【文章內(nèi)容簡介】 受力狀態(tài)良好，強度壽命合理。結構和工作尺寸適應生產(chǎn)條件需要，效率高。結構簡單緊湊，制造及維修容易，操作使用方便。(2) 特殊要求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，因此，設計時必須合理選取鏟斗的結構和尺寸，以減小工作阻力，達到裝滿卸凈、運輸平穩(wěn)。② 鏟斗由運輸工況被舉升到最高卸載位置的過程中，為避免鏟斗中物料撒出，要求鏟斗作“平移運動” 。嚴格要求鏟斗舉升平動是很困難的。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。④ 鏟斗能自動放平。鏟斗在最高位置卸載后廠閉鎖轉(zhuǎn)斗油缸，下放動臂，鏟斗能自動變成插人工況（開始插人狀態(tài)）的功能稱為“鏟斗自動放平” ．它對定點高位卸載很有意義。⑤ 輪式裝載機的工作機構屬于連桿機構，設計中要特別注意防止各個工況出現(xiàn)構件相互干擾、 “死點” 、 “自鎖”和“機構撕裂”等現(xiàn)象；各處傳動角不得小于 10176。⑥ 應盡量減小工作機構的前懸（即工作機構重心至整機重心的距離） 、長度和高度，以提高裝載機在各種工況下的穩(wěn)定性和司機的視野。 鏟斗設計工作裝置是裝載機的執(zhí)行機構之一，鏟斗是這個執(zhí)行機構的執(zhí)行構件，它是工作裝置的重要部件。鏟斗直接與物料接觸，是裝、運、卸的工具，工作時，它被推壓插人料堆鏟取物料，工作條件惡劣，要承受很大的沖擊力和劇烈的磨損，因此鏟斗的設計質(zhì)量對裝載機的作業(yè)能力有較大影響。所以鏟斗的設計就是根據(jù)裝載機的主要用途和作業(yè)條件，從而減少插入阻力，掘起阻力及提高生產(chǎn)率，合理的確定鏟斗的幾何形狀和尺寸。 鏟斗的結構形式鏟斗通常用低碳，耐磨，高強度鋼板焊接而成。由切削刃、側(cè)壁切削刃、斗底、斗后壁、擋板、角板、耐磨板、護板或支角組成。由于鏟斗是直接與物料接觸，特別是鏟裝堅硬的砂等物料，斗前緣與斗壁磨損較快，因此，斗前緣采用耐磨的高錳鋼等優(yōu)質(zhì)材料，或者是堆焊硬質(zhì)合金。此設計采用堆焊 TDP1(35)型合金，硬度 HR(要求在 35 以上） ，側(cè)切削刃和加強角板大學畢業(yè)設計 10 都采用高強度耐磨板料制成，耐，磨板和支角亦都用耐磨材料制成，可以更換，用以增加鏟斗的使用壽命。鏟斗前緣的斗齒是用 65Mn 鍛制后熱處理或 ZG13Mn 鑄成型斗齒。斗齒是易換件，磨損較快，必要時應予以更換。輪式裝載機的鏟斗斷面形狀一般為“U”形，用鋼板焊接而成。常見鏟斗結構如圖 33 所示。 (a)直線形斗刃鏟斗 (b)V 形斗刃鏟斗 (c)直線形帶齒鏟斗 (d)弧形帶齒鏟斗圖 33 常見鏟斗結構鏟斗由斗底、側(cè)壁、斗刃及后壁等部分組成，如圖 34 所示。 圖 34 輪式裝載機鏟斗結構1—防滋板； 2—連接耳； 3—斗后壁．4—斗前壁； 5—斗側(cè)壁； 6—切削刃；7—斗齒； 8—斗側(cè)刃本次設計鏟斗采用直線形帶斗齒的切削刃如圖 33(c)所示，其特點是結構簡單，具有良好的平地性能，能適于鏟裝較松散的物料，帶有斗齒的鏟斗在鏟斗插入、料堆時，減少刀刃與料堆的作用面積，使插入力集中在斗齒上，容易插入縫隙，破壞物料結構，因而帶有齒的。 鏟斗的分類鏟斗按卸載方式一般可分為整體前卸式、側(cè)卸式、推卸式和底卸式等數(shù)種。 鏟斗的設計要求(1) 插入及鏟起阻力小，作業(yè)效率高；(2) 鏟斗工作條件惡劣，要求強度，剛度足夠且耐磨；大學畢業(yè)設計 11 (3) 由所鏟裝物料的種類和重度不同，設計不同結構形式的鏟斗。 鏟斗設計鏟斗基本參數(shù)的確定鏟斗的幾何斷面形狀由鏟斗的圓弧半徑 r、張開角 γ、后壁高度 h、底壁長 l 和鏟斗寬度 B 五個基本參數(shù)確定。此外，鏟斗的寬度 Bg 應大于裝載機兩前輪外側(cè)間的寬度，每側(cè)大出 50~100mm。如果鏟斗寬度小于兩輪外側(cè)間的寬度，則鏟斗鏟取物料后形成的料堆階梯會損傷輪胎側(cè)壁，并增加行駛時輪胎的阻力。所以是保護輪胎不受損傷，底壁相對地面應有一定傾角，以減少摩擦阻力并保護底壁。 在設計鏟斗時，可參照同類型鏟斗，選擇 r、 h、l、γ 參數(shù)；設計時，把鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R（即鏟斗與動臂鉸接點至切削刃間的距離）作為基本參數(shù)，鏟斗的其他參數(shù)則作為 R 的函數(shù)。R 是鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑（見圖 32 所示）它的大小不僅直接影響鏟斗底壁的長度，而且還直接影響轉(zhuǎn)斗時掘起力及斗容的大小，所以它是一個與整機總體有關的參數(shù) 圖 35 鏟斗尺寸參照(1)計算鏟斗內(nèi)壁寬度 0B ()abw2).0~1(???試中 —裝載機輪距，mm 。b—輪胎寬度， mm。 w—鏟斗側(cè)壁切削刃厚度， mm。a由總體設計中可知： 250?b9w2?a則有 mm8179250??B(2)計算回轉(zhuǎn)半徑 R由圖 35 可以看出，鏟斗橫截面積大學畢業(yè)設計 12 ())]}180([cot]sin)co({[12 ????? ??????rKZgRS而鏟斗幾何斗容 ().10rSVB??若斗容量為額定容量，則回轉(zhuǎn)半徑 R 為 [1] ()?????????? ????????????????? ??????rKZgBR式中 —設計任務書給的鏟斗額定容量， ；rV3m—鏟斗內(nèi)側(cè)寬度，m0—鏟斗斗底長度系數(shù)， ；g?~40.?g?—后斗壁長度系數(shù)， ；Z —擋板高度系數(shù) ， ；KK—圓弧半徑系數(shù)， ；r?~35.?Rr?—擋板與后斗壁間夾角，選擇時應使側(cè)壁切削刃與擋板的夾角為 90176。；1?—斗底與后斗壁間夾角（即張開角） ， ；?52?圖 35 中各參數(shù)含義如下。—鏟斗的圓弧半徑，m；r Rr)~35.(?—斗底長度，指鏟斗切削刃至斗底延長線與后斗壁延線交點的距離，m,gL???—后壁長度，是指由后斗壁上緣至后壁延長線交點的距離，m ，Z ??RKZ2.~?—擋板高度，m，KL??.?由式(34)可知，當 、 已知，只要初選 、 、 、 ，系數(shù)值和 、 值，rV0BgZ?Kr?1大學畢業(yè)設計 13 即可求得新鏟斗的基本參數(shù)。調(diào)整參數(shù)，根據(jù)調(diào)整后的各值與 R 之比分別計算 、 、g?Z、 值，然后代入式()，即可確定新鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R。由 R 和計算出來的各系數(shù)K?r值，即可確定新鏟斗的其他參數(shù)值。由總體參數(shù)知： mm=?2980?B取： = = = = =48176。 =8176。g?zK?r?1代入公式 得鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R：R=所以： ????Lg75Z3..2mRK1460810????一般取鏟斗側(cè)壁切削刃相對斗底壁的傾角 。鏟斗與動臂鉸銷（稱下鉸??60~50?接點）距斗底壁的高度 。Rh)2.~.(所以鏟斗與動臂鉸銷距斗底壁的高度：h＝==。鏟斗容量計算鏟斗容量是裝載機的總體參數(shù)之一，鏟斗幾何尺寸初步確定后，應立即進行斗容計算，以檢驗其是否滿足給定的斗容要求，若計算值與要求值不符，則需修改有關尺寸，直至滿足要求為止。如前所述，鏟斗的斗容量已經(jīng)系列化，其計算也已標準化，計算方法如下。(1) 平裝斗容鏟斗的平裝容量（見圖 36 ）按式()計算。對于有防溢板的鏟斗 ( ) ()baSBV203??3m式中 —有擋板的鏟斗橫截面面積，㎡；S—鏟斗內(nèi)側(cè)寬度，m；0B—擋板高度，m；a大學畢業(yè)設計 14 圖 37 額定斗容鏟斗的橫截面—斗刃刃口與擋板最上部之間的距離，m。b圖 36 鏟斗容量計算(2) 額定容量額定容量（見圖 36）按式（）計算。對于有防溢板的鏟斗 ( ) ()??cabBVSr ????682023m鏟斗截面的計算機輔助設計裝載機鏟斗的設計實質(zhì)是確定鏟斗的截面形狀和尺寸。用人工設計鏟斗截面很繁瑣，修改也很麻煩，而用計算機輔助設計鏟斗的截面既簡單、迅速又準確。下面介紹鏟斗截面的計算機輔助設計。(1) 堆積高度 c 的計算利用公式()計算鏟斗容量時，式中 c 的計算可參照圖 37 用下述方法進行。圖 37 是額定容量鏟斗的橫截面，其中擋板 DN 高為 ɑ,CD 是鏟斗開口長 b,IH 是斗尖至鏟斗側(cè)壁的高度 c。根據(jù)美國汽車工程師手冊規(guī)定 IH 垂直于 CD，且 IK=CK/2 =b/4 。按照通常的設計要求, 擋板 DN 應垂直于斗側(cè)壁 CN , 所以 △CKH∽△CND 。因而 ()mabKHIc4052412????(2) 鏟斗的開口長 b 的計算由圖 37 知大學畢業(yè)設計 15 圖 38 鏟斗截面計算??cos2cos222 ZgZgLNOCNOC??????? mLLDbZKg 130cs2??(3) 鏟斗橫截面 S 的計算如圖 38 所示，鏟斗平裝容量橫截面面積 S 由 5 塊基本幾何圖形組成。 54321S??? 式中 —扇形 AGF 的面積，1—直角三角形△GFN 的面積，2S—直角三角形△GAC 的面積，3—三角形△CGN 的面積，4—直角三角形△CND 的面積，5S㎡?? )18(36)180(36221 ?????????rGF㎡ ????????LNSz㎡ ??????????rCAGg㎡78.)()(4?NGlllS㎡ ??????zgzkLLND所以： ㎡ ????S鏟斗的幾何斗容量按式(35)計算： mVS ????額定斗容按式() 計算 .. mr ???? 動臂設計 對動臂的設計要求大學畢業(yè)設計 16 (1) 結構簡單，容易制造；(2) 受力合理，強度，剛度足夠。 動臂鉸點位置的確定動臂鉸點位置的確定，應在總體參數(shù)己確定后，以及鏟斗主要尺寸確定后進行。動臂與鏟斗連接點也稱下鉸點，其下限位置應保證鏟斗正常工作位置和下挖掘位置還有鏟斗在運輸位置時，仍與輪胎保持有定問隙為準，而且下鉸點與地而應有 200～300㎜的離地間隙。其上限位置應保證鏟斗有最大卸載高度、卸載角度及最小卸載距離。其具體位置可用作圖方法來確定，根據(jù)鏟斗形狀、幾何尺寸及鏟斗與地面應保持的角度 α 可以確定下鉸點 的下限位置 （見圖 39） ，然后將鏟斗轉(zhuǎn)置運輸位置并留出定間隙，繪出輪1BBh胎位置，再根據(jù)最大卸載高度 、最小卸載 及卸載角度 β 要求，可以確定下鉸點maxsHminsl上限位置。圖 39 確定動臂鉸點位置及長度計算圖大學畢業(yè)設計 17 動臂與機架的連結點 A(上鉸點)應在 連線的垂直平分線上。當其他要求不變時，B1A 點的前后位置將影響動臂的長度 、動臂的回轉(zhuǎn)角 ψ、動臂伸出最大距離以及鏟斗在Dl升起時擺動的角度。A 點與前輪中心的距離為 ， 增大則動臂增長而動臂回轉(zhuǎn)角 ψ 將Al會減小，且動臂伸出距離減小，提高裝載機在鏟斗最人伸出時的穩(wěn)定性。因此，在總體布置允許的條件下， 可以適當?shù)脑龃?，但也會增加司機室布置的困難，一般動臂轉(zhuǎn)動Al的角度 ψ 在 80~90176。（如圖 39 所示） 。動臂與車架鉸點的高度通常?。? ()??mRHA ~1???式中 R—鏟斗回轉(zhuǎn)半徑(m)(1) 即 =6176。h/39。sin??39。動臂處于最低位置時，鏟斗斗底與地面成 35176。傾角，取 δ=5176。則下鉸點 B 的下限位置：hB=Rsin(α’+δ) = sin(6176。+5176。)=在 230~300mm 的范圍內(nèi)，故合理。(2) 下鉸點 B 的上限位置：hB1=Rsin(α’+β)+H smax=sin(6+45176。)+ = 動臂長度 的確定Dl(1) 動臂長度計算動臂鉸點位置確定之后，按定比例作圖即可直接求得。除此之外，也可以按圖 39 利用幾何關系可求出動臂的長度： ()????????2max2min 39。sin39。cos ????????? RHlRl AsBsD式中 —鏟斗最小卸載高度，單位 m；insl—鏟斗回轉(zhuǎn)半徑，單位 m；R—鏟斗回轉(zhuǎn)半徑與斗底夾角，單位度；39。?—鏟斗最大卸載高度時的最大卸載角，單位度；?大學畢業(yè)設計 18 —動臂與車架連接鉸點到裝載機前面外廓部分（輪胎）的水平距離，單位 m；Bl—最大卸載高度，單位 m；maxsH—動臂與車架連接鉸點高度，單位 m；A—動臂的長度，單位 m 。Dl則?。? =1274mm =6176。 =1218mm =45176。 =3180mmmins39。?R?maxsH = =把參數(shù)代入公式（）則求得： =2895mm=(2) 動臂轉(zhuǎn)動的角度，在 80~90176。的可選范圍內(nèi)，故合適。???????(3) 驗算最小距離 ??BDsll可近似的看作 1274mm, 的長度滿足總體尺寸的要求。 動臂結構和形狀的確定動臂的形狀按其縱向中心線形狀可分為直線形和曲線形兩種。如圖 310 所示。直線行動臂結構簡單，制