ZL40装载机反转连杆机构工作装置的设计全套图纸Word文档下载推荐.docx

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四、反转斗四连杆机构设计---------------------------------------10

1、斗四连杆设计---------------------------------------------11

2、运动学和动力学分析------------------------------------12

2、程序代码---------------------------------------------------16

3、程序运行结果---------------------------------------------17

5、ZL40装载机参数-----------------------------------------20

6、转斗缸四连杆设计---------------------------------20

五、心得体会-------------------------------------------------21

六、参考文献-------------------------------------------------21

1装载机工作装置介绍

装载机的工作装置是由铲斗、升降动臂的液压缸、连杆机构组成，用以完成铲掘、装载作业。

对中小型装载机，一般还常配有可以更换的工作装置，以适应多种作业的需要。

装载机工作装置应满足如下要求：

1.铲斗的运动轨迹符合作业要求，即要满足铲掘、装载的要求；

2.要满足卸载高度和卸载距离的要求，并保证动臂在任何位置都能卸净铲斗中的物料；

3.在满足作业要求的前提下，工作装置结构简单，自重轻、受力合理、强度高；

4.保证驾驶员具有良好的工作条件，确保工作安全，视野良好，操作简单和维修方便。

原始的装载机工作装置如图1—1所示，铲斗与动臂固定，若转斗液压缸不动，当动臂提升时，铲斗和动臂一起绕着定点转动，斗的倾角随着动臂转角的增大而增大，使斗中物料撒落，为使物料不撒落，要求动臂举升时，铲斗应相对动臂向前倾，以补偿铲斗随动臂转动所引起的后倾，实现铲斗接近平移运动。

这样的运动通常是由连杆机构来实现。

图1—2所示，为一个由机架、动臂拉杆和框架（斗）组成的工作装置连杆机构，动臂和拉杆的一端与车架铰接，另一端则与框架铰接。

斗和斗液压缸固定在框架上。

动臂举升时，动臂与机架的夹角α改变，引起框架和动臂的夹角ß

改变，由于斗装在框架上，故斗相对于动臂产生了转动。

动臂举升时，斗在空间的运动，可以为斗跟随动臂一起绕定

点转动的牵连运动和相对动臂转动的相对运动的合成。

若动臂转角△α（即斗的牵连运动），通过连杆机构使框架（斗）相对于动臂转动△ß

（斗的相对运动），则斗在空间的实际转角为：

△γ=△α+△ß

若△α≈-△ß

，则△γ≈0，即使动臂在举升时，斗在空间基本上无转角变化。

2铲斗的设计

2.1铲斗的介绍

铲斗是铲装物料的工具，它的斗型与结构是否合理，直接影响装载机的生产率，在设计工作装置连杆之前，首先要确定铲斗的几何形状和尺寸，因为

它与连杆机构的设计有密切的关系。

设计铲斗首先要具有合理的斗型，以减少切削和装料阻力，提高作业生产率，其次是在保证铲斗具有足够强度和刚度的前提下，尽量减少自重，同时也应考虑到更换工作装置和修复易换零件（切削刃、斗点）的方便。

1.普通铲斗的构造（图2—1）

图2—1所示是一个焊接结构的铲斗，底板上的主切削刃1和侧板上侧刀刃2均由耐磨材料制成；

在铲斗上方有挡板3把斗后壁加高，以防止斗举高时物料向后撒落。

斗底上镶有耐磨材料制成的护壁4，以保护斗底，并加强斗的刚度。

直线型刀刃适宜用于转载轻质和松散小颗粒物料，并可以利用刀刃作刮平、清理场地工作；

V形刀刃便于插入料堆，有利于改善作用装置的偏载，适宜于铲装较密实物料。

由于其刀刃突出，影响卸载高度。

通常在设计铲斗时都采用带齿的铲斗，因为斗齿的作用是铲斗插入物料时，减少铲斗与物料的作用面积使插入力集中在斗齿上，破坏物料结构，因而带齿的斗具有较大的插入料堆的能力，适宜于装矿石和坚硬的物体，齿型的铲斗的选择使提高铲斗的寿命，使铲斗的插入力减小，如果齿变钝了易于更换和维修，设计时采用分体式铲斗。

（如图2—2）

铲斗的截面形状如图2—2所示，它的基本形状由一段圆弧、两段直线所焊接而成的基本的斗状圆弧的半径r、张开角γ、后臂高h、底臂长l等四个参数决定的，圆弧半径大，物料进入铲斗的流动性能好，有利于减少物料装入斗内的阻力，卸料快而干净，但圆弧半径过大，斗的张开角大，不易于装满，且铲斗外形高，影响驾驶员的视野。

后臂过小则容易漏料，过大则增加铲斗的外形影响驾驶员的视野底臂长，则斗的插入料堆深度大，斗易于装满，但铲起力由于力臂的增加而减少，底臂长度小则铲起力大，且由于卸料时铲斗刃口降落的高度小，可以减少动臂举升高度，缩短作业时间。

2.2铲斗的断面形状和基本参数的确定

斗的断面形状由圆弧半径r、张开角γ、后臂高度h、和底臂长l等四个参数决定。

如图2—3所示，

圆弧半径r越大，物料进入铲斗的流动性越好，有利于减少物料装入斗内的阻力，卸载快而干净，但r过大，斗的开口大，不易装满，且铲斗的外形较高，影响驾驶员观察铲斗刃的工作情况。

后壁高h和底壁长h是指斗上缘至圆弧与后壁切点的距离，h过小则易漏料，过大则增加铲斗外形，影响驾驶员视线。

根据图2—3铲斗截面基本参数：

已知该工作机构的额定载重量Q=4t

由土壤的自然重度公式得V=mg/γ=40/20=2

在应用中采用平装斗容来计算铲斗的截面面积的基本参数，铲斗的截面面积：

（2—1）

铲斗的几何容积V=S×

B，则可以建立下式：

（2—2）

式中V—平装斗容量图2—4所示阴影面积由设计给定；

B—铲斗的净宽度；

Q=4t

V=2

λ—铲斗斗底长度系数，λ=L/R；

λ—后斗壁长度，λ=L/R；

L—后斗壁长度，是指由后斗壁上缘至斗壁与斗底延长线相交点的距离；

λ—挡板高度系数，λ=L/R；

Lk—挡板高度；

λ—圆弧半径系数，λ=r/R；

γ―――斗底与后斗壁间的夹角,又称斗张开角；

γ—挡板与后斗壁的夹角。

由式（2—2）可见，已知V、B，只要选定λg、λz、λk、λr等系数值和γ、γ1值，即可求得新铲斗的基本R。

为此，实测所选样机铲斗的下列数据R,Lg,Lk,Lr,r,γ1和γ值，并分别计算出λg,λz,λk和λr值，带入（2—1）式，即可求得新铲斗的回转半径R，由基本参数R，根据所选定的各系数值，即可求得新铲斗的其他参数值。

铲斗侧板切削刃，相对于斗底的倾交α0=50°

～60°

。

取α0=60°

根据已知条件取合适的值：

取γ=8°

、λr=0.4、、λz=1.2、λg=1.5、γ=50°

把以上数据代入式（2—2）得铲斗的回转半径：

并由R得到以下数值：

铲斗的横截面面积S=V/B=2/2.5=0.8㎡;

后斗臂长度Lz=1.2×

1.08=1.31m;

斗底长度Lg=1.5×

1.08=1.62m;

挡板高度Lk=0.12×

1.08=0.13m;

铲斗圆弧半径r=1.08×

0.4=0.43m;

底臂长l=1.8/5.3×

1.62=0.59m;

2.3斗容的计算

根据确定的铲斗几何尺寸即可计算铲斗的容量。

1.平装容量（几何容量）Vp:

铲斗的平装斗容分为装有当板和无挡板两种。

我选用有挡板铲斗：

（1）平装斗容V

V=SB-2ab/3m

式中：

S—铲斗横截面积等于0.8㎡

B—铲斗内侧宽度等于2.5m

a—近似取0.108m

b—铲斗刀刃与挡板最上部之间的距离（如图2—5），又余弦定理得b=1.338m

所以

α0=60°

γ=8°

λr=0.4

λz=1.2

λg=1.5

γ=50°

R=1.08㎜

S=0.8㎡

Lz=1.08m

Lg=1.62m

Lk=0.13m

r=0.43m

l=0.59m

B=2.5m

b=1.338m

（2）堆装容量VH（额定斗容量）

VH=V＋bB/8－[b（a+c）]/6

C——物料堆积高度

由于物料按2：

1的坡度角堆装，所以c近似等于c=0.730m

所以

2.4斗铰点位置的确定

动臂与斗的连接铰点（简称下铰点）的位置应尽量使铲斗在铲掘位置时布置在靠近切削与地面。

下铰点靠近铲斗切削刃，则转斗时力臂l小，有利于增加作用在刀刃上的铲起力。

下铰点靠近地面，可减少在作业时，由插入阻力所引起的附加力矩（ph,见图2—6），此力矩将影响掘起力值。

对装载轻质物料的铲斗，其下铰点允许高一些，以增加回转半径R，增加转斗时斗刃所扫过的料堆面积，从而提高铲斗物料的装满程度。

下铰点距离斗底高度一般可取h=（0.06～0.15）R。

即：

下铰点距斗底高度h=0.11×

1.08=0.108m。

三：

动臂的设计

动臂长度决定于动臂与机架的铰点位置和动臂与铲斗的铰点的位置。

动臂下铰点在动臂举升最高位置A1由所需的最大卸载高度Hmax和相应的卸载距离S确定。

动臂的下铰点在动臂下落时的位置A2则应尽量靠近轮胎，以减少对倾覆轴的力臂，缩短整机总长，但应保证铲斗上翻时，斗与轮胎有一定的间隙。

动臂绕定轴转动至最高和最低位置时，要求其下铰点分别落在A1和A2位置上，则A1和A2两点必在同一圆弧上，故动臂与机架铰接点（简称动臂上

c=0.730m

h=0.108m

铰点）应在A1A2连线的垂直平分线上。

上铰点在该

平分线上的具体位置由总体布置确定。

上铰点O的位置将影响动臂转角和动臂的最大外伸距离。

由图3—1可见，O点靠后布置，可减少动臂转角（δ<

δ’）和动臂最大外伸距离（l<

l'

），有利于整机的稳定。

但O点布置太后面，对驾驶室的布置造成困难，可能影响驾驶员的操作安全。

对铰接式装载机则还受到折腰铰接点位置的限制

动臂的长度决定于动臂与机架的铰点位置（上铰点）和动臂与铲斗的铰点（下铰点）的位置。

动臂上铰点:

在确定了A1、A2、则上铰点O一定在由A1、A2、连线的垂直平分线上，具体位置由总体布置确定，O点向后布置可减少和最大外伸，有利于整机稳定，但