课程设计--zl20装载机反转连杆机构工作装置的设计

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1、ZL20装载机反转连杆机构工作装置的设计目录一、装载机工作装置介绍1二、铲斗的设计22.1铲斗的介绍22.2铲斗的断面形状和基本参数的确定42.3斗容的计算72.4斗铰点位置的确定9三、动臂的设计93.1动臂长度93.2动臂铰点的确定9四、反转斗连杆机构的设计114.1斗四连杆机构的设计114.2运动学与动力学分析124.3程序代码：174.4运行结果：184.5ZL20装载机参数244.6转斗缸四连杆设计24五、心得体会25六、参考文献25指导老师：吴国栋设计者：ZL20装载机反转连杆机构工作装置的设计一、装载机工作装置介绍装载机的工作装置是由铲斗、升降动臂的液压缸、连杆

2、机构组成，用以完成铲掘、装载作业。对中小型装载机，一般还常配有可以更换的工作装置，以适应多种作业的需要。装载机工作装置应满足如下要求：1.铲斗的运动轨迹符合作业要求，即要满足铲掘、装载的要求；2.要满足卸载高度和卸载距离的要求，并保证动臂在任何位置都能卸净铲斗中的物料；3.在满足作业要求的前提下，工作装置结构简单，自重轻、受力合理、强度高；4.保证驾驶员具有良好的工作条件，确保工作安全，视野良好，操作简单和维修方便。原始的装载机工作装置如图1—1所示，铲斗与动臂固定，若转斗液压缸不动，当动臂提升时，铲斗和动臂一起绕着定点转动，斗的倾角随着动臂转角的增大而增大，使斗中物料撒落

3、，为使物料不撒落，要求动臂举升时，铲斗应相对动臂向前倾，以补偿铲斗随动臂转动所引起的后倾，实现铲斗接近平移运动。这样的运动通常是由连杆机构来实现。图1—2所示，为一个由机架、动臂拉杆和框架（斗）组成的工作装置连杆机构，动臂和拉杆的一端与车架铰接，另一端则与框架铰接。斗和斗液压缸固定在框架上。动臂举升时，动臂与机架的夹角α改变，引起框架和动臂的夹角ß改变，由于斗装在框架上，故斗相对于动臂产生了转动。动臂举升时，斗在空间的运动，可以为斗跟随动臂一起绕定点转动的牵连运动和相对动臂转动的相对运动的合成。若动臂转角△α（即斗的牵连运动），通过连杆机构使框架（斗）相对于动臂转动△ß（斗

4、的相对运动），则斗在空间的实际转角为：第28页共25页指导老师：吴国栋设计者：某某ZL20装载机反转连杆机构工作装置的设计△γ=△α+△ß若△α≈-△ß，则△γ≈0，即使动臂在举升时，斗在空间基本上无转角变化。图1—1最简单的工作装置图1—2带框架的工作装置1-动臂；2-框架；3-拉杆二、铲斗的设计2.1铲斗的介绍铲斗是铲装物料的工具，它的斗型与结构是否合理，直接影响装载机的生产率，在设计工作装置连杆之前，首先要确定铲斗的几何形状和尺寸，因为第28页共25页指导老师：吴国栋设计者：某某ZL20装载机反转连杆机构工作装置的设计它与连杆机构的设计有密切的关系。设计铲斗首先要具有

5、合理的斗型，以减少切削和装料阻力，提高作业生产率，其次是在保证铲斗具有足够强度和刚度的前提下，尽量减少自重，同时也应考虑到更换工作装置和修复易换零件（切削刃、斗点）的方便。1.普通铲斗的构造（图2—1）图2—1铲斗形式和构造1-主切削刃；2-侧刀刃；3-挡板；4-护壁a）直刀刃铲斗；b）V形刀刃铲斗；c)带斗齿铲斗；d）V形刀刃带斗铲斗图2—1所示是一个焊接结构的铲斗，底板上的主切削刃1和侧板上侧刀刃2均由耐磨材料制成；在铲斗上方有挡板3把斗后壁加高，以防止斗举高时物料向后撒落。斗底上镶有耐磨材料制成的护壁4，以保护斗底，并加强斗的刚度。直线型刀刃适宜用于转载轻质和松散小颗

6、粒物料，并可以利用刀刃作刮平、清理场地工作；V形刀刃便于插入料堆，有利于改善作用装置的偏载，适宜于铲装较密实物料。由于其刀刃突出，影响卸载高度。通常在设计铲斗时都采用带齿的铲斗，因为斗齿的作用是铲斗插入物料时，减少铲斗与物料的作用面积使插入力集中在斗齿上，破坏物料结构，因而带齿的斗具有较大的插入料堆的能力，适宜于装矿石和坚硬的物体，齿型的铲斗的选择使提高铲斗的寿命，使铲斗的插入力减小，如果齿变钝了易于更换和维修，设计时采用分体式铲斗。（如图2—2）第28页共25页指导老师：吴国栋设计者：某某ZL20装载机反转连杆机构工作装置的设计图2—2带分体式斗齿铲斗铲斗的截面形状如图2

7、—2所示，它的基本形状由一段圆弧、两段直线所焊接而成的基本的斗状圆弧的半径r、张开角γ、后臂高h、底臂长l等四个参数决定的，圆弧半径大，物料进入铲斗的流动性能好，有利于减少物料装入斗内的阻力，卸料快而干净，但圆弧半径过大，斗的张开角大，不易于装满，且铲斗外形高，影响驾驶员的视野。后臂过小则容易漏料，过大则增加铲斗的外形影响驾驶员的视野底臂长，则斗的插入料堆深度大，斗易于装满，但铲起力由于力臂的增加而减少，底臂长度小则铲起力大，且由于卸料时铲斗刃口降落的高度小，可以减少动臂举升高度，缩短作业时间。2.2铲斗的断面形状