【正文】 由裝載機(jī)本身的制造裝配質(zhì)量以及發(fā)動機(jī)的冷卻水、燃料油、潤滑油、液壓系統(tǒng)油、隨車必備工具、駕駛員體重等因素引起的重力。裝載機(jī)靠行走將鏟斗插入料堆，鏟斗插入料堆的能力取決于裝載機(jī)的牽引力Fd，牽引力Fd受裝載機(jī)附著力的限制，故裝載機(jī)的自重力應(yīng)能使其驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生足夠的附著力，以滿足鏟斗插入料堆的需求。在插入料堆時，牽引力主要用來克服插入阻力和運(yùn)行阻力，即 Fd≥Fin+msgμ （51）式中 Fd—裝載機(jī)行走牽引力，N； Fin—鏟斗插入阻力，N； ms—裝載機(jī)整機(jī)質(zhì)量，kg； μ—滾動阻力系數(shù)。 Fd≤msgφ （52）式中 φ—附著系數(shù)裝載機(jī)牽引力受地面附著條件限制，所以牽引力的最大值應(yīng)不大于附著力，由于裝載機(jī)多為四輪驅(qū)動，從而將式(21)代入(22)式中，可求得裝載機(jī)自重力Gs為 Gs=msg≥Finφμ （53）其中的的系數(shù)通過查表圖可?。害?，φ=。經(jīng)多方參考本設(shè)計=18000N。綜合以上數(shù)據(jù)可得45000N。根據(jù)多方考慮可取自重=155000N。（2）裝載機(jī)額定載重量裝載機(jī)額定載重量是在保證裝載機(jī)必要的穩(wěn)定性能的前提下，它的最大載重能力。額定載重量。 ,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)為5000kg,。(3)裝載機(jī)鏟斗容量裝載機(jī)鏟斗容量分兩種：一種稱為額定容量，是指鏟斗四周均以1/2坡度堆積物料時，由物料坡面與鏟斗內(nèi)廓所形成的容積；另一種稱為平裝容量，指鏟斗的平裝容積。通常所說的鏟斗容量是指其額定容量。平裝容量Vs與額定容量Vr有如下關(guān)系,即 Vs= （54）額定容量與額定載重量有如下關(guān)系，即 Vr=mr/ρ （55）ρ—裝載物料密度，—額定載重量本設(shè)計應(yīng)該為5000kg，—鏟斗額定容量，kg。因為ρ通常去2000kg/, m3為國家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字。(4)最大插入力最大插入力是裝載機(jī)插入料堆時在鏟斗斗刃上產(chǎn)生的作用力，其值取決于牽引力，牽引力越大，插入力也越大。在平地勻速運(yùn)動下不考慮空氣阻力時，插入力大小等于牽引力減去滾動阻力。 Fimax=PmaxγVinGsμ (54)式中 Fimax—最大插入力，N； Pmax—發(fā)動機(jī)最大有效功率，W； Vin—插入速度，m/s； γ—傳動系統(tǒng)效率； Gs—裝載機(jī)自重力，N； μ—滾動阻力系數(shù)。 裝載機(jī)的最大插入阻力Fimax受附著力限制，所以要保證 Fimax≤Gs(φμ) (55)即，F(xiàn)imax≤66800N。對于鏟裝時停止運(yùn)動，用推壓油缸使鏟斗插入料堆的裝載機(jī)，插入力取決于推壓油缸的推力，但最大不超過裝載機(jī)與地面的靜摩擦力。鏟斗插入料堆時，單位長度斗刃上所產(chǎn)生的最大作用力，叫做單位斗刃插入力，也稱比切力。比切力是表示裝載機(jī)鏟斗插入料堆能力的指標(biāo)，比切力越大，鏟斗插入料堆的能力越強(qiáng)。(5)掘起力裝載機(jī)掘起力是指在下述條件下，鏟斗繞著某一規(guī)定鉸接點回轉(zhuǎn)時，作用在鏟斗切削刃后面100mm處的最大垂直向上的力(對于非直線型斗刃的鏟斗，指其斗刃最前面一點后100mm處的位置)。裝載機(jī)停在堅實的水平地面上；裝載機(jī)具有標(biāo)準(zhǔn)的使用質(zhì)量；鏟斗斗刃底部平行于地面，且與地平面距離的上下誤差不超過25mm。裝載機(jī)掘起力標(biāo)志著裝載機(jī)鏟斗繞規(guī)定點回轉(zhuǎn)時動臂舉升或鏟斗翻轉(zhuǎn)的能力。如果在舉升或轉(zhuǎn)斗過程中，引起裝載機(jī)后輪離開地面，則垂直作用在鏟斗上使裝載機(jī)后輪離開地面的力就是裝載機(jī)的掘起力。掘起力是由轉(zhuǎn)斗或動臂油缸提供的，根據(jù)裝載機(jī)的穩(wěn)定性計算，初步計算時，根據(jù)額定載重量按下式近似確定。 Fz=(～)mrg (56)計算得：轉(zhuǎn)斗或提升動臂時，單位長度斗刃上產(chǎn)生的最大掘起力叫做單位斗刃掘起力。(6)最大卸載高度和鏟斗最大舉升高度最大卸載高度是指動臂在最大舉升高度、鏟斗斗底與水平面成45176。角卸載時，其斗刃最低點距離地面的高度，露天裝載機(jī)的卸載高度可以根據(jù)配用車輛車廂高度確定，即 hmax=hv+?h (57)式中 hmax—最大卸載高度，mm； hv—配用車輛車廂高度，mm； ?h—考慮到作業(yè)時斗刃與車廂側(cè)板間保留必要的間隙，取?h=300～500mm。查取文獻(xiàn)，hv =2550mm，Δh=500mm計算得： hmax=3050mm。(7)鏟斗最大卸載高度時的卸載距離鏟斗最大卸載高度時的卸載距離，是指鏟斗在最大卸載高度時，鏟斗斗刃到裝載機(jī)本體最前面一點(包括輪胎和車架)之間的水平距離。這個距離小于鏟斗處于非最高位置卸載時的卸載距離，所以稱為最小卸載距離，要保證 L=b2+?b (58)式中 L—最小卸載距離，mm； b—配用車輛車廂寬度，mm； ?b—裝載機(jī)本體前緣與運(yùn)輸車輛間應(yīng)保留的距離，mm。查取文獻(xiàn)， 。b=1000mm，b=283mm計算得：L=1283mm 。(8)鏟斗的卸載角與后傾角鏟斗被舉升到最大高度卸載時，鏟斗底板與水平面間的夾角為卸載角。為了保證鏟斗在任何舉升高度都能卸凈物料，這就要保證在任何舉升高度時都滿足β45176。裝載機(jī)處于運(yùn)輸工況時，鏟斗底板與水平面間的夾角為后傾角。后傾角過小,不但影響鏟斗的裝滿程度，而且使鏟斗舉升初期物料向前撒落；后傾角太大，使鏟斗舉升后期向后撒落，易造成設(shè)備事故。取后傾角α=45176。，β=50176。(9)最小離地間隙裝載機(jī)最小離地間隙是通過性的一個指標(biāo)，它表示裝載機(jī)無碰撞的越過石塊、樹樁等障礙的能力。根據(jù)經(jīng)驗，取最小離地間隙為300mm。(10)軸距和輪距裝載機(jī)軸距是指前后橋中心線的距離。軸距的大小影響裝載機(jī)的縱向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)彎半徑和整機(jī)質(zhì)量。輪距是指兩側(cè)輪胎中線的距離，本次所設(shè)計的裝載機(jī)，前后橋采用相同的輪距及同類輪胎。輪距的大小影響裝載機(jī)的橫向穩(wěn)定性及轉(zhuǎn)彎半徑和單位長度斗刃上的插入能力。參考山特牌ZL50輪式裝載機(jī)，確定本次設(shè)計的裝載機(jī)的軸距為2760mm，輪距為2200mm。、下降、及鏟斗前傾時間確定動臂提升時間選8s；動臂下降時間選6s；鏟斗前傾時間選3s。裝載機(jī)的外形尺寸，可以根據(jù)舉升高度、卸載距離、輪距、軸距、算出整機(jī)的長、寬、高。表13外形尺寸名稱幾何尺寸車長總寬度車高軸距輪距最小離地間隙最大卸載高度7080mm2940mm3370mm2760mm2200mm300mm3050mm ZL50輪式裝載機(jī)的總體布置總體布置時應(yīng)該準(zhǔn)確選擇三個方向的布置基準(zhǔn)： 以通過后橋中心線的水平面為上下位置的基準(zhǔn)。以通過后橋中心線的垂直面為前后位置的基準(zhǔn)。以兩側(cè)車輪的對稱面為左右位置的基準(zhǔn)。(1)車架連接和傳動軸的的布置我所設(shè)計的ZL50輪式裝載機(jī)采用一般的鉸接式裝載機(jī)模型。故作出如下設(shè)計：鉸接銷布置在軸距的1/2處，此種布置轉(zhuǎn)彎半徑小；前后輪軌跡重合，減少了行駛阻力和轉(zhuǎn)彎阻力。連接前后車架的鉸接銷有上下兩個，車架的外部寬度受輪距限制，內(nèi)部寬度要求考慮安裝發(fā)動機(jī)和轉(zhuǎn)向油缸的位置，車架高度是根據(jù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求和支撐件尺寸要求而定.每個車架繞鉸接銷的相對轉(zhuǎn)角為35176。左右。傳動軸布置在裝載機(jī)的縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)，且保證水平布置使中間傳動軸的中點與車架的鉸接銷中心線重合。(2)發(fā)動機(jī)與傳動系統(tǒng)的布置發(fā)動機(jī)按縱向布置在裝載機(jī)的后部，以保證整機(jī)的穩(wěn)定性。發(fā)動機(jī)相對后橋的前后距離，可根據(jù)橋荷分配力進(jìn)行調(diào)整。(3)擺動橋的布置為了保證裝載機(jī)在凹凸不平的路面上行駛時，其左右輪都與地面接觸，而不懸空，采用了擺動橋結(jié)構(gòu)。根據(jù)經(jīng)驗，我選取了后橋擺動。(4)工作裝置的布置工作裝置布置在裝載機(jī)的前部。工作裝置的具體布置詳見第四章。(5)駕駛室的布置在鉸接式車架上，駕駛室布置一般有三種方案。 駕駛室布置在前車架的后部。駕駛員視野好，并與鏟斗的相對視角保持不變，鏟斗的對準(zhǔn)性容易控制，但駕駛員受到工作機(jī)構(gòu)傳來的沖擊較大，容易疲勞。 駕駛室布置在后車架的前部。駕駛員的視野不好，駕駛員與鏟斗的相對視角有變化，鏟斗的準(zhǔn)確性不易控制，但駕駛員受工作機(jī)構(gòu)傳來的沖擊小，不易疲勞。 駕駛室布置在后車架的前懸壁處。這種布置的形式，綜合了前兩種布置形式的有點，并克服其缺點。但轉(zhuǎn)向時鏟斗準(zhǔn)確性差，由于鏟取作業(yè)和卸載作業(yè)一般不在轉(zhuǎn)向時進(jìn)行，因此影響不大。綜合考慮，本次設(shè)計采用第三種布置方式。當(dāng)橋荷力分配確定為具體值后，才能進(jìn)行使用性能分析。裝載機(jī)在作業(yè)過程中，作用在鏟斗上的外載荷力變化范圍很大，使作用在前后橋上的橋荷力大小也發(fā)生了變化。為了滿足裝載機(jī)的通過性、牽引性和穩(wěn)定性的要求，前、后橋的載荷力必須在這個變化中合理分配。對于我所設(shè)計的輪式裝載機(jī),按照國家推薦橋荷力分配如下。空載時，前橋橋荷力占裝載機(jī)自重力的40%～45%，后橋橋荷力占裝載機(jī)自重力的60%～65%。滿載時，前橋橋荷力占裝載機(jī)自重力的75%～80%，后橋橋荷力占裝載機(jī)自重力的25%～20%。令Gs就是整機(jī)的自重力，l1為重心到前橋的水平距離，L為軸距?？蛰d時，靜止的裝載機(jī)受力如(12)圖所示，由力的平衡條件可求得橋荷力為 F1b=Gs(1l1L) (59) F2b=Gsl1L (510) 前后橋的橋荷之比 K0=F1bF2b=Ll1l1 其中，L=2760mm，l1=1623mm。 計算得：K0=。 根據(jù)推薦一般使K0=～，即滿足前、后橋橋荷力分配。 重載時，靜止的裝載機(jī)受力如圖（12）所示，此時橋荷力為 F1b‘=Gs1l1L+G1(1+lL) (511) F2b‘=Gsl1LG1lL (511) 重載時的橋荷力之比 K0‘=F1b‘F2b‘=GsLl1+G1(L+l)Gsl1G1l 其中，G1=50000N。 計算得：K0‘=。 根據(jù)推薦一般使K0‘=3～4，即滿足前、后橋橋荷力分配。 綜上所述，橋荷力分配滿足要求。 圖12 ZL50輪式裝載機(jī)的穩(wěn)定性計算 裝載機(jī)的穩(wěn)定性是指裝載機(jī)在行駛過程中，不發(fā)生傾翻和側(cè)滑的的能力。通用常穩(wěn)定比和穩(wěn)定度來評價裝載機(jī)的穩(wěn)定性。作用在裝載機(jī)上的外力，對裝載機(jī)可能產(chǎn)生兩種力矩：一種是使裝載機(jī)產(chǎn)生傾翻趨勢的力矩，稱為傾翻力矩M0；另一種是使裝載機(jī)趨于穩(wěn)定的力矩，稱為穩(wěn)定力矩Ms。穩(wěn)定力矩和傾翻力矩之比，稱為穩(wěn)定比，即 K=MsM0 (512)當(dāng)K1時，裝載機(jī)穩(wěn)定；當(dāng)K1時裝載機(jī)傾翻；當(dāng)K=1時，裝載機(jī)處于將要傾翻而未傾翻的臨界狀態(tài)。在一般情況下K=～。裝載機(jī)存在多種可能發(fā)生傾翻的工況，在此，對輪式裝載機(jī)滿載、動臂最大外伸，機(jī)器停在水平位置時的工況的受力圖如圖(31)所示。 圖13 穩(wěn)定系數(shù)計算圖示K=CL1Ql (513)式中 Q—鏟斗中物料的重量（額定載重量）； l—動臂最大外伸時，載荷中心離前軸的距離； C—裝載機(jī)的使用質(zhì)量； L1—裝載機(jī)的重心離前軸的距離。其中，Q=5000kg，L1=1630mm，C=16700kg，l=1680mm。計算得：