机械工程及自动化专业毕业设计论文轮式装载机虚拟样机设计
基于虚拟样机的机械产品设计与优化
基于虚拟样机的机械产品设计与优化在当今科技快速发展的时代，虚拟样机已经逐渐成为机械产品设计和优化的重要工具。
基于虚拟样机的设计方法不仅能够提高产品设计的效率，还可以降低开发成本和风险。
本文将探讨基于虚拟样机的机械产品设计与优化的意义和方法。
虚拟样机是一种以计算机辅助设计和仿真技术为基础的产品开发工具。
它通过建立真实产品的3D模型，并应用物理仿真和虚拟现实技术，能够在计算机上模拟产品在不同环境和工况下的运行情况。
与传统的实物样机相比，虚拟样机具有成本低、灵活性高等优势。
首先，基于虚拟样机的设计方法能够提高产品设计的效率。
传统的产品设计方法往往需要制作实物样机，并进行实际测试才能验证设计方案的可行性。
这不仅费时费力，还存在很大的不确定性。
而虚拟样机可以在计算机上模拟产品的运行情况，包括结构强度、运动性能等方面的分析。
设计者可以根据模拟结果进行优化，从而节省了重复制作实物样机的时间和成本。
其次，基于虚拟样机的设计方法可以降低开发成本和风险。
传统的产品开发过程中，开发人员需要购买材料、加工零件并进行实物测试，这不仅需要大量的投资，还存在失败的风险。
而基于虚拟样机的设计方法可以在计算机上进行模拟测试，避免了上述开支和风险。
设计者可以通过虚拟样机对产品进行多次优化，降低了故障风险，提高了产品的可靠性。
此外，基于虚拟样机的设计方法还能够提供更多的设计自由度。
在传统的产品设计中，设计师需要考虑物理空间的限制，可能会受到零件加工方式的限制。
而虚拟样机可以将产品的设计和制造过程完全数字化，设计师可以在虚拟环境中灵活调整产品的参数和结构，实现更加创新的设计。
那么，应该如何进行基于虚拟样机的机械产品设计与优化呢？首先，设计者需要建立产品的3D模型。
这包括产品的外观和内部结构，以及各种零部件的尺寸和形状。
设计者可以使用计算机辅助设计软件进行建模，并为每个零部件分配合适的材料属性。
其次，设计者需要应用物理仿真技术对产品进行分析和测试。
机械工程及自动化精品毕业设计ZL05微型轮式装载机总体设计
Aspects to improve cabin comfort of wheel loaders andexcavators according to operatorsAbstractComfort plays an increasingly important role in interior design of earth moving equipment. Although research has been conducted on vehicle interiors of wheel loa- ders and excavators, hardly any information is known about the operator’s opinion. In this study a questionnaire was completed by machine operators to get their opinion about aspects which need to be improved in order to design a more comfortable vehi- cle interior. The results show that almost half of the operators rate the comfort of th- eir cabin‘‘average’’ or ‘‘poor’’. According to the operators, cab comfort of wheel loaders can be increased by improving seat comfort. Besides improving seat comfort, cabin comfort of excavators can be improved by changing the cab design (including dimensions, ingress/egress), view, reliability, and climate control.Keywords: Cabin comfort; Operators’ opinion; Earth moving equipmen t.1. IntroductionComfort plays an increasingly important role in vehicle design. As machine operators of earth moving equipment often spend long hours in their vehicle— some- times even more than 8 h a day—comfort is a major issue in interior design of these machines.Operating earth-moving machinery is not a physically heavy job and can be sustained for long periods.Nevertheless, operating such a machine appears to be a risk factor for musculoskeletal disorders, especially when the task is not interrupted by other working activities or breaks. Zimmerman et al. (1997) showed that the main problems of earth-moving machinery operators concern physical complaints in the neck/ shoulder and low back region, general fatigue and feelings of discomfort. This might be attributed to a combination of static load during prolonged sitting— frequ- ently in awkward postures—exposure to whole body vibrations, and handling and steering the machine(Zimmerman et al., 1997; Tola et al., 1988; de Looze et al.,2000).A comfortable well-designed vehicle interior may reduce awkward postures and provide an environment that stimulates optimal operator performance. Based on a literature review about musculoskeletal disorders and their risk factors, Zimmerman et al. (1997) made four recommendations for reducing work-related musculoskeletal disorders among operators: minimizing of magnitude and frequency of vibration rea- ching the operator; locating controls optimally to minimize reach distances, trunkflexion and trunk rotation; providing maximum operator visibility from an upright supported seated posture; and taking regular breaks to minimize the effects of sus- tained postures. Improvements of cab comfort are very often based on reducing the risk factors for work-related musculoskeletal disorders (Zimmerman et al., 1997; Attebrant et al., 1997). Only a few studies have mentioned aspects which operators wishto see improved. Nakada (1997) describes the desirability ranking for dump trucks and wheel loaders given by product creators, designers, design engineers, operators and young people. Nakada, (1997) shows that much design attention has been paid to instrument panel/monitors and meters and the operator seat. Unfor- tunately, the operators’ opinions cannot be distinguished in Nakada’s study (1997).However, in order to design a comfortable vehicle interior, the opinion of the operators is important as they are the end-users of the machines. Their user expe- rience may be of great help designing a more comfortable vehicle interior. The aim of the current study is to find aspects mentioned by wheel loader and excavator ope- rators, which can be used to improve the comfort of vehicle interiors in the future. In this article we describe the results of a questionnaire given to 273 machine operators. They were asked their opinion about their current machine, their future demands and aspects they considered important to work well with the machine. This allowed us to identify aspects that need improvement in machine design.2. Method2.1. SubjectsA convenience sample was obtained through approaching operators visiting Ba-uma (the world’s largest exhibition for construction equipment). Most of the parti- cipants were wheel loader operators (n = 61) and excavator operators (n=212). The others (n = 65) were operators of several construction machines (e.g., mobile cranes, dozers, tower cranes, off-road trucks). Only the results for wheel loader and excava- tor operators are presented in this article, as they account for 18% and 62.7% of the total number of respondents respectively. Figs. 1 and 2 show a typical wheel loader and excavator.2.2. QuestionnaireData were collected by means of a questionnaire which was completed during an interview. The questionnaire was divided into three parts: (1) characteristics of the population, (2) evaluation of the current machine being operated, and (3) future de- mands on earthmoving machinery. In the first part we asked the operator’s age, y ears of experience as operator, the kind of machinery being operated and its age. In the se- cond part of the questionnaire, operators evaluated their machine by rating overall comfort and their opinion of specific parts of the machine on a four-point scale (very good, good, average, poor). Finally, two open questions asked about the operator’s f- uture demands: what improvements would make the machine more comfortable and what aspects are the most important to work well with the machine.2.3. Data analysisData were sorted by machine type, after which the responses of wheel loader operators and excavator operators were separately analyzed. Within these groups, operators of older machinery (≥4 years old) were separated from operators of newer machinery (〈4 ye ars old). In addition, the categories ‘‘very good’’ and‘‘good’’ were combined (‘‘very good/good’’) and the categories ‘‘average’’ and ‘‘poor’’ were com- bined(‘‘average/poor’’).Frequency tables were made of the operators opinions about overall machine comfort and about their opinions about specific parts of their machines. Chi-square was calculated between age of machine and overall comfort and between age of ma- chine and the operators’ opinion of specific parts of the machine. We assumed that if fewer than 80% of the operators rated a part of the machine ‘‘good/very good’’, im- provement of this part could contribute to a more comfortable vehicle interior. In part three of the questionnaire, the operators indicated aspects to improve machine com- fort a nd aspects they found necessary to work well with the machine. We classifiedthese aspects into categories and calculated the percentage responses.3. Results3.1. Characteristics of the populationBoth the wheel loader operators (mean age: 36.5±9.4 years) and the excavator operators (mean age: 36.3±9.3 years) who participated in this study, were experien- ced with a mean of 12.3 (±8.1) and 13.4 (±9.2) years of service, respectively. Half of the operators operate machines less than 4 years old (53% of the wheel loader and 50% of the excavator operators).3.2. Evaluation of current machine57.4% of wheel loader operators and 55.9% of the excavator operators rated the overall cabin comfort‘‘good/very good’’. It shows that operators of newer machinery (<4 years old) rated the overall cab comfort as ‘‘good/very good’’ more often than operators of older machines (≥4 years old). This was found both among wheel load- ers (χ2(1)=8.5,p<0.04) and among excavators (χ2(1)=23.0,p<0.001).Seventy-eight percent of the operators driving wheel loaders less than 4 years old, rated the comfort of their machine a s ‘‘good/very good’’.With excavator operators this figure was 81%. These results show that during recent years the experienced cab comfort of excavat- ors and wheel loaders has improved.It illustrates the opinion of the operators about specific parts of the machines less than 4 years old.Fewer aspects of wheel loaders are rated‘‘average/poor’’ by more than 20% of the operators, than excavators. Com- mon aspects which can contribute to increase of cab comfort are dashboard and dis- plays, adjustability of seats and controls, vibration and damping, noise reduction, and seat comfort. Excavator operators would also like to see improvement of climate co- ntrol, improved machine appearance, and better cab dimensions (including interior space, ingress/egress),view, and reliability.3.3. Future demandsThe participants generated 467 items desired to improve the machine’s comfort. We classified these aspects into 15 categories (see Table 2). It shows which features。
基于Pro／E软件的装载机虚拟设计制造研究
基于Pro／E软件的装载机虚拟设计制造研究文章运用Pro/E软件对装载机进行了三维建模设计，对其进行虚拟装配和仿真运动，完成了装载机的虚拟设计制造。
通过虚拟设计制造，缩短了产品的设计开发制造周期，提高了装载机的设计制造效率、节约了开发成本。
關键词：装载机；Pro/E虚拟设计；制造研究引言进入新世纪，科技发展突飞猛进。
人们对个性化产品的需求越来越迫切，对产品性能的要求也越来越高。
传统的机械设计在产品的创新开发中，存在开发设计周期长、制造成本高、产品的品质等方面已越来越不能满足人们需求，虚拟设计制造技术正是在这一背景的驱动下产生的。
装载机主要用来铲、装、卸、运土和石料一类散状物料，也可以对岩石、硬土进行轻度铲掘作业。
运用Pro/E软件，设计人员可以在制造真实装载机之前建立整个机构的虚拟样机，然后模拟装载机的运动过程，就可以在装载机的设计开发过程中发现设计存在的不足、缺陷，从而实现设计的优化。
1 虚拟设计及装配流程装载机的虚拟设计主要是用大型参数化建模软件Pro/E对机械结构进行三维实体建模，然后进行装配并各种模拟动作。
为能够方便的解决在装载机产品的设计阶段中各个机械构件在运动过程中的机械运动协调关系及运动范围的设计、可能的部件运动干涉检查等问题找到切实可行的解决问题的方法。
装载机虚拟样机的设计步骤、装配流程如图1 所示。
2 装载机的三维建模2.1 动臂的建模动臂建模设计主要采用拉伸命令，首先进入草绘平面，绘出动臂二维图形，然后给出尺寸值进行拉伸生成动臂三维实体图，再在动臂上进行其上打孔，要注意保证尺寸的准确性。
对另一个动臂采用镜像的方法得到。
如图2 所示。
2.2 铲斗的建模铲斗实体采用拉伸命令建立基本体，再用抽壳命令形成基本的壳体。
在基本体上添加加厚板以及铲齿特征。
添加铲耳特征时还需要建立铲耳特征的二维平面图形特征，后采用工具中的镜像复制命令完成铲斗肋板设计。
如图3所示。
2.3 底座的建模先建立底盘二维平面框架，然后采用拉伸命令，再采用拉伸裁剪命令生成底座结构，最后在框架上生成其他特征。
ZL50轮式装载机虚拟样机建模与仿真探讨
ZL50轮式装载机虚拟样机建模与仿真探讨文章以ZL50轮式装载机为对象，在分析其牵引性能的基础上，通过在ADAMS软件中建立动力学模型，应用现代计算机虚拟仿真技术，形成装载机的虚拟样机系统，然后进行初步的性能仿真试验和参数优化，为装载机的不断完善提供方法和依据。
通过文章的探讨，以期对相关人员的工作提供参考。
标签：轮式装载机；动力学系统；虚拟分析引言轮式装载机是一种通过安装在前端一个完整的铲斗支承结构和连杆，随机器向前运动进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的轮胎机械，广泛用于公路、建筑、矿山等工程领域，对于减轻劳动强度，加快工程建设速度，提高工程质量起着重要的作用。
虚拟样机技术作为一种技术手段，在汽车工业里面被普遍采用，通过相应系统进行仿真，可以达到评价汽车操作稳定性和耐久性的目的。
轮式装载机属于循环式作业机械，对其研究目前仍存在不足之处，通过虚拟样机技术来对轮式装载机进行性能仿真试验和参数优化，不失为一种解决问题的方法。
文章主要针对ZL50轮式装载机作为研究对象进行建模与分析，其具体参数如表1所示。
1 ZL50轮式装载机动力学建模由于ZL50轮式装载机是一个非常复杂的多体系统，因此通过建立装载机模型的方式研究各个系统综合性能是一种有效的方法。
虚拟样机在构造上是与实际装载机动力学行为相似的等价模型，该等价模型在物理性能上等同或十分相似于实际系统，但比实际的装载机更简单和便于分析研究。
目前机械系统动力学仿真分析软件较多，基于ADAMS能有效地分析三维机构的运动与力，可模拟大位移的系统和能够分析运动学静定系统，故采用ADAMS来对ZL50轮式装载机进行动力学建模与分析。
以下是在ADAMS操作环境下建立的动力学模型。
2 ZL50轮式装载机动力学仿真纵向稳定度是评价装载机技术性能的重要指标之一，它表明装载机在行驶或工作时抵抗翻车的能力。
ZL50轮式装载机主要在满载上坡动臂伸出最大或满载下坡行驶时或空载上坡运行时容易产生倾翻。
机械系统的虚拟样机技术论文素材
机械系统的虚拟样机技术论文素材机械系统的虚拟样机技术1. 引言机械系统的设计和制造过程中，样机是至关重要的一步。
然而，传统的物理样机制造成本高、周期长，限制了创新的迭代速度和实验条件的调整。
为了解决这一问题，虚拟样机技术应运而生。
本文将讨论机械系统的虚拟样机技术，探索其优势和应用领域。
2. 虚拟样机技术的定义及原理虚拟样机是指利用计算机建模和仿真技术，通过软件模拟机械系统的结构和运动特性的方法。
它通过数学模型、物理仿真和可视化等手段，模拟出机械系统在现实世界中的运行情况。
3. 虚拟样机技术的优势3.1 成本和周期减少：虚拟样机的制造成本较低，周期也较短，不需要实际物理材料，节约了开发和测试阶段的成本。
3.2 无限制的实验条件：虚拟样机技术可以在不同环境和加载条件下进行测试，提供更多的实验数据，拓宽了设计和调试的范围。
3.3 交互设计和协同开发：虚拟样机技术可以实现多人实时协同开发，设计人员可以在线上进行交互和修改，加快了开发进程。
3.4 优化和改进的能力：虚拟样机技术可以对机械系统进行优化和改进，快速测试各种设计方案，提高产品的性能和可靠性。
4. 虚拟样机技术的应用领域4.1 车辆工程：在汽车和飞机等交通工具的设计过程中，虚拟样机技术可以模拟车辆的运动性能、碰撞测试以及乘坐感受等，提供全方位的设计和调试。
4.2 机械设备：在机械设备的设计和制造过程中，虚拟样机技术可以模拟机械部件的运动和结构特性，验证设计的合理性，并进行多种条件下的仿真测试。
4.3 建筑工程：在建筑设计中，虚拟样机技术可以模拟建筑物的结构和材料性能，帮助设计人员优化设计方案，减少施工风险和成本。
4.4 医疗器械：在医疗器械研发过程中，虚拟样机技术可以模拟器械的使用场景和效果，帮助研发人员改进设计，提高器械的效能和安全性。
5. 虚拟样机技术的挑战与展望虚拟样机技术虽然在机械系统的设计和制造过程中带来了许多优势，但仍面临一些挑战。
首先，虚拟样机技术的模型准确性需要不断提高，以准确模拟真实情况。
浅析在挖掘装载机的设计和制造中采用虚拟样机技术
浅析在挖掘装载机的设计和制造中采用虚拟样机技术摘要在设计与制造挖掘装载机物理样机过程中，如果反复制造、试验物理样机，不仅会需要大量时间，也会造成资源、人力的浪费。
而随着计算机技术的迅猛发展，虚拟样机技术日益成熟，在挖掘装载机物理样机试验过程中采用“虚拟样机、仿真实验”的设计方法，可以在物理样机制造出来之前通过反复修改系统动力学模型进行预测、比较、直至获得最优设计方案，省去反复制造试验物理样机所需的时间。
关键词挖掘装载机；虚拟样机；技术虚拟样机技术是科学技术的重大研究成果，特别是在挖掘机的设计和制造中，它可以结合各种不同的设计方案模拟各种挖掘的工作情况，从而做出最正确和符合实际的方案选择。
其中，ADAMS虚拟样机技术在挖掘装载机设计和制造的全过程都可发挥重要作用，在其开发投入期采用该技术能缩短设计周期、节约设计经费；产品制成之后仍可进行虚拟样机仿真实验，代替物理样机实验进行子系统及参数的优化。
1挖掘装载机挖掘装置虚拟样机的参数设计挖掘装载机虚拟样机的建立基于ADAMS软件，可以方便快捷地建立挖掘装置的虚拟样机，估算统计出系统共需24个开关量I/O口，其中输入16个，输出8个。
根据系统要求的I/O点数再加上20%-30％的备用量，确定PLC点数。
综合考虑I/O口配置、以后注塑机功能扩展的需要及性能价格比等因素，综上所述，本文选用选用德国西门子公司的SIMATICS7-300系列PLC作为该系统的下位机，具体的型号为CPU315。
样机模型建成以后，可用模型检验工具来检查错误，结果显示此模型没有多余约束，模型检验正确。
如果处理开关量、模拟量，进行回路调节，并能用简易的语言进行编程，具备大型机的分析运算能力，很适宜被工程技术人员所掌握并能编写复杂的程序进行精密的运动控制。
上位机和下位机（PLC）之间选用MPI通信方式，由于CPU315有一个MPI 可以利用，在中小型控制系统中，上位机数据传输量不会很大，对实时性要求也不是特别高，故用MPI方式能完全满足控制系统的要求。
轮式装载机传动系统的毕业设计论文和毕业设计任务书
轮式装载机传动系统的毕业设计论文和毕业设计任务书1 工程机械传动装置的分类工程机械传动行业属于工程机械的配套件行业，工程机械传动装置大致可以分为三类：（1）齿轮传动装置主要应用于使用要求不高，主机成本较低的部分装载机械，工程起重机械，压实机械和内燃叉车等产品的变速器，驱动桥主传动和轮边减速器，齿轮变速器按其结构形式可以分为定轴式和行星式两类。
而驱动桥则可以按其功能分为刚性、转向和贯通式驱动桥。
（2）液力传动装置主要用于对使用和主机性能要求较高的装载机械和内燃叉车等产品，其中液力变矩器和动力换挡变速器作为底盘动力传动中的无级变速元件，可以使主机具有良好的自动适应性和操作性能。
（3）静液压传动装置主要用于装载机以及对主机性能要求较高的推土机，路面机械，压路机和内燃叉车等产品和静液压变速、转向系统和工作装置上，使主机具有良好的无级变速和操作性能。
2 我国工程机械齿轮传动装置的发展趋势（1）我国机械式齿轮传动装置技术水平较低，具有较大的发展空间。
应该大力推广优化设计方法，改进齿轮，轴类，壳体等关键零件的材料与工艺，进一步提高使用寿命，减轻重量，缩小体积；采用先进的换挡元件和换挡方式，努力减轻司机的劳动强度，缩短动力中断时间，提高工程机械的作业效率。
国内已经引进的变速器的先进设计和零部件，应该大力推广采用。
（2）由于液力变矩器和动力换挡变速器使装载机械具有一定的自动适应性能和换挡轻便平稳、加速性能好等优点，生产成本又比较适中，已为国内大多数厂家接受。
但是，由于目前国内大中型轮胎式工程机械有许多还采用大扭矩比的液力变知器和两挡变速器，产采用手动换挡方式，因此作业效率和使用经济性明显较低。
内已经引进的美国CAT公司D6D、D7G等产品的单级液力变矩器和德国ZF公司WG系列动务换挡变速器等先进技术，可以有效地提高工程机械作业的效率和使用经济性，减少系统发热量，应当在国内工程机械中推广应用，并进而采用电—液控制和电子控制系统来取代手动控制系统，以便改善作业条件，提高作业效率。
轮式装载机工作装置的虚拟设计和三维仿真毕业设计论文
XXXX大学本科毕业设计(论文)学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名班级学号指导教师二零年月XXXX大学本科毕业论文ZL50G式轮式装载机工作装置的虚拟设计和三维仿真The type of ZL50G wheel loader working device virtual design and three-dimensional simulation完整的毕业设计过程ProE 三维建模，包括零件，装配图以及运动仿真这里贴上转载机CAD图该毕业设计成果经过严格而完整的毕业答辩过程，并取得优秀。
如有需要可以联系 球球983091293（理工类）：X X X X大学毕业论文（设计）任务书学院：专业：机械设计制造及其自动化学号：姓名：指导教师：职称：20 年月日毕业设计（论文）题目：ZL50G式轮式装载机工作装置的虚拟设计和三维仿真一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）1、了解ZL50G轮式装载机的基本机构及工作原理。
2、了解装载机的工况条件完成其工作装置总体方案的选择，例如总体结构与布置、连杆机构的结构形式等。
3、完成装载机工作装置的设计，包括铲斗设计、工作装置连杆系统设计等。
4、对装载机工作装置进行三维建模和运动仿真。
二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）1. 毕业设计论文一份（不少于1.5万字）；2. 外文译文一篇（不少于5000英文单词）；3. 装配图一张及零件图若干。
三、完成日期及进度自20 年3 月25日起至20 年6月14日止进度安排：1. 3月25日～4月7日：查阅资料、调研，完成开题报告；2. 4月8日～4月28日：完成方案确定和机构设计；3. 4月29日～5月20日：完成零件设计计算及总图4. 5月21日～6月10日：完成造型及仿真，撰写毕业设计论文。
5. 6月10日～6月14日：答辩。
四、同组设计者（若无则留空）：五、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:1、杨占敏等，轮式装载机[M]，北京：化学工业出版社，2006.12、吉林工业大学工程机械教研室编，轮式装载机的设计[M]，北京：工业建筑出版社，19823、汤宗和，装载机工作装置连杆机构的图解设计法，北京：工程机械，19844、潘科第童仲良，装载机的构造、使用及维修，北京：机械工业出版社，19935、成大仙等著.机械设计手册 [M].化学工业出版社，2004.16、吴宗泽主编.机械设计实用手册.北京：化学工业出版社，2003.67、朱龙根.《简明机械零件设计手册》.机械工业出版社，1997.11系(教研室)主任：（签章）年月日学院主管领导：（签章）年月日注：1、如页面不够可加附页2、以上一～五项由指导教师填写摘要装载机是铲土运输机械类中的一种，常见的装载机有自行式履带装载机和轮胎式装载机，装载机主要由工作装置、动力系统、传动系统、制动系统、行走系统、液压系统、电气系统等组成。
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1 前言1.1工程机械简介1.11工程机械特点按国际规定，工程机械定义为“为房屋、工厂、桥梁、公路、铁路等工程建设以及江河疏通、矿山开掘、管线铺设等工程施工提供的生产技术装备。
”工程机械与汽车不同，属于非公路运行车辆，机种繁多、作业范围广，个具特定的作业工况。
工程机械作业特点是：广泛的适应性；对特殊功能的应用；作业工况恶劣；品种多、各类机理相差悬殊；一机多用；对配套机种有特殊要求；要求装备防备装置；各机种间配备有成套性；适于组织专业化生产]11[。
1.12工程机械分类工程机械可以分为十八大类：挖掘机械、铲土运输机械、工程起重机械、工业车辆、电梯与扶梯、压实机械、桩工机械、凿岩机械、气动机械、混凝土机械、钢筋及预应力机械、装修机械、环保市政建设机械，路面机械、线路机械、军用工程机械、工程机械专用零部件、其他专用工程机械等]11[。
1.2装载机简介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式机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭、各种矿石等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。
在道路、特别是在高等级公路施工中，装载机用于路基工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料场得集料与装料等作业。
此外还可以进行推运土壤、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。
经常使用在建筑施工的第一现场。
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，其结构简单如图1所示，轮胎式装载机采用柴油机为动力装置，液力变矩、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。
图1轮式装载机结构示意图履带式装载机以专用底盘或工业拖拉机为基础车，装上工作装置并配装原操纵系统而构成，如图2所示。
履带式装载机的动力装置也是柴油机，机械式传动系统则采用液压助力湿式离合器或湿式双向液压操纵装箱离合器和装转连杆机构的工作装置。
图2履带式装载机示意图1.3装载机国内外现状和发展趋势伴随城市化进程加快，各项基础设施建设的力度不断加大，节省大量人力、物力的轮式装载机被大量应用于人们的日常生活当中，为人类的发展作出了重大贡献。
国产轮式装载机正在从低水平、低质量、低价位、仅能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。
从国内装载机的发展历史现有十几万辆的年产量。
今后的发展趋势等方面来看，装载机已是国内工程机械各类产品中少有的能够依靠技术进步最低限度地被国外关键配套部件制约，不断发展壮大，走出国门走向世界的特色产品目前国内装载机的年产量堪称世界第一，各生产企业也在不断刷新各自的产量记录，但从装载机技术创新与进步方面来看，多少年来几乎没有发生本质的变化。
近几年，国外工程机械产品以信息技术为先导，在发动机燃料与电控、液压控制系统、自动操纵、可视化驾驶、精确定位与作业、故障诊断与监控、节能与环保等方面进行了大量的研究，开发出许多新结构（系统）和新产品，提高了工程机械的高科技含量，促进了国内工程机械得到发展。
目前世界各国装载机年总产量已达到15万台，美国、日本和西欧是装载机主要生产国家和地区，年产量均在万台以上，其中美国4.6万台，日本2.9万台。
世界工程建设机械销售额已达到450亿美元，预计到2000年将达到500亿美元。
其中美国占40%，日本占35%，其余为欧盟及其他国家。
显然我国仍旧与国际发达水平有着很大的差距。
1.4虚拟样机技术简介随着全球经济的一体化，工程机械产品市场的竞争日益激烈。
为了提高市场竞争力，各企业必须不断缩短新产品的研发周期，提高产品质量、性能，降低开发成本。
在这种需求下，以虚拟现实技术为代表的计算机技术不断发展，使虚拟设计逐步成为工程领域一种新的现代化设计手段。
简单的说，虚拟样机技术就是用来代替真实的物理样机（模型）的技术。
虚拟模型技术的应用贯串在整个设计过程当中，运用虚拟设计的方法，可以用在概念设计和方案论证中，设计师可以把自己的经验与想象结合在计算机里的虚拟模型里，让想象力和创造力充分发挥，在产品设计初期，设计、分析和评估产品的性能，确定和优化物理样机参数，从而降低新产品的开发风险，缩短开发周期，提高产品性能以及设计质量和效率。
2设计要求、内容及方案2.1设计要求及内容该选题设计对象为斗容量范围为1.5m3的装载机。
实际设计生产中将装载机分为两大部分（工作装置、底盘行走装置）进行设计。
在设计中引入虚拟样机技术，主要应用于工作装置设计校核、外形仿真等（不研究其中涉及液压部分）。
本选题将装载机整机设计作为主要内容，主要部分是底盘和工作装置的设计，创新点是用三维软件进行辅助设计校核、展现设计内容。
将以本科阶段所学基本课程知识对装载机进行设计及校核，使用SolidWorks做三维设计工具，Autocad为二位设计软件，针对以下内容进行设计：1.在斗容量范围已知情况下确定装载机其他主要性能参数：如整机工作质量、主要部件质量、铲入阻力、牵引力、行驶速度、工作尺寸、机体外形尺寸、工作装置尺寸、斗容量等；2.进行工作装置设计及校核：选定工作装置方案后，进一步细化设计，确定截面形状及相关尺寸，并对工作装置进行校核，若不能满足工作需求则重新拟定，若能满足需求则进一步对工作装置优化改进；4.进行底盘设计：确定传动方案；5. 完成总装图和工作装置、底盘装配图；6. 完成整机外形仿真：利用solidworks2008软件完成整机外形仿真，考虑到装载机实际模型包含几百上千个零部件，不可能完全绘制。
故考虑此次课题主要研究内容和设计对象，将装载机分为底盘、驾驶室、动臂、斗杆、斗杆液压缸、铲斗、连杆、共7大部件进行草图绘制，通过拉伸等操作做出模型，然后实现各部件之间装配，得到三维模型；通过上述研究设计，预期达到研究目的：1.通过调研，了解工程机械尤其是装载机行业的发展现状及未来趋势，从中锻炼信息检索能力和快速学习能力；使自己快速、深刻的了解装载机设计的相关知识，更好、更快的完成此次毕业设计任务：2.根据给定条件设定多个方案并选出最优解；3.确定整体结构方案，完成整体设计；4.设计产品符合任务书中要求。
2.2设计方案（1）整机参数确定：在给出斗容量、行驶速度基础上，凭借经验公式给出装载机基本参数，包括尺寸参数（工作尺寸、机体外形尺寸、工作装置尺寸）和重量参数、功率参数、插入阻力、转斗阻力、斗容量。
（2）工作装置设计：由斗容量（1.5m3）得出设计对象属于小型轮式装载机。
工作装置中动臂与斗杆、斗杆与铲斗间均采用铰接连接，工作时使用油缸推动进行。
选题中给定装载机为轮式行走装置，近似认为设计对象作业条件长期不变，因此采用重量轻、刚性好的整体式弯动臂；为保证驱动力与提升力矩，动臂油缸装于动臂前下方；斗杆采用整体式结构，与大多数装载机采用结构相同；拟定铲斗形式；确定以上部件尺寸、铰接位置及截面尺寸，选定动臂转角范围。
确定外载荷，对工作装置进行受力分析。
根据计算工况及其受力分析，即可按强度理论对工作装置主要构件进行强度校核，为简化计算，将动臂、斗杆简化为简支梁模型，选定危险截面最大受力情况，大致得出插入阻力和转斗阻力。
进行铲斗容量标定，选定标定面，确定标定面下铲斗中心截面面积、铲斗内侧平均宽度已得到平装斗容量，确定堆尖体积。
（3）底盘设计：确定底盘主要技术参数：减速器、发动机功率、行走马达型号、行走速度和传动比等。
选定行走架结构；由斗容量确定工作阻力及发动机型号；轮胎设计已标准化，直接选定轮胎的材质和尺寸；由最大驱动力设计整机的动力系统；设置张紧装置。
计算实际承载能力、牵引力；校核原地转弯能力和爬坡能力。
（4）三维装配：利用solidworks2008软件完成整机外形仿真，考虑到挖掘机实际模型包含近千个零部件，不可能完全绘制。
故考虑此次课题主要研究内容和设计对象，将挖掘机分为底盘、驾驶室、动臂、斗杆、斗杆液压缸、铲斗、连杆、摇杆共8大部件进行草图绘制，通过拉伸等操作做出模型，然后实现各部件之间装配，得到挖掘机三维模型；3铲斗的设计计算铲斗是装载机用来铲装、运输和卸载物料的给你根据，是工作机构的关键部件。
铲斗形状的合理设计，有利于减少插入阻力，提高铲斗的铲取力，使矿物流动顺畅，大大提高铲斗的“装满系数”，保证一次产装满，减少工作时间，提高铲运机得生产能力及工作效率]14[。
3.1装载机铲斗的设计要点装载机是一种具有较高作业效率的工程机械，主要用于对松散的堆积物料进行铲、装、运、挖等作业，其中工作装置中的铲斗直接与各种物料进行接触，承担着铲、装、运、挖等作业的全部任务，铲斗设计的好坏直接影响整机的各种性能。
铲斗斗臂和侧板组成具有一定容量的铲斗斗体，构成铲斗的基本部分，斗臂的形状在很大程度上决定了铲斗容量。
铲斗的断面形状主要由铲斗圆弧半径、底壁长、后壁高和张开角等参数确定。
铲斗的下铰接点即与动臂的连接点，当铲斗在铲掘位置时，应尽量使该点靠近切削刃与地面，下铰接点靠近切削刃，则转斗时力臂小，有利于增加作用在都认上的铲掘力。
下铰接点靠近地面，可减小在作业时的铲入阻力。
铲斗上铰接点即铲斗与拉杆的链接铰点，参考同类型装载机工作装置确定。
上铰接点与下铰接点距离不宜过大，否则将增加铲斗连杆机构的尺寸，给结构布置带来一定的困难。
3.2铲斗的尺寸设计（1）铲斗宽度B 是铲斗的主要基本参数。
铲斗宽度应大于装载机前轮外侧宽度，每侧突出50—100mm 。
若B 小于前轮外侧宽度，则铲斗铲取物料后所形成的料堆阶梯会损伤轮胎侧壁，并增加行驶阻力。
（2）铲斗回转半径R 0指铲斗与动臂铰接点至切削刃之间的距离，是铲斗的最基本参数之一，铲斗的其他断面形状参数可以视为该参数的函数。
R 0=()⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---+⨯18015.02cot sin cos 5.010*******γπγλγγλλλr k z g hB V =995mm式中： V h ——斗容量，由总体设计给定，V h =1.5m 3B 0——铲斗内壁宽度，为铲斗宽度扣除两侧壁厚，即B 0=B-2δ B 0=2.06。