裝載機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)畢業(yè)論文

裝載機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)畢業(yè)論文目錄摘要................................................................I第一章緒......................................11.11.1裝載機(jī)簡(jiǎn)介 1.2設(shè)計(jì)容 1.3裝載機(jī)發(fā)展概況 第二章裝載機(jī)總體設(shè)計(jì).............................................................. 32.1裝載機(jī)總體參數(shù)的確定 32.2裝載機(jī)的插入阻力與掘起阻力的確定 4第三章裝載機(jī)工作裝設(shè)置計(jì).............................................................. 6 63.1.1概述 6 7 7 8 8 9 9 9 3.3.1對(duì)動(dòng)臂的設(shè)計(jì)要求 3.3.3動(dòng)臂長(zhǎng)度lD的確定 3.4連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.4.2連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 3.4.3連桿機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)及鉸點(diǎn)位置確定 第四章工作裝置受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 4.1確定計(jì)算位置及典型工況 4.1.2典型工況選取和外載荷的計(jì)算 4.2.1對(duì)稱(chēng)載荷工況 4.2.2偏載工況 第五章工作裝置的建模及仿真分 5.1.1在Pro/E中建立鏟斗 5.1.2啟動(dòng)ADAMS/View程序 5.2初步仿真分析該模型的性能參數(shù) 43第六章結(jié) 44參考文 45謝 46摘要裝載機(jī)是一種用途較廣的鏟運(yùn)、施工機(jī)械。它廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設(shè)。裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代機(jī)械化施工中不可缺少的裝備之一。ADAMS是一款虛擬樣機(jī)技術(shù)軟件，其強(qiáng)大的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)大大簡(jiǎn)化了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程,縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期和成本明,顯提高了產(chǎn)品質(zhì)量。應(yīng)用ADAMS軟件設(shè)計(jì)裝載機(jī)，首先是虛擬樣機(jī)模型的建模，然后是樣機(jī)仿真，在本設(shè)計(jì)中，我們對(duì)工作裝置設(shè)計(jì)計(jì)算和虛擬樣機(jī)建模，使用ADAMS對(duì)其進(jìn)行模擬仿真控制，而其工作裝置用ProE進(jìn)行了建模，可以根據(jù)設(shè)計(jì)者要求來(lái)進(jìn)行調(diào)整，從而方便了設(shè)計(jì)者的不同需求。Loaderisabroaderuseofscraper,constructionwidelyusedinhighway,railway,construction,utilities,portsandofamodernmechanizedequipmentindispensableone.ADAMSasavirtualprototypingsoftware,itspowerfuldynamicdevelopmentcycleandcost,significantlyimprovedproductquality.workdevicesProEastandardmodel,designerscanadjusttodemand,thusfacilitatingthedifferentneedsofthedesigners.Keywords:Loader;Work-Equipment;ADA第一章緒論1.1裝載機(jī)簡(jiǎn)介裝載機(jī)屬于鏟土運(yùn)輸機(jī)械類(lèi)，是一種通過(guò)安裝在前端一個(gè)完整的鏟斗支承結(jié)構(gòu)和連桿，隨機(jī)器向前運(yùn)動(dòng)進(jìn)行裝載或挖掘，以及提升、運(yùn)輸和卸載的自行式履帶或輪胎機(jī)械。它廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設(shè)。裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因此成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一，對(duì)于加快工程建設(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)揮著重要的作用，是現(xiàn)代機(jī)械化施工中不可缺少的裝備之一。近年來(lái)，裝載機(jī)的品種和產(chǎn)量在國(guó)外都得到了迅猛的發(fā)展。此次的設(shè)計(jì)任務(wù)就是裝載機(jī)的重要組成部分——工作裝置。圖1-1輪式裝載機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1—柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；2—液力變矩器；3—變速箱；4—前、ZL_50輪式裝載機(jī)工作裝置建模及仿真；工作裝置選型設(shè)計(jì)；工作裝軟件的建模。設(shè)計(jì)時(shí)利用ADAMS、PRO/E等軟件對(duì)輪式裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，可以快捷、高效、精確地解決許多設(shè)計(jì)上的難題，使設(shè)計(jì)的工作量減少，設(shè)計(jì)工作得到簡(jiǎn)化，設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)水平明顯提高，裝載機(jī)工作裝置綜合性能得到改善。1.3裝載機(jī)發(fā)展概況盡管?chē)?guó)產(chǎn)輪式裝載機(jī)的技術(shù)發(fā)展水平與西方發(fā)達(dá)國(guó)家存在著很大的差距，但也應(yīng)該考慮到歷史和國(guó)情的原因。目前國(guó)產(chǎn)輪式裝載機(jī)亦正在從低水平、低質(zhì)量、低價(jià)位、滿(mǎn)足功能型向高水平、高質(zhì)量、中價(jià)位、經(jīng)濟(jì)實(shí)用型過(guò)渡。從仿制仿造向自主開(kāi)發(fā)過(guò)渡，各主要廠(chǎng)家也不斷進(jìn)行技術(shù)投入，采用不同的技術(shù)路線(xiàn)，在關(guān)鍵部件及系統(tǒng)上技術(shù)創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設(shè)計(jì)雷同，無(wú)自己特色和優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)狀，成為裝載機(jī)行業(yè)的領(lǐng)先者。其發(fā)展體現(xiàn)出以下一些趨勢(shì)。制。競(jìng)爭(zhēng)最為激烈的中型裝載機(jī)更新速度將越來(lái)越快。②各生產(chǎn)廠(chǎng)家根據(jù)實(shí)際情況，重新進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，優(yōu)化各度及剛度，以使銘機(jī)可靠性得到提高。③優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能。如動(dòng)力系統(tǒng)的減振、散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工作裝置的性能指標(biāo)優(yōu)化及各鉸點(diǎn)的防塵、工業(yè)造型設(shè)計(jì)，逐步引進(jìn)最新的傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)技術(shù)，予以國(guó)產(chǎn)化、商業(yè)化，降低能耗，提高性能．效率、節(jié)約能源、降低裝載機(jī)作業(yè)成本。第二章裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)輪式裝載機(jī)設(shè)計(jì)包括總體設(shè)計(jì)、工作裝置設(shè)計(jì)和底盤(pán)設(shè)計(jì)。裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)要完成的工作是根據(jù)它的用途、作業(yè)情況、制造條件及設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求合理地選擇機(jī)型，確定性能參數(shù)、整機(jī)尺寸、各部件的結(jié)構(gòu)形式等，進(jìn)行總體布置，從而實(shí)現(xiàn)整機(jī)的各種性能指標(biāo)。裝載機(jī)是由許多部件組合起來(lái)的一個(gè)有機(jī)整體，其整機(jī)性能不僅取決于每個(gè)部件的品質(zhì)，而且主要取決于各部件之間的相互協(xié)調(diào)，這種相互協(xié)調(diào)是通過(guò)總體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，所以裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)對(duì)它的銘機(jī)性能起決定性作用。而各總成性能的協(xié)調(diào)如何，則又取決于總體參數(shù)及各總成部件的匹配情況及其布置的合理性，如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中缺乏全局觀(guān)點(diǎn)，而對(duì)總體參數(shù)及各總成部件的匹配考慮不周，或者注意不夠，即便所設(shè)計(jì)的各部件結(jié)構(gòu)是先進(jìn)的，性能是良好的，但組合在一起不一定能獲得整機(jī)的良好性能。因此，正確的選擇和確定總體參數(shù)，能使設(shè)計(jì)部分獲得良好的匹配關(guān)系。2.1裝載機(jī)總體參數(shù)的確定真分析。但在對(duì)工作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，我們必須先確定整體結(jié)構(gòu)及整車(chē)的性能參數(shù)，由整車(chē)的要求來(lái)確定工作裝置各構(gòu)件的參數(shù)。整車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)是根據(jù)主要用途，作業(yè)條 2-1)。由于這次設(shè)計(jì)最初技術(shù)參數(shù)是通過(guò)統(tǒng)計(jì)類(lèi)比方法選取的，所以對(duì)與今后參數(shù)的確定則要求結(jié)合類(lèi)比與計(jì)算方法來(lái)確定。1額定斗容量單位m33設(shè)計(jì)ZL502額定載重量t5553最大卸載高度mm4對(duì)應(yīng)卸載距離mmmm6軸距mm8最大掘起力9滿(mǎn)斗舉升時(shí)間s665s445s22213外形尺寸mm×mm×mm（長(zhǎng)×寬×高）2.2裝載機(jī)的插入阻力與掘起阻力的確定裝載機(jī)的工作阻力是多種阻力的合力。由于物料性質(zhì)和工作機(jī)構(gòu)工作方式的不同，工作阻力有不同的計(jì)算方法，一般工作阻力通常分別按插人阻力和掘起阻力進(jìn)行計(jì)算。(1)插入阻力插入阻力就是鏟斗插人料堆時(shí)，料堆對(duì)鏟斗的反作用力（圖2-1）所示。插人阻力由鏟斗前切削刃和兩側(cè)斗壁的切削刃的阻力，鏟斗底和側(cè)壁表圖2-1X1K2—物料種類(lèi)影響系數(shù)；同理取K2=0.1—料堆高度影響系數(shù)；其值取中間值K3=0.8K4—鏟斗形狀系數(shù)，一般在1.1～1.8之間，對(duì)于前刃不帶齒的斗，K4取較大值,C則有L=53cm，B=302.4cm，K=0.75，K=0.8，K=1.0，K=1.5把以上各參數(shù)代入公式（2.1）得X(2)掘起阻力掘起阻力就是指鏟斗插人料堆一定深度后，舉升動(dòng)臂時(shí)物料對(duì)鏟斗的反作用力（圖隨著動(dòng)臂的提升，掘起阻力逐漸減小。鏟斗開(kāi)始提升時(shí)的掘起阻力由公式（2.2）計(jì)算：ZL—鏟斗插入料堆的深度(m)；L=0.53mK—開(kāi)始提升時(shí)物料的剪切應(yīng)力.對(duì)于塊度是0.1-0.3m的已松散的巖石，取tK=35000Pat5Nz第三章裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)3.1.1概述裝載機(jī)工作裝置主要由鏟斗和支持鏟斗進(jìn)行裝載作業(yè)的連桿的系統(tǒng)組成，依靠這套裝置裝載機(jī)可以對(duì)汽車(chē)、火車(chē)進(jìn)行散料裝載作業(yè)，也可以對(duì)散料進(jìn)行短途運(yùn)輸作業(yè)，還可以進(jìn)行平地修路等作業(yè)。把鏟斗更換成專(zhuān)門(mén)的裝置，還可以進(jìn)行其他裝載作業(yè)。裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)和性能直接影響整機(jī)的工作尺寸和性能參數(shù)，因此，工作裝置的合理性直接影響裝載機(jī)的生產(chǎn)效率、工作負(fù)荷、動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)特性、不同工況下的作業(yè)效果、工作循環(huán)的時(shí)間、外形尺寸和發(fā)動(dòng)機(jī)功率等。輪式裝載機(jī)工作裝置有多種形式，根據(jù)桿數(shù)和運(yùn)動(dòng)特征可分為正桿四轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)五桿、正轉(zhuǎn)六桿、反面以常見(jiàn)的反轉(zhuǎn)六桿式工作機(jī)構(gòu)有二種形式如圖（圖3-1圖3-1反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)下面以常見(jiàn)的反轉(zhuǎn)六桿式工作機(jī)構(gòu)（圖3-1）a圖為例，敘述其組成。如圖3-2所示，輪式裝載機(jī)工作裝置由鏟斗、連桿、搖臂、動(dòng)臂、轉(zhuǎn)斗油缸、舉升油缸組成。這個(gè)機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)是兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)。圖3-2裝載機(jī)工作裝置組成輪式裝載機(jī)是一種鏟、裝、運(yùn)、卸一體化的成。①插入工況動(dòng)臂下方，鏟斗放置于地面，斗尖觸地，斗底板與地面呈3o~5o傾角，②鏟裝工況鏟斗插入料堆后，轉(zhuǎn)動(dòng)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(mǎn)物料后舉升動(dòng)臂，將鏟斗舉），④舉升工況保持轉(zhuǎn)斗缸長(zhǎng)度不變，操作舉升缸，將動(dòng)臂升至上限位置，準(zhǔn)備卸載。⑤卸載工況在卸載點(diǎn)，在舉升工況下操作轉(zhuǎn)斗缸翻轉(zhuǎn)鏟斗，向溜井倉(cāng)或運(yùn)輸車(chē)輛中卸載，鏟斗物料卸凈后下放動(dòng)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，裝載機(jī)再由卸載點(diǎn)空載返回裝載點(diǎn)。根據(jù)輪式裝載機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)，其工作裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求。(l)基本要求所設(shè)計(jì)的裝載機(jī)應(yīng)具有較強(qiáng)的作業(yè)能力，鏟斗插人料堆的阻力要小，在料堆中鏟掘的能力大、能耗小。工作機(jī)構(gòu)的各桿件受力狀態(tài)良好，強(qiáng)度壽命合理。結(jié)構(gòu)和工作尺寸適應(yīng)生產(chǎn)條件需要，效率高。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，制造及維修容易，操作使用方便。①由于鏟斗寬度和容積都較大，所以鏟裝阻力大，裝滿(mǎn)系數(shù)小，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須合理選取鏟斗的結(jié)構(gòu)和尺寸，以減小工作阻力，達(dá)到裝滿(mǎn)卸凈、運(yùn)輸平穩(wěn)。②鏟斗由運(yùn)輸工況被舉升到最高卸載位置的過(guò)程中，對(duì)平動(dòng)并無(wú)必要，只要把鏟斗舉升時(shí)的傾角變化限制在一定許可圍之即可。④鏟斗能自動(dòng)放平。鏟斗在最高位置卸載后廠(chǎng)閉鎖轉(zhuǎn)意義。⑤輪式裝載機(jī)的工作機(jī)構(gòu)屬于連桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)中要特的重要部件。鏟斗直接與物料接觸，是裝、運(yùn)、卸的工具，工作時(shí)，它被推壓插人料堆鏟取物料，工作條件惡劣，要承受很大的沖擊力和劇烈的磨損，因此鏟斗的設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)裝載機(jī)的作業(yè)能力有較大影響。所以鏟斗的設(shè)計(jì)就是根據(jù)裝載機(jī)的減少插入阻力，掘起阻力及提高生產(chǎn)率，合理的確定鏟斗的幾何形狀和尺寸。鏟斗通常用低碳，耐磨，高強(qiáng)度鋼板焊接而成。由切削刃、側(cè)壁切削刃、斗底、斗后壁、擋板、角板、耐磨板、護(hù)板或支角組成。斗前緣采用耐磨的高錳鋼等優(yōu)質(zhì)材料，或者是堆焊硬質(zhì)合金。都采用高強(qiáng)度耐磨板料制成，耐，磨板和支角亦都用耐磨材料制成，可以更換，用以增加易換件，磨損較快，必要時(shí)應(yīng)予以更換。所示。圖3-3常見(jiàn)鏟斗結(jié)構(gòu)鏟斗由斗底、側(cè)壁、斗刃及后壁等部分組成，如圖3-4所示。圖3-4輪式裝載機(jī)鏟斗結(jié)構(gòu)4—斗前壁；5—斗側(cè)壁；6—切削刃；良好的平地性能，能適于鏟裝較松散的物料，帶有斗齒的鏟斗在鏟斗插入、料堆時(shí)，減少刀刃與料堆的作用面積，使插入力集中在斗齒上，容易插入縫隙，破壞物料結(jié)構(gòu)，因而帶有齒的。鏟斗按卸載方式一般可分為整體前卸式、側(cè)卸式、推卸式和底卸式等數(shù)種。(1)插入及鏟起阻力小，作業(yè)效率高；(3)由所鏟裝物料的種類(lèi)和重度不同，設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)形式的鏟斗。度B五個(gè)基本參數(shù)確定。此外，度小于兩輪外側(cè)間的寬度，則鏟斗鏟取物料后形成的料堆階梯會(huì)損傷輪胎側(cè)壁，并增加行駛時(shí)輪胎的阻力。所以是保護(hù)輪胎不受損傷，底壁相對(duì)地面應(yīng)有一定傾角，以減少摩擦阻力并保護(hù)底壁。在設(shè)計(jì)鏟斗時(shí)，可參照同類(lèi)型鏟斗，選擇r、h、l、γ參數(shù)；設(shè)計(jì)時(shí)，把鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R（即鏟斗與動(dòng)臂鉸接點(diǎn)至切削刃間的距離）作為基本參數(shù)，鏟斗的其他參數(shù)則作為R的函數(shù)。R是鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑（見(jiàn)圖3-2所 圖3-5鏟斗尺寸參照(1)計(jì)算鏟斗壁寬度B0w由圖3-5可以看出，鏟斗橫截面積若斗容量為額定容量，則回轉(zhuǎn)半徑R為式中Vr—設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給的鏟斗額定容量，m3；ZZKK1圖3-5中各參數(shù)含義如下。Lg—斗底長(zhǎng)度，指鏟斗切削刃至斗底延長(zhǎng)線(xiàn)與后斗壁延線(xiàn)交點(diǎn)的距離，m,L—后壁長(zhǎng)度，是指由后斗壁上緣至后壁延長(zhǎng)線(xiàn)交點(diǎn)的距離，m，ZZKL—擋板高度，m，KKK由式(3-4可)知，當(dāng)V、B已知，只要初選λ、λ、λ、λ,系數(shù)值和Y、Y值，r0gZKr1r可確定新鏟斗的其他參數(shù)值。rr代入公式3.4得鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R：ZZKK點(diǎn)）距斗底壁的高度h=(0.06~0.12)R。所以鏟斗與動(dòng)臂鉸銷(xiāo)距斗底壁的高度：h＝0.104R=0.104×1.218=0.1273m。以檢驗(yàn)其是否滿(mǎn)足給定的斗容要求，若計(jì)算值與要求值不符，則需修改有關(guān)尺寸，直至滿(mǎn)足要求為止。如前所述，鏟斗的斗容量已經(jīng)系列化，其計(jì)算也已標(biāo)準(zhǔn)化，計(jì)算方法如下。鏟斗的平裝容量（見(jiàn)圖3-6）按式(3.5)計(jì)算。對(duì)于有防溢板的鏟斗圖3-6鏟斗容量計(jì)算(2)額定容量額定容量（見(jiàn)圖3-6）按式（3.6）計(jì)算。對(duì)于有防溢板的鏟斗裝載機(jī)鏟斗的設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)是確定鏟斗的截面形狀和尺寸。用人工設(shè)計(jì)鏟斗截面很繁瑣，修改也很麻煩，而用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)鏟斗的截面既簡(jiǎn)單、迅速又準(zhǔn)確。下面介紹鏟斗截面的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。(1)堆積高度c的計(jì)算利用公式(3.6)計(jì)算鏟斗容量時(shí)，式中c的計(jì)算可參照?qǐng)D3-7用下述方法進(jìn)行圖。3-7是額定容量鏟斗的橫截面，其中擋板DN高為ɑ,垂直于CD，且IK=CK/2=b/4。按照通常的設(shè)計(jì)要求,擋板DN應(yīng)垂直于斗側(cè)壁CN,所(2)鏟斗的開(kāi)口長(zhǎng)b的計(jì)算由圖3-7知(3)鏟斗橫截面S的計(jì)算如圖3-8所示，鏟斗平裝容量橫截面面積S由5塊基本幾何圖形組成。式中S—扇形AGF的面積，1S2—直角三角形△GFN的面積，S3—直角三角形△GAC的面積，4S—三角形△CGN的面積，4S5—直角三角形△CND的面積，額定斗容按式(3.6)計(jì)算Vr=2.25+0.496=2.74≈2.7m33.3.1對(duì)動(dòng)臂的設(shè)計(jì)要求(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造；(2)受力合理，強(qiáng)度，剛度足夠。與鏟斗連接點(diǎn)也稱(chēng)下鉸點(diǎn)，其下限位置應(yīng)保證鏟斗正常工作位置和下挖掘位置還有鏟斗在運(yùn)輸位置時(shí)，仍與輪胎保持有定問(wèn)隙為準(zhǔn)，而且下鉸點(diǎn)與地而應(yīng)有200～300㎜的離地間隙。其上限位置應(yīng)保證鏟斗有最大卸載高度、卸載角度及最小卸載距離。其具體位置可用作圖方法來(lái)確定，根據(jù)鏟斗形狀、幾何尺寸及鏟斗與地面應(yīng)保持的角度α可以確定下鉸點(diǎn)EQ\*jc3\*hps36\o\al(\s\up0(的),1)再根據(jù)最大卸載高度H、最小卸載l及卸載角度β要求，可以確定下鉸點(diǎn)上限位置。smaxsmin圖3-9確定動(dòng)臂鉸點(diǎn)位置及長(zhǎng)度計(jì)算圖動(dòng)臂與機(jī)架的連結(jié)點(diǎn)A(上鉸點(diǎn))應(yīng)在B1B連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn)上。當(dāng)其他要求不變時(shí)，A點(diǎn)的前后位置將影響動(dòng)臂的長(zhǎng)度l、動(dòng)臂的回轉(zhuǎn)角ψ、動(dòng)臂伸出最大距離以及鏟斗在升起D時(shí)擺動(dòng)的角度。A點(diǎn)與前輪中心的距離為l，l增大則動(dòng)臂增長(zhǎng)而動(dòng)臂回轉(zhuǎn)角ψ將會(huì)減小，AAAA在230~300mm的圍，故合理。(2)下鉸點(diǎn)B的上限位置：hB1=Rsin(α’+β)+Hsmax=1.218×sin(6+45°)+3.18=4.1265m3.3.3動(dòng)臂長(zhǎng)度l的D確定動(dòng)臂鉸點(diǎn)位置確定之后，按定比例作圖即可直接求得。除此之外，也可以按圖3-9利用幾何關(guān)系可求出動(dòng)臂的長(zhǎng)度：式中l(wèi)—鏟斗最小卸載高度，單位m；l—?jiǎng)颖叟c車(chē)架連接鉸點(diǎn)到裝載機(jī)前面外廓部分（輪胎）的水平距離，單位m；BH—最大卸載高度，單位m；H—?jiǎng)颖叟c車(chē)架連接鉸點(diǎn)高度，單位m；ADH=2172.8mml=1628.8mmAB把參數(shù)代入公式（3.9）則求得：l=2895mm=2.895mDABD(3)驗(yàn)算最小距離sminDB可近似的看作1274mm,l的長(zhǎng)度滿(mǎn)足總體尺寸的要求。D和曲線(xiàn)形兩種。如圖3-10所示。 選著曲線(xiàn)形動(dòng)臂。圖3-10動(dòng)臂形式圖3-11動(dòng)臂斷面形狀動(dòng)臂機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，但抵抗受扭的剛性較差；大中型裝載機(jī)多采用雙板形或箱形斷面結(jié)構(gòu)的動(dòng)臂，可以改善單板動(dòng)臂受扭剛度不好的影響。為了減少動(dòng)臂的重量，動(dòng)臂的斷面尺寸可按等強(qiáng)度設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)采用的是曲線(xiàn)形單板動(dòng)臂，這樣不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易制造，而且經(jīng)濟(jì)性好。3.4連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)綜合國(guó)、外輪式裝載機(jī)的工作裝置的形式，主要有7種類(lèi)型的連桿機(jī)構(gòu)。按工作機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)不同，可分為三桿、四桿、五桿、六桿和八桿連桿機(jī)構(gòu)。按輸入桿和輸出桿的轉(zhuǎn)向是否相同又分為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)。7種連桿機(jī)構(gòu)如圖3-12所示。大；各構(gòu)件尺寸配置合理時(shí)，鏟斗具有較好的舉升平動(dòng)性能；連桿系統(tǒng)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；由于傳動(dòng)比大，還可適當(dāng)減小數(shù)減小，影響掘起力發(fā)揮。正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平。接，該工作機(jī)構(gòu)由兩個(gè)平行四桿機(jī)構(gòu)組成，它可使鏟斗具有構(gòu)簡(jiǎn)單，司機(jī)視野較好。這種機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗時(shí)油缸小腔油缸前置，使工作機(jī)構(gòu)前懸增大，影響整機(jī)穩(wěn)定性和行駛的平穩(wěn)性；也不能實(shí)現(xiàn)鏟斗的自動(dòng)放平。較大、傳動(dòng)比較大、活塞行程較短；有可能將動(dòng)臂、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂和連桿設(shè)計(jì)在同一平面，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，改善了動(dòng)臂和鉸銷(xiāo)的受力狀態(tài)。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗油缸與車(chē)架的鉸接點(diǎn)位置較高，影響司機(jī)視野；轉(zhuǎn)斗時(shí)油缸小腔進(jìn)油，掘起力相對(duì)較小。為了增大掘起力，需提高液壓系統(tǒng)壓力或加大轉(zhuǎn)斗油缸直徑，這樣質(zhì)量會(huì)增大。進(jìn)油時(shí)轉(zhuǎn)斗，并且連桿系統(tǒng)的倍力系數(shù)能設(shè)計(jì)成較大值，所以可獲得較大的掘起力；b.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)鏟斗的自動(dòng)放平；圖3-12輪式裝載機(jī)工作裝置機(jī)構(gòu)類(lèi)型c．結(jié)構(gòu)十分緊湊，前懸小，司機(jī)視野好。缺點(diǎn)是搖臂的狹窄空間，容易發(fā)生構(gòu)件相互干涉。實(shí)現(xiàn)鏟斗舉升平動(dòng)，此機(jī)構(gòu)前懸較小。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗的油缸小腔進(jìn)油，油缸輸出力較小，又因連桿系統(tǒng)倍力系數(shù)難以設(shè)計(jì)出較大值，所以轉(zhuǎn)斗油缸活塞行程大，油缸尺寸??；此外，在卸載時(shí)活塞桿易與斗底相碰，所以卸載角減小。為避免碰撞，需把斗底制造成凹形，因而既減小了斗容，又增加了制造困難，而且鏟斗也不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)放平。點(diǎn)，在活塞桿與鏟斗之間增加一根短連桿，從而使正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)變成為正轉(zhuǎn)瓦桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)仍如正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)。動(dòng)臂可伸縮式三桿機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖3-12(g)。它的最大特點(diǎn)是動(dòng)臂可借助油缸1進(jìn)行伸縮。這種機(jī)構(gòu)的鏟斗插人工況是靠動(dòng)臂伸出實(shí)現(xiàn)的，它解決了靠機(jī)器行走插人易使輪胎嚴(yán)重磨損問(wèn)題；卸載時(shí)可伸出動(dòng)臂，以獲得較大的卸載高度和卸載距離；而運(yùn)輸工況時(shí)可縮又不能實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平，結(jié)構(gòu)亦比較復(fù)雜。所以它在露天裝載機(jī)和地下鏟運(yùn)機(jī)上都得到廣泛的應(yīng)用。因此,本次設(shè)計(jì)工作裝置采用反轉(zhuǎn)六桿連桿機(jī)構(gòu)。3.4.2連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求不管用什么方法確定各鉸接點(diǎn)的坐標(biāo)值，但最終都必須滿(mǎn)足對(duì)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的各種要求。在運(yùn)動(dòng)學(xué)方面，必須滿(mǎn)足鏟斗舉升平動(dòng)、自動(dòng)放平、最大卸載高度、最小卸載跟要求前提下，使轉(zhuǎn)斗油缸和舉升油缸的所需輸出力及功率盡量減小。工作裝置連桿機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)的設(shè)計(jì)主要有兩種方法，即圖解法和解析法。所以在設(shè)計(jì)時(shí)要滿(mǎn)足一下幾點(diǎn)：的變化盡量?。ㄒ话悴怀^(guò)15°);(2)在動(dòng)臂提升高度圍的任意位置,鏟斗的卸載角不小于45°,以保證鏟斗能卸凈物料；(3)作業(yè)時(shí)與其他的構(gòu)件無(wú)運(yùn)動(dòng)干涉；(4)使駕駛員工作方便，安全及視野寬闊。(5)最小傳動(dòng)角不小于10o,以便提高傳動(dòng)效率和減少鉸銷(xiāo)的擠壓應(yīng)力。圖解法比較直觀(guān)，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、輪胎尺寸和鏟斗幾何尺寸等整機(jī)主要參數(shù)后現(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1)確定坐標(biāo)系如圖3-13所示，先在坐標(biāo)紙上選取直角坐標(biāo)系xOy，并選定長(zhǎng)度比μ。圖3-13動(dòng)臂上三鉸接點(diǎn)設(shè)計(jì)2)畫(huà)鏟斗圖把已設(shè)計(jì)好的鏟斗橫截面外廓圖按比例畫(huà)在xOy坐標(biāo)里，斗尖對(duì)準(zhǔn)坐標(biāo)原點(diǎn)O，斗前壁與x軸呈3°~5°前傾角。此為鏟斗插人料堆時(shí)位置，即工況Ⅰ。3)確定動(dòng)臂與鏟斗的鉸接點(diǎn)G由于G點(diǎn)的x坐標(biāo)值越小，轉(zhuǎn)斗掘起力就越大，所以G點(diǎn)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G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，但這樣縮小G點(diǎn)與連桿鏟斗鉸接點(diǎn)F的距離，使掘起力下降。G點(diǎn)y軸坐標(biāo)值y=250～350mm和x軸坐標(biāo)值x在坐標(biāo)圖上人為地把G點(diǎn)初步確定下來(lái)。4)確定動(dòng)臂與機(jī)架的鉸接點(diǎn)A①以G點(diǎn)為圓心，使鏟斗順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，至鏟斗斗口OO’與x軸近似平行為止，即工況Ⅱ。②把已選定的輪胎外廓畫(huà)在坐標(biāo)圖上。作圖時(shí)，應(yīng)使輪間隙盡量小些，目的使機(jī)構(gòu)緊湊、前懸小，但一般不小于50mm；輪胎中心Z的y坐標(biāo)值應(yīng)等于輪胎的工作半徑RK。③根據(jù)給定的最大卸載高度h、最小卸載距離l和卸載角，畫(huà)出鏟斗在最高位置卸載時(shí)的位置圖，即工況Ⅳ,并令此時(shí)斗尖為O，G點(diǎn)位置為G’，如圖3-14所示。4④以G’點(diǎn)為圓心，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鏟斗，使鏟斗口與x軸平行，即得到鏟斗最高舉升位置圖（即工況Ⅲ)。⑤連接GG’并作其垂直平分線(xiàn)。因?yàn)镚和G’點(diǎn)同在以A點(diǎn)為圓心，動(dòng)臂l長(zhǎng)為半D徑的圓弧上，所以A點(diǎn)必在GG’的垂直平分線(xiàn)上?？傻肁點(diǎn)坐標(biāo)。5)確定動(dòng)臂與搖臂的鉸接點(diǎn)BB點(diǎn)的位置是一個(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3-14所示，根據(jù)分析和經(jīng)驗(yàn)，一般取B點(diǎn)在AG連線(xiàn)的上方，過(guò)A點(diǎn)的水平線(xiàn)下方，并在AG的垂直平分線(xiàn)左側(cè)盡量靠近工況Ⅱ時(shí)的鏟斗處。相對(duì)前輪胎，B點(diǎn)在其外廓的左上部。(2)連桿與鏟斗和搖臂的兩個(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點(diǎn)和E點(diǎn)實(shí)際上是為了最終確定與鏟斗相連的四桿機(jī)構(gòu)GFEB即(GF2E2B的)尺寸，如圖3-14所示。圖3-14連桿、搖臂、轉(zhuǎn)斗油缸尺寸設(shè)計(jì)確定F、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)的要求，如鏟斗在鏟裝物料時(shí)應(yīng)能輸出較大的掘起力，同時(shí)，還要防止前述各種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)被破壞的現(xiàn)象。為此，建議按下述方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖3-14所示，若令GF=a、FE=b、BE=c、BG=d，并將式(3.10)不等號(hào)兩邊同除K=b／d﹢c／d﹢a／d<1(3.11)初步設(shè)計(jì)時(shí)，上式各值可按式(3-9)選取。因?yàn)閐值已由BG確定，所以由式(3.11)和式(3.12即)可求得a、b、c三值。因?yàn)閐=1314.7mm則有：a=394.4mm～657.35mm，c=525.88mm～1051.76mm2)確定E和F點(diǎn)位置這兩點(diǎn)位置的確定要綜合考慮如下四點(diǎn)要求：①E點(diǎn)不可與前橋相碰，并有足夠的最小離地高度；②工況I（插人工況）時(shí)，使EF桿盡量與GF桿垂直，這樣可獲得較大的傳動(dòng)角和倍③工況Ⅱ(鏟裝工況時(shí))，EF桿與GF桿的夾角必須小于170°,即傳動(dòng)角大于10°,以免機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生自鎖；所以?。篴=420mm，c=800mm有a、c、d長(zhǎng)度可得b的取值圍取b=920mm。(3)轉(zhuǎn)斗油缸與搖臂和機(jī)架的鉸接點(diǎn)C和D的確定DA）的尺寸。C點(diǎn)和D點(diǎn)的布置汽接影響到鏟斗舉升平動(dòng)和自動(dòng)放平性能，對(duì)掘起力和動(dòng)臂舉升阻力的影響都較大。1)確定C點(diǎn)從力傳遞效果出發(fā)，顯然使搖臂BC段長(zhǎng)一些有利，那樣可以增大轉(zhuǎn)斗油缸作用力臂，使掘起力相應(yīng)增加．但加長(zhǎng)BC段，必將減小鏟斗和搖臂的轉(zhuǎn)角比，造成鏟斗轉(zhuǎn)角難以滿(mǎn)BC≈(0.7～1.0)BEC點(diǎn)一般取在B點(diǎn)左上方，BC與BE夾角（即搖桿折角）可取∠CBE=130°~180°,并注意使工況Ⅰ時(shí)搖臂BC與轉(zhuǎn)斗油缸CD趨近垂直；C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)不得與鏟斗干擾，其高度不能影響司機(jī)視野。2）確定D點(diǎn)Ⅳ下降到工況Ⅰ時(shí)能自動(dòng)放平這兩大要求來(lái)確定的。則鏟斗分別在工況Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ時(shí)的C點(diǎn)的位置C1、C2、C3、C4也就惟一地被確定下來(lái)。因?yàn)殓P斗由工況Ⅱ舉升到工況Ⅲ或由工況Ⅳ下放到工況Ⅰ的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)斗油缸的長(zhǎng)度均分別保持不變，所以D點(diǎn)必為C2點(diǎn)和C3點(diǎn)連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn)與C1和C4點(diǎn)連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn)的交點(diǎn)。研究證明，D點(diǎn)設(shè)計(jì)在A點(diǎn)的左下方較好，這樣不但平動(dòng)性能好，而且動(dòng)臂舉升時(shí)，可減小舉升外阻力矩，有利于舉升油缸的設(shè)計(jì)。所以由計(jì)算法和圖解法可以確定連桿個(gè)鉸點(diǎn)位置和長(zhǎng)度如圖3-14即可知：連桿FE的長(zhǎng)度FE=b=920mm；搖臂的長(zhǎng)搖臂長(zhǎng)度BE=c=800mm；搖臂的短搖臂長(zhǎng)度BC=e=570mm；GF與鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R的夾角為100°;搖臂的夾角∠CBE=145°。第四章工作裝置受力分析及強(qiáng)度計(jì)算4.1確定計(jì)算位置及典型工況進(jìn)行工作裝置的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，首先要分析裝載機(jī)的工作情況，裝載機(jī)的作業(yè)環(huán)境是都變的，其作業(yè)工況也是多種多樣的，因此必須選定經(jīng)常使用的受力最不利的作業(yè)位置和工作裝置受力最大的典型工況來(lái)進(jìn)行工作裝置的強(qiáng)度計(jì)算，這樣技能滿(mǎn)足使用條件，又不浪費(fèi)材料，比較經(jīng)濟(jì)。裝載機(jī)有時(shí)工作在水平地面上，也有時(shí)工作在洼地或斜坡上，但分析裝載機(jī)鏟掘、運(yùn)輸、提升及卸載等作時(shí)，工作裝置受力最大。因此，選擇裝載機(jī)在水平地面上作業(yè)時(shí)動(dòng)臂處3°~5°傾角，裝載機(jī)將以3-4Km/h的速度接近料堆，并進(jìn)行鏟掘作業(yè)，以此作為計(jì)算位置。4.1.2典型工況選取和外載荷的計(jì)算由于鏟裝物料的種類(lèi)和作業(yè)條件不同載，裝載機(jī)實(shí)際作業(yè)時(shí)不可能使鏟斗切削刃均勻用一個(gè)作用在斗刃中部的集中載荷來(lái)代替；二是偏心載荷，由于鏟斗偏鏟或物料的不均勻通常將其簡(jiǎn)化后的集中載荷加在鏟斗側(cè)邊的第一個(gè)斗齒上。裝載機(jī)在鏟掘作業(yè)過(guò)程中，通常有以下三種受力工況。①鏟斗水平插人料堆，工作裝置油缸閉鎖，此時(shí)可的作用。②鏟斗水平插人料堆，翻轉(zhuǎn)鏟斗（操縱轉(zhuǎn)斗缸）或舉取物料時(shí)，認(rèn)為鏟斗斗齒只受垂直掘起阻力的作用。③鏟斗邊插入邊收斗或邊插入邊舉臂進(jìn)行鏟掘時(shí)，認(rèn)垂直掘起阻力的同時(shí)作用。如果將對(duì)稱(chēng)載荷和偏載情況分別與上述三種典型受力工況相組合型的受力作用工況，就可得到鏟斗六種典工況。如圖4-2所示：況(a)水平偏載工況(b)垂直偏載工況(c)水平垂直偏載同時(shí)作用工況圖4-2工作裝置外載荷工況在確定了裝載機(jī)典型作業(yè)工況和鏟斗所受外載荷后，便可進(jìn)行工作裝置的受力分析，4.2.1對(duì)稱(chēng)載荷工況對(duì)稱(chēng)載荷工況可簡(jiǎn)化成平面靜定系統(tǒng)計(jì)算，但需要作如下假定。①忽略鏟斗和支承橫梁對(duì)工作裝置各構(gòu)件受力和變力相等，各為相應(yīng)工況外載荷的一半，可單獨(dú)取一側(cè)桿件系②每一側(cè)連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件軸線(xiàn)均假設(shè)在同一平面，所曲中心，忽略各桿件因不在同一平面所引起的扭矩，計(jì)算時(shí)可以用構(gòu)件的中軸線(xiàn)來(lái)代替實(shí)際構(gòu)件。根據(jù)以上假設(shè)，就可將工作裝置這樣一個(gè)空間超靜定結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化為一般平面問(wèn)題進(jìn)行受力分析。根據(jù)構(gòu)件中的連接順序，依次求出各構(gòu)件的受力。這樣，根據(jù)平面靜力學(xué)公式可列出工作裝置各構(gòu)件的靜力學(xué)計(jì)算平衡方程式。(1)水平力Px的確定a)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩MT參考同類(lèi)樣機(jī)，?。喊l(fā)動(dòng)機(jī)功率N=160Kw，轉(zhuǎn)速n=2200r/min。則由T得MT=694.5N·mb)驅(qū)動(dòng)輪動(dòng)力半徑rdd式中r—輪胎的自由半徑，由輪胎規(guī)格23.5-25可知，輪胎寬則rd=0.753mM——機(jī)械傳動(dòng)部分總傳動(dòng)比（自變矩器輸出軸至驅(qū)動(dòng)輪）M=0.377neh×rd/vT=0.377×2200×0.753/11.5=49；M——機(jī)械傳動(dòng)系和履帶驅(qū)動(dòng)段效率，取ηM=0.8.則Mk=4×694.5×49×0.8=108897.6N·m對(duì)于輪式機(jī)械，PK=Mk/rd則有P=108897.6/0.753=144618.3NK所以，水平力Px=P=P-P則Px=141.12KN(2)垂直力PZ參考臨工工ZL50同類(lèi)樣機(jī)，(3)單側(cè)動(dòng)臂受力Pa，Pb由于對(duì)稱(chēng)工況，在假設(shè)條件下，兩動(dòng)臂受力大小相同，所以可取工裝的一側(cè)進(jìn)行受力則Pa=Px/2=70.56KNPb=P/2=30KN圖4-3工作裝置受力分析4、取搖臂為分離體，根據(jù)平衡原理，搖臂的受力為：34有前面敘述的可以得到：678mm把上值代入以上公式可以得：PF=115KNxG=184.55KNyG=14.8KNPE=115KNPC=146.2KNxD=260KNyD=PH=269.5KNxA=234.2KNyA=-184.7KN4.2.2偏載工況把偏載工況轉(zhuǎn)化為作用在鏟斗中點(diǎn)的集中力和，個(gè)附加力偶。由于裝載機(jī)無(wú)論是轉(zhuǎn)斗因而可假定附加力偶僅作用在鏟斗、動(dòng)臂和橫梁上，其他桿件不受此力偶的影響。集中力所引起的各桿件受力計(jì)算如同對(duì)稱(chēng)工況一樣，可以視為一平面力系。附加力偶則在動(dòng)臂上把作用在斗邊齒上的外力（垂直力N和水平力P）轉(zhuǎn)化為作用在鏟斗中心的水平集中圖4-4偏載工況受力分析Mx=MKx+MGx式中MKx,MKy—由Mx,M所y引起的對(duì)動(dòng)臂的彎矩，xMKx,MKy—分別表示由Mx,M所y引起的對(duì)動(dòng)臂的側(cè)彎矩，合成扭矩MK=MKx+MKy(4.10)合成側(cè)彎矩M=M+M(4.11)在求得工作裝置各主要構(gòu)件受力的基礎(chǔ)上，計(jì)算各構(gòu)件的力，并進(jìn)行危險(xiǎn)斷面的強(qiáng)度校核。材料的屈服極限，國(guó)裝載機(jī)工作裝置的動(dòng)臂常用16Mn鋼，σS=330～360MPa；搖臂的材料常用40Cr,σS=800MPa是支承在車(chē)架A點(diǎn)和動(dòng)臂油缸上鉸接點(diǎn)H的雙支點(diǎn)懸臂變截面曲梁。為簡(jiǎn)化計(jì)算，將動(dòng)臂主軸線(xiàn)分成GI、IJ、JH、HA等折線(xiàn)段，見(jiàn)圖4-5，求出每段的力Q、N、M值。如，GI段和IJ段：軸向力剪力彎矩Mi=(xGsinai-yGcosai)lil—?jiǎng)颖鄹髡劬€(xiàn)段長(zhǎng)度。i根據(jù)所求出的各段力即可描繪出力圖圖。4-6為以對(duì)稱(chēng)水平載荷為例作出的圖4-6對(duì)稱(chēng)載荷引起的動(dòng)臂力圖式中MH—計(jì)算斷面m-m’處對(duì)z軸的彎矩；NHA—計(jì)算斷面m-m’處的軸向力；iW—計(jì)算斷面m-m’處對(duì)z軸的抗彎斷面系數(shù)，iH—斷面m-m’處的高度。通過(guò)公式計(jì)算得動(dòng)臂的強(qiáng)度符合要求。裝載機(jī)工作裝置上采用密封式鉸銷(xiāo)，它是在鉸銷(xiāo)軸套的端部加一個(gè)密封圈，密封圈可以防止?jié)櫥瑒┬孤┘皦m土進(jìn)入，因此可以延長(zhǎng)軸銷(xiāo)和軸套的使用壽命及減少潤(rùn)滑次數(shù)，使日常維修方便。a搖臂銷(xiāo)強(qiáng)度校核P1=PC/2=262/2KN取L2=32.5mm此處P1是把作用在銷(xiāo)上的力看做集中應(yīng)力求解的，實(shí)際上銷(xiāo)的受力要分散的多。由P1=PH/2=134.75KNL2=1/2L1+a+H/2=25/2+2.5+W=P1L2/W=295.8MPa顯然，銷(xiāo)及軸套均滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。第五章工作裝置的建模及仿真分析輪式裝載機(jī)是一種用途較廣的施工機(jī)械，其帶有液壓缸的空間多桿機(jī)構(gòu)。工作裝置設(shè)計(jì)水平的高低直接影響裝載機(jī)作業(yè)性能的好壞，軟件的應(yīng)用，輪式裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比較，有了很大的改變。利用CAD、CAE技術(shù)可以快捷、高效、精確地解決許多技術(shù)上的難題，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在本章中，我們先利用Pro/E和ADAMS建立工作裝置的模型，然后再在ADAMS中對(duì)工作裝置的模型進(jìn)行仿真分析。初步是在Pro/E中建立鏟斗的模型，然后將鏟斗的模型導(dǎo)入ADAMS中。然后在ADAMS中將模型建好，并對(duì)整個(gè)工作裝置模型進(jìn)行仿真分析。5.1.1在Pro/E中建立鏟斗在Pro/E中分別建立鏟斗的模型如（圖5-1）首先，啟動(dòng)Pro/E程序；選著新建按鈕后選零件、實(shí)體缺省模式；取參考面，畫(huà)出鏟斗的橫截面的平面圖，再進(jìn)行拉伸距離；然后選取抽殼按鈕，選著參照面，再選取抽殼的厚度打?qū)催M(jìn)行抽殼；其他的用拉伸進(jìn)行作圖；最后，用拉伸把鏟斗得斗齒畫(huà)好，選著陣列按鈕選著斗齒進(jìn)行陣列后得到的圖如圖5-1圖1.點(diǎn)擊adams/view圖標(biāo)，啟動(dòng)adams/view.2.在歡迎對(duì)話(huà)框中選擇creatanewmodel項(xiàng)，重力設(shè)置EarthNormal.參數(shù)；單位設(shè)置選擇MMKS系統(tǒng)。3.選擇OK。檢查默認(rèn)單位，在setting菜單選擇units命令，顯示單位設(shè)置對(duì)話(huà)框，當(dāng)前的設(shè)置在setting菜單，選workinggrid命令，顯示設(shè)置工作sizeX=3500mm,sizeY=4000mm,spcingX=50mm選擇setting菜單，選擇Gravity命令，顯示設(shè)置重力加速度對(duì)話(huà)框；當(dāng)?shù)牡闹亓υO(shè)置應(yīng)該為X=0，Y=-9.8065，Z=0。Gravity=on選擇OK按鈕。在Pro/E中把鏟斗的模型建好后，再把建好的鏟斗模型保存為副本類(lèi)型為*.slp或*.x_t格式。在ADAMS中，選著Adams/View菜單欄的File中的Import，再輸入如圖5-3，然圖后，選擇OK。根據(jù)所設(shè)計(jì)的動(dòng)臂，畫(huà)出動(dòng)臂的截面形狀，在其邊緣標(biāo)出一系列關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)，如表5-1；參數(shù)：Add參數(shù)：AddtoGround,Don’義各點(diǎn)。b.在幾何建模工具箱中選擇創(chuàng)建板工具。在參數(shù)設(shè)置欄，設(shè)置如圖5-4；其中，厚度根據(jù)自己動(dòng)臂的寬度設(shè)定，半徑根據(jù)動(dòng)臂前后兩鉸點(diǎn)外緣半徑設(shè)定。再把創(chuàng)建好的進(jìn)行copy，在工具箱中選擇進(jìn)行移動(dòng)，在參數(shù)設(shè)置欄，設(shè)置如圖5-5。在參數(shù)設(shè)置欄，設(shè)置如圖5-6；其中，厚度根據(jù)自己動(dòng)臂中間梁的寬度設(shè)定，半徑根據(jù)動(dòng)臂的形狀設(shè)定。在Adams中從而可以得到動(dòng)臂如圖5-7圖5-7動(dòng)臂根據(jù)所設(shè)計(jì)的連桿和連桿的關(guān)鍵點(diǎn)，在幾何建模工具箱中選擇創(chuàng)建板工具。須參數(shù)設(shè)置如圖5-8，依次選擇F點(diǎn)E點(diǎn)。將連桿重命名liangan。命名yaobi。數(shù)設(shè)置如圖5-9和圖5-10，選擇C點(diǎn)D點(diǎn)。就可以創(chuàng)建轉(zhuǎn)斗油缸。而創(chuàng)建舉升油缸的方法跟創(chuàng)建轉(zhuǎn)斗油缸的方法類(lèi)似。根據(jù)以上關(guān)鍵點(diǎn)建立的實(shí)體模型如（圖5-11）所示圖5-11工作裝置圖模型建立完畢，接下來(lái)在模型中添加約束。②在設(shè)置欄將可選項(xiàng)設(shè)定為2Bod-1Loc,NormaltoGrind。③雙擊RevoluteJoint設(shè)為重復(fù)模式。④創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)副，注意選擇好設(shè)計(jì)點(diǎn)：和yaobi、B處yaobi和dongbi、C處yaobi和yaobihuosai、D處yaobiyougang和ground等。如圖5-13所示圖5-13利用建立鉸接副2、創(chuàng)建轉(zhuǎn)斗油缸和轉(zhuǎn)斗活塞的圓柱副并在圓柱副上添加運(yùn)動(dòng)副。選擇zhuandouhuosai、zhuandouyougang和zhuandouyougang的Marker.cm再選擇PT-F。3、創(chuàng)建舉升油缸和舉升活塞的圓柱副并在圓柱副上添加運(yùn)動(dòng)副。和M點(diǎn)，使箭頭指向H點(diǎn)。如圖5-14所示圖5-14利用建立圓柱副(1)由整車(chē)的性能參數(shù)設(shè)定典型工作過(guò)程仿真時(shí)間1、鏟裝翻斗———3秒2、動(dòng)臂舉升———5秒3、卸料翻斗———2秒4、動(dòng)臂下降———5秒從而驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂和鏟斗。簡(jiǎn)要介紹下step的形式及其各個(gè)參數(shù)的物理含義：參數(shù)說(shuō)明：另一種就是增量式：3)、轉(zhuǎn)斗油缸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：(3)在斗齒尖上創(chuàng)建一個(gè)點(diǎn)，并在載荷工具箱中選擇在該點(diǎn)處施加水平方向的在斗的重心上設(shè)置物料重力FORCE1。修改力的大小方法同上。此時(shí)函數(shù)為(4)利用ADAMS的后處理模塊可以直接測(cè)量如（圖5-15）和（圖5-16）所示：圖5-16重力圖5.2初步仿真分析該模型的性能參數(shù)點(diǎn).2)、利用主菜單build下的measure里的function產(chǎn)生一個(gè)新的測(cè)量。其位置如圖5-17單擊后彈出對(duì)話(huà)框如圖5-18圖5-18①、在函數(shù)編輯區(qū)輸入atan(dy(a1,a2)/dx(a1,a2))，此角為斗底與水平的夾角。②、將units設(shè)為angle。③、OK。操作完成后，產(chǎn)生一個(gè)空白測(cè)量窗口。①、在主工具箱，選擇仿真工具取endtime=15s，steps=500。圖5-19鏟斗后傾角圖5-20圖5-20單擊TransferToFullPlot后，在彈出的界面中選會(huì)出現(xiàn)如圖5-21，圖5-21通過(guò)曲線(xiàn)的最高點(diǎn)可以分析出裝載機(jī)的鏟斗卸載角為45°。①通過(guò)圖5-21中第3秒至第8秒的角度差可以分析出鏟斗的后傾角變化，其值為：②通過(guò)圖5-21的最大值可以分析出鏟斗在翻斗時(shí)的卸載角，其值為45°。第六章結(jié)論在畢業(yè)設(shè)計(jì)就要接近尾聲了。回顧本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，我感慨頗多，收益匪淺。在設(shè)計(jì)中，我們嘗試應(yīng)用CAD、CAE等軟件，在計(jì)算機(jī)環(huán)境下了進(jìn)行裝載機(jī)工作裝置部件建模、受力分析等。主要容概括如下：分析以及動(dòng)力學(xué)分析，可以使受力分析問(wèn)題簡(jiǎn)化，大大減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。模型尺寸。如果我們能把計(jì)算機(jī)技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，投放市場(chǎng)中去，就能大大地縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，降低了設(shè)計(jì)成本，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高了產(chǎn)品在日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。只是對(duì)工作裝置的一個(gè)典型工況（水平與垂直受力）進(jìn)行了受力分析，并且也只是對(duì)其中一側(cè)的油缸施加了運(yùn)動(dòng)，因此，得到的結(jié)果并不是非常準(zhǔn)確。進(jìn)行綜合的應(yīng)用，并在設(shè)計(jì)當(dāng)中不斷的再學(xué)習(xí)和充實(shí)白己。參考文獻(xiàn)[1]侯占敏，王智明，春秋等編著.輪式裝載機(jī).北京：化學(xué)工業(yè)，2005[2]同濟(jì)大學(xué)主編.鏟土運(yùn)輸機(jī)械第(二版).北京：中國(guó)建筑工業(yè)，1987[3]侯晉生主編.鏟土運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)，1982[4]盧和銘，良臣主編.現(xiàn)代鏟土運(yùn)輸機(jī)械.北京：人民交通，2003[5]周建釗主編.底盤(pán)結(jié)構(gòu)與原理.北京：國(guó)防工業(yè)，2006[7]仁善，閆彩霞，彭衛(wèi)平等編著.Pro/EingineerWildfire2.0中文版機(jī)械設(shè)計(jì)高級(jí)應(yīng)用實(shí)例.北京：機(jī)械工業(yè)，2005.[9]唐清善主編.Pro/ENGINEERWildfire2.0技能百練.北京：電子工業(yè)，2006.[10]建榮編著.ADAMS-虛擬樣機(jī)技術(shù)入門(mén)與提高.北京：機(jī)械工業(yè)，2001.[12](美)MSC.Software著.軍，陶永忠譯.MSC