2013届工程机械专业毕业设计（论文）
角度，并保持铲斗的平移性，依次绘出B1C1,B2C2,B3C3,B4C4,B5C5的相应位置，并使它们相互平行。然后绘出铲斗在最大卸载高度时的卸载位置，取卸载角45度，假设铲斗在最大卸载高度卸载时摇臂DF和连杆CD处在极端位置，即铰接点C、D、E位于一条直线上，则CD的最小长度b?c5E5?c。再根据已选定的连杆CD、摇臂DEF，绘出其相应的位置C1D1和D1E1F1,由此得出该位置摇臂与转斗油缸的铰点F1。
保持后倾铲斗的平移性，作出铲斗在提升中的各位置及其相应的连杆机构位置，得出相应的摇臂与转斗油缸铰点位置Fi，连接Fi各点得一曲线，作该曲线的外包弧M；则圆弧M的圆心G即为所求转斗油缸在车架上的铰点；半径GF即为转斗油缸的最大安装长度Rmax。
同理，作出铲斗在不同卸载位置时的连杆机构位置，得出摇臂与转斗油缸铰点位置fi，连接fi各点得一曲线，作该曲线的内包圆弧N，则圆弧半径Gfi为转斗油缸的最小安装长度Rmin。于是转斗油缸的行程lx可以按下式计算：
lx?Rmax?Rmin?1025?680?345(mm)
当在转斗油缸闭锁情况下举升动臂，铲斗在任何位置时的后倾角都比铲斗在地面时的后倾角大，在动臂举升范围内后倾角通常允许相差15度。铲斗卸载角通常随着卸载高度的降低而略有减小，若铲斗的卸载角小于45度，可以通过减小BC或lx的长度来满足对卸载角的要求。
当动臂举升到最大卸载位置卸载后，动臂下降到地面时要求铲斗能自动放平，只要凑成连杆机构铲斗由最高卸载位置到地面过程中，铲斗绕B点的上翻角等于???即可。
3）举升油缸与动臂和机架的铰接点H及I的确定
举升油缸布置应本着工作力矩大、油缸稳定性好、构件互不干扰、整机稳定性好的原则来确定。
一般H点选在AG连线上方，并取AG≥AH/3。AH 不能取太大，它受到油缸行程的限制。I点尽量与地保持最小高度，并且往前桥方向靠是比较有利的，这样举升工作力臂大小变化比较小。
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刘志强：ZL40装载机工作装置设计
图3.10确定连杆机构的图解法
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第四章 工作装置受力分析及强度校核
4.1 确定工作装置的计算位置
装载机作业工况不同，工作装置的受力情况也不一样。因此，进行工作装置强度计算时。只要其受力最大时的计算位置，选取工作装置受力最大的典型工况，来对工作装置进行强度计算。
通过分析装载机铲斗插入料堆、铲起、提升、卸载等作业过程可知，装载机在地面铲掘物料时，工作装置的受力最大，所以对装载机进行受力分析，可选取装载机在水平地面上铲斗斗底与地面的夹角为3-5度铲掘时的铲取位置作为计算位置，且假设外载荷作用在铲斗的切削刃上。
图4.1工作装置强度计算位置
4.2 工作装置载荷分析
1.载荷分析 1）水平受力
装载机沿水平面运动，工作装置油缸闭锁，铲斗插入料堆，此时认为物料对铲斗的阻力水平作用在切削刃上，水平力的大小由装载机的牵引力决定，其最大值按下式计算：
Fx?Ftmax?Ff 式4.1 =74172(N)
式中：Ftmax——装载机空载时驱动轮上的最大切线牵引力，N；
Ff——装载机空载时滚动阻力，N；
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2）垂直力的作用工况
铲斗水平插入料堆足够深度后，装载机停止运动，向后转斗或提升动臂，此时认为掘起阻力垂直作用在切削刃上，且垂直载荷受装载机的纵向稳定性条件的限制，其最大值为：
Fz??G0j（N） 式4.2 i128000?1300
2336=71232(N)
式中：G0——装载机空载时的自重；
j——装载机重心到前轮与地面接触点的距离；
i——垂直力的作用点到前轮与地面接触点的距离；
3）水平与垂直同时受力
装载机在水平面上匀速运动，铲斗水平插入料堆一定深度后，边插入边转斗或者边插入边提升动臂，此时认为物料对铲斗的水平阻力和垂直阻力同时作用在切削刃上。
Gl Fx?Ftmax?Ff； Fz?01 式4.3
i4.3 典型工况分析
由于物料种类和作业条件的不同，装载机实际作业不可能使铲斗切削刃均匀的受力，可将其转化为两种情况：1.认为载荷沿切削刃中部的集中载荷来代替均布载荷，称为对称受载的情况；2.由于铲斗偏铲，料堆密实程度不同，使载荷偏于铲斗一侧。形成偏载情况，通常将其简化后的集中载荷加在铲斗侧边第一斗齿上。 装载机的铲掘过程通常分为如下三种受力情况：
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（依靠动臂油缸工作）铲掘时，认为切削刃只受到垂直力的作用。
3）铲斗边插入边转斗或边提臂铲掘时，认为水平力与垂直力同时作用在铲斗切削刃上。
根据以上分析得出工作装置构件受力最大的六种典型工况：
1.对称水平受力工况如图4.1（a），这种工况下铲斗的水平载荷由装载机的牵引力决定，水平力的最大值按式4.1计算。
2.对称垂直受力工况如图4.1（b），这种工况下垂直载荷受装载机的纵向稳定条件限制，其最大值按式4.2计算。
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3.对称水平力与垂直力同时作用的工况如图4.1（c），这种工况下水平载荷与垂直载荷按式4.3计算。
4.水平偏载工况如图4.1（d），水平载荷按式4.1计算，但是要考虑偏载情况。 5.垂直偏载工况如图4.1（e），垂直载荷按式4.2计算，但是要考虑偏载情况。 6.水平偏载与垂直偏载同时作用工况如图4.1（f），其受力按公式4.3计算，但是要考虑偏载情况。
图4.1工作装置典型工况图
4.4 工作装置受力分析
1.由于工作装置是一个受力情况比较复杂的空间超静定系统，精确计算比较复杂，为简化计算，可作如下假设：
1）认为铲斗及动臂横梁不影响动臂的受力与变形； 2）认为动臂轴线与摇臂连杆轴线处于同一水平面内。
2.通过以上假设，就能将工作装置简化成一个简单的平面力系进行分析。 1）对于对称受力工况，由于动臂是个对称结构，所以两动臂所受的载荷相等。同时略去铲斗及支撑横梁对动臂与受力与变形的影响，则可取工作装置一侧进行分析，
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