【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 受力狀態(tài)良好，強(qiáng)度壽命合理。結(jié)構(gòu)和工作尺寸適應(yīng)生產(chǎn)條件需要，效率高。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shè)計(jì)時(shí)必須合理選取鏟斗的結(jié)構(gòu)和尺寸，以減小工作阻力，達(dá)到裝滿卸凈、運(yùn)輸平穩(wěn)。② 鏟斗由運(yùn)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(yùn)動(dòng)” 。嚴(yán)格要求鏟斗舉升平動(dòng)是很困難的。從不易撒料這一目的出發(fā)，絕對(duì)平動(dòng)并無必要，只要把鏟斗舉升時(shí)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(dòng)放平。鏟斗在最高位置卸載后廠閉鎖轉(zhuǎn)斗油缸，下放動(dòng)臂，鏟斗能自動(dòng)變成插人工況（開始插人狀態(tài)）的功能稱為“鏟斗自動(dòng)放平” ．它對(duì)定點(diǎn)高位卸載很有意義。⑤ 輪式裝載機(jī)的工作機(jī)構(gòu)屬于連桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)中要特別注意防止各個(gè)工況出現(xiàn)構(gòu)件相互干擾、 “死點(diǎn)” 、 “自鎖”和“機(jī)構(gòu)撕裂”等現(xiàn)象；各處傳動(dòng)角不得小于 10176。⑥ 應(yīng)盡量減小工作機(jī)構(gòu)的前懸（即工作機(jī)構(gòu)重心至整機(jī)重心的距離） 、長(zhǎng)度和高度，以提高裝載機(jī)在各種工況下的穩(wěn)定性和司機(jī)的視野。 鏟斗設(shè)計(jì)工作裝置是裝載機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)之一，鏟斗是這個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件，它是工作裝置的重要部件。鏟斗直接與物料接觸，是裝、運(yùn)、卸的工具，工作時(shí)，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(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)裝載機(jī)的作業(yè)能力有較大影響。所以鏟斗的設(shè)計(jì)就是根據(jù)裝載機(jī)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(jié)構(gòu)形式鏟斗通常用低碳，耐磨，高強(qiáng)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(hù)板或支角組成。由于鏟斗是直接與物料接觸，特別是鏟裝堅(jiān)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(shè)計(jì)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(qiáng)角板大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 都采用高強(qiáng)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(shí)應(yīng)予以更換。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。常見鏟斗結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jī)鏟斗結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)鏟斗采用直線形帶斗齒的切削刃如圖 33(c)所示，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)，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(jié)構(gòu)，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(shè)計(jì)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(qiáng)度，剛度足夠且耐磨；大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 (3) 由所鏟裝物料的種類和重度不同，設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)形式的鏟斗。 鏟斗設(shè)計(jì)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(zhǎng) l 和鏟斗寬度 B 五個(gè)基本參數(shù)確定。此外，鏟斗的寬度 Bg 應(yīng)大于裝載機(jī)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(huì)損傷輪胎側(cè)壁，并增加行駛時(shí)輪胎的阻力。所以是保護(hù)輪胎不受損傷，底壁相對(duì)地面應(yīng)有一定傾角，以減少摩擦阻力并保護(hù)底壁。 在設(shè)計(jì)鏟斗時(shí)，可參照同類型鏟斗，選擇 r、 h、l、γ 參數(shù)；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(zhǎng)度，而且還直接影響轉(zhuǎn)斗時(shí)掘起力及斗容的大小，所以它是一個(gè)與整機(jī)總體有關(guān)的參數(shù) 圖 35 鏟斗尺寸參照(1)計(jì)算鏟斗內(nèi)壁寬度 0B ()abw2).0~1(???試中 —裝載機(jī)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(shè)計(jì)中可知： 250?b9w2?a則有 mm8179250??B(2)計(jì)算回轉(zhuǎn)半徑 R由圖 35 可以看出，鏟斗橫截面積大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)任務(wù)書給的鏟斗額定容量， ；rV3m—鏟斗內(nèi)側(cè)寬度，m0—鏟斗斗底長(zhǎng)度系數(shù)， ；g?~40.?g?—后斗壁長(zhǎng)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(shí)應(yīng)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?！P斗的圓弧半徑，m；r Rr)~35.(?—斗底長(zhǎng)度，指鏟斗切削刃至斗底延長(zhǎng)線與后斗壁延線交點(diǎn)的距離，m,gL???—后壁長(zhǎng)度，是指由后斗壁上緣至后壁延長(zhǎng)線交點(diǎn)的距離，m ，Z ??RKZ2.~?—擋板高度，m，KL??.?由式(34)可知，當(dāng) 、 已知，只要初選 、 、 、 ，系數(shù)值和 、 值，rV0BgZ?Kr?1大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jì)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(jì)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(duì)斗底壁的傾角 。鏟斗與動(dòng)臂鉸銷（稱下鉸??60~50?接點(diǎn)）距斗底壁的高度 。Rh)2.~.(所以鏟斗與動(dòng)臂鉸銷距斗底壁的高度：h＝==。鏟斗容量計(jì)算鏟斗容量是裝載機(jī)的總體參數(shù)之一，鏟斗幾何尺寸初步確定后，應(yīng)立即進(jìn)行斗容計(jì)算，以檢驗(yàn)其是否滿足給定的斗容要求，若計(jì)算值與要求值不符，則需修改有關(guān)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(jì)算也已標(biāo)準(zhǔn)化，計(jì)算方法如下。(1) 平裝斗容鏟斗的平裝容量（見圖 36 ）按式()計(jì)算。對(duì)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jì)算(2) 額定容量額定容量（見圖 36）按式（）計(jì)算。對(duì)于有防溢板的鏟斗 ( ) ()??cabBVSr ????682023m鏟斗截面的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)裝載機(jī)鏟斗的設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)是確定鏟斗的截面形狀和尺寸。用人工設(shè)計(jì)鏟斗截面很繁瑣，修改也很麻煩，而用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)鏟斗的截面既簡(jiǎn)單、迅速又準(zhǔn)確。下面介紹鏟斗截面的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。(1) 堆積高度 c 的計(jì)算利用公式()計(jì)算鏟斗容量時(shí)，式中 c 的計(jì)算可參照?qǐng)D 37 用下述方法進(jìn)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(zhǎng) 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(cè)規(guī)定 IH 垂直于 CD，且 IK=CK/2 =b/4 。按照通常的設(shè)計(jì)要求, 擋板 DN 應(yīng)垂直于斗側(cè)壁 CN , 所以 △CKH∽△CND 。因而 ()mabKHIc4052412????(2) 鏟斗的開口長(zhǎng) b 的計(jì)算由圖 37 知大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 38 鏟斗截面計(jì)算??cos2cos222 ZgZgLNOCNOC??????? mLLDbZKg 130cs2??(3) 鏟斗橫截面 S 的計(jì)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(jì)算： mVS ????額定斗容按式() 計(jì)算 .. mr ???? 動(dòng)臂設(shè)計(jì) 對(duì)動(dòng)臂的設(shè)計(jì)要求大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 (1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造；(2) 受力合理，強(qiáng)度，剛度足夠。 動(dòng)臂鉸點(diǎn)位置的確定動(dòng)臂鉸點(diǎn)位置的確定，應(yīng)在總體參數(shù)己確定后，以及鏟斗主要尺寸確定后進(jìn)行。動(dòng)臂與鏟斗連接點(diǎn)也稱下鉸點(diǎn)，其下限位置應(yīng)保證鏟斗正常工作位置和下挖掘位置還有鏟斗在運(yùn)輸位置時(shí)，仍與輪胎保持有定問隙為準(zhǔn)，而且下鉸點(diǎn)與地而應(yīng)有 200～300㎜的離地間隙。其上限位置應(yīng)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(yīng)保持的角度 α 可以確定下鉸點(diǎn) 的下限位置 （見圖 39） ，然后將鏟斗轉(zhuǎn)置運(yùn)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(diǎn)maxsHminsl上限位置。圖 39 確定動(dòng)臂鉸點(diǎn)位置及長(zhǎng)度計(jì)算圖大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 動(dòng)臂與機(jī)架的連結(jié)點(diǎn) A(上鉸點(diǎn))應(yīng)在 連線的垂直平分線上。當(dāng)其他要求不變時(shí)，B1A 點(diǎn)的前后位置將影響動(dòng)臂的長(zhǎng)度 、動(dòng)臂的回轉(zhuǎn)角 ψ、動(dòng)臂伸出最大距離以及鏟斗在Dl升起時(shí)擺動(dòng)的角度。A 點(diǎn)與前輪中心的距離為 ， 增大則動(dòng)臂增長(zhǎng)而動(dòng)臂回轉(zhuǎn)角 ψ 將Al會(huì)減小，且動(dòng)臂伸出距離減小，提高裝載機(jī)在鏟斗最人伸出時(shí)的穩(wěn)定性。因此，在總體布置允許的條件下， 可以適當(dāng)?shù)脑龃螅矔?huì)增加司機(jī)室布置的困難，一般動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)Al的角度 ψ 在 80~90176。（如圖 39 所示） 。動(dòng)臂與車架鉸點(diǎn)的高度通常取： ()??mRHA ~1???式中 R—鏟斗回轉(zhuǎn)半徑(m)(1) 即 =6176。h/39。sin??39。動(dòng)臂處于最低位置時(shí)，鏟斗斗底與地面成 35176。傾角，取 δ=5176。則下鉸點(diǎn) 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(diǎn) B 的上限位置：hB1=Rsin(α’+β)+H smax=sin(6+45176。)+ = 動(dòng)臂長(zhǎng)度 的確定Dl(1) 動(dòng)臂長(zhǎng)度計(jì)算動(dòng)臂鉸點(diǎn)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(guān)系可求出動(dòng)臂的長(zhǎng)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(shí)的最大卸載角，單位度；?大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 —?jiǎng)颖叟c車架連接鉸點(diǎn)到裝載機(jī)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—?jiǎng)颖叟c車架連接鉸點(diǎn)高度，單位 m；A—?jiǎng)颖鄣拈L(zhǎng)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(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，在 80~90176。的可選范圍內(nèi)，故合適。???????(3) 驗(yàn)算最小距離 ??BDsll可近似的看作 1274mm, 的長(zhǎng)度滿足總體尺寸的要求。 動(dòng)臂結(jié)構(gòu)和形狀的確定動(dòng)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(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制