【正文】 托架的工作裝置。其動(dòng)臂的前端和鏟斗鉸接，動(dòng)臂的后端和車架上部支座鉸接，動(dòng)臂油缸兩端分別和動(dòng)臂及車架底部支座鉸接 ，轉(zhuǎn)斗油缸一端和車架鉸接，另一端和搖臂鉸接，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。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。 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—2a、 b、 c、 d)。 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。缺點(diǎn)是鏟起力變化曲線陡峭；搖臂 —— 連桿的傳動(dòng)比較小，為提高傳動(dòng)比，需加長搖臂 —— 連桿的長度，給結(jié)構(gòu)布置帶來困難，并影響駕駛員的視野。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)臂在運(yùn)輸位置時(shí)，鏟斗后傾角較小，易造成物料散落。如將轉(zhuǎn)斗油缸布置在動(dòng)臂上方 (圖 12b、 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。國產(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)。其運(yùn)動(dòng) 圖 13 鏟起力隨鏟斗傾角變化曲線 卸載速度隨鏟斗轉(zhuǎn)角變化曲線 1正轉(zhuǎn)六連桿 2正轉(zhuǎn)八連桿 3反轉(zhuǎn)六連桿 1正轉(zhuǎn)連桿 2反轉(zhuǎn)連桿 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 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（圖 13），且鏟起力變化曲線陡 峭，因此，在提升鏟斗肘的鏟起力較大，適于裝載礦石，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；搖臂 —— 連桿的傳動(dòng)比較小。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)。國產(chǎn) ZL50 裝載機(jī)的工作裝置就是這種反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)。因此，在動(dòng)臂提升過程中，鏟斗或多或少總要向后翻轉(zhuǎn)一些。 (1) 基本要求 所設(shè)計(jì)的裝載機(jī)應(yīng)具有較強(qiáng)的作業(yè)能力，鏟斗插人料堆的阻力要小，在料堆中鏟掘的能 力大、能耗小。結(jié)構(gòu)和工作尺寸適應(yīng)生產(chǎn) 條件需要，效率高。 (2) 特殊要求 ①由于鏟斗寬度和容積都較大，所以鏟裝阻力大，裝滿系數(shù)小，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須合 理選取鏟斗的結(jié)構(gòu)和尺寸，以減小工作阻力，達(dá)到裝滿卸凈、運(yùn)輸平穩(wěn)。嚴(yán)格要求鏟斗舉升平動(dòng)是很困難的 ，它給設(shè)計(jì)工作帶來很多麻煩，并將 急劇降低工作裝置的其他性能。因?yàn)殓P斗堆裝時(shí)，物料堆角為 1:2 左右， 即傾角為 27176。 左右，所以舉升過程中，鏟斗口的 傾角不大于 40176。 = 13176。設(shè)計(jì)時(shí)，一般控制在 10176。 ③保證必要的卸載角、卸載高度和卸載距離。 。 ④鏟斗能自動(dòng)放平。它對(duì)定點(diǎn)髙位卸載很有意義。如此，能省去兩次操作 (鏟斗 由卸載工況 — 運(yùn)輸工況 — 插人工況），既提高了裝載工作效率，又減輕了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng) 度。 ⑤輪式裝載機(jī)的工作機(jī)構(gòu)屬于連桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)中要特別注意防止各個(gè)工況出現(xiàn)構(gòu)件相互干擾、 “ 死點(diǎn) ” 、 “ 自鎖 ” 和 “ 機(jī)構(gòu)撕裂 ” 等現(xiàn)象；各處傳動(dòng)角不得小于 10176。 ⑥應(yīng)盡量減小工作機(jī)構(gòu)的前懸（即工作機(jī)構(gòu)重心至整機(jī)重心的距離）、長度和髙度，以 提髙裝載機(jī)在各種工況下的穩(wěn)定性和司機(jī)的視野。直線型切削刃簡單并利于地面刮平作業(yè)，但切削阻力較大。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。 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 鏟斗的斗齒 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。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。 斗齒結(jié)構(gòu)分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(jī) 多采用這種形式。 這種斗齒的齒尖與齒座的配合 面為錐面，兩者配合情況良好。由于 拆卸方便，齒尖一邊磨損后可以翻轉(zhuǎn)再使用，從而延長使用壽命。 斗齒的形狀和間距對(duì)切削阻力是有影響的。長而窄的齒要比短而寬的齒插人阻力小，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。為了不使斗容減小太多，一般可將連接前后斗壁的側(cè)壁刃口設(shè)計(jì)成弧形。 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 鏟斗底板的弧度 (圓弧半徑 1R ，見圖 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)將底邊加長而弧度減小，使鏟斗容積加大，比較容易鏟取。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。 鏟斗基本參數(shù)的確定 鏟斗寬度 gB 應(yīng)大于輪胎外側(cè)寬度 100 一 200mm ，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。由于鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 0R 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)。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 0R 可按下式計(jì)算 使用平裝斗容計(jì)算公式 : 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 ?????? ?????? ?????? ??????1 ots i n)c os(0020200 ????????? bkzgpBVR （ 21） 式中 PV —— 幾何斗容量 (m 3)； B。10 2)~( abbB w ???? （ 22） 2 9 9 82025 9 82 0 02 2 4 00 ??????B mm 式中 1a 鏟斗側(cè)壁切削刃的厚度 取 mmma ?? b— 輪距 bw輪胎寬度 根據(jù)設(shè)計(jì)資料有 mmb mmbw 5982240?? （ 23） 所以有： ? ?mmgR1170180250c o i n10c o 30002000??????????? ?????????????? ????????（ 24） 斗底長度 gl 是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點(diǎn)的距離： 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 mmRRl gg1755 00???? （ 25） 后斗壁長度 Zl 是指出后斗壁上緣到與斗底相交點(diǎn)的距離 mmRl zz 14040 ?? ? （ 26） 擋板高度 Kl ： 1 4 ???? RRl kk ? （ 27） 鏟斗圓弧半徑 1R ： mm RRR b425 001? ?? ? （ 28） 鏟斗與動(dòng)臂鉸銷距斗底的高度 : mmRRh b 4 )~( 00 ??? （ 29） 鏟斗側(cè)壁切削刃相對(duì)于斗底的傾角 000 60~50?? 。因此取 0? =600，切削角δ 0=300。 幾何斗容 (平裝斗容 ) pV 鏟斗平裝的幾何斗容可按下式確定 (圖 2— 5)。 54321 SSSSSS ????? ?1S 扇形 AGF 的面積 ?2S 直角 ? GFN 3S ? 直角 ? GAC CGNS ??4 ?5S 直角 ? CND ? ?021 180360 ?? ? ??? GFS = 2m FNGFS ??? 212 = 20 9 6 m??? 23 mCAGAS ??????? ? ?? ?? ?? ?25222224212121mCNNDSmNGCGCNPmFNGFNGmGACACGmCNmNGPCNPCGPPS??????????????????????? 254321 mSSSSSS ?????? 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 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) ? ?? ?3222020 0 4 2 6 63 8 89 9 8 68mcabBbVV pH??????????? （ 212） 式中 c—— 物料堆積高度 (米 )。 mabbabc24122???????? （ 213） 鏟斗斗容的誤差率 %5%%1003 ?????? （ 214） 所以鏟斗的設(shè)計(jì)合格。 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。 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)。 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)。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。 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，它通過在坐標(biāo)圖上確定工況Ⅱ（見 圖 3— 1）時(shí)工作工作機(jī)構(gòu)的九個(gè)鉸接點(diǎn)的位置來實(shí)現(xiàn)。 圖 3— 2 連桿兩鉸接點(diǎn)的確定圖 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 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。 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 yB 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。 (1) 以 B點(diǎn)為圓心，使鏟斗順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 48o，即工況Ⅱ。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 Zd bbHdYR （ 31） 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。 確定動(dòng)臂與機(jī)架的鉸接點(diǎn) A ? ?mmmmbbHdRwwwd263512?????????????????????? ? （ 32） 圓整后取 Rd=。0m i n239。0m i n動(dòng)臂與車架鉸點(diǎn)的高度最大卸載高度距離機(jī)前面外廓部分的水平動(dòng)臂與車架鉸點(diǎn)到裝載大卸載角鏟斗最大卸載高度時(shí)最?yuàn)A角鏟斗回轉(zhuǎn)半徑與斗底的鏟斗回轉(zhuǎn)半徑鏟斗最小卸載距離?????????AsbsHHlRl?? 由輪胎型號(hào)查的輪胎的外徑 D=， mdmb ww 6 3 ,5 9 ?? ? ? ? ?ml d 50s i o 22? ??????? ? (3)根據(jù)給定的最大卸載高度、最小卸載距離和卸載角，畫出鏟斗在最高位卸載的位置圖，即工況Ⅱ，此時(shí)， B 點(diǎn)位置為 iB ，如圖 32所示。 (5)連接 B iB 并作其垂直平分線．因?yàn)?B 和 iB 點(diǎn)同在以 A點(diǎn)為圓心，動(dòng)臂 AB 長為半徑的圓弧上，所以 A 點(diǎn)必在 B iB 的垂直平分線上。一般， A點(diǎn)取在前輪右上方，與前軸心水平距離為軸距的 2/1~3/1 處。? ； 最高位置時(shí)卸載角 ? = ?45 ；