1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)后推連桿組合式舉升機構(gòu)的設(shè)計摘要自卸車作為一種專用汽車，在工廠、礦山、城市建設(shè)以及交通運輸中都扮演著重要角色。作為自卸車的重要和不可缺少的組成部分, 自卸車舉升機構(gòu)在貨物卸載時發(fā)揮著巨大作用，它免去了工人卸貨勞動，提高了卸貨速度。其主要原理是通過液壓作用將自卸車車廂舉升到一定角度從而使貨物快速卸載。本設(shè)計選用后推連桿組合式舉升機構(gòu)型式，又稱“D”式（或加伍德式）舉升機構(gòu)，進(jìn)行設(shè)計，它具有舉升平順、油缸活塞的工作行程短，舉升機構(gòu)布置靈活，轉(zhuǎn)軸反力小、舉升臂放大系數(shù)大、活塞

2、行程短等優(yōu)點，應(yīng)用非常廣泛。本設(shè)計從總體到局部，全面介紹了自卸車舉升部分的設(shè)計。本文綜合運用多種設(shè)計工具進(jìn)行綜合設(shè)計，不但提高了設(shè)計速度同時也提高了設(shè)計質(zhì)量。這些方法和手段如果為企業(yè)掌握，就可以為企業(yè)減少成本提高競爭力服務(wù)。關(guān)鍵詞：自卸車，后推連桿組合式，舉升機構(gòu)，液壓系統(tǒng)Abstract As a kind of special vehicle, dumper truck plays an important role in factories, mines, urban constructions and transportations. Being an important and in

3、dispensable part of dumper truck, lift mechanism plays a very important role in unloading. Its more laborsaving and efficient. It raises the truck body to a suitable angle so that cargos can be unloaded by itself by the force comes from hydraulic system. In this dissertation, back-ward lever-assembl

4、ed style lift mechanism, which is also named “D” pattern (or Gawood style) lift mechanism, is chosen. It has many advantages, such as smoothly-lifting, shorter work stroke of hydraulic cylinder piston, being easy conveniently disposed, less axis anti-force, bigger lift power quotiety, bigger lift-ar

5、m magnify quotiety. Due to these advantages, this style of lift mechanism is used far and wide. This dissertation, from overall to some, entirely introduces the design of this style lift mechanism. In this dissertation, some tools and methods for design are used, which can improve the speed as well

6、as quality of the design. If these tools and methods for design are used in company, the company could cut down the cost in design and improve the capability of competition.Key words： dumper truck；back-ward lever-assembled style；lift mechanism；hydraulic system1 緒論1.1 課題的提出自卸車是利用本車發(fā)動機動力驅(qū)動液壓舉升機構(gòu)，將其車廂傾

7、斜一定角度來卸貨；并依靠車廂自重使其復(fù)位的專用汽車。自卸汽車按其用途可分為兩大類：一類屬非公路運輸用的重型和超重型（裝載質(zhì)量在20T以上）自卸汽車。主要承擔(dān)大型礦山，水利工地等運輸任務(wù)，通常是與挖掘機配套使用。這類汽車也被稱為礦用自卸汽車。它的長度，寬度，高度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。另一類屬于公路運輸用的輕，中，重型（裝載質(zhì)量在220T）普通自卸汽車。它重要承擔(dān)砂石，泥土，煤炭等松散貨物的運輸，通常是與裝載機配套使用的。自卸車舉升機構(gòu)是自卸車的一個重要組成部分，它的主要作用是通過液壓作用將自卸車車廂自動舉升并快速卸載貨物。連桿組合式舉升機構(gòu)具有舉升平順、油缸活

8、塞的工作行程短，舉升機構(gòu)布置靈活等優(yōu)點。常用的連桿組合式舉升機構(gòu)布置有兩種：按舉升方式主要分為后傾卸舉升式和三面舉升式兩類。舉升機構(gòu)作為自卸車的重要和不可缺少的組成部分，在自卸車貨物卸載時發(fā)揮著巨大作用，它免去了工人卸貨勞動，提高了卸貨速度，通過研究自卸車舉升機構(gòu)的原理，探索出更加省時省力、方便靈活、舉升力大、裝卸快捷、安全可靠的自卸車舉升系統(tǒng)形式，為使自卸車更好的為社會生活的方方面面服務(wù)打下基礎(chǔ)。1.2 課題研究的意義自卸車舉升機構(gòu)及其液壓系統(tǒng)是自卸車的核心，其性能好壞直接影響自卸車的性能和質(zhì)量，因此對自卸車舉升機構(gòu)及其液壓系統(tǒng)的研究對提高自卸車性能質(zhì)量，以及減低成本等均有重大影響。本課題設(shè)

9、計將從舉升機構(gòu)的原理出發(fā)，對自卸車進(jìn)行一步步的研究。依照上述框架，對自卸車舉升機構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時還要注意效率，效率也是成本的一種方式，因此，采用合理的設(shè)計方法，并且使用提高效率的工具對于設(shè)計來說也是一件非常重要的事，本課題將從設(shè)計方法和設(shè)計工具上作一次積極的嘗試，為以后類似的設(shè)計提供參考。1.3 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢國外研究概況及發(fā)展趨勢：廣泛采用新技術(shù)、新方法；采用零件系列化，標(biāo)準(zhǔn)化以及用途多樣化；采用新的舉升形式；電子化和信息化；節(jié)能環(huán)保，降低噪聲；人機工程設(shè)計。在自卸汽車中發(fā)展較快的是礦用自卸汽車。起裝載質(zhì)量大，與電鏟、挖掘機配合使用，生產(chǎn)效率高。這類自卸汽車的裝載質(zhì)量由五十年代初期的2

10、5-35T，發(fā)展到六十年代的60-80T；七十年代為100-150T，目前已制成350T的自卸汽車。重型自卸汽車在結(jié)構(gòu)上，突破了傳統(tǒng)的汽車結(jié)構(gòu)。這給自卸汽車設(shè)計者提出了許多新的，非傳統(tǒng)性的要求。這些問題是：動力傳遞、總體布置和材料選用等，而主要的問題是動力傳遞的控制。動力傳遞的控制 汽車傳統(tǒng)的傳動系多用液力變扭器（帶有行星齒輪輪邊減速）。裝載質(zhì)量40T以下的重型自卸汽車，也有用機械傳動系的，這主要是在歐洲國家。瑞典的高庫-蘭菲克公司、西德的凱不勒公司和福恩公司，在重型自卸汽車上都裝了半自動控制的機械傳動系。美國自卸汽車，裝載質(zhì)量76T以上的多裝有電傳動（包括發(fā)電機和電動車輪）；裝載質(zhì)量100T

11、以上的自卸汽車只用電傳動。點傳動能較平順的將大功率傳給車輪，電動車輪又很容易的變換為發(fā)電機工作，此時電傳動系就變成了見素制動器。裝用機械式或液力機械式傳動裝置的重型自卸汽車，其后橋一般都裝有自動或半自動的差速器聯(lián)鎖機構(gòu)，用以提高自卸汽車在壞路上的越野性。懸掛裝置 采用懸掛的種類取決于自卸汽車的型式及使用條件。鋼板彈簧，美國用在裝載質(zhì)量45T以下，歐洲國家用在60T以下的自卸汽車。如美國麥克M65AX采用鋼板彈簧加橡膠減振塊，法國貝利埃T60采用鋼板彈簧。裝載質(zhì)量32130T的自卸汽車也有采用油氣懸掛的，如美國的凱特皮勒，密執(zhí)按魏布克及意大利的伯爾里尼等公司的產(chǎn)品。裝載質(zhì)量76T以上的自卸汽車，

12、有的裝有一組橡膠塊作為彈簧元件。制動裝置 裝載質(zhì)量27T以上的自卸汽車采用氣動或氣動液力控制的輔助制動器。這種自卸汽車幾乎都裝有減速制動器，液力機械式和電力的傳動系都起減速制動器的作用。目前重型自卸汽車在設(shè)計上的特點是采用兩軸布置，其中大部分采用42后輪驅(qū)動的型式，后輪裝雙胎，前輪轉(zhuǎn)向裝單胎。除此之外，美國的 萬國公司和西德的凱布勒公司為提高自卸汽車的越野能力增大附著質(zhì)量，其自卸汽車有些型號采用44的驅(qū)動型式。美國尤克里德制造裝載質(zhì)量95.26T的R-105型自卸汽車的驅(qū)動型式也是采用44，但前、后輪都裝用雙胎，起輪胎的規(guī)格是24.0049，有36層簾布層。R105型自卸汽車?yán)勉q接式底盤轉(zhuǎn)向

13、，為保持有足夠的傾向穩(wěn)定性，采用了特殊的懸掛。美國皮爾萊斯公司制造的裝載質(zhì)量245T的自卸 汽車，有8個車輪，成對的車輪中的每個車輪都連接著一個共同的平衡架，但有獨立的傳動，采用液力電傳動式制動器，并裝有液力懸掛。進(jìn)入八十年代，裝載質(zhì)量20T以上的礦用重型自卸汽車，在美國，西德，意大利等國家，已形成了系列產(chǎn)品或系列產(chǎn)品更新?lián)Q代。在產(chǎn)量上，美國仍居世界各國之首。在制造上，各國共同的特點是生產(chǎn)不集中，工廠規(guī)模也不大，年產(chǎn)量由數(shù)十輛到幾百輛不等。與要量雖然逐年上升，但世界各國總的需要量不大，無法同承擔(dān)公路運輸?shù)拇笾行妥孕镀囅啾取．?dāng)前世界經(jīng)濟發(fā)達(dá)的國家較重視發(fā)展專用汽車的運輸，采用專用汽車，提高裝卸

14、小、節(jié)約包裝材料，降低運輸成本。1970年末美國總質(zhì)量在4.5T以上的貨車80%是專用汽車，其中自卸汽車就占11%。西德，日本自卸汽車運輸占專用車輛運輸?shù)谋戎睾艽蟆４笾行妥孕镀?，其結(jié)構(gòu)大部分是由貨車變形產(chǎn)生的，并發(fā)展成系列產(chǎn)品。西德，日本，英國等發(fā)展很快，并有自卸汽車系列產(chǎn)品。如西德奔馳，漢諾莫克亨歇爾，道依茨及曼公司生產(chǎn)裝載質(zhì)量415T的共88種型號；日本川西，金剛制作，東急車輛及小平產(chǎn)業(yè)廠生產(chǎn)裝載質(zhì)量415T的共26種型號，另外五十鈴，日產(chǎn)，日野，三凌公司生產(chǎn)裝載質(zhì)量611.5T的共48種型號。除此之外，蘇聯(lián)麥蒂，明斯克，克列米楚格廠生產(chǎn)裝載質(zhì)量4.512T的3種型號，其產(chǎn)量較大。承擔(dān)公

15、路運輸?shù)拇笾行妥孕镀?，一般都在裝載質(zhì)量15T以下，目前發(fā)展的趨勢是：減輕自身質(zhì)量，采用高強度低合金鋼、輕合金和新工藝，提高裝載質(zhì)量，使自身質(zhì)量利用系數(shù)達(dá)到1.41-2.0;車速已提高到90100km/h；中型自卸汽車的動力向柴油機化發(fā)展，西歐國家和日本已柴油化，美國正在發(fā)展中型自卸汽車柴油機系列，蘇聯(lián)也在進(jìn)行這方面的工作。具有七，八十年代水平的自卸汽車一般多屬于傳統(tǒng)的汽車結(jié)構(gòu)；由于運載貨物不一（物理或化學(xué)的性質(zhì)），使用條件各異（氣候、道路、裝卸場合）的自卸汽車卸貨方式，舉升機構(gòu)及車廂等出現(xiàn)了多種型式。國內(nèi)研究概況及發(fā)展趨勢：我國從50年代起，由解放CA10型汽車變型的自卸車開始，經(jīng)過60年代

16、JN150變型的自卸車小批量生產(chǎn)，交通牌15噸和上海牌32噸自卸車的試制；70年代本溪60噸和100噸自卸車的研制；我國自70年代開始采用大型礦用自卸車以來，各大型露天礦山先后分別采購了近600多輛車，其中進(jìn)口車400多輛占80 。電傳動車約500多輛占95 以上。使用大型自卸車以后，效益明顯提高，認(rèn)識日益深化，普遍認(rèn)為電動輪車維修費用低、使用壽命長、應(yīng)用前景樂觀。盼望新世紀(jì)我國在大型自卸車的研制和應(yīng)用上都能有較快的發(fā)展。電傳動自卸車自60年代問世以后，一直采用直流牽引傳動系統(tǒng)，經(jīng)歷了直 直傳動和交 直傳動兩個階段。90年代以前，最大的電傳動自卸車的載重量限制在200t以內(nèi)。到90年代末交流牽

17、引傳動技術(shù)開始應(yīng)用到自卸車上，才使大型自卸車的載重量有了較大的突破，從200t提升到300t。世界上第一臺投入作業(yè)的交流傳動自卸車是由美國Haulpak工廠生產(chǎn)的930E型車，載重量達(dá)281t。其交流調(diào)速電傳動系統(tǒng)是由美國GE公司配套提供。發(fā)動機和輪胎分別采用MTU與DDC公司合作生產(chǎn)的MTU16V396TB44和日本BRIDGESTONE公司生產(chǎn)的4895R57。目前各大公司推出的主要交流傳動車型如表1所示。交流傳動系統(tǒng)的制造商主要有美國的GE公司和德國的Siemens公司。2000年以后表列各制造商都在開發(fā)更大的車型，如小松的930E一2SE載重量達(dá)326t，其它三家制造商也都在發(fā)展載重量

18、在326 t以上的車型。早期由于交流調(diào)速傳動裝置價格昂貴，交流傳動自卸車價格很高，近年由于電力電子和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)日趨完美成熟，價格逐步下降。因此，近年交流調(diào)速系統(tǒng)已開始向小噸位車輛發(fā)展。去年TEREX已推出MT3300AC型交流調(diào)速電傳動自卸車，載重量為136 t。 柴油機驅(qū)動交流發(fā)電機，發(fā)出交流電，通過整流柜整流為直流。直流電壓的高低通過調(diào)節(jié)交流發(fā)電機的勵磁來調(diào)整。逆變器則需將直流轉(zhuǎn)換成適當(dāng)頻率和幅值的端電壓輸入到交流電動機，實現(xiàn)在各種轉(zhuǎn)速下都能輸出所需的電磁轉(zhuǎn)矩，完成變頻調(diào)速的功能。逆變器工作在牽引時要根據(jù)車輛的總重、路面的坡度和狀況、滾動阻力及其它參數(shù)的情況，通過分析

19、后，按力矩控制方式控制交流電動機。在下坡制動時，交流電動機變?yōu)榘l(fā)電機，通過逆變器反饋到直流側(cè)，經(jīng)直流斬波器等進(jìn)行電制動調(diào)節(jié)后輸入到制動能耗電阻，實現(xiàn)能耗制動。至今全國自卸車已發(fā)展成品種。但同世界經(jīng)濟發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的自卸車相比，仍有相當(dāng)差距。近年來，國內(nèi)自卸車舉升機構(gòu)的研究也呈現(xiàn)出比較活躍的局面，從優(yōu)化設(shè)計到數(shù)學(xué)建模以及機構(gòu)仿真，研究不斷深入，并且緊跟時代步伐，做出了不少成績。1.4 課題研究的內(nèi)容本課題的主要任務(wù)是設(shè)計裝載質(zhì)量為4500kg，最大舉升角度為5060的自卸車舉升機構(gòu)及其液壓系統(tǒng)。設(shè)計內(nèi)容主要是設(shè)計舉升機構(gòu)的液壓系統(tǒng)，包括液壓缸的選擇，液壓回路的設(shè)計液壓泵的選擇等，還有舉升機構(gòu)中其他

20、零件的設(shè)計，如三角臂的設(shè)計和校核，拉桿的設(shè)計和校核，還有各鉸支點支座和銷軸的設(shè)計和校核。1.4.1 設(shè)計方案的選擇自卸汽車上，現(xiàn)在廣泛采用液壓舉升機構(gòu)。根據(jù)油缸與車廂底板的連接方式，常用的舉升機構(gòu)可以分為直接推動式和連桿組合式兩大類。舉升機構(gòu)的主要形式有： 直接推動式舉升機構(gòu) 是指油缸直接作用在車廂底版上的舉升機構(gòu)，簡稱直推式舉升機構(gòu)。按舉升點在車廂底版下表面的位置，該類舉升機構(gòu)又可分為油缸中置和油缸前置兩中型式。前者油缸支在車廂中部，油缸行程較小，油缸舉升力較大，多采用雙缸雙柱式油缸。后者的油缸支在車廂前部，油缸的舉升力較小，油缸行程較大，一般用與重型自卸汽車上，油缸則通常采用多級伸縮油缸。

21、連桿組合式舉升機構(gòu) 是指油缸與車廂底版之間通過連桿機構(gòu)連接的舉升機構(gòu)。生產(chǎn)實踐表明，連桿組合式具有很大的優(yōu)越性。近十幾年來，這種類型的舉升機構(gòu)發(fā)展較快，已出現(xiàn)了多種形式。根據(jù)油缸的安裝特點，連桿組合式舉升機構(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、油缸浮動等多種形式。油缸前推連桿放大式（馬勒里式）舉升機構(gòu) 該種舉升機構(gòu)通過三角臂與車廂底板相連，車廂的舉升支點較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況好；當(dāng)達(dá)到最大舉升角度時，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。但整個機構(gòu)較龐大，油缸在舉升過程中的擺角較大，工作行程也較大。油缸前

22、推杠桿平衡式舉升機構(gòu) 該種舉升機構(gòu)通過拉桿與車廂底板相連，舉升支點較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好；初始時拉桿幾乎是垂直頂起車廂，因此，機構(gòu)啟動性能好。但該機構(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。油缸后推連桿放大式（加伍德式）舉升機構(gòu) 該種舉升機構(gòu)通過三角臂與車廂底板相連推動車廂，啟動性能較好，并能承受較大的偏置載荷；舉升支點在車廂幾何中心附近，車廂受力狀況較好。但該機構(gòu)舉升力系數(shù)大，工作效率較低。油缸后推杠桿平衡式舉升機構(gòu) 該種舉升機構(gòu)的油缸下鉸點、三角板的固定鉸點、車廂翻轉(zhuǎn)鉸點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，這種三

23、點支撐方式有利于改善機構(gòu)的整體橫向剛性。舉升過程中油缸擺角小，機構(gòu)的工作效率也較高，但機構(gòu)的舉升力系數(shù)較大，使相同舉升質(zhì)量所需舉升力較其他舉升機構(gòu)大。油缸浮動式舉升機構(gòu) 這種機構(gòu)油缸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)而運動。該機構(gòu)的拉桿也與車廂底板直接相連。舉升支點較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好，工作效率較高。但該機構(gòu)幾何尺寸較大，機構(gòu)不緊湊；舉升過程中油缸擺角較大，使得液壓管路難于布置。1.4.2 舉升機構(gòu)型式的選擇 從以上的分析可以看出，舉升機構(gòu)的每一種結(jié)構(gòu)型式都各有利弊。在具體設(shè)計時，應(yīng)因車制宜，合理選用。直推式舉升機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，較易于設(shè)計。但

24、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)致油缸泄露或雙缸不同步，進(jìn)而造成車廂舉升受力不均。目前，該類舉升機構(gòu)主要用于重型自卸汽車。連桿組合式舉升機構(gòu)利用三角形連桿機構(gòu)的放大特性，減小了油缸行程，同時還借助于連桿系的橫向跨距來加強卸貨時的穩(wěn)定性，只需采用單級單缸的油缸型式就可滿足要求。因此，該類舉升機構(gòu)制造工藝相對簡單，在生產(chǎn)實際中獲得了廣泛的應(yīng)用。油缸前推式舉升機構(gòu)具有舉升力系數(shù)小的優(yōu)點，較適用與中、重型自卸汽車，如青島專用汽車制造廠生產(chǎn)的9噸級QD362型自卸汽車就采用了油缸前推連桿放大式中的杠桿平衡式舉升機構(gòu)。

25、油缸前推式中的杠桿平衡式舉升機構(gòu)也常用10-20噸級的自卸汽車。油缸浮動式舉升機構(gòu)具有油缸行程短，機構(gòu)效率高等優(yōu)點，通常用于雙后橋重型自卸汽車的改裝。該機械已用在斯太爾QDZ332OS型20噸自卸汽車上。連桿組合式舉升機構(gòu)中，油缸后推式以結(jié)構(gòu)緊湊、油缸擺角小等特點優(yōu)于油缸前推式和油缸浮動式舉升機構(gòu)，而舉升力較大的缺點則可通過減小舉升質(zhì)量得到一定程度的彌補，故較適用于中、輕型自卸汽車。而油缸后推杠桿平衡式舉升機構(gòu)也適用于中、輕型自卸汽車。本設(shè)計綜合各種因素，最后設(shè)計采用的舉升方式是后推連桿組合式舉升機構(gòu)，又稱“D”式（或加伍德式）舉升機構(gòu)， 它具備轉(zhuǎn)軸反力小、舉升力系數(shù)大、舉升臂放大系數(shù)大、活塞

26、行程短等優(yōu)點，應(yīng)用非常廣泛。比較適用于中型自卸汽車。2 舉升機構(gòu)的設(shè)計2.1 自卸汽車總體尺寸和主要零部件的確定底盤的選擇：經(jīng)過選擇，底盤選為東風(fēng)汽車公司的EQ3092F190J，具體參數(shù)如下：表1質(zhì)量參數(shù)：（kg）整備質(zhì)量 3990空載前軸載荷 2230 空載后橋載荷 1760 列車總質(zhì)量 9650 允許前軸載質(zhì)量 2570 允許后橋載質(zhì)量 7080底盤尺寸參數(shù)（）外形尺寸 ：總長 A 5945 總寬 B 2364 總高 C 2400 軸距 D 3950 后懸長度 E 946 車架后端離地高度 980前輪輪距N1 1810 后輪輪距N2 1800 后輪胎最外尺寸N3 2364車架外寬 N4

27、861 縱梁最大斷面尺寸231756.5 車架可用長度 MO 3269 接近角（度） 33 離去角（度） 19車廂尺寸的選擇：經(jīng)過選擇，確定車廂的長度為3250mm,寬度為2200mm,高為550mm.車廂的長度很短但有一定的高度,使車輛可以在多種道路條件下行駛,這也是現(xiàn)在中型載重汽車的發(fā)展趨勢.最大舉升角度的確定: 舉升機構(gòu)的最大舉升角就是為了保證可以使貨物干凈的卸出車廂,最大舉升角的確定取決于貨物的安息角,設(shè)計的最大舉升角必須大于貨物安息角，以保證把車廂內(nèi)的貨物卸凈。此外，在最大舉升角時，車廂后攔板與地面須保持一定的間距H，防止車廂傾卸時與底盤縱梁后端發(fā)生運動干涉，自卸車車廂的最大舉升角可

28、在5060之間選取。幾種常見貨物的安息角如下表所示:表2物料名稱煤焦碳鐵礦石銅礦細(xì)砂粗砂石灰石粘土水泥安息角27-455040-4535-4530-355040-455040-50所以,在這個機構(gòu)中,可以取最大舉升角為53,可以保證大部分貨物可以卸干凈,這樣就可以保證工作效率.2.2舉升機構(gòu)各鉸鏈點位置及坐標(biāo)的確定這里,要利用作圖法來確定各鉸支點和各桿件的坐標(biāo)參數(shù),在這之前要初步確定一下所用液壓缸的安裝長度和行程,初步確定液壓缸的缸徑為160mm,行程選為較小的400mm,查閱確定液壓缸的初始長度為600mm,那么它的安裝長度為600+400=1000mm,為了保證車廂和副車架的接觸,液壓缸要

29、有一定的予伸量,這里選為20mm,則它的安裝長度就為1000+20=1020mm,最大工作行程為400-20=380mm,下面對各桿件和鉸支點的坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行計算,具體步驟如下:(1) 建立坐標(biāo)系 坐標(biāo)原點一般選在車廂與副車架的鉸支點O.(2) 確定舉升機構(gòu)分別與車廂,副車架鉸支點的坐標(biāo)位置 設(shè)舉升機構(gòu)與車廂鉸支點為。由經(jīng)驗公式=RL/確定。式中R=140mm160mm.當(dāng)L較小時，R取下限。這里R取150mm，則有=150380/53=1147mm, 為車廂機構(gòu)允許的最大值，這里取為260mm.舉升機構(gòu)與副車架的鉸支點為E。由經(jīng)驗公式=+0.5+0.2L-300確定，有=1147+0.5102

30、0+0.2380-300=1433mm. 為機構(gòu)允許的最小值，這里取為-196mm。(3) 過點作線,使與X軸成夾角,令=0-4;以E點為圓心，為半徑作圓弧交線于點，即為初始位置（=0）時的油缸中心線。(4) 連接O，并將O繞O點順時針旋轉(zhuǎn)角，點轉(zhuǎn)到C點；再以C為圓心，以為半徑畫弧；又以E點為圓心，以+L為半徑畫?。粌苫〗挥贐點，EB即為=0時的油缸中心線。（5）以B點為頂點，作EBA=，=68,再以為頂點作=CBA。若為通軸，則可適當(dāng)加大。（6）作，的垂直平分線交于F點，連接EF設(shè)CB和的延長線夾角為。以F點為頂點，作=AFE=/2，交于A點，則，和A，B，C分別為=0和=時三角臂的三個鉸支

31、點。這樣，經(jīng)過不斷的嘗試和調(diào)整可以得出，E各鉸支點的x,y向坐標(biāo)值，進(jìn)而獲得拉桿，三角臂的幾何尺寸。所作圖如下：圖1 舉升機構(gòu)原理圖在圖上可以量出舉升機構(gòu)在初始位置和最大舉升角位置時各鉸支點和桿件的坐標(biāo)，具體數(shù)值如下：初始位置（=0）時：=452mm =-130mm =560mm =220mm =1147mm =260mm 最大舉升角度（=）時：=562mm =280mm =286mm =517mm =483mm =1073mmE點坐標(biāo)為：=1433mm =-196mm同時，還可以確定三角臂和拉桿的長度，具體數(shù)值如下：AC=797mm AB=365mm BC=590mm拉桿AE=1041mm2

32、.3 舉升機構(gòu)受力分析當(dāng)舉升角為任意角時，求解油缸推力和拉桿EA所受的拉力。設(shè)車廂初始位置時，的坐標(biāo)為，而舉升角為時，C點（三角臂與車廂底部鉸支點）坐標(biāo)和，可由下式求得： =cos-sin =sin+cos確定舉升質(zhì)量質(zhì)心：由底盤和車廂的機構(gòu)尺寸可知：底盤可用長度為3269mm,車廂長度為3250mm.又有，副車架與駕駛室之間的間隙在100250mm，這里取150mm.而副車架與車廂的鉸支點O距副車架末端有一定的距離，取60mm，則有，車廂末端距O點的距離為：3250+150-3269+60=191mm則=3250/2-191=1434mm =260+120+550/2=655mm這里，120

33、為鉸支座的高度。則有當(dāng)任意角時，舉升質(zhì)量的質(zhì)心坐標(biāo)為：=cos-sin=sin+cos根據(jù)上面的計算結(jié)果可以求出點O到線段EC的距離。直線EC的方程為=故有點O（）到EC的距離為： =根據(jù)車廂在任意舉升角時的力矩平衡=0，得：W= 即：=W/式中W為舉升質(zhì)量所產(chǎn)生的重力，其中包括車廂的自重，這里取車廂的自重為250Kg,則W=(4500+250)9.8=46550N.具體的計算結(jié)果見下表：表3a弧度xcycXgYgoecFec00114726014346551318.13.910.1142.288279.97831422.35679.9271325.1.820.1137.227299.8713

34、1410.267704.64691331.1.830.052361131.821319.6731397.755729.15211336.2640.1126.069339.37731384.816753.43521340.6750.1119.975358.97831371.456777.48891344.44.260.104721113.539378.46981357.678801.30571347.64.670.1106.764397.84611343.487824.87841350.33.280.1099.652417.10121328.886848.19981352.57.790.1570

35、81092.206436.22931313.881871.26291354.41100.1084.426455.22451298.475894.06061355.89.4110.1076.316474.0811282.673916.58591357.05.7120.209441067.878492.79311266.482938.8321357.91.1130.1059.115511.35511249.904960.79221358.5.2140.1050.03529.76131232.945982.45971358.85.2150.1040.624548.00621215.6111003.8

36、281358.96.5160.1030.901566.08411197.9071024.891358.87.3170.1020.865583.98961179.8381045.6411358.1180.1010.517601.71721161.4091066.0721357.44.6190.999.8621619.26151142.6261086.1791356.63.5200.988.9022636.61721123.4961105.9561355.66.8210.977.6411653.77891104.0231125.3951357.54.6220.966.0822670.7416108

37、4.2141144.4911356.63.2230.954.229687.49991064.0751163.2391355.66.7240.942.0851704.04871043.6121181.6331354.54.2250.929.6543720.38321022.831199.6661353.28.7260.916.9403736.49821001.7381217.3341351.89.5270.903.947752.3888980.33961234.6321350.3698555.63280.890.6783768.0503958.6431251.5531348.7196778.13

38、290.877.1383783.4778936.65441268.0931346.9394971.7300.863.3311798.6666914.38041284.2471345.0493134.63310.849.261813.6122891.8281300.0091343.0391268.78320.834.9322828.3099869.00391315.3761340.9189373.55330.820.349842.7553845.9151330.3421338.6787449.05340.805.5159856.944822.56851344.9021336.3385495.33

39、50.790.4375870.8717798.97151359.0531333.8883512.33360.775.1183884.5341775.1311372.791331.3381500.15370.759.563897.9271751.05451386.1091328.6779458.8380.743.7764911.0465726.74921399.0061325.9177388.3390.727.7631923.8884702.22251411.4761323.0575288.63400.711.5282936.4489677.48181423.5171320.0973159.83

40、410.695.0765948.7242652.53491435.1231317.0471001.85420.678.4132960.7105627.38911446.2931313.8868814.7430.661.5431972.4041602.05231457.0221310.6366598.38440.644.4716983.8015576.5321467.3081307.2964352.8450.627.2037994.8992550.83621477.1461303.8462078460.609.74481005.694524.97251486.5351300.3159773.94

41、70.592.10021016.182498.9491495.471296.2857440.45480.574.27521026.361472.77341503.951292.9655077.6490.556.27521036.227446.45391511.9721289.1552685.3500.538.10581045.778419.99831519.5341285.2450263.48510.519.77251055.01393.41481526.6321281.2547812.05520.501.28091063.92366.71151533.2661277.1345330.9530

42、.482.63661072.507339.89651539.4321272.9842820三角臂的受力分析 ： 三角臂的受力狀態(tài)見下圖，其體系作為一個獨立體，使三角臂受力簡化，僅手舉升機構(gòu)中的油缸推力、拉桿拉力及車廂傾覆反作用力三個力的作用。圖2 三角臂的受力分析根據(jù)集合平面力系平衡原理，車廂傾翻反作用力，必須通過點O。在該力系中，是和合力的平衡力。由于，和均小于合力，即。這說明，當(dāng)裝載質(zhì)量相同的條件下，若沿設(shè)置舉升機構(gòu)中的油缸使車廂傾翻，則其油缸推力可以小于三角臂式舉升機構(gòu)中油缸的推力。但三角臂并沒有起到增大油缸推力的作用。下面對三角臂的受力進(jìn)行計算：在上圖中，通過點A做OB、OC的垂線AM

43、、AN，在形成的OAM和OAN中，AN=AOsin AM=AOsin,對A點取矩，由受力平衡有：AM=AN，即=，根據(jù)余弦定理有：=(arccos(+-)/2AE EC =(arccos(+-)/2EB EC同理，對B點取矩，可求出，計算結(jié)果見下表：表4角度弧度FebFea0071.8951.69.95926410.71.4351.05.35995120.70.9350.38.46058430.0523670.4149.7.96116140.69.8549.02.36168150.69.2548.32.66214160.1047268.6847.62.26254070.6846.93.2628

44、7880.67.3546.23.76315290.1570866.6845.56.463364100.69.9944.84.163511110.65.2944.16.863595120.2094464.5843.48.963613130.63.8542.8.863567140.63.1142.13.363456150.62.3641.47.963280160.61.640.81.863039170.60.8240.17.962733180.60.0439.52.662362190.59.2538.88.161926200.58.4538.2561426210.57.6437.63.860861

45、220.56.8237.01.760233230.55.9936.4.159541240.55.1535.79.358786250.54.3135.19.957968260.53.4534.5957088270.52.5834.856146280.51.733.41.655144290.50.8232.83.954081300.49.9232.25.652959310.49.0131.6751778320.48.0931.1.250540330.47.1530.53.449277340.46.229.96.547892350.45.2429.39.746485360.44.2728.82.84

46、5024370.43.2928.2543510380.42.2827.6941944390.41.2627.1240327400.40.2226.5538661410.39.1625.9836948420.38.0825.49892135187430.36.9724.829540233381440.35.8524.249178731531450.34.6923.658807729638460.33.5123.18427327704470.32.2922.448037525730480.31.0421.827638423717490.29.7421.197230021666500.28.419.

47、886812219576510.2719.186385117448520.25.5418.465948215279530.24.0118.355013130663 舉升機構(gòu)構(gòu)件具體尺寸設(shè)計與校核3.1 舉升機構(gòu)各零部件的校核3.1.1 舉升油缸設(shè)計校核舉升油缸是舉升機構(gòu)的核心部件，它主要承受軸向力，在舉升時舉升油缸承受的是壓力，在車廂回落時，沒有液壓力作用，只在重力作用下回落，油缸仍然承受壓力，在舉升和回落兩個階段，舉升油缸的受力不對稱，舉升時受力較大，回落時受力較小。參照其它類似的自卸車舉升液壓缸，如上所述，為了盡可能的減小舉升機構(gòu)的尺寸，取缸徑小于等于160，行程也取較小值400，以使舉升

48、機構(gòu)的結(jié)構(gòu)較緊湊、機構(gòu)布置較方便，查機械設(shè)計手冊，取液壓缸的初始長度為600，因此液壓缸最大工作長度為1400。由前面可知，液壓缸的實際予伸量為20，液壓缸安裝長度為1020，因此液壓缸的實際最大行程L=1400-1020=380。按照一般車輛用液壓缸的工作壓力（有20.6MPa、15.7 MPa、13.6 MPa 和10 MPa）初步確定本液壓缸的工作壓力為13.6MPa。下面將對液壓缸各零件進(jìn)行設(shè)計和校核。（1）液壓缸的校核：所選油缸的工作壓力為13.6MPa，則它的最大推力為： =3.1413.6/4=.6N取液壓系統(tǒng)的效率=0.8，則有，.60.8=.48N由上面的計算可知，液壓缸所受

49、的最大的力為.9N.48N所以，所選的油缸可用。（2）壁厚的校核：液壓缸的缸壁壁厚與液壓缸的工作壓力有關(guān)，查機械設(shè)計手冊有：內(nèi)徑為160mm,查表，缸的外徑為194mm.缸體為無縫鋼管，材料是45號鋼。壁厚的計算公式為： =/2指實驗壓力，=1.5P，P為工作壓力，為液壓缸內(nèi)徑，為缸體材料的許用應(yīng)力。則有，=13.61.5=20.4MPa。=/n,n為安全系數(shù)，取5，查表為597MP那么=597/5=119.4MPa.則有：=20.40.16/2119.4=14mm(194-160)/2=17mm所以，液壓缸的壁厚符合要求。（3）缸底厚度的校核：查機械設(shè)計手冊缸底的形狀有平底和圓底之分，還分為

50、有油孔和無油孔之分，在這個系統(tǒng)中我選的是平形缸底，缸底無油孔，查手冊有缸底厚度的公式為：=28mm,這里，取50mm?？梢员ＷC安全使用。（4）對缸底焊縫強度的校核：液壓缸的缸底和缸體是采用焊接的形式連接到一起的，焊接形式為對焊，查機械設(shè)計手冊有，焊縫的拉應(yīng)力為：=F/（/4（-）式中：F液壓缸輸出的最大推力 N F=/4P 為液壓缸直徑 m P系統(tǒng)最大工作壓力 Pa 液壓缸外徑 m 焊縫底徑 m 焊接效率，一般取=0.7查表，有=200MPa，解得=0.19m,那么焊縫的高度為：0.194-0.190=0.004m即4mm，為了保證安全取8mm。 （5）對導(dǎo)向套和缸體連接處的螺紋的校核：缸體和

51、活塞導(dǎo)向套的連接有多中形式，為了保證液壓缸的尺寸，使運動時不發(fā)生干涉，我選用的是螺紋連接，可以極大的減小液壓缸的外形尺寸。此處的螺紋主要受缸內(nèi)的液壓油所產(chǎn)生的推力，查機械設(shè)計手冊有：缸體螺紋處的拉應(yīng)力為：=KF/4（-）螺紋處切應(yīng)力為： =/0.2（）式中 螺紋處的拉應(yīng)力 Pa K螺紋擰緊系數(shù)，靜載時，K=1.25-1.5，動載時，取K=2.5-4 螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取=0.12 螺紋外徑 m 螺紋內(nèi)徑 m當(dāng)采用普通螺紋時，=-1.0825t t螺紋間距 液壓缸內(nèi)徑 m 螺紋處的切應(yīng)力 Pa 螺紋材料的許用應(yīng)力 Pa =/n 螺紋材料的屈服極限 Pa n安全系數(shù) 取n=1.5-2.5 F缸體

52、螺紋處所受的拉力 N代入數(shù)值有：=3.94/3.14（）=97MPa材料為45號鋼，=190MPa97MPa=0.123.90.17/0.2()=32.1MPa材料為45號鋼，=88MPa32.1MPa所以，螺紋處的強度符合要求。（5）活塞桿的設(shè)計及校核：由于采用的是雙作用液壓缸，取推拉速度比為1.5，推時耗時10s，拉時耗時15s.查機械設(shè)計手冊有，活塞桿的直徑為90mm，材料為45號鋼，為實心的圓柱。活塞桿因為作用于活塞上的壓力而受拉，如圖所示：圖3 活塞受力圖對其進(jìn)行校核：由公式：F/A=F/4，得出，D，代入數(shù)值有：D=33mm90mm所以，所選活塞桿可用。對活塞桿要進(jìn)行一定的磨光處理

53、，可以在表層渡鉻，以保證表面的粗糙度。3.1.2 拉桿尺寸的確定與校核拉桿EA一端鉸接在三角臂上，一端與液壓缸共同鉸接在底盤前支座上，主要受拉力，所以，這里只對拉桿的拉應(yīng)強度進(jìn)行校核。為節(jié)省材料，降低系統(tǒng)的重量，拉桿的橫截面設(shè)計成矩形，兩端的孔采用焊接的形式與拉桿連接，矩形截面的長為60，寬為10，那么，截面積A=0.010.06=0.0006。材料選用Q235鋼，查得Q235的許用拉應(yīng)力=160MPa，有上面的計算可知，拉桿EA所受的最大拉力為：63613.89N，又系統(tǒng)中共有兩根拉桿，所以，每個拉桿所受拉力為：63613.892=31806.945N。如圖所示：圖4 拉桿則根據(jù)公式=N/A

54、 有：=31806.945/0.0006=53MPa160 MPa所以，所選拉桿可用。對與底盤前支座鉸接的孔的校核：圓孔所受的力主要為拉力，力的大小為31806.945N，初步定孔的直徑為80，厚度定為25，材料為Q235鋼，=160MPa，對其進(jìn)行校核：=N/A=31806.9/（0.080.025）=15.9MPa160MPa所以，所選孔可用。對與三角臂鉸接的孔的校核：此孔同樣采用焊接的方法與拉桿連接在一起。初步定直徑為40，采用兩塊鋼板焊接而成，以方便兩孔中間尺寸的加工，如下圖所示圖5 拉桿如圖所示，兩板的厚度相加為24，現(xiàn)對其擠壓強度校核如下： N/A=31806.945/（20.04

55、0.024）=16.5MPa160 MPa所以，此處強度符合要求。對焊縫強度的校核：由于兩端打孔的鋼板是采用焊接的形式與拉桿連接起來的，則須對焊縫的強度進(jìn)行校核，校核如下：焊縫處的應(yīng)力大小為：=式中：A焊縫面積 F所受拉力焊接的效率，一般取0.7與底盤前支座連接的孔：A=（100+100+10）2h，取h=6mm，則A=0.00252，那么有：=31806.945/（0.002520.7）=25.5MPa160MPa此處焊縫強度符合要求與三角臂鉸接的孔的校核：A=（100+100+10）2h，取h=6mm，則A=0.00252，那么有： =31806.945/（0.002520.7）=25.5

56、 MPa160MPa此處焊縫遷都符合要求。所以，拉桿的整體強度符合要求，可用。3.1.3 對車廂后支座的校核車廂后支座是車廂與底盤的連接件，支座采用焊接的方式與車廂連接在一起，而與底盤之間則用銷軸連接，因焊接主要起固定作用，所以不用校核，這里只校核支座的強度。材料選用45號鋼，=190MPa，下面對車廂后支座所受的力進(jìn)行計算：用貨物質(zhì)心的重力和支座所受力丟CD點取矩，有：，那么有，=對進(jìn)行計算，結(jié)果如下表所示：表5a弧度xcycXg(Xg-Xc)/Xc00114726014340.10.1142.288279.97831422.350.20.1137.227299.87131410.2670.

57、30.052361131.821319.6731397.7550.40.1126.069339.37731384.8160.50.1119.975358.97831371.4560.60.104721113.539378.46981357.6780.70.1106.764397.84611343.4870.80.1099.652417.10121328.8860.2084690.157081092.206436.22931313.8810.100.1084.426455.22451298.4750.110.1076.316474.0811282.6730.120.209441067.87849

58、2.79311266.4820.130.1059.115511.35511249.9040.18014140.1050.03529.76131232.9450.150.1040.624548.00621215.6110.160.1030.901566.08411197.9070.170.1020.865583.98961179.8380.180.1010.517601.71721161.4090.190.999.8621619.26151142.6260.200.988.9022636.61721123.4960.210.977.6411653.77891104.0230.220.966.08

59、22670.74161084.2140.12228230.954.229687.49991064.0750.240.942.0851704.04871043.6120.250.929.6543720.38321022.830.260.916.9403736.49821001.7380.270.903.947752.3888980.33960.08451280.890.6783768.0503958.6430.290.877.1383783.4778936.65440.300.863.3311798.6666914.38040.310.849.261813.6122891.8280.320.83

60、4.9322828.3099869.00390.330.820.349842.7553845.9150.340.805.5159856.944822.56850.02117350.790.4375870.8717798.97150.360.775.1183884.5341775.1310.00052370.759.563897.9271751.0545-0.0112380.743.7764911.0465726.7492-0.02289390.727.7631923.8884702.2225-0.03509400.711.5282936.4489677.4818-0.04785410.695.