第2章轮式装载机原理
2.1轮式装载机的总体结构
轮式装载机是由动力装置、车架、行走装置、传动系统、转向系统、制动系统、液压系统和工作装置等组成。下图是轮式装载机结构简图。
1-铲斗；2-摇臂；3-动臂；4-转斗油缸；5-前车架；6-动臂油缸；7-驾驶室；8-变矩器；9-发动机；10-水箱；11-配重；12-后桥；13-后车架；14-变速器；15-前桥；16-连杆
图2-1轮式装载机结构简图
轮式装载机的动力是柴油机发动机，大多数采用液力变矩器，动力换档变速箱的液力机械传动形式（小型装载机有的采用液压传动或机械传动），液压操纵、铰接式车体转向、双桥驱动、宽基低压轮胎，工作装置多采用反转连杆机构。
2.2轮式装载机的工作原理
轮式装载机是以柴油发动机为动力源，以轮胎行走机构产生推力(或牵引力)，由工作装置来完成土石方工程的铲挖、装载、卸载及运输作业的一种工程施工机械。以常用的轮式装载机为例(见图3-1所示)，其工作过程是发动机9的动力经变矩器传给传给变速器14，再由变速箱14经过前后传动轴分别传给前后桥15、12以驱动车轮转动，使装载机工作装置接近并插入料堆。工作装置动臂的一端铰接在车架上，一端铰接着铲斗，利用转斗油缸4通过摇臂2和连杆16可使铲斗翻转，利用动臂油缸可使动臂绕上铰接点旋转，以举升、放下铲斗，完成装载作业。
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第3章ZL系列轮式装载机的总体设计
3.1总体设计的原则及主要内容
轮式装载机设计包括总体设计、工作装置设计和底盘设计。
装载机总体设计要完成的工作是根据它的用途、作业情况、制造条件及设计任务书的要求合理地选择机型，确定性能参数、整机尺寸、各部件的结构形式等，进行总体布置，从而实现整机的各种性能指标。
装载机是由许多部件组合起来的一个有机整体，其整机性能不仅取决于每个部件的品质，而且主要取决于各部件之间的相互协调，这种相互协调是通过总体设计实现的。所以装载机总体设计对它的整机性能起决定性作用。而各总成性能的协调如何，则又取决于总体参数及各总成部件的匹配情况及其布置的合理性。如果在设计过程中缺乏全局观点，而对总体参数及各总成部件的匹配考虑不周或者注意不够，即便所设计的各部件结构是先进的，性能是良好的，但组合在一起不一定能获得整机的良好性能。因此，正确的选择和确定总体参数能使设计部分获得良好的匹配关系。
3.1.1工程机械设计原则
在设计新机械或对现有机械进行改造设计时，设计人员应遵循如下基本原则：
1，满足使用要求，通过总体设计、各总成部件的选型与设计，以及其合理的组合、匹配和布置，保证在使用条件下能够有效地实现所预期的主要功能，对铲土运输机械而言，应满足牵引性能、动力性能、机动性、稳定性和制动性能等要求。
2，满足经济性要求，在设计、制造上要求成本低，生产周期短；在使用上，要求生产率高、效率高、适用范围大、燃料和辅助材料消耗少、适用方便、维护费用低廉等。
提高设计及制造经济性的主要措施有：
A，尽量选用“标准化、通用化、系列化”的零部件，以简化设计、保证质量、降低成本。
B，采用能够降低成本、提高质量、 性能的“新产品、新技术、新结构、新材料”。
C，采用先进的生产和装配工艺，尽可能地简化传动链、简化结构、减少零
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部件种类和数量。
D，所设计的零部件应 减少材料消耗、简化工艺和降低技术要求，且制造容易，装配简单，互换性好，以便降低制造工时，降低制造机器及所需要的工艺装配费用。
3.1.2工程机械总体设计的主要内容
尽管工程机械的种类繁多，结构和性能差异很大，但其总体设计通常包括以下的主要内容：
1，根据设计技术任务书，选择机型及各总成的结构形式，确定总体布置方案。
2，初步确定整机主要的性能参数和基本参数。一般包括:生产率、机器的使用质量、发动机功率、最大牵引力、机器的最大与最小速度、档位数、轮距和轴距（或履带长度、宽度和比压力）、外形尺寸、工作装置的特征尺寸、工作装置的各种操纵速度和各种操纵方式的操纵力等。 3，确定各总成主要参数间相互联系的关系及机器的重心位置。 4，计算作业阻力，进行机器在各工况下的受力分析，得到各零部件的设计载荷等相关数据。 5，进行整机的稳定性计算。
6，进行生产率及其他技术经济指标的初步计算。 7，必要时，还应进行换装工作装置的初步设计。 8，绘制整机的尺寸链及整机的草图。 9，辅助系统（如机罩、附件等）设计。
3.2ZL系列轮式装载机总体参数的确定
3.2.1轮式装载机总体参数的确定
轮式装载机总体参数是指它的主要性能参数和基本尺寸参数。性能参数包括装载机操作质量、额定载重量、铲斗容量、发动机功率、最大插入力、掘起力、最大卸载高度和卸载距离等。基本尺寸参数包括轴距、轮距尺寸、外形尺寸等。
1，装载机自重力
装载机的自重力通常指由装载机本身的制造装配质量以及发动机的冷却水、燃料油、润滑油、液压系统油、随车必备工具、驾驶员体重等因素引起的重力。 装载机靠行走将铲斗插入料堆，铲斗插入料堆的能力取决于装载机的牵
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引力，牵引力受装载机附着力的限制，故装载机的自重力应能使其驱动系统产生足够的附着力，以满足铲斗插入料堆的需求。在插入料堆时，牵引力主要用来克服插入阻力和运行阻力，即：
Fd?Fin?mgu（3-1）
式中：Fd是装载机行走牵引力，单位N； Fin是铲斗插入阻力，单位N； m是装载机整机质量，单位kg； u是滚动阻力系数。
Fd?mg? （3-2）
式中：υ是滚动阻力系数。
装载机牵引力受地面附着条件限制，所以牵引力的最大值应不大于附着力，由于装载机多为四轮驱动，因此由上俩个式子求得装载机自重力G为：
G?mg?Fin/(??u) （3-3）
2，装载机额定载重量
装载机额定载重量是在保证装载机必要的稳定性能的前提下，它的最大载重能力。
3，装载机铲斗容量
装载机铲斗容量分两种：一种称为额定容量，是指铲斗四周均以1/2坡度堆积物料时，由物料坡面与铲斗内廓所形成的容积；另一种称为平装容量，指铲斗的平装容积。通常所说的铲斗容量是指其额定容量。
平装容量Vs与额定容量Vr有如下关系,即：
Vr?1.2Vs （3-4）
额定容量Vr与额定载重量M有如下关系：
Vr?M/? （3-5）
式中：ρ是撞在物料密度。 4，发动机功率
轮式装载机的发动机功率按毕业设计要求自行选取合适的数据。 5，最大插入力
最大插入力是装载机插入料堆时在铲斗斗刃上产生的作用力，其值取决于牵引力，牵引力越大，插入力也越大。在平地匀速运动下不考虑空气阻力时，插入力大小等于牵引力减去滚动阻力。
Fin?(Pmax??)/Vin?uG （3-6）
式中：Fin是最大插入力，单位是N；
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Pmax是发动机最大有效功率，单位是W； γ是传动系统效率；
Vin是插入速度，单位是m/s。
对于铲装时停止运动，用推压油缸使铲斗插入料堆的装载机，插入力取决于推压油缸的推力，但最大不超过装载机与地面的静摩擦力。
铲斗插入料堆时，单位长度斗刃上所产生的最大作用力，叫做单位斗刃插入力，也称比切力。比切力是表示装载机铲斗插入料堆能力的指标，比切力越大，铲斗插入料堆的能力越强.
6，挖掘力
装载机掘起力是指在下述几个条件下，铲斗绕着某一规定铰接点回转时，作用在铲斗切削刃后面100mm处的最大垂直向上的力(对于非直线型斗刃的铲斗，指其斗刃最前面一点后100mm处的位置)。
1，装载机停在坚实的水平地面上； 2，装载机具有标准的使用质量；
3，铲斗斗刃底部平行于地面，且与地平面距离的上下误差不超过25mm。 装载机掘起力标志着装载机铲斗绕规定点回转时动臂举升或铲斗翻转的能力。如果在举升或转斗过程中，引起装载机后轮离开地面，则垂直作用在铲斗上使装载机后轮离开地面的力就是装载机的掘起力。
掘起力是由转斗或动臂油缸提供的，根据装载机的稳定性计算，初步计算时，根据额定载重量，挖掘力Fz可按下式近似确定：
Fz?(1.8~2.3)Mg （3-7）
计算得：转斗或提升动臂时，单位长度斗刃上产生的最大掘起力叫做单位斗刃掘起力。
7，最大卸载高度和铲斗最大举升高度
最大卸载高度是指动臂在最大举升高度、铲斗斗底与水平面成45°角卸载时，其斗刃最低点距离地面的高度，露天装载机的卸载高度可以根据配用车辆车厢高度确定，即：
hmax?h??h （3-8）
式中：h是配用车辆车厢高度，单位是mm；
Δh是考虑到作业时斗刃与车厢侧板间保留必要的间隙，取Δh为
300至500mm。
铲斗在最大举升高度是指铲斗举升到最高位置卸载时，铲斗后壁挡板顶部运动轨迹最高点到地面的距离。
8，铲斗最大卸载高度时的卸载距离
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