【正文】 化品種之一，挖掘裝載機在我國起步較晚，但發(fā)展較快，已有十余家企業(yè)生產(chǎn)這種裝載機。尤其近年來，由于應(yīng)用領(lǐng)域日漸擴火，挖掘裝 載機得到了不斷發(fā)展。此產(chǎn)品在國外應(yīng)用廣泛， 1990 年世界上挖掘裝載機銷售量達(dá) 48000～ 50000臺，可見挖掘裝載機占有相當(dāng)?shù)氖袌龇蓊~。 我國已開發(fā)、試制或生產(chǎn)挖掘裝載機的廠家及其型號有： (1)北京建筑機械廠及福建機器廠開發(fā)出 WZ2A、 WZ2B，北京建筑機械廠 1969年生產(chǎn) WZ2型挖掘裝載機 (又稱 DY4— 55型 )， 1980 年改進設(shè)計，試制了 WZ2A 型挖掘裝載機， 1981 年 10月通過鑒定。之后，在此基礎(chǔ)上又推出了 WZ2B 型挖掘裝載機，將 WZ2A 型又改進為現(xiàn)在生產(chǎn)的 WZ． 2C 型挖掘裝載機，反 鏟鏟斗標(biāo)準(zhǔn)斗容量 0． 2 m3。 (2)福州建筑機械廠 WZ25 型，反鏟鏟斗標(biāo)準(zhǔn)斗容量 0． 25 m3，裝載額定提升能力 19． 6kN，發(fā)動機功率 44． 1KW 整機質(zhì)量 6580Kg，1985 年通過部級鑒定。 (3)煙臺工程機械廠 ZLl5WJ 型，反鏟鏟斗標(biāo)準(zhǔn)斗容量 0． 14 m3 ，整機質(zhì)量 6400Kg， 1988 年通過省級鑒定。該廠近年還開發(fā)出 WZl6． 15E 型挖掘裝載機，以 zLl5 裝載機為基礎(chǔ)，額定裝載質(zhì)量 1500Kg，反鏟額定斗容 0． 14m3，整機操作質(zhì)量6250Kg o(4)柳州挖掘裝載機廠 (中外合資 )的、 WZ30． 25 型和 WZ30． 25A 型，裝載部分提升力、反鏟標(biāo)準(zhǔn)斗容分別為 25KN、 1． 0 m3； WZ45． 30 型，裝載部分提升力、反鏟標(biāo)準(zhǔn)斗容分別為 30KN、 1． 25 m3。 (5)山東臨沂裝載機廠的 ZWlO 型履帶式挖掘裝載機。(6)洛陽拖拉機工程機械公司的 DFII． 904WZ。 (7)山東廣饒液壓機械廠的 755Z／ W。 (8)柳州工程機械廠開發(fā)出 WZ25— 20。 (9)山西機床廠也與意大利合作組裝生產(chǎn) “ 兩頭忙”產(chǎn)品。 (10)徐州裝載機廠開發(fā)研制出 WZ25． 16 型挖掘裝載機，發(fā)動機功率為 50Kw，裝載斗容量 0． 8m3，反鏟斗容量 0． 25m3，裝載裝置最大掘起力≥ 25． 6KN。 與國外水平比較，我國的工程機械行業(yè)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，無論從產(chǎn)品質(zhì)量還是年生產(chǎn)總量比較，我國都落后于發(fā)達(dá)國家。 7．應(yīng)貫徹的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范： 本機在設(shè)計和制造中應(yīng)貫徹的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)有： 現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) (GB)。 國家有關(guān)部委標(biāo)準(zhǔn)。 國家工程機械標(biāo)準(zhǔn)。 8．設(shè)計和制造的標(biāo)準(zhǔn)化要求： 現(xiàn)行設(shè)計要求盡量提高零部件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化程度。設(shè)計所用零部件應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、外構(gòu)件，從而減少設(shè)計和制造的：工作量、縮短設(shè)計和制造周期，提高系統(tǒng)可維護程 度，有利于降低成本和加快產(chǎn)品改進更新步伐。 9．關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)建議： 本機采用八連桿機構(gòu)，故結(jié)構(gòu)復(fù)雜，須采用合理的布置方案才可行。但八桿機構(gòu)提高了該裝置的靈敏度，更易于實現(xiàn)裝載作業(yè)。 10．采用新原理、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝、新技術(shù)的建議： 本機采用前裝載后挖掘的雙重作業(yè)系統(tǒng)大大加大了機器的應(yīng)用范圍，同時采用了新型液壓系統(tǒng)，精簡了結(jié)構(gòu)，減小了整機尺寸。 11．為與外部系統(tǒng)協(xié)調(diào)所需的約束條件： 由于工程機械工作環(huán)境惡劣，故要求工作裝置的安全系數(shù)較高，同時對輪胎的要求也較高。為適應(yīng)用戶的多機種 要求，本機采用前裝載后挖掘的機構(gòu)，合理的布置使本機應(yīng)用范圍人火拓寬。 12．關(guān)于用戶的需求和本企業(yè)發(fā)展計劃的介紹： 本機結(jié)構(gòu)緊湊、便于維修、實現(xiàn)自動化可靠性高、使用方便經(jīng)濟。 目前，國內(nèi)本產(chǎn)品年產(chǎn) 300 臺左右，市場亟待開發(fā)。 13．關(guān)于成熟的技術(shù)結(jié)構(gòu)工藝等繼承的決定和建議： 與原來的技術(shù)資料相比繼承了以前的鏟斗形狀、大小、空間布置，回轉(zhuǎn)機構(gòu)的外形等。整機尺寸較以前稍有改進，增加了挖掘功能實現(xiàn)了一機多用。 14。關(guān)于產(chǎn)品成本的要求： 本機成本大約 100萬人民幣。 15。開發(fā)周期與 開發(fā)費用要求： 本機開發(fā)周期在 6個月以內(nèi)。 ABSTRACT A wheel loade is a kind of machine that it is used extent． above all， dig— loader is SO． This design is required by scociety, The type of machine is WZ4540． The production required of a wheel loader should beslightly greater than the production capability of the other critical units in the earth or material moving system． For example， if a hopper can handle 300 tons per hour loader capable of slightly more than 300 tons should be used． Required production should be carefully calculated SO the proper machine and bucket selections are made． When hauling loose granular material on a hard smooth operating surface． a 0． 45— 0． 55 minute basic cycle time is considered reasonable for caterpillar articulated loaders with a petent operator． this includes load， dump， four reversals of direction，full cycle of hydraulics and minimum travel． Material type ， pile height ， and other factors may improve or reduce production． and should be added to or subtracted from the basic cycle time when applicable． Add the haul and return times to the estimated basic cycle time to obtain total cycle time． 摘 要： 輪式裝載機是一種用途廣泛的施工機械，挖掘裝載機更是近幾年新型的一種工程機械。本次畢業(yè)設(shè)計正是應(yīng)社會需求而設(shè)計的一種型號的機型，型號為 WZ4540。 輪式裝載機所達(dá)到的裝載量應(yīng)當(dāng)比別的裝載機器所達(dá)到的鏟裝量稍微大一些。例如，如果一個機器可以一小時運載 300 噸物體，則如果用的裝載 機的裝載能力應(yīng)當(dāng)稍大于 300 噸。當(dāng)鏟斗在制造時所需的裝載量應(yīng)當(dāng)被精確計算出來。 當(dāng)在一個硬的操作表面拖運松的顆粒狀材料時，對一個裝載機來說， 0． 440． 55分鐘的基本循環(huán)周期是合情合理的。這個過程包括裝載、收斗、舉升、翻斗、下降等過程。物質(zhì)類型、堆積高度和別的因素也許可以提高或減少裝載量，并且應(yīng)當(dāng)在應(yīng)用時從基本循環(huán)周期被增加或減少。 鏟裝的材料類型、材料的堆積高度以及別的外在因素也許可以增加或減少基本循環(huán)時間。并且在實際的生產(chǎn)過程中也應(yīng)這樣計算。通過估計增加或減少的裝載拖運物和返回時間可以獲得總共的循環(huán) 時間。 第二部分： 挖掘裝載機工作裝置設(shè)計 第一章：整機概述 167。 1． 1 緒論 輪式裝載機是一種用途廣泛的施工機械，廣泛應(yīng)用于建筑公路鐵路水電港口礦山及國防工程中，對加快工程建設(shè)速度、減輕勞動強度、提高工程質(zhì)量、降低工程成本都發(fā)揮這重要作用。因此近幾年來無論在國內(nèi)還是國外裝載機品種和產(chǎn)量都得到了迅猛發(fā)展，已成為工程機械的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。 為適應(yīng)裝載機多功能作業(yè)要求，輪式裝載機已向一機功能方向發(fā)展。這主要靠主機加裝適合多種作業(yè)的組合式工作裝置完成。 80 年代國外裝載機和液壓挖掘機除了不斷 完善裝、挖功能外，正向一機多能方向發(fā)展。許多公司競相生產(chǎn)各式各樣的輔助機構(gòu)。這種機型使用范圍很廣，其產(chǎn)品受到用戶的普遍關(guān)注。 在通用拖拉機前端加裝載裝置，后部加挖掘裝置可改裝變形成前裝后挖拖拉機，亦稱挖掘裝載機，俗稱 “ 兩頭忙”。挖掘裝載機作為一種小型多功能工程和建筑機械，是挖掘、裝載兩用的工程機械。廣泛應(yīng)用于農(nóng)田水利建設(shè)、工業(yè)和民用建筑、市政建設(shè)及電力建設(shè)等，主要用于建筑工程、農(nóng)田水利的基槽、基坑、管溝等小型土方工程的開挖以及城市建設(shè)和工廠企業(yè)的裝載作業(yè)，是一種適應(yīng)性較強的現(xiàn)場施工機械。 隨著我國改革開放的不斷深入，經(jīng)濟建設(shè)的不斷加強，建筑、水利工程日益增多。目前我國又在計劃進行西部大開發(fā)，挖掘裝載機作為工程機械的一種主要類型，挖掘與運移土石方的主要機械設(shè)備，它的需求量迅速增長，對它的質(zhì)量以及性能也提出了更高的要求。雖然，我國的工程機械行業(yè)，如裝載機制造業(yè)等在不長的時間內(nèi)有了較快的發(fā)展，但是由于我國的工業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱以及工作中的缺點等原因行業(yè)的發(fā)展尚存在一系列的問題有待解決。其中一個嚴(yán)重問題是：大部分產(chǎn)品性能較為落后。解決了這一問題，才能滿足未來我國國民經(jīng)濟建設(shè)迅猛發(fā)展的需要。本次設(shè)計就是通 過對挖掘裝載機裝載工作裝置進行計算機輔助設(shè)計以及性能分析，來改善產(chǎn)品的性能， 工作裝置的性能分析過去多采用作圖分析和手工計算法，工作量繁重，精度較低。當(dāng)分析工況較多時，問題更為突出。為克服作圖分析和手工計算法的缺點，本次設(shè)計采用計算機輔助分析。性能分析即設(shè)計合理性分析。本次設(shè)計前面所進行的工作裝置 CAD設(shè)計是通過看資料、樣本，通過初步分析、計算而確定的初 始方案。接著應(yīng)考察各工作液壓缸作用力矩的均衡性，整機的穩(wěn) 定性，整機與地面的附著性、滿足結(jié)構(gòu)和布置的可能性等，以綜合比較初選方案，從而確定機構(gòu)參數(shù) (一般來說，從計算機輔助分析中發(fā)現(xiàn)不合理的現(xiàn)象都可究其原因，采取改進措施，使設(shè)計合理化。對以擬的各種初步方案可通過計算機輔助分析作進一步取舍及修正，以便確定較合理的方案 )。同時，通過性能分析能夠很清楚地了解到這個裝載裝置在各個位置或各種工況時的力和其它工作參數(shù)，有利于更有效地使用這種挖掘裝載機和使這種挖掘裝載機的工作效率得到最大限度地發(fā)揮。 考慮到挖掘裝載機 機兩用，可基本代替一臺挖掘機和一臺裝載機能實現(xiàn)的功能，更具有機動靈活性、不僅為國家和社會節(jié)約了資源、而且大大地降低了成本、經(jīng)濟效益無疑也能得到顯著提高 。我國在 “ 九五”期間在工程機械行業(yè)投資 13 萬億元人民幣，比 “ 八五”完成投資大 2倍，而且建筑業(yè)已逐步成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，這將刺激工程機械邁入新的經(jīng)濟增長期。今后十五年，國家將集中必要的力量，在水利、能源、交通、通信和重要原材料工業(yè)方面，建設(shè)一批大型工程。由于今后從事笨重施工體力勞動的人員日漸減少，機械化施工程度逐年提高，以往靠人海戰(zhàn)術(shù)及小型機械裝備的施工方式，將逐步被采用大批較先進的中大型工程機械的施工方式所替代。工程機械產(chǎn)品在今后 5 年、 10 年以至更長的時間，將具有更廣闊的市場。挖掘裝載機作為工程機械新型品種，市場開發(fā)具有很大潛力。通過本課題的研究，可以使其作業(yè)性能得到充分發(fā)揮，產(chǎn)品的成本大大降低，在國內(nèi)外的市場競爭中處于有利地位，無疑經(jīng)濟效益將顯著提高 167。 1． 2 國內(nèi)外本課題現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 作為裝載機多種作業(yè)化品種之一，挖掘裝載機在我國起步較晚，但發(fā)展較快，已有十余家企業(yè)生產(chǎn)這種裝載機。尤其近年來，由于應(yīng)用領(lǐng)域日漸擴大，挖掘裝載機得到了不斷發(fā)展。此產(chǎn)品在國外應(yīng)用廣泛， 1990 年世界上挖掘裝載機銷售量達(dá) 48000～ 50000臺，可見挖掘裝載機占有相當(dāng)?shù)氖袌龇蓊~。 1．挖掘裝載機的型式 根據(jù) GBl0186． 88《挖掘裝載機術(shù)語》，挖掘裝載機 (backhoe： loader)的型式定義為：一種機體前部裝有裝載裝置，機體后部裝有反鏟挖掘裝置的自行式機械。作為反鏟挖掘使用時，是通過鏟斗向機械方向運動進行地平面以下的挖掘。鏟斗在提升、回轉(zhuǎn)和卸料時，機體固定不動。作為裝載機使用時，通過機體向前運動，裝載斗進行裝載或挖掘，并可提升、運料和卸料。 2．國內(nèi)外基本情況 美國生產(chǎn)挖掘裝載機的公司主要有：凱斯 (case)、約翰迪爾 (Jhon Deere)、卡特彼勒 (caterpillar)、福特公司拖拉機分部 (Ford tractor operation)等。綜合四家公司的挖掘裝載機，共有二十余種型號。 (1)凱斯公司自稱其 Burlington 的工廠為 “ Backhoe Capital of the World” (世界挖掘裝載機的首都 )，該廠 1995 年獲得 IS09001 質(zhì)量認(rèn)證，其挖掘裝載機產(chǎn)量一直雄居世界第一位，自 1957 年至今己生產(chǎn)挖掘裝載機近 50萬臺。先后推出了 480E、 580F、 680K、 680t{、． 580[)、 580K、． 580L 等各種型號的挖掘裝載機；又于 1999 年將其整個挖掘裝載機系列產(chǎn)品進行了升級，提 高了發(fā)動機能力，新的 Super L 挖掘裝載機采用新型動力換檔變速器，有自動換檔和自動四輪制動功能。(2)約翰迪爾公司 70年代開始生產(chǎn)挖掘裝載機， 1982 年以后每年推出一種，目前共有7 種型號。發(fā)動機功率 46～ 78kW，整機質(zhì)量 5900～ 9900Kg。 (3)卡特彼勒公司 1 985年推出了 416 型，采用了 CAD 技術(shù)，把用戶的需要和建議進行修改設(shè)計。 1986 年開發(fā)出 426 型，國內(nèi)定貨 2020 臺。 1987 年推出了 428和 436 型。 1989 年又推出了 438 型。之后，又推出了 446 型。反鏟斗容范圍 0． 07～ 0． 4． 8m3，裝載額定提升能力 23． 3～38． 5kN，發(fā)動機功率 46～ 70． 8k W，整機質(zhì)量 6156～ 8781． Kg