ZL50装载机反转六连杆工作装置铲斗设计
摘要
装载机是工程机械的主要机种之一，广泛用于建筑、矿山、水电、桥梁、铁路、公路、港口、码头等国民经济各部门。本文中参阅了大量的土方机械的设计参考书，其中大多数是有关装载机方面的，有的是工作装置单一构件的设计，有的则是整个工作装置的设计，并且有许多有关工作装置优化设计方面，各参考所涉及到的装载机虽然型号不同，研究的方法也有差异，但综合起来基本上也概述了现行的设计方法。国外装载机发展迅速，而我国装载机在设计上存在很多问题，其中主要集中在可靠性、结构设计强度等方面。而工作装置对于装载机来说又是重中之重，所以工作装置的设计好坏直接影响到装载机的使用寿命以及工作效率等。虽然现在市场上的装载机已经日趋成熟，但对其进行改进设计仍有非常重要的意义，尤其是装载机的工作装置。铲斗是工作装置的重要部件，直接用来切削、铲掘、运输和卸出物料。铲斗的结构形状、尺寸参数对插入阻力、掘起阻力及作业效率影响很大，所以铲斗的设计根据装载机的主要用途和作业条件从减小插入阻力、掘起阻力和提高效率出发，合理选择铲斗的结构形状，正确确定铲斗的尺寸参数。
关键词工程机械，装载机，铲斗
ZL50 loader reverse six connecting rod working
device design of bucket
Abstract
Loaders is one of the main machine the engineering machinery, widely used in construction, mine, water and electricity, Bridges, railways, highways, ports, docks and national economic sectors. In this article refer to a large number of earthwork the design of mechanical reference books, most of which is about the loader, have a plenty of a single component design work device, some is the whole work device design, and there are many relevant work device optimization design, the reference involved loader although different model, the method also has difference, but comprehensive up basically is reviewed the current design method. Foreign loader development is rapid, and our country loader in the design has a lot of problems, which mainly focus on reliability, structural design intensity, etc. And work device is also the most for loader, so the design of the device has a direct influence on the service life of the loader and work efficiency, etc. Although now in the market of the loader has increasingly mature, but for the design improvement there are still very important sense, especially of the loader working device. The bucket is an important part of the work unit, directly used to cutting, shovel dug, transportation and discharged materials. The bucket structure shape, size parameters on the resistance, resistance to dig up into the working efficiency and impact, so the bucket loader design according to the main application and operation conditions from reduce resistance, and insert the rise and improve the efficiency of resistance and rational selection of the bucket structure shape, correctly determine the size of the bucket parameters
KEY WORDS Construction Machine, Wheel Loaders ,Work Equips
目录
中文摘要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈1 英文摘要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈2 目录┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈3 1. 装载机工作装置铲斗设计概述┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5
1.1装载机工作装置铲斗设计概述┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈5
1.2铲斗的结构型式┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈5
2.铲斗的设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5
2.1铲斗设计要求┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 5
2.2铲斗斗型的结构分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6
2.2.1切削刃的形状┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈6
2.2.2铲斗的斗齿┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈6
2.2.3铲斗的侧刃┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈7
2.2.4斗体形状┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈7
2.3铲斗基本参数的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈7
2.4斗容的计量┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈10
2.4.1几何斗容(平装斗容)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈10
2.4.2额定斗容(堆装斗容)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈10
3. 工作装置铲斗结构设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 11
3.1工作机构连杆系统的尺寸参数设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 12
3.2机构分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈12
3.3设计方法┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈12
3.4尺寸参数设计的图解法┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈12
3.4.1 动臂与铲斗、摇臂、机架的三个铰接点G、B、A的确定┈┈┈ 13
3.4.2连杆与铲斗和摇臂的两个铰接点C、D的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 15
3.4.3举升油缸与动臂和机架的铰接点H及M点的确定┈┈┈┈┈┈17
3.5确定动臂油缸的铰接位置及动臂油缸的行程┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈18
3.5.1动臂油缸的铰接位置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈18
l 的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 18
3.5.2动臂油缸行程
H
3.6最大卸载高度和最小卸载距离┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 20
4.强度计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 20
4.1计算位置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈20
4.2外载荷的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈21
4.3工作装置的受力分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 22
4.4工作装置铲斗强度校核┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 28
4.4.1铲斗上铰销强度校核┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈28
5.设计总结┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈30参考文献┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 31
1. 装载机工作装置设计概述
1.1 装载机工作装置设计概述
装载机铲掘和装卸物料的作业是通过工作装置的运动实现的。
铲斗是装载机的工作装置的重要部件，由斗板、挡板、侧板、侧刃、切削刃等组成。它采用耐磨的高强度钢焊接而成。为了增强壁板的强度，在其下部焊接一块高强度角板；在斗底下部装设可更换的耐磨板及支脚以增强铲斗的寿命；切削刃采用耐磨钢并经热处理，最好易于更换。
1.2铲斗结构型式
铲掘物料不同，装载机工作装置铲斗的结构形式也不一样
装载机工作装置铲斗切削刃的形状根据铲装物料的不同而异，通常可分为直线型和非直线型（V形或弧形）两种（图2-1）。
直线型切削刃（图2-1a）结构简单，有利于刮平地面，但切削阻力较大。
非直线型切削刃（图2-1b）中间凸出，在插入物料时，在切削刃中部形成很大阻力，易于插入物料，且对中性好，但平地形不如直线型切削刃铲斗。
2. 铲斗的设计
2.1 设计要求
2.1.1铲斗是直接用来切削、收集、运输和卸出物料，装载机工作时的插入能力及铲掘能力是通过铲斗直接发挥出来的，铲斗的结构形状及尺寸直接影响装载机的作业效率和上作可靠性，所以减少切削阻力和提高作业效率是铲斗结构设计的主要要求。2.1.2铲斗是在恶劣的条件下工作，承受很大的冲击载荷和剧烈的磨削，所以要求铲斗具有足够的强度和刚度，同时要耐磨。
2.1.3根据装载物料的容重，铲斗做成三种类型；正常斗容的铲斗用来装载客重1.4—1.6吨／米3的物料(如砂、碎石、松散泥土等)：增加斗容的铲斗，斗容一般为正常斗容的1.4—1.6倍，用来铲掘容重1.0吨／米3左右的物料(如煤、煤渣等)；减少斗容的铲斗，斗容为正常斗容的0.6~0.8，用来装载容重大于2吨／米3的物料(如铁矿
石、岩石等)。用于土方工程的装载机，因作业对象较广，因此多采用正常斗容的通用铲斗，以适应铲装不同物料的需要。
2.2 铲斗斗型的结构分析
2.2.1 切削刃的形状
铲斗切削刃的形状根据铲掘物料的种类不同而不同，一般分为直线型和非直线型两种（图2—1)。直线型切削刃简单并利于地面刮平作业，但切削阻力较大。非直线型切削刃
有v型和弧型等，装载机用得较多的是v型斗刃。这种切削刃由于中间突出，在插入料堆时，插入力可以集中作用在斗刃中间部分，易于插入料堆，同时对减少“偏裁切入”有一定的效果。但铲斗的装满系数和平地形要小于直线型斗刃的铲斗。
2.2.2铲斗的斗齿
铲斗斗齿分为尖齿和钝齿。轮胎装载机多用尖齿，履带装载机多用钝齿，斗齿的数目视斗宽而定，一般平齿距在150~300mm之间比较合适。
装有斗齿的铲斗在装载机作业时，插
入力由斗齿分担，形成较大的比压，利于
插入密实的料堆或松物料或撬起大的块
状物料，便于铲斗的插入，斗齿磨损后容
易更换。因此，对主要用于铲装岩石或密
实物料的装载机，其铲斗均装有斗齿。用
于插入阻力较小的松散物料或粘性物队
其铲斗可以不装斗齿。
斗齿的形状对切削阻力有影响：对称
齿形的切削阻力比不对称齿形的大；长而狭窄的齿比宽而短的齿的切削阻力要小。
2.2.3 铲斗的侧刃
弧线型侧刃的插入阻力比直线型侧刃小，但弧线型侧刃容易从两侧泄漏物料，不利于铲斗的装满，适于铲装岩石。
2.2.4 斗体形状
铲斗的形状对铲装阻力及粘性物料的卸净性有很大的影响。对主要用于土方工程的装载机，在设计铲斗时要考虑斗体内的流动性，减少物料在斗内的移动或滚动阻力，同时要有利于在铲装粘性物料时有良好的卸净性。
铲斗底板的圆弧半径
R（见图2—2)大些，斗底长度短些，铲掘时泥土的流动性
1
越好，但对于流动性差的岩石等，则应将底边加长而弧度减小，使铲斗容积加大，比较容易铲取。但是，当底边过长，则铲斗的铲起力变小，且铲斗插入料堆的插入阻力与刃口的插入深度成比例的急剧增加，如图2—3所示。相反，如底边短，不但铲斗的铲起力大，而且卸载时，斗刃口的降落高度小，也易于将物料卸净。因此，铲斗转铰销的位置以近于刃口处为好，在极端时也有将转铰销布置在铲斗内部，如图2—4所示。
2.3 铲斗基本参数的确定
B应大于轮胎外侧宽度100一200毫米，以防止铲掘物料所形成的阶梯铲斗宽度
K
地面，而损伤轮胎侧面和容易打滑而影响牵引力。
铲斗的回转半径R是指铲斗的转铰中心B与切削刃之间的距离(图2—4)。由于铲斗的回转半径R不仅影响铲起力和插入阻力的大小，而且与装载机的卸载高度和卸载距离等整机的总体参数有关。因此铲斗的其它参数依据它来决定。铲斗的回转半径R 可按下式计算
?
??
?
??????????? ??---+=
18015.02cot sin )cos (5.02.1210γπγλγγλλλr k z g B r
V R （2-1）
使用平装斗容计算公式：
?
??
?
??????????? ??---+=
18015.02cot sin )cos (5.0210γπγλγγλλλr k z g s
B V R
式中 K V ——几何斗容量 ( 图2—4中所示阴影断面 )
B 。——铲斗内侧宽度(米)；
g λ——铲斗斗底长度系数，通常5.1~4.1=g λ z λ一—后斗壁长度系数，通常2.1~1.1=z λ；
k λ——挡板高度系数，通常14.0~12.0=k λ；
R λ——斗底和后斗壁直线间的圆弧半径系数，通常40.0~35.0=R λ；
1γ——挡板与后斗壁问的夹角，通常00110~5=γ；
0γ——斗底和后斗壁间的夹角，通常00052~48=γ， (有推荐0065~55)。
102)2.0~1.0(a b b B w -++= （2—2）
282710259710021500=?-++=B mm
式中 a1---铲斗侧壁切削刃的厚度 取mm m a 10010.01== b —-轮距 b w ---轮胎宽度 根据相关资料有
mm
b mm
b w 5972150== （2—3）
所以有：
?
??
?
??????????? ??---+=
18015.02cot sin )cos (5.02100γπγλγγλλλr k z g s
B V R （2—4）
()
mm
g R 12441805015.0250cot 4.050sin 5cos 13.019.145.15.028272.13
0002
000=??
?????????????????? ??---?+??=
π斗底长度Lg 是指由铲斗切削刃到斗底与后斗壁交点的距离：
mm
R R L g g 180445.100
===λ （2—5）
后斗壁长度Z L 是指出后斗壁上缘到与斗底相交点的距离：
mm
R R L z z 148019..100
===λ （2—6）
挡板高度K L ：
mm
R R L K K 16213.000===λ （2—7）
铲斗圆弧半径1R ：
mm
R R R R 4984.0001===λ （2—8）
铲斗与动臂铰销距斗底的高度:
mm R R h b 15012.0)12.0~06.0(00=≡= (2-9) 铲斗侧壁切削刃相对于斗底的倾角00060~50=α。在选择1γ时，应保证侧壁切削刃与挡板的夹角为090。因此取α0=500，切削角δ0=300。
2.4 斗容的计量
铲斗的斗容量可以根据铲斗的几何尺寸确定。
2.4.1几何斗容(平装斗容)K V
铲斗平装的几何斗容可按下式确定(图2—5)。 对于装有挡板的铲斗：
3
232048.2428.1162.03
2
827.2886.03
2m bm a AB V K =??-?=-
= （2—10）
根据有关计算有：
m
L L L L L ND CN b m B m L a Z g K
g
Z
K 428.150cos 48.1804.1216.0806.148.1cos 2827.2162.002222222
20=??-++=-++=+====γ
（2—11）
A ——铲斗横断面面积，如图2—5中所示阴影面积 0
B ——铲斗内壁宽(m)， a ——挡板高度(m)；
b ——斗刃刃口与挡板最上部之间的距离(m)。
2.4.2 额定斗容(堆装斗容)H V
铲斗堆装的额定斗容H V 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)
()()3
2
3
2
0205.3276.0162.06
428.18827.2428.148.26
8m c h b B b V V K H =+?-?+=+-+=米 （2---12）
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)：根据科堆坡度角可得料堆尖端点肘，再由d4点作直线d4N 与Go 垂直，将n4N 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G 。
m
a b ba
b c 276.0162
.0428.12162
.0428.1428.125.02412
22
2=-?+?=-+=
（2—13）
铲斗斗容的误差率：
%
5%7.1%
1003
05
.33<=?-=
δ （2—14） 所以铲斗的设计合格。
3. 工作装置的铲斗结构设计
根据装载机用途、作业条件及技术经济指标等的要求，选定了工作装置铲斗的结构形式后，便可进行工作装置铲斗的结构设计。相关数据如下：
额 定 斗 容： 3 m 3 额 定 载 重 量： 50 KN 整 机 质 量： 17.5 t 轮 距： 2150 mm 轴 距： 3427 mm 轮 胎 规 格： 23.5—25 最大 卸载 高度： 2970 mm
最小卸载距离：1200 mm
工作装置铲斗结构设计涉及内容包括：
1)确定动臂长度、形状及与车架的铰接位置。
2)确定动臂油缸的铰接位置及动臂油缸的行程。
3)连杆机构(由动臂、铲斗、转斗油缸、摇臂——连杆或托架等组成)的设计。
3.1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，以求举一反三。
3.2 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。
3.3 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。
3.4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。
图3—1 铰接点B的确定
3.4.1 动臂与铲斗、摇臂、机架的三个铰接点B、E、A的确定
3.4.1.1 确定坐标系
。
如图3--2所示，先在坐标纸上选取直角坐标系xOy，选定长度比例尺
1
3.4.1.2 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。
3.4.1.3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B 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。
图3—2 连杆两铰接点的确定图
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mm y B 350~240=和x 轴坐标值B x 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K R ：
()??
????-???? ??+=λ12w w w d b b H d R （3—1） 式中 d R ——轮胎动力半径， mm ；
w d ———轮毂直径，mm ； w b ——轮胎宽度，mm ；
w b H /——轮胎断面高度与宽度之比。取0.7；
λ——轮胎变形系数，普通轮胎为0.05。
3.4.1.4确定动臂与机架的铰接点A
()()m
b b H d R w
w w d 714.005.015.237.02254.2512=???
???-??+=??????-????
??+=λ （3—2）
圆整后取R d =715mm 。
(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i B ，如图3-2所示。
(4)以i B 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 i B 并作其垂直平分线．因为B 和i B 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 i B 的垂直平分线上。
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。 A 点位置的变化，可借挪动i
B 点和轮胎中心点的位置来进行。
3.4.1.5 确定动臂与摇臂的铰接点E
E 点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等都有很大影响。如图4—7所示，根据分析和经验，一般取E 点在AB 连线上方，其在AB 连线上的投影点距A 点45%处。相对前轮胎，E 点在其外廓的左上部。
3.4.2 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。
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=100o ~120o ；BC=（0.13~0.14）l D （见图3——3）。（ l D 为动臂长度）
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=(0.11~0.18)l D ，l e =(0.45~0.50)l D ，EF=（0.22~0.24）l D ，DE=（0.29~0.32）l D 。
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：11C B 、22C B ……i i C B ，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0050~45=β），得'i i C B 。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=c E C i i -、、
。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'i F ，连接'i F 各点得一曲线，过'i F 点作此曲线的内包圆弧'N ，则圆弧的圆心G 即为与车架的交接点，圆弧'N 的半径G 'i F 既为转斗油缸的最小安装尺寸min R 。
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i F 得一曲线，以铰接点G 为圆心，过i F 点做此曲线的外包圆弧N ，圆弧N 的半径G i F ，即为转斗油缸的最大安装距离m ax R ，转斗油缸的行程x l ，按下式计算：
min max R R l x -= （3—3）
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x l ，一般当转斗油缸闭锁的情况下提升动臂的过程中，铲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x l 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?βω+=即可。
3.4.3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3--4所示，一般H点选定在AB联线附近或上方，并取2/
AH 。AH不可能取得太大，它还受到油缸行程的限制。
AB
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
h)和H点向B点方向前移的办法，使服M点前移的困难，可采取M点上移(即加大
M
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
这个结论是显而易见的，因为由图3—5可知，两种结构的油缸的最小工作力臂均出观在铲斗被举到最高位置时，但图3—5（a ）中M AH '∠小于图3—5（b ）中的
M AH '∠，并且都为锐角，而力臂大小为M AH AH ''sin ∠。所以，在相同条件下，中间铰接式油缸的最小输出力矩要比底部铰接式油缸的最小输出力矩大。
3.5 确定动臂油缸的铰接位置及动臂油缸的行程
3.5.1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—6a)；油缸中部或上端与车架铰接(图3—6b)。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，都要使动臂油缸的下端到地面的距离HM 满足装载机离地间隙的要求。此外，在采用动臂油缸下端摆动的连接方式时，要注意油缸下端在摆动过程中不与机体发生于涉。
图3—5 动臂举升油缸两铰接点设计
3.5.2 动臂油缸行程H l ?的确定
在选定动臂油缸铰接点的位置后，便可用与求动臂长度相同的解析法或作图法求
出其油缸行程H l ?：
m m H L L l m i n m a x -=? （3—4）
式中 m L m a x
——动臂油缸的最大安装距离仍M 'H m L m in ——动臂油缸的最小安装距离MH 。
AB= 2558 mm AH 取1050 mm
最小离地间隙一般 mm h mm h m m 1537,350=≥此处取
图3—6 动臂油缸的铰接位置
作图知道
图3—7 动臂油缸行程的设计
油缸最大长度1644 mm ，最小长度963 mm ，
71.1min
max
=m m h h （3--5） 符合设计要求。
3.6 最大卸载高度和最小卸载距离
铲斗高位卸载时的卸载高度x h 和卸载距离x l 必须分别不小于设计任务给定的最大卸载高度m ax h 和最小卸载距离m in l ，否则将影响卸载效率，甚至不能进行高位卸载。
x h 太大时，将增加卸载冲击，损坏运输车辆，x l 过大，虽然有利于装车，但加大了工
作机构前悬，降低整机稳定性。 若要满足要求，则应该满足下列要求：
max h h x ≥ m i n l l x ≥ （3—33）
在轨迹图中测量出：
mm h mm h x 27903000max =>= mm l mm l x 12001200min =≥=
所以满足m ax h 和m in l 的要求。
4. 强度计算
工作装置铲斗的强度计算包括：
1)确定计算位置。
2)选取工作装置受力最大的典型工况，确定外载荷。 3)对工作装置进行受力分析。 4)主要零件的强度校核。
4.1 计算位置
分析装载机插入料堆、铲起、提升、卸载等作业过程可知，装载机在铲掘物料时，工作装置的受力最大，所以取铲斗斗底与地面的前倾角为05时的铲取位置(图4—1)作为计算位置，且假定外裁荷作用在铲斗的切削刃上。
优秀设计 本科生毕业论文 姓名：学号： 学院： 专业： 论文题目： ZL50轮式装载机工作装置设计 专题： 指导教师：职称： 20**年6月徐州
毕业论文任务书 学院专业年级学生姓名 任务下达日期：20** 年1月10日 毕业论文日期：20**年3月15日至20**年6 月10日 毕业论文题目： ZL50轮式装载机工作装置设计 毕业论文专题题目： 毕业论文主要内容和要求： 本次设计的主要内容是针对工程机械中轮式装载机的应用，从实际情况考虑，设计ZL50型轮式装载机的工作装置。设计过程是从铲斗到连杆系统的形式选取及尺寸确定，同时包括动力装置转斗油缸和举升油缸的设计。另外，本次设计采用的是CATIA软件绘制的立体图来表达结构形式，使设计产品表达的更加形象生动，尺寸也更加精确。 要求首先要达到最大卸载高度2.5m和最小卸载距离1.5m；其次工作装置运动平稳、无干涉、无死点、无自锁，动臂从最低位置到最大卸载高度的举升过程中，保证铲斗中的物料无撒落，在卸载后，动臂下放至铲掘位置，铲斗能自动放平；同时结构要求简单紧凑，承载元件数量（包括油缸）尽量少，前悬小。
院长签字：指导教师签字：
摘要 装载机属于铲土运输机械类，是一种通过安装在前端一个完整的铲斗支撑结构和连杆，随机器向前运动进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式机械。它广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口和矿山等工程建设。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此成为工程建设中土石方施工的主要机种之一，对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用，是现代机械化施工中不可缺少的装备之一。 这次设计采用先进的现代设计方法，对这种轮式装载机工作装置进行了总体设计到零部件设计。主要包括轮式装载机工作装置的关键零部件，如铲斗、连杆机构以及转斗油缸、举升油缸等，并对重要零件进行了刚度、强度分析。应用CATIA软件对轮式装载机工作装置整体进行设计，并用它对本次设计进行立体展示表达。 关键词：装载机；机械化；工作装置
机械设计说明书设计题目：反铲单斗液压挖掘机工作装置设计 姓名：舒康 学号：20097588 指导老师：冯鉴 09工程机械2班
目录 一．机械原理设计任务书 (4) §1.1设计题目简介 (4) §1.2设计任务 (4) 二．单斗液压挖掘机结构简图 (6) 三．设计中小型液压挖掘机结构参数一览表(参照下图) (8) §3.1单斗液压挖掘机结构几何参数详表 (8) §3.2斗容量为0.25 m3 的小型单斗液压挖掘机结构详细参数 (9) 四．确定下列所给满足要求的结构参数 (12) §4.1确定长度与角度结构参数 (12) §4.2斗形参数的选择 (15) §4.3最大挖掘深度、停机面最大挖掘半径、最大卸载高度、最大挖掘高度的计算 (16) §4.3.1最大挖掘深度 (16) §4.3.2最大挖掘半径 (17) §4.3.3最大卸载高度 (17) 五．动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸运动参数确定 (19) §5.1动臂液压缸 (19) §5.2斗杆液压缸 (19) §5.3铲斗液压缸 (20) 六．机构自由度分析 (21) 七．仿真 (22)
八．机构搭建图 (23) 九．参考文献： (25) 十．心得和体会 (24)
完成日期：年月日指导教师 一．机械原理设计任务书 学生姓名舒康班级09工机2班学号20097588 设计题目：反铲液压挖掘机工作装置设计 §1.1设计题目简介 反铲式是我们见过最常见的，向后向下，强制切土。可以用 于停机作业面以下的挖掘，基本作业方式有：沟端挖掘、沟 侧挖掘、直线挖掘、曲线挖掘、保持一定角度挖掘、超深沟 挖掘和沟坡挖掘等。反铲装置是液压挖掘机重要的工作装置， 是一种适用于成批或中小批量生产的、可以改变动作程序的自动搬运和操作设备，它可用于操作环境恶劣，劳动强度大和操作单调频繁的生产场合。 设计数据与要求 题号铲斗容 量挖掘深 度 挖掘高 度 挖掘半 径 卸载高度铲斗挖掘力 B 0.38 m3 4.1m 7.35 m 6.77 m 4.95 m 54.86KN §1.2设计任务 1、绘制挖掘机工作机构的运动简图，确定机构的自由度，对其驱动油缸在几种工况下的运动绘制运动线图； 2、根据所提供的工作参数，对挖掘机工作机构进行尺度综合，确定工作机构各
摘要 装载机属于铲土运输机械类是工程机械的主要机种之一，是一种通过安装在前端一个完整的铲斗支撑结构和连杆，随机器向前运动进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式机械。它广泛用于建筑、矿山、水电、桥梁、铁路、公路、港口、码头等国民经济各部门等工程建设中。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用。 装载机根据不同的使用要求，发展形成了不同的结构类型。通常，按使用场合的不同，分成露天用装载机和井下用装载机；按行走系统结构不同，分成轮式装载机与履带式装载机；按卸料方式不同，分为前卸式（前端式）、后卸式与回转式装载机。 此次设计针对的是ZL50装载机铲斗的设计，根据铲斗的铲斗设计要求和铲斗斗型的结构的分析来确定切削刃的形状，铲斗的斗齿，铲斗的侧刃，斗体形状，铲斗的具体参数数据，铲斗容量等。这次设计可以说是一次的尝试。由于本人设计水平有限，设计过程中难免会存在一些考虑不周之处，敬请各位老师批评指正。 关键词：工程机械，装载机，铲斗
ABSTRACT Loader belong to shovel transport machinery is one of the main model of engineering machinery, is a kind of through the installed in front of a complete bucket support structure and connecting rod, with machine move forward for loading or mining, and ascension, transport and unloading of self-propelled machinery. It is widely used in construction, mining, water and electricity, Bridges, railways, highways, ports, docks sectors of the national economy such as engineering construction. Loader has operation speed, high efficiency, good maneuverability, convenient operation, etc., and to speed up the construction speed, reduce labor intensity, improve the engineering quality, reduce the cost for the project are play an important role. Loader according to different application requirements, development formed different structure types. Usually, according to the using situation is different, divided into open with loader and underground with loader; According to the running system structure is different, divided into wheel loader and crawler loader; According to the discharge different ways, divided into before discharge type (front type) and after discharge type and rotary loader. This design is aimed at ZL50 loader bucket design, according to the bucket bucket design requirements and shovel bucket type structure analysis to determine the shape of the cutting edge, the bucket bucket tooth, the bucket side blade, bucket body shape, bucket specific parameter data, bucket capacity, etc. The design can be said to be a try. Because I design level is limited, the design process will inevitably there are some consideration not place, please join the teacher criticism and corrections. KEYWORDS: engineering machinery, loader, bucket
正铲液压挖掘机工作装置设计 摘要 液压挖掘机是一种应用广泛的多功能的建设施工机械，作为工程机械的主力机种。由于液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，因此受到了广大施工作业单位的青睐，其生产制造业也日益蓬勃发展。 液压挖掘机主要有发动机、液压系统、工作装置、回转装置、行走装置和电器控制等部分组成。本文主要研究其工作装置。 挖掘机的主要工作就是土壤的挖掘。工作装置是直接完成挖掘任务的装置，许多挖掘机发达的国家广泛采用新技术、新方法来不断地提高液压挖掘机的作业性能和生产率。正铲装置的各组成部分有各种不同的外形，要根据设计要求选用适合的结构并对其作运动分析。然后，在满足机构运动要求的基础上对各机构参数进行理论计算，确定各机构尺寸参数，确定挖掘机正铲装置的基本轮廓。 挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘机性能参数的重要性能指标，对其分析计算至关重要。挖掘阻力主要与挖掘对象及自身尺寸参数有关，而挖掘力则受众多条件限制，危险工况的分析是关键点。在挖掘力分析基础上，可对各杆件铰接点进行力的分析计算，并进行机构设计的合理性分析。 关键词：正铲挖掘机，工作装置，平面连杆机构，运动分析
第二章液压正铲挖掘机工作装置的总体设计 2.1 液压正铲挖掘机的基本组成和工作原理 液压正铲挖掘机由工作装置，上部转台和行走装置三大部分组成，如图 2.1 所示。其中上部转台包括动力装置、传动机构的主要部分、回转机构、辅助设备和驾驶室；工作装置由动臂、斗杆、铲斗及动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸组成，如图 2.2 所示。 图 2.1 液压正铲挖掘机的基本组成
图 2.2 液压正铲挖掘机工作装置 挖掘作业时，操纵动臂油缸使动臂下降至铲斗接触挖掘面，然后操纵斗杆油缸和铲斗油缸，使斗进行挖掘和装载工作。铲斗装满后，操纵动臂油缸，使铲斗升高离开挖掘面，在回转马达的驱动下，使铲斗回转到卸载地点，然后操纵斗杆和铲斗油缸使铲斗转动至合适位置，再回缩开斗油缸转动铲斗，使斗前、斗后分开卸载物料。卸载后，开斗油缸伸长使斗前、斗后闭合，将工作装置转到挖掘地点进行第二次循环挖掘工作。转移工作场地时，操纵行走马达，驱动行走机构完成移动工作[4]。 在实际挖掘作业中，由于土质情况、挖掘面条件以及挖掘机液压系统的不同，反铲装置三种液压缸在挖掘循环中的动作配合可以是多样的、随机的。上述过程仅为一般的理想过程。 2.2 工作装置结构方案的确定 正铲工作装置的构造：正铲工作装置由动臂、斗杆、铲斗、工作液压缸和连杆机构等组成。动臂是焊接的箱形结构，由高强度钢板焊成，也有的是铸造的混合结构，和反铲工作装置相比，正铲动臂较短且是单节的。动臂下端和转台铰接，动臂油缸一般为双缸，在布置上动臂的下铰点高于动臂油缸的下铰点且靠后。这种布置方案能保证动臂具有一定的上倾角和下倾角，以满足挖掘和卸载的需要，
中国矿业大学 本科生毕业论文 姓名：学号： 学院： 专业： 论文题目： ZL50轮式装载机工作装置设计 专题： 指导教师：职称：
本次设计的主要内容是针对工程机械中轮式装载机的应用，从实际情况考虑，设计ZL50型轮式装载机的工作装置。设计过程是从铲斗到连杆系统的形式选取及尺寸确定，同时包括动力装置转斗油缸和举升油缸的设计。另外，本次设计采用的是CATIA软件绘制的立体图来表达结构形式，使设计产品表达的更加形象生动，尺寸也更加精确。 要求首先要达到最大卸载高度2.5m和最小卸载距离1.5m；其次工作装置运动平稳、无干涉、无死点、无自锁，动臂从最低位置到最大卸载高度的举升过程中，保证铲斗中的物料无撒落，在卸载后，动臂下放至铲掘位置，铲斗能自动放平；同时结构要求简单紧凑，承载元件数量（包括油缸）尽量少，前悬小。 院长签字：指导教师签字：
摘要 装载机属于铲土运输机械类，是一种通过安装在前端一个完整的铲斗支撑结构和连杆，随机器向前运动进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式机械。它广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口和矿山等工程建设。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此成为工程建设中土石方施工的主要机种之一，对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用，是现代机械化施工中不可缺少的装备之一。 这次设计采用先进的现代设计方法，对这种轮式装载机工作装置进行了总体设计到零部件设计。主要包括轮式装载机工作装置的关键零部件，如铲斗、连杆机构以及转斗油缸、举升油缸等，并对重要零件进行了刚度、强度分析。应用CA TIA软件对轮式装载机工作装置整体进行设计，并用它对本次设计进行立体展示表达。 关键词：装载机；机械化；工作装置 全套完整版设计，联系164306145各专业都有
1 引言 装载机是一种用途十分广泛的工程机械，它可以用来铲装、搬运、卸载、平整散装物料；也可以对岩石、硬石等进行轻度的铲掘工作[]1。如果换装相应的工作装置，还可以进行推土、起重、装卸木料及钢管等作业。因此，它被广泛地应用 于建筑、公路、铁路、水电、港口、矿山及国防等工程中，对加快工程建设速度， 减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本具有重要作用，所以装载机在国内 外无论是在品种上或是在产量方面都得到迅速发展，称为工程机械的主要品种之 一。 装载机有单斗和多斗两种；如按使用场合来区分，则可分为露天和井下两种。 工程机械上常用的是单斗装载机。单斗装载机的类型很多，有几种分类方法。按 发动机的功率可分为小型、中型、大型和特大型四种。按装载方式可分为前卸式、 回转式和后卸式。按传动形式，轮式装载机可分为机械传动、液力机械传动、液 压传动和电传动。按其机架结构型式，轮胎式装载机又可分为铰接式装载机和整 体式车架装载机。 工作装置是工程机械进行生产作业的装置，该装置直接影响到整机的生产率 和经济性，因此合理的设计有着重大意义，尤其是土方工程机械，作业过程中动力装置的大部分能量消耗在挖掘土壤上[]2。由于工作装置的重量和成本只占整个机械的很小部分，因此，要降低挖掘土壤的能量，提高效率，从研究工作装置人 手，在通常情况下，仅耗用较少的材料和费用就能明显地提高机械的性能，而机械的结构无须作重大改变[]3。 本次设计的是ZL50装载机的铲斗。在设计过程中参考了同类机型。 2 设计依据及主要技术指标 发动机： 6135K-9，额定功率：144KW，额定转速：2200r/min；铲斗堆装斗 3m，平装斗容:2.4m3；额定载重量:50KN；斗宽：2940mm（内侧宽2900mm）；容:3 空车自重:15.8t；工作油泵:p=15Mpa,Q=320L/min；转向油泵：p=10Mpa,Q=75L/min； 变速箱操纵与变矩器补油泵p=1.5Mpa Q=140L/min。
装载机工作装置设计 任务书 1．课题意义及目标 装载机是一种用途十分广泛得工程机,它被广泛应用于建筑、公路、及国防 等工程中，对加快工程建设速度、减轻劳动强度、提高工程质量、降低工程成本 具有重要作用，所以装载机在国内外不论是品种或是在产量方面都得到迅速发展，成为工程机械得主要品种之一。而合理的工作装置结构更能起到事半功倍之 成效。 2．主要任务 根据给定的原始参数，采用设计装载机工作装置六连杆机构，并分析其运动 特性和动力特性。主要内容包括：连杆机构绞点位置的设计以及各构件的结构设计；主要构件的强度与刚度校核计算；连杆机构运动特性与动力特性的分析。原 始参数如下： 额定斗容： 2 m3 额定载重量： 36 KN 整机质量： 115 KN 轮距： 1950 mm 轴距： 2660 mm 轮胎规格： 16.00—24 最大卸载高度： 2800 mm 最小卸载距离： 1115 mm 3．主要参考资料 [1] 杨晋升. 铲土运输机械设计（M）. 北京：机械工业出版社. 1981. 5. [2] 周复光. 铲土运输机械设计与计算（M）. 北京：水利水电出版社. 1988. 6. 审核人：年月日
装载机工作装置设计 摘要：装载机是现代工程建设中所用机械的一个主要机种，主要用途有装卸搬运成堆的散料、轻度的铲掘、清理工作面、牵引等。为了减少生产成本，必须采用高效的机械装卸设备。装载机工作装置的设计主要是对装载机铲斗、连杆机构、动臂的设计，而工作装置设计的合理性直接影响到了装载机的工作性能及其使用寿命，随着优化设计方法进一步发展，机器自动化和智能化不断提高。在对铲斗设计时要对铲斗的形状、容积进行分析。然后在对装载机的连杆机构设计中要计算出组件的尺寸，各点之间的位置关系和动臂的数据计算。最后对工作装置进行受力分析和强度计算，以确定该型号装载机实际载荷是否在设计载荷范围之内。关键词：装载机，工作装置，动力学分析 The design of Loader Working device Abstract: The loader is a main type of machinery used in modern engineering construction with the main purpose of handling stacks of bulk materials, mild shovel, clean face and traction. In order to reduce the cost of production, efficient mechanical handling equipment must be adopted. Design of working device of loader is mainly on the design of loader bucket linkage arm, and the work will directly impact on device design to the performance of the loader and its service life, with the continuous method development of modern optimization design to constantly improve the machine automation and intelligence. In the design of bucket to shape and specific parameters, volum es of the bucket are analyzed. And then to calculate the size of componentsin the design of loader connecting rod mechanism, position relation between points and armdata calculation. Finally，the stress analysis and strength calculation of the working device is carried out to determine whether the actual load of wheel loader is within the scope of the design load. Keywords: Loaders,Work equipment,Dynamics analysis
毕业设计论文装载机工作装置设计
2008级工程机械综合课程设计ZL30装载机工作装置设计
目录 摘要......................................................................................................I 第一章装载机的发展和应用. (1) 1.1装载机概述 (1) 1.2装载机的发展 (2) 第二章装载机总体参数的确定 (6) 2.1装载机阻力的确定 (6) 2.1.1插入阻力 (6) 2.1.2铲起阻力 (6) 2.1.3转斗阻力矩 (7) 2.2装载机的总体布置原则 (8) 2.3装载机各部件的布置 (9) 2.4装载机的总体构造和分类 (11) 第三章工作装置设计 (13) 3.1工作装置结构分析 (13) 3.1.1装载机工作装置 (13) 3.1.2结构形式的选择 (14) 3.2铲斗设计 (16) 3.2.1铲斗结构形式的选择 (16) 3.2.2铲斗基本参数的确定 (18) 3.3工作机构连杆系统的尺寸参数设计 (22) 3.3.1工作装置结构设计 (23) 3.3.2动臂设计 (23) 3.3.3连杆机构设计 (25) 3.4工作装置强度计算 (28) 3.4.1确定工作装置的计算位置 (28) 3.4.2工作装置载荷分析 (29) 3.4.3典型工况分析 (30) 1
3.4.5工作装置受力分析 (31) 3.4.6工作装置强度校核 (36) 第四章工作装置液压系统设计 (40) 4.1液压系统设计要求 (40) 4.2油缸作用力的确定 (40) 4.3液压系统设计计算 (41) 4.4液压系统原理分析 (43) 4.5工作装置的限位机构 (44) 总结 (46) 主要参考文献 (47) 2
三、工作装置各部分的基本尺寸计算和验证 反铲装置的合理设计问题至今尚未理想地解决。以往多按经验，采取统计和作周试凑的方法，现在则尽可能采用数解分析方法。液压挖掘机基本参数是表示和衡量挖掘机性能的重要指标，本文主要计算和验证铲斗、动臂、斗杆的尺寸。 （一）反铲装置总体方案的选择 反铲装量总体方案的选择包括以下方面： 1、动臂及动臂液压缸的布置 确定用组合式或整体式动臂，以及组合式动臂的组合方式或整体式动臂的形状动臂液压缸的布置为悬挂式或是下置式。 2、斗杆及斗杆液压缸的布置 确定用整体式或组合式斗扦，以及组合式斗杆的组合方式或整体式斗扦是否采用变铰点调节。 3、确定动臂与斗杆的长度比，即特性参数112K l =。 对于一定的工作尺寸而言，动臂与斗杆之间的长度比可在很大围选择。—般当K 1＞2时(有的反铲取K 1＞3)称为长动臂短斗杆方案，当K 1＜1.5时属于短动比长斗杆力案。K 1在1.5~2之间称为中间比例方案。要求适用性较强而又无配套替换构件或可调结构的反铲常取中间比例方案。 4、确定配套铲斗的种类、斗容量及其主参数，并考虑铲斗连杆机构传动比是否需要调节。 5、根据液压系统工作压力、流量、系统回路供油方式、工厂制造条件等确定各液压缸缸数、缸径、全伸长度与全纳长度之比λ。考虑到结构尺寸、运动余量、稳定性和构件运动幅度等因素一般取λ1＝1.6~1.7。取λ2＝1.6~1.7；λ3＝1.5~1.7。 （二） 斗形主要参数的确定 当铲斗容量q 一定时，挖掘转角2?，挖掘半径R 和平均斗宽B 之间存在一定的关系，即具有尺寸R 和B 的铲斗转过2?角度所切下的土壤刚好装满铲斗，于是斗容量可按下式计 算： 2 1(2sin 2)2 s q R B K ??= - (4.1) 式中： s K ——土壤松散系数。（取 1.25s K = ） 一般取: (4.2) R 的取值围： (4.3) 式中： q ——铲斗容量，3m ； B ——铲斗平均宽度，m 。 可根据表4-3根据斗容选取B 值。 根据式（4.1）可得 φ值
挖掘机工作装置设计 设计
郑州科技学院 本科毕业设计（论文） 题目挖掘机工作装置设计 学生姓名王利军 专业班级机械设计制造及其自动化 08级本科（6）班 学号200833467 院（系）机械工程学院 指导教师（职称）陈长庚工程师 完成时间2012年 5 月 16 日
挖掘机工作装置设计 摘要 单斗挖掘机是一种重要的工程机械，广泛应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和矿山采掘工业中，对减轻繁重的体力劳动、保证工程质量、加快建设速度、提高劳动生产率起着十分巨大的作用。随着国家经济建设的不断发展，单斗挖掘机的需求量将逐年大幅度增长，其在 国民经济建设中的作用将越来越显著。 反铲装置作为单斗挖掘机工作装置的一种主要形式，在工程实践中占有重要地位。反铲装置的各组成部分有各种不同的外形，要根据设计要求选用适合的结构并对其作运动分析。然后，在满足机构运动要求的基础上对各机构参数进行理论计算，确定各机构尺寸参数，确定挖掘机反铲装置的基本轮廓。 挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘机性能参数的重要性能指标，对其分析计算至关重要。挖掘阻力主要与挖掘对象及自身尺寸参数有关，而挖掘力则受众多条件限制，危险工况的分析是关键点。在挖掘力分析基础上，可对各杆件铰接点进行力的分析计算，并进行机构设计的合理性分析。 关键词：单斗挖掘机运动分析力学分析强度校核
SINGLE DOU EXCAVATOR WORKING DEVICE DESIGN ABSTRACT Single d o u excavator is a kind of important engineering machinery, widely used in building, road engineering, water conservancy construction, forestry development, port construction, national defense construction and the conditions of fortifications mining extraction industries, to reduce heavy manual labor, ensuring the quality of projects and accelerate the construction speed and improve labor productivity plays an enormous role. With the continuous development of national economic construction, d o u excavator demand will greatly increas e year by year, its role in national economic construction will become more and more prominent. The shovel device as a single d o u excavator working device of a main form in engineering practice, occupies an important position. The shovel device of each component of a variety of different shape, according to the design requirements for the selection of the structure and kinematic analysis. Then, on the basis of the requirement of motion parameters of various institutions, organizations, and determine the size parameters of the shovel device determine excavator basic outline. Digging resistance and mining force is the important measure excavator performance parameters on its performance index analysis, calculation is very important. Digging resistance with mining and relevant parameters, and their size by numerous dig power restriction, dangerous working conditions, the analysis is the key point. Based on the analysis in the mining strength to the bar on the pivotal point force calculation and analysis and the rationality of the design. KEY WORDS: Single d o u excavator, Motion analysis, Mechanics analysis，Strength Check
装载机主要参数总体几何参数 整机长度：机子前后车架摆直，停在水平路面上，铲斗放平，整机的最前点到最后点的水平距离。 整机宽度：铲斗宽度、轮胎宽度、车尾宽度。在不指明是哪一位置宽度的情况下，即可认为是铲斗宽度，因为铲斗是整机的最宽处。 整机高度：整机的最高点到地面的垂直距离。 轮距：同一桥上，左、右两轮胎中心线之间的距离。 轴距：机子前后车架摆直，前、后桥中心线之间的距离。 卸载角：机子卸载时，铲斗切削刃与水平面的夹角。一般卸载角不小于45°，即取45°。 卸载高度：铲斗卸载时，切削刃的最低点到地面的垂直高度。 最大卸载高度：动臂举到最高点，保证卸载角为45°，切削刃到地面的垂直高度。 卸载距离：铲斗卸载时，切削刃的最前点到整机（不包括工作装置）的最前（一般为轮胎前缘）点的水平距离。最大卸载高度下的卸载距离：最大卸载高度下的卸载距离：动臂举到最高点，保证卸载角为45°，切削刃的最前点到整机（不包括工作装置）的最前（一般为轮胎前缘）点的水平距离。 地面位置收斗角：将铲斗放平在地面上收斗，此时，铲斗切削刃与水平面的夹角。运输位置收斗角：将动臂放平运输位置（一般使动臂下铰点离地400－500 mm 左右）收斗，此时，铲斗切削刃与水平面的夹角。 轮胎滚动半径：轮胎中心线到地面的垂直距离。 最小离地间隙：机子的最低点（不包括轮胎及工作装置）离地面的垂直距离。 前悬：铲斗放平，前轮中心至铲斗最前缘的水平距离。 后悬：后轮中心线至车尾的水平距离。 下挖深度：机子停在水平面上，动臂放在最低点，将铲斗放平后再前倾10度，此时铲斗最低点至水平面的垂直距离。 离去角：从车尾的最低点向后轮轮胎后部外廓（靠接地部位）作切线，此切线与水平面的夹角。一般不小于30°。 转向角：装载机为铰接式转向。先将前后车架摆直，再将前车架转到最大角度，此时，前车架相对于后车架所转动的角度。 转弯半径：前车架相对于后车架偏转到最大角度，以前后桥的轴线交点在地面上的投影为圆心，以机子外轮廓在在地面上的投影为半径画圆，此圆的半径即为转弯半径。分为铲斗转弯半径、前轮转弯半径、后轮转弯半径以及车尾转弯半径。一般铲斗转弯半径最大，水平通过半径为铲斗转弯半径，最小转弯半径指轮胎中心最小半径。 总体性能参数发动机功率、斗容、载重量、牵引力、掘起力、车速、最大爬坡度、
机械原理设计任务书 学生姓名朱班级学号20127462 设计题目：挖掘机工作装置机构设计 一、设计题目简介 单斗挖掘机是一种重要的工程机械，广泛 应用于房屋建筑、筑路工程、水利建设、农林 开发、港口建设、国防工事等的土石方施工和 矿山采掘工业中，对减轻繁重的体力劳动、保 证工程质量、加快建设速度、提高劳动生产率 起着十分巨大的作用。随着国家经济建设的不 断发展，单斗挖掘机的需求量将逐年大幅度增 长，其在国民经济建设中的作用将越来越显 著。 反铲装置作为单斗挖掘机工作装置的一种主要形式，在工程实践中占有重要地位。反铲装置的各组成部分有各种不同的外形，要根据设计要求选用适合的结构并对其作运动分析。然后，在满足机构运动要求的基础上对各机构参数进行理论计算，确定各机构尺寸参数，确定挖掘机反铲装置的基本轮廓。 挖掘阻力和挖掘力是衡量挖掘机性能参数的重要性能指标，对其分析计算至关要。挖掘阻力主要与挖掘对象及自身尺寸参数有关，而挖掘力则受众多条件限制，危险工况的分析是关键点。在挖掘力分析基础上，可对各杆件铰接点进行力的分析计算，并进行机构设计的合理性分析。 二、设计数据与要求 该型挖掘机工作装置,由两节臂，一挖斗组成，停机面最大挖掘半径(mm):9850；最大挖掘深度(mm):6710；最大挖掘高度(mm):9840，液压缸驱动。 三、设计任务 1、提出可能的运动控制方案，绘制方案的机构简图，计算工作装置的自由度，进行方 案分析评比，从中选取最适合挖掘机工作装置的机构； 2、根据所确定的机构方案进行杆及运动副的尺寸计算，要有计算过程（图解法也必须 有作图步骤），并根据所计算尺寸依据国家相关标准提出油缸的布置及其运动要求； 3、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。 4、用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。 5、编写说明书，说明书应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。 四、提示 1、每一节斗杆应有一个油缸控制，即该机构应由多个自由度 2、按设计要求，主要考虑几个极限位置的相关数据 完成日期：年月日指导教师
LWC160侧卸装载机 LWC160侧卸式装载机概述： LWC160侧卸式装载机是在装载机前端配置的可正向、也可左右侧向卸料的多功能新型装载机。它除了具有普通型装载机工作装置的功能外 ，还特别适用于隧道隧洞开挖和较为窄小场地施工的作业环境，并可与配套运输车辆并行穿梭作业，不需转向调头等操纵动作，减少了作 业循环时间，提高了工作效率，是一种土石方工程和较长隧道隧洞施工的理想变形作业机具。 LWC160侧卸式装载机主要技术特点 一、发动机： ?配备潍柴4100K1发动机，功率强劲，额定功率为45kw；空滤器采用三级过滤，过滤效果好，适合在粉尘密度大的环境作业，每半月可清洗一次； ?排气系统排气方向斜向侧下方，污染小，噪声低，环保效果好，适合于巷道或煤矿井下作业； ?发动机覆盖件采用高强度的结构，坚固耐用，能够有效的保护发动机，避免落物砸坏发动机。 ?发电机功率为1000w，解决了井下作业的照明问题。 二、变矩器: ?采用YJ-280型单级三元件变矩器，可靠性高，维修方便。 三、变速箱： ?采用动力换档边速箱，可靠性高，维修方便。 四、防落物驾驶棚 ?整机高度为≤2.50米，宽度为1.96米，中小型煤矿巷道可以自由通过；驾驶棚可以简单方便的拆装，拆掉驾驶棚后的整机高度为1.80米，可以灵活的在低矮的巷道行驶； ?防落物驾驶棚可以有效的防止落物对司机安全的威胁，有效的保证司机的人身安全。 五、照明系统： ?采用大容量的蓄电池，照明灯可以连续照明，并能够轻松启动发动机； ?照明灯功率高达500瓦，更适合非常暗的环境下工作；
?照明灯均安装防护罩，防止落物砸坏，安全耐用。 LWC160侧卸式装载机主要技术参数： ZL50G轮式装载机 ZL50G轮式装载机 ·双泵合流技术，流量放大全液压转向,工作装置先导操纵,电控变速箱,操作轻便灵活。 · 工作装置采用徐工特色的新型结构，掘起力大，三项和时间短，具有任意位置自动放平功能，作业效率高。 · 工程机械专用嵌块式传动轴，动力传递更可靠。 · 整体式新型豪华驾驶室，安全可靠，视野开阔，密封减振，隔音降噪，配备冷暖空调。 · 动力系统双向减振悬挂，减少整机的共振及疲劳破坏。 · 优化的柴油机进气系统，减少灰尘进入空滤器，滤芯便于维护，延长发动机的寿命；优化的散热系统，降低系统综合热平衡温度。 · 整体式可开启复合材料机罩，减振、降噪、操作轻便、便于维修。 · 动力可选配上柴、斯太尔或康明斯等发动机，电启动、电熄火、性能卓越可靠。 ZL50G系列装载机主要参数
摘要 Zl50装载机是我国轮式装载机系列中的中型产品，该机是一种较大型的以装卸散状物料为主的工程机械，广泛应用于矿山,基建,道路修筑,港口,货场,煤场等地进行装载,推土,铲挖,起重,牵引等作业。 Zl50装载机属于ZL系列，采用轮式行走系，液力机械传动系，交接时车架，工作装置采用液压操纵，所以该机具有机动性好,转向灵活,生产率高,操纵轻便等优点，另外，该机后桥布置为摆动桥，增加了整机的稳定性，所以该机安全性好。 Zl50装载机采用液力变矩器,动力换挡变速箱,四轮驱动,液压转向,嵌盘式制动器,铰接式车架的先进机构，具有牵引力大,操作方便,转弯半径小,作业效率高等优点。 设计步骤简单如下：1.对装载机的总体进行分析，确定总体参数；2.牵引计算，确定出各档及各档传动比；3.对装载机进行整体布置，并绘出总体布置图； 4.工作装置的设计为重点，采用相似设计，以ZL20轮式装载机的铲斗为参考斗进行新的铲斗参数设计及选型；采用图解设计法对动臂,斗四连杆机构,斗油缸四连杆机构尺寸进行了优化设计，并着重对铲斗进行设计，其中包括铲斗外形尺寸,确定在装载机上的位置,强度验算。 关键词:轮式装载机,工作装置设计,铲斗设计
Abstract The loader ZL50 iswheel type and it is much bigger among the series made in our country.It is suitable for loading discharging materials and it applies for mine,capital conduction,road builing ,port,field,coalfield and carries loading ,pushing dust ,diging rising weight. The loader ZL50 is ZL series.It adopts whell type system, liquid engine driving system,ream meet vehcle type, working set of hydraulic pressure contolling.So it has good flexibility, turn agility high productivity,controlling handiness ets. Its back bridge ,so increases the stability of whole machine,and it has a good security. Being quipped with advanced devices such as hydraulic torque conventer power shift gearbox four wheel driving,hydraulic chuck disk break and artallated frame .So the loader model ZL50 is featured with high pulling capacity,small turning radius.all of which make it possible for easy operation.thus resulting in the high efficiency of our product . In my design,I adopt counter shaft power shi ft transmission’s construction is simple and maincenance is easy .the transmission has two forward and one reverse gear ,it can provide three speeds. KEY WORDS: the round type load machine, design of the work part, shovel design.
ZL15型轮式装载机工作装置设计(有全套图纸)
东北师范大学 高等教育自学考试 国际经济与管理专业（本科）毕业论文 论文题目： 论文作者： 准考证号： 身份证号：
摘要 农业是中国可持续发展的核心和关键，作为人类生存和农业发展基础的农业资源应受到更加广泛的重视。农业是中国可持续发展的核心和关键，作为人类生存和农业发展基础的农业资源应受到更加广泛的重视。本文从农业资源角度出发，探讨了中国农业可持续发展的内涵、特征和农业可持续发展面临的农业资源问题，提出了中国农业可持续发展的对策。 关键词：农业循环经济低碳经济农业可持续发展对策
1.中国农业循环经济可持续发展的意义 1.1 循环型农业循环型农业是循环经济理念在农业经济建设中的体现和应用 循环型农业的概念可概括为: 尊重生态系统和经济活动系统的基本规律, 以经济效益为驱动力, 以绿色GDP 核算体系为导向, 按照3R 原则, 通过优化农业产品生产至消费整个产业链的结构, 实现物质的多级循环使用和产业活动对环境的有害因子零排放的一种农业经营模式。以经济效益为驱动力体现的是经济规律, 市场经济条件下, 只有有了经济效益的活动才能更好地保护生态环境, 3R 原则是循环型农业的精髓, 零排放则是循环型农业具体的可操作目标。传统的农业发展模式将生态环境保护与农业发展两者对立起来, 而循环型农业将二者有机的结合起来, 使二者相互促进,相互发展, 这是循环型农业的创新。 1.2 《中国21世纪议程》对中国农业可持续发展的进一步明确 《中国21世纪议程》对中国农业可持续发展的进一步明确为：保持农业生产率稳定增长，提高食物生产和保障食物安全，发展农村经济，增加农民收入，改变农村贫困落后状况，保护和改善农业生态环境，合理、永续地利用自然资源，特别是生物资源和可再生资源，以满足逐年增长的国民经济发展和人民生活的需要。从农业资源角度来理解，农业可持续发展就是充分开发、合理利用一切农业资源，合理地协调农业资源承载力和经济发展的关系，提高资源转化率，使农业