轮式装载机工作装置毕业设计说明书(编辑修改稿)

轮式装载机工作装置毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

17 额定斗容 (堆装斗容 ) HV 铲斗堆装的额定斗容 HV 是指斗内堆装物料的四边坡度均为 1： 2，此时额定斗容可按下式确定 (图 2— 5)   3222020 0 4 2 6 63 8 89 9 8 68mcabBbVV pH （ 212） 式中 c—— 物料堆积高度 (米 )。 物料堆积高度 c 可由作图法确定 (图 2— 5)：由 M点作直线 MN与 CD垂直，将 MN 垂线向下延长，与斗刃刃口和挡板最下端之间的连线相交，此交点与料堆尖端之间的距离，即为物料堆积高度 c。 mabbabc24122 （ 213） 铲斗斗容的误差率 %5%%1003  （ 214） 所以铲斗的设计合格。 长春工业大学毕业设计说明书 18 3 工作装置的结构设计 工作机构连杆系统的尺寸参数设计 由于现今国内、外购轮胎式装载机广泛地采用反转六杆工作机构，并且它的设计难度较大，又有一定的代表性，所以以其为例，阐述工作机构连杆系统的尺寸参数设计。 机构分析 反转六杆工作机构由转 斗机构和动臂举升机构两个部分组成。 转斗机构内转斗油缸 GF、摇臂 FED、连杆 DC、铲斗 BC、动臂 AEB 和机架 AG六个构件组成。 当举升油缸闭锁时，启动转斗油缸，铲斗将绕 B点作定轴转动，当转斗油缸闭锁，举升油缸动作时，铲斗将作复合运动，即一边随动臂对 A点作牵连运动，同时又相对动臂绕 B 点作相对转动。 这在作机构运动分析时必须注意。 设计方法 因为工作机构连杆系统的尺寸参数直接与整机的基本性能和工作参数有关，所以通常是先初步设计出整机的主要参数，然后以其为条件，再进行连杆系统的尺寸设计。 不管用什么方法确定各铰接点的坐标值，但最终都必须满足对工作机构设计提出的各种要求。 在运动学方面，必须满足铲斗举升平动、自动放平、最大卸载高度、最小卸载距离和各个位置的卸载角等要求；在动力学方面，主要是在满足挖掘力、举升力和生产率的要求前提下，使转斗油缸和举升油缸的所需输出力及功率尽量减小。 尺寸参数设计的图解法 图解法比较直观，易于掌握，是目前工程设计时常用的一种方法。 图解法是在初步确定了最大卸载高、最小卸载距离、卸载角、轮胎尺寸和铲斗几何尺寸等参数后进行的，它通过在坐标图上确定工况Ⅱ（见 图 3— 1）时工作工作机构的九个铰接点的位置来实现。 长春工业大学毕业设计说明书 19 图 3— 1 铰接点 B 的确定 动臂与铲斗、摇臂、机架的三个铰接点 B、 E、 A 的确定 确定坐标系 如图 32所示，先在坐标纸上选取直角坐标系 xOy ，冲选定长度比例尺 1。 图 3— 2 连杆两铰接点的确定图 长春工业大学毕业设计说明书 20 画铲斗图 把已设计好的铲斗横截面外轮廓按比例画在 xOy 坐标 里，斗尖对准坐标原点 O，斗前臂与 x 轴呈 3 前倾角。 此为铲斗插入料堆时位置，即工况Ⅰ。 确定动臂与铲斗的铰接点 B 由于 B 点的 x 坐标值越小，转斗铲取力就越大，所以 B 点靠近 O 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 yB 坐标值增大时，铲斗在料堆中的铲取面积增大，装的物料多，但这样就缩小了 B点与连杆铲斗铰接点 C的距离，使铲取力下降。 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 时的铲斗实际状况，在保证 B 点与 Y 轴坐标值 mmyB 350~250 和 x 轴坐标值 Bx 尽可能小而且不与斗底干涉的前提下，在坐标图上人为地把 B点初步确定下来。 (1) 以 B点为圆心，使铲斗顺时针转动 48o，即工况Ⅱ。 (2)把已选定的轮胎外廓画在坐标图上。 作图时，应使轮胎前缘与工况Ⅱ时铲斗后壁的间隙尽量小些，目的使机构紧凑、前悬小，但一般不小于 50mm ；轮胎中心 Z的 y轴坐标值应等于轮胎的工作半径 KR ：    12 Zd bbHdYR （ 31） 式中 dR —— 轮胎动力半径， mm； wd ——— 轮毂直径， mm； wb —— 轮胎宽度， mm； wbH/ —— 轮胎断面高度与宽度之比。 取 1；  —— 轮胎变形系数，普通轮胎为。 确定动臂与机架的铰接点 A  mmmmbbHdRwwwd263512  （ 32） 圆整后取 Rd=。 2 动臂长度 dl 的确定：动臂铰点位置确定之后，按图 3 2 利用几何关系可求出动臂的长度 dl ： 长春工业大学毕业设计说明书 21      239。 0m i n239。 0m a x c o ss i n Bsasd lRlRHHl     mmmmmm a x39。 0m i n动臂与车架铰点的高度最大卸载高度距离机前面外廓部分的水平动臂与车架铰点到装载大卸载角铲斗最大卸载高度时最夹角铲斗回转半径与斗底的铲斗回转半径铲斗最小卸载距离AsbsHHlRl 由轮胎型号查的轮胎的外径 D=， mdmb ww 6 3 ,5 9     ml d 50s i o 22   (3)根据给定的最大卸载高度、最小卸载距离和卸载角，画出铲斗在最高位卸载的位置图，即工况Ⅱ，此时， B 点位置为 iB ，如图 32所示。 (4)以 iB 点为圆心，顺时针旋转铲斗 48o，即得铲斗被举升到最高位置图 (工况Ⅲ )。 (5)连接 B iB 并作其垂直平分线．因为 B 和 iB 点同在以 A点为圆心，动臂 AB 长为半径的圆弧上，所以 A 点必在 B iB 的垂直平分线上。 动臂育车架铰点的高度通常取：   ~ RH A  = 0R 铲斗回转半径 A 点位置尽可能低一点，以提高整机工作的稳定性，减小机器高度，改善司机视野。 一般， A点取在前轮右上方，与前轴心水平距离为轴距的 2/1~3/1 处。 mla  ； mlb 9 2  斗底与地平面夹角  =  5~3 ； 斗底与铲斗回转半径的夹角 539。  ； 最高位置时卸载角  = 45 ； 动臂回转角通常取   90~80 A 点位置的变化，可借挪动 iB 点和轮胎中心点的位置来进行。 连杆与铲斗和摇臂的两个铰接点 C、 D 的确定 因为 B、 E 两点已被确定，所以再确定 C 和 D 点实际上是为了是终确定与铲斗相联的四杆机构 BCDE 的尺寸。 长春工业大学毕业设计说明书 22 确定 C 、 D 两点时，既要考虑对机构运动学的要求，如必须保证铲斗在各工况时的转角 ，又要注意动力学要求，如铲斗在铲装物料时应能输出较大的铲取力，同时，还要防止前述各机构运动被破坏的现象。 为此，建议按下述方法进行设计： 按单摇杆条件设计六杆机构，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，选择时主要考虑当铲斗处于地面挖掘位置情况下，转斗油缸作用在连杆CD 的有效分力较大，以发挥比较大的掘起力。 通常 BC 与铲斗回转半径之间的夹角ψ=35o~100o； a 1BC =（ ~） dl = 摇臂和连杆要传递比较大的插入和转斗阻力，因此在设计时不仅考虑运动关系，而且还应考虑它们的强度和刚度。 摇臂是形状以及长短臂的比例关系及铰点 E的位置的确定，主要考虑连杆的受力情况及它们在空间布置的方便和可能性，同时转斗油缸的行程及连杆的长度也不要过大。 摇臂可做成直的也可做成弯曲的形状。 弯曲摇臂的夹角一般不大于 30o，否则使构件受力不良。 摇臂与动臂的铰点 E 布置在动 臂两铰点的连线 AB 的中部偏上为 m处。 设计时初步取 m=(~) mld  ， el =(~) mld  ， EF=e =（ ~） dl =， DE=c =（ ~） mld 。 完成上述构件尺寸选择后，就可用下述作图方法来确定连杆 CD 的长度、转斗油缸与车架的铰点 G及行程。 根据已经选定的工作装置连杆机构的尺寸参数，画出动臂和铲斗在地面时铲斗后倾 045 的位置及摇臂和动臂的铰点 E；将动臂由 最低到最高位置时的转角  分成若干等分，提升动臂到不同的角度，并保持后倾铲斗的平移性，依次画出 BC的相应位置：11CB 、 22CB „„ iiCB ，并使它们互相平行；然后画出铲斗在最大卸载高度时的卸载位置（取卸载角 00 50~45 ），得 39。 iiCB。 假设铲斗在最大卸载高度卸载时摇臂和连杆 CD 处在极 端位置，即铰接点 C、 D、 E 位于同一条直线上，则连杆 CD 的最小长度 b= cEC ii 、。 根据摇臂的结构尺寸和铲斗在任意位置能卸净物料这一条件，作出铲斗在不同卸载位置时所对应的摇臂与转斗油缸活塞杆铰接点位置 39。 iF ，连接 39。 iF 各点得一曲线，过 39。 iF 点作此曲线的内包圆弧 39。 N ，则圆弧的圆心 G 即为与车架的交接点，圆弧 39。 N的半径 G 39。 iF 既为转斗油缸的最小安装尺寸 minR。 根据提升动臂过程中铲斗保持平移的特性画出相应的摇臂与转斗油 的铰接点位置 iF 得一曲线，以铰接点 G 为圆心，过 iF 点做此曲线的外包圆弧 N ，圆弧 N的半径 G iF ，即为转斗油缸的最大安 装距离 maxR ，转斗油缸的行程 xl ，按下式计算： minmax RRlx  （ 33） 当连杆机构和铰接点位置确定以后，根据上述作图法所确定的转斗油缸与车架铰接点 G 及转斗油缸的行程 xl ，一般当转斗油缸闭锁的情况下提升动臂的过程中，铲长春工业大学毕业设计说明书 23 斗在任何位置时的后倾角都不在地面时后倾角大，在动臂提升范围内后倾角通常允许相 差 15o。 铲斗卸载角通常随卸载高度的降低而稍有减小，若铲斗的卸载角小于 45o时，可减小 BC或 xl 的长度来满足对卸载角的要求。 图 3— 3 确定连杆机构图解法简图 要实现动臂提升到最大卸载位置卸载后，动臂下放到地面时铲斗即自动放平，只要凑成连杆机构使铲斗由最高位置到地面过程中，上翻角   即可。 举升油缸与动臂和机架的铰接点 H 及 M 点的确定 动臂举升油缸的布置应本着举臂时工作力矩大、油缸稳定性好、构件互不干扰、整 机稳定性好等原则来确定。 综合考虑这些因素，一般举升油缸都布置在前桥与前后车架的铰接点之间的狭窄空间里。 如图 34 所示，一般 H点选定在 AB 联线附近或上方，并取 2/ABAH。 AH 不可能取得太大，它还受到油缸行程的限制。 考虑到联合铲装 (边抓入边举臂 )工况的需要，在满足 M 点最小离地高度要求的前提下，令工况Ⅰ时 HM 近似于水平，一般取 HM 与水平线成 10o~15o夹角。 这是机械优化设计的结果。 M 点往前桥方向靠是比较有利的。 这样做，可使动臂油缸在动臂整个举升过程中，举升工作力臂大小的 变化较小，即工作力矩变化不大，避免铲斗举升到最高位置时的举升力不足，因为此时工作力臂往往较小或最小。 但是，采用底部铰接式油缸时，要使M 点前移是比较困难的，它受前桥限制，支座布置也较麻烦，如图 3— 7a所示，为克长春工业大学毕业设计说明书 24 服 M点前移的困难，可采取 M 点上移 (即加大 Mh )和 H 点向 B点方向前移的办法，使举升动臂油缸几乎呈水平状态，计算证明，这样布置也能得到较好的举升特性。 为了得到较好的举升工作力臂变化特性曲线，以适应举升过程中阻力矩的变化和合理地选定举升油缸的功率，采用中间铰接 式油缸是比较理想的，如图所示。 图 3— 4 动臂油缸铰接点的确定 确定动臂油缸的铰接位置及动臂油缸的行程 动臂油缸的铰接位置 确定动臂油缸与动臂及车架的铰接点 H、 M的位置 (图 3— 5)，通常参考同类样机，同时考虑动臂油缸的提升力臂与行程的大小选定。 H点一般选在约为动臂长度的三分之一处，且在动臂两铰接点的连线之上，以便留出铰座位置 (对曲线型动臂而言 )。 动臂油缸与车架有两种连接方式：油缸下端与车架铰接 (图 3— 5a)；油缸中部或上端与车架铰接 (图 3— 5b)。 后者在动臂提升过程中，由于油缸下 端的摆动，可以使动臂油缸的提升力臂变化较小，效率较高。 但不论那种连接方式，都要使。