【正文】 連桿截面積 連桿材料選用 16Mn 鋼，其屈服極限σ s=350MPa，即 [σ ]= σ s/n=360/=200MPa 作用在連桿上的作用力由圖 3— 24b 中有： KNPP FC 495?? 則 363 10200 10495][][ ???????? ?? CPFAm2 取連桿截面為圓形截面，直徑 D=80mm，則 2332 ?? ????? ? 壓桿穩(wěn)定校核： 連桿的材料取 16Mn 鋼，查表可得： E=210MPa,σ s=350MPa 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 39 σ p=280MPa,a=461MPa,b= 則 86280 221 ?????PE??? （ 456） 將連桿簡化成一端鉸支一端固定的梁，即μ =，則 mmDAIi 204 ??? （ 457） 9 6 ???? il?? （ 458） 因?yàn)棣?λ 1,所以不能用歐拉公式計(jì)算臨界壓力。 因?yàn)閯颖塾?jì)算斷面多為矩形，則 6m ax 102 3?? F Q? （ MPa） （ 439） E 點(diǎn)橫截面圖形見圖 4— 8。對于裝載機(jī)工作裝置有了基本上的了解，運(yùn)行的六個工況及其工作的連桿機(jī)構(gòu)有了一定程度上的認(rèn)識感謝老師這段時間以 來對我的指導(dǎo)與幫助。 M P aM P aFNWM200][18641829 1 0 0 03 0 5 0 0 06363????????????? ???? 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 43 總 結(jié) 經(jīng)過這階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題設(shè)計(jì)，我的理論知識得到了實(shí)踐。 搖臂 KNZXPN oEoEoD3 9 7426 6 42 2 533c o s33s in27s in???????? 剪力 KNZXPQ oEoEoD554281 0 2 344133s in33c o s27c o s???????? 彎矩 KNlPMocoD3 4 4 o s4 9 527c o s????? 搖臂材料選用 16Mn，其屈服極限σ s=360MPa， n=,則 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 40 [σ ]=360/=200MPa 截面 M—— M處的正應(yīng)力和剪應(yīng)力按如下公式計(jì)算： ? ??? ??? FNWM (MPa) （ 437） 式中 M—— 計(jì)算斷面上的彎矩（ mN? ）； N—— 計(jì)算斷面上的軸向力 (N)； W—— 計(jì)算斷面的抗彎斷面系數(shù) (m3) F—— 計(jì)算斷面的截面積 (m2)。 因?yàn)閯颖塾?jì)算斷面多為矩形，則 6m ax 102 3?? F Q? （ MPa） （ 439） 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 35 圖 4— 5 動臂強(qiáng)度校核圖 強(qiáng)度計(jì)算中許用應(yīng)力 [σ ]按下式選取 ns?? ?][ （ 440） 式 中 σ s—— 材料的屈服極限，國內(nèi)裝載機(jī)工作裝置的動臂以及搖臂多采用 16Mn鋼，其σ s=360MPa； n—— 安全系數(shù)，設(shè)計(jì)手冊中規(guī)定 n≈ ～ ，考慮工程機(jī)械工作繁重，作業(yè)條件惡劣及計(jì)算上的失誤，一般取 n﹥ ，此處取 n=。 （ 46） 由于 bYaYbXaX RRRR ?? 。 W—— 整車重量。 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 4 工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算位置 外載荷的確定 1. 對稱水平力的作用工況 (圖 4— 2a) 水平力 (即插入阻力 PC)的大小由裝載機(jī)的牽引力決定，其水平力的最大值為： cKPx PPR ?? m ax (41) 此處根據(jù)已知取 KNPR MA XKPx 1 3 8?? （ 42） 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 maxKPP —— 裝載機(jī)空載時的最大牽引力， cP —— 插入力。后者在動臂提升過程中，由于油缸下 端的擺動，可以使動臂油缸的提升力臂變化較小，效率較高。 為了得到較好的舉升工作力臂變化特性曲線，以適應(yīng)舉升過程中阻力矩的變化和合理地選定舉升油缸的功率，采用中間鉸接 式油缸是比較理想的，如圖所示。這是機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果。綜合考慮這些因素，一般舉升油缸都布置在前橋與前后車架的鉸接點(diǎn)之間的狹窄空間里。 根據(jù)提升動臂過程中鏟斗保持平移的特性畫出相應(yīng)的搖臂與轉(zhuǎn)斗油 的鉸接點(diǎn)位置 iF 得一曲線，以鉸接點(diǎn) G 為圓心，過 iF 點(diǎn)做此曲線的外包圓弧 N ，圓弧 N的半徑 G iF ，即為轉(zhuǎn)斗油缸的最大安 裝距離 maxR ，轉(zhuǎn)斗油缸的行程 xl ，按下式計(jì)算： minmax RRlx ?? （ 33） 當(dāng)連桿機(jī)構(gòu)和鉸接點(diǎn)位置確定以后，根據(jù)上述作圖法所確定的轉(zhuǎn)斗油缸與車架鉸接點(diǎn) G 及轉(zhuǎn)斗油缸的行程 xl ，一般當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖的情況下提升動臂的過程中，鏟長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 斗在任何位置時的后傾角都不在地面時后傾角大，在動臂提升范圍內(nèi)后傾角通常允許相 差 15o。iF 點(diǎn)作此曲線的內(nèi)包圓弧 39。假設(shè)鏟斗在最大卸載高度卸載時搖臂和連桿 CD 處在極 端位置，即鉸接點(diǎn) C、 D、 E 位于同一條直線上，則連桿 CD 的最小長度 b= cEC ii ?、 。設(shè)計(jì)時初步取 m=(~) mld ? ， el =(~) mld ? ， EF=e =（ ~） dl =， DE=c =（ ~） mld ? 。搖臂是形狀以及長短臂的比例關(guān)系及鉸點(diǎn) E的位置的確定，主要考慮連桿的受力情況及它們在空間布置的方便和可能性，同時轉(zhuǎn)斗油缸的行程及連桿的長度也不要過大。 連桿與鏟斗和搖臂的兩個鉸接點(diǎn) C、 D 的確定 因?yàn)?B、 E 兩點(diǎn)已被確定，所以再確定 C 和 D 點(diǎn)實(shí)際上是為了是終確定與鏟斗相聯(lián)的四桿機(jī)構(gòu) BCDE 的尺寸。 動臂育車架鉸點(diǎn)的高度通常取： ? ? ~ RH A ? = ?0R 鏟斗回轉(zhuǎn)半徑 A 點(diǎn)位置盡可能低一點(diǎn)，以提高整機(jī)工作的穩(wěn)定性，減小機(jī)器高度，改善司機(jī)視野。0m a x c o ss i n Bsasd lRlRHHl ???????? ???? ? ?? ?mmmmmm a x39。取 1； ? —— 輪胎變形系數(shù)，普通輪胎為 。 綜合考慮各種因素的 影響，設(shè)計(jì)時，一般根據(jù)坐標(biāo)圖上工況 I 時的鏟斗實(shí)際狀況，在保證 B 點(diǎn)與 Y 軸坐標(biāo)值 mmyB 350~250? 和 x 軸坐標(biāo)值 Bx 盡可能小而且不與斗底干涉的前提下，在坐標(biāo)圖上人為地把 B點(diǎn)初步確定下來。 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 圖 3— 1 鉸接點(diǎn) B 的確定 動臂與鏟斗、搖臂、機(jī)架的三個鉸接點(diǎn) B、 E、 A 的確定 確定坐標(biāo)系 如圖 32所示，先在坐標(biāo)紙上選取直角坐標(biāo)系 xOy ，沖選定長度比例尺 1? 。 不管用什么方法確定各鉸接點(diǎn)的坐標(biāo)值，但最終都必須滿足對工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的各種要求。轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)內(nèi)轉(zhuǎn)斗油缸 GF、搖臂 FED、連桿 DC、鏟斗 BC、動臂 AEB 和機(jī)架 AG六個構(gòu)件組成。 物料堆積高度 c 可由作圖法確定 (圖 2— 5)：由 M點(diǎn)作直線 MN與 CD垂直，將 MN 垂線向下延長，與斗刃刃口和擋板最下端之間的連線相交，此交點(diǎn)與料堆尖端之間的距離，即為物料堆積高度 c。 斗容的計(jì)量 鏟斗的斗容量可以根據(jù)鏟斗的幾何尺寸確定。 —— 鏟斗內(nèi)側(cè)寬度 (m )； g? —— 鏟斗斗底長度系數(shù)，通常 ~?g? z? 一 — 后斗壁長度系數(shù)，通常 ~?z? ； k? —— 擋板高度系數(shù)，通常 ~?k? ； b? —— 斗底和后斗壁直線間的圓弧半徑系數(shù)，通常 ~?b? ； 1? —— 擋板與后斗壁問的夾角，通常 001 10~5?? ； 0? —— 斗底和后斗壁間的夾角，通常 000 52~48?? ， (有推薦 00 65~55 )。 鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 0R 是指鏟斗的轉(zhuǎn)鉸中心 B 與切削刃之間的距離 (圖 2— 4)。但是，當(dāng)?shù)走呥^長，則鏟斗的鏟起力變小，且鏟斗插入料堆的插入阻力與刃口的插入深度成比例的急劇增加， 如圖 2— 3 所示。 鏟斗的側(cè)刃 因?yàn)閭?cè)刃參與插人工作，為減小插人阻力，側(cè)壁前刃應(yīng)與斗前壁成銳角，弧線或折線側(cè) 刃鏟斗的插人阻力比直線形側(cè)刃要小，但具有弧線或折線形側(cè)刃鏟斗的側(cè)壁較淺，物料易從 兩側(cè)撒落，影響鏟斗的裝滿。大型裝載機(jī)由于作業(yè)條件 差、斗齒磨損嚴(yán)重，故常采用這種分體式斗齒。為便于斗齒磨損后更 換和節(jié)約斗齒金屬，也有使用雙段斗齒的。因此，對主要用于鏟裝巖石或密實(shí)物料的裝載機(jī)，其鏟斗均裝有斗齒。非直線型切削刃 有 v型和弧型等，裝載機(jī)用得較多的是 v型斗刃。； 在滿足綜合 工作性能的前提下，盡可能增大機(jī)構(gòu)的倍力系數(shù)。 因?yàn)槠嚲驮谘b載機(jī)近旁，若卸載后，與下放動臂同時，裝載機(jī)駛向裝載點(diǎn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)裝載點(diǎn) 時，鏟斗正好呈開始插人狀態(tài)， 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 即可開始新的裝、運(yùn)、卸工作循環(huán)。鏟斗在最髙位置卸載時，最大卸載髙度 (鏟斗尖離地高度）和卸載距離 L，必須與配套的載重汽車車廂尺寸相適應(yīng)，或遵照設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定。 以內(nèi)為好。 — 27176。從不易撒料這一目的出發(fā)，絕對平動并無必要，只要把鏟斗 舉升時的傾角變化限制在一定許可范圍之內(nèi)即可。結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造及維修容易，操作使用方便。 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 2 鏟斗的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 根據(jù)輪式裝載機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)，其工作裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求。但由于這種型式結(jié)構(gòu)簡單，鏟起力較大，所以中小型裝載機(jī)采用較多。 反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動時 ，鏟斗與搖臂的轉(zhuǎn)動方向相反。 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 圖 1— 2 常見工作裝置結(jié)構(gòu)形式 正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)，因總體結(jié)構(gòu)布置及動臂形狀的不同．而將轉(zhuǎn)斗油缸布置在不同的位置上。單連桿機(jī)構(gòu)的連桿數(shù)目少，結(jié)構(gòu)簡單，易于布置，一般也能較好地滿足作業(yè)要求。因此，裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)型式的選擇，既要考慮結(jié)構(gòu)簡單，又要考慮作業(yè)性質(zhì)與鏟掘方式來確定 (圖 1— 2)。 無鏟斗托架的工作裝置如圖 1— 1（ b）所示。 有鏟斗托架的工作裝置易于更換鏟斗及安裝附件，例如將鏟斗卸下，在托架上裝上起重叉便可進(jìn)行起重及叉車作業(yè)。 結(jié)構(gòu)型式選擇 裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)型式分為有鏟斗托架和無鏟斗托架兩種。 裝載 機(jī)的工作裝置由鏟斗、動臂、搖臂 —— 連桿 (或托架 )及液 壓系統(tǒng)等組成 (圖1— 1)。 ④舉升工況保持轉(zhuǎn)斗缸長度不變，操作舉升缸，將動臂升至上限位置，準(zhǔn)備卸載。? 5176。對本研究提供過 幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。國外裝載機(jī)發(fā)展迅速，而我國裝載機(jī)在設(shè)計(jì)上存在很多問題，其中主要集中在可靠性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 強(qiáng)度等方面。本文中參閱了大量的土方機(jī)械的設(shè)計(jì)參考書，其中大多數(shù)是有關(guān)裝載機(jī)方面的，有的是工作裝置單一構(gòu)件的設(shè)計(jì)，有的則是整個工作裝置的設(shè)計(jì)，并且有許多有關(guān)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，各參考所涉及到的裝載機(jī)雖然型號不同，研究的方法也有差異，但綜合起來基本上也概述了現(xiàn)行的設(shè)計(jì)方法。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 ①插人工況動臂下放，鏟斗放置于地面，斗尖觸地，斗底板與地面呈 3176。 ③ 重載運(yùn)輸工況鏟斗鏟裝滿物料后舉升動臂，將鏟斗舉升至運(yùn)輸位置（即鏟斗斗底 離地高度不小于機(jī)器的最小允許離地間隙），然后驅(qū)動機(jī)器駛向