轮式装载机总体设计及制动系统设计

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毕业设计(论文)
轮式装载机总体设计及制动系统设计LOADER DESIGN AND BREAKE SYSTEM DESIGN
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摘要
装载机是一种广泛用于交通、施工工地、水电、码头、挖矿这些方面的机器，泥土、沙石、石灰、木炭等散状物料都可以用它来装卸，矿物、比较硬的泥土等也可以被初步铲挖。

泥土和石块等散状物料也能被它装卸，石块、硬质土壤也能够初步铲挖。

通过变换使用不同的工作器械，可以适用于更广泛的工作方面。

比如交通施工，物料的收集与采装等等。

除此以外，装卸泥土、压平路面和提供牵引力等过程同样可以使用它完成。

装载机的优点不用多说，所以它在施工中扮演着越来越重要的角色。

装载机种类很多。

主要根据行走系结构可分为轮胎式和履带式两种。

本文主要以轮式装载机进行总体设计，和对装载机的制动部分进行设计。

全面总结归纳装载机安全设计应考虑的问题,整机性能和各系统各部分应采用的安全措施和设置的安全装置.虽然参考了相似类型的设计，但是本设计可以作为装载机设计的优化设计的参考。

关键词:装载机 ;部件 ;制动器 ;制动盘
Abstract
The loader is a widely used in traffic, construction sites, hydropower, port, mining machine, soil, sand, lime, charcoal, and other bulk materials can use it to load and unload, minerals, relatively hard soil can also be preliminary shovel to dig. The bulk material such as dirt and stone can also be loading and unloading, rock, hard soil can also be preliminary shovel dig. By using different working instruments, it can be applied to a wider range of work.. Such as transportation construction, material collection and mining equipment, etc.. In addition, loading and unloading, flat pavement and soil provide traction process can also use it to complete. The advantages of the loader are needless to say, so it plays an increasingly important role in the construction..
Many types of loaders. According to the main structure of the walk-tire can be divided into two and tracked. In this paper, to design a wheel loader, loader and the brake on some of the design. Summarized loader comprehensive security design should consider the issue with two properties and different parts of the system should be set up safety measures and the safety device. Although the reference to a similar type of design, but this design can be used as the design of optimal design Loader For reference.
Key words: loader parts brakes brake disc
目录
前言 (16)
1、关于国内外装载机的自己的看法 (17)
1.1国外装载机发展趋势 (17)
1.2国内轮式装载机的发展趋势 (18)
2、在设计中的装载机的主要性能参数定义与单位 (20)
3、装载机设计 (21)
3.1 装载机的总体设计 (21)
3.2 装载机零部件型号的确定 (22)
3.2.1 装载机的动力类型的选择 (22)
3.2.2 液力变矩器的选择 (22)
3.2.3 变速箱的选择 (23)
3.2.4 驱动桥的选择 (24)
3.2.5 轮胎型号的选择 (24)
3.2.6 装载机的转向设计 (25)
3.2.7 装载机的工作机构设计 (26)
3.2.8 装载机液压系统设计 (28)
3.2.9 装载机的润滑系统 (28)
3.3 装载机稳定性分析 (30)
3.3.1 装载机不转向时候纵向爬坡最大坡度 (30)
3.3.2 装载机不转向时候在坡道上的横向稳定性 (31)
3.4 装载机生产率的计算 (32)
4、装载机制动系统设计 (33)
4.1 制动系可分为如下几类 (33)
4.1.1 蹄式制动器 (34)
4.1.2 钳盘式制动器 (34)
4.1.3 盘式制动器 (34)
4.2选择封闭湿式多盘制动器来设计 (34)
4.2.1 制动加速度的确定 (34)
4.2.2整车制动力的确定： (35)
4.2.3整车制动力矩的确定： (35)
4.2.4 单个制动力矩的确定： (36)
4.3装载机中制动距离的计算： (36)
4.4盘式制动器的摩擦片的确定： (37)
4.4.1 液压缸的设计 (37)
4.4.2 花键轴的设计 (44)
4.4.3 确定动摩擦盘 (45)
4.4.4 确定静摩擦盘的尺寸： (46)
4.5 制动器的校核计算： (48)
4.5.1 制动器的受压校核 (48)
4.5.2 制动器的温升校核 (48)
4.6选择制动器的润滑油 (49)
总结 (50)
致谢 (51)
参考文献 (52)
附录A (53)
附录B (58)
FIELD OF THE INVENTION (60)
BACKGROUND OF THE INVENTION (61)
SUMMARY OF THE INVENTION (63)
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS (65)
前言
我国装载机开始于九零年代中后期，到目前一共历经了三个发展过程：六十年代仿制摸索阶段；第二个阶段是自主研发时期；第三个阶段是借鉴技术、走向国际的阶段。

国内装载机成品数十年里大约增加了40倍。

这一成就使它受到世界的广泛关注。

装载机工作装置的设计是依据不同的需要来完成的，因为它的种类非常之多。

使用一些工程分析可以降低制造的成本，并且能够及时找出并改正存在的问题，使设计过程更加顺畅，在研制产品阶段，减少样品的数目，有利于快速开发产品。

装载机是一种土石方施式机器，并且在交通、施工工地、水电、码头、挖矿等方面应用，泥土、沙石、石灰、木炭等散状物料都可以用它来装卸，矿物、比较硬的泥土等也可以被初步铲挖。

泥土和石块等散状物料也能被它装卸，石块、硬质土壤也能够初步铲挖。

通过工作器械的变换，也能够升起重物、推平土壤、装卸其他物料。

在交通方面可以用来
帮助路基工程的填挖，沥青和水泥混凝土料场的收集、装卸和其他作用。

装载机快速的进步加上拥有作业效率高，有良好的机动性，操作简易等长处使他成为土石方作业中的主要工具。

通过变换使用不同的工作器械，可以适用于更广泛的工作方面。

比如交通施工，物料的收集与采装等等。

除此以外，装卸泥土、压平路面和提供牵引力等过程同样可以使用它完成。

装载机的优点不用多说，所以它在施工中扮演着越来越重要的角色。

装载机种类很多。

根据发动机功率的大小可以分为4种，功率小于七十四千瓦的为小型装载机，功率在七十四到一百四十七千瓦的是中型装载机，在一百四十七到五百十五千瓦的称为大型装载机，大于五百十五千瓦的又叫做特大型装载机。

根据传动方式的不同又分为3种，液力—机械传动，它的优点是产生的冲击力小，传动件使用时间长；液力传动，其特点为无极调速，操作简便，但发动起来比较困难；电力传动：无极调速、作业稳定、易于维护、价格比较高。

又有轮胎式和履带式两种分裂。

其中轮胎式拥有重量小、快速、机动性好、作用效率搞、环保安全、难于通过等特点，但有很多公司使用；履带式的特点则是容易通过、重心稳定、可靠性高、能很好贴紧路面、动力大、速度慢、机动性比较差、价格高、极易压坏路面。

还能分为前卸式和回转式装载机两种。

前卸式结构简单、工作可靠、视野好，适合用于各种作业场地；回转式的工作装置可以固定安放并且能够三百六十度旋转，边缘装卸不用掉头、工作效率高，结构繁琐、重量大、价格高、边缘稳定性不好，小空间施工可以使用。

轮胎式装开机由多种装置器具和系统组成。

柴油机为轮胎式装载机的动力机械，它的机械传动系统由液力变矩、动力变速档、双桥驱动等组成。

工作装置是液力操作，铰接式车架改变方向，反转杆结构。

1、关于国内外装载机的自己的看法
1.1国外装载机发展趋势
外国装载机的水平一般都较高，数十年的发展后，进步已经相当明显。

科技的发展对于装载机来说有百利而无一害，通过使用一些最为先进的操作系统和机械，国外装载机精益求精；更是实现了更好的自动化，也因此缩短了工作时间，提高了工作效率；同时设计更加人性化，考虑到了驾驶员的舒适感；更加的环保，响应了全球的号召；在各种先进技术的支持下，装载机的发展及成型已受到广泛的期待与肯定。

新技术发展现状：
（1）系列化、特大型化
系列化是一个很重要的过程。

系列化过程的实现，有利于各种型号装载机的更新及生产使用。

同时也拥有着很高的效率。

（2）改善使用性能，考虑驾驶员的感受
虽然轮式装载机在提高通用性方面有了很大发展，但装卸、运载还是它的主要目的。

在改善使用性能、提高舒适感，各大公司都开始付之行动。

其一是增大发动功率。

很多厂家认识到，在原有机械的基础上换装输出功率大、燃油消耗低的新型发动机是一种不增加投资提高性能的好办法。

其二是增加对工作装置的检测。

它于8年前很少应用，但现在已经比较完善。

其三是对司机室的设计有了足够的重视，使操作者在更好的环境下工作。

其四是装备装载重量测量系统，通过校准使该系统称重范围适用于一般采石作业的重量，并以吨和千磅为单位显示正在装载和已完成的累积重量。

（3）不断改进，力求创新
电子技术的应用并不是装载机技术进步的全部内容，更多更重要的在于不断改进产品的设计，采用新结构来提高操作性、可靠性和耐久性。

其一是采用Z型连杆结构。

它和高压液压系统互相配合，能够提供更大的工作动力，这样能够改善装载过程，减少工作时间，工作效率也得到提高。

其二是采用新型中式结构的驱动桥，它的主要结构特点在于将各种不同的传动都集中在桥的中部。

这种集中式驱动桥具有结构符合要求、器械易于操作、可塑性好、稳定性较好的优点。

（4）电子技术的快速发展作为推动者
在运行中，能够通过电子技术获得所有与施工有关的数据。

通过这些数据，驾驶员就能清楚的了解到工作内容和进程，对工作更加得心应手。

（5）易于维修和保养
机械零件更加人性化的设计和考虑，使得维修保护不再是一件困难的事情，随时随地都可进行保养。

各种器械之间互相联系，保养再不是逐一的保护，而是将他们联系在一起的系统进行保护，这样变得更加方便而且有效。

（6）注重环保
环保是一直被提倡的，对于装载机来说。

噪音以及空气污染是最主要的。

通过高科技，改善发动机。

使装载机产生更小的噪音，并更加清洁。

同时，提高了发动机的工作效率，也大大减少了发动机对空气的污染。

1.2国内轮式装载机的发展趋势
因为我国轮式装载机起步较晚,主要是ZL50型号的成品，其制造技术是陆续从美国、德国和日本引进的。

但是自己的开发与创新，已经成为较为成熟的行业。

与其他机械类行业相比，它的各种产品的制造已经日趋完善。

装载机行业在我过经过不断的开拓，逐渐有了自己的品牌形象,成为国内机械市场的主导。

由于价格方面较为人性化，在国际上的竞
争力也越来越强。

我过装载机行业正从这一阶段慢慢开始发生蜕变，逐渐向高水品，高质量发展。

装载机制造公司都是一块一块集中起来的。

各个不同地区都有着以一个大公司为龙头而聚集起来的制造生产公司。

由于价格越来越合理和人性化，导致有很多种类的装载机卖不出去，这就造成了货物的堆积。

商品太多就导致价格更加低，会形成恶性循环。

由于以上等原因，代理商们将会面对很多难题，因此他们的选择会影响以后装载机市场的走向
所以，中国装载机要具有较高的国际竞争力的话，以下难题是有必要解决的：
(1) 驾驶室的设计要更加人性化，更多的为驾驶员考虑。

在确保驾驶室安全的情况下，不断提高驾驶室的舒适度，这样驾驶员就会有一个良好的工作环境，还是非常有必要的。

(2) 引用高科技实现高级系统的应用，这样有助于节约资源，并更加环保。

(3) 应用先进机械技术，实现一体化，从而提高产品的使用时间和安全性能。

(4) 安全是第一的，要不断提高安全性，达到不只是国内，甚至是国际上的要求。

(5) 产品价格合理化和人性化，同时有自己的想法和创造。

(6)勇敢走出去，在国际的舞台上展现出我国产品的风采。

国内装载机正在不断进步，水平质量都在不断提升。

由借鉴技术到自我开创这一过程，需要的是生产厂家新颖的想法，而不是重复的模仿，没有自己的想法的话，就无法拥有竞争力，这样的话中国装载机行业也会走向下坡路，这也不是我们所想看到的。

还有一些问题也是我们应该注意的，比如产品可靠性不高，价格的恶性竞争导致的较差的环境等等。

所以，我们必须找到问题的关键所在，并把决绝问题的方法付之行动，这样才能拥有专属于自己的品牌，并受到世人瞩目。

选择轮式装载机为设计课题。

2、在设计中的装载机的主要性能参数定义与单位。

4.6选择制动器的润滑油
制动液位于车辆的制动系统中，它的作用是传递压力，并且使车轮制动器实现制动作用。

这就要求制动液能承受制动系统中的压力，同时要保证安全可靠、质量高、性能稳定，而且能够适应四季条件。

本设计中的制动油还要沸点高。

因此选择：制动液为硼酸脂化型制动油
该制动油特点：平衡回流沸点大于等于205℃，湿沸点大于等于140℃，蒸发损失小，低温流动性良好，抗高温气阻能力强，能够很好的保护制动系统金属件，与橡胶配伍性优越，对制动盘的长久使用提供足够的保障，在高温、低温、严寒、潮湿气候行驶时足够安全，能够适应广大地区使用。

总结
本研究课题所依据的相似型号的装载机进行设计。

对装载机的各个部件进行了总体计算，并选择了其相应的型号。

是其结构紧促，运动灵活，操作维修简便。

并对装载机的稳定性进行了分析计算；还对装载机的生产率进行计算，使装载机生产率比较高，提高劳动效率。

在总体设计之中对装载机制动部分进行了详细设计，并对制动系统进行温升校核，强度校核，使制动性能更加可靠安全，提高了装载机在实际生产中的安全使用寿命。

本文还存在不足之处，对系统中的各个部件之间的协调配合、运动的准确性、具体实际问题，由于本人掌握知识和实际经验有限，在设计中的不足还请老师多加指点。

我会及时改正提高自己。

致谢
参考文献
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[6] 成大先.机械设计图册第三卷[M]. 北京：化学工业出版社，2000
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附录A
装夹到数控机床上的通用夹具
摘要：一个通用的的夹具系统是，在使用一种数字控制的机械工具条件下。

夹具系统有允许规范化的形状，夹具由常规数字控制的机床使用的一个附件部分。

夹具系统包括夹具体，选择合适的结构作为夹具体，向上方式让夹具紧固在夹具底座的夹具适配器。

夹具底座适配器的各种各样的大小和配置可以被用于安装不同的形状和大通用的夹具。

一、夹具的要求
1. 一种数字控制的机械工具的一个通用的夹具系统，其中包括的夹具体有形状合理的附件部分，一种数字控制的机械工具的附件机制和有一个刀具夹紧的内在空间留出在夹具底座上; 不同种类的夹具用不同形状和大小的夹紧装置的为一种不受数控系统控制的工具; 夹具底座适配器的种类不同而用不同的底座的形状和大小固定刀具的刀头逐渐变细往后部分的刀体，就象文章开头说的一在夹在夹具体的刀柄夹紧部分的一个外表面; 拉紧力意味拉扯夹具底座向上受力来实现夹紧刀具，当夹具底座适配器的外表面大小和形状在安装时是相同的，并且，夹具底座的夹紧工具被拉往夹具体里面时，刀具底座适配器的内部端面大小和形状是互相不同的。

2. 一种数字控制的机械工具的通用的夹具系统正如1所描述的，组成一个可以换掉的部分一个在末端的附属部件。

3. 一种数字控制的机械工具的通用的夹具系统正如要求2所描述，当安装上数字控制的机械工具时，互换部分的附件部分从数字控制的机械工具的末端由机器插入。

4. 一种数字控制的机械工具的通用的夹具系统正如要求1所描述，附件部分用大小被规范化圆锥形形状刀柄与数字控制的机床的的刀头连接。

5. 一种数字控制的机械工具的一个通用的夹具系统正如要求1所描述，安排的刀具底座和工具夹紧底座在数字控制的机械工具的附件上，由交换设备的一个自动换刀工具安装所要换的刀具。

6. 一种数字控制的机械工具的通用的夹具系统正如要求1所描述，刀具底座适配器的内在开头是圆的。

7. 一种数字控制的机械工具的通用的夹具系统正如要求1所描述，刀具底座用螺纹进行固定连接。

8. 一种数字控制的机械工具的通用的夹具系统正如要求7所描述，固定夹具底座螺钉连接到刀具的尾部进行固定刀具。

二、描述
1.1发明领域
这个发明与一种数字控制的机械工具的通用刀具联系紧密，对通用刀具与可能通过运用常规底座安装各种各样的工具的一种数字控制的机械工具一起使用。

1.2回归发明
今天数字控制的机床在机器制造业中的应用是十分广泛的。

一般，一种数字控制的(NC)机械包括各种各样的工具通过自动控制工具的精确的操作来为切口，塑造，碾碎，转动，研磨或者擦亮坚硬部分，例如金属。

NC机械工具的基本排列的例子显示一张简图图1。

如图1所显示，一种典型的NC机械工具20包括与连续水平地的表6的加工平台12，(X和X方向)和垂直是的平面12 (Z在床12上的方向)可移动物。

工作(没显示)将用机器制造在表6被安置通过定象手段。

工具附件 (纺锤) 8被安置在刀头上，适当对应机器制造的一个当前过程的刀具表6。

控制箱5包括输入部分4例如键盘和显示器2例如CRT或LCD显示板。

输入意味4个作用作为一个人机界面并且允许用户输入指示和参量到NC机械工具20。

显示器2显示用机器制造工作的用户的输入数据、目前业务、各种各样的参量等等。

交换设备10的一个自动工具为自动更换适当的刀具，提供机器制造的过程中的刀具种类为工具附件机制8。

交换设备10的自动工具通常存放它选择为当前工作的一个适当的刀具。

在交换设备10的自动工具有对应的刀具，以便选择的刀具附件机构8能交换机构10.的工具。

通常，为NC机床将使用的刀具在外面在与工具附件机制衔接的零件的大小和形状被规范化。

因此，工具可能适合到交换设备的一个自动换刀工具并且对工具附件机制不管NC机床制造商或模型。

NC机床的刀具有各种各样的类型的是在市场上可通用的。

这样刀具的一个例子在图2A一张正面图被说明。

在图30显示的刀具2A包括一个刀具夹紧部分34和附件部分32。

附件部分32有在工具附件机制8.将被插入的一个勾子36。

附件部分32被规范化，以便可以使用
刀具30用于所有标准NC机床。

刀具夹紧部分34一个工具(没显示)，并且附件部分32固定在NC机械工具20的工具附件机构8。

刀具夹紧部分34能拿着不同的大小和形状刀具。

不管是特殊NC机床的类型如上所述，附件部分32的外面形状和大小被规范化允许刀具 30附有工具附件机构8。

因此，只要如图2A所显示，刀具30有附件部分32的规范化的形状和大小，刀具 30可以由不同的NC机床使用。

当工具在工具附件机制8登上通过刀具 30时， NC机械工具知道工具的大小和形状由于机器程序并且控制工具附件机制(纺锤) 8和合并工具的大小和形状的表6的运动。

被描述的NC机床的刀具 30上面的缺点使他们通常是昂贵的，并且可以是财政负担沉重的特别是为了各自的机械厂能购买许多刀具。

而且，因为刀具的内在结构是不同的常常为容纳不同的工具的类型用户必须有容纳各种各样的工具的t刀具的几种不同的类型用于项目。

它可以是财政负担沉重的购买为用于一个特别项目仅的工具是需要的一新的刀头。

既使当机械师有对于项目是必需的一特殊刀具，同一种这样的刀头的多样性也许是必要完成特殊项目。

许多机械厂和机器房子通常有除NC机械工具之外，可能附有机床的各种各样的夹具底座。

夹具底座是刀具的类型为传统机械工具例如车床、铣床等等。

底座的例子在图2B 一张正面图显示。

底座的好处是底座比用于NC机床相对地较低花费的到头，并且刀具底座可用的在市场上。

而且，因为刀具底座是共同和传统上使用的设备，机械厂和机器房子是可能有股票他们。

相应地，有需要结合用于传统机械工具的用于NC机械工具的底座和刀具的好处，从而允许一个期望工具由NC机械工具使用通过传统刀具底座没有NC机器刀具为特殊工具。

三、发明的总结
因此，提供通用刀具的当前发明的对象为一种数字控制的机械工具使用为其他机械工具的一个工具。

提供通用刀具的当前发明的另一个对象为为拿着刀具底座的一种数字控制的(NC)机械为工具的附件的其他NC机械工具。

它是提供通用刀具的当前发明的一个进一步对象为NC机械工具为使用为传统机器的各种各样的刀具由NC机械工具通过对应的刀具底座。