ZL50装载机总体及工作装置设计(铲斗)

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 workingdevice design of bucketAbstractLoaders 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 parametersKEY 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┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 51.1装载机工作装置铲斗设计概述┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈51.2铲斗的结构型式┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈52.铲斗的设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 52.1铲斗设计要求┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 52.2铲斗斗型的结构分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 62.2.1切削刃的形状┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈62.2.2铲斗的斗齿┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈62.2.3铲斗的侧刃┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈72.2.4斗体形状┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈72.3铲斗基本参数的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈72.4斗容的计量┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈102.4.1几何斗容(平装斗容)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈102.4.2额定斗容(堆装斗容)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈103. 工作装置铲斗结构设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 113.1工作机构连杆系统的尺寸参数设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 123.2机构分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈123.3设计方法┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈123.4尺寸参数设计的图解法┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈123.4.1 动臂与铲斗、摇臂、机架的三个铰接点G、B、A的确定┈┈┈ 133.4.2连杆与铲斗和摇臂的两个铰接点C、D的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 153.4.3举升油缸与动臂和机架的铰接点H及M点的确定┈┈┈┈┈┈173.5确定动臂油缸的铰接位置及动臂油缸的行程┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈183.5.1动臂油缸的铰接位置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈18l 的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 183.5.2动臂油缸行程H3.6最大卸载高度和最小卸载距离┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 204.强度计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 204.1计算位置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈204.2外载荷的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈214.3工作装置的受力分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 224.4工作装置铲斗强度校核┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 284.4.1铲斗上铰销强度校核┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈285.设计总结┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈30参考文献┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 311. 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。

图1为我国目前最具代表性的第二代ZL50型轮式装载机的总体结构图。

它主要由柴油机系统1、传统系统2、防滚翻及落物保护装置3、驾驶室4、空调系统5、转向系统6、液压系统7、车架8、工作装置9、制动系统10、电气仪表系统11、复盖件12、操纵系统13等13个部分及系统组成。

空调系统及防滚翻与落物保护装置是第一代没有的，是第二产品新增加的，主要是增加安全舒适性。

其它部件如转向系统、制动系统、驾驶室、工作装置、车架等也有重大变化，在第一代的基础上采用了十多项先进技术及选进结构。

因此，第二代与第一代相比在可靠性、安全舒适性、作业效率等都有相当大的提高，同时外观造型也美观得多。

传动系统图2所示，为我国当前典型的轮式装载机的传动系统。

该系统由变速器（也叫变矩器变速箱总成）3、驱动桥8、传动轴5等组成。

（1）变速器变速器2由液力变矩器3及变速箱4两部分组成。

图示变矩器的一端与柴油机1、另一端与变速箱4直接相连这样结构紧凑、连接可靠，是目前国内外轮式装载机用得最多、最普遍的一种连接方式。

其它还有变速器为一整体与柴油机分置，或变矩器与柴油机直接相连而与变速箱分置，之间用传动轴连接。

目前山工的ZL50D型、常林的ZLM50E型就是变矩器包括分动箱直接与柴油机相连，与变速箱分置，用传动轴相连的结构型式。

图3有柳工ZL50C型变速器结构图。

该变速器为双涡轮液力变矩器加行星式动力换挡变速箱组成。

该变速箱有一个前进、一个后退两个行星排，加上一个直接挡（II挡），共两前进、一后退三个挡。

结构简单、挡位少，完全实现了单杆操纵。

变矩器有两个涡轮，二涡轮直接传给变速箱输入轴（齿轮），为各挡轻载变速状态。

一涡轮是通过超越离合器才传给变速箱输入轴，当各相应挡扭矩加大，速度降低到超越离合器结合时，两个涡轮同时参加工作，为相应挡的低速大扭矩状态，这一切都是由超越离合器通过速度的高低自动实现的。

实际上该变速器有4个前进挡，2个后退挡，因每个挡都有一个高低速自动换挡。

二○一五届毕业设计开题报告学院：机械学院专业：姓名:学号：指导教师：完成时间：长安大学毕业设计（论文）开题报告表力。

检查学生对所学知识掌握的程度,能够提高学生解决实际问题的能力和独立工作的能力，并掌握机械设计的一般方法和步骤，是学生获得知识的重要环节。

因此,要求设计者在设计过程中必须端正态度，严格认真，尽可能多的查阅有关书籍，搜索资料，刻苦钻研，对比分析,取长补短，大胆创新,对以后的发展有很好的帮助作用.3、课题的意义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，其在我国工程机械行业市场中,装载机市场是一个发展最为成熟,也是一个发展最为与众不同的分支市场，其市场销量最大，这是由于装载机的各种功能决定的。

其中中型ZL50装载机主要用来装卸土壤，砂石,石灰,煤炭散状物料，由于本身机重，功率等条件的限制使得其工作效率，因此从工作装置的结构优化入手在成本投资没有大的提高下设计一台工作效率突出且性价比高的ZL50中型装载机是非常有潜在价值的。

他不仅可以提高现在ZL50装载机的工作效率,使得ZL50型装载机对工作环境的适应性能更强,性价比更加的高，在未来ZL50装载机激烈的市场中占据先机.二、国内外发展状况1、国内研究现状目前国内ZL50装载机的主要研究生产厂家及产品：柳工的ZL50C,厦工的ZL50CII，徐工的ZL50GL，山工的ZL50D,成工的ZL50B。

柳工ZL50C的特点:ZL50C装载机是柳工借鉴了卡特彼勒技术结合国内的工作环境而研制成的产品，它采用了机器人自动焊接，抗过载能力强，抗扭系数高，工作装置采用了加强型设计，耐冲击稳定性好，载重能力强。

可以再恶劣的条件下工作ZL50C的传动部件以可靠著称，使用寿命长。

ZL50C的工作装置可以有效的抵御大负荷冲击和分散应力。

大流量液压系统，提高了各部位动作反应速度，降低了动作循环时间,工作效率明显提高。

良好的散热能力提高了部件的寿命和工作效率.厦工ZL50I的特点：功率强大的六缸四冲程发动机,燃油效率高。

ZL50G装载机主要设计参数表1. 基本参数- 型号：ZL50G- 总重量：16,500 kg- 装载量：5,000 kg- 斗容量：2.7 m³- 驾驶室类型：封闭式驾驶室2. 引擎参数- 引擎型号：Weichai WD10G220E23- 额定功率：162 kW- 最大扭矩：860 Nm- 缸数：6- 排量：9.726 L- 过滤器类型：湿式、空气过滤器3. 变速箱参数- 变速箱类型：液力变矩器+换挡箱- 变速档位：4前2后- 最高速度：38 km/h- 工作液容量：20 L4. 驱动与制动系统参数- 驱动方式：四轮驱动- 制动方式：液压踏板制动- 制动液容量：3.5 L- 制动距离（满载）：≤ 8 m - 刹车盘直径：420 mm5. 转向与悬挂系统参数- 转向方式：液压转向- 转向角度：± 35°- 轴距：3,400 mm- 悬挂形式：四轮独立悬挂6. 外形参数- 总长度：7,650 mm- 总宽度：2,800 mm- 总高度：3,480 mm- 接地间隙：400 mm- 接触角：30°7. 操纵参数- 最大转向力矩：9600 Nm- 最大斗杆提升力矩：160.5 kN - 最大刨龙倾矩：290 kN·m- 倾斗倾角：30°- 斗杆倾角：7°8. 燃油与液体容量- 燃油容量：220 L- 液压油容量：160 L- 冷却液容量：24 L9. 轮胎与轮距- 轮胎规格：23.5-25, 16PR- 轮距：2,220 mm10. 其他参数- 最小转弯半径：6,600 mm- 顶升高度：3,440 mm- 铲斗卸载高度：3,170 mm- 最大刨龙深度：130 mm以上是ZL50G装载机的主要设计参数表，仅供参考。

如需更详细的信息，请参阅相关技术手册或与生产厂家联系。

摘要轮式装载机是以轮胎式拖拉机为基础车，安装上铲斗作为工作装置的一种土方工程机械。

装载机的工作装置由铲斗、连杆、摇臂、动臂、转斗油缸、举升油缸组成，装载机的工作装置的合理性直接影响装载机的生产效率、工作负荷、动力与运动特性等。

本文参阅了大量的装载机设计的参考书，选择反转六连杆机构这种结构形式作为所设计的装载机的工作装置的结构。

本文根据任务书中的要求，利用经验公式来计算确定铲斗的结构参数，装载机结构参数设计上，利用图解法确定动臂与铲斗、摇臂、机架，连杆与铲斗和摇臂等各个铰接点的位置，并对工作装置的各个部件的强度进行校核。

最后文中对装载机的工作装置的限位机构进行了简要的介绍，最后利用AutoCAD对装载机工作装置的各零部件的结构参数进行详细的结构设计。

关键词：轮式装载机，工作装置，结构参数, 铰接点，校核AbstractWheel loaders are based on car tires tractor, installation on a bucket as a working device earthmoving machinery. By a bucket loader working device, connecting rods, rocker, boom, the bucket cylinder, lifting cylinder components, Devices loader loader directly affect the rationality of production efficiency, workload, dynamic and kinematic characteristics.This paper reviews a number of loader design reference books, select Reverse six linkage form such a structure designed as a loader working device structures. This book, based on the requirements of the task, Empirical formula to calculate the structural parameters of the bucket, Loader design of structural parameters, a graphical method to determine the boom and bucket, arm, chassis, connecting rod and rocker arm and bucket pivot point in various positions, then the text of the bucket by the force of a typical way of a detailed analysis, the working device and the strength of the various components to be checked. Finally the text of the loader working device limiting mechanism are briefly introduced, and finally the use of AutoCAD loader working device on the structural parameters of the various components detailed structural design.Keywords: Wheel loaders, work equipment, architecture, design目录摘要 (I)Abstract .............................................................................................. I I 1 绪论 (5)1.1国内外研究情况及其发展 (5)1.2装载机工作装置设计的趋势 (7)1.3 本课题的研究目的及意义 (8)2 装载机工作装置总体方案确定 (9)2.1装载机工作装置设计要求 (9)2.2装载机工作装置形式选择 (11)2.3装载机工作装置设计参数的确定 (12)2.5 本章小结 (14)3装载机工作装置结构设计 (15)3.1铲斗设计 (15)3.2工作机构连杆系统的尺寸参数设计 (19)3.3 动臂举升油缸的设计 (23)3.4连杆机构的设计 (24)3.5工作装置的强度校核 (27)3.6工作装置连接设计 (35)3.7本章小结 (38)4 装载机工作装置液压系统设计 (39)4.1转斗油缸及举臂油缸的设计计算 (39)4.2油缸结构设计 (40)4.3稳定性校核 (40)4.4本章小结 (41)5 总结与展望 (42)5.1 结论 (42)5.2 不足与展望 (43)参考文献 (44)附录 ................................................................... 错误！未定义书签。

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CAXA软件对轮式装载机工作装置整体进行设计。

关键词：装载机；机械化；工作装置AbstractLoader of soil belonging to the transport machinery，Through the installation of a front-end in a bucket full support structure and linkage, Random forward movement for loading or excavation, And the upgrading, transportation and unloading of self-propelled machinery. It widely used in highway, railway, construction, utilities, ports and mines, and other construction projects. Loader is operating speed, high efficiency, good mobility, the advantages of operating the Light, So as the construction of earth and stone in the construction of one of the main machine, speed up the construction speed and reduce labor intensity and improve quality, lower costs of the project has played an important role in the construction of a modern mechanized equipment indispensable one.The design of the modern use of advanced design methods, wheel loaders working on such a device design to design components. Wheel Loader work includes installation of critical components, such as the bucket, linkage and the fuel tank to the bucket, lifting the oil tanks, and carry out important parts of the stiffness, strength analysis. Application of CAXA software installed on the wheel loader work for the overall design and its use of this design three-dimensional display of expression.Keywords：Loader；Mechanization；Work-Equipment目录1绪论 (1)1.1 轮式装载机概述 (1)1.1.1 装载机简介 (1)1.1.2 装载机的主要技术性能参数 (1)1.1.3 装载机的用途 (3)1.1.4 装载机的分类 (3)1.2 装载机应用技术发展 (4)1.2.1 国外装载机发展现状 (4)1.2.2 国外装载机发展趋势 (5)1.2.3 国内装载机发展现状 (5)1.2.4 国内装载机发展趋势 (5)2 装载机工作装置总体设计 (6)2.1 工作装置的总体结构与布置 (6)2.2 工作装置连杆机构的结构形式与特点 (8)2.3 工作装置自由度的计算 (13)2.4 工作装置总体设计 (15)3 ZL50 装载机工作装置设计 (16)3.1 工作装置的设计要求 (16)3.1.1 工作装置工作性能 (16)3.1.2 对工作装置的要求 (16)3.2 铲斗设计 (16)3.2.1 铲斗的结构形式 (17)3.2.2 铲斗的分类 (19)3.2.3 铲斗断面形状和基本参数确定 (20)3.2.4 铲斗容量的计算 (23)3.3 工作装置连杆系统设计 (24)3.3.1 机构分析 (24)3.3.2 尺寸参数设计 (25)3.3.3 连杆系统运动分析 (31)3.4 工作装置静力学分析及强度校核 (35)3.4.1 静力学分析 (35)3.4.2 强度校核 (41)3.5 液压缸设计 (43)3.5.1 液压缸的类型和结构 (43)3.5.2 液压缸基本参数设计 (43)4 结论 (46)5 技术经济分析 (47)6 致谢 (48)参考文献 (49)附录A (50)附录B (57)1绪论1.1 轮式装载机概述1.1.1装载机简介装载机属于铲土运输类的机械，是一种通过安装在前端的一个完整的铲斗用来支撑结构和连杆，随着机器向前运动并进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式的履带或轮胎机械设备。

目录摘要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ⅠA b s t a c t┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈Ⅱ第一章前言┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈11.1 选题来源及目的意义┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 11.2 国内外研究现状┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 11.3 本文的主要工作┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 3第二章装载机工作装置设计概述┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈42.1装载机工作装置设计概述┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 42.2结构型式选择┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 42.3 本章小结┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6第三章铲斗的设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈73.1铲斗设计要求┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈73.2铲斗斗型的结构分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈73.2.1切削刃的形状┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 73.2.2铲斗的斗齿┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 83.2.3铲斗的侧刃┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 83.2.4斗体形状┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 83.3 铲斗基本参数的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 83.4 斗容的计量┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 113.4.1几何斗容(平装斗容)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈113.4.2额定斗容(堆装斗容)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈123.5 本章小结┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 13第四章工作装置的结构设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈144.1工作机构连杆系统的尺寸参数设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈144.2机构分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈144.3设计方法┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈154.4尺寸参数设计的图解法┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈154.4.1 确定坐标系┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 154.4.2 画铲斗图┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 154.4.3 确定动臂的长度┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 164.4.4 确定动臂和铲斗的铰接点B┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 174.4.5 确定动臂和机架的铰接点A┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 174.4.6确定动臂和摇臂的铰接点E┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 184.4.7 确定连杆和铲斗和摇臂的两个铰接点C、D┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 184.4.8 确定举升油缸和动臂和机架的铰接点H及M点┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 204.5确定动臂油缸的铰接位置及动臂油缸的行程┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈214.5.1动臂油缸的铰接位置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈21l 的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈224.5.2动臂油缸行程H4.5.3 最大卸载高度和最小卸载距离┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈234.7 本章小结┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 23第五章工作装置的强度计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈255.1计算位置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈255.2外载荷的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈255.3工作装置的受力分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈275.4工作装置的强度校核┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈295.4.1水平偏载┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈295.4.2垂直偏载┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈315.5 工作装置的强度校核┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 335.5.1 动臂┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 335.5.2 铰销┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 365.5.3 连杆┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 375.5.4 摇臂┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 385.6 本章小结┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 41第六章装载机工作装置中油缸作用力的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈426.1装载机油缸作用力分类┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈426.2转斗油缸的选择┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈436.3动臂油缸的选择┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈466.4转斗油缸和动臂油缸被动作用力的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈476.5 本章小结┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 47第七章工作装置的限位机构┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈487.1铲斗转角限位装置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈487.2动臂升降的自动限位机构┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈497.3 本章小结┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 49第八章工作装置的液压系统┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 508.1 液压系统概述┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 508.2 液压系统的工作原理┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 508.2.1 动臂液压缸工作回路┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 508.2.2 转斗液压缸工作回路┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 508.2.3 自动限位装置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 508.2.4 转向液压缸工作回路┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 518.2.5 铲斗液压基本回路┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 518.3 液压元件及油路分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 518.3.1 液压系统的组成┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 518.3.2油路分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 528.4 本章小结┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 53第九章全文总结┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 549.1 结论┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 549.2 不足和展望┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 54参考文献┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈56 致谢┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈57ZL50轮式装载机工作装置设计摘要轮式装载机是以轮胎式拖拉机为基础车，安装上铲斗作为工作装置的一种土方工程机械。

太原科技大学毕业设计说明书ZL50装载机反转单连杆工作装置设计学生姓名学号院系机械电子工程学院专业工程机械指导教师日期太原科技大学毕业设计(论文)任务书学院(直属系): 机电工程学院时间:2010年3月29日目录中文摘要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈1 英文摘要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈2 目录┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈3 前言┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈5 1. 装载机工作装置设计概述┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈61.1装载机工作装置设计概述┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈61.2结构型式选择┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈62.铲斗的设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈82.1铲斗设计要求┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈82.2铲斗斗型的结构分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈92.2.1切削刃的形状┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈92.2.2铲斗的斗齿┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈92.2.3铲斗的侧刃┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈102.2.4斗体形状┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈102.3铲斗基本参数的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈102.4斗容的计量┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈122.4.1几何斗容(平装斗容) ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈122.4.2额定斗容(堆装斗容) ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈133. 工作装置的结构设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈143.1工作机构连杆系统的尺寸参数设计┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈153.2机构分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈153.3设计方法┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈153.4尺寸参数设计的图解法┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈163.4.1 动臂与铲斗、摇臂、机架的三个铰接点G、B、A的确定┈┈┈163.4.2机构中C、D、F点的确的┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈183.4.4举升油缸与动臂和机架的铰接点H及M点的确定┈┈┈┈┈┈223.5确定动臂油缸的铰接位置及动臂油缸的行程┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈233.5.1动臂油缸的铰接位置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈233.5.2动臂油缸行程l 的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈24H3.6工作装置连杆系统运动分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈253.6.1铲斗对地位置角┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈253.6.2最大卸载高度和最小卸载距离┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈283.6.3铲斗卸载角┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈294. 工作装置的强度计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈294.1计算位置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈294.2外载荷的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈304.3工作装置的受力分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈314.4工作装置的强度校核┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈354.4.1动臂┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈354.4.2铰销┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈364.4.3连杆┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈375. 装载机工作装置中油缸作用力的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈385.1铲起力的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈395.2转斗油缸作用力的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈405.3动臂油缸作用力的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈415.4转斗油缸与动臂油缸被动作用力的确定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈426. 工作装置的限位机构┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈426.1铲斗转角限位装置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈426.2动臂升降的自动限位机构┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈43 参考文献┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈45 致谢┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈46ZL50装载机反转六连杆工作装置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。

第1章ZL50轮式装载机的工作装置设计1.1 ZL50轮式装载机的工作装置设计要求1.1.1 概述装载机工作装置主要由铲斗和支持铲斗进行装在作业的连杆系统组成，依靠这套装置装载机可以对汽车，火车进行散料装载作业，也可以对散料进行短途运输作业，还可以进行平地修路等作业。

把铲斗更换成专门的装置，还可以进行其他装载作业。

装载机工作装置的结构和性能直接影响整机的工作尺寸和参数，因此，工作装置的合理性直接影响装载机的生产效率、工作负荷、动力与运动特性，不同工况下的作业效果、工作循环时间、外形尺寸和发动机功率等。

轮式装载机工作装置有多种形式，根据杆数和运动特征可分为正转四杆、正转五杆、正转六杆、反转六杆、正转八杆等。

本次设计研究的是反转六连杆机构，这种机构形式简单、尺寸紧凑。

当铲斗铲掘物料时由于是反转机构，转斗油缸大腔进油工作，可以获得较大的铲掘力。

也就是说，铲起同样重量的物料，转斗油缸的尺寸可以设计得较小。

而且转斗油缸后置，使司机有较好的视野。

反转六连杆机构尤其多用于中小型装载机工作装置,我国生产的ZL系列轮式装载机工作装置多采用这种形式。

图1-1 反转六连杆机构轮式装载机的工作装置由铲斗、连杆（或托架）、摇臂、动臂、转斗油缸、动臂油缸组成。

这个机构实质是两个四杆机构。

图1-2 轮式装载机的工作装置1.1.2 轮式装载机工作过程轮式装载机是一种铲、装、运、卸一体化的自行式设备，它的工作过程由六种工况组成。

○1插入工况动臂下放，铲斗放置于地面，斗尖触地，斗底板与地面呈3°~5°倾角，开动装载机，铲斗借助机器的牵引力插入料堆。

○2铲装工况铲斗插入料堆后，转动铲斗铲取物料，待铲斗翻至近似水平为止。

○3重载运输工况铲斗铲装满物料后举升动臂，将铲斗举升至运输位置(即铲斗斗底离地高度不小于机器的最小允许离地间隙)，然后驱动机器驶向卸载点。

○4举升工况保持转斗缸长度不变，操作举升油缸，将动臂升至上限位置，准备卸载。

题目 ZL50轮式装载机总体布置及工作装置设计学生姓名学号所在学院机械工程学院专业班级指导教师完成地点校内2011年 5 月30日ZL50轮式装载机总体布置及工作装置设计作者：ee（ee）指导教师： ee[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。

装载机采掘和卸载货物的作业是通过工作装置的运动实现的。

本次设计主要进行的工作装置的设计，装载机的工作装置由铲斗，动臂、摇臂及连杆等组成。

动臂和动臂油缸的作用是提升铲斗并使之与车架连接；转斗油缸通过摇臂，连杆使铲斗转动，动臂的升降和铲斗的转动采用液压操作，工作装置运动平稳、无干涉、无死点、无自锁；动臂从最底位置到最大卸载高度的举升过程中，保证铲斗中物料不洒落；在卸载后，动臂下放至铲掘位置铲斗能自动放平。

[关键词]：轮式装载机, 工作装置 ,六连杆机构ZL50 wheel loader and equipment layout designee（ee）Tutor: eeAbstract:The loader is one of the main kind of the engineering machinery, used in every department of national economy such as the building , mine , water and electricity , bridge , railway , highway , port , quay extensively. The loader digging and unload the goods by the working-device. Theworking-device has manyParts and it is connected to the machine. Some parts of the device’s turning by liquid press reali ze.the research method also has the difference, but synthesized basically has also outlined the present design method. The following part is the calculation part of the tractive features and the designing of the working device. The work equips the sport steady, have no to interfere with, have no the dead center and have no from the lock;Move the arm from most the bottom position arrives the biggest unloading to raise to rise the process inside highly, guaranteeing the container the inside the material do not spread to fall.Keywords：wheel Loader；Work-Equipment；six connect pole organization；目录引言 (1)第1章装载机的应用与发展状况 (2)1.1 轮式装载机的介绍 (2)1.2 装载机的分类 (2)1.3 国外轮式装载机的发展现状 (2)第2章轮式装载机总体参数的确定 ..................................... 错误!未定义书签。

4.3.5 工作装置连杆机构系统运动分析反转六杆机构工作装置连杆机构的运动学和动力学参数都是与铰接点的坐标有关的参数。

当连杆机构的各铰接点的坐标值一旦确定，这些参数都可以通过计算求得。

主要参数有铲斗位置角、卸载角、卸载高度、卸载距离和倍力系数等。

通过对它们的分析，可定量的评估连杆机构的设计质量，并为进一步修改提供可靠依据。

1.铲斗对地位置角由前面画图所知，G 点和F 点同为一个铲斗上的两个点，所以铲斗在直角坐标系中的平面运动可用GF 杆的平面运动来描述，而在铲斗举升过程中的各瞬时对地面的倾角，即铲斗对地位置角,可用GF 与地面的夹角来表示。

(1)铲斗举升平动分析根据前述铲斗举升时应近似平动的要求，应有下列不等式成立，即 210i αα︒-≤ (4-16)式中 —工况Ⅱ时铲斗对地位置角；—各工况时铲斗对地位置角。

经画图得知，在任选的几个位置中均满足式4-16，因此满足其运动要求。

可得如下结论：由于反转六连杆机构在动臂举升时，铲斗的相对运动方向与其牵连运动的转动方向相反，因此，只要合理确定各交接点位置，举升平动的要求是完全有可能达到的。

这正是反转六连杆工作机构的优势所在。

(2)铲斗自动放平前述铲斗自动放平性能与下面的描述是等效的，即铲斗由工况Ⅰ开始举升，在举升过程中保持铲斗油缸长度不变，当动臂转角=时，铲斗恰成工况，即卸载状态。

工况Ⅰ和工况Ⅱ时的连杆机构参数只在转斗油缸的长度不同。

若有4140ααϕα-=- (4-17) 成立，则说明铲斗自动放平。

式中 —铲斗最高位置时卸载角。

设计中所给为50°。

—工况Ⅰ时的铲斗前臂与x 轴的夹角，设计中所给为5°。

则-=-=45°。

因此，铲斗能够自动放平。

2.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和卸载距离，必须分别不小于设计任务给定的最大卸载高度和最小卸载距离，否则将影响卸载效率，甚至不能进行高位卸载。

太大时，将增加卸载冲击，损坏运输车辆；过大，虽然有利于装车，但加大了工作机构前悬，降低了整机稳定性。

1 绪论1.1 装载机概述1.1.1 装载机简介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履带或轮胎机械。

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。

1.1.2 装载机的主要技术性能参数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、最大掘起力、最大卸载高度、卸载距离、工作装置动作三项和等。

（1）铲斗容量一般指铲斗的额定容量，为铲斗平装容量与堆尖部分体积之和，用m3 表示。

（2）额定载重量指在保证装载机稳定工作的前提下，铲斗的最大载重量，单位为kg 。

（3）发动机额定功率.资发动机额定功率又称发动机标定功率或总功率，是表明装载机作业能力的一项重要参数。

发动机功率分为有效功率和总功率，有效功率是指在29°C 和746mmHg（1mmHg=133.322Pa）压力情况下，在发动机飞轮上实有的功率（也称飞轮功率）。

国产装载机上所标有的功率一般指总功率，即包括发动机有效功率和风扇、燃油泵、润滑油泵、滤清器等辅助设备所消耗的功率。

单位为kw。

（4）整机质量（工作质量）指装载机设备应有的工作装置和随机工具，加足燃油，润滑系统、液压系统和冷却系统都加足液体，并且带有规定形式和尺寸的空载铲斗和司机标定质量（75kg±3kg）时的主机质量。

它关系到装载机使用的经济性、可靠性和附着性能，单位为kg 。

（5）最大行驶速度指铲斗空载，装载机行驶于坚硬的地面上，前进和后退各档能达到最大速度，它影响装载机的生产率和安排施工方案，单位为km/h 。