李家輝 王成發(fā) 李宗仁

（河南理工大學機械與動力工程學院，河南 焦作 454000）

工業(yè)生產(chǎn)中利用鏟車進行物料的裝載非常廣泛，但是傳統(tǒng)的鏟車裝載物料需要不斷調(diào)整車體來調(diào)整方向，才能順利的將物料裝入運輸車內(nèi)，這樣，既浪費時間，又要耗費更多的能源，同時，物料會隨鏟車車身的調(diào)整而掉落，使得裝載效率隨之下降。

針對上述問題，設計了一種新穎、在裝載過程中車體只前后移動、裝載效率高、物料不會掉落的新型物料裝載機，提高了工作人員的工作效率，并且能夠在較小空間里運行，具有較好的市場應用前景。

1 方案與結(jié)構(gòu)設計

旋轉(zhuǎn)式物料裝載機主要由鏟斗，四連桿機構(gòu)，絞車，鋼絲繩，卷簧，傳動機構(gòu)等組成。旋轉(zhuǎn)式物料裝載機的整體單側(cè)結(jié)構(gòu)圖，如圖1 所示。

2 Pro/E 環(huán)境下的旋轉(zhuǎn)式物料裝載機三維建模與仿真分析

2.1 首先進行三維建模

旋轉(zhuǎn)式物料裝載機工作原理如下：物料裝載機通過其鏟斗來進行物料的裝載與卸載，車體向前運動進而使得物料被裝入鏟斗，然后絞車在電機作用下收緊鋼絲繩，鋼絲繩拉動鏟斗向上運動適當角度，車體開始向后運動，當車體與運載車快接觸時停止，繼續(xù)收緊鋼絲繩拉動鏟斗運動，最后物料被卸載后，鏟斗在卷簧和自重作用下回到初始狀態(tài)。

2.2 Pro/E 狀態(tài)下的四連桿有限元分析

在Pro/E 建模軟件中建立每一個零件三維模型，進行裝配連接，然后到Pro/E 模塊中進行運動仿真和有限元分析。

鏟斗裝載物料時四連桿機構(gòu)中連桿所受負載大小進行有限元分析得出分析數(shù)據(jù)，如圖2 (a) 所示?？梢钥闯?，其最大應力集中于螺栓連接處且沒有超出其許可應力，其他部分受力也均沒有超出使用許可應力，符合實際應用。

鏟斗處于最高處時四連桿機構(gòu)中連桿所受負載大小進行有限元分析得出分析數(shù)據(jù)，如圖2 (b) 所示。由圖2 (b) 可知，其最大應力集中于螺栓連接處且沒有超出其許可應力，其他部分受力也均沒有超出使用許可應力，符合實際應用。

2.3 Pro/E 狀態(tài)下的鏟斗運動分析

利用Pro/E 機構(gòu)分析部分對鏟斗進行了位移，速度，加速度分析得出如圖所示圖形

由圖分析可知鏟斗的位移(圖3-a)，速度(圖3-b)，加速度(圖3-c)，均符合實際運動情況，表明其設計要求符合標準。

3 結(jié)語

本文首先對原有物料裝載機的不足進行分析，設計了一種采用四連桿機構(gòu)實現(xiàn)鏟斗的旋轉(zhuǎn)運動的新型物料裝載機的方案，改設計新穎、結(jié)構(gòu)緊湊，不需要通過液壓控制鏟斗，沒有繁瑣的調(diào)整階段，車體只需要進行前后移動即可，鏟斗內(nèi)的物料不會撒落，提高了物料的裝卸效率。同時，對物料裝載機的整體外形進行了改進設計，使之更有利于旋轉(zhuǎn)運動的實現(xiàn)。