【文章內(nèi)容簡介】 指由鏟斗切削刃 到斗底與后斗壁交點的距離： mmRRL gg1804 00???? （ 2— 5） 后斗壁長度 ZL 是指出后斗壁上緣到與斗底相交點的距離 mmRRL zz148019..1 00???? （ 2— 6） 鏟斗圓弧半徑 1R ： mm RRR R498 001? ?? ? （ 2— 8） 鏟斗與動臂鉸銷距斗底的高度 : mmRRh b 1 5 )~( 00 ??? (29) 鏟斗側(cè)壁切削刃相對于斗底的傾角 000 60~50?? 。在選擇 1? 時，應(yīng)保證側(cè)壁切削刃與擋板的夾角為 090 。 因此 取α 0=500，切削角 δ 0=300。 斗容的計量 鏟斗的斗容量可以根據(jù)鏟斗的幾何尺寸確定。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 9 幾何斗容 (平裝斗容 ) KV 鏟斗平裝的幾何斗容可 按下式確定 (圖 2— 5)。 對于裝有擋板的鏟斗： 3232032mbmaABV K???????? （ 2— 10） 根據(jù)有關(guān)計算有 mLLLLLNDCNbmBmLaZgKgZK50c o c o s20222222220????????????????? （ 2— 11） A—— 鏟斗橫斷面面積，如圖 2— 5 中所示陰影面積 0B —— 鏟斗內(nèi)壁寬 (m)， a—— 擋板高度 (m)； b—— 斗刃刃口與擋板最上部之間的距離 (m)。 額定斗容 (堆裝斗容 ) HV 鏟斗堆裝的額定斗容 HV 是指斗內(nèi)堆裝物料的四邊坡度均為 1： 2，此時額定斗容可按下式確定 (圖 2— 5) ? ?? ?3232026868mchbBbVV KH??????????? 米 （ 212） 式中 c—— 物料堆積高度 (米 )。 物料堆積高度 c 可由作圖法確定 (圖 2— 5)：根據(jù)科堆坡度角可得料堆尖端點肘，再由 d4 點作直線 d4N 與 Go 垂直，將 n4N 垂線向下延長，與斗刃刃口和擋板最下端之間的連線相交，此交點與料堆尖端之間的距離，即為物料堆積高度 G。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 10 mabbabc2412222????????? （ 2— 13） 鏟斗斗容的誤差率 %5%%1003 ?????? （ 2— 14） 所以鏟斗的設(shè)計合格。 3. 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)裝載機用途、作業(yè)條件及技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)等擬定購設(shè)計任務(wù)書的要求， 選定了工作裝置 的結(jié)構(gòu)形式后，便 可 進行工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 額 定 斗 容： 3 m3 額 定 載 重 量： 50 KN 整 機 質(zhì) 量： t 輪 距： 2150 mm 軸 距： 3427 mm 輪 胎 規(guī) 格： — 25 最大 卸載 高度： 2970 mm 最小 卸載 距離： 1200 mm 工作裝置敗結(jié)構(gòu)設(shè)計包括： 1)確定動臂長度、形狀及與車架 的 鉸接位置。 2)確定動臂油缸的鉸接位置及動臂油缸的行 程 。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 11 3)連桿機構(gòu) (由動臂、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂 — — 連桿或托架等組成 )的設(shè)計。工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足以下要求： 1)保證滿足 設(shè)計任務(wù)書中所規(guī)定的使用性能及技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的要求， 如最大卸載高度 、最大卸載距離、在任何位置都能卸凈物料并考慮可換工作裝置等。 2)保證作業(yè)時與其它構(gòu)件無運動 干 涉。 3)保證駕駛員有良好的勞動條件，如工作安全、視野開闊、操作簡便等。 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個比較復(fù)雜的問題，因為組成工作裝置的各構(gòu)件的尺寸 及 位置的相互影響，可變性很大。對于選定的結(jié)構(gòu)形 式， 在滿足上述要求下，可以有各種各樣的構(gòu)件尺 寸 及鉸接點位置。因此，只有在綜合考慮各種因素的前提下，對工作裝置進行運 動學(xué)和動力學(xué)分析， 通過多方案比較， 才能最后選出 最佳構(gòu)件尺寸及鉸接點位置，使所設(shè)計的工作裝置不僅滿足使用要求，況 且具有較高的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。 工作機構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計 由于現(xiàn)今國內(nèi)、外購輪胎式裝載機廣泛地采用反轉(zhuǎn)六桿工作機構(gòu)，并且它的設(shè)計難度較大，又有一定的代表性，所以以其為例，闡述工作機構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計，以求舉一反三。 機構(gòu)分析 反 轉(zhuǎn)六桿 工作機構(gòu) 由轉(zhuǎn)斗機構(gòu)和動臂舉升機構(gòu)兩個部分組成。轉(zhuǎn)斗機構(gòu)內(nèi)轉(zhuǎn)斗油缸 GF、搖臂 FED、連桿 DC、鏟斗 BC、動臂 AEB 和機架 AG 六個構(gòu)件組成。 當(dāng)舉升油缸閉鎖時，啟動轉(zhuǎn)斗油缸，鏟斗將繞 B 點作定軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，舉升油缸動作時，鏟斗將作復(fù)合運動，即一邊隨動臂對 A 點作牽連運動，同時又相對動臂繞 B 點作相對轉(zhuǎn)動。這在作機構(gòu)運動分析時必須注意。 設(shè)計方法 因為工作機構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)直接與整機的基本性能和工作參數(shù)有關(guān)，所以通常是先初步設(shè)計出整機的主要參數(shù)，然后以其為條件，再進行連桿系統(tǒng)的尺寸設(shè)計。 不管用什么方法確定各鉸接點的坐標(biāo)值，但最終都必須滿足對工作機構(gòu)設(shè)計提出的各種要求。在運動學(xué)方面，必須滿足鏟斗舉升平動、自動放平、最大卸載高度、最小卸載距離和各個位置的 卸載角等要求；在動力學(xué)方面，主要是在滿太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 12 足挖掘力、舉升力和生產(chǎn)率的要求前提下，使轉(zhuǎn)斗油缸和舉升油缸的所需輸出力及功率盡量減小。 尺寸參數(shù)設(shè)計的圖解法 圖解法比較直觀，易于掌握，是目前工程設(shè)計時常用的一種方法。 圖解法是在初步確定了最大卸載高、最小卸載距離、卸載角、輪胎尺寸和鏟斗幾何尺寸等參數(shù)后進行的，它通過在坐標(biāo)圖上確定工況Ⅱ（見圖 3— 1）時工作工作機構(gòu)的九個鉸接點的位置來實現(xiàn)。 圖 3— 1 鉸接點 B 的確定 動臂與鏟斗、搖臂、機架的三個鉸接點 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? 。 畫鏟斗圖 把已設(shè)計好的鏟斗橫截面外輪廓按比例畫在 xOy 坐標(biāo)里，斗尖對準(zhǔn)坐標(biāo)原點O，斗前臂與 x 軸呈 ?3 前傾角。此為鏟斗插入料堆時位置，即工況Ⅰ。 確定動臂與鏟斗的鉸接點 B 由于 B 點的 x 坐標(biāo)值越小，轉(zhuǎn)斗鏟取力就越大，所以 B 點靠 近 O 點是有利的，但它受斗底和最小離地高度的限制，不能隨意減?。欢?B y 坐標(biāo)值增大時，鏟斗在料堆中的鏟取面積增大，裝的物料多，但這樣就縮小了 B 點與連桿鏟斗鉸接點 C 的距離，使鏟取力下降。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 13 A120050176。ABC1CB39。 圖 3— 2 連桿兩鉸接點的確定圖 綜合考慮各種因素的影響，設(shè)計時，一般根據(jù)坐標(biāo)圖上工況 I 時的鏟斗實際狀況，在保證 B 點與 Y 軸坐標(biāo)值 mmy B 350~240? 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 點初步確定下來。 (1) 以 B 點為圓心，使鏟斗順時針轉(zhuǎn)動 48o，即工況Ⅱ。 (2)把已選定的輪胎外廓畫在坐標(biāo)圖上。作圖時，應(yīng)使輪胎前緣與工況Ⅱ時鏟斗后壁的間隙盡量小些，目的使機構(gòu)緊湊、前懸小，但一般不小于 50mm ；輪胎中心 Z 的 y 軸坐標(biāo)值應(yīng)等于輪胎的工作半徑 KR ： ? ??????? ??????????? ?12 wwwd bbHdR （ 3— 1） 式中 dR —— 輪胎動力半徑 ， mm； wd ——— 輪轂直徑， mm； wb —— 輪胎寬度， mm； wbH/ —— 輪胎斷面高度與寬度之比。取 ； ? —— 輪胎變形系數(shù)，普通輪胎為 。 確定動臂與機架的鉸接點 A 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 14 ? ?? ?mbbHdRwwwd212??????? ?????????????????????? ? （ 3— 2） 圓整后取 Rd=715mm。 (3)根據(jù)給定的最大卸載高度、最小卸載距離和卸載角，畫出鏟斗在 最高位卸載的位置圖，即工況Ⅱ，此時， B 點位置為 iB ，如圖 32 所示。 (4)以 iB 點為圓心，順時針旋轉(zhuǎn)鏟斗 48o，即得鏟斗被舉升到最高位置圖 (工況Ⅲ )。 (5)連接 B iB 并作其垂直平分線．因為 B 和 iB 點同在以 A 點為圓心，動臂AB 長為半徑的圓弧上，所以 A 點必在 B iB 的垂直平分線上。 A 點位置盡可能低一點，以提 高整機工作的穩(wěn)定性，減小機器高度，改善司機視野。一般， A 點取在前輪右上方，與前軸心水平距離為軸距的 2/1~3/1 處。 A 點位置的變化，可借挪動 iB 點和輪胎中心點的位置來進行。 確定動臂與搖臂的鉸接點 E E 點位置是一個十分關(guān)鍵的參數(shù)。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影響。如圖 4— 7 所示，根據(jù)分析和經(jīng)驗，一般取 E 點在 AB 連 線上方， 其在 AB 連線上的投影點距 A 點 45%處 。相對前輪胎， E 點在其外廓的左上部。 機構(gòu)中 C、 D、 F 點的確定 因為 B、 E 兩點已被確定，所以再確定 C 和 D 點實際上是為了是終確定與鏟斗相聯(lián)的四桿機構(gòu) BCDE 的尺寸 。 確定 C 、 D 兩點時，既要考慮對機構(gòu)運動學(xué)的要求，如必須保證鏟斗在各工況時的轉(zhuǎn)角，又要注意動力學(xué)要求，如鏟斗在鏟裝物料時應(yīng)能輸出較大的鏟取力，同時，還要防止前述各機構(gòu)運動被破壞的現(xiàn)象。為此，建議按下述方法進行設(shè)計： 按單 搖桿條件設(shè)計六 桿機構(gòu)， 連桿與鏟斗鉸點 C 的位置影響連桿的受力和轉(zhuǎn)斗油缸的行程，選擇時主要考慮當(dāng)鏟斗處于地面挖掘位置情況下 ，轉(zhuǎn)斗油缸作用在連桿 CD 的有效分力較大，以發(fā)揮比較大的掘起力。通常 BC 與鏟斗回轉(zhuǎn)半太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 15 徑之間的夾角 ψ =100o~120o,取 ψ =113186。BC=（ ~） lD,BC= 2913=410.（見圖 3—— 3）。 搖臂和連桿要傳遞比較大的插入和轉(zhuǎn)斗阻力，因此在設(shè)計時不僅考慮運動關(guān)系，而且還應(yīng)考慮 它們的強度和剛度。搖臂是形狀以及長短臂的比例關(guān)系及鉸點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 。搖臂可做成直的也可做成彎曲的形狀。彎曲搖臂 的夾角一般不大于 30o，否則使構(gòu)件受力不良。搖臂與動臂的鉸點 E 布置在動臂兩鉸點的連線 AB 的中部 偏上為 m 處。設(shè)計時初步取m=(~)lD， m= 2913==(~)lD， EF=（ ~） lD， EF= 2913=670。 DE=（ ~） lD , DE= 2913=874。 完成上述構(gòu)件尺寸 選擇后，就可用下述作圖方法來確定連桿 CD 的長度、轉(zhuǎn)斗油缸與車架的鉸點 G 及行程。 根據(jù)已經(jīng)選定的工作裝置連桿機構(gòu)的尺寸參數(shù)，畫 出動臂和鏟斗在 地面時鏟斗后傾 045 的位置及搖臂和動臂的鉸點 E；將動臂由最低到最高位置時的轉(zhuǎn)角 ?分成若干等分，提升動臂到不同的角度，并保持后傾鏟斗的平移性，依次畫出BC 的相應(yīng)位置： 11CB 、 22CB ?? iiCB ，并使它們互相平行；然后畫出鏟斗在最大卸載高度時的卸載位置（取卸載角 00 50~45?? ）， 在這里 β =50 取 得 39。iiCB 。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 C、 D、E 位于同一條直線上，則連桿 CD 的最小長度 b= cEC ii ?、 。根據(jù)搖臂的結(jié)構(gòu)尺寸和鏟斗在任意位置能卸凈物料這一條件，作出鏟斗在不同卸載位置時所對應(yīng)的搖臂與轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿鉸接點位置 39。iF ，連接 39。iF 各點得一曲線，過 39。iF 點作此曲線的內(nèi)包圓弧 39。N ，則圓弧的圓心 G 即為與車架的交接點，圓弧 39。N 的半徑 G 39。iF 既為轉(zhuǎn)斗油缸的最小安裝尺寸 minR 。 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 的鉸接點位置 iF 得一曲線，以鉸接點 G 為圓心，過 iF 點做此曲線的外包圓弧 N ，