【正文】 wheel loader is used to load bulk primarily project mechanical device. Because the wheel loader daytoday work undereachkindofplexoperating mode, this requestwheelloaderhasthegoodpatibilityandthereliability. Eachkindofdesignvariableofworkingdeviceaffectstheloaderperformancedirectly. Therefore the strict request should be set to the wheel loader , dynamics, the simulation optimization as well as the finite elementof working device are all researched. Then, the loader work efficiency can beenhanced, and has the vital significance to the wheel ,following several aspects to study:Firstly, we carry on the analysis to the working device kinematics, graspingworking device design method, has laid the rationale for six link ,dynamics analysis of the working device canbe carried on. And typical operating mode constraint condition and putation of load can be researched. In order to carry out th e finite element analysisof lift arm, a lot of bases can be provided. At l ast, lift arm of ZL50 loaderis carried on the finite element analysis and is also optimized. Key words: ZL30loadm achine stirarm 。裝載機(jī)廣泛 應(yīng)用于房屋建筑、公路 建設(shè)、水利工程、國防建 設(shè)和工礦運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)。 主要技術(shù)參數(shù) 進(jìn) 度 及 完 成 日 期 鏟斗 動(dòng)臂長度 動(dòng)臂與車體動(dòng)臂舉升剛等的鉸接位置 2009330~2009410 完成 3000 字的外語翻譯 2009410~2009425 完成裝載機(jī)總體方案設(shè)計(jì)，并且選擇出最佳方案 2009425~2009515 完成裝載機(jī)工作裝置總體設(shè)計(jì) 2009515~2009520 完成裝載機(jī)主要部件數(shù)據(jù)的計(jì)算 2009520~2009530 完成裝載機(jī) CAD 圖及其各部件圖 200961 ~2009610 完成設(shè)計(jì)論文 2009610~2009617 對 CAD 圖及論文進(jìn)行修改完善 2009617~2009618 打印圖紙及論文 教學(xué)院長簽字 日 期 教研室主任簽字 日 期 指導(dǎo)教師簽字 日 期 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 摘 要 輪式裝載機(jī)是用于裝載散料為主的工程機(jī)械設(shè)備，由于輪式裝載機(jī)經(jīng)常工作在各種復(fù)雜的工況下，這就要求輪式裝載機(jī)具有良好的適應(yīng)性和可靠性，尤其是工作裝置的各種設(shè)計(jì)參數(shù)直接影響裝載機(jī)的整機(jī)性能，因此對輪式裝載機(jī)的設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)格的要求。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套CAD圖紙) 36396305 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 任務(wù)書 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級 機(jī)械 051 姓名 下發(fā)日期 2009310 題目 專題 ZL30 裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì) ZL30 裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì) 主 要 內(nèi) 容 及 要 求 工作裝置是完成裝卸作業(yè)并帶液壓缸的空間多桿機(jī)構(gòu)，是組成裝載機(jī)的關(guān)鍵部件之一，其設(shè)計(jì)水平高低直接影響裝載機(jī)性能的好壞，進(jìn)而影響整機(jī)的工作 效率與 經(jīng)濟(jì)指 標(biāo)。本課題對輪式裝載機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)進(jìn)行深入的研究，以提高裝載機(jī)作業(yè)效率，對輪式裝載機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì)具有特別重要的意義。作為一種通用工程機(jī)械，它對減輕繁重的體力勞動(dòng)，保證工程質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率來說起著不可替代的作用川。op timal de sign。 第 1 章 前 言…………………………………………………………1 裝載機(jī)簡介…………………………………………………………………1 國外發(fā)展?fàn)顩r………………………………………………………………2 國內(nèi)發(fā)展概況………………………………………………………………4 第 2 章 方案選擇………………………………………………………5 裝載機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)……………………………………………………5 裝載機(jī)工作裝置簡介………………………………………………………6 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)類型……………………………………………………7 對工作裝置的設(shè)計(jì)要求……………………………………………………9 裝載機(jī)的典型作業(yè)工況……………………………………………………9 本課題的性能參數(shù)…………………………………………………………11 第 3 章 ZL30 裝載機(jī)工作裝置六桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)………………12 工作裝置六桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)變量的選擇……………………………12 工作裝置六桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)的定………………………………13 六桿機(jī)構(gòu)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)約束條件的確定……………………………13 III青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 4 章 工作裝置鏟斗設(shè)計(jì)……………………………………………17 鏟斗的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………17 斗齒的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………18 第 5 章 裝載機(jī)工作裝置連桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………19 確定動(dòng)臂長度、形狀與車架的鉸接位置…………………………………19 動(dòng)臂形狀的選擇……………………………………………………………21 確定動(dòng)臂油缸鉸接位置……………………………………………………21 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………22第 6 章 工作裝置的靜力學(xué)計(jì)算………………………………………27 外載荷的確定原則…………………………………………………………27 外載荷的計(jì)算………………………………………………………………27 結(jié) 論……………………………………………………………………30 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………….31 致 謝……………………………………………………………………32 附件 1……………………………………………………………………33 附件 2……………………………………………………………………44 IV青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 V 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 裝載機(jī)簡介 第1章 前 言 裝載機(jī)是 一種作業(yè)效率高，用途廣泛的工程機(jī)械，它可以用來鏟裝、搬運(yùn)、卸載、平整散裝物料,也可以對巖石、硬土等進(jìn)行輕度的鏟掘工作。 所示 ZL30C 裝載機(jī) 裝載機(jī)按行走裝置不同可分為輪胎式和履帶式兩種。 按傳動(dòng)形式不同可分為機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和電傳動(dòng)四種。 按轉(zhuǎn)向方式不同可分為整體式和鉸接式。特別是近十年來，輪式裝載機(jī)的技術(shù)發(fā)展更快，以其機(jī)動(dòng)性為例，據(jù)1985 年報(bào)導(dǎo)，輪式裝載機(jī)行駛速度可達(dá)36km/h，而1987 年，德國澤特麥伊(Zettelmeyer)公司SuperZI_601 輪式裝載機(jī)的行駛速度已經(jīng)提高到60km/h。21 世紀(jì)將會(huì)有效率更高、造價(jià)更低、維修更方便、舒適性更好的自動(dòng)化、智能化輪式裝載機(jī)推向市場。21 世紀(jì)將會(huì)有效率更高、造價(jià)更低、維修更方便、舒適性更好的自動(dòng)化、智能化輪式裝載機(jī)推向市場。大力提高產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和技術(shù)水平。國外著名大公司逐步實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進(jìn)程,形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。 （2）多用途、微型化 為了全方位地滿足不同用戶的需求,國外工程機(jī)械在朝著系列化、特大型化方向發(fā)展的同時(shí),已進(jìn)入多用途、微型化發(fā)展階段。另一方面,為了盡可能地用機(jī)器作業(yè)替 代人力勞動(dòng),提高生產(chǎn)效率,適應(yīng)城市狹窄施工場所以及在貨棧、碼頭、倉庫、艙位、農(nóng)舍、建筑物層內(nèi)和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求,小型及微型工程機(jī)械有 了用武之地,并得到了較快的發(fā)展。目前,卡特3青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 彼勒公司生產(chǎn)功率為15～10 150kW 的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。鏟斗直接與物料接觸，是裝、運(yùn)、卸的工具，工作時(shí)，它被推壓插入料堆鏟取物料，工作條件惡劣，要承受很大的沖擊力和劇烈的磨損，因此，鏟斗的設(shè)計(jì)質(zhì)量對裝載機(jī)的作業(yè)能力有較大影響。 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)快速持續(xù)增長，能源問題日漸突出。然而我國煤礦井下裝載除了具備綜采設(shè) 備的大型礦井采用采煤機(jī)裝載外，其它類型煤礦尤其是小型煤礦的裝載主要依靠 人工裝載，人工裝載勞動(dòng)強(qiáng)度很大，工作效率極低，作業(yè)安全性極差。 4青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第2章 方案選擇 裝載機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù) 裝載機(jī)總體參數(shù)的選擇就是對裝載機(jī)主要性能提出總體的要求，作為整機(jī)和總戍部件設(shè)計(jì)的依據(jù)。 在設(shè)計(jì)反轉(zhuǎn)六連桿工作機(jī)構(gòu)時(shí)，要注意的是，一定要保證機(jī)構(gòu)在各種工況的各個(gè)位置都能正常工作，不得出現(xiàn)“死點(diǎn)”、“自鎖”和“機(jī)構(gòu)撕裂”等機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)被破壞的現(xiàn)象。 （1）最大卸載高度 指動(dòng)臂在最大舉升高度，鏟斗斗底與水平面成45 度角卸載時(shí)，其斗刃最低點(diǎn)距離地面的高度。 （4）后傾角 裝載機(jī)處于運(yùn)輸工況時(shí)，鏟斗底板與水平面間的夾角β。鏟斗舉升過程中允許后傾角在15 度內(nèi)變動(dòng)。為了保證鏟斗的設(shè)計(jì)質(zhì)量，首先應(yīng)當(dāng)合理的確定鏟斗的結(jié)構(gòu)及幾何形狀，以降低鏟斗插入物料的阻力。由于前車架、動(dòng)臂和搖臂在加工過程中都有大型組焊工裝和鏜銑工裝以保證其加工精度，因此優(yōu)化只集中在鏟斗和翻斗液壓缸上，由于鏟斗上部與搖臂外形的空間非常緊張，因此鏟斗的夾角必須減少以讓出空間。 反轉(zhuǎn)六連桿工作裝置 （2）轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) 此機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)斗油缸與鏟斗和搖臂直接連接，該工作機(jī)構(gòu)由兩個(gè)平行四桿機(jī)構(gòu)組成，它可使鏟斗具有很好的平動(dòng)性能。為了增大掘起力，需要增大掘起力，需要提高液壓系統(tǒng)壓力或加大轉(zhuǎn)斗油缸直徑，這樣質(zhì)量會(huì)增大。 圖 22 a 八桿工作裝置 b 八桿工作裝置 （5）正轉(zhuǎn)四連桿 這是多種連桿機(jī)構(gòu)中較為簡單的一種，但是它的主要缺點(diǎn)就是8青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 轉(zhuǎn)斗的油缸小腔進(jìn)油，油缸輸出力較小；又因連桿系統(tǒng)倍力系數(shù)難以設(shè)計(jì)出較大值，所以轉(zhuǎn)斗油缸活塞行程較大，油缸尺寸較??；此外，在卸載時(shí)活塞桿易于斗底相撞，所以卸載角減小。 （2） 平移性 動(dòng)臂提升過程中，鏟斗保持平移運(yùn)動(dòng)，以免斗中物料撒落。 （6） 機(jī)構(gòu)效率 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)省力，作業(yè)時(shí)消耗功率要盡量小。應(yīng)保證駕駛員具有良好的工作條件，確保工作安全、視野良好、操作簡單和維修方便。 所示。卸料結(jié)束后，操作舉升缸下放動(dòng)臂，實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平，再次進(jìn)入鏟裝工況，進(jìn)行下一工作循環(huán)過程。 為了顯著的提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，就必須采用優(yōu)化理論借助電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 工作裝置六桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)變量的選擇 31 反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)工作裝置分析模型 如圖 31 所示，選取工作裝置處于地面鏟掘位置時(shí)的作業(yè)工況作為工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)的標(biāo)定工況。因此，在工作裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，如果一味的追求崛起力最大，有很大的盲目性；而且，在功率一定的情況下，工作裝置的崛起力與崛起速度存在著一種反比關(guān)系，這將導(dǎo)致崛起效率的降低。即在考慮到工作裝置特性的基礎(chǔ)上，為提高其動(dòng)力與經(jīng)濟(jì)性，取下列目標(biāo)函數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)： F(X1) = ω1μf1( X1)+ω2(XR74(X1)CC) （32） 式中 ω1，ω2對應(yīng)分目標(biāo)函數(shù)的加權(quán)因子，它的取值可體現(xiàn)各分目標(biāo)函數(shù)的重要程度，ω1+ω2=1； μf1(X1)連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比； XR74(X1)最不易卸料位置時(shí)，轉(zhuǎn)斗缸的卸料長度。 2）考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的可能性，以獲得真正可行的設(shè)計(jì)方案。 在充分考慮了上述因素后，對于連桿機(jī)構(gòu)，設(shè)置了十個(gè)設(shè)計(jì)變量的上限和下限，共二十個(gè)邊界約束條件，即 Xmin≤Xi≤Xmax i=1,2,3,4,…,10 (33) 式中 Xmin，Xmax分別為連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)變量 Xi 的上，下限。性能約束一般包括以下組成