻便等优点，另外，该机后桥布置为摆动桥，增加了整机的稳定性，所以该机安全性好。

   Zl50装载机采用液力变矩器,动力换挡变速箱,四轮驱动,液压转向,嵌盘式制动器,铰接式车架的先进机构，具有牵引力大,操作方便,转弯半径小,作业效率高等优点。

设计步骤简单如下：1.对装载机的总体进行分析，确定总体参数；2.牵引计算，确定出各档及各档传动比；3.对装载机进行整体布置，并绘出总体布置图；4.工作装置的设计为重点，采用相似设计，以ZL20轮式装载机的铲斗为参考斗进行新的铲斗参数设计及选型；采用图解设计法对动臂,斗四连杆机构,斗油缸四连杆机构尺寸进行了优化设计，并着重对铲斗进行设计，其中包括铲斗外形尺寸,确定在装载机上的位置,强度验算。

关键词:轮式装载机,工作装置设计,铲斗设计    

Abstract

The loader ZL50 iswheel type and it is much bigger among the series made in our country.It is suitable for loading discharging materials and it applies for mine,capital conduction,road builing ,port,field,coalfield and carries loading ,pushing dust ,diging  rising weight.

The loader ZL50 is ZL series.It adopts whell type system, liquid engine driving system,ream meet vehcle type, working set of hydraulic pressure contolling.So it has good flexibility, turn agility high productivity,controlling handiness ets. Its back bridge ,so increases the stability of whole machine,and it has a good security.

Being quipped with advanced devices such as hydraulic torque conventer  power shift gearbox  four wheel driving,hydraulic chuck disk break and artallated frame .So the loader model ZL50 is featured with high pulling capacity,small turning radius.all of which make it possible for easy operation.thus resulting in the high efficiency of our product .

In my design,I adopt counter shaft power shift transmission’s construction is simple and maincenance is easy .the transmission has two forward and one reverse gear ,it can provide three speeds.

KEY WORDS: the  round  type  load  machine,  design  of  the  work  part,  shovel  design.

目录

第一章、前言………………………………………………………………………1

第二章、总体设计…………………………………………………………………3

2.1概述…………………………………………………………………3

2.2选择确定总体参数…………………………………………………3

2.3装载机底盘部件形式选择…………………………………………14

第三章、牵引计算…………………………………………………………………24

        3.1柴油机与编剧企联合工作特性……………………………………24

        3.2确定各档位和各档传动比…………………………………………32

        3.3运输工况的牵引特性曲线…………………………………………36

        3.4求出格挡最高车速分析该车的牵引特性…………………………40

第四章、工作装置设计……………………………………………………………42

        4.1设计要求……………………………………………………………42

        4.2铲斗的设计…………………………………………………………42

        4.3动臂设计……………………………………………………………45

        4.4连杆机构设计………………………………………………………46

        4.5动臂油缸铰点位置的确定…………………………………………51

        4.6动臂强度验算………………………………………………………51

第五章、工作装置液压系统设计…………………………………………………62

        5.1设计要求……………………………………………………………62

        5.2液压系统选择………………………………………………………62

        5.3液压泵系统的选择…………………………………………………63

        5.4液压系统压力………………………………………………………63

        5.5控制元件的形式和操纵……………………………………………64

        5.6执行元件的选择……………………………………………………65

        5.7油泵的选择…………………………………………………………70

第六章、总体布置…………………………………………………………………74

        6.1概述…………………………………………………………………74

        6.2估计各部件的重量，确定各部件位置……………………………74

        6.3求出平衡重…………………………………………………………78

        6.4进行桥荷的分配……………………………………………………79

        6.5验算轮胎载荷………………………………………………………81

第七章、毕业设计小结……………………………………………………………82

参考文献……………………………………………………………………………83

第1章 前言

ZL50轮式装载机现在在大型工程施工时候成为不可缺少的帮手。它作业迅速，功率高，被广泛运用在工地，厂房等各种大型场地。它加快了祖国建设的步伐，促进了生产力发展。

ZL50装载机普通采用的设计是分动装置、变矩器和变速箱“三合一”布置，变速箱采用定轴式动力换档变速箱，动力装置采用高速柴油机，驱动桥为一级减速主传动，轮边行星减速，且采用双桥驱动，采用钳盘式制动器；工作装置采用反转连杆机构；为了适应工作要求，适应生产需要，并尽量向ZL标准系列靠拢，在设计中将采用最先进的型式和技术。

ZL50装载机是中型土方机械，广泛应用于城市建设工地及货场、煤场、仓库等装载机及堆放松散物料的场所，并且可以用来完成轻度的挖掘及平整场地作业。

轮式装载机与其他工程机械一样，发展至今大致经历以下四个阶段：1）以满足减轻劳动为目的的机械驱动阶段。这一阶段的工程机械设备由于采用了液压传动，其工作效率大大提高。2）以提高设备生产率为目的的液压传动阶段。3）工程机械的电子控制阶段，由于电子控制技术的发展及应用，使工程机械的控制精度，作业效率得到更进一步的提高。4）进入21世纪以后，工程机械的发展进入第四阶段。“以人为本”和“人机与自然协调”的设计理念成为这一阶段的主导思想。环保，安全，舒适，等要求进一步得到重视，人性化设计得到了充分体现。因此在此次设计中应重点考虑以下几个方面的因素：

一、总体设计更人性化，科学化，节能化。主要表现为：1）提高机械安全性，采用FOPS,和ROPS驾

驶室，保证驾驶员的作业安全。2)提高驾驶员舒适性，合理设计座椅为操作者提供舒适而稳定的坐姿，驾驶室空间尽可能大，为驾驶员提供舒适的活动空间。3)提高机器的节能环保性。合理设计发动机及发动机罩等薄板件，控制噪音。以现代设计方法确定工作载荷，液压设计应减少流量及压力损失。制动机工作回路设计中建立能源回收系统，重视润滑减少磨损，合理选择轮胎且保持轮胎气压，提高燃油经济性。改进结构提高工作效率。4）提高机器稳定性，嫁妆形式稳定装置，改进隔震装置。

二、工作装置设计更加合理。1)工作装置优化。完善铲斗在上，下极限位置的后倾角相差值，运输位置后倾角，最大卸载高度后倾角及工作过程中斗口与地面的夹角。2）铰点分布合理。综合考虑各种因素对工作装置进行运动学和动力学分析，通过各种方案的反复比较，得出理想的铰点布置方案。3）铲斗优化：合理选用主刀板及斗齿材料，提高耐磨性。优化减磨盒结构以提高耐磨性。铲斗的各出焊缝充分考虑整体强度和焊缝连续性以及良好的焊接工艺性。

ZL50装载机属于ZL系列，采用轮式行走系，液力机械传动系，铰接式车架，工作装置采用液压操纵。所以该机具有机动性好、转向灵活、生产率高、操纵轻便等优点，另外，该机后桥布置为摆动桥，增加了整机的稳定性，所以该机的安全性好。

第2章 总体设计

2.1 概述

总体设计指导机构设计和部件设计的进行，一般由主任工程师（或总工程师）主持进行。总体设计就是从其主要用途、作业条件及生产等情况出发，合理选择机型、性能参数、整机尺寸及各总成的结构型式，并进行合理的布置。

装载机是由许多总成和零部件组成的一个整体，所以装载机的性能不仅取决于每个总成、零部件的好坏，而更主要的取决于各总成的相互协调，即总体设计是机械设计中极为关键的环节，它是对所设计的机械的总的设想，总体设计的成败，关系到整部机械的经济技术指标，直接决定了机械设计的成败。

在接受设计任务以后，应进行深入细致的调查研究，收集国内外同类机械的有关资料，了解当前国内外装载机的使用、生产、设计和科研情况，并进行分析和比较，制定总的设计原则，设计原则应当保证所设计机型符号有关的方针、政策，在满足使用要求的基础上，力求结构合理、技术先进、经济性好、寿命长。

总的设计原则：

1.遵守“三化”：零件标准化、产品系列化、部件通用化。

2.采用“四新”：新技术、新结构、新材料、新工艺。

3.满足“三好”：好制造、好使用、好维修。

2.2选择确定总体参数

装载机的总体设计中有计算法、类比法及综合运用计算和类比等三种设计方法，限于我们的条件，我们的设计采用计算法和类比法综合运用的方法。

    总体参数的确定包括以下内容：

①额定载重量：5T

②工作重量：≯16.5T

③最高车速：≮30km/h

④空载牵引力：10.5～13.2T

⑤爬坡能力：≮20°

⑥最大卸载高度：≮2.9m，最大卸载距离：≮1m

⑦掘起力：≮12T

2.2.1 确定轴距和轮距

轴距和轮距是总体设计中的重要参数，它的大小直接影响装载机很多使用性能，，一般是参考同类机械初选，并通过绘制总布置草图加以确定。

（1）轴距——它的改变会影响以下几方面的整车性能。

A．轴距会影响前后桥的轴荷分配，当各总成（除后桥外）相对前轴的前后位置不变时，轴距的变化会使前后轴上的载荷发生变化，如图（2-1a）所示，后桥轴荷Z2=GL1/L，如保持整车重心位置G不变，不增大轴距L，后桥轴荷Z2必减少，反之则增大，因此改变轴距可调整轴荷分配。

     B.轴距会影响装载机的纵向稳定性。轴距增大，有利于提高整车的纵向稳定性。如图2-1b所示，取临界平

衡状态，GL1=Ql,如果保持前后桥轴荷不变，则增大轴距L2值，必增大L1值，即增加抗装载机绕前轴倾翻

的力矩（GL1）。轴距增加还可以减少装载机在行驶中之前后颠覆，提高行驶平稳性，减少司机疲劳。

C.轴距会影响最小转弯半径，轴距最大，最小转弯半径Rmin增加。

D 轴距会影响装载机自重。轴距增大，车架，传动轴等零件响应加长，`装载机自重必然增加。

此外，轴距的改变，还会影响车架受力和整机的通过性。在设计中应使轴距少一些。

2.轮距对整机的影响

(1)轮距——现代装载机前后轮胎大多采用同一规格，其轮距也相同。

（2）轮距增加，可提高整机横向稳定性，但最小转弯半径将增加，影响机动性。轮距的大小受铲斗宽度和交通运输的限制，当采用偏转车轮转向方式时，尚需考虑车架与车轮最大偏转时之必要间隙。除采用滑移转向方式的装载机外，设计中应尽可能减少轮距，它主要受动力传动系结构布置所限制。

参考文献

[I]同济大学主编. 铲土运输机械. 北京：中国建筑工业出版社，1987.

[II]吉林工业大学编. 轮式装载机设计. 北京：中国建筑工业出版社，1989.

[III]杨晋生主编. 铲土运输机械. 北京：机械工业出版社，1987.

[IV]同济大学主编. 工程机械底盘构造与设计. 北京：中国建筑工业出版社，1987.

[V]诸文农编. 底盘设计（上、下）. 北京：机械工业出版社.

[VI]许镇宇、邱宣怀主编. 机械零件. 北京：人民教育出版社.

[VII]机械零件课程设计.贵州：贵州人民出版社.

[Ⅷ]吉林工业大学主编. 工程机械液压与液力传动. 北京：机械工业出版社.

[Ⅸ]液压传动设计手册. 上海：上海科技出版社.

[Ⅹ]东北工学院编.机械零件设计手册. 北京：冶金工业出版社.

[Ⅺ]成大先主编. 机械设计手册. 北京：化学工业出版社，2004.

[Ⅻ]《机械工程标准手册》编委会编. 机械工程标准手册. 北京：中国标准出版社，2002.