畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 第四章

南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文PAGE26-第四章工作裝置動(dòng)臂的強(qiáng)度校核裝載機(jī)是一種用途較廣的施工機(jī)械。廣泛應(yīng)用于建筑公路礦山及國(guó)防工程中，對(duì)加快工程速度、保證工程質(zhì)量、降低工程成本具有重要作用。因此，近幾年來(lái)，裝載機(jī)品種和產(chǎn)量都得到了迅猛發(fā)展，已成為了工程機(jī)械的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。而工作裝置是完成鏟、裝、運(yùn)、卸等作業(yè)并帶有液壓缸的空間多桿機(jī)構(gòu)。工作裝置設(shè)計(jì)水平的高低直接影響裝載機(jī)作業(yè)性能的好壞，進(jìn)而影響整機(jī)工作效率。裝載機(jī)提升能力是衡量整機(jī)性能的一個(gè)重要參數(shù)。提升能力不足是指裝載機(jī)不能將額定的載荷舉升到額定高度。提升能力不足將影響整機(jī)性能的發(fā)揮，降低工作效率，因此必須加以改進(jìn)。另外，為了特殊的用途，在原有提升能力基礎(chǔ)上增加提升能力，同樣可采用本文所述的方法。提升能力的判斷就是本章所要講的強(qiáng)度校核計(jì)算。本章以TZ08D裝載機(jī)工作裝置動(dòng)臂為例，采用材料力學(xué)中的梁模型對(duì)動(dòng)臂結(jié)構(gòu)精確求解動(dòng)臂的應(yīng)力，從而驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，減少材料用量，降低產(chǎn)品成本。4.1計(jì)算載荷工況當(dāng)裝載機(jī)處于鏟斗掘起偏載工況時(shí)，鏟斗插入料堆，翻斗油缸工作，動(dòng)臂油缸閉鎖。偏載為集中載荷，作用于距斗刃尖和鏟斗內(nèi)側(cè)壁各100mm處。根據(jù)整機(jī)縱向穩(wěn)定性條件作用于鏟斗上最大的垂直載荷N=GL1/L=105KN式中:G——裝載機(jī)操作重量L1——整機(jī)重心離前橋中心水平距離L——載荷N離前橋中心水平距離以工作裝置為分析對(duì)象,分別取鏟斗、叉子掛接框?yàn)楦綦x體得翻斗油缸的作用力為P=NL3L5L2L式中:L2——搖臂中鉸孔中心線到轉(zhuǎn)斗缸中心線垂直距離L3——搖臂中鉸孔中心線到拉桿中心線垂直距離L4——鏟斗下鉸孔中心線到拉桿中心線垂直距離L5——載荷N到鏟斗下鉸孔中心線垂直距離由前面公式（2-4）（2-5）計(jì)算可得到F1=4.99x104NF2=3.45x104N4.2建立動(dòng)臂強(qiáng)度分析力學(xué)模型（模型的簡(jiǎn)化）圖4-1TZ08D裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)圖4.2.1支座的簡(jiǎn)化在圖4-1中，工作裝置動(dòng)臂前面與叉子掛接框連接，使活動(dòng)端，后面與動(dòng)臂后座連接，是固定端，所以把這端利用固定鉸支座簡(jiǎn)化表示，而另一端是活動(dòng)端。最后得到懸臂梁模型。4.2.2載荷的簡(jiǎn)化在裝載機(jī)工作的時(shí)候，一般工作載荷為均勻載荷，為了方便計(jì)算可以將它簡(jiǎn)化為集中力，作用在鏟斗中部。經(jīng)過(guò)以上簡(jiǎn)化得到工作裝置動(dòng)臂的計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖4-2所示圖4-2工作裝置動(dòng)臂的計(jì)算簡(jiǎn)圖G——?jiǎng)颖劢Y(jié)構(gòu)重力N——外部載荷F——?jiǎng)颖塾透讓?duì)動(dòng)臂所加的力4.3動(dòng)臂的校核4.3.1彎矩的計(jì)算分析裝載機(jī)工作的幾個(gè)工況可以看出，動(dòng)臂在舉升工況的時(shí)候受力最大，容易造成破壞，所以滿足了這一個(gè)工況，其他的工況也就會(huì)滿足強(qiáng)度要求了。下面就只校核工作裝置動(dòng)臂在舉升工況下的強(qiáng)度。如圖4-3所示動(dòng)臂仍然受三個(gè)力分別是載荷的壓力，動(dòng)臂油缸的推力，還有自身的重力，以及支座的作用力（圖中未標(biāo)出）圖4-3舉升工況下工作裝置動(dòng)臂的計(jì)算簡(jiǎn)圖在計(jì)算內(nèi)力的時(shí)候，一般應(yīng)先求出支座的反力。在現(xiàn)在的情況下，由于動(dòng)臂的右端是自由端，無(wú)需確定支反力，就可以直接計(jì)算彎矩。在后梁AC范圍內(nèi)，把坐標(biāo)原點(diǎn)取在A點(diǎn)，并用截面1-1以右的外力來(lái)計(jì)算彎矩，得到M1=N=5=5Nm取B-3這一段為研究對(duì)象，在3-3截面左側(cè)受力分析得到M2=N+GX2=5+17.50.3104=10.25104Nm取A-B段為研究對(duì)象，在2-2截面右側(cè)受力分析得到M3=N+GX2-FX3=15.5104-4.991040.5=10.5104Nm取A端面授力分析得到M4=15.5104Nm-0.7254.99104=12.5104Nm4.3.2彎矩圖的繪制以A點(diǎn)為原點(diǎn)繪制動(dòng)臂的彎矩圖如圖4-4所示圖4-4動(dòng)臂的彎矩圖由圖4-4可知截面A上的彎矩最大Mmax=12.5104Nm4.3.3彎曲應(yīng)力的計(jì)算公式（4-1）W=公式（4-2）根據(jù)圖4-5和公式4-2可以得到W==9.5105mm3圖4-5動(dòng)臂的截面由公式（4-10）計(jì)算可得==132MPa查表可知Q235鋼的許用彎曲應(yīng)力[]=158MPa比較得到<[]因此可以得出結(jié)論，動(dòng)臂滿足強(qiáng)度要求，具有較大的安全儲(chǔ)備。4.4結(jié)論由以上