【正文】 ....................................19 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析 .....................................................................24 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說(shuō)明書(shū)） III 液壓油缸設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................................................................25 液壓缸主要尺寸的計(jì)算 ...................................................................................25 液壓缸性能參數(shù)的計(jì)算 ..................................................................................26 鏟斗靜力學(xué)計(jì)算 .......................................................................................................27 連桿的強(qiáng)度校核 .......................................................................................................30 動(dòng)臂的強(qiáng)度校核 ......................................................................................................31 計(jì)算載荷工況 .................................................................................................31 建立動(dòng)臂強(qiáng)度分析力學(xué)模型 ............................................................................32 動(dòng)臂的校核計(jì)算 ..............................................................................................33 第三章 裝載機(jī)鏟斗運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)三維模型建立 ...........................................................................36 標(biāo)準(zhǔn)件的建立 ...........................................................................................................36 零件三維模型的建立 ................................................................................................36 鏟斗運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配模型的建立 ..................................................................................39 總結(jié) .....................................................................................................................................41 致謝 .....................................................................................................................................42 參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................43 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說(shuō)明書(shū)） 1 第一章 緒論 裝載機(jī)簡(jiǎn)介 裝載機(jī)是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設(shè)工程的土石方施式機(jī)械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對(duì)礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進(jìn)行推土、起重和其他物料如木材的 裝卸作業(yè)。 Z450 型裝載機(jī)具有液力機(jī)械傳動(dòng)、動(dòng)力換擋、雙橋驅(qū)動(dòng)、液壓操縱、鉸接式動(dòng)力轉(zhuǎn)向、氣推油加力制動(dòng)等現(xiàn)代輪式裝載機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，為當(dāng)時(shí)世界先進(jìn)水平。第二代變化不很大，第三代變化稍大一些。 因此，中國(guó)裝載機(jī)企業(yè)必須抓住新的發(fā)展形勢(shì)，在產(chǎn)品研發(fā)上體現(xiàn)差異化戰(zhàn)略 和成本領(lǐng)先戰(zhàn)略 ，繼續(xù)加強(qiáng)行業(yè)以企業(yè)國(guó)家級(jí)技術(shù)中心和高校及科研院所為主體的科研開(kāi)發(fā)體系建設(shè)，打造價(jià)值鏈營(yíng)銷(xiāo)，加強(qiáng)品牌建設(shè)，提升品牌價(jià)值，只有這樣才能在新形勢(shì) 下立于不敗之地 。 3)細(xì)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 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 。 ② 功率在 74～ 147kw 為中型裝載機(jī) 。 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。 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。 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。 (通常取其上限值 )。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(chē)輛或固定料倉(cāng)卸料。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。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)。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)。 鏟斗的結(jié)構(gòu)和種類(lèi) （ 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。斗體采用低碳、耐磨、高強(qiáng)度鋼板焊接制成。 斗齒的形狀和間距對(duì)切削阻力是有影響的。 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。 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)。～ 52176。 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)。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。 （ 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。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗油缸與車(chē)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。 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。 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。 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。畫(huà)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。相對(duì)于前輪胎， B 點(diǎn)在其外廓的左上部。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。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。 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。 — 鏟斗最高位置時(shí)卸載角。 =45176。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。 由于鏟裝物料的種類(lèi)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。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。掘起阻力同樣與物料的種類(lèi)、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)。 計(jì)算得： FZ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為 0 11 .1 0 .4 4xM F x L y? ????? ? ????????? (N m。 m， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ：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(xiāo)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。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。 （ 223） 計(jì)算得： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 動(dòng)臂的斷面有單板、雙板和箱形三種結(jié)構(gòu)形式。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說(shuō)明書(shū)） 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。 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。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(lái)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 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(shū)） 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(shū)） 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。