zl100反转六杆装载机工作机构.docx

目录目录 1摘要 2前 言 31. 装载机工作装置设计概述 41. 1装载机工作装置设计概述 41. 2轮式装载机工作装置设计要求 42. 设计任务 63. 工作机构和工作原理 73.2工作原理 73.3工作过程分析 74. 设计计算说明书 94.1铲斗的结构设计和尺寸设计 94.2工作装置连杆系统的设计和尺寸设计 154.3工作装置的强度计算 204.4工作油缸的选择 26设计总结 29参考文献 30摘要装载机是工程机械的主要机种之一，广泛用于建筑、矿山、水电、 桥梁、铁路、公路、港口、码头等国民经济各部门本文中参阅了大 量的土方机械的设计参考书，其中大多数是有关装载机方面的，有的 是工作装置单一构件的设计，有的则是整个工作装置的设计，并且有 许多有关工作装置优化设计方面，各参考所涉及到的装载机虽然型号 不同，研究的方法也有差异，但综合起来基本上也概述了现行的设计 方法国外装载机发展迅速，而我国装载机在设计上存在很多问题, 其中主要集中在可靠性、结构设计强度等方面而工作装置对于装载 机来说又是重中之重，所以工作装置的设计好坏直接影响到装载机的 使用寿命以及工作效率等虽然现在市场上的装载机已经日趋成熟， 但对其进行改进设计仍有非常重要的意义，尤其是装载机的工作装 置。

装载机工作装置的转斗六连杆机构是由与液压缸，铲斗相关联的 两个四连杆机构组合而成轮式装载机在作业时，靠改变液压缸的长 度来使铲斗获得所要求的收斗角和卸料角机构中各杆件长度及其结 构参数确定后，需要对该机构作某些特定计算，以判断机构设计的正 确性在工作循环中速度与加速度变化合理;油缸活塞行程为最佳值; 工作装置运动平稳、无干涉、无死点、无自锁；动臂从最底位置到最 大卸载高度的举升过程中，保证铲斗中物料不洒落；在卸载后，动臂 下放至铲掘位置铲斗能自动放平关键词 工程机械，装载机，工作装置、/- 、冃0 B装载机是以轮胎式或履带式拖拉机为基础车，安装上铲斗作为工 作装置的一种土方工程机械它是一种作业效率高、操作轻便、用途 广泛的施工机械，它不仅用来对松散的堆积物料进行装、运、卸等作 业，还可以铲装爆破后的矿石以及对硬土进行轻度挖掘，并能用来进 行清理、刮平场地及牵引等作业装载机的铲掘和装卸物料是通过工 作装置的运动而得以实现的，装载机工作装置由铲斗、动臂、连杆、 摇臂和转斗油缸、动臂油缸等组成整个工作装置餃接在车架上铲 斗通过连杆和摇臂与转斗油缸餃接，用以装卸物料动臂与车架、动 臂油缸餃接，用以升降铲斗。

铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵 装载机作业时工作装置应能保证：当转斗油缸闭锁、动臂油缸举升或 降落时，连杆机构使铲斗上下平动或接近平动，以免铲斗倾斜而撒落 物料；当动臂处于任何位置、铲斗绕动臂餃点转动进行卸料时，铲斗 倾斜角不小于45卸料后动臂下降时又能使铲斗自动放平综合 国内外装载机工作装置的结构型式，主要有七种类型，即按连杆机构 的构件数不同，分为三杆式、四杆式、五杆式、六杆式和八杆式等； 按输入和输出杆的转向是否相同又分为正转和反转连杆机构等工作 装置直接影响到装载机的性能参数和其作业效率ZL40 / ZL50装载 机，主要装载机生产厂家均拥有该产品第一代产品几十年来沿续至 今，全国几乎使用同一套图纸，有些技术力量薄弱的厂家，仍把其当 作主导产品推向市场第二三代产品主要是对工作装置进行优化，改 变外观造型所以，合理的设计工作装置的结构是非常重要的 常见的有关轮式装载机的工作装置设计中，广泛采用反转六连杆机构 为例进行设计以及放平性、工作强度的校核，本次设计中在没有同类 正转机构设计资料的前提下，反复琢磨工作装置的工作原理，并使用 机械设计软件AUTOCAD进行工作装置的各餃接点的设计，所以在进 行有关校核时直接应用绘图尺寸，可以保证精度要求，此设计资料也 可以作为今后正转工作装置的设计参考。

当然，在设计中难免有疏忽 以及错误的地方，望批评指正1装载机工作装置设计概述11装载机工作装置设计概述装载机工作装置是装载机的核心部件，它是实现铲掘、装载物料 的机构，其设计水平的高低直接影响到整机的性能，如工作效率、作 业质量和总体结构尺寸等装载机的工作装置由铲斗、动臂、摇臂一连杆或托架）及液压 系统等组成铲斗用以铲装物料；动臂和动臂油缸的作用是提升铲斗 并使之与车架连接；转斗油缸通过摇臂——连杆或托架）使铲斗转 动动臂的升降和铲斗的转动采用液压操纵由动臂、动臂油缸、铲斗、转斗油缸、摇臂一一连杆或托架） 及车架相互餃接所构成的连杆机构，在装载机工作时要保证：当动臂 处于某种作业位置不动时，在转斗油缸作用下，通过连杆机构使铲斗 绕其餃接点转动；当转斗油缸闭锁时，动臂在动臂油缸作用下提升或 下降铲斗过程中，连杆机构应能使铲斗在提升时保持平移或斗底平面 与地面的夹角变化控制在很小的范围，以免装满物料的铲斗由于铲斗 倾斜而使物料撒落；而在动臂下降时，又自动将铲斗放平，以减轻驾 驶员的劳动强度，提高劳动生产率12轮式装载机工作装置设计要求根据轮式装载机的作业特点，其工作装置的设计应满足以下要 求：L 21基本要求（1）生产率高；⑵插入和铲取能力大；⑶结构和工作尺寸适应生产条件需要；⑷零部件受力状态良好，强度和寿命合理；⑸结构简单紧凑，制造维修容易，操作使用方便。

L 22特殊要求（1）由于铲斗宽度和容积都较大，所以铲装阻力大，装载系数小 因此设计时必须合理选取铲斗的结构和尺寸，以减小工作阻力，达到 装满卸净、运输平稳⑵铲斗由运输工况被举升到最高卸载位置的过程中，为避免铲 斗中物料撒出，要求铲斗作“平移运动”从不易撒料这一目的出发, 绝对平动并无必要，只要把铲斗举升时的倾角变化限制在一定许可范 围之内即可，设计时一般控制在103以内为好⑶保证必要的卸载角、卸载高度和卸载距离轮式装载机要求 铲斗在从运输工况至最高位置之间的任一高度都能卸载干净，为此， 铲斗各瞬时卸载a铲斗斗底对地面的前倾角）均需不小于4S5⑷铲斗能自动放平铲斗在最高位置卸载后，闭锁转斗油缸， 下放动臂，铲斗能自动变成插入工矿肝始插入状态）的功能成为“铲 斗自动放平”⑸轮式装载机的工作机构属于连杆机构，设计中要注意防止各 个工况出现构件相互干扰、“死点”、“自锁”和“机构撕裂”等现象; 各处传动角不得小于i（r ;在综合满足工作性能的前提下，尽可能 增大机构而倍力系数⑹应尽量减少工作机构的前悬即工作机构重心至整机重心的 距离）、长度和高度，以提高装载机在各种工况下的稳定性和司机的 视野。

2设计任务（1）设计斗容：5A⑵设计工作机构：转斗油缸后置式反转六杆机构 ⑶设计机型：ZL100型装载机⑷工作机构的设计内容：a工作机构各餃链点位置及销轴；h铲斗、大臂、斗柄、连杆、力学计算及结构设计；G油缸的力学计算及结构设计⑸要求完成的文字资料设计计算说明书（30页左右） ⑹要求完成的图纸a工作机构总装图一张（A0）h铲斗组装图一张（A1） 或动臂油缸装配图一张（A1）⑺要求按照指导教师指定的数据组完成设计工作，按时交出设计资 料及图纸，并参加答辩3工作机构和工作原理31转斗油缸后置式反转六连杆机构优缺点（1）优点：a冷专斗油缸大腔进油时转斗，并且连杆系统的倍力系数能设 计成转大值，可获得相当大的铲取力；h恰当的选择各机构尺寸，不仅能得到良好的铲斗平动性能, 而且可以实现铲斗自动放平，这是其它六种机构所望尘莫及的；C结构十分紧凑，前悬小，司机视野好⑵缺点：摇臂和连杆布置在铲斗和前桥之间的的狭窄部位，容易发生杆 件相互干扰，设计时须特别精心3 2工作原理当转斗油缸将活塞杆推出时，经过摇杆和连杆作用，推压铲斗 插入料堆，然后转斗油缸小腔进油将活塞杆收回，牵引铲斗向后翻 转完成铲取动作此时，铲斗侧刃平行地面进入运输状态。

当动臂油 缸活塞杆推出将动臂举到一定的位置或卸载高度时，要求铲斗始终平 移然后转斗油缸的活塞杆推出，经摇杆和连杆作用，翻转铲斗，向 溜静或储料仓内卸载，铲斗卸载角不小于4S卸干净后，转斗油 缸将活塞杆收回，牵引铲斗向后翻转完成卸载动作，此时动臂油缸活 塞杆收回，将动臂下放到一定位置，铲斗侧刃平行地面进入空载运输 状态，这样工作机构就完成了一个工作循环3 3工作过程分析ZL100型装载机是一种装运卸作业联合一体的自行式机械，它的 工作过程由5种工作状态或工况组成：(1)工况I—插入状态动臂下放，铲斗放置地面，斗尖触地，铲斗前臂对地面呈S5 前倾角；开动装载机，铲斗借助机器的牵引力插入料堆⑵工况I —铲装状态工况I以后，转动铲斗，铲取物料，待铲斗口翻转至近似水平 为止⑶工况III—重载运输状态举升动臂，将工况II之铲斗升高到适当位置以斗底离地的高 度不小于最小允许距离为准)，然后驱动装载机，载重驶向卸载点4)工况IV—卸载状态在卸载点，举升动臂使铲斗至卸载位置；翻转铲斗，向运输车 辆或固定料仓卸载；卸毕，下放动臂，使铲斗恢复到运输状态⑸工况V—空载运输状态卸载结束后，装载机由卸载点空载返回装载点。

4设计计算说明书41铲斗的结构设计和尺寸设计4 L 1铲斗简介铲斗是装载机工作装置的执行构件铲斗直接与物料接触，是装、 运、卸的工具，工作时，它被推压插入料堆铲取物料，工作条件恶劣， 是承受很大的冲击力和剧烈的磨损，因此铲斗的设计质量对装载机的 作业能力有较大影响为了保证铲斗的设计质量，首先应当合理地确 定铲斗的结构及几何形状，以降低铲斗插入物料的阻力其次要保证 铲斗具有足够的强度、刚度、耐磨性，使其具有合理的寿命目前国 内外的铲运机绝大多数采用整体向前倾翻式铲斗，这种铲斗的优点是 结构简单，工作可靠，有效装载容积大，但需要有较大的卸载角才能 将物料卸净本次设计就采用这种形式4 L 2铲斗的设计a铲斗的形状、尺寸和刃口的设计，必须以一铲就装满整个工 作腔为准；h在选择有效铲掘力矩时，应考虑到料堆低及在斜坡上的作业 因素，故铲斗的高度不宜过大；c铲斗的刃口应具有足够的强度、刚度和抗冲击性；d斗的几何形状应能保证可靠运输,还能进行场地的平整工作； e降低对铲斗部分的非正常磨损，提高刃口的耐磨性，保证铲 斗维修的方便；f.合理增加铲斗相对于轮胎外缘的宽度，以清除可能出现在轮 胎下面的石块，减少轮胎的磨损；g由于矿石的容量不同，往往同一台装载机要配备几个斗容不 同的铲斗，为此，铲斗元件应做高通用性，高互换性；h铲掘时能保证工作面的良好视野；i.为了减少插入阻力、铲取阻力和转斗阻力，尽量做到一次装 满，铲斗斗刃做直线型型带齿），侧刃做成折线；J.为了提高铲斗强度和刚度，对斗容3_器的中型装载机来说, 斗体材料选用20mm厚的低碳高强度合金钢，斗刃选用厚为3I0mm 的特殊耐磨钢。

在一些重要的部位都用加强板和加强筋进行加强4 1 3铲斗基本参数的确定把铲斗的回转半径R即铲斗与动臂较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见下图）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参考尺寸铲斗的回转半径尺寸可按下式计算:R = J 11.2垃{0.5心（人 + 人 cosyjsin/o - & [cot 今-0.5”（1 一 ^^）]} 式中V一铲斗的额定容量（迅），设计任务书给出VB—铲斗的内侧宽度（力；X 铲斗的斗底长度系数，通常 X g =1^15X :—后斗壁的长度系数，通常人：=11-13 *。