ZL05微型轮式装载机总体设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 中文摘要 装载机是工程机械的主要机种之一，作业效率高，本次设计的题目是 载机总体及其工作装置设计，此设计的主要内容如下： 装载机总体计算及分析，包括发动机参数选择，整机性能参数确定 ，总体参数评价，装载机铲装阻力的计算，整机的自重及桥荷分配，最大牵引力计算，最大爬坡度计算。 装载机总体中工作装置设计，包括铲斗斗型的选择，铰点位置确定，动臂、摇臂、拉杆长度和截面形状确定，工作装置受力分析及校核强度，各铰销强度校核，拉杆稳定性计算。 液压系统的分析与计算，包括工作液压系统设计参数及压力计算，油缸所需流量 计算，油泵的选择，液压件的选择，转向液压系统的最小转弯半径，转向阻力及工作压力计算。 前后车架的铰接力式及工艺要求。 此外，还在 建立了此装载机工作装置的模型并进行了运动仿真，并且测出了其最大卸载高度和斗尖的位移速度加速度曲线。 关键词 总体设计 工作装置 液压系统 车架 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 外文摘要 of is of of is of is of is as of It of of of of of of of of of a of of of of to of s by of of to of s 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of of a to of a In I up of s on to I to of s 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 第一章 引言 . 1 计任务和基本要求 . 1 要部件结构形式 . 1 要技术参数 . 1 第二章 总体设计 . 3 本结构原理图 . 3 本参数选取与确定 . 3 动机 . 5 压系统 . 5 第三章 工作装置设计 . 7 述 . 7 斗基本参数的确定 . 7 臂设计 . 9 作装置强度计算 . 12 第四章 液压系统设计计算 . 30 向系统分析及计算 . 30 斗、动臂液压缸的选取 . 33 压系统评价 . 40 第五章 车架设计 . 41 车架的设计 . 41 车架设计 . 42 架的连接 . 42 架设计评价 . 42 第六章 工艺分析 . 44 件工艺性 分析 . 44 件机械加工工艺文件 . 44 第七章 工作装置仿真模型在 的建立 . 46 建立六 连杆机构动力学仿真模型 . 46 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 载高度的测量 . 51 连杆装载机铲斗斗尖位移、速度、加速度的测量 . 52 结论 . 56 致谢 . 57 参考文献 . 58 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 引言 计任务和基本要求 为适应工程施工，市政建设及农用水利工地的砂石灰土等各种散装物料的装运需要，提出设计小型轮 式装载机的任务。 基本要求： 以“ 84”轮式装载机的基本系数的要求为设计依据。 整机主要参数达到或超过我国同级别装载机水平。 贯彻“三化”，方便生产，方便用户。 力争降低制造成本。 要部件结构形式 变速箱：小四轮拖拉机变速箱。 驱动桥：后桥驱动，小四轮拖拉机驱动桥。 离合器：小四轮拖拉机主离合器。 制动器：小四轮拖拉机制动器。 工作装置：单板 Z 型反转四连杆机构，单摇臂、卧式动臂油缸。 车架：铰接式车架，全部钢板式焊接。 转向器：摆线转子式全液压转向器。 轮 胎： 16。 要技术参数 型号： 定装载质量 ( 500 额定斗容量 ( 大卸载高度 ( 大于 1900 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 相应卸载距离 ( 大于 800 轴距 ( 1540 轮距 ( 1150 最小离地间隙 ( 245 车速 (h)： 前进： 3=5=退： 起力（ 1100 最大牵引力（ N）： 9000 发动机额定功率 ( 15 机重（ 1800 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第二章 总体设计 本结构原理图 图 2本结构原理图 本参数选取与确定 额定斗容： 据物料比重范围可加大，一般取 额定载重： 500 。 最大卸载高度： 1900高度满足 下车辆满载要求。 卸载距离： 800满足 车要求。 最大卸载角：地面与最高卸载位置均应达到 45，以满足小型装载机的多用途要求。 动臂举开时间：根据 准，参照相近规格样机，考虑 到我国装载机液压系统的压力范围及元件（泵，阀，接头等）的制造质量确定。 动臂举开：不大于 5 秒 动臂下落：不大于 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 卸料时间：不大于 行使速度 因采用小四轮拖拉机的传动系统，所以速度范围相同，即： 车速 (h)： 前进： 3=5=退： 越野性 最小离地间隙： 高，通过性好 最大爬坡度： 22 最小转弯半径： 3200大外形尺寸： 373413502363（为获得较好的通过性及紧凑的结构外形，采用对比、差值方法，选取上述参数） 主要尺寸及重量分布 ）轴距： 1540）轮距： 1150整机静态及动态稳定性计算及通过性来确定上述参数。 ）由结构布置及最小转弯半径来确定前后车架的铰接位置，取中点偏前的方案。 ）整车重量：考虑到发动机功率储备不大，机重取 Q=1800 空载时 前桥：后桥 =35： 65 满载时 前桥：后桥 =60： 40 方向机采用摆线式液压转向器，可靠性好，适应小型装载机使用。 驱动方式：后桥驱动。考虑到直接采用小四轮的传动系，结构简单，降低制造成本，采用单桥驱动。不足之处：影响牵引力的发挥，但对额买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 定载重量为 500 的装载机，发动机仅为 15基本可以满足装载散装物料的要求。 变 速箱：人力换档变速箱。这种变速箱是靠操纵杆件及拨叉夹拨动齿轮，使 不同齿轮啮合，对啮合换挡，换挡时，必须切断动力，并且有冲击。但其结构简单，制造容易，适用于小型机械传 动装载。 动机 型号： ）卧式、单缸、四冲程 ）缸径引程： 100 115）额定转速及功率： 2200r/11）最大扭矩及转速： 450Nm， 1600 1700r/）燃油消耗率： h ）净重： 185 ）冷却及启动方式：冷凝，电启动 压系统 考虑到小型装载机，柴油机功率不大，采用工作装置和转向系统共泵的方案。选用齿轮泵： q=r， 额 =200000P=16多路换向阀 额定压力： P=16定流量： Q=63L/号： 油缸 动臂缸： 50/28E 1101 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 铲斗缸： 63/35E 130r 转向缸： 40/22E 2801 系统压力： P=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第三章 工作装置设计 述 装载机的铲掘和装卸物料作业是通过工作装置的运动实现的，装载机的工作装置是由铲斗、动臂、摇臂、连杆及转斗油缸和动臂油 缸组成。铲斗与动臂及通过连杆或托架与转斗油缸铰接，用以装卸物料；动臂与车架及与动臂油缸铰接，用以升降铲斗。铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵。 斗基本参数的确定 g 的确定 大于装载机每边轮胎宽度 5 10 374 回转半径 R= 2 0011 0 . 5 ( c o s ) s i n 0 . 5 (1 ) 2 1 8 0pg g z k c t 图 3斗基本参数简图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 0=1346 g= z = k = b= 1=10 0=52 则 15底长度 60斗壁长度 板高度 0斗圆弧半径 90斗与动臂铰销距斗 底高度 0斗侧壁切削刃相对斗底的倾角 0： 0=60 切削刃的切削尖角 0： 0=30 斗斗容的计算 图 3容计算图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 几何斗容 对于有挡板的铲斗： 23中 346 a=30 b=595=S 梯形 S 弧 P =3 额定斗容 2826b（ a c） =11 =与假设的参数基本一致，所选参数 正确，无须改动。 臂设计 臂长度和形状的确定 由已知条件： 90032 =45 300 作图如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 图 3臂计算图 动臂长度 220 m a x 0m i n c o s ( ) s i n ( ) H R 式中 3210900300l= 22 8 3 2 6 1 5 c o s 8 1 0 1 9 0 0 1 3 0 0 6 1 5 s i n 5 5 5 5 =1690与优化设计所得 1640 相差不多。 动臂的形状与结构采用曲线型，断面结构型式为单板式，结构简单，工艺性好，但其强度和刚度低。 杆机构设计 设计要求：从保证理想的完成铲掘、运输及卸载作业要求出发，对连杆的设计提出下列要求： 动臂从最低到最大卸载高度的提升过程中，保证满载时铲斗中的物料不撒落，铲斗后倾角的变化尽量小（不超过 15），铲斗在地面时后倾角取 1=42 46，最大卸载高度通常取 =47 61 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 在动臂提升高度范围内的任一位置，铲斗的卸载角 45，以保证能卸净物料。 作业时与其它构件无运动干涉。 使驾驶员工作方便安全，视野宽阔。 为保证连杆机构具有较高的力传递效率，在设计连杆机构的构件尺寸时，应尽可能使主动杆件与被动杆件所确定的传动角在不超过 90的情况下尽量取大一些。 图 3转式连杆机构工作装置 连杆尺寸铰点位置的确定 连杆与铲斗铰点 C 的位置影响连杆的受力和转斗油缸的行程。通常 铲 斗回转半径之间的夹角 =92 a=30臂和连杆 传递较大的插入和转斗阻力，弯曲摇臂的夹角一般不大于 30，摇臂与动臂的的铰点 E 布置在动臂两铰点连线 部 m 处，设计时取 m=（ lD e=（ c=（ 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 由此确定连杆 长度 b，转斗油缸与车架铰接点的位置 G 及行程，则 80 548 464 m=318 e=352 b=570 作装置强度计算 作装置强度计算位置的确定 分析装载机铲掘运输，提升及卸载等作业过程，发现装载机在水平面上铲掘物料时，工作装置受力最大。 作装置典型工况的选择及外载荷的确定 装载机沿水平面运动，工作装置油缸闭锁，铲斗插入料堆，此时认为物料对铲斗的阻力水平作用在切削刃上。 铲斗水平插入料堆足够深度后，装载机停止运动，向后转斗或者提升动臂，此时认为铲掘阻力垂直作用在切削刃上。 装载机在水平面上匀速运动，铲斗水平 插入料堆一定深度后，边插入边转斗或者边插入边提升动臂，此时认为物料对铲斗的水平阻力和垂直阻力同时作用在切削刃上。 水平插入力 大牵引力 =9000=5400N 掘起力 820N 力分析和强度计算 铲斗受力分析 取铲斗为分离体，受力如图所示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 3斗受力图 已知数据列表如下（单位 ） 表 3知数据 2 h1 c z 60 215 70 270 7 5400 8820 450 由0，得 h+L+Lh=0 1h （ h + L + L ） = 1270（ 5400 20+8820 660+450 215） =cx=cP c=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 cz=cP c= z =0，得 G 2Bz 2（G =12（ 8820 450 2840） =6430N 由 x =0，得 2x=0 2（x） =12（ 5400 23140） =14270N 22B = 226 4 3 0 1 4 2 7 0 =15652N B= 1 = 1 14270计算结果列表如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 表 3点 X z P B 14270N 6430N 15652N 7 C 23140N 2840N 23320N 拉杆受力分析 拉杆为二力构件，两端受等值拉力 C=23320N D= =7 摇臂受力分析 取摇臂为分离体时，受力如图所示： 图 3臂受力图 已 知数据列表如下：单位（ N） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 表 31 L2 h1 D F 55 180 270 270 7 17 23320 由0，得 2 c o s s i ）1 c o s s i ） =0 122c o s s i nc o s s i h L 2 7 0 c o s 2 5 5 s i 0 c o s 1 8 0 s i 1 7 23320 =22437N P =22437 =z=FP =22437 =6560N x=23140N z=2840N 由 x =0，得 x x23140 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 = z =0，得 z z840 6560 =9400N 2 2z = 224 4 5 9 6 . 6 9 4 0 0 = 1 = 1 4 4 5 9 6 5 7 6 12 计算结果列表如下（单位 N）： 表 3点 x z P D 23140 2840 23320 E 400 2 F 560 22437 17 动臂的受力分析 取动臂为分离体，其受力如图所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 图 3臂受力图 由0，得 32 co s ）1 121332 c o s s i h x z = 1 4 2 7 0 1 2 3 0 6 4 3 0 1 0 3 8 4 4 5 9 6 . 6 7 1 4 9 4 0 0 8 6 47 1 4 c o s 6 0 3 s i 2 0 = 所设方向相反 P =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 P = x =0， 得 xx=0 xx=14270 =18438N 由 z =0，得 zz=0 zz=6430 9400 P= 2 2z = 221 8 4 3 8 9 1 9 8 . 3 = 1 = 1 18438co 6 0 5 动臂受力列表如下（单位 N，）： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 表 3点 x z P B 14270 6430 15652 7 E 400 2 H 0 A 18438 臂强度计算 图 3臂计算图 内力计算 根据上图，计算各段内力：轴力 N，剪力 Q 和弯矩 M 0 1 段 N=Bx z 14270 6430 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 = 8001N Q=Bx z 13452N 0M=0 11522 = 1 2 段 N=Bx z 14270 6430 = 8850N Q=Bx z 14270 6430 = 55.5 kN 257 14270 57 6430 2 3 段 N=（x） （z） =（ 14270 （ 6430 =21715N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 Q=（x） （z） =28926N 2 3 4 段 N=Ax z =（z） =（ 18438 =119542N 3 6568 1824kN 3541kN 内力 N、 Q、 M 如下图所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 图 3臂 N 图 图 3臂 Q 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 图 3臂 M 图 应力计算 校核动臂 面的强度，其截面位置和截面形状由图绘出： 图 3臂截面计算图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 截面面积 F F=b h=面抗弯模量 = 2654h 拉应力 n= =M最大应力 n最大剪应力 n=n=材料 16 s=32340N/s=17787 N/分析 计算结果表明 面最危险，其最大安全系数为 足设计要求。 臂强度计算 摇臂简化为梁， 其所受内力 如图所示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 图 3臂 N、 Q、 M 图 内力计算 D E 段 N=DP 23320 = =DP 3320 =20960N P =20960 m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 E F 段 N=FP 2437 =FP 22437 = 图所示给出摇臂 I I 和 面位置及截面尺寸，截面弯矩已在 M 图中标出。 图 3臂的截面位置尺寸图 截面面积 F F=2（ 80 10 90 8） =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 28 截面抗弯模量 =（ 2 80 10 912 112 16 903） 155 =应力 F= =M最大应力 n最大剪应力 n=n=材料 s=30380N/s=16709 N/ 3面 内力 几何量 应力（ kN/ bsN（ Q（ M(kN m) F(（ n 1 8 2 杆稳定与强度计算 稳 定计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 29 材料 20钢 外径 D=40径 d=20度 L=570面积 F= 224 =性矩 J= 4464 =性半径 i= 杆柔度系数 = 1 51 对于 20钢的柔度2=60， 1=90，由于 =512，故为短杆，不存在失稳问题。 强度计 算 20钢的ss=31200N/应力 = =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 30 第四章 液压系统设计计算 工作原理图： 图 4压系统工作原理图 载机液压系统由转向系统和工作装置系统构成，系统结构简单、合理。 向系统分析及计算 向系统分析 载机采用组合式（单泵）液压转向系统，优点在于可获得接近最完善的转向性能并同时满足工作装置的需要，因为小型装载机受总体布置的限制，不可能安装多个泵，又由于后车架上受到总体布置的限制，分流阀安装在前车架上，这样比安装在后车架上还可节约输油管。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 31 压转向系统方案的 确定 液压转向对提高工程机械生产率和改进操作性能都是重要的，并且具有重量轻，结构紧凑，对地面冲击起缓冲作用，迅速，启动平稳等优点。 决定选型的主要因素有：转向方式。可利用流量转向元件的空间。流量和转向力矩的要求等。轮式工程机械液压转向系统的结构种类很多，大致可分为：液压机械转向系统，全液压转向。 载机采用了全液压转向系统，特点在于：采用了直接与方向盘转向轴装在一起的计量马达。 载机采用单缸转向，计算时均以后桥不动，前桥绕固定轴转动。 转向阻力矩计算 参数： 整机质量： 1800载荷分布： 空载： 前桥 720满载： 前桥 1380轮距 L： 1150轮轮轴到车架铰接距离 ： =600胎与路面之间的综合阻力系数： f=向阻力矩： M阻=f G 2 24L =1000 2 241 0 103N m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 32 转向阻力矩转向力矩 转向油缸所需提供的最大推力 m=F 力臂长度 通过作图法得出 以 =103 实际转向油缸的行程 l = 195转向油缸的选取 初选系统压力 =大径 D D= 24式中： F 液压缸必须能提供的推力 P 液压转向系统压力 D 液压缸内径 D=45 = =22据 D， 行程，系统压力选取转向油缸 40 22E 2801 转向器的选择 ）全偏转角所需流量（按大腔工作计算） Q= 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 33 液压缸容量 V= 24 = 233 . 1 4 1954 0 . 0 4 5 1 0 = 0 m 则 Q=410 3 考虑缸、阀泄漏，取容积效率= 410 3 ） 液压转向器排量 = n=3 q= 0 0 3 取 q=100 3 选取转向 器 100 转向系统压力 力臂 r=125向阻力矩 大腔压力 =21 2 3 6 . 40