【正文】 機(jī)市場的前列。該標(biāo)準(zhǔn)制訂出來后按當(dāng)時(shí)的行業(yè)分工，柳工、廈工制造 ZL40 以上的大中型輪式裝載機(jī)，成工、宜工制造 ZL30 以下的中小型輪式裝載機(jī)，逐步形成了柳工、廈工、成工和宜工當(dāng)時(shí)的裝載機(jī)四大骨干企業(yè)。也基本上代表了我國第一代輪式裝載的基本結(jié)構(gòu)。該機(jī)為整體機(jī)架、后橋轉(zhuǎn)向。在道路、特別是在高等級(jí)公路施工中，裝載機(jī)用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場的集料與裝料等作業(yè)。 本文以 TZ08D 型裝載機(jī)為例 , 先介紹了 TZ08D 裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)，利用 AUTOCAD2021 對(duì)裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，然后利用 Pro／ E 軟件進(jìn)行裝載機(jī)工作裝置的三維實(shí)體設(shè)計(jì)，以真實(shí)地反映裝載機(jī)的幾何形狀進(jìn)而反映出各部件空間位置，有效地反映裝載機(jī)真實(shí)結(jié)構(gòu)，提供直觀形象的實(shí)體圖形，為進(jìn)一步動(dòng)態(tài)仿真和有限元分 析做準(zhǔn)備。最后利用材料力學(xué)對(duì)工作裝置進(jìn)行校核。此外還可進(jìn)行推運(yùn)土壤、刮平地面和牽引其他機(jī)械等作業(yè)。經(jīng)過幾年的努力，在吸收當(dāng)時(shí)世界最先進(jìn)的輪式裝載機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā) 成功了功率為 162KW 的鏟接式輪式裝載機(jī)，定型為 Z450(即后來的 ZL50)，并于 1971 年 12 月 18 日正式通過專家鑒定。該機(jī)在總體性能方面具有動(dòng)力性好，插入力有掘起力大、機(jī)動(dòng)靈活、操縱輕便、作業(yè)效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 2 到 70 年代末、 80 年代初我國裝載機(jī)制造企業(yè)已增加至 20 多家，初步形成了我國裝載機(jī)行業(yè) 。因此，目前我國已經(jīng)成了世界上裝載機(jī)產(chǎn)銷大國。 中國裝載機(jī)工業(yè)在發(fā)展的同時(shí)，一些問題也日益顯露出來。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 3 圖 11 徐工 LW1200K 2021 年 11 月 23 日，在 baumachina2021 展會(huì)隆重舉辦之際，徐工科技震撼推出國內(nèi)最大噸位 裝載機(jī) ——LW1200K，并當(dāng)場銷售，在二十一世紀(jì)第二個(gè)十年到來之際，引領(lǐng)中國裝載機(jī)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展進(jìn)入新時(shí)代。競爭最為激烈的中型裝載機(jī)更新速度將越來越快。 4)利用電子技術(shù)及負(fù)荷傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)變速箱的自動(dòng)換擋及液壓變量系統(tǒng)的應(yīng)用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機(jī)作業(yè)成本。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng) ，降低裝載機(jī)噪聲和排放的工作已迫在眉捷，現(xiàn)在許多大城市已經(jīng)制定機(jī)動(dòng)車的噪聲和排放標(biāo)準(zhǔn)，工程建設(shè)機(jī)械若不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，將要限制在該地區(qū)的銷售。 （ 1） 、行走裝 置的不同： 裝載機(jī)分為輪胎式和履帶式兩種。履帶式裝載機(jī)的動(dòng)力裝置也是柴油機(jī)，機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)則采 用液壓助力濕式離合器或濕式雙向液壓操縱轉(zhuǎn)向離合器和正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置。 ④ 功率大于 515kw 為特大型裝載機(jī) 。 ③ 后卸式：前端裝、后端卸、作業(yè)效率高、作 業(yè)的安全性欠好。其中 關(guān)鍵部位 是變矩器形式的選擇。制動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般采用加力裝置，其動(dòng)力源有壓縮空氣，氣頂油和液壓式三種。所以本課題也是在建立一個(gè)合理的裝載機(jī)分析模型方面的一個(gè)探索。 （ 3）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)去分析問題和解決實(shí)際問題；培養(yǎng)學(xué)生探求真理的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。在一般情況下，由鏟斗、動(dòng)臂、動(dòng)臂后座、叉子掛接框以及轉(zhuǎn)斗油缸和動(dòng)臂油缸等組成。此時(shí)， UG=UG4, U=Ui=5176。 UG=UG4, U=U2=40176。 UG=UG7, U=U運(yùn)輸。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 9 卸載結(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)入地面插入工況，并進(jìn)行下一循環(huán)作業(yè)過程。 (2)工作裝置連桿機(jī)構(gòu)能產(chǎn)生較大的插入和掘起力，功耗低，零部件受力狀態(tài)良好。 (4)保證必要的卸料角、卸料高度和卸料距離。 (5)鏟斗自動(dòng)放平。既能提高裝載工作效率，又可減輕司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。各構(gòu)件之間由 銷軸 聯(lián)接，有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。橫梁 也為矩形管 。） 45 F 鏟斗到前輪中心距離 (mm) 2320 G 掘起角（ 176。如圖 25 所示。而深底鏟斗則恰恰相反。前者形式簡單，有利于鏟平地面，但鏟裝阻力大。 3)斗齒 鏟斗斗刃上可以有斗齒．也可以沒有斗齒，若斗刃上裝有斗齒時(shí)，斗齒將先于切削刃插人料堆，由于它比壓大 (單位長度插入力大 )，所以比不帶齒的切削刃易于插入料堆，插人阻力能減小 20%左右，特別是對(duì)料堆比較密實(shí)、大塊較多的情況，效果尤為顯著。 4)鏟斗側(cè)刃 因?yàn)閭?cè)刃參與插入工作，為減小插入阻力，側(cè)壁前刃應(yīng)與應(yīng)與斗前壁成銳角，弧線或折線側(cè)刃鏟斗的插入阻力比直線側(cè)刃要小。 （ 2）鏟斗的種類 鏟斗按卸 載方式一般可分為整體前卸式、側(cè)卸式、推卸式和底卸式等數(shù)種。這種鏟斗因?yàn)闆]有側(cè)板，插入阻力小，裝載效率高，特別是在裝載機(jī)用于填溝或在狹窄場地往側(cè)旁的運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行裝載作業(yè)時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)就更加顯著了。 綜上所得，根據(jù)本次設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，裝載機(jī)工作裝置要求結(jié)構(gòu)簡單，并且考慮到產(chǎn)品河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 14 成本與經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑尺寸可按下式計(jì)算。 —鏟斗的內(nèi)側(cè)寬度， m； λg—鏟斗的斗底長度系數(shù)， λg=～ ； λz—后壁的長度系數(shù) ， λz=～ ； λk—擋板的高度系數(shù) ， λk= ； λr—圓弧的半 徑系數(shù) ， λr=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 在設(shè)計(jì)當(dāng)中，鏟斗的額定容量由表 21 給出 Vr=179。 γ1=13176。下鉸接點(diǎn)靠近鏟斗切削刃，則轉(zhuǎn)斗時(shí)力臂小，有利于增加作用在斗刃上的掘起力。上鉸接點(diǎn)與下鉸接點(diǎn)的距離 (稱斗鉸連線 )不宜過大，否則將增加鏟斗連桿機(jī)構(gòu)的尺寸，給結(jié)構(gòu)布置帶來一定困難。此外，連桿機(jī)構(gòu)還應(yīng)具有良好的動(dòng)力傳遞性能，在運(yùn)轉(zhuǎn)中不與其他機(jī)件發(fā)生干涉，使駕駛員視野良好，并且有足夠的強(qiáng)度和剛度。由于其結(jié)構(gòu)簡單，特別是對(duì)于輪式底牌容易布置，因此廣泛應(yīng)用于輪式裝載機(jī)。 1) 轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) 如圖 28 所示。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 17 圖 28 轉(zhuǎn)斗缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) 2) 轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) 如圖 29 所示。轉(zhuǎn)斗油缸布置在動(dòng)臂下方。轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)斗油缸大腔進(jìn)油時(shí)轉(zhuǎn)斗，并且連桿系統(tǒng)的倍力系數(shù)能設(shè)計(jì)成較大值，所以可獲得較大的掘起力；恰當(dāng)?shù)剡x擇各構(gòu)件尺寸，不能能得到良好的鏟斗平動(dòng)性能，而且可以實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平；結(jié)構(gòu)十分緊湊，前懸小，駕駛員視野好。 圖 212 轉(zhuǎn)斗油缸前置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) （ 3）正轉(zhuǎn)絲桿機(jī)構(gòu) 正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)（如圖 213）是連桿機(jī)構(gòu)中最簡單的一種，它容易保證四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鏟河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 19 斗舉升平動(dòng)，此機(jī)構(gòu)前懸較小。當(dāng)鏟斗反轉(zhuǎn)鏟取物料時(shí)，短連桿與活塞桿在油缸拉力和鏟斗重力作業(yè)下成一直線，如同一桿；但鏟斗卸載時(shí)，短連桿能相對(duì)活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了活塞桿與斗底相碰。 1）確定坐標(biāo)系，畫鏟斗工況簡圖。 2）確定動(dòng)臂與鏟斗的鉸接點(diǎn) G 由于 G 點(diǎn)的 x 坐標(biāo)值越小，轉(zhuǎn)斗崛起力就越大，所以 G 點(diǎn)靠近 O 點(diǎn)是有利的， 但它受斗底和最小離地高度的限制，不能隨意減小；而 G 點(diǎn)的 y 坐標(biāo)值增大時(shí)，鏟斗在料堆中的鏟取面積增大，裝的物料多，但縮小了 G 點(diǎn)與連桿鏟斗鉸接點(diǎn) F 的距離，使崛起力下降。應(yīng)使輪胎前緣與工況Ⅱ時(shí)的鏟斗后壁的間隙盡量河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 21 小些。 代入上式解得： y+z =855mm。 ⑤ 連接 G 并作垂直平分線。 4)確定動(dòng)臂與搖臂的鉸接點(diǎn) B B 點(diǎn)的位置是一個(gè)十分關(guān)鍵的參數(shù)，它對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比、倍力系數(shù)、連桿機(jī)構(gòu)的布置以及轉(zhuǎn)斗油缸的長度都有很大影響。 (2)連桿與鏟斗和搖臂的兩個(gè)鉸接點(diǎn) F、 E 的確 定 因?yàn)?G、 B 兩點(diǎn)已被確定，所以在確定 F 點(diǎn)和 E 點(diǎn)實(shí)際上是為了最終確定與鏟斗相連的四桿機(jī)構(gòu) GFEB 的尺寸，如圖 216 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 22 圖 216 鏟斗工況簡圖 II 確定 F、 E 兩點(diǎn)時(shí)，既要考慮對(duì)機(jī)構(gòu)的要求，又要注意動(dòng)力學(xué)的要求，同時(shí)，還要防止前述各種機(jī)構(gòu)被破壞的現(xiàn)象。 2）確定 E 點(diǎn)和 F 點(diǎn)的位置 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 23 這兩點(diǎn)位置的確 定要綜合考慮如下四點(diǎn)要求： ① E 點(diǎn)不可與前橋相碰，并且有足夠的最小離地高度； ② 插入工況時(shí)，使 EF 桿盡量與 GF 桿垂直，這樣可獲得較大的傳動(dòng)比角和倍力系數(shù)； ③ 鏟裝工況時(shí)， EF 與 GF 桿的夾角必須小于 170176。分別以 B 點(diǎn)和 G 點(diǎn)為圓心，以 c 和分別為半徑 畫弧，其交點(diǎn)為 E；再分別以 G 點(diǎn)和 E 點(diǎn)為圓心， a 和 b 半徑畫弧，則其交點(diǎn)必為 F。 綜上所得， E 點(diǎn)與 F 點(diǎn)設(shè)計(jì)位置滿足要求 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 24 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析 六桿機(jī)構(gòu)工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)都是與鉸接點(diǎn)的坐標(biāo)有關(guān)的參數(shù)。 (1)鏟斗對(duì)地位置角 由前面畫圖所知， G 點(diǎn)和 F 點(diǎn)同為一個(gè)鏟斗上的兩個(gè)點(diǎn)，所以鏟斗在直 角坐標(biāo)系中的平面運(yùn)動(dòng)可用 GF 桿的平面運(yùn)動(dòng)來描述，而在鏟斗舉升過程中的各瞬時(shí)對(duì)地面的傾角，即鏟斗對(duì)地位置角 ,可用 GF 與地面的夾角 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 — 各工況 時(shí)鏟斗對(duì)地位置角。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 若有 4 1 4 0? ? ? ?? ? ? (210) 成立，則說明鏟斗自動(dòng)放平。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 液壓油缸設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求，從機(jī)械設(shè) 計(jì)手冊(cè)選擇液壓缸的類型，這里選擇雙作用單活塞桿液壓缸。 液壓缸主要尺寸的計(jì)算 液壓缸的主要幾何尺寸，包括液壓缸的內(nèi)徑，活塞缸直徑和液壓缸的行程等液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算工程上， 計(jì)算液壓缸的內(nèi)徑： 根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計(jì)算液壓缸內(nèi)徑 計(jì)算公式可由式導(dǎo)出： 248。MM=248。這些力構(gòu)成了裝載機(jī)工作裝置的作業(yè)阻力。 ○ 1 鏟斗水平插入料堆，工作裝置油缸閉鎖，此時(shí)可認(rèn)為鏟斗斗刃只受水平插入阻力的作用。由于物料性質(zhì)和工作機(jī)構(gòu)工作方式的不同，工作阻力有不同的計(jì)算方法，一般工作阻力通常分別按插入阻力、掘起阻力和轉(zhuǎn)斗阻力矩進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算上述阻力比較困難，一般按以下經(jīng)驗(yàn)公式來確定插入阻力。 =。最大掘起阻力通常發(fā)生在鏟斗開始舉生的時(shí)刻，此時(shí)鏟斗中物料與料堆之間的剪切面積最大，隨著動(dòng)臂的舉升掘起阻力逐漸減 小。 其中 K=30000Pa， B=， LC錯(cuò)誤 !未找到引用源。 3)轉(zhuǎn)斗阻力矩 當(dāng)鏟斗插入料堆一定深度后，用轉(zhuǎn)斗油缸使鏟斗向后翻轉(zhuǎn)，料堆對(duì)鏟斗的反作 用力矩稱為轉(zhuǎn)斗阻力矩。 的變化而按雙曲線特性變化。 — 開始轉(zhuǎn)斗時(shí)的插入阻力， N； 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 30 x— 鏟斗回轉(zhuǎn)中心與斗刃的水平距離， m； y— 鏟斗回轉(zhuǎn)中心與地面的垂直距離， m； L— 鏟斗的插入深度， m。 計(jì)算得： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。因此，開始轉(zhuǎn)斗的阻力矩為 MZ=Ma0+(GH+GC)LB(N 其中， Ma0 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =3500 N,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 m。 m， LC =。而當(dāng)插入停止后鏟斗由轉(zhuǎn)斗油缸反轉(zhuǎn)時(shí)，只存在轉(zhuǎn)斗阻力矩。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 31 連桿的強(qiáng)度校核 一般在鏟斗掘起時(shí)，連桿受拉，按此工況進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 。 取安全系數(shù)為 2，于是 錯(cuò)誤 !未找到引用源。曲線形動(dòng)臂常用于反轉(zhuǎn)式連桿機(jī)構(gòu)，其形狀容易布置，也容易實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)優(yōu)化。箱形斷面動(dòng)臂的強(qiáng)度和剛度較雙板式動(dòng)臂更好，但其結(jié)構(gòu)和加工均較復(fù)雜。 根據(jù)整機(jī)縱向穩(wěn)定性條件作用于鏟斗上最大的垂直載荷 N=G? L1/L=105 KN （ 224） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 32 式中 : G—— 裝載機(jī)操作重量 L1—— 整機(jī)重心離前橋中心水平距離 L—— 載荷 N 離前橋中心水平距離 以工作裝置為分析對(duì)象 ,分別取鏟斗、叉子掛接框?yàn)楦綦x體得翻斗油缸的作用力為 P= N? L3? L5? L2 ? L4= kN （ 225） 式中 : L2—— 搖臂中鉸孔中心線到轉(zhuǎn)斗缸中心線垂直距離 L3—— 搖臂中鉸孔中心線到拉桿中心線垂直距離 L4—— 鏟斗下鉸孔中心線到拉桿中心線垂直距離 L5—— 載荷 N 到鏟斗下鉸孔中心線垂直距離 由前面公式（ 224）（ 225）計(jì)算可得到 F1= N F2= N 建立動(dòng)臂強(qiáng)度分析力學(xué)模型 圖 219 TZ08D 裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)圖 （ 1）支座的簡化 在圖 219 中，工作裝置動(dòng)臂前面與叉子掛接框連接，使活動(dòng)端，后面與動(dòng)臂后座連接，是固定端，所以把這端利用固定鉸支座簡化表示，而另一端是活動(dòng)端。下面就只校核工作裝置動(dòng)臂在舉升工況下的強(qiáng)度。在后梁 AC 范圍內(nèi)，把坐標(biāo)原點(diǎn)取在 A 點(diǎn)，并用截面 11 以右的外力來計(jì)算彎矩，得到 M1=NxX1=5x104x1=5x104Nm 取 B3 這一段為研究對(duì)象，在 33 截面左側(cè)受力分析得到 M2= NxX1+GxX2=5 x104+ x104= x104 Nm 取 AB 段為研究對(duì)象，在 22