【正文】 工況時(shí)的轉(zhuǎn)角，又要注意動(dòng)力學(xué)要求，如鏟斗在鏟裝物料時(shí)應(yīng)能輸出較大的鏟取力，同時(shí)，還要防止前述各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)被破壞的現(xiàn)象。相對(duì)前輪胎， E 點(diǎn)在其外廓的左上部。它對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比、倍力系數(shù)、連桿機(jī)構(gòu)的布置以及轉(zhuǎn)斗油缸的長(zhǎng)度等都有很大影響。 A 點(diǎn)位置的變化，可借挪動(dòng) iB 點(diǎn)和輪胎中心點(diǎn)的位置來(lái)進(jìn)行。 A 點(diǎn)位置盡可能低一點(diǎn)，以提 高整機(jī)工作的穩(wěn)定性，減小機(jī)器高度，改善司機(jī)視野。 (4)以 iB 點(diǎn)為圓心，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鏟斗 48o，即得鏟斗被舉升到最高位置圖 (工況Ⅲ )。 確定動(dòng)臂與機(jī)架的鉸接點(diǎn) A 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 14 ? ?? ?mbbHdRwwwd212??????? ?????????????????????? ? （ 3— 2） 圓整后取 Rd=715mm。作圖時(shí)，應(yīng)使輪胎前緣與工況Ⅱ時(shí)鏟斗后壁的間隙盡量小些，目的使機(jī)構(gòu)緊湊、前懸小，但一般不小于 50mm ；輪胎中心 Z 的 y 軸坐標(biāo)值應(yīng)等于輪胎的工作半徑 KR ： ? ??????? ??????????? ?12 wwwd bbHdR （ 3— 1） 式中 dR —— 輪胎動(dòng)力半徑 ， mm； wd ——— 輪轂直徑， mm； wb —— 輪胎寬度， mm； wbH/ —— 輪胎斷面高度與寬度之比。 (1) 以 B 點(diǎn)為圓心，使鏟斗順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 48o，即工況Ⅱ。ABC1CB39。 確定動(dòng)臂與鏟斗的鉸接點(diǎn) B 由于 B 點(diǎn)的 x 坐標(biāo)值越小，轉(zhuǎn)斗鏟取力就越大，所以 B 點(diǎn)靠 近 O 點(diǎn)是有利的，但它受斗底和最小離地高度的限制，不能隨意減??；而 B y 坐標(biāo)值增大時(shí)，鏟斗在料堆中的鏟取面積增大，裝的物料多，但這樣就縮小了 B 點(diǎn)與連桿鏟斗鉸接點(diǎn) C 的距離，使鏟取力下降。 畫鏟斗圖 把已設(shè)計(jì)好的鏟斗橫截面外輪廓按比例畫在 xOy 坐標(biāo)里，斗尖對(duì)準(zhǔn)坐標(biāo)原點(diǎn)O，斗前臂與 x 軸呈 ?3 前傾角。 圖解法是在初步確定了最大卸載高、最小卸載距離、卸載角、輪胎尺寸和鏟斗幾何尺寸等參數(shù)后進(jìn)行的，它通過(guò)在坐標(biāo)圖上確定工況Ⅱ（見(jiàn)圖 3— 1）時(shí)工作工作機(jī)構(gòu)的九個(gè)鉸接點(diǎn)的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在運(yùn)動(dòng)學(xué)方面，必須滿足鏟斗舉升平動(dòng)、自動(dòng)放平、最大卸載高度、最小卸載距離和各個(gè)位置的 卸載角等要求；在動(dòng)力學(xué)方面，主要是在滿太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 12 足挖掘力、舉升力和生產(chǎn)率的要求前提下，使轉(zhuǎn)斗油缸和舉升油缸的所需輸出力及功率盡量減小。 設(shè)計(jì)方法 因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)直接與整機(jī)的基本性能和工作參數(shù)有關(guān)，所以通常是先初步設(shè)計(jì)出整機(jī)的主要參數(shù)，然后以其為條件，再進(jìn)行連桿系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)。 當(dāng)舉升油缸閉鎖時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)斗油缸，鏟斗將繞 B 點(diǎn)作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，舉升油缸動(dòng)作時(shí)，鏟斗將作復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即一邊隨動(dòng)臂對(duì) A 點(diǎn)作牽連運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又相對(duì)動(dòng)臂繞 B 點(diǎn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 機(jī)構(gòu)分析 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)兩個(gè)部分組成。因此，只有在綜合考慮各種因素的前提下，對(duì)工作裝置進(jìn)行運(yùn) 動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析， 通過(guò)多方案比較， 才能最后選出 最佳構(gòu)件尺寸及鉸接點(diǎn)位置，使所設(shè)計(jì)的工作裝置不僅滿足使用要求，況 且具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，因?yàn)榻M成工作裝置的各構(gòu)件的尺寸 及 位置的相互影響，可變性很大。 2)保證作業(yè)時(shí)與其它構(gòu)件無(wú)運(yùn)動(dòng) 干 涉。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 11 3)連桿機(jī)構(gòu) (由動(dòng)臂、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂 — — 連桿或托架等組成 )的設(shè)計(jì)。 額 定 斗 容： 3 m3 額 定 載 重 量： 50 KN 整 機(jī) 質(zhì) 量： t 輪 距： 2150 mm 軸 距： 3427 mm 輪 胎 規(guī) 格： — 25 最大 卸載 高度： 2970 mm 最小 卸載 距離： 1200 mm 工作裝置敗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括： 1)確定動(dòng)臂長(zhǎng)度、形狀及與車架 的 鉸接位置。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 10 mabbabc2412222????????? （ 2— 13） 鏟斗斗容的誤差率 %5%%1003 ?????? （ 2— 14） 所以鏟斗的設(shè)計(jì)合格。 額定斗容 (堆裝斗容 ) HV 鏟斗堆裝的額定斗容 HV 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 (圖 2— 5) ? ?? ?3232026868mchbBbVV KH??????????? 米 （ 212） 式中 c—— 物料堆積高度 (米 )。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 9 幾何斗容 (平裝斗容 ) KV 鏟斗平裝的幾何斗容可 按下式確定 (圖 2— 5)。 因此 取α 0=500，切削角 δ 0=300。10 2)~( abbB w ???? （ 2— 2） 282710259710021500 ??????B mm 式中 a1鏟斗側(cè)壁切削刃的厚度 取 mmma ?? b— 輪距 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 8bw輪胎寬度 根據(jù)設(shè)計(jì)資料有 mmb mmbw 5972150?? （ 2— 3） 所以有 ： ?????? ?????? ?????? ?????? o ts i n)c o s(2100 ????????? rkzgsBVR （ 2— 4） ? ?mmgR1244180250c o i n5c o 30002000??????????? ?????????????? ?????????斗底長(zhǎng)度 Lg 是指由鏟斗切削刃 到斗底與后斗壁交點(diǎn)的距離： mmRRL gg1804 00???? （ 2— 5） 后斗壁長(zhǎng)度 ZL 是指出后斗壁上緣到與斗底相交點(diǎn)的距離 mmRRL zz148019..1 00???? （ 2— 6） 鏟斗圓弧半徑 1R ： mm RRR R498 001? ?? ? （ 2— 8） 鏟斗與動(dòng)臂鉸銷距斗底的高度 : mmRRh b 1 5 )~( 00 ??? (29) 鏟斗側(cè)壁切削刃相對(duì)于斗底的傾角 000 60~50?? 。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R 可按下式計(jì)算 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 7 ?????? ?????? ?????? ?????? o ts i n)c o s(210?????????rkzgBrVR （ 21） 使用平裝斗容計(jì)算公式： ?????? ?????? ?????? ?????? o ts i n)c o s(210?????????rkzgsBVR 式中 KV —— 幾何斗容量 ( 圖 2— 4 中所示陰影斷面 ) ，由設(shè)計(jì)任務(wù)書給定 (米3)； B。由于鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R 不僅影響鏟起力和插入阻力的大小，而且與整機(jī)的總體參數(shù)有關(guān)。 鏟斗基本參數(shù)的確定 鏟斗寬度 KB 應(yīng)大 于輪胎外側(cè)寬度 100 一 200 毫米，以防止鏟掘物料所形成的階梯地面，而損傷輪胎側(cè)面和容易打滑而影響牽引力。相反，如底邊短，不但鏟斗的鏟起力大，而且卸載時(shí)，斗刃口的降落高度小，也易于將物料卸凈。 鏟斗底板的弧度 (圓弧半徑 1R ，見(jiàn)圖 2— 2)越大，鏟掘時(shí)泥土的流動(dòng)性越好，但對(duì)于流動(dòng)性差的巖石等，則應(yīng)將底邊加長(zhǎng)而弧度減小，使鏟斗容積加大，比較容易鏟取。 鏟斗的側(cè)刃 弧線型側(cè)刃的插入阻力比 直 線型側(cè)刃小，但弧線型側(cè)刃容易從兩側(cè)泄漏物料，不利于鏟斗的裝滿，適于鏟裝巖石。用于插入阻力較小的松散物料或粘性物隊(duì)其鏟斗 可以不裝斗齒。 鏟斗的斗齒 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 6 裝有斗齒的鏟斗在裝載機(jī)作業(yè)時(shí)，插入力由斗齒分擔(dān)，形成較大的比壓，利于插入密實(shí)的料堆或松物料或撬起大的塊狀物料，便于鏟斗的插入，斗齒磨損后容易更換。這種切削刃由于中間突出，在插入料堆時(shí)，插入力可以集中作用在斗刃中間部分，易于插入料堆，同時(shí)對(duì)減少“偏裁切入”有一定的效果。 直 線型切削刃簡(jiǎn)單并利于地面刮平作業(yè)，但切削阻力較大。用于土方工程的裝載機(jī)，因作業(yè)對(duì)象較廣，因此多采用正常斗容的通用鏟斗，以適應(yīng)鏟裝不同物料的需要。 鏟斗是在惡劣的條件下工作，承受很大的沖擊載荷和劇烈的磨削，所以要求鏟斗具有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)要耐磨。 因此，在動(dòng)臂提升過(guò)程中，鏟 斗或多或少總要向后翻轉(zhuǎn)一些 。國(guó)產(chǎn) zL50 裝載機(jī)的工作裝置就是這種反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu) (圖 1— 1b)。反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)當(dāng)鏟斗位于運(yùn)輸位置時(shí)，連桿與動(dòng)臂軸線相交，因此，難 于 布置在同一平面內(nèi)。其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是，發(fā)出最大鏟起力 P 時(shí)的鏟斗轉(zhuǎn)角 α 是正的， 且 鏟起力變化曲線陡峭 (圖 1— 2a 曲線 ③ )，因此，在提升鏟斗肘的鏟起力較大，適于裝載礦石 (圖 1— 2d)，不利于地面的挖掘；鏟斗傾斜時(shí)的角速度小，卸料平緩， 但 難于抖落砂土；升降 動(dòng)臂時(shí) 能基本保持鏟斗平移，因此物料 撒 落少，易于實(shí)現(xiàn)鏟斗 自動(dòng)放平 (圖 1— 2e)；搖臂 —— 連桿 的 傳動(dòng)比較 小。國(guó)產(chǎn) zK4— 10 裝載機(jī)的工作裝置就是采用這種正轉(zhuǎn)雙連桿機(jī)構(gòu)。如將轉(zhuǎn)斗油缸布置在動(dòng)臂 上方 (圖 3— 3b、 d)，則在動(dòng)臂提升時(shí)，轉(zhuǎn)斗油缸軸線與動(dòng)臂軸線不會(huì)交叉，因而 這種布置便于實(shí)現(xiàn) 動(dòng) 臂、搖臂 —— 連 桿 與轉(zhuǎn)斗油缸的中心線布置在同一平面內(nèi)，工作裝置受力較好。缺點(diǎn)是提升動(dòng) 臂 鏟斗便后傾，因此，如保證動(dòng)臂在最大卸 載 高度時(shí)，鏟斗的后傾角適當(dāng)，則動(dòng)管在運(yùn)輸位置時(shí)，鏟斗 的后傾角較小，易造成鏟斗內(nèi)物料的撒落。缺點(diǎn)是鏟起力變化曲線陡峭 (圖 1— 2 曲線① )；搖臂 —— 連桿的傳動(dòng)比較小，為提高傳動(dòng)比，需加長(zhǎng)搖 臂 —— 連桿的長(zhǎng)度，給結(jié)構(gòu)布置帶來(lái)困難，并影響駕駛員的視野。 正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)又可分為正轉(zhuǎn)單連桿 (圖 1— 2a、 b)和正轉(zhuǎn)雙連桿 (圖 1— 2c、 d)兩種形式。 正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 時(shí)， 鏟斗與搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同 (圖 1— 3a、 b、 c、 d)。不同型式的連桿機(jī)構(gòu)，鏟斗的鏟起力 P 隨鏟斗轉(zhuǎn)角 α 的變化關(guān)系，傾斜時(shí)的角速度大小以及工作裝置的運(yùn)動(dòng)特性也不同。其動(dòng)臂的前端和鏟斗鉸 接，動(dòng)管的后端和車架上部支座鉸接，動(dòng)管油缸兩端分別和動(dòng)管及車架底部支座鉸接，轉(zhuǎn)斗油缸一端和車架鉸接，另一端和搖 臂 鉸按，搖臂則鉸接在動(dòng) 臂 上，連桿一端和搖臂鉸接，另一端和鏟斗鉸接 。 國(guó)產(chǎn) ZL3 Z1— 160 裝載機(jī)均采用有鏟斗托架的工作裝置。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 3 有鏟斗托架的工作裝置，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，同時(shí)，由于轉(zhuǎn)斗油缸及鏟斗都是 直接鉸接在托架上，所以鏟斗的轉(zhuǎn)動(dòng)角較大。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)，則在動(dòng)留提升、轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時(shí)，鏟斗始終保持平移，斗內(nèi)物科不會(huì)撤落。 有鏟斗托架的工作裝置如圖 1— 1a 所示。 由動(dòng)臂、動(dòng)臂油缸、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂 —— 連 桿 (或托架 )及車架相互鉸接所構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu)，在裝載機(jī)工作時(shí)要保證：當(dāng)動(dòng)臂處于某種作業(yè)位置不動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)斗油 缸 作用下，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗繞其 鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)斗油 缸 閉鎖時(shí)，動(dòng)臂在動(dòng)臂油缸作用下提升或下降鏟斗過(guò)程中，連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)能使鏟斗在提升時(shí)保持平移或斗底平面與地面的夾角變化控制在很小的范 圍，以免裝 滿物料 的鏟斗由于鏟斗傾斜而使物料撒落；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，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。鏟斗用以鏟裝物料；動(dòng)臂 和動(dòng) 臂油缸的作用是提升鏟斗并使之與車 架連接 ； 轉(zhuǎn)斗油缸通過(guò)搖臂 —— 連桿(或托架 )使鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 2 1. 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)概述 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 概 述