機(jī)械工程與自動化專業(yè)輪式裝載機(jī)設(shè)計

1、機(jī)械工程與自動化專業(yè)輪式裝載機(jī)設(shè)計目錄概述.（1）第一章 用途與特點(diǎn)（1）第二章 技術(shù)性能參數(shù)（2）2.1總體幾何參數(shù).（2）2.2性能參數(shù)（3）2.3動力與主要傳動部件（3）2.4轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（4）2.5制動裝置（4）2.6工作裝置液壓系統(tǒng)（4）第三章 主要總成結(jié)構(gòu)及工作原理（4）3.1發(fā)動機(jī)系統(tǒng)（4）3.2傳動與行走系統(tǒng)（5） 3.2.1變矩器.（5） 3.2.2變速箱.（5） 3.2.3傳動軸.（6） 3.2.4驅(qū)動橋.（6） 3.2.5行走裝置.（6）3.3轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（6）3.4制動系統(tǒng)（7）3.5工作裝置（7）3.6車架（8）3.7工作裝置液壓系統(tǒng)（9）3.8電器系統(tǒng)（9）第四章 牽引力性

2、能計算（10）4.1發(fā)動機(jī)及傳動方案的確定（10）4.2牽引性能的計算（11） 4.2.1變矩器原始特性.（11） 4.2.2發(fā)動機(jī)原始特性.（13） 4.2.3驅(qū)動力.（14） 4.2.3.1發(fā)動機(jī)與變矩器共同工作的輸入特性（15） 4.2.3.2發(fā)動機(jī)與變矩器共同工作的輸出特性.（18） 4.2.3.3驅(qū)動力和車速計算.（19）4.3牽引功率及牽引效率.（20）第五章 駕駛與操作（22）5.1新車走合（22）5.2使用與操作（22）5.3注意事項(xiàng)（22）第六章 技術(shù)保養(yǎng).（22）參考文獻(xiàn).（23）附錄概述機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計的目的及內(nèi)容一、目的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計是專業(yè)課最后一個實(shí)踐環(huán)節(jié)，

3、是機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的一次全面訓(xùn)練，為畢業(yè)設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)，其目的是：（1） 聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際 ，培養(yǎng)能力；（2） 學(xué)會并掌握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的特點(diǎn)與方法；（3） 加強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)中基本技能的訓(xùn)練；（4） 鞏固和加強(qiáng)機(jī)械零件的設(shè)計與制造工藝的知識。二、 內(nèi)容課程設(shè)計的內(nèi)容，選擇具有代表性的工程機(jī)械作為設(shè)計對象。（1） 參數(shù)設(shè)計（2） 系統(tǒng)設(shè)計（3） 子系統(tǒng)設(shè)計第一章 用途與特點(diǎn)本機(jī)是單斗、前卸、鉸接、輪胎式小型裝載機(jī)（見圖 1-1），廣泛適用于城市建筑、道路維修、郵電通訊、煤氣電力、糧食貯存、環(huán)境保護(hù)、水利施工以及集約化農(nóng)副業(yè)生產(chǎn)等方面，進(jìn)行鏟裝或短距離轉(zhuǎn)運(yùn)松土、砂石、煤炭、飼料、工業(yè)廢棄物以及生活垃圾等松

4、散物料；還能進(jìn)行牽引、平地、堆集、倒垛等作業(yè)，是一種多用途、高效率的工程機(jī)械。圖1-1第二章 技術(shù)性能參數(shù) 型號 zl15(標(biāo)準(zhǔn)型)1. 總體幾何參數(shù) 外型尺寸 mm長 5300寬 2050高 2760輪距 1500軸距 2200最小離地距離 3142.性能參數(shù)額定載重 kg 1500額定斗容 m3 0.9整機(jī)質(zhì)量 kg 5000最小轉(zhuǎn)彎半徑mm 5400最大牽引力 kn 50最大掘起力 kn 47最大卸載高度 mm 2400最大卸載距離 mm 1000鏟裝位置收斗角 45.33運(yùn)輸位置收斗角 48.46最高位置收斗角 49.44最高位置卸料角 46.20任意位置卸料角 453.動力與主要傳動

5、部件發(fā)動機(jī) 型號 lr4105額定功率 kw/rpm 55/2400最大轉(zhuǎn)矩 nm/rpm 240/1600變矩器型 號 yj260-4d變矩系數(shù) k 3.52最高效率 n 0.80變速箱型號 byd2205變速比 if1 2.4693 if2 0.8784 ir1 2.5242 ir1 0.8980驅(qū)動橋型號 zl15f 主傳動比 5.833 總傳動比 22.75輪邊減速 3.9 4轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 形式 全液壓轉(zhuǎn)向器 系統(tǒng)壓力 mpa 10 轉(zhuǎn)向器 bzzi-3205.制動裝置 腳制動 液壓鉗盤四輪制動 手制動 內(nèi)漲蹄式制動6.工作裝置液壓系統(tǒng) 系統(tǒng)壓力 mpa 16 工作泵 cbg2063 多路

6、換向閥 zl20e-o4tqw第三章 主要總成結(jié)構(gòu)及工作原理一、發(fā)動機(jī)系統(tǒng)發(fā)動機(jī)系統(tǒng)由 lr4105 柴油發(fā)動機(jī)及其附件，柴油箱和油門操縱機(jī)構(gòu)組成。油門操縱機(jī)構(gòu)由油門踏板、銷軸、桿系及熄火裝置等組成。踏動油門踏板控制油門大小，拉動熄火栓軟軸即可使發(fā)動機(jī)熄火。二、傳動及行走系統(tǒng)傳動系統(tǒng)由變矩器上傳動軸變速箱前、后傳動軸和前、后驅(qū)動橋組成。發(fā)動機(jī)動力經(jīng)變矩器變化轉(zhuǎn)矩后，經(jīng)上傳動軸傳給變速箱，再由變速箱經(jīng)多級齒輪變速，由不同齒輪嚙合產(chǎn)生的不同方向的不同傳動比經(jīng)前后傳動軸傳至前后橋，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動輪使整機(jī)行走。1. 變矩器變矩器的傳動簡圖如圖 3-1 所示。泵輪通過變矩器內(nèi)的工作液體將發(fā)動機(jī)傳來的機(jī)械能轉(zhuǎn)變

7、為液體能,渦輪接收工作液體的能量并將其轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，由輸出法蘭傳遞出去。導(dǎo)輪改變工作液體的流向，并起變矩（變速）作用。2.變速箱變速箱簡圖如圖 3-2 所示。 圖3-2換擋離合器的結(jié)合與分離由操縱閥控制。變速箱操縱閥結(jié)構(gòu)簡圖如圖 3-3所示。圖3-3 1、閥體2、速度閥桿 3、換向閥桿4、5、9、彈簧6、截止閥閥桿 7、油封 8、截止活塞 10、鋼球變速箱操縱閥由速度閥、換向閥和截止閥及閥體組成。3.傳動軸本機(jī)有上傳動軸、前傳動軸和后傳動軸（參考圖 2）。上傳動軸聯(lián)結(jié)變矩器的輸出法蘭與變速箱輸入法蘭，前、后傳動軸分別聯(lián)結(jié)變速箱的前后輸出法蘭與前、后橋的輸入法蘭。拆裝傳動軸時應(yīng)注意使傳動軸兩端的

8、萬向節(jié)叉在同一平面內(nèi)。4.驅(qū)動橋 驅(qū)動橋由主傳動器、差速器、半軸、邊減速器和橋殼等組成。前后驅(qū)動橋除主傳動的旋向不同外，其余結(jié)構(gòu)完全相同。圖 8 是橋的結(jié)構(gòu)圖。主傳動器為一級圓錐螺旋齒輪減速，差速器由兩個圓錐直齒半軸齒輪和四個圓錐行星齒輪組成，差速器十字軸為整體式，左右半軸為全浮式。5.行走裝置 行走裝置由輪輞和輪胎構(gòu)成。輪輞型式為 sdc 型，型號為 13-20，輪胎為 16/70-20 型低斷面寬基胎。三、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)本機(jī)采用鉸接車架的相對偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)采用與工作裝置共泵分流系統(tǒng)，如圖 9 所示。由 cbg2063 工作油泵，fld-d24型單路穩(wěn)定閥，fks-10/16 組合閥塊

9、，bzz1320 型擺線式全液壓轉(zhuǎn)向器和油缸組成。四、制動系統(tǒng)本機(jī)采用兩套獨(dú)立的制動系統(tǒng)，即腳制動系統(tǒng)和手制動系統(tǒng)。腳制動系統(tǒng)采用單管路鉗盤式制動（見圖 3-4）。主要由制動總泵、管路等組成。制動時，腳踩踏板推動制動總泵的頂桿使之產(chǎn)生高壓油分別輸入前后橋制動分泵內(nèi)，使活塞伸出剎住制動盤。與此同時，制動總泵的高壓油進(jìn)入變速箱操縱閥的切斷閥活塞中，推動滑閥移動，切斷換向滑閥前進(jìn)或倒退離合器的油路，使離合器的主、從動片解除油壓，前后橋均不能驅(qū)動，以正常制動。圖3-4制動系統(tǒng)原理圖 1.制動總泵 2.變速箱操縱閥的切斷閥 3.前橋分泵 4.后橋分泵圖3-5 鉗盤制動器1.制動液進(jìn)口 2.放氣咀 3.接

10、頭 4.o形圈 5.內(nèi)鉗(固定鉗) 6.制動盤 7.o形圈8.外鉗 9.摩檫片 10.防塵圈 11.密封圈12.活塞13.螺栓銷 14.螺栓五、工作裝置裝載機(jī)的工作裝置主要由鏟斗、拉桿、動臂、搖臂等組成。本機(jī)轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)采用單缸z形反轉(zhuǎn)、單搖臂結(jié)構(gòu)，如圖 3-6 所示。圖3-6 工作裝置六、車架車架是整個機(jī)器所有零部件聯(lián)接安裝的基體。主要由前車架和后車架兩大部分組成。后車架上帶有付車架，見圖 3-7。前后車架由鉸接銷軸鉸接。前車架座于前橋上，同時上面布置有工作裝置。后車架通過付車架與后橋相聯(lián)，發(fā)動機(jī),變矩器,變速箱,駕駛室,操縱機(jī)構(gòu)等均安裝在上面。通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)使前后車架繞鉸接軸相對轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，前

11、后車架可相對轉(zhuǎn)動左右 35。后車架與付車架用鉸銷連接,付車架能繞鉸銷中心上下擺動 12,使整機(jī)在崎嶇不平路面上行駛時仍然具有良好的穩(wěn)定性。圖3-7 車架七、工作裝置液壓系統(tǒng)主要有 cbg2063 齒輪泵，zl20e 多路換向閥，動臂油缸，轉(zhuǎn)斗油缸，油箱，濾油器等組成。八、電器系統(tǒng)電器系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、起動機(jī)（柴油機(jī)配套）、調(diào)節(jié)器、蓄電池、燈等組成。第四章 牽引力性能計算一、 發(fā)動機(jī)和傳動方案的確定按設(shè)計要求，并結(jié)合國內(nèi)工廠現(xiàn)有條件，發(fā)動機(jī)選擇一拖洛陽柴油機(jī)有限公司生產(chǎn)的 lr4105 柴油機(jī)，變矩器和變速箱選擇山東推土機(jī)總廠液力變矩器廠的 yj260-4d 液力變矩器和 byd2205 直齒常嚙

12、式動力換擋變速箱，前后驅(qū)動橋選擇山東肥城車橋廠生產(chǎn)的zl15f 橋，具體性能參數(shù)如下所示： 發(fā)動機(jī) 型號 lr4105型示 四沖程水冷直列式額定功率 55 kw2400rpm最大轉(zhuǎn)矩 240 nm1600rpm標(biāo)定工況油耗 240g/kwh生產(chǎn)廠家 一拖洛陽柴油機(jī)有限公司 液力變矩器 型號 yj240-4 零速工況變矩系數(shù) 3.52 零速工況公矩系數(shù) 35.5nm 生產(chǎn)廠家 山東推土機(jī)總廠液力變矩器廠 變速器 型號 byd2205 擋位數(shù) 前進(jìn)2檔 后退2檔 傳動比 前進(jìn) 后退 一檔 2.4693 2.5242 二檔 0.8784 0.8980 生產(chǎn)廠家 山東推土機(jī)總廠液力變矩器廠 前后驅(qū)動橋

13、 型號 zl15f 主減速器型號 螺旋傘齒輪一級減速式速比 5.833輪邊減速 型式 一級行星減速式 速比 3.9 生產(chǎn)廠家 山東肥城車橋廠輪胎 輪胎規(guī)格 16/70-20 輪胎充氣壓力 前輪 0.20 mpa 后輪 0.18 mpa二、牽引性能計算1.變矩器原始特性見附表1所得曲線如圖4-1、4-2、4-3所示：圖4-1圖4-2圖4-3調(diào)整縱坐標(biāo)將以上三圖綜合，如圖4-4所示：圖4-42. 發(fā)動機(jī)原始特性數(shù)據(jù)見附表二。使用以下matlab程序：x=load(x.txt);y=load(y.txt);p1=polyfit(x,y,2)y1=polyval(p1,x);p1=vpa(p1,8)p

14、lot(x,y,.,x,y1,-);hold onx2=2400:200:2600;y2=208.448*0.95,0;plot(x2,y2,-r)x.txt為發(fā)動機(jī)輸出特性曲線前半部分x坐標(biāo)；y.txt為發(fā)動機(jī)輸出特性曲線前半部分y坐標(biāo)。計算結(jié)果： nihep1 = -0.0000 0.03524 208.2646p1 = -0.000016829899, 0.0352425, 208.26458擬合曲線如圖4-5所示：圖4-5 發(fā)動機(jī)外特性曲線3. 驅(qū)動力已知：機(jī)器滿載重量 g = 5015 kn65 kn附著系數(shù) = 0.85滾動阻力系數(shù) f = 0.02滑轉(zhuǎn)率 = 0.1(fk/g)+

15、2.3(fk/g)8動力半徑 rk = 0.51 m在液力機(jī)械傳動中可將發(fā)動機(jī)和液力變矩器看成是某種復(fù)合動力裝置，要計算驅(qū)動力，必須知道發(fā)動機(jī)與變矩器共同工作的輸出特性。本設(shè)計先分析了發(fā)動機(jī)與變矩器共同工作的輸入特性，然后以此為基礎(chǔ)研究它們的共同工作輸出特性。（1） 發(fā)動機(jī)與變矩器共同工作的輸入特性在該傳動中，變矩器與發(fā)動機(jī)直接相連，但在變矩器之前，發(fā)動機(jī)分出部分功率驅(qū)動裝載機(jī)的輔助裝置。這些輔助裝置包括工作、轉(zhuǎn)向、操縱等液壓系統(tǒng)，另外，發(fā)動機(jī)附件也消耗部分功率。因此輸入變矩器泵輪軸上的扭矩應(yīng)為m 1= m e- m ba- m fs其中：m1 傳遞到泵輪軸上的發(fā)動機(jī)扭矩me 發(fā)動機(jī)輸出扭矩

16、mba 輔助裝置消耗的扭矩mfs 發(fā)動機(jī)附件消耗的扭矩 本牽引性能計算按發(fā)動機(jī)額定扭矩的 5%扣除輔助和附件消耗功率。結(jié)合發(fā)動機(jī)外特性和變矩器原始特性，繪制發(fā)動機(jī)和變矩器共同工作的輸入特性曲線。由變矩器原始特性： m=r*b*d5*n2式中r是油的重度 n/m3b是變矩器轉(zhuǎn)矩系數(shù) min2/r2d是循環(huán)直徑 mn是泵輪轉(zhuǎn)速 m/s其中r=8300n/m3 d=260mm b與變矩器速比i的對應(yīng)關(guān)系見附表三。所得曲線如圖 4-6 所示。 圖4-6 發(fā)動機(jī)與變矩器共同輸入特性曲線相關(guān)matlab程序如下：x=load(a.txt)y=load(b.txt)plot(x,y,-);hold onpl

17、ot(x,232.802569*(x.2)/10000000,:);hold onplot(x, 362.6621546*(x.2)/10000000,-.);hold onplot(x,378.274948*(x.2)/10000000,-);hold onplot(x,387.7351253*(x.2)/10000000,y);hold onplot(x,392.0357438*(x.2)/10000000,m);hold onplot(x,389.6265691*(x.2)/10000000,c);hold onplot(x, 382.9927098*(x.2)/10000000,r);

18、hold onplot(x,364.1137736*(x.2)/10000000,g);hold onplot(x,320.5908438*(x.2)/10000000,b);hold onplot(x, 249.6419793*(x.2)/10000000,k);hold onplot(x,79.88046316*(x.2)/10000000,r)title(發(fā)動機(jī)（55kw）與變矩器共同輸入特性曲線)xlabel(轉(zhuǎn)速/rpm)ylabel(轉(zhuǎn)矩/nm)legend(發(fā)動機(jī),i=0,i=0.1,i=0.2,i=0.3,i=0.4,i=0.5,i=0.6,i=0.7,i=0.8,i=0.9,

19、i=1.0,location,best)zoom on注：x.txt為發(fā)動機(jī)輸出特性曲線x坐標(biāo)；y.txt為發(fā)動機(jī)輸出特性曲線y坐標(biāo)。二次曲線對應(yīng)的速比i所對應(yīng)的系數(shù)不同。所得交點(diǎn)坐標(biāo)如附表4：（2）發(fā)動機(jī)與變矩器共同工作的輸出特性 基于發(fā)動機(jī)和液力變矩器共同工作的輸入特性和變矩器的原始特性，可研究變矩器和發(fā)動機(jī)共同工作的輸出特性，變矩器渦輪輸出轉(zhuǎn)矩為 m2，則計算公式為：m2k21* m1n2 = i21* n1式中 k21 為變矩器的變矩比，i21 為傳動比，n1 為泵輪轉(zhuǎn)速，n2為渦輪轉(zhuǎn)速。數(shù)據(jù)處理結(jié)果見附表四。根據(jù)所得數(shù)據(jù)得以下曲線。其輸出特性曲線如圖 4-6所示。圖 4-6 發(fā)動機(jī)與變矩器共同工作輸出特性曲線（3）驅(qū)動力和車速計算fk=(m2 imm)/rkf gvk=(n2 rk / im) (1-)m =m1m2m3式中：fk驅(qū)動力vk行駛速度im機(jī)械傳動部分的總傳動比m機(jī)械傳動部分的總效率m1變速箱的傳動效率m2主傳動的傳動效率m3輪邊減速的傳動效率曲線如圖4-7所示：圖4-7 牽引特性曲線4. 牽引功率及牽引效率車輛在水平地段上工作時牽引功率及牽引效率可分別按下兩式計算：nkp = fk vkkp=bmf式中：nkp牽引功率kp牽引效