【正文】 3）計算。 鏟斗容量的計算 由于本次設計的鏟斗容量是在設計任務書中體現(xiàn)出來的，并且鏟斗的參數(shù)都是根據(jù)鏟斗容量而定下的，所以如下只介紹的是它的算法公式。~60176。~52176。鏟斗的回轉半徑R可按照式（31）計算。設計時，把鏟斗的回轉半徑R （即鏟斗與動臂鉸接點至切削刃間的距離），如圖33所示，作為基本參數(shù)，鏟斗的其他參數(shù)作為R的函數(shù)。通過以上的介紹，結合從現(xiàn)場采集來的大概參數(shù)，本次設計的具體參數(shù)初定如下：鏟斗圓弧半徑r： 350mm底壁長l： 700mm后壁高h： 400mm張開角γ： 48176。鏟斗的寬度應大于裝載機兩個前輪外側間的寬度，每側要寬出50~100mm。之間。鏟斗張開角γ 為鏟斗后壁與底壁之間的夾角，一般取45176。l長同樣會減小卸載高度，短則掘起力大，且由于卸料時鏟斗刃口降落的高度小，還可以減小動臂舉升高度，縮短作業(yè)時間，但會減小斗容。l長則鏟斗鏟入料堆深度大，斗容易裝滿，但掘起力將由于力臂的增加而減小。后壁高h是指鏟斗上緣至圓弧與后壁切點間的距離。 圖32 鏟斗斷面基本參數(shù)圖圓弧半徑r越大，物料進入鏟斗的流動性越好，有利于較少物料裝入斗內(nèi)的阻力，卸料快而干凈。以為考慮到成本和產(chǎn)品的實用性，以及在工作中遇到的情況，本次的設計所采用的是整體前卸式的鏟斗卸載方式。與整體前卸式鏟斗相比，推卸式鏟斗的結構復雜一些，且需要用動力推卸，但具有以上的一些優(yōu)點，在地下作業(yè)時多被采用。（2） 側卸式鏟斗這種鏟斗沒有側板，插入阻力小，裝載效率高，特別是在裝載機用于填溝或在狹窄場地往側旁的運輸設備進行裝載作業(yè)時，其優(yōu)點就更加顯著了。（1） 整體前卸式鏟斗整體前卸式鏟斗的突出優(yōu)點是結構簡單，工作可靠，有效裝載容積大，但需要有較大的卸載角才能將物料卸凈。所以張開角必須大于44176。為了使物料在斗中有很好的流動性，斗底圓弧半徑不宜太小，前后壁夾角不應小于物料與鋼板的摩擦角的2倍，以免卡住大塊物料。為了不使斗容減小太多，一般可將連接前后斗壁的側壁刃口設計成弧形。長而窄的齒要比段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載荷不大于500~600kg為宜。斗齒的形狀和間距對切削阻力是有影響的。由于拆卸方便，齒尖一邊磨損后可以翻轉再使用，從而延長使用壽命。 圖31 雙段斗齒 1—齒尖； 2—齒坐； 3—鋼銷這種斗齒的齒尖與齒坐的配合面為錐面，兩者配合情況良好。 斗齒結構分為整體式和分體式兩種，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，中小型裝載機多采用這種形式。（3）斗齒 鏟斗斗刃上可以有斗齒，也可以沒有斗齒。 礦用裝載機工作條件惡劣，任務繁重，插入和掘起阻力都很大，偏載工況對工作機構的強度影響嚴重，所以多選用非直線形切削刃，并以V形切削刃為佳。前者形式簡單，有利于鏟平地面，但鏟裝阻力較大。 斗體常用低碳、耐磨、高強度鋼板焊接制成。而深底鏟斗則恰恰相反。在斗容量相同的情況下，前者開口尺寸較大，斗底深度較小，即斗前壁較短，而后者正好相反。鏟斗的斷面形狀一般為“U”形，用鋼板焊接而成。鏟斗由斗底、側壁、斗刃及后壁等部分組成。同一個鏟斗有兩種容積標志：一是物料裝平時的容積，稱為平裝斗容；二是物料裝滿堆高后的容積，稱為堆裝斗容。其次要保證鏟斗有足夠的強度、剛度、耐磨性，使之具有合理的使用壽命。鏟斗直接與物料接觸，是裝、運、卸的工具，工作時，它被推壓插入料堆鏟取物料，工作條件惡劣，要承受很大的沖擊力和劇烈的磨損，因此鏟斗設計質(zhì)量對裝載機的作業(yè)能力有較大的影響。（4） 動力性要求：連桿機構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、掘起力和舉升力。（2） 運動要求：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，工作裝置運動平穩(wěn)、無干涉、無死點、無自鎖，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。把鏟斗更換成專門的裝置，還可以進行其他的裝載作業(yè)。裝載機的工作裝置主要由鏟斗、動臂、連桿、搖臂、轉斗油缸和舉升油缸組成。不同類型工程機械的工作裝置的組成是不同的。主要參數(shù)：鏟斗容量： m3額定載重量： 5 t發(fā)動機額定功率： 154 kw整機質(zhì)量： t 以上是為總體的參數(shù)，鏟斗的取值主要通過到現(xiàn)場測量和老師傅的經(jīng)驗得到；在連桿系統(tǒng)各個鉸接點的確定時，采用的是圖解法，確定其坐標的位置；液壓系統(tǒng)中的轉斗油缸和舉升油缸主要是通過行程和鉸接點的確定從液壓件中選取的；然而在本次的設計中，主要采用CATIA 軟件進行的設計，具體的設計如第三章所述。 工作裝置總體設計由設計任務書和設計要求，對于本次ZL50裝載機的設計采取以下方案：在鏟斗部分，采用無鏟斗托架式結構；油缸的布置形式為立式布置形式。對于正轉八桿機構的工作裝置（圖210b），它由舉升機構IMN、油缸四連桿機構IFHJ、鏟斗四連桿機構ABCD和中間四連桿機構DEGF等組成。其中，活動桿件數(shù)n=8，低副數(shù)11，高副數(shù)0。圖中，UG為動臂位置角；即動臂上、下鉸接點的連線與垂直線的夾角，以繞動臂上鉸接點逆時針方向為正，反之為負；U為鏟斗位置角，即鏟斗斗底與水平線正向的夾角為正，反之為負。因此，在進行裝載機工作裝置的運動學分析時，可將其簡化為帶液壓缸的平面低副多桿機構，不計各桿件的自重，并假設各鉸接點的摩擦力為零。缺點是不能實現(xiàn)鏟斗放平和鏟斗自動放平，結構比較復雜。 動臂可伸縮式三桿機構（圖29c） 該機構的最大優(yōu)點是動臂借助油缸可以進行伸縮。 正轉五桿機構（圖29b） 該機構是在正轉四桿機構的基礎上，在活塞桿和鏟斗之間增加一根短連桿演變而成的，從而克服了正轉四桿機構卸載時活塞桿易與斗底相碰的不足。正轉四桿機構（圖29a） 該機構結構最為簡單，易于設計成鏟斗舉升平動；前懸較小。5） 轉斗缸后置式反轉六桿機構（圖28e） 以圖27a 的構件3為轉斗缸，布置在靠近鏟斗處，鏟掘時靠小腔作用。該機構具有以下優(yōu)點：一是，鏟斗插入時轉斗缸大腔進油，并且連桿機構的傳力比可以設計成較大值，故可獲得較大的掘起力；二是，合理設計連桿機構各構件的尺寸，不僅可以得到良好的鏟斗平移性能，而且可以實現(xiàn)鏟斗的自動放平；三是，結構十分緊湊，前懸小，司機視野好。4） 轉斗缸后置式反轉六桿機構（圖28d） 以圖27a 的構件5為轉斗缸，將其布置在動臂上面，轉斗缸小腔作用時進行鏟掘。在鏟掘收斗作業(yè)時，以油缸大腔工作，故能產(chǎn)生較大的掘起力。缺點是：轉斗缸與車架的鉸接點位置較高，影響了司機的視野，其他同前置式。 圖28 六桿機構工作裝置的結構形式2） 轉斗缸后置式正轉六桿機構（圖28b） 以圖27a 的構件5為轉斗缸，并布置在動臂的上方。 圖27 六桿機構的構成方案根據(jù)轉斗油缸布置位置的不同，可以作為裝載機工作裝置的六桿機構，常見的有以下幾種結構形式：1） 轉斗缸前置式正轉六桿機構（圖28a） 以圖27的構件3為轉斗缸，其優(yōu)點是轉斗缸直接與搖臂相連接，易于設計成兩個平行的四連桿機構，鏟斗平移性較好；同八桿機構相比，結構簡單，司機視野較好。對于單自由度的六桿機構，只能有兩個三鉸構件和4個兩鉸構件組成，其傳遞方案如圖27所示。2） 由圖25e組成的工作裝置如圖26c所示。可見，八桿機構的結構形式很多，需進行選擇使用。組成一個自由度的平面八桿機構共有16種基本結構形式。 正轉八桿機構 機構在轉斗缸大腔進油時轉斗鏟取，所以鏟取力較大；各構件設計合理時，鏟斗能獲得較好的舉升平動性能；連桿機構的傳動比較大，鏟斗能獲得較大的卸載角和卸載速度，因此卸載干凈，速度快；因傳動比大，還可以適當減小連桿機構的尺寸，因而可以改善司機的視野。正轉機構是指輸入與輸出桿的轉向相同；反轉機構是指輸入與輸出桿的轉向相反。因此，實際上裝載機工作裝置的連桿機構多為八桿以下機構。 圖23 立式布置形式 圖24 臥式布置形式 工作裝置連桿機構的結構形式與特點由裝載機工作裝置的自由度分析可知，工作裝置的連桿機構均為封閉運動鏈的單自由度的平面低副運動機構，其桿件數(shù)目應為……等。鏟斗是裝載物料的容器，通常具有兩個鉸接點，一個與動臂下鉸接點鉸接，另一個與連桿鉸接。無鏟斗托架的工作裝置，其動臂下鉸接點與鏟斗鉸接，上鉸接點與前車架支座鉸接；轉斗缸一端與前車架鉸接，另一端與上搖臂鉸接；連桿一端與搖臂鉸接，另一端與鏟斗鉸接；搖臂鉸接在動臂上。 圖21 有鏟斗托架式 圖22 無鏟斗托架式1—鏟斗 2—動臂 3—連桿 4—下?lián)u臂 5—上搖臂 6—轉斗缸 7—動臂舉升油缸 8—前車架 9—鏟斗托架帶鏟斗托架的工作裝置，其動臂及連桿的下鉸接點與鏟斗托架鉸接，上鉸接點與前車架支座鉸接；轉斗油缸鉸接在托架上部，活塞桿及托架下部與鏟斗鉸接。裝載機工作裝置分為有鏟斗托架和無鏟斗托架兩種基本結構形式，如下圖222所示。2 裝載機工作裝置總體設計 工作裝置的總體結構與布置裝載機工作裝置是完成裝卸作業(yè)并帶液壓缸的空間多桿機構。⑻ 最大限度的簡化維修，盡量減少保養(yǎng)次數(shù)和維修時間，增大維修空間，普遍采用電子監(jiān)視及監(jiān)控技術，進一步改善故障診斷系統(tǒng)，提供排除問題的方法。隨著人們環(huán)保意識的增強，許多大城市已制定機動車的噪聲和排放標準，工程建設機械若不符合排放標準，將要限制在此地區(qū)銷售。駕駛室內(nèi)環(huán)境將向汽車方向靠攏，轉向盤、座椅、各操縱手柄都能調(diào)節(jié)，使操作者處于最佳位置工作。⑸ 提高安全性、舒適性。如動力系統(tǒng)的減震系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)的結構優(yōu)化、工作裝置的性能指標優(yōu)化及各鉸接點的防塵、工業(yè)造型設計，逐步引進最新的傳動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)技術，予以國產(chǎn)化、商業(yè)化，降低能耗，提高性能。⑵ 各生產(chǎn)廠家根據(jù)實際情況，重新進行總體設計，優(yōu)化各項性能指標，強化結構件的強度及剛度，以使整機可靠性得到提高。從仿制仿造向自主開發(fā)過渡，各個主要廠家也不斷進行技術投入，采用不同的技術路線，在關鍵部件及系統(tǒng)上技術創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設計雷同，無自己特色和優(yōu)勢的現(xiàn)狀，正在從低水平的無序競爭的怪圈中脫穎出來，成為裝載機行業(yè)的領先者。 國內(nèi)裝載機發(fā)展趨勢盡管國內(nèi)裝載機的技術發(fā)展水平與西方發(fā)達國家存在著很大的差距，但也應該考慮到歷史和國情的原因。（3） 用途單一，產(chǎn)品規(guī)格中間大兩頭小我國生產(chǎn)的裝載機所配有的附屬作業(yè)裝置有限，造成裝載機使用功能少、用途單一。國產(chǎn)產(chǎn)品駕駛室的噪聲控制、密封問題都沒有得到很好的解決。現(xiàn)場作業(yè)，其環(huán)境千差萬別，特別是洞室、狹窄惡劣地段工作更需要靈活性，在這方面國外的大噸位設備也遠比國內(nèi)小噸位設備靈活的多。（2） 設備的靈活性、舒適性較差 靈活性是反映裝載機工作效率的一個重要指標。目前，我國裝載機的發(fā)展有如下一些特點：（1） 缺乏高科技含量，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，檔次低我國生產(chǎn)的裝載機的技術水平普遍較低，高科技附加值少，產(chǎn)品檔次低，屬于中等偏下水平。雖然目前國內(nèi)裝載機的生產(chǎn)廠家群雄并立，并且有增無減，但國內(nèi)的企業(yè)自主開發(fā)創(chuàng)新能力較弱，產(chǎn)品更新?lián)Q代以適應市場需求的能力差，不能及時適應市場的需求。 國內(nèi)裝載機發(fā)展現(xiàn)狀我國裝載機行業(yè)起步較晚，其制造技術是陸續(xù)從美國、德國和日本等國家引進的。翻滾保護和落物保護結構駕駛室、消聲、減震、防油污以及全球定位系統(tǒng)（GPS），閉路監(jiān)視系統(tǒng)，超聲波后障礙探測系統(tǒng)，微機監(jiān)控和自動報警系統(tǒng)，不解體檢測和簡化維修等各種新技術與裝置將得到進一步的發(fā)展和更廣泛的應用。（4） 不斷創(chuàng)新的結構設計目前，裝載機的工作裝置已不再采用單一的Z形連桿機構，許多公司不斷設計出新穎獨特的連桿機構工作裝置，這將進一步增加裝載機工作裝置的種類。（3） 進一步普及應用液壓技術，廣泛應用微電子、信息技術液壓技術將得到進一步的發(fā)展和應用，并繼續(xù)朝著高速、高壓、大流量、大功率、動靜態(tài)性好、質(zhì)量輕、結構簡單、成本低和壽命長等更高水平發(fā)展。一方面，工作機械通用性的提高，可使用戶在不斷增加投資的前提下充分發(fā)揮設備本身的效能，完成更多的工作；另一方面，為了盡可能地用機器作業(yè)代替人力勞動，提高生產(chǎn)效率，適應城市狹窄施工場所以及特殊作業(yè)環(huán)境的使用要求，小型及微型裝載機有了用武之地，并得到了較快的發(fā)展。（2） 多用途，微型化為了全方位的滿足不同用戶的需求，國外裝載機在朝著系列化、特大型化方向發(fā)展的同時，已進入多用途、微型化發(fā)展階段。國外著名大公司逐步實現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進程，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。 國外裝載機發(fā)展趨勢綜合上述現(xiàn)狀和未來市場需求，國外裝載機在其未來的技術發(fā)展中將廣泛應用微電子技術與信息技術，完善計算機輔助駕駛系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)及故障診斷系統(tǒng)；采用單一吸聲材料、噪聲抑制方法等消除或降低機器噪聲；通過不斷改進電噴裝置，進一步降低柴油發(fā)動機的尾氣排放量；研制無污染、經(jīng)濟型、環(huán)保型的動力裝置；提高液壓元件、傳感元件和控制元件的可靠性與靈敏性，提高整機的機電信一體化水平；在控制系統(tǒng)方面，將廣泛采用電子監(jiān)控和自動報警系統(tǒng)、自動換擋變速裝置；普遍安裝GPS定位與質(zhì)量自動稱量裝置；開發(fā)“機器人式”裝載機等。各個廠家也都十分注意產(chǎn)品的環(huán)保，主要從降噪降污和節(jié)約能源入手。許多產(chǎn)品發(fā)動機風扇采用液壓驅動。（4） 易于維修、保養(yǎng)，注重環(huán)保所以產(chǎn)品都充分考慮到可維護、維修性，各關鍵零部件和維護點都預留了足夠的通路，保養(yǎng)點集中并可以在地面上進行，普遍采用了自動集中