輕型自卸汽車舉升裝置的設(shè)計(jì)

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1、 輕型自卸汽車舉升裝置的設(shè)計(jì) 目錄 第一章緒論 1 1.1 課題的選定及目的 2 1.2 國(guó)內(nèi)外自卸汽車及其技術(shù)的發(fā)展概況 3 一、國(guó)外發(fā)展概況 3 二、國(guó)內(nèi)發(fā)展概況 3 1.3 課題研究的主要內(nèi)容及基本工作思路 5 一、主要內(nèi)容 5 二、本課題基本工作思路 7 第二章自卸車液壓舉升機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案 8 2.1 自卸汽車主要尺寸和有關(guān)參數(shù)的確定 8 一、東風(fēng)小霸王輕型自卸汽車參數(shù) 8 二、主要尺寸參數(shù)的確定 9 三、質(zhì)量參數(shù)的確定 9 四、最大舉升角的確定 10 五、車廂舉升

2、與下降時(shí)間 11 六、車廂的布置 12 七、底盤的選用 12 2.2 自卸車總體結(jié)構(gòu)概述 13 一、自卸汽車的結(jié)構(gòu)型式 13 二、自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)特性比較 15 2.3 總體設(shè)計(jì)方案選擇 16 第三章自卸汽車液壓舉升系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 3.1 直接推動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)的具體設(shè)計(jì) 17 一、工作原理 17 二、參數(shù)設(shè)計(jì) 18 三、小結(jié) 26 3.2油泵的選取 27 一、概述 27 二、泵的技術(shù)參數(shù) 28 3.3 液壓閥元件的選取 29 一、單向閥的選取 29 二、壓力控制閥選取 30 三、平衡閥選取 30 3.4 舉升系統(tǒng)管路設(shè)計(jì) 30 3.5 舉升系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

3、 30 3.6 設(shè)計(jì)方案 31 3.7液壓舉升系統(tǒng) 31 一、自卸汽車二位二通液壓舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn) 32 二、自卸汽車三位四通液壓舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn) 37 三、舉升機(jī)構(gòu)液壓鎖緊、平衡回路 38 3.8報(bào)警裝置 40 一、零部件 40 二、安裝方法 40 第四章自卸汽車液壓舉升系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 41 4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的選擇 41 4.2 優(yōu)化函數(shù)及目標(biāo)函數(shù) 41 4.3 優(yōu)化軟件程序 41 4.4 優(yōu)化結(jié)果 41 4.5 本章小結(jié) 41 參考文獻(xiàn) 42 43 - - 第一章 緒論 自卸車是利用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)，將車廂傾斜一定角度從而達(dá)到

4、自動(dòng)卸貨，并依靠貨箱自重使其復(fù)位的專用汽車。按不同的用途自卸車可分為兩大類：一類是非公路運(yùn)輸用的重型和超重型（額定裝載質(zhì)量在20t以上）自卸汽車。這種自卸汽車主要應(yīng)用于大型礦山、水利工地等場(chǎng)所，運(yùn)輸?shù)呢浳锿ǔＪ怯膳c其配套的挖掘機(jī)械來(lái)完成裝載的。這類汽車子也稱為礦用自卸汽車。這類自卸車輛在長(zhǎng)度、寬度、高度以及軸荷等方面不受公路法規(guī)的限制，但同時(shí)它只能在礦山、工地上使用，而不得用于公路運(yùn)輸。另一類是公路運(yùn)輸用的輕、中、重型（裝載質(zhì)量在2～20t）普通自卸汽車。這種自卸車主要承擔(dān)著泥土、礦石、煤炭等松散貨物的運(yùn)輸工作，它通常也是與裝載機(jī)械配套使用的。 普通自卸車輛有多種分類方法，按運(yùn)輸貨物傾卸方向

5、分為：后傾式、側(cè)傾式、三面傾式和底卸式自卸汽車；按貨箱欄板結(jié)構(gòu)分為：欄板一面開啟式、欄板三面開啟式和簸箕式（即無(wú)后欄板式）汽車；按裝載質(zhì)量分為：輕型自卸汽車（me＜3.5t）、中型自卸汽車（3.5t≤me＜8t）和重型自卸汽車（me≥8t）。 20世紀(jì)70、80年代，主要發(fā)達(dá)國(guó)家的專用汽車保有量占載貨汽車保有量的50%左右，如今已增至80%。而我國(guó)目前低于25%。我國(guó)已加入WTO，汽車工業(yè)正面臨巨大的挑戰(zhàn)和挑戰(zhàn)。隨著我國(guó)中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，伴隨著現(xiàn)代物流運(yùn)輸速度的加快，專用車已成為我國(guó)汽車技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展的一個(gè)重要方向，市場(chǎng)每年對(duì)城市專用車的需求量正在加大，專用車市場(chǎng)正蘊(yùn)涵著巨大的商機(jī)。面

6、對(duì)專用車市場(chǎng)的巨大發(fā)展空間，具有多品種特點(diǎn)的自卸汽車則仍將是專用運(yùn)輸工具中的重要組成部分。 自卸車用途廣泛，在礦山、水利工程、城市建設(shè)、公路、環(huán)衛(wèi)等行業(yè)都有專用的自卸車，但都以輕型車為主。在國(guó)家大的工程項(xiàng)目中，如：三峽水利工程、小浪底水利樞紐工程等項(xiàng)目中應(yīng)用的重型自卸車大都為進(jìn)口產(chǎn)品，這是國(guó)內(nèi)自卸專用車今后發(fā)展的一個(gè)隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展而發(fā)展的方向。 在輕型自卸汽車的設(shè)計(jì)中，液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一直處于重要的地位。這是因?yàn)橐簤号e升機(jī)構(gòu)是輕型自卸汽車的重要工作系統(tǒng)，液壓舉升機(jī)構(gòu)直接關(guān)系到自卸汽車的功能和質(zhì)量，直接影響著自卸汽車的主要性能指標(biāo)。 1.1 課題的選定及目的 在專用車的發(fā)展

7、中，液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域里得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率，便于卸貨，專用汽車都設(shè)有專門的液壓自卸系統(tǒng)?？紤]到工作環(huán)境、工作性質(zhì)即工作內(nèi)容等方面的要求，在設(shè)計(jì)液壓舉升機(jī)構(gòu)時(shí)一般應(yīng)滿足以下性能要求： （1）舉傾車廂卸貨時(shí)，首先將變速桿置于空檔位置，拉緊手制動(dòng)器使車制動(dòng)，車停穩(wěn)后舉傾卸貨。 （2）在舉傾車廂卸貨時(shí)，首先加大油門，將操縱手柄置于上升位置，頂起車廂，實(shí)現(xiàn)自卸。當(dāng)貨箱舉升角為最大時(shí)，在控制閥沒有自動(dòng)回位機(jī)構(gòu)的情況下，操縱手柄不宜長(zhǎng)時(shí)間停留在上升位置，以免液壓系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間處于高壓狀態(tài)。卸完貨后，將手柄置于下降位置，待貨箱完全落下后，再將手柄扳回中立位置。 （3）連桿復(fù)

8、合式舉傾機(jī)構(gòu)舉傾時(shí)，踏下離合器，將操縱手柄向后拉到上升位置，然后慢慢松開離合器踏板，液壓泵隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，加大油門，車廂舉升傾卸。在整個(gè)過(guò)程中不可快放離合器和猛踩油門，避免出現(xiàn)撞擊。降落時(shí)，踏下離合器踏板，操縱手柄向前推，液壓泵停止工作，車廂復(fù)位。 （4）因保養(yǎng)、維修需使車廂長(zhǎng)時(shí)間處于升起狀態(tài)時(shí)，必須將支撐桿撐起，確保安全。 （5）嚴(yán)禁在行駛過(guò)程中扳動(dòng)操縱手柄。 （6）嚴(yán)格按規(guī)定添加液壓油，并嚴(yán)格保證用油清潔，及時(shí)更換和按規(guī)定清洗濾網(wǎng)。 （7）經(jīng)常堅(jiān)查各液壓元件有無(wú)滲漏現(xiàn)象，液壓油溫度應(yīng)在5℃～80℃范圍內(nèi)。 （8）液壓系統(tǒng)一般不得隨便拆卸，更換密封圈或排除滲油故障時(shí)，零部件拆下后應(yīng)將各管

9、接頭用干凈的布包好堵住，預(yù)防贓物進(jìn)入管道。 （9）清洗自卸車時(shí)，注意貯油箱不要進(jìn)水。文獻(xiàn)出處 隨著我國(guó)大量建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，尤其是在成功申辦了2008奧運(yùn)會(huì)之際，我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還需要工程運(yùn)輸。隨著各種市政工程、建筑工程以及城市環(huán)衛(wèi)事業(yè)的物料運(yùn)輸量將不斷增加，對(duì)自卸汽車的需求也將不斷增加，以滿足工程運(yùn)輸?shù)目旖?、便利、?shí)惠、安全等的要求。在自卸車及其技術(shù)的發(fā)展中，輕型自卸車越來(lái)越得到重視。 在輕型自卸車的設(shè)計(jì)當(dāng)中，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一直處于重要的地位。液壓舉升機(jī)構(gòu)是自卸汽車的關(guān)鍵裝置，它直接關(guān)系到汽車的多個(gè)主要性能以及整車的布置。舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算可校核機(jī)構(gòu)各點(diǎn)布置是否合理，是否有良好的動(dòng)力性。

10、在本課題中將對(duì)輕型自卸汽車舉升裝置進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)緊湊、舉升力強(qiáng)等設(shè)計(jì)目標(biāo)。 此外，本課題嘗試應(yīng)用最優(yōu)化方法進(jìn)行液壓舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以便得到最佳的設(shè)計(jì)方案，這對(duì)提高液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率具有非常重要的意義。 1.2 國(guó)內(nèi)外自卸汽車及其技術(shù)的發(fā)展概況 一、國(guó)外發(fā)展概況 國(guó)外自卸汽車技術(shù)成熟于50年代至60年代期間，國(guó)外自卸汽車生產(chǎn)廠家均為多品種系列化生產(chǎn)。從礦用自卸汽車的國(guó)際市場(chǎng)來(lái)看，在50t以下礦用自卸汽車中，以鉸接式車型發(fā)展較快。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展與研究，國(guó)外自卸汽車呈現(xiàn)以下的發(fā)展方向。 電傳動(dòng)與液力機(jī)械傳動(dòng)的比較與技術(shù)發(fā)展。電傳動(dòng)自卸汽車具有恒功率特性，可以無(wú)

11、級(jí)調(diào)速，操縱方便平穩(wěn)，動(dòng)力制動(dòng)時(shí)電阻發(fā)熱與發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)關(guān)。在一定條件下，可以搞架線運(yùn)行，節(jié)省燃料，減少排煙對(duì)礦區(qū)的污染。 產(chǎn)品改進(jìn)更新速度快，礦用自卸汽車工作條件差，使用壽命短。因而大多數(shù)企業(yè)新產(chǎn)品推出快，一般3～4年就改進(jìn)或更新老型號(hào)。 提高駕駛員的安全性和舒適性。國(guó)外對(duì)礦用自卸汽車的安全性與提高生產(chǎn)率、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等置于同等地位。 在車型和結(jié)構(gòu)方面，礦用自卸汽車改進(jìn)結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)是在減少質(zhì)量的同時(shí)設(shè)法延長(zhǎng)車架的使用壽命。車型方面，近幾年以鉸接式自卸汽車發(fā)展較快。 總的來(lái)說(shuō)，國(guó)外自卸汽車正在朝著大型專用化、小型多功能化、高效率、維修周期長(zhǎng)、安全、舒適、低公害等方面發(fā)展。 二、國(guó)內(nèi)發(fā)展

12、概況 中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)專用車分會(huì)2004年的報(bào)告反映，到目前為止，國(guó)內(nèi)公告內(nèi)汽車生產(chǎn)企業(yè)數(shù)為756家，其中專用車生產(chǎn)企業(yè)620多家。根據(jù)2003年協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，行業(yè)內(nèi)387家汽車生產(chǎn)企業(yè)（含主機(jī)廠）共生產(chǎn)專用汽車31萬(wàn)多輛，分析全行業(yè)年總產(chǎn)量在57萬(wàn)輛左右，較上年增長(zhǎng)約15％，年改裝量占國(guó)內(nèi)載貨車總量的40％多；按行業(yè)經(jīng)驗(yàn)推算，2004年總產(chǎn)量應(yīng)在60萬(wàn)輛左右。在國(guó)內(nèi)健康持續(xù)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，中國(guó)政府通過(guò)宏觀經(jīng)濟(jì)控制，對(duì)資源進(jìn)行優(yōu)化配置，實(shí)行擴(kuò)大內(nèi)需以及加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等一系列的方針政策，專用汽車發(fā)展正處于良好的成長(zhǎng)期，同時(shí)也吸引了眾多的投資商進(jìn)入專用汽車行業(yè)。近兩年，由于專用車產(chǎn)量基數(shù)較大，所以

13、增長(zhǎng)速度呈漸緩趨勢(shì)。但是，近幾年隨著政策變化、各個(gè)企業(yè)改制的完成、技改投入的加大等因素影響，專用車生產(chǎn)企業(yè)綜合實(shí)力得到進(jìn)一步提升，一部分優(yōu)秀企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)脫穎而出，在行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。 2004年，國(guó)家出臺(tái)了一系列相應(yīng)的政策法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)，新的《汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》的頒布、GB1589—2004《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施、國(guó)家七部委聯(lián)合下發(fā)的《關(guān)于在全國(guó)開展車輛超限超載治理工作的實(shí)施方案》等，對(duì)汽車行業(yè)，特別是專用汽車行業(yè)產(chǎn)生了巨大影響。新的政策法規(guī)實(shí)施后，大部分企業(yè)在新產(chǎn)品申報(bào)、上牌以及銷售后的在用車輛正常運(yùn)營(yíng)等方面遇到了一系列的問(wèn)題。與此同時(shí)，新的標(biāo)準(zhǔn)政策的實(shí)施，又給大部

14、分廠家?guī)?lái)了無(wú)限的商機(jī)。 目前，我國(guó)專用汽車品種總數(shù)大約在1500種左右，多數(shù)是建筑工程用（翻斗自卸、散裝水泥等）、城市園林（灑水車、環(huán)衛(wèi)垃圾車等）、電力維修、道路清障、礦山、碼頭、機(jī)場(chǎng)、軍事等領(lǐng)域的專用汽車?？梢哉f(shuō)我國(guó)專用車行業(yè)的市場(chǎng)潛力大，發(fā)展前景看好，但品種單一、科技含量不高、與國(guó)外同行差距較大、管理不規(guī)范等這些問(wèn)題都是我國(guó)專用車行業(yè)發(fā)展中的弱點(diǎn)。 進(jìn)入21世紀(jì)，專用汽車技術(shù)創(chuàng)新是將機(jī)械、電子、液壓、化工、環(huán)保、能源、動(dòng)力、信息處理等先進(jìn)技術(shù)與汽車傳統(tǒng)技術(shù)的有機(jī)融合，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和科技成果的廣泛應(yīng)用必將引起專用汽車新產(chǎn)品技術(shù)與結(jié)構(gòu)的重大變革。目前世界汽車工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)際也是現(xiàn)代

15、科技的競(jìng)爭(zhēng)，各國(guó)大公司已把主攻方向轉(zhuǎn)向以微電子技術(shù)和信息處理技術(shù)為代表的高新技術(shù)對(duì)汽車工業(yè)及產(chǎn)品進(jìn)行改造，圍繞新能源、新材料、新工藝以及安全、環(huán)保、節(jié)能等戰(zhàn)略重點(diǎn)領(lǐng)域，開發(fā)研制高技術(shù)含量的新車型。因此，我國(guó)專用汽車企業(yè)首先要在有關(guān)部門的支持和配合下，加強(qiáng)高新技術(shù)在專用汽車上的應(yīng)用研究，把提高開發(fā)高新技術(shù)產(chǎn)品的能力作為企業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)，加快新產(chǎn)品研制和開發(fā)的步伐。另外，改進(jìn)專用汽車貿(mào)易方式，形成與國(guó)際接軌的資源采購(gòu)和銷售服務(wù)方式也十分重要。 同時(shí)，我國(guó)在機(jī)械設(shè)計(jì)中采用最優(yōu)化技術(shù)的歷史最短，但其發(fā)展速度卻是十分驚人的。無(wú)論在機(jī)構(gòu)綜合、通用零部件設(shè)計(jì)，還是各種專業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)都有最優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的成

16、果。自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)正從研究、探討走向?qū)嶋H應(yīng)用階段。 1.3 課題研究的主要內(nèi)容及基本工作思路 一、主要內(nèi)容 1.液壓系統(tǒng)工作原理及其設(shè)計(jì) （1）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 無(wú)論何種型號(hào)的自卸汽車，僅就液壓傳動(dòng)系統(tǒng)而言，不外乎由下列六部分組成： 取力機(jī)構(gòu)――取力箱，將變速器中取力齒輪輸出的動(dòng)力，傳遞給驅(qū)動(dòng)油泵齒輪，從而實(shí)現(xiàn)油泵的工作； 能源元件――油泵，將動(dòng)力部分（來(lái)自取力箱）所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，給液壓系統(tǒng)提供壓力油液； 執(zhí)行元件――油缸，通過(guò)它將液能轉(zhuǎn)換成可進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)汽車貨箱的舉升； 操縱和控制元件――包括手動(dòng)（氣動(dòng)）轉(zhuǎn)閥、單向閥、溢流閥等，通過(guò)他

17、們控制和條件誒液流的壓力、流速和方向，從而改變執(zhí)行元件――油缸的推力和運(yùn)動(dòng)速度及方向。 輔助元件――入油箱、濾清器、油管和油管接頭等。 工作介質(zhì)――油液（可根據(jù)原廠使用說(shuō)明之規(guī)定，選用機(jī)械油、稠化油或其他低溫用油）。 （2）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理 當(dāng)汽車需要完成舉升卸載時(shí)，踩下離合器踏板，通過(guò)操作手柄使取力箱主動(dòng)齒輪同變速器取力齒輪嚙合，帶動(dòng)油泵工作。此時(shí)，將二位二通轉(zhuǎn)向閥置于如圖1所示位置，油液便通過(guò)濾油器進(jìn)入泵腔，然后經(jīng)過(guò)單向閥輸出。因此時(shí)二位二通轉(zhuǎn)向閥處于斷開狀態(tài)形不成通路，且溢流閥處于常閉狀態(tài)（只有當(dāng)其進(jìn)油口壓力大于其調(diào)定壓力時(shí)，才能克服彈簧作用力將閥芯打開，使多余的油液通

18、過(guò)出油口溢流回到油箱），因此油液全部進(jìn)入油缸下腔并作用于活塞底面，從而推動(dòng)活塞桿（與活塞剛性連接）向上移動(dòng)，然后通過(guò)其他鉸鏈機(jī)構(gòu)完成車廂的舉升動(dòng)作。 要使車廂停留在某一個(gè)位置時(shí)，可踩下離合器或?qū)⑷×ζ鲊Ш淆X輪脫離，使油泵停止工作即可（此時(shí)單向閥在復(fù)位彈簧作用下處于關(guān)閉狀態(tài)）。 當(dāng)需要車廂降落時(shí)，可將二位二通轉(zhuǎn)向閥扳于另一個(gè)位置，是閥腔處于導(dǎo)通的狀態(tài)，此時(shí)，油缸活塞在車廂重量作用下開始回移，其下端腔體的油液只能經(jīng)導(dǎo)通通道泄回油箱，完成車廂降落動(dòng)作（其降落速度的快慢取決于二位二通轉(zhuǎn)向閥的相應(yīng)位置）。此時(shí)，既是油泵處于工作狀態(tài)，其出油口油液同樣經(jīng)導(dǎo)通通道流回油箱，而不進(jìn)入油缸，這是由于回油管處于

19、零勢(shì)能點(diǎn)。 2.本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容 本課題選用的是東風(fēng)小霸王CLW5060ZLJ自卸車的具體參數(shù)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。 對(duì)其液壓系統(tǒng)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)，考慮經(jīng)濟(jì)成本方面，將利用單缸雙作用液壓缸代替本本課題中的雙缸作用而實(shí)現(xiàn)其正常的工作行程。 圖1-1　二位二通液壓系統(tǒng)原理圖 Figure.1-12 two liquid press system principle diagram 二、本課題基本工作思路 圖1-2　設(shè)計(jì)思路 Figure.1-2Design way of thinking 第二章 自卸車液壓舉升機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案

20、2.1 自卸汽車主要尺寸和有關(guān)參數(shù)的確定 一、東風(fēng)小霸王輕型自卸汽車參數(shù) 1.主要技術(shù)參數(shù)： 本課題選用了東風(fēng)小霸王CLW5060ZLJ自卸汽車進(jìn)行設(shè)計(jì)。車輛具體尺寸參數(shù)如表2-4所示。 表2-1東風(fēng)小霸王輕型自卸汽車具體參數(shù) Table.2-1The Light from unload auto concrete parameter 項(xiàng)目 單位 參數(shù) 整車型號(hào) CLW5060ZLJ 底盤型號(hào) EQ1061T14DJ2A 整車尺寸 mm 5380*1900*2140 實(shí)際載重量 kg 3000－4000 總質(zhì)量 kg 約6120 上戶噸位

21、約2500 整備質(zhì)量 約3490 廂體尺寸 mm 3600*1750*600 軸距 3000mm 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) 4100QBZL 輪距 1380/1458mm 排量/功率 3298/70mL/km 前懸/后懸 962/1406mm 百公里耗油量 9L 離去角 23/15 最小轉(zhuǎn)彎直徑 12m 最大速度 95km/h 最大爬坡度 25 輪胎規(guī)格 6.50－16，7.00－16 最小離地間隙 180mm 鋼板彈簧片數(shù) 23/15 變速箱 5檔 制動(dòng)系統(tǒng)說(shuō)明 氣制動(dòng)/排氣制動(dòng) 離合說(shuō)明 242mm 制動(dòng)距離 8m 車架

22、188mm 前橋/后橋 1.5/3.5T 電瓶 12v 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 4*2 駕駛室允許人數(shù) 2 軸數(shù) 2 車輛識(shí)別代碼 LGDTM81EXXXXXXXXX 二、主要尺寸參數(shù)的確定 自卸汽車尺寸參數(shù)主要有：軸距、輪距、外廓尺寸（車輛長(zhǎng)、寬、高）等，如圖2-3所示： 圖2-1 自卸汽車的主要尺寸參數(shù) Figure.2-1Drawing of Dump Truck with Max Dump Angle 三、質(zhì)量參數(shù)的確定 額定裝載質(zhì)量是自卸汽車的基本使用性能參數(shù)之一。目前，中、長(zhǎng)距離公路運(yùn)輸趨向于使用重型自卸汽車，以便提高運(yùn)輸效率、降低運(yùn)輸成本，額定

23、裝載質(zhì)量一般為9～19t；而承擔(dān)市區(qū)或市郊短途運(yùn)輸?shù)淖孕镀囶~定裝載質(zhì)量為4.5～9t。同時(shí)，還應(yīng)考慮到汽車額定裝載質(zhì)量的合理分級(jí)，以利于產(chǎn)品系列化、不見通用化和零件標(biāo)準(zhǔn)化。此外，額定裝載質(zhì)量還必須與選用的二類貨車底盤允許的最大總質(zhì)量相適應(yīng)。 自卸汽車裝車裝備質(zhì)量是指裝備齊全、加夠燃料、液壓油和冷卻液的空車質(zhì)量，是自卸汽車總體設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)參數(shù)之一。 自卸汽車總質(zhì)量是指裝備齊全，包括駕駛員，并按規(guī)定裝滿貨物的質(zhì)量。其值可按下式確定： 　　　　　　　　　　　?。?.1） 式中：—自卸汽車總質(zhì)量（kg）； —自卸汽車整車整備質(zhì)量（kg）； —裝載質(zhì)量（kg）； —駕駛員與乘員質(zhì)量（k

24、g），按65kg/人計(jì)算。 自卸汽車質(zhì)量利用系數(shù)是指裝載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量之比 ＝/　　　　　　　　　　　　　　?。?.2） 該系數(shù)是一項(xiàng)評(píng)價(jià)汽車設(shè)計(jì)、制造水平的綜合性指標(biāo)。有時(shí)，質(zhì)量利用系數(shù)也可用裝載質(zhì)量與汽車干質(zhì)量之比來(lái)表示。干質(zhì)量是指汽車整備質(zhì)量減去燃料、冷卻液和附屬設(shè)備的質(zhì)量。這一質(zhì)量利用系數(shù)更準(zhǔn)確地反映該車的金屬和其他材料的利用率。 自卸汽車的質(zhì)心位置是指滿載或空載時(shí)整車質(zhì)量中心位置。自卸汽車的質(zhì)心位置對(duì)使用性能（例如汽車的制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性等）影響很大。 四、最大舉升角的確定 確定車廂最大舉升角的依據(jù)是傾卸貨物的安息角。如表4-3所列： 表2-2 常見貨物的安息角

25、 Table.2-2Dumping Angle of Common Goods 物料名稱 安息角 煤 27～45 焦炭 50 鐵礦石 40～45 銅礦 35～45 細(xì)砂 30～35 粗砂 50 石灰石 40～45 黏土 50 水泥 40～50 設(shè)計(jì)的車廂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(shí)，車廂后欄板與地面須保持一定的間距H，如圖所示，為了避免車廂傾卸時(shí)與底盤縱梁后端發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，故圖中△L必須大于零。設(shè)計(jì)時(shí)，自卸汽車車廂最大舉升角可在50～60之間選取。 圖2-2 自卸汽車最大舉升角 Figure.2-

26、2 The From unload auto ofthe biggest raise to rise Cape 五、車廂舉升與下降時(shí)間 根據(jù)[8]自卸汽車通用技術(shù)條件，可知： 1.車箱空載舉升到最大舉升角的時(shí)間應(yīng)符合表2-4規(guī)定。 表2-3 舉升時(shí)間 Table.2-3 Time of Lift 車箱長(zhǎng)度L/m 車箱舉升時(shí)間/s L≤4.8 ≤20 4.8＜L＜6.5 ≤25 L≥6.5 ≤30 2.車箱空載從最大舉升角下降到與車架貼合的時(shí)間應(yīng)符合表2-5規(guī)定。 表2-4 下降時(shí)間 Table.2-4 Time of Decline 車箱長(zhǎng)度（L

27、）/m 車箱下降時(shí)間/s L≤4.8 ≤20 4.8＜L＜6.5 ≤25 L≥6.5 ≤30 本設(shè)計(jì)在綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益及相關(guān)技術(shù)規(guī)定，初選。 六、車廂的布置 在布置車廂的時(shí)候，主要從以下幾個(gè)方面加以綜合考慮: (1)改裝后自卸汽車質(zhì)心與原載貨汽車質(zhì)心基本一致； (2)車廂翻轉(zhuǎn)到最大舉升角度時(shí)，開啟的車廂后攔板與地面間應(yīng)有一定的距離H，且車廂底板下表面不能與底盤發(fā)生干涉，要保證一定大小的值，如圖2-2所示。 (3)車廂容積滿足要求。 對(duì)于第一個(gè)方面，首先要對(duì)改裝部分的質(zhì)量進(jìn)行估算，估算結(jié)果表明: 除車廂外的改裝部分質(zhì)量與自卸汽車最大裝載質(zhì)量相比可以忽略不計(jì)。為簡(jiǎn)化計(jì)

28、算，可將其對(duì)質(zhì)心位置的影響忽略不計(jì)。因此，使改裝后車廂質(zhì)心位置與原載貨汽車車廂質(zhì)心位置相一致即可滿足第一點(diǎn)的要求。 綜合考慮第二個(gè)方面與第三個(gè)方面以及通過(guò)計(jì)算，可確定出車廂尺寸及翻轉(zhuǎn)鉸點(diǎn)的位置。 七、底盤的選用 自卸汽車是在基本車型上裝置舉升裝置，使其完成車廂傾斜的作用。因此汽車底盤的性能就決定了自卸汽車的基本性能。在實(shí)際生產(chǎn)中，廠家可以根據(jù)市場(chǎng)需求和自己的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件來(lái)選用合適的底盤進(jìn)行改裝。把系列化的底盤建成底盤子模塊。根據(jù)客戶需求、載重量等技術(shù)參數(shù)和工作條件來(lái)選用不同的底盤。 車架是汽車的承載基體，貫穿汽車全長(zhǎng)。因?yàn)樽孕镀嚨慕Y(jié)構(gòu)和使用條件復(fù)雜，使車架承受較大的動(dòng)載荷和扭矩，因此

29、，必須加裝一個(gè)副車架，副車架主要用來(lái)安裝傾卸機(jī)構(gòu)，并改善其受力情況。 本設(shè)計(jì)將繼續(xù)采用東風(fēng)小霸王原有的底盤EQ1061T14DJ2A來(lái)進(jìn)行改裝舉升裝置，以此來(lái)減少制造成本，降低制造工藝難度。 2.2 自卸車總體結(jié)構(gòu)概述 一、自卸汽車的結(jié)構(gòu)型式 1.車廂的結(jié)構(gòu)型式 車廂是用于裝載和傾卸貨物。它一般是由前欄板、左右側(cè)欄板、后欄板和底板等組成。為了避免裝貨時(shí)物料下落碰壞駕駛室頂蓋，通常車廂前欄板加做向上前方延伸的防護(hù)擋板，車廂底板固定在車廂底架之上，車廂的側(cè)欄板、前后欄板側(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)欄板鉸接，后

30、欄板借此即可開啟或關(guān)閉。 側(cè)傾式及三面傾卸式車廂欄板與底板為直角。其欄板開啟、關(guān)閉的鉸接軸為上置式，開啟時(shí)，欄板呈自由懸垂?fàn)?，多用于有?cè)傾要求的中型自卸汽車。 礦用自卸汽車和重型自卸汽車的車廂多采用簸箕式，以方便裝載，傾卸礦石、砂石等。有的簸箕式車廂采用雙層底板結(jié)構(gòu)，以增加底板的強(qiáng)度和剛度，并可減輕自重 2.舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式 舉升機(jī)構(gòu)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。 直推式舉升機(jī)構(gòu)利用液壓油缸直接舉升車廂傾卸。該機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高。中推式傾卸機(jī)構(gòu)的舉升液壓缸與車廂的連接位置大多數(shù)在車廂幾何中心的后面，且液壓缸稍向后傾斜。這樣布置的自卸

31、汽車車廂是向后傾卸貨物的，雖然會(huì)增大液壓缸的推力，但可以大大地縮短液壓缸行程，車廂傾卸的穩(wěn)定性好，有利于縮短車廂舉升和降落時(shí)間，而且短而粗的液壓缸筒和活塞桿易加工。故這種中推式舉升機(jī)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用。重型自卸汽車有的采用兩個(gè)雙作用多級(jí)油缸，倒置于車架兩側(cè)。雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，但能縮短車廂降落時(shí)間。[1]但由于液壓油缸工作行程長(zhǎng)，故一般要求采用單作用的2級(jí)或3級(jí)伸縮式套筒油缸。 按油缸布置位置不同，后置式既可采用單缸，也可采用并列雙缸。在相同舉升載荷條件下，前置式需要的舉升力較小，舉升時(shí)車廂橫向剛度大，但油缸活塞的工作行程大；后置式的情況則與前置式相反。 (A)前置式(B)后置式 (A）

32、Front Mount Telescopic (B) Underbody Telescopic 圖2-3 直推式舉升機(jī)構(gòu)的布置 Figure.2-3The Layout of Direct Lift 連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)具有舉升平順、油缸活塞的工作行程短，舉升機(jī)構(gòu)布置靈活等優(yōu)點(diǎn)。常用的連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)布置有兩種：油缸前推式（又稱T式）和油缸后推式（又稱D式）。 連桿式傾卸機(jī)構(gòu)主要是利用一套三角連桿系使舉升液壓缸以較小的行程將車廂傾斜一定的角度而卸貨；并使液壓缸能采用單級(jí)活塞式結(jié)構(gòu)，以降低液壓缸的制造成本；而且液壓缸容易布置，其原始位置接近于水平，液壓缸可與控制閥、液壓泵連成一體，

33、取消高壓油管；同時(shí)，也利用連桿系的橫向跨距來(lái)加強(qiáng)車廂舉升的橫向穩(wěn)定性。但連桿式傾卸機(jī)構(gòu)會(huì)使車架和車廂承受油缸產(chǎn)生的水平推力，從而產(chǎn)生較大應(yīng)力。[1] (A)油缸前推式 (B)油缸后推式 (A) Lost Motion Scissor(B) Underbody Arm Hoist 圖2-4 組合式舉升機(jī)構(gòu)的布置 Figure.2-4 Combined Lifting Mechanism 二、自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)特性比較 自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)的形式種類較為繁多，各種形式各有千秋，如何選擇應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況而定，舉升機(jī)構(gòu)主要有動(dòng)力

34、性、平穩(wěn)性、卸料性、緊湊性及協(xié)調(diào)性等五個(gè)方面的設(shè)計(jì)要求。 表2-3、表2-4對(duì)直推式和連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行綜合比較。 表2-5 自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)特性比較 Table.2-3Characteristic Comparison with Lifting Mechanism 結(jié)構(gòu)型式 性能特性 結(jié)構(gòu)示意圖 直推式 單缸 前置 結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高。工藝簡(jiǎn)單、成本較低。采用單缸時(shí)，橫向剛度不足，采用多節(jié)伸縮缸時(shí)密封性較差 后置 雙缸 連桿組合式 油缸前推連桿組合式 橫向剛度好、舉升轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑平順 舉升力系數(shù)小、省力、油壓特性好，油缸擺角大，活塞行程稍大 油缸后

35、推連桿組合式 轉(zhuǎn)軸反力小，舉升力系數(shù)大，舉升臂較大，活塞行程短 油缸前推杠桿組合式 舉升力小，構(gòu)件受力改善，油缸擺角大 油缸后推杠桿組合式 舉升力適中，結(jié)構(gòu)緊湊，但布置集中后部，車廂底板受力大 油缸液動(dòng)連桿組合式 油缸進(jìn)出油管活動(dòng)范圍大，油管長(zhǎng) 俯沖式 桿系機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，但油缸必須增大容量 表2-6 直推式與連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)綜合比較 Table.2-4Direct Lift and Combined Lifting MechanismComprehensive comparison 類別 項(xiàng)目 直推式 桿系傾卸式 結(jié)構(gòu)布置 簡(jiǎn)便

36、，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 多極缸，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 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 自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)的選擇要綜合考慮，不同的舉升機(jī)構(gòu)形式有不同的舉升效果，既要使機(jī)構(gòu)所占的位置小又要使機(jī)構(gòu)有較強(qiáng)的舉升能力和高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還要考慮安全可靠性。

37、 2.3 總體設(shè)計(jì)方案選擇 目前，輕、中型自卸汽車廣泛采用直推式傾斜機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)不僅具有結(jié)構(gòu)緊湊、改裝方便等優(yōu)點(diǎn)，而且通過(guò)合理地選取各支撐的位置、液壓缸直徑（特別是多級(jí)液壓缸各節(jié)的直徑）等參數(shù)，可以獲得比較理想的油壓特性（即液壓缸推舉過(guò)程中油壓變化很小，且初始時(shí)的油壓略低于最高油壓）。而中、重型自卸汽車大多采用連桿式傾卸機(jī)構(gòu)，其中中型自卸汽車一般采用油缸后推連桿式和油缸后推杠桿式，而其他型式的傾卸機(jī)構(gòu)多用在重型自卸汽車上。這主要是因?yàn)楦菀走_(dá)到省力的目的，更能使車廂在舉升過(guò)程中獲得較好的橫向穩(wěn)定性，并可獲得更理想的油壓特性與傾卸性能。[1] 根據(jù)上述的比較結(jié)果，本課題選用單缸后置直推式舉升

38、機(jī)構(gòu)。 第三章 自卸汽車液壓舉升系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 對(duì)于液壓舉升機(jī)構(gòu)考慮到工作環(huán)境、工作性質(zhì)及工作內(nèi)容等的要求、在設(shè)計(jì)液壓舉升機(jī)構(gòu)時(shí)注滿足的性能要求有： 1.較強(qiáng)的免維護(hù)性 自卸汽車主要應(yīng)用于沙場(chǎng)，礦山，工地等，這些場(chǎng)所沙塵肆虐，工作環(huán)境惡劣，自卸機(jī)構(gòu)的維護(hù)條件較差，甚至有時(shí)根本談不上什么維護(hù)。因此需要自卸機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮鉸支點(diǎn)和油缸的免維護(hù)性。 2.良好的動(dòng)力性 舉升機(jī)構(gòu)作為輕型自卸車卸料時(shí)的動(dòng)力來(lái)源，為保證卸料順利完成，要求其必須具有良好的動(dòng)力性能，并要具有一定的過(guò)載系數(shù)。 3.平穩(wěn)性 要求舉升機(jī)構(gòu)在傾卸貨物時(shí)具有較好的平穩(wěn)性，不得有較大的動(dòng)力沖擊，降低沖擊力對(duì)機(jī)構(gòu)各部件的損

39、傷概率，保證機(jī)構(gòu)的使用壽命。 4.卸料性 自卸車舉升機(jī)構(gòu)要達(dá)到的卸料目標(biāo)是：在較短的時(shí)間內(nèi)使貨箱舉升到一定的角度，即舉升機(jī)構(gòu)將貨箱舉升到最大舉升角所需的時(shí)間；貨箱被舉升機(jī)構(gòu)舉升到最大轉(zhuǎn)角時(shí)，貨物應(yīng)順利的傾卸完畢（即最大舉升角達(dá)到貨物的安息角）。 5.緊湊性 輕型自卸車多數(shù)是中小噸位的工程運(yùn)輸車輛，其安裝工具多為小型裝載機(jī)械。為了裝載方便，貨箱布置位置一般較低，同時(shí)又要考慮到輕型車的工作環(huán)境，應(yīng)使其具有較好的通過(guò)性（即離地間隙受限），因此，自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)布置空間就受到很大的限制，這就要求機(jī)構(gòu)具有較好的緊湊性，占用較少的空間。 6.協(xié)調(diào)性 液壓舉升機(jī)構(gòu)實(shí)際上是一種演化的四連杠機(jī)構(gòu)，

40、在外力作用下，各部件能沿自己的鉸支點(diǎn)按設(shè)計(jì)者的意圖順利轉(zhuǎn)動(dòng)，不得出現(xiàn)傳動(dòng)角小于許用傳動(dòng)角的情況，更不能有死點(diǎn)位置的存在。 3.1 直接推動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)的具體設(shè)計(jì) 一、工作原理 如圖3-1所示：油缸兩端AB的A點(diǎn)鉸接于支架之座上，B點(diǎn)鉸接于車廂底架之座之上。舉升機(jī)構(gòu)工作時(shí)，液壓油泵由取力器帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從油箱吸入液壓油，并將液壓油經(jīng)分配器壓入油缸腔，油壓所產(chǎn)生的推力Q使車廂提升傾卸。當(dāng)操縱手柄推到中立位置時(shí)，油泵卸荷，油缸中立，車廂將停止升降。操縱手柄推到下降位置時(shí)，回油閥打開，車廂在其自重的作用下，使油缸腔內(nèi)的液壓油返回至液壓油箱，從而實(shí)現(xiàn)車廂的復(fù)位。 圖3-1 直推式舉升機(jī)構(gòu)工作

41、原理 Figure.3-1The Sketch of Lifting Mechanism 二、參數(shù)設(shè)計(jì) 以東風(fēng)小霸王CLW5060ZLJ輕型自卸車為例，油缸直推式舉升機(jī)構(gòu)的幾何分析：如圖3-2所示： 圖3-2 直推式舉升機(jī)構(gòu)的幾何分析 Figure.3-2Directtype raise ofSeveral analysis 油缸柱塞由初始B點(diǎn)，逐步伸出至B′，油缸行程L行盡，貨箱翻至最大舉升角，由△A B′O余弦定理可得： （3.1） 式中：,，。 根據(jù)自卸車的標(biāo)準(zhǔn)及貨箱的安息角一般小于45，可取，油缸初始長(zhǎng)度可根據(jù)油缸標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸和市面供貨情況而定，可取。油缸裝

42、車后要留有一定的預(yù)伸量，的作用是使貨箱降落之后與車架貼合，避免因誤差影響造成油缸頂?shù)锥浵湮茨芡耆湎??？扇。?0～15mm，過(guò)大則浪費(fèi)油缸的行程和使油缸工作壓力提高。 選取、、的數(shù)值之后，待定的設(shè)計(jì)參數(shù)有、、、，油缸行程、油缸直徑等。下面就待定的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行討論。 1.后支點(diǎn)的選取 垂直方向：在貨箱縱梁與車架縱梁之間可結(jié)合后支點(diǎn)結(jié)構(gòu)來(lái)考慮，一般采用支座結(jié)構(gòu)，此時(shí)后支點(diǎn)可取在車架縱梁面上約50mm處，如圖3-3所示。 圖3-3 后支點(diǎn)的選?。ù怪狈较颍? Figure.3-3Selection of the back fulcrum（Perpendicular） 水平方向：一般

43、在車架后板簧吊耳后，如圖3-3所示，C＞680mm。考慮到貨箱底板傾卸貨物時(shí)，距地面的高度（如圖2-8所示），底板距地面的高度H： （3.2） 根據(jù)表2-3所示貨物卸料角，本課題選取傾斜角，并帶入式（2），可得： H越大，貨物傾卸后的堆放高度越高，后支點(diǎn)距貨箱尾部距離d： 圖3-4 后支點(diǎn)選?。ㄋ椒较颍? Figure.3-4 Selection of the back fulcrum（Level） 則距后輪中心線距離C： ， 綜合車架、貨箱條件，可取C＝700mm。 2.貨箱與油缸連接點(diǎn)（中支點(diǎn)）的選取 水平方向：一般在后輪中心線附近，越往前，所需油缸的行

44、程越大，但舉升貨物的穩(wěn)定性就越好，工作油壓越低，可暫時(shí)取在中心線上。 垂直方向：應(yīng)盡量貼近貨箱底板，使油缸的初始舉升角較大，提高舉升力矩。具體要結(jié)合中支點(diǎn)的構(gòu)件來(lái)選取，一般中支點(diǎn)的結(jié)構(gòu)為貨箱焊接油缸支梁，用銷軸連接油缸。從貨箱受力角度考慮，油缸支梁應(yīng)搭接在貨箱縱梁上，使推力經(jīng)油缸支梁――貨箱縱梁――貨箱橫梁，均勻傳給整個(gè)貨箱。若油缸支梁搭在貨箱橫梁，則貨箱橫梁局部區(qū)域受力較大，可能會(huì)拱起而使貨箱變形。如圖3-5所示，根據(jù)液壓缸安裝條件，本例中可取高度為50mm。 圖3-5 貨箱與油缸連接點(diǎn)（中支點(diǎn)）選取 Figure.3-5 3.油缸前支點(diǎn)的選取 垂直方向：一般在車架縱梁的高度

45、范圍內(nèi)，過(guò)高則油缸的初始舉升角太小，舉升力矩??；過(guò)低則油缸地隙較小，支點(diǎn)構(gòu)件的強(qiáng)度較低。一般油缸與車架的連接采用油缸支座擱在車架寬度方向中間縱梁上。這樣拆裝油缸時(shí)，油缸不會(huì)掉落下來(lái)，拆裝方便，構(gòu)件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也比較高。如圖3-6所示：支點(diǎn)距車架上平面的距離為：188-120-40＝28mm。 水平方向：在貨箱連點(diǎn)（中間支點(diǎn)）的前方，由油缸兩支點(diǎn)的高度差油缸的原始長(zhǎng)度和一定的預(yù)伸量決定。 圖3-6 油缸前支點(diǎn)選?。?） Figure.3-6 圖3-7 油缸前支點(diǎn)選?。?） Figure.3-7 如圖3-7所示，可得e尺寸： 取，值取得越大，預(yù)伸量越大，油缸初始角減少，舉

46、升力矩減少。 4.油缸行程的選取 根據(jù)上述支點(diǎn)的選取原則可得三支點(diǎn)的初步布置，有前面介紹的余弦定理可得所需的油缸行程L： 其中： 、畫圖可得 將上述尺寸代入式（1） 可得：L＝1035.78mm 根據(jù)SYG系列多級(jí)雙作用活塞式液壓缸標(biāo)準(zhǔn)的行程，取液壓缸活塞行程為600mm，每節(jié)行程為300mm，共兩節(jié)，所取液壓缸的行程比計(jì)算行程1035.78mm少了9.22mm。若支點(diǎn)不變，則貨箱最大舉升角就將大于50。因?yàn)樨浳锏陌蚕⒔且话銥?5，50的舉升角已能將貨物卸下。但因9.22mm相對(duì)于整車尺寸而言比較小，故為提高舉升機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的較低工作油壓，可依此確定下液壓缸的型號(hào)及尺寸 根據(jù)計(jì)

47、算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算，舉升角。 5.油缸直徑的選取 油缸直徑的選取需要先確定自卸汽車液壓系統(tǒng)的額定壓力，額定壓力過(guò)低，則元件需較大型；額定壓力過(guò)高，則元件成本、性能要求過(guò)高。一般取額定壓力為16MPa的級(jí)別，比較適中。然后根據(jù)滿載時(shí)的舉升目標(biāo)油壓來(lái)確定所需的油缸直徑D。 油缸直徑D實(shí)際上是油缸舉升車廂初時(shí)時(shí)所需的油缸直徑。隨著貨物的卸去，車廂載荷減小，所需的油缸推力亦是逐漸減少。因此，只有算出油缸初時(shí)舉升的受力計(jì)算是最有意義的。 當(dāng)車廂滿載時(shí)，設(shè)油缸推力為F，滿載時(shí)質(zhì)量為G，以車廂受力中心體，受力分析如圖為： 圖3-8 自卸汽車車廂受力分析 Figure.3-8 對(duì)于第一缸，對(duì)

48、O點(diǎn)取矩： 即可得： 其中取P=12 MPa 根據(jù)SYG系列多級(jí)雙作用活塞式液壓缸標(biāo)準(zhǔn)中，選用2SYG100E－111－300*445兩節(jié)液壓油缸。根據(jù)《機(jī)械手冊(cè)》表20-6-2所示，可選取液壓缸內(nèi)徑為。 此時(shí)滿載的工作壓力（即第一缸伸出時(shí)）為： 在舉升過(guò)程中，重力臂逐步伸長(zhǎng)，舉升力矩逐步減少，直到第二節(jié)、第三節(jié)油缸伸出時(shí)，已有部分貨物卸下，貨物重心也向后移動(dòng)，阻力矩減小，油壓將比初時(shí)舉升時(shí)低。 6.液壓缸的推力和拉力校核 經(jīng)過(guò)上述計(jì)算，初步選定SYG系列多級(jí)雙作用活塞式2SYG100E－111－300*445兩節(jié)液壓油缸。 根據(jù)《機(jī)械手冊(cè)》表20-6-3液壓缸主要

49、技術(shù)性能參數(shù)計(jì)算所示，速比是表示液壓缸活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度之比。 （3.3） 式中：——活塞桿的伸出速度，m/s ——活塞桿的縮回速度，m/s D——液壓缸活塞直徑，m d——活塞桿直徑，m 計(jì)算速比中主要是為了確定活塞桿的直徑和是否設(shè)置緩沖裝置。速比不宜過(guò)大或過(guò)小，以免產(chǎn)生過(guò)大的背壓或造成因活塞桿太細(xì)導(dǎo)致穩(wěn)定性不好。 速比的選取值可參考表2-5選定： 表3-1 速比的選取 Table.3-1 公稱壓力/MPa ≤10 12.5～20 ＞20 1.33 1.46，2 2 根據(jù)選定的3.5T自卸汽車的工作壓力，選定＝1.46，進(jìn)行計(jì)

50、算。 由式（2）可得： (3.4) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表20-6-3，選取。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表20-6-3液壓缸主要技術(shù)性能參數(shù)的計(jì)算。校核活塞的理論推力和拉力。 油液作用在活塞上的液壓力，對(duì)于雙作用單活塞桿液壓缸來(lái)說(shuō)，活塞受力如圖2-10所示： 圖3-9 液壓缸活塞受力圖 Figure.3-9 活塞桿伸出時(shí)的理論推力為： （3.5） 將、代入式（3.5），可得： 活塞桿伸出時(shí)的理論推力為＜； 活塞桿縮回時(shí)的理論拉力為：

51、 （3.6） 將、、代入式（3.6），可得： 活塞桿縮回時(shí)的理論拉力為＜。 7.油缸壁厚的確定 (3.7) 式中-缸體材料的許用應(yīng)力。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表20-6-7所示，本課題液壓缸選用45號(hào)鋼。許用應(yīng)力取為360。將=360代入公式中，得出： 取油缸壁厚為5 。 三、小結(jié) SYG系列的型號(hào)說(shuō)明： 表3-2 推力系列 Table.3-2 推力（KN） 20 30 50 80 100 120 150 190 200 拉力（KN） 12 15 24 30 40

52、 45 50 70 94 表3-3缸頭、缸筒連接方式 Table.3-3 編號(hào) 連接方式 1 缸頭耳環(huán)帶關(guān)節(jié)軸承 2 鉸軸 3 端部法蘭 4 中部法蘭 表3-4活塞桿端連接方式 Table.3-4 編號(hào) 連接方式 備注 1 桿端外螺紋 2 桿端內(nèi)螺紋 用于推力≥50KN 3 桿端外螺紋桿頭耳環(huán)帶關(guān)節(jié)軸承 4 桿端內(nèi)螺紋桿頭耳環(huán)帶關(guān)節(jié)軸承 用于推力≤50KN 按照上述設(shè)計(jì)方法及受力核算，初步選定各支點(diǎn)尺寸，并選用SYG系列多級(jí)雙作用活塞式2SYG100E－111－300*445兩節(jié)液壓油缸。 經(jīng)過(guò)上述的設(shè)計(jì)分析

53、方法，能較快較好的解決自卸汽車自卸的工程設(shè)計(jì)問(wèn)題，具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。所選的SYG系列的液壓缸廣泛應(yīng)用于農(nóng)用運(yùn)輸車和輕型自卸汽車中，具有結(jié)構(gòu)緊湊，舉升能力強(qiáng)，工作可靠，拆裝方便，易于維修，且連接多樣等優(yōu)點(diǎn)，能滿足用戶超載時(shí)的舉升要求。 3.2油泵的選取 一、概述 液壓泵的選用主要根據(jù)系統(tǒng)的工況來(lái)選擇。泵的主要參數(shù)有壓力、流量、轉(zhuǎn)速、效率。為了保證系統(tǒng)政策運(yùn)轉(zhuǎn)和泵的使用壽命，一般在固定設(shè)備系統(tǒng)中，正常工作壓力為泵的額定壓力的80％左右；要求工作可靠性較高的系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)的設(shè)備（例如車輛），系統(tǒng)工作壓力為泵額定壓力的60％左右。泵的流量要大于系統(tǒng)工作的最大流量。為了延長(zhǎng)泵的壽命，泵的最高壓力

54、與最高轉(zhuǎn)速不宜同時(shí)使用。 二、泵的技術(shù)參數(shù) （1）由液壓油缸的工作壓力選擇液壓油泵的工作壓力。液壓油缸的工作壓力為。 （2）油缸容積計(jì)算 （3.8） 式中：i=1，2 D-舉升缸各級(jí)缸徑,； S-舉升缸各級(jí)行程，。 將、、代入式3.8中，可得： （3）油泵油量的計(jì)算 （3.9） 式中：-油缸容積，； -舉升時(shí)間，s。 根據(jù)規(guī)定舉升時(shí)間一般為10s～20s. （4）油泵排量的計(jì)算

55、 （3.10） 式中：Q-油泵的流量，L/min； n-油泵轉(zhuǎn)速，r/min； -油泵效率，一般取85％。 則 根據(jù)上述計(jì)算，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表20-5-6，選定型號(hào)為CB-FD25-2S85-F外嚙合齒輪泵。 本系列外嚙合齒輪泵采用鋁合金壓鑄成形泵體，徑向密封采用齒頂掃鏜，軸向密封采用浮動(dòng)壓力平衡側(cè)板，因而達(dá)到了高效率。該泵具有體積小、重量輕、效率高、性能好、工作可靠、價(jià)格低等特點(diǎn)，該泵單向運(yùn)轉(zhuǎn)，旋向可根據(jù)用戶需要提供。 由于該泵具有上述特點(diǎn)，因此可廣泛應(yīng)用于工作條件惡劣的工程機(jī)械、礦山機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、建筑機(jī)械、石油機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械以及其他壓力加工

56、設(shè)備中。 表3-4 CB-F型齒輪泵的參數(shù) Table3-4 Parameter of CB-F Type Pump 型號(hào)規(guī)格 公稱排量/（ml/r） 額定壓力/MPa 額定轉(zhuǎn)速/(r/min) 容積效率/% 總效率/ 驅(qū)動(dòng)功率/kW 25.06 20 2000 19.2 根據(jù)泵的額定參數(shù)計(jì)算舉升時(shí)間。舉升時(shí)間的計(jì)算： （3.11） 將參數(shù)代入可得：?？梢娺@個(gè)舉升時(shí)間是比較合理的。由此說(shuō)明液壓缸和液壓泵的選擇是合理的。 3.3 液壓閥元件的選取 控制閥的規(guī)格是根據(jù)系統(tǒng)最高工作壓力和通過(guò)閥

57、的最大流量進(jìn)行選擇。選擇溢流閥的額定流量應(yīng)按照控制的最大流量來(lái)確定。選取流量閥時(shí)，還應(yīng)考慮其最小穩(wěn)定流量。 一般情況下，閥的額定流量應(yīng)大于它所控制的液壓回路所流過(guò)的最大流量，必要時(shí)允許最大流量不超過(guò)額定流量的1.2倍，否則會(huì)造成壓力損失過(guò)大，系統(tǒng)發(fā)熱嚴(yán)重。 一、單向閥的選取 單向閥是用于油泵的出口處，作為背壓和旁通閥用。本課題選用S型單向閥，該類單向閥為錐閥結(jié)構(gòu)，壓力損失小。根據(jù)液壓泵，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表20-7-134，選用型號(hào)為S10A310的單向閥。 圖3-10 單向閥特性曲線 Figure.3-10 二、壓力控制閥選取 本課題選用直動(dòng)式溢流閥，利用液壓油壓力和閥內(nèi)

58、彈簧作用力之間的關(guān)系，控制閥的開啟或關(guān)閉，使其達(dá)到系統(tǒng)油壓控制調(diào)節(jié)作用。 三、平衡閥選取 3.4 舉升系統(tǒng)管路設(shè)計(jì) 管道內(nèi)徑（mm）按下式計(jì)算： （3.10） 3.5 舉升系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各地大規(guī)模建設(shè)工程相繼開工建設(shè)，自卸汽車的用量越來(lái)越大。據(jù)以前司機(jī)反映，有些自卸汽車在行駛過(guò)程中，沒有打開舉升開關(guān)，貨箱有時(shí)也會(huì)自動(dòng)升起來(lái)。這種情況很危險(xiǎn)，當(dāng)貨箱已經(jīng)被舉升很高了，司機(jī)卻毫無(wú)察覺，此時(shí)車輛若高速通過(guò)橋梁、涵洞，或路面上方有高壓線廣告牌等障礙物，其后果將不堪設(shè)想。據(jù)了解自2003年以來(lái)，北京

59、、重慶及山東等地陸續(xù)發(fā)生多起貨箱自動(dòng)升起撞橋的事故，造成了車毀人亡的嚴(yán)重后果。 發(fā)生貨箱自行升起情況的原因可能是多方面的：首要的原因是人為原因，即要求在上路行車前沒有關(guān)閉取力器；或是取力器發(fā)生故障；或是齒輪沒能按要求及時(shí)斷開嚙合。車輛高速行駛時(shí)，取力器沒有關(guān)閉，液壓油泵仍然運(yùn)轉(zhuǎn)，貨箱可能自動(dòng)舉升。從安全角度來(lái)講，設(shè)計(jì)上應(yīng)保證在油泵沒有停止工作的情況下，只要不觸動(dòng)舉升開關(guān)貨箱即不會(huì)動(dòng)作。據(jù)分析目前國(guó)內(nèi)的使用的二位二通舉升液壓系統(tǒng)就存在著這方面的問(wèn)題。 二位二通舉升液壓系統(tǒng)有舉升和下降的兩個(gè)位置，在卸完貨后，貨箱靠自重下降，油缸產(chǎn)生足夠的備壓支撐貨箱，防止貨箱下落過(guò)快造成失控；另一方面，系統(tǒng)的

60、回油備壓不能太高，以防止過(guò)高的系統(tǒng)備壓將空貨箱頂起，產(chǎn)生故障，這兩者之間產(chǎn)生了矛盾。 自卸汽車在靠自重下降的過(guò)程中，如果下降的瞬間加速度控制不好的話，沖擊力就會(huì)增大，造成貨箱與車架撞擊，使車架折裂或彎曲，同時(shí)造成駕駛室顛簸等不良結(jié)果。 3.6 設(shè)計(jì)方案 1.方案一 利用三位四通分配閥更換二位二通換向閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)舉升、下降和中停三個(gè)位置，并在中停的位置上使液壓油可以順暢的通過(guò)換向閥，防止空貨箱自動(dòng)舉升。減少工程的無(wú)謂安全事故發(fā)生。 2.方案二 利用三位四通分配閥結(jié)合二位三通限位閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)舉升、下降和中停三個(gè)位置，并在中停的位置上使液壓油可以順暢的通過(guò)換向閥，防止空貨箱自動(dòng)舉升，

61、并利用二位三通限位閥的作用防止因三位四通閥出現(xiàn)油路堵塞故障而發(fā)生空貨箱自行舉升的可能。 3.方案三 利用三位四通分配閥、二位三通限位閥，并結(jié)合雙向鎖緊回路的結(jié)構(gòu)，再配合自卸汽車舉升報(bào)警裝置系統(tǒng)一起使用。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)舉升、下降和停留三個(gè)位置，避免只靠自重實(shí)現(xiàn)回程的問(wèn)題和有效的防止空貨箱自動(dòng)舉升，補(bǔ)足方案二的功能缺陷，并與報(bào)警裝置形成雙保險(xiǎn)系統(tǒng)。 根據(jù)上述分析，選用第三種方案作為改進(jìn)設(shè)計(jì)的最后目標(biāo)。 3.7液壓舉升系統(tǒng) 對(duì)于自卸汽車而言，液壓舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，與汽車的使用性能、工作效率、安全性和應(yīng)用價(jià)值等都息息相關(guān)。因此，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是至關(guān)重要的部分，包括液壓缸的選取、液壓

62、系統(tǒng)回路的設(shè)計(jì)、液壓泵的選擇等。 由相關(guān)的液壓元件組成了液壓基本回路，液壓基本回路是用于實(shí)現(xiàn)液體壓力、流量及方向等控制的典型回路。 液壓基本回路有壓力控制回路和速度控制回路。壓力控制回路是以控制回路壓力，使之完成特定功能的回路。在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)、選擇液壓基本回路時(shí)，一定要根據(jù)設(shè)計(jì)要求、方案特點(diǎn)、適用場(chǎng)合等方面認(rèn)真考慮。在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度要求各不相同，而液壓能源往往是共用的，要解決各執(zhí)行元件不同的速度要求，就要采用速度控制回路；其主要控制方式是閥控和液壓泵（或液壓馬達(dá)）控制。 在本課題的設(shè)計(jì)中，主要選用壓力控制回路，實(shí)現(xiàn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的調(diào)壓控制、增壓控制、保壓控制、卸壓控制和平

63、衡控制，滿足自卸汽車的各種工作需求。 一、自卸汽車二位二通液壓舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn) 1.二位二通液壓舉升系統(tǒng)存在的問(wèn)題 如圖所示為典型的二位二通液壓系統(tǒng)的原理圖。該控制回路簡(jiǎn)單，成本低，系統(tǒng)采用的旁通節(jié)流控制方式，油泵高壓油口與油缸的進(jìn)油口直接相連，主油路旁引一條油管與二位二通閥相連。不舉升時(shí)，二位二通閥打開，液壓油直接通過(guò)二位二通閥流回油箱，油壓較低。貨箱舉升時(shí)，通過(guò)舉升開關(guān)關(guān)閉二位二通閥，液壓油回油箱的通路被截?cái)?，油壓升高，液壓油推?dòng)油缸活塞桿伸出，車輛進(jìn)行卸貨工作。 圖3-10 二位二通液壓舉升系統(tǒng)原理圖 Figure.3-10 以BJ3258自卸車為試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明：空

64、貨箱時(shí)，舉升油壓需要達(dá)到1.7～2.2MPa，因此系統(tǒng)的卸油備壓不能高于1.7Mpa，否則，即使沒有關(guān)閉二位二通閥，備壓也可以將空貨箱舉升起來(lái)，造成一定的安全隱患。 卸完貨后，貨箱靠自重下降，空貨箱的重量有1T～3T左右，油缸需要有足夠的備壓以支撐貨箱，否則貨箱下落很快，會(huì)造成失控。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，為了保證空貨箱平穩(wěn)下落，系統(tǒng)備壓需要1.5～1.6Mpa。同時(shí)，二位二通換向閥的內(nèi)徑不能太大，以便產(chǎn)生足夠的備壓。 一方面要考慮系統(tǒng)的回油備壓不能太高，舉升換向閥必須有足夠大的內(nèi)徑以保證卸油通暢，以防止系統(tǒng)過(guò)高的備壓將空貨箱舉起；另一方面，為了保證空貨箱能平穩(wěn)下降，系統(tǒng)還需要有一定的備壓。這兩個(gè)方面形成

65、了一對(duì)矛盾。兩者之間只有0.2～0.6Mpa的調(diào)適方位，再考慮環(huán)境、溫度對(duì)油液黏度的影響，兼顧兩者完整實(shí)現(xiàn)需要顯然有些困難。 目前，許多廠家在設(shè)計(jì)、改裝時(shí)通常較多考慮如何防止空貨箱下降復(fù)位速度過(guò)快，忽略系統(tǒng)備壓過(guò)高而帶來(lái)的安全隱患。在近幾年中，陜西齒輪廠生產(chǎn)的掛檔取力變速箱廣泛使用在自卸汽車上，該取力器輸出轉(zhuǎn)速與檔位有關(guān)，1檔轉(zhuǎn)速最低，4檔轉(zhuǎn)速最高，舉升作業(yè)需要2檔轉(zhuǎn)速即可。如果沒有關(guān)閉取力器就上路行車，車輛在正常行事過(guò)程中，與取力器相連的液壓油泵轉(zhuǎn)速就能夠達(dá)到正常舉升工作時(shí)的油泵轉(zhuǎn)速的1.35倍。油泵轉(zhuǎn)速增加，更多液壓油需要通過(guò)旁路的換向閥卸油，則系統(tǒng)油路卸油不暢現(xiàn)象更為明顯，備壓很有可能

66、超過(guò)系統(tǒng)舉升空貨箱所需壓力，造成事故。 2.二位二通液壓舉升系統(tǒng)分析 對(duì)于二位二通換向閥是馬勒里氏舉升機(jī)構(gòu)（T式舉升機(jī)構(gòu)）中大量采用的液壓系統(tǒng)部件，因其具有成本低、安裝管路少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量可靠、維修簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，深受用戶推崇，故而很低改裝企業(yè)在T式舉升機(jī)構(gòu)上均選用此元件。 可將氣控二位二通換向閥改為受控二位二通換向閥。閥的開口大小可有用戶隨意調(diào)整，車箱下降的速度則可根據(jù)用戶的需要調(diào)整，因而操縱簡(jiǎn)單、便捷。但此結(jié)構(gòu)同樣存在備壓高的現(xiàn)象，不過(guò)在此備壓高不是主要的問(wèn)題，因?yàn)樵撘簤合到y(tǒng)已被廣大客戶認(rèn)可，并得到了普遍的應(yīng)用。但是存在的問(wèn)題還需要從設(shè)計(jì)、工藝等方面來(lái)加以解決。例如：附加車箱舉升報(bào)警系統(tǒng)。只要當(dāng)車箱離開副車架距離超過(guò)50mm的高度時(shí)，駕駛室的報(bào)警系統(tǒng)便會(huì)提醒駕駛員注意，以便及時(shí)排除故障，防止安全意外發(fā)生。 另外，為了解決二位二通換向閥系統(tǒng)備壓高的問(wèn)題，且保持其成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量可靠、維修簡(jiǎn)便、車箱下降的速度可控的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)上也可選用二位四通換向閥。 圖3-11 二位二通液壓系統(tǒng)圖3-12 二位四通液壓系統(tǒng) Fi