第二章装载机的总体设计
装载机的总体设计是根据其主要用途，作业条件及生产情况，合理的选择机型﹑各总成结构形式﹑性能参数及整体尺寸等进行合理布置。由任务书已对部分结构进行规定，再通过对现有机型类比分析，zl50装载机总体设计确定如下：
2.1 装载机机型的选型和总成结构形式的选择
2.1.1传动形式的的选择
装载机的传动形式，一般有机械传动、液力机械传动、液压传动和电传动四种。ZL５０装载机传动系的设计采用液力机械传动，因为它与机械传动系相比具有以下优点：
1)在保持一定插入力的同时举升铲斗以减少铲掘阻力，缩短作业
循环时间。
2)可随外载荷的变化而自动调整车速，因而可减少变速箱换挡，
奸猾变速结构与操作。
3)液力传动配有动力换挡变速箱，其可在不停车的情况下换挡，
操作轻便、动力换挡时间短、生产率高。
变矩器的可透性小，当运行阻力变化时发动机的转速变化小
２.１.２变矩器的形式选择
２.１.３变速箱形式的选择
根据设计要求和现代装载机的工况，选择行星式换挡变速箱。它与定轴式变速箱相比有零件加工精度高、传动效率高、受力分散、齿轮模数小、齿轮、轴承工作条件好，重量轻、结构紧凑，采用制动器不产生离心力，无须旋转密封、作用可靠等优点。
２.１.４制动系的选择
制动系是装载机的一个重要组成部分，它不仅关系到行车作业的安全性，而且，良好可靠的制动系，可以使装载机具有较高的行驶速度，提高其生产效率。一个完整的制动系统应包括三部分：行车制动器、停车制动器和紧急制动器。装载机是循环作业并连续工作的机器，它制动频繁、制动强度比较高、作业条件恶劣、经常与各种路况打交道，因而对制动器的要求除了考虑制动效能、效率外还有使用寿命耐热衰减性等条件，所以选择钳盘式制动器。
２.２装载机总体参数及其确定
确定装载机的总体参数就是根据其主要用途、作业条件、适用场合及
生产情况等，对装载机的性能提出具体的要求，以作为整机和总成部件的依据。
装载机总体参数的选择与确定是设计过程中一项十分重要的工作，总体参数选择的合理，不仅给以后的技术设计带来方便，更重要的是会使装载机获得良好的使用性能、较高的技术指标，从而提高生产率，降低作业成本。
装载机的总体参数包括：额定载重量、斗容、自重、发动机功率、轴距、轮距、牵引力、掘起力、车速、最大卸载高度、卸载距离、动臂提升、下降、铲斗前倾时间、最小转向半径及最大爬坡角度等。
额定载重量
装载机的额定载重量是指在保证其所需的稳定性情况下，它的最大载重能力。装载机在光滑、坚硬的水平面上不行走铲掘时的载孚量称为最大载重量。它比装载机行走铲掘时的载重一般要大1-1.5倍。由于所设计为ZL５０装载机，所以，其额定载重量Qh=5000kg。
装载机的斗容
装载机的斗容分为几何斗容和额定斗容。几何斗容是指铲斗刃口与挡板（当铲斗装有挡板时）或斗背（当铲斗不装挡板时）最上部的连线与铲斗横断面内壁所围成的面积乘以铲斗内壁宽度所得的容积，Vp 表示。几何斗容也称为平装斗容。
额定斗容是指铲斗的周围以二分之一的坡度堆积物料时，由料堆坡面与铲斗内廓之间所形成的容积。额定斗容又称为堆装斗容。用VH表示。额定斗容与几何斗容有以下关系
VH/Vｐ＝１.２
一般未注明是几何斗容或额定斗容时，都是指额定斗容。额定载重量确定后，额定斗容按下式计算：
VH=QH/γQH——额定载重量（KN）γ——物料的重度(KN/m3)
装载机的自重
装载机的重量一般分为结构重量Gj和使用重量Gs。
发动机功率的选择
装载机作业时发动机功率消耗在以下两个方面：
1）行走所需功率：装载机作业时车轮发出额定牵引力PH所需功率N ｌ按下式计算：
Nｌ＝（PH+Pf）vT（1-δ）/3.6ηz（kw）取ηz＝０．６－０．７５2）油泵所需功率：驱动油泵所需功率N2按下式计算。
N2=∑Nη=∑（ＰｉＱｉ／６０ηｂ）取ηｂ＝０．７５－０．８５
发动机有效功率（飞轮功率）Ｎ＝Ｎ１＋∑Ｎη
所以，发动机额定功率Ｎｅｈ为Ｎｅｈ＝（１．３０－１．３５）Ｎ＝（１．３０－１．３５）（Ｎ１＋∑Nη）
轴距
轴距Ｌ式装载机总体设计中所要确定的主要尺寸之一。初步设计时通常参考同类型装载机选取，通过总体布置最后确定轴距。轴距是装载机的主要性能参数之一，它影响着装载机三个方面的技术性能。１）其他参数不变时，装载机的最小转弯半径随轴距的增减而增减；２）
增长轴距，装载机的纵向稳定新提高；增长轴距，车架＼传动轴等会相应的增长，致使装载机自重增加，参考ＺＬ５０装载机，取其轴距为３３００ｍｍ。
轮距
现在轮胎式装载机前后轮距相同，并且前后轮采用相同的轮胎。轮距也是装载机的主要参数之一，它同样影响着装载机的一些性能：１）增加轮距，可提高装载机横向稳定性，但使得最小转弯半径增大。２）增加轮距，会使铲斗宽度相应增加，因而造成单位长度斗刃插入力降低。取其轮距为２２００ｍｍ。
掘起力
掘起力是指具有标准使用重量的装载机停放在硬的水平面上；铲斗斗刃的底部平行于地面，并且它在地面上下的偏差不超过２５ｍｍ的情况下，当转斗或提臂时，作用在铲斗斗刃后面十厘米处的最大垂直向上的力。对于不是直线形斗刃的铲斗（如V形斗刃铲斗），所指斗刃是指最前面一点的位置。
铲起力决定了铲斗或动臂绕其铰接点或回转举升的能力，它由转斗或动臂油缸提供，而根据装载机的稳定性确定，初步计算时根据额定载重量最近似的按下式确定：Pｚ＝（１.８-２.３）ＱＨ
如果装载机的动臂装有支撑撬时，则转斗油缸发出的铲起力按下式计算：Ｐｚ＝（２．０－３．０）ＱＨ。
插入力
插入力是指装载机铲装物料时，在铲斗斗刃上所产生的插入料堆的作
用力。对于靠行走来使铲斗插入料堆进行铲掘的装载机，起插入力取决于牵引力，牵引力越大，插入力越大。当装载机在水平面上，以作业速度匀速行驶铲斗插入料堆时，其插入力等于牵引力。而对于铲装时停止运动，用推压油缸使铲斗插入料堆的装载机，其插入力则取决于推压油缸的推力，但最大不超过装载机与地面的静摩擦力。
铲斗后倾角及卸载角
动臂在最低位置，铲斗最大后倾时，铲斗斗底与水平面的夹角α１称为铲斗后倾角，一般取α１＝４０度－５０度。由于转斗连杆机构一般不是平行四连杆，所以动臂在举升过程中允许铲斗进一步后倾１５度。
当装载机卸载时，铲斗斗底与水平线的夹角β称卸载角。卸载角小会影响物料的卸净；卸载角大会使得转斗油缸行程加大，通常在最大卸载高度时其卸载角度取约为５０度左右，而在任何卸载高度时卸载角不小于４５度。
铲斗卸载高度
铲斗卸载高度是指装载机把物料卸到运输车辆时，铲斗卸载角度为最大情况下，铲斗斗刃（或斗齿）离地面的高度。动臂在最大举升高度时，铲斗的卸载高度称为最大卸载高度Hsmax。铲斗的最大卸载高度主要根据与它配合作业的的运输车辆来决定。即：Hsmax=h+△h h——运输车辆高度（m）△h——考虑作业时斗尖与车厢侧板间保留地必要间隙，取△h=0.3-0.5m
卸载距离
装载机卸载时，铲斗斗尖与装载机前面外廓部分之间的距离，称为卸载距离。通常，前面外廓部分，对于轮胎式装载机是前轮胎，对于履带式装载机是散热器罩。
铲斗最大卸载高度时卸载距离ls，按下式计算：
Ls=Bc/2+△b（m）Bc——与装载机配合作业中最大运输车辆车厢的宽度（m）△b——根据安全作业，装载机卸载时其前面外廓部分与运输车辆之间应保持的最小距离，一般取△b=0.2-0.3（m）最小离地间隙
装载机最小离地间隙是通过性的一个指标，它表示装载机无碰撞的的越过石块、树桩等障碍的能力，在设计中尽可能使最小离地间隙大些，一般离地间隙不小于350毫米。
2.3装载机总体布置
2.3.1 总体布置内容
装载机总体布置的内容包括以下几个方面：
1）确定各部件在整机上的位置及占据的空间。
2）确定各部件之间，各部件与整体之间的连接方式。
3）估计整机自重力及重心位置，并对各部件质量提出要求。
4）布置各操纵机构，机器覆盖件、驾驶室等。
5）审查各运动件的运动空间，排除可能发生的干涉。
6）定出标准化、通用化、系列化的零部件明细表。
2.3.2总体布置的原则
总体布置时要考虑以下原则：
1）保证整机的稳定性。
2）结构紧凑，并有较高的传动效率。
3）便于操作维修、工作安全可靠。
4）外形美观、协调。
2.3.3总体布置的基准选择
总体布置时应该准确三个方向的布置基准：
1）以通过后桥中心线的水平面为上下位置的基准。
2）以通过后桥中心线的垂直面为前后位置的基准。
3）以两侧车轮的对称面为左右位置的基准。
2.3.4各部件布置的具体要求
1）连接和传动轴的布置
所设计的ZL50轮式装载机采用一般的铰接式装载机模型，故作出如下设计：铰接销布置在轴距的1/2处，此种布置转弯半径小；前后轮轨迹重合，减少了行驶阻力和转弯阻力。
连接前后车架的铰接销有上下两个，车价的外部宽度受轮距限制，内部宽度要求考虑安装发动机和转向油缸的位置，车架高度是根据结构的强度要求和支撑件尺寸要求而定。
每个车架绕铰接销的相对转角为35度左右。
传动轴布置在张在即的纵向对称平面内，且保证水平布置使中间传动轴的中心与车架的交接中心线重合。
2）发动机与传动系统的布置
发动机按纵向布置在装载机的后部，以保证整机的稳定性。发动机相对后桥的前后距离，可根据桥荷分配力进行调整。
3）摆动桥的布置
为保证装载机在凹凸不平的路面上行驶时，其左右轮都地面接触，而不是悬空，采用了摆动桥结构。根据经验，采用后桥摆动。
4）工作装置的布置
工作装置布置在装载机的前部。工作装置的具体布置详见第三章。
5）驾驶室的布置
在铰接式车架上，驾驶室一般有三种布置：
1、驾驶室布置在前车架的后部，驾驶员视野好，并与铲斗的相对事业保
持不变，铲斗的对准性容易控制，但驾驶员受工作机构传来的冲击较大，容易疲劳。
2、驾驶室布置在后车架的前部，驾驶员的视野不好，驾驶员与铲斗的相
对视角有变化，铲斗的准确性不易控制，但驾驶员受工作机构传来的冲击小，不易疲劳。
3、驾驶室布置在后车架的悬空处。这种布置形式，综合了前两种布置形
式的优点，并克服其缺点，但转向时铲斗的准确性差，由于铲取作业和卸载作业一般不在转向时进行，因此影响不大。
综合考虑，本次设计采用第三种布置方式。