装载机工作装置连杆机构的图解设计法

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。

工程技术学院课程设计题目：图解法设计平面连杆机构摘要设计内容：设计曲柄摇杆机构。

已知摇杆长度l，摆角ψ，摇杆3的行程速比系数K，要求摇杆CD靠近曲柄回转中心A一侧的极限位置与机架间的夹角为∠CDA，试用图解法设计其余三杆的长度，并计算机构的最小传动角γ。

设计方法：在设计时首先需计算极位夹角θ，再绘制机架位置线及摇杆的两个极限位置，然后确定曲柄回转中心和各杆长度最后验算最小传动角 。

最后根据已知数据和所计算的数据进行图解，画出平面四杆机构图。

平面连杆机构是由若干构件用平面低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。

平面连杆机构的使用很广泛，它被广泛地使用在各种机器、仪表及操纵装置中。

例如内燃机、牛头刨、钢窗启闭机构、碎石机等等，这些机构都有一个共同的特点：其机构都是通过低副连接而成，故此这些机构又称低副机构低副机构低副机构低副机构。

关键词：机械设计基础机械设计基础课程设计平面四杆机构图解法极位夹角云南农业大学工程技术学院目录1题目 (3)1.1原始数据及要求 (3)1.2 工作量 (3)1.3 制图说明 (3)1.4 设计计算说明书包括的内容 (3)2 设计方案的讨论 (4)3 设计过程 (5)3.1 各杆长度的确定 (5)3.2 盐酸最小传动角 (6)4 小结 (7)5 参考文献 (8)1、题目1.1原始数据及要求：设计曲柄摇杆机构。

已知摇杆长度l，摆角ψ，3摇杆的行程速比系数K，要求摇杆CD靠近曲柄回转中心A一侧的极限位置与机架间的夹角为∠CDA，试用图解法设计其余三杆的长度，并计算机构的最小传动角γ。

1.2工作量：1.平面连杆机构图解法设计图纸一张。

2.计算说明书一份。

1.3制图说明：1.用3号图纸作图。

2.标注尺寸。

3.辅助线用细实线。

4.杆的一个极限位置用粗实线，另一个极限位置用虚线。

1.4设计计算说明书包括的内容：1.设计任务书2.目录3.设计过程3.1.计算极位夹角θ3.2.绘制机架位置线及摇杆的两个极限位置3.3.确定曲柄回转中心3.4.确定各杆长度3.5.验算最小传动角γ参考文献2、设计方案的讨论平面连杆机构是将各构件用转动副或移动副联接而成的平面机构。

设计题目：ZL40装载机反转连杆机构工作装置的设计设计者：学校名称：班级：指导老师：目录一、课程设计题目------------------------------------------------1二、铲斗设计------------------------------------------------------21、铲斗的构造-----------------------------------------------32、铲斗的断面形状和基本参数--------------------------43、斗容计算--------------------------------------------------7三、动臂设计------------------------------------------------------81、动臂长度-----------------------------------------------------82、动臂铰点的确定--------------------------------------------9四、反转斗四连杆机构设计---------------------------------------101、斗四连杆设计---------------------------------------------112、运动学和动力学分析------------------------------------122、程序代码---------------------------------------------------163、程序运行结果---------------------------------------------175、ZL40装载机参数-----------------------------------------206、转斗缸四连杆设计---------------------------------20五、心得体会-------------------------------------------------21六、参考文献-------------------------------------------------21ZL40装载机反转连杆机构工作装置的设计1 装载机工作装置介绍装载机的工作装置是由铲斗、升降动臂的液压缸、连杆机构组成，用以完成铲掘、装载作业。

各章习题与答案汇总1.1 工程机械由哪几部分组成？有哪几大类型？工程机械的基本组成包括动力、底盘和工作装置三大部分。

共有18大类：挖掘机械；铲土运输机械；工程起重机械；工业车辆；压实机械；路面机械；桩工机械；混凝土机械；钢筋与预应力机械；装修机械；凿岩机械；气动工具；铁道线路机械；市政工程与环卫机械；军用工程机械；电梯与扶梯；工程机械专用零部件；其他专用工程机械。

1.2 铲土运输机械的技术指标有哪些？铲土运输机械的技术参数包括尺寸参数、质量参数、功率参数和经济参数。

1.3 请掌握铲土运输机械的设计步骤和机型代号的意义。

1）研究设计任务，制定设计原则；2）草图设计；3）技术设计；4）工作图设计。

机型代号由三部分组成：首部表示类、组、型和特性代号；中部表示主参数代号；尾部表示变型或更新代号。

1.4 请了解铲土运输机械的行业发展动态。

略。

2.1 土有哪些性能指标？强度；变形：土的含水量；天然重度；土的塑性；土的粘着性；土的自然坡度角；土与钢、土与土的摩擦系数；土的松散系数；土的粘聚力、内摩擦角；土的支承能力；土的密实度；土的孔隙度等。

2.2 描述土的塑性有哪些参数？流动界限、压延界限、塑性指数。

2.3 请简述土的破坏机理？土体在受压缩主应力的作用下，是沿一定方向的剪切面发生破坏的。

各种特性的土在被剪切破坏时，剪切面的方向和压缩主应力的大小都不一样，这取决于土的物理机械特性。

2.4 请利用莫尔圆分析土体在极限平衡状态下应力间的关系？对无粘性土：在极限平衡状态下，最大与最小主应力之比满足：p K =+︒=)245(tan 2min max φσσ； 对粘性土：在极限平衡状态下，大小主应力应满足：p p K C K C 2)245tan(2)245(tan min 2min max +=+︒++︒=σφφσσ 2.5 如何计算土的切削阻力？土的切削阻力是下述各力之和：被动土压力、土体沿滑移面移动时的摩擦阻力、土沿着推土板上升与刀片和弧形板间产生的摩擦阻力的水平分力、切削刃的侧面剪断土体时的阻力。

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。

3.4 图解法设计平面四杆机构3.4.1按连杆位置设计四杆机构1.给定连杆的三个位置给定连杆的三个位置设计四杆机构时，往往是已知连杆B C的长度L B C和连杆的三个位置B1C1和B2C2和B3C3时，怎样设计四杆机构呐？图解过程。

：：1：：：：2：：2.给定连杆的两个位置给定连杆的两个位置B1C1和B2C2时与给定连杆的三个位置相似，设计四杆机构图解过程如下。

①选定长度比例尺绘出连杆的两个位置B1C1、B2C2。

②连接B1B2、C1C2，分别作线段B1B2和C1C2的垂直平分线B12和C12，分别在B12和C12上任意取A，D两点，A，D两点即是两个连架杆的固定铰链中心。

连接A B1、C1D、B1C1、A D，A B1C1D即为所求的四杆机构。

③测量A B1、C1D、A D计算l A B、L C D L A D的长度,由于A点可任意选取，所以有无穷解。

在实际设计中可根据其他辅助条件，例如限制最小传动角或者A、D的安装位置来确定铰链A、D的安装位置。

例设计一振实造型机的反转机构，要求反转台8位于位置Ⅰ（实线位置）时，在砂箱7内填砂造型振实，反转台8反转至位置Ⅱ（虚线线位置）时起模，已知连杆B C长0.5m和两个位置B1C1、B2C2.。

要求固定铰链中心A、D在同一水平线上并且A D=B C。

自己可以试着在纸上按比例作出图形，再求出各杆长度。

若想对答案请点击例题祥解3.4.2 按行程速度变化系数设计四杆机构1.设计曲柄摇杆机构按行程速度变化系数K设计曲柄摇杆机构往往是已知曲柄机构摇杆L3的长度及摇杆摆角ψ和速度变化系数K。

怎样用作图法设计曲柄摇杆机构？2.设计曲柄摆动导杆机构已知机架长度l4和速度变化系数K，设计曲柄导杆机构。

①求出极位夹角②根据导杆摆角ψ等于曲柄极位夹角θ，任选一点C后可找出导杆两极限C m、C n。

③作∠M C N的角评分线，取C A＝，得到A点，过A点作C m和C n的垂线B1和B2两点，A B1（或A B2）即为曲柄。