畢業(yè)設(shè)計（論文）平推式自卸汽車設(shè)計（液壓系統(tǒng)）

1、 本科畢業(yè)設(shè)計 題題目目：平推式自卸汽車設(shè)計（液壓系統(tǒng)） 學(xué)學(xué) 院院: :汽車與交通工程學(xué)院 專專 業(yè)業(yè): :車輛工程 學(xué)學(xué) 號號: :2007031790xx 學(xué)生姓名學(xué)生姓名: :xxx 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師: :xxx 日日 期期: :二一一年五月 摘 要 本文是為了設(shè)計一種車廂可以旋轉(zhuǎn)的自卸車，使其具有普通自卸車的功能外，還 能夠在道路不允許倒車的情況下能夠?qū)⒇浳镄对诘缆穬膳浴?根據(jù)汽車載重量和車廂尺寸的要求，選擇合適的汽車底盤。由車廂的運動分析， 確定上下導(dǎo)軌的尺寸和形狀。根據(jù)受力分析，確定回轉(zhuǎn)支承型號。由幾何尺寸和受力， 確定起舉升作用的多級液壓缸的型號和行程。再根據(jù)導(dǎo)軌在運動過程中的

2、摩擦力計算， 選擇合適的雙作用液壓缸，使車廂完成前后移動。最后根據(jù)回轉(zhuǎn)支承、小齒輪以及液 壓系統(tǒng)的流量、壓力選擇適當(dāng)?shù)囊簤厚R達。 本文首先對車廂的運動過程進行分析，確定上下軌道的幾何尺寸。然后進行部分 機械零件的設(shè)計，以及強度和剛度的校核。最后對液壓系統(tǒng)進行完整的設(shè)計、詳細的 計算和校核。 經(jīng)過設(shè)計計算，本文最終確定各零件的尺寸，還有各標準件的型號，使各個部件 能夠協(xié)調(diào)工作，不發(fā)生運動干涉。 關(guān)鍵詞： 自卸車； 回轉(zhuǎn)支承； 液壓系統(tǒng) abstract this article is to design the dumper which carriage can spin . so that t

3、his truck not only can be used as a dumper , but also .could be used if the road is too narrow to turn aroud . according to the given load capacity and carriage dimention of the truck , to choose suitable chassis . to determine the dimention and shape of the guide rail by motion analysis of the carr

4、iage . to choose the type of the slewing bearing through force analysis . according to the physical dimension and force , to decide the type and length of the multi-step hydraulic cylinder which lift the carriage . then according to the friction between the guide rails to choose the right dual actio

5、n hydraulic cylinder . finally , i choose the suitable hydraulic motor. firstly , this article analyse the force on the guide rail and determine the dimention of the guide rail . then design some element and check its strength and inflexibility . finally , design the hydraulic system and check it .

6、through the design calculation to determine the dimensions of all element and the type of all standardized parts , to make sure all partment work together harmoniously . key words: dumper; slewing bearing; hydraulic system 目 錄 緒 論.1 1 車廂參數(shù)的確定.3 1.1 車廂的內(nèi)部尺寸 .3 1.2 車廂的外部尺寸 .3 2 汽車底盤的選擇及參數(shù).4 3 汽車的運動分析及

7、計算.6 3.1 車廂前后運動的目的和過程 .6 3.1.1 車廂前后運動的目的.6 3.1.2 車廂運動的過程.6 3.2 車廂前后運動距離的設(shè)計 .8 3.2.1 車廂不與駕駛室發(fā)生運動干涉的條件.8 3.2.2 下導(dǎo)軌長度的設(shè)計.9 3.3 上導(dǎo)軌的設(shè)計.10 3.3.1 上導(dǎo)軌的形狀設(shè)計.10 3.3.2 上導(dǎo)軌的強度和剛度校核.11 3.4 下導(dǎo)軌的設(shè)計 .12 3.4.1 下導(dǎo)軌的形狀設(shè)計.12 3.4.2 下導(dǎo)軌的強度和剛度校核.13 4 工作裝置的設(shè)計.15 4.1 銷軸直徑的計算 .15 4.1.1 鉸接處銷軸的直徑計算.15 4.1.2 車廂尾部銷軸的直徑計算.15 4.2

8、 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的選型 .16 4.2.1 傳動方案的設(shè)計.16 4.2.2 回轉(zhuǎn)支承的選型.17 4.2.3 其他部件的設(shè)計.19 5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計.20 5.1 液壓油泵的選擇 .20 5.2 液壓馬達的選擇 .21 5.3 平推液壓缸的選型 .22 5.3.1 平推液壓缸的類型選擇.22 5.3.2 平推液壓缸的類型選擇.23 5.4 多級液壓缸的選型.23 5.4.1 多級液壓缸的長度計算.23 5.4.2 多級液壓缸的受力計算.25 5.4.3 多級液壓缸的型號選擇.26 5.5 小齒輪的設(shè)計 .26 結(jié)束語.28 參考文獻.29 致謝.30 緒 論 自卸車是指通過液壓或機械舉升而自行卸

9、載貨物的車輛，又稱翻斗車。由汽車底 盤、液壓舉升機構(gòu)、貨廂和取力裝置等部件組成。 自卸車在土木工程中，經(jīng)常與挖掘機、裝載機、帶式輸送機等工程機械聯(lián)合作業(yè)， 構(gòu)成裝、運、卸生產(chǎn)線，進行土方、砂石、散料的裝卸運輸工作。它的發(fā)動機、底盤 及駕駛室的構(gòu)造和一般載重汽車相同，車廂分后向傾翻和側(cè)向傾翻兩種，通過操縱系 統(tǒng)控制活塞桿運動，后向傾翻較普遍，推動活塞桿使車廂傾翻，少數(shù)雙向傾翻。 普通自卸車是車廂尾部與底盤鉸接，車廂頭部由液壓缸活塞相連，液壓缸與車架 相連，由于液壓缸的伸縮，推動車廂繞鉸接點轉(zhuǎn)動，從而使車廂發(fā)生傾斜，一般傾斜 48 至 50 度，這是由物體的自然吸止角決定的。 但是有時候需要車廂旋

10、轉(zhuǎn)一定的角度后再卸貨，即不能將貨物卸到車尾，但是由 于場地受到限制，不能用倒車來實現(xiàn)，所以就必須在普通自卸車的基礎(chǔ)上增加一個車 廂繞底盤旋轉(zhuǎn)功能。 因此這種自卸車在場地受到限制的時候，可以很方便的、任意角度的旋轉(zhuǎn)車廂， 并將車上的貨物卸到指定的位置。 在卸貨的時候發(fā)動機通過變速器、取力裝置驅(qū)動液壓泵，車廂液壓傾翻機構(gòu)由油 箱、液壓泵、分配閥、舉升液壓缸、控制閥和油管等組成。車廂液壓傾翻機構(gòu)由油箱、 液壓泵、分配閥、舉升液壓缸、控制閥和油管等組成。發(fā)動機通過變速器、取力裝置 驅(qū)動液壓泵，高壓油經(jīng)分配閥、油管進入舉升液壓缸，推動活塞桿使車廂傾翻。實習(xí) 中看到的大多數(shù)是向后向傾翻，通過操縱系統(tǒng)控制活

11、塞桿運動，可使車廂停止在任何 需要的傾斜位置上，再利用車廂自身重力和液壓控制復(fù)位。 以上介紹了普通自卸車的車廂運動過程，下面對本人設(shè)計的平推式自卸車車廂的 運動過程進行簡要描述： 1.車廂后移，后移的目的是為車廂旋轉(zhuǎn)留出足夠的空間，因為一般為了節(jié)省底盤 空間，車廂前部與駕駛室之間的距離較短。又由于車廂的俯視圖是一個矩形，直接旋 轉(zhuǎn)，矩形的角將會與駕駛室發(fā)生運動干涉。 2.車廂旋轉(zhuǎn)任意角度，此時液壓馬達通過變速器，與小齒輪相連，小齒輪與回轉(zhuǎn) 支承上的大齒輪嚙合，通過液壓馬達的轉(zhuǎn)動從而使回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動，最終使車廂旋轉(zhuǎn)起 來。 3.車廂傾斜，完成卸貨動作，這時高壓油推動多級液壓缸活塞，再由多級液壓缸

12、推動車廂前部，使車廂繞廂尾的鉸接點旋轉(zhuǎn)，從而使車廂與底盤傾斜 48 至 50 度，由 于超過了一般貨物的自然吸止角，貨物便會從車廂上滑落，從而完成卸貨的動作。 該車廂的運動是一個連續(xù)協(xié)調(diào)的過程，只有后退足夠的距離，才能留出足夠空間 供車廂旋轉(zhuǎn)，也只有車廂旋轉(zhuǎn)到指定的位置，車廂才能傾斜。因此在整個過程中要按 照運動的順序，因此不會出現(xiàn)兩個液壓執(zhí)行機構(gòu)同時工作的情況，所以采用一個公用 的液壓泵就可以完成全部的工作，這樣降低了成本，也節(jié)省了底盤空間。但是因為車 廂的后退和旋轉(zhuǎn)，會造成整車的重心發(fā)生偏移，可能會造成后輪輪胎過載，發(fā)生爆胎， 嚴重時還可能發(fā)生側(cè)傾和翻倒，造成嚴重的安全事故，因此在整車上應(yīng)

13、該附加支腿， 來承受由于車廂運動而產(chǎn)生的附加力和附加力矩。但由于本人的時間和能力有限，在 此沒有沒有考慮支腿問題，這是存在的一個嚴重隱患，希望后面的人在設(shè)計這個車的 時候，能夠充分考慮整車重心轉(zhuǎn)移的問題。 雖然目前在市場上已經(jīng)有了成熟的自卸車技術(shù)，但是這種車廂可以旋轉(zhuǎn)的自卸車 目前還沒有問世，雖然其在結(jié)構(gòu)上與普通自卸車區(qū)別不是很大，但是由于其特殊的功 能，因此應(yīng)該有著比較好的市場前景。 總之通過本文的計算，圍繞車廂的運動分析，各主要部件的受力分析，完成初步 的理論設(shè)計，經(jīng)過我的計算，使各個部件能夠協(xié)調(diào)工作，而且滿足強度和剛度的要求， 在理論上能夠?qū)崿F(xiàn)主要功能，但是還有待實踐檢驗。 1 車廂參數(shù)

14、的確定 1.1 車廂的內(nèi)部尺寸 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求，可以知道車廂的內(nèi)部尺寸為 5400 2260 1000，此為 一個標準車廂。 1.2 車廂的外部尺寸 車廂壁的厚度一般取為 50mm，故在此也取為 50mm，故 車廂外部長 a=5400+2 50=5500mm 寬 b=2260+2 50=2360mm 高 c=1000+50=1050mm 因此，車廂的外部尺寸為 5500 2360 1050。 2 汽車底盤的選擇及參數(shù) 由 1.2 中的分析可知，車廂的長度為 5500mm，寬度為 2360mm，因此汽車底盤的 可利用長度就必須大于或等于 5500mm。同時由任務(wù)書所給定的平推式自卸車的

15、主要 參數(shù)：額定裝載量為 12000kg，即載貨量為 12t，所以汽車的載重量必須大于 12t。綜 合上述條件，選擇底盤為 eq5126g6dj14。 其參數(shù)如下： 允許最大的總質(zhì)量：13388kg。 允許前軸最大載質(zhì)量：4500kg。 允許后軸最大載質(zhì)量：9000kg。 發(fā)動機：水冷、直列六缸、四沖程、增壓柴油發(fā)動機，型號 eqb160-20，額定轉(zhuǎn) 速 2600r/min，額定功率 118kw，最大扭矩 550n.m(1500-1700r/min)，缸徑 102mm， 沖程 120mm，排量 5.88l，壓縮比 17.3：1，工作順序 1-5-3-6-2-4。. 進氣系統(tǒng)：裝有雙級紙質(zhì)干式

16、濾清器一個，有駕駛室后部進氣。 供油系統(tǒng)：管路中裝有柴油預(yù)濾器。 排氣系統(tǒng)：膨脹共振式消音器一個。 冷卻系統(tǒng)：管帶式散熱器一個，后置高位膨脹水箱一個，用于添加防凍防銹液。 懸架系統(tǒng)：四點懸置。 油門操縱：采用軟軸油門拉絲操縱。 離合器：350mm 膜片彈簧離合器，液力遠距離操縱。 變速器：六檔機械傳動式變速器，該變速器六個前進檔，一個倒檔，遠距離雙桿 操縱，變速比為一檔 5.606，二檔 3.627，三檔 2.313，四檔 1.487，五檔 1.000，六檔 0.789，倒檔 5.045。 傳動軸：開式、十字軸萬向節(jié)傳動軸，帶十字軸滾針軸承，該底盤有 3 個傳動軸 節(jié)數(shù)。 前軸：鍛鋼件，工字斷

17、面，雙落差前軸。前輪外傾角 1 ，主銷內(nèi)傾角 7 ，主銷后 00 傾角 2.5 ，內(nèi)前輪最大轉(zhuǎn)角 40 ，外前輪最大轉(zhuǎn)角 33 。 000 后橋：后橋采用鑄造橋殼，全浮式半軸，單級，雙曲線齒輪式主減速器，9t 級后 橋，主減速器速比為 6.33。 車輪及輪輞：每車裝有輪胎 7 個，備胎 1 個，采用 9.00r20 輪胎，16pr7.00t-20 輪輞。 懸架：前懸架為多片鋼板彈簧，吊耳式結(jié)構(gòu)，有雙作用的液壓筒式減振器。后懸 架采用多片、鋼板彈簧，裝有副鋼板彈簧。前簧片數(shù)為 8，后簧主簧片數(shù)為 10，后簧 副簧片數(shù)為 7。 車架：由沖壓鉚接結(jié)構(gòu)，等斷面直梁，縱梁內(nèi)有加強板，前后端有拖勾，前端有

18、 保險杠，縱梁斷面尺寸為：250 80 7，車架外寬 861mm。 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：雙輻條式方向盤，梯形機構(gòu)在前軸后方，轉(zhuǎn)向傳動裝置由轉(zhuǎn)向柱 管和帶兩個十字軸萬向節(jié)的轉(zhuǎn)向傳動軸組成。轉(zhuǎn)向傳動軸分為花鍵軸和花鍵套兩部分， 可相對滑動。方向盤可前、后、上、下調(diào)整。轉(zhuǎn)向機采用整體式動力轉(zhuǎn)向機，中間位 置傳動比為 20.4。轉(zhuǎn)向液壓泵為葉片式泵。 制動系統(tǒng)：制動系統(tǒng)的主要設(shè)備有空氣壓縮機、儲氣筒、放水閥、感載閥、快放 閥、手控閥、空氣干燥器和制動軟管等。 行車制動：采用雙回路氣壓制動，鼓式車輪制動器。 駐車制動：采用手控閥控制彈簧制動器，作用于后輪。 輔助制動：采用蝶形閥電氣操縱，發(fā)動機排氣制動。 電氣

19、系統(tǒng)：采用 24v 制電路系統(tǒng)，負極搭鐵。蓄電池采用 6-qw-100df，兩個串 聯(lián)，100a.h 兩個。發(fā)電機參數(shù)為 28v，70a。起動機為 24v，6.6kw。 儀表：速度里程表、轉(zhuǎn)速表、電壓表、水溫表、燃油表、機油壓力表、氣壓表。 燈具：前大燈、前組合燈、前后霧燈、側(cè)轉(zhuǎn)向指示燈、尾燈、后照燈、工作燈、 前后示廓燈、駕駛室頂燈。 指示和警報：轉(zhuǎn)向指示燈、充電不足警告器、停車指示燈、排氣制動指示燈、水 溫過熱和水位過低報警燈、氣壓過低報警燈、機油壓力過低報警燈、空氣干燥器加熱 指示燈、倒車報警燈、電喇叭、氣喇叭。 開關(guān)：電源開關(guān)、點火開關(guān)、轉(zhuǎn)向指示燈開關(guān)、大燈開關(guān)、雨刮和洗滌器開關(guān)、 前

20、后霧燈開關(guān)、駐車制動開關(guān)、電氣喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)、排氣制動開關(guān)、空氣干燥器加熱 開關(guān)、電熄火器等。 駕駛室：平頭可翻轉(zhuǎn)式，采用扭桿式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，三座帶臥室，司機座椅可調(diào)式， 司機座椅靠背角度可向前及向后調(diào)整，后排設(shè)有臥鋪。室內(nèi)還有隔熱毯、雜物箱、石 英鐘、點煙器、內(nèi)后視鏡、遮陽板和窗簾架。兩門皆鎖，車門玻璃可升降，三角窗及 后視鏡玻璃可開啟，前擋風(fēng)玻璃裝有電動式雨刮器和洗滌器，車門外裝有后視鏡。 暖風(fēng)及空調(diào)：駕駛室內(nèi)裝有暖風(fēng)系統(tǒng)，空調(diào)選裝。 隨車工具：商用車每車配備隨車工具一套。 為了滿足載重量的要求故采用該底盤，但是由于底盤的可利用長度 mo=7107mm，比車廂的外部尺寸 5500mm 長得多，因

21、此在該平推式自卸車中將底盤后 端截斷 1500mm，并取消備胎的放置。 3 汽車的運動分析及計算 3.1 車廂前后運動的目的和過程 3.1.1 車廂前后運動的目的 如果車廂不向后移動，由于車廂是一個長方體，當(dāng)其在底盤上旋轉(zhuǎn)的時候，如果車 廂不往后運動一段距離，長方形的車廂的一個角就會與駕駛室發(fā)生運動干涉，如圖 3.1 所示。為了防止駕駛室與車廂發(fā)生運動干涉，就需要將車廂向后移動一段距離，這樣 車廂旋轉(zhuǎn)的時候，靠近駕駛室的那個角，不會掛在駕駛室上。 圖 3.1 車廂與駕駛室產(chǎn)生運動干涉示意圖 3.1.2 車廂運動的過程 由 3.1 的分析可以知道，車廂要完成旋轉(zhuǎn)動作，首先必須沿著底盤，先向后移動

22、一 段距離，如圖 3.2 所示，圖中藍色的箭頭表示車廂運動的方向，紅色虛線表示車廂向后 運動后的位置。 圖 3.2 車廂后移過程 然后根據(jù)任務(wù)書的要求，車廂繞底盤旋轉(zhuǎn)任意角度，如圖 3.3 所示，紅色部分代 表旋轉(zhuǎn)后的車廂位置，藍色箭頭表示旋轉(zhuǎn)方向。 圖 3.3 車廂旋轉(zhuǎn)過程 最后車廂繞車尾的銷軸轉(zhuǎn)動，傾斜一定的角度，完成卸貨動作，如圖 3.4 所示， 從車頭方向看導(dǎo)軌與車架垂直在液壓缸的作用下，車廂傾斜 48 至 50 度，完成卸貨動 作。 圖 3.4 卸貨過程 3.2 車廂前后運動距離的設(shè)計 3.2.1 車廂不與駕駛室發(fā)生運動干涉的條件 由 1.2 得到了車廂的外部尺寸，車廂的俯視圖如圖

23、4.1 所示，尺寸如圖標注。 圖 3.5 車廂的俯視圖 如圖 3.5 所示，旋轉(zhuǎn)中心為車廂中心 o，在三角形 abc 中，由勾股定理可以得到： =5984.95 mmac 22 cdab 22 23605500 又因為 o 為的中點，故：ac =mmao 2 ac 47.2992 2 94.5984 將圓整為 3000mm，由于是車廂上離旋轉(zhuǎn)中心 o 最遠的距離，因此只要aoao 駕駛室與旋轉(zhuǎn)中心 o 的距離大于或等于=3000 mm 時，車廂與駕駛室就不會發(fā)生運ao 動干涉。 3.2.2 下導(dǎo)軌長度的設(shè)計 圖 3.6 下導(dǎo)軌的俯視圖 （1-固定部分的下導(dǎo)軌 2-旋轉(zhuǎn)部分的下導(dǎo)軌） 由車廂運動

24、不與駕駛室干涉的條件，可以得到： 前導(dǎo)軌長度 mm250 2 5500 3000ab 下前導(dǎo)軌的長度不能超過 250mm，否則在車廂旋轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中上、下導(dǎo)軌就會發(fā)生 運動干涉，如圖 3.7 所示。 有任務(wù)書可以知道，需要車廂后退 500mm，因此車廂后退之后，上導(dǎo)軌尾部會超出 下導(dǎo)軌而懸空 500mm。 在車廂旋轉(zhuǎn)過程中，為了盡可能使汽車車廂重心與旋轉(zhuǎn)中心重合，上導(dǎo)軌前部也 應(yīng)該超出下導(dǎo)軌 500mm。 圖 3.7 前后導(dǎo)軌不干涉示意圖 故后下導(dǎo)軌長度5500-500-500=4500mm。cd 綜上所述：該車導(dǎo)軌的尺寸如圖 3.6 所示，下前導(dǎo)軌長度為 250mm，下后導(dǎo)軌的長 度為 450

25、0mm。 3.3 上導(dǎo)軌的設(shè)計 3.3.1 上導(dǎo)軌的形狀設(shè)計 由于上導(dǎo)軌要在下導(dǎo)軌上面向后移動，故上導(dǎo)軌與下導(dǎo)軌要嚙合，即上導(dǎo)軌相對 于下導(dǎo)軌只能有沿著車前進方向的位移，其他方向不能有位移。因此上導(dǎo)軌的形狀設(shè) 計如圖 3.7 所示。 圖 3.8 上導(dǎo)軌形狀示意圖 如圖 3.8 所示： 上導(dǎo)軌為一個焊接件，鉸支座與上面的固定鋼板焊接，固定鋼板將兩個導(dǎo)軌焊接在 一起，車尾部的鉸支座也與導(dǎo)軌體焊接。 在俯視圖中，為了節(jié)省材料，減少加工表面，提高加工效率，在焊接鋼板上開有前 后兩個方形孔，但是總體滿足強度要求。 主視圖中中間的鉸支座與平推液壓缸相互鉸接，從而帶動上導(dǎo)軌在下導(dǎo)軌上前后移 動。導(dǎo)軌尾部的鉸

26、支座是和車廂尾部鉸接，這樣使車廂可以繞著鉸接點轉(zhuǎn)動，使車廂 發(fā)生傾斜，完成卸貨的動作。此處為了提高銷軸的安全系數(shù)，故采用兩對鉸支座，兩 根銷軸，這樣不僅加大了銷軸的承受能力，減小了銷軸的直徑，簡化了加工工藝，同 時由于銷軸的受力點位于車廂左右兩邊，這樣增加了兩個支撐反力的力矩，提高了車 廂抵抗傾翻力矩的能力。 在側(cè)視圖中，可以看到上下導(dǎo)軌之間的嚙合，上導(dǎo)軌將下導(dǎo)軌包在里面，這樣子上 導(dǎo)軌就只能沿著下導(dǎo)軌前后移動了，其他方向的自由度都被限制住了。在安裝的時候 要注意，上導(dǎo)軌從車尾先向前推，與下導(dǎo)軌嚙合，然后依靠平推式液壓缸將上下導(dǎo)軌 之間的相對位置固定。 3.3.2 上導(dǎo)軌的強度和剛度校核 如圖

27、 3.9 所示在本文中，校核梁 abcd 和平面 ef、gh 的強度，已知上導(dǎo)軌的材料 采用 q235，查機械設(shè)計手冊得： 當(dāng)其厚度為 4060mm 時，屈服強度=215 mpa s 抗拉強度=375500mpa b 圖 3.9 下軌道計算示意圖 校核梁 abcd 的強度 2 5 0.1 12000 9.811760 1.860 0.050.093 11760 1.265 10126.5 0.093 ffgn aabhm f mpa a 安全系數(shù)，所以梁 abcd 滿足強度要求。 215 1.6991 126.5 s s 校核平面 ef、gh 的強度 5 2 5 5 12000 9.81.17

28、6 10 0.2 5.51.1 1.176 10 1.069 10106.69 1.1 gmgn aeflm g pampa a 安全系數(shù)，所以校核平面 ef、gh 滿足強度要求。 375 3.51 1 106.9 b s 3.4 下導(dǎo)軌的設(shè)計 3.4.1 下導(dǎo)軌的形狀設(shè)計 下導(dǎo)軌分為兩部分，下前導(dǎo)軌直接與底盤焊接，下后導(dǎo)軌通過回轉(zhuǎn)支承與底盤相 連，因此可以在底盤轉(zhuǎn)動。 下導(dǎo)軌上表面都與上導(dǎo)軌下表面嚙合，下后導(dǎo)軌下表面和汽車底盤通過回轉(zhuǎn)支承連 接。所以下導(dǎo)軌在上表面應(yīng)該有相應(yīng)的形狀應(yīng)該可以和上導(dǎo)軌嚙合，使上導(dǎo)軌只能有 沿著車前進方向的位移，其他方向的位移都被限制住。 圖 3.10 下后導(dǎo)軌形狀

29、示意圖 同時下后導(dǎo)軌上還應(yīng)該具有相應(yīng)的鉸支座，使得平推式液壓缸一端鉸接在上導(dǎo)軌 上，另一端鉸接在下導(dǎo)軌上，當(dāng)液壓缸伸縮時，可以推動上下導(dǎo)軌之間移動，從而使 車廂在底盤上前后移動。 下后導(dǎo)軌的形狀如圖 3.10 所示，下后導(dǎo)軌長度為 4500mm，后面開有孔，是在滿 足強度要求的前提下，為了節(jié)省材料，前面需要安裝鉸支座，為了保證強度要求，因 此在導(dǎo)軌前面沒有開相應(yīng)的孔。在上面開槽，一方面是為了節(jié)省材料，另一方面，是 為回轉(zhuǎn)支承安裝留下空間。前面鉸支座的位置，是根據(jù)上導(dǎo)軌的支座以及雙作用液壓 缸的長度綜合確定的。 下導(dǎo)軌與汽車底盤之間通過回轉(zhuǎn)支承連接，因此在下導(dǎo)軌上應(yīng)該有工回轉(zhuǎn)支承安 裝的螺紋孔，

30、圖中的螺紋孔是根據(jù)回轉(zhuǎn)支承的型號確定的，這在后面會有詳細的計算 過程，回轉(zhuǎn)支承安裝位置的中間開有一個圓形孔，因為液壓馬達在地盤上，而有的液 壓執(zhí)行元件在上導(dǎo)軌上，如多級液壓缸的和平推液壓缸，開這個圓孔，便于液壓油管 從這里給軌道上面的液壓執(zhí)行原件供油。 下前導(dǎo)軌的斷面和下后導(dǎo)軌的側(cè)視圖相同，因為只有這樣才能和上導(dǎo)軌嚙合，其長 度為 250mm，這在前面已經(jīng)計算了，在此不再重復(fù)。前導(dǎo)軌直接和汽車底盤焊接，但 是在焊接時，應(yīng)保證前后導(dǎo)軌的上表面在同一平面內(nèi)，這樣車廂才能在兩個導(dǎo)軌之間 平穩(wěn)的滑動，同時在兩個導(dǎo)軌相望的一面，應(yīng)該加工有倒角。 3.4.2 下導(dǎo)軌的強度和剛度校核 如圖 3.11 所示在

31、本文中，只校核平面 ab、cd 和平面 ef、gh 的強度，已知下導(dǎo) 軌的材料采用 q235，查機械設(shè)計手冊得： 圖 3.11 下后導(dǎo)軌的強度校核 當(dāng)其厚度為 4060mm 時，屈服強度=215 mpa s 抗拉強度=375500mpa b 校核平面 ab、cd 的強度 5 12000 9.81.176 10gmgn 2 ()(2 0.229) 4.52.061aabcdlm 5 4 1.176 10 5.706 100.05706 2.061 g pampa a 安全系數(shù)，所以校核平面 ab、cd 滿足強度要求。 215 1 0.05706 s s 校核平面 ef、gh 的強度 5 1200

32、0 9.81.176 10gmgn 2 1 1.558 4.5 1.2 0.855.991aehlam 5 4 1.176 10 1.963 100.01963 5.991 g pampa a 安全系數(shù)，所以校核平面 ef、gh 滿足強度要求。 215 1 0.01963 s s 4 工作裝置的設(shè)計 4.1 銷軸直徑的計算 4.1.1 鉸接處銷軸的直徑計算 鉸接處銷軸的直徑，由平推式液壓缸的卷耳的直徑來確定，在后面液壓缸的選型中 會詳細的講解，在此不不做敘述。但是銷軸的形狀設(shè)計，在此簡要的介紹一下。 銷軸的形狀如圖 4.1 所示，在滿足強度條件的基礎(chǔ)上，在銷軸上鉆有孔，該孔的作 用是：用黃油槍

33、從這個孔中往相互摩擦的表面打黃油，用于銷軸與卷耳之間的潤滑。 銷軸兩邊都有倒角，這樣便于銷軸的安裝。同時銷軸的表面粗糙度有嚴格的要求，因 為銷軸表面與支座、與液壓缸卷耳之間有相對運動，降低粗糙度，可以減小他們之間 的摩擦力，提高相對運動各部件的壽命。 圖 4.1 銷軸的示意圖 4.1.2 車廂尾部銷軸的直徑計算 車廂尾部銷軸主要是將車廂和上軌道鉸接，車廂前部，與多級液壓缸鉸接，當(dāng)高壓 油流入多級液壓缸時，多級液壓缸伸長，推動車廂繞著車尾的銷軸轉(zhuǎn)動，從而使車廂 傾斜，完成卸貨的動作。 車尾采用兩個銷軸，這樣有以下幾個好處：第一，在保證鉸接強度的情況下，減小 銷軸的直徑和長度，便于銷軸的安裝和制造

34、，同時也減少了上導(dǎo)軌的切屑量，減少了 對上導(dǎo)軌強度的削弱。第二，采用兩個銷軸，可以將銷軸安裝在車廂的左右兩側(cè)，車 廂的重力和傾翻力矩就分散到了地盤的兩邊，底盤給車廂的反作用力的力矩增大，這 樣可以提高車廂抗傾翻的能力。 銷軸的形狀與圖 7.1 相同，在此不再重復(fù)敘述。 車尾的銷軸主要承受剪切應(yīng)力，其主要失效形式是剪短和擠壓，因此應(yīng)該按照剪切 應(yīng)力和擠壓應(yīng)力來設(shè)計。 圖 4.2 軸的受力分析 車尾銷軸采用 45 鋼，其剪切屈服極限為=80mpa，取安全系數(shù) s=1.5。其受力如 p 圖 4.2 所示，則： 由許用剪切應(yīng)力 80 53.333 1.5 p mpa s 由公式得 2 2 4 g d

35、3 6 22 12 9.8 10 37.48 3.14 53.333 10 g dmm 取銷軸直徑 d=40mm，長度為 284mm。 4.2 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的選型 4.2.1 傳動方案的設(shè)計 如果 4.2 所示，液壓馬達固定在汽車底盤上，當(dāng)液壓馬達轉(zhuǎn)動時，帶動小齒 輪轉(zhuǎn)動，小齒輪和回轉(zhuǎn)支承的大齒圈嚙合。回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈固定在汽車底盤上，外 圈與車廂連接，小齒輪的轉(zhuǎn)動會帶動回轉(zhuǎn)支承外圈齒圈轉(zhuǎn)動，從而帶動車廂的旋 轉(zhuǎn)。 圖 4.2 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)傳動方案的設(shè)計 （1-車廂 2-回轉(zhuǎn)支承 3-主動小齒輪 4-汽車底盤 5-液壓馬達） 這樣的布置，結(jié)構(gòu)緊湊，動力傳遞路徑短，傳動效率高，作為本回轉(zhuǎn)支承的 傳動方案。

36、4.2.2 回轉(zhuǎn)支承的選型 圖 4.3 回轉(zhuǎn)支承受力圖 本文中回轉(zhuǎn)支承參考張質(zhì)文主編的起重機設(shè)計手冊 （北京:中國鐵道出版社, 1998）135 頁回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計，所有力向回轉(zhuǎn)中心簡化成回轉(zhuǎn)支承的計算載荷，如圖 4.3 所示。 垂直力 v=g=9.8 12=1.176n=117.6kn 3 10 5 10 水平力 h=0 力矩 m=mkn l g.52.3177 . 28 . 91012 2 3 當(dāng)量載荷的計算公式 () aar ff k vk h 查工程起重機結(jié)構(gòu)與設(shè)計103 頁，表 4-10 得1.25f 查表 4-11 得，滾道接觸角 。1 a k 8.046 r k 0 60 所以當(dāng)量載

37、荷 5 ()1.25 (1 11.768.046 0)1.47 10147.6 aar ff k vk hnkn 1.25 1 317.52396.9. a mfk mkn m 查起重機設(shè)計手冊142 頁，根據(jù)當(dāng)量載荷選用 9#012（漸開線圓柱齒輪外嚙合 大模數(shù)齒形）型回轉(zhuǎn)支承，其型號為：012.50.1250。由 146 頁 jb2300-84 得所選用回 轉(zhuǎn)支承如圖 4.2 所示，其參數(shù)如下： 圖 4.2 回轉(zhuǎn)支承的示意圖 =1250mm =1390mm =1110mm =110mm =1337mm l dddh 1 d =1163mm =40 =26mm =5 =1251mm =124

38、8mm 2 dn 1 n 3 d 1 d =100mm =10mm =90mm =+0.5 =14 =1453.2mm 1 hhbxm e d =101 z 4.2.3 其他部件的設(shè)計 小齒輪的設(shè)計請參看 5.5，液壓馬達的選型，請參看 5.2，再次不再贅述。 5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 5.1 液壓油泵的選擇 本文液壓油泵的選擇參考機械設(shè)計手冊第五卷 21-131 頁表 21-5-10。 有底盤參數(shù)中發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和變速器各檔位的傳動比得最適合取液壓油泵的額定 轉(zhuǎn)速為 2000r/min，因為發(fā)動機參數(shù)：水冷、直列六缸、四沖程、增壓柴油發(fā)動機，型 號 eqb160-20，額定轉(zhuǎn)速 2600r/min，

39、額定功率 118kw，最大扭矩 550n.m(1500- 1700r/min)，缸徑 102mm，沖程 120mm，排量 5.88l，壓縮比 17.3：1，工作順序 1-5- 3-6-2-4。.采用倒檔取力器和減速器配合使用，就可以得到 2000r/min 的額定轉(zhuǎn)速。 理論排量為 25.6 升，額定壓力為 16mpa。與單向閥和溢流閥配合使用，也能滿足 各個工作部件的壓力和排量要求。 圖 5.1 油源回路示意圖 如圖 5.1 所示，液壓油通過過濾器，液壓油泵，在通過單向閥進入主油路，在進入 工作裝置之前，還有一個溢流閥，溢流閥一端與主油路相連，另一端直接流回油箱。 過濾器的作用是過濾液壓油中

40、的雜質(zhì)，使進入工作裝置的液壓油都是滿足要求粘 度，并且是干凈的，防止液壓油中的雜質(zhì)堵住工作裝置的油道或者對液壓元件產(chǎn)生損 傷。 油泵的作用是提高油壓，是整個液壓系統(tǒng)的動力源，為整個液壓系統(tǒng)提供足量的 高壓油。 單向閥的作用是防止液壓油倒流，如果沒有單向閥的反向鎖止作用，萬一油泵壞 了，將直接導(dǎo)致主油路中的液壓工作裝置突然失去壓力，舉起的車廂突然掉下來，將 會造成嚴重的安全事故。 溢流閥的作用是防止系統(tǒng)過載，當(dāng)油壓超過一定的限制值時，溢流閥打開，高壓 油從溢流閥，流回油箱，保護了液壓系用的油管和其他工作裝置，提高了整個系統(tǒng)的 安全性。查機械設(shè)計手冊第五卷 21-388 頁，選用額定壓力為 21m

41、pa 的 dt-02-*- 22 型液控式溢流閥。 5.2 液壓馬達的選擇 液壓馬達通過減速器，帶動小齒輪，小齒輪和回轉(zhuǎn)支承的大齒圈嚙合，小齒輪中 心與汽車底盤連接。當(dāng)小齒輪轉(zhuǎn)動的時候，大齒輪也隨之轉(zhuǎn)動，而大齒輪又和下導(dǎo)軌 通過螺栓連接，從而下導(dǎo)軌也隨之轉(zhuǎn)動，最終帶動車廂轉(zhuǎn)動。 參考機械設(shè)計手冊第五卷 21-212 頁，表 21-5-68，選用 gm5-25 雙旋向的液壓 馬達。其參數(shù)如下： 額定壓力 16mpa，公稱轉(zhuǎn)速 3000r/min，最低轉(zhuǎn)速 500 r/min，理論扭矩 64n.m。 圖 5.2 液壓馬達雙向自鎖原理圖 圖 5.2 是由兩個過載閥和兩個補油單向閥組成的雙向緩沖制動補

42、油回路。緩沖用溢 流閥的調(diào)節(jié)壓力應(yīng)比主溢流閥的調(diào)節(jié)壓力高 5%19%，當(dāng)出現(xiàn)液壓沖擊時產(chǎn)生的沖擊 壓力使溢流閥打開實現(xiàn)緩沖。其中，右邊油路由過載閥防止過載，由單向閥實現(xiàn)補油， 左邊的油路由右邊的過載閥防止過載，左邊的單向閥補油。這種回路的特點是兩邊油 路的過載壓力可以分別調(diào)解，適應(yīng)性較好，應(yīng)用比較普遍。 5.3 平推液壓缸的選型 5.3.1 平推液壓缸的類型選擇 平推液壓缸一端與上導(dǎo)軌相連，另一端與下導(dǎo)軌相連，當(dāng)平推液壓缸伸長的時候， 推動上導(dǎo)軌向后運動，車廂也隨之向后移動，當(dāng)雙作用液壓缸收縮的時候，上導(dǎo)軌向 前運動，車廂回到汽車行駛時的位置。 圖 5.3 平推液壓缸的原理圖 雙作用液壓缸的原

43、理如圖 5.3 所示，當(dāng)換向閥處于右邊的機能時，高壓油通過右邊 的單向閥，進入雙作用液壓缸的右腔，高壓控制油進入左邊的單向閥，左邊的單向閥 打開，左腔的液壓油通過單向閥換向閥回到油箱，此時車廂后移，當(dāng)?shù)竭_極限位置時， 換向閥打到中位。 同理：當(dāng)換向閥處于左邊機能時，高壓油通過換向閥，和左邊的單向閥，進入左 腔中，同時高壓的控制油打開右邊的液控單向閥，雙作用液壓缸右腔中的液壓油通過 右邊的液控單向閥，換向閥，回到了油箱，此時車廂前移，會到汽車行駛時的位置。 如圖 5.3 所示，當(dāng)高壓油進入沒有活塞桿的活塞腔時，此時應(yīng)該讓他處于車廂后移 的運動過程當(dāng)中，因為當(dāng)車廂后移時，車廂的重量比前移時大，因此

44、上下軌道之間的 摩擦力也更大，要克服更大的摩擦力，就需要更大的液壓缸推力。但是，當(dāng)車廂前移 時，車廂中的貨物已經(jīng)卸下了，因此車廂的整體重量就會降低，所以此時高壓油進入 有活塞桿的那個腔時，液壓推力要小一些，但是足以推動空的車廂向前移動。 圖 5.3 所示為液控單向閥鎖緊回路。該回路是液壓缸進出油路都裝上液控單向閥 （有成液壓鎖）的雙向鎖緊回路。 當(dāng)換向閥左位接入時，壓力油經(jīng)左邊液控單向閥進入液壓缸左腔，同時通過控制 口打開右邊的液控單向閥，使液壓缸右腔的回油可經(jīng)過右邊液控單向閥及換向閥流回 油箱，活塞向右運動。反之，活塞向左運動。到了需要停留的位置，只要使換向閥處 于中位，因為閥的中位為 h

45、機能，所以兩個液控單向閥均關(guān)閉，使活塞雙向鎖緊?；?路中由于液控單向閥的密封性好，泄漏極少，故鎖緊的精度主要取決于液壓缸的泄漏。 這種回路被廣泛運用于起重運輸車、工程機械等有鎖緊要求的場合。 5.3.2 平推液壓缸的類型選擇 軌道之間的摩擦因數(shù)，因此導(dǎo)軌之間的摩擦力0.1f 34 0.1 12 109.81.176 1011.76ffnnkn 要推動車廂和上軌道向后移動，則液壓缸的最大推力 max 11.76fkn 查機械設(shè)計手冊第五卷 21-310 頁，表 21-6-36，選用 dg-j40ce2e 型雙作用液 壓缸。 5.4 多級液壓缸的選型 5.4.1 多級液壓缸的長度計算 多級液壓缸連

46、接著上導(dǎo)軌和車廂，當(dāng)高壓油進入多級液壓缸時，多級液壓缸伸長， 推動車廂，使車廂繞車廂尾部的鉸鏈轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)動到 48 至 50 度時，超過了貨物的自 然吸止角，貨物就會沿著傾斜的車廂滑落，完成卸貨的動作。當(dāng)貨物卸完時，在重力 作用下，多級液壓缸回收縮回正常的位置。 如圖 5.4 所示，當(dāng)換向閥處于中位機能時液壓缸被鎖死，當(dāng)處于左位機能時，油 泵來的高壓油，通過換向閥、左邊的單向閥進入多級液壓缸，此時液壓缸伸長，推動 車廂向上傾斜，達到指定位置時，滑閥回到中位機能，液壓缸被鎖死，車廂將保持傾 斜。 圖 5.4 多級液壓缸的液壓原理圖 當(dāng)滑閥處于右位機能時，油泵的高壓油通過控制管路，推動液控單向閥，

47、使液控 單向閥打開，多級液壓缸中的高壓油就會通過液控單向閥，節(jié)流閥，換向閥，最后回 到油箱。 圖 5.4 中節(jié)流閥的作用是，降低多級液壓缸中高壓油回油的速度，防止車廂突然 垮下來了。 首先要計算液壓缸的行程，當(dāng)車廂被舉起時，如圖 5.5 所示，車廂由 ab 位置繞 b 鉸旋轉(zhuǎn)到 cb 位置，故： 在三角形 abc 中，mm，5500 bcab o abc50 由余弦定理定理得： o bcabbcabac50sin2 222 o 50sin5500255005500 222 =mm61.21611349 故mm,圓整為 4700mm。即液壓缸的行程為 4700mm。4648ac 圖 5.5 多級

48、液壓缸設(shè)計圖 5.4.2 多級液壓缸的受力計算 如圖 5.6 所示，為汽車的額定載重量，即=9.8 12=1.176n，為 1 f 1 f 3 10 5 10 2 f 液壓缸所承受的力，為車廂所承受的力。由于系統(tǒng)在此位置時處于平衡狀態(tài)，對 c 3 f 點、組成平面匯交力系，列平衡方程： 1 f 2 f 3 f ： 0 x f050sin65cos 32 oo ff ： 0 y f 132 50sin65sinfff oo 聯(lián)立方程得：=83404n，圓整為 84kn。 2 f 圖 5.6 多級液壓缸的受力分析 故液壓缸的推力至少為 84kn。 5.4.3 多級液壓缸的型號選擇 根據(jù)機械設(shè)計手冊

49、第五卷 21-361 頁，表 21-6-98，由于液壓缸承受的最大壓 力為 84kn，故多級液壓缸的柱塞直徑為 95mm。 查表 21-6-99，根據(jù)多級液壓缸的行程為 4700mm，試選多級液壓缸為 udzr 28/45/60/75/95/-4700 液壓缸的長度為mm，滿足安裝13275/47002571305/257 17417 slll 位置的要求。 綜上所述：選用 udzr 28/45/60/75/95/-4700 型多級液壓缸滿足該車的要求。 5.5 小齒輪的設(shè)計 由回轉(zhuǎn)支承的設(shè)計得到大齒輪的參數(shù)如下：=101 =+0.5 =14 1 z 1 xm 0 20 要使得大小兩個齒輪能夠正常嚙合，小齒輪的=14，又由于齒輪不發(fā)生根切的最m 小齒數(shù)為 17，故。因為液壓馬達的轉(zhuǎn)速為 3000r/min，就需要大小齒輪的傳動比 2 17z 最大，以降低大齒輪的轉(zhuǎn)速，即降低車廂的轉(zhuǎn)速，因此去小齒輪齒數(shù)取為 17。采用等 變位齒輪傳動，故=-0.5