ZL30D裝載機(jī)工作裝置及控制系統(tǒng)設(shè)計 機(jī)械 畢業(yè)設(shè)計

摘要裝載機(jī)主要由動力裝置、車架、行走裝置、傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和工作裝置等組成。工作裝置作為裝載機(jī)的重要部分，限制了裝載機(jī)的載重量。本文主要設(shè)計了裝載機(jī)的工作裝置以及其附屬的控制系統(tǒng)。其中工作裝置選擇反轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)和“Z”型翻斗控制機(jī)構(gòu)。而自動控制系統(tǒng)，則選擇了簡單方便易于實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)自動控制系統(tǒng)。用以實(shí)現(xiàn)對整個工作裝置的自動控制。關(guān)鍵詞：動臂拉桿鏟斗連桿機(jī)構(gòu)目錄第一章緒論………………11.1裝載機(jī)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀…………………11.2裝載機(jī)行業(yè)存在的問題…………………21.3論文工作內(nèi)容…………3第二章工作裝置總體方案設(shè)計…………42.1裝載機(jī)的總體結(jié)構(gòu)………42.2裝載機(jī)工作裝置的構(gòu)成…………………42.3動臂及拉桿的結(jié)構(gòu)形式…………………62.4動臂油缸與轉(zhuǎn)斗油缸的布置及計算……62.5鏟斗的結(jié)構(gòu)選擇………11第三章工作裝置自動控制系統(tǒng)設(shè)計………153.1動臂運(yùn)動狀態(tài)分析……………………153.2總體系統(tǒng)方案設(shè)計……………………153.3設(shè)計單元電路…………173.4電氣原理設(shè)計…………21第四章裝載機(jī)工作裝置部件校核…………274.1基本尺寸和動臂校核…………………274.2鏟斗最大提升高度………284.3銷軸的設(shè)計……………284.4銷軸用螺栓的設(shè)計……………………284.5襯套的設(shè)計……………29第五章裝載機(jī)動臂應(yīng)力分析………………30設(shè)計總結(jié)……………………41致謝…………41參考文獻(xiàn)……………………42附錄1動臂3D模型圖………44附錄2油缸特性分析程序…………………第一章緒論1.1裝載機(jī)發(fā)展及背景我國輪式裝載機(jī)是從70年代初期，由柳州工程機(jī)械廠和廈門工程機(jī)械廠開始試制生產(chǎn)的。經(jīng)過近三十年，尤其是近十年的發(fā)展，裝載機(jī)行業(yè)異軍突起，涌現(xiàn)出一批具有一定知名度、市場占有率高、實(shí)力較強(qiáng)的骨干企業(yè)，生產(chǎn)過裝載機(jī)的企業(yè)約有100多家，目前尚有60余家。據(jù)1999年統(tǒng)計，年產(chǎn)量在200臺以上的企業(yè)有21家（它們是裝載機(jī)行業(yè)的主力軍，產(chǎn)量約占全國總產(chǎn)量的92%），500臺以上的企業(yè)有10家，1000臺以上的企業(yè)有8家。目前，我國裝載機(jī)的主要品種有輪式前鏟裝載機(jī)、夾木式裝載機(jī)、伸縮臂式裝載機(jī)、滑移式裝載機(jī)、井下裝載機(jī)以及履帶式裝載機(jī)等。據(jù)初步統(tǒng)計，現(xiàn)今正在生產(chǎn)的規(guī)格型號有百余種，產(chǎn)量最大的是液壓輪式裝載機(jī)。其產(chǎn)品型號主要有zl10、zl15、zl20、zl30、zl40、zl50、zl60、zl70八種，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式以鉸接式車架、液力傳動為主。1999年調(diào)查統(tǒng)計，國產(chǎn)裝載機(jī)全年銷售量近2萬臺（產(chǎn)值約40億元），其中zl30以下占5.1%；zl30占23.2%；zl40占21.2%；zl50占48.8%；zl50以上占1.7%。由此可見，zl30、zl40、zl50型裝載機(jī)已成為市場需求的主導(dǎo)產(chǎn)品。國外裝載機(jī)狀況：近年來，國外裝載機(jī)生產(chǎn)企業(yè)為適應(yīng)市場需求，在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和采用新材料、新技術(shù)等方面做出了大量努力，是產(chǎn)品的技術(shù)性與可靠性得以提高，使用壽命延長，更新速度加快，產(chǎn)品系列也趨于完善。由于在產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、診斷等方面采用微電子技術(shù)，在提高發(fā)動機(jī)效率，降低油耗，減少噪音、振動和排污，縮減成本，提高產(chǎn)品性能等方面取得了可喜成果，使之在廣泛性和一機(jī)多能方面達(dá)到了更高水平。1.重視節(jié)能和改善環(huán)境污染。一些節(jié)能新技術(shù)方法，如代用燃料、節(jié)能裝置、節(jié)油發(fā)動機(jī)將深入研究和推廣使用。2.廣泛適用微電子技術(shù)等高新技術(shù)。在裝載機(jī)上將擴(kuò)大集成電路、計算機(jī)等微電子技術(shù)和其他高新技術(shù)的應(yīng)用，如研制計算機(jī)管理控制系統(tǒng)和司機(jī)輔助控制系統(tǒng)，普及故障診斷系統(tǒng)；利用電子對抗技術(shù)消除或降低噪聲；具有更靈敏可靠的傳感與控制元件的機(jī)電液氣一體化系統(tǒng)等等。3.向多功能、安全性和舒適性發(fā)展。多用途、多功能裝載機(jī)的研制開發(fā)將得到加強(qiáng)，安全、舒適性技術(shù)也會得到更廣泛的重視，具有翻滾保護(hù)和落地保護(hù)結(jié)構(gòu)駕駛室，消聲、減振、防油污、不解體檢測和簡化維修等各種新技術(shù)與裝置將進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。輪胎式裝載機(jī)由動力裝置、車架、行走裝置、傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和工作裝置等組成，其結(jié)構(gòu)簡單圖如圖1所示。輪胎式裝載機(jī)采用柴油機(jī)為動力裝置，液力變矩、動力換檔變速箱、雙橋驅(qū)動等組成的液力機(jī)械式傳動系統(tǒng)（小型輪胎式裝載機(jī)有的采用液壓傳動或機(jī)械傳動），液壓操縱，鉸接式車架轉(zhuǎn)向，反轉(zhuǎn)桿機(jī)構(gòu)的工作裝置。1.2裝載機(jī)行業(yè)存在的問題

1.2.1設(shè)計缺陷

裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，各總成、零部件的工作狀況具有較大的差異，由于設(shè)計者缺乏對裝載機(jī)作業(yè)工況的充分考慮和了解，導(dǎo)致一些零部件在運(yùn)行中不能完全適應(yīng)各種運(yùn)行條件的需要。

1.2.2裝配制造缺陷

零件在加工過程中，由于沒有嚴(yán)格遵守工藝要求或工藝本身欠合理，造成零件應(yīng)有的幾何形狀或機(jī)械性能得不到保證，使零件早期損壞。

裝配過程中，由于調(diào)整不當(dāng)或無法調(diào)整，零部件的配合間隙不能滿足必要的技術(shù)條件，破壞了零件裝配的相互位置，使零件早期損傷，影響裝載機(jī)的技術(shù)狀況。

1.2.3運(yùn)行時外部條件

影響裝載機(jī)運(yùn)行的外部條件主要是天氣環(huán)境（高溫、熱帶、高原等）、作業(yè)場地及作業(yè)對象。氣溫過高易造成柴油機(jī)散熱效果差，引起機(jī)器過熱，并使?jié)櫥驼扯认陆担瑵櫥Ч儾?；氣溫過低柴油機(jī)熱效率降低，經(jīng)濟(jì)性變差，潤滑油粘度增大，使得潤滑條件變差，加速機(jī)件磨損，氣溫低還會使柴油機(jī)啟動困難。

1.2.4操作不當(dāng)

由于操作者不熟悉操作規(guī)程或技術(shù)不熟練，不能協(xié)調(diào)地操作機(jī)器，使得在行駛或作業(yè)過程中由于疏忽、失誤造成裝載機(jī)機(jī)件損壞或產(chǎn)生事故。

裝載機(jī)超負(fù)荷作業(yè)也是產(chǎn)生機(jī)件損壞甚至釀成事故的不可忽視的原因。在工作過程中，如果經(jīng)常超載或長時間超負(fù)荷，大強(qiáng)度運(yùn)行，將導(dǎo)致裝載機(jī)溫升快、溫度高，使裝載機(jī)機(jī)件過早損壞。

６．維修保養(yǎng)不當(dāng)

由于裝載機(jī)的工作環(huán)境比較惡劣，使得裝載機(jī)按時保養(yǎng)成為十分重要的工作。裝載機(jī)很多大的故障，都源于平時對裝載機(jī)的維護(hù)、保養(yǎng)不當(dāng)。

未按規(guī)定的技術(shù)要求進(jìn)行修理或修理過程中裝配、調(diào)整不當(dāng)，或使用的配件質(zhì)量不好，都會引起裝載機(jī)故障頻繁發(fā)生。

1.3論文工作內(nèi)