自卸式汽車舉升機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)含8張CAD圖,汽車,舉升機(jī),液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì),cad 摘 要 自卸汽車是利用自身發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓舉升機(jī)構(gòu)，能將車廂舉升和回位，或?qū)④噹麅A斜一定角度卸貨，并依靠自重使車廂回位的專用汽車。自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)主要分為兩大類：直推式和桿系傾卸式，它們均采用液壓作為舉升動(dòng)力。舉升機(jī)構(gòu)主要由傾卸桿系機(jī)構(gòu)、車廂和副車架組成。 本次設(shè)計(jì)首先，通過對(duì)自卸汽車現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了液壓舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；接著，對(duì)液壓舉升機(jī)構(gòu)主要參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算；然后，對(duì)其液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算；最后，通過AutoCAD制圖軟件繪制了其裝配圖及主要零部件圖。 通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對(duì)今后的工作于生活具有極大意義。 關(guān)鍵詞：自卸汽車，舉升機(jī)構(gòu)，液壓系統(tǒng)，油缸 Abstract Dump truck is a kind of special vehicle which can lift and return the carriage by using the hydraulic lifting mechanism driven by its own engine, or unload the carriage at a certain angle, and return the carriage by its own weight. The lifting mechanism of dump truck is mainly divided into two categories: direct push type and rod system dump type, both of which use hydraulic pressure as lifting power. The lifting mechanism is mainly composed of a tipping bar system mechanism, a carriage and a subframe. In this design, firstly, through the analysis of the current situation, structure and principle of dump truck, the design scheme of hydraulic lifting mechanism is put forward on the basis of this analysis; secondly, the main parameters of hydraulic lifting mechanism are calculated; secondly, the hydraulic system is designed and calculated; finally, the assembly drawing and main parts drawing are drawn by AutoCAD drawing software. Through this design, we have consolidated the professional knowledge learned by the University, such as: mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing, etc.; we have mastered the design method of common mechanical products and can skillfully use AutoCAD drawing software, which is of great significance for our future work and life. Key words: Dump Truck, Lifting Mechanism, Hydraulic System, Oil Cylinder 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1.1研究背景及意義 1 1.2自卸汽車簡(jiǎn)介 1 1.3國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.4發(fā)展方向及前景 4 第2章 舉升機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 5 2.1設(shè)計(jì)要求 5 2.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)要求 5 2.1.2功能要求 5 2.2 舉升機(jī)構(gòu)的方案分析 5 2.2.1油缸直推式 5 2.2.2 杠桿平衡式 6 2.2.3 油缸前推連桿組合式 6 2.2.4 油缸后推連桿組合式 6 2.2.5 油缸浮動(dòng)連桿式 7 2.2.6 前推杠桿組合式 7 2.2.7 俯沖式 8 2.3方案選定 8 第3章 舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 9 3.1舉升工作原理 9 3.2受力分析 9 3.2.1力學(xué)模型構(gòu)建 9 3.2.2舉升機(jī)構(gòu)受力計(jì)算 13 3.2.3舉升機(jī)構(gòu)參數(shù)校核計(jì)算 14 第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 4.1液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 16 4.1.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 16 4.1.2液壓系統(tǒng)回路設(shè)計(jì) 16 4.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 17 4.2.1油缸選型與計(jì)算 17 4.2.2油泵的選型計(jì)算 18 4.2.3 油箱容積與油管內(nèi)徑計(jì)算 19 4.3液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 19 4.3.1油缸選型確定 20 4.3.2 油泵選型確定 20 4.3.3分配閥選型 20 4.3.4油箱容積與管路內(nèi)徑確定 21 4.4取力器的選取 21 總 結(jié) 23 參考文獻(xiàn) 24 致 謝 25 25 第1章 緒 論 1.1研究背景及意義 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，以及對(duì)提高作業(yè)效率的要求日益增高，作為汽車大家族中一個(gè)分支的自卸汽車，陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的型式；2008年的北京奧運(yùn)會(huì)和2010上海世博會(huì)都拉動(dòng)對(duì)自卸汽車的需求，而且大、重噸位的自卸車所占的比例也將進(jìn)一步增大。因此對(duì)現(xiàn)有的各型自卸汽車進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)是非常必要的，尤其在當(dāng)今節(jié)約型社會(huì)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。 目前國內(nèi)生產(chǎn)的自卸汽車其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，目前的自卸汽車就難以滿足要求。為此需設(shè)計(jì)一種自卸汽車，使它能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，以及對(duì)提高作業(yè)效率的要求日益增高，作為汽車大家族中一個(gè)分支的自卸汽車，陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的型式。目前國內(nèi)外已經(jīng)研制成功并投入使用的自卸汽車有超重型自卸汽車、重型自卸汽車、三面卸自卸汽車、高通過性自卸汽車以及液壓舉升系統(tǒng)自卸汽車等五種類型；其中三面自卸汽車目前應(yīng)用的比較少，而液壓舉升系統(tǒng)自卸汽則應(yīng)用的日益廣泛。 未來是節(jié)約型社會(huì)、智能化時(shí)代；因此未來的自卸汽車主要是偏重自卸舉升機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新與智能化，并且具有節(jié)約能耗的特點(diǎn)。 本課題來源于社會(huì)調(diào)查。自卸汽車是利用自身發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓舉升機(jī)構(gòu)，能將車廂舉升和回位，或?qū)④噹麅A斜一定角度卸貨，并依靠自重使車廂回位的專用汽車。近年來，隨著我國城市化建設(shè)、高速鐵路建設(shè)、公路建設(shè)、道路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展以及裝卸機(jī)械化的要求，自卸汽車得到了快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)自卸汽車的需求也日益增加。然而由于自卸汽車重量大、長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷作業(yè)，加之工作環(huán)境惡劣，所以必須具有可靠、靈活的舉升性能。因此，針對(duì)自卸式汽車舉升機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)開展設(shè)計(jì)，為低成本、高可靠的自卸式汽車舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 1.2自卸汽車簡(jiǎn)介 自卸汽車是利用本車發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)，將其車廂傾斜一定角度卸貨，貨物依靠其自重自行卸下，車廂依靠其自重復(fù)位的專用汽車。 自卸汽車自上世紀(jì)初誕生以來，不斷發(fā)展，日趨完善，以成為當(dāng)今貨物運(yùn)輸?shù)闹饕獙Ｓ密囍弧Ｗ孕镀嚢从猛究煞譃閮深悾阂活悶榈V用自卸汽車，屬于非公路運(yùn)輸車；另一類屬于公路運(yùn)輸?shù)妮p（2～3.5t）、中（4～8t）、重型（8～12t）自卸汽車。 公路運(yùn)輸用自卸汽車按是否具有特殊功用可分為普通自卸汽車和專用自卸汽車。普通自卸汽車有兩大部分組成，即二類汽車底盤和傾卸裝置。其中傾卸裝置是自卸汽車的主要結(jié)構(gòu)部分。其主要組成如下： 典型的傾卸裝置結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。 專用自卸汽車是在普通自卸汽車的基礎(chǔ)上增設(shè)特定的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)自己的功能，以達(dá)到特定的目的，因此結(jié)構(gòu)上專用自卸汽車比普通自卸汽車復(fù)雜。 圖1-1普通自卸汽車 1.3國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀 我國自卸汽車生產(chǎn)始于20世紀(jì)60年代初，經(jīng)過40多年的發(fā)展，尤其是在20世紀(jì)80年代以后通過技貿(mào)結(jié)合與合作生產(chǎn)方式，從國外引進(jìn)若干先進(jìn)的自卸汽車制造技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上形成以若干大型汽車制造廠為主體的機(jī)械傳動(dòng)式自卸汽車生產(chǎn)企業(yè)集團(tuán)。公路用自卸汽車的裝載質(zhì)量從2~20t、礦用自卸汽車裝載質(zhì)量從20~154t以下基本形成完整的專用汽車系列，為我國自卸汽車的騰飛打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)然，除普通自卸汽車以外，專用自卸汽車的生產(chǎn)也得到了一定的發(fā)展，尤其是新世紀(jì)以來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通環(huán)境的改善，各行業(yè)對(duì)專用汽車尤其是工程系列專用汽車的需求越來越大。專用汽車將跟更加注重行業(yè)化、專用化、系列化。 自卸汽車生產(chǎn)企業(yè)無論是在數(shù)量上還是在質(zhì)量上都得到了空前的發(fā)展，全國生產(chǎn)和改裝汽車的企業(yè)由最初不足11家發(fā)展到1989年的113家，到1998年的721家，占全國汽車生產(chǎn)企業(yè)的86.4%，其中改裝車廠632家，主機(jī)（整車制造）廠92家。專用汽車企業(yè)的性質(zhì)和生產(chǎn)模式也都發(fā)生較大改變。由原有分散的中、小型國有企業(yè)，通過聯(lián)合、兼并、重組、民營等手段形成了企業(yè)的集團(tuán)化、大型化。以前“小而全”的生產(chǎn)格局也不復(fù)存在，自卸汽車的生產(chǎn)模式將朝著單一種類、系列化、多品種的專業(yè)化模式發(fā)展。 國外自卸汽車生產(chǎn)始于20世紀(jì)30年代，比我國早30多年在其后70多年的發(fā)展過程中，其結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，整車性能已有很大提高。為提高自卸汽車的科技含量，追求高附加值，各國更是不斷采用先進(jìn)技術(shù)，其主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：全面提高自卸汽車內(nèi)在質(zhì)量和使用性能；隨著使用范圍的不斷擴(kuò)大、用戶要求的不斷提高，自卸汽車正朝者多品種、系列化、小批量的方向發(fā)展；在制造加工方面，自卸汽車朝著底盤生產(chǎn)專業(yè)化、零部件生產(chǎn)專業(yè)化、工藝專業(yè)化和輔助生產(chǎn)專業(yè)化方向發(fā)展；廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，以提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和縮短設(shè)計(jì)研制的周期；在材料配置上，將更多地采用高強(qiáng)度鋁合金、不銹鋼、工程塑料和聚合材料等。目前，自卸汽車以形成自己獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與車型系列。 自卸車作為自卸車家族的重要組成，多品種、小批量也是其一大特點(diǎn)。自卸汽車生產(chǎn)的另一個(gè)特點(diǎn)是零部件專業(yè)化生產(chǎn)，大部分專用汽車廠實(shí)際是一個(gè)總裝廠。其產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)分工或組織專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)如自卸車油缸，副車架等均有個(gè)專業(yè)廠集中生產(chǎn)。 目前，自卸汽車的市場(chǎng)占有量還很小，但隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種大型項(xiàng)目的實(shí)施，自卸汽車的市場(chǎng)需求量會(huì)逐漸增大。 1.4發(fā)展方向及前景 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，加入WTO后市場(chǎng)的開放，西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，北京申奧的成功，東北三省的振興等，無不在預(yù)示著專用汽車發(fā)展新機(jī)遇的來臨。2001年北京申奧成功，北京就決定在5年內(nèi)對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入1800億元資金，重點(diǎn)項(xiàng)目達(dá)142個(gè)，因此，近幾年，北京將是中國最大的專用汽車市場(chǎng)。西部大開發(fā)，將促進(jìn)西部地區(qū)專用汽車市場(chǎng)的有效增長(zhǎng)，西部地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資達(dá)7000億，10年內(nèi)將修建公路35萬公里。專用汽車有著較大的市場(chǎng)發(fā)展空間。諸如“西氣東輸”、“西電東送”、“南水北調(diào)”、青藏鐵路及國內(nèi)幾條高速公路建設(shè)等大型項(xiàng)目的正式啟動(dòng)，給專用汽車市場(chǎng)特別是重型專用汽車市場(chǎng)注入了巨大活力。任何大工程的啟動(dòng)都需要工程機(jī)械的參與，自卸汽車將會(huì)在這些大型舞臺(tái)里扮演重要的角色。 為使自卸汽車能夠在不同工況下圓滿的完成工作的需求，經(jīng)過調(diào)查、研究，我國自卸汽車的品種開發(fā)還應(yīng)從以下方面努力：進(jìn)一步發(fā)展和完善中型自卸汽車；進(jìn)一步開發(fā)自裝卸機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)農(nóng)業(yè)等部門的需求；進(jìn)一步提高自卸汽車的技術(shù)含量以追求其高附加值等。 在以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心的大環(huán)境里，在世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的浪潮中。自卸汽車發(fā)展前景將是一片美好的，但是機(jī)遇與挑戰(zhàn)是并成的，只有抓住機(jī)遇迎接挑戰(zhàn)，才能實(shí)現(xiàn)我國專用汽車事業(yè)的真正騰飛。 第2章 舉升機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)要求 2.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)要求 （1）舉升載荷重量：不小于5噸； （2）車體舉升角度：不小于45°。 2.1.2功能要求 自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求如下： （1）利用連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車廂的翻轉(zhuǎn)，其安裝空間不能超過車廂底部與托架大梁間的空間。 （2）結(jié)構(gòu)要緊湊，可靠，具有很好的動(dòng)力傳遞性能。 （3）完成傾卸后，要能夠復(fù)位。 2.2 舉升機(jī)構(gòu)的方案分析 現(xiàn)代自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)主要分為兩大類：直推式和桿系傾卸式，它們均采用液壓作為舉升動(dòng)力。舉升機(jī)構(gòu)主要由傾卸桿系機(jī)構(gòu)、車廂和副車架組成。其功能是承載物料，并在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下完成傾卸動(dòng)作。 2.2.1油缸直推式 油缸直推式舉升機(jī)構(gòu)的示意圖如圖2-1所示，這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、舉升效率高、工藝簡(jiǎn)單、成本較低。采用單缸時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)三面傾斜。另外，若油缸垂直下置時(shí)，油缸的推力可以作為，車廂的舉升力，因而所需的油缸功率較小。但是采用單缸時(shí)機(jī)構(gòu)橫向強(qiáng)度差，而且油缸的推程較大；采用多節(jié)伸縮時(shí)密封性也稍差。 典型車型有 1）單缸：前置－－斯太爾1291.280/K38、瑪斯-5511； 后置－－斯太爾991.200/K38、CA340。 2）雙缸：QD351、EQ340。 圖2-1 單缸直推式舉升機(jī)構(gòu) 2.2.2 杠桿平衡式 油缸后推杠桿組合式舉升機(jī)構(gòu)的示意圖如圖2-2，這種機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，橫向剛度比較好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑平順，桿系受力比較小，舉升過程中油缸的擺動(dòng)角度很小，油缸的行程也比較短等優(yōu)點(diǎn)。但因?yàn)闄C(jī)構(gòu)集中在車后部，車廂底板受力大，給車身的整體布局帶來一定的困難，而且，在推桿推動(dòng)車廂翻轉(zhuǎn)時(shí)，車廂傾翻軸支架的水平間內(nèi)力非常大，因此，對(duì)材料的要求比較高。 典型車型舉例：日產(chǎn)PTL81SD。 圖2-2 杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) 2.2.3 油缸前推連桿組合式 油缸前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)的示意圖如圖2-3所示，這種機(jī)構(gòu)橫向剛度較好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑平順，三腳架推動(dòng)車廂舉升時(shí)，車廂傾翻軸支架的水平反力比較小，車架底部的受力也比較均勻。但是油缸在車廂翻轉(zhuǎn)過程中擺動(dòng)角度較大，且活塞行程稍大。 典型車型舉例：五十鈴TD50ALCQD、QD362。 圖2-3油缸前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu) 2.2.4 油缸后推連桿組合式 油缸后推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)的示意圖如圖2-4所示，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較緊湊，橫向剛度較好，油缸的推程小，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑平順。但舉升力系數(shù)大，舉升臂(三角架)較大。 典型車型舉例：五十鈴TD50A-D、QD352、HF352。 圖2-4油缸后推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu) 2.2.5 油缸浮動(dòng)連桿式 油缸浮動(dòng)連桿舉升機(jī)構(gòu)示意圖如圖2-5所式，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，橫向剛度較好,舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑平順。油缸進(jìn)出油管活動(dòng)范圍大，油管長(zhǎng)，副車駕受力改善，舉升力系數(shù)較小。但該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較大，油缸固定在節(jié)點(diǎn)上，從而使桿件剛度要求較高。而且油缸轉(zhuǎn)動(dòng)角度過大。 典型車型舉例：YZ-300。 圖2-5 油缸浮動(dòng)連桿式舉升機(jī)構(gòu) 2.2.6 前推杠桿組合式 前推杠桿組合式舉升機(jī)構(gòu)示意圖如圖2-6所示，該機(jī)構(gòu)橫向剛度好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)平順圓滑，在舉升過程中，舉升力小，構(gòu)件受力改善。但油缸的行程過大，偏擺角大。 典型車型舉例：SX360。 圖2-6 前推杠桿組合式舉升機(jī)構(gòu) 2.2.7 俯沖式 俯沖式桿系傾卸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，橫向剛度好，舉升轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑平順。但油缸必須增大容量。 典型車型舉例：73型。 圖2-7 俯沖式舉升機(jī)構(gòu) 2.3方案選定 從以上幾種方案分析中可以看到直推式和桿系傾卸式具有的共同特點(diǎn)，它們均采用液壓作為舉升動(dòng)力。 不同的是直推式是利用油缸直接舉升車廂實(shí)現(xiàn)起傾卸，油缸推動(dòng)力直接作用在車廂上，不需要桿系作用；而桿系傾卸式的舉升機(jī)構(gòu)由連桿、三角架或推桿等組成。不同的舉升機(jī)構(gòu)的布置和組成也不相同，但他們都具有舉升平順，舉升剛度好，使油缸行程成倍增大，可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性好、易于加工的單缸，布置靈活多樣等優(yōu)點(diǎn)。 綜上所述，對(duì)于本次設(shè)計(jì)的自卸車舉升機(jī)構(gòu)，選用圖2-4油缸后推式舉升機(jī)構(gòu)。該種舉升機(jī)構(gòu)通過三角板于車廂底板相連推動(dòng)車廂，啟動(dòng)性能較好，并能承受較大的偏置載荷；舉升支店在車廂中心附近，車廂受力狀況較好。 第3章 舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1舉升工作原理 D式舉升機(jī)構(gòu)又稱后推式連桿放大舉升機(jī)構(gòu)。具有工作原理見圖3-1。該舉升機(jī)構(gòu)由舉升油缸OB、三角臂ABC、拉桿OA構(gòu)成。工作狀態(tài)下油缸充油使活塞桿OA一邊旋轉(zhuǎn)一邊升高。三角臂通過鉸接點(diǎn)C使貨廂繞后鉸接點(diǎn)K翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)貨廂舉升卸貨。當(dāng)卸貨完成后，液壓操縱手柄扳到“下降”位置，車廂在自重作用下使油缸回油并復(fù)位。 圖3-1 D式舉升機(jī)構(gòu)示意圖 3.2受力分析 3.2.1力學(xué)模型構(gòu)建 （1）幾何模型構(gòu)建 D式舉升機(jī)構(gòu)的油缸P通過三角臂DBK間接作用到貨廂上。油缸兩端通過鉸鏈A、B分別與車架、三 角臂相連。拉桿兩端通過鉸鏈A、K分別與車架、三角臂相連。三角臂通過鉸鏈D與貨廂相連。圖3-2中受力與結(jié)構(gòu)參數(shù)示意為： 圖3-2 D式舉升機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖 ——三角臂對(duì)貨廂舉升力； ——貨廂對(duì)三角臂的舉升阻力； ——貨廂及貨物總重，假設(shè)貨物在貨廂中均勻分布，且在舉升中重心恒定； ——油缸對(duì)三角臂推力； ——拉桿對(duì)三角臂拉力； ——推力與夾角，即； ——推力與拉桿夾角，即； ——推力與夾角，即； ——三角臂結(jié)構(gòu)參數(shù)，即； ——油缸推力與拉桿夾角，即； ——鉸點(diǎn)、間距離； ——鉸點(diǎn)、間距離； ——鉸點(diǎn)、間距離； ——拉桿的長(zhǎng)度； ——三角臂邊長(zhǎng)； ——三角臂邊長(zhǎng)； ——車廂舉升角； ——油缸與垂線夾角； ——與車廂底面夾角； ——與大梁平面夾角； （2）三角臂對(duì)車廂翻傾力F的計(jì)算模型 以三角臂為分離體，作用于其上的三個(gè)力、與構(gòu)成平面匯交力系， 三力作用線必通過A點(diǎn)，且=。 在以車廂為分離體，不計(jì)各鉸鏈處摩擦阻力矩，對(duì)鉸點(diǎn)取矩，即 則： （3-6） 在中： （3-7） 又有： 得： （3-8） 由式（3-7）和式（3-8）可得： （3-9） 由式（3-6）及（3-9），對(duì)于任一個(gè)給定的車廂舉升角，都可求出三角臂所能產(chǎn)生的翻傾力的大小以及與水平線夾角（+）。并可由式（3-8）計(jì)算出每一舉升角所對(duì)應(yīng)的值。 （3）油缸行程計(jì)算模型 在中： 得： （3-10） 又 得： （3-11） 在中： （3-12） 由式（3-10）及（3-12），可求出每一舉升角所對(duì)應(yīng)的值。若設(shè)最小舉升角對(duì)應(yīng)油缸長(zhǎng)，最大舉升角對(duì)應(yīng)油缸長(zhǎng)為，則油缸行程為： （3-13） （4）油缸推力計(jì)算模型 在中： (3-14) 以三角臂為分離體，忽略各鉸接處摩擦阻力矩，對(duì)點(diǎn)取矩，即， 則： 由于 = 得 （3-15） （3-16） 由有式（3-15）與式（3-16）便可求出油缸推力P和油缸與垂線夾角 （5）拉桿拉力計(jì)算模型 以三角臂為分離體，忽略各鉸鏈處摩擦阻力矩，對(duì)點(diǎn)取矩，即， 則 由于 = （3-17） 與水平面夾角 （3-18） 由式（3-17）及式（3-18）便可求出拉桿拉力及相應(yīng)夾角。 3.2.2舉升機(jī)構(gòu)受力計(jì)算 （1）總體計(jì)算 由于油缸最大舉升力及最大拉桿拉力均出現(xiàn)在的初始位置，所以計(jì)算受力時(shí)時(shí)，只要計(jì)算初始位置（時(shí)）即可。 已知參數(shù)如下： mm， mm， mm， mm， mm mm， mm， mm， 由圖中結(jié)構(gòu)可知： mm mm （2）三角臂對(duì)車廂翻力的計(jì)算 當(dāng)時(shí)，由公式（3-7）可得： mm 由公式（3-9）可得： （3）油缸行程計(jì)算 由式（3-10）、（3-11）和（3-12）可得 當(dāng)時(shí)， mm （4）油缸推力計(jì)算 由式（3-14）、（3-6）、（3-15）（3-16）可得： 當(dāng)時(shí)， N N （5）拉桿拉力計(jì)算 由式（3-17）（3-18）可得： 當(dāng)時(shí)，N 3.2.3舉升機(jī)構(gòu)參數(shù)校核計(jì)算 （1）三角臂的校核 選用經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理10mm厚的Q345優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼板，兩個(gè)相同的三角形鋼板中間通過三根軸銷連接，銷軸材料選用45經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，為改裝設(shè)計(jì)時(shí)具有通用性，銷軸直徑統(tǒng)一選用30mm，外套一個(gè)外徑40mm屈服強(qiáng)度為[]=335MPa，選擇安全系數(shù)為2，其許用剪切應(yīng)力為：[]=0.5[]=167.5Mpa，剪叉臂的剪切應(yīng)力為：[]=0.5[]=167.5Mpa。 三角臂銷軸受最大剪切力： MPa （2）拉桿的校核 拉桿選用45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼薄鋼板，截面尺寸為7mm40mm。最大剪切力為： mm 至此舉升機(jī)構(gòu)的參數(shù)就確定并校核完成了。 第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 4.1.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)，除要求能在一定的范圍內(nèi)將車廂及貨物舉升外，還要求其能使車廂在任意高度停止并保持不動(dòng)，以便不同貨物的傾倒。因此，液壓系統(tǒng)必須具有定位保持功能。另外，因車廂及貨物的重量較大，一但液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，舉升機(jī)構(gòu)在重力的作用下會(huì)迅速下滑，舉升機(jī)構(gòu)上面的貨物也有被摔壞的危險(xiǎn)。所以，為了防止這樣的情況發(fā)生，升降機(jī)必須具有自鎖裝置。這樣就確保貨物和車廂不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)。 4.1.2液壓系統(tǒng)回路設(shè)計(jì) 舉升機(jī)構(gòu)的液壓回路如圖4-1所示，主要有三部分組成：由液壓動(dòng)力源、液壓傳動(dòng)回路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成。 1-液壓油箱 2-過濾器 3-液壓油泵 4-溢流閥 5-二位二通電磁閥 6-單向鎖緊閥 7-液壓缸 8-液壓油管 圖4-1液壓控制回路 液壓回路由液壓油箱、過濾器、液壓泵、溢流閥、二位二通電磁閥、單向鎖緊閥、液壓缸、液壓油管組成。舉升機(jī)構(gòu)工作時(shí)，當(dāng)YA1得電時(shí)，YA2失電時(shí)，液壓桿伸出，舉升機(jī)構(gòu)上升，車廂傾倒貨物；隨后，當(dāng)YA1得失，YA2得電，液壓桿在車廂重力作用下縮回，舉升機(jī)構(gòu)下降，車廂復(fù)位。下面是液壓控制回路工作行程表4.1。 表4.1工作行程表 電磁鐵 上升 下降 YA1 + - YA2 - + 4.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 自卸車所采用的油泵、油缸、液壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化且由專業(yè)化液壓件廠集中生產(chǎn)供應(yīng)。因此在自卸車改裝設(shè)計(jì)中只需要進(jìn)行液壓元件選型計(jì)算。其主要內(nèi)容包括油缸的直徑與行程、油泵工作壓力、流量、功率以及油箱容積與管路內(nèi)徑等。 4.2.1油缸選型與計(jì)算 作為液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的油缸分為活塞式和浮拄式兩類。活塞式均為單向作用，其缸體長(zhǎng)度大而伸縮長(zhǎng)度小、使用油壓低（一般不超過14MPa）。浮拄式為多級(jí)伸縮式油缸，一般有2～5個(gè)伸縮節(jié)，其結(jié)構(gòu)緊湊，并具有短而粗、伸縮長(zhǎng)度大、使用油壓高（可達(dá)35MP）,易于安裝布置等優(yōu)點(diǎn)。浮拄式油缸又分為單向作用式與雙向作用式。雙向作用式用油壓輔助車廂降落，因此工作平穩(wěn)，降落速度快。直推式舉升機(jī)構(gòu)多采用單作用多級(jí)油缸；而桿系組合式舉升機(jī)構(gòu)多采用單作用單級(jí)油缸。 （1）油缸直徑確定 油缸選型主要依據(jù)自卸車翻傾機(jī)構(gòu)所需的最大舉升力以及最大舉升角。按照前者計(jì)算確定缸徑；按照后者確定油缸工作行程。 最大舉升力 N （4-1） 式中：——系統(tǒng)效率，通常按=0.8； ——液壓系統(tǒng)額定工作壓力（MPa），可按10MPa、13.6MPa、15.7Mpa 、20.6Mpa、35Mpa等檔次選取,越高，對(duì)密封要求也越高，成本亦隨之上升。 （2）油缸工作行程確定 m （4-2） 式中：——在最大舉升角時(shí)舉升油缸兩鉸點(diǎn)間距離，m； ——在舉升角時(shí)油缸兩鉸點(diǎn)間距離，m。 4.2.2油泵的選型計(jì)算 自卸車常用油泵分為齒輪油泵與柱塞泵兩類。齒輪泵多為外嚙合式，在相同體積下齒輪泵比柱塞泵流量大但油壓低。柱塞泵最大特點(diǎn)是油壓高（油壓范圍16～35MPa），且在最低轉(zhuǎn)速下仍能產(chǎn)生全油壓，固可縮短舉升時(shí)間。中輕型自卸車上多采用齒輪泵，常用系列有CB、CBX、CG、CN等。重型自卸車常采用柱塞泵。 （1）油泵工作壓力： MPa （4-3） 式中：——油缸最大舉升力，N; ——油缸橫截面積，m2。 （2）油泵理論流量 L/min (4-4) 式中：——油缸最大工作容積（m3），按下式計(jì)算： L 、、之單位均為m； ——舉升時(shí)間，s，一般要求20s； ——液壓泵容積效率=0.85~0.9。 （3）油泵排量 ml/r (4-5) 式中：——油泵流量，L/min； ——油泵額定轉(zhuǎn)速，r/min。 （4）油泵功率 （4-6） 式中：——油泵最大工作壓力，Pa； ——油泵額定流量，m3/s； ——油泵總效率=0.8。 按以上各式算出、、、后，即可從標(biāo)準(zhǔn)油泵系列中選取所需油泵型號(hào)。 4.2.3 油箱容積與油管內(nèi)徑計(jì)算 （1）油箱容積計(jì)算 一般要求油箱容積不得小于全部工作油缸工作容積的三倍，即： （4-7） （2）油管內(nèi)徑計(jì)算 由 高壓管路內(nèi)徑 （4-8） 式中：——油泵理論流量，L/min； ——高壓管路中油的流速3.6m/s； 低壓管路內(nèi)徑 （4-9） 式中：——低壓管路中油的流速1m/s。 4.3液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 4.3.1油缸選型確定 由公式（4-1）、(4-2)可知： m m 根據(jù)L,d計(jì)算結(jié)果，傾卸油缸選用單級(jí)油缸DJ-J100CE1E。 4.3.2 油泵選型確定 液壓缸工作容積計(jì)算： L 油泵流量： L 取力器速比： =1.253 舉升時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min 油泵轉(zhuǎn)速 r/min 油泵每轉(zhuǎn)流量: mL/r 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，選取CB_FC20型齒輪泵，其性能參數(shù)如下： 額定排量=20mL/r17.4(實(shí)需排量) 額定壓力=16MPa（實(shí)際使用油壓） 額定轉(zhuǎn)速=2000r/min1596r/min(實(shí)際轉(zhuǎn)速) 旋向：左旋 該泵所需功率 kW 4.3.3分配閥選型 根據(jù)本車的使用條件與要求，選用通用性強(qiáng)、可靠性好、維修方便的機(jī)械操縱分配閥——二位二通液壓閥。 4.3.4油箱容積與管路內(nèi)徑確定 油箱容積L 倍>3倍 高壓油管內(nèi)徑mm 低壓管路內(nèi)徑mm 根據(jù)管路計(jì)算結(jié)果選用（HG4-406-66）兩層鋼絲編織膠管作為高壓管，管接頭形式為A型扣壓式；低壓回油管則選用內(nèi)徑的一層鋼絲編織低壓膠管（HG4-406-66）。液壓油冬季選用HJ-20號(hào)機(jī)械油，夏季HJ-30號(hào)機(jī)械油。 4.4取力器的選取 除了少量專用汽車的工作裝置因考慮工作可靠相符殊的要求而配備專門動(dòng)力驅(qū)動(dòng)外(例如部分冷藏汽車的機(jī)械制冷系統(tǒng))，絕大多數(shù)專用汽車上的專用設(shè)備都是以汽車底盤自身的發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，經(jīng)過取力器，用來驅(qū)動(dòng)齒輪液壓泵、真空泵、柱塞泵、輕質(zhì)油液壓泵、自吸液壓泵、水泵、空氣壓縮機(jī)等，從而為自卸車、加油車、牛奶車、垃圾車、吸污車、隨車起重車、高空作業(yè)車、散裝水泥車、攔板起重運(yùn)輸車等諸多專用汽車配套使用。因此，取力器在專用汽車的設(shè)計(jì)和制造方面顯得尤為重要。 根據(jù)取力器相對(duì)于汽車底盤變速器的位置，取力器的取力方式可分為前置、中置和后置三種基本型式，每一種基本形式又包括若干種具體的結(jié)構(gòu)，如下所列。 其中，變速器側(cè)蓋取力，由于在設(shè)計(jì)變速器時(shí)已考慮了動(dòng)力輸出，因而一般在變速器左側(cè)和右側(cè)都留有標(biāo)準(zhǔn)的取力接口，也有專門生產(chǎn)與之配套的取力器的廠家，這種取力器較為常用，故本課題中，為了便于設(shè)計(jì)，節(jié)約成本，同時(shí)也考慮到大批量生產(chǎn)，采用變速器側(cè)蓋取力方式。 圖4-2 變速器側(cè)蓋取力器 1-氣缸；2-活塞；3、4-O型封圈；5-活塞桿；6-彈簧；7-撥叉；8-滑動(dòng)齒輪；9-接合齒輪；10-油封；11-輸出軸；12-滾針軸承；13-中間齒輪；14-外殼；15-定位銷；16-十字軸；17、21-傳動(dòng)軸；18-泵架；19-彈性柱銷聯(lián)軸節(jié)；20-液壓泵；22-連接套筒 總 結(jié) 轉(zhuǎn)眼畢業(yè)設(shè)計(jì)接近尾聲，通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了更全面的認(rèn)識(shí)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)填補(bǔ)了以往課堂上只是公式化的解題，對(duì)于實(shí)踐的工程設(shè)計(jì)計(jì)算沒有具體的概念。 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間我不僅復(fù)習(xí)了以往學(xué)過的知識(shí)，還進(jìn)一步提高了很多有關(guān)CAD和Word的基本操作，不但我的自學(xué)能力也得到了進(jìn)一步加強(qiáng)。 通過對(duì)自卸式汽車舉升機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)使對(duì)自卸式汽車、舉升機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)的工作原理，結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)等進(jìn)一步了解自卸車的不同結(jié)構(gòu)。 查表、計(jì)算這些對(duì)于還不是很熟練的他們來說很不容易，進(jìn)度慢，返工多是很普遍的現(xiàn)象，反復(fù)的計(jì)算、查表使在設(shè)計(jì)過程中受益匪淺。 在CAD方面也學(xué)到了更多的畫法，了解了更多國標(biāo)的要求和畫圖時(shí)容易出錯(cuò)的地方，同時(shí)也學(xué)會(huì)了粗糙度的和公差的查表方法。 在計(jì)算和繪圖的過程中才知道其實(shí)有很多專業(yè)知識(shí)在課堂上學(xué)的不夠扎實(shí)。測(cè)量時(shí)想到繪圖容易，畫圖時(shí)想到繪圖容易。這是好高鶩遠(yuǎn)的通病。其實(shí)很多時(shí)候很多事情，只有自己親自動(dòng)手做過了才知道他的難與易。 總而言之，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)自己不久未來將要從事的工作進(jìn)行了一次很好的適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉了自己獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，也培養(yǎng)了我嚴(yán)肅認(rèn)真和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，這些都超出了完成畢業(yè)設(shè)計(jì)本身的意義，也為以后從事的工作鋪墊了基石。 參考文獻(xiàn) [1] 趙劍. 自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)及其整車動(dòng)力學(xué)分析[D], 重慶交通大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2012. 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Trans Tech Publications, Switzerland, Advanced Materials Research, Vols. 760-762 (2013): 1274-1277. 致 謝 大學(xué)生活即將結(jié)束，在這短短的四年里，讓我結(jié)識(shí)了許許多多熱心的朋友、工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠摯的感謝。 首先，向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時(shí)間對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo)，時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計(jì)的全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會(huì)書本中的知識(shí)，更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)，如何合理安排時(shí)間和論文的編寫，同時(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，她和我們?cè)谝黄鸸餐鉀Q了設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。 其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠摯的謝意，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，他們也給我很多幫助和無私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒有這些資料就不是一個(gè)完整的論文。 另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝。 總之，本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里，我們合作的非常愉快，教會(huì)了大我許多道理，是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！