ZL50輪式裝載機(jī)工作裝置機(jī)械部分設(shè)計

1、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計 ZL50輪式裝載機(jī)工作裝置機(jī)械部分設(shè)計DESIGN OF ZL50 WHEEL LOADER WORK-EQUIPMENT MECHANICAL PART學(xué)生姓名： 李卓豐學(xué) 號： 200741914113年級專業(yè)及班級： 2007級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化(1)班指導(dǎo)老師及職稱： 吳彬 講師湖南長沙提交日期：2011 年 5 月湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計不含任何其他個人或集

2、體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計作者簽名：20 年 月 日目 錄摘要1關(guān)鍵詞11 前言 22 緒論 22.1 輪式裝載機(jī)概述 22.1.1 裝載機(jī)簡介22.1.2 裝載機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù)22.1.3 裝載機(jī)的用途32.1.4 裝載機(jī)的分類32.2 輪式裝載機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展52.2.1 國外輪式裝載機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀52.2.2 國外輪式裝載機(jī)發(fā)展趨勢62.2.3 國內(nèi)輪式裝載機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀72.2.4 國內(nèi)輪式裝載機(jī)發(fā)展趨勢83 裝載機(jī)工作裝置總體設(shè)計83.1 工作裝置的總體結(jié)構(gòu)與布置

3、83.2 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與特點103.3 工作裝置總體設(shè)計134 ZL50 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計134.1 工作裝置的設(shè)計要求134.1.1 工作裝置工作性能134.1.2 對工作裝置的要求134.2 鏟斗設(shè)計144.2.1 鏟斗的結(jié)構(gòu)形式144.2.2 鏟斗的分類164.2.3 鏟斗斷面形狀和基本參數(shù)確定164.2.4 鏟斗容量的計算194.3 工作裝置連桿系統(tǒng)設(shè)計204.3.1 機(jī)構(gòu)分析204.3.2 尺寸參數(shù)設(shè)計214.3.3 連桿系統(tǒng)運動分析274.4 工作裝置靜力學(xué)分析及強度校核314.4.1 靜力學(xué)分析314.4.2 強度校核355 結(jié)論36參考文獻(xiàn)37致謝37ZL50輪

4、式裝載機(jī)工作裝置機(jī)械部分設(shè)計摘 要：裝載機(jī)屬于鏟土運輸機(jī)械類，是一種通過安裝在前端一個完整的鏟斗支撐結(jié)構(gòu)和連桿，隨機(jī)器向前運動進(jìn)行裝載或挖掘，以及提升、運輸和卸載的自行式機(jī)械。它廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設(shè)。裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動性好、操作輕便等優(yōu)點，因此成a為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一，對于加快工程建設(shè)速度，減輕勞動強度，提高工程質(zhì)量，降低工程成本都發(fā)揮著重要的作用。這次設(shè)計采用先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計方法，對這種輪式裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行了總體設(shè)計到零部件設(shè)計。主要包括輪式裝載機(jī)工作裝置的關(guān)鍵零部件，并對重要零件進(jìn)行了剛度、強度分析。關(guān)鍵詞： 裝載機(jī)； 機(jī)械化

5、； 工作裝置Design Of ZL50 Wheel Loader Work-Equipment Mechanical PartStudent:Li ZhuoFengTutor:Wu Bin(Qrient Science&Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract: Loader belongs to the soil spade and transport machine. By the installation of whole scraper buckets su

6、pport structure and linkage, it move forward loading or excavating, and upgrading, transporting and unloading with a machine. It is widely used in highway, railway, construction, utilities, ports and mines, and other construction projects. Due to the advantage of high speed operating, high efficienc

7、y, flexible motivation, simplify operation, loader is used one of the main machine as construction of soil and stone in the engineer construction project.It plays a great role in speeding up the construction ,reducing the labor intensity and improving quality. The design makes full use of advanced d

8、esign methods, designing from whole device to components.for Wheel Loader ,including the installation of critical components,analysis.of stiffness, strength on important parts.Keywords：loader; mechanization; work-equipment1前言 裝載機(jī)主要用來裝卸成堆散料，也能進(jìn)行輕度的鏟掘工作。由于它適用于建筑、農(nóng)業(yè)、礦山、鐵道、公路、水電等國民經(jīng)濟(jì)各個部門，因此，在國內(nèi)外產(chǎn)量與品種的發(fā)展

9、都較快，是工程機(jī)械中的一個主要機(jī)種。 裝載機(jī)根據(jù)不同的使用要求，發(fā)展形成了不同的結(jié)構(gòu)類型。通常，按使用場合的不同，分成露天用裝載機(jī)和井下用裝載機(jī)；按行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，分成輪式裝載機(jī)與履帶式裝載機(jī)；按卸料方式不同，分為前卸式（前端式）、后卸式與回轉(zhuǎn)式裝載機(jī)。本書主要論述露天工程用的輪式裝載機(jī)設(shè)計。 裝載機(jī)的設(shè)計，大致要經(jīng)歷：進(jìn)行整車布置、確定整機(jī)的主要性能參數(shù)，驚醒各部件的方案設(shè)計與強度計算，技術(shù)設(shè)計和工藝設(shè)計，試驗鑒定和修改定型等這樣一些階段。一臺裝載機(jī)的設(shè)計是否成功，首先是從能否滿足使用要求，好造、好用、好修，具備較高的作業(yè)生產(chǎn)率和較低的使用成本來衡量。這體現(xiàn)在設(shè)計工作中，就是應(yīng)當(dāng)使裝載機(jī)具

10、有較完善的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能與指標(biāo)以及先進(jìn)的部件結(jié)構(gòu)方案。2 緒論2.1 輪式裝載機(jī)概述2.1.1 裝載機(jī)簡介裝載機(jī)屬于鏟土運輸機(jī)械類，是一種通過安裝在前端一個完整的鏟斗支撐結(jié)構(gòu)和連桿，隨機(jī)器向前運動進(jìn)行裝載或挖掘，以及提升、運輸和卸載的自行式履帶或輪胎機(jī)械。它廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設(shè)。裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動性好、操作輕便等優(yōu)點，因此成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一，對于加快工程建設(shè)速度，減輕勞動強度，提高工程質(zhì)量，降低工程成本都發(fā)揮著重要的作用，是現(xiàn)代機(jī)械化施工中不可缺少的裝備之一。2.1.2 裝載機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù)標(biāo)志裝載機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù)有鏟斗

11、容量、額定載重量、發(fā)動機(jī)額定功率、整機(jī)質(zhì)量、最大行駛速度、最小轉(zhuǎn)彎半徑、最大牽引力、最大掘起力、最大卸載高度、卸載距離、工作裝置動作三項和等。鏟斗容量：一般指鏟斗的額定容量，為鏟斗平裝容量與堆尖部分體積之和，用 m3 表示。額定載重量：指在保證裝載機(jī)穩(wěn)定工作的前提下，鏟斗的最大載重量，單位為 kg 。發(fā)動機(jī)額定功率：發(fā)動機(jī)額定功率又稱發(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)。發(fā)動機(jī)功率分為有效功率和總功率，有效功率是指在29C 和746mmHg（1mmHg=133.322Pa）壓力情況下，在發(fā)動機(jī)飛輪上實有的功率（也稱飛輪功率）。國產(chǎn)裝載機(jī)上所標(biāo)有的功率一般指總功率，即包括發(fā)

12、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。單位為 kw。整機(jī)質(zhì)量（工作質(zhì)量）：指裝載機(jī)設(shè)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)都加足液體，并且?guī)в幸?guī)定形式和尺寸的空載鏟斗和司機(jī)標(biāo)定質(zhì)量（75kg3kg）時的主機(jī)質(zhì)量。它關(guān)系到裝載機(jī)使用的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和附著性能，單位為 kg 。最大行駛速度：指鏟斗空載，裝載機(jī)行駛于堅硬的地面上，前進(jìn)和后退各檔能達(dá)到最大速度，它影響裝載機(jī)的生產(chǎn)率和安排施工方案，單位為 km/h 。最小轉(zhuǎn)彎半徑：指自輪胎中心或后輪外側(cè)或鏟斗外側(cè)所構(gòu)成的弧線至回轉(zhuǎn)中心的距離，單位為 mm 。最大牽引力：指裝載機(jī)驅(qū)動輪緣上所產(chǎn)生的

13、推動車輪前進(jìn)的作用力。裝載機(jī)的附著質(zhì)量越大，則可能產(chǎn)生的最大牽引力越大，單位為 kN 。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向后100mm處產(chǎn)生的最大向上鉛垂力， 單位為 kN 。最大卸載高度：指動壁處于最高位置，鏟斗傾角為45時，從地面到斗刃最低點之間的垂直距離，單位為 mm 。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（包括輪胎或車架）到斗刃之間的水平距離，單位為 mm 。工作裝置動作三項和：指鏟斗提升、下降、卸載三項時間的總和，單位為 s 。2.1.3 裝載機(jī)的用途裝載機(jī)是一種用途十分廣泛的工程機(jī)

14、械，可以用來鏟裝、搬運、卸載、平整散裝物料，也可以對巖石、硬土等進(jìn)行輕度的鏟掘工作。此外，還可以進(jìn)行刮平地面和牽引其他機(jī)械等作業(yè)。換裝相應(yīng)的工作裝置，裝載機(jī)還可以進(jìn)行推土、起重、裝卸木料或鋼管等作業(yè)。2.1.4 裝載機(jī)的分類裝載機(jī)一般按以下特點來分類：（1） 按行走裝置不同分按行走裝置不同可以分為輪胎式和履帶式兩種。由于國產(chǎn)履帶式裝載機(jī)多是在推土機(jī)基礎(chǔ)上形成及國內(nèi)外使用和生產(chǎn)的絕大多數(shù)是輪胎式裝載機(jī)，又因為這兩類裝載機(jī)除了行走裝置不同外，其他系統(tǒng)和構(gòu)造大體相似，所以本次設(shè)計也以輪式裝載機(jī)為目標(biāo)。輪胎式裝載機(jī)簡稱為輪式裝載機(jī)，它由車架、工作裝置、動力裝置、行走裝置、傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和

15、液壓系統(tǒng)等組成。（2） 按使用場合不同分類按使用場合不同可以分為露天用裝載機(jī)和井下用裝載機(jī)（鏟運機(jī)）。鏟運機(jī)機(jī)構(gòu)簡單，國內(nèi)外生產(chǎn)和使用的裝載機(jī)絕大多數(shù)是露天輪式裝載機(jī)，井下用鏟運機(jī)是根據(jù)井下巷道的工作條件，對發(fā)動機(jī)的排污和噪音，整機(jī)高度和工作裝置以及駕駛操作系統(tǒng)的布置等提出特殊要求后，在露天使用的裝載機(jī)基礎(chǔ)上變形設(shè)計而成的。（3） 按裝載方式不同分類按裝載方式不同可以分為前卸式、后卸式、側(cè)卸式和回轉(zhuǎn)式。輪式裝載機(jī)基本上都是前卸式。圖1為現(xiàn)場中的裝載機(jī)。圖1 ZL50 B型裝載機(jī)Fig.1 ZL50 B type loader2.2 輪式裝載機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展在經(jīng)歷了5060年的發(fā)展后，到20世紀(jì)9

16、0年代中末期國外輪式裝載機(jī)技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)高的水平?；谝簤杭夹g(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的各種智能系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于裝載機(jī)的設(shè)計、計算操作控制、檢測監(jiān)控、生產(chǎn)經(jīng)營和維修服務(wù)等各個方面，使國外輪式裝載機(jī)在原來的基礎(chǔ)之上更加“精致”，其自動化程度也得以提高，從而進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率，改善了司機(jī)的作業(yè)環(huán)境，提高了作業(yè)舒適性，降低了噪音、振動和排污量，保護(hù)了自然環(huán)境，最大程度的簡化維修、降低作業(yè)成本，使其性能、安全性、可靠性、使用壽命和操作性能都達(dá)到了很高的水平。2.2.1 國外輪式裝載機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀（1） 產(chǎn)品形成系列，更新速度加快并朝大型化和小型化發(fā)展 產(chǎn)品的系列化、成套化、多品種化成為主流。為了適應(yīng)市場需

17、求，各廠商加快了產(chǎn)品的更新?lián)Q代，如以卡特彼勒為代表的美國，以小松公司為代表的日本和裝載機(jī)生產(chǎn)第三大集團(tuán)西歐各廠家都加快推出多功能，全面兼顧動力性、機(jī)動性與靈活性的新產(chǎn)品，以滿足不同用途用戶的需求。此外，裝載機(jī)的大小規(guī)格向兩頭延伸，以適應(yīng)大型露天煤礦或金屬礦和狹窄施工場所，如倉庫、貨棧、農(nóng)舍、地下等場所的裝載作業(yè)。這些產(chǎn)品如美國克拉克公司生產(chǎn)的675型，功率達(dá)1000 kW ， 而日本東洋遠(yuǎn)般株式會社生產(chǎn)的310型，斗容量僅為0.11m3 ，功率為9.8kW。此外，裝載機(jī)還向高卸位、遠(yuǎn)距離方向發(fā)展。如JCB公司開發(fā)了收縮臂式裝載機(jī)，小松公司開發(fā)了能擴(kuò)大作業(yè)范圍帶伸縮機(jī)構(gòu)的裝載機(jī)。（2） 采用新結(jié)

18、構(gòu)、新技術(shù)，產(chǎn)品性能日趨完善近年開發(fā)的產(chǎn)品普遍采用了高性能發(fā)動機(jī)和自動換擋變速器、大流量負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)、前后防滑差速器、多片濕式盤式制動器、行走顛簸減振先進(jìn)技術(shù)，并綜合液壓、微電子和信息技術(shù)制造，并應(yīng)用了很多智能系統(tǒng)。工作裝置連桿機(jī)構(gòu)推陳出新，各種自動功能更趨于成熟、完善。（3） 發(fā)展多種工作裝置，不斷滿足市場需求所有廠家的產(chǎn)品都強調(diào)一機(jī)多用，配用快換裝置及多種附件，可以換裝幾種到幾十種甚至上百種不同的作業(yè)裝置，如VME集團(tuán)生產(chǎn)的VolvoBM輪式裝載機(jī)可更換多達(dá)100余種的工作裝置，如各種用途的鏟斗、裝卸叉、吊具、清掃裝置、集草叉、除雪鏟、路面銑刨器具、壓實器具、破碎器具、地表鉆等，以便進(jìn)

19、行裝載、鏟平、搬運、挖掘、清理等作業(yè)。各種工作裝置的更換非常簡便，司機(jī)在駕駛室內(nèi)只需12min就可以輕而易舉的完成。（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(hù)、維修性，各關(guān)鍵零部件和維護(hù)點都預(yù)留了足夠的通路，保養(yǎng)點集中并可以在地面上進(jìn)行，普遍采用了自動集中潤滑。大量機(jī)罩都采用可展開結(jié)構(gòu)，可整體翻轉(zhuǎn)，有些機(jī)型的駕駛室還可以整體傾翻。許多產(chǎn)品發(fā)動機(jī)風(fēng)扇采用液壓驅(qū)動。大部分產(chǎn)品設(shè)有微機(jī)操作信息中心供維修查詢。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。普遍采用了降噪、將污染、滿足現(xiàn)有排放法的清潔型發(fā)動機(jī)，同時對機(jī)器主要噪聲源都采取了各種防護(hù)措施。2.2.2 國外輪式

20、裝載機(jī)發(fā)展趨勢綜合上述現(xiàn)狀和未來市場需求，國外輪式裝載機(jī)在其未來的技術(shù)發(fā)展中將廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)與信息技術(shù)，完善計算機(jī)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(jī)器噪聲；通過不斷改進(jìn)電噴裝置，進(jìn)一步降低柴油發(fā)動機(jī)的尾氣排放量；研制無污染、經(jīng)濟(jì)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(jī)的機(jī)-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(jī)器人式”裝載機(jī)等。（1） 系列化，特大型化系列化是工程機(jī)械發(fā)展的重要趨勢。國外著名大公司逐步實現(xiàn)其

21、產(chǎn)品系列化進(jìn)程，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。與此同時，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。（2） 多用途，微型化為了全方位的滿足不同用戶的需求，國外輪式裝載機(jī)在朝著系列化、特大型化方向發(fā)展的同時，已進(jìn)入多用途、微型化發(fā)展階段。推動這一發(fā)展的因素首先源于液壓技術(shù)的發(fā)展，通過對液壓系統(tǒng)的合理設(shè)計，使得工作裝置能夠完成多種作業(yè)功能；其次，快速可更換連接裝置的誕生，安裝在工作裝置上的液壓快速可更換連接器，能在作業(yè)現(xiàn)場完成各種附屬裝置的快速裝卸及液壓軟管的自動連接，使得更換附屬作業(yè)裝置的工作在司機(jī)室通過操縱手柄即可快速完成。一方面，工作機(jī)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(shè)備本身的效

22、能，完成更多的工作；另一方面，為了盡可能地用機(jī)器作業(yè)代替人力勞動，提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)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(jī)有了用武之地，并得到了較快的發(fā)展。為占領(lǐng)這一市場，各生產(chǎn)廠商都推出了多用途、小型和微型輪式裝載機(jī)。（3） 不斷創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計目前，裝載機(jī)的工作裝置已不再采用單一的Z形連桿機(jī)構(gòu)，許多公司不斷設(shè)計出新穎獨特的連桿機(jī)構(gòu)工作裝置，這將進(jìn)一步增加輪式裝載機(jī)工作裝置的種類。（4） 更加重視安全性、舒適性和可靠性裝載機(jī)的安全性、舒適性和可靠性技術(shù)將得到更廣泛的重視。翻滾保護(hù)和落物保護(hù)結(jié)構(gòu)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

23、探測系統(tǒng)，微機(jī)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(shù)與裝置將得到進(jìn)一步的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用。（5） 向節(jié)能與環(huán)保方向發(fā)展一些節(jié)能環(huán)保的新技術(shù)和新方法，如代用燃料、節(jié)能裝置、降噪裝置將得到更深入的試驗研究并推廣應(yīng)用，進(jìn)一步降低能耗，提高作業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。2.2.3 國內(nèi)輪式裝載機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀我國輪式裝載機(jī)行業(yè)起步較晚，其制造技術(shù)是陸續(xù)從美國、德國和日本等國家引進(jìn)的。目前，我國輪式裝載機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平只相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)80年代的生產(chǎn)制造水平。雖然目前國內(nèi)輪式裝載機(jī)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(yīng)市場需求的能力差，不能及時適應(yīng)市場的需

24、求。在生產(chǎn)制造上，工藝裝備水平和生產(chǎn)能力低，造成關(guān)鍵零部件技術(shù)不過關(guān)，整機(jī)的可靠性，故障率，使用壽命，機(jī)、電、液一體化水平，外觀質(zhì)量，操縱靈活性和舒適性方面與先進(jìn)國家產(chǎn)品相比差距較大。目前，我國輪式裝載機(jī)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)的輪式裝載機(jī)的技術(shù)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。產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，國產(chǎn)裝載機(jī)大故障的部位主要集中在傳動系統(tǒng)，小毛病主要出現(xiàn)在液壓系統(tǒng)。（2） 設(shè)備的靈活性、舒適性較差 靈活性是反映裝載機(jī)工作效率的一個重要指標(biāo)。由于設(shè)計或制造等原因，各個部件不能自如運作，工作起來笨拙不堪，現(xiàn)場講是出工不出力、

25、出力不出活?，F(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(shè)備也遠(yuǎn)比國內(nèi)小噸位設(shè)備靈活的多。設(shè)備的舒適性是指駕駛員在操作設(shè)備作業(yè)時所感受到的舒適程度，也包括環(huán)保方面的排放標(biāo)準(zhǔn)和噪聲大小等。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。一些廠家試圖在駕駛室里安裝收錄機(jī)等音響系統(tǒng)，其實在沒解決設(shè)備噪聲之前，這些都是徒勞的；同理，在沒有解決駕駛室密封問題之前，一切空調(diào)等通風(fēng)換氣裝置都是沒有任何意義的。（3） 用途單一，產(chǎn)品規(guī)格中間大兩頭小我國生產(chǎn)的輪式裝載機(jī)所配有的附屬作業(yè)裝置有限，造成裝載機(jī)使用功能少、用途單一。盡管已能產(chǎn)生出0.410t 的裝載

26、機(jī)產(chǎn)品，但產(chǎn)量主要集中在15t 范圍內(nèi)，無力生產(chǎn)微型級、大型級產(chǎn)品，造成了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中間大、兩頭小的格局。2.2.4 國內(nèi)輪式裝載機(jī)發(fā)展趨勢盡管國內(nèi)輪式裝載機(jī)的技術(shù)發(fā)展水平與西方發(fā)達(dá)國家存在著很大的差距，但也應(yīng)該考慮到歷史和國情的原因。目前國產(chǎn)輪式裝載機(jī)也正在從低水平、低質(zhì)量、低價位、滿足功能型向高水平、高質(zhì)量、中價位、經(jīng)濟(jì)實用型過渡。從仿制仿造向自主開發(fā)過渡，各個主要廠家也不斷進(jìn)行技術(shù)投入，采用不同的技術(shù)路線，在關(guān)鍵部件及系統(tǒng)上技術(shù)創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設(shè)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(jī)行業(yè)的領(lǐng)先者。其發(fā)展體現(xiàn)出以下一些趨勢： （1）大型和小型輪式

27、裝載機(jī)，在近幾年的發(fā)展過程中，受到客觀條件及市場總需求量的限制，競爭最為激烈的中型裝載機(jī)更新速度將越來越快。（2）各生產(chǎn)廠家根據(jù)實際情況，重新進(jìn)行總體設(shè)計，優(yōu)化各項性能指標(biāo)，強化結(jié)構(gòu)件的強度及剛度，以使整機(jī)可靠性得到提高。（3）優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能。如動力系統(tǒng)的減震系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工作裝置的性能指標(biāo)優(yōu)化及各鉸接點的防塵、工業(yè)造型設(shè)計，逐步引進(jìn)最新的傳動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)技術(shù)，予以國產(chǎn)化、商業(yè)化，降低能耗，提高性能。（4）利用電子技術(shù)及負(fù)荷傳感技術(shù)來實現(xiàn)變速箱的自動換擋及液壓變量系統(tǒng)的應(yīng)用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機(jī)作業(yè)成本。（5）提高安全性、舒適性。駕駛室逐步具備FOPS和RO

28、PS功能，通過國際安全要求的認(rèn)證，達(dá)到國際市場的基本要求，獲得進(jìn)入國際市場的許可證。駕駛室內(nèi)環(huán)境將向汽車方向靠攏，轉(zhuǎn)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。（6）降低噪聲和排放，強化環(huán)保指標(biāo)。隨著人們環(huán)保意識的增強，許多大城市已制定機(jī)動車的噪聲和排放標(biāo)準(zhǔn)，工程建設(shè)機(jī)械若不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，將要限制在此地區(qū)銷售。（7）廣泛利用新材料、新工藝、新技術(shù)，特別是機(jī)、電、液一體化技術(shù)，提高產(chǎn)品的壽命和可靠性。（8）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(shù)，進(jìn)一步改善故障診斷系統(tǒng)，提供排除問題的方法。3 裝載機(jī)工作裝置總體設(shè)計3.1 工作裝置的

29、總體結(jié)構(gòu)與布置裝載機(jī)工作裝置是完成裝卸作業(yè)并帶液壓缸的空間多桿機(jī)構(gòu)。工作裝置是組成裝載機(jī)的關(guān)鍵部件之一，其設(shè)計水平的高低直接影響工作裝置性能的好壞，進(jìn)而影響整機(jī)的工作效率與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。裝載機(jī)工作裝置分為有鏟斗托架和無鏟斗托架兩種基本結(jié)構(gòu)形式，如下圖2、3所示。它由運動相互獨立的兩部分組成 連桿機(jī)構(gòu)和動臂舉升機(jī)構(gòu)，主要由鏟斗、動臂、連桿、上下?lián)u臂、轉(zhuǎn)斗油缸、動臂舉升油缸、托架、液壓系統(tǒng)等組成。圖2 有鏟斗托架式Fig.2 With basket bracket圖3 無鏟斗托架式Fig.3 Without basket bracket1鏟斗 2動臂 3連桿 4下?lián)u臂 5上搖臂 6轉(zhuǎn)斗缸 7動臂舉升

30、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(zhuǎn)斗油缸鉸接在托架上部，活塞桿及托架下部與鏟斗鉸接。由托架、動臂、連桿及前車架構(gòu)成一個平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)斗缸閉鎖時，動臂在舉升過程中，鏟斗始終保持平動。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(zhuǎn)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。3.2 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與特點由裝載機(jī)工作裝置的自由度分析可知，工作裝置的連桿機(jī)構(gòu)均為封閉運動鏈的單自由度的平面低副運動機(jī)構(gòu)，其桿件數(shù)目應(yīng)為4、

31、6、8、10、等。對裝載機(jī)工作裝置而言，盡管桿件數(shù)目越多越能實現(xiàn)復(fù)雜的運動，但同時鉸接點的數(shù)目也隨之增加，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，就越難在動臂上進(jìn)行布置。因此，實際上裝載機(jī)工作裝置的連桿機(jī)構(gòu)多為八桿以下機(jī)構(gòu)。這樣，按組成工作裝置連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件數(shù)不同，裝載機(jī)工作裝置可分為三桿、四桿、五桿、六桿和八桿機(jī)構(gòu)；按輸入與輸出桿轉(zhuǎn)向不同，又可分為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。正轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是指輸入與輸出桿的轉(zhuǎn)向相同；反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是指輸入與輸出桿的轉(zhuǎn)向相反。綜合國內(nèi)外裝載機(jī)工作裝置可知，其連桿機(jī)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)主要有下列幾種。正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)斗缸大腔進(jìn)油時轉(zhuǎn)斗鏟取，所以鏟取力較大；各構(gòu)件設(shè)計合理時，鏟斗能獲得較好的舉升平動性能；連桿機(jī)構(gòu)的傳動比

32、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(dāng)減小連桿機(jī)構(gòu)的尺寸，因而可以改善司機(jī)的視野。機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，鏟斗自動放平性較差。組成一個自由度的平面八桿機(jī)構(gòu)共有16種基本結(jié)構(gòu)形式。由于連桿機(jī)構(gòu)要布置在動臂上，所以有可能作為裝載機(jī)工作裝置的僅有兩種方案：其一，是由2個四鉸構(gòu)件和6個兩鉸構(gòu)件組成；其二，是由1個四鉸構(gòu)件、2個三鉸構(gòu)件和5個兩鉸構(gòu)件組成?？梢姡藯U機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式很多，需進(jìn)行選擇使用。 圖4 八桿機(jī)構(gòu)工作裝置的結(jié)構(gòu)形式Fig.4 The structural style of Eight pole work-equipment六桿機(jī)構(gòu)：六桿機(jī)構(gòu)工作裝

33、置是目前裝載機(jī)上使用最為普及的一種結(jié)構(gòu)形式。對于單自由度的六桿機(jī)構(gòu)，只能有兩個三鉸構(gòu)件和4個兩鉸構(gòu)件組成。根據(jù)轉(zhuǎn)斗油缸布置位置的不同，可以作為裝載機(jī)工作裝置的六桿機(jī)構(gòu)，常見的有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：（1） 轉(zhuǎn)斗缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖5a） 其優(yōu)點是轉(zhuǎn)斗缸直接與搖臂相連接，易于設(shè)計成兩個平行的四連桿機(jī)構(gòu)，鏟斗平移性較好；同八桿機(jī)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)簡單，司機(jī)視野較好。缺點是轉(zhuǎn)斗時油缸小腔進(jìn)油，鏟掘力相對較小；連桿機(jī)構(gòu)傳力比小，使得轉(zhuǎn)斗缸活塞行程較大，轉(zhuǎn)斗缸加長，卸載程度不如八桿機(jī)構(gòu)；由于轉(zhuǎn)斗缸前置，使得工作裝置的整體重心外移，增大了工作裝置的前懸量，影響整機(jī)的穩(wěn)定性和行駛時的平穩(wěn)性；鏟斗不易實現(xiàn)自動放平。

34、 圖5 六桿機(jī)構(gòu)工作裝置的結(jié)構(gòu)形式Fig.5 The structural style of six pole work-equipment（2） 轉(zhuǎn)斗缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖5b） 與轉(zhuǎn)斗缸前置式相比，機(jī)構(gòu)前懸較小，傳動比較大，活塞行程較短；有可能將動臂、轉(zhuǎn)斗缸、搖臂和連桿機(jī)構(gòu)的中心線設(shè)計在同一平面內(nèi)，從而簡化了結(jié)構(gòu)，改善了動臂和鉸銷的受力狀態(tài)。缺點是：轉(zhuǎn)斗缸與車架的鉸接點位置較高，影響了司機(jī)的視野，其他同前置式。（3） 轉(zhuǎn)斗缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖5c） 轉(zhuǎn)斗缸布置在動臂下方。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。但組成工作裝置的各構(gòu)件不易布置在同一平面內(nèi)，構(gòu)件受力狀態(tài)較

35、差。（4） 轉(zhuǎn)斗缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖5d） 將其布置在動臂上面，轉(zhuǎn)斗缸小腔作用時進(jìn)行鏟掘。這種機(jī)構(gòu)又稱為“Z”形連桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點：一是，鏟斗插入時轉(zhuǎn)斗缸大腔進(jìn)油，并且連桿機(jī)構(gòu)的傳力比可以設(shè)計成較大值，故可獲得較大的掘起力；二是，合理設(shè)計連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)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(jié)構(gòu)十分緊湊，前懸小，司機(jī)視野好。缺點是搖臂和連桿布置在鏟斗和前橋之間的狹窄部位，各構(gòu)件間易于發(fā)生干涉。（5） 轉(zhuǎn)斗缸前置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖5e） 轉(zhuǎn)斗缸布置在靠近鏟斗處，鏟掘時靠小腔作用。現(xiàn)在這種機(jī)構(gòu)很少用。正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)（圖6a）：該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)最為簡單，易于設(shè)

36、計成鏟斗舉升平動；前懸較小。缺點是鏟掘轉(zhuǎn)斗時油缸小腔作用，輸出力較??；連桿機(jī)構(gòu)的傳力比難以設(shè)計成較大值，所以鏟掘力相對較??；轉(zhuǎn)斗缸行程較大，油缸結(jié)構(gòu)較長；鏟斗卸載時，活塞桿易與鏟斗底部相碰，減小了卸載角；機(jī)構(gòu)不易實現(xiàn)鏟斗自動放平。正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu)（圖6b）：該機(jī)構(gòu)是在正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)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(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)卸載時活塞桿易與斗底相碰的不足。當(dāng)鏟斗端平時，短連桿與活塞桿靠油缸拉力和鏟斗重力拉成一直線，合為一桿；而當(dāng)鏟斗卸料時，短連桿能相對活塞桿轉(zhuǎn)動，從而避免了活塞桿與斗底相碰。動臂可伸縮式三桿機(jī)構(gòu)（圖6c）：該機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)點是動臂借助油缸可以進(jìn)行伸縮。其

37、鏟斗插入工況是依靠動臂伸出來實現(xiàn)的，從而解決了靠機(jī)器行走時插入造成輪胎嚴(yán)重磨損的問題；卸載時可伸出動臂，以獲得較大的卸載高度和卸載距離；運輸工況時，可縮回動臂，減小前懸，提高車架行駛時的穩(wěn)定性。缺點是不能實現(xiàn)鏟斗放平和鏟斗自動放平，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 圖6 工作裝置結(jié)構(gòu)形式Fig.6The structural style of work-equipmenta）正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu) b）正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu) c）動臂可伸縮式三桿機(jī)構(gòu)3.3 工作裝置總體設(shè)計由設(shè)計任務(wù)書和設(shè)計要求，對于本次ZL50裝載機(jī)的設(shè)計采取以下方案：在鏟斗部分，采用無鏟斗托架式結(jié)構(gòu)；油缸的布置形式為立式布置形式。同時考慮到實際工作中的運用情況

38、，它的連桿機(jī)構(gòu)采用的是反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)。主要參數(shù)：鏟斗容量： 3.0 m3額定載重量： 5 t發(fā)動機(jī)額定功率： 154 kw整機(jī)質(zhì)量： 16.3 t以上是為總體的參數(shù)，具體的設(shè)計如第三章所述。4 ZL50 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計4.1 工作裝置的設(shè)計要求4.1.1 工作裝置工作性能工作裝置的結(jié)構(gòu)和性能直接影響工程機(jī)械整機(jī)的工作尺寸和性能參數(shù)，工作裝置的合理性直接影響整機(jī)的工作效率、生產(chǎn)負(fù)荷、動力與運動特性、不同工況下的作業(yè)效果、工作循環(huán)的時間、外形尺寸和發(fā)動機(jī)功率等。不同類型工程機(jī)械的工作裝置的組成是不同的。裝載機(jī)的工作過程包括：插入工況、鏟裝工況、重載運輸工況、舉升工況、卸載工況、空載運輸工況。裝載

39、機(jī)的工作裝置主要由鏟斗、動臂、連桿、搖臂、轉(zhuǎn)斗油缸和舉升油缸組成。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)的連桿系統(tǒng)組成，依靠這套裝置裝載機(jī)可以對汽車、火車進(jìn)行散料裝載作業(yè)，也可以對散料進(jìn)行短距離運輸作業(yè)，還可以進(jìn)行平地修路等作業(yè)。把鏟斗更換成專門的裝置，還可以進(jìn)行其他的裝載作業(yè)。4.1.2 對工作裝置的要求工作裝置在設(shè)計時應(yīng)滿足以下要求（1） 角度要求：滿足工作循環(huán)中對鏟斗各個工作位置的角度要求，達(dá)到所要求的卸載高度與卸載距離。（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

40、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。（3） 結(jié)構(gòu)要求：結(jié)構(gòu)要求簡單緊湊，承載元件數(shù)量（包括油缸）盡量少，前懸小。（4） 動力性要求：連桿機(jī)構(gòu)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。4.2 鏟斗設(shè)計鏟斗是工作裝置的重要部件，裝載機(jī)工作時用它直接鏟掘、裝載、運輸和傾卸物料。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(shè)計質(zhì)量對裝載機(jī)的作業(yè)能力有較大的影響。為了保證鏟斗的設(shè)計質(zhì)量，首先應(yīng)當(dāng)合理的確定鏟斗的結(jié)構(gòu)及幾何尺寸，以降低鏟斗插入物料的阻力。其次要保證鏟

41、斗有足夠的強度、剛度、耐磨性，使之具有合理的使用壽命。4.2.1 鏟斗的結(jié)構(gòu)形式鏟斗的形狀和尺寸參數(shù)對插入阻力、鏟取阻力、轉(zhuǎn)斗阻力和生產(chǎn)率都有著很大的影響。同一個鏟斗有兩種容積標(biāo)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。機(jī)器銘牌上標(biāo)稱的斗容通常為堆裝的容積。鏟斗由斗底、側(cè)壁、斗刃及后壁等部分組成。鏟斗的斗刃還分為帶齒和不帶齒的兩種。鏟斗的斷面形狀一般為“U”形，用鋼板焊接而成。（1）斗體形狀從整個斗體形狀看來，鏟斗基本可以分成“淺底”和“深底”兩種類型。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。淺底鏟斗插入料堆的深

42、度較小，相應(yīng)的插入阻力也較小，容易裝滿，但運輸行駛時容易撒落物料；由于前懸增大，影響車輛行駛平穩(wěn)性。而深底鏟斗則恰恰相反。相比之下，定點裝載使用淺底鏟斗，而運輸距離較大則采用深底鏟斗較為合適。斗體常用低碳、耐磨、高強度鋼板焊接制成。（2）切削刃的形狀根據(jù)裝載物料不同，切削刃有直線型和非直線型。前者形式簡單，有利于鏟平地面，但鏟裝阻力較大。后者又有V形和弧形等，由于這種刃中間突出，鏟斗插入料堆時可使插入力集中作用在斗刃的中間部分，所以插入阻力較小，容易插入料堆，并有利于減少偏載插入，但鏟斗裝滿系數(shù)要比前者小。礦用輪式裝載機(jī)工作條件惡劣，任務(wù)繁重，插入和掘起阻力都很大，偏載工況對工作機(jī)構(gòu)的強度影響

43、嚴(yán)重，所以多選用非直線形切削刃，并以V形切削刃為佳。斗刃材質(zhì)是即耐磨又耐沖擊的中錳合金鋼材料，側(cè)切削刃和加強角板都用高強度耐磨鋼材料制成。（3）斗齒鏟斗斗刃上可以有斗齒，也可以沒有斗齒。若斗刃上裝有斗齒時，斗齒將先于切削刃插入料堆，由于它比壓大，所以比不帶齒的切削刃易于插入料堆，插入阻力能減小20%左右，特別是對料堆比較密實、大塊較多的情況，效果尤為顯著，因此礦用裝載機(jī)一般都是帶斗齒。斗齒結(jié)構(gòu)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(jī)多采用這種形式。為便于斗齒磨損后更換和節(jié)約斗齒金屬，也有使用雙段斗齒的，如圖7所示。圖7 雙段斗齒Fig.7 i

44、ntelliclock drill tooth1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。裝配時，先置入有彈性的金屬橡皮，然后再從上邊或從下邊往方形銷孔中打入鋼銷3即可。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。大型裝載機(jī)由于作業(yè)條件差、斗齒磨損嚴(yán)重，故常采用這種分體式斗齒。斗齒的形狀和間距對切削阻力是有影響的。一般中型裝載機(jī)鏟斗的斗齒間距為250300mm左右，太大時由于切削刃將直接參與插入工作，使阻力增大，太小時，齒間易于卡住石塊，也將增大工作阻力。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50

45、0600kg為宜。綜上所述，針對我的鏟斗設(shè)計性質(zhì)如下：斗體材料：低碳、耐磨、高強度鋼板斗刃形狀：直線形斗刃斗刃材料：耐磨又耐沖擊的中錳合金鋼材料4.2.2 鏟斗的分類鏟斗按照卸載方式一般可以分為整體前卸式、側(cè)卸式、推卸式和底卸式等數(shù)種。（1）整體前卸式鏟斗整體前卸式鏟斗的突出優(yōu)點是結(jié)構(gòu)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。通常情況下，絕大多數(shù)前端式這裝載機(jī)都是用這種鏟斗。（2）側(cè)卸式鏟斗這種鏟斗沒有側(cè)板，插入阻力小，裝載效率高，特別是在裝載機(jī)用于填溝或在狹窄場地往側(cè)旁的運輸設(shè)備進(jìn)行裝載作業(yè)時，其優(yōu)點就更加顯著了。（3）推卸式鏟斗它可以彌補整體前卸式鏟斗卸載高度不足

46、，在裝載機(jī)其他尺寸參數(shù)相同的情況下，能夠顯著提高卸載高度和增加卸載距離；特別適用于卸出小顆粒粘性物料。與整體前卸式鏟斗相比，推卸式鏟斗的結(jié)構(gòu)復(fù)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。（4）底卸式鏟斗底卸式鏟斗是用動力打開斗底卸載的，同推卸式鏟斗一樣可以提高卸載高度，但結(jié)構(gòu)也是比較復(fù)雜。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(shè)計所采用的是整體前卸式的鏟斗卸載方式。4.2.3 鏟斗斷面形狀和基本參數(shù)確定（1）鏟斗的斷面形狀鏟斗的斷面形狀由鏟斗圓弧半徑r、底壁長l、后壁高h(yuǎn)和張開角四個參數(shù)確定，如圖8所示。圖8 鏟斗斷面基本參數(shù)圖Fig.8 The

47、 basic music card basket section 圓弧半徑r越大，物料進(jìn)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。但r過大，斗的開口大，不易裝滿，且鏟斗外形較高，影響駕駛員觀察鏟斗斗刃的工作情況。后壁高h(yuǎn)是指鏟斗上緣至圓弧與后壁切點間的距離。底壁長l是指斗底壁的直線段長度。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。由試驗得知，插入阻力隨鏟入料堆的深度而急劇增加。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。對裝載輕質(zhì)物料為主的鏟斗，l可選擇大些，對于裝

48、載巖石的鏟斗，應(yīng)取小些。鏟斗張開角 為鏟斗后壁與底壁之間的夾角，一般取45到52之間。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。鏟斗的寬度應(yīng)大于裝載機(jī)兩個前輪外側(cè)間的寬度，每側(cè)要寬出50100mm。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行成的料堆階梯會損傷到輪胎側(cè)壁，并增加行駛時輪胎的阻力。通過以上的介紹，結(jié)合從現(xiàn)場采集來的大概參數(shù)，本次設(shè)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(yuǎn)： 400mm張開角： 48（2）鏟斗基本參數(shù)的確定 在定下了以上的斷面參數(shù)后，從現(xiàn)場的參考數(shù)據(jù)得到，本設(shè)計鏟斗的總寬度B

49、為2900mm，并且鏟斗壁厚為30mm。設(shè)計時，把鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R （即鏟斗與動臂鉸接點至切削刃間的距離），如圖9所示，作為基本參數(shù)，鏟斗的其他參數(shù)作為R的函數(shù)。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)。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R可按照式（4-1）計算。圖9 鏟斗尺寸參考Fig.9 basket size consult（m） （4-1）式中 鏟斗平裝斗容，2.5m3 鏟斗內(nèi)側(cè)寬度，2.840m 鏟斗斗底長度系數(shù)，=1.401.53 后壁長度系數(shù)，=1.11.2 擋板高度系數(shù)，=0.120.14 圓弧半徑系數(shù)， 張開角，為4552 擋板

50、與后壁間的夾角（無擋板取0）圖9中各參數(shù)含義如下： 鏟斗圓弧半徑，m 斗底長度，是指由鏟斗切削刃至斗底延長線與斗后壁延長線交點的距離，m 后壁長度，是指由后壁上緣至后壁延長線與斗底延長線交點的距離，m 擋板高度，m 調(diào)整參數(shù)，根據(jù)調(diào)整后的各值與R之比分別計算、值，=1.5，=1.1， =0.12然后代入式（4-1），即可確定鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R，通過計算得出1140mm即可得出 =1.51140=1710mm =1.11140=1254mm =0.121140=136.8mm一般取鏟斗側(cè)壁切削刃相對斗底壁的傾角=5060。鏟斗與動臂鉸接點距離斗底壁的高度=（0.060.12）R。4.2.4 鏟斗容

51、量的計算 由于本次設(shè)計的鏟斗容量是在設(shè)計任務(wù)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。（1）平裝容量鏟斗的平裝容量（見圖10）按照式（4-2）計算。對于有防溢板的鏟斗 （m3） (4-2)式中 有擋板的鏟斗橫截面面積，m2 鏟斗內(nèi)側(cè)寬度，m 擋板高度，m 斗刃刃口與擋板最上部之間的距離，m對于無防溢板的鏟斗 （m3） 式中 不裝擋板的鏟斗橫截面面積，m2 圖10 鏟斗容量計算Fig.10 basket capacitance account（2）額定容量鏟斗的額定容量（見圖10）按照式（4-3）計算。對于有防溢板的鏟斗 （m3） （4-3）式中 c

52、 物料堆積高度，m對于無防溢板的鏟斗 （m3）4.3 工作裝置連桿系統(tǒng)設(shè)計通過在第二章中的工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與特點的介紹，綜合本次設(shè)計的基本要求和設(shè)計任務(wù)，所選取的結(jié)構(gòu)形式為反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式。4.3.1 機(jī)構(gòu)分析反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)簡圖如圖11所示，它由轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)和動臂舉升機(jī)構(gòu)兩個部分組成。轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)斗油缸CD、搖臂CBE、連桿FE、鏟斗GF、動臂GBA和機(jī)架AD六個構(gòu)件組成。實際上，它由兩個反轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)GFEB和BCDA（即圖中GF2E2B和BC2DA）所串聯(lián)而成。當(dāng)舉升動臂時，若假定動臂為固定桿，則可把機(jī)架AD視為輸入桿，把鏟斗GF看成輸出桿，由于AD和GF轉(zhuǎn)向相反，所以叫反轉(zhuǎn)六桿

53、機(jī)構(gòu)。舉升機(jī)構(gòu)主要由動臂舉升油缸HM和動臂GBA構(gòu)成。若把油缸分解成兩個活動構(gòu)件和一個移動副，則反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)n=8，運動低副數(shù)PL=11，由自由度公式F=3n-2PL，得到自由度為2。因為兩個油缸均為運動件所以整個機(jī)構(gòu)具有確定的運動。當(dāng)舉升油缸閉鎖時，啟動轉(zhuǎn)斗油缸，鏟斗將繞G點作定軸轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，舉升油缸動作時，鏟斗將作復(fù)合運動，即一邊隨動臂對A點作牽連運動，同時又相對動臂繞G點作相對轉(zhuǎn)動。其材料為低碳、耐磨、高強度鋼。圖11 反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)簡圖Fig.11 The diagram reversal six pole framework I-插入工況 II-鏟裝工況 II

54、I-最高位置工況 IV-高位卸載工況 V-低位卸載工況4.3.2 尺寸參數(shù)設(shè)計因為圖解法比較直觀，易于掌握，故采用圖解法設(shè)計，它通過在坐標(biāo)圖上確定鏟裝工況（圖12）時工作裝置的9個鉸接點的位置來實現(xiàn)。（1）動臂與鏟斗、搖臂、機(jī)架的三個鉸接點G、B、A的確定確定坐標(biāo)系如圖12所示，先選取坐標(biāo)系并確定尺寸比例1：40。畫鏟斗圖把設(shè)計好的鏟斗橫截面外廓按比例在坐標(biāo)系xOy中畫出，斗尖對準(zhǔn)坐標(biāo)原點O，斗前壁與x軸呈35的前傾角。此為鏟斗插入料堆時位置，即插入工況。圖12 動臂上三鉸接點設(shè)計Fig.12 The three design of panel point on the swing arm確定動臂與鏟斗的鉸接點G由于G點的x坐標(biāo)值越小，轉(zhuǎn)斗掘起力就越大，所以G點靠近O點是有利的，但它受斗底和最小離地高度的限制，不能隨意減??；而G點的y坐標(biāo)值增大時，鏟斗在料堆中的鏟取面積增大，裝的物料多，但這樣縮小了G