ZL50轮式装载机总体及工作装置设计.doc

1、摘 要装载机属于铲土运输机械类，是一种通过安装在前端一个完整的铲斗支撑结构和连杆，随机器向前运动进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式机械。它广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口和矿山等工程建设。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此成为工程建设中土石方施工的主要机种之一，对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用，是现代机械化施工中不可缺少的装备之一。这次设计采用先进的现代设计方法，对这种轮式装载机工作装置进行了总体设计到零部件设计。主要包括轮式装载机工作装置的关键零部件，如铲斗、连杆机构以及转斗油缸、举升油缸等，并对重要零件

2、进行了刚度、强度分析。应用CAXA软件对轮式装载机工作装置整体进行设计。关键词： 装载机； 机械化； 工作装置Abstract Loader of soil belonging to the transport machinery，Through the installation of a front-end in a bucket full support structure and linkage, Random forward movement for loading or excavation, And the upgrading, transportation and unloadi

3、ng of self-propelled machinery. It widely used in highway, railway, construction, utilities, ports and mines, and other construction projects. Loader is operating speed, high efficiency, good mobility, the advantages of operating the Light, So as the construction of earth and stone in the constructi

4、on of one of the main machine, speed up the construction speed and reduce labor intensity and improve quality, lower costs of the project has played an important role in the construction of a modern mechanized equipment indispensable one. The design of the modern use of advanced design methods, whee

5、l loaders working on such a device design to design components. Wheel Loader work includes installation of critical components, such as the bucket, linkage and the fuel tank to the bucket, lifting the oil tanks, and carry out important parts of the stiffness, strength analysis. Application of CAXA s

6、oftware installed on the wheel loader work for the overall design and its use of this design three-dimensional display of expression.Keywords：Loader； Mechanization；Work-Equipment目录1绪论11.1 轮式装载机概述11.1.1 装载机简介11.1.2 装载机的主要技术性能参数11.1.3 装载机的用途31.1.4 装载机的分类31.2 装载机应用技术发展41.2.1 国外装载机发展现状41.2.2 国外装载机发展趋势51

7、.2.3 国内装载机发展现状51.2.4 国内装载机发展趋势52 装载机工作装置总体设计62.1 工作装置的总体结构与布置62.2 工作装置连杆机构的结构形式与特点82.3 工作装置自由度的计算132.4 工作装置总体设计153 ZL50 装载机工作装置设计163.1 工作装置的设计要求163.1.1 工作装置工作性能163.1.2 对工作装置的要求163.2 铲斗设计163.2.1 铲斗的结构形式173.2.2 铲斗的分类193.2.3 铲斗断面形状和基本参数确定203.2.4 铲斗容量的计算233.3 工作装置连杆系统设计243.3.1 机构分析243.3.2 尺寸参数设计253.3.3

8、连杆系统运动分析313.4 工作装置静力学分析及强度校核363.4.1 静力学分析363.4.2 强度校核413.5 液压缸设计433.5.1 液压缸的类型和结构433.5.2 液压缸基本参数设计444 结论475 技术经济分析486 致谢49参考文献50附录A51附录B581绪论1.1 轮式装载机概述1.1.1 装载机简介装载机属于铲土运输类的机械，是一种通过安装在前端的一个完整的铲斗用来支撑结构和连杆，随着机器向前运动并进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式的履带或轮胎机械设备。它广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口和矿山等各类工程建设中。装载机具有作业速度快、效率高、机动性能好以及

9、操作简便等优点,是现代机械化的施工中不可缺少的装备之一。1.1.2 装载机的主要技术性能参数 标志装载机的主要技术性能参数都包括铲斗容量、额定载重量、发动机额定功率、整机质量、最大行驶速度、最小转弯半径、最大牵引力、最大掘起力、最大卸载高度、卸载距离、工作装置动作三项和等。（1） 铲斗容量 一般指铲斗的额定容量，为铲斗平装容量与堆尖部分体积之和，单位为 m3 。（2） 额定载重量指在保证装载机稳定工作的前提下，铲斗的最大载重量，单位为kg。（3） 发动机额定功率 发动机额定功率又称发动机标定功率或总功率，是表明装载机作业能力的一项重要参数。发动机功率分为有效功率和总功率，有效功率是指在29C

10、和746mmHg（1mmHg=0.133KPa）压力情况下，在发动机飞轮上实有的功率（也称飞轮功率）。单位为 kw。（4） 整机质量（工作质量）指装载机设备应有的工作装置和随机工具，在加足燃油，润滑系统、液压系统和冷却系统液体下，并且带有规定的形式和尺寸的空载铲斗和司机标定质量（75kg3kg）时的主机总质量。单位为 kg 。（5） 最大行驶速度 指铲斗空载，装载机行驶于坚硬的地面上，前进和后退各档能达到的最大速度。单位为 km/h 。（6） 最小转弯半径 指自轮胎中心或后轮外侧或铲斗外侧所构成的弧线至回转中心的距离。单位为 mm 。（7） 最大牵引力 指装载机驱动轮缘上所产生的推动车轮前进的

11、作用力。装载机的附着质量越大，则可能产生的最大牵引力越大，单位为 kN 。（8） 最大掘起力 指铲斗切削刃的底面水平并高于底部基准平面20mm 时，操纵提升液压缸或转斗液压缸在铲斗切削刃最前面一点向后100mm处产生的最大向上铅垂力， 单位为 kN 。（9） 最大卸载高度 指动壁处于最高位置，铲斗倾角为45时，从地面到斗刃最低点之间的垂直距离，单位为 mm 。（10） 卸载距离 一般指在最大卸载高度时，从装载机本体最前面一点（包括轮胎或车架）到斗刃之间的水平距离，单位为 mm 。（11） 工作装置动作三项和指铲斗提升、下降、卸载三项时间的总和，单位为 s 。1.1.3 装载机的用途装载机是一种

12、用途十分广泛的工程机械设备，可以用来进行铲装、搬运、卸载、平整散装物料等作业。1.1.4 装载机的分类装载机按以下特点来分类：（1） 按行走装置的不同分类按行走装置的不同可以分为轮胎式和履带式两种类型。因为这两类装载机除了行走装置不同外，其他的系统和构造大体相似，所以本次设计也以轮胎式装载机为目标。轮胎式装载机简称为装载机，它由车架、工作装置、动力装置、行走装置、传动系统、转向系统、制动系统和液压系统等组成。（2） 按使用场合的不同分类按使用场合的不同可以分为露天用装载机和井下用装载机（铲运机）。铲运机机构简单且国内外生产和使用的装载机绝大多数是露天装载机，而井下用铲运机是根据井下巷道的工作条

13、件，在露天使用的装载机基础上变形设计而成的1。（3） 按传动形式的不同分类按传动形式不同分类可以分为：机械传动、液力机械传动、液压传动和电传动四种。（4） 按装载方式的不同分类按装载方式不同可以分为前卸式、后卸式、侧卸式和回转式。其中装载机基本上都是前卸式图1-1 ZL50 型轮式装载机Fig1-1ZL50 Wheel-type Loaders1.2 装载机应用技术发展 在经历了50多年的发展后，到20世纪90年代的中末期，国外装载机技术已经达到了相当高的水平。基于液压技术、微电子技术和信息技术等各种智能系统在装载机各个方面的广泛应用。最大程度的简化维修过程、降低作业的成本，使其各项性能都能达

14、到很高的水平。1.2.1 国外装载机发展现状（1） 产品形成系列，更新速度加快并朝大型化和小型化发展 产品的系列化、成套化、多品种化已经成为主流。为了适应市场的需求，各大厂商加快了产品的更新换代。（2） 采用新结构、新技术，产品性能日趋完善近年来开发的产品都普遍采用了高性能发动机和很多的智能系统。工作装置中的连杆机构推陈出新，自动功能更是趋于成熟和完善。图1-2为现场装载机的工作装置。图1-2 工作装置Fig1-2 Working Device（3） 发展多种工作装置，不断满足市场需求所有厂家的产品都坚持强调一机多用的特性，并配用快换装置及多种附件，以便进行装载、铲平、搬运、挖掘、清理等作业。

15、各种工作装置的更换非常简便，司机在驾驶室内只需12min就可以轻而易举的完成。（4） 易于维修、保养，注重环保所有的产品都充分考虑到可维护、维修性，各关键零部件和维护点都预留了足够的通路，保养点集中并可以在地面上进行，并且普遍采用了自动集中润滑，同时对机器主要噪声源都采取了各种防护措施。1.2.2 国外装载机发展趋势综合上述现状以及未来市场的需求，国外装载机在其未来的技术发展中将广泛的应用微电子技术与信息技术，完善计算机辅助驾驶系统、信息管理系统及故障诊断系统。向着更加的高效和安全的方向发展。1.2.3 国内装载机发展现状我国的装载机行业起步相对较晚，其中的核心制造技术多是从美国、德国和日本等国家引进的。虽然目前国内装载机的生产厂家群雄并立，且有增无减，但国内企业的自主开发创新能力相对较弱，产品更新换代以适应市场需求的能力都比较差，难以及时的适应市场需求。目前，我国装载机的发展特点是：缺乏高科技含量，产品质量不稳定，档次低；设备的灵活性、舒适性较差；用途单一，产