ZL40装载机工作装置设计

ZL40装载机工作装置设计

目录

引言.......................................................................................................................................................- 1 - 1装载机工作装置基本参数的概述..........................................................................................................- 3 - 1.1装载机工作装置的结构类型和性能分析 ..........................................................................................- 3 - 1.1.1装载机工作装置设计概述..............................................................................................................- 3 - 1.1.2结构型式选择..................................................................................................................................- 3 - 1.2装载机工作装置的结构参数..............................................................................................................- 5 - 2铲斗,动臂以及连杆机构的设计............................................................................................................- 7 - 2.1.1铲斗设计要求..................................................................................................................................- 7 - 2.1.2铲斗斗型的结构分析......................................................................................................................- 7 - 2.1.2.1切削刃的形状..............................................................................................................................- 7 - 2.1.2.2铲斗的斗齿..................................................................................................................................- 8 - 2.1.2.3铲斗的侧刃..................................................................................................................................- 8 - 2.1.2.4斗体形状......................................................................................................................................- 8 - 2.1.3铲斗基本参数的确定......................................................................................................................- 9 - 2.1.4斗容的计量....................................................................................................................................- 10 -

V .......................................................................................................... - 11 - 2.1.4.1几何斗容(平装斗容)

p

V.......................................................................................................... - 11 - 2.1.4.2额定斗容(堆装斗容)H

2.2动臂设计.............................................................................................................................................- 13 - 2.2.1动臂与铲斗、摇臂、机架的三个铰接点B、E、A的确定 ........................................................- 13 - 2.2.1.1确定坐标系................................................................................................................................- 13 - 2.2.1.2画铲斗图....................................................................................................................................- 13 - 2.2.1.3确定动臂与铲斗的铰接点B.....................................................................................................- 13 - 2.2.1.4确定动臂与机架的铰接点A.....................................................................................................- 15 -

l的确定.......................................................................................................................- 15 - 2.2.2动臂长度D

2.3连杆机构的设计：............................................................................................................................- 16 - 2.

3.1 杆机构的设计要求：...................................................................................................................- 16 - 2.3.2连杆尺寸及铰点位置的确定........................................................................................................- 16 - 3装载机工作装置的强度计算，受力分析及其强度校核 ....................................................................- 19 - 3.1.1计算位置........................................................................................................................................- 19 - 3.1.2外载荷的确定................................................................................................................................- 19 - 3.1.2.1对称水平受力工况【2】(图3.1.2a)..........................................................................................- 20 - 3.1.2.2对称垂直力的作用工况【2】(图3.1.2b)..................................................................................- 21 - 3.1.2.3对称水平力与垂直力同时作用的工况【2】(图3.1.2c)..........................................................- 21 - 3.1.2.4受水平偏载的作用工况【2】(图3.1.2d)：..............................................................................- 21 - 3.1.2.5受垂直偏载的作用工况【2】(图3.1.2e)：..............................................................................- 22 -

3.1.2.6受水平偏载与垂直偏载同时作用的工况【2】(图3.1.2f)：................................................ - 22 -1 3.2工作装置的受力分析....................................................................................................................... 2- 23 - 3.2.1计算外载荷：3...............................................................................................................................- 24 - 3.2.2铲斗受力分析：............................................................................................................................- 24 - 3.2.3连杆受力分析：............................................................................................................................- 25 - 3.2.4摇臂受力分析：............................................................................................................................- 25 - 3.2.5动臂受力分析：............................................................................................................................- 25 - 3.3工作装置的强度校核.........................................................................................................................- 27 - 3.3.1动臂强度校核：............................................................................................................................- 27 - 3.3.2连杆强度校核：............................................................................................................................- 29 - 3.3.2.1连杆强度校核：........................................................................................................................- 29 - 3.3.2.2连杆稳定性校核【8】：................................................................................................................- 30 - 3.3.3摇臂强度校核................................................................................................................................- 30 - 3.3.4铰销强度校核................................................................................................................................- 32 - 4装载机工作装置油缸作用力的确定....................................................................................................- 34 -

4.1转斗油缸主动力的确定....................................................................................................................- 34 - 4.2动臂油缸主动力的确定....................................................................................................................- 36 - 4.3转斗油缸和动臂油缸被动力的确定................................................................................................- 37 - 5装载机工作装置限位机构....................................................................................................................- 38 -

5.1铲斗前、后倾角限位装置................................................................................................................- 38 - 5.2动臂升降自动限位机构....................................................................................................................- 39 - 5.3铲斗自动放平机构............................................................................................................................- 40 - 结束语.......................................................................................................................................................- 42 - 参考文献.............................................................................................................................................- 43 - 致谢.......................................................................................................................................................- 44 -

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2

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ZL40装载机工作装置设计

摘要：在装载机工作设计的过程中，首先，涉及到了铲斗、动臂、连杆机构的设计，在铲斗的设计中需要考虑斗容以及形状的设计，在动臂的设计中要考虑各个铰点的相互位置关系，而连杆机构则要注意是否会发生干涉现象；然后，要对装载机的所受外载荷要一一考虑，其次，再对工作装置进行受力分析，最后，还要对装载机所受到的载荷进行强度校核，以确定其能够满足设计要求。

关键词：装载机，工作装置，设计

Abstract：The process of design in Loader work, first of all, related to the bucket, boom, linkage design, the design of the bucket and the bucket capacity to consider the shape of the design, the boom of the design considerations of each hinge point of the mutual position relationship, and linkage will have to pay attention to whether the interference occurs; then to external load on the loader suffered consider to be eleven, second, and then mechanical analysis of the working device, and finally, to the load on the loader by the strength of the check, to determine its ability to meet the design requirements.

Key words：Loader，Work device，Design

引 言

装载机是以轮胎式或履带式拖拉机为基础车，安装上铲斗作为工作装置的一种土方工程机械。它是一种作业效率高、操作轻便、用途广泛的施工机械，它不仅用来对松散的堆积物料进行装、运、卸等作业，还可以铲装爆破后的矿石以及对硬土进行轻度挖掘，并能用来进行清理、刮平场地及牵引等作业。装载机的铲掘和装卸物料是通过工作装置的运动而得以实现的，装载机工作装置由铲斗、动臂、连杆、摇臂和转斗油缸、动臂油缸等组成。整个工作装置铰接在车架上。铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以装卸物料。动臂与车架、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。装载机作业时工作装置应能保证：当转斗油缸闭锁、动臂油缸举升或降落时，连杆机构使铲斗上下平动或接近平动，以免铲斗倾斜而撒落物料；当动臂处于任何位置、铲斗绕动臂铰点转动进行卸料时，铲斗倾斜角不小于 45，卸料后动臂下降时又能使铲斗自动放平。综合国内外装载机工作装置的结构型式，主要有七种类型，即按连杆机构的构件数不同，分为三杆式、四杆式、五杆式、六杆式和八杆式等；按输入和输出杆的转向是否相同又分为正转和反转连杆机构等。工作装置直接影响到装载机的性能参数和其作业效率。5040ZL ZL 装载机，主要装载机生产厂家均拥有该产品。第一代产品几十年来沿续至今，全国几乎使用同一套图纸，有些技术力量薄弱的厂家，仍把其当作主导产品推向市场。第二三代产品主要是对工作装置进行优化，改变外观造型。所以，合理的设计工作装置的结构是非常重要的。

常见的有关轮式装载机的工作装置设计中，广泛采用反转六连杆机构为例进行设计以及放平性、工作强度的校核，本次设计中在没有同类正转机构设计资料的前提下，反复琢磨工作装置的工作原理，并使用机械设计软件AutoCAD 进行工作装置的各铰接点的设计，所以在进行有关校核时直接应用绘图尺寸，可以保证精度要求，此设计资料也可以作为今后正转工作装置的设计参考。当然，在设计中难免有疏忽以及错误的地方，望批评指正。

毕业设计，的确是我们四年下来所学知识的大检阅。刚接受这个任务时，我简单的认为它只是涉及装载机工作装置的这个部分，并且之前也搞过一些课程设计，所以觉得会很轻松，时间也会很充裕。当时间在我的身边悄悄的流逝之后，我才突然发现：涉及到的问题很多！特别是从开始涉及草图时，其具体的结构如何确定，材料如何去选，涉及的机构能否实现预定的目标，以及是否会发生干涉等，都需要下一番功夫，经过多次的反复推敲才能得出最优方案。等到具体绘制零件图时，需要考虑的问题就更多了，比

如，加工工艺、公差配合、尺寸标注等，于是大量的工作就像潮水般的涌来，查手册、找样本。都要在此刻大显身手，在一段忙忙碌碌之后终于见到的成果！粗略回顾一下，一个设计弄下来，从大一到大四所学过的课程，都在这次设计当中派上了用场。由此，我深深地体会到，任何看似简单的工作，都有其不就简单的内涵，如果不去钻研，再认为简单的东西也很难领悟到；当然，如果它真正融入你的知识储备中，即使是在复杂繁琐的工作，也会在我们有条不紊的过程中简单化。这也许就是我这次设计与知识之外的体会吧。

1装载机工作装置基本参数的概述

1.1装载机工作装置的结构类型和性能分析

1.1.1装载机工作装置设计概述

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。

(a) (b)

图1.1 装载机的工作装置

(a)托架式；(b)无托架式

1)铲斗；2)托架；3)转斗油缸；4)动臂；5)连杆；6)动臂油缸；7)摇臂

装载机的工作装置由铲斗、动臂、摇臂——连杆(或托架)及液压系统等组成(图1—1)。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连接；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——连杆(或托架)及车架相互铰接所构成的连杆机构，在装载机工作时要保证：当动臂处于某种作业位置不动时，在转斗油缸作用下，通过连杆机构使铲斗绕其铰接点转动；当转斗油缸闭锁时，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撒落；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。

1.1.2结构型式选择

装载机工作装置的结构型式分为有铲斗托架和无铲斗托架两种。

有铲斗托架的工作装置如图1—1a所示。其动臂和连杆的后端与车架支座铰接，动臂和连杆的前端与铲斗托架铰接，托架上部铰接转斗油缸体，其活塞杆及托架下部与铲斗铰接。当托架、动臂、连杆及车架支座构成的是平行四连杆机构，则在动留提升、转斗油缸闭锁时，铲斗始终保持平移，斗内物科不会撤落。有铲斗托架的工作装置易十更换铲斗及安装附件，例如将铲斗卸下，在托架上装上起重叉便可进行起重及叉车作业。有铲斗托架的工作装置，结构比较简单，同时，由于转斗油缸及铲斗都是直接铰接在托架上，所以铲斗的转动角较大。但由于在动管前端装有较重的托架，所以减少了铲斗的载重量。国产ZL35、Z1—160装载机均采用有铲斗托架的工作装置。

无铲斗托架的工作装置如图1—1b所示。其动臂的前端和铲斗铰接，动管的后端和车架上部支座铰接，动管油缸两端分别和动管及车架底部支座铰接，转斗油缸一端和车架铰接，另一端和摇臂铰按，摇臂则铰接在动臂上，连杆一端和摇臂铰接，另一端和铲斗铰接。

根据摇臂——连杆数目及铰接位置的不同，可组成不同型式的连杆机构。不同型式的连杆机构，铲斗的铲起力P随铲斗转角 的变化关系，倾斜时的角速度大小以及工作装置的运动特性也不同。因此，装载机工作装置结构型式的选择，既要考虑结构简单，又要考虑作业性质与铲掘方式来确定。

图1.2 常见工作装置结构形式

应当指出，正、反转连杆机构都是非平行四边形机构。因此，在动臂提升过程中，铲斗或多或少总要向后翻转一些。

根据装载机用途、作业条件及技术经济指标等拟定购设计任务书的要求，选定了工

作装置的结构形式后，便可进行工作装置的结构设计。

1.2装载机工作装置的结构参数

额 定 斗 容： 32m

额 定 载 重 量： KN 36

整 机 质 量： KN 115

轮 距： mm 1950

轴 距： mm 2660

轮 胎 规 格： 2400.16——

最大 卸载 高度： mm 2800

最小 卸载 距离： mm 1115

工作装置的结构设计包括：

(1)确定动臂长度、形状及与车架的铰接位置。

(2)确定动臂油缸的铰接位置及动臂油缸的行程。

(3)连杆机构(由动臂、铲斗、转斗油缸、摇臂——连杆或托架等组成)的设计。工作装置的结构设计应满足以下要求：

(1)保证满足设计任务书中所规定的使用性能及技术经济指标的要求，如最大卸载高度、最大卸载距离、在任何位置都能卸净物料并考虑可换工作装置等。

(2)保证作业时与其它构件无运动干涉。

(3)保证驾驶员有良好的劳动条件，如工作安全、视野开阔、操作简便等。 工作装置的结构设计是一个比较复杂的问题，因为组成工作装置的各构件的尺寸及位置的相互影响，可变性很大。对于选定的结构形式，在满足上述要求下，可以有各种各样的构件尺寸及铰接点位置。因此，只有在综合考虑各种因素的前提下，对工作装置进行运动学和动力学分析，通过多方案比较，才能最后选出最佳构件尺寸及铰接点位置，使所设计的工作装置不仅满足使用要求，况且具有较高的技术经济指标。

1.2.1工作机构连杆系统的尺寸参数设计

由于现今国内外轮胎式装载机广泛采用反转六杆工作机构，具有一定的代表性，所以以其为例，故阐述工作机构连杆系统的尺寸参数设计，以求举一反三。

1.2.2机构分析

反转六杆工作机构由转斗机构和动臂举升机构两个部分组成。转斗机构内转斗油缸

GF、摇臂FED、连杆DC、铲斗BC、动臂AEB和机架AG六个构件组成。

当举升油缸闭锁时，启动转斗油缸，铲斗将绕B点作定轴转动，当转斗油缸闭锁，举升油缸动作时，铲斗将作复合运动，即一边随动臂对A点作牵连运动，同时又相对动臂绕B点作相对转动。这在作机构运动分析时必须注意。

1.2.3设计方法

因为工作机构连杆系统的尺寸参数直接与整机的基本性能和工作参数有关，所以通常是先初步设计出整机的主要参数，然后以其为条件，再进行连杆系统的尺寸设计。

不管用什么方法确定各铰接点的坐标值，但最终都必须满足对工作机构设计提出的各种要求。在运动学方面，必须满足铲斗举升平动、自动放平、最大卸载高度、最小卸载距离和各个位置的卸载角等要求；在动力学方面，主要是在满足挖掘力、举升力和生产率的要求前提下，使转斗油缸和举升油缸的所需输出力及功率尽量减小。

2铲斗,动臂以及连杆机构的设计

2.1.1铲斗设计要求

1.铲斗是直接用来切削、收集、运输和卸出物料，装载机工作时的插入能力及铲掘能力是通过铲斗直接发挥出来的，铲斗的结构形状及尺寸直接影响装载机的作业效率和上作可靠性，所以减少切削阻力和提高作业效率是铲斗结构设计的主要要求。

2.铲斗是在恶劣的条件下工作，承受很大的冲击载荷和剧烈的磨削，所以要求铲斗具有足够的强度和刚度，同时要耐磨。

3.根据装载物料的容重，铲斗做成三种类型：正常斗容的铲斗用来装载

3t 6.1~4.1m 的物料(如砂、碎石、松散泥土等)；增加斗容的铲斗，斗容一般为正常斗容的6.1~4.1倍，

用来铲掘30.1m t 左右的物料(如煤、煤渣等)；减少斗容的铲斗，斗容为正常斗容的

8.0~6.0，用来装载容重大于30.2m t 的物料(如铁矿石、岩石等)。用于土方工程的装

载机，因作业对象较广，因此多采用正常斗容的通用铲斗，以适应铲装不同物料的需要。

2.1.2铲斗斗型的结构分析

2.1.2.1切削刃的形状

铲斗切削刃的形状根据铲掘物料的种类不同而不同，一般分为直线型和非直线型两种(图2.1)。直线型切削刃简单并利于地面刮平作业，但切削阻力较大。

(a) (b)

图2.1.1 铲斗结构简图

a)直线型切削刃；b)V 型切削刃

非直线型切削刃有v型和弧型等，装载机用得较多的是v型斗刃。这种切削刃由于中间突出，在插入料堆时，插入力可以集中作用在斗刃中间部分，易于插入料堆，同时对减少“偏裁切入”有一定的效果。但铲斗的装满系数要小于直线型斗刃的铲斗。

2.1.2.2铲斗的斗齿

装有斗齿的铲斗在装载机作业时，插入力由斗齿分担，形成较大的比压，利于插入密实的料堆或松物料或撬起大的块状物料，便于铲斗的插入，斗齿磨损后容易更换。因此，对主要用于铲装岩石或密实物料的装载机，其铲斗均装有斗齿。用于插入阻力较小的松散物料或粘性物队其铲斗可以不装斗齿。

齿的形状对切削阻力有影响：对称齿形的切削阻力比不对称齿形的大；长而狭窄的齿比宽而短的齿的切削阻力要小。

图2.1.2 特殊铲斗

2.1.2.3铲斗的侧刃

弧线型侧刃的插入阻力比直线型侧刃小，但弧线型侧刃容易从两侧泄漏物料，不利于铲斗的装满，适于铲装岩石。

2.1.2.4斗体形状

对主要用于土方工程的装载机，在设计铲斗时要考虑斗体内的流动性，减少物料在斗内的移动或滚动阻力，同时要有利于在铲装粘性物料时有良好的倒空性。

铲斗底板的弧度(圆弧半径1R，如图2.1.2)越大，铲掘时泥土的流动性越好，但对于流动性差的岩石等，则应将底边加长而弧度减小，使铲斗容积加大，比较容易铲取。但是，当底边过长，则铲斗的铲起力变小，且铲斗插入料堆的插入阻力与刃口的插入深度成比例的急剧增加，如图2.1.3所示。相反，如底边短，不但铲斗的铲起力大，而且卸载时，斗刃口的降落高度小，也易于将物料卸净。因此，铲斗转铰销的位置以近于刃口处为好，在极端时也有将转铰销布置在铲斗内部，如图2.1.4所示。

图2.1.3 铲斗铰点位置在图2.1.4 铲斗基本参数简图

铲斗内部的示意图

2.1.3铲斗基本参数的确定

铲斗宽度

g

B应大于轮胎外侧宽度mm

100

~

50，以防止铲掘物料所形成的阶梯地面，而损伤轮胎侧面和容易打滑而影响牵引力。

因为轮胎规格为：16.00-24，得轮胎断面宽度为406.4mm。

所以，

()

mm

B

B

g

4.

2596

80

2

40

2

4.

406

1950

100

~

50

2

2

04

.

404

=

?

+

?

+

+

=

?

+

+

+

=δ

铲斗的回转半径

R是指铲斗的转铰中心B与切削刃之间的距离(图2.1.4)。由于铲

斗的回转半径

R不仅影响铲起力和插入阻力的大小，而且与整机的总体参数有关。因此

铲斗的其它参数依据它来决定。铲斗的回转半径

R可按式(2-1-1)计算：使用平装斗容计算公式【2】:

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

-

-

-

+

=

180

1

5.0

2

cot

sin

)

cos

(

5.00

2

1

0γ

π

γ

λ

γ

γ

λ

λ

λ

b

k

z

g

H

B

V

R (2-1-1) 式中：

H V ——几何斗容量 (3m ) 32m V H =；

0B ——铲斗内侧宽度(mm) mm B 4.25160=；

g λ——铲斗斗底长度系数，通常5.1~4.1=g λ,取45.1=g λ；

z λ一—后斗壁长度系数，通常2.1~1.1=z λ,取15.1=z λ；

k λ——挡板高度系数，通常14.0~12.0=k λ,取13.0=k λ；

b λ——斗底和后斗壁直线间的圆弧半径系数，通常40.0~35.0=b λ,取38.0=b λ； 1γ——挡板与后斗壁问的夹角，通常??=10~51γ，选择1γ时要使侧壁切削刃与挡板夹角为?90，取?=81γ；

0γ——斗底和后斗壁间的夹角，通常??=52~480γ 取?=500γ。 所以代入上式得： mm R 8.11800= 圆整后取mm R 11810= (2-1--2)

斗底长度g l 是指由铲斗切削刃到斗底与后斗壁交点的距离【2】：

1712.45mm 1181×45.10===R l g g λ (2-1-3)

后斗壁长度Z l 是指出后斗壁上缘到与斗底相交点的距离【2】：

mm R l z z 15.13581181×15.10===λ

(2-1-4)

挡板高度k l 【2】：

mm R l k k 53.1531181×13.00===λ (2-1-5)

斗圆弧半径1R 【2】：

mm R R b 448.781181×38.001===λ

(2-1-6)

铲斗与动臂铰销距斗底的高度【2】:

mm R R h h b w 1.11810.0)12.0~06.0(00=≡== (2-1-7)

铲斗侧壁切削刃相对于斗底的倾角00060~50=α，取?=550α，切削角通常取

??=40~300δ，取?=300δ。

2.1.4斗容的计量

铲斗的斗容量可以根据铲斗的几何尺寸确定。

2.1.4.1几何斗容(平装斗容)p V

铲斗平装的几何斗容可按下式确定(图2.1.5)。

对于装有挡板的铲斗【2】：

b a SB V p 203

2-= (2-1-8)

式中：

S ——铲斗横断面面积，如图2.5中所示阴影面积；

0B ——铲斗内壁宽(m)；

a ——挡板高度(m)；

b ——斗刃刃口与挡板最上部之间的距离(m)。

966.17mm )]}180

γ-π(15.02λ[cot

λ]γsin )γcos λλ(λ5.0{[000b 01k z g 20=--+=R S m l l l l b g z g z 337.1γcos 2022=-+= m r k 051.2= （由余弦定理可得）

5%%49.22.051

2-2.051η<== 所以，设计合理

2.1.4.2额定斗容(堆装斗容)H V

铲斗堆装的额定斗容H V 是指斗内堆装物料的四边坡度均为1：2，此时额定斗容【2】可按式(2-9)确定(图2.5)： ()()3

2

22

02036.24013.05353.16

337.185164.2377.1051.26

8m c a b B b V V p H =+?-?+=+-+= (2-1-9) 式中：

c ——物料堆积高度(米)。

物料堆积高度c 可由作图法确定(图2.1.5)：由M 点作直线MN 与CD 垂直，将MN 垂线向下延长，与斗刃刃口和挡板最下端之间的连线相交，此交点与料堆尖端之间的距离，即为物料堆积高度c 。

图2.1.5 装载机斗容计算图 铲斗斗容的误差率：

5%1.78%100%×036.22036.2%100''<=-=?-=H H H V V V δ

(2-1-10)

所以铲斗的设计合格。

2.2动臂设计

图解法比较直观，易于掌握，是目前工程设计时常用的一种方法。

图解法是在初步确定了最大卸载高、最小卸载距离、卸载角、轮胎尺寸和铲斗几何尺寸等参数后进行的，它通过在坐标图上确定工况Ⅱ(如图3.1)时工作工作机构的九个铰接点的位置来实现。

图2.2.1 铰接点B 的确定

2.2.1动臂与铲斗、摇臂、机架的三个铰接点B 、E 、A 的确定

2.2.1.1确定坐标系

如图3.1所示，先在坐标纸上选取直角坐标系xOy ，冲选定长度比例尺1μ。

2.2.1.2画铲斗图

把已设计好的铲斗横截面外廓按比例画在xOy 坐标里，斗尖对准坐标原点O ，斗前臂与x 轴呈?4前倾角。此为铲斗插入料堆时位置，即工况Ⅰ。

2.2.1.3确定动臂与铲斗的铰接点B

由于B 点的x 坐标值越小，转斗铲取力就越大，所以B 点靠近O 点是有利的，但它

受斗底和最小离地高度的限制，不能随意减小；而y B 坐标值增大时，铲斗在料堆中的铲

取面积增大，装的物料多，但这样就缩小了B 点与连杆铲斗铰接点C 的距离，使铲取力

下降。

图2.2.2 连杆两铰接点的确定图

综合考虑各种因素的影响，设计时，一般根据坐标图上工况I 时的铲斗实际状况，在保证B 点与Y 轴坐标值mm y B 350~250=和x 轴坐标值B x 尽可能小而且不与斗底干涉的前提下，在坐标图上人为地把B 点初步确定下来。

(1)以B 点为圆心，使铲斗顺时针转动?48，即工况Ⅱ。

(2)把已选定的轮胎外廓画在坐标图上。作图时，应使轮胎前缘与工况Ⅱ时铲斗后壁的间隙尽量小些，目的使机构紧凑、前悬小，但一般不小于50mm ；轮胎中心Z 的y 轴坐标值应等于轮胎的动力半径d R ：

()λ-???

? ??+==12w w w Z d b b H d Y R (2-2-1)

式中：

d R ——轮胎动力半径(mm )；

w d ———轮毂直径(mm )；

w b ——轮胎宽度(mm )；

w b H /——轮胎断面高度与宽度之比。取1；

λ——轮胎变形系数，普通轮胎为0.05。

2.2.1.4确定动臂与机架的铰接点A

代入数据，得：

()mm R d 88.69005.014.40612

6.609=-??+= 圆整后取mm R d 691=。

2.2.2动臂长度D l 的确定

动臂铰点位置确定之后，按图3.2利用几何关系可求出动臂的长度D l 【2】： ()[]()[]2'

0min 2'0max cos sin B s B A s D l R l l R H H l ++-+++++-=βαβα (2-2-2)

式中：

α'——铲斗回转半径与斗底的夹角 ?=='7.51181

1.118arcsin

α； m in s l ——铲斗最小卸载距离 mm l s 1115min =； β——铲斗最大卸载高度时最大卸载角 ?=46β；

B l ——动臂与车架铰点到装载机外廓部分水平距离 mm l B 87.1597=(其中：

?21+=A B l l ，轴距?=3

1A l ，2B d ??+=g w 扁平率?，式中：?—轮胎直径，w d —轮毂直径，g B —胎宽)；

max s H ——最大卸载高度 mm H s 2800max =；

A H ——动臂与车架铰点高度 mm H A 2362=。

带入参数，可得mm l D 96.2478=，圆整后取mm l D 2479=。

2.3连杆机构的设计：

连杆机构对装载机的工作性能、生产效率及各构件的受力情况影响较大。由于连杆机构的设计是一个比较复杂的问题，需要经过多次的计算、分析、比较以得出最优方案。所以，本次设计采用图解设计方法。

2.3.1连杆机构的设计要求：

1.动臂从最低到最高卸载高度的提升过程中，保证满载铲斗中的物料不散落，铲斗后倾角α的变化尽量小一些(一般不超过?15)，铲斗在地面时后倾角一般为??=46~421α，取?=451α；在最大卸载高度时通常取??='61~47α，取?='55α。

2.在动臂提升高度范围内的任意位置铲斗的卸载角?≥55β，以保证铲斗能卸净物料。

3.作业时与其他构件无运动干涉。

4.使驾驶员工作方便，安全及视野宽阔。

5.为保证连杆机构具有较高的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构成的传动角在不超过?90下尽量取大一些。连杆机构在运动过程中，由于传动角变化，所以有效分力也经常变化。在设计时，选择连杆机构的构件尺寸时按照尽可能使铲掘阻力最大时，力的传递效率最高。

2.3.2连杆尺寸及铰点位置的确定

连杆机构及其他构件的尺寸参数依据动臂尺寸来确定。

连杆也铲斗铰点C 的位置影响连杆的受力和转斗油缸的行程。选择时主要考虑当铲斗处于地面铲掘位置情况下，转都油缸作用在连杆CD 的有效分力较大，以发挥较大的撅起力。通常BC 与铲斗回转半径之间的夹角??=125~100?、()D l a 14.0~13.0=。设计时取夹角?=110?，mm a 360=。

摇臂和连杆CD 要传递较大的插入和转斗阻力，再设计时不仅考虑运动关系，而且还应考虑到它们的强度和刚度。摇臂的形状及长短的比例关系()e c 及铰点E 的位置确定，主要考虑连杆机构的受力情况及它们在空间布置的方便和可能性，同时转斗油缸的行程及连杆CD 的长度也不要过大。摇臂在设计时取弯曲形的，弯曲摇臂的夹角取?20，

以使构件受力情况良好。摇臂与动臂的铰点E 布置在动臂两铰点连线AB 的中部e l 偏上

m 处。设计时初步取【2】：

()mm l l D e 124450.0~45.0==，()mm l m D 373218.0~11.0==，