【正文】 務(wù)書已經(jīng)對部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)定，通過市場現(xiàn)有同類機(jī)型對比、分析，現(xiàn)ZL50裝載機(jī)總體設(shè)計確定如下：本次設(shè)計裝載機(jī)的傳動系選用的是液力機(jī)械傳動系，因為它與機(jī)械傳動系相比有具有以下優(yōu)點：在保持一定插入力的同時舉升動臂或轉(zhuǎn)動鏟斗以減少鏟掘阻力，縮短作業(yè)循環(huán)時間。液力機(jī)械傳動配有動力換擋變速箱，其可在不停車情況下?lián)Q擋，操作輕便、動力換擋時間短、成產(chǎn)率高。由于裝載機(jī)作業(yè)是牽引力和車速的變化范圍大，并且變化急劇、頻繁，工作條件復(fù)雜，因此要求所選用的變矩器具有較大的變換系數(shù)B。圖21 變速箱變矩器根據(jù)設(shè)計要求和市場情況，選用動力換擋行星變速箱。重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。根據(jù)設(shè)計要求的重量，選擇鉸接轉(zhuǎn)向方式，它與其他機(jī)種轉(zhuǎn)向方式相比有如下優(yōu)點：車輪無需相對車身偏轉(zhuǎn)，可采用大尺寸寬基面低壓輪胎以發(fā)揮最大的牽引力。容易保持前后橋上合理分配，保持較好的穩(wěn)定性，減少駕駛員的疲勞強(qiáng)度。一套完善的制動系，通常包括三個部分：行車制動系統(tǒng)，停車制動系統(tǒng)和緊急制動器。為了適應(yīng)頻繁制動和確保下坡連續(xù)制動的安全，制動系散熱要快。因為鉗盤式制動器具有以下一系列優(yōu)點：制動選裝圓盤露在空間，不僅散熱好，而且能自動甩掉泥土，因而耐熱衰減性和沾水；磨損均勻，制動力矩變化不大，制動穩(wěn)定行好；具有自動補(bǔ)償襯片磨損間隙的能力，因此不需經(jīng)常調(diào)整；更換方便，不需要拆卸輪胎和輪轂。因為裝載機(jī)躲在松軟、潮濕或干硬的地面上工作。故采用抵押寬基輪胎。發(fā)動機(jī)飛輪功率：Ne=+=（kw）裝載機(jī)自重：G=+=（t）最小轉(zhuǎn)向半徑：R=+=（m）裝載機(jī)總長：L=+=(m)裝載機(jī)寬度：B=+=(m)裝載機(jī)高度：H=+=（m）額定斗容量：Vh=Qh/γ=3(m3) (γ—物料的重度kN/m3)卸載距離：LS=2/B+△b=(m)最小離地間隙一般不小于350mm,參考同類型選用450mm后傾角一般取40。選用49。選用50。對于一般土壤，如附著重量增加，當(dāng)其比壓超過某一極限而破壞土壤結(jié)構(gòu)時，甚至使附著性能反而變壞。具有同樣作業(yè)能力和壽命的機(jī)器，其自重越小，往往說明其總體布置、材料利用和部件設(shè)計的合理性，一般用單位自重功率或單位斗容量來反映，它是機(jī)械技術(shù)性能的重要比較指標(biāo)之一。為了能使功率利用好、燃料經(jīng)濟(jì)性好，需要合適的檔位。①其他參數(shù)不變時，裝載機(jī)的最小轉(zhuǎn)彎半徑隨軸距的增減而增減，②增長軸距，裝載機(jī)的縱向穩(wěn)定性提高；③增長軸距，車架、傳動軸等會相信的增長，致使裝載機(jī)自重增加。參考市場同類機(jī)型初步擬定軸距L1為3300mm.輪距W2：裝載機(jī)的主要性能參數(shù)之一，影響著裝載機(jī)以下兩個方面的性能參數(shù)。因此在設(shè)計許可范圍內(nèi)，輪距應(yīng)盡量取小。圖22 軸距與輪距輪胎式裝載機(jī)空載和重載是橋荷分配分別為：空載時：前、后橋負(fù)荷各占裝載機(jī)自重的50℅。圖23 最小離地間隙總體布置就是在參考同類型裝載機(jī)的基礎(chǔ)上，從保證裝載機(jī)的主要性能出發(fā)，在總體設(shè)計及各總成部件設(shè)計密切配合的情況下，通過繪制總體布置草圖，根據(jù)使用要求及橋荷分配來協(xié)調(diào)各總成的性能，并確定和控制他們的位置、尺寸和重量。發(fā)動機(jī)通常布置在裝載機(jī)的后部中央，且已經(jīng)選用行星動力換擋變速箱，所以選用的發(fā)動機(jī)、變矩器和變速箱的連接方式為：變矩器與發(fā)動機(jī)飛輪殼連接，變矩器和變速箱連接在一切。布置圖如下：圖24 傳動系統(tǒng)選用鉸銷在前后橋軸線的中間的布置方式，這種布置方式，裝載機(jī)轉(zhuǎn)彎時前后輪輪跡相同，這不僅在松軟地面上可以減少轉(zhuǎn)向阻力矩和行駛阻力，而且前輪能通過的狹小場地，后輪也能順利的通過。 選用后橋為擺動橋，且結(jié)構(gòu)方式為驅(qū)動橋和車架直接用縱向銷軸鉸接。工作裝置布置在整機(jī)前端.。動臂油缸與車架的鉸點M及油缸與動臂的鉸點H的布置：滿足動臂在最低位置是∠AHM=90176。圖25 工作裝置布置圖駕駛室布置在車架的前部。鉸接式裝載機(jī)駕駛室共有三種布置方案：駕駛室懸臂固定在前車架的后端；駕駛室懸臂固定在后車架的前端；駕駛室布置在后車架的前部。、油箱及平衡重的布置操縱系統(tǒng)的不至于昂則是保證駕駛員操縱方便。第三章 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計裝載機(jī)的鏟掘和裝卸物料作業(yè)是通過其工作裝置的運(yùn)動來實現(xiàn)的。整個工作裝置鉸接在車架上。動臂與車架、動臂油缸鉸接，用以升降鏟斗。由動臂、動臂油缸、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂、連桿及車架相互鉸接而成的機(jī)構(gòu)，在裝載機(jī)工作時需要保證：當(dāng)動臂處于某種作業(yè)時位置不動時，在轉(zhuǎn)斗油缸的作用下，通過連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗繞其交接點轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時，動臂在動臂油缸的作用下提升或下降鏟斗過程中，連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)該能使鏟斗在提升過程中保持平動或與地面的夾角變化控制在很小的范圍內(nèi)，以免裝滿料的鏟斗由于鏟斗傾斜而師物料灑落；而在動臂下降時，又自動將鏟斗放平，以減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率。有鏟斗托架的工作裝置其動臂和連桿的后端與車架的支座鉸接。當(dāng)托架、動臂、連桿及車架支座構(gòu)成的是平行六連桿機(jī)構(gòu)，則在動臂提升、轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時，鏟斗始終保持平動，斗內(nèi)物料不會灑落。圖31反轉(zhuǎn)六連桿鏟斗是直接用來切削、收集、運(yùn)輸和卸出物料，裝載機(jī)工作是的插入能力及鏟掘能力是通過鏟斗直接發(fā)揮出來的，鏟斗的結(jié)構(gòu)形狀及瓷錘直接影響裝載機(jī)的作業(yè)效率和工作可靠性，所以減少切削阻力和提高作業(yè)效率是鏟斗設(shè)計的主要要求。根據(jù)裝載在物料的的容重，鏟斗做成三種類型：～（如砂、碎石、松散泥土等），增加斗容的鏟斗，用來裝載斗重大于2噸/米3的物料（如鐵礦石、巖石等）。鏟斗切削刃的形狀根據(jù)鏟掘物料的種類不同而不同，一般分為直線型和非直線型兩種。非直線切削刃有V型和弧線型等，裝載機(jī)用的較多的是V型斗刃。但鏟斗的裝滿系數(shù)要小于直線型斗刃的鏟斗。因此，對于主要用于鏟裝巖石或密實物料的裝載機(jī)，其鏟斗均裝有斗齒。斗齒的形狀對切削阻力的影響：堆成齒形的切削阻力比不對稱的大；長而狹窄的齒比寬而短的切削阻力小，弧線形側(cè)刃的插入阻力不直線型側(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，適宜于鏟裝巖石。一般中型裝載機(jī)鏟斗的斗齒間距為250至300毫米之間。如圖33所示。圖34鏟斗斷面基本參數(shù)圓弧半徑r越大，物料進(jìn)入鏟斗的流動性越好，有利于減少物料進(jìn)入斗內(nèi)的阻力，卸料時干凈而且快捷。后壁h是指鏟斗上緣至圓弧與后壁切點間的距離。l長則鏟斗鏟入料堆深度大，斗易裝滿．但掘起力將由于力臂的增加而減小，插入的阻力也將隨鏟斗鏟入料堆的深度而急劇增加。l短則掘起力大，且由于卸料時鏟斗刃口降落的高度小，還可減小動臂舉升高度，縮短作業(yè)時問，但這會減小斗容。鏟斗張開角γ為鏟斗后壁與底壁間的夾角，一般取45176。適當(dāng)減小張開角并使斗底壁對地面有一定斜度，可減小插入料堆時的阻力，提高鏟斗的裝滿程度。如鏟斗寬度小于兩輪外側(cè)間的寬度，則鏟斗鏟取物料后所形成的料堆階梯會損傷輪胎側(cè)壁，并增加行駛時輪胎的阻力。R是鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑(見圖35)，它的大小不僅直接影響鏟斗底壁的長度，而且還直接影響轉(zhuǎn)斗時掘起力及斗容的大小，所以它是一個與整機(jī)總體有關(guān)的參數(shù)。圖35 鏟斗參考尺寸 （m） (31)式中 Vr—鏟斗的額定容量，m179?！?2176。在設(shè)計當(dāng)中，鏟斗的額定容量由設(shè)計任務(wù)書給出Vr=3m179。查閱資料，山特牌ZL50輪式裝載機(jī)圖冊，得b=， =，a=，關(guān)于(～),=。γ1=13176。③鏟斗截面各邊尺寸計算斗底長度：Lg=Rλg==， (33)斗后壁長度：Lz=Rλz==， (34)擋板高度：Lk=Rλk==， (35)斗底圓弧半徑：r=Rλr==， (36)鏟斗容量計算與誤差判斷鏟斗容量是裝載機(jī)的總體參數(shù)之一，鏟斗的斗容量已經(jīng)系列化，其計算也以標(biāo)準(zhǔn)化。(a)鏟斗平裝容量橫截面S的計算：如圖38所示，鏟斗平裝容量橫截面積S由5塊基本幾何圖形組成。由圖48知：S1== S2== S3= m2 S4== m2 S5= Lkm2綜上所得： S=(b)鏟斗開口長b和堆積高度c的計算鏟斗開口長b的計算： CN= b=堆積高度c的計算：圖49是額定容量鏟斗的橫截面積，其中擋板DN高為a，CD是鏟斗開口長b，IH是斗尖至鏟斗側(cè)壁的高度c。則 c=IK+KH=圖37 額定容量鏟斗的橫截面鏟斗容量計算代入(37)式中，得 179。鏟斗上下鉸接點位置的確定鏟斗的下鉸接點即與動臂的連接鉸接點。下鉸接點靠近鏟斗切削刃，則轉(zhuǎn)斗時力臂小，有利于增加作用在斗刃上的掘起力。下鉸接點距斗底高度h=(～)R。上鉸接點與下鉸接點的距離(稱斗鉸連線)不宜過大，否則將增加鏟斗連桿機(jī)構(gòu)的尺寸，給結(jié)構(gòu)布置帶來一定困難。這種機(jī)構(gòu)有兩大優(yōu)點：轉(zhuǎn)斗油缸大腔進(jìn)油時轉(zhuǎn)斗，并且連桿系統(tǒng)的倍力系數(shù)能設(shè)計成較大值，所以可以獲得相當(dāng)大的鏟掘力；恰當(dāng)?shù)倪x擇各構(gòu)件尺寸，不僅能得到良好的鏟斗平動性能，而且可以實現(xiàn)鏟斗自動產(chǎn)品，這是其他類型工作機(jī)構(gòu)鎖望塵莫及的。缺點是搖臂和連桿布置在鏟斗與前橋之間的狹窄部位，容易發(fā)生構(gòu)件相互干擾，設(shè)計時需要特別精心。選定了工作裝置結(jié)構(gòu)形式以后，可開始進(jìn)行工作裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計。鏟斗、動臂、連桿、搖臂、轉(zhuǎn)斗油缸、舉升油缸等組成。圖38 輪式裝載機(jī)工作裝置輪式裝載機(jī)功過過程輪式裝載機(jī)是一種裝運(yùn)卸作業(yè)聯(lián)合一體的自行式機(jī)械，它的工作過程由5種工作狀態(tài)或工況組成：①工況I—插入狀態(tài)動臂下放，鏟斗放置地面，斗尖觸地，鏟斗前壁對地面呈30～50前傾角；開動裝載機(jī)鏟斗借助機(jī)器的牽引力插入料堆。③工況Ⅲ—重載運(yùn)輸狀態(tài)舉升動臂，待工況II之鏟斗升高到適合位置（以斗底離地的高度不小于最小允許距離為準(zhǔn)），然后驅(qū)動裝載機(jī)，載重駛向卸載點。 I插入狀態(tài) II鏟裝狀態(tài)Ⅲ重載狀態(tài) Ⅳ卸載狀態(tài)圖39工作工況圖⑤工況Ⅴ—空載運(yùn)輸狀態(tài)卸載結(jié)束后，裝載機(jī)由卸載點空載返回裝載點。工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括：①確定動臂的長度、形狀及車架的鉸接位置。③連桿機(jī)構(gòu)（動臂、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂和連桿組成）。（b）保證作業(yè)過程中任何構(gòu)件不與其他構(gòu)件干涉。對于選定的結(jié)構(gòu)形式，在滿足上述條件下可以有各種各樣的構(gòu)件尺寸及鉸接點位置，通過多種方案的比較，選出最佳構(gòu)件的尺寸及鉸接點位置，使所設(shè)計的工作裝置不僅滿足使用要求，而且具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。由于連桿機(jī)構(gòu)尺寸以及銷軸位置的相互影響，連桿機(jī)構(gòu)可變性很大，同時又要受結(jié)構(gòu)限制，可變參數(shù)很多，因而無法單純采用理論計算的方法來確定，目前大多數(shù)采用圖解法并配合統(tǒng)計或類比法加以確定轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)斗油缸CD、搖臂CBE、連桿EF、鏟斗GF、動臂GBA和機(jī)架AD六個構(gòu)件組成。當(dāng)舉升動臂時，若假定動臂為固定桿，則可以把機(jī)架AD視為輸入桿，把鏟斗GF看成輸出桿，由于AD與GF轉(zhuǎn)向相反，所以把此機(jī)構(gòu)稱作反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)。若把油缸分解成兩個活動構(gòu)件和一個移動副，則反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)放入活動構(gòu)件數(shù)為n=8，運(yùn)動低副數(shù)應(yīng)用計算機(jī)構(gòu)自由度公式F=3n2，可得其自由度為2。當(dāng)舉升油缸閉鎖時，啟動轉(zhuǎn)斗油缸，鏟斗將繞G點做定軸運(yùn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，舉升油缸動作時，鏟斗將做復(fù)合運(yùn)動，即一邊隨動臂對A進(jìn)行牽引運(yùn)動，同時有相對動臂繞G點作相對運(yùn)動。(1)動臂與鏟斗、搖臂、機(jī)架的三個鉸接點G、B、A的確定1)確定坐標(biāo)系，畫鏟斗圖如圖310所示，選取直角坐標(biāo)系xOy，并選定長度比例尺把已設(shè)計好的鏟斗橫截面圖畫在坐標(biāo)系里，斗尖對準(zhǔn)坐標(biāo)原點O，斗前壁與x軸呈5176。此為鏟斗插入料堆時的位置，即工況Ⅰ。綜合考慮各種因素的影響，設(shè)計時，一般根據(jù)坐標(biāo)圖上工況Ⅰ時的鏟斗實際情況，在保證G點y軸的坐標(biāo)值yG=250～350mm和x軸坐標(biāo)值盡可能小的而且不與斗底干涉的前提下，我取G點的坐標(biāo)為(1300,250)。 把已選定的輪胎外廓畫在坐標(biāo)圖上。輪胎中心Z的坐標(biāo)值應(yīng)等于輪胎的工作半徑Rk。查文獻(xiàn)得， =635mm，=597mm，H/=1，=。根據(jù)給定的最大卸載高度=2900mm，最小卸載距離=1300mm，以及卸載角=50176。以為圓心，順時針旋轉(zhuǎn)鏟斗，使鏟斗口與x軸平行，即得到鏟斗最高位置圖，即工況Ⅲ。因為G和點同在以A點為圓心，動臂AG長為半徑的圓弧上，所以A點必在的垂直平分線上。因此，我取A點坐標(biāo)為(3900，2097)。根據(jù)分析與經(jīng)驗，一般取B點在AG連線的上方，過A點的水平線下方，并在AG的垂直平分線上，并在AG的垂直平分線上左側(cè)靠近工況Ⅱ時的鏟斗處。通過作圖，設(shè)計出B點坐標(biāo)為(2065,1696)。圖311 連桿、搖臂、轉(zhuǎn)斗油缸尺寸設(shè)計 確定F、E兩點時，既要考慮對機(jī)構(gòu)的要求，又要注意動力學(xué)的要求，同時，還要防止前述各種機(jī)構(gòu)被破壞的現(xiàn)象。初步設(shè)計時，(311)式中各值可按式(412)中選取。2）確定E點和F點的位置這兩點位置的確定要綜合考慮如下四點要求：E點不可與前橋相碰，并且有足夠的最小離地高度；插入工況時，使EF桿盡量與GF桿垂直，這樣可獲得較大的傳動比角和倍力系數(shù)；鏟裝工況時，EF與GF桿的夾角必須小于170176。以免機(jī)構(gòu)運(yùn)動時發(fā)生自鎖；高位卸載工況時， EF桿與GF桿的傳動角也必須大于10176。分別以B點和G點為圓心，以c和分別為半徑畫弧，其交點為E；再分別以G點和E點為圓心，a和b半徑畫弧，則其交點必為F。為了防治機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“死點”，“自鎖”或“撕裂”現(xiàn)象，設(shè)計時應(yīng)滿足