【文章內(nèi)容簡介】 長度：Lg=Rλg==斗后壁長度：Lz=Rλz==擋板高度：Lk=Rλk==斗底圓弧半徑：r=Rλr==鏟斗的下鉸接點(diǎn)即與動臂的連接鉸接點(diǎn)。當(dāng)鏟斗在鏟掘位置時，應(yīng)盡量使該點(diǎn)靠近切削刃與地面。下鉸接點(diǎn)靠近鏟斗切削刃，則轉(zhuǎn)斗時力臂小，有利于增加作用在斗刃上的掘起力。下鉸接點(diǎn)靠近地面，可減少在作業(yè)時的鏟入阻力。下鉸接點(diǎn)距斗底高度h=(～)R。鏟斗的上鉸接點(diǎn)即鏟斗與拉桿或連桿的連接鉸點(diǎn)。上鉸接點(diǎn)與下鉸接點(diǎn)的距離(稱斗鉸連線)不宜過大，否則將增加鏟斗連桿機(jī)構(gòu)的尺寸，給結(jié)構(gòu)布置帶來一定困難。裝載機(jī)工作時，連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)保證鏟斗的運(yùn)動接近平移，以免都內(nèi)物料撒落。通常要求鏟斗在動臂的整個過程中（此時鏟斗液壓缸閉鎖）角度變化不超過15176。動臂無論在任何位置卸料（此時動臂液壓缸閉鎖），鏟斗的卸料角度不小于45176。此外，連桿機(jī)構(gòu)還應(yīng)具有良好的動力傳遞性能，在運(yùn)轉(zhuǎn)中不與其他機(jī)件發(fā)生干涉，使駕駛員視野良好，并且有足夠的強(qiáng)度和剛度。連桿機(jī)構(gòu)的類型，按搖臂轉(zhuǎn)向與鏟斗轉(zhuǎn)向是否相同，分為正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)和反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)，搖臂轉(zhuǎn)向與鏟斗轉(zhuǎn)向相同時為正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)，相反時為反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)。按工作機(jī)構(gòu)的構(gòu)件不同，可分為四桿式、五桿式、六桿式和八桿式等。反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的鏟起力特性適合于鏟裝地面以上的物料，但不利于地面以下的鏟掘。由于其結(jié)構(gòu)簡單，特別是對于輪式底牌容易布置，因此廣泛應(yīng)用于輪式裝載機(jī)。正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的鏟起力特性適合于地面以下的鏟掘，對于履帶式底盤容易布置，一般用于履帶式裝載機(jī)。（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)油時轉(zhuǎn)斗鏟取，所以鏟掘力較大；各構(gòu)件尺寸配置合理時，鏟斗具有較好的舉升平動性能；連桿系統(tǒng)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；由于傳動比大，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，鏟斗自動放平性較差。 圖27 正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu)（2）六桿機(jī)構(gòu)六桿機(jī)構(gòu)工作裝置是目前裝載機(jī)上應(yīng)用較為廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式，常見的有以下幾種結(jié)構(gòu)形式。1) 轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) 如圖28所示。轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)斗油缸與鏟斗和搖臂直接連接，易于設(shè)計成兩個平行的四連桿機(jī)構(gòu)，它可使鏟斗具有很好的平動性能。同八桿機(jī)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)簡單，駕駛員視野較好。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗時油缸小腔進(jìn)油，鏟掘力相對較??；連桿系統(tǒng)傳動比小，使得轉(zhuǎn)斗油缸活塞行程大，油缸加長，卸載速度不如八桿機(jī)構(gòu)；由于轉(zhuǎn)斗缸前置，使得工作裝置的整體重心外移，增大了工作裝置的前懸量，影響整機(jī)的穩(wěn)定性和行駛時的平移性，也不能實(shí)現(xiàn)鏟斗的自動放平。圖28 轉(zhuǎn)斗缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)2) 轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) 如圖29所示。轉(zhuǎn)斗油缸布置在動臂上方，與轉(zhuǎn)斗油缸前置式相比，機(jī)構(gòu)前懸較小，傳動比較大，活塞行程較短；有可能將動臂、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂和連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計在同一平面內(nèi)，從而簡化了結(jié)構(gòu)，改善了動臂和鉸銷的受力狀態(tài)。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗油缸與車架的鉸接點(diǎn)位置較高，影響了駕駛員的視野，轉(zhuǎn)斗時油缸小腔進(jìn)油，鏟掘力相對較小；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)量會增大。圖29 轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)3) 轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) 如圖210所示。轉(zhuǎn)斗油缸布置在動臂下方。在鏟掘收斗作業(yè)時，以油缸大腔工作，故能產(chǎn)生較大的鏟掘力。但組成工作裝置的各構(gòu)件不易布置在同一平面內(nèi)，構(gòu)件受力狀態(tài)較差。圖210轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)4) 轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu) 如圖211所示。轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)斗油缸大腔進(jìn)油時轉(zhuǎn)斗，并且連桿系統(tǒng)的倍力系數(shù)能設(shè)計成較大值，所以可獲得較大的掘起力；恰當(dāng)?shù)剡x擇各構(gòu)件尺寸，不能能得到良好的鏟斗平動性能，而且可以實(shí)現(xiàn)鏟斗自動放平；結(jié)構(gòu)十分緊湊，前懸小，駕駛員視野好。缺點(diǎn)是搖臂和連桿布置在鏟斗與前橋之間的狹窄空間，各構(gòu)件間易于發(fā)生干涉。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，鏟掘時靠小腔進(jìn)油作用。這種機(jī)構(gòu)現(xiàn)已很少采用。 圖212 轉(zhuǎn)斗油缸前置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（3）正轉(zhuǎn)絲桿機(jī)構(gòu)正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)（如圖213）是連桿機(jī)構(gòu)中最簡單的一種，它容易保證四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鏟斗舉升平動，此機(jī)構(gòu)前懸較小。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗時油缸小腔進(jìn)油，油缸輸出力較小，又因連桿系統(tǒng)倍力系數(shù)難以設(shè)計出較大值，所以轉(zhuǎn)斗油缸活塞行程大，油缸尺寸大；此外，在卸載時活塞桿易于斗低相碰，所以卸載角小。為避免碰撞，需把斗底制造成凹形，這樣既減小了斗容，又增加了制造難度，而且鏟斗也不能實(shí)現(xiàn)自動放平。圖213 正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)（4）正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu)為克服正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)卸載時活塞桿易于斗底相碰的缺點(diǎn)，在活塞桿與鏟斗之間增加一根短連桿，從而使正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)變?yōu)檎D(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu)，如圖214所示。當(dāng)鏟斗反轉(zhuǎn)鏟取物料時，短連桿與活塞桿在油缸拉力和鏟斗重力作業(yè)下成一直線，如同一桿；但鏟斗卸載時，短連桿能相對活塞桿轉(zhuǎn)動，避免了活塞桿與斗底相碰。此機(jī)構(gòu)的其他缺點(diǎn)同正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)。圖214 正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu) .2圖解法設(shè)計連桿機(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，通過在坐標(biāo)圖上確定工況Ⅱ時工作機(jī)構(gòu)的鉸接點(diǎn)的位置來實(shí)現(xiàn)的。(1)動臂與鏟斗、搖臂、機(jī)架的三個鉸接點(diǎn)G、B、A 的確定。1）確定坐標(biāo)系，畫鏟斗工況簡圖。圖215 鏟斗工況簡圖I如圖215 所示，選取直角坐標(biāo)系xOy，并選定長度比例尺把已設(shè)計好的鏟斗橫截面圖畫在坐標(biāo)系里，斗尖對準(zhǔn)坐標(biāo)原點(diǎn)O，斗前壁與x 軸重合。此為鏟斗插入料堆時的位置，即工況Ⅰ。結(jié)合圖23和表21，對各參數(shù)進(jìn)行計算。2）確定動臂與鏟斗的鉸接點(diǎn)G由于G 點(diǎn)的x 坐標(biāo)值越小，轉(zhuǎn)斗崛起力就越大，所以G 點(diǎn)靠近O 點(diǎn)是有利的，但它受斗底和最小離地高度的限制，不能隨意減??；而G 點(diǎn)的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，但縮小了G 點(diǎn)與連桿鏟斗鉸接點(diǎn)F 的距離，使崛起力下降。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(shí)際情況，在保證G 點(diǎn)y 軸的坐標(biāo)值yG=0～100mm 和x 軸坐標(biāo)值盡可能小的而且不與斗底干涉的前提下，我取G 點(diǎn)的坐標(biāo)為(572，43)。3)確定動臂與機(jī)架的鉸接點(diǎn)A①1 以G 點(diǎn)為圓心，使鏟斗順時針轉(zhuǎn)動，至鏟斗斗口與x 軸平行為止，即工況Ⅱ。②把已選定的輪胎外廓畫在坐標(biāo)圖上。應(yīng)使輪胎前緣與工況Ⅱ時的鏟斗后壁的間隙盡量小些。輪胎中心Z 的坐標(biāo)值應(yīng)等于輪胎的工作半徑Rk. 。 （23）式中yz—Z 點(diǎn)的y 坐標(biāo)值，mm；dw—輪輞直徑，mm；bw—輪胎寬度，mm；H/ bw—輪胎斷面高度與寬度之比；λ—輪胎變形系數(shù)。查文獻(xiàn)得， dw=635mm，bw =597mm，H/bw =1， λ=。代入上式解得：y+z =855mm。③根據(jù)給定的最大卸載高度=2300mm，最小卸載距離=1140mm，以及卸載角=45176。，畫出鏟斗在最高位置卸載時的位置圖，即工況Ⅳ，令此時斗尖為O4，G 點(diǎn)位置為G1。④以G1為圓心，順時針旋轉(zhuǎn)鏟斗，使鏟斗口與x 軸平行，即得到鏟斗最高位置圖，即工況Ⅲ。⑤連接G 并作垂直平分線。因為G 和G1點(diǎn)同在以A 點(diǎn)為圓心，動臂AG 長為半徑的圓弧上，所以A 點(diǎn)必在的垂直平分線上。A 點(diǎn)在垂直平分線的位置應(yīng)盡量低些，一般取在前輪右上方，與前軸心水平距離為軸距的1/3～1/2 處。因此，我取A 點(diǎn)坐標(biāo)為(2718,1331)。4)確定動臂與搖臂的鉸接點(diǎn)BB 點(diǎn)的位置是一個十分關(guān)鍵的參數(shù)，它對連桿機(jī)構(gòu)的傳動比、倍力系數(shù)、連桿機(jī)構(gòu)的布置以及轉(zhuǎn)斗油缸的長度都有很大影響。根據(jù)分析與經(jīng)驗，一般取B 點(diǎn)在AG連線的上方，過A 點(diǎn)的水平線下方，并在AG 的垂直平分線上，并在AG 的垂直平分線上左側(cè)靠近工況Ⅱ時的鏟斗處。相對于前輪胎，B 點(diǎn)在其外廓的左上部。通過作圖，設(shè)計出B 點(diǎn)坐標(biāo)為(1269,1331)。(2)連桿與鏟斗和搖臂的兩個鉸接點(diǎn)F、E 的確定因為G、B 兩點(diǎn)已被確定，所以在確定F 點(diǎn)和E 點(diǎn)實(shí)際上是為了最終確定與鏟斗相連的四桿機(jī)構(gòu)GFEB 的尺寸，如圖216 圖216 鏟斗工況簡圖II確定F、E 兩點(diǎn)時，既要考慮對機(jī)構(gòu)的要求，又要注意動力學(xué)的要求，同時，還要防止前述各種機(jī)構(gòu)被破壞的現(xiàn)象。1）按雙搖桿條件設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)令GF 為最短桿，BG 桿為最長桿，即必有GF+BGFE+BE (24)如圖28 所示，若令，GF=a, FE=b, BE=c, BG=d,并將式(24)不等號兩邊同時除以d，經(jīng)整理上式得下式，即 （25）其中d 值由BG 確定，即d=1464mm。初步設(shè)計時，(25)式中各值可按式(26)中選取。K=～a=(～)d （26）c=(～)d所以得K=，a=586mm，c=952mm,b=500mm。2）確定E 點(diǎn)和F 點(diǎn)的位置這兩點(diǎn)位置的確定要綜合考慮如下四點(diǎn)要求：① E 點(diǎn)不可與前橋相碰，并且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比角和倍力系數(shù)；③ 鏟裝工況時，EF 與GF 桿的夾角必須小于170176。，即傳動角不能小于10176。，以免機(jī)構(gòu)運(yùn)動時發(fā)生自鎖；④ 高位卸載工況時， EF 桿與GF 桿的傳動角也必須大于10176。217圖 鏟斗工況簡圖III具體做法如下：如圖217所示，鏟斗取工況Ⅰ。分別以B 點(diǎn)和G 點(diǎn)為圓心，以c 和分別為半徑畫弧，其交點(diǎn)為E；再分別以G 點(diǎn)和E 點(diǎn)為圓心，a 和b 半徑畫弧，則其交點(diǎn)必為F。作圖所得，在鏟裝工況下，即工況Ⅰ下，E 點(diǎn)坐標(biāo)為(679,260),F 點(diǎn)坐標(biāo)為(558,252)。為了防治機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“死點(diǎn)”，“自鎖”或“撕裂”現(xiàn)象，設(shè)計時應(yīng)滿足下列不等式。工況Ⅱ時： GF+FEGE (27)工況Ⅳ時： FE+BEFB (28)經(jīng)檢驗，工況Ⅱ、Ⅳ，滿足公式27,、28 。綜上