装载机论文

轮式装载机的设计及运动仿真

摘要

装载机是工程机械的重要机种之一，在工程建设和土木建设中有着广泛应用，其工作装置设计为装载机设计中的重中之重，在装载机的整机性能中起决定性的作用。传统的分析方法和设计方法已经无法适应现今装载机的快速发展和行业间的激烈竞争，装载机及设备已是集机、电、液一体化；信息、激光等高新技术以及审美艺术于一身的现代机电产品，并且正在向着远距离控制、自动化和智能化等方向发展。

正基于此，本课题运用CAD三维软件（Pro/E）对装载机进行设计和研究。主要的工作如下：

1、在三维软件Pro/E中对装载机各个部件进行建模

2、在Pro/E中将建模好的部件装配成一个完整的装载机模型；

3、对装载机的工作装置进行运动仿真；

4、对装载机工作装置运用ANSYS软件进行有限元分析，对设计好的工作装置进行动态分析检查有无干涉，分析零件在计算载荷作用下的变形及应力分布，结合设计结果以判断零件设计是否合理。

Abstact

Losder is one of the most important types of the construction machinery and is also been widely applied in engineerning construction and civil construction. The design of losder’s working device is the most important part in the design of a loader and plays a critical role in the function of the shovel loader. However, traditional analysis and design method fail to keep in pace with the rapid development of current loader as well as the fierce competition of the field. Loader and its equipment are modem machinery which combines machinery, electronics and laser as well as aesthetic art. The design theory and method of the engineering machine is on its way to remote control, automation and intelligentization.

Basing on this, this subject use the three-dimensional software of CAD(Pro/E) to design and research on the loader. Main tasks are as follows:

1. The modeling of the various parts of loader are structured.

2. Assembled in the three-dimensional of Pro/E.

3. The motion simulation of the loader working device.

4. The loader working device will be analysis by ANSYS in the dynamic. Analyze dynamically the completed working device to check for the interference. And analyze ANSYS finite element structure respectively according to different situations. Find out the deformation and stress distribution of the components with load and then judge whether the components are suitable on basis of the design

引言

随着现代社会的不断发展，作为现代化基础建设主要工具和手段的工程机械扮演着重要的角色。工程机械设备是集机、电、液一体化和信息、激光等高新技术以及审美艺术于一身的现代机电产品，并且正在向着自动化、远距离控制和智能化等方向发展。装载机作为现代工程机械很重要的一种设备也是如此。装载机主要用于铲装土壤、沙石、煤炭、石灰等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业，换装不同的辅助工作装置还可以进行推土、起重、、破碎等作业。由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建筑工程。

在我国，装载机经历了50～60年的发展后，到20世纪90年代中末期国外轮式装载机技术已达到相当高的水平。基于液压技术、微电子技术和信息技术的各种智能系统已广泛应用于装载机的设计、计算操作控制、检测监控、生产经营和维修服务等各个方面，使国外轮式转载机在原来的基础上更加“精致”，其自动化程度也得以提高，从而进一步提高了生产效率，改善了司机的作业环境，提高了作业舒适性，降低了噪声、振动和排污量，保护了自然环境，最大限度地简化维修、降低作业成本，使其性能、安全性、可靠性、使用寿命和操作性能都达到了很高的水平。

概述

1.1. 轮式装载机结构及工作要求

本文所设计的装载机工作机构如图1所示，具体参数如表所示。该机构采用了徐州工程机械有限公司具有特色的铰接式总体设计，其独特的优点是：铰接转向；四轮驱动：整机重心及前后桥荷分配、设计合理；具有杰出的牵引性能和装载挖掘稳定性；铲装及挖掘力大、转弯半径小；机动灵活，便于在狭窄场地作业；空载高速行驶稳定，厂地转移省时高效。

铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以装卸物料：动臂与车架、动臂油缸铰接，用以升降铲斗；铲斗的翻转和动臂的升降均采用液压操纵。在装载机作业时，工作装置应能保证：当转斗油缸闭锁、动臂油缸举升或降落时，连杆机构使铲斗上下平动或接近平动，以免铲斗倾斜而撒落物料；当动臂处于任何位置，铲斗绕动臂铰点转动进行卸料时，铲斗倾斜角不小于45°，卸料后动臂

下降时又能使铲斗自动放平。

1.2 装载机工作机构设计方案

工作装置由回转体、动臂、斗杆和挖斗组成。动臂为“圆筒+侧板”的H型焊接结构，双向侧板采用曲线优化设计以确保其强度达到预定设计要求，这使装载机整车稳定性能得到大幅度提高。斗杆为封闭式圆管焊接结构，采用了等强度设计，受力合理，在破碎岩石和深度挖掘时，比其他形式的挖掘装置具有更强的稳定性。举升机构采用双侧液压同时驱动形式，保证装载机在实际工作中，动臂可以同时用力，防止动臂因受力不均匀而产生扭曲破坏，或因此产生整车车身侧翻现象的发生。支撑机构采用三角形支架形式，选用高强度优质角钢和槽钢焊接而成，使整个装载机支撑机构坚固耐用，确保举升机构连接可靠、工作平稳，同时为其他机构创建比较好的安装连接平台。

液压系统采用定量齿轮泵进行供油，共分为装载、转向、挖掘、先导四套液压