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机械工程及自动化专业毕业设计指导书（专科）中国矿业大学成人教育学院2010年2月目录1 概述 (2)1.1研究矿山机械的目的及意义 (2)1.2矿山机械的发展历程 (2)1.3矿山装载机械简介 (3)2 方案论证 (13)2.1耙斗装岩机的结构及工作原理 (13)2.2牵引钢丝绳 (25)3耙斗装岩机主要部件设计及选择 (27)3.1总体设计方案选择 (27)3.2电动机选型 (27)3.3减速器设计和计算 (28)3.4工作滚筒中行星齿轮传动部分设计计算 (49)3.5空程滚筒中行星齿轮传动部分设计计算 (59)3.6台车及操作机构设计 (69)3.7料槽设计 (70)3.8辅助设备介绍 (71)4耙装机的操作和维护 (75)4.1耙装机的操作 (75)4.2耙装机的维护和检修 (78)结论 (80)参考文献 (81)致谢 (83)1 概述1.1研究矿山机械的目的及意义采矿工业是生产原料的基础工业，在国民经济中占有重要地位，我国矿产资源品种丰富，储量可观，煤炭资源尤为突出，随着中国特色社会主义事业的发展和社会主义市场经济的进一步深化，我国能源消耗比例正进一步向更加合理化的方向发展，但是煤炭资源在今后一段时间内仍是主要的能源。
金属矿山的开采可划分为露天开采和地下开采两大类。
我国露天开采采出矿石的比重约占70%，但从事地下开采的人员比露天开采的人员多。
这是因为地下开采的条件复杂，使用设备种类繁多，在产量相同的条件下，对地下矿投资的人力和物力远大于露天矿的缘故。
保护自然环境和合理利用矿藏资源，是发展社会主义经济的必要条件。
随着浅埋矿床的耗尽而愈来愈向深部开采，或当露天开采的深度很大而使地表遭受大面积的破坏时，就必须采用地下开采。
不论是露天矿开采还是地下矿开采，对矿体和围岩的金属矿山，都是经凿岩爆破将崩落的松散矿石或岩石，经装运作业运至下步工序的作业地点。
装载作业式矿山整个生产过程中既繁重又费时的作业。
前言业设计是我们在学校完成的最后一个课程后。
这个课程将对我们大学三年来所学知识的一次全面性、深入性、综合性的总复习，对巩固、深化和升华学生所学理论知识，培养学生创新精神、独立工作能力、分析和解决问题能力起着重要作用,也是一次理论联系实际的训练，更是对大学所学课程的检验。
这次设计对我们今后的工作与学习有重要的影响，因此，它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。
本设计主要是对LG916 四合一铲斗缸的设计, 虽然此液压缸比较简单,但正所谓麻雀虽小,五脏俱全,其中包含了许多液压方面的知识以及机械设计的基本理论。
我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题和解决问题的能力，为今后的工作、学习打下一个良好的基础。
由于能力有限，设计中会有许多不足之处，望各为老师和同学给予指教。
目录摘要: (1)关键字： (1)1.概述 (1)1.1装载作业 (1)1.2推土作业 (1)1.3刮平作业 (1)1.4装夹作业 (2)2.液压缸的设计计算 (2)2.1 液压缸类型的选择和安装方式 (2)2.1.1液压缸的类型的选择 (2)2.1.2液压缸的安装形式的选择 (6)2.2液压缸主要几何尺寸的计算 (9)2.2.1液压缸内径D的计算 (9)2.2.2活塞杆直径d的计算 (9)2.2.3活塞杆强度的计算 (10)2.2.4活塞稳定性验算 (10)2.3液压缸结构参数的计算 (11)2.3.1缸筒壁厚的计算 (11)2.3.2缸筒壁厚的验算 (12)2.3.3缸体的外径的计算 (12)2.3.4液压缸油口直径的计算 (12)2.3.5 缸底厚度计算 (13).2.3.6活塞长度的计算 (13)2.3.7导向套的长度计算 (13)2.4 液压缸的联接计算 (14)2.4.1缸盖的联接计算 (14)2.4.2活塞与活塞杆的联接计算 (14)2.4.3 销轴与耳环的联接计算 (15)3.液压缸主要零件的结构、材料及技术要求 (16)3.1 缸体 (16)3.1.1缸体的材料 (16)3.1.2缸体的技术要求 (16)3.2 缸盖 (18)3.2.1 缸盖的材料 (18)3.2.2缸盖的技术要求如下图所示 (18)3.3活塞 (18)3.3.1活塞与活塞杆的联接型式 (19)3.3.2活塞与缸体的密封 (19)3.3.3 活塞的材料 (19)3.3.4活塞的技术要求 (19)3.4活塞杆 (20)3.4.1端部的结构 (20)3.4.2活塞杆结构 (20)3.4.3活塞杆材料 (20)3.5导向套、密封和防尘 (20)3.5.1导向套 (20)3.5.2活塞杆的密封与防尘结构 (21)3.6 液压缸的缓冲装置 (21)3.7中隔圈 (22)3.8 排气、密封与导管 (22)3.8.1排气装置 (22)3.8.2 密封装置 (23)3.8.3 导管 (24)4.液压缸的调整与维护 (24)4.1 液压缸的调整 (24)4.1.1 排气装置的调整 (24)4.1.2 缓冲装置的调整 (25)4.1.3 注意事项 (25)4.2 液压缸的维护 (25)4.2.1 液压缸的拆卸要点和注意事项 (25)4.2.2 检查部位和判断方法 (26)4.2.3 液压缸组装时的注意事项 (26)4.2.4 定期检查 (27)5.液压缸故障排除 (27)结束语 (29)致谢 (30)参考文献 (31)摘要:本设计主要介绍了LG916 四合一铲斗缸的设计。
装载机8.1概述8.1.1 .基本概念装载机是一种主要用于向另一种机械（自卸车、输送皮带、铁路运输车辆等）“装载”物料的建设机械（工程车辆）设备。
装载机主要用于向卡车装载物料，以及铺设管道、清理碎石和挖土等工作。
作为挖土作业装载机不是最有效的机械，与挖掘机不同，装载机不适用于轮胎支承面以下较深处的挖掘作业。
装载机的深底铲斗一般可装载3～6立方米的土壤。
铲斗前置装载机的斗容量远大于挖掘装载机的斗容量。
装载机不属于铲土运输机械，因其主要用途并非土方运输。
尽管履带式装载机是普遍的，但与大多数推土机不同，大多数装载机是轮式的而并非履带式。
履带式装载机适用于棱角锐利的建筑材料会破坏橡胶轮胎的场合，或者在松软泥泞道路上的作业。
轮式装载机具有良好的机动性和较高的工作速度，并且不像履带那样破坏铺装路面，但其所能提供的牵引力较小。
与安装前置铲斗的标准拖拉机不同，许多大型装载机不使用汽车转向机构。
取而代之，它们通过液压驱动的安装于前、后桥之间的转向铰接装置转向。
这种转向称为“铰接转向”，它可使前桥固定，并使其承受更大的重量。
对于一定的轴距铰接转向提供了较好的机动性。
由于前轮与工作装置绕同一车轴旋转，驾驶员在使机械定位后可使铲斗沿弧线“转向”，这一点是实用的。
装载机的工作装置可以是更换式的或者是固定安装。
铲斗常常可用其它装置或工具更换，例如，许多装载机可以安装叉车工装提升重型货物或者装运集装箱，装备液压开启式“蛤壳”型铲斗可以使装载机像推土机或铲运机一样作业。
在各种建筑工地上装载机也经常用来近距离转运建筑材料，例如砖块、管材、钢筋、各种挖掘工具等。
借助铲斗或除雪铲，装载机也用于除雪作业，但通常使用除雪装置。
它们用来清除街道、公路和停车场上的积雪。
有时用装载机将积雪装载到自卸车上进行运输。
近20年来，特别是在城市建设工程和小型土方运输工程中，装载机获得了普遍的应用。
许多工程车辆制造商可生产多种类型的装载机，其中最知名的有约翰迪尔、卡特彼勒、凯斯、沃尔沃、小松和利勃海尔等品牌。
装载机主要参数总体几何参数整机长度：机子前后车架摆直，停在水平路面上，铲斗放平，整机的最前点到最后点的水平距离。
整机宽度：铲斗宽度、轮胎宽度、车尾宽度。
在不指明是哪一位置宽度的情况下，即可认为是铲斗宽度，因为铲斗是整机的最宽处。
整机高度：整机的最高点到地面的垂直距离。
轮距：同一桥上，左、右两轮胎中心线之间的距离。
轴距：机子前后车架摆直，前、后桥中心线之间的距离。
卸载角：机子卸载时，铲斗切削刃与水平面的夹角。
一般卸载角不小于45°，即取45°。
卸载高度：铲斗卸载时，切削刃的最低点到地面的垂直高度。
最大卸载高度：动臂举到最高点，保证卸载角为45°，切削刃到地面的垂直高度。
卸载距离：铲斗卸载时，切削刃的最前点到整机（不包括工作装置）的最前（一般为轮胎前缘）点的水平距离。
最大卸载高度下的卸载距离：最大卸载高度下的卸载距离：动臂举到最高点，保证卸载角为45°，切削刃的最前点到整机（不包括工作装置）的最前（一般为轮胎前缘）点的水平距离。
地面位置收斗角：将铲斗放平在地面上收斗，此时，铲斗切削刃与水平面的夹角。
运输位置收斗角：将动臂放平运输位置（一般使动臂下铰点离地400－500 mm 左右）收斗，此时，铲斗切削刃与水平面的夹角。
轮胎滚动半径：轮胎中心线到地面的垂直距离。
最小离地间隙：机子的最低点（不包括轮胎及工作装置）离地面的垂直距离。
前悬：铲斗放平，前轮中心至铲斗最前缘的水平距离。
后悬：后轮中心线至车尾的水平距离。
下挖深度：机子停在水平面上，动臂放在最低点，将铲斗放平后再前倾10度，此时铲斗最低点至水平面的垂直距离。
离去角：从车尾的最低点向后轮轮胎后部外廓（靠接地部位）作切线，此切线与水平面的夹角。
一般不小于30°。
转向角：装载机为铰接式转向。
先将前后车架摆直，再将前车架转到最大角度，此时，前车架相对于后车架所转动的角度。
转弯半径：前车架相对于后车架偏转到最大角度，以前后桥的轴线交点在地面上的投影为圆心，以机子外轮廓在在地面上的投影为半径画圆，此圆的半径即为转弯半径。
(2)铲斗基本参数的确定
设计时，把铲斗的回转半径R(即铲斗与动臂铰接点至切削刃之间的距离)作为基本参数，铲斗的其他参数则作为R的函数。
R是铲斗的回转半径(见图4-7)，它的大小不仅直接影响铲斗底壁的长度，而且还直接影响转斗时掘起力及斗容的大小，所以它是一个与整机总体有关的参数。
铲斗的回转半径尺寸可按下式计算。
图4-7 铲斗参考尺寸
（m） (4-1)
式中Vr—铲斗的额定容量，m³；
—铲斗的内侧宽度，m；
λg—铲斗的斗底长度系数，λg=1.40～1.53；
λz—后壁的长度系数，λz=1.1～1.2；
λk—挡板的高度系数，λk=0.120.14；
λr—圆弧的半径系数，λr==0.35～0.4；
γ—张开角,为45°～52°；
γ1—挡板与后壁间的夹角，选择γ1时应使侧壁切削刃与挡板的夹角为90°。
在设计当中，铲斗的额定容量由设计任务书给出Vr=3m³。
铲斗的内侧宽度
=b++(0.1～0.2)-2a (m) (4-2) 式中b-装载机轮距，m；
-轮胎宽度，m；
a-铲斗侧壁切削刃厚度，m。
查阅资料，山特牌ZL50轮式装载机图册，得b=2.24m ，
=0.5969m ，
a=0.025m ，关于(0.1～0.2),取0.15m.计算得=2.937m 。
设计参数的选择，由经验获取，λg =1.5，λz =1.15，λk =0.13，λr =0.4，γ=48°，γ1=13°。
通过上述参数的选择，带入(4-1)式中，得到R=1.259m 。
(3)铲斗截面各边尺寸计算
斗底长度：Lg=Rλg=1.259×1.5=1.889m ， (4-3) 斗后壁长度：Lz=Rλz=1.259×1.15=1.448m ， (4-4) 挡板高度：Lk=Rλk=1.259×0.13=0.163m ， (4-5) 斗底圆弧半径：r=Rλr=1.259×0.4=0.503m ， (4-6)
2.铲斗容量计算与误差判断
铲斗容量是装载机的总体参数之一，铲斗的斗容量已经系列化，其计算也以标准化。
(1)铲斗容量计算
设计铲斗的额定容量： ()22
2002386
r b B b V SB a b a c =-+-+ (m) (4-7) 式中 S —铲斗平装容量横截面，；
a —挡板高度， m ；
b —铲斗开口长，m ；
c —堆积高度，m 。
○1铲斗平装容量横截面S 的计算：
如图4-8所示，铲斗平装容量横截面积S 由5块基本几何图形组成。
图4-8 铲斗截面计算
计算式为 12345S S S S S S =++++ （4-8）
式中S1—扇形AGF的面积，m2；
S2—直角三角形△GFN，m2；
S3—直角三角形△GAC，m2；
S4—三角形△CGN，m2；
S5—直角三角形△CND，m2。
由图4-8知：
S1==0.291m2
S2==0.080m2
S3=0.191 m2
S4==0.181 m2
S5=L k m2
综上所得：S=0.858m2
○2铲斗开口长b和堆积高度c的计算
铲斗开口长b的计算：
CN=
b=
堆积高度c的计算：
图4-9是额定容量铲斗的横截面积，其中挡板DN高为a，CD是铲斗开口长b，IH是斗尖至铲斗侧壁的高度c。
根据美国汽车工程师手册规定IH垂直于CD，且IK=CK/2=b/4.按照通常的设计要求，挡板DN应垂直于斗侧壁CN，所以△CKH∽△CND。
则
c=IK+KH=0.438m
图4-9 额定容量铲斗的横截面
铲斗容量计算代入(4-7)式中，得 3.037m³。
（1）铲斗的容量误差判断
式中
则
所以所设计的铲斗容量符合设计要求。
3.铲斗上下铰接点位置的确定
铲斗的下铰接点即与动臂的连接铰接点。
当铲斗在铲掘位置时，应尽量使该点靠近切削刃与地面。
下铰接点靠近铲斗切削刃，则转斗时力臂小，有利于增加作用在斗刃上的掘起力。
下铰接点靠近地面，可减少在作业时的铲入阻力。
下铰接点距斗底高度h=(0.06～0.12)R。
铲斗的上铰接点即铲斗与拉杆或连杆的连接铰点。
上铰接点与下铰接点的距离(称斗铰连线)不宜过大，否则将增加铲斗连杆机构的尺寸，给结构布置带来一定困难。
