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滑移式裝載機機械結構設計
滑移式裝載機機械結構設計
摘要
滑移式裝載機是利用兩側車輪線速度差而實現(xiàn)車輛轉向的，采用輪式行走機構，全輪驅動，滑移轉向，可于作業(yè)現(xiàn)場隨機快速更換或掛接各種附件，以適應不同的工作環(huán)境和作業(yè)內(nèi)容，滿足不同的作業(yè)內(nèi)容，具體類型非常多樣化?；剖窖b載機最大的特點是整機外形尺寸小，可實現(xiàn)原地轉向，可在作業(yè)線程隨機快速更換或掛接各種工作裝置。
本文通過對滑移裝載機現(xiàn)狀、工作裝置、行走裝置、等方面的研究，對以下本內(nèi)容進行了分析和設計：
（1）介紹了現(xiàn)有滑移式裝載機的種類和結構形式： 常見的滑移裝載機的結構形式為單臂式滑移裝載機和雙臂式滑移裝載機；常見的結構形式有四連桿機構、六連桿機構和八連桿機構等。
（2）對滑移裝載機的工作裝置進行了重點的分析和設計：分析了常見的工作裝置的機構類型，確定了各個鉸點的位置以及四連桿機構中各連桿的長度，對液壓油缸進行了設計計算。
（3）對滑移式裝載機的底盤進行了研究設計：設計了滑移裝載機的機架，確定了輪轂與機架的連接方式，選取了符合要求的液壓馬達。
（4）通過對滑移式裝載機現(xiàn)狀的分析，提出了對現(xiàn)有的滑移式裝載機的結構等方面的改進方法：對現(xiàn)有的滑移裝載機的部分結構進行了分析和改進，提出了自己的一些新的設計思路。
關鍵詞：滑移式裝載機，現(xiàn)狀，工作裝置，底盤，改進
Mechanical Structure Design of the Skid Steer Loader
Abstract
Sliding type of wheel loader is on both sides of the linear difference and realize the vehicle steering wheel, the mobile mechanism, all wheel drive, slip, can be used from the homework to random replaced rapidly or articulated various accessories, in order to adapt to the different work environment and the work content, meet different work content, concrete types is very diverse. Sliding type loader the biggest characteristic is the appearance of small size, may realize the in situ to, can be in homework thread random replaced rapidly or to hook up all kinds of work device.
This article through to slip loader present condition, device, walk device, etc, to the following this content has carried on the analysis and design.
(1) Introducing existing sliding type of the loader types and structure: common sliding of the loader structure form for single arm type sliding loader and arms type sliding loaders; The structure of the common form has four bar linkage, six linkage mechanism and eight linkage mechanism, etc.
(2) The sliding of the loader working device the focus of the analysis and design: analysis of the common work device, and the types of institutions all hinge point position and four bar linkage of connecting rod length of each of the hydraulic oil cylinder, the designing calculation.
(3) The loader to slip type chassis study design : the design of the loader sliding, and the wheel and the frame of the connection mode, the selection of the requirements of the hydraulic motor.
(4) To slip through the analysis of the present situation of loader, puts forward the existing sliding type of the loader, and other aspects of the structure improvement methods: for existing sliding loader part of the structure analysis and improvement, and proposes some new design ideas.
Keywords: sliding type loader ，working device ，chassis ， improvement status
目 錄
摘要---------------------------------------------------------------I
Abstract-----------------------------------------------------------II
第一章 緒論---------------------------------------------------------1
1.1 引言-------------------------------------------------------1
1.2 滑移裝載機簡介---------------------------------------------1
1.3 滑移式裝載機的常見結構形式---------------------------------1
1.3 .1 單臂式滑移裝載機------------------------------------1
1.3 .2 雙臂式滑移裝載機------------------------------------2
1.4 滑移裝載機機械機構設計概述----------------------------------2
1.4.1 裝載機工作裝置作業(yè)流程-------------------------------2
1.4.2 基本參數(shù)確定-----------------------------------------2
1.4.3 技術要求---------------------------------------------2
1.5 本章小結----------------------------------------------------3
第二章 總體方案的確定----------------------------------------------4
2.1 發(fā)動機------------------------------------------------------4
2.2 傳動系統(tǒng)----------------------------------------------------4
2.3 工作裝置----------------------------------------------------4
2.4 車架--------------------------------------------------------4
2.5 液壓系統(tǒng)----------------------------------------------------4
2.6 駕駛室------------------------------------------------------4
2.7 本章小結----------------------------------------------------4
第三章 滑移裝載機工作裝置設計---------------------------------------5
3.1 裝載機工作裝置設計要求--------------------------------------6
3.2 工作裝置各部分設計------------------------------------------6
3.2.1 鏟斗設計----------------------------------------------6
3.2.1.1 鏟斗設計要求------------------------------------6
3.2.1.2 鏟斗結構形式的選擇------------------------------6
3.2.1.3 鏟斗基本參數(shù)的確定------------------------------6
3.2.2 動臂設計----------------------------------------------8
3.2.2.1 動臂鉸點的確定---------------------------------8
3.2.2.2 動臂長度---------------------------------------8
3.2.2.3 鏟斗快換裝置的設計------------------------------9
3.2.2.4四連桿機構的確定：-------------------------------9
3.2.2.5 動臂的形狀與結構--------------------------------9
3.2.3油缸的計算與選擇：------------------------------------10
3.2.3.1 插入阻力的計算------------------------------10
3.2.3.2 鏟起阻力的計算------------------------------11
3.2.3.3 轉斗阻力矩的計算----------------------------11
3.3 本章小結---------------------------------------------------11
第四章 行走裝置的設計----------------------------------------------13
4.1 底盤概述---------------------------------------------------13
4.2 底盤結構設計-----------------------------------------------13
4.3 行走裝置參數(shù)的確定-----------------------------------------14
4.4 減速箱的選擇-----------------------------------------------14
4.5 本章小結---------------------------------------------------14
第五章 整機部分機械結構的優(yōu)化設計----------------------------------15
5.1 使用新型底盤-----------------------------------------------15
5.2 設計新的鏟斗快換裝置---------------------------------------15
5.3 采用新型后開機罩-------------------------------------------15
第六章 滑移裝載機穩(wěn)定性計算---------------------------------------16
6.1 穩(wěn)定比K的校核---------------------------------------------16
6.2 穩(wěn)定度i的校核---------------------------------------------16
6.3 穩(wěn)定性的計算-----------------------------------------------16
6.3.1 縱向穩(wěn)定性的計算-------------------------------------16
6.3.2 橫向穩(wěn)定性的計算-------------------------------------17
6.4 行駛速度v的校核-------------------------------------------17
6.5 本章小結---------------------------------------------------18
總結---------------------------------------------------------------19
謝辭---------------------------------------------------------------20
參考文獻-----------------------------------------------------------21
第一章 緒論
1.1 引言
近幾年，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，滑移裝載機等小型工程機械市場逐漸升溫，為業(yè)內(nèi)人士普遍看好。小型工程機械因其綜合使用率高、回報豐厚將取代部分大中型工程機械的市場份額，逐漸成為市場的新一輪熱點。
鑒于國內(nèi)和國外的滑移式裝載機在結構形式和性能等方面的差距以及國外滑移式裝載機的結構放方面的缺陷，本文將對滑移式裝載機的機械結構及液壓油缸等進行設計和改進，使其在結構方面得到優(yōu)化，提高產(chǎn)品質量。在性能方面得到提升，提高產(chǎn)品的工作效率。
1.2 滑移裝載機簡介
滑移式裝載機是一種小型多功能工程機械，利用兩側車輪線速度差而實現(xiàn)車輛轉向的輪式專用底盤，采用輪式行走機構，全輪驅動，滑移轉向，可與作業(yè)現(xiàn)場隨機快速更換或掛接各種工作裝置，以適應不同的工作環(huán)境，滿足不同的作業(yè)內(nèi)容，具體類型非常多樣化，當需要一種機械承擔多種工作，而且還需要操作快捷時，就應該考慮使用滑移式裝載機。
滑移式裝載機最大的特點是整機外形尺寸小，可實現(xiàn)原地轉向，可在作業(yè)線程隨機快速更換或掛接各種工作裝置。
滑移式裝載機的主要用途為：城市基礎設施建設、道路或建筑工地、廠房車間、倉庫、碼頭、輪船甲板甚至船艙內(nèi)等狹窄場地的作業(yè)；在起伏不平的場地上進行鏟運、堆垛、起重、挖掘、鉆孔、破碎、抓取、推扒、松土、道路清掃和路面壓實等作業(yè)。
1.3 滑移式裝載機的常見結構形式
1.3 .1 單臂式滑移裝載機
通?；蒲b載機由于整機布置所限，動臂提升只能采用雙動臂結構的形式，單臂式裝載機將原有兩側的動臂去掉，將駕駛室固定在車體一側，在車體另一側安裝新型動臂，這種結構的滑移裝載機在保證原有的滑移轉向裝載機工作性能不變的額情況下 圖1 單臂式滑移裝載機
突破性的將兩側雙臂改為單側動臂結構，急既解決了操作員必須跨越工作裝置才能進入駕駛室內(nèi)的弊端，又簡化了結構、提高整車的穩(wěn)定性，降低了操作的安全隱患。
1.3 .2 雙臂式滑移裝載機
雙臂式滑移裝載機是常見的結構形式，雙臂式滑移裝載機駕駛室具有寬敞的空間，采用雙臂進行舉升，更容易保證工作過程中機身的穩(wěn)定，適用范圍更廣泛，承載的工作載荷更大。
圖2 雙臂式滑移裝載機
1.4 滑移裝載機機械機構設計概述
1.4.1 裝載機工作裝置作業(yè)流程
裝載機作業(yè)過程大致為：工作裝置油缸閉鎖，將鏟斗插入料堆，操縱鏟斗向后翻轉到最大后傾角停止。操縱動臂油缸使動臂提升到運輸位置并保持將物料運輸?shù)叫遁d地點。提升動臂到卸載位置操縱轉斗油缸使鏟斗前傾到最大卸載角卸載，然后再回到裝載場地，進行下一次循環(huán)。
裝運 卸 返回
分析工況是系統(tǒng)設計的依據(jù)，理想的情況是進行工況分析時能繪出裝載機一個工作循環(huán)重總負荷和功率變化的分析圖表。但是由于工作多變，繪制這樣的圖表往往很困難，所以一般只能分析工作循環(huán)過程中的最大負荷點或最大功率點，以這些點上的峰值作為系統(tǒng)設計的依據(jù)。
裝載機一個作業(yè)循環(huán)各個裝置的動作是：鏟掘、提升、保持、傾卸。
1.4.2 基本參數(shù)確定
功率：………………………………………………………………52.1KW/2500rpm
額定載重量（kg）：…………………………………………………………980kg
最大操作高度：………………………………………………………………4100mm
卸載距離： …………………………………………………………………750mm
最大卸載高度：………………………………………………………………2400mm
鏟斗容量：……………………………………………………………………0.5m3
1.4.3技術要求
1、 前翻駕駛室，后開機罩，維修方便；
2、 良好的減震裝置，符合人機工程設計；
3、 維修點布置合理，維修方便；
4、 能滿足用戶多用途作業(yè)需要。
1.5 本章小結
本章通過對滑移裝載機當前現(xiàn)狀以及現(xiàn)存結構形式的敘述，介紹了現(xiàn)有滑移式裝載機的種類和結構形式；大致介紹了滑移裝載機的工作裝置的工作流程；明確了本次設計的設計參數(shù)和技術要求，對接下來的設計和計算進行了概述。
第二章 總體方案的確定
滑移裝載機的總體設計就是根據(jù)其主要用途、作業(yè)條件、使用場合、生產(chǎn)情況、生產(chǎn)率要求以及技術要求和制造成本等,合理地選擇和確定機型、各總成結構形式、性能參數(shù)及整體尺寸等,并進行合理的布以達到預期的效果。各個部件的結構選擇是否合理,使用是否可靠、耐用,部件之間是否協(xié)調、匹配,都將影響整機的性能和經(jīng)濟指標,故在做總體設計時,必須多方收集資料,反復比較作出緩佳方案。
2.1 發(fā)動機
發(fā)動機選用道依茨TD226B-4,機型成熟,性價比好。
2.2 傳動系統(tǒng)
傳動系統(tǒng)采用加液壓閉式回路,一級鏈傳動模式左、右個馬達可以獨立工作,通過鏈條直接驅動左、右輪,左、右輪轉速不一致時實現(xiàn)轉向。
2.3 工作裝置
采用四連桿工作裝,并配置調平閥,保證鏟斗提升過程中始終保持水平,配置快換裝置。裝載機作業(yè)時工作裝置應能保證：當轉斗油缸閉鎖、動臂油缸舉升或降落時，連桿機構使鏟斗上下平動或接近平動，以免鏟斗傾斜而撒落物料；當動臂處于任何 位置、鏟斗繞動臂鉸點轉動進行卸料時，鏟斗傾斜角不小于45°，卸料后動臂下降時又能使鏟斗自動放平。
2.4 車架
采用上下分體式車架,下車架有發(fā)動機、行走閉式系統(tǒng)、油箱的安裝平臺上車架有散熱系統(tǒng)、工作液壓系統(tǒng)、管路工作裝置、駕駛室部件的安裝平臺。大修時可以分離車架,車架底面開有維修口,便于發(fā)動機和液壓系統(tǒng)的維護和保養(yǎng)。
2.5 液壓系統(tǒng)
滑移主機的所有作業(yè)動作都是通過液壓系統(tǒng)實現(xiàn)的。液壓系統(tǒng)的設計要在滿足各種作業(yè)工況的前提下,充分考慮使用的可靠性和技術的先進性。液壓系統(tǒng)包括工作液壓系統(tǒng)、行走液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)。
2.6 駕駛室
前翻駕駛室，采用帶FOPS和ROPS駕駛室,配冷暖空調,駕駛室內(nèi)設有儀表、指示燈,工作液壓系統(tǒng)電鎖保護、停車制動也設在駕駛室內(nèi)部,以保證司機的正常安全工作。
2.7 本章小結
本章通過對滑移裝載機發(fā)動機、傳動裝置、工作裝置、車架、液壓系統(tǒng)、駕駛室等部分的總體設計和大致方案的描述，確定了滑移裝載機整體方案以及部分部件和工作裝置、行走裝置設計的大體路線，為下一章的設計計算建立了一個框架。
第三章 滑移裝載機工作裝置設計
3.1 裝載機工作裝置設計要求
裝載機的鏟掘和裝卸物料作業(yè)是通過其工作裝置的運動來實現(xiàn)的。裝載機工作裝置由鏟斗、動臂、搖臂和轉斗油缸、動臂油缸等組成。整個工作裝置鉸接在車架上。鏟斗通過連桿和搖臂與轉斗油缸鉸接，用以裝卸物料。動臂與車架、動臂油缸鉸接，用以升降鏟斗。鏟斗的翻轉和動臂的升降采用液壓操縱。
裝載機作業(yè)時工作裝置應能保證：當轉斗油缸閉鎖、動臂油缸舉升或降落時，連桿機構使鏟斗上下平動或接近平動，以免鏟斗傾斜而撒落物料；當動臂處于任何 位置、鏟斗繞動臂鉸點轉動進行卸料時，鏟斗傾斜角不小于45°，卸料后動臂下降時又能使鏟斗自動放平。
綜合國內(nèi)外裝載機工作裝置的結構型式，主要有七種類型，即按連桿機構的構件數(shù)不同，分為三桿式、四桿式、五桿式、六桿式和八桿式等；按輸入和輸出桿的 轉向是否相同又分為正轉和反轉連桿機構等。
（a） 單臂桿機構 （b）正轉四連桿機構 （c）正轉五連桿機構
（d）正轉六連桿機構 （e）Z型反轉六連桿機構 （f）正轉八連桿機構
（g）反轉八連桿機構
圖3 工作裝置結構形式
3.2 工作裝置各部分設計
3.2.1 鏟斗設計
鏟斗是工作裝置的重要組成部件，工作條件惡劣，時常承受很大的沖擊載荷及劇烈的磨削，其結構形狀及尺寸參數(shù)對插入阻力、掘起阻力和生產(chǎn)率有著很大的影響。
土方工程用裝載機鏟斗結構，其斗體常用低碳、耐磨、高強度鋼板焊接制成，切削刃采用耐磨的中錳合金鋼材料，側切削刃和加強角板都用高強度耐磨鋼材料制成。
3.2.1.1 鏟斗設計要求
鏟斗設計要求滿足：1）插入和掘起阻力小，作業(yè)效率高；2）具有足夠的強度、剛度和耐磨性；3）適應鏟裝不同種類和重量的物料，備有不同結構形式和斗容的鏟斗。
3.2.1.2鏟斗結構形式的選擇
通常鏟斗由切削刃、斗底、側壁及后斗壁組成。
鏟斗切削刃的形狀根據(jù)所鏟裝物料的不同，通常分為直線形和非直線形（V形或弧線形）兩種。
直線形切削刃結構簡單，具有良好的平地性能，適用于裝重度不超過16KN/m3，并且堆積比較松散的物料。
非直線形切削刃（裝載機多用V形）中間突出，在鏟斗插入料堆，且對中性好，但平地性能和裝滿系數(shù)均不如直線形切削刃鏟斗。
考慮到滑移式裝載機的工作環(huán)境，本次設計中采用的是直線型切削刃。
3.2.1.3 鏟斗基本參數(shù)的確定
1）.鏟斗的寬度B=1920mm；
2）.鏟斗回轉半徑Ro：指鏟斗與動臂鉸接點至切削刃之間的距離。
根據(jù)公式（3—1）
式中： —斗的幾何容量，；
—鏟斗內(nèi)壁寬度，mm；
—鏟斗斗底長度系數(shù)，取=1.4~1.5；
—后斗壁長度系數(shù)，取=1.1~1.2；
—擋板高度系數(shù)，取=0.12~0.14；
—斗底和后斗壁直線間的圓弧半徑的系數(shù)，取=0.35~0.40；
—擋板和后斗壁之間的夾角，取=
—斗底和斗壁之間的夾角，取=
代入數(shù)據(jù)：=1920mm ，=1.5，=2.7，=1.2，=0.14，=，=，=0.40得，
=883mm
3）.鏟斗斷面形狀參數(shù)：斗的圓弧半徑、張開角、擋板高度和后斗壁長等四個參數(shù)。
以上參數(shù)都可以看做鏟斗回轉半徑的函數(shù)，分別按公式計算…（3—2）
代入數(shù)據(jù)： =1.5， =1.2，=0.14，=0.4得
鏟斗上的動臂鉸銷距斗底之間的高度取為，鏟斗的側壁切削刃相對于斗底的傾角，在選擇時，使側壁切削刃與擋板的夾角為。
取=0.1883=88.3mm
4）.斗容的計算校核
鏟斗的基本參數(shù)確定后，根據(jù)鏟斗的幾何尺寸，就可以核算鏟斗的容量。
幾何容量
公式：…………………………………………（3—3）
式中：——鏟斗斗容，：
——鏟斗內(nèi)壁寬度，mm。
b——斗刃口與擋板最上部之間的的距離，mm。
a——擋板高度，mm。
可以得，=0.51m3
3.2.2 動臂設計
3.2.2.1 動臂鉸點的確定
動臂與車架鉸點的高度通常取=（1.5~2.5）（mm）已知=883mm公式得=1.8=1590(mm)
動臂回轉角通常取~ ， 取
以滑移裝載機的重心為坐標原點（0,0），取動臂油缸與機架連接的鉸點坐標為（-750,0），取動臂油缸和機架之間的鉸點與動臂油缸和動臂之間鉸點的距離為1200mm，另取動臂油缸和機架之間的鉸點與動臂機架鉸點的距離為750mm，角度為120°，則由幾何方法計算可得：動臂與機架鉸點坐標為：（-1125,650）；動臂油缸與動臂的鉸點坐標為：（410,310）。動臂到達最大舉升高度時，與初始位置夾角為60°，則計算可得，此時動臂油缸與動臂的鉸點坐標近似為：（-70,1800）。
3.2.2.2 動臂長度
鉸點位置確定以后，可以根據(jù)幾何知識，通過三角形的余弦定理以及下面公式：根據(jù)以下公式求出動臂的長度和油缸的相關長度
（3—4）
式中： ——鏟斗最小卸載距離，mm ;
——鏟斗回轉半徑與斗底夾角；
——鏟斗最大卸載高度時最大卸載角，通常取；
——動臂與車架鉸點到轉載機前面外廓水平距離，mm；
——最大卸載高度，mm；
——動臂與車架連接鉸點的高度，mm。
動臂和機架的鉸點與動臂和動臂油缸的鉸點的距離為1430mm，即此段動臂的長度為1430mm，動臂前段連接翻斗油缸的小臂長度通過確定與翻斗油缸連接的鉸點的坐標來計算得到；翻斗油缸與動臂的鉸點的坐標為（410，,310）。
3.2.2.3 鏟斗快換裝置的設計
在滑移式裝載機使用壽命之內(nèi)，當鏟斗出問題或者需要更換除鏟斗外的其他用途的附屬件時，需要對鏟斗進行拆卸和重新安裝，為了在安裝過程中保證機器的工作效率，在此對鏟斗的快換裝置進行了設計，采用焊接件，與快換鏟斗盡行配合使用，安裝時，鏟斗上的半圓耳與快換裝置上焊接的銷軸扣起來，然后快換裝置下半部分通過螺栓進行連接。此種快換裝置的特點在于，減少了螺栓的使用數(shù)量，簡化了鏟斗的結構，提高了安裝鏟斗的效率。本次設計中的快換裝置如圖所示：
圖 4 鏟斗快換裝置
3.2.2.4四連桿機構的確定：
根據(jù)以上計算得到的桿長、鉸點以及下面選取的油缸型號，確定出來的四連桿機構
圖5 四連桿機構
圖3中，動臂、動臂油缸、翻斗油缸、快換裝置組成四連桿機構，組成滑移式裝載機的工作裝置。連桿機構的設計要求：
1） .平移性好；2）.卸料性好；3）.動力性好；4）.作業(yè)時與其他構件無運動干涉，保證駕駛員工作方便、視野開闊。
3.2.2.5 動臂的形狀與結構
動臂的形狀一般可以分為直線形和曲線形兩種。曲線形動臂，一般反轉式連桿工作裝置采用較多，這種結構形式的動臂可以使工作裝置的分布更為合理。
動臂的斷面結構形式有單板、雙板和箱形三種。單板動臂結構簡單、工藝性好、但強度和剛度較小，小型裝載機采用較多。
基于上面的陳述，動臂的形狀結構為：曲線雙板形。
3.2.3油缸的計算與選擇：
液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它的職能是將液壓能轉換成機械能。液壓缸的輸入量是液體的流量和壓力，輸出量是直線速度和力。液壓缸的活塞能完成往復直線運動，輸出有限的直線位移。
為了滿足各種主機的不同用途，液壓缸有多種類型：按供油方向分，可分為單作用缸和雙作用缸。單作用缸只是往缸的一側輸入高壓油，靠其它外力使活塞反向回程。雙作用缸則分別向缸的兩側輸入壓力油。活塞的正反向運動均靠液壓力完成。按結構形式分，可分為活塞缸、柱塞缸、擺動缸和伸縮套筒缸。按活塞桿的形式分，可分為單活塞桿缸和雙活塞桿缸。
根據(jù)前面的計算：動臂油缸全縮時，mm，動臂到達最大舉升高度時，=1925mm。所以，動臂油缸的行程可求的：==1925mm-1200mm=725mm。
翻斗油缸全縮時，mm，動臂到達最大舉升高度時，=1112mm。所以，動臂油缸的行程可求的：==1112mm-750mm=362mm。
滑移裝載機作業(yè)阻力的計算：
3.2.3.1 插入阻力
根據(jù)滑移裝載機的實際工況，可以選擇：。將以上各數(shù)據(jù)及代入插入阻力計算公式可得：
=19994N.
式中：物料塊度及松散程度影響系數(shù)；
物料種類影響系數(shù)；
-鏟斗寬度，m；
料堆高度的影響系數(shù)；
-鏟斗形狀影響系數(shù)；
-鏟斗插入料堆深度，m。
3.2.3.2鏟起阻力
根據(jù)裝載機的實際工作環(huán)境，可以選擇=30000.
將數(shù)據(jù)=0.6524m，=1.92m，=30000代入鏟起阻力的計算公式
=23247N
式中：-鏟斗寬度，m
-鏟斗開始提升時物料的剪應力，。
3.2.3.3轉斗阻力矩
已知x=0.750m，y=0.058m。將=19994N，x=0.750,y=0.058,=0.6254m代入轉斗阻力矩的計算公式可以得到：
由于開始轉斗時的靜阻力矩最大，通常應預先按照這時的總阻力矩來確定轉斗時發(fā)動機所需的功率。
根據(jù)所鏟裝的物料類型不同，可以采用不同的鏟掘方法，因此在確定發(fā)動機功率時，應從最不利的條件進行計算。
油缸的設計計算：
（1） 鏟斗油缸：已知鏟斗油缸的鏟掘力，根據(jù)力臂平衡，由下式可求出油缸的推力，，代入，得
。根據(jù)力士樂油缸的選擇標準，可以選擇油缸內(nèi)徑D=40mm，活塞桿直徑d=22mm的液壓油缸。
（2）、動臂油缸：已知鏟斗油缸的鏟掘力，根據(jù)力臂平衡，由下式可求出油缸的推力，，代入，得
。根據(jù)力士樂油缸的選擇標準，可以選擇油缸內(nèi)徑D=63mm，活塞桿直徑d=36mm的液壓油缸。
3.3 本章小結
本章重點對滑移裝載機的工作裝置進行了設計計算，主要包括：鏟斗的設計、動臂的設計，通過對工作過程中受力的變化，對動臂油缸和翻斗油缸的計算和選型。確定了工作裝置的四連桿機構中鉸點的位置，各桿的桿長，確定了鏟斗的形狀和尺寸，選定了符合設計要求的動臂油缸和翻斗油缸。
第四章 行走裝置的設計
滑移式裝載機的行走裝置，按結構可分為履帶式和輪式兩大類（如圖6（a）、（b））。履帶式行走裝置的特點是，驅動力大，越野性能及穩(wěn)定性好，爬坡能力大且轉彎半徑小，靈活性號但是制作成本高，運行速度低，運行和轉向是功率消耗大，零件磨損快。輪式行走裝置與履帶式的相比，優(yōu)點是運行速度快，機動性好，運行時輪胎不損壞路面，因而在城市建設中很受歡迎，缺點是接地比壓大，爬坡能力差。為了改善越野性能，宜采用全輪驅動。機型主要依據(jù)作業(yè)場合和用途進行選擇和確定。一般在采石場和軟基地進行作業(yè)，多選用履帶式裝載機；滑移式裝載機多用于市政建設等場所，多使用輪式行走裝置。
（a） （b）
圖 6 履帶式行走裝置與輪式行走裝置
4.1 底盤概述
滑移裝載機底盤是該種機器各部件裝配的機體，也是整個機器承載的主體，其結構的優(yōu)劣直接影響機器的性能。目前一般的滑移裝載機底盤結構復雜，底盤剛度不夠，成本高。
4.2 底盤結構設計
為了解決目前滑移裝載機底盤存在的結構復雜、底盤剛度不夠，制造成本高等問題，本設計通過對目前底盤的研究和改進，提供了一種結構簡單緊湊、底盤剛度強、制造成本低的滑移裝載機底盤。
根據(jù)滑移裝載機的技術指標，采用的底盤結構如下：底盤上部組焊有左側減速箱支撐架、左側立柱和右側減速箱支撐架、右側立柱，立柱內(nèi)部兩側焊有 圖7 滑移裝載機底盤
油箱和液壓油箱的安裝位，底盤上焊接有固定發(fā)動機的三個支撐板。（如圖7）
4.3 行走裝置參數(shù)的確定
參照廈工XG3090滑移裝載機的設計參數(shù)，本設計中，設置輪距為=1200mm,輪胎直徑選擇d=800mm，底盤離地高度最小選為150mm。
4.4 減速箱的選擇
根據(jù)定義的滑移裝載機整機的行駛速度、載荷、扭矩等數(shù)據(jù)，選取符合要求的液壓行走馬達和減速箱。選取的減速箱的型號為GFT24M2，機器采用四輪驅動，所以每個減速器配合一個液壓馬達來驅動輪子的轉動。
圖 8 減速箱與液壓馬達
4.5 本章小結
本章通過對滑移裝載機行走裝置的分析設計，確定了車架的形狀和尺寸，選定了比較具有優(yōu)勢的底盤，并確定了底盤的一些必要參數(shù)，選定了符合設計要求的液壓馬達和減速箱。
第五章 整機部分機械結構的優(yōu)化設計
滑移式裝載機在城市基礎設施建設、道路或建筑工地、廠房車間、倉庫、碼頭、輪船甲板甚至船艙內(nèi)等狹窄場地都有廣泛的使用，目前的滑移裝載機在機械結構方面具有很多的相似點，但是同時也存在著相似的缺點，例如：普通滑移裝載機底盤結構復雜，剛度不夠，成本較高；快換裝置使用較少，使得安裝過程效率低等。下面，將對本次設計中優(yōu)化的部分機械結構進行闡述：
5.1 使用新型底盤
使用了結構簡單的底盤，剛度能夠滿足工作需求，成本較低，在底盤上具有油箱和液壓油箱的安裝位，使得油箱和液壓油箱的安裝更加方便。
5.2 設計新的鏟斗快換裝置
鏟斗快換裝置做成焊接件，與快換鏟斗配合使用，安裝時，鏟斗上的半圓耳與快換裝置上焊接的銷軸扣起來，然后快換裝置下半部分通過螺栓進行連接。此種快換裝置的特點在于，減少了螺栓的使用數(shù)量，簡化了鏟斗的結構，提高了安裝鏟斗的速度。
5.3 采用新型后開機罩
滑移式裝載機的機罩采用后開模式，模仿房門的旋轉模式，將機罩的后開通過使用合頁來實現(xiàn)。安裝時只需將合頁的兩片焊接到機罩與機架上，由于合頁本身厚度比較小，焊接方便，占用的空間比較小，可以很好的實現(xiàn)機罩的轉動。
圖9 機罩的合頁結構
5.4 本章小結
本章介紹了在本次設計中使用的新型結構以及新的設計思路，拓寬了自己對工程機械實用性的理解。
第六章 滑移裝載機穩(wěn)定性計算
6.1穩(wěn)定比K的校核
在水平地面，滿載，動臂最大外伸時，根據(jù)穩(wěn)定比的公式：
式中：-裝載機自重；
-裝載機重心到前軸重心的距離；
-裝載機載重量；
-動臂最大外伸時與鉸點的距離。
為了計算穩(wěn)定比，先求得裝載機的自重：
由前面的計算可得，=19994N，由裝載機的工況可以選擇0.83，，由經(jīng)驗可知，裝載機最大爬坡角度為16°，所以，代入裝載機的自重計算公式得：
（1） 平路行駛時：
式中：-裝載機的附著重量，kg；
-插入阻力，N；
-附著系數(shù)；
-滾動阻力系數(shù)。
由可以計算出裝載機的自重為3138kg
（2） 上坡行駛時：
式中：-道路坡度，（°）。
由可以計算出裝載機的自重為3218kg。
（3）上坡行駛時：
式中：-道路坡度，（°）。
由可以計算出裝載機的自重為3063kg。
通過以上的計算分析可知，裝載機的自重可以設計為3300kg，既能完全滿足裝載機的使用性能及穩(wěn)定性要求，而且不會因為自重的過分增大而增加運行的阻力和使裝載機的動力性下降。
將代入自重公式可得：
所以，通過對穩(wěn)定比的計算，可知在這種情況下滿足穩(wěn)定性要求。
6.2 穩(wěn)定度i校核
穩(wěn)定度與重心的位有關,重心位置越低,距支承界線越遠,則穩(wěn)定度越大,裝載機穩(wěn)定性越好但裝載機能否在與穩(wěn)定度相同的坡道行駛作業(yè),還與發(fā)動機的動力、地面的附普條件以及動載荷等有關。因此,穩(wěn)定度只是用于比較裝載機技術性能的一個指標。
6.3 穩(wěn)定性的計算
6.3.1 縱向穩(wěn)定性的計算
在水平地面裝載機空載運行時：
滿載時穩(wěn)定性的計算，共有三種工況：
（1）水平地面裝載機滿載運輸工況，即在水平地面，裝載機在額定載量、鏟斗后傾、顫抖接近角為15°的運輸狀態(tài)下：
（2）在水平地面裝載機滿載，動臂最大外伸工況
（3） 在水平地面裝載機滿載，鏟斗處于最大舉升高度位置工況
6.3.2 橫向穩(wěn)定性的計算
在水平地面裝載機空載運行，=965mm，B=1920mm代入橫向穩(wěn)定性計算公式，得
（1）水平地面裝載機滿載運輸工況，即在水平地面，裝載機在額定載量、鏟斗后傾、顫抖接近角為15°的運輸狀態(tài)下：
（2）在水平地面裝載機滿載，動臂最大外伸工況:
（3）在水平地面裝載機滿載，鏟斗處于最大舉升高度位置工況：
前面分析的裝載機的穩(wěn)定性是指裝載機在行駛和作業(yè)時抗傾翻的能力,其縱向和橫向穩(wěn)定度僅說明裝載機不傾翻的最大坡度,但裝載機是否能在與穩(wěn)定度相同的坡道上行駛和作業(yè)還受附著條件等因素的限制。通過對裝載機的整體參數(shù)的選擇計算,使裝載機的總體尺寸滿足設計的要求,保證各個部分合理匹配及裝載機的使用性能,也可以使裝載機獲得最大的生產(chǎn)效率。
6.4 行駛速度v的校核
裝載機行駛時的功率平衡，由于發(fā)動機供給裝載機驅動輪的功率用于克服各種阻力，當裝載機沿坡道角為的坡道加速（或減速）行駛時，其功率平衡的方程式如下：
式中：-發(fā)動機的有效功率，kW；
-消耗于傳動系統(tǒng)摩擦上的功率，kW;
-消耗于滾動阻力上的功率，kW；
-消耗于爬坡的功率，kW；
-消耗于克服慣性（加速）的功率，kW；
-克服風阻消耗的功率，kW。
在最大行駛速度的工況下，必然是在坡道角的情況下勻速行駛。所以根據(jù)的定義可以知道，。由設計條件要求知裝載機最大的行駛速度為12km/h，=0.所以上式簡化為：
將 和 代入上式，化簡可以得到
式中：v-裝載機行駛速度，km/h；
-液壓系統(tǒng)效率。
將=0.65，=52.1kW，=0.18，代入上式，計算可得：v=20.5km/h。
所以設計的裝載機的行駛速度可以達到12km/h，完全滿足設計的原始要求。
6.5本章小結
根據(jù)上面對所設計的滑移裝載機在穩(wěn)定比、穩(wěn)定度、橫向和縱向穩(wěn)定性以及行駛速度等方面的驗算和校驗，獲得的檢驗結果滿足設計要求里面的各項參數(shù)要求，滿足機器正常工作運轉的條件。
總結
滑移式裝載機不同于普通的輪式裝載機，滑移裝載機是利用兩側車輪線速度差而實現(xiàn)車輛轉向的，采用輪式行走機構，全輪驅動，滑移轉向，可于作業(yè)現(xiàn)場隨機快速更換或掛接各種附件，以適應不同的工作環(huán)境和作業(yè)內(nèi)容。
根據(jù)上述的設計及計算過程，本次設計中，滑移式裝載機的工作裝置采用正轉四連桿機構，可以實現(xiàn)機器的卸料性能和放平性能，操作簡便；液壓油缸分別為：動臂油缸、翻斗油缸，根據(jù)設計要求對這兩個油缸進行了合理的計算和選型；裝載機的行走裝置采用輪式驅動的轉差式底盤，選用了符合要求的液壓馬達和減速器，因為輪式驅動便于在狹窄的工地上作業(yè)，轉差式底盤可以實現(xiàn)小半徑的轉彎。
對裝載機作業(yè)阻力的計算,得到裝載機在各種工況下可能出現(xiàn)的各種不同的作業(yè)阻力,從而可以從最不利的條件進行計算,確定發(fā)動機功率,在選定發(fā)動機以后,裝載機在最大的驅動力下,可以在各種不同的工況下順利地完成任務。對整機功率的計算,可以直接按照不同系統(tǒng)壓力對油缸進行計算,對發(fā)動機進行選型。對重心位置和穩(wěn)定性的計算,決定了裝載機的爬坡能力,及在各種不同路面坡道上是否可以平穩(wěn)地進行作業(yè)。
通過本文的計算,結合滑移轉向四輪驅動裝載機轉向阻力矩的研究和滑移轉向裝載機的轉向原理,使滑移轉向裝載機的總體設計參數(shù)滿足設計要求。
謝 辭
經(jīng)過幾個月的查找資料、CAD繪圖、整理材料、寫作論文，今天終于可以順利的完成論文的謝辭了。時光匆匆飛逝，四年多的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓我在大學的生活劃下句點。
通過這次畢業(yè)設計，我又吸收了許多新的知識。這次的畢業(yè)設計讓我更加深刻的接觸了機械行業(yè)中的一個重要的方面——工程機械里面比較重要的一種滑移式裝載機。雖然學到的這些知識都很基礎，但是能夠學到這些知識，相信在以后的工作和學習中必定能有發(fā)揮的余地。更重要的是，我能夠在這次畢業(yè)設計中學到實踐技能以及獨立完成任務的能力。在這次的設計過程中，我能夠獨立查找資料，獨立解決設計過程中遇到的問題，學會了利用手冊和網(wǎng)絡來完成設計。這次的畢業(yè)設計讓我培養(yǎng)了自學能力和動手能力，還由原先的被動的接受知識轉換為主動的尋求知識，這可以說是學習方法上的一個很大的突破。
我本次畢業(yè)設計的題目對一個即將要走向工作崗位的我非常有幫助。并且，通過本次設計我學會了一般的機械設計方法、機械繪圖軟件的熟練使用，提高了分析解決問題和綜合運用各種資料的能力。同時也培養(yǎng)了我嚴謹治學的思想和獨立工作的品質。
這次的畢業(yè)設計能夠順利完成，還要感謝畢業(yè)設計指導老師陳劍雄老師的細心幫助。他那嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德以及樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。
我還要感謝那些曾經(jīng)幫助過我的其他老師和同學們，尤其是此次畢業(yè)設計的組員們。這次畢業(yè)設計中的很多設計思路都是在與它們相互談論的過程中形成的。再次感謝在大學傳授給我知識以及給我?guī)椭凸膭畹睦蠋?，同學和朋友，謝謝你們。
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