ZL50装载机毕业设计说明书(修订版)

机械专业毕业设计

液压驱动煤矿装载机总体及传动部分设计

学院：机械与动力工程学院

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摘要

装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，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进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。在道路，特别是在高等级公路施工中，装载机还用于路基工程的填挖，沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。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，因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。

本次设计报告共包括四个部分，是对整个设计过程的描述和总结。第一部分：前言；第二部分：正文；第三部分：结论；第四部分：参考文献。其中，正文的内容有：(1)矿用装载机机型的确定，总体部分的参数确定和机构形式的确定，(2)传动部分相关齿轮的设计校核，各个构件的转速确定，构件扭矩的计算及校核，液压换挡操纵油路的确定。

关键词：总体参数，液力变矩器，变速箱，离合器

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Abstract

Loader is a widely used in highway, railway, construction, utilities, ports, mines and other construction projects earthwork construction machinery, it is mainly used for loading shovel of soil, sand, lime, coal and other bulk materials, but also on the ore , slightly hard soil such as digging shovel operation. Dress can be different for earth-moving equipment auxiliary work, lifting and other materials such as timber loading and unloading operations. The road, especially in highway construction, the loader is also used for foundation excavation and filling works, asphalt and cement concrete aggregate material site and loading and other operations. In addition also the pushing of soil, ground and traction Calibrating other mechanical and other operations. As with the operating speed loader, high efficiency, mobility, easy operation, etc., so it becomes the construction of earth and stone construction in one of the main models.

The design report includes four chapters, the entire design process is described and summarized. Part I: Introduction; Part II: Text; Part III: Conclusion; Part IV: Reference. Among them, the body includes: (1) mining loader models to determine the overall parameters of some form of identification and determination of institutions, (2) the design of gear transmission part related to verification, to determine the speed of each component, component twist moment calculation and checking, the determination of the hydraulic shift control circuit.

Key words: general parameters, torque converter, gearbox, clutch

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目录

第一章前言 (5)

1.1 设计目的 (5)

1.2 选题意义 (5)

1.3 装载机的分类 (5)

1.4 选用原则 (7)

1.5 主要部件 (7)

1.6 国内外装载机的现状及发展趋势 (8)

第二章装载机总体设计 (10)

2.1 机型的确定 (10)

2.1.1 行走装置的选择 (10)

2.1.2 传动形式的选择 (10)

2.2 装载机总体参数的确定 (10)

2.2.1 基本参数的确定 (11)

2.2.2 装载机的桥荷力分配 (11)

2.2.3 铲斗的后倾角与卸载角 (12)

2.2.4 发动机功率 (13)

2.3 装载机的总体布置 (13)

2.3.1总体布置的内容 (13)

2.3.2 总体布置的原则 (13)

2.3.3 总体布置的基准选择 (14)

2.3.4 对各部件布置的具体要求 (14)

2.4 装载机的稳定性 (16)

第三章液力变矩器设计 (17)

3.1 传动系的分类及其应用范围 (17)

3.2 液力变矩器的结构及工作原理 (22)

3.3 液力变矩器的基本特性参数 (23)

3.4 液力变矩器设计 (24)

3.4.1 变矩器的力矩计算方程 (24)

3.5 液力变矩器形式的选择 (26)

3.5.1 变矩器性能的评价指标 (26)

3.5.2 液力变矩器的类型 (27)

3.6 液力变矩器的输出轴转速的计算及有效直径D的计算 (30)

3.7 提高变矩器反拖性能的措施 (32)

3.8 变矩器的结构设计 (35)

第四章动力换挡行星变速箱的设计 (35)

4.1 传动系总传动比的分配 (36)

4.1.1 装载机各档传动比的确定 (36)

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4.1.2 各档传动比的分配 (37)

4.2 变速箱的设计 (37)

4.2.1 传动方案的选择及传动简图的设计 (37)

4.2.2 行星排特性参数的确定 (40)

4.3 变速箱中相关齿轮的计算与校核 (40)

4.3.1 配齿计算 (40)

4.3.2 传动效率的计算 (41)

4.3.3 行星排中各齿轮的相关参数计算 (41)

4.4 各档工作时各构件的转速 (42)

4.5 变速箱工作时各构件扭矩的计算 (43)

4.5.1 变速箱各档输入扭矩的确定 (43)

4.5.2 变速箱上各构件扭矩的计算 (44)

4.6 变速箱各零部件的校核 (45)

4.6.1 行星排中各相关齿轮的强度校核 (45)

4.6.2 变速箱输出轴齿轮的设计与校核 (50)

4.6.3 变速箱输出轴的设计与校核 (52)

4.6.4 输出轴轴承的选择及其校核 (55)

4.6.5 离合器的计算及其校核 (56)

4.7 装载机液压换挡操纵油路 (57)

第五章结论 (60)

参考文献 (61)

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第一章前言

1.1 设计目的

毕业设计是学生理论联系实际的重要课题，是学生综合运用，巩固基础理论，专业技术和专业知识的机会。通过毕业设计，能够检查学生对所学知识掌握的程度，能够提高学生解决实际问题的能力和独立工作的能力，并掌握机械设计的一般方法和步骤，是学生获得知识的重要环节。因此，要求设计者在设计过程中必须端正态度，严格认真，尽可能多的查阅有关书籍，搜索资料，刻苦钻研，对比分析，取长补短，大胆创新，以便做出高质量高水平的设计成果。

1.2 选题意义

随着我国经济的持续、健康、高速发展，对工程机械的需求将增长，这些需求对工程机械产品既提出了“量”又提出了“质”的巨大市场要求。我国“十二五”期间土石方、路基路面、基础及建筑施工工作量预计比“十一五”要大一倍以上，工程机械的总需求量亦将为“十一五”期间的二倍，推土机、装载机、轮式起重机、叉车、路面机械、凿岩钻车及挖掘机械等7类主要工程机械“十一五”末的年需求量可在15万台以上。而装载机被大量应用于各行各业，无论是公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山都有它的身影。国外先进的采掘机械设备将有更多的机会进入中国，中国的设备也会有更多的的机会走向世界。在这种情况下，我国从事地下采掘与工程的管理人员、技术人员和使用维修人员都急需了解这类设备，国内从事该类设备制造业的工程技术人员为了研制出能参与国际竞争的成套设备，也要掌握相关的设计理论和方法，所以对该类机械设备的设计是具有重大意义的。

1.3 装载机的分类

常用的单斗装载机，按发动机功率，传动形式，行走系结构，装载方式的不同进行分类。

（1）按行走装置的不同，装载机分为轮胎式和履带式两种。

轮胎式装载机由动力装置，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，其结构简图如下所示，轮胎式装载机采用柴油机为动力装置，液力变距，动力换挡变速箱，双桥驱动等组成的液力机械式传动系统（小型轮胎式装载机有的采用液压传动或机械传动），液压操纵，铰接式车架转向，反转杆机构的工作装置。

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履带式装载机由专用底盘或工业拖拉机为基础车，装上工作装置并配装相关的操纵系统而构成，如图2

所示。履带式装载机的动力装置也是柴油机，机械式传动系统则釆用液

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压助力湿式离合器或湿式双向液压操纵转向离合器和正转连杆机构的工作装置。

（2）按发动机功率分类：

①功率小于74kw为小型装载机。

②功率在74～147kw为中型装载机

③功率在147～515kw为大型装载机

④功率大于515kw为特大型装载机

（3）按传动形式分类：

①液力—机械传动，冲击振动小，传动件寿命长，操纵方便，车速与外载间可自动调节，一般在中大型装载机多采用；

②液力传动：可无级调速、操纵间便，但启动性较差，一般仅在小型装载机上采用；

③电力传动：无级调速、工作可靠、维修简单、费用较高，一般在大型装载机上采用。（4）按装卸方式分类：

①前卸式：结构简单、工作可靠、视野好，适合于各种作业场地，应用较广；

②回转式：工作装置安装在可回转360O的转台上，侧面卸载不需要调头、作业效率高、但结构复杂、质量大、成本高、侧面稳性较差，适用于较侠小的场地。

③后卸式：前端装、后端卸、作业效率高、作业的安全性欠好。

1.4 选用原则

1、机型的选择：主要依据作业场合和用途进行选择和确定。一般在采石场和软基地进行作业，多选用履带式装载机；

2、动力的选择：一般多采用工程机械用柴油发动机，在特殊地域作业，如海拔高于3000m的地方，应采用特殊的高原型柴油发动机；

3、传动型式的选择：一般选用液力—机械传动。其中关键部件是变矩器形式的选择。目前我国生产的装载机多选用双涡轮、单级两相液力度矩器。

4、在选用装载机时，还要充分考虑装载机的制动性能，包括多个在制动、停车制动和紧急制动三种。制动器有蹄式、钳盘式和湿式多片式三种。制动器的驱动机构一般采用加力装置，其动力源有压缩空气，气顶油和液压式三种。目前常用的是气顶油制动系统，一般采用双回路制动系统，以提高行驶的安全性。

1.5 主要部件

包括发动机，变矩器，变速箱，前、后驱动桥，简称四大件

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1. 发动机

2. 变矩器上有三个泵，工作泵（供应举升，翻斗压力油）转向泵（供应转向压力油）变速泵也称行走泵（供应变矩器，变速箱压力油），有些机型转向泵上还装有先导泵（供应操纵阀先导压力油）

3.工作液压油路，液压油箱，工作泵，多路阀，举升油缸和翻斗油缸

4. 行走油路：变速箱油底壳油，行走泵，一路进变矩器一路进档位阀，变速箱离合器

5. 驱动：传动轴，主差速器，轮边减速器

6. 转向油路：油箱，转向泵，稳流阀（或者优先阀）转向器，转向油缸

7. 变速箱有一体的（行星式）和分体的（定轴式）两种

1.6 国内外装载机的现状及发展趋势

国内现状及发展趋势：

我国轮式装载机起步较晚，其制造技术是陆续从美国、德国和日本等国家引进的。目前我国轮式装载机生产技术水平只相当于发达国家20世纪80年代的制造水平。虽然目前国内轮式装载机生产厂家群雄并立，并且有增无减，但国内的企业自主开发创新能力较弱，产品更新换代以适应市场需求的能力较差，不能及时适应市场的需求。在生产制造中，工艺装备水平和生产能力较低，造成关键零部件技术不过关，整机的可靠性，故障率，使用寿命，机电液一体化水平，外观质量，操作的灵活性和舒适性方而与先进国家产品相比差距较大。

目前，国产轮式装载机正在从低水平、低质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡。从仿制仿造向自主开发过渡，各主要厂家不断进行技术投入，采用不同的技术路线，在关键部件及系统上技术创新，摆脱目前产品设计雷同，无自己特色和优势的现状，从低水平的无序竞争的怪圈中脱颖而出，成为装载机行业的领先者。

（1）大型和小型轮式装载机，在近几年的发展过程中，受到客观条件及市场总需求量的限制。竞争最为激烈的中型装载机更新速度将越来越快。

（2）根据各生产厂家的实际情况，重新进行总体设计，优化各项性能指标，强化结构件的强度及刚度，使整机可靠性得到大步提高。

（3）细化系统结构。如动力系统的减振、散热系统的结构优化、工作装置的性能指标优化及各铰点的防尘、工业造型设计等。

（4）利用电子技术及负荷传感技术来实现变速箱的自动换挡及液压变量系统的应用，提高效率、节约能源、降低装载机作业成本。

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（5）提高安全性、舒适性。驾驶室逐步具备FOPS&ROPS功能，驾驶室内环境将向汽车方向靠拢，方向盘、座椅、各操纵手柄都能调节，使操作者处于最佳位置工作。

（6）降低噪声和排放，强化环保指标。随着人们环保意识的增强，降低装载机噪声和排放的工作已迫在眉捷，现在许多大城市已经制定机动车的噪声和排放标准，工程建设机械若不符合排放标准，将要限制在该地区的销售。

（7）广泛利用新材料、新工艺、新技术，特别是机、电、液一体化技术，提高产品的寿命和可靠性。

（8）最大限度地简化维修尽量减少保养次数和维修时间，增大维修空间，普遍采用电子监视及监控技术，进一步改善故障诊断系统，提供司机排除问题的方法。

国外现状及发展趋势：

在经历了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，使国外轮式装载机在原来的基础上更加精制，其自动化也得以提高，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，降低噪声，振动，排污量，保护了自然环境，最大限度的简化维修，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水平。

近年来，国外轮式装载机在其未来技术发展中将广泛采用微电子技术与信息技术，完善计算机辅助驾驶系统、信息管理系统及故障诊断系统；采用单一吸声材料、噪声抑制的方法消除或降低机器噪声;通过不断改进电喷装置，进一步降低发动机的尾气排放量;研制无污染、经济型、环保型的动力装置;提高液压元件、传感元件和控制元件的可靠性与灵敏性，提高整机的机一电一信一体化水平;在控制系统方面，将广泛采用电子监控和自动报警系统、自动换档变速装置；普遍安装GPS定位与质量自动称量控制；开发机器人装载机等。

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第二章装载机总体设计

装载机的总体设计是根据其主要用途，作业情况及生产情况等，合理地选择机型，确定性能参数，整机尺寸及各部件的结构形式等，并进行整体布置，以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，其整体性能不仅取决于每个部件的好坏，更主要是取决于各种部件之间的相互协调。保证其相互协调的性能，是由总体设计来完成的，所以，装载机总体设计对整机的性能起着决定性的作用。

2.1 机型的确定

2.1.1 行走装置的选择

从作业条件与对象，作业效率与成本，以及驾驶员的工作条件等因素出发，行走装置选择轮胎式。轮胎式装载机与履带式装载机相比有如下优点：

a)自重轻，行走速度快，机动性好，作业循环时间段，作业效率高，运输及修理费

用低。

b)轮胎式装载机在碎石硬路面作业因轮胎有缓冲作业对机器冲击振动较小，可延长

机器寿命，减轻驾驶员疲劳。

2.1.2 传动形式的选择

此次装载机传动系的设计采用液力机械传动系，因为它与机械传动系相比具有以下优点：

a)在保持一定插入力的同时举升动臂或转动铲斗以减少铲掘阻力，缩短作业循环时

间。

b)可随外载荷的变化而自动调整车速，因而可减少变速箱换挡，简化变速结构与操

作。

c)液力机械传动配有动力换挡变速箱，其可在不停车情况下换挡，操作轻便，动力

换挡时间段，生产率高。

d)变矩器的可透性小，当运行阻力变化时发动机的转速变化小。

因此，由上述条件和通过对现有机型的类比，分析，选择ZL50型装载机作为设计机型。

2.2 装载机总体参数的确定

装载机的总体参数，是指主要性能参数和尺寸参数，它是表示装载机特征的指标。装载机的总体参数有：机重，额定载重量，斗容，生产率，循环时间，功率，牵引力，铲取力，

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速度，轴距，轮距，轮胎尺寸和外廓尺寸。

此次设计的是ZL50型装载机及其动力变速箱，则装载机的额定装载重量为Q=5t。2.2.1 基本参数的确定

选择常见国产轮胎式装载机ZL50型的性能参数作为基本参数，可得到装载机的技术参数：

型号ZL50

额定斗容/ m3 3

额定载重量/t 5

最大卸载高度/mm 3050

最大卸载距离/mm 1280

最大牵引力/KN 137

最大爬坡能力/度28

最小转弯半径/mm 5610

最高档行速/km/h 38

机器最大长度/mm 7080

机器最大宽度/mm 2940

机器行走高度/mm 3370

机器工作重量/t 18

轴距/mm 3200

轮距/mm 2200

发动机额定功率/kw 163

动臂举升时间/s 7.5

液力变矩系数 4.7

2.2.2 装载机的桥荷力分配

装载机在作业过程中，作用在铲斗上的外载荷力变化范围很大，使作用在前、后桥上的桥荷力大小也发生变化。为了满足装载机的通过性，牵引性和稳定性的要求，前、后桥的桥荷力必须在变化中合理分配。对轮胎式铰接转向的装载机，推荐其桥荷力分配为：空载时：前桥桥荷力占装载机自重力的40%-45%，后桥桥荷力占装载机自重力的60%-55%。

满载时：前桥桥荷力占装载机总重力的75%-80%，后桥桥荷力占装载机总重力的

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- 12 - 25%-20%。

令G S 就是整机的自重力，I 1 为重心到前桥的水平距离，L 为轴距。

空载时，静止的装载机由力的平衡条件可求得桥荷力为

前后桥的桥荷之比

其中，L =2760 mm ，I 1 = 1623 mm

计算得:K 0 = 0.7

根据推荐一般使K 0 =0.67～0.82 ,即满足前后桥桥荷力分配。

重载时，静止的装载机此时桥荷力为

重载时的桥荷力之比

其中，G 1 =50000 N

计算得：K 0 =3.2

根据推荐一般使K 0 =3～4，即满足前后桥桥荷力分配。

综上所述，桥荷力分配满足要求。 2.2.3 铲斗的后倾角与卸载角

装载机在运输位置时，铲斗底板与水平面间的夹角为后倾角，其推荐值为40°～46°，在此取后倾角为45°，在铲斗举升过程中，允许后倾角在15°以内摆动。

)1(11L I G F S b -=L I G F S

b 12=I I F F K L b b 1

1210-==)1()1(111L I L G I G F S b ++-=L I L G I G F S b 112-=I S I L L G I G G I G F F K S b b 1

111210)()(-++-==

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在铲斗举升到最大卸载高度卸载时，铲斗底板与水平面间的夹角为卸载角，要求铲斗在任何举升高度时，都能卸净物料。要求卸载角应大于45°，在此取为45°。

2.2.4 发动机功率

由于我国发动机系列型谱中，标出的功率时额定功率，而额定功率是在台架上试验得到的，在试验中没有装配发电机，压气机，风扇，水泵等附件，这些附件消耗功率占额定功率的5%～10%，额定功率减去上述附件消耗的功率即得发动机的飞轮功率。

所以， P飞轮= 163 – 163×10% = 147KW

装载机作业时，发动机净功率消耗于两部分，即牵引力功率N1和驱动液压泵功率N 2：牵引力功率 N 1 =P K V r/3600η

式中， P K–额定轮缘切线牵引力

P K =P H +P f

P = Gfcosα

V T----装载机插入料堆的理论作用速度，对于轮式的取3 km/h

η---传动系总功率，对于液力机械传动：取η = 0.75 其中， f = 0.06 α= 0

则 P K = 102600 (N)

那么 N 1 = P K V r/3600η = 102600×3/(3600×0.75)=114 (KW)

因此油泵功率： N 2 = P飞轮–N 1 = 147-114 = 33 KW

2.3 装载机的总体布置

2.3.1总体布置的内容

总体布置的内容应包括以下几个方面：

1）确定各部件在整机上的位置，并对外形尺寸提出要求;

2）确定各部件之间，部件与整机之间的连接方式；

3）估算整机重量及重心位置，并对各部件的重量提出要求；

4）布置各操纵机构，机棚，驾驶室等；

5）审核各运动件的运动空间，排除可能发生的运动干扰；

6）定出标准化，通用化和系列化的零部件明细表。

2.3.2 总体布置的原则

总体布置时，要考虑以下几条原则：

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1）保证整机的稳定性；

2）结构紧凑，并有较高的传动效率；

3）便于操作和维修，工作安全可靠；

4）外形平整美观。

2.3.3 总体布置的基准选择

总体布置时，应注意以下几个基准选择：

1）以通过后桥中心线的水平面，为上下位置的基准面；

2）以通过后桥中心线的垂直面，为前后位置的基准面；

3）以整机的铅垂纵向对称面，为左右位置的基准面。

2.3.4 对各部件布置的具体要求

(一)车架和传动轴的布置

装载机多采用铰接式车架，前后车架连接铰接销的位置有两种布置方案：

1）铰接销布置在轴距的二分之一处，此种布置转弯半径小；前后轮轨迹重合，减小了行驶阻力和转弯阻力。一般多采用此种布置。

2）铰接销布置在轴距中点偏前，此种布置，前后轮转弯半径不同，车轮轨迹不重合，阻力增大。当采用前种布置有困难时，方可采用此种布置。

连接前后车架的铰接销有上下两个，两者之间的距离尽可能大些，以改善销轴的受力。但在下边那个铰接销的位置，应保证其最小离地间隙。

车架的外部宽度受轮距限制，内部宽度要考虑安装发动机和转向油缸的位置，车架高度是根据结构的强度要求和支承件尺寸要求而定。

前后车架相对转角，一般取70°～90°，每个车架绕铰接销的相对转角可达35°～45°，否则将影响其它件的布置，并且会使传动轴的十字节发生干涉。

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- 15 - 传动轴一般布置在装载机的纵向对称平面内，并尽可能成水平位置，使中间传动轴的中点

和车架铰接销中心线重合，如图，这样才能保证转向时十字节作等速转动。

(二)发动机与传动系的布置

由上图可以看出，发动机多是按纵向布置在装载机的后部，以保证整机的稳定性。选择

发动机，变矩器和变速箱三者为一体的方案。其优点是：轴向尺寸短，便于轴距短的机器

总体布置；三部件可组装成一个总成一次安装，使总装工序简化，可减少部件间的油路管

道，增加可靠性。

(三)摆动桥的布置

为了保证装载机在凸凹不平的路面上行驶时，其左右车轮都能与地面接触，而不悬空，

因此，采用摆动桥结构，如图：

摆动桥的布置，由图可看出，摆动桥1用销轴2与桥壳3连接，支持在车桥中间，摆

动桥上部与车架连接。

摆动桥可以安装在后桥或前桥上，形成后桥摆动或前桥摆动两种形式：

1）后桥摆动 在后桥上装置摆动桥，形成后桥摆动。如果驾驶室布置在后桥上，驾驶

员随车架一起摆动，容易掌握铲斗的对准性。所以，一般多采用此种形式，但缺点是驾驶

员容易疲劳。

2）前桥摆动 在前桥上装置摆动桥，形成前桥摆动。由于驾驶室布置在后车架上，所

以铲斗的对准性不好掌握，但驾驶员不随车架摆动，因此不易疲劳。

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- 16 - (四)工作装置的布置

工作装置布置在装载机的前部，该装置中各构建的布置，主要是确定动臂的长度和各铰接点的位置。

动臂和车架连接的铰接点位置，其高度的确定，应考虑不影响驾驶员的视线，铰接点的前后位置选取，若铰接点位置前移，卸荷的 距离增大，稳定性下降。因此，在不影响卸载距离条件下，尽可能向后布置；铰接点最好不设置在驾驶室的两侧，以免在举升时候影响驾驶员的安全。

(五)驾驶室的布置

在整体车架上，驾驶室一般布置在车架前端，使驾驶员的前方有良好的视野。

在铰接式的车架上，驾驶室的布置有三种方案:

1)驾驶室布置在前车架的后部，驾驶员的视野较好，并与铲斗的相对视角保持不变，铲斗的对准性容易控制，但驾驶员受到工作机构传来的冲击较大，容易疲劳。

2)驾驶室布置在后车架的前部。驾驶员的视野不好，驾驶员与铲斗的相对视角有变化，铲斗的对准性不易控制，但驾驶员受工作机构传来的冲击较小，不易疲劳。

3)驾驶员布置在后车架上的向前悬臂处。这种布置的形式，综合了前两种布置形式的优点，并克服其缺点。但转向时铲斗对准性差，由于铲取作业和卸载作业一般不在转向时进行，因此影响不大。目前多数装载机都采用这种布置形式。

2.4 装载机的稳定性

装载机的稳定性是指转载机在行驶或作业过程中，不发生倾翻或侧滑的能力，它是装载机的重要使用性能。通常用稳定比和稳定度来评价装载机的稳定性。

作用在装载机上的外力，对装载机可能产生两种力矩：一种是使装载机产生倾翻趋势的力矩，称为倾翻力矩M 0 ,另一种是使装载机趋于稳定的力矩，称为稳定力矩M S 。稳定力矩和倾翻力矩之比，称为稳定比，即

当K>1时，装载机稳定；当K<1时，装载机处于将要倾翻而未倾翻的临界状态。在一般情况下，K =1.1～1.3。装载机存在多种可能发生倾翻的工况，在此，对轮式装载机满载，动臂最大外伸，机器停在水平位置时的工况的受力图如下：

M M S

K 0

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式中 Q----铲斗中物料的重量（额定载重量）

I----动臂最大外伸时，载荷中心离前轴的距离

G----装载机的使用质量

L 1----装载机的重心离前轴的距离

其中，Q = 5000 kg ，L 1= 1630 mm ，G = 18000 kg ，I = 1680 mm

计算得：K = 3.49>1

因此稳定性满足要求。

第三章 液力变矩器设计

3.1 传动系的分类及其应用范围

装载机的传动系，按其传动方式的不同，一般可分为：机械式传动，液力机械式传动，液压机械式传动，全液压式传动等几类。

(一)机械式传动

机械式传动系是指，从原动机到驱动轮之间所有的机械传动件组成的传动系统。 QI

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目前，机械式传动系统仅在小型装载机上使用。在中型和大型装载机上基本不用，矿用装载机也不采用。

(二)液力机械式传动

液力机械式传动系是指，从从原动机到驱动轮之间通过液力变矩器和机械传动件组成的传动系统。液力机械式传动系的组成有：液力变矩器，液力换挡变速箱，分动箱，万向节，主传动，差速器，轮边减速器等。如图所示：

由图可以看出液力机械式传动系统的组成和各机构的作用，该传动系统具有下列优点：

1)由于传动系统中有液力变矩器，从而改变了发动机的功率输出特性。当外载荷力增大时，能自动增加牵引力，同时行驶速度下降；反之，当外载荷力减小时，其牵引力下降，速度增大。因此，发动机基本上是恒功率工作。

2)能提高装载机的使用寿命，由于液力传动系的介质是液体，可以吸收振动和冲击，从而提高了各零部件的使用寿命。

3)能改善装载机的通过性。液力机械式传动，可以采用降低行驶速度以输出最大的牵引力，从而提高了装载机的通过性，有利于通过泥泞沼泽地。

4)能提高装载机的舒适性。采用液力机械式传动，启动平稳，并可以在较大的范围内

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- 19 - 进行无级调速，同时，变速时无冲击，因液体介质可以吸收振动和冲击，所以，提高了装载机的舒适性。

5)能简化装载机的操纵。液力变矩器是一个无极变速箱，它可以使齿轮变速箱的变速档数减少。并且液力变速时换挡的操作简单，所以，可以大大减轻驾驶员操纵的劳动强度。 液力机械式传动的主要缺点是：有液力损失，牵引效率低，制造成本高。

目前，在露天和井下的装载机上，广泛采用液力机械式传动方式。

(三)液压机械式传动系

液压机械式传动系是指从原动机到驱动轮之间，动力是经过泵，油马达和机械传动件而传递的，其传动系统如图所示：

为了使原动机保持恒功率工作，传动系统必须能进行恒功率调节。油泵和油马达都具备容积式调速系统，它是通过改变油泵或油马达的排量，调节其转速或扭矩的，从而调节装载机的速度和牵引力。一般是采用调节油泵不调油马达或调节油马达不调节油泵的办法，两者都进行无级调速。

由于大容量低速大扭矩的油马达尚不完善，所以，这种传动方式是很少被采用，仅在小型装载机上有时采用。

WJ-76电动铲运机的传动系数。外电源经电缆将电能送给电动机1，电动机带动油泵2，油泵驱动油马达3传动，由分动箱4把动力传至前桥6和后桥8，驱动装载机行驶。

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- 20 - (四)全液压传动系

全液压传动系是由液压马达直接带动驱动轮，省去了复杂的中间传动件。如图为全液压传动的原理图。

与机械式传动相比，全液压传动结构简单，维修方便，能够无级调速，发动机的工作状态好。这是最近几年发展起来的新型装载机的传动系统，但由于成本高，传动效率低，目前，尚没有被广泛使用。

(五)电力传动系

电力传动系是指从原动机到驱动轮之间，采用了电力传动系统。是用电力系统代替了机械传动系统。图中所示为电动轮装载机的传动系，由柴油机1带动交流和直流发电机。直流发电机产生的直流电，输送到装载机行走装置的直流电动机中，使装载机运行。交流电动机产生的交流电，输送到装载机的其它辅助机构的交流电动机中，实现其它的辅助动作。

图示的是电动轮的示意图，直流电动机与减速器在一起，布置在驱动轮之间，称此部分为电动轮。

电动轮的传动过程为：直流电动机的转子4，带动齿轮7，齿轮7带动齿轮8,9

，齿轮

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