【正文】 合不同可以分為露天用裝載機和井下用裝載機（鏟運機）。換裝相應(yīng)的工作裝置，裝載機還可以進行推土、起重、裝卸木料或鋼管等作業(yè)。（10） 卸載距離 一般指在最大卸載高度時，從裝載機本體最前面一點（包括輪胎或車架）到斗刃之間的水平距離，單位為 mm 。裝載機的附著質(zhì)量越大，則可能產(chǎn)生的最大牽引力越大，單位為 kN 。它關(guān)系到裝載機使用的經(jīng)濟性、可靠性和附著性能，單位為 kg 。國產(chǎn)裝載機上所標有的功率一般指總功率，即包括發(fā)動機有效功率和風扇、燃油泵、潤滑油泵、濾清器等輔助設(shè)備所消耗的功率。（2） 額定載重量指在保證裝載機穩(wěn)定工作的前提下，鏟斗的最大載重量，單位為 kg 。它廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設(shè)。裝載機具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優(yōu)點，因此成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機種之一，對于加快工程建設(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)揮著重要的作用，是現(xiàn)代機械化施工中不可缺少的裝備之一。（3） 發(fā)動機額定功率 發(fā)動機額定功率又稱發(fā)動機標定功率或總功率，是表明裝載機作業(yè)能力的一項重要參數(shù)。單位為 kw。（5） 最大行駛速度 指鏟斗空載，裝載機行駛于堅硬的地面上，前進和后退各檔能達到最大速度，它影響裝載機的生產(chǎn)率和安排施工方案，單位為 km/h 。（8） 最大掘起力 指鏟斗切削刃的底面水平并高于底部基準平面20mm 時，操縱提升液壓缸或轉(zhuǎn)斗液壓缸在鏟斗切削刃最前面一點向后100mm處產(chǎn)生的最大向上鉛垂力， 單位為 kN 。（11） 工作裝置動作三項和指鏟斗提升、下降、卸載三項時間的總和，單位為 s 。 裝載機的分類裝載機一般按以下特點來分類：（1） 按行走裝置不同分按行走裝置不同可以分為輪胎式和履帶式兩種。鏟運機機構(gòu)簡單，國內(nèi)外生產(chǎn)和使用的裝載機絕大多數(shù)是露天裝載機，井下用鏟運機是根據(jù)井下巷道的工作條件，對發(fā)動機的排污和噪音，整機高度和工作裝置以及駕駛操作系統(tǒng)的布置等提出特殊要求后，在露天使用的裝載機基礎(chǔ)上變形設(shè)計而成的。主要缺點是操縱復(fù)雜而且費力，離合器和變速箱壽命較低。主要缺點是功率損失較大，傳動效率較低，成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜維修不便。③ 液壓傳動 用柴油機帶動液壓泵產(chǎn)生高壓油，并通過控制系統(tǒng)和油管帶動液壓馬達使車輪轉(zhuǎn)動。這種傳動檢查方便，維修簡單，工作可靠。（4） 按裝載方式不同分類按裝載方式不同可以分為前卸式、后卸式、側(cè)卸式和回轉(zhuǎn)式。國產(chǎn)ZL系列裝載機大多數(shù)采用鉸接式結(jié)構(gòu)。 國外裝載機發(fā)展現(xiàn)狀（1） 產(chǎn)品形成系列，更新速度加快并朝大型化和小型化發(fā)展 產(chǎn)品的系列化、成套化、多品種化成為主流。此外，裝載機還向高卸位、遠距離方向發(fā)展。1） 發(fā)動機為了解決高作業(yè)效率與低燃料消耗的矛盾，近年來開始采用發(fā)動機管理系統(tǒng)。如卡特彼勒公司994D型裝載機采用的新一代Cat3516柴油發(fā)動機就安裝了有HEUI（電液控制的燃油噴射）裝置以及ADED（先進的柴油機管理）系統(tǒng)，可根據(jù)外載荷的大小有效地控制發(fā)動機的功率和轉(zhuǎn)速，從而降低燃油消耗和尾氣的排放，減少噪聲。換擋離合器則采用電子壓力控制，行駛和換擋過程平穩(wěn)，提高了生產(chǎn)率，延長了元件的使用壽命。小松公司的全動力換擋變速器帶有自動換擋開關(guān)，提高鏟掘和裝載作業(yè)過程中的牽引力，可以保證全功率進行裝載作業(yè)。中型以上的裝載機采用由計算機控制動力換擋的單級單相液力機械傳動，在任何情況下可以實現(xiàn)平穩(wěn)換擋。馬拉松獨立電動牽引馬達為固態(tài)控制，反應(yīng)迅速，減少車輪打滑和輪胎過度磨損。例如小松公司的WA450型裝載機設(shè)有一只轉(zhuǎn)換泵，切入料堆裝載時切斷閥自動使該泵卸載，通向工作裝置的流量減少，使發(fā)動機功率更多的通過變矩器傳給車輪，增加牽引力。此外，公司可根據(jù)個人喜好，在命令控制轉(zhuǎn)向及電子液壓工作裝置控制以及傳動轉(zhuǎn)向控制及先導(dǎo)式液壓工作裝置控制兩種方式中進行選擇。4） 工作裝置20世紀90年代中末期以來，裝載機的工作裝置已經(jīng)不再采用單一的Z形連桿機構(gòu)，卡特彼勒公司在繼IT綜合多用機上開發(fā)出八桿平行舉升連桿機構(gòu)之后，又在其992G、924G等裝載機上采用了單鑄鋼動臂的所謂Versa連桿機構(gòu)，可承受極大的扭矩載荷，具有卓越的可靠性耐用性及和平行舉升機構(gòu)類似的作業(yè)性能。K公司為其小型裝載機設(shè)計有Lear連桿；Schaff公司于2000年3月在Intermat 展覽會上推出了具有可折疊式新型連桿機構(gòu)的高卸位式SKL873型裝載機等，進一步增加了裝載機工作裝置的種類，提高了其作業(yè)的多用性和適應(yīng)性。動力電子控制/管理系統(tǒng)： 根據(jù)傳動裝置和液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)，自動調(diào)節(jié)發(fā)動機輸出功率，以滿足不同作業(yè)情況的需要，提高燃料的經(jīng)濟性。利用肘節(jié)的自然動作左右扳動操縱桿，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向；利用大拇指選擇按鈕，實現(xiàn)前進與后退、加速與減速行駛。計算機故障診斷系統(tǒng)： 通過控制面板上的指示燈、聽覺與視覺相結(jié)合的報警信號，提醒駕駛員可能潛在的故障隱患。燃油/空氣比例控制系統(tǒng)： 提高燃料的利用率，確保發(fā)動機排出的廢氣符合環(huán)境控制法的要求。3%以內(nèi)。JCB公司456BZX型上（18t）安裝此系統(tǒng)，最高車速達38km/h。視距內(nèi)遙控作業(yè)： 可在危險地帶如急陡的邊坡處實現(xiàn)安裝作業(yè)。按人機工程學設(shè)計的司機座椅可以全方位調(diào)節(jié)，以及功能集成的操縱手柄，全自動換擋裝置及電子監(jiān)控與故障自診斷等各種智能系統(tǒng)，司機臺上安裝AM/FM立體聲盒式磁帶收錄機，有的還裝有網(wǎng)絡(luò)電話等，這些都極大的改善了司機工作環(huán)境，提高了工作效率與作業(yè)舒適性。還設(shè)有電控加熱器、除霜器和空調(diào)，側(cè)窗和后窗提供了無障礙的全景視野，部分機型駕駛室后窗還設(shè)有電提升裝置。（4） 易于維修、保養(yǎng)，注重環(huán)保所以產(chǎn)品都充分考慮到可維護、維修性，各關(guān)鍵零部件和維護點都預(yù)留了足夠的通路，保養(yǎng)點集中并可以在地面上進行，普遍采用了自動集中潤滑。各個廠家也都十分注意產(chǎn)品的環(huán)保，主要從降噪降污和節(jié)約能源入手。國外著名大公司逐步實現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進程，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。一方面，工作機械通用性的提高，可使用戶在不斷增加投資的前提下充分發(fā)揮設(shè)備本身的效能，完成更多的工作；另一方面，為了盡可能地用機器作業(yè)代替人力勞動，提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)城市狹窄施工場所以及特殊作業(yè)環(huán)境的使用要求，小型及微型裝載機有了用武之地，并得到了較快的發(fā)展。（4） 不斷創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計目前，裝載機的工作裝置已不再采用單一的Z形連桿機構(gòu)，許多公司不斷設(shè)計出新穎獨特的連桿機構(gòu)工作裝置，這將進一步增加裝載機工作裝置的種類。 國內(nèi)裝載機發(fā)展現(xiàn)狀我國裝載機行業(yè)起步較晚，其制造技術(shù)是陸續(xù)從美國、德國和日本等國家引進的。目前，我國裝載機的發(fā)展有如下一些特點：（1） 缺乏高科技含量，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，檔次低我國生產(chǎn)的裝載機的技術(shù)水平普遍較低，高科技附加值少，產(chǎn)品檔次低，屬于中等偏下水平?，F(xiàn)場作業(yè)，其環(huán)境千差萬別，特別是洞室、狹窄惡劣地段工作更需要靈活性，在這方面國外的大噸位設(shè)備也遠比國內(nèi)小噸位設(shè)備靈活的多。（3） 用途單一，產(chǎn)品規(guī)格中間大兩頭小我國生產(chǎn)的裝載機所配有的附屬作業(yè)裝置有限，造成裝載機使用功能少、用途單一。從仿制仿造向自主開發(fā)過渡，各個主要廠家也不斷進行技術(shù)投入，采用不同的技術(shù)路線，在關(guān)鍵部件及系統(tǒng)上技術(shù)創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設(shè)計雷同，無自己特色和優(yōu)勢的現(xiàn)狀，正在從低水平的無序競爭的怪圈中脫穎出來，成為裝載機行業(yè)的領(lǐng)先者。如動力系統(tǒng)的減震系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工作裝置的性能指標優(yōu)化及各鉸接點的防塵、工業(yè)造型設(shè)計，逐步引進最新的傳動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)技術(shù)，予以國產(chǎn)化、商業(yè)化，降低能耗，提高性能。駕駛室內(nèi)環(huán)境將向汽車方向靠攏，轉(zhuǎn)向盤、座椅、各操縱手柄都能調(diào)節(jié)，使操作者處于最佳位置工作。⑻ 最大限度的簡化維修，盡量減少保養(yǎng)次數(shù)和維修時間，增大維修空間，普遍采用電子監(jiān)視及監(jiān)控技術(shù)，進一步改善故障診斷系統(tǒng)，提供排除問題的方法。裝載機工作裝置分為有鏟斗托架和無鏟斗托架兩種基本結(jié)構(gòu)形式，如下圖222所示。無鏟斗托架的工作裝置，其動臂下鉸接點與鏟斗鉸接，上鉸接點與前車架支座鉸接；轉(zhuǎn)斗缸一端與前車架鉸接，另一端與上搖臂鉸接；連桿一端與搖臂鉸接，另一端與鏟斗鉸接；搖臂鉸接在動臂上。 圖23 立式布置形式 圖24 臥式布置形式 工作裝置連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與特點由裝載機工作裝置的自由度分析可知，工作裝置的連桿機構(gòu)均為封閉運動鏈的單自由度的平面低副運動機構(gòu)，其桿件數(shù)目應(yīng)為……等。正轉(zhuǎn)機構(gòu)是指輸入與輸出桿的轉(zhuǎn)向相同；反轉(zhuǎn)機構(gòu)是指輸入與輸出桿的轉(zhuǎn)向相反。組成一個自由度的平面八桿機構(gòu)共有16種基本結(jié)構(gòu)形式。2） 由圖25e組成的工作裝置如圖26c所示。 圖27 六桿機構(gòu)的構(gòu)成方案根據(jù)轉(zhuǎn)斗油缸布置位置的不同，可以作為裝載機工作裝置的六桿機構(gòu)，常見的有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：1） 轉(zhuǎn)斗缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機構(gòu)（圖28a） 以圖27的構(gòu)件3為轉(zhuǎn)斗缸，其優(yōu)點是轉(zhuǎn)斗缸直接與搖臂相連接，易于設(shè)計成兩個平行的四連桿機構(gòu)，鏟斗平移性較好；同八桿機構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)簡單，司機視野較好。缺點是：轉(zhuǎn)斗缸與車架的鉸接點位置較高，影響了司機的視野，其他同前置式。4） 轉(zhuǎn)斗缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機構(gòu)（圖28d） 以圖27a 的構(gòu)件5為轉(zhuǎn)斗缸，將其布置在動臂上面，轉(zhuǎn)斗缸小腔作用時進行鏟掘。5） 轉(zhuǎn)斗缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機構(gòu)（圖28e） 以圖27a 的構(gòu)件3為轉(zhuǎn)斗缸，布置在靠近鏟斗處，鏟掘時靠小腔作用。 正轉(zhuǎn)五桿機構(gòu)（圖29b） 該機構(gòu)是在正轉(zhuǎn)四桿機構(gòu)的基礎(chǔ)上，在活塞桿和鏟斗之間增加一根短連桿演變而成的，從而克服了正轉(zhuǎn)四桿機構(gòu)卸載時活塞桿易與斗底相碰的不足。缺點是不能實現(xiàn)鏟斗放平和鏟斗自動放平，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。圖中，UG為動臂位置角；即動臂上、下鉸接點的連線與垂直線的夾角，以繞動臂上鉸接點逆時針方向為正，反之為負；U為鏟斗位置角，即鏟斗斗底與水平線正向的夾角為正，反之為負。對于正轉(zhuǎn)八桿機構(gòu)的工作裝置（圖210b），它由舉升機構(gòu)IMN、油缸四連桿機構(gòu)IFHJ、鏟斗四連桿機構(gòu)ABCD和中間四連桿機構(gòu)DEGF等組成。主要參數(shù)：鏟斗容量： m3額定載重量： 5 t發(fā)動機額定功率： 154 kw整機質(zhì)量： t 以上是為總體的參數(shù)，鏟斗的取值主要通過到現(xiàn)場測量和老師傅的經(jīng)驗得到；在連桿系統(tǒng)各個鉸接點的確定時，采用的是圖解法，確定其坐標的位置；液壓系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)斗油缸和舉升油缸主要是通過行程和鉸接點的確定從液壓件中選取的；然而在本次的設(shè)計中，主要采用CATIA 軟件進行的設(shè)計，具體的設(shè)計如第三章所述。裝載機的工作裝置主要由鏟斗、動臂、連桿、搖臂、轉(zhuǎn)斗油缸和舉升油缸組成。（2） 運動要求：在工作循環(huán)中速度與加速度變化合理，油缸活塞行程為最佳，工作裝置運動平穩(wěn)、無干涉、無死點、無自鎖，動臂從最低位置到最大卸載高度的舉升過程中，保證鏟斗中的物料無撒落，在卸載后，動臂下放至鏟掘位置，鏟斗能自動放平。鏟斗直接與物料接觸，是裝、運、卸的工具，工作時，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，因此鏟斗設(shè)計質(zhì)量對裝載機的作業(yè)能力有較大的影響。同一個鏟斗有兩種容積標志：一是物料裝平時的容積，稱為平裝斗容；二是物料裝滿堆高后的容積，稱為堆裝斗容。鏟斗的斷面形狀一般為“U”形，用鋼板焊接而成。而深底鏟斗則恰恰相反。前者形式簡單，有利于鏟平地面，但鏟裝阻力較大。（3）斗齒 鏟斗斗刃上可以有斗齒，也可以沒有斗齒。 圖31 雙段斗齒 1—齒尖； 2—齒坐； 3—鋼銷這種斗齒的齒尖與齒坐的配合面為錐面，兩者配合情況良好。斗齒的形狀和間距對切削阻力是有影響的。為了不使斗容減小太多，一般可將連接前后斗壁的側(cè)壁刃口設(shè)計成弧形。所以張開角必須大于44176。（2） 側(cè)卸式鏟斗這種鏟斗沒有側(cè)板，插入阻力小，裝載效率高，特別是在裝載機用于填溝或在狹窄場地往側(cè)旁的運輸設(shè)備進行裝載作業(yè)時，其優(yōu)點就更加顯著了。以為考慮到成本和產(chǎn)品的實用性，以及在工作中遇到的情況，本次的設(shè)計所采用的是整體前卸式的鏟斗卸載方式。后壁高h是指鏟斗上緣至圓弧與后壁切點間的距離。l長同樣會減小卸載高度，短則掘起力大，且由于卸料時鏟斗刃口降落的高度小，還可以減小動臂舉升高度，縮短作業(yè)時間，但會減小斗容。之間。通過以上的介紹，結(jié)合從現(xiàn)場采集來的大概參數(shù)，本次設(shè)計的具體參數(shù)初定如下：鏟斗圓弧半徑r： 350mm底壁長l： 700mm后壁高h： 400mm張開角γ： 48176。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R可按照式（31）計算。~60176。對于有防溢板的鏟斗 （m3） (32)式中 有擋板的鏟斗橫截面面積，m2 鏟斗內(nèi)側(cè)寬度，m 擋板高度，m 斗刃刃口與擋板最上部之間的距離，m對于無防溢板的鏟斗 （m3） 式中 不裝擋板的鏟斗橫截面面積，m2 圖34 鏟斗容量計算（2） 額定容量鏟斗的額定容量（見圖34）按照式（33）計算。轉(zhuǎn)斗機構(gòu)由轉(zhuǎn)斗油缸CD、搖臂CBE、連桿FE、鏟斗GF、動臂GBA和機架AD六個構(gòu)件組成。若把油缸分解成兩個活動構(gòu)件和一個移動副，則反轉(zhuǎn)六桿工作機構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)n=8，運動低副數(shù)PL=11，由自由度公式F=3n2PL，得到自由度為2。圖36 反轉(zhuǎn)六桿機構(gòu)簡圖I插入工況 II鏟裝工況 III最高位置工況 IV高位卸載工況 V低位卸載工況 尺寸參數(shù)設(shè)計因為圖解法比較直觀，易于掌握，故采用圖解法設(shè)計，它