1、ZL50 型裝載機(jī)的工作裝置設(shè)計(jì)第一章1.1 zl50 裝載機(jī)的概述 裝載機(jī)主要用來鏟、裝、卸、運(yùn)土和石料一類散狀物料，也可以對(duì)巖石、硬 土進(jìn)行輕度鏟掘作業(yè)。如果換不同的工作裝置，還可以完成推土、起重、裝卸其 他物料的工作。 在公路施工中主要用于路基工程的填挖， 瀝青和水泥混凝土料場(chǎng) 的集料、裝料等作業(yè)。由于它具有作業(yè)速度快，機(jī)動(dòng)性好，操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因 而發(fā)展很快， 成為土石方施工中的主要機(jī)械。 它的用途十分廣泛， 不僅對(duì)散狀物 料可以進(jìn)行鏟裝、搬運(yùn)、卸載及平整作業(yè)，也可以進(jìn)行輕度掘進(jìn)工作，而且若換 裝相應(yīng)的工作裝置，還可以進(jìn)行推土、起重、裝卸木料及鋼管等作用，因此，它 廣泛應(yīng)用到建筑、鐵路

2、、公路、水電、港口、礦山、農(nóng)田基本建設(shè)及國(guó)防等工程 中，對(duì)于減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，加快工程建設(shè)速度，提高工程質(zhì)量起著重要的作用。ZL50為輪式裝載機(jī)額定載重量為50KN ZL50系列輪式裝載機(jī)是一種高效率 的工程機(jī)械，具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)，性能可靠，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，操縱方便等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用 于礦山，建筑工地， 道路修建，水利工程，港口，貨場(chǎng)，電站以及其他工業(yè)部門， 進(jìn)行裝載，推土，鏟挖，起重，牽引等多種作業(yè)。對(duì)加快工程建設(shè)速度減輕勞動(dòng) 強(qiáng)度提高工程質(zhì)量降低工程成本都發(fā)揮著重要作用， 因此近幾年來無論在國(guó)內(nèi)還 是國(guó)外裝載機(jī)品種和產(chǎn)量都得到迅速發(fā)展，成為工程機(jī)械的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。1.2 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)要求 裝載機(jī)的鏟

3、掘和裝卸物料作業(yè)是通過工作裝置的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。 裝載機(jī)的工作 裝置由鏟斗、動(dòng)臂、搖臂、連桿及轉(zhuǎn)斗油缸和動(dòng)臂油缸等組成。鏟斗與動(dòng)臂通過 連桿或托架與轉(zhuǎn)斗油缸鉸接，用于裝卸物料；動(dòng)臂、車架與動(dòng)臂油缸鉸接，用于 升降鏟斗；鏟斗的翻轉(zhuǎn)和動(dòng)臂的升降采用液壓操縱?；驹O(shè)計(jì)要求： 設(shè)計(jì)時(shí)要求由鏟斗、搖臂、連桿、轉(zhuǎn)斗油缸、動(dòng)臂、動(dòng)臂油缸及車架互相鉸 接所構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu)，應(yīng)保證在裝載機(jī)作業(yè)時(shí)滿足以下幾點(diǎn)。(1) ：鏟斗的平移能力，及當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，動(dòng)臂在動(dòng)臂在動(dòng)臂油缸的作用 下提升，連桿機(jī)構(gòu)能使鏟斗保持平移或使斗底平面與水平面夾角的變化控制在允 許的范圍，以免裝滿物料的鏟斗由于傾斜而抖落物料。(2) ：一定大小的

4、卸載角，及當(dāng)動(dòng)臂處于任何作業(yè)位置時(shí)，在轉(zhuǎn)斗油缸的作 用下通過連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗繞絞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且卸載角不小于 45 度(3) ：鏟斗的自動(dòng)放平能力，即在動(dòng)臂下降時(shí)，鏟斗能自動(dòng)方平，以減輕駕 駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： 根據(jù)作業(yè)對(duì)象和工作條件確定工作裝置的 結(jié)構(gòu)類型；完成鏟斗、動(dòng)臂及連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算與校核；完 成工作裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過對(duì)輪式裝載機(jī)的工作裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)， 其科技成果在滿足設(shè)計(jì)任務(wù)的 同時(shí)，應(yīng)做到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化、智能化、模塊化和注重綠色設(shè)計(jì)。按照設(shè)計(jì)要 求進(jìn)行加工制造、使用保護(hù)、維修的同時(shí)，設(shè)計(jì)目標(biāo)預(yù)期應(yīng)達(dá)到：(1) 具有較強(qiáng)的作業(yè)

5、能力，鏟斗插入料堆的阻力要小；(2) 在料堆中鏟掘的能力大、能耗??；(3) 工作機(jī)構(gòu)的各桿件受力狀態(tài)良好，強(qiáng)度壽命合理；（4）結(jié)構(gòu)和工作尺寸適應(yīng)生產(chǎn)條件需要，效率高；（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，制造和維修容易，操作使用方便。 尺寸設(shè)計(jì)要求 :試設(shè)計(jì) ZL50 型裝載機(jī)反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)工作裝置。已知該工作裝置的鏟斗容 量Vp=3 mi，卸載高度H=2.85m,鏟斗寬度B=2.94m,上下?lián)u臂為曲線型，動(dòng)臂按 曲線型結(jié)構(gòu)考慮，其轉(zhuǎn)角S =90°。入g=1.5 ,入z=1.2 ,入k=0.14 ,入b=0.4 , 丫 =50 °, 丫 1=8。1.3 裝載機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù)標(biāo)志裝載機(jī)的主要

6、技術(shù)性能參數(shù)有鏟斗容量、 額定載重量、發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率、 整機(jī)質(zhì)量、最大行駛速度、最小轉(zhuǎn)彎半徑、最大牽引力、最大掘起力、最大卸載 高度、卸載距離、工作裝置動(dòng)作三項(xiàng)和等。 ZL50型的參數(shù)如下：鏟斗容量 ： 一般指鏟斗的額定容量，為鏟斗平裝容量與堆尖部分體積之和， 3 m3 。額定荷重 ： 指在保證裝載機(jī)穩(wěn)定工作的前提下，鏟斗的最大荷重， 50KN。 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率：發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率又稱發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率或總功率， 是表明裝載機(jī)作業(yè)能力的一 項(xiàng)重要參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)功率分為有效功率和總功率，有效功率是指在29° C 和746mmHg1mmHg=133.322Ra壓力情況下，在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上實(shí)有的功率（

7、也稱飛 輪功率）。國(guó)產(chǎn)裝載機(jī)上所標(biāo)有的功率一般指總功率，即包括發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率和 風(fēng)扇、燃油泵、潤(rùn)滑油泵、濾清器等輔助設(shè)備所消耗的功率。164kw。整機(jī)質(zhì)量（工作質(zhì)量） ：指裝載機(jī)設(shè)備應(yīng)有的工作裝置和隨機(jī)工具， 加足燃油， 潤(rùn)滑系統(tǒng)、 液壓系統(tǒng) 和冷卻系統(tǒng)都加足液體，并且?guī)в幸?guī)定形式和尺寸的空載鏟斗和司機(jī)標(biāo)定質(zhì)量（75kg± 3kg）時(shí)的主機(jī)質(zhì)量。它關(guān)系到裝載機(jī)使用的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和附著性 能， 170 kn 。最大行駛速度：指鏟斗空載，裝載機(jī)行駛于堅(jiān)硬的地面上， 前進(jìn)和后退各檔能達(dá)到最大速度， 它影響裝載機(jī)的生產(chǎn)率和安排施工方案， （010） km/h 。最小轉(zhuǎn)彎半徑： 指自輪胎中心

8、或后輪外側(cè)或鏟斗外側(cè)所構(gòu)成的弧線至回轉(zhuǎn)中心的距離， 6680 mm。最大牽引力：指裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)輪緣上所產(chǎn)生的推動(dòng)車輪前進(jìn)的作用力。 裝載機(jī)的附著質(zhì)量越 大，則可能產(chǎn)生的最大牽引力越大， 140 kN 。最大卸載高度： 指動(dòng)壁處于最高位置，鏟斗傾角為 45°時(shí)，從地面到斗刃最低點(diǎn)之間的垂 直距離， 2850 mm 。卸載距離：一般指在最大卸載高度時(shí)， 從裝載機(jī)本體最前面一點(diǎn) （包括輪胎或車架） 到 斗刃之間的水平距離， 1430 mm 。工作裝置動(dòng)作三項(xiàng) :指鏟斗提升、下降、卸載三項(xiàng)時(shí)間的總和，單位為 s 。第二章、鏟斗的設(shè)計(jì)鏟斗是工作裝置的重要部件，裝載機(jī)工作時(shí)用它直接鏟掘、裝載、運(yùn)輸

9、和 傾卸物料。鏟斗直接與物料接觸，是裝、運(yùn)、卸的工具，工作時(shí)，它被推壓插入 料堆鏟取物料，工作條件惡劣，要承受很大的沖擊力和劇烈的磨損， 因此鏟斗設(shè) 計(jì)質(zhì)量對(duì)裝載機(jī)的作業(yè)能力有較大的影響。 為了保證鏟斗的設(shè)計(jì)質(zhì)量，首先應(yīng)當(dāng) 合理的確定鏟斗的結(jié)構(gòu)及幾何尺寸， 以降低鏟斗插入物料的阻力。其次要保證鏟 斗有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨性，使之具有合理的使用壽命。2.1鏟斗的設(shè)計(jì)要求(1) :插入及掘進(jìn)阻力小，效率高(2) :具有足夠的強(qiáng)度、剛性和耐磨性(3) :適應(yīng)鏟裝不同種類和重要的物料，備有不同結(jié)構(gòu)的形式和斗容的鏟斗(4) :鏟斗的裝滿性好2.2鏟斗的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)裝載物料不同，切削刃有直線型和非直線型

10、。前者形式簡(jiǎn)單，有利于 鏟平地面，但鏟裝阻力較大。后者又有 V形和弧形等，由于這種刃中間突出，鏟 斗插入料堆時(shí)可使插入力集中作用在斗刃的中間部分，所以插入阻力較小，容易插入料堆，并有利于減少偏載插入，但鏟斗裝滿系數(shù)要比前者小 鏟斗斗刃上可以有斗齒，也可以沒有斗齒。若斗刃上裝有斗齒時(shí)，斗齒將先于切削刃插入料 堆，由于它比壓大，所以比不帶齒的切削刃易于插入料堆，插入阻力能減小20%左右，特別是對(duì)料堆比較密實(shí)、大塊較多的情況，效果尤為顯著，因此礦用裝載機(jī)一般都是帶斗齒。斗齒結(jié)構(gòu)分為整體式和分體式兩種，一般斗齒是用高錳鋼制成的整體式， 用螺栓固定在鏟斗斗刃上，中小型裝載機(jī)多采用這種形式。為便于斗齒磨損

11、后更 換和節(jié)約斗齒金屬，也有使用雙段斗齒的，如圖 3-1所示。132圖3-1 雙段斗齒1齒尖；2 齒坐； 3 鋼銷這種斗齒的齒尖與齒坐的配合面為錐面， 兩者配合情況良好。裝配時(shí)，先置 入有彈性的金屬橡皮，然后再?gòu)纳线吇驈南逻呁叫武N孔中打入鋼銷 3即可。由 于拆卸方便，齒尖一邊磨損后可以翻轉(zhuǎn)再使用，從而延長(zhǎng)使用壽命。大型裝載機(jī) 由于作業(yè)條件差、斗齒磨損嚴(yán)重，故常采用這種分體式斗齒。斗齒的形狀和間距對(duì)切削阻力是有影響的。 一般中型裝載機(jī)鏟斗的斗齒間距 為250300mm左右，太大時(shí)由于切削刃將直接參與插入工作， 使阻力增大，太小 時(shí)，齒間易于卡住石塊，也將增大工作阻力。長(zhǎng)而窄的齒要比段而寬的齒插

12、入阻 力小，但太窄又容易損壞，所以齒寬以每厘米長(zhǎng)載荷不大于500600kg為宜。2.3鏟斗的基本參數(shù)的確定該工作裝置的鏟斗容量 Vp=3 m,卸載高度H=2.85m,鏟斗寬度B=2.94m,上 下?lián)u臂為曲線型，動(dòng)臂按曲線型結(jié)構(gòu)考慮，其轉(zhuǎn)角 S =90°。入g=1.5 ,入z=1.2 , 入 k=0.14 ,入 b=0.4 , 丫 =50°, 丫 1=8°。(1) 鏟斗的寬度B:鏟斗的寬度應(yīng)大于裝載機(jī)兩前輪外側(cè)間的寬度，每側(cè)要寬出50100mmo否則，產(chǎn)狀物料或者分層鏟取土?xí)r，所形成的階梯地面不僅會(huì)損傷輪胎的側(cè)面，而且 還會(huì)引起輪胎的打滑影響牽引力的發(fā)揮。(2) 鏟

13、斗回轉(zhuǎn)半徑R0鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑 是指鏟斗與動(dòng)臂轉(zhuǎn)鉸的中心 B與切削刃之間的距離。由于 鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑不僅影響鏟起力的大小，而且與裝載機(jī)的卸載高度和卸載距離等 總體參數(shù)有關(guān)，所以鏟斗的其他參數(shù)都是根據(jù)它來確定。 鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R0按 以下公式計(jì)算：式中： Vp幾何斗容量容，取3m3;B 0鏟斗內(nèi)側(cè)寬度，取2890m ;'g鏟斗斗底長(zhǎng)度系數(shù)，1.5 ;后壁長(zhǎng)度系數(shù)，1.2 ; k擋板高度系數(shù)，0.14 ; r圓弧半徑系數(shù)，0.4 ；o張開角，取50 ° ;i擋板與后壁間的夾角，取8根據(jù)以上參數(shù)得到:3 10 92890 0.5 1.5 1.2 0.14 cos8°sin5

14、0°_0.42 cotf-OQ: 1-50°= 1307.73mmR0=1307.73(3) 鏟斗的斷面參數(shù)斗底長(zhǎng)度Lg :是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點(diǎn)的距離:=1.5R0=1961.595mm后斗臂長(zhǎng)度lz :指出后斗壁上緣到與斗底相交點(diǎn)的距離Lz = zRo= 1.2Ro=1569.276mm擋板高度lk:斗上緣到斗底圓弧與后壁相切點(diǎn)的距離:Lk = ' kRo二 0.14R)=183.08mm圓弧半徑R1 :R1 rR0=0.4R)=523.092mm鏟斗與動(dòng)臂鉸銷距斗底的高度n:1% =(0.060.12)R° =0.09& =117

15、.7mm鏟斗側(cè)壁切削刃相對(duì)于斗底的傾角-50 60°。在選擇1時(shí)，應(yīng)保證側(cè)壁切削刃與擋板的夾角為90°。因此取a 0=55°,切削角S 0=35°。斗容的計(jì)算1 :幾何斗容（平裝斗容）V無擋板的面積：-9Vg =10 A0B0 =2.818m3式中：Ao由鏟斗的幾何劃分可得974983.43有擋板的面積：-92 2Vg=10AB。-fa bI丿=3.174m3式中：A為有擋板的面積a擋板到刮平線的高度，可近似為擋板的高度a=183.08mm b為鏟斗刀刃與擋板最上部之間的距離 b=1485.44mm其中a、A=Si+S2+S3+S4+S5式中S1扇形AG

16、F的面積，單位m2；52 直角三角形 GFN單位m253 直角三角形 GAC單位m254 三角形厶CGN單位m255 直角三角形 CND單位m22八2可知 A0 =974983.43m , Al=1109923.46m 2:額定斗容（堆裝斗容）Vh無擋板鏟斗的斗容Vh 二 Vg 10'b2B。8二 3.479m3式中：b為鏟斗刀刃與斗背最上部之間的距離;b2B。8£24為物料按2: 1的坡度堆裝的體積有擋板鏟斗的額定斗容Vr 二 Vg 109 皿一b a br g 8 6=3.733m3式中：c為物料堆積的高度;b2B。b3a b為物料按2： 1的坡度堆積的體積。1bac b

17、其中 42"2-a2=0.463m第三章 . 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)便可進(jìn)行工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)裝載機(jī)用途、 作業(yè)條件及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等擬定購(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求， 選 定了工作裝置的結(jié)構(gòu)形式后，額、定斗容：33 m額定載重量：50KN整機(jī)質(zhì)量：17t輪距：2200 mm軸距：2760 mm輪胎規(guī)格：23.525最大 卸載 高度：2850 mm最小 卸載 距離：1430 mm工作裝置敗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：1）確定動(dòng)臂長(zhǎng)度、形狀及與車架的鉸接位置。2）確定動(dòng)臂油缸的鉸接位置及動(dòng)臂油缸的行程。3）連桿機(jī)構(gòu) （由動(dòng)臂、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、 搖臂連桿或托架等組成 ）的設(shè)計(jì)。 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求

18、：1）保證滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書中所規(guī)定的使用性能及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求， 如最大 卸載高度、最大卸載距離、在任何位置都能卸凈物料并考慮可換工作裝置等。2）保證作業(yè)時(shí)與其它構(gòu)件無運(yùn)動(dòng)干涉。3）保證駕駛員有良好的勞動(dòng)條件，如工作安全、視野開闊、操作簡(jiǎn)便等。 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的問題， 因?yàn)榻M成工作裝置的各構(gòu)件的 尺寸及位置的相互影響， 可變性很大。對(duì)于選定的結(jié)構(gòu)形式， 在滿足上述要求下， 可以有各種各樣的構(gòu)件尺寸及鉸接點(diǎn)位置。 因此，只有在綜合考慮各種因素的前 提下，對(duì)工作裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析， 通過多方案比較， 才能最后選出最 佳構(gòu)件尺寸及鉸接點(diǎn)位置， 使所設(shè)計(jì)的工作裝置不僅滿足使用

19、要求， 況且具有較 高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。3.1 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn)由裝載機(jī)工作裝置的自由度分析可知， 工作裝置的連桿機(jī)構(gòu)均為封閉運(yùn)動(dòng)鏈 的單自由度的平面低副運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其桿件數(shù)目應(yīng)為 4、6、8、10、, 等。對(duì)裝 載機(jī)工作裝置而言， 盡管桿件數(shù)目越多越能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)， 但同時(shí)鉸接點(diǎn)的數(shù) 目也隨之增加，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，就越難在動(dòng)臂上進(jìn)行布置。因此，實(shí)際上裝載機(jī)工 作裝置的連桿機(jī)構(gòu)多為八桿以下機(jī)構(gòu)。 這樣，按組成工作裝置連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件數(shù)不 同，裝載機(jī)工作裝置可分為三桿、四桿、五桿、六桿和八桿機(jī)構(gòu)；按輸入與輸出桿轉(zhuǎn)向不同，又可分為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。正轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是指輸入與輸出桿的轉(zhuǎn)向相同； 反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

20、是指輸入與輸出桿的轉(zhuǎn)向相反。 綜合國(guó)內(nèi)外裝載機(jī)工作裝置可知，其連 桿機(jī)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)主要有下列幾種。1、正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)斗缸大腔進(jìn)油時(shí)轉(zhuǎn)斗鏟取，所以鏟取力較大；各構(gòu)件設(shè)計(jì)合理時(shí)，鏟斗能獲得較好的舉升平動(dòng)性能；連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比較大， 鏟斗能獲得較大的卸載角和卸載速度，因此卸載干凈，速度快；因傳動(dòng)比大，還 可以適當(dāng)減小連桿機(jī)構(gòu)的尺寸，因而可以改善司機(jī)的視野。機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，鏟 斗自動(dòng)放平性較差。組成一個(gè)自由度的平面八桿機(jī)構(gòu)共有 16種基本結(jié)構(gòu)形式。由于連桿機(jī)構(gòu)要布置在動(dòng)臂上，所以有可能作為裝載機(jī)工作裝置的僅有兩種方案：其一，是由2個(gè)四鉸構(gòu)件和6個(gè)兩鉸構(gòu)件組成（a）；其二，是由1個(gè)四鉸構(gòu)件、2個(gè)三鉸

21、構(gòu)件 和5個(gè)兩鉸構(gòu)件組成（f）。可見，八桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式很多，需進(jìn)行選擇使用。 目前，裝載機(jī)工作裝置八桿機(jī)構(gòu)有以下兩種結(jié)構(gòu)形式：由b組成的工作裝置如圖a、b所示。由e組成的工作裝置如圖c所示。a)八桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)成方案八桿機(jī)構(gòu)工作裝置的結(jié)構(gòu)形式2、六桿機(jī)構(gòu)六桿機(jī)構(gòu)工作裝置是目前裝載機(jī)上使用最為普及的一種結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于單自由度的六桿機(jī)構(gòu)，只能有兩個(gè)三鉸構(gòu)件和4個(gè)兩鉸構(gòu)件組成，其傳遞方案如圖所示。其中，圖b所示方案目前在裝載機(jī)上尚未采用；圖 a所 示方案形成的工作裝置，是以三鉸構(gòu)件1為動(dòng)臂、構(gòu)件2為鏟斗、構(gòu)件4為搖臂、 構(gòu)件6為機(jī)架。六桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)成方案根據(jù)轉(zhuǎn)斗油缸布置位置的不同，可以作為裝載機(jī)工作裝置

22、的六桿機(jī)構(gòu)， 常見 的有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：1）轉(zhuǎn)斗缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖a） 以圖的構(gòu)件3為轉(zhuǎn)斗缸，其優(yōu)點(diǎn) 是轉(zhuǎn)斗缸直接與搖臂相連接，易于設(shè)計(jì)成兩個(gè)平行的四連桿機(jī)構(gòu)， 鏟斗平移性較 好；同八桿機(jī)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，司機(jī)視野較好。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗時(shí)油缸小腔進(jìn)油， 鏟掘力相對(duì)較??；連桿機(jī)構(gòu)傳力比小，使得轉(zhuǎn)斗缸活塞行程較大，轉(zhuǎn)斗缸加長(zhǎng)， 卸載程度不如八桿機(jī)構(gòu)；由于轉(zhuǎn)斗缸前置，使得工作裝置的整體重心外移，增大 了工作裝置的前懸量，影響整機(jī)的穩(wěn)定性和行駛時(shí)的平穩(wěn)性； 鏟斗不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 放平六桿機(jī)構(gòu)工作裝置的結(jié)構(gòu)形式2）轉(zhuǎn)斗缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（b）以圖a的構(gòu)件5為轉(zhuǎn)斗缸，并布置在動(dòng)臂的上方。與轉(zhuǎn)斗缸前置式相比

23、，機(jī)構(gòu)前懸較小，傳動(dòng)比較大，活塞行程 較短；有可能將動(dòng)臂、轉(zhuǎn)斗缸、搖臂和連桿機(jī)構(gòu)的中心線設(shè)計(jì)在同一平面內(nèi)，從 而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，改善了動(dòng)臂和鉸銷的受力狀態(tài)。 缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)斗缸與車架的鉸接點(diǎn) 位置較高，影響了司機(jī)的視野，其他同前置式。3） 轉(zhuǎn)斗缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖 c） 仍以構(gòu)件5為轉(zhuǎn)斗缸，但將其 布置在動(dòng)臂下方。在鏟掘收斗作業(yè)時(shí)，以油缸大腔工作，故能產(chǎn)生較大的掘起力。 但組成工作裝置的各構(gòu)件不易布置在同一平面內(nèi)，構(gòu)件受力狀態(tài)較差。4） 轉(zhuǎn)斗缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖 d）以圖a的構(gòu)件5為轉(zhuǎn)斗缸，將其布置在動(dòng)臂上面，轉(zhuǎn)斗缸小腔作用時(shí)進(jìn)行鏟掘。這種機(jī)構(gòu)又稱為“Z”形連桿機(jī)構(gòu)（Z-bar Linkage

24、 ）。該機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是，鏟斗插入時(shí)轉(zhuǎn)斗缸大腔進(jìn) 油，并且連桿機(jī)構(gòu)的傳力比可以設(shè)計(jì)成較大值，故可獲得較大的掘起力；二是， 合理設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸，不僅可以得到良好的鏟斗平移性能，而且可以 實(shí)現(xiàn)鏟斗的自動(dòng)放平；三是，結(jié)構(gòu)十分緊湊，前懸小，司機(jī)視野好。缺點(diǎn)是搖臂 和連桿布置在鏟斗和前橋之間的狹窄部位，各構(gòu)件間易于發(fā)生干涉。5） 轉(zhuǎn)斗缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖 e）以圖a的構(gòu)件3為轉(zhuǎn)斗缸，布 置在靠近鏟斗處，鏟掘時(shí)靠小腔作用?，F(xiàn)在這種機(jī)構(gòu)很少用。3、正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)（圖a）該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)成鏟斗舉升平動(dòng)；前懸較小。缺點(diǎn)是鏟掘轉(zhuǎn)斗時(shí)油缸小腔作用，輸出力較??；連桿機(jī)構(gòu)的傳 力比難以設(shè)計(jì)

25、成較大值，所以鏟掘力相對(duì)較??；轉(zhuǎn)斗缸行程較大，油缸結(jié)構(gòu)較長(zhǎng)； 鏟斗卸載時(shí)，活塞桿易與鏟斗底部相碰，減小了卸載角；機(jī)構(gòu)不易實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng) 放平。4、正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu)（圖b）該機(jī)構(gòu)是在正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在活塞桿和鏟斗之間增加一根短連桿演變而成的，從而克服了正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)卸載時(shí)活塞 桿易與斗底相碰的不足。當(dāng)鏟斗端平時(shí)，短連桿與活塞桿靠油缸拉力和鏟斗重力 拉成一直線，合為一桿；而當(dāng)鏟斗卸料時(shí)，短連桿能相對(duì)活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而避免 了活塞桿與斗底相碰。I八a）正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu) b）正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu)本工作裝置選取的是：轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)有兩大優(yōu)點(diǎn)：1. 轉(zhuǎn)斗油缸大腔進(jìn)油時(shí)轉(zhuǎn)斗，并且連桿系統(tǒng)的倍力系數(shù)能設(shè)

26、計(jì)成較大值。所以可以 獲得相當(dāng)大的鏟取力；2恰當(dāng)?shù)剡x擇各構(gòu)件尺寸，不僅能得到良好的鏟斗平動(dòng)性能，而且可以實(shí)現(xiàn)鏟斗自 動(dòng)放平。此外，結(jié)構(gòu)十分緊湊、前懸小，司機(jī)視野好也是此種機(jī)構(gòu)的突出優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是搖臂和連桿布置在鏟斗與前橋之間的狹窄部位，容易發(fā)生構(gòu)件相互干擾。3.2反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)和動(dòng)臂舉升機(jī)構(gòu)組成轉(zhuǎn)斗油缸FG搖臂DEF連桿CD鏟斗BC動(dòng)臂BEA、機(jī)架AG六個(gè)構(gòu)件組成，由于AG和BC轉(zhuǎn)向相反， 所以此機(jī)構(gòu)稱為反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)舉升油缸閉鎖時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)斗油缸，鏟斗將繞G點(diǎn) 做定軸運(yùn)動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，舉升油缸動(dòng)作時(shí)，鏟斗將做復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即一邊隨動(dòng) 臂對(duì)A進(jìn)行牽引運(yùn)動(dòng)，同時(shí)有相對(duì)動(dòng)臂

27、繞 G點(diǎn)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。反轉(zhuǎn)六連桿的運(yùn)動(dòng)分析：若把油缸分解成兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件和一個(gè)移動(dòng)副，則反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)放入活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n=8,運(yùn)動(dòng)低副數(shù)Pl=11,應(yīng)用計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度公式 F=3n-2PL，可得其自由度為2。因?yàn)橛透拙鶠檫\(yùn)動(dòng)件，所以整個(gè)機(jī)構(gòu)有確定的運(yùn)動(dòng)。 尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)的圖解法：圖解法是在初步確定了最大卸載高度、最小卸載距離、卸載角、輪胎尺寸和鏟 斗幾個(gè)尺寸等整機(jī)參數(shù)后進(jìn)行的，它通過坐標(biāo)圖上確定工況二時(shí)工作機(jī)構(gòu)的 9 個(gè)鉸接點(diǎn)的位置來實(shí)現(xiàn)。1動(dòng)臂與鏟斗、搖臂、機(jī)架的三個(gè)鉸接點(diǎn)G B、A的確定首先建立坐標(biāo)系畫鏟斗圖如：把已經(jīng)設(shè)計(jì)好的鏟斗橫截面外輪廓圖按比例畫入坐標(biāo)系里，斗 尖對(duì)原點(diǎn)，斗臂與x軸成5度，插

28、入物料里，即工況一；確定動(dòng)臂與鏟斗的鉸接點(diǎn)G:G點(diǎn)離x坐標(biāo)值越小，轉(zhuǎn)斗掘進(jìn)力就越大，但他 受到斗底和最小離地距離高度的限制， 不能隨意減小，而y的坐標(biāo)值增大時(shí)，斗 在料堆中鏟取面積增大，裝的物料就多了，這樣就縮小G點(diǎn)與鏟斗鉸接點(diǎn)f的距 離，使掘進(jìn)力下降。綜合考慮各種因素的影響，設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)坐標(biāo)上工況一 時(shí)的鏟斗實(shí)際狀況保證 G點(diǎn)y軸坐標(biāo)值yg=250300mr和x軸坐標(biāo)值x值盡可能 小而且不與斗底接觸干涉前提下 G的坐標(biāo)為（1287.2，0）確定動(dòng)臂與機(jī)架的鉸接點(diǎn) A:以G鏟斗順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，至鏟斗斗口與 x軸平行 為之為工況二。把輪胎畫到外輪廓坐標(biāo)上，做圖時(shí)間隙盡可能小，目的是機(jī)構(gòu)緊湊、前懸

29、小 但一般不小于50mrp輪胎中心z的y坐標(biāo)的值應(yīng)該等于輪胎的工作半徑。yz 二 yd2 bw連接倆個(gè)G點(diǎn)并作垂直平分線, 點(diǎn)，以提高穩(wěn)定性，改善視線，一般 距的g夕，得1000，即A到中心為H式中，yz為z點(diǎn)的y的坐標(biāo)值；dw為輪輞的直徑；bw為輪胎的寬度； 一為輪胎斷面高度bw和寬度的比，一般為 1；'為輪胎變形系數(shù)（0.10.16）。dw 丄 一“.yz ydbw 1 _2bw=854.8mm根據(jù)給定的最大卸載高度、最小卸載距離和卸載角，畫出卸載的位置，即工況四，并 令此時(shí)斗尖和G點(diǎn)A在倆點(diǎn)連線上。A點(diǎn)在垂直平分線上的點(diǎn)盡量第一A點(diǎn)在輪的右上方，到 z中心點(diǎn)的水平距離是前輪軸10

30、00mm。B點(diǎn)位置是一個(gè)十分關(guān)鍵的參數(shù)。它對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比、倍力系數(shù)、連桿 機(jī)構(gòu)的布置以及轉(zhuǎn)斗油缸的長(zhǎng)度等都有很大影響。如圖47所示，根據(jù)分析和經(jīng)驗(yàn)，一般取B點(diǎn)在AG連線上方，其在AG連線上的投影點(diǎn)距A點(diǎn)45%處。 相對(duì)前輪胎，G點(diǎn)在其外廓的左上部。2連桿與鏟斗和搖臂的倆個(gè)鉸接點(diǎn) F、E的確定因?yàn)镚、B兩點(diǎn)已被確定，所以再確定 F和E點(diǎn)實(shí)際上是為了是終確定與 鏟斗相聯(lián)的四桿機(jī)構(gòu)GFEB的尺寸。確定B、E兩點(diǎn)時(shí)，既要考慮對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求，如必須保證鏟斗在各 工況時(shí)的轉(zhuǎn)角，又要注意動(dòng)力學(xué)要求，如鏟斗在鏟裝物料時(shí)應(yīng)能輸出較大的鏟取 力，同時(shí)，還要防止前述各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)被破壞的現(xiàn)象。為此，建議按下述方

31、法進(jìn)行 設(shè)計(jì)：按單搖桿條件設(shè)計(jì)六桿機(jī)構(gòu)，連桿與鏟斗鉸點(diǎn)F的位置影響連桿的受力和轉(zhuǎn)斗油缸的行程，選擇時(shí)主要考慮當(dāng)鏟斗處于地面挖掘位置情況下，轉(zhuǎn)斗油缸作用在連桿EF的有效分力較大，以發(fā)揮比較大的掘起力。通常GF與鏟斗回轉(zhuǎn)半徑之間的夾角 書=100°12C°,取書=113o; GF=(0.130.14) I,GF=0.14x 2913=410(見 圖33)。搖臂和連桿要傳遞比較大的插入和轉(zhuǎn)斗阻力，因此在設(shè)計(jì)時(shí)不僅考慮運(yùn)動(dòng)關(guān) 系，而且還應(yīng)考慮它們的強(qiáng)度和剛度。搖臂是形狀以及長(zhǎng)短臂的比例關(guān)系及鉸點(diǎn) E的位置的確定，主要考慮連桿的受力情況及它們?cè)诳臻g布置的方便和可能性， 同時(shí)轉(zhuǎn)斗油缸的

32、行程及連桿的長(zhǎng)度也不要過大。搖臂可做成直的也可做成彎曲的 形狀。彎曲搖臂的夾角一般不大于 30°，否則使構(gòu)件受力不良。搖臂與動(dòng)臂的鉸 點(diǎn)E布置在動(dòng)臂兩鉸點(diǎn)的連線AB的中部偏上為 m處。設(shè)計(jì)時(shí)初步取m=(0.110.18)lE，m=0.15X 2913=440b=(0.450.50)Ie，CB= (0.220.24) Id， CB=0.23X2913=670。BE= (0.290.32) Ie , BE=0.32X2913=874。完成上述構(gòu)件尺寸選擇后，就可用下述作圖方法來確定連桿EF的長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)斗油缸與車架的鉸點(diǎn)D及行程。根據(jù)已經(jīng)選定的工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)，畫出動(dòng)臂和鏟斗在地面

33、時(shí)鏟斗后傾45°的位置及搖臂和動(dòng)臂的鉸點(diǎn) B;將動(dòng)臂由最低到最高位置時(shí)的轉(zhuǎn)角：分成若干等分，提升動(dòng)臂到不同的角度，并保持后傾鏟斗的平移性，依次畫出 GF的相應(yīng)位置：G1F1、G2F2,GiFi，并使它們互相平行；然后畫出鏟斗在最大卸載高度時(shí)的卸載位置（取卸載角 B =45° 500）,在這里B =50取得GiFi'。 假設(shè)鏟斗在最大卸載高度卸載時(shí)搖臂和連桿EF處在極端位置，即鉸接點(diǎn)F、E、B位于同一條直線上，則連桿EF的最小長(zhǎng)度b=BiR c。根據(jù)搖臂的結(jié)構(gòu)尺寸 和鏟斗在任意位置能卸凈物料這一條件，作出鏟斗在不同卸載位置時(shí)所對(duì)應(yīng)的搖 臂與轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿鉸接點(diǎn)位置 C

34、，連接Fi'各點(diǎn)得一曲線，過Fi'點(diǎn)作此曲線的 內(nèi)包圓弧N'，則圓弧的圓心D即為與車架的交接點(diǎn)，圓弧N'的半徑DC；既為轉(zhuǎn) 斗油缸的最小安裝尺寸Rmin。根據(jù)提升動(dòng)臂過程中鏟斗保持平移的特性畫出相應(yīng)的搖臂與轉(zhuǎn)斗油的鉸接點(diǎn)位置G得一曲線，以鉸接點(diǎn)D為圓心，過C點(diǎn)做此曲線的外包圓弧N ，圓弧N的半徑DC ,即為轉(zhuǎn)斗油缸的最大安裝距離Rmax ，轉(zhuǎn)斗油缸的行程l按下式計(jì)算:Rmax(3 3)當(dāng)連桿機(jī)構(gòu)和鉸接點(diǎn)位置確定以后，根據(jù)上述作圖法所確定的轉(zhuǎn)斗油缸與車架鉸接點(diǎn)D及轉(zhuǎn)斗油缸的行程lx，一般當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖的情況下提升動(dòng)臂的過程中，鏟斗在任何位置時(shí)的后傾角都不在地面時(shí)后

35、傾角大，在動(dòng)臂提升范圍內(nèi)后傾角通常允許相差15。鏟斗卸載角通常隨卸載高度的降低而稍有減小，若鏟 斗的卸載角小于45。時(shí)，可減小BC或lx的長(zhǎng)度來滿足對(duì)卸載角的要求。要實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂提升到最大卸載位置卸載后，動(dòng)臂下放到地面時(shí)鏟斗即自動(dòng)放平，只要湊成 連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗由最高位置到地面過程中，上翻角 =:即可.舉升油缸與動(dòng)臂和機(jī)架的鉸接點(diǎn) H及M點(diǎn)的確定動(dòng)臂舉升油缸的布置應(yīng)本著舉臂時(shí)工作力矩大、油缸穩(wěn)定性好、構(gòu)件互不干 擾、整機(jī)穩(wěn)定性好等原則來確定。綜合考慮這些因素，一般舉升油缸都布置在前 橋與前后車架的鉸接點(diǎn)之間的狹窄空間里。 如圖3-4所示，一般H點(diǎn)選定在AG 聯(lián)線附近或上方，并取 AH : AG /

36、2。AH不可能取得太大，它還受到油缸行程 的限制。考慮到聯(lián)合鏟裝（邊抓入邊舉臂）工況的需要，在滿足M點(diǎn)最小離地高度要求 的前提下，令工況I時(shí)HM近似于水平，一般取HM與水平線成10。15。夾角。這是機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果M點(diǎn)往前橋方向靠是比較有利的。這樣做，可使動(dòng)臂油缸在動(dòng)臂整個(gè)舉升 過程中，舉升工作力臂大小的變化較小，即工作力矩變化不大，避免鏟斗舉升到 最高位置時(shí)的舉升力不足，因?yàn)榇藭r(shí)工作力臂往往較小或最小。 但是，采用底部 鉸接式油缸時(shí)，要使 M點(diǎn)前移是比較困難的，它受前橋限制，支座布置也較麻 煩，如圖所示，為克服M點(diǎn)前移的困難，可采取M點(diǎn)上移（即加大hM ）和H點(diǎn)向 B點(diǎn)方向前移的辦法，使舉

37、升動(dòng)臂油缸幾乎呈水平狀態(tài)，計(jì)算證明，這樣布置也 能得到較好的舉升特性。3.3動(dòng)臂的形狀與結(jié)構(gòu)動(dòng)臂形狀一般可以分為直線形和曲線形兩種。直線形動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易,并且受力情況較好，通常正轉(zhuǎn)式連桿工作裝置采用較多；曲線形動(dòng)臂，一般反轉(zhuǎn)式 連桿采用較多，這種結(jié)構(gòu)形式的動(dòng)臂可以使工作裝置的布置更為合理。動(dòng)臂的斷面 結(jié)構(gòu)形式有單板、雙板和箱型三種。單板動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、但其強(qiáng)度和剛 度較低，小型裝載機(jī)采用較多，大、中型裝載機(jī)對(duì)動(dòng)臂的強(qiáng)度和剛度要求較高，則 多采用雙板或箱型斷面的，動(dòng)臂。為了減輕工作裝置的重量，動(dòng)臂的斷面尺寸一般 按等強(qiáng)度來設(shè)計(jì)。3.4結(jié)構(gòu)的模型設(shè)計(jì)通過以上的設(shè)計(jì)，確定了各個(gè)鉸接點(diǎn)

38、的位置，同時(shí)設(shè)計(jì)好了的外形前提下，在ProE軟件畫圖為基礎(chǔ)第四章、工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算包括：(1) 確定計(jì)算位置；(2) 選取工作裝置受力最大的典型工況，確定外載荷；(3) 對(duì)工作裝置進(jìn)行受力分析；4.1計(jì)算位置分析裝載機(jī)插入料堆、鏟起、提升、卸載等作業(yè)過程可知，裝載機(jī)在鏟掘物料 時(shí)，工作裝置的受力最大，所以取鏟斗斗底與地面的前傾角為 5度時(shí)的鏟取位置 作為計(jì)算位置，且假定外裁荷作用在鏟斗的切削刃上。由于物料種類和作業(yè)條件的不同，裝載機(jī)實(shí)際作業(yè)時(shí)不可能使鏟斗切削刃均 勻受載，但可簡(jiǎn)化為兩種極端情況：認(rèn)為載荷沿切削刃均勻分布，并以作用在 鏟斗切削刃中部的集中載荷來代替其均布載荷，

39、 稱為對(duì)稱受載情況；由于鏟斗 偏鏟、料堆密實(shí)程度不均，使載荷偏于鏟斗一例。形成偏載情況時(shí)，通常是將其 簡(jiǎn)化后的集中栽荷加在鏟斗側(cè)邊第一斗齒上。裝載機(jī)在鏟掘作業(yè)過程中，通常有以下三種受力工況： 鏟斗水平插入料堆，工作裝置油缸閉鎖，此時(shí)可認(rèn)為鏟斗斗刃只受水平插 入阻力的作用。 鏟斗水平插入料堆，翻轉(zhuǎn)鏟斗或舉升動(dòng)臂鏟取物料時(shí)，認(rèn)為鏟斗斗齒只受 垂直掘起阻力的作用。 鏟斗邊插入邊收斗或邊插入邊舉臂進(jìn)行鏟掘時(shí)，認(rèn)為鏟斗斗齒受水平插入阻力與垂直掘起阻力的同時(shí)作用。如果將對(duì)稱載荷和偏載情況分別與上述三種典型受力工況相組合，就可得到鏟斗六種典型的受力作用工況ra 42 井瑩益卄裝鷲迂遠(yuǎn)申毎亟tH烷r 卿: 4

40、 t= XJ SSt-K AFf 升 列琢坯 Zft 赧棍廿殊和賽 0需t義C b寸濟(jì)平他楝衣 1療了去亙陽(yáng)琳 W， C才、嚴(yán)和g盤如輝H1.對(duì)稱水平力的作用工況（圖42a）水平力（即插入阻力Pc）的大小由裝載機(jī)的牽引力決定，其水平力的最大值為:Rx = PKPmax = Pc（4 1）此處根據(jù)已知取Rx 二 Pkpm140KN（ 4 2）Pkp max裝載機(jī)空載時(shí)的最大牽引力,PC插入力2.對(duì)稱垂直力的作用工況（圖42b）垂直力（即鏟起阻力）的大小受裝載機(jī)縱向穩(wěn)定條件的限制（圖3 21）,其最大 值為(4-3)1 7 1 0 8 5 4. 82850-50.98KN式中 W裝載機(jī)滿載時(shí)的自重

41、；W =17tL1裝載機(jī)重心到前輪與地面接觸點(diǎn)的距離；在此處取軸距的四分之一靠前L W -W12760 1二 690mm(4 4)式中L軸距。L = 3427mm。W整車重量。W1滿載時(shí)前橋負(fù)荷，取整機(jī)重量的 75%。3 對(duì)稱水平力與垂直力同時(shí)作用的工況（圖42g）此時(shí)垂直力由式（4 3）給出，水平力取發(fā)動(dòng)機(jī)扣除工作油泵功率后，裝載機(jī) 所能發(fā)揮的牽引力PKP。4 受水平偏載的作用工況（圖42d）5. 受垂直偏載的作用工況（圖42e）垂直力之大小與工況（b）相同。6. 受水平偏載與垂直偏載同時(shí)作用的工況（圖4 2f）水平力與垂直力的大小與工況（c）相同。4.3工作裝置的受力分析在確定了計(jì)算位置及

42、外載荷的大小后，便可進(jìn)行工作裝置的受力分橋。由于工作裝置是一個(gè)受力較復(fù)雜的空間超靜定系統(tǒng)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，通常要作如下假設(shè)：1）在對(duì)稱受載工況中（圖4 2 a b、c）,由于工作裝置是個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，故兩動(dòng)臂受的載荷相等。同時(shí)略去鏟斗及支承橫梁對(duì)動(dòng)臂受力與變形的影響，則可取工作裝置結(jié)構(gòu)的一例進(jìn)行受力分析，如圖（323a）所示，其上作用的載荷取相應(yīng) 工況外載荷之半進(jìn)行計(jì)算，即：Px =140 =70KNFP3 = 1 R = 150.98 =25.49KN2 2(4 5)在偏載工況中（圖3 22d、e、f），近似地用求簡(jiǎn)支粱支反力的方法，求出分配于左右動(dòng)臂平面內(nèi)的等效力 R3與Rb （圖4 3b）:X

43、a a b a a b(4-6)PxPx ； PzPz«aaBb=Px -P：；Pzb=Pz -Pa由于RX RX;RY Ry，所以取RX與Ry進(jìn)行計(jì)算S431作裝置受力分析簡(jiǎn)圖（住工辭裝置受力力分析弒圖(圖43b)中b = 2984mm, a = 1287.2mmP；2984 12871287140 =464.6 KNP；2984 12871287(47)50.89 =167.94KN2）計(jì)算鏟斗重量Gd。鏟斗的重量由兩部分組成，一部分是圍成鏟斗的板的 重量G1,另一部分是筋板、吊耳等附屬裝置的重量 G,估算 G的值為10% G1，貝UGd 9 G 二G1 1000G1 =1.1G

44、1（48）又G1 = (2S1t S2t SKt) -g(4 9)式中S1鏟斗側(cè)壁的面積, t鏟斗壁厚，S2斗底和后斗壁的面積，Sk檔板面積，3P鋼板的密度（取p =7850kg/m）,g重力加速度（取 g=10N/Kg），由前述可得2S1=0.975m2t=0.025m2S2=6.894 m2Sk=0.538 m代入各項(xiàng)數(shù)據(jù)可得:G = 2 0.975 6.894 0.5380.025 7850 10 = 69506NGD =1.1G1.1 69506 = 764566N =7.6457KN3）認(rèn)為動(dòng)臂軸線與連桿一一搖臂軸線處于同一平面，則所有的作用力都通過構(gòu)件 （除鏟斗外）斷面的彎曲中心，

45、即略去了由于安裝鉸座而產(chǎn)生的附加的扭轉(zhuǎn)，從而 可以用軸線、折線或曲線來代替實(shí)際構(gòu)件。通過上面的分析與假設(shè)，就能將工作裝置這樣一個(gè)空間超靜定結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化為 平面問題進(jìn)行受力分析。工作裝置的受力分橋，就是根據(jù)上述各種工況下作用在鏟斗的外力，用解析 法或圖解法求出對(duì)應(yīng)工況下工作裝置各構(gòu)件的內(nèi)力。下面以工況 （c）為例進(jìn)行受 力分析，其他工況與此類同。（a）水平偏載（Pxa=464.6KN,Pza=0）如圖44a所示，取鏟斗為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析鏟斗的受力：由 ' Mb=0 P； h1 P； I1 二 Pc h2 co S1 I2 si 口1（410）aaP _& h FZ hc

46、h2 cos：、l2 sin（411）由464.6 230.68 0692 cos5 0 sin 5-155.47 KN'、X =0, P； R co s1 -Xb =0（412）Xb 二 PX Rcos1所以=4 64. 6 1 40 cos5（413）= 6 0 4. KN(414)G' Z = 0, Pc si ni Zb -戌 D = 02Zb I FZa - Pc sin ：GDB . Z c 1 2(415)o 7.6457=140sin 52-135.64 KN如圖324b所示，取連桿為脫離體，根據(jù)平衡原理，作用于連桿兩端的力大小相等，方向相反，即：PC 二 Pd

47、（ 416）圖44工作裝置受力分析圖（d）鏟斗脫離體* （ b脫離體卡（c 臂脫離體京（d 動(dòng)胃脫離體由圖示受力分析可知，連桿此時(shí)受拉。如圖4 4c所示，取搖臂為脫離體，根據(jù)平衡原理，分橋搖臂的受力;、M e =0PD l4 s i n 2 PDh3cos2 - - PF13 s i n 3 PF h4 c o s 3PF =478KN.丄.X 0, X e _ Pp cos、；- 3 - Pd cos - 2 = 0(417)(418).Xe 二 FF cos ： 3 PD cos： 2(419)= 478 cos8 155.47 cos5= 627KN二.Z 0, -Ze ' Pp

48、 sin、乂3 - Pd sin、乂2 = 0.Ze = P sin ±3 - PD sint2=478 sin 8 -155.47 sin 5(420)=80 KN如圖324d所示，取動(dòng)臂為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析動(dòng)臂的受力:M a = 0, Ph 館 cos© I5 sin-j - XBhy - ZbI7 XEh5 Zel = 0 由X Bh7 ZBI _ XE 5 _ ZEI6由.Ph :h6cos 4 I5 sin： 4(421)=443KN' X =0Xa_PhX a = Ph c o s 4cosXB-XE二 0-Xb Xe(422)= 443 cos

49、15478627= 577KNZ由 .Za 二ZB -ZE -PH CO s4-160KNZ =0乙 +Ph ' s 呦 +Ze-Zb(423)aab)垂直偏載(Px=0,Pz=167.9KN)與求水平偏載一樣，如圖44 a所示，取鏟斗為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析鏟 斗的受力：由 x Mb =0PX h1 P；Pc h2 cos1 I2 si R1(4 24)P；Pa hPch2 cos： I2 sin ： j-495KN(425)由' X =0,P； Pc cos：、-XB =0(426)所以Xb hPX Pc cos!二 492 KN（4 27）由G'、 Z =0,

50、Pc sinZB -P；D =02（4 28）則ZB 二 £ -Pc si nGd B . Z c 1 2（429）-61KN如圖324b所示，取連桿為脫離體，根據(jù)平衡原理，作用于連桿兩端的力大小相等，方向相反，即：巳二 Pd（ 430）由圖示受力分析可知，連桿此時(shí)受拉。如圖4 4c所示，取搖臂為脫離體，根據(jù)平衡原理，分橋搖臂的受力;丄瓦M(jìn)e =0由（430）Pdl4 s i n 2 PD h3 c o s2 二-PFl3s i n 3PF h4 c o s3（431）PF = 735KNX 0,Xe - Pf COS3 - Pd COS：“2 = 0由XE 二 FF cos： 3

51、PD cos 2（4 32）=1220KN二 Z =0, -ZE PF sin ： 3 -PD sin ： 2 = 0 由ZE 二 R sin：3-PDsin： 2（433）-50.6KN如圖324d所示，取動(dòng)臂為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析動(dòng)臂的受力：' Ma=0,P 館cos Isinr -Xb -ZbI? XEh5 ZeU =0由.PH_XBh7 ZbI7 -XeA -ZeI6（h6co姿4 +l5 sinc（4）（434）=200KN、X =0,Xa _Ph cos Xb _Xe =0由 -Xa=Ph cosXB XE（435）-921KNZ Z=OZa+Ph ' s 沏

52、十 Ze-Zb =0由 .Za = Zb - Ze - Ph c o s 4（436）-41KN比較兩種工況可知第5種典型工況受力比較大，故取第5種工況為例進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)4.4工作裝置的強(qiáng)度校核根據(jù)計(jì)算工況及其受力分析，即可按強(qiáng)度理論對(duì)工作裝置主要構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度 校核。4.4.1動(dòng)臂動(dòng)臂可看成是支承在前車架 A點(diǎn)和動(dòng)臂油缸上鉸點(diǎn)H點(diǎn)的雙支點(diǎn)懸臂梁（圖 45），為簡(jiǎn)化計(jì)算，將動(dòng)臂主軸線分為 BI、IJ、JA等折線，分別求各段內(nèi)的內(nèi) 力Q、N、M的值。動(dòng)臂的危險(xiǎn)斷面一般在H點(diǎn)附近，在此斷面上作用有彎曲應(yīng) 力和正應(yīng)力：M N | 1（MPa）（ 437）W F式中M計(jì)算斷面上的彎矩（Nm）；N計(jì)算斷面上的

53、軸向力（N）；W計(jì)算斷面的抗彎斷面系數(shù)（m3）F計(jì)算斷面的截面積（m2）。max 二畫希打（MPa）（438）式中 Q計(jì)算斷面的剪力（N）；Szmax計(jì)算斷面中性軸Z處的靜矩（m3）；Jz計(jì)算斷面時(shí)對(duì)中性軸Z的慣性矩（m4）;b計(jì)算斷面的寬度（m）。因?yàn)閯?dòng)臂計(jì)算斷面多為矩形，則max-3Q2F 106(MPa)(439)B kI zMJ.*L3-*Q I*圖45 動(dòng)臂強(qiáng)度校核圖強(qiáng)度計(jì)算中許用應(yīng)力c 按下式選取as-=（440）n式中c s材料的屈服極限，國(guó)內(nèi)裝載機(jī)工作裝置的動(dòng)臂以及搖臂多采用16Mn 鋼，其 c s=360MPa；n安全系數(shù)，設(shè)計(jì)手冊(cè)中規(guī)定n 1.11.5 ,考慮工程機(jī)械工作繁重，作業(yè)條件惡劣及計(jì)算上的失誤，一般取 n> 1.5，此處取n=1.8。360則200 MPa1.8=0.6二76 200 =120MPaBI段:M = XbLj -'ZbL3彎矩(441)= (492 sin 11° -61 cos11°) 448=15 2 N2mN = Xb cos Zb sin ： 1軸向力= 492cos15o 61si n15o(442)-495KNQ = XB sin - Zb cos ： 1剪力= 492si n11o 61cos11°(4