摘 要裝載機(jī)屬于鏟土運(yùn)輸機(jī)械類，是一種通過安裝在前端一個(gè)完整的鏟斗支撐結(jié)構(gòu)和連桿，隨機(jī)器向前運(yùn)動(dòng)進(jìn)行裝載或挖掘，以及提升、運(yùn)輸和卸載的自行式機(jī)械。它廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設(shè)。裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因此成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一，對(duì)于加快工程建設(shè)速度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工程質(zhì)量，降低工程成本都發(fā)揮著重要的作用，是現(xiàn)代機(jī)械化施工中不可缺少的裝備之一。這次設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，對(duì)這種輪式裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)到零部件設(shè)計(jì)。主要包括輪式裝載機(jī)工作裝置的關(guān)鍵零部件，如鏟斗、連桿機(jī)構(gòu)以及轉(zhuǎn)斗油缸、舉升油缸等，并對(duì)重要零件進(jìn)行了剛度、強(qiáng)度分析。應(yīng)用 CATIA 軟件對(duì)輪式裝載機(jī)工作裝置整體進(jìn)行設(shè)計(jì)，并用它對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行立體展示表達(dá)。關(guān)鍵詞： 裝載機(jī)； 機(jī)械化； 工作裝置ABSTRACTLoader of soil belonging to the transport machinery，Through the installation of a front-end in a bucket full support structure and linkage, Random forward movement for loading or excavation, And the upgrading, transportation and unloading of self-propelled machinery. It widely used in highway, railway, construction, utilities, ports and mines, and other construction projects. Loader is operating speed, high efficiency, good mobility, the advantages of operating the Light, So as the construction of earth and stone in the construction of one of the main machine, speed up the construction speed and reduce labor intensity and improve quality, lower costs of the project has played an important role in the construction of a modern mechanized equipment indispensable one.The design of the modern use of advanced design methods, wheel loaders working on such a device design to design components. Wheel Loader work includes installation of critical components, such as the bucket, linkage and the fuel tank to the bucket, lifting the oil tanks, and carry out important parts of the stiffness, strength analysis. Application of CATIA software installed on the wheel loader work for the overall design and its use of this design three-dimensional display of expression.Keywords：Loader； Mechanization；Work-Equipment目 錄1 緒論 .11.1 輪式裝載機(jī)概述 11.1.1 裝載機(jī)簡(jiǎn)介 .11.1.2 裝載機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù) .11.1.3 裝載機(jī)的用途 .21.1.4 裝載機(jī)的分類 .31.2 輪式裝載機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展 51.2.1 國(guó)外輪式裝載機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 .61.2.2 國(guó)外輪式裝載機(jī)發(fā)展趨勢(shì) .121.2.3 國(guó)內(nèi)輪式裝載機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 .131.2.4 國(guó)內(nèi)輪式裝載機(jī)發(fā)展趨勢(shì) .141.3 本章小結(jié) 152 裝載機(jī)工作裝置總體設(shè)計(jì) .162.1 工作裝置的總體結(jié)構(gòu)與布置 162.2 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn) 182.3 工作裝置自由度的計(jì)算 242.4 工作裝置總體設(shè)計(jì) 263 ZL50 裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 273.1 工作裝置的設(shè)計(jì)要求 273.1.1 工作裝置工作性能 .273.1.2 對(duì)工作裝置的要求 .273.2 鏟斗設(shè)計(jì) 273.2.1 鏟斗的結(jié)構(gòu)形式 .283.2.2 鏟斗的分類 .303.2.3 鏟斗斷面形狀和基本參數(shù)確定 .313.2.4 鏟斗容量的計(jì)算 .343.3 工作裝置連桿系統(tǒng)設(shè)計(jì) 353.3.1 機(jī)構(gòu)分析 .353.3.2 尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) .373.3.3 連桿系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析 .463.4 工作裝置靜力學(xué)分析及強(qiáng)度校核 503.4.1 靜力學(xué)分析 .503.4.2 強(qiáng)度校核 .553.5 液壓缸設(shè)計(jì) 583.5.1 液壓缸的類型和結(jié)構(gòu) .583.5.2 液壓缸基本參數(shù)設(shè)計(jì) .594 CATIA 軟件的應(yīng)用 .624.1 CATIA 軟件的介紹 624.2 CATIA 軟件的應(yīng)用 644.2.1 零件設(shè)計(jì) .644.2.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì) .67結(jié)論 .69參考文獻(xiàn) .70附錄 .71翻譯部分 .72英文原文： .72中文譯文： .82致謝 .881 緒論1.1 輪式裝載機(jī)概述1.1.1 裝載機(jī)簡(jiǎn)介裝載機(jī)屬于鏟土運(yùn)輸機(jī)械類，是一種通過安裝在前端一個(gè)完整的鏟斗支撐結(jié)構(gòu)和連桿，隨機(jī)器向前運(yùn)動(dòng)進(jìn)行裝載或挖掘，以及提升、運(yùn)輸和卸載的自行式履帶或輪胎機(jī)械。它廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設(shè)。裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因此成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一，對(duì)于加快工程建設(shè)速度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工程質(zhì)量，降低工程成本都發(fā)揮著重要的作用，是現(xiàn)代機(jī)械化施工中不可缺少的裝備之一。1.1.2 裝載機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù)標(biāo)志裝載機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù)有鏟斗容量、額定載重量、發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率、整機(jī)質(zhì)量、最大行駛速度、最小轉(zhuǎn)彎半徑、最大牽引力、最大掘起力、最大卸載高度、卸載距離、工作裝置動(dòng)作三項(xiàng)和等。（1） 鏟斗容量一般指鏟斗的額定容量，為鏟斗平裝容量與堆尖部分體積之和，用 m3 表示。（2） 額定載重量指在保證裝載機(jī)穩(wěn)定工作的前提下，鏟斗的最大載重量，單位為 kg 。（3） 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率又稱發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率或總功率，是表明裝載機(jī)作業(yè)能力的一項(xiàng)重要參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)功率分為有效功率和總功率，有效功率是指在29°C 和 746mmHg（1mmHg=133.322Pa ）壓力情況下，在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上實(shí)有的功率（也稱飛輪功率） 。國(guó)產(chǎn)裝載機(jī)上所標(biāo)有的功率一般指總功率，即包括發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率和風(fēng)扇、燃油泵、潤(rùn)滑油泵、濾清器等輔助設(shè)備所消耗的功率。單位為 kw。（4） 整機(jī)質(zhì)量（工作質(zhì)量）指裝載機(jī)設(shè)備應(yīng)有的工作裝置和隨機(jī)工具，加足燃油，潤(rùn)滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)都加足液體，并且?guī)в幸?guī)定形式和尺寸的空載鏟斗和司機(jī)標(biāo)定質(zhì)量（75kg±3kg）時(shí)的主機(jī)質(zhì)量。它關(guān)系到裝載機(jī)使用的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和附著性能，單位為 kg 。（5） 最大行駛速度指鏟斗空載，裝載機(jī)行駛于堅(jiān)硬的地面上，前進(jìn)和后退各檔能達(dá)到最大速度，它影響裝載機(jī)的生產(chǎn)率和安排施工方案，單位為 km/h 。（6） 最小轉(zhuǎn)彎半徑指自輪胎中心或后輪外側(cè)或鏟斗外側(cè)所構(gòu)成的弧線至回轉(zhuǎn)中心的距離，單位為 mm 。（7） 最大牽引力指裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)輪緣上所產(chǎn)生的推動(dòng)車輪前進(jìn)的作用力。裝載機(jī)的附著質(zhì)量越大，則可能產(chǎn)生的最大牽引力越大，單位為 kN 。（8） 最大掘起力指鏟斗切削刃的底面水平并高于底部基準(zhǔn)平面 20mm 時(shí)，操縱提升液壓缸或轉(zhuǎn)斗液壓缸在鏟斗切削刃最前面一點(diǎn)向后 100mm 處產(chǎn)生的最大向上鉛垂力， 單位為 kN 。（9） 最大卸載高度指動(dòng)壁處于最高位置，鏟斗傾角為 45°時(shí)，從地面到斗刃最低點(diǎn)之間的垂直距離，單位為 mm 。（10）卸載距離一般指在最大卸載高度時(shí)，從裝載機(jī)本體最前面一點(diǎn)（包括輪胎或車架）到斗刃之間的水平距離，單位為 mm 。（11）工作裝置動(dòng)作三項(xiàng)和指鏟斗提升、下降、卸載三項(xiàng)時(shí)間的總和，單位為 s 。1.1.3 裝載機(jī)的用途裝載機(jī)是一種用途十分廣泛的工程機(jī)械，可以用來鏟裝、搬運(yùn)、卸載、平整散裝物料，也可以對(duì)巖石、硬土等進(jìn)行輕度的鏟掘工作。此外，還可以進(jìn)行刮平地面和牽引其他機(jī)械等作業(yè)。換裝相應(yīng)的工作裝置，裝載機(jī)還可以進(jìn)行推土、起重、裝卸木料或鋼管等作業(yè)。1.1.4 裝載機(jī)的分類裝載機(jī)一般按以下特點(diǎn)來分類：（1） 按行走裝置不同分按行走裝置不同可以分為輪胎式和履帶式兩種。由于國(guó)產(chǎn)履帶式裝載機(jī)多是在推土機(jī)基礎(chǔ)上形成及國(guó)內(nèi)外使用和生產(chǎn)的絕大多數(shù)是輪胎式裝載機(jī)，又因?yàn)檫@兩類裝載機(jī)除了行走裝置不同外，其他系統(tǒng)和構(gòu)造大體相似，所以本次設(shè)計(jì)也以輪式裝載機(jī)為目標(biāo)。輪胎式裝載機(jī)簡(jiǎn)稱為輪式裝載機(jī)，它由車架、工作裝置、動(dòng)力裝置、行走裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等組成。（2） 按使用場(chǎng)合不同分類按使用場(chǎng)合不同可以分為露天用裝載機(jī)和井下用裝載機(jī)（鏟運(yùn)機(jī)） 。鏟運(yùn)機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)和使用的裝載機(jī)絕大多數(shù)是露天輪式裝載機(jī)，井下用鏟運(yùn)機(jī)是根據(jù)井下巷道的工作條件，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排污和噪音，整機(jī)高度和工作裝置以及駕駛操作系統(tǒng)的布置等提出特殊要求后，在露天使用的裝載機(jī)基礎(chǔ)上變形設(shè)計(jì)而成的。（3） 按傳動(dòng)形式不同分類按傳動(dòng)形式不同分類可以分為：機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和電傳動(dòng)四種。① 機(jī)械傳動(dòng) 在國(guó)內(nèi)僅用于斗容量為 0.5m3 以下的裝載機(jī)，它一般直接采用汽車或拖拉機(jī)的傳動(dòng)裝置，即離合器和變速器。具有成本低、傳動(dòng)效率高、可拖動(dòng)、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。主要缺點(diǎn)是操縱復(fù)雜而且費(fèi)力，離合器和變速箱壽命較低。② 液力機(jī)械傳動(dòng)它是輪式裝載機(jī)的主要傳動(dòng)形式。這是因?yàn)橐毫C(jī)械傳動(dòng)取消了機(jī)械傳動(dòng)中的離合器而換用液力變矩器，取消了人力換擋變速箱而換用了動(dòng)力換擋變速箱。這樣變矩器能吸收在作業(yè)時(shí)候傳給傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊和震動(dòng)，故能平穩(wěn)的插入料堆，并可以隨外界載荷變化自動(dòng)調(diào)速，不會(huì)因超載而使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，而且可以在不停車狀態(tài)下進(jìn)行換擋，操作輕便，工作可靠性高。主要缺點(diǎn)是功率損失較大，傳動(dòng)效率較低，成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜維修不便。大中型裝載機(jī)都采用液力機(jī)械傳動(dòng)。輪式裝載機(jī)的液力變矩器有以下四種：? 一級(jí)三元件液力變矩器? 雙渦輪液力變矩器? 變量雙泵輪液力變矩器? 雙導(dǎo)輪液力變矩器我國(guó)液力機(jī)械傳動(dòng)輪式裝載機(jī)的生產(chǎn)已經(jīng)形成一個(gè)系列，定型生產(chǎn)斗容量為 0.5~3.5m3 的裝載機(jī)，其額定載重量為 1~7t 。即 ZL10 型、ZL15 型、ZL20 型、ZL25 型、ZL30 型、ZL40 型、ZL45 型、 ZL50 型、ZL0 型、ZL160 型等 10 余種機(jī)型，20 余個(gè)變型產(chǎn)品。③ 液壓傳動(dòng) 用柴油機(jī)帶動(dòng)液壓泵產(chǎn)生高壓油，并通過控制系統(tǒng)和油管帶動(dòng)液壓馬達(dá)使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。這種傳動(dòng)方式省去了一系列的傳動(dòng)零件，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)系統(tǒng)，使整機(jī)質(zhì)量減輕，并可以在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，使傳動(dòng)更加平穩(wěn)，但它的啟動(dòng)性差，性能良好的液壓元件昂貴，壽命也較低，故在裝載機(jī)中的使用受到限制，目前只用在小型裝載機(jī)上。但隨著液壓技術(shù)的發(fā)展液壓元件質(zhì)量不斷提高和成本不斷降低，液壓傳動(dòng)將會(huì)越來越多的在中小型裝載機(jī)上使用。④ 電傳動(dòng)由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)電，以此來驅(qū)動(dòng)裝在車輪上的直流電動(dòng)機(jī)，然后通過輪邊減速帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣也省去了一系列傳動(dòng)零件，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。這種傳動(dòng)檢查方便，維修簡(jiǎn)單，工作可靠。缺點(diǎn)是電機(jī)設(shè)備質(zhì)量較大，費(fèi)用高，目前只在大型裝載機(jī)上使用這種傳動(dòng)方式。此外，國(guó)內(nèi)還有采用變矩離合器傳動(dòng)的形式。這種傳動(dòng)方式目前僅在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的 DC10 型裝載機(jī)上采用，它的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是由變矩器、干式離合器和手動(dòng)滑移齒輪式變速器所組成。（4） 按裝載方式不同分類按裝載方式不同可以分為前卸式、后卸式、側(cè)卸式和回轉(zhuǎn)式。輪式裝載機(jī)基本上都是前卸式。（5） 按轉(zhuǎn)向方式不同分類按轉(zhuǎn)向方式不同可以分為整體式和鉸接式。前者利用偏轉(zhuǎn)后輪或前輪轉(zhuǎn)向，或者同時(shí)偏轉(zhuǎn)前后輪，后者采用鉸接車架，利用前后車架之間的相對(duì)偏轉(zhuǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)向。國(guó)產(chǎn) ZL 系列輪式裝載機(jī)大多數(shù)采用鉸接式結(jié)構(gòu)。圖 1-1 為現(xiàn)場(chǎng)中的裝載機(jī)。圖 1-1 ZL50 B 型裝載機(jī)1.2 輪式裝載機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展在經(jīng)歷了 50~60 年的發(fā)展后，到 20 世紀(jì) 90 年代中末期國(guó)外輪式裝載機(jī)技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)高的水平?；谝簤杭夹g(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的各種智能系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于裝載機(jī)的設(shè)計(jì)、計(jì)算操作控制、檢測(cè)監(jiān)控、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和維修服務(wù)等各個(gè)方面，使國(guó)外輪式裝載機(jī)在原來的基礎(chǔ)之上更加“精致” ，其自動(dòng)化程度也得以提高，從而進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率，改善了司機(jī)的作業(yè)環(huán)境，提高了作業(yè)舒適性，降低了噪音、振動(dòng)和排污量，保護(hù)了自然環(huán)境，最大程度的簡(jiǎn)化維修、降低作業(yè)成本，使其性能、安全性、可靠性、使用壽命和操作性能都達(dá)到了很高的水平。1.2.1 國(guó)外輪式裝載機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀（1） 產(chǎn)品形成系列，更新速度加快并朝大型化和小型化發(fā)展產(chǎn)品的系列化、成套化、多品種化成為主流。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，各廠商加快了產(chǎn)品的更新?lián)Q代，如以卡特彼勒為代表的美國(guó)，以小松公司為代表的日本和裝載機(jī)生產(chǎn)第三大集團(tuán)西歐各廠家都加快推出多功能，全面兼顧動(dòng)力性、機(jī)動(dòng)性與靈活性的新產(chǎn)品，以滿足不同用途用戶的需求。此外，裝載機(jī)的大小規(guī)格向兩頭延伸，以適應(yīng)大型露天煤礦或金屬礦和狹窄施工場(chǎng)所，如倉(cāng)庫(kù)、貨棧、農(nóng)舍、地下等場(chǎng)所的裝載作業(yè)。這些產(chǎn)品如美國(guó)克拉克公司生產(chǎn)的 675 型，功率達(dá) 1000 kW ， 而日本東洋遠(yuǎn)般株式會(huì)社生產(chǎn)的 310 型，斗容量?jī)H為 0.11m3 ，功率為 9.8kW。此外，裝載機(jī)還向高卸位、遠(yuǎn)距離方向發(fā)展。如 JCB 公司開發(fā)了收縮臂式裝載機(jī)，小松公司開發(fā)了能擴(kuò)大作業(yè)范圍帶伸縮機(jī)構(gòu)的裝載機(jī)。（2） 采用新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)，產(chǎn)品性能日趨完善近年開發(fā)的產(chǎn)品普遍采用了高性能發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)換擋變速器、大流量負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)、前后防滑差速器、多片濕式盤式制動(dòng)器、行走顛簸減振先進(jìn)技術(shù)，并綜合液壓、微電子和信息技術(shù)制造，并應(yīng)用了很多智能系統(tǒng)。工作裝置連桿機(jī)構(gòu)推陳出新，各種自動(dòng)功能更趨于成熟、完善。1） 發(fā)動(dòng)機(jī)為了解決高作業(yè)效率與低燃料消耗的矛盾，近年來開始采用發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)也稱自動(dòng)控制系統(tǒng)、電腦控制系統(tǒng)等，是電子計(jì)算機(jī)在工程機(jī)械中的應(yīng)用之一。它能及時(shí)的根據(jù)裝載機(jī)的工作負(fù)荷要求去調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，使裝載機(jī)更有效的利用發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和動(dòng)力。減少了動(dòng)力損失，節(jié)約燃料，減少排氣量和噪音，同時(shí)可使發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期在額定點(diǎn)工作，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。如卡特彼勒公司 994D 型裝載機(jī)采用的新一代 Cat3516 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)就安裝了有 HEUI（電液控制的燃油噴射）裝置以及 ADED（先進(jìn)的柴油機(jī)管理）系統(tǒng)，可根據(jù)外載荷的大小有效地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速，從而降低燃油消耗和尾氣的排放，減少噪聲。馬拉松·勒?qǐng)D爾勒公司的 L 系列大型裝載機(jī)則采用電腦控制的柴油機(jī)-電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，4 個(gè)驅(qū)動(dòng)輪同時(shí)又充當(dāng)制動(dòng)器，其輸出功率可以反饋到交流電機(jī)和柴油機(jī)，使轉(zhuǎn)速提高，從而提高工作效率，使?fàn)恳矢哌_(dá) 77%（普通裝載機(jī)為 60%左右） ，此電腦控制系統(tǒng)能監(jiān)控裝載機(jī)的整個(gè)作業(yè)過程，在最大車速范圍內(nèi)使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率最大化。2） 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以卡特彼勒公司為代表的輪式裝載機(jī)采用液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，其 G 系列裝載機(jī)采用電子自動(dòng)換擋控制，可以自動(dòng)選擇檔位傳動(dòng)比，使換擋在變速箱最佳效率點(diǎn)進(jìn)行。換擋離合器則采用電子壓力控制，行駛和換擋過程平穩(wěn)，提高了生產(chǎn)率，延長(zhǎng)了元件的使用壽命。小松公司 WA 系列中的小功率輪式裝載機(jī)采用液壓機(jī)械傳動(dòng)和新型集中結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)橋。它將主傳動(dòng)、制動(dòng)器和行星輪式終傳動(dòng)都集中在橋的中部，橋殼斷面變化連續(xù)、平緩、內(nèi)應(yīng)力分布合理，從根本上防止因傳動(dòng)結(jié)構(gòu)橋殼在輪邊支撐軸段應(yīng)力集中發(fā)生斷裂。輪端采用浮動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，安裝簡(jiǎn)便，有自動(dòng)補(bǔ)償功能，密封性好。小松公司的全動(dòng)力換擋變速器帶有自動(dòng)換擋開關(guān)，提高鏟掘和裝載作業(yè)過程中的牽引力，可以保證全功率進(jìn)行裝載作業(yè)。新型的可調(diào)離合器系統(tǒng)，能精確的控制行駛速度，驅(qū)動(dòng)功率可以在 20%~100%之間選擇。凱斯 C 系列裝載機(jī)配有新型臂力換擋變速器、防滑差速器、多片濕式盤式制動(dòng)器以及電子停車制動(dòng)器。迪爾 H 系列小功率裝載機(jī)為靜壓傳動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)全程范圍內(nèi)的無級(jí)變速。中型以上的裝載機(jī)采用由計(jì)算機(jī)控制動(dòng)力換擋的單級(jí)單相液力機(jī)械傳動(dòng)，在任何情況下可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)換擋?？焖贀Q擋按鈕可以使司機(jī)在 1~4 擋或 2~4 擋之間自動(dòng)切換，變速和換擋由一根操縱桿集中控制。HST 漸移式踏板可在保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和液壓系統(tǒng)流量的同時(shí)無限降低行駛速度。行車制動(dòng)器為液壓驅(qū)動(dòng)自由調(diào)節(jié)雙盤式制動(dòng)器。馬拉松·勒?qǐng)D爾勒公司的輪式裝載機(jī)采用柴油機(jī)-發(fā)電機(jī)-電動(dòng)輪傳動(dòng)，比液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。在整個(gè)作業(yè)過程中柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，減少燃油消耗，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。無變速箱、傳動(dòng)軸等許多部件，提高了傳動(dòng)效率，操作維修方便，低費(fèi)用。獨(dú)立電動(dòng)牽引馬達(dá)為固態(tài)控制，反應(yīng)迅速，減少車輪打滑和輪胎過度磨損。設(shè)置了電動(dòng)緩行器不用工作制動(dòng)停機(jī)，裝料對(duì)位準(zhǔn)確。整機(jī)重心低，行駛穩(wěn)定性好，可靠性高。3） 液壓系統(tǒng)為了滿足鏟掘能力和快速卸載兩方面的要求，裝載機(jī)工作裝置多采用多級(jí)液壓系統(tǒng)。例如小松公司的 WA450 型裝載機(jī)設(shè)有一只轉(zhuǎn)換泵，切入料堆裝載時(shí)切斷閥自動(dòng)使該泵卸載，通向工作裝置的流量減少，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率更多的通過變矩器傳給車輪，增加牽引力。該動(dòng)臂舉升時(shí)候，轉(zhuǎn)換閥接入，以提高舉升速度?？ㄌ乇死展镜?G 系列裝載機(jī)采用高效大流量工作液壓系統(tǒng)，負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，使所需要的轉(zhuǎn)向功率減少了 8%，提高了作業(yè)效率和燃油經(jīng)濟(jì)性。大缸徑轉(zhuǎn)向液壓缸使轉(zhuǎn)向更靈活。此外，公司可根據(jù)個(gè)人喜好，在命令控制轉(zhuǎn)向及電子-液壓工作裝置控制以及傳動(dòng)轉(zhuǎn)向控制及先導(dǎo)式液壓工作裝置控制兩種方式中進(jìn)行選擇。小松公司的 WA 系列采用雙回路大流量液壓系統(tǒng)，增大挖掘力并降低工作循環(huán)時(shí)間，提高燃油效率。液壓驅(qū)動(dòng)濕式多片制動(dòng)器，可以避免氣制動(dòng)時(shí)由于水和冷凝引起的凍結(jié)和銹蝕，提高系統(tǒng)靈敏度。變輸出液壓系統(tǒng)可以最大限度的利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，提高生產(chǎn)率。4） 工作裝置20 世紀(jì) 90 年代中末期以來，裝載機(jī)的工作裝置已經(jīng)不再采用單一的 Z形連桿機(jī)構(gòu)，卡特彼勒公司在繼 IT 綜合多用機(jī)上開發(fā)出八桿平行舉升連桿機(jī)構(gòu)之后，又在其 992G、924G 等輪式裝載機(jī)上采用了單鑄鋼動(dòng)臂的所謂Versa 連桿機(jī)構(gòu)，可承受極大的扭矩載荷，具有卓越的可靠性耐用性及和平行舉升機(jī)構(gòu)類似的作業(yè)性能。工作裝置能以水平位置提升或降下放在托板上的物料，可以配用多種作業(yè)裝置，最大限度的減少司機(jī)由地面到最大高度對(duì)鏟斗傾角的調(diào)整，前面視野更加開闊。沃爾沃公司在 L500-L220D 等D 系列裝載機(jī)上推出了該公司的專利產(chǎn)品 扭矩平行連桿機(jī)構(gòu)（TP） ，在鏟斗的整個(gè)舉升循環(huán)中可以提高更大的傾翻力矩以及舉升能力，這保證裝載機(jī)不僅在配用鏟斗時(shí)，而且在配用叉、吊等其他工作裝置時(shí)都具有良好的作業(yè)能力。德國(guó) O&K 公司為其小型裝載機(jī)設(shè)計(jì)有 Lear 連桿；Schaff公司于 2000 年 3 月在 Intermat 展覽會(huì)上推出了具有可折疊式新型連桿機(jī)構(gòu)的高卸位式 SKL873 型輪式裝載機(jī)等，進(jìn)一步增加了裝載機(jī)工作裝置的種類，提高了其作業(yè)的多用性和適應(yīng)性。圖 1-2 為現(xiàn)場(chǎng)裝載機(jī)的工作裝置。圖 1-2 工作裝置5） 智能系統(tǒng)當(dāng)前，輪式裝載機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要特點(diǎn)是不斷研制出集液壓、微電子及信息技術(shù)于一體的智能系統(tǒng)，并廣泛運(yùn)用于輪式裝載機(jī)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，目前廣泛運(yùn)用的有如下一些系統(tǒng)：行駛平穩(wěn)性控制系統(tǒng)： 在動(dòng)臂舉升液壓缸液壓回路中增加一個(gè)蓄能器，以衰減工作裝置在機(jī)器行駛過程中產(chǎn)生的振動(dòng)，減少裝載機(jī)的顛簸。附著力控制系統(tǒng)： 在每個(gè)車輛上安裝一個(gè)速度傳感器，自動(dòng)將所需要的制動(dòng)力施加到車輛上，并將扭矩傳給與之緊密相連的車輪上，便于裝載機(jī)直線行駛和轉(zhuǎn)向。動(dòng)力電子控制/管理系統(tǒng)： 根據(jù)傳動(dòng)裝置和液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，以滿足不同作業(yè)情況的需要，提高燃料的經(jīng)濟(jì)性。發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)： 當(dāng)裝載機(jī)處于非作業(yè)工況時(shí)，自動(dòng)降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減少燃料消耗及發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲。關(guān)鍵信息顯示/管理系統(tǒng)： 采用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，在辦公室的控制中心實(shí)時(shí)監(jiān)控裝載機(jī)的作業(yè)狀態(tài)，據(jù)此向駕駛員提供基于文字提示的精確的故障診斷信息。轉(zhuǎn)向變速集成控制系統(tǒng)： 取消傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤和變速桿，將轉(zhuǎn)向與變速操縱裝置集成在一個(gè)操縱手柄上，并采用簡(jiǎn)單的觸發(fā)式方向控制開關(guān)和選擋用的分裝式加速按鈕。利用肘節(jié)的自然動(dòng)作左右扳動(dòng)操縱桿，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向；利用大拇指選擇按鈕，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)與后退、加速與減速行駛。銷軸潤(rùn)滑系統(tǒng)： 能為工作裝置上的所有銷軸提供為期 200h 的潤(rùn)滑服務(wù)，并使銷軸作業(yè)易于完成。舒適驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)： 其目的是提高駕駛員的舒適性，幫助長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行作業(yè)的駕駛員減輕勞動(dòng)，保持作業(yè)效率。負(fù)載感應(yīng)變速系統(tǒng)： 根據(jù)負(fù)載狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)車速及發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪扭矩，實(shí)現(xiàn)高速、小扭矩或低速、大扭矩的動(dòng)力輸出。計(jì)算機(jī)故障診斷系統(tǒng)： 通過控制面板上的指示燈、聽覺與視覺相結(jié)合的報(bào)警信號(hào)，提醒駕駛員可能潛在的故障隱患。駕駛員只管全神貫注的工作而無需不斷查看儀表讀數(shù)。負(fù)載自動(dòng)穩(wěn)定器： 采用一對(duì)鋼模氮?dú)庑钅芷鳎惭b在前車架中，與工作裝置液壓系統(tǒng)相連通。當(dāng)作業(yè)或低速行駛時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)斷開，當(dāng)車速超過 4.8km/h 時(shí)，由電子速度開關(guān)控制的電磁閥自動(dòng)開啟，蓄能器吸收工作裝置液壓系統(tǒng)的振動(dòng)與沖擊載荷，提高了操作的穩(wěn)定性、安全性和舒適性。燃油/空氣比例控制系統(tǒng)： 提高燃料的利用率，確保發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣符合環(huán)境控制法的要求。計(jì)算機(jī)監(jiān)控/管理系統(tǒng)： 連續(xù)監(jiān)控/管理裝載機(jī)數(shù)十項(xiàng)性能指標(biāo)參數(shù)，在遇到突發(fā)或緊急情況時(shí)，很容易通過液晶儀表顯示、聽覺與視覺相結(jié)合的報(bào)警信號(hào)，提醒駕駛員注意。裝載量稱量系統(tǒng)： 自動(dòng)稱量并顯示鏟斗的凈裝載量，從而使司機(jī)心中有數(shù)，防止過載或欠載，減少無效跑車次數(shù)，節(jié)省作業(yè)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。并可以對(duì)質(zhì)量累計(jì)計(jì)算，顯示儀表以彩色數(shù)碼顯示，清楚明了，校準(zhǔn)簡(jiǎn)便，測(cè)量誤差為±3%以內(nèi)。面板控制系統(tǒng)： 采用聲、光、電及數(shù)字顯示的控制面板，實(shí)現(xiàn)裝載儀器與儀表的報(bào)警與監(jiān)控。液壓泵電子管理系統(tǒng)： 自動(dòng)控制液壓泵的運(yùn)行狀態(tài)。自動(dòng)運(yùn)輸控制系統(tǒng)： 降低機(jī)器在凹凸不平的路面上的振動(dòng)，提高駕駛舒適性和作業(yè)效率。JCB 公司 456BZX 型上（18t）安裝此系統(tǒng)，最高車速達(dá) 38km/h。先進(jìn)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)： 采用代替?zhèn)鹘y(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤和控制手柄，此系統(tǒng)在WA1200 型上已安裝。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)管理系統(tǒng)： 裝備有用于燃油噴射控制及維護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)最佳性能的電子控制模塊，其亦可與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)提醒司機(jī)注意。Cat3516B 型發(fā)動(dòng)機(jī)裝有此模塊。視距內(nèi)遙控作業(yè)： 可在危險(xiǎn)地帶如急陡的邊坡處實(shí)現(xiàn)安裝作業(yè)。如美國(guó) Sierrita 礦的 Cat992C 型輪式裝載機(jī)設(shè)了 Black Box Automation 公司開發(fā)的視距內(nèi)無線電遠(yuǎn)距離遙控系統(tǒng)。6） 駕駛室近幾年來國(guó)外裝載機(jī)的設(shè)計(jì)和制造進(jìn)一步體現(xiàn)了以人為本的理念，要為司機(jī)提供一個(gè)更加舒適的環(huán)境，以達(dá)到他們稱之為全自動(dòng)化型的境地。大中型裝載機(jī)駕駛室普遍采用翻車保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)（ROPS）和落物保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)（FOPS） ，室內(nèi)安裝空調(diào)裝置，采用防塵、減震和隔離材料。按人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)的司機(jī)座椅可以全方位調(diào)節(jié)，以及功能集成的操縱手柄，全自動(dòng)換擋裝置及電子監(jiān)控與故障自診斷等各種智能系統(tǒng)，司機(jī)臺(tái)上安裝 AM/FM立體聲盒式磁帶收錄機(jī)，有的還裝有網(wǎng)絡(luò)電話等，這些都極大的改善了司機(jī)工作環(huán)境，提高了工作效率與作業(yè)舒適性。如卡特彼勒公司輪式裝載機(jī)的即使是設(shè)有微機(jī)監(jiān)控裝置和可調(diào)懸掛式座椅，先導(dǎo)液壓閥操縱鏟斗控制手柄及流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，使操作輕便、靈活，采用防翻車保護(hù)裝置和落物保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)符合 ISO 標(biāo)準(zhǔn)要求。小松公司的 WA 系列駕駛室采用硅橡膠黏性阻尼安裝，以吸收振動(dòng)和噪聲。室內(nèi)布置簡(jiǎn)潔，可適應(yīng)不同體型的司機(jī)。還設(shè)有電控加熱器、除霜器和空調(diào)，側(cè)窗和后窗提供了無障礙的全景視野，部分機(jī)型駕駛室后窗還設(shè)有電提升裝置。電控行駛控制系統(tǒng)（ECSS） ，能將縱向和垂直方向的低頻振動(dòng)降低 40%~50%，減小司機(jī)疲勞程度。（3） 發(fā)展多種工作裝置，不斷滿足市場(chǎng)需求所有廠家的產(chǎn)品都強(qiáng)調(diào)一機(jī)多用，配用快換裝置及多種附件，可以換裝幾種到幾十種甚至上百種不同的作業(yè)裝置，如 VME 集團(tuán)生產(chǎn)的VolvoBM 輪式裝載機(jī)可更換多達(dá) 100 余種的工作裝置，如各種用途的鏟斗、裝卸叉、吊具、清掃裝置、集草叉、除雪鏟、路面銑刨器具、壓實(shí)器具、破碎器具、地表鉆等，以便進(jìn)行裝載、鏟平、搬運(yùn)、挖掘、清理等作業(yè)。各種工作裝置的更換非常簡(jiǎn)便，司機(jī)在駕駛室內(nèi)只需 1~2min 就可以輕而易舉的完成。（4） 易于維修、保養(yǎng)，注重環(huán)保所以產(chǎn)品都充分考慮到可維護(hù)、維修性，各關(guān)鍵零部件和維護(hù)點(diǎn)都預(yù)留了足夠的通路，保養(yǎng)點(diǎn)集中并可以在地面上進(jìn)行，普遍采用了自動(dòng)集中潤(rùn)滑。大量機(jī)罩都采用可展開結(jié)構(gòu)，可整體翻轉(zhuǎn)，有些機(jī)型的駕駛室還可以整體傾翻。許多產(chǎn)品發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇采用液壓驅(qū)動(dòng)。大部分產(chǎn)品設(shè)有微機(jī)操作信息中心供維修查詢。各個(gè)廠家也都十分注意產(chǎn)品的環(huán)保，主要從降噪降污和節(jié)約能源入手。普遍采用了降噪、將污染、滿足現(xiàn)有排放法的清潔型發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)對(duì)機(jī)器主要噪聲源都采取了各種防護(hù)措施。1.2.2 國(guó)外輪式裝載機(jī)發(fā)展趨勢(shì)綜合上述現(xiàn)狀和未來市場(chǎng)需求，國(guó)外輪式裝載機(jī)在其未來的技術(shù)發(fā)展中將廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)與信息技術(shù)，完善計(jì)算機(jī)輔助駕駛系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)及故障診斷系統(tǒng)；采用單一吸聲材料、噪聲抑制方法等消除或降低機(jī)器噪聲；通過不斷改進(jìn)電噴裝置，進(jìn)一步降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放量；研制無污染、經(jīng)濟(jì)型、環(huán)保型的動(dòng)力裝置；提高液壓元件、傳感元件和控制元件的可靠性與靈敏性，提高整機(jī)的機(jī)-電-信一體化水平；在控制系統(tǒng)方面，將廣泛采用電子監(jiān)控和自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)換擋變速裝置；普遍安裝GPS 定位與質(zhì)量自動(dòng)稱量裝置；開發(fā)“機(jī)器人式”裝載機(jī)等。（1） 系列化，特大型化系列化是工程機(jī)械發(fā)展的重要趨勢(shì)。國(guó)外著名大公司逐步實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進(jìn)程，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。與此同時(shí)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。（2） 多用途，微型化為了全方位的滿足不同用戶的需求，國(guó)外輪式裝載機(jī)在朝著系列化、特大型化方向發(fā)展的同時(shí)，已進(jìn)入多用途、微型化發(fā)展階段。推動(dòng)這一發(fā)展的因素首先源于液壓技術(shù)的發(fā)展，通過對(duì)液壓系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，使得工作裝置能夠完成多種作業(yè)功能；其次，快速可更換連接裝置的誕生，安裝在工作裝置上的液壓快速可更換連接器，能在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)完成各種附屬裝置的快速裝卸及液壓軟管的自動(dòng)連接，使得更換附屬作業(yè)裝置的工作在司機(jī)室通過操縱手柄即可快速完成。一方面，工作機(jī)械通用性的提高，可使用戶在不斷增加投資的前提下充分發(fā)揮設(shè)備本身的效能，完成更多的工作；另一方面，為了盡可能地用機(jī)器作業(yè)代替人力勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)城市狹窄施工場(chǎng)所以及特殊作業(yè)環(huán)境的使用要求，小型及微型裝載機(jī)有了用武之地，并得到了較快的發(fā)展。為占領(lǐng)這一市場(chǎng)，各生產(chǎn)廠商都推出了多用途、小型和微型輪式裝載機(jī)。（3） 進(jìn)一步普及應(yīng)用液壓技術(shù)，廣泛應(yīng)用微電子、信息技術(shù)液壓技術(shù)將得到進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用，并繼續(xù)朝著高速、高壓、大流量、大功率、動(dòng)靜態(tài)性好、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低和壽命長(zhǎng)等更高水平發(fā)展。液壓技術(shù)將進(jìn)一步與微電子、信息技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)-電-信一體化，最大限度的提高功能利用率，提高裝載機(jī)的技術(shù)性能和科技含量。（4） 不斷創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目前，裝載機(jī)的工作裝置已不再采用單一的 Z 形連桿機(jī)構(gòu)，許多公司不斷設(shè)計(jì)出新穎獨(dú)特的連桿機(jī)構(gòu)工作裝置，這將進(jìn)一步增加輪式裝載機(jī)工作裝置的種類。（5） 更加重視安全性、舒適性和可靠性裝載機(jī)的安全性、舒適性和可靠性技術(shù)將得到更廣泛的重視。翻滾保護(hù)和落物保護(hù)結(jié)構(gòu)駕駛室、消聲、減震、防油污以及全球定位系統(tǒng)（GPS） ，閉路監(jiān)視系統(tǒng)，超聲波后障礙探測(cè)系統(tǒng)，微機(jī)監(jiān)控和自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，不解體檢測(cè)和簡(jiǎn)化維修等各種新技術(shù)與裝置將得到進(jìn)一步的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用。（6） 向節(jié)能與環(huán)保方向發(fā)展一些節(jié)能環(huán)保的新技術(shù)和新方法，如代用燃料、節(jié)能裝置、降噪裝置將得到更深入的試驗(yàn)研究并推廣應(yīng)用，進(jìn)一步降低能耗，提高作業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。1.2.3 國(guó)內(nèi)輪式裝載機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)輪式裝載機(jī)行業(yè)起步較晚，其制造技術(shù)是陸續(xù)從美國(guó)、德國(guó)和日本等國(guó)家引進(jìn)的。目前，我國(guó)輪式裝載機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平只相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家20 世紀(jì) 80 年代的生產(chǎn)制造水平。雖然目前國(guó)內(nèi)輪式裝載機(jī)的生產(chǎn)廠家群雄并立，并且有增無減，但國(guó)內(nèi)的企業(yè)自主開發(fā)創(chuàng)新能力較弱，產(chǎn)品更新?lián)Q代以適應(yīng)市場(chǎng)需求的能力差，不能及時(shí)適應(yīng)市場(chǎng)的需求。在生產(chǎn)制造上，工藝裝備水平和生產(chǎn)能力低，造成關(guān)鍵零部件技術(shù)不過關(guān)，整機(jī)的可靠性，故障率，使用壽命，機(jī)、電、液一體化水平，外觀質(zhì)量，操縱靈活性和舒適性方面與先進(jìn)國(guó)家產(chǎn)品相比差距較大。目前，我國(guó)輪式裝載機(jī)的發(fā)展有如下一些特點(diǎn)：（1） 缺乏高科技含量，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，檔次低我國(guó)生產(chǎn)的輪式裝載機(jī)的技術(shù)水平普遍較低，高科技附加值少，產(chǎn)品檔次低，屬于中等偏下水平。產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，國(guó)產(chǎn)裝載機(jī)大故障的部位主要集中在傳動(dòng)系統(tǒng)，小毛病主要出現(xiàn)在液壓系統(tǒng)。（2） 設(shè)備的靈活性、舒適性較差 靈活性是反映裝載機(jī)工作效率的一個(gè)重要指標(biāo)。由于設(shè)計(jì)或制造等原因，各個(gè)部件不能自如運(yùn)作，工作起來笨拙不堪，現(xiàn)場(chǎng)講是出工不出力、出力不出活。現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，其環(huán)境千差萬別，特別是洞室、狹窄惡劣地段工作更需要靈活性，在這方面國(guó)外的大噸位設(shè)備也遠(yuǎn)比國(guó)內(nèi)小噸位設(shè)備靈活的多。設(shè)備的舒適性是指駕駛員在操作設(shè)備作業(yè)時(shí)所感受到的舒適程度，也包括環(huán)保方面的排放標(biāo)準(zhǔn)和噪聲大小等。國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品駕駛室的噪聲控制、密封問題都沒有得到很好的解決。一些廠家試圖在駕駛室里安裝收錄機(jī)等音響系統(tǒng)，其實(shí)在沒解決設(shè)備噪聲之前，這些都是徒勞的；同理，在沒有解決駕駛室密封問題之前，一切空調(diào)等通風(fēng)換氣裝置都是沒有任何意義的。（3） 用途單一，產(chǎn)品規(guī)格中間大兩頭小我國(guó)生產(chǎn)的輪式裝載機(jī)所配有的附屬作業(yè)裝置有限，造成裝載機(jī)使用功能少、用途單一。盡管已能產(chǎn)生出 0.4~10t 的裝載機(jī)產(chǎn)品，但產(chǎn)量主要集中在 1~5t 范圍內(nèi)，無力生產(chǎn)微型級(jí)、大型級(jí)產(chǎn)品，造成了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中間大、兩頭小的格局。1.2.4 國(guó)內(nèi)輪式裝載機(jī)發(fā)展趨勢(shì)盡管國(guó)內(nèi)輪式裝載機(jī)的技術(shù)發(fā)展水平與西方發(fā)達(dá)國(guó)家存在著很大的差距，但也應(yīng)該考慮到歷史和國(guó)情的原因。目前國(guó)產(chǎn)輪式裝載機(jī)也正在從低水平、低質(zhì)量、低價(jià)位、滿足功能型向高水平、高質(zhì)量、中價(jià)位、經(jīng)濟(jì)實(shí)用型過渡。從仿制仿造向自主開發(fā)過渡，各個(gè)主要廠家也不斷進(jìn)行技術(shù)投入，采用不同的技術(shù)路線，在關(guān)鍵部件及系統(tǒng)上技術(shù)創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設(shè)計(jì)雷同，無自己特色和優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)狀，正在從低水平的無序競(jìng)爭(zhēng)的怪圈中脫穎出來，成為裝載機(jī)行業(yè)的領(lǐng)先者。其發(fā)展體現(xiàn)出以下一些趨勢(shì)： ⑴ 大型和小型輪式裝載機(jī)，在近幾年的發(fā)展過程中，受到客觀條件及市場(chǎng)總需求量的限制，競(jìng)爭(zhēng)最為激烈的中型裝載機(jī)更新速度將越來越快。⑵ 各生產(chǎn)廠家根據(jù)實(shí)際情況，重新進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，優(yōu)化各項(xiàng)性能指標(biāo)，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度及剛度，以使整機(jī)可靠性得到提高。⑶ 優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能。如動(dòng)力系統(tǒng)的減震系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工作裝置的性能指標(biāo)優(yōu)化及各鉸接點(diǎn)的防塵、工業(yè)造型設(shè)計(jì)，逐步引進(jìn)最新的傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)技術(shù)，予以國(guó)產(chǎn)化、商業(yè)化，降低能耗，提高性能。⑷ 利用電子技術(shù)及負(fù)荷傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)變速箱的自動(dòng)換擋及液壓變量系統(tǒng)的應(yīng)用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機(jī)作業(yè)成本。⑸ 提高安全性、舒適性。駕駛室逐步具備 FOPS 和 ROPS 功能，通過國(guó)際安全要求的認(rèn)證，達(dá)到國(guó)際市場(chǎng)的基本要求，獲得進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的許可證。駕駛室內(nèi)環(huán)境將向汽車方向靠攏，轉(zhuǎn)向盤、座椅、各操縱手柄都能調(diào)節(jié)，使操作者處于最佳位置工作。⑹ 降低噪聲和排放，強(qiáng)化環(huán)保指標(biāo)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，許多大城市已制定機(jī)動(dòng)車的噪聲和排放標(biāo)準(zhǔn)，工程建設(shè)機(jī)械若不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，將要限制在此地區(qū)銷售。⑺ 廣泛利用新材料、新工藝、新技術(shù)，特別是機(jī)、電、液一體化技術(shù)，提高產(chǎn)品的壽命和可靠性。⑻ 最大限度的簡(jiǎn)化維修，盡量減少保養(yǎng)次數(shù)和維修時(shí)間，增大維修空間，普遍采用電子監(jiān)視及監(jiān)控技術(shù)，進(jìn)一步改善故障診斷系統(tǒng)，提供排除問題的方法。1.3 本章小結(jié)通過以上對(duì)輪式裝載機(jī)整體的的敘述， 能明顯的認(rèn)識(shí)到其工作裝置在整個(gè)裝載機(jī)中占據(jù)著重要的作用，其各個(gè)系統(tǒng)的目的在于使工作裝置能夠得到最優(yōu)化的工作狀態(tài)，提高裝載機(jī)在工程中的應(yīng)用效率，因此，本次設(shè)計(jì)在于設(shè)計(jì)出使用范圍廣，通用性強(qiáng)的一種裝載機(jī)的工作裝置。2 裝載機(jī)工作裝置總體設(shè)計(jì)2.1 工作裝置的總體結(jié)構(gòu)與布置裝載機(jī)工作裝置是完成裝卸作業(yè)并帶液壓缸的空間多桿機(jī)構(gòu)。工作裝置是組成裝載機(jī)的關(guān)鍵部件之一，其設(shè)計(jì)水平的高低直接影響工作裝置性能的好壞，進(jìn)而影響整機(jī)的工作效率與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。裝載機(jī)工作裝置分為有鏟斗托架和無鏟斗托架兩種基本結(jié)構(gòu)形式，如下圖 2-1、2-2 所示。它由運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立的兩部分組成 連桿機(jī)構(gòu)和動(dòng)臂舉升機(jī)構(gòu)，主要由鏟斗、動(dòng)臂、連桿、上下?lián)u臂、轉(zhuǎn)斗油缸、動(dòng)臂舉升油缸、托架、液壓系統(tǒng)等組成。圖 2-1 有鏟斗托架式圖 2-2 無鏟斗托架式1—鏟斗 2—?jiǎng)颖? 3—連桿 4—下?lián)u臂 5—上搖臂 6—轉(zhuǎn)斗缸 7—?jiǎng)颖叟e升油缸 8—前車架 9—鏟斗托架帶鏟斗托架的工作裝置，其動(dòng)臂及連桿的下鉸接點(diǎn)與鏟斗托架鉸接，上鉸接點(diǎn)與前車架支座鉸接；轉(zhuǎn)斗油缸鉸接在托架上部，活塞桿及托架下部與鏟斗鉸接。由托架、動(dòng)臂、連桿及前車架構(gòu)成一個(gè)平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)斗缸閉鎖時(shí)，動(dòng)臂在舉升過程中，鏟斗始終保持平動(dòng)。無鏟斗托架的工作裝置，其動(dòng)臂下鉸接點(diǎn)與鏟斗鉸接，上鉸接點(diǎn)與前車架支座鉸接；轉(zhuǎn)斗缸一端與前車架鉸接，另一端與上搖臂鉸接；連桿一端與搖臂鉸接，另一端與鏟斗鉸接；搖臂鉸接在動(dòng)臂上。動(dòng)臂舉升缸一般采用立式（又稱豎式）或臥式（又稱橫式）布置形式，常見有兩種連接方式：一種是油缸頂端與前車架鉸接（圖 2-3） ；另一種是油缸中部通過銷軸與前車架鉸接（圖 2-4） 。鏟斗是裝載物料的容器，通常具有兩個(gè)鉸接點(diǎn)，一個(gè)與動(dòng)臂下鉸接點(diǎn)鉸接，另一個(gè)與連桿鉸接。操縱轉(zhuǎn)斗缸實(shí)現(xiàn)鏟斗的裝載或卸料；操縱舉升油缸實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂和鏟斗升降運(yùn)動(dòng)。圖 2-3 立式布置形式 圖 2-4 臥式布置形式2.2 工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn)由裝載機(jī)工作裝置的自由度分析可知，工作裝置的連桿機(jī)構(gòu)均為封閉運(yùn)動(dòng)鏈的單自由度的平面低副運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其桿件數(shù)目應(yīng)為4、6、8、10、……等。對(duì)裝載機(jī)工作裝置而言，盡管桿件數(shù)目越多越能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，但同時(shí)鉸接點(diǎn)的數(shù)目也隨之增加，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，就越難在動(dòng)臂上進(jìn)行布置。因此，實(shí)際上裝載機(jī)工作裝置的連桿機(jī)構(gòu)多為八桿以下機(jī)構(gòu)。這樣，按組成工作裝置連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件數(shù)不同，裝載機(jī)工作裝置可分為三桿、四桿、五桿、六桿和八桿機(jī)構(gòu)；按輸入與輸出桿轉(zhuǎn)向不同，又可分為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。正轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是指輸入與輸出桿的轉(zhuǎn)向相同；反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是指輸入與輸出桿的轉(zhuǎn)向相反。綜合國(guó)內(nèi)外裝載機(jī)工作裝置可知，其連桿機(jī)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)主要有下列幾種。1、 正轉(zhuǎn)八桿機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)斗缸大腔進(jìn)油時(shí)轉(zhuǎn)斗鏟取，所以鏟取力較大；各構(gòu)件設(shè)計(jì)合理時(shí)，鏟斗能獲得較好的舉升平動(dòng)性能；連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比較大，鏟斗能獲得較大的卸載角和卸載速度，因此卸載干凈，速度快；因傳動(dòng)比大，還可以適當(dāng)減小連桿機(jī)構(gòu)的尺寸，因而可以改善司機(jī)的視野。機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，鏟斗自動(dòng)放平性較差。組成一個(gè)自由度的平面八桿機(jī)構(gòu)共有 16 種基本結(jié)構(gòu)形式。由于連桿機(jī)構(gòu)要布置在動(dòng)臂上，所以有可能作為裝載機(jī)工作裝置的僅有兩種方案：其一，是由 2 個(gè)四鉸構(gòu)件和 6 個(gè)兩鉸構(gòu)件組成（圖 2-5a） ；其二，是由 1 個(gè)四鉸構(gòu)件、2 個(gè)三鉸構(gòu)件和 5 個(gè)兩鉸構(gòu)件組成（圖 2-5b~f） 。可見，八桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式很多，需進(jìn)行選擇使用。目前，裝載機(jī)工作裝置八桿機(jī)構(gòu)有以下兩種結(jié)構(gòu)形式：1） 由圖 2-5b 組成的工作裝置如圖 2-6a、b 所示。2） 由圖 2-5e 組成的工作裝置如圖 2-6c 所示。圖 2-5 八桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)成方案圖 2-6 八桿機(jī)構(gòu)工作裝置的結(jié)構(gòu)形式2、 六桿機(jī)構(gòu) 六桿機(jī)構(gòu)工作裝置是目前裝載機(jī)上使用最為普及的一種結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于單自由度的六桿機(jī)構(gòu)，只能有兩個(gè)三鉸構(gòu)件和 4 個(gè)兩鉸構(gòu)件組成，其傳遞方案如圖 2-7 所示。其中，圖 b 所示方案目前在裝載機(jī)上尚未采用；圖 a 所示方案形成的工作裝置，是以三鉸構(gòu)件 1 為動(dòng)臂、構(gòu)件 2 為鏟斗、構(gòu)件 4 為搖臂、構(gòu)件 6 為機(jī)架。圖 2-7 六桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)成方案根據(jù)轉(zhuǎn)斗油缸布置位置的不同，可以作為裝載機(jī)工作裝置的六桿機(jī)構(gòu)，常見的有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：1） 轉(zhuǎn)斗缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖 2-8a） 以圖 2-7 的構(gòu)件 3 為轉(zhuǎn)斗缸，其優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗缸直接與搖臂相連接，易于設(shè)計(jì)成兩個(gè)平行的四連桿機(jī)構(gòu)，鏟斗平移性較好；同八桿機(jī)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，司機(jī)視野較好。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)斗時(shí)油缸小腔進(jìn)油，鏟掘力相對(duì)較??；連桿機(jī)構(gòu)傳力比小，使得轉(zhuǎn)斗缸活塞行程較大，轉(zhuǎn)斗缸加長(zhǎng)，卸載程度不如八桿機(jī)構(gòu)；由于轉(zhuǎn)斗缸前置，使得工作裝置的整體重心外移，增大了工作裝置的前懸量，影響整機(jī)的穩(wěn)定性和行駛時(shí)的平穩(wěn)性；鏟斗不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)放平。圖 2-8 六桿機(jī)構(gòu)工作裝置的結(jié)構(gòu)形式2） 轉(zhuǎn)斗缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖 2-8b） 以圖 2-7a 的構(gòu)件 5 為轉(zhuǎn)斗缸，并布置在動(dòng)臂的上方。與轉(zhuǎn)斗缸前置式相比，機(jī)構(gòu)前懸較小，傳動(dòng)比較大，活塞行程較短；有可能將動(dòng)臂、轉(zhuǎn)斗缸、搖臂和連桿機(jī)構(gòu)的中心線設(shè)計(jì)在同一平面內(nèi)，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，改善了動(dòng)臂和鉸銷的受力狀態(tài)。缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)斗缸與車架的鉸接點(diǎn)位置較高，影響了司機(jī)的視野，其他同前置式。3） 轉(zhuǎn)斗缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖 2-8c） 仍以構(gòu)件 5 為轉(zhuǎn)斗缸，但將其布置在動(dòng)臂下方。在鏟掘收斗作業(yè)時(shí)，以油缸大腔工作，故能產(chǎn)生較大的掘起力。但組成工作裝置的各構(gòu)件不易布置在同一平面內(nèi)，構(gòu)件受力狀態(tài)較差。4） 轉(zhuǎn)斗缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖 2-8d） 以圖 2-7a 的構(gòu)件 5 為轉(zhuǎn)斗缸，將其布置在動(dòng)臂上面，轉(zhuǎn)斗缸小腔作用時(shí)進(jìn)行鏟掘。這種機(jī)構(gòu)又稱為“Z ”形連桿機(jī)構(gòu)（Z-bar Linkage） 。該機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是，鏟斗插入時(shí)轉(zhuǎn)斗缸大腔進(jìn)油，并且連桿機(jī)構(gòu)的傳力比可以設(shè)計(jì)成較大值，故可獲得較大的掘起力；二是，合理設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸，不僅可以得到良好的鏟斗平移性能，而且可以實(shí)現(xiàn)鏟斗的自動(dòng)放平；三是，結(jié)構(gòu)十分緊湊，前懸小，司機(jī)視野好。缺點(diǎn)是搖臂和連桿布置在鏟斗和前橋之間的狹窄部位，各構(gòu)件間易于發(fā)生干涉。5） 轉(zhuǎn)斗缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)（圖 2-8e） 以圖 2-7a 的構(gòu)件 3 為轉(zhuǎn)斗缸，布置在靠近鏟斗處，鏟掘時(shí)靠小腔作用。現(xiàn)在這種機(jī)構(gòu)很少用。3、正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)（圖 2-9a） 該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)成鏟斗舉升平動(dòng)；前懸較小。缺點(diǎn)是鏟掘轉(zhuǎn)斗時(shí)油缸小腔作用，輸出力較??；連桿機(jī)構(gòu)的傳力比難以設(shè)計(jì)成較大值，所以鏟掘力相對(duì)較??；轉(zhuǎn)斗缸行程較大，油缸結(jié)構(gòu)較長(zhǎng)；鏟斗卸載時(shí)，活塞桿易與鏟斗底部相碰，減小了卸載角；機(jī)構(gòu)不易實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平。4、 正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu)（圖 2-9b） 該機(jī)構(gòu)是在正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在活塞桿和鏟斗之間增加一根短連桿演變而成的，從而克服了正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu)卸載時(shí)活塞桿易與斗底相碰的不足。當(dāng)鏟斗端平時(shí)，短連桿與活塞桿靠油缸拉力和鏟斗重力拉成一直線，合為一桿；而當(dāng)鏟斗卸料時(shí)，短連桿能相對(duì)活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而避免了活塞桿與斗底相碰。5、 動(dòng)臂可伸縮式三桿機(jī)構(gòu)（圖 2-9c） 該機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)臂借助油缸可以進(jìn)行伸縮。其鏟斗插入工況是依靠動(dòng)臂伸出來實(shí)現(xiàn)的，從而解決了靠機(jī)器行走時(shí)插入造成輪胎嚴(yán)重磨損的問題；卸載時(shí)可伸出動(dòng)臂，以獲得較大的卸載高度和卸載距離；運(yùn)輸工況時(shí)，可縮回動(dòng)臂，減小前懸，提高車架行駛時(shí)的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)鏟斗放平和鏟斗自動(dòng)放平，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。圖 2-9 工作裝置結(jié)構(gòu)形式a）正轉(zhuǎn)四桿機(jī)構(gòu) b）正轉(zhuǎn)五桿機(jī)構(gòu) c）動(dòng)臂可伸縮式三桿機(jī)構(gòu)