毕业设计论文ZL40装载机工作装置设计说明书.docx

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1、摘要Z140机械是轮式装载机的第四代中技术最成熟的机械设备,它主要用于建筑材料和砂石土块的运输，机械工作效益对装载机在未来的市场竞争中非常重要，本次课题即为设计Z140装载机工作装置，其由铲斗、连杆机构、液压缸、转动销等组成。本次设计首先,通过对装载机现状、结构及原理进行分析,在此分析基础上提出了Z140装载机工作装置布置方案；接着，对工作装置的结构方案设计并选定总体参数；然后，对构件尺寸进行设计，并完成主要零部件的设计与校核，包括铲斗、液压缸、连杆机构等设计与校核，同时完成了工况与受力分析；这其中应用了解析法、作图法等相结合。通过机械系统设计的设计原理使用CAD制图软件制造机械设备零件图。关

2、键词：装载机；工作装置；连杆；铲斗AbstractZ140machineryisthemostmaturemechanica1equipmentinthefourthgenerationofwhee11oader.Itismain1yusedforthetransportationofbui1dingmateria1sandsandandgrave1.Themechanica1workefficiencyisveryimportantforthe1oaderinthefuturemarketcompetition.ThistopicistodesigntheworkingdeviceofZ14

3、01oader,whichiscomposedofbucket,connectingrodmechanism,hydrau1iccy1inder,rotarypin,etc.Firstofa11,throughtheana1ysisofthecurrentsituation,structureandprincip1eofthe1oader,thispaperputsforwardthe1ayoutschemeoftheworkingdeviceofZ1401oader;Then,thestructura1schemeoftheworkingdeviceisdesignedandtheovera

4、11parametersarese1ected;Then,thesizeofthecomponentisdesigned,andthedesignandcheckofthemainpartsarecomp1eted,inc1udingthebucket,hydrau1iccy1inder,connectingrodmechanism,etc;Thecombinationofana1yticmethodanddrawingmethodisapp1ied.Throughthedesignprincip1eofmechanica1systemdesign,themechanica1equipment

5、partsdrawingismadebyusingCADdrawingsoftware.Keywords:1oader;Workingdevice;Connectingrod;ascraperbucket摘要IAbstractII第1章绪论11.1 研究背景及意义11.2 国内外研究现状与发展趋势11.2. 1国内现状及趋势11.2 .2国外现状及趋势21.3 本章小结3第2章装载机总体设计41 .1设计要求42 .2工作装置方窠设计42.2.1工作装置的总体结构与布置42.2.2工作装置的方案选定52.3装载机总体参数确定62.3.1插入阻力62.3.2铲起阻力72.3.3转斗阻力矩72.3

6、.4总阻力矩的计算82. 4本章小结9第3章构件尺寸设计计算103.1工作装置结构分析103. 2动臂尺寸设计111. 2.1动臂较接点高度113. 2.2动臂长度124. 2.3动臂油缸的位置123. 3连杆机构设计133. 3.1连杆机构设计要求133. 3.2连杆尺寸及钱点位置133. 4本章小结15第4章主要零部件的设计与校核154. 1铲斗设计154.1.1铲斗结构形式的选择154.1.2铲斗基本参数的确定174.2液压缸设计204.2.1液压缸的类型和结构204.2.2液压缸基本参数设计214.3工作装置强度计算234.3.1工作装置工况分析234.3.2工作装置载荷分析244.3

7、.3工作装置受力分析254.3.4工作装置强度计算294. 4本章小结32总结33参考文献34致谢35第1章绪论1.1 研究背景及意义随着现代社会的发展需要，无论是交通运输还是城市建筑都迅速发展，土木工程的重要性已经不言而喻，机械装备的使用无疑推动了建筑等领域的发展，装载机作为建筑工程最主要的建筑利器，而且随着机械设备的技术成熟，装载机的设计机械结构也越来越成熟,由于重型机械的工作效率高，应用领域广，所以装载机的发展前景十分巨大。土木工程中对小型机械装载设备的需求部分被中型机械设备所替代1。Z140大型机械装载机已研发升级到第四代，是轮式装载机中技术积累最长的一类，现在市场上的Z140装载机主

8、要用于装卸土壤，砂石，石灰，煤炭散状物料，工作效率对装载机在未来的市场竞争中非常重要，其中工作装置的合理设计又是提高装载机工作效率的重要途径，它可直接影响装载机的生产效率，工作负荷，动力和运动特性，及不同工况下的作业效果工作循环时间，因此从Z140装载机的工作装置结构优化入手在现有的技术条件下对装载机的工作装置进行深入的研究，从而设计一台工作效率较高，价格适中，适应性强的Z140装载机是非常有市场价值的1。1.2 国内外研究现状与发展趋势1.2.1 国内现状及趋势目前国内Z140装载机的主要开发与设计厂家及产品：柳州重工的Z140C、厦工的Z140CI1徐工的Z140G1山工的Z140D、成工

9、的Z140B,各机型主要性能参数如下表2：机型柳工Z140C厦工Z140CII徐工Z140G1山工Z140D成工Z140B铲斗容量(Hf)2.0-3.02.2?1.8-2.422.3卸载高度-卸载角度为45。28002820mm290028503094卸载距离-卸载角度为45。1000102010409201188挖掘力(掘起力)(kN)110110115100136额定功率(kwrpm)125/2000125/2100128/2000127/2000128/2200柳州重工Z140C机械设备的优点:柳州机械装载机的新型机械设计概念是通过对外国机械设计的思路中改造出来的新型机械设备，随着机械设

10、备自动化的发展，机器人与人工智能已经逐渐融入机械加工的生产线，不但加快了机械设备产品的制造效率而且提高了机械设备的生产质量，机械设备的稳定性随着工程机械的技术提高，机械设备的抗扭截面系数参数值和当量动载荷的扭力系数提高。由于机械水平的提高，机械设备的环境适应能力也不断提高，也提高了设备的使用寿命，该机械设备装置的结构优化可以提高机械结构的外力负载载荷冲击，可以使得当量应力遍布在结构的各个部位。通过机械装备与液压系统的组合，提高了机械的整体可控性，并且使得机械设备的灵敏性和有效工作的工作效率得到了提高，机械设计的散热系统的装备使得工作零部件的使用时长和加工效率稳步提升。厦门重工Z140I的机械优

11、点：机械设备的动力源采用六液压缸四动力冲程的强动力液压发动机，其机械设备内部的燃油燃烧率较高。涡轮液压力学的力矩改善器减少了速度档的变化范围，提高了工作效率，并且四支点双管式可调节钳式滚动轮盘制动机构大大增加了工作安全性和机械稳定性。机械全方位转向系统与恒定电流回路开环控制器的动力传动方向一致，动力机械的重物提升高度能够明显提升并且操作范围比较小，但是在此范围内机械的工作灵活可以适应各种工作环境。工作力臂的机动性能好并且提升了使用寿命和力臂工作灵敏度。徐州重工Z140G1装载机的工作优点:徐州重工作为中国重型机械的重要支柱火狐其公司的设计技术和制造技术全国乃至世界都属于技术水平先列。其设计的结

12、构具有先进的优化结构并且使得其具有极强的市场竞争力，徐州重工作为全国重型机械的领军人物，其机械设备设计与制造处于全国的制高点，并且生产的设备性能和质量都是处于全国的前列。其动力源是一种速率比较低的发动机，之所以采用这种动力源主要是因为它可以配合大能量电容变换器对质量大的物体进行搬运，相比于一般的装载机设备由于其具有液压设备更容易控制其动作，并且保证了机械的精准性和便利性，同时还使得机械的施加力降至普通机械设备的动力三分之一以内，这就保证了机械的动能损耗比较小。并且液压系统的双动力设备使油液进行分流的技术使得机械的有效功率大大提高，并且减轻了机械设备的内部压力，增强了设备的可控性。方向调节机构对

13、整体行进路线有一定的影响。从运动学的方面来研究，转向系统的设计可以减轻侧滑现象，并且在整个转向过程中还需要满足的关系，首先，对设计机构结构:使其能够在技术上实现转向技术；然后确定机构的各种尺寸:可以使用在再现关系模拟运动机构的尺寸关系，这两者可以起到关键性的作用，并且随着人们需求的提高，机械设备的舒适性也随之提高，驾驶室的内部空间也趋于高端。1.2 .2国外现状及趋势目前全球范围内的Z140装载机的主要开发与设计厂家及产品:美国卡特彼勒的950B,日本小松的WA380,韩国大宇重工业公司的Z140C,各机型主要性能参数如下表4：机型卡特彼勒950B小松的WA380大宇重工ZUOC铲斗容量(nV

14、)333卸载高度卸教角度为45313429002960卸载距离-卸载角度为45112511701145挖掘力(掘起力)(kN)165168165额定功率(kwrpm)162/2100146/2200146/2200美国950B机械设备的特点：无极变速装置是动力传输装置的技术核心，由于机械技术的成熟让人们对全方位方向调控机构十分的认可，无极变速装置的优点也慢慢的显现出来，使得驾驶员对于机械设备的操纵更加得心应手，以及缓解驾驶带来的疲倦感。美国公司为了解决机械设备专业化方面的技术缺陷，提高机械设备的品种多样性，以及提高产品的使用寿命和机械设备的稳定性，公司采用了传感器与液压设备相结合的控制结构，通

15、过传感器的信号控制液压设备的动作，从而达到控制系统压力与载荷当量参数，这种方法不但提高了机械设备的寿命还增强了系统的工作能力。液压缸导向套处有三重密封，防止泄漏和防尘5。日本小松公司WA380机械设备的优点：通过一体式动力源桥式结构设计，将动力传输机构和机械制动装置以及行星齿轮系的动力传输系统集中设计，促进了动力的传递，使得机械结构的整体应力承接结构得到了提高，并且解决了局部集中应力的问题，还解决了轮毂机械结构的新型液压密封装置，提高了密封性解决了补偿问题，并且使得机械结构的稳定性得到提高，可靠性也得到提高。此外WA380装载机采用自动控制换档的变速箱，可按装载机运转工况自动选择最佳档位，用微机控制离合器，从而简化操作、提高作业效率、减少冲击，实现平稳换档，电子控制装置、传感器等使用可靠，一旦控制系统发生故障，可用手动换档，不影响工作5。1.3 本章小结本章描述了课题研究的背景及意义，并通过调研掌握了装载机的国内外研究现状及发展趋势，了解了目前存在了问题，为进一步对Z140装载机的研究做好了准备。第2章装载机总体设计