【導(dǎo)讀】工程機(jī)械及設(shè)備已是集機(jī)、電、液一體化和信息、激光等高薪技術(shù)以及審美。藝術(shù)于一身的現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品，并且正在向著自動(dòng)化、遠(yuǎn)距離控制和智能化等方向發(fā)展。裝載機(jī)主要用于鏟裝土壤、沙。工作裝置還可以進(jìn)行推土、起重、破碎等作業(yè)。由于裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、載機(jī)技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)高的水平?；谝簤杭夹g(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的各種智能系。業(yè)成本，使其性能、安全性、可靠性、使用壽命和操作性能都達(dá)到了很高的水平。的智能系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用于輪式裝載機(jī)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中。向系列化，特大型化；多用途，微型化；進(jìn)一步普及應(yīng)用液壓技術(shù)，廣泛應(yīng)。目前國(guó)產(chǎn)輪式裝載機(jī)正在從低水平、低質(zhì)量、低價(jià)位、滿(mǎn)足功能型向高水平、高。質(zhì)量、中價(jià)位、經(jīng)濟(jì)實(shí)用型過(guò)渡。從仿制仿造向自主開(kāi)發(fā)過(guò)渡，各主要廠(chǎng)家也不斷進(jìn)。中脫穎而出，成為裝載機(jī)行業(yè)的領(lǐng)先者。載機(jī)受到客觀條件及市場(chǎng)總需求量的限制。障診斷系統(tǒng)，提供排除問(wèn)題的方法。連桿進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 示。 （ 1）轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六 連 桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)斗油缸與鏟斗和搖臂直接連接，該工作機(jī)構(gòu)由兩個(gè)平行四桿機(jī)構(gòu) 組成，它可使鏟斗具有很好的平動(dòng)性能。它比八 連 桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，司機(jī)視野較好。這種機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗時(shí)油缸小腔進(jìn)油，掘起力比較小；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(zhǎng)，卸載速度不如八 連 桿機(jī)構(gòu)；由于轉(zhuǎn)斗油缸前置，使工作機(jī)構(gòu)前懸增大，影響整機(jī)穩(wěn)定性和行駛的平穩(wěn)性；也不能實(shí)現(xiàn)鏟斗的自動(dòng)放平。 （ 2） 轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu) 此種機(jī)構(gòu)與上述前置式油缸相比，前懸較大、傳動(dòng)比較大、活塞行程較短；有可能將動(dòng)臂、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂和連桿設(shè)計(jì)在同一平面內(nèi)，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，改善了動(dòng)臂和鉸銷(xiāo)的受力狀態(tài)。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗油缸 與車(chē)架的鉸接點(diǎn)位置較高，影響司機(jī)視野；轉(zhuǎn)斗時(shí)油缸小腔進(jìn)油，掘起力相對(duì)較小。為了增大掘起力，需提高液壓系統(tǒng)壓力和加大轉(zhuǎn)斗油缸直徑，這樣質(zhì)量會(huì)增大。 （ 3）正轉(zhuǎn)八連桿機(jī)構(gòu) 正轉(zhuǎn)八連桿機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)斗油缸大腔進(jìn)油時(shí)轉(zhuǎn)斗鏟取，所以掘起力較大；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，鏟斗能獲得較大圖 常用的鏟斗工作裝置結(jié)構(gòu)圖 a)、 b)正轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)； c)正轉(zhuǎn)八連桿機(jī)構(gòu)； d)反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu) 2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 （工程機(jī)械） 專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 17 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，因而司機(jī)視野得到改善，但是一定要 “適當(dāng) ”，否則易使連桿系統(tǒng)倍力系數(shù)減小，影響掘起力發(fā)揮。正轉(zhuǎn)八連桿機(jī)構(gòu) 的主要缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平。 （ 4）轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu) 這種機(jī)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)： a、轉(zhuǎn)斗油缸大腔進(jìn)油，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； b、恰當(dāng)?shù)剡x擇各構(gòu)件尺寸，不僅能得到良好的鏟斗平動(dòng)性能，而且可以實(shí)現(xiàn)鏟斗的自動(dòng)放平； c、結(jié)構(gòu)十分緊湊，前懸小，司機(jī)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，容易發(fā)生構(gòu)件相互干涉。 （ 5） 正轉(zhuǎn)四連桿機(jī)構(gòu) 它是五種常用機(jī)構(gòu)中最簡(jiǎn)單的一種，容易保證四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鏟斗舉升平動(dòng)，此機(jī)構(gòu)前懸較小。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗的 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(jì)出較大值，所以轉(zhuǎn)斗油缸活塞行程大，油缸尺寸小；此外，在卸載時(shí)活塞桿易與斗底相碰，所以卸載角減小。為避免碰撞，需把斗底制造成凹形，因而既減小了斗容，又增加了制造困難，而且鏟斗也不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)放平。 綜上分析可知，反轉(zhuǎn)六連桿工作機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)較多，能比較理想地滿(mǎn)足鏟、裝、卸作業(yè)要求，所以它在露天裝載機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用，我國(guó) ZL 系列輪式裝載機(jī)的工作裝置就多采用反轉(zhuǎn) Z 型六連桿機(jī)構(gòu) [2]。 動(dòng)臂結(jié)構(gòu)形式 動(dòng)臂 的結(jié)構(gòu)形式 按 照 縱向中心線(xiàn)形狀可簡(jiǎn)單地分為曲線(xiàn)形與直 線(xiàn)形兩種 ，如圖 所示。直線(xiàn)形動(dòng)臂多用于正 轉(zhuǎn)式連桿工作裝置（履帶式裝載機(jī)），曲線(xiàn)形動(dòng)臂常用于反轉(zhuǎn)式連桿工作裝置（輪胎式裝載機(jī)） [2]。 動(dòng)臂 的結(jié)構(gòu)形式 按斷面形狀可分為單板型、雙板型、工字型和箱型等 多 種。板型動(dòng)臂比較簡(jiǎn)單，一般用在中、小型裝載機(jī)上。箱型 動(dòng)臂的 制造工藝復(fù)雜，但有較好的抗彎和抗扭能力，多為大型裝載機(jī)所采用。 使動(dòng)臂起落的油缸稱(chēng)為舉升油缸，舉升油缸的布置有兩種方式：舉升油缸立式布置和舉升油缸臥式布置，即當(dāng)鏟斗處于裝載位置時(shí)，舉升油缸接近水平。 圖 動(dòng)臂結(jié)構(gòu)形式 陳杰： ZL40 輪式裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 輪式裝載機(jī)的工況 分析 對(duì)于輪式裝 載機(jī)而言， 由連桿機(jī)構(gòu)形式分析可知 多采用反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)，所以對(duì)輪式裝載機(jī)的工作裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)就以反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。 輪式裝載機(jī)的工作裝置由鏟斗、連桿、搖臂、動(dòng)臂、轉(zhuǎn)斗油缸、舉升油缸組成 ，這種機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)是兩個(gè)四 連 桿機(jī)構(gòu)。輪式裝載機(jī)是一種鏟、裝、運(yùn)、卸一體化的自行式設(shè)備，它的工作過(guò)程由六種工況組成 [18]。 （ 1） 插入工況：動(dòng)臂下放，鏟斗放置于地面， 使 斗尖觸地，斗底板與地面成 3176。到 5176。傾角，開(kāi)動(dòng)裝載機(jī)，鏟斗借助機(jī)器的牽引力插入料堆 ； （ 2） 鏟裝工況： 鏟斗插入料堆后，轉(zhuǎn) 動(dòng) 鏟斗鏟取物料，待鏟斗 口翻至 近 似水平 ； （ 3） 重載運(yùn)輸工況：鏟斗鏟裝滿(mǎn)物料后舉升動(dòng)臂，將鏟斗舉升至運(yùn)輸位置，然后驅(qū)動(dòng)機(jī)器駛向卸載點(diǎn) ； （ 4） 舉升工況：保持轉(zhuǎn)斗 油 缸長(zhǎng)度不變，操作舉升 油 缸，將動(dòng)臂升至 卸載 位置，準(zhǔn)備卸載 ； （ 5） 卸載工況： 舉升至 卸載點(diǎn)，在舉升工況下操作轉(zhuǎn)斗缸翻轉(zhuǎn)鏟斗，進(jìn)行卸載 ； （ 6） 空載運(yùn)輸工況：卸載結(jié)束后，裝載機(jī)再由卸載點(diǎn)空載返回裝載點(diǎn)。 針對(duì)各種工況下的工作條件和對(duì)各種形 式 的工作裝置進(jìn)行的分析 、 論證得知， 本設(shè)計(jì)的工作裝置具體要求如下：鏟斗采用帶斗齒有防溢板的鏟斗，連桿采用反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)，動(dòng)臂采用單板雙動(dòng)臂型，液壓缸采用臥式布置。 2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 （工程機(jī)械） 專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 19 第 4 章 輪式裝載機(jī)工作裝置 —— 鏟斗總成 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工作裝置在設(shè)計(jì) 時(shí) 應(yīng)滿(mǎn)足以下要求 [16]： （ 1） 角度要求：滿(mǎn)足工作循環(huán)中鏟斗各工作位置時(shí)的角度 要求，達(dá)到所要求的卸載高度與卸載距離。 （ 2） 運(yùn)動(dòng)要求：在工作循環(huán)中速度與加速度變化合理；油缸活塞行程為最佳值；工作裝置運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)干涉、無(wú)死點(diǎn)、無(wú)自鎖；動(dòng)臂從最低位置到最大卸載高度的舉升過(guò)程中，保證鏟斗中物料不撒落；在卸載后，動(dòng)臂下放至鏟掘位置時(shí) 斗 能自動(dòng)放平。 （ 3） 結(jié)構(gòu)要求：結(jié)構(gòu)要求簡(jiǎn)單緊湊，承載元件數(shù)量（包括油缸）盡量少，前懸小。 （ 4） 動(dòng)力性要求：連桿機(jī)構(gòu)具有較高的力傳遞效率，以保證工作裝置產(chǎn)生較大的插入力、崛起力和舉升力。 主要技術(shù)參數(shù) ZL40 型裝載機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表 41 所示： 表 41 ZL40型輪式裝載機(jī)主要參數(shù) [20] 陳杰： ZL40 輪式裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 產(chǎn)品型號(hào) ZL40 單位 額定斗容 3m 額定載重量 4000 kg 機(jī)重 kg 卸載高度（升至最高點(diǎn)和用 45176。傾卸角時(shí)） ? 2820 mm 卸載距離（升至最高點(diǎn)和用 45176。傾卸角時(shí)） ? 1060 mm 鏟挖深度（鏟斗前傾 10176。時(shí)） 269 mm 總長(zhǎng) 7100 mm 總高 3200 mm 總寬 2585 mm 車(chē)體寬度（輪胎外緣） 2900 mm 回轉(zhuǎn)半徑（鏟斗處于裝運(yùn)位置時(shí)） 6190 mm 柴油機(jī) 型號(hào) 6135K13E 飛輪功率 130 kw 額定轉(zhuǎn)速 2100 min/r 其外形結(jié)構(gòu)尺寸如 圖 所示 。 圖 ZL40 型輪式裝載機(jī)外形結(jié)構(gòu)尺寸圖 2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 （工程機(jī)械） 專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 21 鏟 斗 基本參數(shù)的確定 鏟斗的主要參數(shù)是鏟斗的寬度和鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑。 鏟斗的寬度要大于左右輪胎外側(cè)寬度 5~10cm，否則鏟裝物料時(shí)形成階梯地面，不僅會(huì)損傷輪胎，而且還會(huì)引起輪胎打滑影響牽引力的發(fā)揮。 鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 0R 是指鏟斗和動(dòng)臂鉸銷(xiāo)的中心 B 與鏟斗切削刃之間的距離（圖）。由于鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑不僅影響掘起力的大小，而且與裝載機(jī)的卸載高度和卸載距離等總體參數(shù)有關(guān)，所以鏟斗的其他參數(shù)都是根據(jù)它來(lái)確定的。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 0R按下式計(jì)算 [3]： （ ） 式中： 0R — 鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑， m； SV — 鏟斗平裝幾何容量， m3； W — 鏟斗內(nèi)側(cè)寬度， m； g? — 鏟斗斗底長(zhǎng)度系數(shù)，取 g? =~； z? — 后斗板 長(zhǎng)度系數(shù)，取 z? =~； k? — 擋板高度系數(shù)，取 k? =~； R? — 斗底與后斗板直線(xiàn)間的圓弧半徑系數(shù)，取 R? =~； 1? — 擋板與后斗板之間的夾角，取 1? =5176。~10176。； 0? — 斗底與后斗板之間的夾角，取 0? =48176。~52176。，（有推薦 0? =55176。~65176。）。 ? ??????? ?????? ???????????? o ts i nc o 002010 ????????? RkzgSWVR圖 鏟斗 基本參數(shù)的簡(jiǎn)圖 陳杰： ZL40 輪式裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 斗底的長(zhǎng)度 gl 是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗板交點(diǎn)的距離 [3]： （ ） 后斗板長(zhǎng)度 zl 是指由后斗板上緣到與斗底交點(diǎn)的距離： （ ） 擋板高度： （ ） 鏟斗圓弧半徑： （ ） 鏟斗動(dòng)臂鉸銷(xiāo)距斗底的高度： （ ） 鏟斗側(cè)板切削刃相對(duì)于斗底的傾角： ??? 60~500? 在選擇 1? 時(shí)，要使得側(cè)板切削刃與擋板的夾角為 90176。，切削刃的削尖角0? =30176。~40176。 當(dāng)給定 SV 、 W 后，只要合理的選定 g? 、 z? 、 k? 、 R? 等系數(shù)和角度 1? 、 0? ，根據(jù)上述公式就可以求出鏟斗的基本參數(shù) 0R ，再由 0R 即可求得鏟斗斷面形狀和其他參數(shù) gl 、 zl 、 kl 、 R 、 bh 等值；然后通過(guò)與同類(lèi)型鏟斗相比較，并根據(jù)作業(yè)的特殊要求，對(duì)求得參數(shù)進(jìn)行修正，最終確定新設(shè)計(jì)鏟斗的全部參數(shù)。 鏟斗容量計(jì)算 基本型鏟斗 基本型鏟斗（圖 ），后斗板不高出兩側(cè)板后角交點(diǎn)所連成的線(xiàn)，切削刃不高出兩側(cè)前角交點(diǎn)所連成的線(xiàn)，鏟斗容量按下式計(jì)算 [3]： 鏟斗平裝容量即幾何斗容 SV ： （ ） 堆尖部分體積 TV ： （ ） 鏟斗額定容量 RV ： （ ） 式中： A — 標(biāo)定面以下的鏟斗內(nèi)部橫截面面積， m2； W — 鏟斗內(nèi)側(cè)寬度， m； d — 鏟斗中部切削刃口與后斗板上緣之間的距離， m。 ? ? 00 ~ RRl zz ?? ?? ? 00 ~ RRl gg ?? ?? ? 00 ~ RRl kk ?? ?? ? 00 ~ RRR k ?? ?? ? ~ Rhb ?AWVS ?248 32 dWdVT ??TSR VVV ??2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 （工程機(jī)械） 專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 23 有擋板鏟斗 有擋板鏟斗（圖 ），擋板高出兩側(cè)板后角交點(diǎn)所連成的線(xiàn)，但切削刃不高出兩側(cè)前角交點(diǎn)所連成的線(xiàn)，鏟斗容量按下式計(jì)算 [3]： 鏟斗平裝容積即幾何斗容 SV ： （ ） 堆尖部分體積 TV ： （ ） 鏟斗額定容量 RV ： （ ） 式中： e — 擋板高度， m； c — 物料堆積高度 ， m。 圖 基本型鏟斗 deAWVS 232??? ?cedWdV T ??? 22 6181TSR VVV ??圖 有擋板鏟斗 陳杰： ZL40 輪式裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 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)臂連接的鉸點(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，一般取下鉸接點(diǎn)距斗底高度 ? ? ~ Rh ? 。 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(chēng)斗鉸連線(xiàn) )不宜過(guò)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(lái)一定困難。 鏟斗設(shè)計(jì)與計(jì)算 初選參數(shù)值： 查取相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè) [19]，初步選定 ?SV ； 鏟斗的內(nèi)側(cè)寬度 W ： （ ） 式中： b — 裝載機(jī)輪距， m； wb — 輪胎寬度， m； a — 鏟斗側(cè)壁切削刃厚度， m。 查閱 ZL40 型輪式裝載機(jī)相關(guān)資料資料可確定： ?b ； ?wb ； 對(duì)于? ?~ 這里取 ； ?a ，從而鏟斗的內(nèi)側(cè)寬度： 參閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè) [19]，初步選定 ?g? ； ?z? ； ?k? ； ?R? ；參照一般設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，選定 ??81? ； ??480? 。 將上述選定參數(shù)帶入式 （ 41） 可得 鏟斗回轉(zhuǎn)半徑 0R ： 由式 （ 42） 可得斗底長(zhǎng)度 gl ：