車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書i重型自卸車貨箱與舉升裝置設(shè)計(jì)摘要自卸汽車是利用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)，將貨箱傾斜一定角度從而達(dá)到自動(dòng)卸貨的目的，并依靠貨箱自重使其復(fù)位的。自卸機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)貨物的舉升傾卸，卸貨時(shí)駕駛員操縱液壓閥的控制手柄，動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出經(jīng)變速器再到取力器，取力器驅(qū)動(dòng)液壓泵給液壓缸提供動(dòng)力，液壓缸推動(dòng)貨箱實(shí)現(xiàn)貨物的傾卸。液壓舉升機(jī)構(gòu)是自卸汽車的重要工作系統(tǒng)之一，其結(jié)構(gòu)形式、性能好壞直接影響自卸汽車的使用性能和安全性能。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容集中于自卸汽車液壓缸及液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，介紹了液壓設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作：設(shè)計(jì)的依據(jù)、設(shè)計(jì)的一般原則和設(shè)計(jì)步驟。通過對(duì)自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)幾種方案的比較,確定該車的舉升機(jī)構(gòu)的方案,并對(duì)該方案進(jìn)行了力學(xué)分析計(jì)算和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)采用直推式舉升機(jī)構(gòu),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,行程長(zhǎng),兼具經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)。然后對(duì)液壓缸的剛度、強(qiáng)度、系統(tǒng)壓力、升降時(shí)間進(jìn)行了驗(yàn)算和校核，最終確定了該方案的合理性和安全性。另外，本說明書對(duì)取力器和貨箱也進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。關(guān)鍵詞：自卸汽車，液壓系統(tǒng)，舉升機(jī)構(gòu)，取力器車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書ivHEAVY DUMP TRUCK PACKING CASE AND THEDESIGN OF LIFTING DEVICEABSTRACTThe dump truck uses the engine power actuation hydraulic pressure liftingorganization, packing container incline certain angle, thus serves the purposewhichunloads cargo automatically,and depends uponthe packingcontainer deadweight tocause its replacement.The auto-dumping mechanism is mainlyresponsible for the liftingand dumping of the goods.When the goods are neededtobe unloaded, the operator will control the handle of the hydraulic valve,andthen the goods are dumped by the series of engines from the engine to thegearbox,andthen to the power-out device driving the liquid pump to give thepowerto liquid tank ,which pushes the compartment to tilt the goods.Thehydraulic pressure lifting organization is one of dump trucks important worksystems,its structural style, performance quality immediate influence dumptrucksoperational performance and safety performance.The content of this graduation design has focused on the design of the dumptruck hydraulic cylinder and hydraulic systems,introducing the design ofhydraulic design preparationwork,and thedesign basis ,general principles andsteps.Comparedwiththeseveralplansofliftingmechanism,wehavechosenoneplan finally,for we have designed the calculation of the mechanical analysis andthe hydraulic system.The design put to use to keep the push type liftingmechanism,whichhas simple structure ,long route of travel,and economic.Whatsmore,we alse have checked its stiffness,strength,systematicpressure,lifting up and down time,finally we decided the reasonableness andsecurity.In addition, we alse made the design and calculation of thePower-Take-Off and the goodscompartment.Keywords: dump truck,hydraulic pressure urn design,hydraulic pressure車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書vsystem,Lifting mechanism,Power-Take-Off車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書vi目 錄第一章 前言.1第二章 總體方案分析及確定.32.1自卸汽車的分類.32.2 總設(shè)計(jì)內(nèi)容分析.42.3 車廂設(shè)計(jì).52.3.1 車廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).52.3.2 車廂選擇材料.62.4 舉升機(jī)構(gòu)分析.62.4.1 液壓系統(tǒng)的組成部分及作用.62.4.2 自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)現(xiàn)存方案及其優(yōu)缺點(diǎn).7第三章 液壓舉升系統(tǒng)的設(shè)計(jì).103.1 舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問題.103.1.1 爬行現(xiàn)象.103.1.2 車廂在最大舉升位置時(shí)，車廂后地板離地面的高度。.113.1.3液壓缸設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意如下問題。.113.2 舉升參數(shù)的確定.123.3 液壓缸舉升參數(shù)的計(jì)算.123.3.1 基本參數(shù)和計(jì)算方法的選擇.123.3.2 舉升油缸直徑的計(jì)算.133.3.3 液壓性能參數(shù)計(jì)算.183.3.4 貨箱舉升時(shí)間的校核.193.4 液壓缸基本參數(shù)的校核.19第四章 液壓系統(tǒng)主要元件的設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇.224.1系統(tǒng)工作壓力.224.2液壓油缸.224.2.1舉升油缸的技術(shù)參數(shù).224.2.2滿行程油缸充油量V.23車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書vii4.2.3舉升時(shí)間.234.3 動(dòng)力元件-液壓泵的選型與計(jì)算.234.4 閥類元件的確定.244.4.1選擇范類元件應(yīng)注意的問題.244.4.2閥類元件的選擇.244.5 管路的選擇.26第五章 取力器的設(shè)計(jì)計(jì)算.275.1取力裝置概述.275.2 取力裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算.275.2.1 已知條件.275.2.2 齒輪的參數(shù)選擇和強(qiáng)度計(jì)算.28總 結(jié).31致 謝.32參考文獻(xiàn).33車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書1第一章 前言本設(shè)計(jì)是專用汽車重型自卸車自卸機(jī)構(gòu)及貨箱的有關(guān)設(shè)計(jì)。參考NXG5640DT重型自卸車，完成所要求條件的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。重型自卸車翻轉(zhuǎn)車廂是靠專用舉升機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，目前在大噸位的自卸汽車上，廣泛采用液壓舉升機(jī)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)(變速器取力器 液壓泵 分配器一舉升油缸)，將車廂舉升到一定角度卸貨，并依靠車廂自重使其復(fù)位。重型自卸車的設(shè)計(jì)當(dāng)中，液壓舉升機(jī)構(gòu)和貨廂的設(shè)計(jì)一直處于重要地位，這是因?yàn)樗苯雨P(guān)系著自卸車使用性能和整體布置，對(duì)提高重型自卸車的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率具有重要意義。近年來，世界各國(guó)都大力發(fā)展專用汽車生產(chǎn)，致力于專用汽車的研究，擴(kuò)大汽車使用范圍。自卸汽車的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)卸貨的機(jī)械化，從而提高卸貨效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約勞動(dòng)力。自卸汽車作為專用汽車中一個(gè)分支，陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的型式，其中最常見的是后傾式自卸汽車，在當(dāng)今社會(huì)自卸車中占絕大部分，其已經(jīng)具有了一定的規(guī)模和體系。國(guó)外主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的專用汽車社會(huì)保有量占載貨汽車保有量的比率都在50%以上（50%-70%）。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長(zhǎng)，我國(guó)專用汽車市場(chǎng)亦進(jìn)入了快速成長(zhǎng)時(shí)期，截至2005年7月專用汽車生產(chǎn)企業(yè)已有628家，國(guó)內(nèi)專用汽車品種已達(dá)到4900多個(gè)，2005年專用汽車產(chǎn)量達(dá)70萬輛，占載貨汽車總產(chǎn)量的40%。我國(guó)自卸汽車經(jīng)過40多年的發(fā)展，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220t、礦用自卸汽車裝載質(zhì)量從20154t以下基本形成完整的專用汽車系列，為我國(guó)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(guó)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。縱觀國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)和世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家專用汽車發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)專用汽車的發(fā)展程度還遠(yuǎn)不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。因此，不斷開發(fā)新產(chǎn)品，增加產(chǎn)車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書2量和品種，提高產(chǎn)品品質(zhì)是擺在專用汽車廠家面前的一項(xiàng)緊迫而艱巨的任務(wù)。車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書3第二章 總體方案分析及確定2.1自卸汽車的分類自卸汽車的分類較多，一般按下述方法分類：1） 按用途分類：公路運(yùn)輸?shù)钠胀ㄗ孕盾?；非公路運(yùn)輸?shù)闹匦妥孕盾嚕粚Ｓ米孕镀嚒９愤\(yùn)輸?shù)钠胀ㄗ孕盾嚰摧p、中、重型（裝載質(zhì)量在220t）的普通自卸車，主要承擔(dān)沙石、泥土、煤炭等松散貨物運(yùn)輸，通常是與裝載機(jī)配套使用。非公路運(yùn)輸?shù)闹匦停ㄑb載質(zhì)量在20t以上）的自卸汽車，即礦用自卸車。礦用自卸汽車是在礦山或大型工地使用的大噸位的自卸車；主要承擔(dān)大型礦山、水利工地等運(yùn)輸任務(wù)，通常是與挖掘機(jī)配套使用。它的長(zhǎng)、寬、高以及軸荷等不受公路法規(guī)的限制，但它只能在礦山、工地上使用。專用自卸汽車是指具有專用車廂，以滿足所裝運(yùn)貨物的特性或特殊要求的自卸汽車；而一般用途的自卸汽車均為普通自卸車。某些自卸汽車是針對(duì)專門用途設(shè)計(jì)的，故稱專用自卸車，如擺臂式自動(dòng)裝卸車、自裝卸垃圾汽車等。2） 按裝載質(zhì)量級(jí)別分類：輕型自卸車；中型自卸車；重型自卸車。按我國(guó)規(guī)定，最大總質(zhì)量1.8t以上，6t及6t以下的為輕型自卸汽車；最大總質(zhì)量6t以上，14t及14t以下的為中型自卸汽車；最大總質(zhì)量大于14t的為重型自卸汽車。3） 按傳動(dòng)類型分類：機(jī)械傳動(dòng)；液力機(jī)械傳動(dòng)；電傳動(dòng)。中型以下自卸汽車多為機(jī)械傳動(dòng)，重型汽車為了改善其使用性能往往采用液力機(jī)械傳動(dòng)，而礦用超重型自卸汽車往往采用電力傳動(dòng)。4） 按卸貨方式分類：后傾式；側(cè)傾式；三面傾卸式；底卸式；貨箱升高后傾式等。后傾式自卸車的車廂向后翻傾卸貨。這類自卸汽車應(yīng)用廣泛。側(cè)傾式自卸汽車的車廂向左或向右翻傾卸貨。這種自卸汽車適用于道路狹窄、卸貨方向交換困難的地方。其結(jié)構(gòu)較后傾式自卸汽車復(fù)雜，造價(jià)高，車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書4運(yùn)載量少，生產(chǎn)效率低，使用較少。也有單側(cè)傾斜的自卸汽車，其車廂只能向某一側(cè)翻傾。這種自卸汽車駛?cè)胴泩?chǎng)的方向和卸貨的位置均受到限制，因此很少采用。三面傾卸式自卸汽車的車廂可以向左右兩側(cè)和向后三個(gè)方向翻傾卸貨。這種自卸汽車雖有三個(gè)方向卸貨的優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)較后傾式自卸汽車更復(fù)雜，整備質(zhì)量增大，裝載質(zhì)量減少，造價(jià)高，汽車運(yùn)輸發(fā)達(dá)國(guó)家使用量逐漸減少。底卸式用于少數(shù)特殊場(chǎng)合。貨箱升高后傾式適用于貨物堆集、變換貨位和往高處卸貨的場(chǎng)合。5） 按傾卸機(jī)構(gòu)分類：直推式自卸車；杠桿舉升式自卸車。直推式又可細(xì)分為單缸式、雙缸式、多級(jí)式等。杠桿式又可細(xì)分為杠桿前置式、杠桿后置式、杠桿中置式等。6） 按車廂結(jié)構(gòu)分類：按欄板結(jié)構(gòu)分一面開啟式、三面開啟式、與無后欄板式(簸箕式)；按底板橫斷面形狀分矩形式、船底式、弧底式。2.2 總設(shè)計(jì)內(nèi)容分析1、自卸車的車廂，因?yàn)槭侨齻?cè)傾式的，所以設(shè)計(jì)的車廂要能達(dá)到三側(cè)翻的目的，選擇的材料要滿足強(qiáng)度的需要，車廂的容積要符合我們載重量的要求；2、舉升機(jī)構(gòu)，舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要根據(jù)空間的大小、傾卸的方向和要達(dá)到的傾卸角度來設(shè)計(jì)，充分考慮到結(jié)構(gòu)約束、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性約束和油壓特性約束；3、鉸接機(jī)構(gòu)，鉸接機(jī)構(gòu)在運(yùn)輸和傾卸過程中要保證安全，在行駛過程中不能意外打開，在傾卸過程中不能發(fā)生干涉，設(shè)計(jì)過程中要保證足夠的強(qiáng)度，滿足傾卸的要求；4、液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)要保證為車廂側(cè)翻提供足夠的舉升力，并且力不能過大，不能對(duì)車廂底部造成破壞。液壓系統(tǒng)的動(dòng)力來源可以選用取力器。取力器的取力來源有很多種，常見的是變速箱取力，還有發(fā)動(dòng)機(jī)取力、離合器取力、傳動(dòng)軸取力等，根據(jù)需要在合適的位置取力。液壓系統(tǒng)還要有液壓泵、液壓閥、油箱和液壓油缸等。液壓缸的選擇我們可以通過最大舉升力和油缸行程來選取，在選取過程中還要考慮到空間結(jié)構(gòu)的影響，油缸活塞頭有球頭式和鎖銷式兩種。當(dāng)選擇球頭式的時(shí)候我們還要設(shè)計(jì)球頭座，確定球頭車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書5的安裝位置。當(dāng)選擇鎖銷式活塞頭的時(shí)候，我們要設(shè)計(jì)鉸接座和選擇銷軸。在設(shè)計(jì)液壓油缸鉸支座時(shí)，要在副車架上裝有橫梁。然后將其安裝到橫梁上去。具體位置在設(shè)計(jì)過程中決定；5、附屬裝置，當(dāng)需要時(shí)還要有一些附屬的裝置。例如，需要高強(qiáng)度的部分要安裝加強(qiáng)筋或者加強(qiáng)板。2.3 車廂設(shè)計(jì)2.3.1 車廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)車廂是用于裝載和傾卸貨物。本設(shè)計(jì)采用后傾式貨箱。圖2-1為典型的底板橫剖面呈矩形式后傾式結(jié)構(gòu)。為避免轉(zhuǎn)載時(shí)物料下落破壞駕駛室頂蓋，通常前攔板加做向上延伸的防護(hù)攔板。車廂底板固定在車廂底架之上。車廂的側(cè)攔板、前后欄板外側(cè)面通常布置有加強(qiáng)筋。后傾式車廂廣泛用于輕、中和重型自卸汽車。它的左右側(cè)欄板固定，后欄板左右兩端上部與側(cè)攔板鉸接，后欄板借此即可開啟或關(guān)閉；圖2-1 車廂結(jié)構(gòu)圖車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書61車廂總成；2后攔板；3、4鉸鏈座；5車廂鉸支座；6側(cè)攔板；7防護(hù)欄板；8底板傾卸礦石舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式分為兩大類：直推式和連桿組合式，它們均采用液體壓力作為舉升動(dòng)力。2.3.2 車廂選擇材料車廂材料的選擇比較重要，既要滿足剛度、強(qiáng)度方面的要求又要節(jié)省材料，降低制造成本。車廂底板主要受到貨物重力的作用，還有在裝卸時(shí)的慣性沖擊作用；車廂側(cè)板主要是運(yùn)輸貨物過程中貨物對(duì)板的作用力比較大，相對(duì)受到力的作用要稍小于車廂底板；車廂后板的受力情況和側(cè)板相似，但還要考慮安全防護(hù)作用。綜合以上因素考慮：車廂底板選熱軋鋼板（GB/T7091988）厚度4.0mm；車廂側(cè)板和后板選熱軋鋼板（GB/T7091988）厚度3.0mm；車廂的前板選熱軋鋼板（GB/T7091988）厚度10.0mm。車廂立柱的作用是固定側(cè)板和后板使車廂成為一個(gè)廂式結(jié)構(gòu)。車廂立柱選熱軋扁鋼（GB7041988）：寬度為80mm，厚度為63mm。車廂底架主要承受來自貨物以及廂板的重力和慣性力作用，為了避免拖帶泥土及其它貨物再加上外觀美觀問題，皆選擇結(jié)構(gòu)用矩形冷彎空心型鋼（GB/T67282002）2.4 舉升機(jī)構(gòu)分析2.4.1 液壓系統(tǒng)的組成部分及作用由若干液壓元件和管路組成以完成一定動(dòng)作的整體稱液壓系統(tǒng)。如果液壓系統(tǒng)中含有伺服控制元件（如伺服閥和伺服變量泵）則稱液壓伺服（控制）系統(tǒng)。如果不使用或明確說明使用了伺服控制元件，則稱液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)功能不一、形式各異，無論是簡(jiǎn)單的液壓千斤頂，還是其他的復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，都包括如下部分（見圖2-2）。車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書7圖2-2 液壓系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換及構(gòu)成元件示意圖（1） 動(dòng)力元件動(dòng)力元件又稱液壓泵，其作用是利用密封的容積變化，將原動(dòng)機(jī)(如內(nèi)燃機(jī)，電動(dòng)機(jī))的輸入機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ饕后w的壓力能（即液壓能），是液壓系統(tǒng)的能源(動(dòng)力)裝置。（2） 執(zhí)行元件將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置稱為執(zhí)行元件。它是與液壓泵作用相反的能量轉(zhuǎn)換裝置，是液壓缸和液壓馬達(dá)的總稱。前者是將液壓能轉(zhuǎn)成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，它輸出力和速度;后者是將液壓能轉(zhuǎn)換成連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，它輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。擺動(dòng)液壓馬達(dá)（習(xí)慣稱擺動(dòng)液壓缸）不可連續(xù)回轉(zhuǎn)，只能往復(fù)擺動(dòng)（擺動(dòng)角小于 360 ）。（3） 控制元件液壓系統(tǒng)中控制液體壓力、流量和流動(dòng)方向的元件，總稱為控制元件，通常稱為液壓控制閥，簡(jiǎn)稱液壓閥，控制閥或閥。（4） 輔助元件輔助元件包括油箱、管道、管接頭、濾油器、蓄能器、加熱器、冷卻器等。它們雖然稱為輔助元件，但在液壓系統(tǒng)中是必不可少的。它們的功能是多方面的，各不相同。（5） 工作介質(zhì)液壓系統(tǒng)中工作介質(zhì)為液體，通常是液壓油，它是能量的載體，也是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)最本質(zhì)的組成部分。2.4.2 自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)現(xiàn)存方案及其優(yōu)缺點(diǎn)自卸汽車對(duì)舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求如下：（1）利用舉升機(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主車架間的空間；車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書8（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；（4）在最大舉升角時(shí)，車廂后板下垂最低點(diǎn)與地面保持一定斜貨高度，約300到400毫米。根據(jù)舉升液壓缸與車廂的連接形式的不同，分為直推式舉升機(jī)構(gòu)和連桿式舉升機(jī)構(gòu)兩大類：1）、油缸直推式直推式舉升機(jī)構(gòu)的舉升液壓缸直接作用在車廂底架上，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。2）、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。綜上，直推式和桿系傾卸式具有的共同特點(diǎn)是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；而桿系傾卸式的傾卸機(jī)構(gòu)由連桿、三角架或推桿等組成。不同的傾卸機(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)。直推式與桿系組合式兩大類傾卸機(jī)構(gòu)各項(xiàng)性能比較詳見表21。表21 直推式與桿系傾卸式的比較項(xiàng)目 直推式 桿系傾卸式結(jié)構(gòu)布置 簡(jiǎn)便,易于布置 比較復(fù)雜系統(tǒng)質(zhì)量 較小 較大建造高度 較低 較高油缸加工工藝性 多級(jí)缸，加工精度高，工藝性差 單級(jí)缸，制造簡(jiǎn)便，工藝性好油壓特性 較差 較好車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書9系統(tǒng)密封性 密封環(huán)節(jié)多，易滲漏，密封性差 密封環(huán)節(jié)少，不易滲漏，密封性好工作壽命 磨損大，易損壞，工作壽命較短 不易損壞，工作壽命較長(zhǎng)制造成本 較高 較低系統(tǒng)傾卸穩(wěn)定性 較差 較好系統(tǒng)耐沖擊性 較好 較差結(jié)合本設(shè)計(jì)，重型自卸汽車要求整車及其部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有足夠的動(dòng)力儲(chǔ)備以備在惡劣環(huán)境中使用。另外，直推式舉升機(jī)構(gòu)布置起來較為簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，舉升效率高，技術(shù)比較成熟。鑒于工作行程較長(zhǎng)，所以該設(shè)計(jì)選用直推式多級(jí)伸縮式套筒油缸。車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書10第三章 液壓舉升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)圖：利用液壓缸實(shí)現(xiàn)車廂的舉升、中停、下降三過程液壓系統(tǒng)圖如下各圖所示，分配閥從右向左依次控制舉升、中停、下降過程：1 液壓缸 2節(jié)流閥 3分配閥 4油箱 5溢流閥 6液壓泵7單向閥8過濾器 圖3-1 舉升時(shí)自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)圖3.1 舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問題3.1.1 爬行現(xiàn)象液壓系統(tǒng)中，當(dāng)液壓油缸或液壓馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)部分在低速運(yùn)行時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生時(shí)斷時(shí)續(xù)或時(shí)快時(shí)慢的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和動(dòng)物的爬行狀態(tài)相似，因此我們稱這種現(xiàn)象為爬行現(xiàn)象。1.爬行現(xiàn)象與液壓油的彈性模量、摩擦力有關(guān)，主要原因有：1)工作介質(zhì)中混入空氣是爬行現(xiàn)象的根本原因。對(duì)于理想液體，彈性模量無窮大，活塞啟動(dòng)的滯后時(shí)間、爬行停頓時(shí)間和多級(jí)油缸間停頓時(shí)間均為車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書11零，不發(fā)生爬行現(xiàn)象；當(dāng)油液中混入空氣時(shí)，油液的彈性模量急劇變小，發(fā)生爬行現(xiàn)象。2)舉升機(jī)構(gòu)的動(dòng)靜摩擦力差是爬行現(xiàn)象的主要誘因。舉升機(jī)構(gòu)的動(dòng)靜摩擦力差越大，爬行停頓時(shí)間越長(zhǎng)。3)油泵流量越小，活塞啟動(dòng)的滯后時(shí)間越長(zhǎng)，越容易發(fā)生爬行現(xiàn)象。4)活塞面積越小，越容易發(fā)生爬行現(xiàn)象。活塞直徑越小，活塞啟動(dòng)的滯后時(shí)間越長(zhǎng)，爬行停頓時(shí)間越長(zhǎng)。5)油缸油路容積越大，活塞啟動(dòng)的滯后時(shí)間和多級(jí)油缸間停頓時(shí)間越長(zhǎng)，越容易發(fā)生爬行現(xiàn)象。2.爬行現(xiàn)象的防止與避免1）防止油液中混入空氣，防止氣穴現(xiàn)象a.油泵吸管應(yīng)有足夠的流通面積和良好的密封性。b.油缸應(yīng)設(shè)計(jì)排氣孔。c.油缸吸油口距離油面應(yīng)有一定的距離，應(yīng)及時(shí)給油箱加油，保持必要的油面高度，及時(shí)清洗濾清器。2）舉升機(jī)構(gòu)各摩擦副應(yīng)有較小的摩擦阻力，因?yàn)閯?dòng)靜摩擦力差是爬行現(xiàn)象的主要誘因。a.凡是左右同軸支撐的地方，應(yīng)盡量保持較高的同軸度。如車廂和車架的兩個(gè)鉸接點(diǎn)等。b.設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使各支點(diǎn)的受力均勻。c.各鉸接點(diǎn)的支撐應(yīng)有足夠的剛度。3）油泵流量不宜過小，油缸油路容積盡可能小，油缸直徑盡量選大值。3.1.2 車廂在最大舉升位置時(shí)，車廂后地板離地面的高度。舉升時(shí)車廂后門距離地面的高度過低，將會(huì)使貨物不能完全傾卸，車廂停留在一個(gè)非最高舉升位置，對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。一般該高度要大于300400毫米。后門開啟機(jī)構(gòu)應(yīng)在舉升到一定角度時(shí)開啟，一般為46。3.1.3液壓缸設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意如下問題。1) 保證液壓缸的輸出力推力、拉力(或轉(zhuǎn)矩)、行程和往返運(yùn)動(dòng)速度滿足要求。液壓缸的工作壓力（輸出力的折算值）以液壓泵的額定工作壓力的 %70為宜。車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書122) 保證液壓缸的每個(gè)零件有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐用性（壽命）。3) 在保證上述兩個(gè)條件的前提下，盡量減小液壓缸的外形尺寸和重(質(zhì))量。一般說來，在外負(fù)載一定的條件下，提高液壓缸的額定工作壓力可減小液壓缸的外形尺寸。4) 在保證液壓缸性能的前提下，盡量減少零件數(shù)量，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。5) 盡量避免液壓缸承受橫（側(cè)）向負(fù)載和偏心負(fù)載，活塞桿工作時(shí)最好受拉力，以免產(chǎn)生縱向彎曲而引發(fā)穩(wěn)定問題。6) 液壓缸的安裝形式、活塞桿頭部與外負(fù)載的連接形式要合理，盡量減小活塞桿伸出后的有效安裝長(zhǎng)度，避免產(chǎn)生“憋勁”現(xiàn)象，增加液壓缸的穩(wěn)定性。7) 密封部位的設(shè)計(jì)和密封件的選用要合理，保證性能可靠、泄漏量少、摩擦力小、壽命長(zhǎng)、更換方便。密封部位的設(shè)計(jì)是保證液壓缸性能的重要一環(huán)，對(duì)所選用的密封件，應(yīng)使其壓縮量和壓縮率在合理范圍內(nèi)。8) 根據(jù)液壓缸的工作條件和具體情況設(shè)置適當(dāng)?shù)呐艢?、緩沖和防塵措施。在工作條件惡劣的情況下應(yīng)考慮活塞桿的防護(hù)措施。9) 各種零件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)形式和規(guī)范系列尺寸，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件。10) 液壓缸應(yīng)做到成本低、制造容易、維修方便。3.2 舉升參數(shù)的確定參考同類車液壓油缸的選用，初選額定油壓為25Mpa的油缸，考慮到液壓油在油管中的壓力損失，實(shí)際有效壓力為21Mpa。液壓缸初始安裝角度為90。車廂兩鉸接點(diǎn)間的距離為1000mm，液壓缸支點(diǎn)和車廂后交接點(diǎn)的距離為5325mm.3.3 液壓缸舉升參數(shù)的計(jì)算3.3.1 基本參數(shù)和計(jì)算方法的選擇估算貨箱2083kg,貨箱長(zhǎng)度為5800mm，隨著貨箱舉升角不斷增大，舉升質(zhì)心位置c到后支撐鉸接點(diǎn)o的水平位置Xc不斷減少，舉升阻力矩Mf也車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書13隨之減小，故通常以每節(jié)伸縮油缸將要深處時(shí)的工況進(jìn)行受力分析，將其結(jié)果作為舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)依據(jù)。3.3.2 舉升油缸直徑的計(jì)算首先確定伸縮油缸的單節(jié)伸縮工作行程L，通常各節(jié)工作行程相等。作液壓缸的受力簡(jiǎn)圖如下：圖3-2 液壓缸的受力簡(jiǎn)圖則： 22 cos2 AOBOBAOOBAOAB (3-1)mmOBmmAO 53705343 0max OBDAOB (3-2) 564753mmAB 51.5029 56cos53705343253705343 22 油缸總行程為 ABABL (3-3)mm51.474828151.5029 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書14初選n=4，則： 4Ll 取 mml 1200 ,則 mmL 4800當(dāng)?shù)谝还?jié)油缸套筒將要伸出時(shí)，舉升力矩 01 cos1 OAFMZ ，式中 1F-第一節(jié)油缸的推力（N）1ZM -舉升力矩（Nmm）0 -油缸鉸接點(diǎn)A與車廂后鉸接點(diǎn)O連線與水平方向的夾角40 阻力矩 11 CF XWM (3-4)mmN 92042521221808.943083式中，W-舉升質(zhì)量（kg）1CX -第一節(jié)油缸套筒將要伸出時(shí)W作用點(diǎn)的x坐標(biāo)值1FM -阻力矩（Nmm）考慮到舉升機(jī)構(gòu)初始階段各鉸接支點(diǎn)靜摩擦力矩較大（阻力矩較大），為了使液壓系統(tǒng)工作平穩(wěn)，避免發(fā)生過大沖擊，通常取 ;21,431 n取 ,5.31 工作液壓力P=3.5MPa，則：mmNMM FZ 3221488242111 由 cos11 OAFMZ ， PdF 4211 （ 1d -第一節(jié)伸縮油缸的有效直徑）得， POA MPFdZ cos44 111 (3-5)mm4.191214cos534332214882424 表3-1液壓缸的公稱壓力系列（GB/T 79381987）/MPa 0.63、1.0、1.6、2.5、4、6.3、10、16、25、31.5、40.0液壓缸直徑系列(GB/T 23481993)/mm 8、10、12、16、20、25、32、40、50、63、80、100、110、125、160、200、250、320、400、500車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書15活塞桿直徑系列（GB/T 23481993）/mm 4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360活塞行程系列（GB/T 23491980）/mm 第一系列：25、50、80、100、125、160、200、第二系列：40、63、90、11、140、180、220、550第三系列：240、260、300所以選取第一節(jié)缸筒直徑 mmD 2001 2）當(dāng)?shù)诙?jié)油缸套筒將要伸出時(shí)，B點(diǎn)移動(dòng)到 B點(diǎn)， B點(diǎn)為第二節(jié)油缸套筒將要伸出時(shí)時(shí)的上鉸支點(diǎn)。則： lABAB (3-6)mOAB 中，根據(jù)余弦定理有 222 2arccos ABOA OBABOAOAB (3-7) 09.83148153422 537014815343arccos 222在 OAB 中，根據(jù)正弦定理， sinsin OBOABOA AOB (3-8) 02.815370 09.83sin5343arcsinsinarcsin OB OABOAAOB AOBOABAOB 180 (3-9) 89.1502.8109.83180舉升質(zhì)心 C點(diǎn)的x軸坐標(biāo) )cos( 02 AOBOCXC (3-10)mm205089.19cos2180 車廂后鉸支點(diǎn)O至 AB的距離： 2 sin OABOAb (3-11)mm2.530409.83sin5343 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書1622222222 4 CFZ XWMPdbM ，取 22 ，則：Pb WXd C 2 222 4 (3-12)mm67.140212.5304 8.943083205024 查表并取 mmD 1602 ；3）當(dāng)?shù)谌?jié)油缸套筒將要伸出時(shí)，B點(diǎn)移動(dòng)到 B 點(diǎn)， B 點(diǎn)為第三節(jié)油缸套筒將要伸出時(shí)時(shí)的上鉸支點(diǎn)。則：lABAB 2 (3-13)mm268112002281 OAB 中，根據(jù)余弦定理有 222 2arccos ABOA OBABOAOAB (3-14) 07.76268153432 537026815343arccos 222在 OAB 中，根據(jù)正弦定理， sinsin OBOABOA AOB (3-15) sinarcsin OB OABOAAOB (3-16) 95.745370 06.76sin5343arcsin AOBOABAOB 180 (3-17) 98.2895.7406.76180舉升質(zhì)心 C 點(diǎn)的x軸坐標(biāo) )cos( 03 AOBOCXC (3-18)mm7.182898.32cos2180 車廂后鉸支點(diǎn)O至 AB 的距離： 3 sin OABOAb (3-19)mm9.518507.76sin5343 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書1733332333 4 CFZ XWMPdbM ，取 5.13 ，則：Pb WXd C 3 333 4 (3-20)mm4.116219.5185 8.9430837.18285.14 查表并取 mmD 1253 4）當(dāng)?shù)谒墓?jié)油缸套筒將要伸出時(shí)，B點(diǎn)移動(dòng)到 B 點(diǎn)， B 點(diǎn)為第四節(jié)油缸套筒將要伸出時(shí)時(shí)的上鉸支點(diǎn)。則：lABAB 3 (3-21)mm388112003281 OAB 中，根據(jù)余弦定理有 222 2arccos ABOA OBABOAOAB (3-22) 13.69388153432 537038815343arccos 222在 OAB 中，根據(jù)正弦定理， sinsin OBOABOA AOB (3-23) sinarcsin OB OABOAAOB (3-24) 39.685370 13.69sin5343arcsin AOBOABAOB 180 (3-25) 48.4239.6813.69180舉升質(zhì)心 C 點(diǎn)的x軸坐標(biāo) )cos( 04 AOBOCXc (3-26)mm2.150148.46cos2180 車廂后鉸支點(diǎn)O至 AB 的距離： 4 sin OABOAb (3-27)mm5.496739.68sin5343 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書1844442444 4 CXWMPdbM FZ ，取 14 ，則：Pb WXd C 4 444 4 (3-28)mm88219.5185 8.9430837.18285.14 查表并取 mmD 1004 由此確定液壓缸的基本參數(shù)為：表3-2 液壓缸的基本參數(shù)3.3.3 液壓性能參數(shù)計(jì)算根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和任務(wù)書的要求，舉升時(shí)間選為25s。則： 4444 24232221 ddddlV 舉升 (3-29)ml85978 41004125416042001200 2222 液壓泵額定流量Q應(yīng)滿足以下公式：vt 60 舉升舉升VQ (3-30)式中， 舉升t -舉升時(shí)間(s)v -液壓系統(tǒng)容積效率， 85.08.0vmin/2579348.0258597860 mlQ 已知發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速n=2434r/min,液壓缸工作壓強(qiáng)21MPa，查液壓工程型號(hào)參 數(shù) D(mm) 1L(mm) 2L(mm) 3L(mm) 4L(mm) 額定壓力（MPa） 總行程(mm)4TG-2001200 200 1200 1200 12O0 1200 21 4800車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書19手冊(cè)（機(jī)械工業(yè)出版社），選取軸向柱塞泵 BCY 114250 ,其參數(shù)：表3-3 軸向柱塞泵 BCY 114250 參數(shù)表3.3.4 貨箱舉升時(shí)間的校核系統(tǒng)流量 qnQ (3-31)min/2540002541000 ml舉升時(shí)液壓缸工作容： mlddddlV 859784444 24232221 舉升舉升時(shí)間： QVt 舉升舉升 (3-32)25ss3.202540006085978 所以舉升時(shí)間滿足要求。3.4 液壓缸基本參數(shù)的校核1) 缸筒厚度強(qiáng)度校核取第一節(jié)油缸壁厚 mm301 ；第二節(jié)油缸壁厚 mmDD 2021602002 212 第三節(jié)油缸壁厚 mmDD 5.1721251602 323 ；第四節(jié)油缸壁厚 mmDD 5.1221001252 434 ；（1）第一節(jié)油缸壁厚額定壓力（MPa） 最高壓力（MPa） 排量（ml/r） 額定轉(zhuǎn)速（r/min） Max轉(zhuǎn)速（r/min）32 40 254 1000 1500車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書201067.63020011 D 則： 13.1 4.02 yyPPD (3-33)式中： -缸筒材料的許用應(yīng)力， MPanb 1285/640 ，yP-缸筒試驗(yàn)壓力，因額定壓力P16MPa，則：mmMPaPPy 2.211263.1128 264.0128100 262125.125.1 mm30 ，所以滿足不等式，符合條件。（2）第二節(jié)油缸壁厚 1082016022 D mm97.161263.1128 264.01282160 mm20，所以滿足不等式，符合條件。（3）第三節(jié)油缸壁厚 1014.75.1712533 D mm26.131263.1128 264.01282125 mm5.17 ，所以滿足不等式，符合條件。車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書21（4）第四節(jié)油缸壁厚 1085.1710044 D mm61.101263.1128 264.01282100 mm5.12 ，所以滿足不等式，符合條件。車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書22第四章 液壓系統(tǒng)主要元件的設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇4.1系統(tǒng)工作壓力壓力的選擇是根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定，載荷一定的情況下，工作壓力低則要求加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，浪費(fèi)材料、不經(jīng)濟(jì)。反之，壓力選的過高，對(duì)缸、泵、閥等元件的材質(zhì)、密封、精度等要求提高，加大了設(shè)備成本。參照徐工NXG5640DT液壓系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)，選擇系統(tǒng)有效工作壓力21MPa。4.2液壓油缸4.2.1舉升油缸的技術(shù)參數(shù)表4-1舉升油缸的技術(shù)參數(shù)4.2.2滿行程油缸充油量V )4444(24232221 DDDDlV (4-1)L864/)100125160200(1200 2222 4.2.3舉升時(shí)間設(shè)計(jì)舉升時(shí)間 st 3.20 ，小于限制時(shí)間25s，滿足要求。油缸型號(hào) 額定壓力（MPa） 伸出級(jí)數(shù) 缸筒內(nèi)徑（mm） 總行程（mm） 額定推力（kN） 重量（kg）4TG-2001200 25 4 200/160/125/100 4800 首級(jí)900；末級(jí)300 705.3車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書234.3 動(dòng)力元件-液壓泵的選型與計(jì)算1、自卸車常用的油泵分為齒輪泵和柱塞泵兩種。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1635Mpa），且在最低轉(zhuǎn)速下仍能產(chǎn)生全油壓，故可縮短舉升時(shí)間。中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。本設(shè)計(jì)選用CY14-1B軸向柱塞泵。2、柱塞泵的選擇原則泵的結(jié)構(gòu) 選用泵的結(jié)構(gòu)首先要考慮泵所運(yùn)用的系統(tǒng)，開式系統(tǒng)，或?yàn)榱瞬倏v變量機(jī)構(gòu)或液壓閥以及其他輔助機(jī)構(gòu)，可選斜盤泵；如果應(yīng)用于閉式系統(tǒng)特別是靜液壓傳動(dòng)裝置，則最好選用帶輔助泵和閉式系統(tǒng)集成閥的泵和馬達(dá)。泵的參數(shù) 泵的基本參數(shù)是壓力、排量、轉(zhuǎn)速。根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力來選擇泵的壓力，一般來說，在固定設(shè)備中液壓系統(tǒng)的正常工作壓力可選為泵額定壓力的70%80%，車輛用泵可選擇為泵額定壓力的50%60%，以保證泵有足夠的使用壽命。在選擇泵的參數(shù)時(shí)，應(yīng)使主機(jī)的常用工作參數(shù)處在泵效率曲線的高效區(qū)域參數(shù)范圍內(nèi)。對(duì)于室內(nèi)使用的泵，要注意選擇低噪聲泵，對(duì)于車輛用泵，噪聲的要求可以放寬一些。3、使用壽命4、價(jià)格 一般的說，斜盤式軸向柱塞吧泵要比斜軸式軸向柱塞泵價(jià)格低，定量泵要比變量泵價(jià)格低。與其他泵相比，柱塞泵要比葉片泵，齒輪泵貴，但性能和壽命優(yōu)于它們。因此應(yīng)在保證性能和壽命均符合主機(jī)要求的前提下盡可能選擇價(jià)格低的泵。5、安裝與維修的方便性6、外形尺寸和重量 表4-2 泵的參數(shù)額定壓力MPa Max壓力MPa 排量ml/r 額定轉(zhuǎn)速r/min Max轉(zhuǎn)速r/min32 40 254 1000 1520車輛與動(dòng)力工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書24進(jìn)、出油口mm 推薦管道尺寸 功率 理論扭矩進(jìn)口 出口(可逆）55 75x55 75x55 132.9KW 1267.3NM4.4 閥類元件的確定4.4.1選擇范類元件應(yīng)注意的問題(1)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，除非不得已時(shí)才自行設(shè)計(jì)專用件。(2)閥類元件的規(guī)格主要根據(jù)流經(jīng)該閥油液的最大壓力和最大流量選取。選擇溢流閥時(shí)，應(yīng)按液壓泵的最大流量