【正文】 總結(jié)論文的研究工作，在以下幾個(gè)方面有待于進(jìn)一步深入研究：(1)應(yīng)對裝載機(jī)工作裝置動(dòng)臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，以真實(shí)地反映裝載機(jī)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(shí)解決問題。(3)反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)在分析設(shè)計(jì)時(shí)采用圖解法，這種圖解法簡單易懂，布置緊湊。裝載機(jī)的總體，工作裝置以及液壓系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)對其工作性能以及經(jīng)濟(jì)性等方面都有著重要的意義。裝載機(jī)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心就是連桿系統(tǒng)尺寸的確定。 參數(shù)化圓柱的長度和半徑a、在yaobihuosai出點(diǎn)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(gè)圓柱。用到的4個(gè)點(diǎn)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。） 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(xiàng)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(gè)旋轉(zhuǎn)副，注意選擇好設(shè)計(jì)點(diǎn)。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。6）用布爾運(yùn)算工具，將動(dòng)臂連為一體。圖45 設(shè)計(jì)點(diǎn)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(dòng)臂的前板，依次選擇ADDD5 、BDDA1，點(diǎn)鼠標(biāo)右鍵完成動(dòng)臂前板的建模。3）重命名設(shè)計(jì)點(diǎn)a、在Edit菜單，選擇Appenrance，設(shè)置Visibility和Name Visibility為On，并選擇OK。(c)設(shè)置存盤目錄。⑵、設(shè)置size X=5000mm,sizeY=4000mm ，SpcingX=50mm⑶、選擇OK.。ADAMS軟件由基本模塊、擴(kuò)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(jī)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?！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(jī)械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉格朗日方程方法，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，對虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。工作裝置的結(jié)構(gòu)方案，也影響各油缸在主動(dòng)和被動(dòng)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(diǎn)位置選定后進(jìn)行。油缸作用力的分析與確定時(shí)裝載機(jī)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。目前大多數(shù)裝載機(jī)的工作裝置只有兩種油缸：動(dòng)臂油缸和轉(zhuǎn)斗油缸。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(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。銷軸的材料我們選取了40Cr，查取文獻(xiàn)得對于鉸銷，G點(diǎn)出受力為 計(jì)算得：又計(jì)算得：20MPa，由于銷軸的材料為40Cr，我們?nèi)“踩禂?shù)為2，因此[。鉸銷對于鉸銷，我們只需驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度，見圖316所示。連桿一般在鏟斗掘起時(shí)，連桿受拉，按此工況進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。搖臂搖臂的危險(xiǎn)截面在支座D點(diǎn)附近,在此斷面作用有彎曲應(yīng)力和正應(yīng)力。 根據(jù)所得計(jì)算結(jié)果畫出對稱載荷引起的動(dòng)臂內(nèi)力圖，如圖(316)所示。圖 315 動(dòng)臂內(nèi)力計(jì)算 GI段和IJ段 軸向力 其中 計(jì)算得： 其中 計(jì)算得： 剪力 計(jì)算得： 計(jì)算得： 彎矩 其中 計(jì)算得：。計(jì)算得：。 = = 連桿EF受力 因?yàn)檫B桿為二力桿件，所以 = 搖臂受力 其中，=，=3176。計(jì)算工作裝置各構(gòu)件受力時(shí)，首先以鏟斗為受力分離體，去掉約束以反力代替，然后，根據(jù)構(gòu)件中的連接順序，一次求出各構(gòu)件的受力。根據(jù)這個(gè)假設(shè)，由于工作裝置構(gòu)件為對稱構(gòu)件(對稱于機(jī)器的縱軸線)，當(dāng)載荷是對稱作用時(shí)，兩側(cè)桿件受力相等，各為相應(yīng)工況外載荷的一半，可單獨(dú)取一側(cè)桿件系統(tǒng)并視為平面力系進(jìn)行受力分析。在確定了計(jì)算裝置及外載荷的大小后，可進(jìn)行工作裝置的受力分析。 作用在連桿上的力：鏟斗充分插入料堆后開始轉(zhuǎn)斗時(shí)，作用在鏟斗與轉(zhuǎn)斗連桿鉸銷上的力為 =/ (N) (320) 式中—鏟斗回轉(zhuǎn)中心至的作用線的垂直距離，m。 其中，=13744N因此，開始轉(zhuǎn)斗的阻力矩為 (N又L=，=17598N。當(dāng)用鏟斗翻轉(zhuǎn)鏟取物料時(shí)，在鏟斗充分插入料堆轉(zhuǎn)斗的初始時(shí)刻，轉(zhuǎn)斗的靜阻力矩最大，用表示，此時(shí)鏟斗轉(zhuǎn)角=0；其后，轉(zhuǎn)斗靜阻力矩隨著鏟斗翻轉(zhuǎn)角的變化而按雙曲線特性變化。 =(N) (317)式中 K—開始舉升鏟斗時(shí)物料的剪切應(yīng)力，它通過實(shí)驗(yàn)測定，～，剪切應(yīng)力的平均值取K=35000Pa； B—鏟斗寬度，m； —鏟斗插入料堆的深度，m。掘起阻力同樣與物料的種類、快度、松散程度、密度、料堆之間及物料與鏟斗之間的摩擦阻力有關(guān)。 (N) (316)式中 —物料塊狀與松散程度系數(shù)；—物料性質(zhì)系數(shù)；—料堆高度系數(shù)；—鏟斗形狀系數(shù)；B—鏟斗寬度，cm；L—鏟斗的一次插入深度，cm。①插入阻力插入阻力就是鏟斗插入料堆時(shí)，料堆對鏟斗的反作用力。裝載機(jī)的鏟掘過程通常分為如下三種受力情況：鏟斗水平插入料堆，工作裝置油缸閉鎖，此時(shí)認(rèn)為切削刃只收到水平力的作用。因?yàn)檫@種動(dòng)臂形式能較好的改善動(dòng)臂的受力情況，消除了單板式動(dòng)臂因搖臂支撐力作用使動(dòng)臂承受附加力矩的影響。后者可使工作裝置更為合理。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)鏟斗的平動(dòng)質(zhì)量，在工況Ⅱ、Ⅲ之間選擇2個(gè)位置進(jìn)行檢驗(yàn)鏟斗的轉(zhuǎn)角，所得結(jié)果鏟斗轉(zhuǎn)較差小于10176。M點(diǎn)往前橋方向靠近是比較有利的。一般動(dòng)臂舉升油缸與動(dòng)臂的鉸接點(diǎn)H選定在AG連線附近或上方，并取AHAG/3。 研究證明，D點(diǎn)設(shè)計(jì)在A點(diǎn)的左下方較好。C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)不與鏟斗干擾，其高度不影響司機(jī)視野。1)確定C點(diǎn)從力的傳遞出發(fā)，顯然使搖臂BC長一些有利，那樣可以增大轉(zhuǎn)斗油缸作用力臂，使掘起力相應(yīng)增大。工況Ⅳ時(shí)，F(xiàn)E=1200mm，BE=982mm，F(xiàn)B=2175mm，因此滿足FE+BEFB。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。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：E點(diǎn)不可與前橋相碰，并且有足夠的最小離地高度；插入工況時(shí)，使EF桿盡量與GF桿垂直，這樣可獲得較大的傳動(dòng)比角和倍力系數(shù)；鏟裝工況時(shí)，EF與GF桿的夾角必須小于170176。圖311 連桿、搖臂、轉(zhuǎn)斗油缸尺寸設(shè)計(jì) 確定F、E兩點(diǎn)時(shí)，既要考慮對機(jī)構(gòu)的要求，又要注意動(dòng)力學(xué)的要求，同時(shí)，還要防止前述各種機(jī)構(gòu)被破壞的現(xiàn)象。根據(jù)分析與經(jīng)驗(yàn)，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(shí)的鏟斗處。因?yàn)镚和點(diǎn)同在以A點(diǎn)為圓心，動(dòng)臂AG長為半徑的圓弧上，所以A點(diǎn)必在的垂直平分線上。根據(jù)給定的最大卸載高度=2900mm，最小卸載距離=1300mm，以及卸載角=50176。輪胎中心Z的坐標(biāo)值應(yīng)等于輪胎的工作半徑Rk。綜合考慮各種因素的影響，設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)坐標(biāo)圖上工況Ⅰ時(shí)的鏟斗實(shí)際情況，在保證G點(diǎn)y軸的坐標(biāo)值yG=250～350mm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(1300,250)。(1)動(dòng)臂與鏟斗、搖臂、機(jī)架的三個(gè)鉸接點(diǎn)G、B、A的確定1)確定坐標(biāo)系，畫鏟斗圖如圖310所示，選取直角坐標(biāo)系xOy，并選定長度比例尺把已設(shè)計(jì)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軸呈5176。若把油缸分解成兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件和一個(gè)移動(dòng)副，則反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)放入活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n=8，運(yùn)動(dòng)低副數(shù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度公式F=3n2，可得其自由度為2。由于連桿機(jī)構(gòu)尺寸以及銷軸位置的相互影響，連桿機(jī)構(gòu)可變性很大，同時(shí)又要受結(jié)構(gòu)限制，可變參數(shù)很多，因而無法單純采用理論計(jì)算的方法來確定，目前大多數(shù)采用圖解法并配合統(tǒng)計(jì)或類比法加以確定轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)斗油缸CD、搖臂CBE、連桿EF、鏟斗GF、動(dòng)臂GBA和機(jī)架AD六個(gè)構(gòu)件組成。（b）保證作業(yè)過程中任何構(gòu)件不與其他構(gòu)件干涉。工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：①確定動(dòng)臂的長度、形狀及車架的鉸接位置。③工況Ⅲ—重載運(yùn)輸狀態(tài)舉升動(dòng)臂，待工況II之鏟斗升高到適合位置（以斗底離地的高度不小于最小允許距離為準(zhǔn)），然后驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)，載重駛向卸載點(diǎn)。鏟斗、動(dòng)臂、連桿、搖臂、轉(zhuǎn)斗油缸、舉升油缸等組成。缺點(diǎn)是搖臂和連桿布置在鏟斗與前橋之間的狹窄部位，容易發(fā)生構(gòu)件相互干擾，設(shè)計(jì)時(shí)需要特別精心。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。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。則 c=IK+KH=圖37 額定容量鏟斗的橫截面鏟斗容量計(jì)算代入(37)式中，得 179。(a)鏟斗平裝容量橫截面S的計(jì)算：如圖38所示，鏟斗平裝容量橫截面積S由5塊基本幾何圖形組成。γ1=13176。在設(shè)計(jì)當(dāng)中，鏟斗的額定容量由設(shè)計(jì)任務(wù)書給出Vr=3m179。圖35 鏟斗參考尺寸 （m） (31)式中 Vr—鏟斗的額定容量，m179。如鏟斗寬度小于兩輪外側(cè)間的寬度，則鏟斗鏟取物料后所形成的料堆階梯會(huì)損傷輪胎側(cè)壁，并增加行駛時(shí)輪胎的阻力。鏟斗張開角γ為鏟斗后壁與底壁間的夾角，一般取45176。l長則鏟斗鏟入料堆深度大，斗易裝滿．但掘起力將由于力臂的增加而減小，插入的阻力也將隨鏟斗鏟入料堆的深度而急劇增加。圖34鏟斗斷面基本參數(shù)圓弧半徑r越大，物料進(jìn)入鏟斗的流動(dòng)性越好，有利于減少物料進(jìn)入斗內(nèi)的阻力，卸料時(shí)干凈而且快捷。一般中型裝載機(jī)鏟斗的斗齒間距為250至300毫米之間。因此，對于主要用于鏟裝巖石或密實(shí)物料的裝載機(jī)，其鏟斗均裝有斗齒。非直線切削刃有V型和弧線型等，裝載機(jī)用的較多的是V型斗刃。根據(jù)裝載在物料的的容重，鏟斗做成三種類型：～（如砂、碎石、松散泥土等），增加斗容的鏟斗，用來裝載斗重大于2噸/米3的物料（如鐵礦石、巖石等）。當(dāng)托架、動(dòng)臂、連桿及車架支座構(gòu)成的是平行六連桿機(jī)構(gòu)，則在動(dòng)臂提升、轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時(shí)，鏟斗始終保持平動(dòng)，斗內(nèi)物料不會(huì)灑落。由動(dòng)臂、動(dòng)臂油缸、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂、連桿及車架相互鉸接而成的機(jī)構(gòu)，在裝載機(jī)工作時(shí)需要保證：當(dāng)動(dòng)臂處于某種作業(yè)時(shí)位置不動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)斗油缸的作用下，通過連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗繞其交接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時(shí)，動(dòng)臂在動(dòng)臂油缸的作用下提升或下降鏟斗過程中，連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)該能使鏟斗在提升過程中保持平動(dòng)或與地面的夾角變化控制在很小的范圍內(nèi)，以免裝滿料的鏟斗由于鏟斗傾斜而師物料灑落；而在動(dòng)臂下降時(shí)，又自動(dòng)將鏟斗放平，以減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率。整個(gè)工作裝置鉸接在車架上。、油箱及平衡重的布置操縱系統(tǒng)的不至于昂則是保證駕駛員操縱方便。圖25 工作裝置布置圖駕駛室布置在車架的前部。工作裝置布置在整機(jī)前端.。布置圖如下：圖24 傳動(dòng)系統(tǒng)選用鉸銷在前后橋軸線的中間的布置方式，這種布置方式，裝載機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)前后輪輪跡相同，這不僅在松軟地面上可以減少轉(zhuǎn)向阻力矩和行駛阻力，而且前輪能通過的狹小場地，后輪也能順利的通過。圖23 最小離地間隙總體布置就是在參考同類型裝載機(jī)的基礎(chǔ)上，從保證裝載機(jī)的主要性能出發(fā)，在總體設(shè)計(jì)及各總成部件設(shè)計(jì)密切配合的情況下，通過繪制總體布置草圖，根據(jù)使用要求及橋荷分配來協(xié)調(diào)各總成的性能，并確定和控制他們的位置、尺寸和重量。因此在設(shè)計(jì)許可范圍內(nèi)，輪距應(yīng)盡量取小。①其他參數(shù)不變時(shí)，裝載機(jī)的最小轉(zhuǎn)彎半徑隨軸距的增減而增減，②增長軸距，裝載機(jī)的縱向穩(wěn)定性提高；③增長軸距，車架、傳動(dòng)軸等會(huì)相信的增長，致使裝載機(jī)自重增加。具有同樣作業(yè)能力和壽命的機(jī)器，其自重越小，往往說明其總體布置、材料利用和部件設(shè)計(jì)的合理性，一般用單位自重功率或單位斗容量來反映，它是機(jī)械技術(shù)性能的重要比較指標(biāo)之一。選用50。發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪功率：Ne=+=（kw）裝載機(jī)自重：G=+=（t）最小轉(zhuǎn)向半徑：R=+=（m）裝載機(jī)總長：L=+=(m)裝載機(jī)寬度：B=+=(m)裝載機(jī)高度：H=+=（m）額定斗容量：Vh=Qh/γ=3(m3) (γ—物料的重度kN/m3)卸載距離：LS=2/B+△b=(m)最小離地間隙一般不小于350mm,參考同類型選用450mm后傾角一般取40。因?yàn)檠b載機(jī)躲在松軟、潮濕或干硬的地面上工作。為了適應(yīng)頻繁制動(dòng)和確保下坡連續(xù)制動(dòng)的安全，制動(dòng)系散熱要快。容易保持前后橋上合理分配，保持較好的穩(wěn)定性，減少駕駛員的疲勞強(qiáng)度。重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。由于裝載機(jī)作業(yè)是牽引力和車速的變化范圍大，并且變化急劇、頻繁，工作條件復(fù)雜，因此要求所選用的變矩器具有較大的變換系數(shù)B。任務(wù)書已經(jīng)對部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)定，通過市場現(xiàn)有同類機(jī)型對比、分析，現(xiàn)ZL50裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)確定如下：本次設(shè)計(jì)裝載機(jī)的傳動(dòng)系選用的