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1、目 录第一部分：系统开发建议书共5页第二部分：WZ4540装载工作装置设计共40页摘要：第一章：整机概述1第一节：绪论1第二节：国内外发展现状2第三节：挖掘装载机发展特点5第二章：铲斗设计7第三章：挖掘装载机工作装置结构设计10一、确定动臂长度、形状与车架的铰接位置11二、连杆机构设计15三、转斗油缸与摇臂的铰接点以及下拉杆与机架铰接点的确定”16四、举升油缸与动臂和机架的铰接点17五、铲斗举升平动分析及最大卸载高度、最小卸载距离的确定l 8第四章：工作装置的受力分析21第五章：工作装置的运动仿真32第六章：工艺分析33第七章：工作装置的限位机构35第八章：设计心得及实习体会37第九章：附录3
2、8第三部分：翻译材料13页系统开发建议书1产品用途及使用范围： 轮式装载机是一种用途广泛的施工机械，广泛应用于建筑公路铁路水电港口矿山及国防工程中，对加快工程建设速度减轻劳动强度提高工程质量降低工程成本都发挥这重要作用。因此近几年来无论在国内还是国外装载机品种和产量都得到了迅猛发展。已成为工程机械的主导产品之一。 在通用拖拉机前端加装载装置，后部加挖掘装置可改装变形成前装后挖拖拉机，亦称挖掘装载机，俗称“两头忙”。挖掘装载机作为一种小型多功能工程和建筑机械，是挖掘、装载两用的工程机械。广泛应用于农田水利建设、工业和民用建筑、市政建设及电力建设等，主要用于建筑工程、农田水利的基槽、基坑、管沟等小
3、型土方工程的开挖以及城市建设和工厂企业的装载作业，是一种适应性较强的现场施工机械。2关于主要功能设置与系统组成的建议： 装载及工作装置是完成铲装运卸等作业并带液压缸的空间多杆机构工作装置是组成装载机的关键部位之一，其设计水平的高低直接影响到工作装置性能的好坏。进而影响到整机的工作效率与经济性指标。3关于总体布局的建议与主要子系统概述： 装载机主要是装载散装物料并将物料卸入自卸卡车或将物料直接运往卸料地点但装载机也承担轻度铲掘工作推土和修整场地等。为完成上述任务现代装载机的总体一般布置是将铲斗及工作装置安放在最前端。但本机械兼顾挖掘和装载双重任务，从总体布局考虑，将发动机置与前端，在后端布置单斗
4、挖掘工作装置。这样就构成了前装载后挖掘的装载挖掘机。发动机的输出端接液力变矩器变速器再通过万向节和传动轴与前后驱动桥相连。驾驶员的作为布置在装载机中部，但一般将驾驶室的位置尽量向前布置这样可是前方视野开阔有利于作业的准确。 现代装载机日趋向火斗容量发展为使铲斗能够强有力的插入料堆就要求装载机有足够的牵引力因此除采用较大马力的发动机之外还需要增加车轮的附着重量，以便达到提高牵引力的目的，所以现代绝大多数装载机都采用四轮驱动，这样可以有效的利用车种使全车重量均为附着重量。现将本机主要子系统概述如下： (1)当动臂在最低位置时动臂与铲斗的铰接点应尽量靠近轮胎，当铲斗处丁上翻位置时使其与轮胎有一定间隙
5、而确定动臂与铰接点的位置。 (2)连杆机构应能保证装满物料的铲斗无泄漏地从地面提升到最大卸载高度，选择连杆机构中的构件尺寸时应尽量使力的作用方向与铰接点的运动方向的夹角一压力角不应太大。根据机构设计的经验对于铰接连杆机构压力角应小于60度。 (3)摇臂做成弯曲形状起夹角大小主要考虑到空间位置不受干涉而定，一般取30度左右，长短臂之比1。5左石。4主要技术指标或重要技术参数： (1)轮式装载机的最大行驶速度为3040公里小时。 (2)装载机动臂提升下降及铲斗前倾时间一般为： 动臂提升时间为69秒。 动臂下降时间为36秒。 铲斗前倾时间为12秒。 (3)一般装载机最小离地间隙不小于350毫米。5主
6、要工作原理建议： 随着我国改革开放的不断深入，经济建设的不断加强，建筑、水利工程日益增多。目前我国又在计划进行西部大开发，挖掘装载机作为工程机械的一种主要类型，挖掘与运移土石方的主要机械设备，它的需求量迅速增长，对它的质量以及性能也提出了更高的要求。虽然，我国的工程机械行业，如装载机制造业等在不长的时间内有了较快的发展，但是由于我国的工业基础相对薄弱以及工作中的缺点等原因行业的发展尚存在一系列的问题有待解决。其中一个严重问题是：大部分产品性能较为落后。解决了这一问题，才能满足未来我国国民经济建设迅猛发展的需要。本次设计就是通过对挖掘装载机装载工作装置进行计算机辅助设计以及性能分析，来改善产品的
7、性能 工作装置的性能分析过去多采用作图分析和手工计算法，工作量繁重，精度较低。当分析工况较多时，问题更为突出。为克服作图分析和手工计算法的缺点，本次设计采用计算机辅助分析。性能分析即设计合理性分析。本次设计前面所进行的工作装置CAD设计是通过看资料、样本，通过初步分析、计算而确定的初始方案。接着应考察各工作液压缸作用力矩的均衡性，整机的稳定性，整机与地面的附着性、满足结构和布置的可能性等，以综合比较初选方案，从而确定机构参数(一般来说，从计算机辅助分析中发现不合理的现象都可究其原因，采取改进措施，使设计合理化。对以拟的各种初步方案可通过计算机辅助分析作进一步取舍及修正，以便确定较合理的方案)。
8、同时，通过性能分析能够很清楚地了解到这个装载装置在各个位置或各种工况时的力和其它工作参数，有利于更有效地使用这种挖掘装载机和使这种挖掘装载机的工作效率得到最大限度地发挥。 现将装载机工作原理介绍如下： 装载机铲掘和装卸物料的作业是通过：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相连；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，摇臂一连杆或托架及车架相互铰接所构成的连杆机构在装载及工作时要保证：当动臂处于某种作业位置不动时，在装斗油缸的
9、作用下通过连杆机构使铲斗绕其铰接点转动；当转斗油缸闭锁使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洒落；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。 装载机根据摇臂一连杆数目及铰接位置的不同，可组成不同形式的连杆机构。不同形式的连杆机构铲斗的铲起力随铲斗转角的变化关系，倾斜时的角速度大小及工作装置的运动特性也不同。因此装载机工作装置形式的选择，既要考虑结构简单又要考虑结构性质与铲掘方式来确定。 正转连杆机构的工作装置当机构运动时铲斗与摇臂的转动方向相同其运动特
10、点是发出最大铲起力时的铲斗转角是负的，有利于地面的挖掘，铲斗倾斜时的角速度大易于抖落砂石，但冲击较火。正转连杆机构又分为正转单连杆和正转双连杆两种形式。单连杆机构的连杆数目少结构简单，易于布置。缺点是铲起力变化曲线陡峭；摇臂连杆的传动比比较小，为提高传动比，需要加长摇臂连杆的长度，给结构布置带来困难，并影响驾驶员的视野双连杆机构的结构较复杂，转斗油缸也难于布置在动臂下方但摇臂。连杆传动比大，因此摇臂连杆尺寸可以减少，驾驶员的视野较好，铲起力变化曲线平缓，适于利用铲斗及动臂复合铲掘的作业。缺点是提升动臂铲斗便后倾，易造成物料洒落。 反转连杆机构的工作装置，当机构运动时铲斗与摇臂的转动方向相反。其
11、运动特点时发出最大铲其历史的铲斗转角是正的且铲起力变化曲线陡峭，因此提升铲斗时铲起力较大适于装载矿石，不利于地面挖掘；铲斗倾斜时角速度小，卸料平缓，但难于抖落砂石。易于实现铲斗白动放平。摇臂连杆的传动比较小。 反转连杆机构多采用单连杆，双连杆机构布置较困难。反转连杆机构当铲斗位于运输位置时连杆与动臂轴线相交，因此难于布置在同一平面内。但由于这种形式结构简单铲起力较大所以中小型装载机采用较多。6国内外同类产品的水平对比： 作为装载机多种作业化品种之一，挖掘装载机在我国起步较晚，但发展较快，已有十余家企业生产这种装载机。尤其近年来，由于应用领域日渐扩火，挖掘装载机得到了不断发展。此产品在国外应用广
12、泛，1990年世界上挖掘装载机销售量达4800050000台，可见挖掘装载机占有相当的市场份额。 我国已开发、试制或生产挖掘装载机的厂家及其型号有：(1)北京建筑机械厂及福建机器厂开发出WZ2A、WZ2B，北京建筑机械厂1969年生产WZ2型挖掘装载机(又称DY455型)，1980年改进设计，试制了WZ2A型挖掘装载机，1981年10月通过鉴定。之后，在此基础上又推出了WZ2B型挖掘装载机，将WZ2A型又改进为现在生产的WZ2C型挖掘装载机，反铲铲斗标准斗容量02 m3。(2)福州建筑机械厂WZ25型，反铲铲斗标准斗容量025 m3，装载额定提升能力196kN，发动机功率441KW整机质量65
13、80Kg，1985年通过部级鉴定。(3)烟台工程机械厂ZLl5WJ型，反铲铲斗标准斗容量014 m3 ，整机质量6400Kg，1988年通过省级鉴定。该厂近年还开发出WZl615E型挖掘装载机，以zLl5装载机为基础，额定装载质量1500Kg，反铲额定斗容014m3，整机操作质量6250Kg o(4)柳州挖掘装载机厂(中外合资)的、WZ3025型和WZ3025A型，装载部分提升力、反铲标准斗容分别为25KN、10 m3；WZ4530型，装载部分提升力、反铲标准斗容分别为30KN、125 m3。(5)山东临沂装载机厂的ZWlO型履带式挖掘装载机。(6)洛阳拖拉机工程机械公司的DFII904WZ。(7)山东广饶液压机械厂的755ZW。(8)柳州工程机械厂开发出WZ2520。(9)山西机床厂也与意大利合作组装生产“两头忙”产品。(10)徐州装载机厂开发研制出WZ2516型挖掘装载机，发动机功率为50Kw，装载斗容量08m3，反铲斗容量025m3，装载装置最大掘起力256KN。 与国外水平比较，我国的工程机械行业还远远落后于发达国家，无论从产品质量还是年生产总量比较，我国都落后于发达国家。7应贯彻的标准和
