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本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
2011 年 02 月 21 日至 2011 年 06 月 10 日
題 目： 滑移式裝載機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
姓 名：
學(xué) 號：
學(xué) 院：
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
年 級： 2007
指導(dǎo)教師： （簽名）
系主任（或教研室主任）： （簽章）
設(shè) 計 （ 論 文 ） 任 務(wù)
（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求）
原始數(shù)據(jù)：
1、功率：52.1KW/2500rpm
2、額定載重量（kg）：980kg
3、鏟斗容量：0.5m3
4、最大操作高度：4100mm
5、卸載距離：750mm
6、卸載高度：2400mm
技術(shù)要求：
1、前翻駕駛室，后開機(jī)罩，維修方便；
2、良好的減震裝置，符合人機(jī)工程設(shè)計；
3、維修點(diǎn)布置合理，維修方便；
4、能滿足用戶多用途作業(yè)需要。
工作要求：
任務(wù)執(zhí)行者必須根據(jù)任務(wù)要求嚴(yán)格執(zhí)行，同時鼓勵提出異議、有所創(chuàng)新。
1、綜合所學(xué)知識，查閱相關(guān)資料及產(chǎn)品樣本，掌握最新發(fā)展動態(tài)；
2、設(shè)計的產(chǎn)品應(yīng)符合目前技術(shù)發(fā)展水平，鼓勵采用新技術(shù)、新思想；
3、小組成員應(yīng)具有團(tuán)隊(duì)精神，團(tuán)結(jié)協(xié)作，共同完成整體任務(wù)；
4、基本任務(wù)必須獨(dú)立、按時完成設(shè)計任務(wù)。
畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容
主要內(nèi)容：
1、開題報告 1份
2、文獻(xiàn)綜述 1份
3、工作裝置裝配圖 A0圖1張
4、行走裝置裝配圖 A0圖1張
5、舉升液壓缸裝配圖 A1圖1張
6、卸載液壓缸裝配圖 A1圖1張
7、整機(jī)總裝配圖 A0圖1張
8、設(shè)計說明書 1份
9、中英文摘要 1份
10、專業(yè)英文翻譯 1份
進(jìn)度安排：
2周：理解課題，借閱參考資料，研究制定總體方案，詳細(xì)計劃，
寫開題報告（第一周內(nèi)完成）；
2周：進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的總體方案的設(shè)計，并對各個零件進(jìn)行設(shè)計和校核，完成零件的選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計；
6周：進(jìn)行液壓系統(tǒng)的初步計算，完成舉升和卸載液壓缸裝配圖；進(jìn)行各部件詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成工作裝置和行走裝置總裝配圖。
2周：進(jìn)行各部件的布置，定位和裝配設(shè)計，完成整機(jī)總裝配圖
2周：編寫使用說明書、設(shè)計說明書，準(zhǔn)備答辯。
*英文翻譯全程同步進(jìn)行。
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)更改記錄
更 改 原 因
更 改 內(nèi) 容
主要參考文獻(xiàn)
[1]張利平、鄧鐘明：液壓系統(tǒng)氣壓系統(tǒng)設(shè)計手冊，機(jī)械工業(yè)出版社
[2]章宏甲、黃誼：液壓傳動，機(jī)械工業(yè)出版社
[3]雷天覺：液壓工程手冊，機(jī)械工業(yè)出版社
[4]機(jī)械設(shè)計手冊，機(jī)械工業(yè)出版社
[5]楊培元：液壓傳動，上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社
[6]楊培元：液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊，機(jī)械工業(yè)出版社
[7]趙顯新：工程機(jī)械液壓傳動裝置，遼寧科學(xué)技術(shù)出版社
[8]顏榮慶：現(xiàn)代工程機(jī)械液壓與液力系統(tǒng)，人民交通出版社
[9]FLUID POWER SYSTEM,A.B.GOODWIN
[10]HYDRAULIC AND PNEUMATIC POWER FOR PRODUCTION,HAPPY L,STEWART
開題報告
姓 名
學(xué)號
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
題 目
滑移式裝載機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
一、 研究背景、概況及意義
我國輪式裝載機(jī)主要是20世紀(jì)70年代初期發(fā)展起來的,以ZL50型 裝載機(jī)為主導(dǎo)產(chǎn)品,經(jīng)過多年的發(fā)展,質(zhì)量水平不斷提高,已經(jīng)形成獨(dú)立的產(chǎn)品系列和行業(yè)門類。與工程機(jī)械其他機(jī)種相比,輪式裝載機(jī)的橋、箱、泵、閥及缸等零部件產(chǎn)品配套相對成熟,已經(jīng)形成了比較完整的配套體系。
滑移式裝載機(jī)是利用兩側(cè)車輪線速度差而實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向的，采用輪式行走機(jī)構(gòu)，全輪驅(qū)動，滑移轉(zhuǎn)向，可于作業(yè)現(xiàn)場隨機(jī)快速更換或掛接各種附件，以適應(yīng)不同的工作環(huán)境和作業(yè)內(nèi)容。目前工程中使用的滑移式裝載機(jī)的主機(jī)泵系一臺前端式裝載機(jī)，無一例外地被設(shè)計為短軸距、短后懸，動臂支承點(diǎn)在車輛后上方。駕駛室位于兩側(cè)動臂間，司機(jī)須跨越工作裝置才能進(jìn)入駕駛室內(nèi)。儀表盤分置司機(jī)左、右側(cè)或布置在前上方。發(fā)動機(jī)后置，縱向或橫向布置。不設(shè)前后橋，四個驅(qū)動輪各自獨(dú)立懸掛在傳動箱（車架）上?；剖窖b載機(jī)的動力一般為20~50千瓦，主機(jī)質(zhì)量2~4 噸，車速為每小時10~15 公里左右。主要用于作業(yè)場地狹小，地面起伏不平，作業(yè)內(nèi)容變換頻繁的場合，同時作為大型工程施工機(jī)械輔助設(shè)備使用?；剖窖b載機(jī)最大的特點(diǎn)是整機(jī)外形尺寸小，且可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向；可在作業(yè)現(xiàn)場隨機(jī)快速更換或掛接各種工作裝置。
近幾年，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，滑移裝載機(jī)等小型工程機(jī)械市場逐漸升溫，為業(yè)內(nèi)人士普遍看好。小型工程機(jī)械因其綜合使用率高、回報豐厚將取代部分大中型工程機(jī)械的市場份額，逐漸成為市場的新一輪熱點(diǎn)。
滑移裝載機(jī)在美國是銷量最大的工程機(jī)械設(shè)備，同時也是最便宜以及功能最多的機(jī)器。但是因?yàn)橹袊袌龅奶厥庑?，這種國外暢銷機(jī)器在中國的銷量一直打不開局面，每年的銷量都徘徊在200~300 臺左右。但是隨著中國城市化進(jìn)程的推進(jìn)，這種產(chǎn)品被越來越多的業(yè)內(nèi)生產(chǎn)商看好并隨之開始推出了各自的產(chǎn)品，目前國內(nèi)生產(chǎn)滑移裝載機(jī)的廠家已達(dá)10余家。目前國內(nèi)的滑移市場份額，基本被山貓Bobcat（韓國斗山旗下品牌）跟凱斯Case（CNH集團(tuán)旗下品牌）占據(jù)，二者各有自己的優(yōu)勢行業(yè)，山貓的客戶群主要以造船廠、港口、畜牧業(yè)為主，而凱斯的用戶群則更多的集中在公路、市政行業(yè)。
鑒于國內(nèi)和國外的滑移式裝載機(jī)在結(jié)構(gòu)形式和性能等方面的差距以及國外滑移式裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)放方面的缺陷，本文將對滑移式裝載機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及液壓油缸等進(jìn)行設(shè)計和改進(jìn)，使其在結(jié)構(gòu)方面得到優(yōu)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量。在性能方面得到提升，提高產(chǎn)品的工作效率。
2、 研究主要內(nèi)容
（1） 滑移裝載機(jī)工作裝置設(shè)計：包括基本參數(shù)的確定、鏟斗的設(shè)計、動臂的設(shè)計、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計、轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸的主動力計算等。
（2） 液壓油缸的設(shè)計計算：通過對工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計結(jié)論，得到工作時的參數(shù)，對液壓油缸進(jìn)行設(shè)計。
（3） 行走裝置的設(shè)計：轉(zhuǎn)差式底盤的設(shè)計。
三、研究步驟、方法及措施
滑移式裝載機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟如下：
（1） 通過查閱資料和網(wǎng)絡(luò)搜集材料，了解裝載機(jī)工作裝置作業(yè)流程，分析裝載機(jī)的工況。
（2）通過分析裝載機(jī)的工作過程，確定需要的基本參數(shù)。
（3）了解裝載機(jī)工作裝置設(shè)計要求，裝載機(jī)作業(yè)時工作裝置應(yīng)能保證：當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖、動臂油缸舉升或降落時，連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗上下平動或接近平動，以免鏟斗傾斜而撒落物料；當(dāng)動臂處于任何 位置、鏟斗繞動臂鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動進(jìn)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。
（4）根據(jù)上述確定的基本參數(shù)來對鏟斗、動臂、連桿機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸主動力等進(jìn)行設(shè)計計算。
（5）通過學(xué)習(xí)查閱液壓方面的知識，對液壓油缸進(jìn)行設(shè)計計算，確定系統(tǒng)工作壓力、系統(tǒng)最大流量等參數(shù)。對液壓油缸進(jìn)行設(shè)計計算。
（6）通過查閱裝載機(jī)設(shè)計的資料，對裝載機(jī)地盤進(jìn)行設(shè)計，采用轉(zhuǎn)差式，通過轉(zhuǎn)速差來控制裝載機(jī)機(jī)身的轉(zhuǎn)動。
四、研究進(jìn)度計劃
2周：理解課題，借閱參考資料，研究制定總體方案，詳細(xì)計劃，
寫開題報告（第一周內(nèi)完成）；
2周：進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的總體方案的設(shè)計，并對各個零件進(jìn)行設(shè)計和校核，完成零件的選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計；
6周：進(jìn)行液壓系統(tǒng)的初步計算，完成舉升和卸載液壓缸裝配圖；進(jìn)行各部件詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成工作裝置和行走裝置總裝配圖。
2周：進(jìn)行各部件的布置，定位和裝配設(shè)計，完成整機(jī)總裝配圖
2周：編寫使用說明書、設(shè)計說明書，準(zhǔn)備答辯。
*英文翻譯全程同步進(jìn)行。
五、參考文獻(xiàn)
[1]張利平、鄧鐘明：液壓系統(tǒng)氣壓系統(tǒng)設(shè)計手冊，機(jī)械工業(yè)出版社
[2]章宏甲、黃誼：液壓傳動，機(jī)械工業(yè)出版社
[3]雷天覺：液壓工程手冊，機(jī)械工業(yè)出版社
[4]機(jī)械設(shè)計手冊，機(jī)械工業(yè)出版社
[5]楊培元：液壓傳動，上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社
[6]楊培元：液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊，機(jī)械工業(yè)出版社
[7]趙顯新：工程機(jī)械液壓傳動裝置，遼寧科學(xué)技術(shù)出版社
[8]顏榮慶：現(xiàn)代工程機(jī)械液壓與液力系統(tǒng)，人民交通出版社
[9]FLUID POWER SYSTEM,A.B.GOODWIN
[10]HYDRAULIC AND PNEUMATIC POWER FOR PRODUCTION,HAPPY L,STEWART
學(xué)生簽名： 年 月 日
指導(dǎo)教師意見（對本課題的深度、廣度及工作量的意見及開題是否通過）：
通過 □ 完善后通過 □ 未通過 □
指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日
注：開題報告用A4紙打印裝訂在畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書后，學(xué)生可根據(jù)開題報告的長度加頁。
開題是否通過請指導(dǎo)教室在□內(nèi)打“√”。
3
滑移式裝載機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
摘要
滑移式裝載機(jī)是利用兩側(cè)車輪線速度差而實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向的，采用輪式行走機(jī)構(gòu)，全輪驅(qū)動，滑移轉(zhuǎn)向，可于作業(yè)現(xiàn)場隨機(jī)快速更換或掛接各種附件，以適應(yīng)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(jī)最大的特點(diǎn)是整機(jī)外形尺寸小，可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，可在作業(yè)線程隨機(jī)快速更換或掛接各種工作裝置。
本文通過對滑移裝載機(jī)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(jìn)行了分析和設(shè)計：
（1）介紹了現(xiàn)有滑移式裝載機(jī)的種類和結(jié)構(gòu)形式： 常見的滑移裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)形式為單臂式滑移裝載機(jī)和雙臂式滑移裝載機(jī)；常見的結(jié)構(gòu)形式有四連桿機(jī)構(gòu)、六連桿機(jī)構(gòu)和八連桿機(jī)構(gòu)等。
（2）對滑移裝載機(jī)的工作裝置進(jìn)行了重點(diǎn)的分析和設(shè)計：分析了常見的工作裝置的機(jī)構(gòu)類型，確定了各個鉸點(diǎn)的位置以及四連桿機(jī)構(gòu)中各連桿的長度，對液壓油缸進(jìn)行了設(shè)計計算。
（3）對滑移式裝載機(jī)的底盤進(jìn)行了研究設(shè)計：設(shè)計了滑移裝載機(jī)的機(jī)架，確定了輪轂與機(jī)架的連接方式，選取了符合要求的液壓馬達(dá)。
（4）通過對滑移式裝載機(jī)現(xiàn)狀的分析，提出了對現(xiàn)有的滑移式裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)等方面的改進(jìn)方法：對現(xiàn)有的滑移裝載機(jī)的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和改進(jìn)，提出了自己的一些新的設(shè)計思路。
關(guān)鍵詞：滑移式裝載機(jī)，現(xiàn)狀，工作裝置，底盤，改進(jìn)
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(jī)簡介---------------------------------------------1
1.3 滑移式裝載機(jī)的常見結(jié)構(gòu)形式---------------------------------1
1.3 .1 單臂式滑移裝載機(jī)------------------------------------1
1.3 .2 雙臂式滑移裝載機(jī)------------------------------------2
1.4 滑移裝載機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計概述----------------------------------2
1.4.1 裝載機(jī)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(shù)要求---------------------------------------------2
1.5 本章小結(jié)----------------------------------------------------3
第二章 總體方案的確定----------------------------------------------4
2.1 發(fā)動機(jī)------------------------------------------------------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(jié)----------------------------------------------------4
第三章 滑移裝載機(jī)工作裝置設(shè)計---------------------------------------5
3.1 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計要求--------------------------------------6
3.2 工作裝置各部分設(shè)計------------------------------------------6
3.2.1 鏟斗設(shè)計----------------------------------------------6
3.2.1.1 鏟斗設(shè)計要求------------------------------------6
3.2.1.2 鏟斗結(jié)構(gòu)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(shè)計----------------------------------------------8
3.2.2.1 動臂鉸點(diǎn)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(shè)計------------------------------9
3.2.2.4四連桿機(jī)構(gòu)的確定：-------------------------------9
3.2.2.5 動臂的形狀與結(jié)構(gòu)--------------------------------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(zhuǎn)斗阻力矩的計算----------------------------11
3.3 本章小結(jié)---------------------------------------------------11
第四章 行走裝置的設(shè)計----------------------------------------------13
4.1 底盤概述---------------------------------------------------13
4.2 底盤結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)---------------------------------------------------14
第五章 整機(jī)部分機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計----------------------------------15
5.1 使用新型底盤-----------------------------------------------15
5.2 設(shè)計新的鏟斗快換裝置---------------------------------------15
5.3 采用新型后開機(jī)罩-------------------------------------------15
第六章 滑移裝載機(jī)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(jié)---------------------------------------------------18
總結(jié)---------------------------------------------------------------19
謝辭---------------------------------------------------------------20
參考文獻(xiàn)-----------------------------------------------------------21
IV
本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻(xiàn)綜述
題 目： 滑移式裝載機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
姓 名：
學(xué) 號：
學(xué) 院： 機(jī)械工程及自動化學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及自動化
年 級：
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
滑移式裝載機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
摘要：滑移式裝載機(jī)是利用兩側(cè)車輪線速度差而實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向的，采用輪式行走機(jī)構(gòu)，全輪驅(qū)動，滑移轉(zhuǎn)向，可于作業(yè)現(xiàn)場隨機(jī)快速更換或掛接各種附件，以適應(yīng)不同的工作環(huán)境和作業(yè)內(nèi)容。本文分析了滑移式裝載機(jī)的現(xiàn)狀，提出了對現(xiàn)有的滑移式裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)等方面的改進(jìn)；介紹了滑移式裝載機(jī)的種類和結(jié)構(gòu)形式；對滑移裝載機(jī)的工作裝置進(jìn)行了論述；對滑移式裝載機(jī)的底盤進(jìn)行了研究。
關(guān)鍵詞：滑移式裝載機(jī) 現(xiàn)狀 改進(jìn) 結(jié)構(gòu) 研究
1 前言：
滑移式裝載機(jī)是一種小型多功能工程機(jī)械，利用兩側(cè)車輪線速度差而實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向的輪式專用底盤，采用輪式行走機(jī)構(gòu)，全輪驅(qū)動，滑移轉(zhuǎn)向，可與作業(yè)現(xiàn)場隨機(jī)快速更換或掛接各種工作裝置，以適應(yīng)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(dāng)需要一種機(jī)械承擔(dān)多種工作，而且還需要操作快捷時，就應(yīng)該考慮使用滑移式裝載機(jī)。
滑移式裝載機(jī)最大的特點(diǎn)是整機(jī)外形尺寸小，可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，可在作業(yè)線程隨機(jī)快速更換或掛接各種工作裝置。
滑移式裝載機(jī)的主要用途為：城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、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(jìn)行鏟運(yùn)、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(shí)等作業(yè)。
近幾年，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，滑移裝載機(jī)等小型工程機(jī)械市場逐漸升溫，為業(yè)內(nèi)人士普遍看好。小型工程機(jī)械因其綜合使用率高、回報豐厚將取代部分大中型工程機(jī)械的市場份額，逐漸成為市場的新一輪熱點(diǎn)。
2 滑移式裝載機(jī)整機(jī)及各部分研究
整機(jī)部分研究的是當(dāng)前常見的滑移裝載機(jī)類型，另外對滑移裝載機(jī)的工作裝置和行走裝置進(jìn)行了研究。
2.1 滑移式裝載機(jī)的常見結(jié)構(gòu)形式
2.1.1 單臂式滑移裝載機(jī)
通常滑移裝載機(jī)由于整機(jī)布置所限，動臂提升只能采用雙動臂結(jié)構(gòu)的形式，單臂式裝載機(jī)將原有兩側(cè)的動臂去掉，將駕駛室固定在車體一側(cè)，在車體另一側(cè)安裝新型動臂，這種結(jié)構(gòu)的滑移裝載機(jī)在保證原有的滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)工作性能不變的額情況下突破性的將兩側(cè)雙動臂改為單側(cè)動臂結(jié)構(gòu)，急既解決了操作員必須跨越工作裝置才能進(jìn)入駕駛室內(nèi)的弊端，又簡化了結(jié)構(gòu)、提高整車的穩(wěn)定性，降低了操作的安全隱患。
2.1.2 雙臂式滑移裝載機(jī) 圖1
雙臂式滑移裝載機(jī)是常見的結(jié)構(gòu)形式，雙臂式滑移裝載機(jī)駕駛室具有寬敞的空間，采用雙臂進(jìn)行舉升，更容易保證工作過程中機(jī)身的穩(wěn)定，適用范圍更廣泛，承載的工作載荷更大。
2.2 滑移式裝載機(jī)各部分研究
2.2.1 工作裝置
裝載機(jī)的鏟掘和裝卸物料作業(yè)是通過其工作裝置的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。裝載機(jī)工作裝置由鏟斗、動臂、連桿、搖臂和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)和動臂的升降采用液壓操縱。
裝載機(jī)作業(yè)時工作裝置應(yīng)能保證：當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖、動臂油缸舉升或降落時，連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗上下平動或接近平動，以免鏟斗傾斜而撒落物料；當(dāng)動臂處于任何 位置、鏟斗繞動臂鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動進(jìn)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。
土方工程用裝載機(jī)鏟斗結(jié)構(gòu)，其斗體常用低碳、耐磨、高強(qiáng)度鋼板焊接制成，切削刃采用耐磨的中錳合金鋼材料，側(cè)切削刃和加強(qiáng)角板都用高強(qiáng)度耐磨鋼材料制成。
綜合國內(nèi)外裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)型式，主要有七種類型（如圖3），即按連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)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(zhuǎn)向是否相同又分為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)等。
（a） 單臂桿機(jī)構(gòu) （b）正轉(zhuǎn)四連桿機(jī)構(gòu) （c）正轉(zhuǎn)五連桿機(jī)構(gòu)
（d）正轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu) （e）Z型反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu) （f）正轉(zhuǎn)八連桿機(jī)構(gòu)
（g）反轉(zhuǎn)八連桿機(jī)構(gòu)
圖3 工作裝置結(jié)構(gòu)形式
在以上介紹的工作裝置連桿機(jī)構(gòu)中，八桿機(jī)構(gòu)平動性能突出，而六桿機(jī)構(gòu)的卸料性能和自動放平性能較好。在進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型時應(yīng)根據(jù)裝載機(jī)整機(jī)工作要求、工作場合和工作對象進(jìn)行選擇。
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(zhuǎn)換成機(jī)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(fù)直線運(yùn)動，輸出有限的直線位移。
為了滿足各種主機(jī)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(cè)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(cè)輸入壓力油。活塞的正反向運(yùn)動均靠液壓力完成。按結(jié)構(gòu)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。按缸的特殊用途分，可分為串聯(lián)缸、增壓缸、增速缸、步進(jìn)缸等。此類缸都不是一個單純的缸筒，而是和其它缸筒和構(gòu)件組合而成，所以從結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)看，這類缸又叫組合缸。
裝載機(jī)中所用到的油缸有三個，即：動臂油缸、翻斗油缸和轉(zhuǎn)向油缸，這三種油缸要根據(jù)設(shè)計要求選用合適的結(jié)構(gòu)類型。
2.2.2 行走裝置
滑移式裝載機(jī)的行走裝置，按結(jié)構(gòu)可分為履帶式和輪式兩大類（如圖4（a）、（b））。履帶式行走裝置的特點(diǎn)是，驅(qū)動力大，越野性能及穩(wěn)定性好，爬坡能力大且轉(zhuǎn)彎半徑小，靈活性號但是制作成本高，運(yùn)行速度低，運(yùn)行和轉(zhuǎn)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(diǎn)是運(yùn)行速度快，機(jī)動性好，運(yùn)行時輪胎不損壞路面，因而在城市建設(shè)中很受歡迎，缺點(diǎn)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(qū)動。機(jī)型主要依據(jù)作業(yè)場合和用途進(jìn)行選擇和確定。一般在采石場和軟基地進(jìn)行作業(yè)，多選用履帶式裝載機(jī)；滑移式裝載機(jī)多用于市政建設(shè)等場所，多使用輪式行走裝置。
（a） （b）
3 總結(jié)：
滑移式裝載機(jī)不同于普通的輪式裝載機(jī)，滑移裝載機(jī)是利用兩側(cè)車輪線速度差而實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向的，采用輪式行走機(jī)構(gòu)，全輪驅(qū)動，滑移轉(zhuǎn)向，可于作業(yè)現(xiàn)場隨機(jī)快速更換或掛接各種附件，以適應(yīng)不同的工作環(huán)境和作業(yè)內(nèi)容。
根據(jù)上述內(nèi)容，本次設(shè)計中，滑移式裝載機(jī)的工作裝置采用正轉(zhuǎn)四連桿機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)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，要根據(jù)設(shè)計要求對這兩個油缸進(jìn)行合理的設(shè)計和選型；裝載機(jī)的行走裝置采用輪式驅(qū)動的轉(zhuǎn)差式底盤，因?yàn)檩喪津?qū)動便于在狹窄的工地上作業(yè)，轉(zhuǎn)差式底盤可以實(shí)現(xiàn)小半徑的轉(zhuǎn)彎。
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滑移式裝載機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
第一章 緒論
1.1 引言
近幾年，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，滑移裝載機(jī)等小型工程機(jī)械市場逐漸升溫，為業(yè)內(nèi)人士普遍看好。小型工程機(jī)械因其綜合使用率高、回報豐厚將取代部分大中型工程機(jī)械的市場份額，逐漸成為市場的新一輪熱點(diǎn)。
鑒于國內(nèi)和國外的滑移式裝載機(jī)在結(jié)構(gòu)形式和性能等方面的差距以及國外滑移式裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)放方面的缺陷，本文將對滑移式裝載機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及液壓油缸等進(jìn)行設(shè)計和改進(jìn)，使其在結(jié)構(gòu)方面得到優(yōu)化，提高產(chǎn)品質(zhì)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(jī)簡介
滑移式裝載機(jī)是一種小型多功能工程機(jī)械，利用兩側(cè)車輪線速度差而實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向的輪式專用底盤，采用輪式行走機(jī)構(gòu)，全輪驅(qū)動，滑移轉(zhuǎn)向，可與作業(yè)現(xiàn)場隨機(jī)快速更換或掛接各種工作裝置，以適應(yīng)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(dāng)需要一種機(jī)械承擔(dān)多種工作，而且還需要操作快捷時，就應(yīng)該考慮使用滑移式裝載機(jī)。
滑移式裝載機(jī)最大的特點(diǎn)是整機(jī)外形尺寸小，可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，可在作業(yè)線程隨機(jī)快速更換或掛接各種工作裝置。
滑移式裝載機(jī)的主要用途為：城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、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(jìn)行鏟運(yùn)、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(shí)等作業(yè)。
1.3 滑移式裝載機(jī)的常見結(jié)構(gòu)形式
1.3 .1 單臂式滑移裝載機(jī)
通?；蒲b載機(jī)由于整機(jī)布置所限，動臂提升只能采用雙動臂結(jié)構(gòu)的形式，單臂式裝載機(jī)將原有兩側(cè)的動臂去掉，將駕駛室固定在車體一側(cè)，在車體另一側(cè)安裝新型動臂，這種結(jié)構(gòu)的滑移裝載機(jī)在保證原有的滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)工作性能不變的額情況下 圖1 單臂式滑移裝載機(jī)
突破性的將兩側(cè)雙臂改為單側(cè)動臂結(jié)構(gòu)，急既解決了操作員必須跨越工作裝置才能進(jìn)入駕駛室內(nèi)的弊端，又簡化了結(jié)構(gòu)、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(jī)
雙臂式滑移裝載機(jī)是常見的結(jié)構(gòu)形式，雙臂式滑移裝載機(jī)駕駛室具有寬敞的空間，采用雙臂進(jìn)行舉升，更容易保證工作過程中機(jī)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(jī)
1.4 滑移裝載機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計概述
1.4.1 裝載機(jī)工作裝置作業(yè)流程
裝載機(jī)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(zhuǎn)到最大后傾角停止。操縱動臂油缸使動臂提升到運(yùn)輸位置并保持將物料運(yùn)輸?shù)叫遁d地點(diǎn)。提升動臂到卸載位置操縱轉(zhuǎn)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(jìn)行下一次循環(huán)。
裝運(yùn) 卸 返回
分析工況是系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)，理想的情況是進(jìn)行工況分析時能繪出裝載機(jī)一個工作循環(huán)重總負(fù)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(fù)荷點(diǎn)或最大功率點(diǎn)，以這些點(diǎn)上的峰值作為系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。
裝載機(jī)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(shù)要求
1、 前翻駕駛室，后開機(jī)罩，維修方便；
2、 良好的減震裝置，符合人機(jī)工程設(shè)計；
3、 維修點(diǎn)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(jié)
本章通過對滑移裝載機(jī)當(dāng)前現(xiàn)狀以及現(xiàn)存結(jié)構(gòu)形式的敘述，介紹了現(xiàn)有滑移式裝載機(jī)的種類和結(jié)構(gòu)形式；大致介紹了滑移裝載機(jī)的工作裝置的工作流程；明確了本次設(shè)計的設(shè)計參數(shù)和技術(shù)要求，對接下來的設(shè)計和計算進(jìn)行了概述。
第二章 總體方案的確定
滑移裝載機(jī)的總體設(shè)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(shù)要求和制造成本等,合理地選擇和確定機(jī)型、各總成結(jié)構(gòu)形式、性能參數(shù)及整體尺寸等,并進(jìn)行合理的布以達(dá)到預(yù)期的效果。各個部件的結(jié)構(gòu)選擇是否合理,使用是否可靠、耐用,部件之間是否協(xié)調(diào)、匹配,都將影響整機(jī)的性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo),故在做總體設(shè)計時,必須多方收集資料,反復(fù)比較作出緩佳方案。
2.1 發(fā)動機(jī)
發(fā)動機(jī)選用道依茨TD226B-4,機(jī)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(dá)可以獨(dú)立工作,通過鏈條直接驅(qū)動左、右輪,左、右輪轉(zhuǎn)速不一致時實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。
2.3 工作裝置
采用四連桿工作裝,并配置調(diào)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(jī)作業(yè)時工作裝置應(yīng)能保證：當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖、動臂油缸舉升或降落時，連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗上下平動或接近平動，以免鏟斗傾斜而撒落物料；當(dāng)動臂處于任何 位置、鏟斗繞動臂鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動進(jìn)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(jī)、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(jī)和液壓系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)。
2.5 液壓系統(tǒng)
滑移主機(jī)的所有作業(yè)動作都是通過液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。液壓系統(tǒng)的設(shè)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(shù)的先進(jìn)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(diào),駕駛室內(nèi)設(shè)有儀表、指示燈,工作液壓系統(tǒng)電鎖保護(hù)、停車制動也設(shè)在駕駛室內(nèi)部,以保證司機(jī)的正常安全工作。
2.7 本章小結(jié)
本章通過對滑移裝載機(jī)發(fā)動機(jī)、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(shè)計和大致方案的描述，確定了滑移裝載機(jī)整體方案以及部分部件和工作裝置、行走裝置設(shè)計的大體路線，為下一章的設(shè)計計算建立了一個框架。
第三章 滑移裝載機(jī)工作裝置設(shè)計
3.1 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計要求
裝載機(jī)的鏟掘和裝卸物料作業(yè)是通過其工作裝置的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。裝載機(jī)工作裝置由鏟斗、動臂、搖臂和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)和動臂的升降采用液壓操縱。
裝載機(jī)作業(yè)時工作裝置應(yīng)能保證：當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖、動臂油缸舉升或降落時，連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗上下平動或接近平動，以免鏟斗傾斜而撒落物料；當(dāng)動臂處于任何 位置、鏟斗繞動臂鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動進(jìn)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(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)型式，主要有七種類型，即按連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)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(zhuǎn)向是否相同又分為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)等。
（a） 單臂桿機(jī)構(gòu) （b）正轉(zhuǎn)四連桿機(jī)構(gòu) （c）正轉(zhuǎn)五連桿機(jī)構(gòu)
（d）正轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu) （e）Z型反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu) （f）正轉(zhuǎn)八連桿機(jī)構(gòu)
（g）反轉(zhuǎn)八連桿機(jī)構(gòu)
圖3 工作裝置結(jié)構(gòu)形式
3.2 工作裝置各部分設(shè)計
3.2.1 鏟斗設(shè)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(jié)構(gòu)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(jī)鏟斗結(jié)構(gòu)，其斗體常用低碳、耐磨、高強(qiáng)度鋼板焊接制成，切削刃采用耐磨的中錳合金鋼材料，側(cè)切削刃和加強(qiáng)角板都用高強(qiáng)度耐磨鋼材料制成。
3.2.1.1 鏟斗設(shè)計要求
鏟斗設(shè)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(qiáng)度、剛度和耐磨性；3）適應(yīng)鏟裝不同種類和重量的物料，備有不同結(jié)構(gòu)形式和斗容的鏟斗。
3.2.1.2鏟斗結(jié)構(gòu)形式的選擇
通常鏟斗由切削刃、斗底、側(cè)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(jié)構(gòu)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(jī)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(jī)的工作環(huán)境，本次設(shè)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(zhuǎn)半徑Ro：指鏟斗與動臂鉸接點(diǎn)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(zhuǎn)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(cè)壁切削刃相對于斗底的傾角，在選擇時，使側(cè)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(shè)計
3.2.2.1 動臂鉸點(diǎn)的確定
動臂與車架鉸點(diǎn)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(zhuǎn)角通常取~ ， 取
以滑移裝載機(jī)的重心為坐標(biāo)原點(diǎn)（0,0），取動臂油缸與機(jī)架連接的鉸點(diǎn)坐標(biāo)為（-750,0），取動臂油缸和機(jī)架之間的鉸點(diǎn)與動臂油缸和動臂之間鉸點(diǎn)的距離為1200mm，另取動臂油缸和機(jī)架之間的鉸點(diǎn)與動臂機(jī)架鉸點(diǎn)的距離為750mm，角度為120°，則由幾何方法計算可得：動臂與機(jī)架鉸點(diǎn)坐標(biāo)為：（-1125,650）；動臂油缸與動臂的鉸點(diǎn)坐標(biāo)為：（410,310）。動臂到達(dá)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(diǎn)坐標(biāo)近似為：（-70,1800）。
3.2.2.2 動臂長度
鉸點(diǎn)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(guān)長度
（3—4）
式中： ——鏟斗最小卸載距離，mm ;
——鏟斗回轉(zhuǎn)半徑與斗底夾角；
——鏟斗最大卸載高度時最大卸載角，通常?。?
——動臂與車架鉸點(diǎn)到轉(zhuǎn)載機(jī)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(diǎn)的高度，mm。
動臂和機(jī)架的鉸點(diǎn)與動臂和動臂油缸的鉸點(diǎn)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(diǎn)的坐標(biāo)來計算得到；翻斗油缸與動臂的鉸點(diǎn)的坐標(biāo)為（410，,310）。
3.2.2.3 鏟斗快換裝置的設(shè)計
在滑移式裝載機(jī)使用壽命之內(nèi)，當(dāng)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(jìn)行拆卸和重新安裝，為了在安裝過程中保證機(jī)器的工作效率，在此對鏟斗的快換裝置進(jìn)行了設(shè)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(jìn)行連接。此種快換裝置的特點(diǎn)在于，減少了螺栓的使用數(shù)量，簡化了鏟斗的結(jié)構(gòu)，提高了安裝鏟斗的效率。本次設(shè)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(jī)構(gòu)的確定：
根據(jù)以上計算得到的桿長、鉸點(diǎn)以及下面選取的油缸型號，確定出來的四連桿機(jī)構(gòu)
圖5 四連桿機(jī)構(gòu)
圖3中，動臂、動臂油缸、翻斗油缸、快換裝置組成四連桿機(jī)構(gòu)，組成滑移式裝載機(jī)的工作裝置。連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)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(gòu)件無運(yùn)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(jié)構(gòu)
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(zhuǎn)式連桿工作裝置采用較多，這種結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式有單板、雙板和箱形三種。單板動臂結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、但強(qiáng)度和剛度較小，小型裝載機(jī)采用較多。
基于上面的陳述，動臂的形狀結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換成機(jī)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(fù)直線運(yùn)動，輸出有限的直線位移。
為了滿足各種主機(jī)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(cè)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(cè)輸入壓力油?；钊恼聪蜻\(yùn)動均靠液壓力完成。按結(jié)構(gòu)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(dá)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(dá)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(jī)作業(yè)阻力的計算：
3.2.3.1 插入阻力
根據(jù)滑移裝載機(jī)的實(shí)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(jī)的實(shí)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(yīng)力，。
3.2.3.3轉(zhuǎn)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(zhuǎn)斗阻力矩的計算公式可以得到：
由于開始轉(zhuǎn)斗時的靜阻力矩最大，通常應(yīng)預(yù)先按照這時的總阻力矩來確定轉(zhuǎn)斗時發(fā)動機(jī)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(jī)功率時，應(yīng)從最不利的條件進(jìn)行計算。
油缸的設(shè)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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)，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(jié)
本章重點(diǎn)對滑移裝載機(jī)的工作裝置進(jìn)行了設(shè)計計算，主要包括：鏟斗的設(shè)計、動臂的設(shè)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(jī)構(gòu)中鉸點(diǎn)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(shè)計要求的動臂油缸和翻斗油缸。
第四章 行走裝置的設(shè)計
滑移式裝載機(jī)的行走裝置，按結(jié)構(gòu)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(diǎn)是，驅(qū)動力大，越野性能及穩(wěn)定性好，爬坡能力大且轉(zhuǎn)彎半徑小，靈活性號但是制作成本高，運(yùn)行速度低，運(yùn)行和轉(zhuǎn)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(diǎn)是運(yùn)行速度快，機(jī)動性好，運(yùn)行時輪胎不損壞路面，因而在城市建設(shè)中很受歡迎，缺點(diǎn)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(qū)動。機(jī)型主要依據(jù)作業(yè)場合和用途進(jìn)行選擇和確定。一般在采石場和軟基地進(jìn)行作業(yè)，多選用履帶式裝載機(jī)；滑移式裝載機(jī)多用于市政建設(shè)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(jī)底盤是該種機(jī)器各部件裝配的機(jī)體，也是整個機(jī)器承載的主體，其結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣直接影響機(jī)器的性能。目前一般的滑移裝載機(jī)底盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，底盤剛度不夠，成本高。
4.2 底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計
為了解決目前滑移裝載機(jī)底盤存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、底盤剛度不夠，制造成本高等問題，本設(shè)計通過對目前底盤的研究和改進(jìn)，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、底盤剛度強(qiáng)、制造成本低的滑移裝載機(jī)底盤。
根據(jù)滑移裝載機(jī)的技術(shù)指標(biāo)，采用的底盤結(jié)構(gòu)如下：底盤上部組焊有左側(cè)減速箱支撐架、左側(cè)立柱和右側(cè)減速箱支撐架、右側(cè)立柱，立柱內(nèi)部兩側(cè)焊有 圖7 滑移裝載機(jī)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(jī)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(jī)的設(shè)計參數(shù)，本設(shè)計中，設(shè)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(jī)整機(jī)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(dá)和減速箱。選取的減速箱的型號為GFT24M2，機(jī)器采用四輪驅(qū)動，所以每個減速器配合一個液壓馬達(dá)來驅(qū)動輪子的轉(zhuǎn)動。
圖 8 減速箱與液壓馬達(dá)
4.5 本章小結(jié)
本章通過對滑移裝載機(jī)行走裝置的分析設(shè)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(shè)計要求的液壓馬達(dá)和減速箱。
第五章 整機(jī)部分機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計
滑移式裝載機(jī)在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、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(jī)在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面具有很多的相似點(diǎn)，但是同時也存在著相似的缺點(diǎn)，例如：普通滑移裝載機(jī)底盤結(jié)構(gòu)復(fù)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(shè)計中優(yōu)化的部分機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述：
5.1 使用新型底盤
使用了結(jié)構(gòu)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(shè)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(jìn)行連接。此種快換裝置的特點(diǎn)在于，減少了螺栓的使用數(shù)量，簡化了鏟斗的結(jié)構(gòu)，提高了安裝鏟斗的速度。
5.3 采用新型后開機(jī)罩
滑移式裝載機(jī)的機(jī)罩采用后開模式，模仿房門的旋轉(zhuǎn)模式，將機(jī)罩的后開通過使用合頁來實(shí)現(xiàn)。安裝時只需將合頁的兩片焊接到機(jī)罩與機(jī)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(shí)現(xiàn)機(jī)罩的轉(zhuǎn)動。
圖9 機(jī)罩的合頁結(jié)構(gòu)
5.4 本章小結(jié)
本章介紹了在本次設(shè)計中使用的新型結(jié)構(gòu)以及新的設(shè)計思路，拓寬了自己對工程機(jī)械實(shí)用性的理解。
第六章 滑移裝載機(jī)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(jī)自重；
-裝載機(jī)重心到前軸重心的距離；
-裝載機(jī)載重量；
-動臂最大外伸時與鉸點(diǎn)的距離。
為了計算穩(wěn)定比，先求得裝載機(jī)的自重：
由前面的計算可得，=19994N，由裝載機(jī)的工況可以選擇0.83，，由經(jīng)驗(yàn)可知，裝載機(jī)最大爬坡角度為16°，所以，代入裝載機(jī)的自重計算公式得：
（1） 平路行駛時：
式中：-裝載機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)的自重為3063kg。
通過以上的計算分析可知，裝載機(jī)的自重可以設(shè)計為3300kg，既能完全滿足裝載機(jī)的使用性能及穩(wěn)定性要求，而且不會因?yàn)樽灾氐倪^分增大而增加運(yùn)行的阻力和使裝載機(jī)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(guān),重心位置越低,距支承界線越遠(yuǎn),則穩(wěn)定度越大,裝載機(jī)穩(wěn)定性越好但裝載機(jī)能否在與穩(wěn)定度相同的坡道行駛作業(yè),還與發(fā)動機(jī)的動力、地面的附普條件以及動載荷等有關(guān)。因此,穩(wěn)定度只是用于比較裝載機(jī)技術(shù)性能的一個指標(biāo)。
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(jī)空載運(yùn)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(jī)滿載運(yùn)輸工況，即在水平地面，裝載機(jī)在額定載量、鏟斗后傾、顫抖接近角為15°的運(yùn)輸狀態(tài)下：
（2）在水平地面裝載機(jī)滿載，動臂最大外伸工況
（3） 在水平地面裝載機(jī)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(jī)空載運(yùn)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(jī)滿載運(yùn)輸工況，即在水平地面，裝載機(jī)在額定載量、鏟斗后傾、顫抖接近角為15°的運(yùn)輸狀態(tài)下：
（2）在水平地面裝載機(jī)滿載，動臂最大外伸工況:
（3）在水平地面裝載機(jī)滿載，鏟斗處于最大舉升高度位置工況：
前面分析的裝載機(jī)的穩(wěn)定性是指裝載機(jī)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(jī)不傾翻的最大坡度,但裝載機(jī)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(jī)的整體參數(shù)的選擇計算,使裝載機(jī)的總體尺寸滿足設(shè)計的要求,保證各個部分合理匹配及裝載機(jī)的使用性能,也可以使裝載機(jī)獲得最大的生產(chǎn)效率。
6.4 行駛速度v的校核
裝載機(jī)行駛時的功率平衡，由于發(fā)動機(jī)供給裝載機(jī)驅(qū)動輪的功率用于克服各種阻力，當(dāng)裝載機(jī)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(jī)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(fēng)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(shè)計條件要求知裝載機(jī)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(jī)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(shè)計的裝載機(jī)的行駛速度可以達(dá)到12km/h，完全滿足設(shè)計的原始要求。
6.5本章小結(jié)
根據(jù)上面對所設(shè)計的滑移裝載機(jī)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(yàn)算和校驗(yàn)，獲得的檢驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計要求里面的各項(xiàng)參數(shù)要求，滿足機(jī)器正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)的條件。
總結(jié)
滑移式裝載機(jī)不同于普通的輪式裝載機(jī)，滑移裝載機(jī)是利用兩側(cè)車輪線速度差而實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向的，采用輪式行走機(jī)構(gòu)，全輪驅(qū)動，滑移轉(zhuǎn)向，可于作業(yè)現(xiàn)場隨機(jī)快速更換或掛接各種附件，以適應(yīng)不同的工作環(huán)境和作業(yè)內(nèi)容。
根據(jù)上述的設(shè)計及計算過程，本次設(shè)計中，滑移式裝載機(jī)的工作裝置采用正轉(zhuǎn)四連桿機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)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(shè)計要求對這兩個油缸進(jìn)行了合理的計算和選型；裝載機(jī)的行走裝置采用輪式驅(qū)動的轉(zhuǎn)差式底盤，選用了符合要求的液壓馬達(dá)和減速器，因?yàn)檩喪津?qū)動便于在狹窄的工地上作業(yè)，轉(zhuǎn)差式底盤可以實(shí)現(xiàn)小半徑的轉(zhuǎn)彎。
對裝載機(jī)作業(yè)阻力的計算,得到裝載機(jī)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(jìn)行計算,確定發(fā)動機(jī)功率,在選定發(fā)動機(jī)以后,裝載機(jī)在最大的驅(qū)動力下,可以在各種不同的工況下順利地完成任務(wù)。對整機(jī)功率的計算,可以直接按照不同系統(tǒng)壓力對油缸進(jìn)行計算,對發(fā)動機(jī)進(jìn)行選型。對重心位置和穩(wěn)定性的計算,決定了裝載機(jī)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(jìn)行作業(yè)。
通過本文的計算,結(jié)合滑移轉(zhuǎn)向四輪驅(qū)動裝載機(jī)轉(zhuǎn)向阻力矩的研究和滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)的轉(zhuǎn)向原理,使滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)的總體設(shè)計參數(shù)滿足設(shè)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(xué)的生活劃下句點(diǎn)。
通過這次畢業(yè)設(shè)計，我又吸收了許多新的知識。這次的畢業(yè)設(shè)計讓我更加深刻的接觸了機(jī)械行業(yè)中的一個重要的方面——工程機(jī)械里面比較重要的一種滑移式裝載機(jī)。雖然學(xué)到的這些知識都很基礎(chǔ)，但是能夠?qū)W到這些知識，相信在以后的工作和學(xué)習(xí)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(shè)計中學(xué)到實(shí)踐技能以及獨(dú)立完成任務(wù)的能力。在這次的設(shè)計過程中，我能夠獨(dú)立查找資料，獨(dú)立解決設(shè)計過程中遇到的問題，學(xué)會了利用手冊和網(wǎng)絡(luò)來完成設(shè)計。這次的畢業(yè)設(shè)計讓我培養(yǎng)了自學(xué)能力和動手能力，還由原先的被動的接受知識轉(zhuǎn)換為主動的尋求知識，這可以說是學(xué)習(xí)方法上的一個很大的突破。
我本次畢業(yè)設(shè)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(shè)計我學(xué)會了一般的機(jī)械設(shè)計方法、機(jī)械繪圖軟件的熟練使用，提高了分析解決問題和綜合運(yùn)用各種資料的能力。同時也培養(yǎng)了我嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的思想和獨(dú)立工作的品質(zhì)。
這次的畢業(yè)設(shè)計能夠順利完成，還要感謝畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師陳劍雄老師的細(xì)心幫助。他那嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德以及樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。
我還要感謝那些曾經(jīng)幫助過我的其他老師和同學(xué)們，尤其是此次畢業(yè)設(shè)計的組員們。這次畢業(yè)設(shè)計中的很多設(shè)計思路都是在與它們相互談?wù)摰倪^程中形成的。再次感謝在大學(xué)傳授給我知識以及給我?guī)椭凸膭畹睦蠋煟瑢W(xué)和朋友，謝謝你們。
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