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ZL05装载机总体及其工作装置设计【5张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: ZL05装载机总体及其工作装置设计 cad图纸毕业论文 ZL05装载机工作装置

资源描述：

ZL05装载机总体及其工作装置设计

64页 12000字数+说明书+任务书+开题报告+5张CAD图纸【详情如下】

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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。

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

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 equip's 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 urn's 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 loader's 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 point's moving﹑velocity and acceleration.

Keywords the total calculation and analysis work equip the liquid presses system car connects

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51

7.3 六连杆装载机铲斗斗尖位移、速度、加速度的测量52

结论56

致谢57

参考文献58

第一章引言

1.1 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：

⑴以“GB3688.1—84”轮式装载机的基本系数的要求为设计依据。

⑵整机主要参数达到或超过我国同级别装载机水平。

⑶贯彻“三化”，方便生产，方便用户。

⑷力争降低制造成本。

1.2 主要部件结构形式

⑴变速箱：小四轮拖拉机变速箱。

⑵驱动桥：后桥驱动，小四轮拖拉机驱动桥。

⑶离合器：小四轮拖拉机主离合器。

⑷制动器：小四轮拖拉机制动器。

⑸工作装置：单板Z型反转四连杆机构，单摇臂、卧式动臂油缸。

⑹车架：铰接式车架，全部钢板式焊接。

⑺转向器：摆线转子式全液压转向器。

⑻轮胎：T.50—16。

1.3 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

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(km／h)：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结论

经过这三个月的集中努力，毕业设计已经接近尾声，至此我已经完成了所有的设计任务。在我做设计期间，主要经历了总体设计，可行性分析，计算，绘图和完成说明书等几个阶段。

由于设计的内容是第一次接触，所以开始着手时候不是很顺利，整个设计过程中有很多反复计算，如设计装载机工作装置的工作部分确定各个铰接点位置以及液压装置的计算过程中走了一些弯路。到目前为止对设计不是非常满意，我所学知识有限没能弄懂某些知识点，在设计过程中，很多新的东西都是边翻资料边作设计，对有些知识掌握的不透，还需要在以后的工作学习过程中多实践学习。同时在设计过程中有粗心大意的时候，造成了一些影响，望老师谅解。

同时，这次课程设计也有很多收获，其中最大收获就是我使用了ADAMS软件对所作装载机工作装置进行了运动仿真，同时测出了铲斗斗尖的位移﹑速度﹑加速度曲线，这可以与前面所进行的计算进行比较，检验了前面所作的工作，同时很好的学习了ADAMS软件。

致谢

此次毕业设计历时两个多月，在这次毕业设计时，从老师、同学中学到不少东西，既巩固了以前所学的各门基础课及专业课知识，并加深了对装载机的了解，并同时锻炼了自己独立思考解决问题的能力。在本次设计中，由于有大量的计算及较强的制图能力，为自己以后的工作打下良好的基础，另外也提高了自己外语水平。

由于本人所学程度和实际工作经验方向的限制，在这次设计仍然存在这样的或是那样的缺点问题，希望能得到老师和同学们的批评指正，在设计过程中，指导老师和其他老师对我给予了精心的指导和悉心帮助，在此对他们表示深深的致谢。

参考文献

1 刘慧斌，装载机工作装置优化设计方法的研究，硕士，浙江大学，2000.

2 吉林工业大学工程机械教研室.轮式装载机设计.北京：中国建筑工业出版社，1982.

3 李建成.矿山装载机设计.北京：机械工业出版社，1989.

4 高梦熊.地下装载机结构设计与使用.北京：北京冶金工业出版社，1987.

5 王国彪，杨力夫.装载机工作装置优化设计.北京：机械工业出版社，1996.

6 机械设计手册联合编写组.机械设计手册.北京：化学工业出版社，1982.

7 房斌，张文中，胡其颖.ZL05装载机.徐州：徐州工程机械集团公司，1997.

8 赵昱东.国外轮式装载机的新进展. 马鞍山：马鞍山矿研究院，2000.

9 刘巧伶.理论力学.吉林：吉林科学技术出版社，2001.

10 聂毓琴，孟广伟.材料力学.北京：机械工业出版社，2004.2.

11 秦荣荣，崔可维.机械原理.吉林：吉林科学技术出版社，2000.

12 谭庆昌等.机械设计.吉林：吉林科学技术出版社，2000.

13 张光裕，许纯心.工程机械底盘设计.北京：机械工业出版社，1988.

14 周复光.铲土运输机械设计.太原：太原重型机械学院，1986.

15 于骏一，邹青.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社，2004.

16 侯洪生.机械工程图学.北京：科学出版社，2001.

17 Kuijt-Evers, L.F.M.; Krause, F.; Vink, P. Aspects to improve cabin comfort of wheel loaders and excavators according to operators. Applied Ergonomics Volume: 34, Issue: 3, May, 2003：265－271.

18 张全根，高衡.装载机.北京：中国建筑工业出版社，1980.8.

19 马永辉等.工程机械液压系统设计计算.北京：机械工业出版社，1985.

20 西北建筑工程学院.土方工程机械.北京：中国建筑工业出版社，1980.

内容简介：: 长春理工大学光电信息学院学生毕业设计（论文）分院机电工程分院专业机械设计制造及其自动化班级学生姓名指导教师设计（论文）起止日期2013年 2月28日-6月17日教研室主任题目名称（包括主要技术参数）及要求：轮式装载机设计额定装载质量(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论文开题报告（设计方案论证）应包括以下几方面的内容：1、本课题研究的意义；2、调研（社会调查）情况总结；3、查阅文献资料情况（列出主要文献清单）；4、拟采取的研究路线；5、进度安排。1、本课题研究的意义：ZL系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。2、调研（社会调查）情况总结：为了更好的完成本设计，我查阅了大量有关资料，大量相关书籍，对顺利完成本设计起到了至关重要的作用。3、参考文献：1 刘慧斌，装载机工作装置优化设计方法的研究，硕士，浙江大学，2000.2 张光裕，许纯心. 工程机械底盘设计. 北京：机械工业出版社，1988. 3 李建成. 矿山装载机设计. 北京：机械工业出版社，1989.4 高梦熊. 地下装载机结构设计与使用.北京：北京冶金工业出版社，1987.5 王国彪，杨力夫. 装载机工作装置优化设计. 北京：机械工业出版社，1996.6 机械设计手册联合编写组.机械设计手册. 北京：化学工业出版社，1982.7 房斌，张文中，胡其颖. ZL05装载机. 徐州：徐州工程机械集团公司，1997.8 赵昱东. 国外轮式装载机的新进展. 马鞍山：马鞍山矿研究院，2000. 9 刘巧伶. 理论力学. 吉林：吉林科学技术出版社，2001.10 聂毓琴，孟广伟. 材料力学. 北京：机械工业出版社，2004.2.11 秦荣荣，崔可维. 机械原理. 吉林：吉林科学技术出版社，2000.12 谭庆昌等. 机械设计. 吉林：吉林科学技术出版社，2000.4.拟采取的研究路线：指导老师下达任务充分理解本课题要解决的问题查阅文件和素材（图书馆、上网）翻译英文资料（吉林省图书馆，长春市图书馆，达新校区图书馆）到长春第一机床厂参观撰写论文（吉林省图书馆，长春市图书馆，达新校区图书馆）CAD绘图指导教师审查修改、完善、定稿准备答辩。5、进度安排：2013.022013.03 调研，译文，开题报告2013.04.012013.04.15 总体布置及草图2013.04.152013.05.01 总体设计，总装图2013.05.012013.05.15 零部件设计，说明书2013.05.152013.06.01 绘图，论文2013.06.012013.06.20 修改，完善图纸、论文，准备答辩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。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Title the whole design of the loader ZL05AbstractLoader 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11.1 设计任务和基本要求11.2 主要部件结构形式11.3 主要技术参数1第二章总体设计32.1 基本结构原理图32.2 基本参数选取与确定32.3 发动机52.4 液压系统5第三章工作装置设计73.1 概述73.2 铲斗基本参数的确定73.3 动臂设计93.4 工作装置强度计算12第四章液压系统设计计算304.1 转向系统分析及计算304.2 转斗、动臂液压缸的选取334.3 液压系统评价40第五章车架设计415.1 前车架的设计415.2 后车架设计425.3 车架的连接425.4 车架设计评价42第六章工艺分析446.1 零件工艺性分析446.2 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467.1 在ADAMS中建立六连杆机构动力学仿真模型467.2 卸载高度的测量517.3 六连杆装载机铲斗斗尖位移、速度、加速度的测量52结论56致谢57参考文献58吉林大学本科毕业设计说明书第一章引言1.1 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）： 180061第二章总体设计2.1 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铲斗缸：HSGL0163/35E130r转向缸：HSGL0140/22E2801系统压力：P=12.5MPa第三章工作装置设计3.1 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3.2.1 Bg的确定Bg要大于装载机每边轮胎宽度510cm，则Bg=1374mm3.2.2 回转半径R0= 图3-1 铲斗基本参数简图VP /VH =1.2 VP=1.2VH=0.3m3 VH =0.25 m3B0=1346mm g=1.4 z =1.1k =0.12 b=0.35 1=100=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=303.2.3 铲斗斗容的计算图3-2 斗容计算图几何斗容对于有挡板的铲斗：VP=SB0a2b式中 B0=1346mm a=30mm b=595mmS=S梯形CDEB+SABG+ SGEF +S弧AGF=0.10+0.019+0.039=0.158m2VP =0.1581.346+0.0320.595=0.213m3额定斗容VH= VP +B0（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3.3.1 动臂长度和形状的确定由已知条件：Hsmax=1900mm lsmin=832mm =45HA=1300mm 作图如下：图3-3 动臂计算图动臂长度lD的确定=式中 =832mm =810mm =1900mm =1300mm=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.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=5703.4 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=8820N3.4.3 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L1L2h1h2cPxPzGD66021570270754008820450由=0，得+=0=（+） =（540020+8820660+450215） =23.32kN= =23.32 =23.14kN= =23.32=2.84kN由=0，得2=0=（） =（88204502840） =6430N由=0，得2=0=（） =（540023140） =14270N= = =15652N= = =19.9计算结果列表如下：表3-2节点XzPB14270N6430N15652N7C23140N2840N23320N19.9拉杆受力分析拉杆为二力构件，两端受等值拉力PD=PC=23320ND=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）表3-3L1L2h1h2DFPD25518027027071723320由=0，得（）（）=0= =23320 =22437N= =22437 =21456.6N= =22437 =6560N=23140N=2840N由=0，得=0= =21456.623140 =44596.6N由=0，得=0= =28406560 =9400N= = =45576.5N= = =12计算结果列表如下（单位mm，N）：表3-4节点xzPD2314028402332019.9E44596.6940045576.512F21456.665602243717动臂的受力分析取动臂为分离体，其受力如图所示：图3-7 动臂受力图由=0，得（）=0= = =73177.8N与所设方向相反= =73177.8 =68764.6N= =73177.8 =25028.3N由=0，得=0= =44596.668764.614270 =18438N由=0，得=0= =6430940025028.3 =9198.3N= = =20605.1N= = =26.5动臂受力列表如下（单位N，）：表3-5铰点xzPB142706430156527E44596.6940045576.512H68764.625028.373177.820A184389198.320605.126.53.4.4 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M01段N= =142706430 =8001NQ= =13452N=0=1522 =355.512段N= =142706430 =8850NQ= =142706430 =15.6N=355.5=5742.5 =1427057643042.5 =1086.723段N=（）（） =（1427068764.6）（643025028.3） =21715NQ=（）（） =28926N=8.5 =1086.78.525028.3 =1107.734段N= =6533.7NQ=（） =（184389198.3） =119542N=6568 =1824=30.8 =1541内力N、Q、M如下图所示：图3-9 动臂N图图3-10 动臂Q图图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 动臂截面计算图截面面积F F=bh=1.8h截面抗弯模量 =54h拉应力 =弯曲应力 =最大应力 =最大剪应力 =1.5安全系数 = =材料16Mn =32340N/cm2 =0.55=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图3-13 摇臂N、Q、M图内力计算DE段N= =23320 =10222.8NQ= =23320 =20960N= =2096042.5 =8.9kNmEF段N= =22437 =4281.2NQ= =22437 =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FF=2（8010908） =30.4cm2截面抗弯模量=（2801091216903）155 =258.58cm3拉应力 =弯曲应力 =最大应力 =最大剪应力 =1.5安全系数 = =材料A3 =30380N/cm2 =16709 N/cm2表3-6截面内力几何量应力（kN/cm2）N（kN）Q（kN）M()F(cm2)（cm3）I-I10.221830.4258.60.343.093.4310.88.82.8II-II4.3227.9530.4258.60.143.093.239.759.433.4.6 拉杆稳定与强度计算稳定计算材料 20钢外径 D=40mm内径 d=20mm长度 L=570mm截面积 F=9.42cm2惯性矩 J=11.78cm4惯性半径 i=1.118cm压杆柔度系数 =51对于20钢的柔度=60， =90，由于=51，故为短杆，不存在失稳问题。强度计算20钢的 =31200N/cm2拉应力 =2475.6 N/cm2安全系数n n=12.4第四章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。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： 1800载荷分布：空载：前桥 720 满载：前桥 1380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： =fG =0.111.3810009.8 =1.236103Nm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=通过作图法得出为0.125m所以 =9.89103实际转向油缸的行程=195mm转向油缸的选取初选系统压力8.2， =0.498D求大径D 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HSG012801转向器的选择）全偏转角所需流量（按大腔工作计算）Q= t=3液压缸容量 V= =则 Q=1.033考虑缸、阀泄漏，取容积效率=0.6则 =1.29）液压转向器排量L的确定=n=34.5q=取q=100选取转向器 BEE1100转向系统压力力臂 r=125mm转向阻力矩 =1236.4大腔压力 =6.22小腔压力 =8.2764.2 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：= G装载机使用质量铲斗在铲掘位置绕B点上翻时取=0=取=0=式中为铲斗自重，考虑到连杆机构铰点的摩擦损失=n铲斗液压缸数，故n=1.考虑连杆机构的摩擦损失系数，=1.25=325mm =385mm =265mm=425mm =483mm铲斗自重略，=0，数值因此而放大1.2倍.=1.21.25=3.41N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16，则D=得=35.38mm，取d=35mm得D=63mm选取转斗缸 HSGL01E1301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图4-3 油缸作用力的计算简图取=0=每次动臂液压缸受力为 =m=2 =1.25=0.705N动臂液压缸作用力 =2.53104N选择动臂油缸取系统压力为16，通比系数=1.46即 D=1.782则 2.17=得 =30mm D=54mm取 =28mm D=50mm选用动臂缸 HSGL01E1101行程 =465mm4.2.2 油泵的选取确定系统压力=15.84=18.75一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=16.确定系统流量=式中取 t=4S V=则 Q=456.52考虑泄漏及泵效率，取 =0.8 =0.91又取泵的额定转速为1500rpm得 q=25.1所以选取齿轮泵 CBG1025其参数为：排量 q=25.1 额定转速 n=1500rpm 压力 164.2.3 多路换向阀的选取型号 DLb15LTwGLGC额定压力 P=16额定流量 Q=634.2.4 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=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=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/sd=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/sd取标准值 d=12mm动臂油缸回油管取 v=2.5 m/sd取标准值 d=10mm4.2.5 液压系统输入功率计算=式中齿轮泵的容积效率齿轮泵的总效率 P系统压力 Q马达的输出流量所以 N输入=11.2103W4.3 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。第五章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5.2 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第七章工作装置仿真模型在ADAMS中的建立7.1 在ADAMS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，然后选择主工具箱中的Point Table按钮，将出现一对话框。单击对话框中Create 按钮，然后输入Point1的坐标X、Y、Z的数值，然后单击Apply按钮，那么Point1就建好了。用同样的方法依次建立Point1Point15, 最后单击OK按钮，point1point15就创建完毕了。修改名称，将鼠标放在point上，单击鼠标右键，即可出现与point有关的弹出式菜单，将鼠标至所选point的名上，自动弹出下一层菜单，选择其中的Rename选项。将point1point15依次改为A点N点。7.1.1.2 几何形体的建立(1) 铲斗几何形体的建立选择主工具箱里按钮，该形体叫做拔出形体（Extrusion），我们可以对形体的拔出端面（Profile）、长（Length）或拔出路径、拔出实体或薄壳（Closed/Open）、拔出方向（向前、对中、向后）进行选择。我们选择Closed并且Length中输入50。这样我们就定义了拔出形体是封闭的并且厚度是50mm。用鼠标左键点击O点，依次拾取H点、B点、C点、I点最后再次点击O点形成一个封闭曲线后，单击鼠标右键，结束拾取命令，同时铲斗的几何形体就建好了。铲斗的几何形体。将鼠标放置在已建好的铲斗模型上，点击鼠标右键出现弹出式菜单，将鼠标至Part1上自动弹出下一层菜单，选择Rename，将Part1改为ChanDou。(2) 动臂几何形体的建立选择主工具箱里按钮，将Thickness值改为50，Radius值改为30，依次拾取B点、J点、N点、A点、E点、L点、M点，那么动臂的几何形体模型就建好了，按照(1)中的Rename步骤，将新建的动臂几何形体模型Part2改名为DongBi。(3) 摇臂几何形体的建立按照(2)的形体建模过程，依次拾取D点、E点、F点,那么摇臂的几何形体模型就完成了，按照(1)中的Rename步骤，将新建的摇臂几何形体模型Part3改名为YaoBi。(4) 连杆几何形体模型的建立选择主工具箱中(Link)按钮，选中主工具箱中的Width和Depth两项，并且都输入50。然后用鼠标左键先点击C点，再点击D点。这就完成了对连杆几何形体模型的建立，按照(1)中的Rename步骤，将新建的连杆几何形体模型Link1改名为LianGan。(5) 转斗油缸几何形体模型的建立在此次设计中我们用两圆柱体之间施加一定的约束来完成转斗油缸和动臂油缸几何形体模型的建立。我们选择主工具箱中(Cylinder)按钮，选中Length和Radius并分别输入586、40，然后用鼠标左键先点击G点再点击F点，用同样的方法从E点到F点再建立一圆柱体(将Radius改为20)，按照(1)中的Rename步骤，将新建的转斗油缸几何形体模型先后建立的两个Part分别改名为ZhuanDouYouGang、ZDYGHuoSaiGan。(6) 动臂油缸几何形体模型的建立完全按照(5)的建模步骤在J点和K点之间建立动臂油缸几何形体模型，并且分别改名为DongBiYouGang、DBYGHuoSaiGan。通过(1)(6)几何形体模型的建立，我们就将装载机工作装置的几何模型在ADAMS中建立起来了，装载机工作装置的总体模型如图7-1所示：图7-1 装载机工作装置几何模型7.1.2 定义约束在整个模型中我们只需要施加两种约束，一种是铰接副，另一种是圆柱副。下面对两种约束的施加过程进行简单介绍：(1) 铰接副的施加在主工具箱中选择（Revolute）按钮，在Construction中选择2 Bod-1 Loc和Normal To Grid，在G点先用鼠标左键点击Grand，再点击ZhuanDouYouGang，然后点击G点，那么在G点就建立了地面与转斗油缸之间的铰接副。以同样的方法分别在A点、K点建立地面与动臂和地面与动臂油缸之间的铰接副；在F点建立转斗油缸活塞杆与摇臂之间的铰接副；在E点建立动臂与摇臂之间的铰接副；在J点建立动臂油缸活塞杆与动臂之间的铰接副；在D点建立摇臂与连杆之间的铰接副；在B点建立动臂与铲斗之间的铰接副；在C点建立连杆与铲斗之间的铰接副。我们分别在整个六杆机构模型中的G点、A点、K点、F点、E点、J点、D点、B点、C点总共施加了九个铰接副。(2) 圆柱副的施加在主工具箱中选择（Cylindrical）按钮，在Construction中选择2 Bod-1 Loc和Pick Feature，用鼠标左键先点击ZHUANDOUYOUGANG，再点击ZDYGHuoSaiGan，然后选择圆柱副的方向，我们选择的方向是由ZhuanDouYouGang.cm指向ZDYGHuoSaiGan.cm。然后用同样的方法建立DongBiYouGang与DBYGHuoSaiGan之间的圆柱副，方向是由DongBiYouGang.cm指向DBYGHuoSaiGan.cm。7.1.3 施加运动根据我们设计的目的和要求，我们需要对装载机工作装置中的动臂油缸和转斗油缸分别施加一定的运动，使其能够按照实际的工况来进行运动仿真，以便对该机构进行运动学分析，那么对两油缸运动的施加方法如下：(1) 在主工具箱里点击图标，Speed一栏中的数值不限，因为我们将在以后的模型调试过程中对其进行修改；(2) 点击动臂油缸与动臂油缸活塞杆之间的移动副，那么动臂油缸的运动就施加完成了；(3) 按照步骤(1)(2)的施加方法对转斗油缸进行运动施加。7.1.4 六连杆机构模型的调试我们所设计的模型要实现的仿真运动主要包括以下三个工况：(1) 装满物料后的收斗运动；(2) 铲斗的举升运动；(3) 卸料运动。所以我们需要对动臂油缸和转斗油缸所加的运动进行修改：首先，为实现工况(1)，我们需要对转斗油缸的运动进行修改，我们选择的是运用速度的Step函数来对转斗油缸的运动进行定义，函数的要求是在一定的时间内以近似实际工况的速度收斗，并且收斗角应不小于。修改过程如下：鼠标移至转斗油缸上右键，选择转斗油缸上已施加的运动(Motion)，并点击二级菜单中的Modify，就会出现Joint Motion对话框，在对话框中的Type一栏中选择Velocity，然后在Function一栏中输入已编写好的Step函数，并进行仿真测量。编写的具体的Step函数如下：step(time，0，0，0.2，-115)+step(time，0.9，0，1.1，115)。其次，为实现工况(2)，我们需要对动臂油缸的运动进行修改，我们选择的容然是Step函数，修改方法如工况(1)，编写的具体的Step函数如下：step(time，1.2，0，1.4，-122)+step(time，4.8，0，5.0，122)。然后，为实现工况(3)，我们需要再次对转斗油缸的运动进行修改，也就是在工况(1)的基础上再添加一段Step函数来完成工况(3)，修改方法如上，所再次添加的具体的Step函数如下：step(time，5，0，5.2，125)+ step(time，7.0，0，7.2，-125)。 7.2 卸载高度的测量卸载高度是指铲斗前倾卸载，铲斗斗底与水平面成时，铲斗切削刃距底面的垂直距离。我们在ADAMS中可以测量出铲斗斗尖在整个运动过程中方向的位移，从而得出该六连杆装载机工作装置的卸载高度。测量过程如下：首先，在主工具箱里点击图标，在铲斗的斗尖建立一Marker点；然后，将鼠标移至斗尖处右键，再将鼠标移至刚建立的Marker点上，点击弹出的二级菜单中的Measure，出现一对话框, 在对话框Characteristic一栏中我们选择位移测量选项（Translation displacement），Component一栏中我们选择方向，最后点击Apply、OK就完成了对铲斗斗尖方向上位移的测量。测量结果如图7-2所示：图7-2 铲斗斗尖方向上的位移曲线7.3 六连杆装载机铲斗斗尖位移、速度、加速度的测量我们通过测量六连杆装载机铲斗斗尖位移、速度、加速度的曲线，可以看出铲斗在工作过程中的运动平稳性、振动性、加速性等性能的优劣。7.3.1 六连杆装载机铲斗斗尖位移的测量在ADAMS中，我们可以直接测量装载机铲斗斗尖方向、方向、方向三个分量位移曲线，同时我们也可以测量铲斗斗尖在三个方向上的合位移曲线。测量方法如下：将鼠标移至铲斗斗尖处右键，再移至铲斗斗尖的Marker点上，选择弹出的二级菜单中的Measure，出现如图7-3所示的对话框：图7-3 Point Measure对话框在Characteristic一栏中选择的是要测量的量，可以测量位移、速度、加速度、力等等；在Component一栏是选择待测量量的方向，可以测量方向、方向、方向上的分量，也可以选择mag来测量总量的大小。我们先选择mag来测量铲斗斗尖的合位移曲线，然后对合位移曲线进行后处理，在合位移曲线的基础上添加、三个方向上的分量即可。具体的测量曲线如图7-4所示：图7-4 铲斗斗尖位移曲线图7.3.2 六连杆装载机铲斗斗尖速度测量六连杆装载机铲斗斗尖速度的测量与位移测量类似，只需要在图7-3 Point Measure对话框中

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