夹木装载机工作装置设计(附件)
本课题以夹木装载机工作装置为研究对象，根据用户需求选择、确定工作装置的机构形式和基本参数。首先用画图法确定木材抓具和连杆机构的铰接点位置，计算抓具和连杆机构的尺寸参数，绘制夹木装载机工作装置二维零件图纸。
在此基础上受力分析，进行抓具液压缸、举升液压缸和斗转液压缸的选型设计。最后，基于Pro/E软件分别对木材抓具、动臂、连杆、摇臂、液压缸、螺栓等进行三维建模，并用它进行装配，得到夹木装载机工作装置的三维图进行展示。
关键词 装载机，木材抓具，连杆系统，设计
目 录
1 绪论 1
2 木材抓具的设计 1
2.1 抓具设计目标 1
2.2 木材抓具设计原则 2
2.3 木材抓具结构选择 3
2.4 抓具铰接点确定原则 3
2.5 木材抓具参数确定 4
2.6 上爪抓取力及液压缸提供压力计算 6
3 木材抓具液压缸的设计 8
3.1 抓具液压缸基本参数确定 8
3.2 液压缸参数汇总 10
4 连杆系统设计 11
4.1 工作装置连杆机构的类型 11
4.2 机构分析 13
4.3 图解法设计尺寸参数 15
5 连杆系统液压缸设计 20
5.1 连杆系统液压缸基本参数确定 20
5.2 液压缸参数汇总 23
6 Pro/E软件的应用 23
6.1 Pro/E软件的介绍 23
6.2 木材抓具单个下爪实体建模 23
6.3 抓具整个下爪实体建模 25
6.4 整个抓具实体建模 26
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
6.5 夹木装载机工作装置装配图 27
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 绪论
装载机在公路、山区、矿山、建筑、水电、港口等施工场地很常见的的土石方工程机械，它的工作对象主要是各种土壤、灰料、砂石料及其他建筑用散料等，对它们进行产装、运输、卸载等工作。装载机可以更换特种装置，让其适用范围更加广泛。本设计的夹木装载机就是在装载机基础上更换木材抓具，完成对原木或者加工木材搬运装卸等作业。
夹木装载机工作装置的结构会影响到整个机器的性能，因此，装载机的工作装置要布置合理、理结构简单、易于维修操作，以下是夹木装载机工作装置的结构示意图，如图1.1所示：
1-机体；2、5、8-液压缸；3-摇臂；4-动臂；6-抓具；7-连杆
图1.1 夹木装载机工作装置的组成
2 木材抓具的设计
木材抓具是在装载机的基础上做变形设计的工作装置,是一种利润附加值和市场占有率都较高的装载机附属配件之一,用途广泛，效益良好。可广泛用于林区原木装运、木材加工企业及某些特殊场所中对规则和不规则的圆柱形物料、长条形物料进行转运、装卸及起重牵引等作业。
2.1 抓具设计目标
经过参考现有木材抓具的现状,根据不同树种采集多组原木直径和已经切割后木材的不同形状,充分考虑工作人员对木材抓具的想法及要求,并借鉴国内外知名品牌的同类型、等吨位的木材抓具结构设计方案及设计理念,综合分析及论证后,依据抓具设计原则,在ZL20装载机基础上提出了夹木装载机设计目标:
(1) 抓具最大卸载高度:
(2) 抓具的最大高度时的卸载距离：
(3) 抓具工作腔的有效面积：
(4) 抓取原木最小直径:
(5) 最大抓取重量:
(6) 抓取原木长度范围:
抓具机构简图如下图图1.1所示：
图1.1 抓具机构简图
根据自由度计算公式： (2-1)式中： -------活动构件数
-------机构中低副的个数
-------高副的个数
计算得其自由度为,整个机构有确定运动。
2.2 木材抓具设计原则
为了使木材抓具的结构更加实用,更适合各种木材的装载工作,在抓具装置设计过程中应该遵守以下原则:
(1）在满足最大抓取原木直径要求的情况下,在确定铰点位置及液压缸行程时,尽可能增加木材抓具的最大张口度以便于原木的顺利抓取,提高工作效率。
(2)在尺寸和结构允许的情况下,尽量加宽上下夹爪的宽度尺寸，这样可以加大与原木的有效接触面积,让抓具在抓取木材是更加稳定,克服长原木两端容易失稳晃动的弊端。
(3)在结构尺寸允许的情况下,上下夹爪的设计尽量采用箱形辉接结构以加大夹爪的抗扭能力和结构强度,从而可以减轻质量,提高可靠性和使用寿命。
(4)下夹爪齿尖应设计成与地面平直接触的结构,下夹爪处于自动放平位置时齿尖下倾;上下夹爪与原木接触的表面应设计为一光滑整体平面,并将焊接位置设计在原木不易接触的位置,以使抓具接近及夹持原木时齿尖、齿体不损伤原木,同时还具有良好的导向作用。
(5)上夹爪整体弧形及护板应设计成内倾的钩子形,以增大包容面积并有效阻止前端个别原木在装运过程中从抓具中滑出,提高作业稳定性和安全性。
(6)为保证抓具的足够强度和使用寿命,在上下夹爪及支铰连接的关键部位需釆用高强度高韧性材料焊接,例如45号刚,加大夹爪强度和抗扭能力。
在抓具的工作过程中,上下爪与液压缸及其他相对运动件应严格避免运动干涉,设计好铰接点位置。
2.3 木材抓具结构选择
按照抓具装置的上下夹爪的相对运动轨迹,可分为互顶式和交错式两种。互顶式抓具是上下夹爪在齿尖相互接触,夹持范围小,最小抱圆直径较大,不能夹持单根原木;而交错式抓具是在夹紧过程中上下夹爪相互错开,通过改变液压缸行程可以扩大夹持范围,得到不同的抱圆直径。按照上夹爪结构形式,交错式抓具又可分为分开式和整体式两种。分开式上夹爪的两个单爪是由两个液压社分别控制,由于液压损耗的存在,会引起两个单爪运动不同步,影响夹持效率;整体式则由两个液压紅同时控制,可以同时动作,提高夹爪强度。由此可见,为了更好的满足木材抓具夹持范围大、装夹效率高、抓具强度高、上夹爪同步的要求,采用交错式整体上夹爪结构,上下夹爪的设计均釆用箱形焊接结构以加大夹爪的抗扭能力和强度,从而可以抓具减轻质量,提高抓具的耐用性和可靠性(见图2.1)。
图2.1 交错式整体上夹爪装置三维模型
图2.2 抓具铰接点示意图
2.5 木材抓具参数确定
依据用户需求和设计目标,对木材抓具的基本尺寸参数进行校核计算，这些参数的确定,直接关系到该木材抓具与相应的装载机之间的协调配置和抓取性能。
（1）抓具最大抓取重量计算
（3）活塞杆直径的计算
按照活塞杆受力的情况来确定，当承受拉力的作用时：。
1 绪论 1
2 木材抓具的设计 1
2.1 抓具设计目标 1
2.2 木材抓具设计原则 2
2.3 木材抓具结构选择 3
2.4 抓具铰接点确定原则 3
2.5 木材抓具参数确定 4
2.6 上爪抓取力及液压缸提供压力计算 6
3 木材抓具液压缸的设计 8
3.1 抓具液压缸基本参数确定 8
3.2 液压缸参数汇总 10
4 连杆系统设计 11
4.1 工作装置连杆机构的类型 11
4.2 机构分析 13
4.3 图解法设计尺寸参数 15
5 连杆系统液压缸设计 20
5.1 连杆系统液压缸基本参数确定 20
5.2 液压缸参数汇总 23
6 Pro/E软件的应用 23
6.1 Pro/E软件的介绍 23
6.2 木材抓具单个下爪实体建模 23
6.3 抓具整个下爪实体建模 25
6.4 整个抓具实体建模 26
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
6.5 夹木装载机工作装置装配图 27
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 绪论
装载机在公路、山区、矿山、建筑、水电、港口等施工场地很常见的的土石方工程机械，它的工作对象主要是各种土壤、灰料、砂石料及其他建筑用散料等，对它们进行产装、运输、卸载等工作。装载机可以更换特种装置，让其适用范围更加广泛。本设计的夹木装载机就是在装载机基础上更换木材抓具，完成对原木或者加工木材搬运装卸等作业。
夹木装载机工作装置的结构会影响到整个机器的性能，因此，装载机的工作装置要布置合理、理结构简单、易于维修操作，以下是夹木装载机工作装置的结构示意图，如图1.1所示：
1-机体；2、5、8-液压缸；3-摇臂；4-动臂；6-抓具；7-连杆
图1.1 夹木装载机工作装置的组成
2 木材抓具的设计
木材抓具是在装载机的基础上做变形设计的工作装置,是一种利润附加值和市场占有率都较高的装载机附属配件之一,用途广泛，效益良好。可广泛用于林区原木装运、木材加工企业及某些特殊场所中对规则和不规则的圆柱形物料、长条形物料进行转运、装卸及起重牵引等作业。
2.1 抓具设计目标
经过参考现有木材抓具的现状,根据不同树种采集多组原木直径和已经切割后木材的不同形状,充分考虑工作人员对木材抓具的想法及要求,并借鉴国内外知名品牌的同类型、等吨位的木材抓具结构设计方案及设计理念,综合分析及论证后,依据抓具设计原则,在ZL20装载机基础上提出了夹木装载机设计目标:
(1) 抓具最大卸载高度:
(2) 抓具的最大高度时的卸载距离：
(3) 抓具工作腔的有效面积：
(4) 抓取原木最小直径:
(5) 最大抓取重量:
(6) 抓取原木长度范围:
抓具机构简图如下图图1.1所示：
图1.1 抓具机构简图
根据自由度计算公式： (2-1)式中： -------活动构件数
-------机构中低副的个数
-------高副的个数
计算得其自由度为,整个机构有确定运动。
2.2 木材抓具设计原则
为了使木材抓具的结构更加实用,更适合各种木材的装载工作,在抓具装置设计过程中应该遵守以下原则:
(1）在满足最大抓取原木直径要求的情况下,在确定铰点位置及液压缸行程时,尽可能增加木材抓具的最大张口度以便于原木的顺利抓取,提高工作效率。
(2)在尺寸和结构允许的情况下,尽量加宽上下夹爪的宽度尺寸，这样可以加大与原木的有效接触面积,让抓具在抓取木材是更加稳定,克服长原木两端容易失稳晃动的弊端。
(3)在结构尺寸允许的情况下,上下夹爪的设计尽量采用箱形辉接结构以加大夹爪的抗扭能力和结构强度,从而可以减轻质量,提高可靠性和使用寿命。
(4)下夹爪齿尖应设计成与地面平直接触的结构,下夹爪处于自动放平位置时齿尖下倾;上下夹爪与原木接触的表面应设计为一光滑整体平面,并将焊接位置设计在原木不易接触的位置,以使抓具接近及夹持原木时齿尖、齿体不损伤原木,同时还具有良好的导向作用。
(5)上夹爪整体弧形及护板应设计成内倾的钩子形,以增大包容面积并有效阻止前端个别原木在装运过程中从抓具中滑出,提高作业稳定性和安全性。
(6)为保证抓具的足够强度和使用寿命,在上下夹爪及支铰连接的关键部位需釆用高强度高韧性材料焊接,例如45号刚,加大夹爪强度和抗扭能力。
在抓具的工作过程中,上下爪与液压缸及其他相对运动件应严格避免运动干涉,设计好铰接点位置。
2.3 木材抓具结构选择
按照抓具装置的上下夹爪的相对运动轨迹,可分为互顶式和交错式两种。互顶式抓具是上下夹爪在齿尖相互接触,夹持范围小,最小抱圆直径较大,不能夹持单根原木;而交错式抓具是在夹紧过程中上下夹爪相互错开,通过改变液压缸行程可以扩大夹持范围,得到不同的抱圆直径。按照上夹爪结构形式,交错式抓具又可分为分开式和整体式两种。分开式上夹爪的两个单爪是由两个液压社分别控制,由于液压损耗的存在,会引起两个单爪运动不同步,影响夹持效率;整体式则由两个液压紅同时控制,可以同时动作,提高夹爪强度。由此可见,为了更好的满足木材抓具夹持范围大、装夹效率高、抓具强度高、上夹爪同步的要求,采用交错式整体上夹爪结构,上下夹爪的设计均釆用箱形焊接结构以加大夹爪的抗扭能力和强度,从而可以抓具减轻质量,提高抓具的耐用性和可靠性(见图2.1)。
图2.1 交错式整体上夹爪装置三维模型
图2.2 抓具铰接点示意图
2.5 木材抓具参数确定
依据用户需求和设计目标,对木材抓具的基本尺寸参数进行校核计算，这些参数的确定,直接关系到该木材抓具与相应的装载机之间的协调配置和抓取性能。
（1）抓具最大抓取重量计算
（3）活塞杆直径的计算
按照活塞杆受力的情况来确定，当承受拉力的作用时：。
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