ZL40装载机反转连杆机构工作装置的设计【全套CAD图纸+毕业答辩论文】

买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 目 录 一、 课程设计题目 、 铲斗设计 、 铲斗的构造 、 铲斗的断面形状和基本参数 、 斗容计算 、动 臂 设 计 、动臂长度 、动臂铰点的确定 、反转斗四连杆机构设计 、斗四连 杆设计 、运动学和动力学分析 、程序代码 、程序运行结果 、 、 转斗缸四连杆设计 、 心 得 体 会 、 参 考 文 献 文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 工 程 机 械 学 课 程 设 计 设计题目 ： 设 计 者 ： 赵 勇 学校名称：华东交 通大学 班 级： 04理工机设 2班 指导老师：吴国栋 1 装载机工作装置介绍 装载机的工作装置是由铲斗、升降动臂的液压缸、连杆机构组成，用以完成铲掘、装载作业。对中小型装买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 载机，一般还常配有可以更换的工作装置，以适应多种作业的需要。 装载机工作装置应满足如下要求： 要满足铲掘、装载的要求； 2 保证动臂在任何位置都能卸净铲斗中的物料； 3 工作装置结构简单，自重轻、受力合理、强度高； 保工作安全，视野良好，操作简单和维修方便。 原始的装载机工作装置如图 1 1 所示，铲斗与动臂固定，若转斗液压缸不动，当动臂提升时，铲斗和动臂一起绕着定点转动，斗的倾角随着动臂转角的增大而增大，使斗中物料撒落，为使物料不撒落，要求动臂举升时，铲斗应相对动臂向前倾，以补偿铲斗随动臂转动所引起的后倾，实现铲斗接近平移运动。这样的运动通常是由连杆机构来实现。 图 1 2 所示，为一个由机架、动臂拉杆和框架（斗）组成的工 作装置连杆机构，动臂和拉杆的一端与车架铰接，另一端则与框架铰接。斗和斗液压缸固定在框架上。动臂举升时，动臂与机架的夹角 改变，引起框架和动臂的夹角 改变，由于斗装在框架上，故斗相对于动臂产生了转动。动臂举升时，斗在空间的运动，可以为斗跟随动臂一起绕定 点转动的牵连运动和相对动臂转动的相对运动的合成。 若动臂转角（即斗的牵连运买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 动 ），通过连杆机构使框架（斗）相对于动臂转动 （斗的相对运动 ），则斗在空间的实际转角为： = + 若 - ， 则 0， 即 使 动 臂 在 举 升 时 ， 斗 在 空 间基本上无转角变化。 2 铲斗的设计 铲斗的介绍 铲 斗 是 铲 装 物 料 的 工 具 ， 它 的 斗 型 与 结 构 是 否 合 理 ， 直接影响装载机的生产率，在设计工作装置连杆之前，首先要确定铲斗的几何形状和尺寸，因为 它与连杆机构的设计有买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 密切的关系。 设计铲斗首先要具有合理的斗型，以减少切削和装料阻力，提高作业生产率，其次是在保证铲斗具有足够强度和刚度的前提下，尽量减少自重，同时 也应考虑到更换工作装置和修复易换零件（切削刃、斗点）的方便。 1. 普通铲斗的构造（图 2 1） 图 2 1 所示是一个焊接结构的铲斗，底板上的主切削刃 1和侧板上侧刀刃 2 均由耐磨材料制成；在铲斗上方有挡板 3把斗后壁加高，以防止斗举高时物料向后撒落。斗底上镶有耐磨材料制成的护壁 4，以保护斗底，并加强斗的刚度。 直线型刀刃适宜用于转载轻质和松散小颗粒物料，并可以利用刀刃作刮平、清理场地工作； V 形刀刃便 于插入料堆，有利于改善 作用装置的偏载，适宜于铲装较密实物料。由于其刀刃突出，影响卸载高度。 通常在设计铲斗时都采用带齿的铲斗，因为斗齿的作用是铲斗插入物料时，减少铲斗与物料的作用面积使插入力集中在斗齿上，破坏物料结构，因而带齿的斗具有较大的插入料堆的能力，适宜于装矿石和坚硬的物体，齿型的铲斗的选择使提高铲斗的寿命，使铲斗的插入力减小，如果齿变钝了易于更换和维修，设计时采用分体式铲斗。（如图 2 2） 铲斗的截面形状如图 2 2买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 所示，它的基本形状由一段圆弧、两段直线所焊接而成的基本的斗状圆弧的半径 r、张开角、后臂高 h、底臂 长 l 等四个参数决定的，圆弧半径大，物 料进入铲斗的流动性能好，有利于减少物料装入斗内的阻力，卸料快而干净，但圆弧半径过大，斗的张开角大，不易于装满，且铲斗外形高，影响驾驶员的视野。后臂过小则容易漏料，过大则增加铲斗的外形影响驾驶员的视野底臂长，则斗的插入料堆深度大，斗易于装满，但 铲 起力 由 于 力 臂的 增 加而 减 少 ， 底臂 长 度小 则铲起力大，且由于卸料时铲斗刃口降落的高度小，可以减少动臂举升高度，缩短作业时间。 铲斗的断面形状和基本参数的确定 斗的断面形状由圆弧半径 r、张开角、后臂高度 h、和底臂长 l 等四个参数决定。如图 2 3 所示， 圆弧 半 径 料进入铲斗的流动性越好，有利于减少物料装入斗内的阻力，卸载快而干净 ， 但 的开口大，不易装满，且买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 铲斗的外形较高，影响驾驶员观察铲斗刃的工作情况。 后壁高 h 和底壁长 h 是指斗上缘至圆弧与后壁切点的距离， h 过小则易漏料，过大则增加铲斗外形，影响驾驶员视线。 根据图 2 3 铲斗截面基本参数： 已知该工作机构的额定载重量 Q=4 t 由土壤的自然重度公式得 V = =4 0/ 20 =2 在应 用 中 采 用 平 装 斗 容 来 计 算 铲 斗 的 截 面 面 积 的 基本参数，铲斗的截面面积： 22 R 0 . 5 c o s s i n 0 . 5 (1 ) 2 1 8 0z k r c t g （ 2 1） 铲斗的几何容积 V=S B，则可以建立下式： 21 0 . 5 c o s s i n 0 . 5 (1 ) 2 1 8 0g z k c t g （ 2 2） 式中 V 平装斗容量图 2 4 所示阴影面积由设计给定； B 铲斗的净宽度； Q =4t V =2 g 铲斗斗底长度系数，g=； z 后斗壁长度，z=R； L z 后买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 斗壁长度，是指由后斗壁上缘至斗壁与斗底延长线相交点的距离； k 挡板高度系数， k=； L k 挡板高度； r 圆弧 半径系数， r =r /R； 斗底与后斗壁间的夹角 ,又称斗张开角； 1 挡板与后斗壁的夹角。 由式（ 2 2）可见，已知 V、 B，只要选定 g、 z、 k、r 等系数值和、 1 值，即可求得新铲斗的基本 R。为此，实测所选样机铲斗的下列数据 R,k,Lr,r, 1 和值，并分别计算出 g, z, k 和 r 值，带入（ 2 1）式，即可求得新铲斗的 回转半径 R，由基本参数 R，根据所选定的各系数值，即可求得新铲斗的其他参数值。 铲斗侧板切削刃，相对于斗底的倾交 0 =5 0 60 。 取0 =60。 根据已知条件取合适的值： 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 取 1=8 、 r =、 z =g =50把以上数据代入式 （ 2 2） 得铲斗的回转半径： 225 0 5 02 . 3 0 . 5 1 . 5 1 . 2 0 . 1 2 c o s 8 s i n 5 0 0 . 4 0 . 5 12 1 8 01 . 0 8Rc t 并由 R 得到以下数值： 铲斗的横截面面积 S = V / B=2 /2 ; 后 斗 臂 长 度 =1. 2 1 = m; 斗 底 长 度 1 . 5 1. 08 = 1. 6 2m; 挡 板 高 度 L k =0. 12 1. 08 =0 . 13m ; 铲 斗 圆 弧 半径 r = 1 0 m; 底 臂 长 l =1 5 1. 62=0 斗容的计算 根据确定的铲斗几何尺寸即可计算铲斗的容量。 何容量） V p : 铲斗的平装斗容分为装有当板和无挡板两种。我选用有挡板铲斗： （ 1）平装斗容 V b / 3 m 3 式中： S 铲斗横截面积等于 B 铲斗内侧宽度等于 2.5 m a 近似取 0. 10 8m b 铲 斗 刀 刃 与 挡 板 最 上 部 之 间 的 距 离 （ 如 图 2 5），又余弦定理得 b=1. 33 8m 所以 32 mV p 0 =60 1=8 r = z =g =50 R =1. 08 S =0. 8 1 . 08 m . 62m L k =0 . 13 m r=m l = =0. 8 B=2 . 5m b =1. 33 8m 2） 堆装容量买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 V H（额定斗容量） b 2 B/8 b 2 (a+c)/6 C 物料堆积高度 由于物料按 2： 1 的坡度角堆装，所以 c 近似等于 c=0. 73 0m 所以 斗铰点位置的确定 动 臂 与 斗 的连 接 铰 点 （ 简 称 下铰 点 ） 的 位 置 应 尽量使铲斗在铲掘位置时布置在靠近切削与地面。下铰点靠近铲斗切削刃，则转斗时力臂 l 小，有利于增加作用在刀刃上的铲起力。下铰点靠近地面，可减少在作业时，由插入阻力所引起的附加力矩 (p h,见图 2 6），此力矩将影响掘起力值。对装载轻质物料的铲斗，其下铰点允 许高一些，以增加回转半径 R，增加转斗时斗刃所扫过的料堆面积，从而提高铲斗物料的装满程度。下铰点距离斗底高度一般可取 h=（ 0 0 ） R。即： 下铰点距斗底高度 h=0. 11 1 =0 8 m。 三： 动臂的设计 动 臂 长 度 决 定 于 动 臂 与 机 架 的 铰 点 位 置 和 动 臂 与 铲 斗的铰点的位置。 动臂下铰点在动臂举升最高位置 A 1 由所需的最大卸载高度 Hm 相应的卸载距离 S 确定。动臂的下铰点在动臂下落时的位置 A 2 则应尽量靠近轮胎，以减少对倾覆轴的力臂，缩短整机总长，但应保证铲斗上翻时，斗与轮胎有一 定的间隙 。 动 臂 绕 定 轴 转 动 至 最 高 和 最 低 位 置 时 ， 要 求 其 下 铰 点 分别落在 A 1 和 A 2 位置上，则 A 1 和 A 2 两点必在同一圆弧上，故动臂与机架铰接点（简称动臂上 c=0 0 m h =0. 10 8m 铰点）应在 A 1 A 2连线的垂买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 直平分线上。上铰点在该 平分线上的具体位置由总体布置确定。上铰点 O 的位置将影响动臂转角和动臂的最大外伸距离。由图 3 1 可见， O 点靠后布置，可减少动臂转角（ # = A= C=; )a/d)c/d) b/d)$)i=0;i11;i+) j=0;j11;j+) B=K+ 1+B*B+A*B*( 7/18) ) /A*A+B*B*( 7/18) ) );/给 两个角赋值 *7/18)/A*A+B*B*7/18) ); $ (A*A+1*)/(2*A) ); $180/( ( A*A+B*(1) /(2*A*B) )*180/)A)C纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 )B 0)0)$80/0)C+= A+=C= ; 运行结果： a/d c/d b/d $ 文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资 料 述运行的结果根据以下四点来选择参数： 所要求的铲斗转角 铲斗在极限收斗位置时， a 杆和 d 杆的夹角 铲斗在动臂举升至最高位置时， a 杆和 d 杆的夹角 a 杆和 d 杆所夹 之锐角 10 使在地面铲掘位置时的 a 杆和 d 杆的夹角接近等于 选择 a/d=0.4;c/d= 89 ; 65 ; ;b/d= 斗 上 铰 点 的 位 置 参 考 同 类 型 机 器 在 连 杆 机 构 设 计 中 确定，它与斗下铰点的距离不宜过大，否则将增加斗连杆机构尺 寸 ， 使 结 构 布 置 困 难 。 根 据 同 类 型 机 器 的 连 杆 设 计 取a=450 则有： b=900c=684d=1139 6:载机参数 卸载高度 2800载距离 1000胎半径 750全 高 3170 长 6815转斗缸四连杆设计 转 斗 缸 四 连 杆 机 构 设 计 是 根 据 所 设 定 的 铲 斗 上 翻 角 和下翻角变化规律进行的。 铲 斗 上 翻 角 变 化 规 律 （ 要 求 ）， 动 臂 在 水 平 位 置 以 下 ，其上翻角的变化量 应为正值，在动臂最低位置提升至运输位置时其值可大些，以增大收斗角，减少运输时的撒料；动臂在上部位置，则希望小一些，以保持斗的平移性能；动臂由最 低 位 置 举 升 至 最 高 位 置 ， 斗 上 翻 角 变 化 量 要 求 15。当活塞杆收缩，动臂转至任意位置，要求卸载角 45。 翻角变化规律 。 动臂转角以斗平放在地面时的动臂位置为初始位置，其转角范围为，每隔 10作出动臂的转角值。 上翻角斗铰线转角以地面上时的收斗位置为初始位置。 a/d=0