挖掘裝載機(jī)裝載部分設(shè)計(jì)

《挖掘裝載機(jī)裝載部分設(shè)計(jì)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《挖掘裝載機(jī)裝載部分設(shè)計(jì)（84頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 圖書分類號： 密 級： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 挖掘裝載機(jī)裝載部分設(shè)計(jì) THE DESIGN FOR LOADING PART OF BACKHOE LOADER 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 專業(yè)名稱 指導(dǎo)教師 20**年 5月 27日 摘要 挖掘裝載機(jī)是工程機(jī)械的主要機(jī)種之一，廣泛用于建筑、礦山、水電、橋梁、鐵路等部門。我國挖掘裝載機(jī)裝載部分在設(shè)計(jì)上存在很多問題，工作裝置對于挖掘裝載機(jī)裝載部分來說又是重中之重，所以工作裝置的設(shè)計(jì)好壞直接影響到挖掘裝載機(jī)裝載部分工作裝置

2、的使用壽命以及工作效率等。裝載部分工作裝置的轉(zhuǎn)斗六連桿機(jī)構(gòu)是由與液壓缸，鏟斗相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)組合而成。裝載部分在作業(yè)時(shí)，靠改變液壓缸的長度來使鏟斗獲得所要求的收斗角和卸料角。機(jī)構(gòu)中各桿件長度及其結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，需要對該機(jī)構(gòu)作某些特定計(jì)算，以判斷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性。在工作循環(huán)中速度與加速度變化合理；油缸活塞行程為最佳值；工作裝置運(yùn)動平穩(wěn)、無干涉、無死點(diǎn)、無自鎖；動臂從最底位置到最大卸載高度的舉升過程中，保證鏟斗中物料不灑落；在卸載后，動臂下放至鏟掘位置。 關(guān)鍵詞 工程機(jī)械 挖掘裝載機(jī) 裝載部分 工作裝置

3、 Abstract The loader is one of the main kind of the engineering machinery, used in every department such as the building , mine , water and electricity , bridge , railway. our country’s backhoe loader has very many problems in design, the working installment regarding the loader also is extremely i

4、mportant, therefore the work installment design is good or bad affects directly the car loader service life as well as the working efficiency and so on . Turning container six connect pole organization for loading part of working installment is consist of hydraulic cylinder, two four-connected pole

5、organizations connected with scoop.Loading part is working by changing the length of hydraulic cylinder to make scoop get the required withdrawing scoop angle and unloading angle.After every pole’s length and its constructive parameter are determined,it is necessary to make some certain calculation

6、for institution,in order to judge whether the design for this institution is right.The speed and accelerated speed change resonably;The traveling route of the oil cylinder is the best value;The working installment works steadily,has no interference,dead points and self-lock. In the process of leftin

7、g the moving arm from the most bottom position to the biggest unloading height,guaranteeing the material in scoop do not spread to fall;After unloading,move the arm descend to the digging position. KEY WORDS Construction Machine Backhoe Loader Loading Part Work Equips 謝謝朋友對我文

8、章的賞識，充值后就可以下載說明書，我這里還有一個(gè)壓縮包，里面有相應(yīng)的word說明書（附帶：外文翻譯）和CAD圖紙。需要壓縮包的朋友請聯(lián)系QQ客服：1459919609。下載后我可以將壓縮包免費(fèi)送給你。需要其他設(shè)計(jì)題目直接聯(lián)系?。?！ 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 目 錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1 挖掘裝載機(jī)簡介和分類 1 1.2挖掘裝載機(jī)在國內(nèi)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 1 2挖掘裝載機(jī)裝載部分工作裝置設(shè)計(jì)概述 4 2.1 工作裝置設(shè)計(jì)概述 4 2.2 裝載部分工作裝置結(jié)構(gòu)型式選擇 4 3 鏟斗設(shè)計(jì) 5 3.1 設(shè)計(jì)要求 5 3.2

9、斗型結(jié)構(gòu)分析 5 3.2.1 切削刃形狀 5 3.2.2 鏟斗斗齒 5 3.2.3斗刃 6 3.2.4 斗體形狀 6 3.3 鏟斗基本參數(shù)確定 6 4 裝載部分工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 4.1工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) 9 4.2 機(jī)構(gòu)分析 9 4.3 設(shè)計(jì)方法 10 4.4 尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)圖解法 10 4.4.1 動臂與鏟斗、搖臂、機(jī)架的三個(gè)鉸接點(diǎn)B、E、A的確定 10 4.4.2 連桿與鏟斗和搖臂兩個(gè)鉸接點(diǎn)C、D的確定 11 4.4.3舉升油缸與動臂和機(jī)架的鉸接點(diǎn)H及M點(diǎn)確定 11 5 工作裝置強(qiáng)度計(jì)算 13 5.1 計(jì)算位置 13 5.2 外載荷確定 13

10、 5.3 工作裝置受力分析 15 5.4 工作裝置強(qiáng)度校核 20 5.4.1動臂 21 5.4.2 鉸銷 24 5.4.3 連桿 25 5.4.4搖臂 26 6 挖掘裝載機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 6.1概述工況 30 6.2 初選系統(tǒng)工作壓力 30 6.3 液壓系統(tǒng)原理圖 30 6.4液壓缸設(shè)計(jì)和計(jì)算 31 6.4.1轉(zhuǎn)斗油缸作用力確定 31 6.4.2活塞 33 6.4.3活塞桿 34 6.4.4缸筒 35 6.4.5 活塞桿校核 39 6.4.6卡環(huán)連接計(jì)算 40 6.4.7活塞桿導(dǎo)向套 40 6.4.8 油口 40 6.4.9密封件、防塵圈 41 6.

11、4.10轉(zhuǎn)斗油缸與機(jī)架鉸接處銷軸校核 41 6.5動臂舉升油缸設(shè)計(jì)和計(jì)算 41 6.5.1動臂舉升油缸作用力確定 41 6.5.2活塞 42 6.5.3活塞桿 43 6.5.4缸筒 44 6.5.5活塞桿校核 46 6.5.6卡環(huán)連接計(jì)算 47 6.5.7焊接缸筒計(jì)算 48 6.5.8活塞桿導(dǎo)向套 48 6.5.9密封件、防塵圈 48 6.5.10舉升油缸與機(jī)架鉸接處銷軸校核 48 6.6 泵的選用 49 結(jié)論 50 致謝 51 參考文獻(xiàn) 52 7 1 緒論 1.1 挖掘裝載機(jī)簡介和分類 挖掘裝載機(jī)俗稱“兩頭忙”。因?yàn)樗哂歇?dú)特的構(gòu)造，

12、前端是裝載裝置，后端為挖掘裝置。在工地內(nèi)，您只需要轉(zhuǎn)動一下座椅，即可完成從挖掘機(jī)到挖掘機(jī)操作手角色的轉(zhuǎn)變。挖掘裝載機(jī)主要用于城市和農(nóng)村的公路建設(shè)及養(yǎng)護(hù)、電纜鋪設(shè)、電力和機(jī)場工程、市政建設(shè)、農(nóng)田水利建設(shè)、農(nóng)村住宅建設(shè)、開山取石以及各種小型建筑隊(duì)所從事的各種建筑施工工程。“兩頭忙”屬于小型多功能工程機(jī)械的一種，一般在大工程完成后的小工程中使用。挖掘裝載機(jī)分類如下：結(jié)構(gòu)上：從結(jié)構(gòu)上來分，挖掘裝載機(jī)有兩種形式：一種是帶側(cè)移架，另一種不帶側(cè)移架。前者的最大特點(diǎn)是挖掘工作裝置可以側(cè)移，便于在特殊場地作業(yè)，它在運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)重心較低，有利于裝載和運(yùn)輸。缺點(diǎn)是：由于結(jié)構(gòu)上的限制，支腿多為直腿，支撐點(diǎn)在車輪邊緣以內(nèi)

13、，兩支撐點(diǎn)距離較小，挖掘時(shí)整機(jī)穩(wěn)定性差（特別是挖掘工作裝置側(cè)移到一側(cè)時(shí)）。這種型式的挖掘裝載機(jī)功能重點(diǎn)在裝載方面，在歐洲生產(chǎn)得較多；后者的挖掘工作裝置不能側(cè)移，整個(gè)挖掘工作裝置可通過回轉(zhuǎn)支承繞車架后部中心作180回轉(zhuǎn)，支腿為蛙腿式支撐，支撐點(diǎn)可伸到車輪外側(cè)偏后，挖掘時(shí)穩(wěn)定性好，有利于挖掘能力的提高。由于沒有側(cè)移架，整機(jī)造價(jià)相應(yīng)降低。缺點(diǎn)是收斗時(shí)鏟斗懸掛在車后部，外型尺寸長，機(jī)車處于運(yùn)輸和裝載狀態(tài)時(shí)，穩(wěn)定性差，對裝載和運(yùn)輸有一定影響，此種機(jī)型功能重點(diǎn)在挖掘方面，以美國生產(chǎn)居多。從動力分配上來分：挖掘裝載機(jī)有兩輪（后輪）驅(qū)動和四輪（全輪）驅(qū)動兩種形式。前者不能完全利用附著重量，使機(jī)車與地面的附著力

14、以及牽引力比后者下降，但造價(jià)比后者低得多。底盤上來分：小型多功能工程機(jī)械常用的三種底盤中，微型挖掘機(jī)的動力大多在20kW以下，整機(jī)質(zhì)量1000-3000kg、采用履帶行走機(jī)構(gòu)，行走速度不足5km/h，多用于農(nóng)場、園林等小規(guī)模的土方作業(yè)。由于其機(jī)型偏小，造價(jià)較高，目前在國內(nèi)尚難以普及；挖掘裝載機(jī)的動力多在30-60kW機(jī)重較大，質(zhì)量約在5000-8000kg之間，挖掘能力較強(qiáng)，多采用輪式行走機(jī)構(gòu)，全輪驅(qū)動，利用轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋或鉸接轉(zhuǎn)向，車速較高，達(dá)20km/h以上，國外大量用于農(nóng)場、基建、道路維修等工程的土石方作業(yè)和大型施工現(xiàn)場的輔助性作業(yè)。該機(jī)型外形較大，靈活性較差，一般難以適應(yīng)狹小場地的作業(yè)。

15、 1.2挖掘裝載機(jī)在國內(nèi)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀：目前我國挖掘裝載機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)有10余家，主要是山工、煙工、遼寧朝陽、柳工、廈工、常林、北建、徐工等。目前該產(chǎn)品年產(chǎn)量大約在400臺左右。從我國小型、多功能挖裝機(jī)械從無到有的發(fā)展歷史看，我國挖掘裝載機(jī)一直處于較為落后的狀態(tài)，其發(fā)展速度緩慢。我國在上世紀(jì)70年代初才開始自行開發(fā)設(shè)計(jì)，首先由北京建筑機(jī)械廠研制成功WZ2A和WZ2B型液壓挖掘裝載機(jī)，1987年煙臺工程機(jī)械廠試制成功Z115WＪ型挖掘裝載機(jī)。之后福建建筑機(jī)械廠、一施、山東廣饒液壓機(jī)械廠先后研制出WZ25型、DFH-904WZ型、T55Z/w型挖掘裝載機(jī)，到1992年柳州挖掘裝載機(jī)

16、廠、柳州工程機(jī)械股份有限公司分別研制出WZ30-25型和WZ25-20型挖掘裝載機(jī)。山東工程機(jī)械廠2001年7月成功研制出WZ30-25型挖掘裝載機(jī)。 以下幾家生產(chǎn)的產(chǎn)品基本上代表了目前國內(nèi)挖掘裝載機(jī)的技術(shù)水平： ①常林的WZ30-25挖掘裝載機(jī)：發(fā)動機(jī)系統(tǒng)選用康明斯渦輪增壓發(fā)動機(jī)，額定功率63kN，排放符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)車轉(zhuǎn)向轎（前橋）為非驅(qū)動擺動橋，軸承采用進(jìn)口件。選用進(jìn)口專為挖掘裝載機(jī)配套的驅(qū)動橋（后橋）。帶有免維護(hù)的濕式制動器，大大提高了行車的安全性及可靠性。帶差速鎖，提高了整車的牽引性能。標(biāo)準(zhǔn)車為兩輪驅(qū)動，可根據(jù)用戶需要配備四輪驅(qū)動。液壓系統(tǒng)采用高效齒輪單泵系統(tǒng)，

17、主要部件如泵、多路閥、轉(zhuǎn)向器全部選用國外知名公司產(chǎn)品。 ②煙臺工程機(jī)械廠生產(chǎn)WZ25-20型：WZ25-20型挖掘裝載機(jī)是以裝載機(jī)為主本，前端改裝多用途鏟斗、后端加裝挖掘裝置而成。一拖的東方紅904WZ型挖掘裝載機(jī)是在引進(jìn)意大利菲亞特技術(shù)制造1Ｆ90型拖拉機(jī)基礎(chǔ)上。配套設(shè)計(jì)的具有前裝載、后挖掘等多種功能的農(nóng)業(yè)工程機(jī)械。 ③柳州挖掘裝載機(jī)廠WZ30-25型：柳州挖掘裝載機(jī)廠生產(chǎn)的WZ30-25型挖掘裝載機(jī)及柳州工程機(jī)械股份有限公司研制的WZ30-20型挖掘裝載機(jī)，均是在消化吸收CAT挖掘裝載機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的工藝特點(diǎn)研制而成的新產(chǎn)品這兩款機(jī)型均采用專用底盤，采用了與CA

18、T公司相同的負(fù)荷傳感控制技術(shù)。由于這兩款機(jī)型采用的是變量系統(tǒng)，因此對系統(tǒng)的清潔度及元件的可告性要求較高。 ④柳州澳柳機(jī)械有限公司HACH995Ｅ系列挖掘裝載機(jī)： 發(fā)動機(jī)：配備先進(jìn)的渦輪增壓柴油發(fā)動機(jī)，額定功率達(dá)到95匹馬力，在1500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下達(dá)到384牛米的扭矩，核心關(guān)鍵部件采用進(jìn)口世界名牌產(chǎn)品，可靠性更高。全新的外觀造型美觀大方，駕駛室空間更大；四合一鏟斗的標(biāo)準(zhǔn)配置，使機(jī)器具有更多功能與用途。多種工作附件可以選配，勝任更多工作；采用挖掘裝載機(jī)專用車架。駕駛室是獨(dú)立可更換的，通過5個(gè)減震裝置與車架連接。液壓油箱、燃油箱亦是獨(dú)立可更換，并且是低位布置，利于降低機(jī)器重心，提高穩(wěn)

19、定性，而且適合站在地上進(jìn)行油料加注和檢修。同時(shí)它們也成為登車階梯的部分，方便操作者出入。 國內(nèi)的挖掘裝載機(jī)競爭企業(yè)與國內(nèi)的發(fā)展趨勢 ①出口型：如四川公路機(jī)械廠生產(chǎn)的多功能工程機(jī)械80％以上都外銷，而且銷路一直很好，另外，桂林林業(yè)機(jī)械廠專門生產(chǎn)小型履帶式挖掘裝載機(jī)，產(chǎn)品絕大部分出口。②國外進(jìn)件、國內(nèi)組裝型：如上海的CASE的580/590系列產(chǎn)品。國外進(jìn)口、國內(nèi)代理型：如JCB的2CX/3CX/4CX；VOLVO的B160/B171；CASE的580/590等目前都有代理。③國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)：國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)有10余家，其產(chǎn)品為低檔的挖掘裝載機(jī)。價(jià)格為：38萬元以內(nèi)。因此，挖掘裝載機(jī)的國內(nèi)的發(fā)展趨勢

20、是引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)高質(zhì)量、多功能、多品種、多規(guī)格的挖掘裝載機(jī)系列產(chǎn)品，加強(qiáng)基礎(chǔ)元件、部件的生產(chǎn)，尤其是提高挖掘裝載機(jī)液壓元件的質(zhì)量，以達(dá)到在滿足產(chǎn)品可靠性的前提下，降低挖掘裝載機(jī)產(chǎn)品成本，并提高挖掘裝載機(jī)產(chǎn)品的售后服務(wù)水平。 2挖掘裝載機(jī)裝載部分工作裝置設(shè)計(jì)概述 2.1 工作裝置設(shè)計(jì)概述 挖掘裝載機(jī)裝載部分鏟掘和裝卸物料的作業(yè)是通過工作裝置的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的。挖掘裝載機(jī)裝載部分的工作裝置由鏟斗、動臂、搖臂、連桿(或托架)及液壓系統(tǒng)等組成。鏟斗用以鏟裝物料；動臂和動臂油缸的作用是提升鏟斗并使之與車架連接；轉(zhuǎn)斗油缸通過

21、搖臂、連桿(或托架)使鏟斗轉(zhuǎn)動。動臂的升降和鏟斗的轉(zhuǎn)動采用液壓操縱。由動臂、動臂油缸、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂、連桿(或托架)及車架相互鉸接所構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu)，在挖掘裝載機(jī)裝載部分工作時(shí)要保證：當(dāng)動臂處于某種作業(yè)位置不動時(shí)，在轉(zhuǎn)斗油缸作用下，通過連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗繞其鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時(shí)，動臂在動臂油缸作用下提升或下降鏟斗過程中，連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)能使鏟斗在提升時(shí)保持平移或斗底平面與地面的夾角變化控制在很小的范圍，以免裝滿物料的鏟斗由于鏟斗傾斜而使物料撒落；而在動臂下降時(shí)，又自動將鏟斗放平。 2.2 裝載部分工作裝置結(jié)構(gòu)型式選擇 挖掘裝載機(jī)裝載部分工作裝置的結(jié)構(gòu)型式分為有鏟斗托架和無鏟斗托架兩種。

22、 有鏟斗托架的工作裝置的動臂和連桿的后端與車架支座鉸接，動臂和連桿的前端與鏟斗托架鉸接，托架上部鉸接轉(zhuǎn)斗油缸體，其活塞桿及托架下部與鏟斗鉸接。當(dāng)托架、動臂、連桿及車架支座構(gòu)成的是平行四連桿機(jī)構(gòu)，則在動留提升、轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時(shí)，鏟斗始終保持平移，斗內(nèi)物科不會撤落。 無鏟斗托架的工作裝置所示。其動臂的前端和鏟斗鉸接，動管的后端和車架上部支座鉸接，動管油缸兩端分別和動管及車架底部支座鉸接，轉(zhuǎn)斗油缸一端和車架鉸接，另一端和搖臂鉸按，搖臂則鉸接在動臂上，連桿一端和搖臂鉸接，另一端和鏟斗鉸接。 正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動時(shí)，鏟斗與搖臂的轉(zhuǎn)動方向相同。其運(yùn)動特點(diǎn)是：發(fā)出最大鏟起力時(shí)的鏟斗轉(zhuǎn)角是負(fù)的

23、，有利于地面的挖掘，鏟斗傾斜時(shí)的角速度大，易于抖落砂土，但沖擊較大。 缺點(diǎn)是提升動臂鏟斗便后傾，因此，如保證動臂在最大卸載高度時(shí)，鏟斗的后傾角適當(dāng)，則動管在運(yùn)輸位置時(shí)，鏟斗的后傾角較小，易造成鏟斗內(nèi)物料的撒落。 反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動時(shí)，鏟斗與搖臂的轉(zhuǎn)動方向相反。其運(yùn)動特點(diǎn)是，發(fā)出最大鏟起力時(shí)的鏟斗轉(zhuǎn)角是正的，且鏟起力變化曲線陡峭，因此，在提升鏟斗肘的鏟起力較大，適于裝載礦石，不利于地面的挖掘；鏟斗傾斜時(shí)的角速度小，卸料平緩，但難于抖落砂土；升降動臂時(shí)能基本保持鏟斗平移，因此物料撒落少，易于實(shí)現(xiàn)鏟斗自動放平；搖臂——連桿的傳動比較小。 反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)多采用單連桿，中小型挖掘機(jī)采用

24、較多。 3 鏟斗設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)要求 鏟斗是直接用來切削、收集、運(yùn)輸和卸出物料，裝載部分工作時(shí)的插入能力及鏟掘能力是通過鏟斗直接發(fā)揮出來的，鏟斗的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸直接影響裝載部分的作業(yè)效率和上作可靠性，所以減少切削阻力和提高作業(yè)效率是鏟斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求。 鏟斗是在惡劣的條件下工作，承受很大的沖擊載荷和劇烈的磨削，所以要求鏟斗具有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)要耐磨。 根據(jù)裝載物料的容重，鏟斗做成三種類型； 正常斗容的鏟斗用來裝載客重1.4—1.6噸／米3的物料(如砂、碎石、松散泥土等)：增加斗容的鏟斗，斗容一般為正常斗容的1.4—1.6倍，用來鏟掘容重1.0噸／米3左右的物料(

25、如煤、煤渣等)；減少斗容的鏟斗，斗容為正常斗容的0.6~0.8，用來裝載容重大于2噸／米3的物料(如鐵礦石、巖石等)。本設(shè)計(jì)裝載部分用于鏟裝石子等，因此多采用正常斗容的通用鏟斗。 3.2斗型結(jié)構(gòu)分析 3.2.1 切削刃形狀 鏟斗切削刃的形狀根據(jù)鏟掘物料的種類不同而不同，一般分為直線型和非直線型兩種（圖3—1）直線型切削刃簡單并利于地面刮平作業(yè)，但切削阻力較大。非直線型切削刃。 圖3-1 鏟斗結(jié)構(gòu)簡圖 （a）直線型切削刃；（b）V型切削刃 有v型和弧型等，裝載部分用得較多的是v型斗刃。這種切削刃由于中間突出，在插入料堆時(shí)，插入力可以集中作用在斗刃中間部分，易于插入

26、料堆，同時(shí)對減少“偏裁切入”有一定的效果。但鏟斗的裝滿系數(shù)要小于直線型斗刃的鏟斗。 3.2.2 鏟斗斗齒 裝有斗齒的鏟斗在裝載部分作業(yè)時(shí)，插入力由斗齒分擔(dān)，形成較大的比壓，利于插入密實(shí)的料堆或松物料或撬起大的塊狀物料，便于鏟斗的插入，斗齒磨損后容易更換。因此，對主要用于鏟裝巖石或密實(shí)物料的挖掘機(jī)，其鏟斗均裝有斗齒。用于插入阻力較小的松散物料或粘性物隊(duì)其鏟斗可以不裝斗齒。 圖3-2特殊鏟斗 3.2.3斗刃 弧線型側(cè)刃的插入阻力比直線型側(cè)刃小，但弧線型側(cè)刃容易從兩側(cè)泄漏物料，不利于鏟斗的裝滿，適于鏟裝巖石。 3.2.4 斗體形狀 在本設(shè)計(jì)中所采用的裝載部分鏟斗在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮斗

27、體內(nèi)的流動性，減少物料在斗內(nèi)的移動或滾動阻力，同時(shí)要有利于在鏟裝粘性物料時(shí)有良好的倒空性。 鏟斗底板的弧度(圓弧半徑，見圖3-2)越大，鏟掘時(shí)泥土的流動性越好，但對于流動性差的巖石等，則應(yīng)將底邊加長而弧度減小，使鏟斗容積加大，比較容易鏟取。但是，當(dāng)?shù)走呥^長，則鏟斗的鏟起力變小，且鏟斗插入料堆的插入阻力與刃口的插入深度成比例的急劇增加，如圖3-3所示。相反，如底邊短，不但鏟斗的鏟起力大，而且卸載時(shí)，斗刃口的降落高度小，也易于將物料卸凈。因此，鏟斗轉(zhuǎn)鉸銷的位置以近于刃口處為好，在極端時(shí)也有將轉(zhuǎn)鉸銷布置在鏟斗內(nèi)部，如圖3-4所示。 3.3 鏟斗基本參數(shù)確定 鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R是指鏟斗的轉(zhuǎn)鉸中心B

28、與切削刃之間的距離(圖3-4)。由于鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R不僅影響鏟起力和插入阻力的大小，而且與整機(jī)的總體參數(shù)有關(guān)。因此鏟斗的其它參數(shù)依據(jù)它來決定。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R可按下式計(jì)算 圖3-3 鏟斗鉸點(diǎn)布置在鏟斗內(nèi)部的示意 圖3-4 鏟斗基本參數(shù)簡圖 使用平裝斗容計(jì)算公式： 式（3.1） 式中V——平裝斗容量( 圖2—4中所示陰影斷面 ) ，由設(shè)計(jì)任務(wù)書給定(米3)； B。——鏟斗內(nèi)側(cè)寬度(米)； ——鏟斗斗底長度系數(shù)，通常 ——后斗壁長度系數(shù)，通常； ——擋板高度系數(shù)，通常； ——斗底和后斗壁直線間的圓弧半徑系數(shù)，通常；

29、 ——擋板與后斗壁問的夾角，通常； ——斗底和后斗壁間的夾角，通常， (有推薦)。 取B= 1500mm 取鏟斗側(cè)壁切削刃的厚度 所以有： 式（3.2） 斗底長度Lg是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點(diǎn)的距離Lg =1.50.9859=1.48m： 后斗壁長度是指出后斗壁上緣到與斗底相交點(diǎn)的距離Lz =1.20.0.9859=1.18m; 擋板高度：Lk =0.120.9859= 0

30、.12m; 鏟斗圓弧半徑：=0.394 m; 鏟斗與動臂鉸銷距斗底的高度: h=0.10.9859=0.099m； 鏟斗側(cè)壁切削刃相對于斗底的傾角。在選擇時(shí)，應(yīng)保證側(cè)壁切削刃與擋板的夾角為。因此取α0=500，切削角δ0=300。 4 裝載部分工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)裝載部分用途、作業(yè)條件及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等擬定購設(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，便可進(jìn)行工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 額

31、定 斗 容： 1 m3 額 定 載 重 量： 1500 kg 整 機(jī) 質(zhì) 量： 22 t 最大 卸載 高度： 2970 mm 最小 卸載 距離： 1200 mm 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括： 1)確定動臂長度、形狀及與車架的鉸接位置。 2)確定動臂油缸的鉸接位置及動臂油缸的行程。 3)連桿機(jī)構(gòu)(由動臂、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： 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 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)

32、保證作業(yè)時(shí)與其它構(gòu)件無運(yùn)動干涉。 3)保證駕駛員有良好的勞動條件，如工作安全、視野開闊、操作簡便等。 工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先要對工作裝置進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析，然后通過多方案比較，最后才能選出最佳構(gòu)件尺寸及鉸接點(diǎn)位置。 4.1工作機(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)，它的設(shè)計(jì)難度較大，但有一定的代表性，本設(shè)計(jì)對反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)的工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)。 4.2 機(jī)構(gòu)分析 反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)和動臂舉升機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分組成。轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)內(nèi)轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂、連桿、鏟斗、動臂和機(jī)架六個(gè)構(gòu)件組成。挖掘裝載機(jī)裝載部分工作裝置結(jié)構(gòu)簡圖如下： 圖4-1六連桿機(jī)構(gòu)簡圖 當(dāng)舉

33、升油缸閉鎖時(shí)，啟動轉(zhuǎn)斗油缸，鏟斗將繞F點(diǎn)作定軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，舉升油缸動作時(shí)，鏟斗將作復(fù)合運(yùn)動，即一邊隨動臂對H點(diǎn)作牽連運(yùn)動，同時(shí)又相對動臂繞F點(diǎn)作相對轉(zhuǎn)動。這在作機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析時(shí)必須注意。 4.3 設(shè)計(jì)方法 因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)直接與整機(jī)的基本性能和工作參數(shù)有關(guān)，所以通常是先初步設(shè)計(jì)出整機(jī)的主要參數(shù)，然后以其為條件，再進(jìn)行連桿系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)。 對各鉸接點(diǎn)的坐標(biāo)值的確定最終都必須滿足對工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的各種要求。在運(yùn)動學(xué)方面，必須滿足鏟斗舉升平動、自動放平、最大卸載高度、最小卸載距離和各個(gè)位置的卸載角等要求；在動力學(xué)方面，主要是在滿足挖掘力、舉升力和生產(chǎn)率的要求前提下，使轉(zhuǎn)

34、斗油缸和舉升油缸的所需輸出力及功率盡量減小。 4.4 尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)圖解法 圖解法比較直觀，易于掌握，是目前工程設(shè)計(jì)時(shí)常用的一種方法。 圖解法是通過挖掘裝載機(jī)裝載部分工作機(jī)構(gòu)的九個(gè)鉸接點(diǎn)的位置來實(shí)現(xiàn)。 4.4.1 動臂與鏟斗、搖臂、機(jī)架的三個(gè)鉸接點(diǎn)B、E、A的確定 4.4.1.1 確定坐標(biāo)系 先在坐標(biāo)紙上選取直角坐標(biāo)系，初選定長度比例尺。 4.4.1.2 畫鏟斗圖 把已設(shè)計(jì)好的鏟斗橫截面外輪廓按比例畫在坐標(biāo)里，斗尖對準(zhǔn)坐標(biāo)原點(diǎn)O，斗前臂與x軸呈前傾角。此為鏟斗插入料堆時(shí)位置，即工況Ⅰ。 4.4.1.3確定動臂與鏟斗鉸接點(diǎn)B 由于B點(diǎn)的x坐標(biāo)值越小，轉(zhuǎn)斗鏟取力就越大，所以B點(diǎn)

35、靠近O 點(diǎn)是有利的，但它受斗底和最小離地高度的限制，不能隨意減??；而B 點(diǎn)的y坐標(biāo)值增大時(shí)，鏟斗在料堆中的鏟取面積增大，裝的物料多，但這樣就縮小了B點(diǎn)與連桿鏟斗鉸接點(diǎn)的距離，使鏟取力下降。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)圖上工況I時(shí)的鏟斗實(shí)際狀況，在保證B點(diǎn)與Y軸坐標(biāo)值和x軸坐標(biāo)值盡可能小而且不與斗底干涉的前提下，在坐標(biāo)圖上人為地把B點(diǎn)初步確定下來。 (1) 以B點(diǎn)為圓心，使鏟斗順時(shí)針轉(zhuǎn)動48o，即工況Ⅱ。 (2) 故根據(jù)實(shí)際和分析取x=900mm,y=240mm。 4.4.1.4確定動臂與機(jī)架鉸接點(diǎn)A (3)根據(jù)給定的最大卸載高度、最小卸載距離和卸載角得到鏟斗在最高位卸載

36、的位置圖，即工況Ⅱ，此時(shí)，B點(diǎn)位置為。 (4)以點(diǎn)為圓心，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鏟斗48o，即得鏟斗被舉升到最高位置圖(工況Ⅲ)。 A點(diǎn)位置盡可能低一點(diǎn)，以提高整機(jī)工作的穩(wěn)定性，減小機(jī)器高度，改善司機(jī)視野。綜上所述取A=3050mm,A=1800mm。 4.4.1.5 確定動臂與搖臂鉸接點(diǎn)E E點(diǎn)位置是一個(gè)十分關(guān)鍵的參數(shù)。它對連桿機(jī)構(gòu)的傳動比、倍力系數(shù)、連桿機(jī)構(gòu)的布置以及轉(zhuǎn)斗油缸的長度等都有很大影響。取E點(diǎn)的坐標(biāo)E=1382mm, E=1157mm。 4.4.2 連桿與鏟斗和搖臂兩個(gè)鉸接點(diǎn)C、D的確定 因?yàn)锽、E兩點(diǎn)已被確定，所以再確定C和D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)BCDE

37、的尺寸。 確定C 、D兩點(diǎn)時(shí)，既要考慮對機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(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)動被破壞的現(xiàn)象。所以初步確定C=787.5mm, C=611mm，D=1334mm，D=386mm。 4.4.3舉升油缸與動臂和機(jī)架的鉸接點(diǎn)H及M點(diǎn)確定 圖4-2 動臂油缸鉸接點(diǎn)的確定 確定動臂油缸與動臂及車架的鉸接點(diǎn)H、M的位置(圖4-2)，通常參考同類樣機(jī)，同時(shí)考慮動臂油缸的提升力臂與行程的大小選定。H=1476mmH=964mm，M=2732mm，M=868mm。

38、 5 工作裝置強(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)對工作裝置進(jìn)行受力分析。 4)主要零件的強(qiáng)度校核。 5.1 計(jì)算位置 分析裝載部分插入料堆、鏟起、提升、卸載等作業(yè)過程可知，裝載部分在鏟掘物料時(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。 5.2 外載荷確定 由于物料種類和作業(yè)條件的不同，裝載機(jī)部分作業(yè)時(shí)不可能使鏟斗切削刃均勻受載，但可簡化為兩種極端情況：①認(rèn)為載荷沿切削刃均勻分布，并以作用在鏟

39、斗切削刃中部的集中載荷來代替其均布載荷，稱為對稱受載情況；②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)，通常是將其簡化后的集中栽荷加在鏟斗側(cè)邊第一斗齒上。 裝載機(jī)部分掘過程通?？煞秩缦氯N受力情況： 1）斗水平插入料堤，工作裝置油缸閉鎖，此時(shí)認(rèn)為鏟斗切削刃只受到水平力的作用。 2) 鏟斗水平插入料堆后，翻轉(zhuǎn)鏟斗(靠轉(zhuǎn)斗油缸工作) 或提升動臂(靠動臂油缸工作)鏟掘時(shí)，此時(shí)認(rèn)為鏟斗切削刃只受到垂直力的作用。 3) 鏟斗邊插入邊轉(zhuǎn)斗或邊插入邊提臂鏟掘時(shí)，此時(shí)認(rèn)為水平力與垂直力同時(shí)作用在鏟斗的切削刃上。 綜合上述分機(jī)可以得到如下六種工作裝置的典型工況：

40、 圖5-1挖掘裝載機(jī)裝載部分工作裝置受載典型工況 （a）對稱水平載荷；（b）對稱垂直載荷；（c）對稱水平和垂直載荷； （d）水平偏載荷；(e)垂直偏載荷；（f）水平和垂直偏載荷 1. 對稱水平力的作用工況（圖5-1） 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： 式 ( 5.1) 此處根據(jù)已知取 式（5.2） ——挖掘裝載機(jī)工作時(shí)的最大牽引力 ——插入力。 2. 對稱垂直力的作用工況 垂直力(即鏟起阻力)的大小受

41、裝載部分縱向穩(wěn)定條件的限制，其最大值為 式（5.3） 式中 W——挖掘裝載機(jī)滿載時(shí)的自重 ——重心到前輪與地面接觸點(diǎn)的距離；在此處取軸距的二分之一靠前。 式（5.4） 式中L—— 軸距。。 W——整車重量。 W1——滿載時(shí)前橋負(fù)荷，取整機(jī)重量的65％。 3．對稱水平力與垂直力同時(shí)作用的工況（5-1c） 此時(shí)垂直力由式(5-3)給出，水平力取發(fā)動機(jī)扣除工作油泵功率后，挖掘裝載機(jī)能發(fā)揮的牽引力。 4．受水平偏載的作用工況（5-

42、1d） 5．受垂直偏載的作用工況(5-1e) 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(5-1f) 水平力與垂直力的大小與工況(c)相同。 5.3 工作裝置受力分析 在確定了計(jì)算位置及外載荷的大小后，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)，為簡化計(jì)算，通常要作如下假設(shè)： 1) 在對稱受載工況中(圖5-1 a、b、c)，由于工作裝置是個(gè)對稱結(jié)構(gòu)，故兩動臂受的載荷相等。同時(shí)略去鏟斗及支承橫梁對動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，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： 式（5

43、.5） 在偏載工況中(圖5-2d、e、f)，近似地用求簡支粱支反力的方法，求出分配于左右動臂平面內(nèi)的等效力 (圖4—3b)： 式（5.6） 由于，所以取進(jìn)行計(jì)算。 圖5-2工作裝置受力分析簡圖 （a）工作裝置受力簡圖； （b）偏載受力分析簡圖 (圖4—3b)中 式（5.7） 2）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鋼板的重量G1，另一部分是筋板、吊耳等附屬裝置的重量ΔG，估算ΔG的值為 10％G1，則 式（5.8） 又

44、 式（5.9） 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， ρ——鋼板的密度（取ρ=7850kg/m3）， g——重力加速度（取g=10N/Kg）， 由前述可得 S1=0.886m2 t=0.01m S2=6.437 m2

45、 SK=0.461 m2 代入各項(xiàng)數(shù)據(jù)可得： 3)認(rèn)為動臂軸線與連桿——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，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)，簡化為平面問題進(jìn)行受力分析。 工作裝置的受力分析，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=320KN,PZa=0）

46、 如圖5-3a所示，取鏟斗為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析鏟斗的受力： 式（5.10） 式（5.11） 式（5.12） 式（5.13） ΣZ=0 式（5.14） 則 式（5.15） 如圖5-3b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等， 方向相反，即：

47、 式（5.16） 圖5-3 工作裝置受力分析圖 （a）鏟斗脫離體；（b）連桿脫離體；（c）搖臂脫離體；（d）動臂脫離體 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； 式（5.17） 式（5.18） 式（5.19） 式（5.20） 如圖5-3d所示，取動臂為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析動臂的受力： 式（5.21）

48、 式（5.22） 式（5.23） b）垂直偏載（Pxa=0,Pza=116KN） 與求水平偏載一樣，如圖5-3a所示，取鏟斗為脫離體，根據(jù)平衡原理，分析式鏟斗的受力： 式（5.24） 式（5.25） 式（5.26） 式（5.27） 式（5.28） 式（5.29）

49、如圖5-3b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： 式（5.30） 由圖示受力分析可知，連桿此時(shí)受拉。 如圖5-3c所示，取搖臂為脫離體，根據(jù)平衡原理，分橋搖臂的受力； 式（5.31） 式（5.32） 式（5.33） 式（5.34） 如圖5-3d所示，取動臂為脫離體，根據(jù)平衡原理，

50、分析動臂的受力： 式（5.35） 式（5.36） 式（5.37） 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)算。 5.4 工作裝置強(qiáng)度校核 根據(jù)計(jì)算工況及其受力分析，即可按強(qiáng)度理論對工作裝置主要構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核。 5.4.1動臂 動臂可看成是支承在前車架A點(diǎn)和動臂油缸上鉸點(diǎn)H點(diǎn)的雙支點(diǎn)懸臂梁(圖5-4)，為簡化計(jì)算，將動臂主軸線分為BI、IJ、JA等折線，分別求各段內(nèi)的內(nèi)力Q、N、M的值。動臂的危險(xiǎn)

51、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： (MPa) 式（5.38） 式中 M——計(jì)算斷面上的彎矩（）； N——計(jì)算斷面上的軸向力(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)。 （Mpa） 式（5.39） 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)對中性軸Z的慣性矩（m4）； b——計(jì)算斷面的寬度（m）。 因?yàn)閯?/p>

52、臂計(jì)算斷面多為矩形，則 （Mpa） 式（5.40） 圖5-4 動臂強(qiáng)度校核圖 強(qiáng)度計(jì)算中許用應(yīng)力[σ]按下式選取 式（5.41） 式中 σs——材料的屈服極限，國內(nèi)挖掘裝載機(jī)工作裝置的動臂以及搖臂多采用16Mn鋼，其σs=360MPa； n——安全系數(shù)，設(shè)計(jì)手冊中規(guī)定n≈1.1～1.5，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。 則 MPa BI段： 彎

53、矩 式（5.42） 軸向力 剪力 式（5.43） 取動臂厚b=60mm，寬h=200mm則 m3 式（5.44） F=bh=0.06x0.2=12x10-3m2 式（5.45） 將式(5.41)(5.42) (5.43) (5.44)及(5.45)代入式（5.38）和(5.39))得： IJ段： 彎矩

54、 式（5.46） 軸向力 式（5.47） 剪力 式（5.48） 取動臂厚b=60mm，寬h=450mm則 m3 式（5.49） F=bh=0.06x0.45=27x10-3m2 式（5.50） 將式(5.46)(5.47) (5.48) (5.49)及(5.50)代入式（5.38）和(5.39))得：

55、 5.4.2 鉸銷 挖掘裝載機(jī)裝載部分工作裝置鉸銷的一般結(jié)構(gòu)形式及受力情況，如圖5-5所示。目前國內(nèi)外一些工程機(jī)械工作裝置上采用密封式鉸銷。工作裝置各鉸銷的強(qiáng)度計(jì)算都采用下面的計(jì)算公式： 銷軸的彎曲應(yīng)力： 式（5.51） ——銷軸的彎曲應(yīng)力； ——計(jì)算載荷，為鉸點(diǎn)所受載荷之半； ——銷軸彎曲強(qiáng)度計(jì)算的計(jì)算長度， ，式中L1、a、d的意義如表5-1所示； W——銷軸的抗彎斷面系數(shù)， 。 銷軸支座的擠壓應(yīng)力： 式（5.52） 銷軸套的擠壓應(yīng)力：

56、 式（5.53） 式中——軸套的支承長度。 鉸銷材料選用40Cr,其σS=800MPa,則 MPa 現(xiàn)將各個(gè)鉸銷的參數(shù)列于下表： 表5-1 鉸銷各參數(shù)及應(yīng)力計(jì)算值 名稱 鉸銷各參數(shù) 計(jì)算載荷及各種應(yīng)力KN/Ppa W= 直徑d(mm) (mm) (mm) (mm) a (mm) (KN) (Mpa) (Mpa) (Mpa) B 95 25 70 30 10 496 413 208.8 174 C 80 20 60 30

57、 10 247.5 297 154.7 103.1 D 80 20 60 30 10 247.5 297 154.7 103.1 E 140 30 90 35 10 1221 431 290.7 249.2 F 95 25 70 30 10 367.5 306.3 154.7 128.9 H 80 20 60 30 10 100 120 62.5 41.7 A 140 20 90 30 10 922 308.5 329.3 219.5

58、 圖5-5 鉸銷強(qiáng)度計(jì)算簡圖 （a）中間雙支撐； （b）中間單支撐 5.4.3 連桿 裝載部分在作業(yè)過程中，連桿有時(shí)受拉，有時(shí)受壓，需要同時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算及壓桿穩(wěn)定驗(yàn)算。其計(jì)算根據(jù)《工程力學(xué)》中所講的方法進(jìn)行。 連桿的強(qiáng)度校核： 式（5.54） 式中F——軸向力 A——連桿截面積 連桿材料選用16Mn鋼，其屈服極限σs=350MPa，即 [σ]= σs/n=360/1.8=200MPa 作用在連桿上的作用力由圖3—24b中有： 則 m

59、2 取連桿截面為圓形截面，直徑D=80mm，則 壓桿穩(wěn)定校核： 連桿的材料取16Mn鋼，查表可得：E=210MPa,σs=350MPa,σp=280MPa,a=461MPa,b=2.568MPa則 式（5.55） 將連桿簡化成一端鉸支一端固定的梁，即μ=0.7，則 式（5.56） 式（5.57） 因?yàn)棣?λ1,所以不能用歐拉公式計(jì)算臨界壓力。由經(jīng)驗(yàn)公式知

60、 式（5.58） 因?yàn)棣?λ2,所以σcr=σs=350MPa Fcr=A?σcr=1758KN 式（5.59） 由于鏟斗額定載荷為150KN，斗重為7.487KN，所以連桿壓力為： Fmax=(150+7.487)cos7o=156KN 式（5.60） 所以 式（5.

61、61） 滿足壓桿穩(wěn)定的要求。 5.4.4搖臂 搖臂的危險(xiǎn)截面處于E點(diǎn)附近，在次截面上作用有彎曲應(yīng)力和正應(yīng)力，計(jì)算方法與動臂相同，將搖臂主軸線分成DE、EF段分別計(jì)算其內(nèi)力。如圖5-6。 DE段： 軸向力 式（5.62） 剪力 式（5.63） 彎矩 式（5.64） 搖臂材料選用16Mn，其屈服極限σs=360MPa，n=1.8,則 [σ]=360/1.8=200MPa 截面M——M處的正應(yīng)

62、力和剪應(yīng)力按如下公式計(jì)算： (MPa) 式（5.65） 式中 M——計(jì)算斷面上的彎矩（）； N——計(jì)算斷面上的軸向力(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)。 （MPa） 式（5.66） 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)對中性軸

63、Z的慣性矩（m4）； b——計(jì)算斷面的寬度（m）。 因?yàn)閯颖塾?jì)算斷面多為矩形，則 （MPa） 式（5.67） E點(diǎn)橫截面圖形見圖5-7。 將此截面在AutoCAD中做成面域，查詢可得 所以 圖5-6 搖臂強(qiáng)度計(jì)算簡圖 EF段； 軸向力 剪力 彎矩 圖5-7 搖臂E點(diǎn)截面形狀圖 和DE段一樣，此處截面N--N如圖5-7。 6 挖掘裝載機(jī)液壓系

64、統(tǒng)設(shè)計(jì) 6.1概述工況 挖掘裝載機(jī)裝載部分工作裝置的工作過程由六種工況組成。 〔1〕插入工況 動臂下放，鏟斗放置于地面，斗尖觸地，斗底板與地面呈～傾角，開動機(jī)器，借助機(jī)器的牽引力插入料堆。 〔2〕鏟裝工況 鏟斗插入料堆后，轉(zhuǎn)動鏟斗鏟取物料，待鏟斗口翻至近似水平為止。 〔3〕重載運(yùn)輸工況 鏟斗鏟裝滿物料后舉升動臂，將鏟斗舉升至運(yùn)輸位置（即鏟斗斗低離地高度不小于機(jī)器的最小允許離地間隙），然后驅(qū)動機(jī)器駛向卸載點(diǎn)。 〔4〕舉升工況 保持轉(zhuǎn)斗油缸長度不變，操作舉升油缸，將動臂升至上限位置，準(zhǔn)備卸載。 〔5〕卸載工況 在卸載

65、點(diǎn)，在舉升工況下操作轉(zhuǎn)斗油缸翻轉(zhuǎn)鏟斗，向運(yùn)輸車輛中卸載，鏟斗物料卸盡后下放動臂，使鏟斗恢復(fù)至運(yùn)輸位置。 〔6〕空載運(yùn)輸工況 卸載結(jié)束后，再由卸載點(diǎn)空載返回裝載點(diǎn)。 6.2 初選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間，經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。具體選擇可考慮表1和表2 表6-1 按載荷選擇工作壓力 載荷/KN <5 5～10 10～20 20～30 30～50 >50 工作壓力/MPa <0.8～1 1.5～2 2.5～3 3～4 4～5 ≥5 表6-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 機(jī)

66、械類型 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械 建筑機(jī)械 液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī) 大中型挖掘機(jī) 重型機(jī)械 起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作壓力/MPa 0.8～2 3～5 2～8 8～10 10～18 20～32 有以上的數(shù)據(jù)查表可得：初步選定工作壓力P = 16 MPa。 6.3 液壓系統(tǒng)原理圖 由工作要求，和系統(tǒng)壓力要求可初步確定，用到的主要液壓元件有： 液壓泵 ------為執(zhí)行元件提供動力。 液壓缸 ------執(zhí)行元件，使機(jī)構(gòu)完成既定動作。 油箱 ------儲存和冷卻壓力油。 由工作的條件可確定液壓系統(tǒng)原理圖為： 圖6-1 液壓系統(tǒng)后原理圖 6.4液壓缸設(shè)計(jì)和計(jì)算 6.4.1轉(zhuǎn)斗油缸作用力確定 以轉(zhuǎn)斗油缸作用力即以此平衡條件作為計(jì)算位置。 根據(jù) 式（6.1） 式中 W——挖掘裝載機(jī)滿載時(shí)的自重 ——重心到前輪與地面接觸點(diǎn)的距離；在