滑移装载机 计算书 2

滑移装载机 计算书 2 9/21/2010吉林大学 滑移转向装载机 计算书之2 目录 第一章 绪论 第二章 工作装置的设计 第一节 动臂参数设计 第二节 油缸参数的设计 第三节 连杆的设计 第二章 铲斗参数的设计 第一节 铲斗基本参数计算 第二节 铲斗的三维造型 第三章 工作装置的自动调平系统 第四章 工作装置受力分析 第五章 工作装置的限位装置 第六章 滑移转向装载机动臂静力学有限元分析 9/21/2010吉林大学 第一章 绪论 1.1. 滑移转向装载机的发展及现状 装载机是一种重要的工程机械，是矿业开采、道路交通、国防和城市建设中 不可缺少的装备。装载机开始制造是在80多年前。最早期的装载机是在马拉的 农用拖拉机前部装上铲斗而成.从1930年开始，装载机结构得到较大的改进。1950年出现了第一台带有液力变矩器的轮胎式装载机。液力变矩器对装载机的发展有决定性的作用，它使装载机能够很平稳地插入料堆并且使工作速度增快，同时在插入运动时，发动机不会因插入阻力增大而熄火。由于装载机结构上的改进，使生产能力大大提高，并使装载机的应用越来越广泛，产品数量也随着增加。而我国是自60年代末才开始进行装载机的研究和产品试制，虽然经过工程技术人员近40年的勤奋努力，探索创新，我国装载机行业已有较大发展，但是产品水平、规模和企业素质与发达国家相比，从整体上分析要差十五年左右，特别是大型装载机差距更大，与国民经济发展战略目标和世界科学技术飞速发展相比，远未改变被动落后的局面。 1.2现状 1.2.1.国内技术现状 目前我国装载机的生产企业有10余家，主要是山工、烟工、辽宁朝阳、柳工、厦工、常林、北建、徐工等。目前该产品年产量大约在400台左右。从我国小型、多功能机械从无到有的发展历史看，我国装载机一直处于较为落后的状态，其发展速度缓慢。我国在上世纪70年代初才开始自行开发设计，首先由北京建筑机械厂研制成功WZ2A和WZ2B型液压装载机，1987年烟台工程机械厂试制成ZL15WJ型装载机。之后福建建筑机械厂、一施、山东广饶液压机械厂先后研制出WZ25型、DFH-4WZ型、T55Z/w型装载机，到1992年柳州装载机厂、柳州工程机械股份有限公司分别研制出WZ30-25型和WZ25-20型挖掘装载机。山东工程机械厂2001年7月成功研制出WZ30-25型挖掘装载机。 1.2.2 国外技术现状 20世纪60年代前后，世界各国竞相掀起开发挖掘装载机的热潮，直到今天仍未停止。第一代挖掘装载机是在拖拉机前安一个装载斗，后端装一个挖掘斗。随着挖掘装载机技术的迅 9/21/2010吉林大学 速发展，围绕着挖掘装载机的多功能，世界各国著名制造商包括凯斯、特雷克斯、JCB、山猫、迪尔、沃尔沃、九保田等都开发出了各具特色的产品。 随着世界小型工程机械的不断发展，挖掘装载机的技术性能也在提高，其主要发展趋势为:向轻巧灵活及多功能的方向发展，如可快换多功能铲斗、松土器、液压锤、扫雪器等多种工作装置，体积小、功率大、轻巧灵活。向环保方向方展如改善发动机的性能，提高燃料的经济性和机器使用的机动性;节能与污染排放明显得到改善等。向机电液讯一体化、智能化方向发展。如利用计算机技术、通讯技术、传感技术、先导比例液压技术等高新技术对产品在安全、节能、操作、故障自诊断等方面进行控制和监测，提高整机的性能和可靠性，改善操作舒适性和安全性，提高作业效率。向改善驾驶室条件发展，如增大驾驶室的尺寸和玻璃窗面积，提高室内的气压，以防灰尘侵入。提高隔绝噪声的能力，改进控制系统和操纵手柄的布置形式，为操作人员提供舒适与健康的驾驶环境。另外降低操作者的劳动强度以及美化外观造型也是它的发展方向。 1.2.3 国内外差距与开发要求 由于我国的挖掘装载机起步晚，不论在产品品种、性能参数以及使用可靠性、售后服务等方面，与国外相比均存在着相当大的差距。 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现在: ,,1.国产的挖掘装载机的主要是配套件可靠性不如国外。存在可靠性问题的有:柴油机、液压元件、液压系统清洁度、传动元件、电气系统及电器元件、紧固技术与密封技术、轮胎及作业装置等。挖掘装载机产品性能差、可靠性低。除了近年从国外引进的一些产品，国内的部分挖掘装载机产品的性能还处在国际20世纪90年代水平，早期故障率较高，还不能完全满足修筑公路的要求。挖掘装载机基础部件质量较差、配套件质量不过硬。目前，国产发动机及液压系统的缸、泵、阀等质量已成为制约挖掘装载机产品质量的“瓶颈”。 ,,2.挖掘装载机的品种少、成套性差、型号不全，部分产品没有形成系列。我国的挖掘装载机不论在品种上和机型方面都还存在着相当多的空白。 ,,3.现有的挖掘装载机产品缺少创新性和独有技术。我国挖掘装载机的研制开发工作缺乏创新性，没有自己独特的技术。在重视技术引进的时候，不太重视消化、吸收和关键技术的掌握与研究。因此，国内的挖掘装载机的开发应开发高质量、多功能、多品种、多规格的系列产品，并加强基础元件、部件的生产，尤其是提高液压元件的质量，以达到在满足产品可靠性的前提下，降低产品成本，并提高产品的售后服务水平。 1.3滑移转向装载机的发展状况 9/21/2010吉林大学 滑移转向装载机类属于小型多功能机械，是在目前工程机械领域相对先进的一种装载机。世界上几乎所有大型工程机械厂家对滑移转向装载机均有一定规模的批量生产，其中著名的如美国的CLACK、CATERPILLAR、CASE、德国的LIEBHERR、日本的KOMATSU、TOYOTA、前捷克的ZTS等。卡特彼勒公司1997年财政年度报告中指出，当前小型多功能工程机械的市场总额已达36亿美元，并且近年来以每年11%的速度增长。十年前全世界滑移式装载机的产量就已达三万多台，约占当时装载机总产量的五分之一，若按此推算，目前滑移式装载机的总产量在六七万台左右，这与小松公司1998年度财政报告中认为全球多功能工程机械市场的年需求量约为二十万台的数字是相吻合的。反观国内小型多功能工程继续的市场远不及工业化国家，但随着经济的发展，对该类产品的需求亦必将随之增长。市场究竟有多大，见仁见智，难以定论。但目前我国国内生产根本无法满足国内市场对滑移式装载机的需求，更遑论如何打进国际市场。无疑在短期内，国内市场的需求大部分需要依靠进口。 1.4 滑移式装载机的主要用途 滑移式装载机最大的特点是整机外形尺寸小，且可实现原地转向;可在作业现场随机快速更换或挂接各种工作装置。其用途主要有以下几个方面。 (1)由于其最小转向半径尚不足同等级铰接装载机的一半，特别适用于如城市基础设施、道路或建筑工地、厂房车间、仓库、码头、轮船甲板甚至船舱内等狭窄场地的作业。 (2)采用全轮驱动，不设轮间差速器有利于在起伏不平的场地上进行作业。 (3)于作业现场瞬息间即可更换或挂接不同的工作装置，一般仅需数分钟。从而可分别进行铲运、堆垛、起重、挖掘、钻孔、破碎、抓取、推扒，松土、开沟、道路清扫和路面压实等作业。 (4)用于大型工程机械的后勤保障、场地清理及工程收尾等作业。 (5)可以作为移动式泵站使用，为手持式液压镐等液压机具提供动力源。 1.5 滑移转向装载机工作装置的结构特点 滑移式装载机的工作装置:主机动臂多采用箱形截面结构，借以提高其扭转刚度。为整机布置所限，动臂提升只能采用双液压缸的形式。转斗液压缸通常设置在动臂前端，为解决在 9/21/2010吉林大学 动臂提升过程种的“铲斗平移”问题，部分机型采用四连杆结构，以减少动臂提升过程中铲斗的后翻角度，但却有碍司机视野。即便如此，也依然无法实现动臂下降时的“铲斗自动放平”。其原型机UNC060在动臂后短装设一对补偿缸，使其与转斗缸同向并联，上述“铲斗平移”和“铲斗自动放平”的问题有所改善。 1.6滑移转向装载机工作装置设计要求 工作装置的结构设计应满足以下要求: 保证满足设计任务书中所规工作装置结构设计包括: ?(确定动臂长度、形状及与车架的铰接位置。 ?(确定动臂油缸的铰接位置及动臂油缸的行程。 ?(连杆机构(由动臂、铲斗、转斗油缸、摇臂――连杆或托架等组成)的设计。 ,,4. 铲斗斗形及尺寸的设计。定的使用性能及技术经济指标的要求，如最大卸载高度、最大卸载距离、在任何位置都能卸净物料并考虑可换工作装置等。 ?(保证作业时与其它构件无运动干涉。 ?(保证驾驶员有良好的劳动条件，如工作安全、视野开阔、操作简便等。 工作装置的结构设计是一个比较复杂的问题，因为组成工作装置的各构件的尺寸及位置的相互影响，可变性很大。对于选定的结构形式，在满足上述要求的前提下，对工作装置进行运动学和动力学分析，通过多 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 比较，才能最后选出最佳构件尺寸及铰接点位置，使所设计的工作装置不仅满足使用要求，而且具有较高的技术经济指标。 目前，在实际设计工作中，大多根据统计资料，参考同类样机结构，采用比较法设计。本次设计主要针对凯斯420滑移转向装载机的工作装置进行设计分析。 第二章 工作装置的设计 第一节 动臂参数设计 2.1 动臂与车架铰接点位置的确定: 9/21/2010吉林大学 图1.1 工作装置铰点位置示意图 图1.2 铰点A的位置确定 动臂与车架的铰接点A如上图所示，两动臂横向距离b，可根据装载机的轮距、并考虑动a 臂油缸的外形尺寸确定，以不与车架和轮胎干涉为基准选择。本次设计选b =1010mm。根据a整机参数选取A点距地高度h=1620mm。 A 动臂铰接点A在纵向平面内的位置可由A点到后轮中心的距离l及斗的上下两个极限位A置来确定。当动臂长度一定时，l的大小影响装载机的卸载距离。在满足卸载距离的情况下，A 从调整对整机的作用力矩出发，以及不使工作装置前面过于突出，一般希望l大一些，使AA点水平位置尽量靠近装载机的重心。这对于采用托架式四连杆机构的工作装置及整体式车架 9/21/2010吉林大学 的装载机比较容易实现。但对于反转连杆机构的工作装置以及铰接式车架的装载机，A点布置太前给驾驶室的布置带来困难，太后对整机的外形尺寸产生较大的影响。设计时可参考同类样机选取，并在总体布置时确定。本次设计中取l=576 mm。 A 如图所示，当动臂在最低位置时，动臂与铲斗的铰接点B应尽量靠近轮胎，当铲斗处于1 上翻位置时使其与轮胎有一定的间隙，而确定B点的位置。当动臂在最高举升位置时，动臂1 与铲斗的铰接点B可由最大卸载高度H及此时的卸载距离S来确定。 2max 图1.3 铰点B位置确定图 9/21/2010吉林大学 图1.4 动臂总长示意图 2.2 动臂长度的确定: 根据给定的最大卸载高度H及最大卸载高度时的卸载距离S可按上两图初步计算动臂max 的长度。 图中，AB为动臂长度，Bn为动臂与铲斗铰接点至斗尖的连线。当动臂提升到最大卸载 高度H，使铲斗处于最小卸载距离S时，利用所示的几何关系，从三角形AB’I可求出动max 臂长度l: AB 222 ，，l,a，b，c，2cbsin,,acos,AB a,l，R，S式中:; A b,H,h; maxA 222c,h，l; BB h,1B,tgγ=α1+α2 (α1:铲斗位于最大卸载高度时的前倾角;α2); lB h:动臂与车架铰接点A的高度; A l:铰接点A到前轮中心的水平距离; A R:前轮半径; S:铲斗的最小卸载距离; H:铲斗的最大卸载高度; max hl为铲斗的结构参数，由铲斗设计确定，详见铲斗设计部分。 BB a,l，R，S A =576+393+600=1569 b,H,h maxA 9/21/2010吉林大学 =2730-1620=1110 222c,h，l BB =866000 222 ，，l,a，b，c，2cbsin,,acos,AB 22，，1569，1110，866000，2，1110sin65:,1569cos65: = =2240mm 由于本次设计仿照凯斯420滑移转向装载机的工作装置进行设计，所以取修订系数K=1.2。即:l =2688mm。 AB 2.3 动臂形状的选择: 动臂按其纵向中线形状可分为直线型与曲线型两种。前者结构简单，腹板变形小，重量轻，而且动臂的受力情况较好，后者可使工作装置的结构布置更为合理。 动臂的断面尺寸由强度分析确定，为减轻工作装置重量，通常多按等强度梁设计动臂断面尺寸。 动臂断面的结构形式由单板，双板和箱形三种。大型装载机的动臂多采用双板或用箱形结构。因为这种动臂形式能较好地改善动臂的受力情况，消除了单板动臂因摇臂支承力作用使动臂承受附加扭矩的影响。 本次设计选用的是箱形直线型动臂。 第二节 油缸参数的设计 2.1 动臂油缸的铰接位置: 确定动臂油缸与动臂及车架的铰接点H、m的位置，通常参考同类样机，同时考虑动臂油缸的提升力臂与行程的大小选定。H点一般选在约为动臂长度的三分之一处，且在动臂两铰接点的连线上，以便留出铰座位置(对曲线型动臂而言)。动臂油缸与车架有两种连接方式:油缸下端与车架铰接;油缸中部或上端与车架铰接。后者在动臂提升过程中，由于油缸下端的摆动，可以使动臂油缸的提升力臂变化较小，效率较高。但不论哪种连接方式，都要使动臂油缸的下端道地面的距离hm满足装载机离地间隙的要求。此外，在采用动臂油缸下端摆动的连接方式时，要注意油缸下端在摆动过程中不与机体发生干涉。根据整机参数本次设计选hm=972mm. 9/21/2010吉林大学 2.2 动臂油缸的行程: 图1.5 动臂油缸举程示意 由作图法可得动臂油缸的举程高度为图中的h。h=1710mm。最大伸长量为 l=1860mm。 第三节 连杆的设计 3.1 设计要求: 从完成铲掘、装卸这一基本作业要求出发，连杆机构的设计要求是: ?(当单独操纵动臂油缸提升铲斗时，由动臂、铲斗、转斗油缸等所组 成的连杆机构，应能保证装满物料的铲斗无泄漏地从地面提升到最大卸载高度。 平行四连杆机构可以准确地满足这一要求，但由于受结构布置的限制及同时要满足其他方面的要求等原因，多数装载机的工作装置都采用非平行四连杆机构，因此在动臂提升过程中，铲斗或多或少要箱后翻转一些，动臂在上、下极端位置时铲斗的后倾角一般允许相差15?，所以只能近似地满足这一要求。 9/21/2010吉林大学 铲斗的后倾角α应大于45?，以保证满斗物料无撒落。通常在地面运输位置时取α,45?,49?，在最大卸载高度时，应使斗口平面与地面平行，通常取α’, 51?,60?。 图1.6 铲斗位置示意 ?(为了保证能够让动臂在提升高度范围内的任意位置都可以完全卸净物料，要求转斗油缸有足够的行程，在任意位置时都能使铲斗的前倾角α>45?。 1 此外，在设计连杆机构时，不仅从上述运动方面考虑外，还应使连杆机构能够有效地传递作用力。为此，在选择连杆机构中的构件尺寸时，应尽量使力的作用方向与铰接点的运动方向的夹角(压力角β)不应太大。根据机构设计经验，对于铰接连杆机构，β值应小于60?。否则压力角太大，工作时的有效分力过小，且使铰销轴承受较大的挤压力，容易出现掘起力不足和铰销破损现象。 9/21/2010吉林大学 由于机构运动过程中，压力角是不断变化的，所以有效分力也是随之变化的。设计时应尽量保证在铲掘阻力最大时所产生的有效分力也最大，以发挥较大的铲起力。因此，不同形式的连杆机构，其铲起力的变化曲线也不同。 3.2 连杆机构中的铰接点位置的确定: 对于滑移转向装载机来说，确定连杆机构各铰接点位置，实质上是确定转斗油缸与动臂、铲斗的铰接点位置，以及动臂与铲斗的铰接点位置。因为该滑移转向装载机属于小型机械，它的工作装置中的连杆机构是有四连杆机构组成，即动臂—转斗油缸—铲斗所组成的四连杆机构。 构造如下三角形，以铰接点A所在的竖直平面为坐标系y轴，再以地面为坐标系的x轴。如图: AB为动臂的长度，B点为动臂与铲斗的铰接点，从该三角形中我们不难得出动臂与铲斗的铰接点B的坐标。(B点的纵坐标是从铲斗设计的过程中得来的)根据以掌握的数据可以得到B点的坐标为B(2253，80)，这样铰接点B就可以确定出来了。 转斗油缸要传递较大的转斗油缸作用力，所以设计时要同时从运动与受力两方面考虑。通常都时参考同类样机按比例选取，然后从运动与受力两方面进行校核并修改，使之满足工作装置的作业要求。主要考虑使铲斗处于地面铲掘位置时能够产生较大的铲起力。连杆的长度由连杆机构满足铲斗在任何位置都能卸净物料这一条件确定，一般可按连杆长度是否合适。根据同类机械选择C点，本次设计选C点坐标为C(2360，450)。 动臂油缸与动臂的铰接点D可以通过作图发得到: 9/21/2010吉林大学 图1.7 D点位置及转斗油缸最大安装距离示意图 根据现有的数据以及整机参数，就可以将该装载机的动臂设计出来。上图中AH HB为动臂上下两部分的中心线，H点为中线线的交点。根据滑移装载机工作装置的特点，做以分别以A、B为圆心，AH、BH为半径的圆弧交于H点。再以A点做稍稍大于AH为半径的圆弧，与以B为圆心的圆弧交于两点，选上交点(D点)为转斗油缸与动臂的铰接点D。 将动臂举升到最大卸载高度，铲斗处于最大卸载状态时，此时的转斗油缸伸长量即为最大安装距离L′。 这样转斗油缸的工作行程可按下式确定: ,L,L,,L 在本次设计中，转斗油缸的工作行程=530mm。 ,L 在根据上述作图法确定的转斗油缸与动臂的铰接点D和转斗油缸工作行程，当转斗,L油缸闭锁时，此连杆机构可以保证动臂在任何位置时，其铲斗实际后倾角均大于铲斗在地面位置时的后倾角，动臂在上、下极端位置时的后倾角允许相差15?;此外，铲斗实际前倾角都有所增大。 第二章 铲斗参数的设计 铲斗是工作装置的重要部件，装载机工作时用他直接铲掘、装载、运输和倾卸物料。 9/21/2010吉林大学 第一节 铲斗基本参数计算 1.1设计要求: 铲斗的形状和尺寸参数对插入阻力、铲取阻力、转斗阻力和生产率有着很大的影响。同一铲斗有两种容积标志:一是物料装平时的容积，称为平装容积;一是物料装满堆高后的容积，称为堆装斗容。机器铭牌上标称的斗容通常为铲斗的堆装容积。铲斗由斗底、侧壁、斗刃及后壁等部分组成。铲斗的斗刃还分带齿和不带齿的两种。铲斗的具体设计要求如下: 铲斗的设计要求是: ?(铲斗是直接用来切削、收集、运输和卸出物料，装载机工作时的插入能力及铲掘能 力是通过铲斗直接发挥出来的，铲斗的结构形状及尺寸直接影响装载机的作业效率和工作可靠性，所以较少切削阻力和提高作业效率是铲斗结构设计的主要要求。 ?(铲斗是在恶劣的条件下工作，承受很大的冲击载荷和剧烈的磨削，所以要求铲斗有足够的强度和刚度，同时要耐磨。 ?(根据装载物料的容重，铲斗做成三种类型:正常斗容的铲斗用来装载容重1.4,1.6 3吨/米的物料(如沙石、碎石、松散泥土等);增加斗容的铲斗，斗容一般为正常斗容的1.4, 31.6倍，用来铲掘容重1.0吨/米的物料(如煤、煤渣等);减少斗容的铲斗，斗容为正常斗 3容的0.6,0.8，用来装载容重大于2吨/米的物料(如铁矿石、岩石等)。用于土方工程的装载机，因作业对象较广，因此多采用正常斗容的通用铲斗，以适应铲装不同物料的需要。 1.2 铲斗的结构分析: ,,1.斗体形状: 对主要用于土方工程的装载机，在设计铲斗时要考虑斗体内的流动性，减少物料在斗内 的移动或滚动阻力，同时要利于在铲装粘性物料时有良好的倒空性。 铲斗底板的弧度越大，铲掘时泥土的流动性越好，但对于流动性差的岩石等，则应将 底边加长而弧度减小，使铲斗容积加大，比较容易铲取。但是，当底边过长，则铲斗的 铲起力变小，且铲斗插入料堆的插入阻力与刃口的插入深度成比例的急剧增加，如图所 示，相反，如底边过短，不但铲斗的铲起力大，而且卸载时，斗刃口的降落高度小，也 易于将物料卸净。因此，铲斗转铰销的位置以近于刃口处为好，在极端时也有将转铰销 布置在铲斗内部。 9/21/2010吉林大学 图2.1 铲斗插入深度与插入阻力关系图 ,,.切削刃的形状: 2 铲斗切削刃的形状根据铲掘物料的种类不同而不同，一般分为直线型和非直线型两种。 直线型切削刃简单并利于地面刮平作业，但切削阻力较大。非直线型切削刃有V型和弧型等，装载机用得较多得是V型斗刃。这种切削刃由于中间突出，在插入料堆时，插入力可以集中作用在斗刃中间部分，易于插入料堆;同时对减少“偏载切入”有一定效果。但铲斗得装满系数要小于直线型斗刃的铲斗。 本次设计选用直线型切削刃。 ,,3.铲斗的侧刃: 铲斗侧刃的形状根据铲掘物料的种类不同而不同，一般分为直线型和弧线型两种。 弧线型侧刃的插入阻力比直线型侧刃小，但弧线型侧刃容易从两侧泄漏物料，不利于铲斗的装满，适于铲装岩石。 ,,4.铲斗的斗齿: 装有斗齿的铲斗，在装载机作业时，插入力由斗齿分担，形成较大比压，利于插入密实的料堆疏松物料或撬起打的块状物料，便于铲斗的插入，斗齿磨损后容易更换。因此，对主要用于铲装岩石或密实物料的装载机，其铲斗均装有斗齿。用于插入阻力较小的松散物料或粘性物料，其铲斗可以不装斗齿。 1.3 铲斗的基本参数的确定: 铲斗的宽度应大于装载机两前轮外侧间的宽度，每侧要宽出50~100mm。如果铲斗宽度小于两轮外侧的宽度，则铲斗铲取物料后所形成的料堆阶梯会损伤轮胎侧壁，并增加行驶时轮胎的阻力。 铲斗的断面形状:铲斗的断面形状由铲斗圆弧半径R、底壁长L、后壁高h和张开角γ等四个参数确定，如下图所示: 圆弧半径R越大，物料进入铲斗的流动性越好，有利于减少物料装入斗内的阻力，卸料快而干净。 9/21/2010吉林大学 底壁长L是指斗底壁的直线段长度。L长，则铲斗铲入料堆深度大，铲斗容易装满，但铲掘力将由于力臂的增加而减小。对装载轻质物料为主的铲斗，L可选择的大些，对铲装岩石的铲斗，L应当取的小些。 铲斗的张开角γ为铲斗后壁与底壁间的夹角，一般取45?~52?。适当减小张开角并使斗底壁对地面有一定斜度，可减小插入料堆时的阻力，提高铲斗的装满程度。 铲斗的回转半径R是指铲斗的转铰中心B与切削刃之间的距离。由于铲斗的回转半径R00不仅影响铲起力和插入阻力的大小，而且与整机的总体参数有关。因此铲斗的其他参数依据它来决定。 铲斗的回转半径R可按下式计算: 0 VKR, 0，，,,,,200,，，,tgB0.5，cossin,,0.51,,,,,,,,,,0gZK10R,,2180:,,，， 图2.2 铲斗基本参数简图 9/21/2010吉林大学 3式中:V:几何斗容量(阴影断面)，由设计任务书给定为0.529m; K B:铲斗内侧宽度(米); 0 λ :铲斗斗底长度系数，通常取1.4,1.5; 0 :后斗壁长度系数，通常取1.1,1.2; ,Z :挡板高度系数，通常取0.12,0.14; ,K :斗底和后斗壁直线间的圆弧半径系数，通常取0.35,0.40; ,R ,:挡板与后斗壁间的夹角，通常取5?,10?; 1 , :斗底和后斗壁间的夹角，通常取48?,52?; 0 VKR, 0，，,,,,200,，，,tgB0.5，cossin,,0.51,,,,,,,,,,0gZK10R,,2180:,,，， 0.529 = ,，，50:,,2，，17400.5，1.41.2，0.13，cos6:，sin50:,0.38，tan25:,0.5，π，1,,,,,,180:,,，，, =664mm L斗底长度是指由铲斗切削刃到斗底与后斗壁交点的距离: 0 ，，1.4~1.5R,1.4，0.664,0.93mLλ=R=; 0 000 L 后斗壁长度是指由后斗壁上缘到与斗底相交点的距离: Z ，，L,,R,1.1~1.2R,1.2，0.664,0.798m; zz00 L 挡板高度: K ，，L,,R,0.12~0.14R,0.14，0.664,0.093m; kk00 铲斗圆弧半径R: 1 ，，R,,R,0.35~0.40R,0.40，0.664,0.266m; 1R00 铲斗与动臂铰销距斗底的高度: ，，h,0.06~0.12R,0.12，0.664,0.08m; B0 9/21/2010吉林大学 ,,50:,60:铲斗侧壁切削刃相对斗底的倾角。在选择时，应保证侧壁切削刃与挡板的,01 夹角为90?。 第二节 铲斗的三维造型 应用先进的CATIA软件对本次设计的铲斗进行三维设计，使的装载机的铲斗更为直观的体 现出来。以下为铲斗在CATIA中的部分截图: 9/21/2010吉林大学 9/21/2010吉林大学 图2.3 铲斗在CATIA中的三维视图 第三章 工作装置的自动调平系统 滑移转向装载机的铲斗装满物料后，需要将动臂提升到一定高度进行卸载，卸载之后又需要将动臂下放到铲掘位置。为了控制物料从铲斗中掉出，普通滑移转向装载机需要司机用手动控制方式对铲斗位置有很大的随机性;，二垄是 增加了司机的劳动强度和调整时间，降低了劳动生产率。因此，各生产厂家都对铲斗自动调平系统进行了重点研究，而且一般都在机器上安装了一个二位二通电磁阀，通过对电磁阀的控制，用户可以在调平和非调平系统之间进行切换。目前的调平系统主要有液压调平系统、机械调平系统和电子控制调平系统三大类。 3.1 液压调平系统(调平阀) 液压调平系统一般只在动臂提升过程中具有调平功能，调平液压系统的原理图见图l，其调平功能主要是通过一个流量分配阀来实现的。动臂举升时，液压油由工作液压泵进入动臂液压缸的无杆腔，从动臂液压缸有杆腔流出的液压油在进入调平阀下位后分为两路，一部分油液经调平阀中的下节流阀、单向阀进入斗杆液压缸的无杆腔(斗杆液压缸有杆腔的油液经液控换向阀到动臂液压缸控制阀工作El回油箱;另一部分油液经调平阀中的上节流阀直接进入动臂液压缸控制阀工作El回油箱。通过对调平阀中的两个节流阀的调节，可以控制进入斗杆液压缸的流量，使动臂在举升过程中，动臂的转角和铲斗的转角保持一致，从而达到调平铲斗的目的。动臂下降时，液压油经调平阀的上位进入动臂液压缸的有杆腔，从动臂液压缸无杆腔流出的液压油经换向阀回油箱。此时铲斗液压缸与动臂液压缸无关联动作，铲斗不能够保持调平状态。 9/21/2010吉林大学 1.安全阀 2.液控换向阀 3.转斗液压油缸 4.上节流 5.下节流阀 6.调平阀 7.动臂液压油缸 图3.1 液压调平系统示意图 3.2 机械调平系统(八连杆机构) 机械调平系统的工作装置普遍采用八连杆机构，它一般具有双向调平功能，即在动臂举升和下降过程中，铲斗都能保持水平状态。这种机械调平方式是依靠连杆机构来保证铲斗在工作时保持水平的。由于连杆机构是由液压缸驱动的，一般要求动臂液压缸活塞直径、活塞杆直径与铲斗液压缸活塞直径、活塞杆直径之间具有特定的匹配关系，以保证动臂转角和铲斗转角之间的一致性。具体的匹配关系可先通过作图或仿真得出上述两液压缸活塞杆的运动速度关系，从而得出两液压缸所需的流量，然后再进行计算。这种由连杆机构保证的铲斗自动调平系统具有以下优点: (1)在每次作业循环过程中，转斗缸省掉了一次收斗行程，节省了动力消耗，具有较好的经济效果; (2)减少了司机操作转斗手柄的次数，从而减轻了司机的劳动强度; (3)由于动臂在下降过程中能使铲斗自动放平、准确定位，一方面可通过对铲斗入土角的调节，减少铲装阻力;另一方面又能避免铲斗复位中的反复调节，从而缩短了作业循环时间，提高劳动生产率。 3.3 电子调平系统(电控调平系统) 工程机械实现机电液一体化是其发展的必然趋势。工作装置电子定位系统是在工作装置操纵系统的基础上，加上传感器、开关、按钮、输入 电路 模拟电路李宁答案12数字电路仿真实验电路与电子学第1章单片机复位电路图组合逻辑电路课后答案 和控制程序构成的。与普通调平系统 9/21/2010吉林大学 相比，滑移转向装载机的电子控制系统除能够实现装卸过程中的铲斗调平控制外，还能对卸载高度、卸载角等参数进行自动控制。滑移转向装载机电控调平系统的构成与工作原理如图2所示。 该系统实际上有两个位置控制系统，一个控制动臂转角，另一个控制铲斗相对于动臂的转角。其中动臂转角由操作者通过控制手柄8进行控制，铲斗相对于动臂的转角由控制器9进行控制。工作过程是这样的:动臂和铲斗的转角分别由倾角传感器ll和l3检测出来，控制器9接收来自控制手柄8的指令信号和倾角传感器的转角信号，通过运算法则产生PWM 控制信号并驱动比例减压阀3和4，控制油液由先导液压泵l经减压阀3驱动液控换向阀l5，使液压油由工作装置液压泵l6经液控换向阀进入动臂液压缸(图中未划出铲斗液压缸油路)。为安全起见，一般还在电路系统中安装了应急开关6和驾驶座椅传感器7，一旦出现紧急事件，只要操作者按下应急开关6，工作装置就会马上停止动作;而驾驶座椅传感器7的作用是，只有在该传感器检测到驾驶员坐在座位上并系上安全带以后，电路才能接通，工作装置才能运动。 9/21/2010吉林大学 1.先导液压泵 2(油箱 3、4.比例减压阀 5.动臂液压缸 6.应急开关 7.驾驶座椅传感器 8.控制手柄 9.控制器 10.铲斗液压缸 l1、13.倾角传感器 12.动臂 14.铲斗 15(.液控换向阀 16.工作装置液压泵 图3.2滑移转向装载机电控调平系统工作原理 滑移转向装载机的自动调平系统一共经历里上述三个阶段，目前，在小型装载机上所应用的自动调平系统多为液压调平系统，而在大型装载机中安装的调平系统多为机械调平系统。但随着电子技术的不断发展和电子产品价格的不断降低，电子调平系统正逐渐的代替液压调平系统和机械调平系统。 第四章 工作装置受力分析 4.1计算位置: 分析装载机插入料堆、铲起、提升、卸载等作业过程可知，装载机在铲掘物料时，工作装置的受力最大，所以取铲斗斗底与地面的前倾角为5?时的铲取位置为计算位置，且假定外载荷作用在铲斗的切削刃上。 9/21/2010吉林大学 4.2外载荷的确定: 由于物料种类和作业条件的不同，装载机实际作业时不可能使切削刃均匀受载，但可以简化，认为载荷沿切削刃均匀分布，并以作用在铲斗切削刃中部的集中载荷来代替其均布载荷。 装载机的铲掘过程通常可分如下三种受力情况: 1(铲斗水平插入料堆，工作装置油缸闭锁，此时认为铲斗切削刃只受到水平力的作用。 2(铲斗水平插入料堆后，翻转铲斗(靠转斗油缸工作)或提升动臂(靠动臂油缸工作)铲掘 时，此时认为铲斗切削刃只受到垂直力的作用。 3(铲斗边插入边转斗或边插入边提臂铲掘时，此时认为水平力与垂直力同时作用在铲斗的切 削刃上。 通过以上分析，可以得到如下三种工作装置的典型工况: 1(水平力的作用工况: 水平力(即插入阻力Pc)的大小由装载机的牵引力决定，其水平力的最大值为: R,P,P XKPmaxC P式子中::装载机空载时的最大牵引力; KPmax P :插入力。 C 2(垂直力的作用工况: 垂直力(即铲起阻力)的大小受装载机纵向稳定条件的限制，其最大值为: WL1R, Yl 式子中:W:装载机空载时的自重; L:装载机重心到前轮与地面接触点的距离; 1 R l:垂直力的作用点到前轮与地面接触点的距离。 Y 3(水平力与垂直力同时作用的工况: 此时垂直力由上一种情况确定，水平力取发动机扣除工作油泵功率后，装载机所能发挥的 P牵引力。 KP 4.3 工作装置的受力分析: 在确定了计算位置及外载荷的大小后，便可以进行工作装置的受力分析。 由于工作装置时一个受力较复杂的空间超静定系统，为简化计算，做如下假设: 9/21/2010吉林大学 1(略去铲斗及支承横梁对动臂受力与变形的影响; 2. 认为动臂轴线与转斗油缸轴线处于同一平面，则所有的作用力都通过构件(除铲斗外)断面的弯曲中心，即略去了由于安装铰座而产生的附加的扭转，从而可以用轴线、折线或曲线来代替实际构件。 通过上面的分析与假设，就能将工作装置这样一个空间超静定结构，简化为平面问题进行受力分析。 工作装置的受力分析，就时根据上述各种工况下作用在铲斗的外力，用解析法或图解法求出对应工况下工作装置各构件的内力。 对工况3进行受力分析: 如图，取铲斗为脱离体，根据平衡原理，分析铲斗的受力 ,Rh,Rl，Xh，Yl,0由ΣM=0得: BX1Y1C2C2 Rh，Rl,YlXYC112X,得:; Ch2 X,Fcos57:CCF为X、Y的合力，转斗油缸的安装角度为57:)其中 (; CCCY,Fsin57:CC 图4.1 铲斗工作时受力分析 9/21/2010吉林大学 Rh，RlXY11则有:F,; Ccos57:h，sin57:l22 R，X,X,0由ΣX=0得: XCB X,R，X: 得: BXC R,Y，Y由ΣY=0得:; YBC 如图，取转斗油缸为脱离体，根据平衡原理，作用如图，作用于连杆两端的力大小相等，方 向相反，即转斗油缸为二力杆。 图4.2 转斗油缸工作时受力分析 F,F由受力分析得:; DC 22F,X，X;又知: CCY 图4.3 动臂工作时各位置受力分析 9/21/2010吉林大学 如图，取动臂为脱离体，根据平衡原理，分析动臂受力: ,Xh,Yl，Yl，Xh,Xh,Yl,0;由ΣM=0得: ANANNANDADDADBABBAB Yl，Xh,Xh,Yl,YlDADDADBABBABNANX,; 得: NhAN Y,F，sin4:NNX、Y的合力。F其中， 为 NNNX,F，cos4:NN Yl，Xh,Xh,YlDADDADBABBABF,;即有关系式: N:h，:lcos4sin4ANAN X，X，X,X,0;由ΣX=0得: ABND X,X,X,X; 得: ADBN Y，Y,Y,Y,0;由ΣY=0得: ADNB Y,Y，Y,Y; 得: ABND 3.工作装置受力计算: 根据受力分析和工作装置的结构尺寸求解各铰点受力为: ,,1.只受水平力作用工况: R,15.4kN已知: X R,0kN Y 求得: X,30.9kNA Y,2.42kNA X,24kNB Y,7.2kNB F,8.6kNC F,8.6kND F,54.4kNN ,,2.工作装置只受垂直力作用的工况: 9/21/2010吉林大学 R,0X 已知: R,9.55kNY 求得: X,11kNA Y,0.83kNA X,15.2kNB Y,23.5kNB F,28kNC F,28kND F,11kNN ,,3.工作装置受水平力和垂直力同时作用的工况: 已知: R,12.34kNX R,9.55kNY 求得: X,7.12kNA Y,22.43kNA X,32.32kNB Y,21.15kN B F,36.6kNC F,36.6kND F,74.46kNN 4.4工作装置中油缸的受力分析: 在凯斯420滑移转向装载机的工作装置中有两种油缸:动臂油缸和转斗油缸。 动臂油缸与转斗油缸的作用力有两种情况:油缸推动机构运动时的作用力为主动作用力，其最大值取决于液压系统的工作压力和油缸直径(活塞作用面积);工作装置工作时作用于闭锁状态的油缸上的作用力为被动作用力，其最大值取决于液压系统的过载阀压力值和承载活塞面积。如工作装置的动臂油缸不动，靠转斗油缸转动铲斗而进行铲掘作业时，则转斗油缸所产生的作用力为主动作用力，动臂油缸所承受的作用力为被动作用力。当油缸最大被动作用力大于外载荷的作用力时，油缸无回缩现象，否则因过载阀打开而溢流，使油缸发生回缩。 9/21/2010吉林大学 油缸作用力的分析与确定是装载机设计中的重要 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 之一。分析装载机的工作情况可知，为保证装载机正常而有效地工作，油缸作用力应能保证装载机工作时发挥最大的掘起力Ng，使铲斗装满;同时动臂油缸的作用力还应保证把满斗的物料提升到所需的卸载高度与卸载距离。所以最大铲起力Ng是确定油缸作用力的依据。 确定了工作装置油缸作用力和可能产生的被动作用力后，便可按选定的液压系统的工作压力设计油缸所需之缸径，并选定过载阀之压力。至于油缸行程，它由工作装置结构方案决定。工作装置的结构方案，也影响各油缸在主动和被动状态下的作用力，所以油缸作用力要在工作装置的结构方案、构件尺寸与铰接点位置选定之后进行。 ,,1.掘起力的确定: WL,1NR装载机的最大铲起力受其稳定条件限制，一般情况下按求出。 ,,gYl ,, 2.转斗油缸作用力的确定: 转斗油缸的作用力主要满足铲斗在任意位置能够装卸物料，通过以上对工作装置受力分析的结果，转斗油缸受拉，由于本次设计不考虑摩擦和工作装置自重，就可知道转斗油缸的作 F用力大小为。 C ,,3. 动臂油缸作用力的确定: 动臂油缸的作用力主要满足动臂能够举升到最大卸载高度，通过以上工作装置的受力分析 F的结果可知，动臂油缸受压，作用力为。 N ,,4.转斗油缸和动臂油缸的被动作用力的确定: ?,,转斗油缸和动臂油缸的被动作用力，是根据装载机在工作中，工作装置受力最大F、FCN 的计算工况确定的。因此，可以直接利用受力分析中几种工况的计算结果，取其中的最大值作为转斗油缸和动臂油缸的被动作用力。据此可以确定液压系统过载阀的调定压力。通常过载阀的调定压力要比油缸最大被动力大20,左右。 第五章 工作装置的限位装置 装载机工作时，为使操纵方便，提高劳动生产率，要求在工作装置的结构设计中，对铲斗 9/21/2010吉林大学 在地面时的后倾角，一般不小于45?，在最大卸载高度时的卸载角(或前倾角)，一般不小于45?。对动臂提升与下降的高度进行控制与限位。因此，需要有相应的限位装置与限位机构。此外，当铲斗在某一卸载高度卸载后，要求自动控制铲斗卸载后的后倾角，使之放下动臂时，铲斗能自动放平。因此需要有铲斗自动放平机构。 5.1铲斗转角限位装置: 铲斗转角限位装置通常采用简单的挡块结构。如图所示，把挡块直接焊接在铲斗后斗臂背面上，上边的挡块用来限制铲斗的后倾角，下边的挡块用来限制铲斗的前倾角，与之相对应的挡块则分别焊接在工作装置的动臂或横梁上。作业时，装载机水平插入料堆，然后操纵转斗油缸使铲斗上翻，在运输位置的铲斗后倾到45?时，铲斗上边的挡块与动臂或横梁上相应的挡块相碰，铲斗即停止上翻。由于转斗油缸控制阀尚未回到中立位置，故油泵继续向转斗油缸供油，造成液压系统的压力超过过载阀调定压力，过载阀打开，避免机构损坏。铲斗前倾角的限位原理与上述一样，在最大卸载高度的铲斗前倾角达到45?时，铲斗下边的挡块与动臂或横梁上相对应的挡块相碰，铲斗即停止前倾。 图5.1 铲斗转角限位装置 5.2动臂升降的自动限位机构: 动臂升降自动限位机构的作用是把动臂油缸控制阀放于提升(或下降)位置，当动臂提升(或下降)到一定高度时，动臂油缸控制阀自动地返回中立位置。 动臂升降的自动限位机构采用动臂油缸控制阀自动复位结构。 气控阀安装在动臂后铰接点处，并由可调的凸块控制，凸块安装在动臂后铰接点上，随动臂铰接点一起转动，气控阀的进气口与贮气罐相连，出气口与动臂油缸控制阀的进气口相连。 9/21/2010吉林大学 当操纵动臂上升时，控制阀借定位机构使动臂操纵杆停留在上升位置;当动臂提升到最大 2高度时，凸块与气控阀的触头相碰使气控阀打开，压缩空气(一般不超过8公斤/厘米)进入动臂油缸控制阀的进气口，推动控制阀里的活动柱塞移动，使定位机构失去定位作用，控制阀便在回位弹簧的作用下返回中间位置，动臂即停止上升。动臂下降的自动限位原理与上述相同。 1.贮气罐 2.气管 3.动臂 4.凸块 5.气控阀 6.动臂油缸操纵杆 7.动臂油缸控制阀 图5.2动臂升降的自动限位机构 5.3铲斗自动放平机构: 铲斗自动放平机构的作用是铲斗卸载后，空铲斗上翻到预先调整好的角度时，使转斗油缸控制阀自动地返回中间位置。气控阀安装在转斗油缸的缸体上，由安装在定位拉杆上的可调凸块控制;定位拉杆与转斗油缸平行，连接在油缸两端铰接点处，定位拉杆随油缸活塞杆一起伸缩。气控阀的进口与贮气罐连接，出口与转斗油缸控制阀的进气口相连。 当铲斗卸载后，操纵转斗油缸使铲斗上翻，这时转斗控制阀停留在上转位置。当铲斗上翻到一定角度时，凸块与气控阀的触头相碰，使气控阀打开，压缩空气进入转斗油缸控制阀的进气口，推动活动柱塞，使定位机构失去定位作用，控制阀便在回位弹簧的作用下返回中间位置，铲斗即停止转动。根据作业要求，调整凸块的位置，可以保证铲斗从任意卸载高度卸载后，自动控制铲斗转角的位置，以保证铲斗落地时斗底与地面平行或成一定的铲掘角度， 9/21/2010吉林大学 达到铲斗自动放平的目的。 1.贮气罐 2.气管 3.转斗油缸 4. 凸块 5.气控阀 6.定位拉杆 7.转斗油缸操纵拉杆 8.转斗油缸控制阀 图5.3铲斗自动放平机构 第五章 滑移转向装载机动臂静力学有限元分析 5.1概述 工程设计中的一项重要工作是利用分析工具计算零部件的强度、刚度及动态特性，从而预知所设计的零部件是否满足要求。常用的分析工具是有限单元法，或简称为有限元法。CATIA V5软件是一个集CAD\CAE\CAM于一体的三维参数化软件，它提供了功能强大，且使用方便的工程分析模块——Analysis&Simulation。利用该模块，非分析专业的设计人员只需要在模型上添加载荷和约束，就可以快速地进行初步的有限元分析，得到分析系统对设计的验证。 CATIA 的有限元分析模块功能包括单个零件的有限元分析GPS(Generative Part Structural Analysis), 装配部件的有限元分析GAS(Generative Assembly Structural Analysis)及其它扩展模块EST(CATIA Elfini Structural Analysis)。 在次设计中采用CATIA 软件中单个零件的有限元分析GPS，也叫创成式零件结构分析，分析拥有前处理、求解、后处理功能，适合于快速得到分析结果，达到改进设计，降低开发费用，缩短开发时间。实体零部件、曲面零部件和线框零部件都可以在GPS 中进行结构有限 9/21/2010吉林大学 元分析。分析类型包括静态分析和模态分析，其中模态分析又分为有约束状态的模态分析和自由状态的模态分析。 通常，有限元分析的过程大致分为3 个步骤:前处理、求解和后处理。CATIA软件中有限元结构分析的步骤如下: ? 建立有限元分析的实体模型，添加模型的材料属性、单元类型、单元属性、必要的虚拟零件、附加质量、定义零部件间的关系和连接特性等信息。 ? 施加“位移型”的边界条件——约束，这种位移型的边界条件是机械结构系统所处环境的最本质的描述。 ? 定义载荷，载荷是机械系统的“力型”边界条件。 ? 求解选定的分析工况。 ? 查看分析结果。 ? 细化分析结果。若分析结果不符合精度，可以细化网格或者改变单元类型重新分析，或者使用自适应求解的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。直到得到符合工程精度要求的分析结果。 5.2 CATIA有限元分析 在装载机实际作业过程中，动臂受到的力和变形最大而且容易引起断裂，因此以动臂为例进行强度进行分析。关于装载机工作装置动臂的强度计算，传统的算法是应用材料力学原 第五章 滑移转向装载机动臂静力学有限元分析 理，把动臂假定为梁，计算若干截面的弯曲强度。但是由于动臂与理想梁两者相差甚远，受力情况比较复杂，按照梁计算会有很大的误差，并且无法反映结构整体的变形和应力情况，难以指导设计工作。为此，在进行装载机工作装置设计时，采用有限元方法来分析动臂强度，来评估设计的合理性。在进行工作装置的强度计算，首先要分析装载机的作业过程，找出工作装置各部件受力最不利的作业工况作为计算依据，在受力分析的基础上进行强度校核。在前两章分析装载机的作业工况可知，当动臂处于最低位置，装载机进行铲掘作业时，工作装置受力最大，也就是工况?的情况，所以以此铲掘位置作为计算位置。只对该工况下无偏载，载荷、结构在对称的情况下进行有限元分析。 5.2.1 几何模型的创建 在CATIA中直接建立三维模型，不用其它三维软件建模之后导入，而在自己的软件中建模，再建模的过程可以省略掉不必要的倒角、丝孔、凸台等，这样可以加快计算机的计算速度，对分析结果更加准确，节约时间、提高效率， 动臂的几何模型如图5.2，5.3 所示。 5.2.2 网格的划分 划分网格是建立有限元模型的一个重要环节，它要求考虑的问题较多，需要的工作量较大，所划分的网格形式对计算精度和计算规模将产生直接影响。 工作装置的动臂是由两块动臂板与横梁即四个耳板焊接而成的空间结构，可以 将整个结构全部采用网格智能自动划分。 5.2.3 材料参数与载荷及边界条件 材料选用16Mn 的低合金钢板，具体的物理参数如下: 弹性模量E,1.961E5 泊松比 p,0.3 屈服极限σS,360Mpa 3密度 ρ,7.85g/ cm 边界条件，在第二章中计算工作装置动臂的受力分析图。 关于工况?的动臂各转动副约束反力和竖直方向已经求出 5.2.4 求解及后处理 这是一个关于装载机动臂静力学分析的问题。装载机无偏载工作时动臂承受一定外载荷和来自车架的约束。 建立动臂模型时，油缸假设为柔性弹簧，A铰点作为动臂的支点，允许动臂绕通过A铰 吉林大学本科毕业论文 点的轴转动，B铰点是动臂油缸支点。C铰点和D铰点是外载荷的作用点。 各铰点位置如图5.1 图5.1 建立几何模型: 图5.2 第五章 滑移转向装载机动臂静力学有限元分析 图5.3 前处理施加约束 图5.4 吉林大学本科毕业论文 施加载荷: 根据受力分析和工作装置的结构尺寸求解各铰点受力为: ,,只受水平力作用工况: 1. FF=4683.6N =7215.4N CXCY =24000N =7200N FFDXDY ,,工作装置只受垂直力作用的工况: 2. FF=15248.8N =23492N CXCY F=15200N F=23500N DXDY ,,3.工作装置受水平力和垂直力同时作用的工况 FF =19932.4N =30707.4N CXCY F=32320N F=23500N DXDY 图5.5 求解，后处理 第五章 滑移转向装载机动臂静力学有限元分析 图5.6 ,,1.只受水平力作用工况: 图5.7 吉林大学本科毕业论文 图5.8 ,,2.工作装置只受垂直力作用的工况: 图5.9 第五章 滑移转向装载机动臂静力学有限元分析 图5.10 ,,3.工作装置受水平力和垂直力同时作用的工况 图5.11 第五章 滑移转向装载机动臂静力学有限元分析 图5.12 求解、计算结果及分析 前处理结束后，选择CATIA 进行求解。显示动臂Von Mises 彩色应力图可 看出如图所示，动臂上表面受拉，下表面受压，危险区最大应力分别为 6.57Mpa , 65.9 Mpa 和 89.1 Mpa。 ,动臂板采用16Mn,材料屈服极限,360MPa，强度计算中的需用应力,σ,,s ,360s==240 Mpa，对于对称工况，安全系数n 取1.5，显然动臂板危险端面处n1.5 强度满足。 参考文献 1. 李孝明著.浅谈我国装载机的发展[J].工程机械.1999.1:24~25 2.杨国赶，刘颖翠著.UNC-060多功能装载机工作装置[J]. 工程机械.1992.2:7~8 41 第五章 滑移转向装载机动臂静力学有限元分析 3.黄宗益著.轮式装载机的发展趋势[J]. 工程机械.1996.3:25,29 4.徐伟，陈勇著.论小型土方机械在国内的发展前景[J]. 建筑机械技术与管理.2004.01: 38~41 5.吉林大学机械设计研究室.轮式装载机设计[M].北京:中国建筑工业出版社. 1982 6. 于硕，闫涵著.装载机工作装置的机构分析[J].工程机械. 2001.8:25,28 7.聂玉琴，孟广伟。材料力学[J].机械工业出版社2004.2 8.陆钟吕，刘乃钊，叶华武平面连杆机构分析与综合.哈尔滨船舶工程学院出版1992:56-169 9.李健成。矿山装载机械设计。机械工业出版社1989 10.张子达，邹广德，刘刚等。装载机铰接系统铰点位置对铰点载荷的影响[J]。吉林工业大学学报，1997(2):18~22 11.徐希民，黄宗易。铲土运输机设计[M]。机械工业出版社，1989.5 12. 宋占伟，闻邦椿，于秀敏等(装载机铲装过程电子控制模型研究(机械工程学报，2001(8) 13. 黄海东，官文斌，赵丁选等(装载机工作装置电子定位系统(建筑机械，2002(4) 14. 张建明，范进桢，吴炳胜等(装载机的微机控制系统(建筑机械，2000(10) 15. 侯洪生.机械工程图学。科学出版社，2001 16. 高秀华、王智明、王继新。工程分析及电子样机模拟——CATIA V5在工程实践中的应用。化学工业出版社 2004.9 17. 于骏一、邹青。机械制造技术基础。机械工业出版社 2004.1。 18. 邹青。机械制造技术基础课程设计指导教程。机械工业出版社，2004.8。 42