毕业设计（论文）-ZL50D装载机工作装置设计.docx

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1、毕业设计题目：ZL50D装载机工作装置设计摘要装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。轮式装载机是以轮胎式拖拉机为基础车体，加装铲斗作为工作装置的一种土方工程机械。装载机的工作装置由铲斗、连杆、摇臂、动臂、转斗油缸、举升油缸组成。装载机工作装置的合理性直接影响装载机的生产效率、工作负荷、动力与运动特性等。本文参阅了大量装载机设计的参考书，选择反转六连杆机构作为所设计的装载机的工作装置的结构。根据任务书中的要求，利用经验公式计算确定铲斗的结构参数，利用图解法确定动臂与铲斗、

2、动臂与摇臂、动臂与机架、连杆与铲斗、连杆与摇臂等各个较接点的位置，并对铲斗的几种典型工况的受力情况进行了详细分析，对工作装置的主要部件进行强度校核。最后利用AUtOCAD对装载机工作装置的各零部件的结构参数进行详细的结构设计，并应用软件对轮式装载机工作装置整体进行了三维建模设计，立体形象得展示和表达了各部分设计的装配关系。关键词：装载机；机械化；工作装置AbstractLoaderisakindofwidelyusedinhighway,railway,building,waterandelectricity,ports,miningandotherconstructionengineerin

3、gconditionsofconstructionmachinery,itismainlyusedtoshovel,sandstone,limesoil,coalandothermaterial,canalsobeusedforore,hardsoil,suchasmildshoveldughomework.Wheelloaderisatyretractorbasedbody,equippedwithbucketasanearthmovingworkdevice.Theworkingdeviceofloaderbucket,byconnectingrod,rockerarm,cylinder,

4、liftingcylinder.Therationalityoftheloaderworkingdevicedirectlyinfluencestheproductionefficiency,workingload,powerandmotioncharacteristicoftheloader.Inthispaper,areferencebookforalargenumberofloaderdesignsisread,andareversesixbarlinkageischosenasthestructureoftheworkingdeviceoftheloader.Accordingtoth

5、erequirementsofthetaskbookusingempiricalformulacalculationtodeterminethestructuralparametersofthebucket,usinggraphicmethodtodeterminethedynamicarmandthebucket,boomandarm,armandamachineframe,aconnectingrodandabucket,aconnectingrodandarockerarm,etc.eacharticulatedpointposition,andthestresssituationoft

6、hebucketofseveraltypicaloperatingconditionsareanalyzedindetail,ofworkingdeviceofthemaincomponentsofthestrengthcheck.Finally,detailedstructuredesignforworkingdeviceofthepartsofthestructureparametersoftheloadingusingAutoCAD,andbyusingthesoftwareofSolidWorksonthewheelloadingmachineasawhole3Dmodelingdes

7、ign,three-dimensionalimagetodisplayandexpressionofthevariouspartsofthedesignofassembly.Keywords:Loader；Mechanization；Work-Equipment目录第1章绪论11.1 国内轮式装载机发展概况11.2 国外轮式装载机的发展概况2第2章装载机工作装置总体设计52.1 工作装置的总体结构与布置52.2 工作装置连杆机构的结构形式与特点62.3 3工作装置自由度的计算102.4工作装置总体设计12第3章ZL50D装载机工作装置设计133.1 工作装置的设计要求133. 1.1工作装置工

8、作性能134. 1.2对工作装置的要求1332IVI135. 2.1铲斗的结构形式146. 2.2铲斗的分类163.2.3 铲斗断面形状和基本参数确定163.2.4 铲斗容量的计算193.3工作装置连杆系统设计213 .3.2尺寸参数设计234 .3.3连杆系统运动分析323.4工作装置静力学分析及强度校核363. 4.1静力学分析363.5工作装置的受力分析41第4章工作结构主要零件的强度计算474. 1弓虽f*474.1.1动臂的形状选择474.1.2动臂材料选择484.1.3动臂的初步设计484.1.4强度计算484.1.5强度校核5042Iili缶工-VI534.2.1液压缸的类型和结

9、构534.2.2液压缸基本参数设计54结论55参考文献5759致谢第1章绪论1.1 国内轮式装载机发展概况20世纪60年代初，我国装载机产业开始兴起。1960年，我国上海港口机械厂制造了我国历史上第一台装载机，它的额定功率为67KW,斗容量为Im3。它的驱动方式应用了单桥驱动，变速箱齿轮滑动齿轮变速。在1964年，Z435型装载机由厦门工程机械厂和天津工程机械研究所测绘并制造，它的斗容量为1.7m3,额定功率为100.57KWo在1962年天津交通局和天津工程机械化研究所参照国外刚刚出现的钱接式装载机,于1965年共同设计了Z425型二较接式装载机。1970年，在天津工程机械研究所和柳州工程机

10、械厂合作，制造了ZL50型装载机，它的额定功率为163KW,斗容量为3m3。其采用双涡轮变矩器、动力换挡行星变速箱的液力机械传动方式，反“Z”字形连杆机构的工作装置及钱接转轴。，由于液力机械化传动式装载机存在某些问题，例如：拖启动、熄火转向及排气制动等问题，为了解决这些问题又自行设计了“三合一”的机构。ZL50型装载机在实践考核中，表现出了性能良好、结构先进的特点。而ZLIO0、ZL40、ZL30、ZL20装载机系列产品也是在ZL50的基础上设计发展起来的，并在这个系列的基础上逐步设计出了DZL50型供地下矿坑和DZL40型隧道施工用的地下装载机变型产品。通过近40年的发展，我国装载机从无到有

11、，产品种类及产量从少到多，已经形成独立的系列产品和行业门类。在1980年生产企业只有20家经过20多年的发展现在已有100余家，初步形成了约19个型号的系列产品，并在工程机械中占有主要地位。主要生产厂家为：厦工、柳工、龙工、徐工、常林、临工、山工、成工、宜工、郑工、武林、朝工、山河智能等，长时间的装载机生产经验、较强的实力、较高的市场占有率和较好的售后服务，让这些厂家在市场中各自占有一席之地。由于其在“八五”、“九五”期间在技术革新方面资金投入较多使得其发挥出了较大的效力和作用，让整个企业变得更有活力。在这之后轮式装载机行业出现了井喷式的发展也就是在“十五”期间，据数据显示在2000年以前25

12、年内装载机销量增长率平均为17.86%,而在2001-2004年增长率平均为46.98%,这大大超过前25年的平均增长率；2006年中国装载机26家主要企业共销售119895台，同比增长13.3%。中国的小型装载机制造现在在行业的发展有一定的利润空间，设备体积小，结构简单，零部件生产较简单，进入门槛低。另外，我国小型装载机存在许多需要改进的地方，如：传输系统技术水平太低，工作效率低，不利于节能减排，环境保护等；同时在液压转向方面是最好的和最优先的全液压转向系统，变速操纵机械转向液压助力转向等。我认为这些都是小的技术方向发展的未来。目前有一些传统的装载机生产厂家开始生产小型装载机，如徐厦工新余厦

13、工集团，徐工集团，江苏柳工等。我认为制造商进入小设备行业不会对他们构成威胁，反而会促进行业的发展。新兴国经济建设使我们国家的城市化进程变得更快，劳动力的需求越来越紧缺，劳动力成本也越来越高，装载机作为一个灵活的，廉价的机械设备，将成为高成本和低效率的手工劳动的替代品，特别是在西部大开发，这种产品将有广阔的潜在市场。因此，小型装载机将有良好的发展前景。1.2 国外轮式装载机的发展概况早在第二次工业革命时期国外轮式装载机就已出现，其发展到今天，无论是技术、设计、制造还是销售、服务等都已经非常成熟。国外著名的生产厂家有卡特彼勒、山猫、凯斯、约翰迪尔、利勃海尔等。在2000年以前在中国市场正处于发展较

14、弱期,轮式装载机全球需求量约为74500台。其中，中国是最大的地区市场，其后依次是欧洲、北美洲和日本。到2005年，市场环境急剧变化：全球需求量几乎翻一番，达14.2万台，中国市场需求急剧增加成为世界上最大的市场。2005年卡特彼勒、小松、沃尔沃、CNH和迪尔的总产量占该年总产量的75%,而10年前5大制造商只占54%,目前这5大制造商在国际市场中所占份额的总和仍在增加。因此，国际市场掌握在少数制造商的手里。国外轮式装载机一方面往大型化发展，如：卡特彼勒公司90年代初推出Cat966F轮式装载机，时隔1年又推出Cat980F轮式装载机，它增加了斗容和功率，改善了性能、提高了可靠性。目前，全世界

15、约有400台（功率大于750kw）大型轮式装载机应用在露天矿山和建筑工程，与大型自卸汽车配套使用。另一方面，小型轮式装载机以机动灵活、效率高、多功能和价格低廉赢得市场，发展甚快。如：日本古河公司生产的FL30-1型轮式装载机斗容0.33、机重2.3t；小松公司的WA30-1型斗容0.34m3柴油机功率20kw；丰田织机公司的斗容0.17In3、机重It等。这些微型装载机适用于建筑工地和地下矿山挖沟、平地、堆料等。国外小型装载机及小型多功能装载机，包括挖掘装载机在内，市场份额已相当大，美国的山猫牌小型多功能装载机车销量在5万台左右，还有美国的凯斯、约翰迪尔、卡特彼勒、英国的JCB等公司的挖掘装载机及小型多功能装载机年销量都在万台以上。第2章装载机工作装置总体设计2.1 工作装置的总体结构与布置装载机工作装置是一种带液压缸的空间多杆连机构以完成装卸作业。工作装置是组成装载机的关键部件之一，其工作性能的好坏由设计水平的高低决定，同时也会影响整机的工作效率与经济性指标。装载机工作装置分为有铲斗托架和无铲斗托架两种基本结构形式，如下图2-1.2-2