(2021年整理)轮式装载机的工作装置设计及动态仿真

第页第页第页第页第页第页（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真的全部内容。（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真编辑整理：张嬗雒老师尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布到文库,发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是我们任然希望（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真这篇文档能够给您的工作和学习带来便利。同时我们也真诚的希望收到您的建议和反馈到下面的留言区,这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请下载收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步,以下为＜（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真＞这篇文档的全部内容。（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真第页第页第页第页第1章ZL50轮式装载机的工作装置设计1。1ZL50轮式装载机的工作装置设计要求1。1。1概述装载机工作装置主要由铲斗和支持铲斗进行装在作业的连杆系统组成，依靠这套装置装载机可以对汽车，火车进行散料装载作业，也可以对散料进行短途运输作业，还可以进行平地修路等作业。把铲斗更换成专门的装置，还可以进行其他装载作业。装载机工作装置的结构和性能直接影响整机的工作尺寸和参数,因此，工作装置的合理性直接影响装载机的生产效率、工作负荷、动力与运动特性，不同工况下的作业效果、工作循环时间、外形尺寸和发动机功率等.轮式装载机工作装置有多种形式，根据杆数和运动特征可分为正转四杆、正转五杆、正转六杆、反转六杆、正转八杆等。本次设计研究的是反转六连杆机构,这种机构形式简单、尺寸紧凑。当铲斗铲掘物料时由于是反转机构，转斗油缸大腔进油工作，可以获得较大的铲掘力。也就是说，铲起同样重量的物料，转斗油缸的尺寸可以设计得较小。而且转斗油缸后置，使司机有较好的视野。反转六连杆机构尤其多用于中小型装载机工作装置，我国生产的ZL系列轮式装载机工作装置多采用这种形式。轮式装载机的工作装置由铲斗、连杆（或托架）、摇臂、动臂、转斗油缸、动臂（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真油缸组成。这个机构实质是两个四杆机构.图1-2轮式装载机的工作装置1.1.2轮式装载机工作过程轮式装载机是一种铲、装、运、卸一体化的自行式设备，它的工作过程由六种工况组成。错误!插入工况动臂下放，铲斗放置于地面，斗尖触地，斗底板与地面呈3°~5°倾角，开动装载机，铲斗借助机器的牵引力插入料堆。O,2铲装工况铲斗插入料堆后，转动铲斗铲取物料，待铲斗翻至近似水平为止。错误!重载运输工况铲斗铲装满物料后举升动臂,将铲斗举升至运输位置（即铲斗斗底离地高度不小于机器的最小允许离地间隙），然后驱动机器驶向卸载点。错误!举升工况保持转斗缸长度不变,操作举升油缸，将动臂升至上限位置，准备卸载.O,5卸载工况在卸载点，在举升工况下操作转斗缸翻转铲斗,向溜井仓或运输车辆中卸载，铲斗物料卸净后下放动臂,使铲斗恢复至运输位置。错误!空载运输工况卸载结束后,装载机再由卸载点空载返回装载点。1。1。3轮式装载机工作装置设计要求根据轮式装载机的作业特点，其工作装置的设计应满足以下要求。1.基本要求所设计的装载机应具有较强的作业能力，铲斗插入料堆的阻力要小，在料堆中铲掘的能力大、能耗小。工作机构的各杆件受力状态良好，强度寿命合理。结构和工作尺寸适应生产条件需要，效率高。结构简单紧凑，制造及维修容易,操作使用方便.特殊要求（1）由于铲斗宽度和容积都较大,所以铲装阻力大，装载系数小.因此设计铲斗宽度为2990mm，铲斗容量为3m，以减小工作阻力，达到装满卸净、运输平稳。（2）铲斗由运输工况被举升到最高卸载位置的过程中,为避免铲斗中物料撒出，要求铲斗作“平移运动”。从不易撒料这一目的出发,绝对平动并无必要，只要把铲斗举升时的倾角变化限制在一定许可范围之内即可,设计时一般控制在10°以内为好。（3）保证必要的卸载角、卸载高度和卸载距离.轮式装载机要求铲斗在从运输工况至最高位置之间的任一高度都能卸载干净，为此，铲斗各瞬时的卸载a（铲斗斗底对地面的前倾角）均需不小于45°。根据设计任务书中的规定，铲斗在最高位置卸载时，最大卸载高度为3050mm,卸载距离为1200m.（4）铲斗能自动放平。铲斗在最高位置卸载后，闭锁转斗油缸，下放动臂,铲斗能自动变成插入工矿（开始插入状态）的功能成为“铲斗自动放平”。（5）轮式装载机的工作机构属于连杆机构，设计中要注意防止各个工况出现构件相互干扰、“死点”、“自锁”和“机构撕裂"等现象；各处传动角不得小于10°；在综合满足工作性能的前提下，尽可能增大机构的倍力系数.（6）应尽量减少工作机构的前悬（即工作机构重心至整机重心的距离）、长度和高度，以提高装载机在各种工况下的稳定性和司机的视野。(完整版)轮式装载机的工作装置设计及动态仿真(完整版)轮式装载机的工作装置设计及动态仿真(完整版)轮式装载机的工作装置设计及动态仿真(完整版)轮式装载机的工作装置设计及动态仿真第页第页第页第页1。2铲斗的结构设计和尺寸设计1.2.1铲斗的设计要求铲斗是装载机工作装置的执行构件.铲斗直接与物料接触，是装、运、卸的工具，工作时,它被推压插入料堆铲取物料,工作条件恶劣，是承受很大的冲击力和剧烈的磨损,因此铲斗的设计质量对装载机的作业能力有较大影响。为了保证铲斗的设计质量，首先应当合理地确定铲斗的结构及几何形状，以降低铲斗插入物料的阻力.其次要保证铲斗具有足够的强度、刚度、耐磨性，使其具有合理的寿命。、1.2。2铲斗的基本结构形式轮式装载机的铲斗断面形状一般为“U”形，用钢板焊接而成，常见的铲斗结构如图1-3所示.(a)直线形斗刃铲斗(b)V(a)直线形斗刃铲斗(b)V形斗刃铲斗(c)直线形带齿铲斗图1—3常见的铲斗结构(d)弧形带齿铲斗铲斗由斗底、侧壁、斗刃及后壁等部分组成。如图1-4所示。后斗蹙斗底防护支脚侧切削刃图后斗蹙斗底防护支脚侧切削刃图1—4轮式装载机铲斗结构斗体的形状铲斗的斗体基本可分成“浅底”和“深底”两种类型。在斗容量相同情况下，前者开口尺寸较大,斗底深度较小,即斗前壁较短，而后者则正好相反。浅底铲斗插入料堆的深度小，相应的插入阻力也小，容易装满，但运输行驶时容易撒料;由于前悬增大,影响车辆行驶平稳性。而深底铲斗则恰恰相反.根据设计要求，此装载机工作装置主要进行定点或短距离装载，所以选用浅底铲斗。斗体采用低碳、耐磨、高强度钢板焊接制成。切削刃的形状根据装载物料的不同，切削刃有直线型［见图1—3(a)］和非直线型［见图1-3(b)、1—3(d)］。前者形式简单，有利于铲平地面，但铲装阻力大•后者有V形和弧形等，插入阻力较小，容易插入物料，并有利于减少偏载插入，但铲装系数小。根据设计任务书要求，此工作装置需进行铲平工作，且工作条件相对良好，所以选用直线型切削刃。斗刃材质采用既耐磨又耐冲击的中锰合金钢材料．侧削刃和加强角板都用高强度耐磨钢材料制成。斗齿铲斗斗刃上可以有斗齿．也可以没有斗齿，若斗刃上装有斗齿时，斗齿将先于第页第页第页第页（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真切削刃插人料堆,由于它比压大（单位长度插入力大），所以比带齿的切削刃易于插入料堆，插人阻力能减小20%左右，特别是对料堆比较密实、大块较多的情况,效果尤为显著。斗齿结构分整体式和分体式两种,此铲斗的斗齿工作条件相对良好,磨损较轻，所以采用用高锰钢制成的整体式,直接焊接固定在铲斗斗刃上.斗齿的形状和间距对切削阻力是有影响的.一般中型装载机铲斗的斗齿间距为250至300毫米之间。（4）铲斗侧刃因为侧刃参与插入工作，为减小插入阻力，侧壁前刃应与应与斗前壁成锐角，弧线或折线侧刃铲斗的插入阻力比直线侧刃要小。为了不使斗容减小太多，将侧壁刃口设计成折线.（5）斗底斗前壁与与斗后壁用圆弧连接,构成弧形斗底。为了使物料在斗中有很好的流动性，斗底圆弧半径不宜太小，前后壁夹角（铲斗开口角或张开角）不应小于物料与钢板的摩擦角的2倍，以免卡住大块物料。1.2。3铲斗的分类铲斗按卸载方式一般可分为整体前卸式、侧卸式、推卸式和底卸式等数种。（1）整体前卸式铲斗图1-5所示的就是整体前卸式。它的突出优点就是结构简单，工作可靠，有效装载容积大，，但需要较大的卸载角才能将物料卸净.(完整版)轮式装载机的工作装置设计及动态仿真(完整版)轮式装载机的工作装置设计及动态仿真(完整版)轮式装载机的工作装置设计及动态仿真(完整版)轮式装载机的工作装置设计及动态仿真第页第页第页第页图1-5整体前卸式铲斗卸载工况1—举升油缸；2-铲斗；3—转斗油缸；4—动臂侧卸式铲斗侧卸式铲斗如整体式一样，可以往机器前方卸料.当如果需要往机器一侧卸料时，可以拔去一个侧销，通过转斗油缸动作来卸料。这种铲斗因为没有侧板，插入阻力小，装载效率高，特别是在装载机用于填沟或在狭窄场地往侧旁的运输设备进行装载作业时,其优点就更加显著了。推卸式铲斗推卸式铲斗可以用来弥补整体式铲斗卸载高度的不足，在装载机其他尺寸参数相同的时候，能够显著地提高卸载高度和增加卸载距离。同整体前卸式铲斗相比，推卸式铲斗的结构复杂一些，且需另用动力推卸。底卸式铲斗底卸式铲斗是用动力打开斗底卸载，同推卸式铲斗一样可以提高卸载高度，但结构也比较复杂.综上所得，根据本次设计任务的要求,装载机工作装置要求结构简单，并且考虑到产品成本与经济实用性。因此，我采用了整体前卸式铲斗。1.2.4铲斗的设计1.铲斗的断面形状和基本参数的确定(1)铲斗的断面形状铲斗的断面形状由铲斗圆弧半径r、底壁长1、后壁高h和张开角Y四个参数确定,圆弧半径r越大，物料进入铲斗的流动性越好,有利于减少物料进入斗内的阻力,卸料时干净而且快捷。但r过大，斗的开口较大时,不易装满,而且铲斗外形较高，将影响驾驶员观察铲斗斗刃的工作情况。后壁h是指铲斗上缘至圆弧与后壁切点间的距离.底壁长丨是指斗底壁的直线段长度.丨长则铲斗铲入料堆深度大，斗易装满.但掘起力将由于力臂的增加而减小，插入的阻力也将随铲斗铲入料堆的深度而急剧增加.1长亦会减小卸载高度。I短则掘起力大，且由于卸料时铲斗刃口降落的高度小,还可减小动臂举升高度，缩短作业时问，但这会减小斗容.根据任务书要求以及老师建议，可选择大些.铲斗张开角Y为铲斗后壁与底壁间的夹角，一般取45。〜52。•适当减小张开角并使斗底壁对地面有一定斜度，可减小插入料堆时的阻力，提高铲斗的装满程度铲斗的宽度应大于装载机两前轮外侧间的宽度，每侧要宽出50〜lOOmm。如铲斗第页第页第页第页（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真宽度小于两轮外侧间的宽度，则铲斗铲取物料后所形成的料堆阶梯会损伤轮胎侧壁,并增加行驶时轮胎的阻力。（2）铲斗基本参数的确定设计时，把铲斗的回转半径R（即铲斗与动臂铰接点至切削刃之间的距离）作为基本参数，铲斗的其他参数则作为R的函数.R是铲斗的回转半径（见图1-7），它的大小不仅直接影响铲斗底壁的长度，而且还直接影响转斗时掘起力及斗容的大小，所以它是一个与整机总体有关的参数。铲斗的回转半径尺寸可按下式计算。图1-7图1-7铲斗参考尺寸(1-1)(1-1)ED{0,5Ag(A.z-3-a^coeyljs：tn.Y—[cot^~0.51T(_1式中Vr一铲斗的额定容量，m；；—铲斗的内侧宽度，m；入g—铲斗的斗底长度系数，入g=1.40〜1。53；入z—后壁的长度系数，入z=1°1〜1.2；入k—挡板的高度系数，入k=0.120。14；Xr—圆弧的半径系数，入r=；=0.35〜0.4；(完整版)轮式装载机的工作装置设计及动态仿真Y—张开角，为45。〜52°；Y1-挡板与后壁间的夹角，选择Y1时应使侧壁切削刃与挡板的夹角为90°。

在设计当中，铲斗的额定容量由设计任务书给出Vr=3m。铲斗的内侧宽度L：匸b+"：“+(0.10.2)—2a(m)(1-2)式中b-装载机轮距，m；卜一轮胎宽度，m;a-铲斗侧壁切削刃厚度，m。查阅资料，徐工ZL50轮式装载机图册，得b=2.24m，卜=0.5969m，a=0.025m,关于(0.1〜0.2),取0O15m.计算得Bo=2.937m0设计参数的选择，借助经验获取，入g=1.5,入z=1o15,入k=0o13,入r=0.4,Y=48°，Y1=13°。通过上述参数的选择，带入(1-1)式中，得到R=1.339mo铲斗截面各边尺寸计算TOC\o"1-5"\h\z斗底长度：Lg二R入g=1.339X1。5=2.001m,(1-3)斗后壁长度：Lz二R入z=1.339X1.15=1。540m,(1-4)挡板高度：Lk二R入k=1。339X0.13=0.201m,(1—5)斗底圆弧半径：r二R入r=1。339X0.4=0o536m,(1-6)2。铲斗容量计算与误差判断铲斗容量是装载机的总体参数之一,铲斗的斗容量已经系列化，其计算也以标准化。铲斗容量计算设计铲斗的额定容量：（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真(完整版)轮式装载机的工作装置设计及动态仿真(完整版)轮式装载机的工作装置设计及动态仿真第页第页第页第页第页第页V=SB--a2b+0-(a+c)(m)(4—7)r0386式中S—铲斗平装容量横截面，需；a-挡板高度，m；b-铲斗开口长,m；c—堆积高度，m.错误!铲斗平装容量横截面S的计算：如图1-8所示，铲斗平装容量横截面积S由5块基本几何图形组成.图1—8铲斗截面计算计算式为S图1—8铲斗截面计算计算式为S=S+S+S+S+S123451-8)式中式中S厂扇形AGFO的面积，m2;直角三角形△GFN，m2；直角三角形△GAC,m2；S-三角形厶CGN,m2;4S—直角三角形△CND，m2.5由图4—8知：

综上所得：S=o。综上所得：S=o。873m2S=「L：二：=0.105m4错误!铲斗开口长b和堆积高度C的计算铲斗开口长b的计算:CN=1.372b=vrCN3+N03=+Lx24-Lk2-2LzLgeosy耐堆积高度C的计算：图1-9是额定容量铲斗的横截面积，其中挡板DN高为a，CD是铲斗开口长b，IH是斗尖至铲斗侧壁的高度c。根据美国汽车工程师手册规定IH垂直于CD,且IK二CK/2二b/4。按照通常的设计要求，挡板DN应垂直于斗侧壁CN,所以△CKH^^CNDo则1ba1ba—b+:=c=|K+KH=0。448m第页第页第页第页（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真图1-9额定容量铲斗的横截面铲斗容量计算代入（1—7）式中，得3.025m.（1）铲斗的容量误差判断呂膜LVr-Vh<^式中'■■-I「茁，”带：£-设计中给定的允许斗容量误差•抿据设计要求为于贝IJ,-I,:-'■■■■'■■所以所设计的铲斗容量符合设计要求。3。铲斗上下铰接点位置的确定铲斗的下铰接点即与动臂的连接铰接点.当铲斗在铲掘位置时，应尽量使该点靠近切削刃与地面。下铰接点靠近铲斗切削刃，则转斗时力臂小，有利于增加作用在斗刃上的掘起力。下铰接点靠近地面,可减少在作业时的铲入阻力。下铰接点距斗底高度h二（0。06〜0.12）R,取h=0.121m。铲斗的上铰接点即铲斗与拉杆或连杆的连接铰点。上铰接点与下铰接点的距离（称斗铰连线）不宜过大，否则将增加铲斗连杆机构的尺寸,给结构布置带来一定困难.1。3工作装置连杆系统设计1。3。1工作装置连杆机构的类型综合国内外轮式装载机的工作装置形式,主要有7种类型的连杆机构。按工作机构的构件数不同,可分为三杆，四杆，五杆，六杆和八杆连杆机构。按输入杆和输出杆的转向是否相同又分为正转和反转连杆机构。（1）正转八杆机构正转八杆机构如图1—10,此机构在转斗油缸大腔进油时转斗铲取,所以掘起力（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真较大；各构件尺寸配置合理时，铲斗具有较好的举升平动性能；连杆系统传动比较大，铲斗能获得较大的卸载角和卸载速度,因此卸载干净，速度快；正转八杆机构的主要缺点是机构复杂，不易实现铲斗自动放平。图1-10正转八杆机构（2）转斗油缸前置式正转六杆机构转斗油缸前置式正转六杆机构见图1-11.其优点是转斗缸直接与摇臂相连接,该工作机构由两个平行四杆机构组成，铲斗平移性较好。结构简单,司机视野较好。缺点是转斗时油缸小腔进油，铲掘力相对较小；连杆机构传力比小,使得转斗缸活塞行程较大，转斗缸加长；由于转斗缸前置，使得工作装置的整体重心外移，增大了工作装置的前悬量，影响整机的稳定性和行驶时的平稳性；铲斗不易实现自动放平。图1—11转斗油缸前置式正转六杆机构（3）转斗油缸后置式正转六杆机构转斗油缸后置式正转六杆机构见图1-12.此种机构与转斗缸前置式相比，机构前悬较小，传动比较大,活塞行程较短；有可能将动臂、转斗缸、摇臂和连杆机构的中（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真心线设计在同一平面内,从而简化了结构,改善了动臂和铰销的受力状态。缺点是转斗缸与车架的铰接点位置较高，影响了司机的视野；转斗时油缸小腔进油,掘起力相对较小.图1—12转斗油缸后置式正转六杆机构（4）转斗油缸后置式反转六杆机构转斗油缸后置式反转六杆机构见图1-13.这种机构有如下优点:转斗油缸大腔进油时转斗，并且连杆系统的倍力系数能设计成较大值,所以获得较大的掘起力;恰当地选择各构件尺寸，不仅能得到良好的铲斗平动性能，而且可以实现铲斗的自动放平;结构紧凑，前悬小，司机视野好。缺点是摇臂和连杆布置在铲斗与前桥之间的狭窄空间,容易发生构件相互干涉。图1-13转斗油缸后置式反转六杆机构（5）正转四杆机构正转四杆机构见图1—14。该机构结构最为简单，易于设计成铲斗举升平动;前悬较小。缺点是铲掘转斗时油缸小腔作用，输出力较小;连杆机构的传力比难以设计成较大值，所以铲掘力相对较小；转斗缸行程较大，油缸结构较长；铲斗卸载时活塞杆易与铲斗底部相碰,减小了卸载角；机构不易实现铲斗自动放平。（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真第页第页第页第页图1-15正转四杆机构（6）正转五杆机构正转五杆机构见图1-16。为克服正转四杆机构卸载时活塞杆易于斗底相碰的缺点，在活塞杆与铲斗之间增加一根短连杆，从而使正转四杆机构变成正转五杆机构其缺点正如正转四杆机构。图1-16正转五杆机构（7）动臂可伸缩式三杆机构这种机构的插入工况是靠动笔伸出实现的，它解决了靠机器行走插入易使轮胎磨损严重的问题；卸载时可伸出动臂，以获得较大的卸载高度和卸载距离；而运输工况可缩回动臂，以减小前悬。缺点是既不能实现铲斗平动,又不能实现铲斗自动放平，结构也比较复杂。综上分析,反转六杆工作机构优点较多，能比较理想的满足铲、装、卸作业要求，所以它得到了广泛运用。所以如前所述，在本次设计中，也将采用反转六连杆机构.1.3.2工作装置动臂结构及举升油缸布置动臂按纵向中心线形状可简单的分为曲线形与直线型两种.动臂断面形状可分为单板型、双板型、工字型和箱型数种。板型动臂比较简单，一般用在中小型装载机上.因此，在本次设计中根据设计要求将采用曲线型，动臂断面为单板型。动臂油缸的位置一般有两种方式。图1-17所示为举升油缸立式布置；另一种布置方式为举升油缸卧式布置，即当铲斗处于装载位置时，举升油缸接近水平,如图1-18所示。最近生产的装载机多用后一种布置方式,它是机构优化设计的结果。图1-17图1-17立式布置1-动臂2—举升油缸图1—18卧式布置1-动臂2—举升油缸1.3。3机构分析轮式装载机工作装置连杆机构的设计任务是确定各连杆的尺寸和相互的位置关系，以满足设计任务中的规定的使用性能及经济技术指标。由于连杆机构尺寸以及销轴位置的相互影响,连杆机构可变性很大，同时又要受结构限制，可变参数很多，第页第页第页第页（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真因而无法单纯采用理论计算的方法来确定，目前大多数采用图解法并配合统计或类比法加以确定。反转六杆机构如图1-19所示。它由转斗机构和动臂举升机构两个部分组成。插入工况II铲装工况III最咼位置工况（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真IV高位卸载工况图1-19反转六杆机构简图转斗机构由转斗油缸CD、摇臂CBE、连杆EF、铲斗GF、动臂GBA和机架AD六个构件组成。实际上，它是由两个反转四杆机构组成-GFEB和BCDA串联而成。当举升动臂时，若假定动臂为固定杆，则可以把机架AD视为输入杆，把铲斗GF看成输出杆，由于AD与GF转向相反，所以把此机构称作反转六杆机构。举升油缸主要由动臂举升油缸HM和动臂GBA构成。若把油缸分解成两个活动构件和一个移动副，则反转六杆机构放入活动构件数为n=8,运动低副数」■应用计算机构自由度公式F=3n—2「，可得其自由度为2。因为油缸均为运动件,所以整个机构有确定的运动。当举升油缸闭锁时，启动转斗油缸，铲斗将绕G点做定轴运动；当转斗油缸闭锁，举升油缸动作时，铲斗将做复合运动，即一边随动臂对A进行牵引运动，同时有相对动臂绕G点作相对运动。1。3。4图解法设计尺寸参数图解法是在初步确定了最大卸载高度、最小卸载距离、卸载角、轮胎尺寸和铲斗几何尺寸等整机主要参数后进行的，通过在坐标图上确定工况II时工作机构的9个铰接点的位置来实现.（1）动臂与铲斗、摇臂、机架的三个铰接点G、B、A的确定1）确定坐标系，画铲斗图如图1—20所示，选取直角坐标系xOy,并选定长度比例尺I把已设计好的铲斗横截面图画在坐标系里，斗尖对准坐标原点0,斗前壁与x轴呈5°前倾角。此为铲斗插入料堆时的位置，即工况丨.（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真第页第页第页第页图1—20动臂上三铰接点的设计2）确定动臂与铲斗的铰接点G由于G点的x坐标值越小，转斗崛起力就越大，所以G点靠近0点是有利的，但它受斗底和最小离地高度的限制，不能随意减小;而G点的y坐标值增大时，铲斗在料堆中的铲取面积增大，装的物料多，但缩小了G点与连杆铲斗铰接点F的距离，使崛起力下降。综合考虑各种因素的影响，设计时，一般根据坐标图上工况I时的铲斗实际情

况，在保证G点y轴的坐标值*=250〜350mm和x轴坐标值尽可能小的而且不与斗底G干涉的前提下，我取G点的坐标为（1300,250）。3）确定动臂与机架的铰接点A错误以G点为圆心，使铲斗顺时针转动，至铲斗斗口"与x轴平行为止，即工况第页第页第页第页（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真错误!把已选定的轮胎外廓画在坐标图上。应使轮胎前缘与工况II时的铲斗后壁的（1-X）(4-9)间隙尽量小些。轮胎中心Z（1-X）(4-9)y=RZk式中一Z点的y坐标值,mm；…-轮辋直径，mm；號一轮胎宽度，mm；H/L—轮胎断面高度与宽度之比;一轮胎变形系数.查文献得,=635mm,息=597mm,H/・=1,=0.1.代入上式解得：■=855mm.错误!根据给定的最大卸载高度h=3050mm,最小卸载距离1=1200mm,以及卸载角:=50°，画出铲斗在最高位置卸载时的位置图，即工况IV,令此时斗尖为匕G点位置为；。错误!以;为圆心，顺时针旋转铲斗，使铲斗口与x轴平行，即得到铲斗最高位置图，即工况III。错误!连接G并作垂直平分线。因为G和:点同在以A点为圆心，动臂AG长为半径的圆弧上，所以A点必在的垂直平分线上。A点在垂直平分线的位置应尽量低些,一般取在前轮右上方,与前轴心水平距离为轴距的1/3〜1/2处。因此，我取A点坐标为（3900,2097）。4）确定动臂与摇臂的铰接点BB点的位置是一个十分关键的参数，它对连杆机构的传动比、倍力系数、连杆机构的布置以及转斗油缸的长度都有很大影响。根据分析与经验,一般取B点在AG连线的上方,过A点的水平线下方，并在AG的垂直平分线上，并在AG的垂直平分线

（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真上左侧靠近工况II时的铲斗处。相对于前轮胎，B点在其外廓的左上部。通过作图，设计出B点坐标为（2065，1696）。（2）连杆与铲斗和摇臂的两个铰接点F、E的确定因为G、B两点已被确定，所以在确定F点和E点实际上是为了最终确定与铲斗相连的四杆机构GFEB的尺寸，如图4-21所示。图4-21连杆、摇臂、转斗油缸尺寸设计确定F、E两点时，既要考虑对机构的要求，又要注意动力学的要求，同时，还要防止前述各种机构被破坏的现象。1）按双摇杆条件设计四杆机构令GF为最短杆，BG杆为最长杆，即必有GF+BG>FE+BE（4—10）如图4-21所示，若令,GF二a，FE=b，BE=c，BG=d，并将式（4-10）不等号两边同时除以d，经整理上式得下式，即4-11)bca4-11)+-<1ddd其中d值由BG确定，即d=1636mm。（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真初步设计时,（4—11）式中各值可按式（4—12）中选取.K=0.950〜0.995a=（0.3〜0。5）d（4-12）c=（0.4〜0.8）d所以得K=0。970,a=654mm,c=982mm,b=1200mm.2）确定E点和F点的位置这两点位置的确定要综合考虑如下四点要求：OE点不可与前桥相碰，并且有足够的最小离地高度；②插入工况时，使EF杆尽量与GF杆垂直，这样可获得较大的传动比角和倍力系数;③铲装工况时，EF与GF杆的夹角必须小于170°，即传动角不能小于10°，以免机构运动时发生自锁；错误!高位卸载工况时，EF杆与GF杆的传动角也必须大于10°.具体做法如下：如图1-22所示，铲斗取工况I。分别以B点和G点为圆心，以c和分别为半径画弧，其交点为E；再分别以G点和E点为圆心，a和b半径画弧，则其交点必为F。图1—22连接端部铰接点设计作图所得，在铲装工况下，即工况I下，E点坐标为（2535,833）,F点坐标为1337,903）。为了防治机构出现“死点”，“自锁”或“撕裂”现象，设计时应满足下列不等（完整版）轮式装载机的工作装置设计及动态仿真工况II时：GF+FE>GE（4—13）工况IV时：FE+BE〉FB（4-14）检验E与F点位置设计