装载机总体及底盘系统设计-2012界毕设
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┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊前言随着现代社会的不断发展,作为现代化基础建设主要工具和手段的工程机械扮演着重要的角色。
工程机械设备是集机、电、液一体化和信息、激光等高新技术以及审美艺术于一身的现代机电产品,并且正在向着自动化、远距离控制和智能化等方向发展。
装载机作为现代工程机械很重要的一种设备也是如此。
装载机主要用于铲装土壤、沙石、煤炭、石灰等散状物料,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以进行推土、起重、、破碎等作业。
由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点,因此广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建筑工程。
在我国,装载机经历了50~60年的发展后,到20世纪90年代中末期国外轮式装载机技术已达到相当高的水平。
基于液压技术、微电子技术和信息技术的各种智能系统已广泛应用于装载机的设计、计算操作控制、检测监控、生产经营和维修服务等各个方面,使国外轮式转载机在原来的基础上更加“精致”,其自动化程度也得以提高,从而进一步提高了生产效率,改善了司机的作业环境,提高了作业舒适性,降低了噪声、振动和排污量,保护了自然环境,最大限度地简化维修、降低作业成本,使其性能、安全性、可靠性、使用寿命和操作性能都达到了很高的水平。
为了满足铲掘能力和快速装卸两方面的要求,装载机工作装置采用多级液压系统,工作装置已不再采用单一的Z形连杆机构,不断研制出集液压、微电子及信息技术于一体的智能系统,并广泛应用于轮式装载机的产品设计之中。
国外轮式装载机在其未来技术发展中将广泛应用微电子技术与信息技术,完善计算机辅助驾驶系统、信息管理系统及故障诊断系统;采用单一吸声材料、噪声抑制方法等消除或降低机器噪声;通过不断改进电喷装置,进一步降低柴油发动机的尾气排放量;研制无污染、经济型、环保型的动力装置;提高液压元件、传感元件和控制元件的可靠性与灵敏性,提高整机的机—电—信一体化水平;在控制系统方面,将广泛采用电子监控和自动报警系统、自动换挡变速装置;普遍安装GPRS定位与质量自动称量装置;开发“机器人式”装载机等。
学号:毕业实习报告2011 ~ 2012学年二学期学院:交通与机械工程学院专业班级:机械设计制造及其自动化姓名:实习日期:2012.2.27-------2012.3.11实习成绩:评阅教师:评阅日期:一、实习时间:2012年二、实习地点:沈阳北方交通重工集团三、实习目的:(1)为毕业设计找到更多的、更深入的、贴近实际的材料和一些自己从书上找不到的知识;(2)未毕业以后踏入社会做必要的准备工作,使自己在将来有足够的信心迈入真实的社会。
四、实习内容:在指导老师的带领下,参观了集团的几个工作车间,了解相关车型的构造、原理和装载机各方面性能的知识。
五、实习具体环节记录与小结:北方交通是国家创新型试点企业,国家高新技术企业,国家863重大科技攻关项目承接单位,辽宁省首批创新师范企业。
2009年国家统计局公布中国500强大型企业集团综合竞争实力排名,北方交通名列256名,中长期发展规划实现双百亿产值,建成千人级国家企业技术中心,建成两平方公里的工业园区,打造民族工业国际知名品牌。
企业文化:北方交通历经30年的产业积淀,现已发展成为内涵丰富、注重商道与人道完美结合,追求事业发展传承的创新型企业,拥有厚博深远的企业文化,指引企业向国际强企迈进。
企业文化核心:产业以人为本。
企业使命:产业报国,打造具有国际竞争力的民族工业知名品牌。
通过车间老师对我们的一些讲解让我们对北方交通重工集团有了一个初步的认识,接下来就是老师带领我们到每一个生产车间进行一一详细的介绍。
楼上是一些高新技术的研发中心,进去需要消毒,因此我们无缘与此直接进入工作车间。
室内像是没有温度一样,地面湿滑,而工人师傅们也不在意这些,这到时令我们这些即将步入社会的学生来说有一些意外,指导老师看出我们的不解,随即说这些车间不能有较高的温度,原来这是客观要求。
老师带我们一连去了几个车间、讲解一些技术参数的确定和装载机的上车组成。
标志装载机的主要技术性能参数有铲斗容量,额定载重量,发动机额定功率,整机质量,最大行驶速度,最小转弯半径,最大牵引力,最大挖掘力,最大卸载高度,卸载距离,工作装置三项和等。
前言装载机是一种用途较广的施工机械,对加快工程建设速度,减轻劳动强度,提高工程质量,降低工程成本都发挥着重要的作用。
因此,近几年来,无论在国内还是在国外,装载机品种和产量都得到了迅速发展,已成为工程机械的主导产品之一。
工作装置是完成铲,运,装,卸等作业并带液压缸的空间多杆机构。
工作装置设计水平的高低直接影响其作业性能的好坏,进而影响整机工作效率。
因此,它的设计在整机设计中占有十分重要的地位。
目前,常用的装载机工作装置由铲斗、动臂、连杆、摇臂、转斗油缸、动臂油缸等组成。
一般对装载机工作装置的设计要求有:1) 动臂举升过程中,铲斗上翻角(或称收斗角)的变化尽量小,保持物料不撒落;2) 动臂举升时刃切削轨迹符合工况要求,且铲掘时掘起力变化规律符合工作要求;3) 连杆系统在整个运动过程中,不得出现“死点”和“撕裂”现象,工作机构各构件之间,不允许发生“干涉”;4) 传动角的变化范围有一定的限制,以保证工作装置的传力性能良好;5) 机构传动应省力,作业时所消耗的功率要尽量小;6) 转斗油缸活塞杆伸长不变,当动臂油缸从最高位置到最低位置时,铲斗应能自动呈插入料堆状态,以简化司机操作;7) 保证在动臂举升的任意位置上都能卸载,即铲斗卸料角大于45°;8) 工作装置的极限工作空间、最大卸料高度及最大卸料距离等应满足整机性能要求。
由此可见,要设计出完全满足上述要求的工作装置相当困难。
目前,国内设计工作装置的方法有三种,即类比作图试凑法、优化设计法和解析法。
由于条件限制,本次设计依然采用传统的设计方法——类比作图试凑法,以ZL50装载机为样机,对装载机工作装置的设计进行了初探性探讨,并在解决上述问题上做了一定的文章。
限于设计水平,设计中有不妥之处还请大家批评指正。
第一章装载机总体设计1.1装载机的分类和总体构造1.1.1装载机分类根据行走装置不同可分为:轮胎式与履带式两种;根据卸载方式可分为:前卸式、后卸式和回转式;按载重量又可分为:小型(<1t)轻型(1~3t)、中型(4~8t)、重型(>10t)按使用场合的不同可分为:露天用装载机和井下用装载机。
第一章绪论1.1 绪论装载机是一种作业效率高,用途广泛的工程机械,它可以用来铲装、搬运、卸载、平整散装物料;也可以对岩石、硬土等进行轻度的铲掘工作。
如果更换相应的工作装置,还可以进行推土、起重、装卸木料钢管等作业。
因此,装载机被广泛应用于建筑、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、降低成本具有重要作用。
在国内外,无论是种类上还是在产量方面装载机都得到迅速发展,成为工程机械的重要机种之一。
上世纪末,国际工程机械进入了一个全新的发展时期,美、日、德等国的各主要制造企业在提高装载机的可靠性、舒适性、安全性及降低能耗、提高作业效率等基础上,大量应用机电一体化及微电子等新技术,不断涌现出新结构和新产品,相继研制出许多超强功能系统。
产品规格向大型化及微型化两头延伸,多用途及全液压驱动机型得到了广泛发展。
装载机技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术含量,努力完善产品的标准化、系列化和通用化,改善驾驶人员的工作条件,向节能、环保方向发展。
操纵实现了自动或半自动化、节能降耗和舒适高效,外观造型及外形制造达到了相当完美的程度。
在国内,随着WTO的加入和西部大开发战略的实施,我国工程机械行业将面临更广、更佳的发展机遇和更严峻的挑战。
作为工程机械之一的装载机行业,近年来发展迅猛,装载机不仅在产量、产值和品种方面大幅度增长,而且在企业数量和生产规模上也不断扩大,成为工程机械行业中发展最快、市场需求量最大的机种之一。
(一)、本次设计的题目本次设计的题目是ZL_50轮式装载机虚拟样机设计及典型工况仿真。
本次设计涉及到虚拟样机技术软ADAMS的应用。
虚拟样机技术是一项新生的工程技术。
比较工程机械传统的设计方法可在计算机上建立机械系统的虚拟模型,伴之以三维可视化处理,模拟在现实环境下系统的运动和动力特性,并根据仿真结果精化和优化系统的设计过程。
本次设计为轮式装载机,其具有重量轻、行走速度快、机动灵活、效率高行走时不破坏路面、维修方便等优点。
轮式装载机总体设计及转向系统设计轮式装载机的总体设计:1. 结构设计:结构设计需要确定轮式装载机的外形尺寸、重心位置、重量、稳定性等因素,设计出合理的结构,确保装载机具有良好的承载能力和稳定性。
2. 动力系统设计:动力系统设计需要确定装载机使用的发动机、变速箱、行走系统等组成部分的参数和配置,以满足装载机的不同工况和作业要求。
3. 操作系统设计:操作系统设计需要确定装载机的操作台、控制杆、液压系统等组成部分的参数和配置,以满足操作人员的工作要求,保证操作的安全、顺畅。
4. 保护系统设计:保护系统设计需要确定装载机的防护罩、安全带、刹车系统等组成部分的参数和配置,以保证装载机的安全操作和行驶。
5. 附属设备设计:附属设备设计需要确定装载机的铲斗、抓取器、扩展臂、推土板等组成部分的参数和配置,以满足不同的工作需求。
6. 标准化设计:标准化设计需要确定装载机的标准件和标准化的组件,以提升装载机的可靠性、稳定性和生产效率,同时降低生产成本。
转向系统设计:轮式装载机的转向系统设计是装载机设计中一个非常重要的组成部分。
其主要作用是控制装载机的行驶方向和转向半径,决定了装载机的灵活性和稳定性。
转向系统的设计需要考虑以下因素:1. 转向传动机构的设计:转向传动机构需要选用可靠的齿轮、轴承、传动链等部件,满足装载机的不同行驶需求,同时要兼顾装载机的承载能力和稳定性。
2. 转向方式的选择:常用的轮式装载机转向方式有前轮转向、后轮转向和四轮转向等,需要根据不同的工作条件和要求选择合适的转向方式。
3. 转向控制系统的设计:转向控制系统需要设计合理的转向机构、转向柱和操纵杆等部件,以满足操作人员的操作要求,同时要使装载机的行驶和转向更加稳定和顺畅。
4. 转向半径的计算和优化:转向半径是决定装载机灵活性和稳定性的重要因素,需要根据实际工作情况进行计算和优化。
较小的转向半径可以提高装载机的灵活性,但可能会降低稳定性;相反,较大的转向半径可以提高稳定性,但可能会降低装载机的灵活性。
毕业设计开题报告题目:装载机液压系统设计系:应用技术学院专业:机械设计制造及其自动化学生姓名:学号:指导教师:2011年 3 月21 日开题报告填写要求1.开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。
2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见。
3.“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于10篇(不包括辞典、手册),其中至少应包括1篇外文资料;对于重要的参考文献应附原件复印件,作为附件装订在开题报告的最后。
4.统一用A4纸,并装订单独成册,随《毕业设计(论文)说明书》等资料装入文件袋中。
毕业设计(论文)开题报告1.文献综述:结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2500字以上的文献综述,文后应列出所查阅的文献资料。
文献综述1.引言装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建筑工程的土石方施工机械,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、操作轻便等优点,因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。
液压控制系统是装载机械的核心部分。
装载机中主动力的输出、传动机构的运动、装载执行机构的动作及相互配合,都是由控制系统指令操作的。
其控制方法有机械、电、气动、电子、光电或射流等,都各具特色,一般根据装载机械的自动化水平的生产要求选择。
工业大学本科毕业设计(论文)装载机工作装置及其液压系统设计摘要装载机属于铲土运输类机械,是一种通过在支座前端安装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、港口和矿山等工程领域。
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,对国民经济发展起着十分重要的作用。
本次设计采用先进的现代设计方法和理念,对装载机工作装置进行了总体设计和零部件设计。
主要包括装载机工作装置的关键零部件,如铲斗、动臂,连杆机构以及转斗油缸、举升油缸等,并对重要零件进行了受力分析以及强度校核。
液压系统在装载机工十分重要,本次设计只是分析了工作装置的液压系统,并得出该液压系统的工作油路运行图。
关键词: 装载机,铲斗, 工作装置,液压系统ABSTRACTLoader as part of the shoveling transport machinery, is a kind of through the pedestal front installation of a full bucket support structure and the connecting rod, along with the machine for loading or digging, moving forward and enhance self-propelled machinery, transportation and unloading.It is widely used in highway, railway, building, water and electricity, ports, and mining and other engineering fields. Loader has a operation speed, high efficiency, good maneuverability, the advantages of convenient operation, thus become the conditions in the construction of engineering construction of one of the main models.To speed up the construction speed, reduce labor intensity, improve project quality, reduce engineering cost are play an important role, is one of the indispensable equipment in modern mechanical construction, plays an important role in national economic development.This design USES the modern advanced design methods and ideas, the loader working device has carried on the overall design and parts design. Mainly including the key components of loader working device, such as bucket, movable arm, linkage and turning cylinder, lifting oil cylinder, etc., and has carried on the stress analysis and strength check to important parts.Hydraulic systems are important in load mechanic, this design only working device hydraulic system are analyzed, and concluded that the hydraulic system oil running.Key words: loader, Bucket,Working device,The hydraulic system目录第1章装载机的发展及应用 (1)1.1 装载机的概论 (1)1.2 装载机的发展与前景 (1)1.2.1 国外装载机发展趋势 (1)1.2.2 国内装载机发展趋势 (2)第2章装载机工作装置设计 (3)2.1装载机工作装置设计概述 (3)2.1.1 装载机工作装置设计概论 (3)2.1.2 结构形式的选择 (3)2.2 铲斗基本参数的确定 (4)2.3工作机构连杆系统的尺寸参数设计 (6)2.3.1转斗油缸后置式反转六杆机构 (6)2.3.2工作装置的机构设计 (6)2.3.3动臂设计 (7)2.3.4连杆机构的设计 (8)第3章装载机工作装置的受力分析与强度校核 (11)3.1铲斗重量计算 (11)3.2 工作装置的受力分析 (12)3.2.1工况水平偏载计算 (12)3.2.2工况垂直偏载计算 (14)3.3 动臂的强度校核 (16)3.4 铰销的强度校核 (19)3.5连杆的强度校核 (21)3.6 摇臂的强度校核 (22)第4章工作装置液压系统设计 (26)4.1 转斗油缸的选择及其作用力的确定 (26)4.2 动臂油缸的选择及其作用力的确定 (28)4.3工作装置液压系统的设计 (29)4.3.1 工作油路分析 (29)4.3.2 工作装置油路设计 (31)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)第1章装载机的发展及应用1.1装载机的概论装载机主要用来铲、装载、卸载、运送土块和石材,也可以对岩石、硬土进行机械铲掘作业的一种机械。
ZL15轮式装载机整车布置设计摘要随着基建的迅猛发展,装载机已成了工程建设中重要的组成部分。
本次设计主要针对ZL15轮式装载机的基本参数进行整车布置设计,要求既满足了基本的性能特点,又有具有其优点。
通过查阅相关资料期刊,在了解了装载机基本结构后,进行总体结构的选择,包括传动形式,变矩器,变速箱,离合器,驱动桥,转向系统系统,制动系统。
然后通过实测和参考同类车型,确定一些基本参数,如轴距,轮距,最小离地间隙等。
最后根据已知参数进行总体布置设计和对整体性能的校核验算。
设计过程先用CAD画总体装配图,并用solidworks三维软件进行虚拟装配,画出了整机三维立体图。
最后利用Matlab软件对总体性能分析,从而得出所设计的总体设计性能参数曲线,并进行优化设计,从而达到最终目的。
关键词:Zl15轮式装载机,整车布置,性能分析,Solidworks。
ZL15 WHEEL LOADER LAYOUT DESIGNAbstractWith the rapid development of infrastructure, loader has become an important part in engineering construction.The mission of this time is design of overall layout of ZL15 wheel loader.And,it meets the basic performance characteristics,also,has its avantages.This design first refer to the books and journals that about the loader design.To have a comprehensive understanding of loader.Second,on the choice of the general structure, including transmission form, torque converter, gearbox, clutch, axles, steeringSystems, braking system.Through the measured and reference similar models, establish some basic parameters, such as the wheelbase, between, the minimum ground clearance is achieved, etc.According to the parameters that have known to design the general layout.On the overall performance of checking checking.In design process,first use the CAD to draw the overall picture,then,use Solidwords software for the 3d virtual assembly,final,finish the 3d st,use the Matlab to analysis the performance of loader,and final to achieve purpose.KEY WORDS: Wheel Loader ,Performance annlysis,Solidworks.目录第1章概述 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.2 轮式装载机发展概况 (1)1.3 轮式装载机未来发展趋势 (1)1.4 课题研究的主要内容及意义 (2)1.4.1 课题研究的主要内容 (2)1.4.2 课题研究的意义 (2)第2章装载机总成结构的选择 (3)2.1 传动形式的选择 (3)2.2 变矩器类型的选择 (3)2.3 变速箱类型的选择 (4)2.4 换挡摩擦元件类型的选择 (4)2.5 驱动桥的选择 (4)2.6 转向系统的设计选择 (6)2.7 制动系统的设计选择 (6)2.8 轮胎的选择 (7)第3章装载机主要参数及其确定 (8)3.1 原始数据 (8)3.2 最小离地间隙 (9)3.3 轴距 (9)3.4 轮距 (9)3.5 装载机轴荷分配 (9)第4章轮式装载机的整体布置 (10)4.1 总布置草图的基准选择 (10)4.2 发动机和传动系的布置 (10)4.3 铰接点和传动轴的布置 (11)4.4 摆动桥的布置 (11)4.5 工作装置的布置 (12)4.6 驾驶室的布置 (12)4.7 操纵系、油箱及平衡重的布置 (13)4.8 装载机整体布置图 (13)第5章轮式装载机整体性能的校核验算 (15)5.1 轴荷分配验算 (15)5.2 轮胎验算 (16)5.3 装载机的稳定校核 (17)5.4 装载机动力性分析 (18)5.4.1 驱动力-行驶阻力平衡图 (18)5.4.2 动力特性图 (21)5.5 轮式装载机转向操纵系统的分析 (23)5.6 轮式装载机制动系统的校核 (23)5.7 轮式装载机最小转向半径分析 (26)第6章装载机整机三维建模 (28)6.1 Solidworks介绍 (28)6.2 Solidworks建模的步骤 (28)6.3 ZL15轮式装载机三维装配图 (30)总结 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录 (34)ZL15轮式装载机整车布置设计第1章概述1.1 课题研究的背景及意义近年来,随着科技的发展,装载机的应用越来越广泛。
第一章前言从我国重型汽车发展来看,20世纪60年代至80年代是非常缓慢的。
改革开放以后,通过走引进和自主研发相结合的道路,我国汽车工业“缺重”的局面逐步得到改观。
但由于各方面因素的影响,重型汽车市场一直处于低迷徘徊的态势。
直至1998年之后,在中、轻型货车市场一路下滑时,重型销量却有了可喜的回升。
此后,在国家连续几年加大投资,实行积极的财政政策等一系列宏观调控措施的带动下,重货市场呈逐年走高态势,并进入全面发展时期,全局性增长成为目前重货市场的显著特性。
从分车型的销售态势上看,重货继续保持去年以来的超高速增长,当月销量已经超过中型载货车,成为一个历史的转折点。
随着国内基础设施建设需要的不断增加,自卸车产量近年来一直保持较高产销量,在专用车综合产量中保持第一位置,但在种类、型式、材料运用方面与国外还有一定的差距。
自卸车的快速增长主要原因是固定资产投资强劲增长,巨大的投资规模奠定了自卸车市场需求基础;自卸车品种增加,不仅适应和满足施工需求,同时向运输市场发展;国家经济的快速发展,带动了相关行业的快速发展,巨大的资源消耗,成为我国重型车和重型专用车发展的原动力。
我国重型汽车市场继续保持着高速发展的状态,重型汽车市场发展速度大大超过其他车型的增长速度。
目前,市场强劲的增长势头尚未减弱迹象。
促进重型汽车市场的主要原因;1.积极的财政政策继续为国民经济发展提供了宽松的财政金融环境,融资和信贷更加便利,扩大了人们的资金来源。
2.国民经济保持了较高的发展速度,去年前6个月达到9.6%,公路运输业快速发展,西部大开发,基础设施建设,房产业的繁荣进一步扩大了对重型汽车的需求。
3.治理超限超载运输和严厉打击走私,取缔非法拼装车的政策措施促进了重型汽车市场的健康发展。
4.主要重型汽车生产企业以市为导向,开发出一批适销对路的产品,带动了重型汽车市场的快速发展。
综上:大力发展重型自卸车产业,抢先发展重型自卸汽车能为公司及行业发展赢得好的效益和发展先机。
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AbstractThe 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.目录第一章、前言 (1)第二章、总体设计 (3)2.1概述 (3)2.2选择确定总体参数 (3)2.3装载机底盘部件形式选择 (14)第三章、牵引计算 (24)3.1柴油机与编剧企联合工作特性 (24)3.2确定各档位和各档传动比 (32)3.3运输工况的牵引特性曲线 (36)3.4求出格挡最高车速分析该车的牵引特性 (40)第四章、工作装置设计 (42)4.1设计要求 (42)4.2铲斗的设计 (42)4.3动臂设计 (45)4.4连杆机构设计 (46)4.5动臂油缸铰点位置的确定 (51)4.6动臂强度验算 (51)第五章、工作装置液压系统设计 (62)5.1设计要求 (62)5.2液压系统选择 (62)5.3液压泵系统的选择 (63)5.4液压系统压力 (63)5.5控制元件的形式和操纵 (64)5.7油泵的选择 (70)第六章、总体布置 (74)6.1概述 (74)6.2估计各部件的重量,确定各部件位置 (74)6.3求出平衡重 (78)6.4进行桥荷的分配 (79)6.5验算轮胎载荷 (81)第七章、毕业设计小结 (82)参考文献 (83)附:英文翻译原文英文翻译毕业实习报告。
第一章绪论1.1 引言随着我国高速公路、高速铁路、民航事业等公共建设事业的高速发展,对工程机械的大量需求,装载机作为建设单位使用最为广泛的机械,装载机的发展也越来越快,对装载机的性能也更有进一步的要求。
小型轮式装载机能在工地上灵活的使用于地基回填、短距离运输、清理垃圾、平整路面,同时小型轮式装载机广泛的运用于农场,乡镇公共基础建设。
特别是向机械化发展的农业对小型轮式装载机的需求必然会加大。
由于小型轮式装载机的价格合理,对于个人来说,并不是承担不起的,所以如今个人购买小型轮式装载机越来越多。
小型轮式装载机有着高效的作业,同时能有很好的灵活性,性价比高,用途广泛,在我国中小型企业和农村占有很大的市场。
1.2 装载机的发展状况装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械,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。
由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点,因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。
中国装载机从1966年起步至2012年期间,总体上呈上升趋势且稳步向前发展。
从1995-2008年的14年间,一直呈正增长,且从2001年以后呈现“井喷式”超高速增长,2008年上半年增长尤为迅猛。
2008年下半年,在世界金融危机背景下,中国装载机也遇到了1995年以来的最大寒流,下降幅度达12%以上。
2009年,中国装载机市场大幅度下滑,使这10多年来中国装载机行业进入了最艰难的一年,同时,在国家4万亿投资的带动下,中国装载机从2009年下半年已逐步回暖。
2010年以来,我国装载机行业恢复明显,并呈现大幅度回升态势,我国主要装载机企业销量陡增,市场需求十分旺盛。
2010年前三季度,我国装载机累计总销量约16.73万台,同比增长59.1%。
随着海外经济的逐渐恢复,2010年前10月装载机出口大幅回升,前十个月累计出口20208台,同比增长67.3%。
2011年中国工程机械经历了前高后低的大起大落,迎来工程机械行业的低潮期。
其他行业的大量资金涌入使整个工程机械市场混乱,在行情不好的情况下各企业无所不用其极,各种恶性竞争不断。
至2011年底整个市场依然不景气。
以至于我们在2011年末就业压力甚大。
2012年年初仍然受去年的影响使之月份依然沉浸在低迷的气氛中。
长期来看,拉动中国装载机行业发展最主要的四大因素——能源工业、城市化建设、交通设施建设和出口市场还会继续发展,且仍在一浪高过一浪地向前发展。
因此,中国装载机行业前景光明,今后还有很大的发展空间,会再一次上升到一个新的高度。
从长远看,中国装载机行业至少还有10-15年以上的发展。
未来一段时间内,中国的装载机市场随着外资企业投入比例的不断扩大,行业的格局有望发生变化,一些不具备核心竞争优势的中小企业将会逐步淡出市场,导致行业集中度进一步提高。
装载机行业的竞争不仅仅再局限于产品的竞争,在某种意义上将是一个产业链的竞争。
1.2.1国外装载机的水平及发展状况在经历了五六十年的发展后,到20世纪90年代中末期国外轮式装载机技术已达到相当高的水平。
信息技术的发速发展又给装载机技术的发展插上了飞跃的翅膀,基于微电子技术和信息技术的计算机管理系统、司机辅助操作系统、柴油机电脑控制系统装载、电子计算机健康系统、电子自动换挡变速系统以及网络技术的智能系统已广泛应用于装载机的设计、计算操作控制、监测监控、生产经营和维修服务等各方面,使国外装载机在原来的基础上更加“精制”;其自动化程度也得到提高,从而进一步提高了生产效率;改善了司机的作业环境,提高了作业舒适性;降低了噪声、振动和排污量,保护自然环境;最大限度的简化维修、降低制造成本,使其性能、安全性、可靠性、使用寿命和操作性能都更上了一层楼。
国外大型装载机的整机使用寿命已达20990h、司机耳旁噪声只有80dB;中型机的整机使用寿命已达17700h;而小型装载机也已达14400h。
以下是90年代国外装载机采用的一些新技术、新结构及其发展状况。
1.2.1.1微电子技术、信息技术的普及和应用①计算机控制的发动机管理系统发动机管理系统亦称自动控制系统、电脑控制系统等,是电子计算机在工程机械中的应用之一。
它能及时地根据装载机的工作负荷要求调节发动机的输出功率,使装载机更有效地利用发动机的动力,减少动力损失,节约燃料,减少废气排量和噪声;同时可使发动机长期在额定点工作,增加发动机的使用寿命。
②计算机管理及故障诊断、监控系统计算机管理和监控是90年代国外装载机发展的一个重要标志。
计算机管理监控系统能连续管理/监控装载机的数十项参数,具有故障诊断和报警功能,能记录、处理装载机作业的各种信息,并能用液晶显示器显示部件的工作状态,尤其在遇到突发或紧急情况时很容易显示,并以听觉与视觉相结合的报警信号提醒司机注意,有的还能提示故障排除的方法和程序。
③电子自动换挡变速控制系统90年代中末期,国外大多数装载机上都安装有类似卡特彼勒公司的电子自动换挡变速控制系统。
系统中有一个微处理器(CPU),能把从发动机油门、变矩器、变速箱收集的各种数据加以处理,然后产生一种电信号,使变速箱在适当的时候自动换挡,可进一步减少停车时间,缩短作业循环,降低燃油消耗率达15%,提高作业效率和作业经济性。
同时能减少因行驶方向改变或因发动机处于高转速时换挡所造成的换挡冲击,减轻司机的工作疲劳。
④负载感应变速控制系统负载感应变速控制系统能根据负载状态自动调节车速及发动机飞轮扭矩,实现高速小扭矩或低速大扭矩的动力输出,西德蔡特曼公司的ZL1801和ZL2002型装载机就配用了这样的控制系统。
该系统中的负荷传感器能根据作业时负荷对动力的需求情况转换全部或部分动力,而在没有负荷时能把信号反馈到供油系统,使供油量减到最小,从而减少燃油消耗量和作业过程中的液压损失,节能达10%-15%,有效地分配发动机功率,提高整机经济性。
⑤转向变速集成控制系统和命令控制系统90年代中末期,部分装载机上安装有转速变速集成控制系统(STIC),它取消了传统的方向盘和变速操作杆,将转向和变速操纵集成在一个操作手柄上,并采用简单的触发方式控制开关和换挡用的分装式加速按钮。
利用肘节的自然动作左右搬动操纵手柄来实现转向,利用大拇指选择换挡按钮以实现前进与后退、加速与减速行驶,极大地简化了操作。
1.2.1.2动臂及工作装置结构的改进90年代中末期以来装载机的工作装置已不再采用单一的Z形连杆结构,卡特彼勒公司在继IT 综合多用机上开发出八杆平行举升连杆机构之后。
又在992G、924G等轮式装载机上采用了单铸钢动臂的所谓Versa连杆机构,可承受极大的扭矩载荷,具有卓越的可靠性、耐用性和平行举升机构相类似的作业性能。
工作装置能以水平位置提升或降下放在托板上的物料,可配用多种作业装置,最大限度地减少司机由地面到最大高度对铲斗倾斜角的调整,前方视野更加开阔。
1.2.2 国内装载机水平及发展状况在今后相当长的时间内,轮式装载机仍将是工程建设机械中最重要的机种之一,国内年需求量持续稳定地保持在2万台左右,但国内装载机生产厂家在急剧膨胀,竞争更趋激烈,各生产厂家纷纷开发新产品,来迎接市场的挑战。
①国内市场分析受国家政策和投资方向的影响,今后5~10年内国内市场的发展趋势为:从地区看,安徽、河南、江西等市场需求在上升,国家向中西部投资的政策也将使该地区的市场具有广阔前景。
从用户看,国家鼓励多种经济形式并存,私营经济和个体用户市场需求仍然上升;国家大型工程建设对大吨位装载机等工程建设机械需求量增加。
②国内生产厂家全国装载机生产厂家可统计的有近90家,其中专业生产厂有30多家,工业总产值达30多亿元。
主要生产厂家为:柳工、厦工、徐工、常林、成工、宜工、山工等,这些厂家有长时间的装载机生产经验,较强的实力、较高的市场占有率和较好的售后服务,在用户心目中一直树立着良好的形象,并保持其已有的地位和优势。
其“八五”、“九五”技改的较大投入已逐渐发挥效力和作用,使企业焕发出生机和活力。
国内各生产厂家所在地更加认识到装载机这一产品的巨大市场和效益,纷纷将其列为支柱产业加以扶持并在政策上给予优惠,像福建龙岩、山东蒙岭等一批新成员的加盟,发展势头迅猛,竞争更加激烈。
国际一流公司小松、利渤海尔、沃尔沃等在国内成立合资公司后,卡特彼勒公司合资或独资生产装载机的可能性加大,更加剧了国内市场的竞争。
③国内轮式装载机发展趋势国产轮式装载机正在从低水平、低质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡。
从仿制仿造向自主开发过渡,各主要厂家不断进行技术投入,采用不同的技术路线,在关键部件及系统上技术创新,摆脱目前产品设计雷同,无自己特色和优势的现状,从低水平的无序竞争的怪圈中脱颖而出,成为装载机行业的领先者。
1.2.3轮式装载机的市场前景其一大型和小型轮式装载机,在近几年的发展过程中,受到客观条件及市场总需求量的限制。
竞争最为激烈的中型装载机更新速度将越来越快。
其二根据各生产厂家的实际情况,重新进行总体设计,优化各项性能指标,强化结构件的强度及刚度,使整机可靠性得到大步提高。
其三细化系统结构。
如动力系统的减振、散热系统的结构优化、工作装置的性能指标优化及各铰点的防尘、工业造型设计等。
其四利用电子技术及负荷传感技术来实现变速箱的自动换挡及液压变量系统的应用,提高效率、节约能源、降低装载机作业成本。
其五提高安全性、舒适性。
驾驶室逐步具备FOPS&ROPS功能,驾驶室内环境将向汽车方向靠拢,方向盘、座椅、各操纵手柄都能调节,使操作者处于最佳位置工作。
其六降低噪声和排放,强化环保指标。
随着人们环保意识的增强,降低装载机噪声和排放的工作已迫在眉捷,现在许多大城市已经制定机动车的噪声和排放标准,工程建设机械若不符合排放标准,将要限制在该地区的销售。
其七广泛利用新材料、新工艺、新技术,特别是机、电、液一体化技术,提高产品的寿命和可靠性。
其八最大限度地简化维修尽量减少保养次数和维修时间,增大维修空间,普遍采用电子监视及监控技术,进一步改善故障诊断系统,提供司机排除问题的方法。
1.3 ZL50装载机的总体结构与特点ZL50装载机是由动力装置、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。
下图1.1是ZL50装载机结构图。
图1.1 ZL50装载机结构图ZL50装载机的动力是柴油机发动机,大多数采用液力变矩器,动力换档变速箱的液力机械传动形式(小型装载机有的采用液压传动或机械传动),液压操纵、铰接式车体转向、双桥驱动、宽基低压轮胎,工作装置多采用反转连杆机构。
1.3.1 ZL50装载机的工作原理ZL50装载机是以柴油发动机为动力源,以轮胎行走机构产生推力(或牵引力),由工作装置来完成土石方工程的铲挖、装载、卸载及运输作业的一种工程施工机械。