-1-目 錄中文摘要……………………………………………………………………………ⅠABSTRACT（英文摘要）……………………………………………………………Ⅱ第一章 緒論 .31.1 引言 .31.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 .51.2.1 設(shè)計(jì)目的 51.2.2 設(shè)計(jì)要求 61.2.3 題目 6第二章 車廂設(shè)計(jì) .82.1 等剛度車廂設(shè)計(jì)定性分析 .82.2 防止整車后翻得車廂內(nèi)部形狀設(shè)計(jì) 92.3 車廂結(jié)構(gòu)型式按用途不同大概可分為：普通矩形車廂和鏟斗車廂 9第三章 舉升機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì) .113.1 直接推動(dòng)式和連桿組合式 113.1.1 直推式舉升機(jī)構(gòu) .113.1.2 連桿組合式舉升機(jī)構(gòu) 123.1.3 油缸前推式杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) 123.1.4 油缸后推式連桿放大式舉升機(jī)構(gòu) 133.1.5 油缸后推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) 133.1.6 油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu) 143.2. F 式、T 式三角架放大舉升機(jī)構(gòu) .153.3.雙缸舉升機(jī)構(gòu) 163.4.前頂舉升機(jī)構(gòu) 17第四章 舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .194.1.工況分析 19本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-1-4.2.確定系統(tǒng)方案，擬定液壓系統(tǒng)圖 204.2.1.確定執(zhí)行元件的類型 204.2.2. 確定壓力控制方式 214.2.3.確定順序動(dòng)作控制的方式 224.2.4. 分流集流閥同步回路 224.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 234.3.1 舉升 234.3.2 下降 244.3.3 保持 244. 4 各個(gè)控制閥的作用 .244.4．1 溢流閥的作用 .244.4.2 三位四通換向閥的作用 254.4.3 單向閥的作用 254.4.4 單向節(jié)流閥的作用 254.4.5 雙向橋式同步回路的作用 26第五章．液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 .275.1 載荷的組成及其計(jì)算 .275.2 初選系統(tǒng)工作壓力 .275.3 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算和液壓泵的選型 .285.3.1 初選液壓缸內(nèi)徑和液壓桿外徑 285.3.2 確定液壓缸的行程 295.3.3 校核液壓缸桿徑 295.3.4 液壓泵的選型 305.3.5 液壓缸的輸出速度 315.3.6 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算和材質(zhì)的確定 325.3.7 液壓缸連接計(jì)算 335.3.8 確定油缸裝配圖 .37本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-2-5.3.9 確定油箱容量 .375.3.10 確定泵站裝配圖 38第六章.液壓系統(tǒng)控制閥的選型 396.1 液壓閥額定壓力的選擇 396.2.液壓閥控制方式的選擇 396.3 確定液壓閥的型號(hào) 40致 謝 .41參考文獻(xiàn) .42本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-3-第一章 緒論1.1 引言隨著世界各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，公路交通狀況不斷改善，對(duì)汽車的專業(yè)化、高速化、重型化的要求越來(lái)越明顯，世界各國(guó)對(duì)專用汽車的需求逐年增加。近年來(lái)，專用汽車增長(zhǎng)率均大于載貨車增長(zhǎng)率，各國(guó)專用車的產(chǎn)量占載貨車產(chǎn)量的比率逐年遞增，發(fā)達(dá)國(guó)家盡量以專用車替代載貨汽車。目前專用汽車占載貨汽車市場(chǎng)的半壁江山。從世界各國(guó)專用汽車的技術(shù)含量看，專用汽車技術(shù)含量比普通載貨汽車高，而重型專用汽車屬于高技術(shù)、高附加值產(chǎn)品，其附加值達(dá) 40%以上。近年來(lái)我國(guó)專用車輛伴隨著汽車工業(yè)的進(jìn)步得到迅速發(fā)展。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)專用車輛的專用工作裝置的要求越來(lái)越高,專用工作裝置呈現(xiàn)功能多樣化、控制自動(dòng)化、產(chǎn)品系列化等技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。另一方面隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建設(shè)性行業(yè)及運(yùn)輸業(yè)也隨之發(fā)展，人們對(duì)車輛的使用性能要求越來(lái)越高，尤其是對(duì)專用汽車提出了越來(lái)越高的要求。普通的運(yùn)輸車已不能滿足社會(huì)需要，因此專用車廠家迅速發(fā)展起來(lái)，世界上大多數(shù)商用車輛為專用汽車，因此專用汽車生產(chǎn)量較大。而基型載貨車產(chǎn)量所占比重較小。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，由于高速公路非常發(fā)達(dá)，鐵路運(yùn)輸逐漸萎縮，專用汽車成了商用運(yùn)輸及各種特殊用途運(yùn)輸?shù)闹髁?，并正在朝著大型化方向發(fā)展，特別是專用運(yùn)輸車，其發(fā)動(dòng)機(jī)功率越來(lái)越大，車速越來(lái)越高，性能也越來(lái)越完善。 鉸接式自卸車（Articulated Dump Trucks ）是指駕駛室與車體之間具有鉸接點(diǎn)和擺動(dòng)環(huán)的自卸汽車。這種自卸車允許前車架和后車架之間有 45°轉(zhuǎn)向角，從而實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)向。特別是礦用鉸接式自卸車必須能夠在不平坦的路面上行駛，保證所有車輪與地面的接觸，以維持整體的穩(wěn)定性和通過(guò)性和效率。ADT 的設(shè)計(jì)思想起源于 20 世紀(jì) 60 年代末的歐洲。惡劣天氣及空間受限的工作本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-4-條件迫切需要一種屆與傳統(tǒng)的剛性后卸式運(yùn)輸汽車和鏟運(yùn)機(jī)之間的鏟土運(yùn)輸設(shè)備。這種設(shè)備就是現(xiàn)在的鉸接式自卸車。早期的鉸接式自卸車非常原始，駕駛起來(lái)不舒服，而且很少考慮懸掛的作用，行駛的性能較差。如今，鉸接式自卸車的技術(shù)已取得了顯著地進(jìn)步，尤其是在駕駛室、懸掛及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上較早期的自卸車有了長(zhǎng)足的改進(jìn)。在非道路領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，運(yùn)輸物料的種類從泥土 、巖石、木屑到垃圾。鉸接式自卸車設(shè)計(jì)的初衷是為了修路。它允許同一個(gè)道路工程同時(shí)從不同的地段開(kāi)工修造。采用自卸車能通過(guò)的崎嶇不平的路面，穿梭于個(gè)不同的開(kāi)工地段。如今的采礦業(yè)，尤其是覆蓋層的大量剝離以成為自卸車應(yīng)用領(lǐng)域新的增長(zhǎng)點(diǎn)，它可以在任何正式運(yùn)輸?shù)缆沸藿ㄖ?，完成采礦工程先期剝離層的大量運(yùn)輸工作。同剛性自卸汽車相比，鉸接式自卸車有如下優(yōu)點(diǎn)，而倍受礦山和建筑業(yè)的鐘愛(ài)：1） 良好的機(jī)動(dòng)性。由于鉸接式自卸車自身的鉸接結(jié)構(gòu)，允許前后車架左右轉(zhuǎn)向 45°。這樣，在作業(yè)空間狹窄的地帶，鉸接式自卸車具有良好的機(jī)動(dòng)性。另外，在松軟的地面及惡劣氣候條件下也能正常工作。這一點(diǎn)其他結(jié)構(gòu)形式的自卸車式自卸車式望塵莫及的。2） 廣泛的的適應(yīng)性。鉸接式自卸車快速發(fā)展源于其所具有的廣泛適應(yīng)性和實(shí)用性。它不僅可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何條件下運(yùn)輸大量垃圾和物料，而且在工地作業(yè)時(shí)，不受季節(jié)限制，一年四季都可以工作。3） 較高的生產(chǎn)率。人們通常將鉸接式自卸車稱為工地上的“工作馬” ，式因?yàn)樗茉谌魏螑毫拥臈l件下都能創(chuàng)造出較高的生產(chǎn)率。不僅便于轉(zhuǎn)載，而且式所有鏟土運(yùn)輸機(jī)械中，載重量于自重這比率最高者。同時(shí)，無(wú)需進(jìn)行路面維護(hù)，于其他非公路運(yùn)輸設(shè)備相比，鉸接式自卸車的行駛速度高，可達(dá) 30～35Km/h.4） 簡(jiǎn)便的可操作性。鉸接式自卸車具有易接觸控制面板與可操作的變速桿，并不復(fù)雜，大多數(shù)采用自動(dòng)換擋變速箱，便于駕本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-5-駛?cè)藛T將注意力集中到手上，而不必過(guò)多考慮換擋變速，可操縱性強(qiáng)。駕駛室寬敞、舒適。5） 較低的運(yùn)營(yíng)成本。與其他鏟運(yùn)運(yùn)輸機(jī)械相比，鉸接式自卸車價(jià)格便宜，每小時(shí)燃油消耗少，運(yùn)營(yíng)成本低。由于外形尺寸小，既不必拆卸運(yùn)輸，又無(wú)需任何特別的運(yùn)輸許可證，便于運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，可節(jié)省大量的設(shè)備運(yùn)輸費(fèi)用。由于自卸車的多功能性，它已經(jīng)成為礦工們?cè)诘孛婧偷叵鹿ぷ鞯妮p松伙伴。過(guò)去，鏟運(yùn)機(jī)是很受人們歡迎的運(yùn)土工具，但自卸車與液壓挖掘機(jī)的結(jié)合提供了更多的功能，這使得他占領(lǐng)了本行業(yè)多數(shù)市場(chǎng)。如果一個(gè)公司能把自卸車車隊(duì)與許多履帶式挖掘機(jī)配合起來(lái)，就既可以鏟土也可以運(yùn)輸。礦用鉸接式自卸車主要用于露天礦山，所以對(duì)其的使用可靠性要求較高。自卸車的年產(chǎn)量占我國(guó)工程類專用車年產(chǎn)量的比重較大，隨著用戶需求的不斷提升，自卸車的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、質(zhì)量和可靠性都在不斷提高。舉升機(jī)構(gòu)和貨箱作為自卸車的關(guān)鍵零部件，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)液壓油缸的需求正朝著自重輕型化、舉升重型化以及系統(tǒng)集成化方向發(fā)展。1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.2.1 設(shè)計(jì)目的鉸接式車輛 主要功能為完成礦石的運(yùn)輸任務(wù)，其運(yùn)輸噸位大，貨箱的設(shè)計(jì)應(yīng)該堅(jiān)固耐用，有較高的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。本課題通過(guò)對(duì)鉸接式自卸車 貨箱及舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到綜合運(yùn)用所學(xué)相關(guān)機(jī)械知識(shí)的目的：1．鞏固和深化已學(xué)知識(shí)，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力;2．正確合理地確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選用標(biāo)準(zhǔn)的液壓執(zhí)行元件，能熟練地運(yùn)用液壓基本回路、組合成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng)；本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-6-3．熟悉并會(huì)運(yùn)用有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。對(duì)學(xué)生在計(jì)算、之徒、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料以及經(jīng)驗(yàn)估算，考慮技術(shù)決策、CAD 技術(shù)等方面的基本技能經(jīng)行一次訓(xùn)練，以提高這些技能的水平;通過(guò)課題的完成，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的工作過(guò)程和步驟，為以后走上工作崗位奠定良好的基礎(chǔ)。1.2.2 設(shè)計(jì)要求本課題要求學(xué)生在調(diào)研的基礎(chǔ)上對(duì)多種自卸車貨箱進(jìn)行對(duì)比分析，掌握鉸接式車輛貨箱的設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)出一種給定噸位的貨箱，根據(jù)噸位設(shè)計(jì)出車輛的液壓舉升機(jī)構(gòu)。要求完成貨箱及舉升機(jī)構(gòu)全部設(shè)計(jì)圖紙。本課題要求學(xué)生具有扎實(shí)的機(jī)械工程基本知識(shí)及較強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際能力。要求學(xué)生能夠熟練掌握 CAD 繪圖，對(duì)外文資料具有一定的閱讀和翻譯能力。1．設(shè)計(jì)時(shí)必須從實(shí)際出發(fā)，綜合考慮實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性及操作維修方便。如果可以用簡(jiǎn)單的回路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的要求，就不必過(guò)分強(qiáng)調(diào)先進(jìn)性。并非是越先進(jìn)越好。同樣，在安全性、方便性要求較高的地方，應(yīng)不惜多用一些元件或采用性能較好的元件，不能單獨(dú)考慮簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì);2.獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)可以收集、參考同類機(jī)械的資料，但必須深入理解，消化后再借鑒，不能簡(jiǎn)單地抄襲3 在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要隨時(shí)復(fù)習(xí)液壓元件的工作原理、基本回路及典型系統(tǒng)的組成，積極思考。4.畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目均為中等復(fù)雜程度液壓設(shè)備的液壓傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)。具體題目由指導(dǎo)老師分配。1.2.3 題目已知設(shè)計(jì)使用參數(shù)：發(fā)動(dòng)機(jī)（216KW，2100r/m） ；整備質(zhì)量：19T；載重：25T本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-7-驅(qū)動(dòng)形式：6×6; 輪胎：23.5-25；軸距：1-2 （4080） ；2-3 （1720） ；輪距：2060舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)壓力：21MPa；舉升時(shí)間﹤18s；回斗時(shí)間﹤11s;舉升角﹥50°；設(shè)計(jì)出舉升機(jī)構(gòu)和貨廂，并畫出二維圖。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-8-第二章 車廂設(shè)計(jì)2.1 等剛度車廂設(shè)計(jì)定性分析自卸汽車全金屬焊接車廂主要指礦用汽車車廂，其設(shè)計(jì)、制造看起來(lái)很簡(jiǎn)單。說(shuō)它簡(jiǎn)單，是指大工廠能設(shè)計(jì)，真正設(shè)計(jì)出占整車質(zhì)量近 25%的輕量化、高強(qiáng)度、耐久的好產(chǎn)品很難。由于工作圈剛度相等，可以將一個(gè)集中的力有各單元分散均勻承受，各單元的形變是相同的。國(guó)產(chǎn)樣車車廂底板的厚度由 9.6㎜增至 10㎜，剛度增加的不多，而縱橫梁的剛度增加的不多，整個(gè)底部各單元?jiǎng)偠炔顒e較大，當(dāng)打石塊砸下時(shí)剛度小的地方容易產(chǎn)生較大的變形，如果超出其彈性極限，就會(huì)產(chǎn)生永久變形。就整車而言，可以看成由車輪、前軸、后橋蓋、懸架、車架、車廂及其橡膠緩沖塊等不同的剛度單元組合而成的彈性體，受力時(shí)將按照各自的剛度產(chǎn)生各自的變形，其變形量于剛度成反比，吸收的能量與剛度成正比。如果車廂的剛度過(guò)小，小到可以把其他的單元看成近似剛體，例如，把 5t車的等剛體車廂裝在 10t 車的底盤上，勢(shì)必造成車廂的很大形變，甚至砸壞車廂。反之，如果車廂的剛度過(guò)大，大到可以把其看成近似的剛體，當(dāng)受到?jīng)_擊時(shí)，大部分的能量勢(shì)必有其它的單元吸收，其薄弱環(huán)節(jié)可能損壞。在礦山上經(jīng)常見(jiàn)到普通自卸汽車車架斷裂的情形。車廂的剛度只有與其它單元的剛度相適應(yīng)時(shí)，才能形成等剛度。若橡膠緩沖塊太硬，車架的剛度又相對(duì)大，車廂在緩沖塊處支承剛性過(guò)大，它本身也將失去等剛度。車廂剛度，無(wú)論是彎曲剛度還是扭轉(zhuǎn)剛度，都會(huì)增加車架的相應(yīng)的剛度，兩者的剛度是相輔相成、互為補(bǔ)償?shù)?。?dāng)汽車前后左右車輪處于高差較大的路面，車架扭曲較大時(shí)，車廂應(yīng)該有一定的扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)性。如果車廂的扭轉(zhuǎn)剛度過(guò)大，當(dāng)車架扭轉(zhuǎn)到一定程度時(shí)，車廂前支撐緩沖塊相應(yīng)的一側(cè)壓到極限位置，車廂縱梁的另一側(cè)可能離開(kāi)緩沖塊，車廂前端的大部分重量轉(zhuǎn)移到另一側(cè)的車本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-9-架縱梁上，縱梁可能超載損壞。如果車廂扭轉(zhuǎn)剛度過(guò)小，能與車架扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)，當(dāng)車架產(chǎn)生較大扭曲時(shí)，車廂可能因變形過(guò)大而早期損壞。綜上所述，對(duì)全金屬焊接等剛度車廂設(shè)計(jì)時(shí)至今尚無(wú)規(guī)范化的定量的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，所以只能參考一些設(shè)計(jì)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。車廂底板和側(cè)梁斷面應(yīng)小些，布置應(yīng)密集，這樣易于形成等剛度。自卸汽車的車架斷面系數(shù)應(yīng)比同級(jí)噸位的貨車車架大一倍。2.2 防止整車后翻得車廂內(nèi)部形狀設(shè)計(jì)車廂的內(nèi)部形狀應(yīng)為簸箕性，底板前窄后寬，單邊角度 1°～1.5°。橫斷面下窄上寬，單邊角度 1°～1.5°。這樣，當(dāng)車廂傾卸時(shí)，貨物不易在車廂內(nèi)卡住，易于傾卸。有的礦用自卸汽車傾卸時(shí)，有的一些礦石易被卡在車廂內(nèi)，致使車輛發(fā)生后翻—前輪胎起，車廂后部做到地上，究其原因是沒(méi)有按上述形狀設(shè)計(jì)造成的。2.3 車廂結(jié)構(gòu)型式按用途不同大概可分為：普通矩形車廂和鏟斗車廂如圖：普通矩形車廂用于散裝貨物運(yùn)輸。其后板裝有自動(dòng)開(kāi)合機(jī)構(gòu)，保證貨物順利卸出。普通矩形車廂板厚為：前板 4-6mm，邊板 4-8mm，后板 5-8mm，底板 6-12mm。礦用鏟斗車廂則適用于大石塊等粒度較大貨物的運(yùn)輸?？紤]到貨物的沖擊和碰幢，礦用鏟斗車廂的設(shè)計(jì)形狀較復(fù)雜，用料較厚，而且有些車型在底板上焊接一些角鋼，以增加車廂的剛度和抗沖擊能力。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-10-根據(jù)課題要求，需要設(shè)計(jì)一種礦用自卸車的貨箱，所以，我們選用后者。且大體估算貨物平裝 10m3,堆裝 12m3 ;故設(shè)計(jì)一車廂長(zhǎng) 4915㎜，寬 2512㎜，高1688㎜的車廂車廂材料是由采用高強(qiáng)度鋼板材料焊接制造。具體設(shè)計(jì)詳情見(jiàn)零號(hào)手繪圖紙。示意圖如下：車廂與液壓缸總成圖本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-11-第三章 舉升機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)在自卸汽車上，現(xiàn)在廣泛采用液壓舉升機(jī)構(gòu)。根據(jù)油缸與車廂底板的鏈接方式，常用的舉升機(jī)構(gòu)可以分為直接推動(dòng)式和連桿組合式兩大類。3.1 直接推動(dòng)式和連桿組合式3.1.1 直推式舉升機(jī)構(gòu)油缸直接作用在車廂底板上的舉升機(jī)構(gòu)稱為直接推動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)稱直推式舉升機(jī)構(gòu)。按舉升點(diǎn)在車廂底板下表面的位置可分為油缸中置和油缸前置兩種型式。前置油缸支在車廂中部，油缸行程較小，油缸的舉升力較大，多采用雙缸雙柱式油缸。后者行程較小，一般用于重型自卸汽車上，油缸則通常采用多級(jí)伸縮油缸。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-12-3.1.2 連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)油缸與車廂底板通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)相連接，此種舉升結(jié)構(gòu)稱之為連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)。生產(chǎn)實(shí)踐表明，連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)具有很大的優(yōu)越性。近十幾年來(lái)，這種類型的舉升機(jī)構(gòu)發(fā)展較快，已出現(xiàn)了多種型式。根據(jù)油缸的安裝特點(diǎn)，連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)又可分為油缸前推（后推）連桿放大式、油缸前推（后推）杠桿平衡式、油缸浮動(dòng)等多種結(jié)構(gòu)型式。油缸前推連桿放大式舉升機(jī)構(gòu)通過(guò)三角板與車廂底板鏈接，車廂的舉升支點(diǎn)較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好；當(dāng)達(dá)到最大舉升角度時(shí)，油缸幾乎處于垂直狀態(tài)，車廂上升到最高位置不易傾下，穩(wěn)定性好；油缸最大推力較小，油壓特性好。但整個(gè)機(jī)構(gòu)較龐大，油缸在舉升過(guò)程中的擺角較大，工作行程也較大。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-13-3.1.3 油缸前推式杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu)油缸前推式杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu)通過(guò)拉桿與車廂底板相連，舉升支點(diǎn)較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好；初始時(shí)拉桿幾乎是垂直頂起車廂，因此機(jī)構(gòu)啟動(dòng)性能好。但該機(jī)構(gòu)三角形連桿的幾何尺寸較大，結(jié)構(gòu)不緊湊，油缸擺角較大，工作行程較大，液壓管路不易布置。3.1.4 油缸后推式連桿放大式舉升機(jī)構(gòu)油缸后推式連桿放大式舉升機(jī)構(gòu)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；舉升支點(diǎn)在車廂幾何中心附近，車廂受力狀況較好。但該機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)較大，工作效率低。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-14-3.1.5 油缸后推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu)油缸后推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu)的油缸下鉸點(diǎn)、三角板的固定鉸點(diǎn)、車廂翻轉(zhuǎn)鉸點(diǎn)幾乎均勻分布在副車架上，減少了車架后部的集中載荷；同時(shí)，這種三點(diǎn)支承方式有利于改善機(jī)構(gòu)的整體橫向剛性。舉升過(guò)程中油缸的擺角小，機(jī)構(gòu)的工作效率也較高，但機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)較大，使相同舉升質(zhì)量所需舉升力較其他舉升機(jī)構(gòu)大。3.1.6 油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)的一端直接與車廂底板相連，另一端不是固定在車架上，而是可以隨著車廂的翻轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)，故稱為油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的拉桿也與車廂底板直接相連，舉升支點(diǎn)較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好，工作效率較高。但該機(jī)構(gòu)幾何尺寸較大，結(jié)構(gòu)不緊湊；舉升過(guò)程中油缸擺角較大，使得液壓管路難于布置。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-15-從以上的分析來(lái)看，舉升機(jī)構(gòu)的每個(gè)結(jié)構(gòu)型式都各有利弊。在具體的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)因車置宜，合理選用。具體如下：直推式舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較易于設(shè)計(jì)。但由于是油缸直接頂起車廂，為了達(dá)到一定的舉升角度，往往需采用多級(jí)油缸，而為了提高整車的穩(wěn)定性，又常采用雙油缸結(jié)構(gòu)。這樣易導(dǎo)致油缸泄漏或雙缸不同步，進(jìn)而造成車廂舉升受力不均。目前，該舉升機(jī)構(gòu)主要用于重型自卸汽車。連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)利用三角形連桿機(jī)構(gòu)的放大特性，減少了油缸行程，同時(shí)還能借助于連桿系的橫向跨距來(lái)加強(qiáng)卸貨時(shí)的穩(wěn)定性，只需采用單級(jí)單缸的油缸型式就可滿足要求。因此，該舉升機(jī)構(gòu)制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)實(shí)際中獲得廣泛的應(yīng)用。連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)中，油缸后推式以結(jié)構(gòu)緊湊、油缸擺角小等特點(diǎn)優(yōu)于油缸前推式和油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)，而舉升力較大的缺點(diǎn)則可通過(guò)減小舉升質(zhì)量得到一定程度的彌補(bǔ)，故較適合用于中、輕型自卸汽車。通過(guò)上述的分析比較，可見(jiàn)：a. 直推式舉升機(jī)構(gòu)主要用于重型或有側(cè)傾要求的自卸汽車。b. 油缸前推式舉升機(jī)構(gòu)通常用于中、重型自卸汽車。c. 油缸后推式舉升機(jī)構(gòu)適合用于中、輕型自卸汽車。d. 油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)通常用于重型自卸汽車。舉升機(jī)構(gòu)是自卸車的核心，是判別自卸車優(yōu)劣的重要指標(biāo)。舉升機(jī)構(gòu)的型式國(guó)內(nèi)通常有：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-16-3.2. F 式、T 式三角架放大舉升機(jī)構(gòu)三角架放大式的優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)成熟、舉升平穩(wěn)、造價(jià)低；該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較緊湊，橫向剛度好，機(jī)構(gòu)效率高，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑，桿系受力合理，能夠較好的克服舉升時(shí)起始?jí)毫^(guò)高的現(xiàn)象，并可通過(guò)較短的油缸行程來(lái)達(dá)到較大的舉升角度；車廂受力狀況較好，能夠充分利用后橋至駕駛室后的空間，有利于總體布置設(shè)計(jì)。該舉升機(jī)構(gòu)各參數(shù)的計(jì)算過(guò)程及其約束條件，最大限度地滿足舉升力強(qiáng)，油壓低、構(gòu)件受力小等要求。缺點(diǎn)為比較復(fù)雜，車廂底板與主車架上平面的閉合高度較大。這種機(jī)構(gòu)的自卸汽車在超載時(shí)由于液壓系統(tǒng)的壓力過(guò)大．經(jīng)常發(fā)生燒油泵、密封件損壞和根本不舉升等問(wèn)題本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-17-3.3.雙缸舉升機(jī)構(gòu)雙缸舉升形式大多用在 6x4 軸距為 3～4 米自卸車上，是在第二橋前方兩側(cè)各安裝一支多級(jí)缸(一般為 3—4 級(jí))或單級(jí)缸，但是多級(jí)缸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造費(fèi)用較高。雙缸舉升的優(yōu)點(diǎn)為車廂底板與主車架上平面的閉合高度較小，液壓缸上支點(diǎn)直接作用在車廂底板上；缺點(diǎn)是液壓系統(tǒng)很難保證兩液壓缸同步，舉升平穩(wěn)性較差，對(duì)車廂底板的整體剛度要求較高。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-18-3.4.前頂舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)性能優(yōu)點(diǎn)：、整車重心低．行車穩(wěn)定性好，只要后擋不干涉．副車架縱梁可以做得很低，最小可以與載貨車相同。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、車廂底板與主車架上平面的閉合高度可以很小，整車穩(wěn)定性好，液壓系統(tǒng)壓力較?。弧⒃跈C(jī)構(gòu)式自卸汽車設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)發(fā)生機(jī)構(gòu)與底盤橫粱干涉．從而需對(duì)底盤橫梁改制，很麻煩。而前舉升方式則不必考慮上裝與底盤橫梁干涉的問(wèn)題，從而需對(duì)底盤因而設(shè)計(jì)者不必再費(fèi)勁地做很多的校核圖了。缺點(diǎn)：前頂多級(jí)缸行程較大，造價(jià)很高?？傊?，在選擇舉升機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)從轉(zhuǎn)載質(zhì)量、油缸行程、機(jī)構(gòu)效率、管路的布置以及經(jīng)濟(jì)效益等各方面綜合考慮以上三種舉升型式，結(jié)合課題參數(shù)，我選擇了一種常規(guī)的雙缸前置直推式舉升機(jī)構(gòu)（如下圖）： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-19-本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-20-第四章 舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1.工況分析工況分析是選定系統(tǒng)方案、液壓元件和執(zhí)行元件功率的依據(jù)。在舉升車廂過(guò)程中，液壓缸開(kāi)始舉升時(shí)，加速推升，加速度很小可以忽略，舉升車廂是在舉升剛開(kāi)始時(shí)，液壓缸所承受受舉升力最大(如圖 2).在下圖 3 中，油缸的推力矩應(yīng)克服料斗和礦石總重的重力力矩 Ts=Fr,r=CD,s=L.料斗與礦石總重為T=245kN,s≈1.8m,r≈2.4m,則 F≈1.85×10 N.3本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-21-圖 3 工作油缸示意圖4.2.確定系統(tǒng)方案，擬定液壓系統(tǒng)圖確定液壓系統(tǒng)方案、擬定液壓系統(tǒng)圖，是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)關(guān)鍵性的一步。系統(tǒng)方案，首先應(yīng)滿足工況提出的工作要求（運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力）和性能要求。其次，擬定系統(tǒng)圖時(shí)，還應(yīng)力求效率高、發(fā)熱少、簡(jiǎn)單、可靠、壽合長(zhǎng)、造價(jià)低。通過(guò)分析舉升液壓缸負(fù)載曲線圖和工作油缸示意圖，可初步確定最大負(fù)載點(diǎn)，并根據(jù)工況特點(diǎn)和性能要求，用類比法選用執(zhí)行元件工作壓力。有時(shí)主機(jī)的工況難以類比時(shí)，可按負(fù)載的大小選取。在選用油泵時(shí)，應(yīng)注意所選用油泵的類型和額定壓力。由于管路有壓力損失，因此油泵的工作壓力應(yīng)比執(zhí)行元件的工作壓力高。油泵的額定壓力應(yīng)比油泵的工作壓力高 25～60%，使泵具有壓力儲(chǔ)備。壓力低的系統(tǒng)，儲(chǔ)備量宜取大些，反之則取小些。初選的執(zhí)行元件工作壓力作為計(jì)算執(zhí)行元件尺寸時(shí)的參考?jí)毫?。然后，在?yàn)算系統(tǒng)壓力時(shí)，確定油泵的實(shí)際工作壓力。4.2.1.確定執(zhí)行元件的類型 液壓油缸是整個(gè)自卸車的核心工作元件之一，與控制閥、液壓閥、液壓油箱、液壓泵、液壓管路等共同構(gòu)成工作系統(tǒng)。液壓油缸的主要作用是通過(guò)舉升本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-22-車廂實(shí)現(xiàn)卸貨功能。在自卸車卸貨過(guò)程中，液壓舉升系統(tǒng)發(fā)揮著巨大的作用，隨著自卸車整車重心的不斷提高，其穩(wěn)定性不斷降低，液壓舉升系統(tǒng)質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到自卸車的安全性，還對(duì)自卸車的裝載效率、工作效率、工作可靠性與維護(hù)成本產(chǎn)生一定影響。執(zhí)行元件的類型，根據(jù)工作部件所需的運(yùn)動(dòng)形式、速度、負(fù)載的性質(zhì)和工作環(huán)境參考表 4-1 確定。表 4-1執(zhí)行元件類型 適用工況 應(yīng)用實(shí)例雙活塞桿 負(fù)載不大、雙向工作、往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度相等 麻床工作臺(tái)單活塞桿雙向工作、往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度不同或在差動(dòng)接法（有效工作面積比為 2;1）時(shí)，則往復(fù)速度相等液壓機(jī)、拉床、組合機(jī)床、工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等柱塞式負(fù)載大、行程較長(zhǎng)時(shí)，成對(duì)使用或單向回程靠外力（彈簧或自重等）實(shí)現(xiàn)龍門刨床、工程機(jī)工升降機(jī)、自卸汽車等油缸齒條活塞式負(fù)載不大的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng) 機(jī)械手、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、轉(zhuǎn)位夾 具等齒輪式負(fù)載力矩不大、速度平穩(wěn)性要求不高、工作環(huán)境差（噪聲限限制不嚴(yán)而塵埃多）鉆床、攻絲、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)。對(duì)體積受限制時(shí)選擺線齒輪式葉片式 負(fù)載力矩不大、噪聲要求較小的場(chǎng)合磨床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、機(jī)床操縱機(jī)構(gòu)柱塞式負(fù)載力矩較大，有變速和變力矩要求，低速平穩(wěn)性要求較高的場(chǎng)合起重機(jī)、鉸車、鏟車、內(nèi)燃機(jī)車、數(shù)控機(jī)床等低速大扭矩型負(fù)載力矩大、轉(zhuǎn)速低、平穩(wěn)性高的場(chǎng)合 挖掘機(jī)、拖拉機(jī)、起重機(jī)等油泵擺動(dòng)型往復(fù)擺動(dòng)角＜360 。 的運(yùn)動(dòng)。比齒條活塞式油缸的體積要小 石油機(jī)械、機(jī)械手、料斗等通過(guò)上面表格的比較與分析，自卸車選用活塞式液壓缸。 液壓泵選擇是齒輪式。4.2.2. 確定壓力控制方式節(jié)流調(diào)速定量泵供油系統(tǒng)中，泵源的壓力均用溢流閥（與泵源主油路并聯(lián)）進(jìn)行恒壓力控制。濾油器放置在液壓油流出油箱和流入油箱處，以保證進(jìn)出油箱的液壓油純凈，延長(zhǎng)元器件的使用壽命、保證液壓元件工作性能可靠。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-23-單向閥又稱止回閥，它的作用是式油流只能沿一個(gè)方向通過(guò)，而不能反向流動(dòng)。常被放在液壓泵的出油口處，可防止系統(tǒng)壓力突然升高時(shí)損壞液壓泵。另外拆卸泵時(shí)系統(tǒng)中的油不會(huì)流失。單向閥還可做保壓閥的作用，對(duì)開(kāi)啟壓力大的單向閥，還可做背壓閥用。容積調(diào)速或變量泵與節(jié)流閥聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)中，為了防止過(guò)載，常采用安全閥限壓保護(hù)。根據(jù)要求設(shè)定溢流閥的壓力上限為 20MP.4.2.3.確定順序動(dòng)作控制的方式操作換向閥的方式可分為手動(dòng)機(jī)械杠桿式，手動(dòng)液壓伺服式和氣動(dòng)操作式三種。機(jī)械操縱式的可靠性好，通用性強(qiáng)，維修方便。但它的桿件較多，布置復(fù)雜。對(duì)于可翻轉(zhuǎn)式駕駛室不宜采用這種操作方式。液壓伺服式依靠手動(dòng)閥建立起來(lái)的油壓來(lái)關(guān)閉或打開(kāi)舉升液壓換向閥，實(shí)現(xiàn)車廂的舉升和下降。該閥通過(guò)切斷動(dòng)力實(shí)現(xiàn)停止工作。它便于遠(yuǎn)程控制，操作可靠。但反應(yīng)較慢。氣動(dòng)操作式依靠汽車氣筒的壓縮空氣，通過(guò)控制氣閥操縱氣閥液壓換向閥，控制油路方向?qū)崿F(xiàn)車廂舉升、下降和中停。該系統(tǒng)操縱簡(jiǎn)便，功能齊全，結(jié)構(gòu)較先進(jìn)，用于中、重型自卸車比較合適。它的缺點(diǎn)是氣動(dòng)轉(zhuǎn)化成液壓需要兩套管路。由于自卸車操作不頻繁，動(dòng)作順序隨機(jī)的，屬于工程作業(yè)，常采用手動(dòng)多路換向閥控制。如果操縱力較大，可用手動(dòng)伺服控制。根據(jù)自卸車的特點(diǎn)，該自卸車選用手動(dòng)液壓伺服式控制。當(dāng)液壓缸快到達(dá)極限位置時(shí)，可以進(jìn)行行程控制：靠運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到預(yù)定位置（行程）時(shí)，發(fā)出控制信號(hào)，使液壓元件動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)液壓缸停止運(yùn)動(dòng)。所以選擇限位閥。4.2.4. 分流集流閥同步回路由于該自卸車是采用雙缸舉升，為了保證在舉升過(guò)程中兩個(gè)液壓缸舉升同本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-24-步，選用分流集流閥同步回路。4.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖圖 4 舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)原理圖圖 4 是自卸車的液壓伺服式液壓系統(tǒng)，由三部分組成：動(dòng)力部分和執(zhí)行部分（舉升液壓缸） 。動(dòng)力部分主要有液壓泵以及連接兩者的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。操縱部分用來(lái)控制舉升液壓缸實(shí)現(xiàn)車廂傾翻，它具有舉升、保持和下降三個(gè)動(dòng)作，工作原理如下：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-25-4.3.1 舉升 換向閥 6 處于中間位置時(shí)，換向閥 6 在常閉狀態(tài)，舉升缸呈收縮狀態(tài)。當(dāng)自卸車傾斜貨物時(shí)，先驅(qū)動(dòng)液壓泵 9，這時(shí)液壓泵的壓力油經(jīng)單向閥 2、油濾器 3、換向閥 6、流回油箱，車廂不動(dòng)，為液壓泵空轉(zhuǎn)啟動(dòng)。若電磁閥右電磁線圈得電，這時(shí)液壓泵輸出的壓力油經(jīng)單向閥 2，四通閥 6，橋式雙向同步閥8，進(jìn)入液壓缸 9，將車廂頂起，傾斜貨物。在舉升過(guò)程中若系統(tǒng)壓力超過(guò)一定值，安全閥 5 則被打開(kāi)，溢流，使液壓系統(tǒng)壓力保持在調(diào)節(jié)壓力以下。當(dāng)車廂傾斜到極限位置時(shí)，舉升缸觸動(dòng)限位開(kāi)關(guān)，使電磁線圈失電，液壓泵的輸出地壓力油經(jīng)四通閥 6，流回油箱 4，車廂保持在極限傾斜位置。4.3.2 下降 當(dāng)貨物卸完，車廂需下降時(shí)，先關(guān)閉液壓泵 1，使得電磁換向閥 6 左電磁線圈得電，換向閥的控制油泄主油箱，舉升缸在車廂重力作用下下降，車廂回位。4.3.3 保持 若需將車廂舉升至某一位置，只要使電磁換向閥失電，停止泵工作，車廂即可保持在任意位置。4. 4 各個(gè)控制閥的作用4.4．1 溢流閥的作用 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-26-圖 5 溢流閥溢流閥也稱為安全閥，當(dāng)系統(tǒng)的壓力超過(guò)額定壓力時(shí)，溢流閥的閥芯打開(kāi)，整個(gè)系統(tǒng)卸荷，保證怎么系統(tǒng)的安全。4.4.2 三位四通換向閥的作用 圖 6 三位四通換向閥該三位四通換向閥中間位置和油箱相連，但電磁線圈均失電是，液壓油進(jìn)過(guò)換向閥流回油箱，整個(gè)回路卸荷。4.4.3 單向閥的作用 圖 7 單向閥根據(jù)單向閥的單向?qū)ǖ奶匦裕渥饔镁褪欠乐瓜到y(tǒng)的回流現(xiàn)象。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-27-4.4.4 單向節(jié)流閥的作用 圖 8 單向節(jié)流閥單向節(jié)流閥也稱為調(diào)速閥，就是通過(guò)調(diào)節(jié)回路的流量來(lái)改變液壓缸的提升、下降速度。4.4.5 雙向橋式同步回路的作用 圖 9 雙向橋式同步回路雙向橋式同步回路區(qū)別于集流配閥，后者只能實(shí)現(xiàn)單向同步，前者可以實(shí)現(xiàn)上升、下降雙向同步。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-28-第五章．液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 載荷的組成及其計(jì)算舉升機(jī)構(gòu)主要的受力載荷是作用在液壓缸上，根據(jù)工況分析結(jié)果得出：油缸的推力矩應(yīng)克服料斗和礦石總重的重力力矩 .S 是鉸接點(diǎn)到重心的垂FrTS?直距離。r 是從交接點(diǎn)到液壓缸的垂直距離。料斗與礦石總重為T=245kN,S≈ 1.8m,r≈2.4m, 則 F ≈1.85× N.max510在計(jì)算雙缸后置直推式舉升機(jī)構(gòu)時(shí)，只需令； （5-1）Kj?F式中 — 計(jì)算的單缸舉升力；jF— 實(shí)際的舉升力；K— 修正系數(shù)，K=0.55~0.65；取 K=0.6;通過(guò)計(jì)算得出 =1.1×10 .j55.2 初選系統(tǒng)工作壓力壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備的類型而定，具體可以參考表 5-1 和本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-29-5-2.載荷／KN ＜5 5~10 10~20 20~30 30~50 ＞50工作壓力／MP 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5表 5-1機(jī)床機(jī)械類型磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床農(nóng)業(yè)機(jī)械建筑機(jī)械液壓機(jī)重型機(jī)械工作壓力／MP 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32表 5-2對(duì)于 25 噸自卸車而言，選擇的工作壓力應(yīng)該較大，但是過(guò)大的工作壓力會(huì)對(duì)密封和材料的要求過(guò)高，所以，綜合考慮，選擇液壓缸的工作壓力為20MP.5.3 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算和液壓泵的選型5.3.1 初選液壓缸內(nèi)徑和液壓桿外徑活塞桿的材料為 35、45 鋼；活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229~285HB，必要時(shí)再經(jīng)高頻淬火，硬度達(dá) 45~55HRC.根據(jù)公式最大舉升力； （5-2）??4F2maxDp?式中 η— 液壓系統(tǒng)的效率，通常取 η=0.8；D— 舉升液壓缸活塞直徑（㎜）.所以得出，活塞的最小直徑應(yīng)為：； （5-3）??pmax4F?