ZL05微型轮式装载机总体设计设计说明书.docx

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ZL05微型轮式装载机总体设计设计说明书

中文摘要

装载机是工程机械的主要机种之一，作业效率高，本次设计的题目是ZL05装载机总体及其工作装置设计，此设计的主要内容如下：

装载机总体计算及分析，包括发动机参数选择，整机性能参数确定，总体参数评价，装载机铲装阻力的计算，整机的自重及桥荷分配，最大牵引力计算，最大爬坡度计算。

装载机总体中工作装置设计，包括铲斗斗型的选择，铰点位置确定，动臂、摇臂、拉杆长度和截面形状确定，工作装置受力分析及校核强度，各铰销强度校核，拉杆稳定性计算。

液压系统的分析与计算，包括工作液压系统设计参数及压力计算，油缸所需流量计算，油泵的选择，液压件的选择，转向液压系统的最小转弯半径，转向阻力及工作压力计算。

前后车架的铰接力式及工艺要求。

此外，还在ADAMS中建立了此装载机工作装置的模型并进行了运动仿真，并且测出了其最大卸载高度和斗尖的位移﹑速度﹑加速度曲线。

关键词总体设计工作装置液压系统车架

外文摘要

TitlethewholedesignoftheloaderZL05

Abstract

Loaderisoneofthemainmodelsoftheengineeringmachines.Thehomeworkefficiencyishigh.ThetopicofthisdesignisthetotalanditsworkequipoftheloaderZL05.Themaincontentsofthisdesignisasfollows:

Thetotalcalculationandanalysisoftheloader.Itincludesthechoiceoflaunchthemachineparameter,theassuranceofthewholemachinefunctionparameter,thechoiceofthetheoriesleadscharacteristicparameter,theanalysisofthetheoriesleadscharacteristicparameter,thecalculationofthetheoriesleadscharacteristicparameter,theevaluationofthetotalparameter,thecalculationthatthemachinespadepacksresistance,thewholemachineofself-respectandthebridgelotusallotment,thecalculationofthebiggestleadthedint,thecalculationofthebiggestclimbaslope.

Thedesignofworkequip,includingthechoiceofthespadetype,theassuranceoforders'position,theassuranceofthelengthtomovingarm,shakearmandpullingthepole,theassuranceofcuttingthenoodlesshape,workingequip'sanalysisbydintandtheschoolcheckstrength,thecalculationofthepullingpolestability.

Theanalysisandcalculationoftheliquidpressessystem,includingtheworkliquidtopressthesystemdesignparameterandthepressurecalculation,thedischargecalculationoftheoilurn'sneeding,thechoiceoftheoilpump,thechoiceoftheliquidpresses,thecalculationofchangingdirectionaliquidtopresssystemofminimumturnradius,changedirectionresistanceandworkapressure.

Thefrontandbackcarconnectsandcraftrequest.

Inaddition,Ibuildupthemodelofthisloader'sworkdeviceinADAMSandcarryonsporttoimitatereally,Ialsotesttofindoutitsbiggesttheunloadedheightandthecurveofspadepoint'smoving﹑velocityandacceleration.

Keywordsthetotalcalculationandanalysisworkequiptheliquidpressessystemcarconnects

第一章引言

1.1设计任务和基本要求

为适应工程施工，市政建设及农用水利工地的砂石灰土等各种散装物料的装运需要，提出设计小型轮式装载机的任务。

基本要求：

⑴以“GB3688.1—84”轮式装载机的基本系数的要求为设计依据。

⑵整机主要参数达到或超过我国同级别装载机水平。

⑶贯彻“三化”，方便生产，方便用户。

⑷力争降低制造成本。

1.2主要部件结构形式

⑴变速箱：

小四轮拖拉机变速箱。

⑵驱动桥：

后桥驱动，小四轮拖拉机驱动桥。

⑶离合器：

小四轮拖拉机主离合器。

⑷制动器：

小四轮拖拉机制动器。

⑸工作装置：

单板Z型反转四连杆机构，单摇臂、卧式动臂油缸。

⑹车架：

铰接式车架，全部钢板式焊接。

⑺转向器：

摆线转子式全液压转向器。

⑻轮胎：

T.50—16。

1.3主要技术参数

型号：

ZL05

额定装载质量（kg）：

500

额定斗容量（m3）：

0.25

最大卸载高度（mm）：

大于1900

相应卸载距离（mm）：

大于800

轴距（mm）：

1540

轮距（mm）：

1150

最小离地间隙（mm）：

245

车速（km／h）：

前进：

V1=1.9,V2=4.4

V3=5.97,V4=7.1

V5=13.9,V6=22.2

后退：

VR1=4.58

掘起力（KN）：

1100

最大牵引力（N）：

9000

发动机额定功率（kW）：

15

机重（kg）：

1800

第二章总体设计

2.1基本结构原理图

图2-1基本结构原理图

2.2基本参数选取与确定

⒈额定斗容：

0.25m3，根据物料比重范围可加大，一般取0.25～0.29m3之间。

⒉额定载重：

500㎏。

⒊最大卸载高度：

1900mm，此高度满足CA141以下车辆满载要求。

⒋卸载距离：

800mm，能满足CA141卡车要求。

⒌最大卸载角：

地面与最高卸载位置均应达到45°，以满足小型装载机的多用途要求。

⒍动臂举开时间：

根据JB标准，参照相近规格样机，考虑到我国装载机液压系统的压力范围及元件（泵，阀，接头等）的制造质量确定。

动臂举开：

不大于5秒

动臂下落：

不大于2.7秒

卸料时间：

不大于1.6秒

⒎行使速度

因采用小四轮拖拉机的传动系统，所以速度范围相同，即：

车速（km／h）：

前进：

V1=1.9,V2=4.4

V3=5.97,V4=7.1

V5=13.9,V6=22.2

后退：

VR1=4.58

⒏越野性

最小离地间隙：

0.245m，较高，通过性好

最大爬坡度：

22°

最小转弯半径：

3200mm

最大外形尺寸：

3734×1350×2363mm。

（为获得较好的通过性及紧凑的结构外形，采用对比、差值方法，选取上述参数）

⒐主要尺寸及重量分布

ⅰ）轴距：

1540mm

ⅱ）轮距：

1150mm

从整机静态及动态稳定性计算及通过性来确定上述参数。

ⅲ）由结构布置及最小转弯半径来确定前后车架的铰接位置，取中点偏前的方案。

ⅳ）整车重量：

考虑到发动机功率储备不大，机重取Q=1800㎏

空载时前桥：

后桥=35％：

65％

满载时前桥：

后桥=60％：

40％

⒑方向机采用摆线式液压转向器，可靠性好，适应小型装载机使用。

⒒驱动方式：

后桥驱动。

考虑到直接采用小四轮的传动系，结构简单，降低制造成本，采用单桥驱动。

不足之处：

影响牵引力的发挥，但对额定载重量为500㎏的装载机，发动机仅为15HP，基本可以满足装载散装物料的要求。

⒓变速箱：

人力换档变速箱。

这种变速箱是靠操纵杆件及拨叉夹拨动齿轮，使不同齿轮啮合，对啮合换挡，换挡时，必须切断动力，并且有冲击。

但其结构简单，制造容易，适用于小型机械传动装载。

2.3发动机

型号：

SD1100ND型

ⅰ）卧式、单缸、四冲程

ⅱ）缸径×引程：

100×115mm

ⅲ）额定转速及功率：

2200r/min，11KW

ⅳ）最大扭矩及转速：

450N•m，1600～1700r/min

ⅴ）燃油消耗率：

250.2KW/h

ⅵ）净重：

185㎏

ⅶ）冷却及启动方式：

冷凝，电启动

2.4液压系统

⒈考虑到小型装载机，柴油机功率不大，采用工作装置和转向系统共泵的方案。

选用齿轮泵：

CB—G1025

q=25.4ml/r，η额=200rpm，nmax=3000rpm，P=16Mpa

⒉多路换向阀

额定压力：

P=16Mpa

额定流量：

Q=63L/min

型号：

DL—b15L—Tw—GL—GC

⒊油缸

动臂缸：

HSGL01—50/28E—1101

铲斗缸：

HSGL01—63/35E—130r

转向缸：

HSGL01—40/22E—2801

系统压力：

P=12.5MPa

第三章工作装置设计

3.1概述

装载机的铲掘和装卸物料作业是通过工作装置的运动实现的，装载机的工作装置是由铲斗、动臂、摇臂、连杆及转斗油缸和动臂油缸组成。

铲斗与动臂及通过连杆或托架与转斗油缸铰接，用以装卸物料；动臂与车架及与动臂油缸铰接，用以升降铲斗。

铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵。

3.2铲斗基本参数的确定

3.2.1Bg的确定

Bg要大于装载机每边轮胎宽度5～10cm，则

Bg=1374mm

3.2.2回转半径R0

=

图3-1铲斗基本参数简图

VP/VH=1.2VP=1.2VH=0.3m3VH=0.25m3

B0=1346mmλg=1.4λz=1.1

λk=0.12λb=0.35υ1=10°

υ0=52°

则R0=615mm

斗底长度lg：

lg=（1.4～1.5R0=860mm

后斗壁长度lz：

lz=1.1R0=676.5mm

挡板高度lk：

lk=0.12R0=70mm

铲斗圆弧半径R1：

R1=0.35R0=190mm

铲斗与动臂铰销距斗底高度hg：

hg=20mm

铲斗侧壁切削刃相对斗底的倾角α0：

α0=60°

切削刃的切削尖角δ0：

δ0=30°

3.2.3铲斗斗容的计算

图3-2斗容计算图

⑴几何斗容

对于有挡板的铲斗：

VP=SB0－

a2b

式中B0=1346mma=30mmb=595mm

S=S梯形CDEB+SΔABG+SΔGEF+S弧AGF

=0.10+0.019+0.039

=0.158m2

VP=0.158×1.346+

×0.032×0.595

=0.213m3

⑵额定斗容

VH=VP+

B0－

（a＋c）

=0.213+0.06-0.011

=0.262m

这与假设的参数基本一致，所选参数正确，无须改动。

3.3动臂设计

3.3.1动臂长度和形状的确定

⑴由已知条件：

Hsmax=1900mmlsmin=832mmβ=45°

HA=1300mm作图如下：

图3-3动臂计算图

⑵动臂长度lD的确定

=

式中

=832mm

=810mm

=1900mm

=1300mm

=

=1690mm

这与优化设计所得1640相差不多。

⑶动臂的形状与结构采用曲线型，断面结构型式为单板式，结构简单，工艺性好，但其强度和刚度低。

3.3.2连杆机构设计

⒈设计要求：

从保证理想的完成铲掘、运输及卸载作业要求出发，对连杆的设计提出下列要求：

⑴动臂从最低到最大卸载高度的提升过程中，保证满载时铲斗中的物料不撒落，铲斗后倾角α的变化尽量小（不超过15°），铲斗在地面时后倾角取α1=42°～46°，最大卸载高度通常取α’=47°～61°.

⑵在动臂提升高度范围内的任一位置，铲斗的卸载角β≥45°，以保证能卸净物料。

⑶作业时与其它构件无运动干涉。

⑷使驾驶员工作方便安全，视野宽阔。

⑸为保证连杆机构具有较高的力传递效率，在设计连杆机构的构件尺寸时，应尽可能使主动杆件与被动杆件所确定的传动角在不超过90°的情况下尽量取大一些。

图3-4反转式连杆机构工作装置

⒉连杆尺寸铰点位置的确定

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。

通常BC与铲斗回转半径之间的夹角Ψ=92°a=0.14lD=230mm

摇臂和连杆CD要传递较大的插入和转斗阻力，弯曲摇臂的夹角一般不大于30°，摇臂与动臂的的铰点E布置在动臂两铰点连线AB中部le偏上m处，设计时取le=（0.45～0.50）lDm=（0.11～0.18）lD

e=（0.22～0.24）lDc=（0.29～0.32）lD

由此确定连杆CD的长度b，转斗油缸与车架铰接点的位置G及行程，则la=280lb=548lc=464m=318e=352b=570

3.4工作装置强度计算

3.4.1工作装置强度计算位置的确定

分析装载机铲掘运输，提升及卸载等作业过程，发现装载机在水平面上铲掘物料时，工作装置受力最大。