T式自卸汽車舉升機構設計

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T式自卸汽車舉升機構設計摘 要隨 著 國 民 經(jīng) 濟 的 增 長 ， 我 國 專 用 汽 車 市 場 進 入 了 快 速 成 長 期 。 2005 年 專 用 汽 車生 產 企 業(yè) 已 經(jīng) 有 628 家 ， 專 用 汽 車 品 種 已 經(jīng) 達 到 4900 多 個 ， 2005 年 專 用 汽 車 產 量達 70 萬 輛 ， 占 載 貨 汽 車 總 產 量 的 40%。 作 為 專 用 汽 車 中 一 個 分 支 的 自 卸 汽 車 ， 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。本 文 首 先 對 自 卸 汽 車 國 內 外 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 及 設 計 內 容 作 了 相 關 的 概 述 。 接 著 ， 按 照 自卸 車 舉 升 機 構 的 設 計 過 程 ， 完 成 了 對 機 構 的 選 型 、 機 構 的 受 力 分 析 也 計 算 、 液 壓 回 路系統(tǒng)的設計與運動仿真分析。關鍵字：專用汽車，自卸汽車，舉升機構，運動仿真T式自卸汽車舉升機構設計AbstractWith the national economic growth, China's auto market has entered a special rapid growth. 2005 Special Purpose Vehicle manufacturers have been 628, Special Purpose Vehicle has reached more than 4900 varieties,2005 special vehicle production reached 700,000, Accounting for 40% of total truck. As a Special Purpose Vehicle in a branch of the dump truck, has been found in a wide variety of types , of which the most common is Back ward curved dump truck.In this paper, firstly, I made a general about the auto unload vehicle design and itsdevelopment domestic and abroad. Then, according to the process of the design of lifting mechanism of dump truck, completed the analysis of mechanism selection, mechanism of stress analysis are also calculated, hydraulic system design and motion simulation.Key words: Special Purpose Vehicle, Dump Truck, Lifting mechanism, motion simulationT式自卸汽車舉升機構設計目錄第一章 緒論 .11.1 引言 .11.2 國內外專用車輛的發(fā)展概況 11.2.1 國外專用車輛發(fā)展概況 .11.2.2 我國專用汽車的發(fā)展狀況 .21.3 自卸車概述 .2第二章 自卸車舉升機構選型 .42.1 自卸車載重與車廂舉升角的確定 .42.1.1 自卸車載重 .42.1.2 車廂舉升角的確定 .42.2 舉升機構結構選型 .4第三章自卸汽車舉升機構的結構與設計 73.1 T 式舉升機構運動與受力的解析計算 .7第四章 液壓系統(tǒng)設計 124.1 確定系統(tǒng)方案 .124.1.1 液壓回路系統(tǒng)的設計 124.2 液壓系統(tǒng)主要元件的性能參數(shù)計算與選型 .134.2.1 舉升油缸的性能參數(shù)計算與選型 134.2.2 液壓油泵性能參數(shù)計算與選型 144.2.3 管路選擇 154.2.4 油箱容積設計 15第五章 T 式自卸汽車舉升機構的動力學仿真 165.1 T 式自卸汽車舉升機構系統(tǒng)實體模型的建立 .165.2 舉升機構的動力學仿真 .185.2.1 模型導入 185.2.2 編輯模型構件 .195.2.3 運動副建立 195.3 對三維模型進行運動仿真分析 .205.3.1 設置運動仿真解算方案 205.3.2 仿真曲線輸出。 21第六章 總結 .23T式自卸汽車舉升機構設計致謝 .24參考文獻 .25T式自卸汽車舉升機構設計1第一章 緒論1.1 引言對于專用車輛術語世界各國還沒有統(tǒng)一標準,國外所謂的專用車輛通常是指一種在很多特征上不同于基本型車輛或通過特別改裝以后,用于運輸貨物或人員的車輛,以及只用于完成特殊任務的車輛。1.2 國內外專用車輛的發(fā)展概況1.2.1 國外專用車輛發(fā)展概況國 外 最 先 開 發(fā) 專 用 車 輛 產 品 的 是 歐 美 的 部 分 國 家 ， 二 戰(zhàn) 后 又 在 日 本 、 前 蘇 聯(lián) 等 國獲得發(fā)展。（一）國外專用車輛的生產組織狀況國外專用車輛的生產組織形式多樣化，大體可以概括為如下幾類：（ ）汽車制造廠（即主機生產廠）設分公司或分廠制造專用車輛，一般以生產本廠基本車型改裝的專用車輛為主。（ ）專用車輛廠從汽車廠購買普通車型的底盤，開發(fā)出產自己的專用車輛。（ ）非汽車公司組織專用車生產。（二）國外專用車輛企業(yè)的特點（ ）多品種，小批量。（ ）廠家多，規(guī)模小。（ ）零、部件生產專業(yè)化。（三）國外專用車輛產品的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢美 國 是 專 用 車 輛 發(fā) 展 最 早 的 國 家 之 一 ， 其 專 用 車 輛 的 生 產 是 美 國 汽 車 工 業(yè) 的 重 要組 成 部 分 。 據(jù) 不 完 全 統(tǒng) 計 ， 美 國 在 1986 年 其 專 用 車 產 品 占 據(jù) 貨 車 產 量 的 58%， 在 其的 中 型 貨 車 保 有 量 中 專 用 車 輛 占 到 以 上 ； 20 世 紀 70 年 代 ， 美 國 的 掛 車平 均 年 產 量 已 達 15 萬 輛 左 右 。 日 本 自 20 世 紀 70 年 代 末 ， 特 種 車 輛 年 平 均 產 量 約 20萬 輛 ； 直 到 1990 年 日 本 專 用 車 輛 總 產 量 已 經(jīng) 達 到 25.8 萬 輛 ； 近 年 在 中 型 貨 車 中 ， 專用 車 輛 所 占 比 例 已 經(jīng) 超 過 54%。 歐 洲 的 專 用 車 輛 主 要 是 重 型 專 用 車 輛 ， 歐 洲 絕 大 多 數(shù)專 用 車 輛 生 產 廠 家 集 中 在 德 國 。 前 蘇 聯(lián) 自 從 1956 年 以 來 ， 汽 車 工 業(yè) 得 到 了 顯 著 的 發(fā)展 ， 雖 然 載 貨 汽 車 在 汽 車 總 產 量 中 所 占 的 比 例 卻 在 降 低 ， 但 是 專 用 車 輛 在 載 貨 汽 車 保 有量中所占的比例卻逐年增加。許多國外汽車廠專門生產專用車輛底盤，特別重視專用底盤的系列化、專業(yè)化生T式自卸汽車舉升機構設計2產 ， 以 滿 足 特 殊 需 要 的 專 用 車 輛 。 近 些 年 來 ， 許 多 國 外 的 專 用 車 輛 汽 車 廠 逐 漸 注 重 專 用車輛上新材料、新技術的使用。1.2.2 我國專用汽車的發(fā)展狀況（一）我國專用汽車的生產現(xiàn)狀我 國 生 產 專 用 車 輛 的 起 步 始 于 20 世 紀 60 年 代 初 期 ， 是 在 對 軍 用 車 輛 改 裝 、 消 防車 輛 改 裝 的 基 礎 上 逐 漸 發(fā) 展 起 來 的 。 20 世 紀 70 年 代 ， 一 些 生 產 專 用 車 輛 的 生 產 廠 依據(jù) 不 同 需 要 的 國 民 經(jīng) 濟 ， 已 經(jīng) 逐 漸 變 為 生 產 的 某 一 門 類 專 用 車 輛 的 骨 干 企 業(yè) ， 開 發(fā) 了屬 于 自 己 的 特 色 產 品 。 到 現(xiàn) 在 為 止 ， 專 用 車 輛 已 經(jīng) 變 成 在 我 國 國 民 經(jīng) 濟 中 不 可 或 缺 的 重要裝備，并且專用車輛的適用范圍越來越廣泛。通過 40 年的發(fā)展，專用汽車行業(yè)在中國已具有一定規(guī)模，尤其是在第二十世紀90 年代初，專用汽車在我國得到了高速的發(fā)展。到現(xiàn)在為止，我國生產專用車輛的生 產 廠 家 一 般 分 為 4 種 ： 一 是 生 產 基 本 型 車 輛 的 汽 車 制 造 廠 ， 它 們 生 產 了 占 總 的 專 用 車輛 產 量 的 50%左 右 的 專 用 車 輛 ； 二 是 專 業(yè) 生 產 專 用 車 輛 的 汽 車 生 產 廠 ， 在 汽 車 制 造 廠提 供 的 汽 車 底 盤 上 進 行 改 裝 ， 這 是 目 前 我 國 專 用 車 輛 生 產 的 主 要 形 式 ， 其 生 產 了 占 總的 專 用 車 輛 產 量 的 45%左 右 的 專 用 車 輛 ； 三 是 非 專 業(yè) 生 產 廠 ， 它 們 在 生 產 其 他 產 品 的同 時 也 在 生 產 專 用 車 輛 ； 四 是 一 些 部 門 修 理 廠 ， 根 據(jù) 用 訂 戶 的 要 求 也 改 裝 少 量 的 裝 用車輛。在 近 20 年 來 ， 我 國 專 用 車 輛 得 到 了 迅 速 發(fā) 展 ， 成 績 巨 大 ， 但 是 從 國 內 經(jīng) 濟 發(fā) 展 的需 求 和 世 界 工 業(yè) 發(fā) 達 國 家 專 用 車 輛 的 發(fā) 展 趨 勢 來 看 ， 我 國 專 用 車 輛 的 品 種 還 比 較 單 一 。不 斷 開 發(fā) 新 產 品 ， 增 加 產 量 和 品 種 ， 提 高 產 品 品 質 ， 調 整 生 產 規(guī) 模 是 擺 在 專 用 線 輛廠家面前的一項緊迫而艱巨的任務。（二）專用車輛產品的發(fā)展趨勢隨 著 我 國 經(jīng) 濟 的 發(fā) 展 ， 需 要 為 基 礎 的 工 業(yè) 建 設 ， 油 田 開 發(fā) 建 設 ， 礦 山 建 設 ， 電 廠和 水 利 建 設 ， 交 通 建 設 的 發(fā) 展 ， 提 供 大 量 的 專 用 用 車 ， 重 型 專 用 車 輛 起 關 鍵 性 的 作 用 。 重型 特 種 車 輛 具 有 良 好 的 經(jīng) 濟 效 益 ， 大 功 率 等 優(yōu) 點 ， 有 利 于 其 綜 合 利 用 。 目 前 ， 中 國 專用 汽 車 占 全 國 汽 車 市 場 和 生 產 的 比 例 較 小 ， 與 發(fā) 達 國 家 相 比 還 有 不 小 的 差 距 ， 所 以 重型 專 用 汽 車 的 開 發(fā) 和 生 產 ， 在 車 輛 品 種 和 生 產 數(shù) 量 有 廣 闊 的 發(fā) 展 前 景 。 伴 隨 著 我 國 經(jīng)濟 的 快 速 發(fā) 展 ， 城 市 需 要 大 量 的 生 活 用 車 、 環(huán) 衛(wèi) 車 、 醫(yī) 療 車 、 市 政 車 和 其 他 各 種 輕 型專用車輛。1.3 自卸車概述自 卸 車 是 利 用 自 身 發(fā) 動 機 動 力 驅 動 液 壓 舉 升 機 構 ， 將 貨 箱 傾 斜 一 定 角 度 卸 貨 ， 并具 有 復 位 功 能 的 一 種 重 要 的 應 用 最 為 廣 泛 的 專 用 汽 車 。 它 主 要 用 于 散 裝 和 散 裝 貨 物 的T式自卸汽車舉升機構設計3運 輸 ， 如 砂 ， 石 ， 煤 炭 ， 礦 產 ， 土 地 ， 建 筑 材 料 ， 廢 料 ， 用 于 礦 石 ， 建 筑 ， 建 材 廠 等 。 因為 自 卸 汽 車 具 備 卸 貨 機 械 化 的 特 征 ， 大 多 時 候 又 與 裝 載 機 或 皮 帶 運 輸 機 配 套 應用 ， 來 到 達 全 部 裝 載 機 械 化 的 功 能 ， 所 以 能 夠 極 大 減 少 裝 卸 所 用 時 間 ， 提 高 運 輸 效 率 ， 減輕勞動強度，并且可以節(jié)約大量勞動力成本。自卸汽車按其用途來分可分為兩大類：一 類 屬 于 非 公 路 運 輸 的 重 型 和 超 重 型 自 卸 車 ， 裝 載 質 量 一 般 在 20t 以 上 ， 主 要 承擔 大 型 礦 山 、 水 利 工 地 等 運 輸 任 務 ， 通 常 與 挖 掘 機 配 套 使 用 ， 這 類 自 卸 車 稱 為 礦 用 自 卸車 。 礦 用 自 卸 車 的 長 度 、 寬 度 、 高 度 以 及 軸 荷 等 不 受 公 路 法 規(guī) 的 限 制 ， 但 只 能 在 礦 上、工地或其他指定的地方使用。另一類自卸車屬于公路運輸車輛，分為輕、中、重型自卸車，裝載質量一般在，主要承擔成礦石、泥土、煤炭等松散物質的運輸，通常與裝載機配套使用， 通常稱為普通自卸車。自 卸 汽 車 按 結 構 分 類 可 分 為 后 卸 自 卸 車 、 側 卸 自 卸 車 、 三 面 卸 自 卸 車 和 底 卸 式 自卸 車 等 。 其 中 后 卸 式 自 卸 車 應 用 最 廣 ， 通 常 講 的 自 卸 車 都 指 后 卸 自 卸 車 ， 后 卸 自 卸 車 如果車身利用汽車牽引車牽引形成半掛自卸車。自 卸 汽 車 載 質 量 大 小 不 同 ， 根 據(jù) 載 質 量 可 分 為 輕 型 自 卸 車 、 重 型 自 卸 車 和 重 型 自卸 車 。 一 般 輕 型 自 卸 車 裝 在 質 量 不 超 過 3.5 噸 ； 中 型 自 卸 車 裝 載 質 量 在 3.5 噸 到 8 噸 之 間 ； 裝 載 質 量 超 過 8t 的 都 屬 于 重 型 自 卸 車 。T式自卸汽車舉升機構設計4第二章 自卸車舉升機構選型2.1 自卸車載重與車廂舉升角的確定2.1.1 自卸車載重本課題的改裝車型是經(jīng)濟型輕卡江淮好運系列，車載重取 3t。2.1.2 車廂舉升角的確定車廂最大舉升叫一般有裝載貨物的安息角確定。表 2-1 為常見的貨物安息角。表 2-1 常見貨物的安息角物料名稱煤 焦炭 鐵礦石 銅礦 細沙 粗砂 石灰石 粘土 水泥安= 角自卸車的舉升機構設計的最大舉升角 必須大于所運載貨物的安息角，來確保能夠把車廂內的貨物傾卸干凈。在設計機構選擇最大舉升角時，自卸汽車車廂的最大舉升角一般在可在 之間選擇。在本車型取最大舉升角為 。2.2 舉升機構結構選型自卸汽車對舉升機構的設計要求如下：1、升降機構實現(xiàn)周轉，安裝空間不能超過車廂和主框架的底部空間；2、結構要緊湊，可靠，具有很好的動力傳遞性能；3、完成傾卸后，要能夠復位；4、在達到最大舉升角度時，車廂后板底部應該與地面保持一定距離； 自卸車舉升機構通常被分為兩大類：連桿組合式和直推式。( )直推式直 推 式 舉 升 機 構 是 通 過 液 壓 油 缸 直 接 舉 升 車 廂 傾 卸 。 該 機 構 布 置 簡 單 、 結 構 緊 湊 、舉 升 效 率 高 。 一 般 采 用 單 作 用 多 級 伸 縮 式 套 筒 油 缸 來 滿 足 液 壓 油 缸 工 作 行 程 長 的問 題 。 直 推 式 舉 升 機 構 根 據(jù) 液 壓 油 缸 與 不 同 位 置 車 廂 連 接 點 連 接 可 分 為 前 置 式 和 后 置 式兩 種 ， 如 圖 2-1 所示；依照舉升油缸的級數(shù)不同可分為單級式和多級式兩種；按照安裝油缸數(shù)目的不同可分為單缸式與多缸式。前 置 式 通 常 采 用 單 缸 ， 后 置 式 既 可 采 用 單 缸 ， 也 可 采 用 并 列 雙 缸 。 在 同 樣 的 舉 升載 荷 下 ， 前 置 式 需 要 的 舉 升 力 較 小 ， 舉 升 時 ， 車 廂 橫 向 剛 度 大 ， 但 油 缸 活 塞 工 作 行 程 長 ，后 置 雙 缸 并 列 直 推 式 舉 升 機 構 具 有 布 置 簡 單 、 結 構 緊 湊 、 油 缸 活 塞 行 程 小 、 舉 升 效 率 高T式自卸汽車舉升機構設計5舉 升 穩(wěn) 定 性 好 、 易 于 加 工 等 眾 多 優(yōu) 點 ， 故 應 用 較 為 廣 泛 ， 但 舉 升 時 橫 向 剛 度 較T式自卸汽車舉升機構設計6差。采用多級伸縮式油缸制造成本較高、密封性要求也高。( )連桿組合式連 桿 組 合 式 舉 升 機 構 一 般 由 三 角 臂 、 副 車 架 和 車 廂 構 成 的 連 桿 機 構 與 油 缸 組 合 而 成 。其 優(yōu) 點 如 下 ： 舉 升 平 順 ， 油 缸 活 塞 的 工 作 行 程 短 、 活 塞 行 程 可 成 倍 增 大 ， 舉 升 剛 度 好 ，可 采 用 結 構 簡 單 、 密 封 性 好 、 易 于 加 工 的 單 缸 ， 布 置 靈 活 多 樣 。 所 以 通 常 應 用 于 現(xiàn) 代 中 、輕 型 自 卸 汽 車 。 常 用 的 連 桿 組 合 式 舉 升 機 構 如 圖 2-2 所 示 ， 其 布 置 形 式 有 兩 種 ， 即 油 缸前 推 式 （又稱 T 式） 和 油 缸 后 推 式 （又稱 D 式） ， T 式又稱為馬勒里 式 舉 升 機 構 ， D 式 又 稱 為 加 伍 德 式 舉 升 機 構 。 以 T 式和 D 式連桿組合式舉升機構為 基 礎 ， 還 可 以 演變 出 多 種 各 具 特 色 的 連 桿 組 合 式 舉 升 機 構 ， 如 油 缸 前 推 杠 桿 組 合 式 、 油缸后推杠桿組合式、油缸浮動連桿組合式等。圖 2-1 直推 式舉 升機 構的 布 圖2-2 連桿組合式舉升機構） 前置式； ） 后置 式 ） 油缸前 推式 ； ）油缸后 推式在自卸汽車設計中，舉升機構選型是一個核心性問題。必須確保最大舉升力和最大舉升角兩個要求。各種類型的自卸汽車舉升機構特點比較見表 2-2，可供設計選型時作為參考。舉升機構選型時應考慮的問題：）液壓系統(tǒng)是否能夠承受在舉升質量作用下的舉升力；）液壓系統(tǒng)的行程是否能夠滿足車廂的最大舉升角；）液壓系統(tǒng)特別是液缸的生產及配套情況。直 推 式 舉 升 機 構 結 構 設 計 簡 單 。 但 是 因 為 是 油 缸 直 接 頂 起 車 廂 ,為 了 獲 得 一 定 的 舉升角度,通常需要使用多級油缸,而且又為了提高整車的穩(wěn)定性,通常采用雙油缸結 構 。不 過 這 樣 容 易 造 成 油 缸 漏 油 和 雙 缸 舉 升 的 不 同 步 ,容 易 使 車 廂 舉 升 受 力 不 均 。 現(xiàn)在,該類舉升機構主要應用在重型自卸汽車。連桿組合式舉升機構利用三角形連桿機構的放大特點,不僅降低了油缸的工作行程,而且還能通過與連桿系的橫向跨距來加強卸貨時車廂的穩(wěn)定性,該機構只需要采使用單級單缸的油缸就能達到設計要求。所以,該類舉升機構制造工藝相對簡單,T式自卸汽車舉升機構設計7在 生 產 實 際 中 獲 得 大 量 應 用 。 綜 合 以 上 所 述 ， 本 文 選 用 前 推 連 桿 組 合 式 舉 升 機 構 （或稱馬勒里式）， 如 圖 2-2。 該 舉 升 機 構 通 過 三 角 板 于 車 廂 底 板 相 連 推 動 車 廂 起 降 ， 啟動性能較好，并能承受較大的偏置載荷；舉升支點在車廂中心附近，車廂受力狀況較好。表 2-2 直推式與連桿組合式舉升機構的綜合比較項目類別 直推式 連桿組合式結構布置 簡便、易于布置 比較復雜系統(tǒng)質量 較小 較大建造高度 較低 較高油缸加工工藝性多 級 缸 、 加 工 精 度 高 、 工 藝 性差 單級缸、制造簡單、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T式自卸汽車舉升機構設計8第三章自卸汽車舉升機構的結構與設計3.1 T 式舉升機構運動與受力的解析計算圖 3-1 油缸前推連桿組合式（ T 式）舉升機構的運動與受力的解析圖分別取舉升角 、 、 三個位置時進行計算 其分析 步驟如下：( )取 車 廂 后 鉸 支 點 O 為 坐 標 原 點 ， 坐 標 軸 x、 y 方 向 如 圖 所 示 ： 點 、 、 、 E 為 舉 升 角 時 三 角 臂 的 三 頂 點 及 油 缸 下 鉸 支 點 位 置 ； 點 A、 B、 C、 E 為 舉 升 角 在 任意 角 ? 時 的 三 角 臂 的 三 頂 點 及 油 缸 下 鉸 支 點 位 置 。 拉 桿 的 后 鉸 支 點 D 為已知的固定點。各固定點坐標 E( ， ) 、 D( ， )當 時，A 點坐標( ， ) 、G 點坐標( ， )、 、 、 ( )分別求出三角臂與車廂的鉸支點 A 以及舉升質量質心 G 在任意舉升角時的( ， ) 、 （ ， ）} ( )T式自卸汽車舉升機構設計9式中， 和 為 A 點在 時的坐標。分 別 求 出 、 、 時 A 點坐標為( ， )、 ( ， )、 ( ， ) 同理 ， 質 心 G 點坐標（ ， ）可由下式求得：} ( )式中， 和 為 G 點在 時的坐標。分 別 求 出 、 、 時 G 點坐標為( ， )、 ( ， )、 ( ， )(3)解 下 方 程 組 ， 可 求 得 B 點坐標值 ( ， )：( ) ( ) ?} ( ) ( ) ( )分 別 求 出 、 、 時 B 點坐標為( ， )、( ， )、 ( ， )(4)解 下 方 程 式 ， 可 求 得 C 點坐標值 ( ， )：( ) ( ) ?} ( ) ( ) ( )分 別 求 出 、 、 時 C 點坐標為( ， )、( ， )、 ( 、 )(5)直 線 和 的方程：由方程整理的直線 標準方程：( ) ( ) ( ) ( ) 分別求出 、 、 時直線 標準方程：( )( )T式自卸汽車舉升機構設計10由方程整 理 的 直 線 標準方程：( )( ) ( ) ( ) ( ) 分別求出 、 、 時直線 標準方程：( )求直線 和 交 點 F 的坐標（ ， ）時：( )} ? （ ， ）時 ：時 ：( )求 點 O 到直線 的距離 | ( ) ( )|√( ) ( ) ( )時：代入 ( ， )、 ( ， )求出：時：代入 （ ， ）、 ( ， )求出：時 ： 代 入 （ ， ） 、 ( ， ) 求 出 ：( )取車廂作分離體，根據(jù)力矩平衡 ∑ 得：? } ? （ ， ）} ? （ ， ）T式自卸汽車舉升機構設計11時：時 ：時 ：? ? ? ( )求 B 點到直線 和 的距離 ?， | ( ) ( ) ( ) ( )|√( ) ( ) ( )時：代入 ( ， )、 ( ， )、 ( ， )求出：時：代入 ( ， )、 ( ， )、 ( ， )求出：時：代入 ( ， )、 ( 、 )、 ( ， ) 求出：| ( ) ( ) ( ) ( )|√( ) ( ) ( )時：代入 ( ， )、 ( ， )、 ( ， )求出：時：代入 ( ， )、 ( ， )、 ( ， )求出：時 ： 代 入 ( ， ) 、 ( ， ) 、 ( ， ) 求 出 ：( )取 三 角 臂 ABC 為分離體，根據(jù)力矩平衡 ∑ 得：? 時：( )T式自卸汽車舉升機構設計12時：時：式中 ?對應任意舉升角 時的油缸推力 ( )。T式自卸汽車舉升機構設計13第四章 液壓系統(tǒng)設計4.1 確定系統(tǒng)方案自 卸 汽 車 的 液 壓 系 統(tǒng) 由 三 部 分 組 成 ： 動 力 部 分 、 控 制 部 分 和 執(zhí) 行 部 分 （舉升油缸） 。動 力 部 分 主 要 有 ： 取 力 器 、 油 泵 以 及 連 接 兩 者 的 傳 動 機 構 。 控 制 部 分 用 來 控 制 舉升油缸實現(xiàn)車廂傾翻，它應具有舉升、中停 和下降三個動作。控制閥多采用三位四通 閥 ， 操 縱 控 制 閥 的 方 式 可 分 為 ： 手 動 機 械 杠 桿 式 、 手 動 液 壓 伺 服 式 和 氣 動 操 縱 式 三 種。4.1.1 液壓回路系統(tǒng)的設計液壓回路選擇調速回路：采用節(jié)流調速方向控制回路：采用手控三位三通換向閥對油路進行方向控制。節(jié) 流 調 速 系 統(tǒng) 中 ， 由 定 量 泵 供 油 ， 用 溢 流 閥 調 節(jié) 所 需 壓 力 ， 并 保 持 恒 定 。 油 泵 輸出的油液在換向閥內部卸荷，本系統(tǒng)用三位三通換向閥的中位進行卸荷。圖 4.1 溢流 閥限 壓回 路 圖 4.2 換向 閥中 位置 卸荷利用油缸實現(xiàn)車廂的舉升、中停、下降三個過程的液壓系統(tǒng)圖如下圖所示。各構件名稱：1、單活塞液壓缸 2、節(jié)流閥 3、手動換向閥 4、油箱5、溢流閥 6 液壓泵 7、單向閥舉升時換 向 閥 3 處 于 舉 升 位 置 ， 見 圖 4-3。 油 泵 將 高 壓 油 通 過 單 向 閥 7 壓 入 油 缸 下 腔 ， 推 動 活 塞 上 升 ， 通 過 三 角 臂 機 構 使 車 廂 后 翻 ， 直 到 活 塞 上 的 限 位 閥 打 開 ， 油 泵 輸 出 的 壓力油流回油箱，停止升降，溢流閥可以用來調節(jié)系統(tǒng)的最大壓力。中停時換 向 閥 2 處 于 中 停 位 置 ， 見 圖 4-4。 油 泵 輸 出 的 油 液 在 換 向 閥 3 內部卸壓，無壓力 ， 油 缸 內 油 液 無 壓 力 ， 不 能 舉 升 油 缸 ， 同 時 油 缸 內 油 液 已 封 閉 ， 所 以 自 卸 車 處 于 中 停，車廂靜止狀態(tài)。下降時換 向 閥 3 處 于 下 降 位 置 ， 見 圖 4-5。油缸下腔油路與油箱相通，車廂在自重下， 活 塞 下 移 。 油 缸 下 腔 油 液 經(jīng) 節(jié) 流 閥 2 流 回 油 箱 ， 下 降 速 度 可 用 節(jié) 流 閥 調 節(jié) ， 這 個 過 程關停油泵。T式自卸汽車舉升機構設計14圖 4.3 舉升 時液 壓回 路圖 圖 4.4 中 停時 液壓 回 路圖 圖 4.5 下降 時 液壓回 路圖4.2 液壓系統(tǒng)主要元件的性能參數(shù)計算與選型用 于 自 卸 汽 車 液 壓 回 路 設 計 的 通 用 標 準 液 壓 元 件 ， 汽 車 設 計 師 只 需 要 完 成 的 主 要性能參數(shù)的液壓元件和液壓元件的選型工作。4.2.1 舉升油缸的性能參數(shù)計算與選型根據(jù)最大舉升力 和液壓系統(tǒng)預給的最高工作壓力 。可供選取的工作壓力有：20.6MPa、15.7MPa、15.7MPa 和 10MPa。油缸工作壓力取 15.7MPa最大舉升力( )( )式中 為液壓系統(tǒng)的工作效率，一般取 ； 式 中 D 為舉升油缸缸徑 ( )將 最 大 舉 升 力 、 代 入√ √ T式自卸汽車舉升機構設計15油缸最大工作行程 L：( )為舉升角 時，油缸上兩鉸支點的距離；為舉升角 時，油缸上兩鉸支點的距離。取 舉 升 角 時 ： ；取 舉 升 角 時 ： ；取油缸的行程為 500mm。舉升油缸可依據(jù)確定的 D、L、p 進行選取。型號 參數(shù) D L P3DG-E90×500EQ-L1 90 500 15.7MPa4.2.2 液壓油泵性能參數(shù)計算與選型油缸工作容積 為：( ) ( )( )( )液壓油泵額定流量 Q(ML/s 應滿足下列要求( )式 中 t 為舉升工作時間 ( )。舉升機構工作時間一般應在 ( )時間內，將車廂舉升至 的位置；為 液 壓 系 統(tǒng) 容 積 效 率 ， 。所 以 取 ( )， 求 得 ： ? 取 ? 液壓油泵排量 q 由下式確定：( ? )( )式中 為液壓油泵的額定轉速 ( ? ) 預 取 ( ? ) 求 得 ：T式自卸汽車舉升機構設計16( ? )液壓泵的額定壓力應比系統(tǒng)最高工作壓力高 ，以便留有壓力儲備。液壓油泵可依據(jù)確定的排量 q、額定轉速 、液壓泵額定壓力 來進行選型。4.2.3 管路選擇中高壓系統(tǒng)通常選用無縫鋼管，低壓系統(tǒng)通常選用焊接鋼管，鋼管不僅性能好， 而且價格也便宜。在本系統(tǒng)中選用無縫鋼管。液壓油管內徑確定油管的內徑根據(jù)流量與流速的關系式確定在壓力管道內的流速一般取 ? √ ( )? 管 徑 圓 整 取 10mm4.2.4 油箱容積設計√ ? 設計油箱時其有效容量時一般按下述經(jīng)驗公式確定：( )式中：m 為系數(shù)，低壓系統(tǒng)時 ，中壓系統(tǒng)時 ，高壓系統(tǒng)時；為液壓泵的流量。? ? 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；( )( )所以取油箱容積 T式自卸汽車舉升機構設計17第五章 T 式自卸汽車舉升機構的動力學仿真5.1 T 式自卸汽車舉升機構系統(tǒng)實體模型的建立利 用 UG 軟 件 ， 本 文 建 立 了 T 式 自 卸 汽 車 舉 升 機 構 系 統(tǒng) 的 實 體 模 型 。三 角 臂 建 模 如 圖 5-1：圖 5-1 三角臂模型支撐桿建模如圖 5-2：圖 5-2 支撐桿模型連桿建模如圖 5-3：圖 5-3 連桿模型T式自卸汽車舉升機構設計18副車架與車廂底架建模如圖 5-4、圖 5-5：圖 5-4 副車架模型圖 5-5 車廂底架模型舉升系統(tǒng)裝配舉升角為 時，如圖 5-6：圖 5-6 舉升系統(tǒng)裝配模型T式自卸汽車舉升機構設計19整車裝配模型，如圖 5-7：圖 5-7 整車裝配模型5.2 舉升機構的動力學仿真使用adams 仿真軟件進行運動仿真5.2.1 模型導入將在 UG 中建好的三維仿真模型導入adams 中，如圖 5-8、圖 5-9；圖 5-8 導出T式自卸汽車舉升機構設計20圖 5-9 導入5.2.2 編輯模型構件將 導 入 的 仿 真 模 型 重 新 命 名 ， 并 設 置 材 料 屬 性 重 力 方 向 。 為 了 簡 化模 型 將 油 缸 底 座 與 油 缸 缸 體 、 連 桿 與 油 缸 頂 桿 布 爾 求 和 。 重 力 方 向 設 為 Z 軸 正 方 向 ， 如 圖 5-10。圖 5-10 編輯重力5.2.3 運動副建立油缸與副車架、副車架與車廂底架、支撐連桿與副車架、支撐連桿與三角臂 、三角臂與車廂底架、連桿與三角臂間建立旋轉副，油缸頂桿與油缸缸體間建立移動副。在移動副上建立一個直線驅動函數(shù)， F=10.0*TIME，如圖 5-11、5-12 所示；T式自卸汽車舉升機構設計21圖 5-11 運 動副 命令 圖 5-12 運 動副5.3 對三維模型進行運動仿真分析5.3.1 設置運動仿真解算方案仿 真 時 間 設 為 46s， 運 動 步 數(shù) 為 500， 如 圖 ， 對 此 機 構 進 行 仿 真 ， 整個 過 程 無 異 常 。 仿 真 起 始 時 舉 升 機 構 如 圖 5-13， 仿 真 結 束 時 舉 升 機 構 如5-14 圖 ；圖 5-11 起始時機構位置T式自卸汽車舉升機構設計22圖 5-12 結束時時機構位置5.3.2 仿真曲線輸出。對 樣 機 各 構 件 的 運 動 情 況 進 行 分 析 ， 輸 出 樣 機 各 構 件 的 位 移 、 速 度 、隨 時 間 的 關 系 曲 線 。 曲 線 上 各 個 參 數(shù) 已 坐 標 軸 的 ( , , )點 為 參 照 ， 得 到 曲線 是 X、Y、 Z 軸 上 的 和 量 。車廂及拉桿質心位移隨時間的變化規(guī)律車 廂 及 拉 桿 質 心 位 移 隨 時 間 的 變 化 曲 線 如 圖 5-13， 可 以 看 出 ， 車 廂質 心 位 移 隨 時 間 增 大 而 增 大 ， 支 撐 桿 質 心 位 移 隨 時 間 增 大 而 減 小 ， 但 幅度 很 小 。圖 5-13 車 廂 質 心 （ 紅 色 ） 、 支 撐 桿 質 心 （ 藍 色 ）位 移 隨 時 間 變 化 曲 線T式自卸汽車舉升機構設計23車廂和支撐桿質心速度隨時間的變化規(guī)律車廂和支撐桿質心速度隨時間的變化曲線如圖 5-14，車廂和支撐桿質心速度隨時間的變化曲線形狀大致相同。中部向下彎曲。圖 5-13 車 廂 質 心 （ 紅 色 ） 、 支 撐 桿 質 心 （ 藍 色 ）速 度 隨 時 間 變 化 曲 線油缸舉升力隨舉升角的變化規(guī)律油缸舉升力隨舉升角的變化曲線如圖 5-4。油缸最大舉升力出現(xiàn)在左 右 時 ， 油 缸 最 小 舉 升 力 出 現(xiàn) 在 左 右 時 ， 仿 真 得 到 的 曲 線 與理 論 上 的 曲 線 相 近 。 在 整 個 舉 升 過 程 中 ， 油 缸 的 受 力 沒 有 發(fā) 生 突 變 ， 受 力 曲 線 走 向 平 穩(wěn) ， 滿 足 舉 升 平 穩(wěn) 的 實 際 工 作 要 求 。圖 5-13 油缸舉升力隨舉升角的變化曲線T式自卸汽車舉升機構設計24第六章 總結通過本次畢業(yè)設計，我完成了對馬勒里式自卸汽車舉升機構的設計和運動仿真，在整個設計過程當中，對專用車輛的相關知識有了更深的認識，對馬勒里式舉升機構作了更詳盡的了解和計算。使自己的創(chuàng)新能力與獨立分析問題的能力也有相應的提高。通過初期的收集資料以及對現(xiàn)有文獻的分析，對馬勒里式舉升機構設計有了較清晰的框架。首 先 介 紹 了 國 內 外 專 用 車 輛 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 及 趨 勢 ， 并 指 出 目 前 我 國 專用 車 輛 存 在 的 問 題 ， 然 后 根 據(jù) 目 標 額 定 載 質 量 和 選 型 的 二 類 底 盤 ， 對 車廂 、 副 車 架 、 舉 升 機 構 、 液 壓 系 統(tǒng) 主 要 部 件 進 行 設 計 計 算 和 選 型 ， 其 中 ， 通 過 對 機 構 后 期 的 運 動 仿 真 ， 得 到 了 準 確 的 機 構 運 動 參 數(shù) 。 但 是 也 有 一些 地 方 仍 需 進 一 步 改 進 ：第一、在自卸車的校核計算中，由于卸貨過程中汽車的質心變化不確定，致使卸貨中的穩(wěn)定性校核無法進行計算。第二、在對舉升機構進行運動仿真中，由于對軟件的不熟悉耽誤了設計進程。在總體來說，在這次畢業(yè)設計過程中，從初期的資料收集，文獻查閱，到機構的運動仿真，從中學到了許多書本以外的實踐中的知識，為以后的工作打下了堅實的基礎，但其中的不足之處還需在實踐中不斷完善T式自卸汽車舉升機構設計25致謝感 謝 張 春 萍 老 師 ， 這 次 畢 業(yè) 設 計 的 每 一 個 細 節(jié) 和 每 一 個 數(shù) 據(jù) 都 離 不開 他 的 悉 心 指 導 。 他 嚴 謹 細 致 、 一 絲 不 茍 的 作 風 一 直 督 促 著 我 ， 他 循 循善 誘 的 指 導 和 不 拘 一 格 的 思 路 給 了 我 很 大 的 幫 助 。 同 時 也 要 感 謝 我 的 同學 們 、 同 事 們 在 這 次 畢 設 中 對 我 的 幫 助 。 最 后 還 要 感 謝 adams 交 流 平 臺 2 群 的 朋 友 們 ， 是 在 他 們 的 幫 助 下 使 我 對 adams 軟 件 有 了 更 深 了 解 。T式自卸汽車舉升機構設計26參考文獻[1] 徐 達 叢 錫 堂 ， 專 用 汽 車 構 造 與 設 計 ， 人 民 交 通 出 版 社 ， 2008，No.20 ：49-69[2] 馬文星， 特種車 輛，化 學 工業(yè)出版 社 2007，No.22：4-26[3] 姜 繼 海 宋 錦 春 高 常 識 ， 液 壓 與 氣 壓 傳 動 ， 高 等 教 育 出 版 社 ， 2009，[4] 胡小康，UG NX6 運 動 仿 真 培 訓 教 程 ， 清 華 大 學 出 版 社 ， 2009，[5] 李增剛，ADAMS 入 門 詳 解 與 實 例 ， 國 防 工 業(yè) 出 版 社 ， 2006