ZL40裝載機(jī)反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)工作裝置的設(shè)計(jì)【cad高清圖紙和說(shuō)明書(shū)全套】
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《工程機(jī)械學(xué)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 目 錄 一、 課程設(shè)計(jì)題目------------------------------------------------1 二、 鏟斗設(shè)計(jì)------------------------------------------------------2 1、 鏟斗的構(gòu)造-----------------------------------------------3 2、 鏟斗的斷面形狀和基本參數(shù)--------------------------4 3、 斗容計(jì)算--------------------------------------------------7 三、動(dòng) 臂 設(shè) 計(jì)------------------------------------------------------8 1、動(dòng)臂長(zhǎng)度-----------------------------------------------------8 2、動(dòng)臂鉸點(diǎn)的確定--------------------------------------------9 四、反轉(zhuǎn)斗四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)---------------------------------------10 1、斗四連桿設(shè)計(jì)---------------------------------------------11 2、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析------------------------------------12 2、程序代碼---------------------------------------------------16 3、程序運(yùn)行結(jié)果---------------------------------------------17 5、ZL40裝載機(jī)參數(shù)-----------------------------------------20 6、轉(zhuǎn)斗缸四連桿設(shè)計(jì)---------------------------------20 五、 心 得 體 會(huì)-------------------------------------------------21 六、 參 考 文 獻(xiàn)-------------------------------------------------21 工 程 機(jī) 械 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目:ZL40裝載機(jī)反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)工作裝置的設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 者:趙 勇 學(xué)校名稱(chēng):華東交通大學(xué) 班 級(jí):04理工機(jī)設(shè)2班 指導(dǎo)老師:吳國(guó)棟 ZL40裝載機(jī)反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)工作裝置的設(shè)計(jì) 1 裝載機(jī)工作裝置介紹 裝載機(jī)的工作裝置是由鏟斗、升降動(dòng)臂的液壓缸、連桿機(jī)構(gòu)組成,用以完成鏟掘、裝載作業(yè)。對(duì)中小型裝載機(jī),一般還常配有可以更換的工作裝置,以適應(yīng)多種作業(yè)的需要。 裝載機(jī)工作裝置應(yīng)滿(mǎn)足如下要求: 1.鏟斗的運(yùn)動(dòng)軌跡符合作業(yè)要求,即要滿(mǎn)足鏟掘、裝載的要求; 2.要滿(mǎn)足卸載高度和卸載距離的要求,并保證動(dòng)臂在任何位置都能卸凈鏟斗中的物料; 3.在滿(mǎn)足作業(yè)要求的前提下,工作裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,自重輕、受力合理、強(qiáng)度高; 4.保證駕駛員具有良好的工作條件,確保工作安全,視野良好,操作簡(jiǎn)單和維修方便。 原始的裝載機(jī)工作裝置如圖1—1所示,鏟斗與動(dòng)臂固定,若轉(zhuǎn)斗液壓缸不動(dòng),當(dāng)動(dòng)臂提升時(shí),鏟斗和動(dòng)臂一起繞著定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),斗的傾角隨著動(dòng)臂轉(zhuǎn)角的增大而增大,使斗中物料撒落,為使物料不撒落,要求動(dòng)臂舉升時(shí),鏟斗應(yīng)相對(duì)動(dòng)臂向前傾,以補(bǔ)償鏟斗隨動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)所引起的后傾,實(shí)現(xiàn)鏟斗接近平移運(yùn)動(dòng)。這樣的運(yùn)動(dòng)通常是由連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖1—2所示,為一個(gè)由機(jī)架、動(dòng)臂拉桿和框架(斗)組成的工作裝置連桿機(jī)構(gòu),動(dòng)臂和拉桿的一端與車(chē)架鉸接,另一端則與框架鉸接。斗和斗液壓缸固定在框架上。動(dòng)臂舉升時(shí),動(dòng)臂與機(jī)架的夾角α改變,引起框架和動(dòng)臂的夾角?改變,由于斗裝在框架上,故斗相對(duì)于動(dòng)臂產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)臂舉升時(shí),斗在空間的運(yùn)動(dòng),可以為斗跟隨動(dòng)臂一起繞定 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的牽連運(yùn)動(dòng)和相對(duì)動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成。 若動(dòng)臂轉(zhuǎn)角△α(即斗的牽連運(yùn)動(dòng)),通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)使框架(斗)相對(duì)于動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)△?(斗的相對(duì)運(yùn)動(dòng)),則斗在空間的實(shí)際轉(zhuǎn)角為: △γ=△α+△? 若△α≈-△?,則△γ≈0,即使動(dòng)臂在舉升時(shí),斗在空間基本上無(wú)轉(zhuǎn)角變化。 2 鏟斗的設(shè)計(jì) 2.1 鏟斗的介紹 鏟斗是鏟裝物料的工具,它的斗型與結(jié)構(gòu)是否合理,直接影響裝載機(jī)的生產(chǎn)率,在設(shè)計(jì)工作裝置連桿之前,首先要確定鏟斗的幾何形狀和尺寸,因?yàn)? 它與連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)有密切的關(guān)系。 設(shè)計(jì)鏟斗首先要具有合理的斗型,以減少切削和裝料阻力,提高作業(yè)生產(chǎn)率,其次是在保證鏟斗具有足夠強(qiáng)度和剛度的前提下,盡量減少自重,同時(shí)也應(yīng)考慮到更換工作裝置和修復(fù)易換零件(切削刃、斗點(diǎn))的方便。 1. 普通鏟斗的構(gòu)造(圖2—1) 圖2—1所示是一個(gè)焊接結(jié)構(gòu)的鏟斗,底板上的主切削刃1和側(cè)板上側(cè)刀刃2均由耐磨材料制成;在鏟斗上方有擋板3把斗后壁加高,以防止斗舉高時(shí)物料向后撒落。斗底上鑲有耐磨材料制成的護(hù)壁4,以保護(hù)斗底,并加強(qiáng)斗的剛度。 直線(xiàn)型刀刃適宜用于轉(zhuǎn)載輕質(zhì)和松散小顆粒物料,并可以利用刀刃作刮平、清理場(chǎng)地工作;V形刀刃便于插入料堆,有利于改善 作用裝置的偏載,適宜于鏟裝較密實(shí)物料。由于其刀刃突出,影響卸載高度。 通常在設(shè)計(jì)鏟斗時(shí)都采用帶齒的鏟斗,因?yàn)槎俘X的作用是鏟斗插入物料時(shí),減少鏟斗與物料的作用面積使插入力集中在斗齒上,破壞物料結(jié)構(gòu),因而帶齒的斗具有較大的插入料堆的能力,適宜于裝礦石和堅(jiān)硬的物體,齒型的鏟斗的選擇使提高鏟斗的壽命,使鏟斗的插入力減小,如果齒變鈍了易于更換和維修,設(shè)計(jì)時(shí)采用分體式鏟斗。(如圖2—2) 鏟斗的截面形狀如圖2—2所示,它的基本形狀由一段圓弧、兩段直線(xiàn)所焊接而成的基本的斗狀圓弧的半徑r、張開(kāi)角γ、后臂高h(yuǎn)、底臂長(zhǎng)l等四個(gè)參數(shù)決定的,圓弧半徑大,物料進(jìn)入鏟斗的流動(dòng)性能好,有利于減少物料裝入斗內(nèi)的阻力,卸料快而干凈,但圓弧半徑過(guò)大,斗的張開(kāi)角大,不易于裝滿(mǎn),且鏟斗外形高,影響駕駛員的視野。后臂過(guò)小則容易漏料,過(guò)大則增加鏟斗的外形影響駕駛員的視野底臂長(zhǎng),則斗的插入料堆深度大,斗易于裝滿(mǎn),但 鏟起力由于力臂的增加而減少,底臂長(zhǎng)度小則鏟起力大,且由于卸料時(shí)鏟斗刃口降落的高度小,可以減少動(dòng)臂舉升高度,縮短作業(yè)時(shí)間。 2.2 鏟斗的斷面形狀和基本參數(shù)的確定 斗的斷面形狀由圓弧半徑r、張開(kāi)角γ、后臂高度h、和底臂長(zhǎng)l等四個(gè)參數(shù)決定。如圖2—3所示, 圓弧半徑r越大,物料進(jìn)入鏟斗的流動(dòng)性越好,有利于減少物料裝入斗內(nèi)的阻力,卸載快而干凈,但r過(guò)大,斗的開(kāi)口大,不易裝滿(mǎn),且鏟斗的外形較高,影響駕駛員觀(guān)察鏟斗刃的工作情況。 后壁高h(yuǎn)和底壁長(zhǎng)h是指斗上緣至圓弧與后壁切點(diǎn)的距離,h過(guò)小則易漏料,過(guò)大則增加鏟斗外形,影響駕駛員視線(xiàn)。 根據(jù)圖2—3鏟斗截面基本參數(shù): 已知該工作機(jī)構(gòu)的額定載重量Q=4t 由土壤的自然重度公式得 V=mg/γ=40/20=2 在應(yīng)用中采用平裝斗容來(lái)計(jì)算鏟斗的截面面積的基本參數(shù),鏟斗的截面面積: (2—1) 鏟斗的幾何容積V=S×B,則可以建立下式: (2—2) 式中V—平裝斗容量圖2—4所示陰影面積由設(shè)計(jì)給定; B—鏟斗的凈寬度; Q=4t V=2 λ—鏟斗斗底長(zhǎng)度系數(shù),λ=L/R; λ—后斗壁長(zhǎng)度,λ=L/R; L—后斗壁長(zhǎng)度,是指由后斗壁上緣至斗壁與斗底延長(zhǎng)線(xiàn)相交點(diǎn)的距離; λ—擋板高度系數(shù),λ=L/R; Lk—擋板高度; λ— 圓弧半徑系數(shù),λ=r/R; γ―――斗底與后斗壁間的夾角,又稱(chēng)斗張開(kāi)角; γ—擋板與后斗壁的夾角。 由式(2—2)可見(jiàn),已知V、B,只要選定λg、λz、λk、λr等系數(shù)值和γ、γ1值,即可求得新鏟斗的基本R。為此,實(shí)測(cè)所選樣機(jī)鏟斗的下列數(shù)據(jù)R,Lg,Lk,Lr,r,γ1和γ值,并分別計(jì)算出λg,λz,λk和λr值,帶入(2—1)式,即可求得新鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R,由基本參數(shù)R,根據(jù)所選定的各系數(shù)值,即可求得新鏟斗的其他參數(shù)值。 鏟斗側(cè)板切削刃,相對(duì)于斗底的傾交α0=50°~60°。 取α0=60°。 根據(jù)已知條件取合適的值: 取γ=8°、λr =0.4、、λz =1.2、λg =1.5、γ=50°把以上數(shù)據(jù)代入式(2—2)得鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑: 并由R得到以下數(shù)值: 鏟斗的橫截面面積 S= V/B=2/2.5=0.8㎡; 后 斗 臂 長(zhǎng) 度Lz =1.2×1.08=1.31m; 斗 底 長(zhǎng) 度Lg =1.5×1.08=1.62m; 擋 板 高 度Lk =0.12×1.08=0.13m; 鏟 斗 圓 弧 半徑 r = 1.08×0.4=0.43 m; 底 臂 長(zhǎng)l =1.8/5.3×1.62=0.59m; 2.3 斗容的計(jì)算 根據(jù)確定的鏟斗幾何尺寸即可計(jì)算鏟斗的容量。 1.平裝容量(幾何容量)Vp: 鏟斗的平裝斗容分為裝有當(dāng)板和無(wú)擋板兩種。我選用有擋板鏟斗: (1)平裝斗容V V=SB-2ab/3 m 式中:S—鏟斗橫截面積等于0.8㎡ B—鏟斗內(nèi)側(cè)寬度等于2.5m a—近似取0.108m b—鏟斗刀刃與擋板最上部之間的距離(如圖2—5),又余弦定理得 b=1.338m 所以 α0=60° γ=8° λr =0.4 λz =1.2 λg =1.5 γ=50° R=1.08㎜ S=0.8㎡ Lz=1.08m Lg=1.62m Lk=0.13m r=0.43 m l=0.59m S=0.8㎡ B=2.5m b=1.338m (2) 堆裝容量VH(額定斗容量) VH= V+bB/8-[b(a+c)]/6 C ——物料堆積高度 由于物料按2:1的坡度角堆裝,所以c近似等于c=0.730m 所以 2.4 斗鉸點(diǎn)位置的確定 動(dòng)臂與斗的連接鉸點(diǎn)(簡(jiǎn)稱(chēng)下鉸點(diǎn))的位置應(yīng)盡量使鏟斗在鏟掘位置時(shí)布置在靠近切削與地面。下鉸點(diǎn)靠近鏟斗切削刃,則轉(zhuǎn)斗時(shí)力臂l小,有利于增加作用在刀刃上的鏟起力。下鉸點(diǎn)靠近地面,可減少在作業(yè)時(shí),由插入阻力所引起的附加力矩(ph,見(jiàn)圖2—6),此力矩將影響掘起力值。對(duì)裝載輕質(zhì)物料的鏟斗,其下鉸點(diǎn)允許高一些,以增加回轉(zhuǎn)半徑R,增加轉(zhuǎn)斗時(shí)斗刃所掃過(guò)的料堆面積,從而提高鏟斗物料的裝滿(mǎn)程度。下鉸點(diǎn)距離斗底高度一般可取h=(0.06~0.15)R。即: 下鉸點(diǎn)距斗底高度 h=0.11×1.08=0.108m。 三: 動(dòng)臂的設(shè)計(jì) 動(dòng)臂長(zhǎng)度決定于動(dòng)臂與機(jī)架的鉸點(diǎn)位置和動(dòng)臂與鏟斗的鉸點(diǎn)的位置。 動(dòng)臂下鉸點(diǎn)在動(dòng)臂舉升最高位置A1由所需的最大卸載高度Hmax和相應(yīng)的卸載距離S確定。動(dòng)臂的下鉸點(diǎn)在動(dòng)臂下落時(shí)的位置A2則應(yīng)盡量靠近輪胎,以減少對(duì)傾覆軸的力臂,縮短整機(jī)總長(zhǎng),但應(yīng)保證鏟斗上翻時(shí),斗與輪胎有一定的間隙。 動(dòng)臂繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)至最高和最低位置時(shí),要求其下鉸點(diǎn)分別落在A1和A2位置上,則A1和A2兩點(diǎn)必在同一圓弧上,故動(dòng)臂與機(jī)架鉸接點(diǎn)(簡(jiǎn)稱(chēng)動(dòng)臂上 c=0.730m h=0.108m 鉸點(diǎn))應(yīng)在A1A2連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn)上。上鉸點(diǎn)在該 平分線(xiàn)上的具體位置由總體布置確定。上鉸點(diǎn)O的位置將影響動(dòng)臂轉(zhuǎn)角和動(dòng)臂的最大外伸距離。由圖3—1可見(jiàn),O點(diǎn)靠后布置,可減少動(dòng)臂轉(zhuǎn)角(δ<δ’)和動(dòng)臂最大外伸距離(lZL40裝載機(jī)反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)工作裝置的設(shè)計(jì)【cad高清圖紙和說(shuō)明書(shū)全套】.zip |
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