【正文】 ，以簡化司機(jī)操作；　　7) 保證在動臂舉升的任意位置上都能卸載，即鏟斗卸料角大于45176。因此，它的設(shè)計在整機(jī)設(shè)計中占有十分重要的地位。工作裝置是完成鏟，運(yùn)，裝，卸等作業(yè)并帶液壓缸的空間多桿機(jī)構(gòu)。輪式裝載機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)論文前 言裝載機(jī)是一種用途較廣的施工機(jī)械，對加快工程建設(shè)速度，減輕勞動強(qiáng)度，提高工程質(zhì)量，降低工程成本都發(fā)揮著重要的作用。因此，近幾年來，無論在國內(nèi)還是在國外，裝載機(jī)品種和產(chǎn)量都得到了迅速發(fā)展，已成為工程機(jī)械的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。工作裝置設(shè)計水平的高低直接影響其作業(yè)性能的好壞，進(jìn)而影響整機(jī)工作效率。目前，常用的裝載機(jī)工作裝置由鏟斗、動臂、連桿、搖臂、轉(zhuǎn)斗油缸、動臂油缸等組成。；　　8) 工作裝置的極限工作空間、最大卸料高度及最大卸料距離等應(yīng)滿足整機(jī)性能要求。目前，國內(nèi)設(shè)計工作裝置的方法有三種，即類比作圖試湊法、優(yōu)化設(shè)計法和解析法。限于設(shè)計水平，設(shè)計中有不妥之處還請大家批評指正。按傳動形式不同可分為：機(jī)械傳動，液力機(jī)械傳動，液壓傳動，電傳動。用“m3”來表示。3）發(fā)動機(jī)額定功率：發(fā)動機(jī)額定功率又自然保護(hù)區(qū)發(fā)動機(jī)標(biāo)定功率或總功率，是表明裝載機(jī)作業(yè)能力的一項重要參數(shù)。國產(chǎn)裝載機(jī)上所標(biāo)的功率一般指總功率，即包括發(fā)動機(jī)有效功率和風(fēng)扇，燃油泵，潤滑油泵，濾清器等輔助設(shè)備所消耗的功率。4）整機(jī)質(zhì)量（工作質(zhì)量）：指裝載機(jī)裝備應(yīng)有的工作裝置和隨機(jī)工具，加足燃油，潤滑系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)亦加足液體，并且?guī)в幸?guī)定形式的空載鏟斗和司機(jī)標(biāo)定質(zhì)量（75kg177。5）最大行駛速度：指鏟斗空載，裝載機(jī)行駛于堅硬的水平面上，前進(jìn)和后退各檔能達(dá)到的最大速度，它影響裝載機(jī)的生產(chǎn)率和安排施工方案，單位為“km/h”。7）最大牽引力：指裝載機(jī)驅(qū)動輪緣上所產(chǎn)生的推動車輪前進(jìn)的作用力。8）最大掘起力：指鏟斗切削刃的底面水平并高于底部基準(zhǔn)平面20mm時，操縱提升液壓缸或轉(zhuǎn)斗液壓缸在鏟斗切削刃最前面一點(diǎn)向后100mm處產(chǎn)生的最大向上鉛垂力，單位為“kN”。10）卸載距離：一般指在最大卸載高度時，從裝載機(jī)本體最前面一點(diǎn)（包括輪胎或車架）到斗刃之間的水平距離，單位為“mm”。1．1．3載機(jī)總體構(gòu)造 輪式裝載機(jī)總體結(jié)構(gòu)圖如上圖所示：一般裝載機(jī)大體可分為12個系統(tǒng)1．2裝載機(jī)機(jī)型的選擇和總成結(jié)構(gòu)形式的選擇1．2．1總體方案的選擇根據(jù)裝載機(jī)的工作條件，現(xiàn)代裝載機(jī)總體的一般布置是將鏟斗及工裝放在最前端，發(fā)動機(jī)布置與裝載機(jī)的后部。1．2．2整機(jī)底盤各部件的型式初選〈1〉.行走裝置的選型裝載機(jī)的行走裝置應(yīng)根據(jù)作業(yè)條件與對象、作業(yè)效率與成本，以及駕駛員的工作條件等因素來選型。輪式底盤的接地比壓和整機(jī)穩(wěn)定性都比履帶差，所以其重心位置高，通過性和穩(wěn)定性較差，不適宜在松軟土壤和坡道上作業(yè)。根據(jù)實(shí)際要求本設(shè)計采用液力機(jī)械傳動，它與機(jī)械傳動相比較有以下優(yōu)點(diǎn)：a. 可以在保持一定插入力的同時舉升動臂或鏟斗，以減小作業(yè)阻力，縮短作業(yè)時間；機(jī)械傳動的裝載機(jī)在裝載較密實(shí)的土壤物料是，插入料堆是靠慣性力，需要切斷動力，因而無法同時舉升動臂和轉(zhuǎn)斗，作業(yè)阻力大，是生產(chǎn)率降低。c. 裝載機(jī)在作業(yè)時換檔次數(shù)較多，液力機(jī)械傳動因一般均配有動力換檔變速箱，可以在不停車情況下?lián)Q檔，操作輕便，動力換檔時間短，生產(chǎn)效率高。e. 變距器能吸收作業(yè)時傳給傳動系的沖擊，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，其應(yīng)力峰值可比機(jī)械式降低4倍以上，故可延長零件壽命。兩種變速箱的比較如下：比較項目定軸式行星式結(jié)構(gòu)與加工效率外形尺寸與重量成本維修工作可靠性簡單，加工精度要求一般，嚙合齒數(shù)越多，效率越低齒輪模數(shù)較大，重量較大，變速箱橫向尺寸較大價格較低方便，便于檢查易發(fā)生故障復(fù)雜，加工精度要求高，效率高重量較輕，輸出入軸同軸線，可用較小尺寸得到較大傳動比造價較高拆卸檢查不便工作可靠由上可見兩種變速箱各有所長，但行星式效率高，傳動比大，工作可靠， 故選用行星變速箱。為保證裝載機(jī)在運(yùn)輸工況時不產(chǎn)生寄生功率，減慢輪胎的磨損，故本設(shè)計采用——后橋擺動的全輪驅(qū)動。對制動系的要求：a. 性能穩(wěn)定；b. 散熱好；c. 便于維修；d. 制動距離符合要求。故選用氣頂油鉗盤式制動器。緊急制動利用停車制動器完成，當(dāng)氣壓降低時傳動系統(tǒng)制動器自然合上而制動機(jī)器停車。前三種方式其車架是整體式，后一種車架是鉸接式。它與車輪偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向方式相比有以下優(yōu)點(diǎn)：a. 車輪無需相對車身偏轉(zhuǎn)，可采用大尺寸寬基面低壓胎以發(fā)揮更大的牽引力。c. 在保證轉(zhuǎn)向半徑小的前提下，軸距可做的較長，在裝載機(jī)作牽引工作時，容易保持前后橋上重量的合理分配，保持較好的縱向穩(wěn)定性。d. 整機(jī)可左右擺動實(shí)現(xiàn)“蠕動”式爬行，增強(qiáng)車輛通過沼澤地和泥濘地區(qū)的能力，并能在非常狹窄的地方通過。其缺點(diǎn)是：軸距較長，使整車縱向通過半徑增大；橫向穩(wěn)定性差；轉(zhuǎn)向時前后車架需要相對運(yùn)動，容易震動，對液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)要求較高。裝載機(jī)的輪胎應(yīng)根據(jù)輪胎多受負(fù)荷，作業(yè)場地情況和運(yùn)輸距離來選擇?？紤]到本機(jī)的工作條件和機(jī)種，本設(shè)計選用低壓寬基工程機(jī)械專用輪胎：，16層級越野花紋胎面，輪胎氣壓：~。必要時，其內(nèi)部還可注入氯化鈣溶液，以增加裝載機(jī)作業(yè)時的穩(wěn)定性和附著性能。（1）其中一些參數(shù)已由任務(wù)書給定,如下：1．額定載重量5000Kg m33．升至最高點(diǎn)和用45度傾角時的卸載高度3060mm4．升至最高點(diǎn)和用45度傾角時的卸載距離1216mm5．回轉(zhuǎn)半徑6280 mm6． kN7．全長7620 mm8．總高5398 mm9．工作重量18500 Kg10．斗寬2992 mm（2）.發(fā)動機(jī)的選擇裝載機(jī)發(fā)動機(jī)應(yīng)選擇專門為其設(shè)計的工程用柴油機(jī)。根據(jù)與國內(nèi)同類樣機(jī)比較，本設(shè)計選用康明斯D9 6114發(fā)動機(jī),額定功率162kW。1．3．2工作阻力的計算裝載機(jī)作業(yè)時的工作阻力主要是插入阻力，掘起阻力和轉(zhuǎn)斗阻力，鏟取方法不同，則這幾種阻力的組合方式也不同有時單獨(dú)存在，有時是同時存在。（1）.插入阻力 它是裝載機(jī)鏟斗水平插入料堆時，料堆對鏟斗的反作用力，插入阻力由鏟斗前切削刃和斗壁兩側(cè)切削刃所受阻力；鏟斗底和側(cè)壁內(nèi)表面與物料的摩擦阻力；鏟斗外表面與料堆的摩擦阻力等組成。一般按下列經(jīng)驗(yàn)公式來計算總的插入阻力。對于小顆粒物料＝；對于粉狀物料＝～。.鏟起阻力也同樣與物料種類、塊度、松散程度等以及物料與斗壁之間的摩擦有關(guān)。鏟斗開始提升時的鏟起阻力按下式計算： ——鏟起阻力； ——鏟斗插入料堆深度；m. B——鏟斗的寬度；m. ——開始提升物料時的剪切應(yīng)力。此阻力矩用來表示，單位為 式中：——最大靜阻力矩；——重力力矩。根據(jù)試驗(yàn)，最大靜阻力矩可用下式計算：式中：——鏟斗開始翻轉(zhuǎn)時的插入阻力，在（1）中一求得；——鏟斗回轉(zhuǎn)中心距斗刃的水平距離；——鏟斗回轉(zhuǎn)中心與地面的垂直距離。 鏟斗靜阻力矩與轉(zhuǎn)斗轉(zhuǎn)角間的關(guān)系 轉(zhuǎn)斗靜阻力矩的確定 ＝1139400[(－)+]=310198 鏟斗的力學(xué)分析 重力力矩按下式確定：式中：——重力力矩； ——鏟斗重力； ——鏟斗重心到回轉(zhuǎn)中心的水平距離。在設(shè)計單獨(dú)機(jī)構(gòu)時，要考慮最不利的情況，常按一次采掘法來設(shè)計，在設(shè)計工作裝置時，則要綜合考慮各種鏟掘方法所受阻力。由于中心位置的確定比較復(fù)雜，本次設(shè)計采用經(jīng)驗(yàn)法來確定，具體是：空載時,前橋橋荷力占裝載機(jī)自重力的40%~45%,后橋荷力占裝載機(jī)自重力的60%~55%.滿載時,前橋橋荷力占裝載機(jī)自重力的75%~80%,后橋橋荷力占裝載機(jī)自重力的25%~20%.（1）.鏟斗插入料堆牽引工況 裝載機(jī)總體受力分析（a）裝載機(jī)沿水平面以一檔速度前進(jìn)，工作油缸閉鎖，鏟斗緩緩插入料堆(圖a)。插入阻力已有前面工作阻力計算中求得：＝由得前后兩輪所受地面的支持力.空載時取前橋負(fù)荷占自重的40%,后橋負(fù)荷占自重的60%. 74kN =18574 =111kN滿載時取前橋負(fù)荷占自重的75%,后橋負(fù)荷占自重的25%. = =由得水平受力 一般情況下，附著力大于插入阻力，而輪式裝載機(jī)的牽引力又常設(shè)計的大于附著力，因此，可按下式計算最大切線牽引力：式中： f ——滾動阻力系數(shù)； ——附著系數(shù)；= 、——地面對車輪的支反力單位為N；、——前后輪的最大切線牽引力，單位為N； ——整機(jī)最大切線牽引力，單位為N。鏟起阻力可由前面計算得出： 裝載機(jī)總體受力分析（b）＝由可得 =209kN = 當(dāng)鏟斗離開物料并翻轉(zhuǎn)至運(yùn)輸位置.則： ＝150kN =85kN 裝載機(jī)總體受力分析（c） 式中 ,——裝載機(jī)自重重心到前后橋的距離, mm； ——鏟斗重心到前橋距離, mm；——鏟起力距前橋距離，mm； ——裝載機(jī)重力，單位為N。＝ =(185+50) =（3）.作業(yè)情況同前，鏟斗插入料堆或泥土一定深度后，在進(jìn)行剝離工作或遇到樹根，當(dāng)提升動臂時，后輪抬起，鏟斗斗刃上的垂直力即鏟起阻力為大。 裝載機(jī)總體受力分析（d） 由上式計算得=1851878/2730 =127kN=127+185 =312kN＝ = =200kN（4）.裝載機(jī)作業(yè)情況與第一種工況相似，但鏟斗插入料堆后，遇著硬塊或斜坡，使插入料堆方向偏上，造成前輪離地（圖e）。這時認(rèn)為水平阻力和垂直阻力同時作用在鏟都上。 由得 裝載機(jī)總體受力分析（f）由得 計算得： ~ kN ~ kN＝ =（+） = kN第二章 裝載機(jī)的穩(wěn)定性計算2．1總體設(shè)計計算裝載機(jī)的重心位置隨不同的工況而變化，按以下四個工況求其相應(yīng)的重心位置；第一工位，額定負(fù)荷狀態(tài)（滿載）上，鏟斗處于運(yùn)輸位置，這既是裝載機(jī)滿載運(yùn)輸工位。第三工位，裝載機(jī)滿載在水平地面上，鏟斗在最大舉升高度位置，這是裝載機(jī)在作業(yè)中橫向穩(wěn)定性最低的工位。 裝載機(jī)穩(wěn)定性分析已知裝載機(jī)空載時候的重心位置（H0，L1），并可以測量出鏟斗中心載荷重心（假設(shè)為鏟斗的幾何中心）位置（h，l）欲求 裝載機(jī)滿載時的重心位置，根據(jù)力學(xué)知識知道：滿載時的重心位于空載重心與鏟斗幾何中心的連線上，其位置有下式計算：式子中符號見上圖其中 W裝載機(jī)自重 Q載重量滿載重心高度 與滿載相同的工位 滿載重心距前軸距離 h 鏟斗中載荷重心高度 l 鏟斗中載荷重心到前軸距離通過分析和計算得到：第一工位（h，l）=（920，1545）第二工位（h，l）=（2470，2040）第一工位（h，l）=（4730，1304）a．求整機(jī)在空載運(yùn)輸工況時的重心位置（第四種工況） 由已知條件知： =1878mm ， =1300mm第一種工況：裝載機(jī)滿載運(yùn)行的工況 第二種工況：裝載機(jī)滿載在水平路面上，鏟斗最大外伸 mm第三種工況：裝載機(jī)在水平地面，鏟斗滿載并位于最高舉升位置 mm2．2輪荷軸荷計算通理，在四種工況下，各不相同第一種工況：后橋軸荷：前橋軸荷：輪荷，前，后橋上的軸荷均分線車輪后輪：前輪：第二種工況：后橋軸荷：前橋軸荷：后橋輪荷：前橋輪荷：第三種工況：后橋軸荷：前橋軸荷：后橋輪荷：前橋輪荷：第四種工況：后橋軸荷：前橋軸荷：后橋輪荷：前橋輪荷：2．3整機(jī)穩(wěn)定性計算裝載機(jī)的穩(wěn)定性是指裝載機(jī)在運(yùn)行和作業(yè)中抗傾翻的性能，它是保證安全及正常工作的主要衡量指標(biāo)。式中：C:鏟斗滿載時整機(jī)的使用重量C=G=235kN:裝載機(jī)重心和前軸距離=1219㎜Q:裝載機(jī)額定載重量。其大小取決于機(jī)器合成重心的位置，其合成重心越低，距支承面界線越遠(yuǎn)，其穩(wěn)定度越大。裝載機(jī)的傾翻大多是在機(jī)械運(yùn)行或作業(yè)過程中，由于機(jī)器（或某一部分）運(yùn)動時的動作用和地面條件的影響而發(fā)生的。第一種工況：在水平路面上滿載運(yùn)行，突然制動，由于慣性，可能繞前輪接地點(diǎn)傾翻，校核其縱向穩(wěn)定性：[i]=30%第二種工況：在水平地面上，滿載且動臂處于最大外伸位置?？赡苡捎谄露群蛣釉趧虞d的影響，繞前輪接地點(diǎn)傾翻：[i]=15%第三種工況：裝載機(jī)在水平路面上，鏟斗滿載并位于最高舉升位置，可能由于坡道影響，橫向傾翻，這是穩(wěn)定性最低的工況。因此，它的設(shè)計在整機(jī)設(shè)計中占有十分重要的地位