装载机铲斗几何形状参数的优化设计

轮式装载机铲斗设计本文旨在介绍轮式装载机铲斗设计的重要性和背景。

作为一种常见的工程机械设备，轮式装载机广泛应用于建筑工地、矿山和物流等领域。

铲斗作为轮式装载机的关键部件之一，具有重要的作用。

良好的铲斗设计能够提升装载机的工作效率，增加装载量，同时还能减少能耗和机器的磨损。

本文将介绍铲斗设计的要点和考虑因素。

首先，我们将探讨不同类型铲斗的设计特点和适用场景。

不同行业和工作环境对铲斗的要求不同，因此设计师需要根据实际情况选择合适的铲斗类型。

其次，我们将讨论铲斗的结构和材料选择。

铲斗的结构应具备强度高、重量轻、耐用性好等特性，而材料的选择则起到决定性的作用。

最后，我们将介绍一些铲斗设计的常见问题和解决方法，以帮助设计师在实践中避免一些常见的设计失误。

读者通过阅读本文，将能够全面了解轮式装载机铲斗设计的重要性和背景，掌握铲斗设计的要点和方法。

希望本文能够为相关设计师提供有益的参考，促进轮式装载机铲斗设计的进一步发展和创新。

轮式装载机铲斗是一种用于装卸和搬运松散物料的设备，其工作原理基于以下几个基本原则：原理一：力的应用和传递轮式装载机铲斗的设计基于应用和传递力的原理。

铲斗通过液压系统产生的力，将松散物料装入或卸出车辆。

由于斗齿的设计和角度，力被有效地传递到物料上，实现装载和卸载的目的。

原理一：力的应用和传递轮式装载机铲斗的设计基于应用和传递力的原理。

铲斗通过液压系统产生的力，将松散物料装入或卸出车辆。

由于斗齿的设计和角度，力被有效地传递到物料上，实现装载和卸载的目的。

原理二：斗齿的结构和材料选择轮式装载机铲斗的斗齿是装载和卸载物料的关键部分。

斗齿的结构和材料选择需要考虑物料的性质和工作环境的要求。

设计合理的斗齿可以提高装载效率和使用寿命。

原理二：斗齿的结构和材料选择轮式装载机铲斗的斗齿是装载和卸载物料的关键部分。

斗齿的结构和材料选择需要考虑物料的性质和工作环境的要求。

设计合理的斗齿可以提高装载效率和使用寿命。

浅谈装载机工作装置优化设计摘要：装载机是工程机械的重要机种之一，其工作装置设计的合理性和质量直接影响着装载机的各项工作性能。

本文应用参数优化建模和设计方法，对反转六连杆机构建立了参数优化模型，确定了变量系统，目标和约束系统，用优化软件进行了优化设计。

对工作装置所得的优化结果进行了分析，剖析了机构形式的优缺点和适用范围。

装载机是一种常用的铲土运输机械，广泛应用于土木、建筑、水利、矿山等工程，起着减轻劳动强度、提高施工效率和质量的重要作用。

目前国内研究和采用得较多是反转六连杆，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中。

本文在现有的工作装置优化设计研究成果的基础上，进一步研究和完善六连杆机构设计，针对六连杆机构建立有一定通用性的分析和优化模型，得出满足设计要求的合理方案，总结设计知识和优化经验。

1.参数优化设计概述目前国内工作装置的设计主要采用类比法、画图试凑法、解析法和参数优化方法。

其中，参数优化方法越来越受到重视，取得了很大发展和广泛应用。

类比法和经验法一般只适用于同类型产品，即结构型式、工作对象和条件基本机同的设计。

这样设计所得的产品即使通过了校核检验，符合基本设计要求，但是否能达到性能最优，是否是最好的设计结果，还很值得研究。

参数化设计（Parametric Design）是从CAD技术中发展起来的。

参数化技术主要用于结构形态比较定型的设计对象，对某定型产品，结构形式确定，根据某些具体条件和控制参数决定产品在某一结构形式下的结构参数，从而设计出不同的产品。

实际上，参数化技术就是将产品的一些信息，包括尺寸、数据、特征、模式等定义为变量，这些变量的改变就表示产品模型的改变。

参数化技术适用于常用件、系列件、标准件的设计，只需建模一次，就能得到不同规格的零件模型。

基于SolidWorks的挖掘机铲斗分析与优化设计∗殷淑芳;尹开勤【摘要】挖掘机铲斗是挖掘机工作装置中最为重要的部件之一，其在工作时，与石块、土壤等直接接触，工作条件极为恶劣。

其结构设计的合理与否，直接影响到挖掘机铲斗的使用寿命。

为解决这一问题，采用SolidWorks Simulation对挖掘机铲斗进行有限元分析，采用实体、壳体混合有限元网格模型，并进行相应的约束及载荷的加载，得到其在极端条件下的应力分布状态。

并应用SolidWorks Simulation中结构参数优化功能，对挖掘机铲斗进行优化设计，以此改善挖掘机铲斗在极端工况下的受力，从而提高其使用寿命。

%Excavator bucket is one of the most important components of the excavator working devices. At work, it directly contacts with the rocks and soil, so its working condition is extremely bad. The structure design is reasonable or not directly affects the service life of the excavator bucket. In order to solve this problem, this paper uses Solid Works simulation on the fi-nite element analysis of the excavator bucket. Using the solid, shell mixed finite element mesh models and loading correspond-ing constraints and loads to obtain the stress distribution on the extreme conditions. And using structure parameters optimiza-tion function of Solid Works simulation,the design of excavator bucket is optimized,which improve the load of the excavator bucket under the extreme conditions, and increase the service life.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2016(029)002【总页数】4页(P141-143,147)【关键词】挖掘机;铲斗;SolidWorks Simulation;优化设计【作者】殷淑芳;尹开勤【作者单位】青岛滨海学院，山东青岛 266555;青岛滨海学院，山东青岛266555【正文语种】中文【中图分类】TD422.2挖掘机是通过其工作装置中的铲斗来挖掘土壤、煤泥、疏松后的石块等物料，并运至指定位置或装车的一种机械，主要用于工程作业中的土方作业。

装载机铲斗几何形状参数的优化设计关键词：装载机，铲斗，几何形状，尺寸参数，优化设计轮式装载机的工作装置主要由动臂、铲斗、摇臂、连杆等机构组成，工作装置的结构和性能直接影响装载机的动力性与运动特性；铲斗是工作装置的重要工作部件，其几何形状和尺寸参数对插入阻力、铲取阻力、转斗阻力和生产率有着很大的影响，为保证铲斗在一次装载过程中具有较高的装满系数，达到装满卸净，并且减小工作阻力，为此要求铲斗结构形状和尺寸参数必须符合一定的设计规范。

装载机铲斗的动力性主要体现在铲斗下铰接点位置的确定，铲斗下铰接点与切削刃的距离定义为铲斗的回转半径Rr，因此在铲斗几何形状设计过程中，以铲斗的回转半径为主参数，以铲斗的截面各几何形状参数和铲斗下铰接点的位置参数作为回转半径Rr的函数。

铲斗的斗容量分为平装斗容和堆装斗容，额定斗容量是指堆装斗容，并且斗容量已经实现系列化，本优化设计软件可以实现任意斗容量的优化设计。

铲斗的斗容量由铲斗的截面形状和内侧宽度B0决定，而铲斗的宽度一般比两轮胎外侧之间距离长100mm左右，以保护轮胎不受损害，因此铲斗内侧宽度是一个相对固定值，设计时一般根据实际需要预先给出一个具体数值，因而铲斗的设计主要是铲斗的截面几何形状参数的确定。

图1是装载机铲斗截面几何形状参数优化设计简图：铲斗的截面几何形状由铲斗底板长度ld、半径为r的圆弧段、后板长度le及底板与后板之间的张开角度x5四个参数确定；铲斗的平装斗容由底板、底圆弧、后板围成的U形面积CAFNC确定，堆装斗容由三角形面积CNEC确定，其中E点为堆装顶点，堆装斜度1：2。

图中B点为铲斗与动臂铰接的下铰接点，也是铲斗的回转中心，C点为斗刃，BC两点距离即是铲斗的回转半径Rr；铲斗设计时定义铲斗回转半径Rr为基本参数，斗底圆弧半径r、斗底长度Loc、后壁长度Lon则作为回转半径Rr的函数；铲斗的回转半径Rr小，则铲斗转斗时力臂小，相同的掘起力矩下可增加作用在斗刃上的掘起力，yb是铲斗的下铰接点与底板ld的距离，yb数值小，有利于作业时的铲入，减少插入阻力。

装载机工作装置的设计和优化研究随着工程机械的不断发展，装载机的多功能性和高效性越来越受到业界的关注和重视。

而装载机工作装置的设计和优化，是装载机能否发挥其最大效能的重要因素之一。

本文基于工作装置的主要构成和功能，从以下几个方面进行了研究和分析。

一、工作装置的构成装载机工作装置包括机架、铲斗、翻转机构和支撑柱。

机架是连接铲斗和翻转机构的主要支撑部件，通常采用钢板焊接而成。

铲斗是用于采集和搬运物料的重要部件，根据工作需要可分为标准型和强化型。

翻转机构是将铲斗与机架连接起来，并能使铲斗在水平面内作360度旋转的部件。

支撑柱是用于支撑铲斗的载荷，通常设置在机架前部或下部。

二、工作装置的功能装载机工作装置的主要功能是采集和搬运物料。

具体地，工作装置可以通过铲斗的开合和提升，实现物料的采集和卸载；通过铲斗的倾斜和翻转，实现物料的堆放和倾倒；通过支撑柱的调整，保证铲斗各部位的载荷均衡和稳定。

此外，工作装置还能根据实际需要，进行附加功能的扩展，如装载机装配刨光器、夯实机和打桩机等附件，从而实现更加多样化的工作需求。

三、工作装置的设计工作装置的设计应从以下几个方面进行考虑：1.铲斗与机架的匹配性。

铲斗与机架的匹配是保证工作装置能够正常工作的基本要求，因此，必须确保铲斗与机架的尺寸、重量和强度等参数能够相互匹配，以避免铲斗掉落或发生扭曲变形等不良情况。

2.翻转机构的可靠性。

翻转机构是工作装置中较为脆弱的部件，因此，在设计过程中，必须确保其具有足够的强度和可靠性，以避免因翻转机构故障而引起的严重事故。

3.支撑柱的结构优化。

支撑柱在工作装置中承担着重要的角色，主要是支撑铲斗的载荷，因此，在设计过程中，必须根据铲斗的载荷特性，合理设置支撑柱的数量和布置位置，以确保铲斗各部位的载荷均衡并保持稳定。

四、工作装置的优化在工作装置的优化中，一般主要关注以下几个方面：1.铲斗容积的设计优化。

铲斗容积的大小会直接影响装载机的工作效率和性能，因此，在铲斗的设计中，必须从容积、斗型和抓取面积等方面进行优化，以保证铲斗的最佳效能。

ZL50F—Ⅱ型装载机铲斗的优化设计【摘要】随着装载机的迅速发展，传统的装载机铲斗设计方法，很难获得各项指标都满意的设计方案，不能满足现代设计的要求。

本文通过对ZL50装载机工况分析，确定分析工况，利用PRO/E建立铲斗的几何模型，保存成IGES格式的数据，导入到有限元软件ANSYS中，在ANSYS中建立有限元模型，进行装载机铲斗的有限元分析，根据分析结果，对其进行结构优化。

【关键词】ZL50F-Ⅱ；装载机铲斗；优化设计；应力分析随着装载机的迅速发展，传统的装载机铲斗设计方法，例如类比试凑作图法、基于平移性的作图法、覆盖法、解析法等由于工作繁琐、设计精度低及周期长，很难获得各项指标都满意的设计方案，不能满足现代设计的要求。

利用有限元法，可以对复杂结构进行极为有效的数值计算。

通过对ZL50装载机工况分析，确定分析工况，利用PRO/E建立铲斗的几何模型，保存成IGES格式的数据，导入到有限元软件ANSYS中，在ANSYS中建立有限元模型，进行装载机铲斗的有限元分析，根据分析结果，对其进行结构优化。

1.装载机工况分析1.1 外载荷的确定装载机铲斗在插入料堆，铲取物料和举升铲斗的作业过程中，铲斗要克服切削物料的阻力、物料与铲斗间的摩擦力和物料自身的重力。

为了分析问题的方便，假设它们作用在铲斗齿尖的刃口上，并形成两个集中力——水平插入阻力和垂直掘起力。

装载机实际作业时不可能使铲斗切削刃均匀受载，但可简化为两种极端受载情况：一是对称载荷，计算时用一个作用在斗刃中部的集中载荷来代替；二是偏心载荷，通常将其简化后的集中载荷加在铲斗侧边的第一个斗齿上。

装载机在铲掘作业过程中，通常有以下3种典型的受力工况：（1）铲斗水平插入料堆铲斗斗刃只受水平插入阻力的作用；（2）铲斗水平插入料堆铲斗斗齿只受垂直掘起力的作用；（3）铲斗边插入边收斗或边插入边举臂进行掘起作业时，铲斗斗刃同时受水平插入阻力和垂直掘起力的作用。

将对称载荷和偏载情况分别与上述三种典型受力工况相结合，就可以得到铲斗6种典型的受力作业工况，a）水平对称载荷b）垂直对称载荷c）水平和垂直对称裁荷d）水平偏载荷e）垂直偏载荷f）水平和垂直偏载荷1.2工况计算铲斗工作时的位置多种多样，受力情况也各不相同，但以掘起和铲入掘起为最恶劣工况。