(完整版)平动式装载机设计说明书

平动式装载机设计说明书2012年6月 4 41.2研究现状 4第2章设计技术要求和指标 6 73.1设计方案的提出 93.2设计方案的确定 9 94.1机构关键尺寸计算 4.1.2动臂 4.2机构关键尺寸优化 第5章机构运动和动力分析 5.1机构运动分析 5.2机构动力分析 参考文献 附录1 附录2 附录3 时，一些问题也日益显露出来，传统的装载机在很多应用方面已不能很好的满足工作要求，工程人员对装载机的工作要求也越来越高。率高、操作轻便等，但并没有足够重视其工作范围及相关性能要求或相关常用的单斗装载机，按发动机功率，传动形式，行走系结构，装载方①功率小于74kw为小型装载机②功率在74～147kw为中型装载机③功率在147～515kw为大型装载机④功率大于515kw为特大型装载机①前卸式：结构简单、工作可靠、视野好，适合于各种作业场地，应行走时易损坏路面。应用范围较轮胎式要窄一些。其图如下所示：1.行走机构2.发动机3.动臂4.铲斗5.转斗油缸第2章设计的技术要求及指标4.铲斗最大倾倒角度不小于110°。 第3章机构选型设计3.1设计方案的提出构。按工作机构的构件数不同，可分为四杆式，五杆式，六杆式和八杆式等。这种连杆机构，当机构运动时，铲斗转向与摇臂转向相同，故称正转连杆机构。由该图所示，该连杆机构的摇臂数目为一，是单摇臂连杆机构，且是由两个四杆机构组成的六杆机构。正转六杆连杆机构通常在履带式装载机的工作装置上采用，其优点是：铲起力特性有利于地下挖掘，只用一个摇臂使结构简单，特别是整个结构可以布置在动臂的后上方并铰接在车架上，斗内物料撒落时不易弄坏油缸，工作装置重心靠近车架，有利于提高铲斗的装载量。缺点是：组成工作装置的各构件不易布置在同一平面内，构件受力状态较差。方案二：反转连杆机构这种连杆机构，当机构运动时，铲斗转向与摇臂转向相反，故称反转连杆机构。它也是由两个四杆机构组成的六杆机构。其优点是：铲起力特性适于铲装地面以上的物料，不利于地面以下的挖掘，升降动臂时基本保持铲斗平移，易于实现铲斗自动放平，因此物料撒落少，可提高装载机装卸的作业效率，只用一个摇臂使结构简单，特别是对轮式底盘布置容易，其结构十分紧凑，前悬小，驾驶员视野好。缺点是摇臂和连杆布置在铲斗与前桥之间的狭窄空间，各构件间易发生干涉。3.2设计方案的确定综合上述两种方案的比较，考虑到我们设计的工作范围及相关受力性能，由于反转连杆机构卸料时角速度小，卸料平稳，升降动臂时易保证铲斗平稳，且冲击较小，结构十分紧凑，驾驶员视野好，故我们采用方案二，即反转六杆连杆机构。最终我们设计的工作机构简图如下：十5摇臂动臂铲中1、铲斗2、转斗油缸3、动臂升举油缸4、连杆5摇臂图2.2.1反转工作机构简图参考成工ZL30B型装载机的相关数据如下发动机型号额定转速(r/min)功率(kW)额定载重量(t)机重(t)掘起力(kN)最大牵引力(Kn)额定斗容(m³)最小转弯半径(mm)最高行驶车速(km/h)总长度(mm)总宽度(mm)4.1机构关键尺寸计算4.1.1铲斗铲斗结构参数和容量计算铲斗的主要参数是铲斗的宽度和铲斗的回转半径。铲斗的回转半径是指铲斗和动臂铰销的中心与铲斗切削刃之间的距离。铲斗的回转半径Ro按下式计算：λg——铲斗斗底长度系数，取1.4~1.5,λk——挡板高度系数，取0.12~0.14,4.1.2动臂动臂LD长度及铰接点确定图4.1.3确定动臂铰点位置及长度的计算简图Ls=Lo-L根据要求自己推导如下以最小水平距离Ls=1240mm代入，计算得动臂LD=2600mm,推算得铲斗距地取其他参数为：前轮直径D=1000mm,动臂与车架铰接点距地面垂直高度HA=2300mm,动臂与车架铰接点到装载机前轮外轮廓水平距离LB=745mm,铲斗水平放置时回转半径与水平方向的夹角取a=4.7°,计算得回转角度Φ=88°。理论上均满足设计要求。4.1.3连杆机构连杆机构中构件尺寸及铰接点位置的确定连杆机构设计简图如下所示EF=(0.22-0.24)LD取为600mm.ED=(0.27-0.30)LD取为750mm.∠FED不大于30°,取为27°图4.1.5确定连杆CD的最短长度图4.1.6D点轨迹确定EF为53度55X图4.1.7F点轨迹确定图4.1.8G点确定求得G点坐标在A点左上方(280,150)处。保及aa☑山图4.1.9油缸最短安装长度确定从而得到转斗油缸的行程为Lz=Hmax-Hmin=1504.2机构关键尺寸优化5摇臂由于铲斗及动臂的参数根据相关参考书的计算公式计算得到的值与我们设计的相关要求有所偏差，进行比较后，我们对相关参数做了少许改动，最终得到的较理想的各参数如下：其理论上都满足各项设计要求。第五章机构运动和动力分析5.1运动学分析动臂草图以A点为原点，连杆ABE与竖直面夹角为31.5°机构点B的位置方程：机构点B的速度方程：机构点B的加速度方程：0.0020.0040.0060.00IalgzhaimelB点位移杆AEIB受力：A图杆AEB受力简图我们主要校核工作装置连杆机构的传动角如下图我们设计的实际工作装置执行机构图图实际工作装置执行机构图针对四杆机构CDEF式4.1.1平动式装载机有正转与反转两种连杆机构。正转是指连杆机构主动构件与从动构件转向相同，反转是指连杆机构主动构件与从动构件转向相反。正转铲斗有利于地面挖掘，铲斗卸料时角速度较大，易于抖落物料，但冲击较大。反转结构较为简单，且能满足主要设计要求，卸料时角速度小，卸料平稳，升降动臂时易保证铲斗平稳。在进行方案选定的时候，经过再三考虑，反复比较，考虑到设计的工作范围及相关受力性能，由于反转连杆机构卸料时角速度小，卸料平稳，升降动臂时易保证第7章收获与体会第8章致谢[2]邱宣怀，郭可谦，吴宗泽等.机械设计基础(第四版)[M].北京：高等教育[3]垄晖.材料力学.第四版.成都：西南交大出版社，2009.;[4]陈秀宁，施高义.机械设计课程设计(第二版)[M].杭州：浙江大学出版社，级应用实例[M].北京：机械工业出版社，2005.[7]华大年华志宏.连杆机构设计与应用创新[M].北京：机械工业出版社，附录11.建模过程铲斗主要构件建模过程铲斗的主体结构主要通过草绘、拉伸得到，其具体建模过程如下所示：切除材料及镜像等操作((1)进入PRO/E“零件设计模式”;O草绘○格式名称chandou公用名称子类型◎实体○复合○钣金件线束4500H(3)通过拉伸创建铲斗实体；(4)选择主菜单中的抽壳命令，选择要删除的面，指定抽壳厚度，点击确定即可；如下图一步步成型动臂动臂拉圆柱轮胎(1)轮胎2轮胎3销钉动臂油缸活塞轴动臂油缸外套连杆车身配合1配合2配合3配合4配合5配合6配合7配合877l附录2CBG6oI5D附录3程的土石方施式机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。在道路、特别是在高等级公路施工中，装载机用于路基工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优硬土进行轻度铲掘作业。如果换不同的工作装置，还可以完成推土、起重、装卸其他物料的工作。在公路施工中主要用于路基工程的填挖，沥青和水泥混凝土料场的集料、装料等作业。由于它具有作业速度快，机动性好，操作轻便等优点，因而发展很快，成为土石方施工中的主要机械。装载机主要用来铲、装、卸、运土和石料一类散状物料，也可以对岩石、硬土进行轻度铲掘作业。如果换不同的工作装置，还可以完成推土、起重、装卸其他物料的工作。在公路施工中主要用于路基工程的填挖，沥青和水泥混凝土料场的集料、装料等作业。由于它具有作业速度快，机动性好，操作轻便等优点，因而发展很快，成为土石方施工中的主要机械。常用的单斗装载机，按发动机功率，传动形式，行走系结构，装载方式的(1)发动机功率：②功率在74～147kw为中型装载机④功率大于515kw为特大型装载机(2)传动形式：①液力—机械传动，冲击振动小，传动件寿命长，操纵方便，车速与(3)行走结构：①轮胎式：质量轻、速度快、机动灵活、效率高、不易损坏路面、接②履带式：接地比压小，通过性好、重心低、稳定性好、附着力强、牵引力大、比切入力大、速度低、灵活性相对差、成本高、行走时易损坏(4)装卸方式：①前卸式：结构简单、工作可靠、视野好，适合于各种作业场地，应②回转式：工作装置安装在可回转3600的转台上，侧面卸载不需要调头、作业效率高、但结构复杂、质量大、成本高、侧面稳性较差，适用于③后卸式：前端装、后端卸、作业效率高、作业的安全性欠好。我国现代轮式装载机起始于20世纪60年代中期的Z435型。该机为整体机架、后桥转向。经过几年的努力，在吸收当时世界最先进的轮式装载机技术的基础上，开发成功了功率为162KW的铲接式轮式装载机，定型为Z450(即后来的ZL50),并于1971年12月18日正式通过专家鉴定。就这样诞生了我国第一台铰接式轮式装载机，从而开创了我国装载机发展的历史。Z450型装载机具有液力机械传动、动力换挡、双桥驱动、液为当时世界先进水平。也基本上代表了我国第一代轮式装载的基本结构。该机在总体性能方面具有动力性好，插入力有掘起力大、机动灵活、操纵1978年，天工所根据机械部的要求，制订出以柳工Z450为基型的我国轮式装载机系列标准。制订标准时，保留用Z代表装载机，用L取代“4”代表轮式，改Z450为ZL50,就这样制订出了以柳工ZL50型为基型的我到70年代末、80年代初我国装载机制造企业已增加至20多家，初步形成了我国装载机行业。到目前为止，我国轮式装载机已经发展到了第三代，但最基本的结构仍然是由Z450(ZL50)演变而来。第二代变化不很大，居世界装载机市场的前列。因此，目前我国已经成了世界上装载机产销大2006年中国装载机行业全行业总销售量为129,793台，比2005年的112,527台，增长了15.3%,净增了17266台，其净增量超过了中国装载2007年1-11月，装载机26家主要企业累计销量为143794台，同比 (109397台)增加34397台，增幅为31.4%;累计出口为8606台，占累计销量的6.0%,同比(3234台)增加5372台，增幅达166.1%。2008年，我国装载机行业增速不减，1-7月，全国装载机累计销量为12.0449万台，同比增幅达30.5%。市场难以拓展，产品质量及可靠性差，此外，产品及组织结构老化以及服务升级增加的成本难以消化等因素严重