【正文】 ,212mdal??dal,1意義如圖 所示； ——銷軸的抗彎斷面模數(shù)，W取銷軸直徑為 50mm： 。在鉸銷軸套的端部增加一個(gè)密封圈，密封圈可以防止?jié)櫥瑒┬孤┘皦m土進(jìn)入，因此可以延長(zhǎng)軸銷和軸套的使用壽命及減小定期潤(rùn)滑次數(shù)，使日常維修工作所消耗的時(shí)間及費(fèi)用減小。圖 動(dòng)臂強(qiáng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖對(duì)于 H 點(diǎn)的 斷面：M?(N動(dòng)臂可看成是支撐在車架 A 點(diǎn)和動(dòng)臂油缸上鉸點(diǎn) H 點(diǎn)的雙支點(diǎn)懸梁臂，其危險(xiǎn)斷面在H 點(diǎn)附近： 式 )]([maxaMPNW?????式中： A——計(jì)算斷面的截面積, 2；36 ——計(jì)算斷面的彎矩， ；MmN?——計(jì)算斷面的軸向力， ；N——計(jì)算斷面的抗彎斷面模數(shù)， 。3)如圖 （c）所示，取搖臂為分離體，根據(jù)平衡原理，進(jìn)行受力分析： 0??EM)sinco()sino( 3342423 ??lhlhFFD ??35 所以 334242sinco?lhPFD??? .06591? (N)8 0??Xcss23???DFEX 所以 o?F?? ??8cs9651495?? (N)86 0Z 0sinsi23?DFEZ所以 ? ??14sin95i95? (N)8644）如圖 （d）所示，取動(dòng)臂為分離體，根據(jù)平衡原理，分析動(dòng)臂的受力。典型工況 6 下的各構(gòu)件受力最大，以工況6 進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。通過(guò)上面的分析與假設(shè)，就能將工作裝置這樣一個(gè)空間超靜定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平面問題進(jìn)行受力分析。bxa?zaxaz在工作裝置中 a=165mm,b=1500mm。1）對(duì)于對(duì)稱受力工況，由于動(dòng)臂是個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以兩動(dòng)臂所受的載荷相等。圖 工作裝置典型工況圖 工作裝置受力分析，精確計(jì)算比較復(fù)雜，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可作如下假設(shè)：1）認(rèn)為鏟斗及動(dòng)臂橫梁不影響動(dòng)臂的受力與變形；2）認(rèn)為動(dòng)臂軸線與搖臂連桿軸線處于同一水平面內(nèi)。 （e） ，垂直載荷按式 計(jì)算，但是要考慮偏載情況。 （c） ，這種工況下水平載荷與垂直載荷按式 計(jì)算。 根據(jù)以上分析得出工作裝置構(gòu)件受力最大的六種典型工況： （a） ，這種工況下鏟斗的水平載荷由裝載機(jī)的牽引力決定，水平力的最大值按式 計(jì)算。2）鏟斗水平插入料堆后，翻轉(zhuǎn)鏟斗（靠轉(zhuǎn)斗油缸工作）或提升動(dòng)臂（依靠動(dòng)臂油缸工作）鏟掘時(shí)，認(rèn)為切削刃只受到垂直力的作用。形成偏載情況，通常將其簡(jiǎn)化后的集中載荷加在鏟斗側(cè)邊第一斗齒上。圖 工作裝置強(qiáng)度計(jì)算位置 工作裝置載荷分析 1）水平受力裝載機(jī)沿水平面運(yùn)動(dòng)，工作裝置油缸閉鎖，鏟斗插入料堆，此時(shí)認(rèn)為物料對(duì)鏟斗的阻力水平作用在切削刃上，水平力的大小由裝載機(jī)的牽引力決定，其最大值按下式計(jì)算： 式 ??ma =75200(N) 式中： ——裝載機(jī)空載時(shí)驅(qū)動(dòng)輪上的最大切線牽引力，N；maxtF——裝載機(jī)空載時(shí)滾動(dòng)阻力，N；f2）垂直力的作用工況鏟斗水平插入料堆足夠深度后，裝載機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，向后轉(zhuǎn)斗或提升動(dòng)臂，此時(shí)認(rèn)為掘起阻力垂直作用在切削刃上，且垂直載荷受裝載機(jī)的縱向穩(wěn)定性條件的限制，其最大值為： （N） 式 ?23619?29=55628(N)式中： ——裝載機(jī)空載時(shí)的自重；0G——裝載機(jī)重心到前輪與地面接觸點(diǎn)的距離；j——垂直力的作用點(diǎn)到前輪與地面接觸點(diǎn)的距離；i3）水平與垂直同時(shí)受力裝載機(jī)在水平面上勻速運(yùn)動(dòng)，鏟斗水平插入料堆一定深度后，邊插入邊轉(zhuǎn)斗或者邊插入邊提升動(dòng)臂，此時(shí)認(rèn)為物料對(duì)鏟斗的水平阻力和垂直阻力同時(shí)作用在切削刃上。只要其受力最大時(shí)的計(jì)算位置，選取工作裝置受力最大的典型工況，來(lái)對(duì)工作裝置進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。圖 確定連桿機(jī)構(gòu)的圖解法 工作裝置強(qiáng)度計(jì)算 確定工作裝置的計(jì)算位置裝載機(jī)作業(yè)工況不同，工作裝置的受力情況也不一樣。AH 不能取太大，它受到油缸行程的27限制。???3）舉升油缸與動(dòng)臂和機(jī)架的鉸接點(diǎn) H 及 I 的確定舉升油缸布置應(yīng)本著工作力矩大、油缸穩(wěn)定性好、構(gòu)件互不干擾、整機(jī)穩(wěn)定性好的原則來(lái)確定。鏟斗卸載角通常隨著卸載高度的降低而略有減小，若鏟斗的卸載角小于 45 度，可以通過(guò)減小 BC 或 的長(zhǎng)度來(lái)xl滿足對(duì)卸載角的要求。maxR同理，作出鏟斗在不同卸載位置時(shí)的連桿機(jī)構(gòu)位置，得出搖臂與轉(zhuǎn)斗油缸鉸點(diǎn)位置 ，連接 各點(diǎn)得一曲線，作該曲線的內(nèi)包圓弧 N，則圓弧半徑 為轉(zhuǎn)斗油缸的ifif iGf最小安裝長(zhǎng)度 。再根據(jù)已選定的連桿 CD、搖臂cEb??5DEF，繪出其相應(yīng)的位置 和 ,由此得出該位置搖臂與轉(zhuǎn)斗油缸的鉸點(diǎn) 。將動(dòng)臂由最低到最高位置的轉(zhuǎn)角等分成 4 份，提升動(dòng)臂到不同的角度，并保持鏟斗的平移性，依次繪出 的相應(yīng)位置，5321,CBCB并使它們相互平行。3812le2）確定連桿長(zhǎng)度及轉(zhuǎn)斗油缸在車架上的鉸接點(diǎn)確定上述尺寸后，用作圖法確定連桿 CD 的長(zhǎng)度 b，轉(zhuǎn)斗油缸在車架上的鉸接點(diǎn) G 及其行程，如圖 所示。61。)~48.( ???? 式 計(jì)算得： 。)~.(。el設(shè)計(jì)時(shí)初定：26。彎曲形搖臂夾角一般不大于 30 度，否則構(gòu)件受力不良。搖臂 DF的形狀和長(zhǎng)短臂的比例關(guān)系 及鉸點(diǎn) E 的位置，是由連桿機(jī)構(gòu)受力情況及它們?cè)诳臻gec布置的方便和可能性來(lái)確定的，同時(shí)轉(zhuǎn)斗油缸的行程及連桿 CD 的長(zhǎng)度也不宜過(guò)大。通常 BC 與鏟斗回轉(zhuǎn)半徑 之間的夾角 ；BC 長(zhǎng)0R??125~0?。動(dòng)臂的長(zhǎng)度是連桿機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)，該參數(shù)不僅影響著連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力，而且與連桿的尺寸和鉸接點(diǎn)的位置有關(guān)，因此連桿機(jī)構(gòu)的其他構(gòu)件的尺寸可以依據(jù)該參數(shù)來(lái)確定。4）作業(yè)時(shí)與其他構(gòu)件無(wú)運(yùn)動(dòng)干涉，保證駕駛員工作方便、視野寬闊。3）動(dòng)力性好，在設(shè)計(jì)構(gòu)件尺寸時(shí)，為保證連桿機(jī)構(gòu)具有較高的力傳遞效率，斗桿機(jī)構(gòu)要能滿足鏟掘位置傳動(dòng)角接近 90 度，使有效分力大，以便有較大的掘起力；運(yùn)輸位置傳動(dòng)角小于 170 度，這個(gè)角太大會(huì)使鏟斗收不緊，以致運(yùn)輸途中使物料撒落。在最大卸載高度時(shí)一般取 4761 度。若運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，借助計(jì)算機(jī)，則可以25獲得更理想的設(shè)計(jì)方案。所以設(shè)計(jì)出的連桿機(jī)構(gòu)，并不都具有高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)是由鏟斗、動(dòng)臂、連桿、搖臂和轉(zhuǎn)斗油缸等組成，該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是個(gè)較復(fù)雜的問題。單板動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、但其強(qiáng)度和剛度較低，小型裝載機(jī)采用較多，大、中型裝載機(jī)對(duì)動(dòng)臂的強(qiáng)度和剛度要求較高，則多采用雙板或箱型斷面的動(dòng)臂。直線形動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，并且受力情況較好，通常正轉(zhuǎn)式連桿工作裝置采用較多；曲線形動(dòng)臂，一般反轉(zhuǎn)式連桿采用較多，這種結(jié)構(gòu)形式的動(dòng)臂可以使工作裝置的布置更為合理。maxsH 計(jì)算得： 。??90~8?24動(dòng)臂鉸接點(diǎn)位置確定之后，按圖 利用幾何關(guān)系可以求出動(dòng)臂的長(zhǎng)度 。根據(jù)裝載機(jī)輪距、動(dòng)臂、轉(zhuǎn)斗油缸的尺寸布置和視線等確定。 大，動(dòng)臂增大，動(dòng)臂dl?Al回轉(zhuǎn)角 減小，傾翻力矩小，提高了裝載機(jī)在鏟斗最大伸出時(shí)的穩(wěn)定性，所以在允許?的情況下希望 大些。圖 中 為斗底與鏟斗回轉(zhuǎn)半徑的夾角，動(dòng)臂下鉸點(diǎn)當(dāng)鏟斗在地面產(chǎn)掘時(shí)的?位置 ，在考慮斗底與水平面夾角 時(shí)及鏟斗裝滿物料后傾不與輪胎相碰的1B??5~3?情況下，盡量靠近輪胎，以減小裝載機(jī)的整機(jī)尺寸。圖 裝載機(jī)工作裝置圖 動(dòng)臂設(shè)計(jì)反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)和動(dòng)臂舉升機(jī)構(gòu)組成轉(zhuǎn)斗油缸 FG、搖臂 DEF、連桿CD、鏟斗 BC、動(dòng)臂 BEA 、機(jī)架 AG 六個(gè)構(gòu)件組成，由于 AG 和 BC 轉(zhuǎn)向相反，所以此機(jī)構(gòu)稱為反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)。 工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作機(jī)構(gòu)的基本給構(gòu)如圖所示。 此外，結(jié)構(gòu)十分緊湊、前懸小，司機(jī)視野好也是此種機(jī)構(gòu)的突出優(yōu)點(diǎn)。 工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)22轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)有兩大優(yōu)點(diǎn)：，并且連桿系統(tǒng)的倍力系數(shù)能設(shè)計(jì)成較大值。長(zhǎng)而窄的齒要比短而寬的齒插入阻力小，但太窄又容易損壞，所以齒寬以每厘米長(zhǎng)載荷不大于 500600kg 為宜。一般中型裝載機(jī)鏟斗的斗齒間距為250~500mm 左右。一般斗齒是用高錳鋼制成的整體式，用螺栓固定在鏟斗斗刃上。若斗刃上裝有斗齒，斗齒將先于切削刃插入料堆，由于它比壓大（即單位長(zhǎng)度插入力大） ，所以比不帶齒的切削刃易于插入料堆，插入阻力能減小 20% 左右，特別是對(duì)料堆比較密實(shí)，大塊較多的情況，效果尤為明顯。)(物料堆積高度 c 可由作圖法確定，即由料堆頂點(diǎn)作直線垂直于刮平線（刀刃與擋板高度連線） ，如下圖所示。)248(30bB?對(duì)于裝有擋板的鏟斗的額定斗容： (m ) 式 (60caVgH???3式中： c——物料堆積高度(m)； 為物料按 2 比 1 的坡度角堆裝)(6820cabB??的體積。baAVg203??2（2）額定斗容(堆裝斗容) hV 鏟斗堆裝的額定斗容 是指斗內(nèi)堆裝物料的四邊坡度均為 1：2，此時(shí)額定斗容可按下式確定。?90?43?鏟斗的斗容量可以根據(jù)鏟斗的幾何尺寸確定。 =413mm 式 ??鏟斗上的動(dòng)臂鉸銷距斗底的高度：=103mm 式 鏟斗側(cè)壁切削刃相對(duì)于斗底的傾角 。 =149mm 式 鏟斗圓弧半徑 ：鏟斗圓弧半徑大，物料進(jìn)入鏟斗的流動(dòng)性好，物料裝入斗內(nèi)阻力減1R小。 過(guò)小，易漏料； 過(guò)k klkl大則增加鏟斗外形。 應(yīng)取小些。斗底長(zhǎng)度：是指鏟斗切削刃到斗底后斗壁交線之間的距離，可用下式計(jì)算：=1650mm 式 ??后斗壁長(zhǎng)度 ：是指切削刃至斗底圓弧與底壁相切點(diǎn)間的距離， 長(zhǎng)，則斗插入料堆z zl深度大，斗易于裝滿，但由于力臂的增大而使掘起力減小，插入阻力隨鏟斗插入料堆的深度而急劇增加， 長(zhǎng)還影響卸載高度； 短，則掘起力大，并由于卸料時(shí)鏟斗刃zl zl20口降落的高度小，可以減小動(dòng)臂舉升高度，縮短作業(yè)時(shí)間。這是因?yàn)樗苯佑绊戠P斗前壁的長(zhǎng)度，前壁長(zhǎng)度的鏟斗要求插入深度大，插入力大，卸載時(shí)所占的高度空間大，而且直接影響鏟斗鏟取力和斗容的大小。 R0指鏟斗與動(dòng)臂鉸接點(diǎn)至切削刃之間的距離是鏟斗的基本參數(shù)。鏟斗寬度應(yīng)大于裝載機(jī)前輪外側(cè)寬度，每側(cè)突出 50100mm，如果鏟斗寬度小于輪胎外側(cè)寬度，則鏟斗鏟取物料后所形成的料推階梯，會(huì)損傷輪胎側(cè)壁，增加行駛阻力。但過(guò)深的鏟斗會(huì)引起斗底太長(zhǎng)，因而造成掘起力變小。對(duì)于主演鏟裝土方的裝載機(jī)，希望斗底圓弧半徑大些，斗底長(zhǎng)度短些，如圖 所示，以改善泥土在斗內(nèi)的流動(dòng)性，減少物料在斗內(nèi)的運(yùn)動(dòng)阻力。對(duì)主要用于土方工程的裝載機(jī)，在設(shè)計(jì)鏟斗時(shí)要考慮斗體內(nèi)的流動(dòng)性，減少物料在斗體的移動(dòng)或滾動(dòng)阻力，同時(shí)要有利于在鏟裝粘性物料是有良好的倒空性。斗齒的形狀對(duì)切削阻力的影響：對(duì)稱齒型的切削阻力比不對(duì)稱的大；長(zhǎng)而狹窄的齒比寬而短的切削阻力小。因此，對(duì)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。但平地性能和裝滿系數(shù)要小于直線型斗刃的鏟斗。非直線型切削刃有 V 型和弧型等，3裝載機(jī)用的較多是 V 型斗刃。鏟斗切削刃的形狀根據(jù)所鏟裝物料的不同而異，通常分為直線型和非直線型。用于土方工程機(jī)械的裝載機(jī)，因作業(yè)對(duì)象較廣，因此多采用正常斗容的通用17鏟斗，一般適應(yīng)鏟裝不同物料的需要。鏟斗是在惡劣的環(huán)境下工作承受很大的沖擊載荷和劇烈的磨損，所以要求鏟斗具有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)要耐磨。至于反轉(zhuǎn)雙連桿機(jī)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于布置，所以目前裝載機(jī)上較少采用。反轉(zhuǎn)單連桿的工作裝置，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、掘起力大、運(yùn)輸狀態(tài)鏟斗后傾角大、不易撒落物料、鏟斗能自動(dòng)放平等優(yōu)點(diǎn)，因此，在近代裝載機(jī)上得到了廣泛的采用。反轉(zhuǎn)連桿工作裝置的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是：最大掘起力是在鏟斗底略高于地面后翻轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)揮出來(lái)，而且最大鏟起力比正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)大。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，轉(zhuǎn)斗油缸較難布置在動(dòng)臂下邊。雙連桿機(jī)構(gòu)連桿數(shù)目多，連桿傳動(dòng)比大，掘起力曲線變化平緩（見圖 曲線 2） ，動(dòng)臂提升后鏟挖力變化小，連桿的尺寸可縮小，擴(kuò)大了駕駛員的視野。其缺點(diǎn)是連桿的傳動(dòng)比較雙連桿小，從而造成掘起力曲線變化較陡（見圖 曲線 1） 。正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)可以分為：?jiǎn)芜B桿和雙連桿。正轉(zhuǎn)連15桿機(jī)構(gòu)的搖臂與鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，而反轉(zhuǎn)連桿工作裝置的搖臂與鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。按連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可以分為正轉(zhuǎn)連桿工作裝置和反轉(zhuǎn)連桿工作裝置。無(wú)托架的工作裝置，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其鏟斗與動(dòng)臂的前端和連桿直接鉸接。當(dāng)托架、動(dòng)臂、連桿及車架支座構(gòu)成的是平行四連桿機(jī)構(gòu)，則在轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖的情況下提升動(dòng)臂時(shí)，鏟斗始終保持平移，使得鏟斗內(nèi)物料不易灑落。