【正文】 AMS 是 一款虛擬樣機(jī)技術(shù)軟件，其強(qiáng)大的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)大大簡(jiǎn)化了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程 ,縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期和成本 ,明顯提高了產(chǎn)品質(zhì)量。 關(guān) 鍵詞： 裝載機(jī)；工作裝置 ； ADAMS； 仿真 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) II Abstract Loader is a broader use of scraper, construction machinery. It widely used in highway, railway, construction, utilities, ports and mines, and other construction projects. Loader is operating speed, high efficiency, good mobility, the advantages of operating the Light, lower costs of the project has played an important role in the construction of a modern mechanized equipment indispensable one. ADAMS as a virtual prototyping software, its powerful dynamic mechanical system simulation technology greatly simplifies the mechanical product design process and shorten the product The development cycle and cost, significantly improved product quality. ADAMS application software design loaders, is the first virtual prototype model of modeling, simulation and prototype is in the design, We design and calculation of the working device and the virtual prototype modeling, the use of its ADAMS simulation control, and their work devices ProE a standard model, designers can adjust to demand, thus facilitating the different needs of the designers. Keywords: Loader。 ADAMS。它廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設(shè)。 近年來(lái)，裝載機(jī)的品種和產(chǎn)量在國(guó)內(nèi)外都得到了迅 猛的發(fā)展。 圖 11 輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 1— 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)； 2— 液力變矩器； 3— 變速箱； 4— 前、后橋； 5— 車(chē)架鉸鏈； 6— 動(dòng)臂提升油缸； 7— 轉(zhuǎn)斗油缸； 8— 鏟斗； 9— 駕駛室； 11— 濾清器 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ZL_50 輪式裝載機(jī)工作裝置建模及仿真；工作裝置選型設(shè)計(jì)；工作裝置模型的建立；工作裝置仿真分析是本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 設(shè)計(jì)時(shí)利用 ADAMS、 PRO/E 等軟件對(duì)輪式裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析 ， 可以快捷、高效、精確地解決許多設(shè)計(jì)上的難題， 使設(shè)計(jì)的工作量減少，設(shè)計(jì)工作得到簡(jiǎn)化，設(shè)計(jì)效大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 率和設(shè)計(jì)水平明顯提高，裝載機(jī)工作裝置綜合性能得到改善。目前國(guó)產(chǎn)輪式裝載機(jī)亦正在從低水平、低質(zhì)量、低價(jià)位、滿足功能型向高水平、高質(zhì)量、中價(jià)位、經(jīng)濟(jì)實(shí)用型過(guò)渡。其發(fā)展體現(xiàn)出以下一些趨勢(shì)。競(jìng)爭(zhēng)最為激烈的中型裝載機(jī)更新速度將越來(lái)越快。 ③ 優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能。大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第二章 裝載機(jī)總體設(shè)計(jì) 輪式裝載機(jī)設(shè)計(jì)包括總體 設(shè)計(jì)、工作裝置設(shè)計(jì)和底盤(pán)設(shè)計(jì)。 裝載機(jī)是由許多部件組合起來(lái)的一個(gè)有機(jī)整體，其整機(jī)性能不僅取決于每個(gè)部件的品質(zhì)，而且主要取決于各部件之 間的相互協(xié)調(diào)，這種相互協(xié)調(diào)是通過(guò)總體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，所以裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)對(duì)它的銘機(jī)性能起決定性作用。因此，正確的選擇和確定總體參數(shù)，能使設(shè)計(jì)部分獲得良好的匹配關(guān)系。但在對(duì)工作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，我們必須先確定整體結(jié)構(gòu)及整車(chē)的性能參數(shù)，由整車(chē)的要求來(lái)確定工作裝置各構(gòu)件的參數(shù)。類(lèi)比現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的 ZL 系裝載機(jī)，整車(chē)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn) (表 21)。 (表 21)最初設(shè)計(jì)參數(shù) 序號(hào) 基本參數(shù)名稱(chēng) 單位 LG952L ZL50CⅡ 設(shè)計(jì) ZL50 1 額定斗容量 m3 3 2 額定載重量 t 5 5 5 3 最大卸載高度 mm 3197 ≧ 2910 3180 4 對(duì)應(yīng)卸載距離 mm 1214 ≧ 1350 1274 5 輪距 mm 2250 2240 2250 6 軸距 mm 2760 2245 2450 7 功率 kw 162 162 162 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 裝載機(jī)的插入阻力與掘起阻力的確定 裝載機(jī)的工作阻力是多種阻力的合力。 (1) 插入阻力 插入阻力就是鏟斗插人料堆時(shí)，料堆對(duì)鏟斗的反作用力 （圖 21）所示 。這些阻力與物料的種類(lèi)、料堆高度、鏟斗插人料堆的深度、鏟斗的結(jié)構(gòu)形狀等有關(guān)。 圖 21 25.. CgX LBKKKKP ? (N) [1] () 式中 XP — 鏟斗插入阻力（ N）； 8 最大掘起力 KN ≧ 150 ≧ 150 ≧ 150 9 滿斗舉升時(shí)間 s 6 6 5 10 空斗下降時(shí)間 s 4 4 5 11 轉(zhuǎn)斗卸載時(shí)間 s 2 2 2 12 輪胎規(guī)格 —— 13 外形尺寸 （長(zhǎng) 寬 高） mm mm mm 7597 3024 3309 7620 2990 3260 7598 3024 3290 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 1K — 被鏟掘物料的塊度及松散程度影響系數(shù)；對(duì)于 小塊 物料 (碎石和 沙礫 ) ?K 2K — 物料種類(lèi)影響系數(shù)； 同理取 ?K 3K — 料堆高度影響系數(shù)； 其值取中間值 ?K 4K — 鏟斗形狀系數(shù) ， 一般在 ～ 之間，對(duì)于前刃不帶齒的斗， 4K 取較大值 ,本機(jī)是帶齒的斗且較大，則取 ?K CL — 鏟斗插入料堆深度 (cm)， 在 一 次鏟掘法時(shí)，取等于 ～ 斗底長(zhǎng)度，在配合鏟掘法時(shí)，取等于 ～ 斗底的長(zhǎng)度 ，取 7 ???? gc LL cm gB — 鏟斗寬度 (cm)。掘 起阻力同樣與物料的種類(lèi)、塊度、松散程度、密度、物料之間及物料與鏟斗之間的摩擦阻力有關(guān)。鏟斗開(kāi)始提升時(shí)的掘 起阻力 由公 式 （ ） 計(jì)算： tgCZ KBLP ???? [1] () 式中 ZP — 掘起阻力 (N)； CL — 鏟斗插入料堆的深度 (m)； ?CL m gB — 鏟斗寬度 (m)； ?gB m tK — 開(kāi)始提升時(shí)物料的剪切應(yīng)力 .對(duì)于塊度是 ，取tK =35000Pa 則有 NP z 5 0 0 ??????大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第三章 裝 載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 工作裝置的設(shè)計(jì)要求 概述 裝載機(jī)工作裝置主要由鏟斗和支持鏟斗進(jìn)行裝載作業(yè)的連桿的系統(tǒng)組成，依靠這套裝置裝載機(jī)可以對(duì)汽車(chē)、火車(chē)進(jìn)行散料裝載作業(yè)，也可以對(duì)散料進(jìn)行短途運(yùn)輸作業(yè)，還可以進(jìn)行平地修路等作業(yè)。 裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)和性能直接影響整機(jī)的工作尺寸和性能參數(shù)，因此，工作裝置的合理性直接影響裝載機(jī)的生產(chǎn)效率、工作負(fù)荷、動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)特性、不同工況下的作業(yè)效果、工作循環(huán)的時(shí)間、外形尺寸和發(fā)動(dòng)機(jī)功率等。下面以常見(jiàn)的反轉(zhuǎn)六桿式工作機(jī)構(gòu)有二種形式如圖（圖 31）， 圖 31 反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu) 下面以常見(jiàn)的反轉(zhuǎn)六桿式工作機(jī)構(gòu) （圖 31） a 圖為例，敘述其組成。這個(gè)機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)是兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)。 ① 插入工況 動(dòng)臂下方，鏟斗放置于地面，斗尖觸地，斗底板與地面呈 3186。傾角，開(kāi)動(dòng)裝載機(jī)，鏟斗借助機(jī)器的牽引力插入料堆。 ③ 重載運(yùn)輸工況 鏟斗鏟裝滿物料后舉升動(dòng)臂，將鏟斗舉升至運(yùn)輸位置（即鏟斗斗底離地高度不小于機(jī)器的最小允許離地間隙），然后驅(qū)動(dòng)機(jī)器駛向卸載點(diǎn)。 ⑤ 卸載工況 在卸載點(diǎn)，在舉升工況下操作轉(zhuǎn)斗缸翻轉(zhuǎn)鏟斗，向溜井倉(cāng)或運(yùn)輸車(chē)輛中卸載，鏟斗 物料卸凈后下放動(dòng)臂，使鏟斗恢復(fù)至運(yùn)輸位置。 輪式裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)要求 根據(jù)輪式裝載機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)，其工作裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求。工作機(jī)構(gòu)的各桿件受力狀態(tài)良好，強(qiáng)度壽命合理。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，制造及維修容易，操作使用方便。 ② 鏟斗由運(yùn)輸工況被舉升到最高卸載位置的過(guò)程中，為避免鏟斗中物料撒出，要求鏟斗作“平移運(yùn)動(dòng)”。從不易撒料這一目的出發(fā)，絕對(duì)平動(dòng)并無(wú)必要，只要把鏟斗舉升時(shí)的傾角變化限制在一定許可范圍之內(nèi)即可。鏟斗在最高位置卸載后廠閉鎖轉(zhuǎn)斗油缸，下放動(dòng)臂，鏟斗能自動(dòng)變成插人工況（開(kāi)始插人狀態(tài)）的功能稱(chēng)為“鏟斗自動(dòng)放平”．它對(duì)定點(diǎn)高位卸載很有意義。 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(zhǎng)度和高度，以提高裝載機(jī)在各種工況下的穩(wěn)定性和司機(jī)的視野。鏟斗直接與物料接觸，是裝、運(yùn)、卸的工具，工作時(shí)，它被推壓插人料堆鏟取物料，工作條件惡劣，要承受很大的沖擊力和劇烈的磨損，因此鏟斗的設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)裝載機(jī)的作業(yè)能力有較大影 響。 鏟斗的結(jié)構(gòu)形式 鏟斗通常用低碳，耐磨，高強(qiáng)度鋼板焊接而成。 由于鏟斗是直接與物料接觸，特別是鏟裝堅(jiān)硬的砂等物料，斗前緣與斗壁磨損較快，因此，斗前緣采用耐磨的高錳鋼等優(yōu)質(zhì)材料，或者是堆焊硬質(zhì)合金 。鏟斗前緣的斗齒是用 65Mn 鍛制后熱處理或 ZG13Mn 鑄成型斗齒。 輪式裝載機(jī)的鏟斗斷面形狀一般為“ U” 形，用鋼板焊接而成。 (a)直線形斗刃鏟斗 (b)V形斗刃鏟斗 (c)直線形帶齒鏟斗 (d)弧形帶齒鏟斗 圖 33 常見(jiàn)鏟斗結(jié)構(gòu) 鏟斗由斗底、側(cè)壁、斗刃及后壁等部分組成，如圖 34 所示。 鏟斗的分類(lèi) 鏟斗按卸載方式一般可分為整體前卸式、側(cè)卸式、推卸式和底卸式等數(shù)種 。 鏟斗設(shè)計(jì) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 鏟斗基本參數(shù)的確定 鏟斗的幾何斷面形狀由 鏟 斗的圓弧半徑 r、張開(kāi)角 γ 、后壁高度 h、底壁長(zhǎng) l 和鏟斗寬度 B 五個(gè)基本參數(shù)確定。如果鏟斗寬度小于兩輪外側(cè)間的寬度，則鏟斗鏟取物料后形成的料堆階梯會(huì)損傷輪胎側(cè)壁，并增加行駛時(shí)輪胎的阻力。 在設(shè)計(jì)鏟斗時(shí)， 可 參照同類(lèi)型鏟斗，選擇 r、 h、 l、γ參數(shù)；設(shè)計(jì)時(shí)，把鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 R（即鏟斗與動(dòng)臂鉸接點(diǎn)至切削刃間的距離） 作為基本參數(shù)，鏟斗的其他參數(shù)則作為 R 的函數(shù)。 wb — 輪胎寬度， mm。 由總體設(shè)計(jì)中可知： 2250?b 595?wb 22?a 則有 298022217959522500 ??????B mm (2)計(jì)算回轉(zhuǎn)半徑 R 由圖 35 可以看出，鏟斗橫截面積 )]}1801([c ot]s i n)c os({[ 212 ?????? ????????? rKZgRS () 而鏟斗幾何斗容 0 rS VBSV ??? () 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 若斗容量為額定容量，則回轉(zhuǎn)半徑 R 為 ? ?? ? ?????? ?????? ?????? ?????? o ts i nc o 210?????????rKZgrBVR [1] () 式中 rV — 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給的鏟斗額定容量， 3m ； 0B — 鏟斗內(nèi)側(cè)寬度 ， m g? — 鏟斗斗底長(zhǎng)度系數(shù) ， ~?g? ； Z? — 后斗壁長(zhǎng)度系數(shù) ， ~?Z? ； K? — 擋板高度系數(shù) ， ~?K? ； r? — 圓弧半徑系數(shù) ， ~?? Rrr? ； 1? — 擋板與后斗壁間夾角，選擇時(shí)應(yīng)使側(cè)壁切削刃與擋板的夾角為 90176。 r — 鏟斗的圓 弧半徑， m； Rr )~(? gL — 斗底長(zhǎng)度，指鏟斗切削刃至斗底延長(zhǎng)線與后斗壁延線交點(diǎn)的距離 ， m, ? ?RRL gg ~?? ? ZL — 后壁長(zhǎng)度，是指由后斗壁上緣至后壁延長(zhǎng)線交點(diǎn)的距離 ， m， ? ?RRL KZ ~?? ? KL — 擋板高度 ， m， ? ?RRL KK ~?? ? 由式 (34)可知，當(dāng) rV 、 0B 已知，只要初選 g? 、 Z? 、 K? 、 r? ，系數(shù)值和 ? 、 1? 值，即可求得新鏟斗的基本參數(shù)。由 R和計(jì)算出來(lái)的各系數(shù)值，即可確定新鏟斗的其他參數(shù)值。