侧铲装载机设计【带图纸.doc

精选资料摘 要装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。在道路，特别是在高等级公路施工中，装载机还用于路基工程的填挖，沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。由于装载机具有作业速度快、 效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。本次设计报告共包括四个部分，是对整个设计过程的描述和总结。第一部分：前言；第二部分：正文；第三部分：结论；第四部分：参考文献。关键词 工程机械，装载机，工作装置，行走机构AbstractLoader is a widely used in highway, railway, construction, utilities, ports, mines and other construction projects earthwork construction machinery, it is mainly used for loading shovel of soil, sand, lime, coal and other bulk materials, but also on the ore , slightly hard soil such as digging shovel operation. Dress can be different for earth-moving equipment auxiliary work, lifting and other materials such as timber loading and unloading operations. The road, especially in highway construction, the loader is also used for foundation excavation and filling works, asphalt and cement concrete aggregate material site and loading and other operations. In addition also the pushing of soil, ground and traction Calibrating other mechanical and other operations. As with the operating speed loader, high efficiency, mobility, easy operation, etc., so it becomes the construction of earth and stone construction in one of the main models. The design report includes four chapters, the entire design process is described and summarized. Part I: Introduction; Part II: Text; Part III: Conclusion; Part IV: Reference. KEY WORDS Construction Machine, Wheel Loaders ,Work Equip，Walking mechanism 可修改编辑精选资料摘 要1Abstract21 前 言51.1 设计目的5 1.2 选题意义51.2.1 普通装载机缺点51.2.2 侧卸装载机优缺点61.3 装载机的用途61.4 装载机的分类62 铲斗的设计82.1 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12 2.4.1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 机构分析153.1.1 装载机执行机构不同种类153.2 侧卸装载机的执行机构解析163.3 设计方法183.4尺寸参数设计的图解法183.4.1 动臂与铲斗、摇臂、机架的三个铰接点B、E、A的确定193.4.1.1 确定坐标系193.4.1.2 画铲斗图193.4.1.3确定动臂与铲斗的铰接点B193.4.1.4确定动臂与机架的铰接点A213.4.1.5 确定动臂与摇臂的铰接点E213.4.3举升油缸与动臂和机架的铰接点H及M点的确定233.5 确定动臂油缸的铰接位置及动臂油缸的行程253.5.1动臂油缸的铰接位置253.6 最大卸载高度和最小卸载距离274 工作装置的强度计算274.1 计算位置274.2 外载荷的确定284.3 工作装置的受力分析294.4 工作装置的强度校核354.4.1动臂354.4.2 铰销384.4.3 连杆405 行走机构设计445.1 行走参数的选择455.2 电动机的选择465.3 进行行走减速器的齿轮设计475.3.1 各级传动比的分配475.3.2 初步计算第一级传动齿轮的主要参数485.3.3 二级齿轮传动515.3.4 三级齿轮传动525.3.5 齿根弯曲疲劳强度校核计算545.3.6 行走减速器轴的设计计算545.3.7 轴的弯扭合成强度计算56参考文献59致 谢601 前 言1.1 设计目的 毕业设计是学生理论联系实际的重要课题，是学生综合运用，巩固基础理论，专业技术和专业知识的机会。通过毕业设计，能够检查学生对所学知识掌握的程度，能够提高学生解决实际问题的能力和独立工作的能力，并掌握机械设计的一般方法和步骤，是学生获得知识的重要环节。因此，要求设计者在设计过程中必须端正态度，严格认真，尽可能多的查阅有关书籍，搜索资料，刻苦钻研，对比分析，取长补短，大胆创新，以便做出高质量高水平的设计成果。1.2 选题意义随着我国经济的持续、健康、高速发展，对工程机械的需求将增长，这些需求对工程机械产品既提出了“量”又提出了“质”的巨大市场要求。我国“十二五”期间土石方、路基路面、基础及建筑施工工作量预计比“十一五”要大一倍以上，工程机械的总需求量亦将为“十一五”期间的二倍，推土机、装载机、轮式起重机、叉车、路面机械、凿岩钻车及挖掘机械等7类主要工程机械“十一五”末的年需求量可在15万台以上。而装载机被大量应用于各行各业，无论是公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山都有它的身影。国外先进的采掘机械设备将有更多的机会进入中国，中国的设备也会有更多的的机会走向世界。在这种情况下，我国从事地下采掘与工程的管理人员、技术人员和使用维修人员都急需了解这类设备，国内从事该类设备制造业的工程技术人员为了研制出能参与国际竞争的成套设备，也要掌握相关的设计理论和方法，所以对该类机械设备的设计是具有重大意义的。1.2.1 普通装载机缺点 普通铲斗装载机挖力较小，铲斗的有效容积不大，在工作时，车身需要移动的范围较大，特别是在狭窄区域工作时，很容易发生碰撞而导致安全事故。另外，普通装载机的机械程度不高，需要操作人员的实时操控，对造作人员的工作压力较大。1.2.2 侧卸装载机优缺点侧卸式装载机(图2-1):这种装载机是正面铲装物料，运动至下料地点后进行侧卸下料，它和普通的铲斗车相比较，其铲斗挖力较大，斗有效容积大，铲斗运动距离小，车体机动高，工作外围广，铲斗能多用途等优点。另外，它的机械程度高，使得操作人员能更加轻松，生产质量也能得到提高，生产安全也有了跟好的保障1.3 装载机的用途装载机是一种用途十分广泛的工程机械，可以用来铲装、搬运、卸载、平整散装物料，也可以对岩石、硬土等进行轻度的铲掘工作。此外，还可以进行刮平地面和牵引其他机械等作业。换装相应的工作装置，装载机还可以进行推土、起重、装卸木料或钢管等作业。1.4 装载机的分类常用的单斗装载机，按发动机功率，传动形式，行走系结构，装载方式的不同进行分类。（1）按行走装置的不同，装载机分为轮胎式和履带式两种。轮胎式装载机由动力装置，车架，行走装置，传动系统，转向系统，制动系统，液压系统和工作装置等组成，其结构简图如下所示，轮胎式装载机采用柴油机为动力装置，液力变距，动力换挡变速箱，双桥驱动等组成的液力机械式传动系统（小型轮胎式装载机有的采用液压传动或机械传动），液压操纵，铰接式车架转向，反转杆机构的工作装置。履带式装载机由专用底盘或工业拖拉机为基础车，装上工作装置并配装相关的操纵系统而构成，如图2所示。履带式装载机由专用底盘或工业拖拉机为基础车，装上工作装置并配装相关的操纵系统而构成，如图2所示。履带式装载机的动力装置也是柴油机，机械式传动系统则釆用液压助力湿式离合器或湿式双向液压操纵转向离合器和正转连杆机构的工作装置。（2）按发动机功率分类： 功率小于74kw为小型装载机。 功率在74147kw为中型装载机 功率在147515kw为大型装载机 功率大于515kw为特大型装载机（3）按传动形式分类： 液力机械传动，冲击振动小，传动件寿命长，操纵方便，车速与外载间可自动调节，一般在中大型装载机多采用； 液力传动：可无级调速、操纵间便，但启动性较差，一般仅在小型装载机上采用； 电力传动：无级调速、工作可靠、维修简单、费用较高，一般在大型装载机上采用。（4）按装卸方式分类：前卸式：结构简单、工作可靠、视野好，适合于各种作业场地，应用较广；后卸式：前端装、后端卸、作业效率高、作业的安全性欠好；侧卸式：与其他的工程机械相比，装载机实用性很强。它主要用于煤巷、全岩巷中煤及其他物料的装载。除完成 装载作业以外，还可以充当支护时的工作平台。在井下作业时，主要是用完成工作面短距离运输、卧底、清帮、和支护等。由于它插入力大、机动性能好、全断面作业、安全性好。因而发展很快，成为进下施工的主要机械。2 铲斗的设计2.1 设计要求 铲斗是直接用来切削、收集、运输和卸出物料，装载机工作时的插入能力及铲掘能力是通过铲斗直接发挥出来的，铲斗的结构形状及尺寸直接影响装载机的作业效率和上作可靠性，所以减少切削阻力和提高作业效率是铲斗结构设计的主要要求。 铲斗是在恶劣的条件下工作，承受很大的冲击载荷和剧烈的磨削，所以要求铲斗具有足够的强度和刚度，同时要耐磨。 根据装载物料的容重，铲斗做成三种类型； 正常斗容的铲斗用来装载客重1.41.6吨米3的物料(如砂、碎石、松散泥土等)：增加斗容的铲斗，斗容一般为正常斗容的1.41.6倍，用来铲掘容重1.0吨米3左右的物料(如煤、煤渣等)；减少斗容的铲斗，斗容为正常斗容的0.60.8，用来装载容重大于2吨米3的物料(如铁矿石、岩石等)。用于土方工程的装载机，因作业对象较广，因此多采用正常斗容的通用铲斗，以适应铲装不同物料的需要。2.2 铲斗斗型的结构分析2.2.1 切削刃的形状 铲斗切削刃的形状根据铲掘物料的种类不同而不同，一般分为直线型和非直线型两种（图1)。直线型切削刃简单并利于地面刮平作业，但切削阻力较大。非直线型切削刃有v型和弧型等，装载机用得较多的是v型斗刃。这种切削刃由于中间突出，在插入料堆时，插入力可以集中作用在斗刃中间部分，易于插入料堆，同时对减少“偏裁切入”有一定的效果。但铲斗的装满系数要小于直线型斗刃的铲斗。2.2.2 铲斗的斗齿 装有斗齿的铲斗在装载机作业时，插入力由斗齿分担，形成较大的比压，利于插入密实的料堆或松物料或撬起大的块状物料，便于铲斗的插入，斗齿磨损后容易更换。因此，对主要用于铲装岩石或密实物料的装载机，其铲斗均装有斗齿。用于插入阻力较小的松散物料或粘性物队其铲斗可以不装斗齿。 斗齿的形状对切削阻力有影响：对称齿形的切削阻力比不对称齿形的大；长而狭窄的齿比宽而短的齿的切削阻力要小。2.2.3 铲斗的侧刃 弧线型侧刃的插入阻力比直线型侧刃小，但弧线型侧刃容易从两侧泄漏物料，不利于铲斗的装满，适于铲装岩石。2.2.4 斗体形状 对主要用于土方工程的装载机，在设计铲斗时要考虑斗体内的流动性，减少物料在斗内的移动或滚动阻力，同时要有利于在铲装粘性物料时有良好的倒空性。 铲斗底板的弧度(圆弧半径，见图22)越大，铲掘时泥土的流动性越好，但对于流动性差的岩石等，则应将底边加长而弧度减小，使铲斗容积加大，比较容易铲取。但是，当底边过长，则铲斗的铲起力变小，且铲斗插入料堆的插入阻力与刃口的插入深度成比例的急剧增加，如图23所示。相反，如底边短，不但铲斗的铲起力大，而且卸载时，斗刃口的降落高度小，也易于将物料卸净。因此，铲斗转铰销的位置以近于刃口处为好，在极端时也有将转铰销布置在铲斗内部，如图24所示。2.3 铲斗基本参数的确定 铲斗宽度应大于轮胎外侧宽度100一200毫米，以防止铲掘物料所形成的阶梯地面，而损伤轮胎侧面和容易打滑而影响牵引力。 铲斗的回转半径R是指铲斗的转铰中心B与切削刃之间的距离(图24)。由于铲斗的回转半径R不仅影响铲起力和插入阻力的大小，而且与整机的总体参数有关。因此铲斗的其它参数依据它来决定。铲斗的回转半径R可按下式计算 （2-1）使用平装斗容计算公式：式中 几何斗容量 ( 图24中所示阴影断面 ) ，由设计任务书给定(米3)；B。铲斗内侧宽度(米)； 铲斗斗底长度系数，通常 一后斗壁长度系数，通常；挡板高度系数，通常； 斗底和后斗壁直线间的圆弧半径系数，通常；挡板与后斗壁问的夹角，通常；斗底和后斗壁间的夹角，通常， (有推荐)。 （22） mm式中 a1-铲斗侧壁切削刃的厚度 取b-轮距bw-轮胎宽度根据设计资料有 （23）所以有： （24）斗底长度Lg是指由铲斗切削刃到斗底与后斗壁交点的距离： （25）后斗壁长度是指出后斗壁上缘到与斗底相交点的距离 （26） 铲斗圆弧半径： （28）铲斗与动臂铰销距斗底的高度: (2-9)铲斗侧壁切削刃相对于斗底的倾角。在选择时，应保证侧壁切削刃与挡板的夹角为。因此取0=500，切削角0=300。2.4 斗容的计量铲斗的斗容量可以根据铲斗的几何尺寸确定。2.4.1几何斗容(平装斗容)铲斗平装的几何斗容可按下式确定(图25)。对于装有挡板的铲斗： （210） 根据有关计算有 （211） A铲斗横断面面积，如图25中所示阴影面积 铲斗内壁宽(m)， a挡板高度(m)； b斗刃刃口与挡板最上部之间的距离(m)。2.4.2 额定斗容(堆装斗容)铲斗堆装的额定斗容是指斗内堆装物料的四边坡度均为1：2，此时额定斗容可按下式确定(图25) （2-12）式中 c物料堆积高度(米)。物料堆积高度c可由作图法确定(图25)：根据科堆坡度角可得料堆尖端点肘，再由d4点作直线d4N与Go垂直，将n4N垂线向下延长，与斗刃刃口和挡板最下端之间的连线相交，此交点与料堆尖端之间的距离，即为物料堆积高度G。 （213）铲斗斗容的误差率 （214）所以铲斗的设计合格。 3 工作装置的结构设计 根据装载机用途、作业条件及技术经济指标等拟定购设计任务书的要求，选定了工作装置的结构形式后，便可进行工作装置的结构设计。额 定 斗 容： 3 m3额 定 载 重 量： 50 KN 整 机 质 量： 17.5 t 轮 距： 2150 mm 轴 距： 3427 mm 轮 胎 规 格： 23.525 最大 卸载 高度： 2970 mm 最小 卸载 距离： 1200 mm 工作装置败结构设计包括： 1)确定动臂长度、形状及与车架的铰接位置。 2)确定动臂油缸的铰接位置及动臂油缸的行程。 3)连杆机构(由动臂、铲斗、转斗油缸、摇臂连杆或托架等组成)的设计。工作装置的结构设计应满足以下要求： 1)保证满足设计任务书中所规定的使用性能及技术经济指标的要求，如最大卸载高度、最大卸载距离、在任何位置都能卸净物料并考虑可换工作装置等。 2)保证作业时与其它构件无运动干涉。 3)保证驾驶员有良好的劳动条件，如工作安全、视野开阔、操作简便等。工作装置的结构设计是一个比较复杂的问题，因为组成工作装置的各构件的尺寸及位置的相互影响，可变性很大。对于选定的结构形式，在满足上述要求下，可以有各种各样的构件尺寸及铰接点位置。因此，只有在综合考虑各种因素的前提下，对工作装置进行运动学和动力学分析，通过多方案比较，才能最后选出最佳构件尺寸及铰接点位置，使所设计的工作装置不仅满足使用要求，况且具有较高的技术经济指标。3.1 机构分析3.1.1 装载机执行机构不同种类现在国际上装载机的工作装置主要有两种:六杆机构(图4-1)、八杆机构(图4-2)。六杆机构的优点是传力能力大，使得装载机的挖力，所以一般都是在采掘类行业中运用。八杆机构的优点是杆件多，能实现的运动多，运转灵活，所以一般用于多功用采掘中。图4-1装载机六杆执行机构图4-2装载机八杆执行机构地下矿上的铲装作业中，由于空间有限，执行机构的设计就较为简单，通常采用四种装置，正转四杆机构，正转五杆机构，正转六杆机构，Z型反转六杆机构，如图4-3所示: 正传四杆机构 正转五杆机构 正转六杆机构 Z型反转六杆机构图4-3地下装载机常用工作装置3.2 侧卸装载机的执行机构解析 根据图4-3，一般装载机所用的执行机构有四种：1正转四杆机构,2正转五杆机构,3正转六杆机构,4 Z型反转六杆机构。下面对这四种机构进行进一步分析和选择。 六杆机构：承载六杆机构的元件及铰销较多，所以他的结构也比较的复杂，铲斗在进行物料的装载和卸载时，所能进行的活动也最大。Z型反转六杆机构能承受的负载最大，而且其在铲斗工作时各处销轴承受的力最大，它的动臂在铲斗和前桥中，因为其中的空间十分狭窄，构件各部分很容易发生碰撞。 正转四杆机构的构造是最最简洁的，它的前悬装置比较小，承载铲斗的元件，连接的销轴之类的部件数量少，自身比重小。正传四杆机构可以很好地满足工作装置最初的设计要求，它能很好地保证铲斗实现各种工作过程，在铲装物料时，铲斗可以在最大范围内进行高速的运动。它的缺点是，在铲斗回到初始位置时，铲斗不能自动地平放。在卸载物料时，活塞杆很容易和其他部件相摩擦甚至产生碰撞。 正转五杆机构则是在四杆机构的基础上，在活塞杆和、铲斗之间加了一根连接杆，它能够改正四杆机构的缺点，使得铲斗和活塞杆在装卸物料时不容易产生摩擦碰撞 我设计的侧卸式铲斗装载机是在一般的正传四杆机构的基础上，将装载机的铲装部分由只有一个铲斗变成铲斗和铲斗座相组合，这种机构可以说是近似的一中五杆机构，而且，我在铲斗和斗座之间加入了一个用于侧卸的油缸，这使得装载机卸载物料由传统的正卸变成了侧卸，这样使得装载机拥有侧卸功能，而且，这样能够减小转斗油缸的长度。 它的示意图如图4-4所示，侧卸机构如图3-5所示。 A-机架和动臂油缸的铰接点 B-机架和动臂的铰接点 C-机架和转斗油缸的铰接点 D-动臂油缸和动臂的铰接点 E-转斗油缸和铲斗座的铰接点 F-动臂和铲斗座的铰接点G-铲斗和侧卸油缸的铰接点 H-侧卸油缸和铲斗座的铰接点M-铲斗座和铲斗铰接点MM图4-4 侧卸装载机执行机构总图1.机架 2.动臂油缸 3.动臂 4.转斗油缸5.铲斗座 6.侧卸油缸 7.铲斗3.3 设计方法 因为工作机构连杆系统的尺寸参数直接与整机的基本性能和工作参数有关，所以通常是先初步设计出整机的主要参数，然后以其为条件，再进行连杆系统的尺寸设计。 不管用什么方法确定各铰接点的坐标值，但最终都必须满足对工作机构设计提出的各种要求。在运动学方面，必须满足铲斗举升平动、自动放平、最大卸载高度、最小卸载距离和各个位置的卸载角等要求；在动力学方面，主要是在满足挖掘力、举升力和生产率的要求前提下，使转斗油缸和举升油缸的所需输出力及功率尽量减小。3.4尺寸参数设计的图解法 图解法比较直观，易于掌握，是目前工程设计时常用的一种方法。图解法是在初步确定了最大卸载高、最小卸载距离、卸载角、轮胎尺寸和铲斗几何尺寸等参数后进行的，它通过在坐标图上确定工况（见图31）时工作工作机构的九个铰接点的位置来实现。图31 铰接点B的确定3.4.1 动臂与铲斗、摇臂、机架的三个铰接点B、E、A的确定3.4.1.1 确定坐标系如图3-2所示，先在坐标纸上选取直角坐标系，冲选定长度比例尺。3.4.1.2 画铲斗图 把已设计好的铲斗横截面外轮廓按比例画在坐标里，斗尖对准坐标原点O，斗前臂与x轴呈前倾角。此为铲斗插入料堆时位置，即工况。3.4.1.3确定动臂与铲斗的铰接点B 由于B点的x坐标值越小，转斗铲取力就越大，所以B点靠近O 点是有利的，但它受斗底和最小离地高度的限制，不能随意减小；而B y坐标值增大时，铲斗在料堆中的铲取面积增大，装的物料多，但这样就缩小了B点与连杆铲斗铰接点C的距离，使铲取力下降。图32 连杆两铰接点的确定图综合考虑各种因素的影响，设计时，一般根据坐标图上工况I时的铲斗实际状况，在保证B点与Y轴坐标值和x轴坐标值尽可能小而且不与斗底干涉的前提下，在坐标图上人为地把B点初步确定下来。(1) 以B点为圆心，使铲斗顺时针转动48o，即工况。(2)把已选定的轮胎外廓画在坐标图上。作图时，应使轮胎前缘与工况时铲斗后壁的间隙尽量小些，目的使机构紧凑、前悬小，但一般不小于50mm ；轮胎中心Z的y轴坐标值应等于轮胎的工作半径： （31）式中 轮胎动力半径， mm； 轮毂直径，mm； 轮胎宽度，mm；轮胎断面高度与宽度之比。取0.7；轮胎变形系数，普通轮胎为0.05。3.4.1.4确定动臂与机架的铰接点A （32） 圆整后取Rd=715mm。(3)根据给定的最大卸载高度、最小卸载距离和卸载角，画出铲斗在最高位卸载的位置图，即工况，此时，B点位置为，如图3-2所示。 (4)以点为圆心，顺时针旋转铲斗48o，即得铲斗被举升到最高位置图(工况)。 (5)连接B并作其垂直平分线因为B和点同在以A点为圆心，动臂AB长为半径的圆弧上，所以A点必在B的垂直平分线上。A点位置尽可能低一点，以提高整机工作的稳定性，减小机器高度，改善司机视野。一般，A点取在前轮右上方，与前轴心水平距离为轴距的处。 A点位置的变化，可借挪动点和轮胎中心点的位置来进行。3.4.1.5 确定动臂与摇臂的铰接点E E点位置是一个十分关键的参数。它对连杆机构的传动比、倍力系数、连杆机构的布置以及转斗油缸的长度等都有很大影响。如图47所示，根据分析和经验，一般取E点在AB连线上方，其在AB连线上的投影点距A点45%处。相对前轮胎，E点在其外廓的左上部。3.4.2 机构中C、D、F点的确定因为B、E两点已被确定，所以再确定C和D点实际上是为了是终确定与铲斗相联的四杆机构BCDE的尺寸。 确定C 、D两点时，既要考虑对机构运动学的要求，如必须保证铲斗在各工况时的转角，又要注意动力学要求，如铲斗在铲装物料时应能输出较大的铲取力，同时，还要防止前述各机构运动被破坏的现象。为此，建议按下述方法进行设计：按单摇杆条件设计六杆机构，连杆与铲斗铰点C的位置影响连杆的受力和转斗油缸的行程，选择时主要考虑当铲斗处于地面挖掘位置情况下，转斗油缸作用在连杆CD的有效分力较大，以发挥比较大的掘起力。通常BC与铲斗回转半径之间的夹角=100o120o,取=113;BC=（0.130.14）lD,BC=0.142913=410.（见图33）。摇臂和连杆要传递比较大的插入和转斗阻力，因此在设计时不仅考虑运动关系，而且还应考虑它们的强度和刚度。摇臂是形状以及长短臂的比例关系及铰点E的位置的确定，主要考虑连杆的受力情况及它们在空间布置的方便和可能性，同时转斗油缸的行程及连杆的长度也不要过大。摇臂可做成直的也可做成弯曲的形状。弯曲摇臂的夹角一般不大于30o，否则使构件受力不良。摇臂与动臂的铰点E布置在动臂两铰点的连线AB的中部偏上为m处。设计时初步取m=(0.110.18)lD，m=0.152913=440.le=(0.450.50)lD，EF=（0.220.24）lD，EF=0.232913=670。DE=（0.290.32）lD , DE=0.322913=874。完成上述构件尺寸选择后，就可用下述作图方法来确定连杆CD的长度、转斗油缸与车架的铰点G及行程。根据已经选定的工作装置连杆机构的尺寸参数，画出动臂和铲斗在地面时铲斗后倾的位置及摇臂和动臂的铰点E；将动臂由最低到最高位置时的转角分成若干等分，提升动臂到不同的角度，并保持后倾铲斗的平移性，依次画出BC的相应位置：、，并使它们互相平行；然后画出铲斗在最大卸载高度时的卸载位置（取卸载角），在这里=50取得。假设铲斗在最大卸载高度卸载时摇臂和连杆CD处在极端位置，即铰接点C、D、E位于同一条直线上，则连杆CD的最小长度 b=。根据摇臂的结构尺寸和铲斗在任意位置能卸净物料这一条件，作出铲斗在不同卸载位置时所对应的摇臂与转斗油缸活塞杆铰接点位置，连接各点得一曲线，过点作此曲线的内包圆弧，则圆弧的圆心G即为与车架的交接点，圆弧的半径G既为转斗油缸的最小安装尺寸。 根据提升动臂过程中铲斗保持平移的特性画出相应的摇臂与转油缸的铰接点位置得一曲线，以铰接点G为圆心，过点做此曲线的外包圆弧，圆弧N的半径G，即为转斗油缸的最大安装距离，转斗油缸的行程，按下式计算： （33）当连杆机构和铰接点位置确定以后，根据上述作图法所确定的转斗油缸与车架铰接点G及转斗油缸的行程，一般当转斗油缸闭锁的情况下提升动臂的过程中，铲斗在任何位置时的后倾角都不在地面时后倾角大，在动臂提升范围内后倾角通常允许相差15o。铲斗卸载角通常随卸载高度的降低而稍有减小，若铲斗的卸载角小于45o时，可减小BC或的长度来满足对卸载角的要求。图33 确定连杆机构图解法简图要实现动臂提升到最大卸载位置卸载后，动臂下放到地面时铲斗即自动放平，只要凑成连杆机构使铲斗由最高位置到地面过程中，上翻角即可。3.4.3举升油缸与动臂和机架的铰接点H及M点的确定动臂举升油缸的布置应本着举臂时工作力矩大、油缸稳定性好、构件互不干扰、整机稳定性好等原则来确定。综合考虑这些因素，一般举升油缸都布置在前桥与前后车架的铰接点之间的狭窄空间里。如图3-4所示，一般H点选定在AB联线附近或上方，并取。AH不可能取得太大，它还受到油缸行程的限制。考虑到联合铲装(边抓入边举臂)工况的需要，在满足M点最小离地高度要求的前提下，令工况时HM近似于水平，一般取HM与水平线成10o15o夹角。这是机械优化设计的结果。M点往前桥方向靠是比较有利的。这样做，可使动臂油缸在动臂整个举升过程中，举升工作力臂大小的变化较小，即工作力矩变化不大，避免铲斗举升到最高位置时的举升力不足，因为此时工作力臂往往较小或最小。但是，采用底部铰接式油缸时，要使M点前移是比较困难的，它受前桥限制，支座布置也较麻烦，如图37a所示，为克服M点前移的困难，可采取M点上移(即加大)和H点向B点方向前移的办法，使举升动臂油缸几乎呈水平状态，计算证明，这样布置也能得到较好的举升特性。 为了得到较好的举升工作力臂变化特性曲线，以适应举升过程中阻力矩的变化和合理地选定举升油缸的功率，采用中间铰接式油缸是比较理想的，如图所示。图34 动臂油缸铰接点的确定这个结论是显而易见的，因为由图35可知，两种结构的油缸的最小工作力臂均出观在铲斗被举到最高位置时，但图35（a）中小于图35（b）中的，并且都为锐角，而力臂大小为。所以，在相同条件下，中间铰接式油缸的最小输出力矩要比底部铰接式油缸的最小输出力矩大。3.5 确定动臂油缸的铰接位置及动臂油缸的行程3.5.1动臂油缸的铰接位置确定动臂油缸与动臂及车架的铰接点H、M的位置(图35)，通常参考同类样机，同时考虑动臂油缸的提升力臂与行程的大小选定。H点一般选在约为动臂长度的三分之一处，且在动臂两铰接点的连线之上，以便留出铰座位置 (对曲线型动臂而言)。动臂油缸与车架有两种连接方式：油缸下端与车架铰接(图36a)；油缸中部或上端与车架铰接(图36b)。后者在动臂提升过程中，由于油缸下端的摆动，可以使动臂油缸的提升力臂变化较小，效率较高。但不论那种连接方式，都要使动臂油缸的下端到地面的距离HM满足装载机离地间隙的要求。此外，在采用动臂油缸下端摆动的连接方式时，要注意油缸下端在摆动过程中不与机体发生于涉。图35 动臂举升油缸两铰接点设计3.5.2 动臂油缸行程的确定在选定动臂油缸铰接点的位置后，便可用与求动臂长度相同的解析法或作图法求出其油缸行程： （34）式中 动臂油缸的最大安装距离仍M动臂油缸的最小安装距离MH。AB=2913 mm AH取1457 mm最小离地间隙一般图36 动臂油缸的铰接位置作图知道图37 动臂油缸行程的设计油缸最大长度1941mm ，最小长度1201 mm ， （3-5）符合设计要求。 3.6 最大卸载高度和最小卸载距离 铲斗高位卸载时的卸载高度和卸载距离必须分别不小于设计任务给定的最大卸载高度和最小卸载距离，否则将影响卸载效率，甚至不能进行高位卸载。太大时，将增加卸载冲击，损坏运输车辆，过大，虽然有利于装车，但加大了工作机构前悬，降低整机稳定性。若要满足要求，则应该满足下列要求： （333）在轨迹图中测量出：所以满足和的要求。 4 工作装置的强度计算工作装置的强度计算包括：1)确定计算位置。2)选取工作装置受力最大的典型工况，确定外载荷。3)对工作装置进行受力分析。4)主要零件的强度校核。4.1 计算位置 分析装载机插入料堆、铲起、提升、卸载等作业过程可知，装载机在铲掘物料时，工作装置的受力最大，所以取铲斗斗底与地面的前倾角为时的铲取位置(图41)作为计算位置，且假定外裁荷作用在铲斗的切削刃上。4.2 外载荷的确定由于物料种类和作业条件的不同，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情况：认为载荷沿切削刃均匀分布，并以作用在铲斗切削刃中部的集中载荷来代替其均布载荷，称为对称受载情况；由于铲斗偏铲、料堆密实程度不均，使载荷偏于铲斗一例。形成偏载情况时，通常是将其简化后的集中栽荷加在铲斗侧边第一斗齿上。装载机的铲掘过程通常可分如下三种受力情况：1）斗水平插入料堤，工作装置油缸闭锁，此时认为铲斗切削刃只受到水平力的作用。2) 铲斗水平插入料堆后，翻转铲斗(靠转斗油缸工作) 或提升动臂(靠动臂油缸工作)铲掘时，此时认为铲斗切削刃只受到垂直力的作用。3) 铲斗边插入边转斗或边插入边提臂铲掘时，此时认为水平力与垂直力同时作用在铲斗的切削刃上。综合上述分机可以得到如下六种工作装置的典型工况(图42)：1. 对称水平力的作用工况(图42a)水平力(即插入阻力PC)的大小由装载机的牵引力决定，其水平力的最大值为： (41)此处根据已知取 （42）装载机空载时的最大牵引力， 插入力。2. 对称垂直力的作用工况(图42b)垂直力(即铲起阻力)的大小受装载机纵向稳定条件的限制(图321)，其最大值为 （4-3）式中 W装载机满载时的自重； 装载机重心到前轮与地面接触点的距离；在此处取轴距的四分之一靠前。 （44） 式中L 轴距。 W整车重量。 W1满载时前桥负荷，取整机重量的75。 3对称水平力与垂直力同时作用的工况(图42g)此时垂直力由式(43)给出，水平力取发动机扣除工作油泵功率后，装载机所能发挥的牵引力。4受水平偏载的作用工况(图42d)5受垂直偏载的作用工况(图42e)垂直力之大小与工况(b)相同。6受水平偏载与垂直偏载同时作用的工况(图42f)水平力与垂直力的大小与工况(c)相同。4.3 工作装置的受力分析在确定了计算位置及外载荷的大小后，便可进