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南昌航空大學科技學院學士學位論文
某型裝載機工作機構設計
學生姓名：朱晨宇 班級：088105438
指導老師：賀紅林
摘要：裝載機屬于鏟土運輸機械類,是一種通過安裝在前端一個完整的鏟斗支撐結構和連桿,隨機器向前運動進行裝載或挖掘,以及提升、運輸和卸載的自行式機械。它廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設。裝載機具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優(yōu)點,因此成為工程建設中土石方施工的主要機種之一,對于加快工程建設速度,減輕勞動強度,提高工程質量,降低工程成本都發(fā)揮著重要的作用,是現(xiàn)代機械化施工中不可缺少的裝備之一。
這次設計先介紹了裝載機的工作機構利用AUTOCAD2007對裝載機的工作機構進行了初步設計,然后對這種輪式裝載機工作機構進行了總體設計到零部件設計。主要包括輪式裝載機工作機構的關鍵零部件,如鏟斗、連桿機構以及轉斗油缸、舉升油缸等,并對重要零件進行了剛度、強度分析，以驗證設計合理性。
關鍵詞: 裝載機; 機械化; 工作裝置;
指導老師簽名：
I
畢業(yè)設計（論文）任務書
I、畢業(yè)設計(論文)題目：
某型裝載機工作機構設計
II、畢 業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數據)及設計技術要求
裝載機是一種重要的工程機械既，即可用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也
也可對礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)，其基本工作動作：將鏟斗插入物料，向后翻轉鏟斗，
保持載荷，提升物料到一定高度，將物料運輸到卸荷地點、卸料， 然后回到裝料處，如
此循環(huán)往復。裝載機上用來操控鏟斗的部分稱為工作機構，工作機構性能的好壞對裝載機
性能影響很大。本課題擬在對工作機構進行分析的基礎上，對工作機構的組成部件進行設型，
進而繪制工作機構的裝配圖及其零件工作圖等。工作機構的主要設計參數如下：
（1）最大鏟取力：最大鏟取力： ；
（2）鏟斗臂的最大舉升力：；
（3）鏟斗額定斗容：；
（4）最大卸載高度：；
=1.1x11704.1x[0.4x(1.15-1/3x0.825)+0.3]
=8368.43(公斤?米)
）
（5）最大卸載距離：。
III、畢 業(yè)設計(論文)工作內容及完成時間：
（1）查閱相關資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告 01 - 04周
（3）工作機構運動的方案擬定 05 - 06周
（4）工作機構總體設計與計算 07 - 08周
（5）工作機構的裝配圖設計 09 - 10周
（6）工作機構部分零件工作圖設計 11 - 12周
（7）撰寫畢業(yè)論文 13 - 15周
（8）畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯 16 - 17周
Ⅳ 、主 要參考資料：
[1] 李健成等. 礦山機械（裝載機部分）[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社, 1981
[2] 徐灝等. 機械設計手冊（第5卷）[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2003
[3] 何正忠. 裝載機[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社, 1999
[4] 長沙礦山研究所露天裝載機組.露天裝載機[M]. 北京：機械工業(yè)出版社, 1974
[5] 于碩,閆涵. 裝載機工作裝置機構分析[J]. CADCAM與制造業(yè)信息化,2002(12)
[6] 祝海林,周燕萍,李海寧等. 高卸位裝載機工作機構尺寸優(yōu)化[J]. 工程機械, 2008( 01)??
[7] 王國彪,曹旭陽,遲峰. 高卸型裝載機工作裝置的定制設計[J],建筑機械, 2003,(04) .
[8] Shiegru Sarata, Niriho Kiyachi. Measuring and update of shape of pile for loading[J]. The
OPERATION BY WHEEL LOADER
25th International Symposium on Automation and Robotics in Construction, June 26-28,2008
[9] Sanjiv Singh, Howard Cannon. Multi-resolution planning for earthmoving. In Proceedings
Automation, May 1998, Leuven, Belgium
International Conference on Robotics and Automation, May 1998, Leuven, Belgium.
航空工程 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè)類 0881054 班
學生（簽名）：
日期：自 2012年 月 日至 2012年 月 日
指導教師（簽名）：
助理指導教師(并指出所負責的部分)：
系（室） 主任（簽名）：
附注:任務書應該附在已完成的畢業(yè)設計說明書首頁。
學士學位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明，所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。
作者簽名： 日期：
學位論文版權使用授權書
本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權南昌航空大學科技學院可以將本論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。
作者簽名： 日期：
導師簽名： 日期：
畢業(yè)設計（外文）翻譯
題目： 某型裝載機工作機構設計
專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化
班 級 學 號 088105438
學 生 姓 名 朱晨宇
指 導 教 師 賀紅林
二O一二年 六 月
畢業(yè)設計
題目： 某型裝載機的工作機構的設計
系 別 航空與機械工程系
專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化
班級學號 088105438
學生姓名 朱晨宇
指導教師 賀紅林
2012年 6 月
畢業(yè)設計（論文）開題報告
題目 某型裝載機工作機構設計
專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化
班 級 學 號 088105438
學 生 姓 名 朱 晨 宇
指 導 教 師 賀 紅 林
填表日期：2 0 1 2 年 2 月 21 日
一、選題的依據及意義：
裝載機屬于鏟土運輸機械類，是一種通過安裝在前端一個完整的鏟斗支撐結構和連桿，隨機器向前運動進行裝載和挖掘，以及提升，運輸和卸載的自行式履帶或輪胎機械。它廣泛用于公路，鐵路，建筑，水電，港口和礦山等工程建設。裝載機具有作業(yè)速度快，效率高，機動性好,操作輕便等優(yōu)點，因此成為工程建設中土石方施工的主要機種之一，對于加快工程建設速度，減輕勞動強度，提高工程質量，降低工程成本都發(fā)揮著重要的作用，是現(xiàn)代機械化施工中不可缺少的裝備之一。
二、國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：
在經歷了50-60年的發(fā)展后，到20世紀90年代中末期國外輪式裝載機技術已達到相當高的水平?；谝簤杭夹g，微電子技術和信息技術的各種智能系統(tǒng)已廣泛應用于裝載機的設計，計算操作控制，檢測監(jiān)控，生產經營和維修服務等各個方面，使國外輪式裝載機在原來的基礎上更加精制，其自動化也得以提高，從而進一步提高了生產效率，改善了司機的作業(yè)環(huán)境，提高了作業(yè)舒適性，降低噪聲，振動，排污量，保護了自然環(huán)境，最大限度的簡化維修，降低作業(yè)成本，使其性能，安全性，可靠性使用壽命和操作性能都達到了很高水平。
產品形成系列，更新速度加快并朝大型化和小型化發(fā)展。如以卡特彼勒為代表的美國，以小松公司為代表的日本和裝載機生產第三大集團西歐各廠家都加快推出多功能，全面兼顧動力性，機動性與靈活性的新產品。這些產品如美國克拉克公司生產的675型，功率達1000kW，而日本東洋遠搬株式會社生產的 310型，斗容量僅為0.11立方米。此外，裝載機還向高卸位，遠距離作業(yè)方向發(fā)展，如JCB公司開發(fā)的伸縮臂裝載機，小松公司也開發(fā)了能擴大作業(yè)范圍的帶伸出機構的裝載機。
采用新結構，新技術，產品性能日趨完善。近年來開發(fā)的產品普遍采用了高性能發(fā)動機和自動換檔變速器，大流量負荷傳感液壓系統(tǒng)，前后防滑差速器，多片濕式盤式制動器，行走顛簸減震等先進技術，并綜合液壓，微電子和信息技術制造，并應用了很多智能系統(tǒng)。工作裝置連桿機構推陳出新，各種自動功能更趨成熟，完善。如卡特彼勒公司994D型裝載機采用新的一代Cat3516柴油發(fā)動機就安裝有HEUI（電液控制的燃油噴射）裝置以及ADEM9(先進的柴油)管理系統(tǒng)，可根據外載荷的大小有效地控制發(fā)動機的功率與轉速，從而減少燃油消耗及尾氣排放，減少噪聲。小松公司的全動力換檔變速器帶有自動換擋開關，提高裝載作業(yè)過程中的牽引力，可保證全功率進行裝載作業(yè)。卡特彼勒公司的G系列裝載機采用大流量工作液壓系統(tǒng)，負荷傳感轉向液壓系統(tǒng)，使所需轉向功率減少了8%,提高了作業(yè)效率和燃油經濟型。沃爾沃公司在L500-L220D系列裝載機上推出了該公司的專利產品，扭矩平衡連桿機構（TP）,在鏟斗的整個循環(huán)中可提供更大的傾翻力矩以及舉升能力，這保證了裝載機不僅在配用鏟斗時，而且在配用叉，吊其它工具時都具有優(yōu)良的作業(yè)性能。
近年來，國外輪式裝載機在其未來技術發(fā)展中將廣泛采用微電子技術與信息技術，完善計算機輔助駕駛系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)及故障診斷系統(tǒng)；采用單一吸聲材料、噪聲抑制的方法消除或降低機器噪聲；通過不斷改進電噴裝置，進一步降低發(fā)動機的尾氣排放量；研制無污染、經濟型、環(huán)保型的動力裝置；提高液壓元件、傳感元件和控制元件的可靠性與靈敏性，提高整機的機-電-信一體化水平；在控制系統(tǒng)方面，將廣泛采用電子監(jiān)控和自動報警系統(tǒng)、自動換檔變速裝置；普遍安裝GPS定位與質量自動稱量控制；開發(fā)機器人裝載機等。
裝載工作是整個地下采礦的重要環(huán)節(jié)，其工作量最繁重，費時最多，對采礦生產率影響極大。消耗于這一工序的勞動量占循環(huán)時間的30%-40%。正因為如此，國外許多的國家十分重視裝載機械的開發(fā)推廣與使用。裝載機開始制造是在90多年前。最早的裝載機是在馬拉的農用拖拉機前部裝上鏟斗而成.。自身帶有動力的裝載機，是在1920年初出現(xiàn)的，其鏟斗安裝在兩根垂直立柱上，鏟斗的舉升和下落是用鋼繩來操縱的。從1930年開始，裝載機的機構得到較大的改進。1939年出現(xiàn)了比較先進的輪胎式裝載，在40年代裝載機得到了更大的發(fā)展。1944年，開始用液壓代替鋼繩控鏟斗。1947年裝載機發(fā)展成四輪驅動。1950年出現(xiàn)了第一臺帶有液力變矩器的輪胎式裝載機，它使裝載機能夠很平穩(wěn)地插入料堆并且使作增快，同時插入運動，發(fā)動機不會因插入阻力大而熄火。1960年出現(xiàn)了第一臺鉸接式裝載機，這使裝載機轉向性能大大改善，增加了它的機動性能性和縱向穩(wěn)定性。60年代的電動裝載機。這是裝載機設計的一個新的突破，它進一步增加了裝載機的使用范圍。今后裝載機的發(fā)展趨勢是通過工作機構尺寸的增加和機構的改進進一步增加了生成力。
鏟斗機工作時，鏟斗的運動是由動臂油缸，惻卸油缸和機體的行走部共同控制的。在一個工作循環(huán)中鏟斗要完成的動作有：
1） 將鏟斗放平由機體的行走部將鏟斗推入料堆。
2） 邊推進邊翻轉鏟斗使鏟斗使物料充滿鏟斗。
3） 當鏟斗裝滿物料后，將鏟斗轉正并舉臂到適當的位置作好運送的準備。
4） 由機體的行走部將物料運送到卸載點。
5） 將鏟斗對準卸載口進行翻斗卸載。
6） 將鏟斗正位并下降動臂準備返回。
7） 返回到卸載點
8） 將鏟斗放平到插入位置進行下一個工作循環(huán)。
為了使操作方便和提高勞動生產率，鏟斗臂上對稱地布置兩個油缸鏟斗上安裝有一個油缸使的得整個動作協(xié)調。
鏟斗是用來切削，收集，運輸，卸出物料的不見。它設計的合理與否直接影響到裝載機的身產率，能量消耗及工作的可靠性。
鏟斗的結構設計，一般應滿足下列條件，在斗體盡可能輕的條件下，保證鏟斗有足夠的強度和剛度；鏟斗的結構形狀應保證鏟斗插入物料堆時阻力最?。荒湍Σ翆σ讚p斗齒更換方便等。
為減小鏟斗插入物料堆的阻力，盡量避免無效容積及順利卸載的要求，鏟斗形狀通常是前臂高與后臂，前臂上部作為圓弧狀，并裝有一組齒，鏟斗下部較上部略寬，四角呈圓弧狀以方便卸載，避免大塊堵塞，后臂與斗底的夾角要成鈍角，即可避免可效容積又可使斗底鉸點抬高，方便開斗。
鏟斗前臂直接切入物料，要求材質耐磨，強度高，一般用錳鋼（ZG35Mn）鑄造，并在其切削部位焊有硬質合金。
鏟斗后臂與斗體相連接，并支承整個斗體，故后臂多用碳鋼鑄造并鑄有加強的筋條。
斗體的兩側板連接前后臂，使之成一方箱，因其磨損受力較前后臂小，故小型鏟斗用焊件式鑄造，而大型鑄斗兩側臂采用前后臂延長兩側，再用塞柱焊接在一起。
斗的后臂固定著斗與斗柄，拉桿的鉸及提升滑輪的鉸座等。
斗齒它可減小挖掘阻力。斗齒的形狀應根據物料的物理，機械性質正確選擇斗齒的最大厚度是鏟斗加強厚度的2.2-2.3倍。斗齒是磨損嚴重的易損件。故通常用耐磨材料鑄造。
鏟斗按其結構可分鉚結構，鑄造，焊接，鑄-焊聯(lián)合合金鋼板鎧裝。
鉚結構鏟斗的優(yōu)點是制造容易，接個便宜。求點是強度差（鉚釘易松動），主要用于小型挖掘機上。
鑄造鏟斗：整體鑄造的鏟斗，強度較鉚結構的高，但其自重較大，適用于小型挖掘機上。
焊接鏟斗：前臂和側臂是鋼板焊接，而后臂通常是鑄造。其特點是自重較小。對單斗挖掘機，在動力不變的條件下，用焊接鏟斗代替鑄造鏟斗，鏟斗容積平均可增大1/3（即3米3增大4米3；6米3增大8米3；9米3增大12米3），這是提高挖掘機生產率的途徑之一。但一般鋼板焊接的鏟斗，僅用于輕型挖掘機。
鑄-焊聯(lián)合制造，外面包以合金鋼板的鏟斗，適用與大型鏟斗（如斗容﹥12米3）。
根據設計要求，本設計采用焊接鏟斗。
三、研究內容：
1．確定某型裝載機工作裝置的結構方案，并闡述裝載機的適用范圍與功能優(yōu)勢。
2．確定裝載機總體參數，工作裝置主要參數，了解各零部件的加工方案。
3．對系統(tǒng)中各零部件進行設計計算，確定零部件尺寸。
4．對裝載機工作裝置進行設計計算。
5. 對裝載機工作裝置液壓系統(tǒng)計算。
6. 繪制出其裝配圖及若干零件的零件圖。
四、目標、主要特色及工作進度
（1）查閱相關資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告 01 - 04周
（2）工作機構運動的方案擬定 05 - 06周
（3）工作機構總體設計與計算 07 - 08周
（4）工作機構的裝配圖設計 09 - 10周
（6）工作機構部分零件工作圖設計 11 - 12周
（7）撰寫畢業(yè)論文 13 - 15周
（8）畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯 16 - 17周
五、參考文獻
[1] 李健成等. 礦山機械（裝載機部分）[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社, 1981
[2] 徐灝等. 機械設計手冊（第5卷）[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2003
[3] 何正忠. 裝載機[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社, 1999
[4] 長沙礦山研究所露天裝載機組.露天裝載機[M]. 北京：機械工業(yè)出版社, 1974
[5] 于碩,閆涵. 裝載機工作裝置機構分析[J]. CADCAM與制造業(yè)信息化,2002(12)
[6] 祝海林,周燕萍,李海寧等. 高卸位裝載機工作機構尺寸優(yōu)化[J]. 工程機械, 2008( 01)
[7] 王國彪,曹旭陽,遲峰. 高卸型裝載機工作裝置的定制設計[J],建筑機械, 2003,(04)
[8] Shiegru Sarata, Niriho Kiyachi. Measuring and update of shape of pile for loading[J]. The
25th International Symposium on Automation and Robotics in Construction, June 26-28,2008
[9] Sanjiv Singh, Howard Cannon. Multi-resolution planning for earthmoving. In Proceedings
International Conference on Robotics and Automation, May 1998, Leuven, Belgium.
南昌航空大學科技學院學士學位論文
目 錄
1. 前言 1
1.1設計課題 1
1.2 裝載機的發(fā)展歷史 1
1.3 裝載機工作機構的特點 1
1.4裝載機工作機構的用途 2
2. 裝載機裝載過程分析 3
2.1裝載過程描述： 3
2.2裝載機的裝載阻力計算 3
3. 裝載機工作機構的設計 7
3.1工作機構對鏟斗運動的要求 7
3.2 鏟斗的機構設計 7
3.3 斗容的計算和尺寸確定 8
3.4工作機構桿件系統(tǒng)的配制與設計 10
4. 裝載機工作機構受力分析 14
4.1工作機構的最大受力工況與最大外載荷的確定 14
4.2工作機構最大鏟取力與鏟斗臂最大舉升的確定 14
5. 工作機構穩(wěn)定性能分析 22
5.1 穩(wěn)定性指標 22
5.2機器縱向穩(wěn)定性能分析 23
5.3 裝載機橫向穩(wěn)定性分析 25
6. 液壓缸設計計算 29
6.1 鏟斗上的側卸油缸設計 29
6.2 拉伸油缸的設計 30
總結 33
參考資料 34
致謝 35
1.前言
1.1設計課題
此次設計的課題為裝載機工作機構設計，要求該裝載機裝載能力大，機動性好安全可靠，生產率較高，其斗柄是曲線的，鏟斗的提起和傾斜由油缸的動作來實現(xiàn)。
1.2 裝載機的發(fā)展歷史
裝載工作是整個地下采礦的重要環(huán)節(jié)，其工作量最繁重，費時最多，對采礦生產率影響極大。消耗于這一工序的勞動量占循環(huán)時間的30%-40%。
正因為如此，國外許多的國家十分重視裝載機械的開發(fā)推廣與使用。裝載機開始制造是在90多年前。最早的裝載機是在馬拉的農用拖拉機前部裝上鏟斗而成.。自身帶有動力的裝載機，是在1920年初出現(xiàn)的，其鏟斗安裝在兩根垂直立柱上，鏟斗的舉升和下落是用鋼繩來操縱的。從1930年開始，裝載機的機構得到較大的改進。1939年出現(xiàn)了比較先進的輪胎式裝載，在40年代裝載機得到了更大的發(fā)展。1944年，開始用液壓代替鋼繩控鏟斗。1947年裝載機發(fā)展成四輪驅動。1950年出現(xiàn)了第一臺帶有液力變矩器的輪胎式裝載機，它使裝載機能夠很平穩(wěn)地插入料堆并且使作增快，同時插入運動，發(fā)動機不會因插入阻力大而熄火。1960年出現(xiàn)了第一臺鉸接式裝載機，這使裝載機轉向性能大大改善，增加了它的機動性能性和縱向穩(wěn)定性。60年代的電動裝載機。這是裝載機設計的一個新的突破，它進一步增加了裝載機的使用范圍。今后裝載機的發(fā)展趨勢是通過工作機構尺寸的增加和機構的改進進一步增加了生成力。
1.3 裝載機工作機構的特點
裝載機工作機構由潺斗，鏟臂，鏟斗座，升降油缸（兩個左右對稱）側卸油缸，拉斗油缸組成。裝載機在工作過程中，鏟斗是沿料堆底部插入料堆的，斗尖在料堆內運動，軌跡如圖1-1所示。
圖1-1 鏟斗軌跡
由于鏟斗沿料堆底部插入料堆所以插入阻力大，阻力方向與機體的推進方向相反，從而使得裝載機有足夠的重量和牽引力來克服插力。以得到足夠的插入深度，鏟斗插入料堆后，在開始提升的瞬間，料堆對提升的阻力很大，以后就迅速的降低，故在提斗的過程中工作機構承受的負載很不均勻，尖峰負荷大。但它易于卸載，故效率高，在鏟斗臂的左右對稱的布置兩個升降油缸，完成鏟斗的提升過程，鏟斗上安裝一個側卸油缸。用來卸下鏟斗內的物料，鏟斗和鏟斗座采用焊接的方法聯(lián)結在一起，再用銷軸與鏟斗臂連接整個機構是四連機構完成裝卸過程。
1.4裝載機工作機構的用途
工作機構是裝載機用以直接完成裝載工作的機構，是裝、運、卸一體的聯(lián)合設備。由于鏟斗即可作取料構件，又可作運料貯料和卸料物件，從而簡化了整機結構使用靈便。
2.裝載機裝載過程分析
2.1裝載過程描述：
鏟斗挖掘土壤的過程很類似金屬切削過程（如圖2-1，圖2-2）。斗刃切入后物料對切入的阻力取
決于物料的性質和狀態(tài)，以及斗刃的刃角γ。
圖2-1 挖掘過程圖
圖2-2 鏟裝過程圖
斗刃切入后，在刃的物料被壓縮，變形以致破壞原來結構，而改變堆存狀況，這種改變取決于物料的性質和狀態(tài)，斗刃的幾何形狀，切削角δ和切削厚度c，同時物料與斗底間的相對運動也產生摩擦阻力，其大小取決于物料與斗底的摩擦系數和斗刃的后角θ。此外，由于刃前形成小堆而后才能進入斗內，這種物料間的內摩擦阻力取決于物料的性質和狀態(tài)，物料的內摩擦系數和斗的運動軌跡。
鏟斗插入礦堆后，礦堆變形A1B1CDE（見鏟裝過程圖）包括三部分：第一滑移體A1B1FE。變形較明顯；第二滑移體CDEF變形不夠明顯；壓實區(qū)，在刃前ED，相當于斗刃的延長，壓實區(qū)的大小與裝載工作阻力的大小有密切關系。壓實區(qū)的大小取決與礦石的物理機械性質，礦堆高度，鏟斗插深度以及鏟斗的形狀和尺寸等因素。當斗刃插入礦堆時物料擠壓，剪切產生變形阻力，物料與斗臂間的摩擦阻力以及物料內摩擦阻力等等阻力的綜合，便是裝載阻力。
2.2裝載機的裝載阻力計算
裝載機的裝載阻力包括插入阻力和鏟取阻力，其插入阻力計算式
Wen = K len1.25B 千克
式中 K-------與物料的性質塊度，堆高和鏟斗形狀與關的系數
K = K1 K2 K3 K4
K1-------物料塊度與松散度系數
K2-------物料性質系數
K3-------堆高系數
K4-------鏟斗斗形系數
Len------鏟斗一次插入深度， 單位：厘米
B--------鏟斗寬度， 單位：厘米
鏟取阻力計算式：
Msp0=1.1Wen[0.4(X-1/3Len)+Y] 公斤·米
式中：
Wen---------插入阻力， 單位：公斤
Len---------鏟斗插入深度， 單位： 米
X，Y--------斗尖距鏟斗回轉中心的直角坐標系植，單位：米
鏟取阻力矩Msp隨著鏟斗回轉角a的增大而減小，其變化規(guī)律為雙曲線（見下圖2-3）
Msp= Msp0（1-Can）
式中 n=
C=
圖2-3 力矩Msp隨著鏟斗回轉角a的變化曲線
式中Ma1-------鏟斗離開巖堆時，由物料重力產生的阻力矩
根據查表得：
K1=1.3
K2=0.10
K3=1.10
K4=1.5
則 K =K1 K2 K3 K4
=1.3x0.10x1.10x1.5
=0.2145
取鏟斗一次插入深度Len =83.5cm
所以插入阻力為Wen=Klen1.25B
=02145x82.51.25x2200x0.1
=0.2145x248.6x220
=11704.088(公斤)
根據工作機構總圖確定X,Y的值
X-------鏟斗回轉中心O點離斗刃的水平距離
Y--------鏟斗回轉中心O與地面的垂直距離
得X=1.15m
Y=0.3m
帶入有關數據計算鏟取力，有
Msp0=1.1Wen[0.4(X-1/3Len)+Y]
=1.1x11704.1x[0.4x(1.15-1/3x0.825)+0.3]
=8368.43(公斤?米)
3.裝載機工作機構的設計
3.1工作機構對鏟斗運動的要求
鏟斗機工作時，鏟斗的運動是由動臂油缸，惻卸油缸和機體的行走部共同控制的。在一個工作循環(huán)中鏟斗要完成的動作有：
1） 將鏟斗放平由機體的行走部將鏟斗推入料堆。
2） 邊推進邊翻轉鏟斗使鏟斗使物料充滿鏟斗。
3） 當鏟斗裝滿物料后，將鏟斗轉正并舉臂到適當的位置作好運送的準備。
4） 由機體的行走部將物料運送到卸載點。
5） 將鏟斗對準卸載口進行翻斗卸載。
6） 將鏟斗正位并下降動臂準備返回。
7） 返回到卸載點
8） 將鏟斗放平到插入位置進行下一個工作循環(huán)。
為了使操作方便和提高勞動生產率，鏟斗臂上對稱地布置兩個油缸鏟斗上安裝有一個油缸使的得整個動作協(xié)調。
3.2 鏟斗的機構設計
鏟斗是用來切削，收集，運輸，卸出物料的不見。它設計的合理與否直接影響到裝載機的身產率，能量消耗及工作的可靠性。
鏟斗的結構設計，一般應滿足下列條件，在斗體盡可能輕的條件下，保證鏟斗有足夠的強度和剛度；鏟斗的結構形狀應保證鏟斗插入物料堆時阻力最?。荒湍Σ翆σ讚p斗齒更換方便等。
為減小鏟斗插入物料堆的阻力，盡量避免無效容積及順利卸載的要求，鏟斗形狀通常是前臂高與后臂，前臂上部作為圓弧狀，并裝有一組齒，鏟斗下部較上部略寬，四角呈圓弧狀以方便卸載，避免大塊堵塞，后臂與斗底的夾角要成鈍角，即可避免可效容積又可使斗底鉸點抬高，方便開斗。
鏟斗前臂直接切入物料，要求材質耐磨，強度高，一般用錳鋼（ZG35Mn）鑄造，并在其切削部位焊有硬質合金。
鏟斗后臂與斗體相連接，并支承整個斗體，故后臂多用碳鋼鑄造并鑄有加強的筋條。
斗體的兩側板連接前后臂，使之成一方箱，因其磨損受力較前后臂小，故小型鏟斗用焊件式鑄造，而大型鑄斗兩側臂采用前后臂延長兩側，再用塞柱焊接在一起。
斗的后臂固定著斗與斗柄，拉桿的鉸及提升滑輪的鉸座等。
斗齒它可減小挖掘阻力。斗齒的形狀應根據物料的物理，機械性質正確選擇斗齒的最大厚度是鏟斗加強厚度的2.2-2.3倍。斗齒是磨損嚴重的易損件。故通常用耐磨材料鑄造。
鏟斗按其結構可分鉚結構，鑄造，焊接，鑄-焊聯(lián)合合金鋼板鎧裝。
鉚結構鏟斗的優(yōu)點是制造容易，接個便宜。求點是強度差（鉚釘易松動），主要用于小型挖掘機上。
鑄造鏟斗：整體鑄造的鏟斗，強度較鉚結構的高，但其自重較大，適用于小型挖掘機上。
焊接鏟斗：前臂和側臂是鋼板焊接，而后臂通常是鑄造。其特點是自重較小。對單斗挖掘機，在動力不變的條件下，用焊接鏟斗代替鑄造鏟斗，鏟斗容積平均可增大1/3（即3米3增大4米3；6米3增大8米3；9米3增大12米3），這是提高挖掘機生產率的途徑之一。但一般鋼板焊接的鏟斗，僅用于輕型挖掘機。
鑄-焊聯(lián)合制造，外面包以合金鋼板的鏟斗，適用與大型鏟斗（如斗容﹥12米3）。
根據設計要求，本設計采用焊接鏟斗。
3.3 斗容的計算和尺寸確定
3.3.1斗容的計算
1) 幾何斗容： 按美國汽車工程師學會（SAE）標準前端式裝載幾何斗容EK（單位為m3）由下式確定斗背上擋板的鏟斗斗容為：
EK=SBBH-2/3h2b
式中 : S-------------鏟斗橫斷面面積， m2
BBH---------鏟斗的內臂寬， m;
h-----------擋板高度， m;
b------------斗刃刃口與擋板最部之間的距離， m；
2）額定斗容： 按SAE標準，對于斗背上裝有擋板的鏟斗
ES=EK+b2BBH/8- b2(h+c)/6
式中C-----物料“堆積”高度，m其確定方法如下圖，由斗刃刃口和擋板最下部之間作一連線，再由料堆尖端M點作直線MN與CD垂直，將MN垂線向下延長，與斗刃刃口和擋板最下部之間的連線相交，此點與料堆尖端之間的距離，使表示物料堆積高度C。
鏟斗橫斷面積如圖3-1：
圖3-1 鏟斗橫斷面積簡化計算圖
1-擋板 2-斗刃 3-鏟斗橫斷面積
鏟斗橫斷面面積和斗容
1） 將已知的橫斷面分成若干塊，方法如下：
找出鏟斗底部的內圓弧部分的中心G點，通過G點作BE線與CD線平行，然后找出鏟斗橫斷面面內從圓弧過渡到直線的過渡點A、F再分別連A、G和F、G這樣就把鏟斗的橫斷面分成四塊。
按設計要求鏟斗的額定斗容為1立方米。
2) 預估各部分尺寸如下：
鏟斗內臂寬BBH=1800mm b=1200mm
R=300mm GK=320mm
BE=500mm AB=130mm
h=160 mm EF=100mm
∠AGF=135。
扇形面積 AGFA=ЛR2x135/360=3.14x30x30/360
=1060(cm2)
三角形面積 ABGA=0.5AbxR=0.5x13x30=195(cm2)
三角形面積GEFC=0.5EfxR=0.5x10x30=150(cm2)
梯形面積 BCDEB=0.5x（BE+CD）x GK=0.5x(50+120)x32=2720(cm2)
3） 求總面積：
S=1060+195+150+2720+4125=4125（cm2）
幾何斗容： EK=SBBH-2/3(h2b)
=4125x180-2/3(16x16x120)
=742500-20480
=722020(cm3)
=0.722(m3)
額定斗容： ES=EK+b2BBH/8-b2/8(h+c)
=0722x106=120x120x180/8-120x120/6(16+31)
=0.9496(m3)
符合設計額定斗容1立方米的設計要求。
3.4工作機構桿件系統(tǒng)的配制與設計
由于裝載機歌德工作機構實際上就是一個四連桿機構，根據工作條件對鏟斗在工作循環(huán)各階段的要求，確定鏟斗在其運動軌跡上應有的位置來確定設計系統(tǒng)，使它盡可能的滿足鏟斗這個桿件在運動上的要求。
設計方法：
3.4.1確定鏟斗的工作位置
假設鏟斗是ab桿，根據工作需要確定鏟斗在工作過程中要求的五個位置，即鏟斗的插入位置（a,b位置），向上翻轉到正位（a,b位置）升舉到中間（a’b3’位置）升舉到卸載高度（a’’b4’’位置），翻斗卸載（a’’b5’’位置）和返回原位ab1位置。
確定鏟斗插入位置（ab1）時，應使斗前臂與地面約有的傾角。為了得到較大的翻斗鏟取力，還應使ab1相對b1c的位置有較大的翻斗力臂。
確定鏟斗上的翻到正位（ab2）時，應使斗口水平向上，鏟斗的后臂與車輪有適當的間隙。確定鏟斗與地面的相對位置時，應考慮鏈輪有5%的滾動半徑變形量，應使斗底與地面約有200-300mm的間隙。
鏟斗升舉過程中，為了使鏟斗運動平穩(wěn)，不撒礦，應盡量使鏟斗平移而無轉動，也就是使為只a’b3’//a’，b4’。在a’’b5’’卸載時，應使前臂與地面的傾角有45度。以上的卸載角并且斗尖的位置符合對卸載高度和卸載距離的要求。
因點a’,a’’,a 都在以g為圓心的圓弧上，所以還應根據機器結構的可能性，在確定a點三個位置的同時確定動臂的回轉g。
3.4.2求ab1桿相對ag桿的運動位置
按上述五個位置，將動臂ag桿視為不動，求出ab1桿相對動臂ag桿的五個運動位置ab1,ab2,ab3,ab4,ab5。在這五個位置中ab1及ab2按鏟斗插入和轉正的位置定出 ab3位置，按保持鏟斗平易，因此動臂轉角θ/2即鏟斗相對動臂轉θ/2角，即∠b2a3=θ/2定出b3點。同樣的道理∠b3a4=θ/2定出b4點，再按卸載時b4’’b5’’=b4b5即可定出 b5點的位置。
圖3-2 四桿機構運動圖
3.4.3求四桿機構ab2c2d
仍將動臂視為固定桿。先根據結構條件估選d點位置，再以d為心作c2 點的運動軌跡的最低點不低于斗底距地面的高度。當僅用一個翻斗油缸時，c2點的位置不應碰到前橋差速器。c2點選取后，則桿b2c2長初步確定。據初選的b2c2由點b5使b5c5=b2c2確定c5點位置。應使c5點不越過點b5與點d的連線。因當c5點在b5嗲與點d的連線上 時。鏟斗的卸載角達到最大，所以選取的c5距b5d的距離應符合在低位卸載時，仍能使卸載角不小于45。的需要。點c5及連桿b2c2長度確定后，據b2c2=b3c3,=b1c1=b4c4即可定出c1,c3,c4。
3.4.4 求四桿機構de2fg
四桿機構ab2c2d求得后，就可以開始求桿機構de2fg，在此四桿中，固定桿dg（既動臂上的兩個鉸點）為已知，還知道當桿e2d的轉角為∠e3de3時，桿件fg相對固定桿dg的轉角為θ/2（實際上是動臂dg相對機架fg轉了θ/2角）。當桿ed轉角為∠e3de4時，桿fg又轉了θ/2。當翻斗油缸活塞桿收縮即連桿e2f縮短時，鏟斗進行卸載。卸載后，桿ed反轉∠e5de1，桿fg反轉θ角，使鏟頭恢復到原始的插入位置，然后求符合這些條件的四桿機構。
4.裝載機工作機構受力分析
4.1工作機構的最大受力工況與最大外載荷的確定
進行工作的受力分析時，應首先根據工作機構選擇受力最大工況，并按受力最大工況下的外載荷進行受力分析。在裝載機的工作循環(huán)中，鏟斗的插入是靠行走機構將鏟斗推入料堆的，在鏟，提斗斜載和降斗的諸工況中，鏟斗
在插入后提斗的鏟挖物料工況，是工作機構受力最大的工況，在此工況下，由于物料種類和作業(yè)條件的不同，對外載荷可簡化成載荷沿鏟斗斗刃均布的對稱受載情況和由于鏟斗
偏鏟斗，料堆密實程度不均造成的偏載荷情況。由于對偏載荷的大小缺少數據，所以在計算中，往往按對稱受載計算后，以適當的安全裕量來考慮偏載荷的影響。
4.2工作機構最大鏟取力與鏟斗臂最大舉升的確定
4.2.1最大鏟取力的確定
最大鏟取力即鏟斗斗尖接觸地面，鏟斗臂油缸向上升，鏟斗剛起時，起斗尖處產生的最大挖掘力。（SAE規(guī)定，在距離斗尖四英寸處產生的，最大垂直向上的力為最大鏟取力）。
圖4-1 地下礦用裝載機鏟取力與載重量經驗公式
圖4-1是根據三十八種地下礦用鏟運機的數據求得鏟取力與栽重量的經驗關系式。圖中的每一點是一種鏟運機的數據，圖中的直線是用均值法求得的直線式。
Pt=1.47+1.56GZ
GZ-----------鏟斗的載重量， 噸
Pt-----------最大鏟取阻力， 噸
GZ=ρgv 其中v為斗容1立方米 g=9.8 m/s2
計算 ： Pt=1.47+1.56GZ
=1.47+1.56x2.65x9.8x1
=41.98(噸)
4.2.2鏟斗臂的最大舉升力
鏟斗臂油缸升舉斗臂的力臂隨著鏟斗接近最高位置而減少，當鏟斗臂油缸將鏟斗升舉到最高位置時，斗內能夠被斗臂舉起的最大載荷重，就是鏟斗臂的最大舉升載荷。
最大舉升載荷應小于能夠使機體傾覆的傾翻載荷，其中鏟斗臂油缸的直徑便根據斗臂的最大升舉力來確定的。由此選DG-J160C-E1（左，右兩個）作為升降油缸。
鏟斗臂的最大舉升力應能夠滿足最大舉升載荷的要求和使用邊插入邊舉臂的鏟裝操作要求，在轉載機中，取傾翻載荷的85%作為動臂的最大舉升載荷。
P=1.7 Gz
其中Gz-------鏟斗臂的額定載重量， 公斤
計算代入數據
P=1.7 Gz
=1.7x2.5x9.8x1
=44.19x9.8
=432.66(KN)
4.2.3.裝載機工作機構受力分析
鏟斗在料堆內運動時，所受的外阻力可分解成水平分量Pax及垂直分量Pay.(如圖所示)為便于進行計算取鏟斗所受的載荷為均分，動臂軸線與連桿及掛壁軸線處于同一平面內，略去由于鉸接座占有空間而產生的附加扭矩。將空間超靜定結構簡化為平面問題進行分析。
圖4-2 鏟斗阻力分解圖
取鏟斗為分離體，按力平衡可寫出方程。
按∑MB=0 得：
Pax?h1+Pay?h =Pc(h2cosα1+h2 sinα1)
∴ Pc= Pax?h1+Pay?h
按∑X=0 得：
Pax+ Pc cosα1-Pbx=0
∴ Pbx=Pax+ Pc cosα1
按∑Y=0 得：
Pby+ Pc sinα1 -Pay
∴ Pby=Pay- Pc sinα1
其中 N=Pax?V
N=48.5Kw 總功率 V=3.1Km/h
∴Pax=N/V=5.75(噸)
Pay=Gz+G
其中 Gz------鏟斗的額定裝載重
G-------鏟斗的自重 0.383噸
代入數據得：
Pay=25.97+0.338=26.308（噸)
根據工作機構總圖，確定h1,l1,h2,l2, a各值
h1=300mm
l1=550mm
l2=1150mm
a=35。
代入數據計算 PL,Pbx,Pby得
=
=
=58.88（噸）
Pbx=Pax+Pc cosα
=57.5+58.88xcos35。
=5398(噸)
Pby=Pay-Pc sinα
=26.308-58.88xsina35。
=-7.46(噸)
其中負號表示受力與圖示方向相反
計算得出的力PC就是拉斗油缸受力
4.3工作機構強度的校核
根據工作機構受力分析，將構件上的作用力求得后就可以進行強度校核。
4.3.1鏟斗臂：
將鏟斗臂看成是支承在固定箱體和鏟斗座上的雙支點懸梁（如下圖）。其危險斷面在D點附近上作用的應力為：
σ = M/W + N/F ≤ [σ]
圖4-3 鏟斗臂受力分析圖
式中 M-----計算端面上的彎矩；
N-----計算斷面上的軸向力；
W-----計算斷面上的抗彎斷面系數；
F-----計算端面面積。
取過D點的端面m-m (如圖) 廁
M = -Pby(l1-l2) - Pbx(h1-h2)
N = Pbysina + Pbxcosa
σm-n = M/W +N/F ≤ [σ]
=
其中 Pbx = 53.98 （噸）
Pby = 7.36 （噸）
根據工作機構總圖確定參數l1 ,l2 ,h1 ,h2 ,α.
得 : l1 =640 mm l2 =300 mm
h2 =200 mm h1 =950 mm
α =60o
其中 F = 180 x 310 = 55800 mm2
W =d3/32 =2924817.6 (mm3)
帶入公式有：
σm-n = M/W + N/F
=
=
=-0.014+0.059
=0.045（MPa）
很顯然，鏟斗臂強度滿足要求
4.3.2 銷軸 材料選擇 20 CrMnMo [σ] ≤ 885 MPa
圖4-4 鏟斗臂前頭銷軸圖
銷軸的彎曲應力
= ≤[σ]
式中 -------- 銷應力軸的彎曲
------------ 計算載荷， 為鉸點所受載荷的一半
------------- 銷軸彎曲強度計算的計算長度
=
W =
其中 =20 mm a=5mm d=50mm
∴ =
=0.5x20+5+0.5x50
=400 (mm)
W =
=x3.14x(50x10-3)
=12.27x10-6 (m3)
P1=0.5x54.2=27.1(噸)
= ==865.8 (Mpa) ≤885 Mpa
故滿足強度要求
4.3.3鏟斗 將鏟斗分離出來，把它看成是彎曲的薄板，其危險斷面在如圖4-5所示的斷面n-n則
圖4-5 鏟斗危險斷面圖
M =
N =
σm-n = M/W + N/F
=
根據工作機構總圖確定h, l,, F的值
得 ：
h=50 mm
l=625 mm
=60
F=35x2200=77000 (mm2)
其中=5.75（噸）； =25.97(噸)
代入數據得：
=
+
=（0.4456+0.3185）
=76.4 (Map) ≤835 Map
故鏟斗滿足強度要求、
5.工作機構穩(wěn)定性能分析
穩(wěn)定性能是指機器行走和工作時不致發(fā)生翻到和側滑，并且保持規(guī)定的行走方向的能力。穩(wěn)定性不僅影響作業(yè)和行走安全，而且與生產率有關， 只有良好的穩(wěn)定性，才能保證其他性能的充分發(fā)揮。此外穩(wěn)定性對減輕司機勞動強度有很大意義。
5.1 穩(wěn)定性指標
衡量穩(wěn)定性的指標是穩(wěn)定系數和穩(wěn)定角。穩(wěn)定系數是穩(wěn)定力矩和傾復力矩之比
K= Mst / Mo ≥1.1~1.3
根據機器平衡狀態(tài)的重要性對穩(wěn)定性系數有不同的具體要求
穩(wěn)定角是機器重心與支撐點連線的最大傾角
縱向傾角：
tgδ= L/2Hc
橫向傾角：
tgδ= B/2Hc
圖5-1工作機構穩(wěn)定性分析圖
穩(wěn)定角因機器工作機構狀態(tài)而改變，一般δ≥30 ~40
5.2機器縱向穩(wěn)定性能分析
裝載機受力圖5-2如下：
圖5-2 裝載機受力圖
基本阻力 W=W01+W02
其中 W01=z1μ1
W02= z2μ2
風阻力Ww1作用迎風面積的形心上，高度為h wi
插入阻力： Wen方向與運動相反
鏟取阻力：Wsp作用在斗尖上，垂直路面
動阻力： Wg 作用在Cg點，方向視加速度。
而定與路面平行，其值為
Wg=δG/g×dVw/dt
切向作用力 Pt1 和Pt2作用在車輪與路面的接觸點上，方向與運動方向相同。
由平衡方程列出矩方程
z1+G Hcsinα+δG/g×dVw/dt+wwih wi-Wsp（l3+l）-G l2cosα=0
又由于∑y=0
z1+ z2=Wsp+Gcosα
聯(lián)立以上兩式
Z1= G l2cosα- G Hcsinα-δG/g×dVw/dt-wwi+Wenh+Wsp（l3+ l2）
L
Z2 = G l2cosα+G Hcsinα+G/g×dVw/dt-wwi+wwih wi+Wspl3
L
從上式可以看出， 和 不僅與機器的結構系數有關
而且還與機器的各種狀態(tài)有關
即上坡時， Z1 減小 Z2 增大
下坡時， Z1 增大 Z2 減小
上坡行駛時，裝載機的穩(wěn)定極限狀態(tài)是前輪離開地面，機器繞后輪接地點b向后翻倒
即 z1=0 并且 dVw/dt，wwi，Wen
Wsp 均為零
所以l2cosα- G Hcsinα=0
最大穩(wěn)定坡度為
為了安全起見，在使滑動的可能性先于翻倒的可能性
即
即
查表取φ=0.5φ
∴
插入鏟斗時，裝載機的穩(wěn)定極限狀態(tài)與插力與鏟取時極為相似
即 Z2=0，此時=0，wwi=0
∴
最大卸載距離時，裝載機的穩(wěn)定極限狀態(tài)與插入與鏟取時極為相似。
既 Z2=0， =0，Wen i=0，Wsp=0
Gs-----------裝載機的翻倒載荷，
Go----------- 額定載荷取翻倒載荷的一半
5.3 裝載機橫向穩(wěn)定性分析
圖5-3裝載機橫向穩(wěn)定性分析圖
裝載機外力：
兩側車輪的垂直支反力 和 ，裝載機的自重G
對C點取力矩平衡 得
對D點取力矩平衡 得
聯(lián)立以上兩式 得
當 時，即有側翻危險
∴穩(wěn)定性條件為 ：
∴ 求出極限側坡
轉彎時的橫行穩(wěn)定性
轉彎時受力
假設重心Cg在AB的中點上 ，在Cg帶內除重力和阻力 Wgx之外，還增加了側向運動阻力 Wgx 和垂直軸的慣性力矩（動力矩） Mgz
假設轉半徑為R，轉向角為，據上述圖形關系
∠ABD=
假設裝載機以等速轉彎
則
由力矩平衡關系，分別對A 點和B點取矩
∴
若Y1，Y2之一大于側向粘著力，將發(fā)生側滑而喪失穩(wěn)定性，所以防止側滑的穩(wěn)定性條件為：
下圖是不發(fā)生側滑的條件
圖5-4 側滑穩(wěn)定性圖
∴
∴
既為產生橫向打滑的極限速度V1
如果不考慮轉彎時重心和輪距的變化， 則橫向側翻條件為：
∴
既為產生側翻的極限速度V2
為保證安全，應使側滑先于側翻
即
∴
由于 =0.8
∴ B＞1.6Hc
∴ H c＜ B/1.6=656 mm
對以上分析加以綜合管理。
縱向穩(wěn)定角 tgδ縱 =L/2Hc=1500/2X656=1.143
∴ δ縱=arctg1.143=48.82
橫向穩(wěn)定角 tgδ橫=B/2Hc
∴tgδ橫 =10550/2X656=0.8
∴ δ橫=arctg0.8=38.67
∴ 可以預選 Hc =400 mm
這時δ縱 ，δ橫都滿足穩(wěn)定性要求。
6. 液壓缸設計計算
6.1 鏟斗上的側卸油缸設計
6.1.1．鏟斗裝滿物料后，不僅要靈活卸載，而且能夠自動復原，所以有這一系列動作必須由側卸油缸來完成，則所選的油缸類型為雙作用單桿液壓缸。另外，根據鏟斗的勞動強度應選用重型的活塞桿，查表選取DG系列的油缸。
由于鏟斗油缸安裝在鏟斗的背部，為便于安裝，應用單耳式安裝方式。
6.1.2鏟斗裝滿物料后，側卸油缸在卸載過程中對鏟斗的作用示意圖如下：
取惻卸油缸的安裝角
=
要使得油缸能夠卸載鏟斗內的物料
其最小的推力要等于（
故側卸油缸的推力
將 KN
=
計算得
（KN）
圖6-1 側卸油箱卸載過程中對鏟斗的作用示意圖
根據FKN 查表選取有關尺寸如下：
表6-1
缸徑（mm）
活 塞 桿
直徑
活塞面積
（）
推力
KN
拉力
KN
最大
行程
mm
大端
小端
14Mpa
16Mpa
14Mpa
16Mpa
100
55
78．50
54．75
109．9
125．6
76．65
87．6
4000
由上表，側卸油缸選用DG-J100C-E1型
6.1.3側卸油缸的驗算
液壓缸的推力F1
公式中----------工作壓力Mpa
A1----------活塞的作用面積
其中
故側卸油缸強度滿足強度要求
6.2 拉伸油缸的設計
6.2.1鏟斗的鏟取物料的過程以及提起，皆由拉伸油缸來完成，根據它的勞動強度應選用雙作用單桿液壓缸。其中活塞桿應選用重型的，查表選取DG系列油缸。
為了方便拉伸油缸的安裝， 應選用單耳式安裝
6.2.2鏟斗裝滿物料后，拉深油缸剛開始將鏟斗拉起時，油缸的抗力F2達到最大值。
根據前面裝載機工作機構的受力分析，得：
（KN）
圖6-2 油缸抗力圖
由于工作壓力為16Mpa.
根據Pc=577KN P2=16Mpa
選取的油缸的有關尺寸如下表
表6-2
缸徑（mm）
活 塞 桿
直徑
活塞面積
（）
推力
KN
拉力
KN
最大
行程
mm
大端
小端
14Mpa
16Mpa
14Mpa
16Mpa
280
150
615.72
439.04
862.05
985.20
614.66
702.46
4000
根據上表 選取拉伸油缸的型號為： DG- J280C-E1
拉伸油缸的強度校核：
根據： F2=P2A2
式中 F2—————油缸的拉力 KN
P2---------------工作壓力 Mpa
A2---------------液壓缸有桿腔作用面積 m2
-------------活塞的直徑 m2
-------------活塞桿直徑 m m
=
附： （升降油缸）
表6-3
缸徑（mm）
活 塞 桿
直徑
活塞面積
（）
推力
KN
拉力
KN
最大
行程
mm
大端
小端
14Mpa
16Mpa
14Mpa
16Mpa
160
90
201．06
137．44
281．48
321．70
192．42
219．90
4000
根據最升力確定前面已敘述。
總 結
裝載機鏟掘和裝卸物料的作業(yè)是通過工作機構的運動實現(xiàn)的。
裝載機的工作機構由鏟斗、動臂、搖臂——連桿(或托架)及液壓系統(tǒng)等組成。鏟斗用以鏟裝物料；動臂和動臂油缸的作用是提升鏟斗并使之與車架連接；轉斗油缸通過搖臂——連桿(或托架)使鏟斗轉動。動臂的升降和鏟斗的轉動采用液壓操縱。由動臂、動臂油缸、鏟斗、轉斗油缸、搖臂——連桿(或托架)及車架相互鉸接所構成的連桿機構，在裝載機工作時要保證：當動臂處于某種作業(yè)位置不動時，在轉斗油缸作用下，通過連桿機構使鏟斗繞其鉸接點轉動；當轉斗油缸閉鎖時，動臂在動臂油缸作用下提升或下降鏟斗過程中，連桿機構應能使鏟斗在提升時保持平移或斗底平面與地面的夾角變化控制在很小的范圍，以免裝滿物料的鏟斗由于鏟斗傾斜而使物料撒落；而在動臂下降時，又自動將鏟斗放平，以減輕駕駛員的勞動強度，提高勞動生產率。
通過整個課題的研究工作，主要得出以下結論和成果:
1.通過AUTOCAD2007軟件對裝載機的工作機構進行了二維平面設計，對AUTOCAD軟件有了更深刻的理解和運用；
2.對這次設計的裝載機工作機構進行了總體設計到零部件設計。主要包括裝載機的工作機構的關鍵部件，如鏟斗，臂，液壓裝置等。并對重要零件進行了剛度、強度分析。
參考資料
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致 謝
??? 在本文的撰寫過程中，賀紅林老師作為我的指導老師，他治學嚴謹，學識淵博，視野廣闊，為我營造了一種良好的學術氛圍。置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了明確的學術目標，領會了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。其嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力，與無微不至、感人至深的人文關懷，令人如沐春風，倍感溫馨。正是由于他在百忙之中多次審閱全文，對細節(jié)進行修改，并為本文的撰寫提供了許多中肯而且寶貴的意見，本文才得以成型。
??? 在此特向賀紅林老師致以衷心的謝意！向他無可挑剔的敬業(yè)精神、嚴謹認真的治學態(tài)度、深厚的專業(yè)修養(yǎng)和平易近人的待人方式表示深深的敬意！
2012 年 5 月
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