【正文】 截面右側(cè)受力分析得到 M3= NxX1+GxX2 –FxX3 = = x104Nm 取 A 端面授力分析得到 M4= x104 = x104Nm （ 2）彎矩圖的繪制 以 A 點(diǎn)為原點(diǎn)繪制動(dòng)臂的彎矩圖如圖 222 所示 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說(shuō)明書） 35 圖 222 動(dòng)臂的彎矩圖 由圖 222 可知截面 A 上的彎矩最大 Mmax=? 104 Nm （ 3） 彎曲應(yīng)力的計(jì)算 WMmaxmax ?? （ 226） W= 6 222211 hbhb ? （ 227） 根據(jù)圖 221 和公式 222 可以得到 W= 6 1536316575 22 ??? = 圖 45 動(dòng)臂的截面 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說(shuō)明書） 36 由公式（ 226）計(jì)算可得 WMmaxmax ??=4 ???=132 MPa 查表可知 Q235 鋼的許用彎曲應(yīng)力 [? ]=158 MPa 比較得到 max? [? ] 因此可以得出結(jié)論，動(dòng)臂滿足強(qiáng)度要求，具有較大的安全儲(chǔ)備。其能夠?qū)⑸婕爸辽?產(chǎn)的全過(guò)程集成到一起，使所有的用戶能夠同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造工作，即實(shí)現(xiàn)并行工程。 Pro /Engineer 可以用來(lái)建立實(shí)體幾何模型，對(duì)所建模型進(jìn)行仿真和分析，通過(guò)模擬真實(shí)環(huán)境的工作狀況對(duì)其進(jìn)行分析判斷和干涉檢查，以盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷和潛在的失敗可能，提前進(jìn)行改善和修正。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說(shuō)明書） 34 圖 221 舉升工況下工作裝置動(dòng)臂的計(jì)算簡(jiǎn)圖 在計(jì)算內(nèi)力的時(shí)候，一般應(yīng)先求出支座的反力。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說(shuō)明書） 33 （ 2）載荷的簡(jiǎn)化 在裝載機(jī)工作的時(shí)候，一般工作載荷為均勻載荷，為了方便計(jì)算可以將它簡(jiǎn)化為集中力，作用在鏟斗中部。 計(jì)算載荷工況 當(dāng)裝載機(jī)處于鏟斗掘起偏載工況時(shí)，鏟斗插入料堆，翻斗油缸工作， 動(dòng)臂油缸閉鎖。 動(dòng)臂的斷面有單板、雙板和箱形三種結(jié)構(gòu)形式。 即連桿強(qiáng)度設(shè)計(jì)符合要求。 （ 223） 計(jì)算得： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。如果鏟斗插入料堆的同時(shí)，又配合鏟斗的翻轉(zhuǎn)和動(dòng)臂的舉升運(yùn)動(dòng)，則三種同時(shí)存在。 這里需要說(shuō)明的是，插入阻力、掘起阻力和轉(zhuǎn)斗阻力并不是任何工況下都同時(shí)存在，而是隨著鏟掘的方法不同，存在一種、兩種或三種。 ：鏟斗充分插入料堆后開(kāi)始轉(zhuǎn)斗時(shí)，作用在鏟斗與轉(zhuǎn)斗連桿鉸銷上的力 FC 為 FC=MZ/LC(N) (222) 式中 LC— 鏟斗回轉(zhuǎn)中心至 FC 的作用線的垂直距離， m。 計(jì)算得： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 m， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 m； Ma0— 開(kāi)始轉(zhuǎn)斗靜阻力矩， N m。又 L=， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為 0 11 .1 0 .4 4xM F x L y? ????? ? ????????? (N 表示，此時(shí)鏟斗轉(zhuǎn)角 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 計(jì)算得： FZ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 FZ=(N) (219) 式中 K— 開(kāi)始舉升鏟斗時(shí)物料的剪切應(yīng)力，它通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，對(duì)于塊度為 ～ 的松散花崗巖，剪切應(yīng)力的平均值取 K=35000Pa； B— 鏟斗寬度， m； LC 錯(cuò)誤 !未找到引用源。掘起阻力同樣與物料的種類、快度、松散程度、密度、料堆之間及物料與鏟斗之間的摩擦阻力有關(guān)。 查取有關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合老師建議， K1 =， K2 =， K3 =， K4 =， B=， L=40cm。插入阻力由鏟斗前切削刃和兩側(cè)斗壁的切削刃的阻力，鏟斗底和側(cè)壁內(nèi)表面與物料的摩擦阻力，鏟斗斗底外表面和物料的摩擦阻力組成。 ○ 3 鏟斗邊插入邊收斗或邊插入邊舉臂進(jìn)行鏟掘時(shí)，認(rèn)為鏟斗斗齒受水平插入阻力與垂直掘起阻力的同時(shí)作用。 由于鏟裝物料的種類和作業(yè)條件不同，裝載機(jī)實(shí)際作業(yè)時(shí)不可能使鏟斗切削刃均勻受載，但可簡(jiǎn)化為兩種極端受載情況：一是對(duì)稱載荷，載荷沿切削刃均勻分布，計(jì)算時(shí)可用一個(gè)作用在斗刃中部的集中載荷來(lái)代替；二是偏心載荷，由于鏟斗偏鏟或物料的不均勻性而 導(dǎo)致物料對(duì)鏟斗的載荷產(chǎn)生不均勻分布，使載荷偏于鏟斗一側(cè)，形成偏心載荷，此時(shí)，通常將其簡(jiǎn)化后的集中載荷加在鏟斗側(cè)邊的第一個(gè)斗齒上。MM—— 活塞桿直徑 ? AL—— 液壓缸直徑 ? —— 速度比 ? =22212 MMAL ALVV ?? ??? 公式（ 213） 式中 V2—— 活塞桿的縮入速度 V1—— 活塞桿的伸出速度 液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比，一般有 、 、 、 幾種，這里選擇 ? =所以有公式（ 212）計(jì)算得到 ? MM=35 mm 液壓缸行程的確定 液壓缸行程主要依據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求而定，但為了簡(jiǎn)化工藝和降低成本應(yīng)盡量采用GB234980 中給出 的標(biāo)準(zhǔn)系列值。AL—— 液壓缸內(nèi)徑 mm F—— 液壓缸推力 KN P—— 選定的工作壓力 Mpa 對(duì)動(dòng)臂進(jìn)行受力分析得 F=49850 N P=16 Mpa 由公式（ 211）得 248。如液壓缸的推力、速度、作用時(shí)間、內(nèi)徑、行程及活塞缸直徑等； (3)根據(jù)選定的工作壓力和材料進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 =45176。 則 錯(cuò)誤 !未找到 引用源。 — 鏟斗最高位置時(shí)卸載角。 ，即卸載狀態(tài)。 可得如下結(jié)論：由于六連桿機(jī)構(gòu)在動(dòng)臂舉升時(shí)，鏟斗的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向與其牽連運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，因此，只要合理確定各交接點(diǎn)位置，舉升平動(dòng)的要求是完全有可能達(dá)到的。 1)鏟斗舉升平動(dòng)分析 根據(jù)前述鏟斗舉升時(shí)應(yīng)近似平動(dòng)的要求，應(yīng)有下列不等式成立，即 2 10i?? ??? (29) 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。主要參數(shù)有鏟斗位置角、卸載角、卸載高度、卸載距離和倍力系數(shù)等。 為了防治機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“死點(diǎn)”，“自鎖”或“撕裂”現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足下列不等式。以免機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生自鎖； ④ 高位卸載工況時(shí)， EF 桿與 GF 桿的傳動(dòng)角也必須大于 10176。 初步設(shè)計(jì)時(shí)， (25)式中各值可按式 (26)中選取。相對(duì)于前輪胎， B 點(diǎn)在其外廓的左上部。 A 點(diǎn)在垂直平分線的位置應(yīng)盡量低些，一般取在前輪右上方，與前 軸心水平距離為軸距的 1/3～ 1/2 處。畫出鏟斗在最高位置卸載時(shí)的位置圖，即工況Ⅳ，令此時(shí)斗尖為 O4， G 點(diǎn)位置為 G1。 （ 23） 式中 yz— Z 點(diǎn)的 y 坐標(biāo)值， mm； dw— 輪輞直徑， mm； bw— 輪胎寬度， mm； H/ bw— 輪胎斷面高度與寬度之比； λ — 輪胎變形系數(shù)。 3)確定動(dòng)臂與機(jī)架的鉸接點(diǎn) A ① 1 以 G 點(diǎn)為圓心，使鏟斗順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，至鏟斗斗口與 x 軸平行為止，即工況 Ⅱ。此為鏟斗插入料堆時(shí)的位置，即工況Ⅰ。 圖 214 正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu) .2 圖解法設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù) 圖解法是在初步確定了最大卸載高度、卸載距離、最小卸載距離、卸載角、輪胎尺寸、鏟斗到前輪中心距和鏟斗幾何尺寸等整機(jī)主要參數(shù)后進(jìn)行的， 通過(guò)在坐標(biāo)圖上確定工況Ⅱ時(shí)工作機(jī)構(gòu)的鉸接點(diǎn)的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為避免碰撞，需把斗底制造成凹形，這樣既減小了斗容，又增加了制造難度，而且鏟斗也不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)放平。 211 轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) 5) 轉(zhuǎn)斗油缸前置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) 如圖 212 所示，鏟掘時(shí)靠小腔進(jìn)油作用。但組成工作裝置的各構(gòu)件不易布置在同一平面內(nèi)，構(gòu)件受力狀態(tài)較差。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗油缸與車架的鉸接點(diǎn)位置較高，影響了駕駛員的視野，轉(zhuǎn)斗時(shí)油缸小腔進(jìn)油，鏟掘力相對(duì)較??；為了增大鏟掘力，需提高液壓系統(tǒng)壓力或加大鏟斗油缸直徑，這樣質(zhì)量會(huì)增大。同八桿機(jī)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，駕駛員視野較好。 （ 1）正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu) 如圖 27所示為正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu)，正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu) 在油缸大腔進(jìn)油時(shí)轉(zhuǎn)斗鏟取，所以鏟掘力較大；各構(gòu)件尺寸配置合理時(shí)，鏟斗具有較好的舉升平動(dòng)性能；連桿系統(tǒng)傳動(dòng)比較大，鏟斗能獲得較大的卸載角和卸載速度，因此卸載干凈、速度快；由于傳動(dòng)比大，還可適當(dāng)減小連桿系統(tǒng)尺寸，因而駕駛員視野得到改善，缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，鏟斗自動(dòng)放平性較差。按工作機(jī)構(gòu)的構(gòu)件不同，可分為四桿式、五桿式、六桿式和八桿式等。通常要求鏟斗在動(dòng)臂的整個(gè)過(guò)程中（此時(shí)鏟斗液壓缸閉鎖）角度變化不超過(guò) 15176。下鉸接點(diǎn)距斗底高度 h=(～ )R。 鏟斗截面各邊尺寸計(jì)算 斗底長(zhǎng)度： Lg=Rλg= = 斗后壁長(zhǎng)度： Lz=Rλz= = 擋板高度： Lk=Rλk= = 斗底圓弧半徑： r=Rλr= = 鏟斗上下鉸接點(diǎn)位置的確定 鏟斗的下鉸接點(diǎn)即與動(dòng)臂的連接鉸接點(diǎn)。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說(shuō)明書） 15 =。～ 52176。 （ m） (21) 式中 Vr—鏟斗的額定容量， m179。 鏟斗回轉(zhuǎn)半徑的計(jì)算 設(shè)計(jì)時(shí)，把鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R(即鏟斗與動(dòng)臂鉸接點(diǎn)至切削刃之間的距離 )作為基本參數(shù)，鏟斗的其他參數(shù)則作為 R 的函數(shù)。同整體前卸式鏟斗相比，推卸式鏟斗的結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，且需另用動(dòng)力推卸。 2)側(cè)卸式鏟斗 側(cè)卸式鏟斗如整體式一樣，可以往機(jī)器前方卸料。 5)斗底 斗前壁與與斗后壁用圓弧連接，構(gòu)成弧形斗底。 斗齒的形狀和間距對(duì)切削阻力是有影響的。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù) 書要求，此工作裝置需進(jìn)行鏟平工作，且工作條件相對(duì)良好，所以選用直線型切削刃。斗體采用低碳、耐磨、高強(qiáng)度鋼板焊接制成。在斗容量相同情況下，前者開(kāi)口尺寸較大，斗底深度較小，即斗前壁較短，而后者則正好相反。 鏟斗的結(jié)構(gòu)和種類 （ 1）輪式裝載機(jī)的鏟斗斷面形狀一般為“ U”形，用鋼板焊接而成，常見(jiàn)的鏟斗結(jié)構(gòu)如圖 24 所示。考慮各構(gòu)件的厚度遠(yuǎn)小于其它兩個(gè)方向的厚度，可以認(rèn)為均為板類零件 。對(duì)其做有限元靜力分析中，認(rèn)為工作裝置各鉸接處沒(méi)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 (7)應(yīng)盡量減小工作裝置的前懸、長(zhǎng)度和高度，以提高裝載機(jī)的穩(wěn)定性和司機(jī)的視野。當(dāng)?shù)竭_(dá)裝載點(diǎn)時(shí)，鏟斗正好呈開(kāi)始插入狀態(tài)，即可開(kāi)始新的裝、運(yùn)、卸工作循環(huán)。為此，鏟斗瞬時(shí)地卸料角均須大于或等于 45176。絕對(duì)要求鏟斗舉升過(guò)程中的平動(dòng)是很困難的，它將給設(shè)計(jì)工作帶來(lái)諸多麻煩，并將急劇降低工作裝置的其他性能。 (2)插入和鏟取能力大 、能耗??； (3)結(jié)構(gòu)和工作尺寸適應(yīng)生產(chǎn)條件需要； (4)零部件受力狀態(tài)良好，強(qiáng)度和壽命合理； (5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，制造、維修容易，操作、使用方便； 輪式裝載機(jī)除滿足上述 5 條基本要求外，還應(yīng)由下列特點(diǎn)和要求： (1)由于鏟斗寬度和容積都較大，所以鏟裝阻力大，裝滿系數(shù)小。此時(shí)，UG=UG6, U=U 上收 (5)上限卸料工況 V 在上限收斗工況 IV 下，操作轉(zhuǎn)斗缸翻轉(zhuǎn)鏟斗，向運(yùn)輸車輛或固定料倉(cāng)卸料。 (一般由用戶確定 )。 (通常取其上限值 )。動(dòng)臂與車架鉸接，操縱動(dòng)臂油缸即可舉升或降落動(dòng)臂和鏟斗。 第二章 裝載機(jī)鏟斗運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 裝載機(jī)鏟斗運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式和布置 鏟斗運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是裝載機(jī)的重要組成部分。能夠綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造等基礎(chǔ)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題。 本課題研究目的和意義 本課題以 TZ08D 裝載機(jī)為實(shí)例，結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，利 用 CAD 軟件進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，然后利用 PRO/E 軟件建立裝載機(jī)鏟斗運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型。 （ 4） 在選用裝載機(jī)時(shí)，還要充分考慮裝載機(jī)的制動(dòng)性能，包括多個(gè)在制動(dòng)、停車制動(dòng)和緊急制動(dòng)三種。 表 11 裝載機(jī)的型號(hào)表示方法 組 型 代 號(hào) 代號(hào)含義 主參數(shù) 名稱 單位表示法 裝載機(jī) Z（裝） 履帶式 Z 履帶式裝載機(jī) 裝載能力 t 輪胎式 L（輪） ZL 輪胎式裝載機(jī) 裝載的選用原則 （ 1） 機(jī)型的選擇：主要依據(jù)作業(yè)場(chǎng)合和用途進(jìn)行選擇和確定。 （ 4） 、行走結(jié)構(gòu)： ① 輪胎式：質(zhì)量輕、速度快、機(jī)動(dòng)靈活、效率高、不易損壞路面、接地比壓大、通過(guò)性差、但被廣泛應(yīng)用； ② 履帶式：接地比壓小，通過(guò)性好、重心低、穩(wěn)定性好、附著力強(qiáng)、牽引力大、比切入力大、速度低、靈活性相對(duì)差、成本高、行走時(shí)易損壞路面。 ② 功率在 74～ 147kw 為中型裝載機(jī) 。輪胎式裝載機(jī)采用柴油機(jī)為動(dòng)力裝置，液力變矩、動(dòng)力換檔變速箱、雙橋驅(qū)動(dòng)等組成的液力機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)（小型輪胎式裝載機(jī)有的采用液壓傳動(dòng)或機(jī)械傳動(dòng)），液壓操縱，鉸接式車架轉(zhuǎn)向，反轉(zhuǎn)桿機(jī)構(gòu)的工作裝置。 8)最大限度地簡(jiǎn)化維修盡量減少保養(yǎng)次數(shù)和維修時(shí)間，增大維修空間，普遍采用電子監(jiān)視及監(jiān)控技術(shù)，進(jìn)一步改善故障診斷系統(tǒng)，提供司機(jī)排除問(wèn)題的方法 。駕駛室逐步具備 FOPS＆ ROPS 功能，駕駛室內(nèi)環(huán)境將向汽車方向靠攏，方向盤、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。 3)細(xì)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。從仿制仿造向自主開(kāi)發(fā)過(guò)渡，各主要廠家不斷進(jìn)行技