ZL30D装载机工作装置及控制系统设计 机械 毕业设计

摘要装载机主要由动力装置、车架、行走装置、传动系统、转向系统、制动系统、液压系统和工作装置等组成。工作装置作为装载机的重要部分，限制了装载机的载重量。本文主要设计了装载机的工作装置以及其附属的控制系统。其中工作装置选择反转六杆机构和“Z”型翻斗控制机构。而自动控制系统，则选择了简单方便易于实现的单片机自动控制系统。用以实现对整个工作装置的自动控制。关键词：动臂拉杆铲斗连杆机构目录第一章绪论………………11.1装载机国内外发展现状…………………11.2装载机行业存在的问题…………………21.3论文工作内容…………3第二章工作装置总体方案设计…………42.1装载机的总体结构………42.2装载机工作装置的构成…………………42.3动臂及拉杆的结构形式…………………62.4动臂油缸与转斗油缸的布置及计算……62.5铲斗的结构选择………11第三章工作装置自动控制系统设计………153.1动臂运动状态分析……………………153.2总体系统方案设计……………………153.3设计单元电路…………173.4电气原理设计…………21第四章装载机工作装置部件校核…………274.1基本尺寸和动臂校核…………………274.2铲斗最大提升高度………284.3销轴的设计……………284.4销轴用螺栓的设计……………………284.5衬套的设计……………29第五章装载机动臂应力分析………………30设计总结……………………41致谢…………41参考文献……………………42附录1动臂3D模型图………44附录2油缸特性分析程序…………………第一章绪论1.1装载机发展及背景我国轮式装载机是从70年代初期，由柳州工程机械厂和厦门工程机械厂开始试制生产的。经过近三十年，尤其是近十年的发展，装载机行业异军突起，涌现出一批具有一定知名度、市场占有率高、实力较强的骨干企业，生产过装载机的企业约有100多家，目前尚有60余家。据1999年统计，年产量在200台以上的企业有21家（它们是装载机行业的主力军，产量约占全国总产量的92%），500台以上的企业有10家，1000台以上的企业有8家。目前，我国装载机的主要品种有轮式前铲装载机、夹木式装载机、伸缩臂式装载机、滑移式装载机、井下装载机以及履带式装载机等。据初步统计，现今正在生产的规格型号有百余种，产量最大的是液压轮式装载机。其产品型号主要有zl10、zl15、zl20、zl30、zl40、zl50、zl60、zl70八种，产品结构形式以铰接式车架、液力传动为主。1999年调查统计，国产装载机全年销售量近2万台（产值约40亿元），其中zl30以下占5.1%；zl30占23.2%；zl40占21.2%；zl50占48.8%；zl50以上占1.7%。由此可见，zl30、zl40、zl50型装载机已成为市场需求的主导产品。国外装载机状况：近年来，国外装载机生产企业为适应市场需求，在结构创新和采用新材料、新技术等方面做出了大量努力，是产品的技术性与可靠性得以提高，使用寿命延长，更新速度加快，产品系列也趋于完善。由于在产品设计、制造、检测、诊断等方面采用微电子技术，在提高发动机效率，降低油耗，减少噪音、振动和排污，缩减成本，提高产品性能等方面取得了可喜成果，使之在广泛性和一机多能方面达到了更高水平。1.重视节能和改善环境污染。一些节能新技术方法，如代用燃料、节能装置、节油发动机将深入研究和推广使用。2.广泛适用微电子技术等高新技术。在装载机上将扩大集成电路、计算机等微电子技术和其他高新技术的应用，如研制计算机管理控制系统和司机辅助控制系统，普及故障诊断系统；利用电子对抗技术消除或降低噪声；具有更灵敏可靠的传感与控制元件的机电液气一体化系统等等。3.向多功能、安全性和舒适性发展。多用途、多功能装载机的研制开发将得到加强，安全、舒适性技术也会得到更广泛的重视，具有翻滚保护和落地保护结构驾驶室，消声、减振、防油污、不解体检测和简化维修等各种新技术与装置将进一步发展和应用。轮胎式装载机由动力装置、车架、行走装置、传动系统、转向系统、制动系统、液压系统和工作装置等组成，其结构简单图如图1所示。轮胎式装载机采用柴油机为动力装置，液力变矩、动力换档变速箱、双桥驱动等组成的液力机械式传动系统（小型轮胎式装载机有的采用液压传动或机械传动），液压操纵，铰接式车架转向，反转杆机构的工作装置。1.2装载机行业存在的问题

1.2.1设计缺陷

装载机的结构比较复杂，各总成、零部件的工作状况具有较大的差异，由于设计者缺乏对装载机作业工况的充分考虑和了解，导致一些零部件在运行中不能完全适应各种运行条件的需要。

1.2.2装配制造缺陷

零件在加工过程中，由于没有严格遵守工艺要求或工艺本身欠合理，造成零件应有的几何形状或机械性能得不到保证，使零件早期损坏。

装配过程中，由于调整不当或无法调整，零部件的配合间隙不能满足必要的技术条件，破坏了零件装配的相互位置，使零件早期损伤，影响装载机的技术状况。

1.2.3运行时外部条件

影响装载机运行的外部条件主要是天气环境（高温、热带、高原等）、作业场地及作业对象。气温过高易造成柴油机散热效果差，引起机器过热，并使润滑油粘度下降，润滑效果变差；气温过低柴油机热效率降低，经济性变差，润滑油粘度增大，使得润滑条件变差，加速机件磨损，气温低还会使柴油机启动困难。

1.2.4操作不当

由于操作者不熟悉操作规程或技术不熟练，不能协调地操作机器，使得在行驶或作业过程中由于疏忽、失误造成装载机机件损坏或产生事故。

装载机超负荷作业也是产生机件损坏甚至酿成事故的不可忽视的原因。在工作过程中，如果经常超载或长时间超负荷，大强度运行，将导致装载机温升快、温度高，使装载机机件过早损坏。

６．维修保养不当

由于装载机的工作环境比较恶劣，使得装载机按时保养成为十分重要的工作。装载机很多大的故障，都源于平时对装载机的维护、保养不当。

未按规定的技术要求进行修理或修理过程中装配、调整不当，或使用的配件质量不好，都会引起装载机故障频繁发生。

1.3论文工作内