【正文】 的長度，且 W銷軸的斷面系數(shù)，W=。銷軸支座的擠壓應(yīng)力為 [ （326）銷軸套的擠壓應(yīng)力為 [ (327)式中 軸套的支承長度。強度計算中所用的許用應(yīng)力[按下式選取，即 [ (328)式中 安全系數(shù)。銷軸的材料我們選取了40Cr，查取文獻(xiàn)得對于鉸銷，G點出受力為 計算得：又計算得：20MPa，由于銷軸的材料為40Cr，我們?nèi)“踩禂?shù)為2，因此[。根據(jù)計算結(jié)果比較得到：[，[，[。因此，銷軸的強度設(shè)計符合要求。液壓系統(tǒng)由五部分組成：動力元件：將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。執(zhí)行元件（如液壓缸和液壓馬達(dá)）：將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動負(fù)載直線往復(fù)運動或回轉(zhuǎn)運動。控制元件（即各種液壓閥）：在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。輔助元件：包括油箱、濾油器、油管及油管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。液壓油:利用液體壓力能的液壓系統(tǒng)使用的液壓介質(zhì)，在液壓系統(tǒng)中起著能量傳遞、系統(tǒng)潤滑、防腐、防銹、冷卻等作用。目前大多數(shù)裝載機的工作裝置只有兩種油缸：動臂油缸和轉(zhuǎn)斗油缸。動臂油缸與轉(zhuǎn)斗油缸的作用力有兩種情況：油缸推動機構(gòu)運動時的作用力為主動作用力（簡稱工作力或作用力），其最大值取決于液壓系統(tǒng)的工作壓力和油缸直徑（活塞作用面積）；工作裝置工作時作用與閉鎖狀態(tài)的油缸上的作用力為被動作用力，其最大值取決于液壓系統(tǒng)的過載閥壓力值和承載活塞面積。如工作裝置的動臂油缸不動，靠轉(zhuǎn)斗油缸轉(zhuǎn)動鏟斗而進(jìn)行鏟掘作業(yè)時，則轉(zhuǎn)斗油缸所產(chǎn)生的作用力為主動作用力，動臂油位所承受的作用力為被動作用力。當(dāng)油缸最大被動作用大于外載荷的作用力時，油缸未回位現(xiàn)象，否則因過載打開而溢流，使油缸發(fā)生回縮。油缸作用力的分析與確定時裝載機設(shè)計中的重要內(nèi)容之一。分析裝載機的工作情況可知，為保證裝載機正常而有效的工作，油缸作用力應(yīng)能保證裝載機工作時發(fā)揮最大的鏟掘力Ng，使鏟斗裝滿，同時動臂油缸的作用力還應(yīng)保證把滿斗的物料提升刀所需的卸載高度與卸載距離，所以最大鏟掘力Ng是確定油隨作用力的依據(jù)。確定了工作裝置油缸作用力和可能產(chǎn)生的被動作用之后，便可按選定的液壓系統(tǒng)的工作壓力設(shè)計油隨需之缸徑，并選定過載閥之壓力。至于油缸行程，如前所述，它由工作裝置結(jié)構(gòu)方案決定。工作裝置的結(jié)構(gòu)方案，也影響各油缸在主動和被動狀態(tài)下的作用力，所以確定油缸作用要在工作裝置的結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)件尺寸與鉸接點位置選定后進(jìn)行。 第四章 基于ADAMS的工作裝裝置參數(shù)化建模優(yōu)化ADAMS，即機械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，該軟件是美國MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的虛擬樣機分析軟件。目前，ADAMS已經(jīng)被全世界各行各業(yè)的數(shù)百家主要制造商采用。Adams是全球運用最為廣泛的機械系統(tǒng)仿真軟件，用戶可以利用Adams在計算機上建立和測試虛擬樣機，實現(xiàn)事實再現(xiàn)仿真，了解復(fù)雜機械系統(tǒng)設(shè)計的運動性能?！DAMS軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論中的拉格朗日方程方法，建立系統(tǒng)動力學(xué)方程，對虛擬機械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。ADAMS軟件的仿真可用于預(yù)測機械系統(tǒng)的性能、運動范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等。 ADAMS一方面是虛擬樣機分析的應(yīng)用軟件，用戶可以運用該軟件非常方便地對虛擬機械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)分析。另一方面，又是虛擬樣機分析開發(fā)工具，其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型虛擬樣機分析的二次開發(fā)工具平臺。ADAMS軟件由基本模塊、擴展模塊、接口模塊、專業(yè)領(lǐng)域模塊及工具箱5類模塊組成，用戶不僅可以采用通用模塊對一般的機械系統(tǒng)進(jìn)行仿真，而且可以采用專用模塊針對特定工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的問題進(jìn)行快速有效的建模與仿真分析。 工作裝置建模 啟動ADAMS/View 程序①點擊桌面上圖標(biāo)，啟動ADAMS/View ；②在歡迎對話框中選擇 Creat a new model 項，在模型名稱欄輸入模型名稱，如:test ；選擇OK。 檢查和設(shè)置建模基本環(huán)境①檢查默認(rèn)單位，在setting菜單選擇units命令，顯示單位設(shè)置對話框，當(dāng)前的設(shè)置應(yīng)該為MMKS系統(tǒng)設(shè)置工作珊格。⑴、在setting 菜單，選擇working grid 命令，顯示設(shè)置工作柵格對話框。⑵、設(shè)置size X=5000mm,sizeY=4000mm ，SpcingX=50mm⑶、選擇OK.。(a)檢查重力設(shè)置 在setting菜單，選擇Gravity命令，顯示設(shè)置重力加速度對話框；當(dāng)?shù)牡闹亓υO(shè)置應(yīng)該為X=0，Y= －，Z=0。Gravity=on 選擇OK按鈕。(b)按F4顯示坐標(biāo)窗口。(c)設(shè)置存盤目錄。工作裝置的幾何建模和施加約束★說明：本設(shè)計中鏟斗的設(shè)計沒有使用ProE中所建立的精準(zhǔn)模型（相對于ADAMS中所能創(chuàng)建的模型的設(shè)計精度），讀者也可以在ADAMS中創(chuàng)建普通模型，由于時間原因本設(shè)計沒有導(dǎo)入ProE中所建立模型。①鏟斗的建?！顰DAMS中的建模1）建立設(shè)計點，雙擊結(jié)構(gòu)點圖標(biāo)，在ADAMS/View窗口中不同區(qū)域里點擊4次，建立4個設(shè)計點。2）選擇Select圖標(biāo)，關(guān)閉設(shè)計點模式。3）重命名設(shè)計點a、在Edit菜單，選擇Appenrance，設(shè)置Visibility和Name Visibility為On，并選擇OK。b、選擇Rename給剛建立的設(shè)計點重命名為CCCC4。4）打開表格編輯器修改設(shè)計點的初始位置為： 圖41 點坐標(biāo)圖5）選擇圖標(biāo)，把四個結(jié)構(gòu)點依次連接（行成閉合點擊右鍵）建立鏟斗如下圖所示：圖42 鏟斗輪廓6）利用工具進(jìn)行后處理步驟如圖（要改變一個適合拾取棱線的視圖方向）圖43創(chuàng)建倒角7）然后點擊，對鏟斗抽殼，并進(jìn)行一定的后續(xù)處理，完成后形成下圖：圖44 鏟斗抽殼② 動臂的建模1）定義設(shè)計點。雙擊結(jié)構(gòu)點圖標(biāo)建立28個設(shè)計點，然后選擇Select圖標(biāo)關(guān)閉重復(fù)模式，再依次將點重命名為AABBD1—DLLLJJJH1—HHSHSYGYG2；雙擊里面的任意一個坐標(biāo)即可，最后按下圖修改設(shè)計點位置。圖45 設(shè)計點定位2）在幾何工具箱里選擇創(chuàng)建板工具，參數(shù)設(shè)置如圖：創(chuàng)建動臂的前板，依次選擇ADDD5 、BDDA1，點鼠標(biāo)右鍵完成動臂前板的建模。3）以同樣的設(shè)置和方法依次選擇ADDDBDDA2創(chuàng)建動臂后板。4）以同樣的方法創(chuàng)建動臂橫梁，參數(shù)設(shè)置與上圖只是厚度的差別：厚度改為1300，依次選擇HHHH4。5）以同樣的方法創(chuàng)建橫梁支腳，厚度改為100，依次選擇JJJ3。6）用布爾運算工具，將動臂連為一體。完成后的圖如下所示：③ 創(chuàng)建連桿選擇創(chuàng)建連桿圖標(biāo)，選擇C4和L1點創(chuàng)建連桿。參數(shù)設(shè)置如右圖：圖46 創(chuàng)建連桿④ 創(chuàng)建搖臂方法和參數(shù)設(shè)置同連桿的一樣。先選擇LJ2建立一個連桿再選擇JL2建立另一個連桿，然后將兩個連桿連接為一體。圖47 創(chuàng)建搖臂⑤ 創(chuàng)建搖臂油缸和搖臂活塞選擇圓柱建模工具創(chuàng)建油缸和活塞。選擇LL2創(chuàng)建油缸、選擇LL3創(chuàng)建活塞。不用修改圓柱的長度和直徑，在后面的參數(shù)化過程中將對他們進(jìn)行參數(shù)化的修改，即改變LL3兩點，兩圓柱的長度、直徑和位置等都隨之改變。（根據(jù)實際情況將上面的構(gòu)件名相應(yīng)地改為：chandou、dongbi、liangan、yaobi、yaobiyougang、yaobihuosai。） 在各構(gòu)件之間建立約束建立旋轉(zhuǎn)副a、在主工具箱選擇Revolute Joint工具b、在設(shè)置欄將可選項設(shè)定為2Bod1Loc,Normal to Grindc、雙擊Revolute Joint設(shè)為重復(fù)模式d、創(chuàng)建9個旋轉(zhuǎn)副，注意選擇好設(shè)計點。A1處dongbi和ground、A2 dongbi和ground、處B1處chandou和dongbi、B2處chandou和dongbi、C4處chandou和liangan 、L1處liangan和yaobi、J2處yaobi和dongbi、L2處yaobi和yaobihuosai、L3處yaobiyougang和ground。 創(chuàng)建搖臂油缸和搖臂活塞的圓柱副并在圓柱副上添加運動副：a、選擇創(chuàng)建圓柱副工具，將設(shè)置欄設(shè)置為2Bod1Loc,Pick Feature；然后依次選擇yaobihuosai、。b、在圓柱副上加運動副完成后如下圖：圖48 添加運動副 動臂油缸和活塞的幾何建模和施加約束和建立搖臂油缸和活塞的方法相同建立4個圓柱并添加4個旋轉(zhuǎn)副、2個圓柱副，在前面的圓柱副上加運動副。用到的4個點為HSYG1和HSYG2把油缸作成一體的利用布爾加，把活塞也是作成一體的。完成后如圖：(各構(gòu)件的命名為dongbihuosai, dongbiyougng,)圖49 油缸、活塞建模及添加約束 參數(shù)化搖臂油缸、搖臂活塞、動臂油缸和動臂活塞由于各圓柱的建立是和設(shè)計點相聯(lián)系的，所以各的位置和方向是隨設(shè)計點變化而變化的。我們在此只是參數(shù)化它們的長度、直徑、和各圓柱上的約束副與運動副。 參數(shù)化搖臂活塞與搖臂油缸的圓柱a、選擇位置參數(shù)化工具，b、選擇方向參數(shù)化工具 參數(shù)設(shè)置如右圖所示： 具體步驟先選擇Motion_2,、L3兩點。 參數(shù)化圓柱的長度和半徑a、在yaobihuosai出點右鍵選擇再選擇出現(xiàn)圓柱修改對話框，按下圖所示參數(shù)化半徑：圖410參數(shù)化圓柱的長度和半徑b、以同樣的方法參數(shù)化圓柱的長度，結(jié)果為：以同樣的方法參數(shù)化剩下的3個圓柱。 修改運動設(shè)定典型工作過程仿真時間　 ①鏟裝翻斗————3秒②動臂舉升————6秒③卸料翻斗————3秒④動臂下降————3秒 修改兩油缸的運動①修改動臂油缸的運動。將function欄設(shè)置為：step(time,3,0,9,700)+step(time,13,0,15,700)②修改轉(zhuǎn)斗油缸的運動。將function欄設(shè)置為：step(time,0,0,3,160)+step(time,9,0,11,280)+step(time,13,0,15,110)裝載機工作裝置通過連桿機構(gòu)實現(xiàn)鏟掘、裝卸和運輸物料，其性能的好壞直接影響裝載機的工作效率和作業(yè)質(zhì)量。裝載機工作機構(gòu)設(shè)計的核心就是連桿系統(tǒng)尺寸的確定。利用ADAMS軟件采用虛擬樣機優(yōu)化方法，可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)，從而得出連桿系統(tǒng)最佳設(shè)計尺寸。對JOIN_28_MEA_1各受力點進(jìn)行分析優(yōu)化:受力點DV5的分析圖：圖411 DV5受力分析受力點DV6的分析結(jié)果：圖412 DV6受力分析受力點DV9的分析結(jié)果：圖413 DV9受力分析通過ADAMS軟件對工作裝置各受力點分析得出，DVDVDV9這三個點對工作裝置的平移性影響很大。利用ADAMS對這三個點進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化參數(shù)如下： 圖414 DVDVDV9優(yōu)化結(jié)果結(jié) 論輪式裝載機是用于裝運散料為主的工程機械設(shè)備,由于經(jīng)常工作在各種復(fù)雜的工況下,這就要求其具有良好的適應(yīng)性和可靠性。裝載機的總體，工作裝置以及液壓系統(tǒng)的合理設(shè)計對其工作性能以及經(jīng)濟性等方面都有著重要的意義。本文通過對ZL50輪式裝載機的總體，工作裝置進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，并且對其工作裝置的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了簡單設(shè)計，得到如下結(jié)論：(1)本次對于ZL50輪式裝載機的總體設(shè)計采用了類比法，這樣可以減輕工作量，并且是較為經(jīng)濟且可靠的。(2)本次裝載機工作裝置的設(shè)計最大卸載高度為2912mm，最小卸載距離為 1340mm達(dá)到了任務(wù)書要求的最大卸載高度2900mm和最小卸載距離1300mm的要求。裝載機額定載重量為5000kg，鏟斗的額定容量為3m3達(dá)到了要求。(3)反轉(zhuǎn)六連桿機構(gòu)在分析設(shè)計時采用圖解法，這種圖解法簡單易懂，布置緊湊。(4)工作裝置運動平穩(wěn)、無干涉，動臂從最低位置到最大卸載高度的舉升過程中，保證鏟斗中的物料無撒落，在卸載后，動臂下放至鏟掘位置，鏟斗能自動放平。(5)通過對工作裝置的受力分析和強度校核，能夠安全正常工作，達(dá)到了設(shè)計任務(wù)書的要求。在本次的設(shè)計中，大量采用了尺寸繪圖對輪式裝載機工作裝置進(jìn)行了尺寸設(shè)計、運動分析和校核計算。總結(jié)論文的研究工作，在以下幾個方面有待于進(jìn)一步深入研究：(1)應(yīng)對裝載機工作裝置動臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)仿真，以真實地反映裝載機的幾何形狀進(jìn)而反映出各部件空間位置，有效檢測工作裝置的各部件是否發(fā)生干涉，并及時解決問題。(2)應(yīng)對裝載機工作裝置動臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，以驗證設(shè)計的合理性，省去制造樣機進(jìn)行反復(fù)實驗、修改等環(huán)節(jié)，大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期．降低產(chǎn)品成本。(3)應(yīng)對鏟斗結(jié)構(gòu)和叉子掛接框進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在不影響強度