ZL15装载机总体及变速箱设计任务书（3轴及齿轮）【3张CAD图纸与说明书全套资料】
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3张CAD图纸与说明书全套资料
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河北建筑工程学院 毕业设计计算书指导老师：郭秀云 李长欢设计题目：ZL15装载机总体及变速箱设计（3轴及齿轮） 设计人：杨东胜设计项目计算与说明结果总体布置发动机与传动系的布置铰接点和转向油缸的布置摆动桥的布置工作装置的布置驾驶室的布置对轴荷的分配要求桥荷的分配计算验算轮胎载荷第4章 总体布置 总体布置就是使各部件间的性能协调和它们之间相互位置的正确布置，力求达到较好的整车性能。在设计中是通过绘制总布置草图来控制各总成的尺寸，位置和重量。总体布置的合理与否，直接影响整车的使用性能与技术经济指标，是总体布置的重要任务之一。因此，一定要认真对待。为布置各总成部件在整车上的相互位置和尺寸，必须先找出基准，然后将其逐一绘制在草图上。目前常用的基准可以这样选择：1. 以车架上缘面作为各零件上下位置的基准；2. 以装载机纵向基准面作为左右位置的基准；3. 以通过后桥中心线并与车架上缘面相垂直的平面作为前后布置的基准。首先把预选的轴距，轮距画在草图上,在进行各总成的具体布置。4.1估计各部件重量，并确定部件位置坐标 根据样机和统计数据的方法来估计各部件的重量，把前轴中心作为坐标原点，右面尺寸为正值，左面尺寸为负值，从而确定各部件位置坐标，其中工作装置应分别作出在运输位置和动臂在最大外伸位置时之重心位置与离轴中心线的距离。4.2各部件的布置4.2.1 发动机与传动系的布置发动机一般布置于装载机的后部，起着对前置铲斗中负荷的平衡作用，并增加了装载机的稳定性。发动机是外购产品，故主要尺寸均已知。根据桥荷分配来确定发动机的前后位置。发动机位置的确定要结合传动系各总成的结构连接方式与整机使用性能全面考虑。其中变速箱的位置有重要意义，因为变速箱要把动力传给前后桥，其前后位置要满足传动轴长度最短的原则，对于铰接式车架，还要使变速箱与前驱动桥间的传动轴两万向节对称与车架铰接接点的两侧，以保证等速传动。发动机，变矩器和变速箱的连接方式主要有三种方案： 1.发动机，变矩器和变速箱三者组成一个整体，其优点是：轴向尺寸短，便于轴距短的机器总体布置；三部件可组成一个总成一次安装，使总装工序简化，可减少部件间的油路管道，增加可靠性，但是这种布置方式箱体加工同心度要求较高，当其中一个部件损坏时，需整体吊出车体，修理费高，这种布置方式适应于小型轮式装载机。 2.变速箱独立布置，发动机与变矩器组成一体。 3.发动机独立布置，变速箱与变矩器组成一个整体。 以上两种布置方案的共同特征是：各总成独立支承便于修理，发动机的前后位置不受变速箱位置的影响，有利于整机重量的合理分配；另外，可根据不同的机型配置不同的变矩器与变速箱，零部件通用性强，有利于组织专业化生产。综上所述，该机选用“三合一”的布置。4.2.2铰接点的布置和转向油缸的布置 铰接式装载机前后车架铰接点的位置对整机性能，运行阻力，转向阻力和稳定性等均有显著影响。 目前，国内外大多数装载机的铰接点均布置在轴距中点，车辆行驶时，其前后轮的轨迹始终相同，因而： (1)减少运行阻力，其车辙的转弯半径最小，可通过窄小，难走的地段。 (2)前桥内外侧轮的转速和等于后桥内外侧轮的转速和，当双桥驱动时，前后轴间无转速差，减少了轮胎的磨损。 国内ZL系列转载机也有采用1/3布置，其优点： (1)便于装载机传动系的布置，容易满足双万向节等速条件，否则需要采取其他结构支撑措施。 (2)铰接点的位置靠近前轴，装载机前后部最外端（斗尖和发动机罩）的转向半径接近相等，可得较小转弯半径。 (3)装载机折腰时，前车家转角大于后车架转角，便于使铲斗均匀地把物料卸至货车厢内，并且司机有安全感，不易疲劳。 (4)铰接点愈靠近前桥，则折腰时前桥偏转角越大，并且愈易绕前桥中点转动，可减少转向阻力矩。但铰接点偏前，装载机折腰时，前后桥有转速差，产生循环功率。综上所述并参考同类型的机械，本机采用1/2布置。装载机的转向液压缸一般大型机采用两个，小型机采用一个，本机采用一个即可。转向油缸的布置应保证以下条件：1. 在转向过程中，各零件不受碰撞和干涉；2. 油缸要短，转向时管路变位小；3. 液压缸的摆角要尽量小，以减少转向力臂的变化。铰接式装载机的转向液压缸支点一般布置在后车架上，活塞杆与前车架相连，使油管短，管路变位小。4.2.3摆动桥的布置 为保证作业的稳定性，装载机一般不设置弹性悬挂装置，在不平路面行驶时，为使四轮都着地，以提高机器的稳定性，应设有摆动桥。本机把后桥设为摆动桥，固定在副车架上，副车架用纵向铰销与车架相连，因而后桥可绕纵向铰销摆动。如图最大摆角为12，用限位块限制。后桥摆动装载机作业时，驾驶员随车架一起摆动，因而易于体会铲斗刃口与水平面的倾角，可正确地进行水平铲掘工作。4.2.4工作装置的布置轮式装载机工作装置一般均布置在整机的前端，结合工作装置连杆机构的设计确定动臂与车架的铰接点位置满足动臂在最高位置时的卸载要求和动臂在最低位置时铲斗不受干涉的前提下，稳定性越好，动臂所需转角越小，便于机构设计和动臂液压缸的位置。在满足卸载要求的条件下，提高动臂与车架的铰点位置，以增加掘起力。在确定动臂与车架的铰点位置时，要考虑工作装置不妨碍司机视线和确保司机的作业安全。4.2.5驾驶室的布置 驾驶室的布置应使操纵用的传动机构简单，操作省力，方便，有以下两种方案：1. 驾驶室布置在前车架后端。 这种布置前方视野好，便于对准料堆和运输车辆的车厢，发动机的噪声和振动不易传给驾驶室，改善了驾驶员的操纵条件，但因驾驶员比较靠近工作装置，受冲击载荷大，且不够安全，同时由于发动机及传动部件均在后车架，使操纵用的传动机构复杂。2. 驾驶室布置在后车架前端。 这种布置前方视野良好，驾驶员能直接了解装载机的折腰程度，增加了安全感，如遇意外，在后车架的驾驶员也较安全，斗的对准度不及上一方案高，但其结构简单，视野良好，所以应用较多。本机采用第二种方案4.3平衡重计算桥荷分配是否合理直接影响装载机的很多使用性能，如牵引性，通过性和稳定性等，另外还会影响零部件尺寸选择和强度计算，也只有知道了轴荷分配的数据，才能正确的选择轮胎规格。4.3.1对轴荷的分配要求 1.保证驱动桥上有足够的附着重量，以获得所需的牵引力。轴荷分配不合理，则轴荷过大者因经常超负荷而损坏；轴荷过小者则轮胎易打滑，发挥不出牵引力。 2.应保证整机的稳定性。轴荷分配要兼顾到装载机在空载和满载时的纵向和横向稳定性。 3.应保证转向轻便。对铰接式装载机轴荷分配将影响车辆转向的运动轨迹。 4.应使每个轮胎的负荷能力充分得到应用，并使各个轮胎的寿命大体接近。 5.轮式装载机如果前桥轴荷过大，则纵向稳定差，后桥载荷过大，虽有利于纵向稳定性，但往往增加了机重，并使横向稳定性下降。 综上所述，对于铰接式装载机，要求空载时前桥轴荷占整机重量的4550%，满足同样纵向稳定性的前提下，轴距增加，即可减少后桥轴荷，这样既可减少配重，降低车重，而且可提高整机横向稳定性，有利于机器行驶的平稳性。4.3.2桥荷的分配计算 1.估计各部件的重量，列表计算各部件对前驱动桥的力矩值，见表4-1. 2.在总布置草图上标出各部件和附属设备的重心位置以及它们离轴中心的距离Xi，工作装置分别作出运输与动臂在最大外伸位置时之重心位置离轴中心的距离。 3.计算装载机在运输位置时重心距前轴距离，即可求得装载机在空载和满载时的前后桥轴荷。 装载机空载时重心距前轴距离L1用以下式子计算： L1 =Mi/G=5026.3/4500=1.12m式中： Mi 装载机在运行位置空载时，各部件重量（包括配重）对前驱动桥之矩的总和。 装载机空载时前后桥的轴荷用以下式子计算： G2=GL1/L G1=G-G2式中： G1 ，G2前，后桥轴荷 L轴距 G2 =（45001.12）/205010-3=2458kg G1=G-G2=4300-2458=2042kg G1/G=2042/4500=45.4%满载时：后桥桥荷W2=(M1-QL2)/L =(5026.3-10001.22)/2.02 =1559kg 前桥负荷W1=6000-1559=4441kg W1/(W+Q)=4441/6000=74%由上述计算可知满足桥荷分配要求。4.4验算轮胎载荷机重前轴负荷后轴负荷空载4.52.0422.458满载6.04.4411.559最大负荷 Qmax=4441/2=2220.5kg 本机所选轮胎为11.00-20型低压宽基轮胎，其承载能力为2945kg，故轮胎合适。（参考）表4-1各部件对前驱动桥的力矩值序号部件名称部件重量(kg)重心坐标（mm）重量矩1铲斗2001220-2442拉杆20590-2183摇臂80450-364动臂150210-31.55前桥600006转斗油缸5010552.57动臂油缸13029037.78前传动轴2040089前车架60049029410中间支撑2050510.111转向油缸509804912中
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