【文章內(nèi)容簡介】 接銷之間的距離為630mm。最小離地間隙h：是指底盤除車輪之外的最低點與路面的距離。裝載機的最小離地間隙是通過性的一個指標，它表示裝載機無碰撞地越過石頭、樹樁等障礙物的能力。一般離地間隙較小的部位在前橋、飛輪殼、變速器殼、消聲器、后橋主傳動器外殼等。對于不同的工程機械，由于總體布置的不同，其最小離地間隙可按具體的最低點處測量。根據(jù)本設(shè)計的需要，以及同型號的類比，最小離地間隙定為310mm。車架的外部寬度受輪距的限制，內(nèi)部寬度要求考慮安裝發(fā)動機，離合器，變速箱和轉(zhuǎn)向油缸等一些布置在車架上的部件的尺寸。所以，根據(jù)總體設(shè)計所給的發(fā)動機離合器，變速箱等部件的尺寸確定車架上支承位置。前后車架相對轉(zhuǎn)角一般取70176?！?0176。，每個車架繞鉸接銷相對轉(zhuǎn)角可達到35176?！?5176。，否則將影響其他件的布置，并且會使傳動軸的萬向節(jié)發(fā)生干涉。經(jīng)干涉分析、轉(zhuǎn)向油缸的選擇、轉(zhuǎn)向油缸的布置，本設(shè)計取轉(zhuǎn)向角為38176。，達到了設(shè)計要求大于等于30176。轉(zhuǎn)向角。在達到設(shè)計要求的同時，類比同類型號產(chǎn)品廈工XG920T輪式裝載機，其最大轉(zhuǎn)向角為35176。177。1176。，本設(shè)計具有更大的轉(zhuǎn)向角，轉(zhuǎn)向更為方便、實用。擺動橋布置輪式裝載機作業(yè)時載荷變化甚大，為保證作業(yè)穩(wěn)定性，均不設(shè)彈性懸掛裝置。但為使裝載機在不平路面行駛時四個輪胎都能著地，以提高機器的穩(wěn)定性和牽引力，允許有一車橋能隨路面不平作相對擺動?，F(xiàn)代輪式裝載機大多把后橋作為擺動橋，它固定在副車架上，副車架用縱向鉸銷與車架相連，因而后橋可繞縱向鉸銷擺動。其最大擺角一般為177。10176?！?77。14176。，由限位塊限位。后橋擺動的裝載機作業(yè)時，駕駛員是隨著前車架一起擺動，因而易于體會鏟斗刃口與水平面的傾角，可以正確的進行水平鏟掘工作。本設(shè)計把后橋作為擺動橋。圖33 車架轉(zhuǎn)動圖 車架選擇的論證（1） 整體式車架裝載機：整體式裝載機的車架是一個整體。其轉(zhuǎn)向方式有后輪轉(zhuǎn)向，全輪轉(zhuǎn)向，前輪轉(zhuǎn)向及差速轉(zhuǎn)向四種。后輪轉(zhuǎn)向：裝載機在轉(zhuǎn)向時，后輪轉(zhuǎn)向半徑大于前輪轉(zhuǎn)向半徑。與前輪轉(zhuǎn)向正好相反。因此，駕駛員不能用偏轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向方式的經(jīng)驗來估計后輪躲避障礙物。全輪轉(zhuǎn)向：轉(zhuǎn)彎半徑小，機動性好，前后輪轉(zhuǎn)彎半徑相同，轉(zhuǎn)向時后輪沿前輪的輪跡滾動，這樣使得在松軟地面轉(zhuǎn)向時行駛阻力小。前輪轉(zhuǎn)向：一般汽車、拖拉機多用這種轉(zhuǎn)向方式，由于裝載機的工作裝置是布置在前端，這樣使得工作裝置和偏轉(zhuǎn)車輪布置起來比較困難，并且在滿載行駛時前輪轉(zhuǎn)向車輪負荷較大，使得轉(zhuǎn)向阻力大。因此，裝載機一般都不用前輪轉(zhuǎn)向，而只是利用工農(nóng)業(yè)輪式拖拉機改裝成裝載機時才用前輪轉(zhuǎn)向。速差轉(zhuǎn)向：裝載機的轉(zhuǎn)向是靠車輪的速差來實現(xiàn)的，多用于小型全液壓驅(qū)動和大型電傳動裝載機上。（2） 鉸接式車架裝載機：鉸接式車架裝載機是通過一對連接前后車架的油缸推動前后車架繞垂直鉸銷相對轉(zhuǎn)動折腰轉(zhuǎn)向。由于前后車架折腰角度大（可達35176?！?5176。），所以轉(zhuǎn)彎半徑小。若與相同載重量，相同軸距和輪距的裝載機進行比較，鉸接式裝載機轉(zhuǎn)彎半徑約為后輪轉(zhuǎn)向式裝載機轉(zhuǎn)彎半徑的70%，這樣就使得裝載機機動靈活，可以再比較狹小的場地進行作業(yè)。由于轉(zhuǎn)彎半徑小，使得裝載機在工作過程每一作業(yè)循環(huán)中大大減少行駛路程和時間，因此生產(chǎn)效率高。鉸接式裝載機一般軸距比較長，縱向穩(wěn)定性較好，行車時縱向顛簸也小，司機不易疲勞。鉸接式裝載機的缺點是轉(zhuǎn)向和高速行駛時穩(wěn)定性較差。由上述可見，鉸接式裝載機的優(yōu)點是比較突出的，因此，該機種近年來在國內(nèi)外得到了很快的發(fā)展，它不但被用于露天，而且在井下的裝載機運輸作業(yè)中也得到了應(yīng)用。所以本設(shè)計采用鉸接式車架裝載機。 擺動橋四個車輪的車輛，如果把四個車輪都固定在車架上使其不能相對于車架運動，這樣的機器行進時，由于地面不平，會使四個輪胎的受力不均，機架產(chǎn)生附加變形，嚴重時會產(chǎn)生只有三個車輪著地的情況。對于有車橋的機器，要解決這個問題，將一個車橋與車架鉸接起來，使他們之間相對擺動，這樣可以保證四個車輪良好的著地。這樣車橋相對車架之間可以擺動，稱為擺動橋。裝載機的工作裝置在前面，前橋作為固定橋便于操作，應(yīng)該采用后橋擺動。將擺動橋銷軸布置在副車架上，前后橋可以通用，但機器中心比較高；擺動橋銷軸直接布置在驅(qū)動橋殼上，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好，但前后橋不通用。需要說明的是，采用了擺動橋以后，車架以上的構(gòu)件連同固定橋一起實際上是三點支承，這會降低機器的穩(wěn)定性。實際設(shè)計時對擺動橋的擺動范圍要進行限制。通常，應(yīng)將擺動橋的擺動范圍限制在左右。　方案的確定：為了獲得較大的牽引力，輪式裝載機幾乎全部都采用四輪驅(qū)動。裝載機在作業(yè)時前后輪負荷變化不大，為使機體不因此而造成較大的縱向擺動，以使裝載機有較好的作業(yè)穩(wěn)定性，前后橋都采用剛性懸掛，因此來自地面的沖擊只能靠采用低壓輪胎來起緩沖作用。裝載機的前橋剛性的固結(jié)在車架上，后橋則通過副車架鉸接在車架上，當在不平路面上行駛時，后橋繞裝載機縱軸可以擺動一定的角度，通過以上的對比，考慮到滿足設(shè)計的要求，裝載機作業(yè)條件與對象，作業(yè)效率與成本，以及架駛員的工作條件。車架的形式選定為鉸接式車架，鉸接形式選定為球鉸式，擺動橋銷軸選定直接布置在驅(qū)動橋殼上。 鉸接點的選擇 鉸接點的結(jié)構(gòu)選擇（1） 銷套式：如圖34所示，前，后車架通過垂直鉸銷連接。銷套壓入后車架的銷孔中，鉸銷插入前，后車架的銷孔后，通過鎖板固定在前車架上，使之不能隨意轉(zhuǎn)動。墊圈可避免前后車架直接接觸而造成磨損。這種結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，但要求上，下鉸點銷孔有較高的同軸度，因此，上，下鉸點距離不宜太大。目前中，小型裝載機上廣泛使用這種形式。1鉸銷，2鎖板；3墊圈；4后車架；5銷套；6前車架圖34 銷套式鉸點結(jié)構(gòu)（2） 球鉸式：如圖35所示，與銷套式不同的是，在前車架的銷孔處裝有球頭和球碗組成的關(guān)節(jié)軸承，增減調(diào)整墊片可調(diào)整球頭與球碗之間的間隙。關(guān)節(jié)軸承的潤滑可通過油嘴注入黃油來實現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)由于采用了圓錐滾子軸承，可使鉸銷受力情況得到好轉(zhuǎn)， 由于球鉸式具有一定的調(diào)心功能，可憎大上，下鉸銷的距離，從而減小鉸銷的受力。圖35球鉸式上鉸點結(jié)構(gòu)（3） 圓錐滾子軸承式：如圖36所示，在前車架的銷孔處裝有圓錐滾子軸承，鉸銷通過彈性銷固定在后車架上。這種結(jié)構(gòu)由于采用了圓錐滾子軸承，使前后車架偏轉(zhuǎn)更為靈活輕便，但這種結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，成本也較高，目前應(yīng)用很少。1前車架；2鉸銷；3蓋；4墊圈；5螺母； 6開口銷；7圓錐滾子軸承； 8彈性銷；9后車架 圖36圓錐滾子軸承式鉸點結(jié)構(gòu) 鉸接式裝載機最小轉(zhuǎn)彎半徑的確定鉸接式裝載機前后輪的轉(zhuǎn)彎半徑一般是不同的，鉸接式裝載機的最小轉(zhuǎn)彎半徑是按照前后輪轉(zhuǎn)彎半徑較大值確定的，研究轉(zhuǎn)彎半徑時，只需研究前后輪中外輪的轉(zhuǎn)彎半徑。圖37轉(zhuǎn)彎半徑的確定鉸接式裝載機其前、后外輪轉(zhuǎn)彎半徑可根據(jù)圖37來確定。圖中O為前、后車架鉸接點，為轉(zhuǎn)向角，L為裝載機軸距，B為裝載機輪距，F(xiàn)為前、后輪的轉(zhuǎn)彎中心。設(shè)鉸接點距前輪軸距離為a,則當前車架相對于后車架轉(zhuǎn)向角為時，裝載機的轉(zhuǎn)彎半徑，如下： 21 而 22 23所以 24已知： a=1020mm 25而 26 27所以 28：4888mm。類比同型號產(chǎn)品朝工LW350輪式裝載機，其最小轉(zhuǎn)彎半徑為4930mm，本設(shè)計具有更小的轉(zhuǎn)彎半徑，從而轉(zhuǎn)向更方便，縮短了工作時間，增加了生產(chǎn)效率。從上式可以看出，鉸接點位置對裝載機轉(zhuǎn)彎半徑影響很大，當鉸接點越往前移，即當a值越小，前輪的轉(zhuǎn)彎半徑越大，后輪的轉(zhuǎn)彎半徑越小。反之，當鉸接點越往后移，則前輪的轉(zhuǎn)彎半徑越小，后輪的轉(zhuǎn)彎半徑越大。當鉸接點在中間位置時，前、后輪的轉(zhuǎn)彎半徑相等。這時，裝載機的轉(zhuǎn)彎半徑最小。 前車架干涉分析裝載機前車架焊合件，結(jié)構(gòu)緊湊、焊接復(fù)雜，與工作裝置連接部件空間位置小。在裝配試車過程中，經(jīng)常出現(xiàn)動臂提升下降時一側(cè)搖臂與前車架干涉現(xiàn)象。經(jīng)理論計算，搖臂與前車架每側(cè)都有13mm的間隙，而由于兩側(cè)間隙分配不均，致使一側(cè)間隙過小，在運動中由于動臂左右受力不均勻，搖臂左右擺動，出現(xiàn)干涉現(xiàn)象(或直接出現(xiàn)干涉現(xiàn)象)。我們分析原因有以下幾點：在焊接前車架上安裝動臂的左右耳座時，相對于車架中心線對稱度1mm沒有保證，致使動臂向一側(cè)偏移，造成搖臂與車架左右間隙不均；搖臂連接孔的孔中心線與搖臂端面垂直度不好，造成裝配后部分搖臂下側(cè)向一側(cè)傾斜，與車架側(cè)面間隙過?。粨u臂座在焊前加工，焊接后變形，孔與端面不垂直，導致?lián)u臂裝配后與水平面不垂直，同時，搖臂與搖臂座裝配后間隙過大，使搖臂在受力時左右搖擺，造成一側(cè)與車架干涉；前車架骨架與前鉸接座連接處尺寸理論上為796mm，但由于車架龐大，焊接變形，骨架前端尺寸都在805mm以上，最終形成了簸箕形，而前端區(qū)恰恰是與搖臂干涉的區(qū)域，這樣原有的13mm的間隙將降為8mm，再加上以上的情況很容易造成干涉。綜上所述，搖臂與車架干涉是設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊車架焊接變形、搖臂加工精度低等綜合因素造成的。由于目前輪式裝載機已形成產(chǎn)業(yè)化，為使動臂、搖臂通用性強，使干涉現(xiàn)象減少，同時不增加加工成本，在保證安裝位置不變的情況下，我們采取如下措施：減小搖臂座間距，減少搖臂的左右移動；提高搖臂孔與端面的垂直度；調(diào)整組焊順序，使左右翼箱先于骨架焊接，最終焊接左右耳座，這樣既不影響翼箱耳座與動臂的裝配，同時其它零部件的位置與裝配關(guān)系也得到了保證。通過采取以上措施，前車架與搖臂的干涉問題得到了根本控制，對于供應(yīng)部門來說，動臂和搖臂的通用性也得到了保證。車架應(yīng)力分析獲得了滿意的結(jié)果，現(xiàn)歸納如下幾點：裝載機車架大粱是主要承載部件，其應(yīng)力大小決定著車架的強度，車架各橫向粱受力較?。谎b載機車架的應(yīng)力主要是彎曲正應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力及拉壓正應(yīng)力很小。應(yīng)力較大的幾個部位為：車架前后支承點、工作裝置后支承點、大粱箱形與槽形截面分界處；理論計算和試驗都表明，車架大粱的應(yīng)力值較大，除局部位置外，強度基本滿足要求。最大應(yīng)力值已接近材料的屈服強度。為了保證車架結(jié)構(gòu)強度安全可靠，應(yīng)考慮進一步采取措施，在應(yīng)力較大的部位加強大梁的強度，如在大粱下表面加焊一層薄鋼板。如果通過改進措施來降低最大應(yīng)力，效果更佳；由于滿載裝載機的重心較靠前，車架前部左右支承幾乎承受整機重量及載重荷載，這對車架受力很不利，也會影響裝載機的穩(wěn)定性，如果遇到凹凸不平的地面，裝載機呈現(xiàn)往前傾翻趨勢。第四章輪式裝載機車架受力分析及強度校核計算鉸接式裝載機的車架是由前車架，后車架和副車架等組成，前車架和后車架通過上下鉸銷相連，前后車架在水平面內(nèi)可相對轉(zhuǎn)動。前后車架都是復(fù)雜的空間箱