【文章內(nèi)容簡介】 文（說明書） 9 卸載結(jié)束后，操作舉升缸下放動(dòng)臂，實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平，再次進(jìn)入地面插入工況，并進(jìn)行下一循環(huán)作業(yè)過程。 裝載機(jī)鏟斗運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 各類裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)都應(yīng)滿足如下基本要求 : (1)生產(chǎn)率高 。 (2)插入和鏟取能力大 、能耗??； (3)結(jié)構(gòu)和工作尺寸適應(yīng)生產(chǎn)條件需要； (4)零部件受力狀態(tài)良好，強(qiáng)度和壽命合理； (5)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，制造、維修容易，操作、使用方便； 輪式裝載機(jī)除滿足上述 5 條基本要求外，還應(yīng)由下列特點(diǎn)和要求： (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)工作裝置連桿機(jī)構(gòu)能產(chǎn)生較大的插入和掘起力，功耗低，零部件受力狀態(tài)良好。 (3)鏟斗由工況 II 被舉升到上限卸料位置的過程中，為避免物料散落，要求鏟斗作 “平移運(yùn)動(dòng)”。絕對(duì)要求鏟斗舉升過程中的平動(dòng)是很困難的，它將給設(shè)計(jì)工作帶來諸多麻煩，并將急劇降低工作裝置的其他性能。從不易撒落這一目的出發(fā)，要求絕對(duì)平動(dòng)并無必要，只要把鏟斗舉升時(shí)的傾角變化量限制在某一許可范圍之內(nèi)即可。 (4)保證必要的卸料角、卸料高度和卸料距離。要求鏟斗在工況 II 至上限位置之間都能干凈地卸料。為此，鏟斗瞬時(shí)地卸料角均須大于或等于 45176。鏟斗在上限位置卸料時(shí)，最大卸載高度和最小卸載距離，必須與配套的載貨汽車車廂尺寸相適應(yīng)。 (5)鏟斗自動(dòng)放平。他對(duì)定點(diǎn)高度卸料很有意義，因?yàn)槠嚲驮谘b載機(jī)近旁， 若卸料后，下放動(dòng)臂的同時(shí)，裝載機(jī)駛向裝載點(diǎn)。當(dāng)?shù)竭_(dá)裝載點(diǎn)時(shí)，鏟斗正好呈開始插入狀態(tài)，即可開始新的裝、運(yùn)、卸工作循環(huán)。如此，能省去兩次操作。既能提高裝載工作效率，又可減輕司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。 (6)裝載機(jī)工作裝置屬于連桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)要個(gè)別注意防止各個(gè)工況出現(xiàn)構(gòu)件相互干涉、“死點(diǎn)”、“自鎖”或“機(jī)構(gòu)撕裂”等現(xiàn)象。 (7)應(yīng)盡量減小工作裝置的前懸、長度和高度，以提高裝載機(jī)的穩(wěn)定性和司機(jī)的視野。 TZ08D 裝載機(jī)鏟斗運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)概況和設(shè)計(jì)參數(shù) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 10 圖 22 TZ08D 裝載機(jī)鏟斗運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)體效果圖 如圖所示 ， 工作裝置由鏟斗、 叉子掛接框、 動(dòng)臂、橫梁、支撐 桿 、拉桿 、動(dòng)臂后座 等組成。各構(gòu)件之間由 銷軸 聯(lián)接，有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在計(jì)算時(shí)，可以將其視為一體。對(duì)其做有限元靜力分析中，認(rèn)為工作裝置各鉸接處沒有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)臂是工作裝置的主要受力部件，其截面形狀為矩形；又因其長、寬方向遠(yuǎn)大于厚度方向，故可以用板殼元對(duì)動(dòng)臂進(jìn)行離散。橫梁 也為矩形管 。 后座和叉子掛接框 是焊接結(jié)構(gòu)，其焊接板的截面均為矩形?？紤]各構(gòu)件的厚度遠(yuǎn)小于其它兩個(gè)方向的厚度，可以認(rèn)為均為板類零件 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 11 圖 23 TZ08D 裝載機(jī)外形圖 TZ08D 裝載機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)依照山 東雙佳弄裝科技有限公司產(chǎn)品參數(shù)為準(zhǔn)，具體如下： 表 21TZ08D 裝載機(jī)參數(shù) 型號(hào) TZ08D 配套拖拉機(jī) FT604/704 A 最高位置鏟斗銷高度（ mm） 3100 C 最大卸載高度（ mm） 2300 D 卸載距離（ mm） 1140 E 卸料角度（ 176。） 45 F 鏟斗到前輪中心距離 (mm) 2320 G 掘起角（ 176。） 34 H 挖掘深度（ mm） 140 斗寬（ mm） 1652 斗容（ m3） 鏟斗的設(shè)計(jì) 鏟斗是裝載機(jī)鏟裝物料的重要工具，是一個(gè)焊接件。 鏟斗的結(jié)構(gòu)和種類 （ 1）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，常見的鏟斗結(jié)構(gòu)如圖 24 所示。 圖 24 常見的鏟斗結(jié)構(gòu) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 12 鏟斗由斗底、側(cè)壁、斗刃及后壁等部分組成。如圖 25 所示。 圖 25 輪式裝載機(jī)鏟斗結(jié)構(gòu) 1)斗體的形狀 鏟斗的斗體基本可分成“淺底”和“深底”兩種類型。在斗容量相同情況下，前者開口尺寸較大，斗底深度較小，即斗前壁較短，而后者則正好相反。 淺底 鏟斗插入料堆的深度小，相應(yīng)的插入阻力也小，容易裝滿，但運(yùn)輸行駛時(shí)容易撒料；由于前懸增大，影響車輛行駛平穩(wěn)性。而深底鏟斗則恰恰相反。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此裝載機(jī)工作裝置主要進(jìn)行定點(diǎn)或短距離裝載，所以選用淺底鏟斗。斗體采用低碳、耐磨、高強(qiáng)度鋼板焊接制成。 2)切削刃的形狀 根據(jù)裝載物料的不同，切削刃有直線型 [見圖 24(a)]和非直線型 [見圖 24 (b)、 24 (d)]。前者形式簡單，有利于鏟平地面，但鏟裝阻力大。后者有 V 形和弧形等，插入阻力較小，容易插入物料，并有利于減少偏載插入，但鏟裝系數(shù)小。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù) 書要求，此工作裝置需進(jìn)行鏟平工作，且工作條件相對(duì)良好，所以選用直線型切削刃。斗刃材質(zhì)采用既耐磨又耐沖擊的中錳合金鋼材料．側(cè)削刃和加強(qiáng)角板都用高強(qiáng)度耐磨鋼材料制成。 3)斗齒 鏟斗斗刃上可以有斗齒．也可以沒有斗齒，若斗刃上裝有斗齒時(shí)，斗齒將先于切削刃插人料堆，由于它比壓大 (單位長度插入力大 )，所以比不帶齒的切削刃易于插入料堆，插人阻力能減小 20%左右，特別是對(duì)料堆比較密實(shí)、大塊較多的情況，效果尤為顯著。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 13 斗齒結(jié)構(gòu)分整體式和分體式兩種，此鏟斗的斗齒工作條件相對(duì)良好，磨損較輕，所以采用用高錳鋼制成的整體式，直接焊 接固定在鏟斗斗刃上。 斗齒的形狀和間距對(duì)切削阻力是有影響的。一般中型裝載機(jī)鏟斗的斗齒間距為 250 至300 毫米之間。 4)鏟斗側(cè)刃 因?yàn)閭?cè)刃參與插入工作，為減小插入阻力，側(cè)壁前刃應(yīng)與應(yīng)與斗前壁成銳角，弧線或折線側(cè)刃鏟斗的插入阻力比直線側(cè)刃要小。為了不使斗容減小太多，將側(cè)壁刃口設(shè)計(jì)成折線。 5)斗底 斗前壁與與斗后壁用圓弧連接，構(gòu)成弧形斗底。為了使物料在斗中有很好的流動(dòng)性，斗底圓弧半徑不宜太小，前后壁夾角 (鏟斗開口角或張開角 )不應(yīng)小于物料與鋼板的摩擦角的 2 倍，以免卡住大塊物料。 （ 2）鏟斗的種類 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。 1)整體前卸式鏟斗 它的突出優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，有效裝載容積大，但需要較大的卸載角才能將物料卸凈。 2)側(cè)卸式鏟斗 側(cè)卸式鏟斗如整體式一樣，可以往機(jī)器前方卸料。當(dāng)如果需要往機(jī)器一側(cè)卸料時(shí)，可以拔去一個(gè)側(cè)銷，通過轉(zhuǎn)斗油缸動(dòng)作來卸料。這種鏟斗因?yàn)闆]有側(cè)板，插入阻力小，裝載效率高，特別是在裝載機(jī)用于填溝或在狹窄場(chǎng)地往側(cè)旁的運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行裝載作業(yè)時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)就更加顯著了。 3)推卸式鏟斗 推卸式鏟斗可以用來彌補(bǔ)整體式鏟斗卸載高度的不足，在裝載機(jī)其他尺 寸參數(shù)相同的時(shí)候，能夠顯著地提高卸載高度和增加卸載距離。同整體前卸式鏟斗相比，推卸式鏟斗的結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，且需另用動(dòng)力推卸。 4)底卸式鏟斗 底卸式鏟斗是用動(dòng)力打開斗底卸載，同推卸式鏟斗一樣可以提高卸載高度，但結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。 綜上所得，根據(jù)本次設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，裝載機(jī)工作裝置要求結(jié)構(gòu)簡單，并且考慮到產(chǎn)品河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 14 成本與經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。因此，我采用了整體前卸式鏟斗。 鏟斗回轉(zhuǎn)半徑的計(jì)算 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)至切削刃之間的距離 )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 26)，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(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)。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑尺寸可按下式計(jì)算。 圖 26 鏟斗參考尺寸 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ m） (21) 式中 Vr—鏟斗的額定容量， m179。； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 —鏟斗的內(nèi)側(cè)寬度， m； λg—鏟斗的斗底長度系數(shù)， λg=～ ； λz—后壁的長度系數(shù) ， λz=～ ； λk—擋板的高度系數(shù) ， λk= ； λr—圓弧的半 徑系數(shù) ， λr=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =～ ； γ—張開角 ,為 45176?！?52176。 ； γ1—擋板與后壁間的夾角，選擇 γ1 時(shí)應(yīng)使側(cè)壁切削刃與擋板的夾角為 90176。 在設(shè)計(jì)當(dāng)中，鏟斗的額定容量由表 21 給出 Vr=179。，鏟斗的寬度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 15 =。 設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇，由經(jīng)驗(yàn)獲取， λg=， λz=， λk=， λr=， γ=48176。， γ1=13176。 通過上述參數(shù)的選擇，帶入 (21)式中，得到 R=。 鏟斗截面各邊尺寸計(jì)算 斗底長度： Lg=Rλg= = 斗后壁長度： Lz=Rλz= = 擋板高度： Lk=Rλk= = 斗底圓弧半徑： r=Rλr= = 鏟斗上下鉸接點(diǎn)位置的確定 鏟斗的下鉸接點(diǎn)即與動(dòng)臂的連接鉸接點(diǎn)。當(dāng)鏟斗在鏟掘位置時(shí)，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(shí)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(shí)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。 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 裝載機(jī)工作時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)保證鏟斗的運(yùn)動(dòng)接近平移，以免都內(nèi)物料撒落。通常要求鏟斗在動(dòng)臂的整個(gè)過程中（此時(shí)鏟斗液壓缸閉鎖）角度變化不超過 15176。動(dòng)臂無論在任何位置卸料（此時(shí)動(dòng)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(dòng)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 分類 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(shí)為正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)，相反時(shí)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。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 16 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(duì)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(duì)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(shí)轉(zhuǎn)斗鏟取，所以鏟掘力較大；各構(gòu)件尺寸配置合理時(shí)，鏟斗具有較好的舉升平動(dòng)性能；連桿系統(tǒng)傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jì)成兩個(gè)平行的四連桿機(jī)構(gòu)，它可使鏟斗具有很好的平動(dòng)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(shí)油缸小腔進(jìn)油，鏟掘力相對(duì)較小；連桿系統(tǒng)傳動(dòng)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(shí)的平移性，也不能實(shí)現(xiàn)鏟斗的自動(dòng)放平。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 17 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(dòng)臂上方，與轉(zhuǎn)斗油缸前置式相比，機(jī)構(gòu)前懸較小，傳動(dòng)比較大，活 塞行程較短；有可能將動(dòng)臂、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂和連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在同一平面內(nèi)，從而簡化了結(jié)構(gòu)，改善了動(dòng)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(shí)油缸小腔進(jìn)油，鏟掘力相對(duì)較??；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(huì)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(dòng)臂下方。在鏟掘收斗作業(yè)時(shí)，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。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說明書） 18 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(shí)轉(zhuǎn)斗，并且連桿系統(tǒng)的倍力系數(shù)能設(shè)計(jì)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(dòng)性能，而且可以實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)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