【正文】 m 開始轉(zhuǎn)斗靜阻力矩，13599 N最大掘起阻力通常發(fā)生在鏟斗開始舉升的時刻，此時鏟斗中物料與料堆之間剪切面積最大，隨著動臂的舉升掘起阻力逐漸減小。 圖317 工作裝置外載荷工況（2）外載荷計算裝載機的工作阻力是多種阻力的合力。 （328） 工作裝置靜力學(xué)分析及強度校核 靜力學(xué)分析（1）外載荷確定原則裝載機在鏟斗插入料堆，鏟取物料和舉升鏟斗的過程中，鏟斗要克服切削物料的阻力、物料與鏟斗間的摩擦力和物料自身的重力。如圖35所示，高位卸載時，鏟斗與動臂鉸接點的坐標為 （323）式中 x1，x2 工況II時G點的x和y坐標值（1130，260） 工況II時動臂對x軸的方向角40176。根據(jù)向量投影法的原理，可把四桿機構(gòu)GFEB和BCDA當作兩個封閉的向量四邊形，各邊向量分別用GF、BE、GB、AD、CD、BC、BA表示，他們的模分別用GF、BE、GB、AD、CD、BC、BA表示，則在BCDA向量四邊形中有 AD－CD－BC+BA=0 （310）將式（310）中各向量分別向軸和軸投影，則得到下列方程 （311）式中、分別為各邊向量對軸的方向角。最終，D點設(shè)計在A點的左下方，這樣不但平動性能好，而且動臂舉升時，可減小舉升外阻力矩，有利于舉升油缸的設(shè)計。但加長BC段，必將減小鏟斗和搖臂的轉(zhuǎn)角比，造成鏟斗轉(zhuǎn)角難以滿足各個工況的要求，并且使得轉(zhuǎn)斗油缸行程過長。 圖310 連桿、搖臂、轉(zhuǎn)斗油缸尺寸設(shè)計2） 確定E和F點位置這兩點位置的確定要綜合考慮如下四點要求：①E點不可與前橋相碰，并有足夠的最小離地高度；②插入工況時，使EF桿盡量與GF桿垂直，這樣可獲得較大的傳動角和倍力系數(shù)；③鏟裝工況時，EF桿與GF桿的夾角必須小于170176。它對連桿機構(gòu)的傳動比、倍力系數(shù)、連桿機構(gòu)的布置以及轉(zhuǎn)斗油缸的長度等都有很大的影響。④以點為圓心，順時針旋轉(zhuǎn)鏟斗，使鏟斗口與x軸平行，即得到鏟斗最高舉升位置圖。此為鏟斗插入料堆時位置，即插入工況。因為兩個油缸均為運動件所以整個機構(gòu)具有確定的運動。對于有防溢板的鏟斗 （m3） （33）式中 c 物料堆積高度，m對于無防溢板的鏟斗 （m3）圖35 設(shè)計鏟斗圖35 所示為本次設(shè)計的鏟斗，并通過CATIA輸出的立體圖形。 圖33 鏟斗尺寸參考（m） （31）式中 鏟斗平裝斗容， 鏟斗內(nèi)側(cè)寬度， 鏟斗斗底長度系數(shù)，=~ 后壁長度系數(shù)，=~ 擋板高度系數(shù)，=~ 圓弧半徑系數(shù)， 張開角，為45176。適當減小張開角并使斗底壁對地面有一定斜度，可減小插入料堆時的阻力，提高鏟斗的裝滿程度。底壁長l是指斗底壁的直線段長度。（3） 推卸式鏟斗它可以彌補整體前卸式鏟斗卸載高度不足，在裝載機其他尺寸參數(shù)相同的情況下，能夠顯著提高卸載高度和增加卸載距離；特別適用于卸出小顆粒粘性物料。（5）斗底 斗前壁與斗后壁用圓弧銜接，構(gòu)成弧形斗底。裝配時，先置入有彈性的金屬橡皮，然后再從上邊或從下邊往方形銷孔中打入鋼銷3即可。后者又有V形和弧形等，由于這種刃中間突出，鏟斗插入料堆時可使插入力集中作用在斗刃的中間部分，所以插入阻力較小，容易插入料堆，并有利于減少偏載插入，但鏟斗裝滿系數(shù)要比前者小。（1）斗體形狀 從整個斗體形狀看來，鏟斗基本可以分成“淺底”和“深底”兩種類型。為了保證鏟斗的設(shè)計質(zhì)量，首先應(yīng)當合理的確定鏟斗的結(jié)構(gòu)及幾何尺寸，以降低鏟斗插入物料的阻力。裝載機工作裝置主要由鏟斗和支持鏟斗進行裝載作業(yè)的連桿系統(tǒng)組成，依靠這套裝置裝載機可以對汽車、火車進行散料裝載作業(yè)，也可以對散料進行短距離運輸作業(yè)，還可以進行平地修路等作業(yè)。同樣可得，正轉(zhuǎn)八桿機構(gòu)工作裝置的自由度F=2。 圖29 工作裝置結(jié)構(gòu)形式a）正轉(zhuǎn)四桿機構(gòu) b）正轉(zhuǎn)五桿機構(gòu) c）動臂可伸縮式三桿機構(gòu) 工作裝置自由度的計算由于組成裝載機工作裝置的各構(gòu)件是通過銷軸連接的，各個銷軸互相平行；加上，其結(jié)構(gòu)又是縱向?qū)ΨQ。現(xiàn)在這種機構(gòu)很少用。3） 轉(zhuǎn)斗缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機構(gòu)（圖28c） 仍以構(gòu)件5為轉(zhuǎn)斗缸，但將其布置在動臂下方。 圖25 八桿機構(gòu)的構(gòu)成方案 圖26 八桿機構(gòu)工作裝置的結(jié)構(gòu)形式 六桿機構(gòu) 六桿機構(gòu)工作裝置是目前裝載機上使用最為普及的一種結(jié)構(gòu)形式。綜合國內(nèi)外裝載機工作裝置可知，其連桿機構(gòu)典型結(jié)構(gòu)主要有下列幾種。動臂舉升缸一般采用立式（又稱豎式）或臥式（又稱橫式）布置形式，常見有兩種連接方式：一種是油缸頂端與前車架鉸接（圖23）；另一種是油缸中部通過銷軸與前車架鉸接（圖24）。 本章小結(jié)通過以上對裝載機整體的的敘述， 能明顯的認識到其工作裝置在整個裝載機中占據(jù)著重要的作用，其各個系統(tǒng)的目的在于使工作裝置能夠得到最優(yōu)化的工作狀態(tài)，提高裝載機在工程中的應(yīng)用效率，因此，本次設(shè)計在于設(shè)計出使用范圍廣，通用性強的一種裝載機的工作裝置。⑷ 利用電子技術(shù)及負荷傳感技術(shù)來實現(xiàn)變速箱的自動換擋及液壓變量系統(tǒng)的應(yīng)用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機作業(yè)成本。~10t 的裝載機產(chǎn)品，但產(chǎn)量主要集中在1~5t 范圍內(nèi)，無力生產(chǎn)微型級、大型級產(chǎn)品，造成了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中間大、兩頭小的格局。產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，國產(chǎn)裝載機大故障的部位主要集中在傳動系統(tǒng)，小毛病主要出現(xiàn)在液壓系統(tǒng)。（5） 更加重視安全性、舒適性和可靠性裝載機的安全性、舒適性和可靠性技術(shù)將得到更廣泛的重視。與此同時，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。大量機罩都采用可展開結(jié)構(gòu)，可整體翻轉(zhuǎn)，有些機型的駕駛室還可以整體傾翻。如卡特彼勒公司裝載機的即使是設(shè)有微機監(jiān)控裝置和可調(diào)懸掛式座椅，先導(dǎo)液壓閥操縱鏟斗控制手柄及流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，使操作輕便、靈活，采用防翻車保護裝置和落物保護裝置結(jié)構(gòu)符合ISO標準要求。先進的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)： 采用代替?zhèn)鹘y(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤和控制手柄，此系統(tǒng)在WA1200型上已安裝。計算機監(jiān)控/管理系統(tǒng)： 連續(xù)監(jiān)控/管理裝載機數(shù)十項性能指標參數(shù)，在遇到突發(fā)或緊急情況時，很容易通過液晶儀表顯示、聽覺與視覺相結(jié)合的報警信號，提醒駕駛員注意。銷軸潤滑系統(tǒng)： 能為工作裝置上的所有銷軸提供為期200h的潤滑服務(wù)，并使銷軸作業(yè)易于完成。圖12為現(xiàn)場裝載機的工作裝置。小松公司的WA系列采用雙回路大流量液壓系統(tǒng)，增大挖掘力并降低工作循環(huán)時間，提高燃油效率。設(shè)置了電動緩行器不用工作制動停機，裝料對位準確?？焖贀Q擋按鈕可以使司機在1~4擋或2~4擋之間自動切換，變速和換擋由一根操縱桿集中控制。小松公司W(wǎng)A系列中的小功率裝載機采用液壓機械傳動和新型集中結(jié)構(gòu)驅(qū)動橋。發(fā)動機管理系統(tǒng)也稱自動控制系統(tǒng)、電腦控制系統(tǒng)等，是電子計算機在工程機械中的應(yīng)用之一。為了適應(yīng)市場需求，各廠商加快了產(chǎn)品的更新?lián)Q代，如以卡特彼勒為代表的美國，以小松公司為代表的日本和裝載機生產(chǎn)第三大集團西歐各廠家都加快推出多功能，全面兼顧動力性、機動性與靈活性的新產(chǎn)品，以滿足不同用途用戶的需求。裝載機基本上都是前卸式。這種傳動方式省去了一系列的傳動零件，簡化了傳動系統(tǒng)，使整機質(zhì)量減輕，并可以在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，使傳動更加平穩(wěn)，但它的啟動性差，性能良好的液壓元件昂貴，壽命也較低，故在裝載機中的使用受到限制，目前只用在小型裝載機上。② 液力機械傳動它是裝載機的主要傳動形式。由于國產(chǎn)履帶式裝載機多是在推土機基礎(chǔ)上形成及國內(nèi)外使用和生產(chǎn)的絕大多數(shù)是輪胎式裝載機，又因為這兩類裝載機除了行走裝置不同外，其他系統(tǒng)和構(gòu)造大體相似，所以本次設(shè)計也以裝載機為目標。（9） 最大卸載高度 指動壁處于最高位置，鏟斗傾角為45176。（4） 整機質(zhì)量（工作質(zhì)量）指裝載機設(shè)備應(yīng)有的工作裝置和隨機工具，加足燃油，潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)都加足液體，并且?guī)в幸?guī)定形式和尺寸的空載鏟斗和司機標定質(zhì)量（75kg177。 裝載機的主要技術(shù)性能參數(shù) 標志裝載機的主要技術(shù)性能參數(shù)有鏟斗容量、額定載重量、發(fā)動機額定功率、整機質(zhì)量、最大行駛速度、最小轉(zhuǎn)彎半徑、最大牽引力、最大掘起力、最大卸載高度、卸載距離、工作裝置動作三項和等。（1） 鏟斗容量 一般指鏟斗的額定容量，為鏟斗平裝容量與堆尖部分體積之和，用 m3 表示。3kg）時的主機質(zhì)量。時，從地面到斗刃最低點之間的垂直距離，單位為 mm 。輪胎式裝載機簡稱為裝載機，它由車架、工作裝置、動力裝置、行走裝置、傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等組成。這是因為液力機械傳動取消了機械傳動中的離合器而換用液力變矩器，取消了人力換擋變速箱而換用了動力換擋變速箱。但隨著液壓技術(shù)的發(fā)展液壓元件質(zhì)量不斷提高和成本不斷降低，液壓傳動將會越來越多的在中小型裝載機上使用。（5） 按轉(zhuǎn)向方式不同分類按轉(zhuǎn)向方式不同可以分為整體式和鉸接式。此外，裝載機的大小規(guī)格向兩頭延伸，以適應(yīng)大型露天煤礦或金屬礦和狹窄施工場所，如倉庫、貨棧、農(nóng)舍、地下等場所的裝載作業(yè)。它能及時的根據(jù)裝載機的工作負荷要求去調(diào)節(jié)發(fā)動機的輸出功率，使裝載機更有效的利用發(fā)動機的性能和動力。它將主傳動、制動器和行星終傳動都集中在橋的中部，橋殼斷面變化連續(xù)、平緩、內(nèi)應(yīng)力分布合理，從根本上防止因傳動結(jié)構(gòu)橋殼在輪邊支撐軸段應(yīng)力集中發(fā)生斷裂。HST漸移式踏板可在保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速和液壓系統(tǒng)流量的同時無限降低行駛速度。整機重心低，行駛穩(wěn)定性好，可靠性高。液壓驅(qū)動濕式多片制動器，可以避免氣制動時由于水和冷凝引起的凍結(jié)和銹蝕，提高系統(tǒng)靈敏度。 圖12 工作裝置5） 智能系統(tǒng)當前，裝載機發(fā)展的一個重要特點是不斷研制出集液壓、微電子及信息技術(shù)于一體的智能系統(tǒng)，并廣泛運用于裝載機的產(chǎn)品設(shè)計之中，目前廣泛運用的有如下一些系統(tǒng)：行駛平穩(wěn)性控制系統(tǒng)： 在動臂舉升液壓缸液壓回路中增加一個蓄能器，以衰減工作裝置在機器行駛過程中產(chǎn)生的振動，減少裝載機的顛簸。舒適驅(qū)動控制系統(tǒng)： 其目的是提高駕駛員的舒適性，幫助長時間進行作業(yè)的駕駛員減輕勞動，保持作業(yè)效率。裝載量稱量系統(tǒng)： 自動稱量并顯示鏟斗的凈裝載量，從而使司機心中有數(shù)，防止過載或欠載，減少無效跑車次數(shù)，節(jié)省作業(yè)時間，提高生產(chǎn)效率。柴油發(fā)動機先進管理系統(tǒng)： 裝備有用于燃油噴射控制及維護發(fā)動機最佳性能的電子控制模塊，其亦可與監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊，當發(fā)生故障時提醒司機注意。小松公司的WA系列駕駛室采用硅橡膠黏性阻尼安裝，以吸收振動和噪聲。許多產(chǎn)品發(fā)動機風(fēng)扇采用液壓驅(qū)動。（2） 多用途，微型化為了全方位的滿足不同用戶的需求，國外裝載機在朝著系列化、特大型化方向發(fā)展的同時，已進入多用途、微型化發(fā)展階段。翻滾保護和落物保護結(jié)構(gòu)駕駛室、消聲、減震、防油污以及全球定位系統(tǒng)（GPS），閉路監(jiān)視系統(tǒng)，超聲波后障礙探測系統(tǒng)，微機監(jiān)控和自動報警系統(tǒng)，不解體檢測和簡化維修等各種新技術(shù)與裝置將得到進一步的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用。（2） 設(shè)備的靈活性、舒適性較差 靈活性是反映裝載機工作效率的一個重要指標。 國內(nèi)裝載機發(fā)展趨勢盡管國內(nèi)裝載機的技術(shù)發(fā)展水平與西方發(fā)達國家存在著很大的差距，但也應(yīng)該考慮到歷史和國情的原因。⑸ 提高安全性、舒適性。2 裝載機工作裝置總體設(shè)計 工作裝置的總體結(jié)構(gòu)與布置裝載機工作裝置是完成裝卸作業(yè)并帶液壓缸的空間多桿機構(gòu)。鏟斗是裝載物料的容器，通常具有兩個鉸接點，一個與動臂下鉸接點鉸接，另一個與連桿鉸接。 正轉(zhuǎn)八桿機構(gòu) 機構(gòu)在轉(zhuǎn)斗缸大腔進油時轉(zhuǎn)斗鏟取，所以鏟取力較大；各構(gòu)件設(shè)計合理時，鏟斗能獲得較好的舉升平動性能；連桿機構(gòu)的傳動比較大，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；因傳動比大，還可以適當減小連桿機構(gòu)的尺寸，因而可以改善司機的視野。對于單自由度的六桿機構(gòu)，只能有兩個三鉸構(gòu)件和4個兩鉸構(gòu)件組成，其傳遞方案如圖27所示。在鏟掘收斗作業(yè)時，以油缸大腔工作，故能產(chǎn)生較大的掘起力。正轉(zhuǎn)四桿機構(gòu)（圖29a） 該機構(gòu)結(jié)構(gòu)最為簡單，易于設(shè)計成鏟斗舉升平動；前懸較小。因此，在進行裝載機工作裝置的運動學(xué)分析時，可將其簡化為帶液壓缸的平面低副多桿機構(gòu)，不計各桿件的自重，并假設(shè)各鉸接點的摩擦力為零。 工作裝置總體設(shè)計由設(shè)計任務(wù)書和設(shè)計要求，對于本次ZL50裝載機的設(shè)計采取以下方案：在鏟斗部分，采用無鏟斗托架式結(jié)構(gòu)；油缸的布置形式為立式布置形式。把鏟斗更換成專門的裝置，還可以進行其他的裝載作業(yè)。其次要保證鏟斗有足夠的強度、剛度、耐磨性，使之具有合理的使用壽命。在斗容量相同的情況下，前者開口尺寸較大，斗底深度較小，即斗前壁較短，而后者正好相反。 礦用裝載機工作條件惡劣，任務(wù)繁重，插入和掘起阻力都很大，偏載工況對工作機構(gòu)的強度影響嚴重，所以多選用非直線形切削刃，并以V形切削刃為佳。由于拆卸方便，齒尖一邊磨損后可以翻轉(zhuǎn)再使用，從而延長使用壽命。為了使物料在斗中有很好的流動性，斗底圓弧半徑不宜太小，前后壁夾角不應(yīng)小于物料與鋼板的摩擦角的2倍，以免卡住大塊物料。與整體前卸式鏟斗相比，推卸式鏟斗的結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，且需要用動力推卸，但具有以上的一些優(yōu)點，在地下作業(yè)時多被采用。l長則鏟斗鏟入料堆深度大，斗容易裝滿，但掘起力將由于力臂的增加而減小。鏟斗的