基于Solidworks的運輸車的舉升機構(gòu)設計

1、第24頁 共25 頁基于Solidworks的運輸車的舉升機構(gòu)設計本設計是獨立自主完成并順利通過答辯，只可用于學習交流，不可用于商業(yè)活動。另外：有需要電子檔的同學可以加我3103064563，我存有該設計的全部電子檔，旨在互相幫助，共同進步，共同探討新的研究方案，維護社會主義文明，建設社會主義和諧社會?；赟olidworks的運輸車的舉升機構(gòu)設計作者：00000000 指導老師：000000000000000 機械設計制造及其自動化 摘要：隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國專用汽車市場進入了快速成長期。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運輸車。本文

2、首先對自卸運輸車進行了簡單的介紹，接著按照自卸運輸車舉升機構(gòu)的設計過程，完成了對舉升機構(gòu)的選型、機構(gòu)的受力分析和計算，最后，通過Solidworks軟件對自卸運輸車及其舉升機構(gòu)進行了三維動畫的展示。關(guān)鍵詞:專用汽車，自卸汽車，舉升機構(gòu)，三維動畫1 緒論1.1 課題的提出自卸運輸車又成翻斗車，它是利用自身動力驅(qū)動液壓舉升機構(gòu)，使運輸車車廂具有自動傾卸貨物的能力和回復到原位功能的一種專用功能的自卸運輸車。自卸運輸車運輸?shù)呢浳镉校荷?、石、土、垃圾、建材、糧食、肥料和農(nóng)產(chǎn)品等散裝貨物。它的分類方式如下：1. 按用途方式：用于公路運輸?shù)钠胀ㄗ孕哆\輸車；非公路運輸?shù)闹匦妥孕哆\輸車，主要常見于礦區(qū)裝卸作業(yè)與

3、大中型土建工程。2. 按載重總質(zhì)量級別分類：輕型自卸運輸車（1.8-6t）；中型自卸運輸車（6-14t）；重型自卸運輸車（14t）。3. 按傳動類型分類：機械傳動、液壓機械傳動和電力傳動。4. 按卸載貨物方式分類：后傾式、側(cè)傾卸式、三面卸式、貨廂升高后傾式等多種形式。5. 按傾卸機構(gòu)方式分類：前置直推式、后置直推式、液壓缸前推連桿式、液壓缸后推連桿式。6. 按車廂結(jié)構(gòu)分類：一面開啟式、三面開啟式和無后欄板式。自卸運輸車在工程建筑中，常與挖掘機、裝載機、帶式輸送機等聯(lián)合作業(yè)，構(gòu)成裝運、傾卸生產(chǎn)線，進行土方、沙石、松散物料等的裝載運輸。并且因為自卸運輸車車廂能自動傾斜一定角度進行貨物的傾卸，這樣大

4、大節(jié)省了傾卸貨物的時間和勞動力，縮短運輸周期、提高生產(chǎn)效率、降低運輸成本。目前，由于自卸運輸車技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，自卸運輸車已成為當今貨物運輸?shù)闹饕囕v之一。傾卸裝置是自卸運輸車的主要結(jié)構(gòu)部分。其主要組成部門如下二類底盤 傾卸桿系機構(gòu) 傾卸機構(gòu) 車廂 副車架 管路系統(tǒng) 普通自卸運輸車 液壓系統(tǒng) 油缸 油泵、控制閥等 傾卸裝置 傾卸動力（取力）系統(tǒng) 安全撐桿 傾卸機構(gòu)附件 限位裝置 開合機構(gòu)在中型自卸運輸車的設計中，液壓舉升機構(gòu)和運輸車車廂的設計一直處于重要地位。這是由于液壓舉升機構(gòu)是自卸運輸車的重要工作系統(tǒng)，其設計方案的優(yōu)劣直接影響著運輸車的多個性能指標，因此提高液壓舉升機構(gòu)的設計質(zhì)量和效率

5、具有很重要的意義。本課題選用的自卸運輸車的車型是江淮HFC3049KZ，該自卸運輸車使用可靠性高，能適應多地形的運輸、卸載任務，同時，該自卸運輸車價格適中，在自卸運輸車的銷售市場上占據(jù)了很大比例。1.2 課題來源及研究意義當今汽車工業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)是買方市場的形成和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的日益加快。汽車產(chǎn)品開發(fā)的一個主要手段就是變型設計，即以現(xiàn)有產(chǎn)品為基礎(chǔ)，保持其基本結(jié)構(gòu)和功能不變，對其局部結(jié)構(gòu)、尺寸或配置進行一定范圍內(nèi)的變動和調(diào)整，以此快速形成適應市場需求的新產(chǎn)品。自卸汽車是以發(fā)動機為動力，經(jīng)過變速器的取力機構(gòu)和液壓傾卸裝置，進行車廂自動傾卸，從而實現(xiàn)自動卸貨的一種車輛。因其短途卸載方便，動力性、

6、機動性均較好，與裝載機，帶式輸送機，吊車等其它吊裝機具配合使生產(chǎn)效率明顯提高，被廣泛應用于建設工地、礦山、港口、碼頭等，用來搬運巖石，廢土，煤，沙子等物資。江淮HFC3049KZ自卸運輸車是一種專用汽車，技術(shù)要求適中，社會需求量高。過去很長一段時間，國內(nèi)卸汽車生產(chǎn)廠家主要靠引進國外車型，通過仿制和部分改造開發(fā)自己的新車型。隨著設計水平和生產(chǎn)能力逐漸提高，部分自卸汽車生產(chǎn)廠家開始與高校等科研機構(gòu)合作，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的自卸汽車。本課題在滿足設計要求下，對江淮HFC3049KZ自卸運輸車的舉升機構(gòu)進行合理的選擇和設計，并為進一步研究整車的計算機輔助設計提供經(jīng)驗，進而提高自卸汽車產(chǎn)品的設計質(zhì)量和

7、設計效率。同時，也希望能為推廣虛擬樣機等先進Solidworks技術(shù)的應用，以及為提高我國專用汽車的設計水平進行一些有益的探索。1.3 研究內(nèi)容專用汽車與普通汽車的區(qū)別主要是改裝了具有專用功能的上裝部分，能完成某些特殊的運輸和作業(yè)功能。因此在設計上，除了要滿足基本型汽車的功能外，還要滿足專用功能的要求，這就形成了其自身特點，概括如下：1. 專用汽車設計多選用定型的基本上汽車底盤進行改裝設計這首先需要了解國內(nèi)外汽車產(chǎn)品，特別是自卸運輸車產(chǎn)品的生產(chǎn)情況、底盤規(guī)格、供貨渠道、銷售價格和相關(guān)資料等。然后根據(jù)所設計的專用汽車的功能和性能指標要求，在功率匹配、動力輸出、傳動方式、外形尺寸、軸載質(zhì)量等方面進

8、行比較，選擇出一種最符合要求的基本底盤作為改裝所需的底盤。2. 專用汽車設計的主要工作是總體布置和專用工作裝置匹配設計時既要保證其專用功能符合其功能指標，也要考慮汽車底盤的基本性能不受影響。在特殊要求下，可以適當改變汽車底盤基本性能，以滿足其專用功能的需要。3. 針對專用汽車品種多、批量少的生產(chǎn)持點4. 對專用汽車自制件的設計，應遵循單件或小批量的生產(chǎn)持點工的可能性5. 對專用汽車工作裝置中的某些核心部件和總成6. 在普通汽車底盤上改裝的專用汽車，底盤受載情況可能與原設計不同，因此要對一些重要的總成結(jié)構(gòu)件進行強度校核7. 專用汽車設計應滿足有關(guān)機動車輛公路交通安全法規(guī)的要求8. 某些專用汽車可

9、能會在很惡劣的環(huán)境下工作，其使用條件復雜，要了解和掌握國家及行業(yè)相應的規(guī)范和標準，使專用汽車有良好的適應性，工作可靠，是要設安全性裝置綜上所述，專用汽車的設計有其自身的特點和要求，既要滿足汽車設計的一般要求。同時又要獲得好的專用性能。這就要求汽車和專用工作裝置合理匹配，構(gòu)成一個協(xié)調(diào)的整體，使汽車的基本性能和專用功能都得到充分發(fā)揮。2 整車參數(shù)的確定及校核2.1 二類底盤的選擇及校核目前，改裝專用汽車選用的底盤主要是二類和三類底盤，也有為某些專用汽車單獨設計的專用底盤。汽車底盤的選擇或設計專用汽車的底盤主要依據(jù)是：專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、性能指標、專用設備或裝置的外形尺寸等來決

10、定。在專用汽車底盤或總成選型方面，一般應滿足下列要求：1. 適用性對貨運汽車的總成選型應保證貨運要求，保證貨運的安全性能；對乘用汽車的總成選型應適應乘客的要求，保證乘坐安全舒適；對各類專用汽車的總成選型應滿足各類專用汽車的專用要求，并依此為主要目標進行改裝選型。2. 可靠性對車輛的總成選型的各總成工作應可靠，保證出現(xiàn)故障幾率小，零部件的強度和壽命要有足夠的保證，且同一車型各總成零件的壽命應基本一致，趨于平衡。3. 先進性所選用的底盤和總成。應保證整車在動力性、經(jīng)濟性、制動性、操作穩(wěn)定性、行駛平穩(wěn)性和通過性等基本性能指標處于同類車型的先進水平，并且在專用性能上滿足國家或行業(yè)標準的要求。4. 方便

11、性所選用的各總成要便于安裝、檢查、包養(yǎng)和維修。除此之外，所選用的各總成還需要考慮價格因素。綜上所述，本文改裝的自卸運輸車選用HFC3049KZ底盤。2.2 整車尺寸參數(shù)的確定江淮HFC3049KZ自卸運輸車是選擇HFC3049KZ型底盤，利用該車發(fā)動機動力驅(qū)動液壓舉升機構(gòu)取力器-傳動軸-液壓泵-舉升油缸，將車廂舉升到一定角度進行卸貨，然后利用車廂自重使其復位的專用型自卸運輸車。該車最大裝載質(zhì)量為4.3t，是適用于公路運輸?shù)闹行妥孕哆\輸車。傾卸機構(gòu)采用油缸前推式舉升機構(gòu)。該車主要構(gòu)成部件為：車廂、副梁、液壓舉升機構(gòu)、液壓系統(tǒng)等，其主要參數(shù)見表1：表1 江淮HFC3049KZ整車參數(shù)項目單位參數(shù)外

12、形尺寸mm6500*2460*2600最大裝載質(zhì)量mkg4300整備質(zhì)量mkg5255軸距mm3950輪距（前/后）mm1810/1800前懸Lmm1065后懸Lmm1485接近角度34離去角度33貨廂尺寸mm3100*2250*750傾斜時間（舉升/下降）s15/13最大舉升角度50總質(zhì)量kg9750最高車速km/h852.3 總體布局設計專用車的總體布局要滿足車輛自身的質(zhì)量及其自身的專用功能。江淮HFC3049KZ型自卸運輸車的總體布局要求滿足國家要求及標準，且各部件間滿足配合要求，尤其是車廂及舉升機構(gòu)的布局讓該車使用方便，美觀。3 液壓舉升機構(gòu)的設計3.1 液壓舉升機構(gòu)應滿足的要求對于液

13、壓舉升機構(gòu)的設計，考慮到工作環(huán)境、工作性質(zhì)以及工作內(nèi)容等的要求，在其設計過程中，應滿足下述要求：1. 較強的免維護性2. 良好的動力性舉升機構(gòu)是自卸運輸車卸料時的動力來源，因此為保證卸料順利完成，要求其必須具備良好的動力性。自卸運輸車由于其特定的使用環(huán)境和使用群體導致了其經(jīng)常處于超載狀態(tài)，這就要求舉升機構(gòu)要有一定的過載系數(shù)。3. 平穩(wěn)性舉升機構(gòu)在傾卸貨物時要具有較好的平穩(wěn)性，不得有較大的動力沖擊，這樣可降低沖擊力對機構(gòu)各部件的損傷概率，保證機構(gòu)的使用壽命。4. 卸料性自卸運輸車舉升機構(gòu)應達到的卸料目標為：舉升機構(gòu)將車廂舉升到最大舉升角所需的時間必須滿足國家規(guī)定的標準；車廂被舉升機構(gòu)舉升到最大轉(zhuǎn)

14、角時，所卸載的貨物能順利傾卸完畢，即最大舉升角能達到貨物的安息角。5. 緊湊性由于自卸運輸車的車廂布置位置一般較低，同時考慮到自卸運輸車的工作環(huán)境，因此其必須具有較好的通過性（即離地間隙受限），故自卸運輸車舉升機構(gòu)布置空間就受到很大的限制，這就要求舉升機構(gòu)應具有較好的緊湊性，占用較少的空間。6. 協(xié)調(diào)性液壓舉升機構(gòu)實質(zhì)上就是一個簡化的四連桿機構(gòu)，因此在外力的作用下，其機構(gòu)中的各部件能沿自己的鉸支點按設計者的意圖順利轉(zhuǎn)動，不能出現(xiàn)傳動角小于許用傳動角的情況，更不可以出現(xiàn)死點位置。3.2 舉升系統(tǒng)性能主要參考參數(shù)自卸運輸車的舉升機構(gòu)由液壓缸驅(qū)動，其性能的好壞，表現(xiàn)在舉升貨物時的最大舉升力和最大舉升

15、傾角，以及對液壓系統(tǒng)的要求兩方面。液壓舉升系統(tǒng)性能參考參數(shù)如下：1. 舉升力系數(shù)K舉升力系數(shù)是評價液壓舉升機構(gòu)舉升性能的參數(shù)，是指單位舉升重力所需的油缸推力，即： K=F/mg （3.1）式中：F油缸的有效推力（N）; m舉升質(zhì)量（kg）； g重力加速度（m/s）。對于具體的舉升機構(gòu)，舉升力系數(shù)K與汽車總布置參數(shù)和機構(gòu)的性能特征有關(guān)，K值只能比較同類型舉升機構(gòu)的工作效率。對于相同的舉升質(zhì)量，舉升力系數(shù)越小，則液壓舉升力越小，油缸的油壓也越小，這樣舉升機構(gòu)耗能也較少。2. 舉升油缸的最大行程指自卸運輸車車廂達到最大舉升角時，舉升油缸的最大伸長量。舉升油缸的最大行程較小，可減少舉升油缸的級數(shù)，降低

16、制造成本，同時舉升機構(gòu)的布置也較方便。3. 舉升高度指舉升機構(gòu)所占用的空間高度。4. 最大舉升角指舉升機構(gòu)能使自卸運輸車車廂傾斜的最大角度。它決定著自卸運輸車能否把貨物完全傾卸干凈。此數(shù)據(jù)與自卸運輸車所裝載的貨物的安息角有關(guān)，且設計的自卸運輸車舉升機構(gòu)的最大舉升角必須大于貨物的安息角，這樣才能保證講車廂內(nèi)的貨物完全傾卸干凈。表2是常見貨物的安息角。表2 常見貨物安息角貨物名稱煤焦炭鐵礦石銅礦細沙粗沙石灰石粘土水泥安息角27-455040-5035-4530-355040-455040-453.3 液壓舉升機構(gòu)方案的確定3.3.1 液壓舉升機構(gòu)簡述普通自卸汽車和專用自卸汽車設計的關(guān)鍵是在定型的汽

17、車底盤上合理的進行車廂布置，設計和選用適當?shù)呐e升機構(gòu)，使汽車具備自卸功能。舉升機構(gòu)是自卸運輸車實現(xiàn)自卸功能的基本部件，其好壞直接決定了自卸運輸車的性能，因此也是自卸汽車設計過程中的重要環(huán)節(jié)。舉升機構(gòu)種類繁多，設計方法也是多種多樣。目前，在自卸運輸車中常見的舉升機構(gòu)是液壓舉升機構(gòu)，并且根據(jù)油缸與車廂底板連接方式的不同，舉升機構(gòu)分為兩大類：油缸直推式和連桿組合式。直推式舉升機構(gòu)是液壓油缸直接舉升自卸車貨廂進行傾卸貨物。此類舉升機構(gòu)布局簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高，但由于其液壓油缸工作行程長，因此一般需采用單作用的2級或3級伸縮式套筒油缸。按照油缸位置布置的不同，直推式舉升機構(gòu)又分為前置式和后置式兩種

18、，前置式一般采用單缸，后置式既可采用單缸，又可采用并列雙缸。在相同舉升載荷作用下，前置式需要的舉升力較小，舉升時貨廂橫向剛度大，油缸活塞的工作行程長，后置式的情況與前置式相反。油缸與車廂底板之間通過連桿機構(gòu)相連接的舉升機構(gòu)即連桿組合式舉升機構(gòu)。這種舉升機構(gòu)具有舉升平順、油缸活塞工作行程短、舉升機構(gòu)布置靈活等優(yōu)點，因此在實際生活生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，并演變出了多種連桿組合式舉升機構(gòu)，如：油缸前推（后推）連桿放大式、油缸前推（后推）杠桿平衡式、油缸浮動式等。 A.前置式 B.后置式 圖1 直推式舉升機構(gòu)1-車廂 2-拉桿 3-三角臂拉桿 4-舉升油缸 5-副車架圖2 油缸前推連桿組合式1-車廂

19、2-拉桿 3-三角臂拉桿 4-舉升油缸 5-副車架圖3 油缸后推連桿組合式1-車廂 2-拉桿 3-三角臂拉桿 4-舉升油缸 5-副車架圖4 油缸前推杠桿平衡式1-車廂 2-拉桿 3-三角臂拉桿 4-舉升油缸 5-副車架圖5 油缸后推杠桿平衡式1-車廂 2-拉桿 3-三角臂拉桿 4-舉升油缸 5-副車架圖6 油缸浮動式上述各種舉升機構(gòu)各有優(yōu)缺點，在實際設計選擇中，應根據(jù)實際情況選擇合適的舉升機構(gòu)。下表2為直推式與連桿組合式舉升機構(gòu)的綜合比較：表2 直推式與連桿組合式舉升機構(gòu)的綜合比較類別項目直推式連桿組合式機構(gòu)布置簡便、易于布置比較復雜系統(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缸、加工精

20、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)耐沖擊性較好較差綜合上述因素，結(jié)合本課題所選車型的要求，該車型選用油缸前推連桿組合式舉升機構(gòu)。3.4 舉升機構(gòu)幾何尺寸的確定油缸前推連桿組合式舉升機構(gòu)（如下圖所示),主要構(gòu)成部件為：舉升油缸EC、拉桿BD、三角臂ABC，點O是車廂與副梁的鉸接點。自卸運輸車進行傾卸貨物時，油缸充油，使油缸EC伸長，三角臂ABC和拉桿BD隨著轉(zhuǎn)動而升高，使車廂舉升，并使其繞O點傾翻。傾卸結(jié)束后，車廂由于自重

21、回復到初始位置。舉升機構(gòu)在初始位置時所占據(jù)的空間要越小越好，這可以保證機構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊，同時還得保證各構(gòu)件不發(fā)生運動干涉，可協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)。用作圖法初步確定各鉸支點的位置及各構(gòu)件的集合尺寸（圖如下）。3.4.1 舉升機構(gòu)安裝位置的設計1.車廂與副梁鉸支點O的確定車廂后鉸支點O應盡量靠近車架大梁的尾部。由上面提供的江淮HFC3049KZ的參數(shù)數(shù)據(jù)，可知車廂副梁高205mm，長2900mm，兼顧結(jié)構(gòu)安排空間，取水平方向離副梁尾端100mm，垂直方向離副梁下端157mm處，作為車廂后鉸支點，并以車廂后鉸支點為坐標原點，坐標系建立如上圖所示。2. 車廂初始位置時舉升機構(gòu)與車廂前鉸支點A0的確定車廂前鉸支點A0

22、的坐標（XAO,YAO），根據(jù)經(jīng)驗公式（3.2） XAO=RL/max （3.2）式中L-油缸最大工作行程，本課題所選車型油缸數(shù)據(jù)已知，油缸初始自由長度LO=1165mm，最大有效工作行程L=780mm；max-車廂最大舉升角，根據(jù)貨物安息角可知，max=500；R-經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)L的尺寸，取R=175；故XAO=175×780/50=2730mm，考慮結(jié)構(gòu)安排，取XAO=2055mmA0點的垂直方向應盡量靠近車廂底面，充分利用車廂底部空間，減少油缸下支點沉入副梁中的深度。確定A0距車廂底板的距離為84mm，已知底板縱梁高205mm，故A0坐標為（2055，122）。3. 液壓油缸與

23、副梁鉸支點的確定由于油缸具有一定的尺寸，并且在開始舉升時，為減少油缸的工作壓力，油缸必須具有一定的傾斜角，因此，E點相對于點O的垂直距離由結(jié)構(gòu)允許最小值決定，E點X軸坐標由經(jīng)驗公式可得 XE=XAO-0.5L0-0.2L+400 (3.3) =2055-0.5×1165-0.2×780+400=1687mm根據(jù)結(jié)構(gòu)安排，取XE=2378，則E點的坐標為（1678，-43）。3.4.2 三角臂的設計1.車廂初始位置時三角臂中支點C0坐標及A0C0長度的確定C0點即油缸上支點，車廂初始位置時，點C0應盡量靠近車廂底面，要充分利用上部空間，從而減少油缸下支點沉入副梁中的深度，取C

24、0點垂直方向在A0點下方90mm。由于車廂在初始位置時，油缸長度應略大于油缸最小長度15mm，用以保證車廂能夠完全放平，且與油缸不發(fā)生干涉。根據(jù)結(jié)構(gòu)安排，取水平方向C0點在點A0前805mm，故C0點坐標為（2507，37），AC=A0C0=460mm。2. 車廂初始位置時拉桿與三角臂鉸接點B0的確定連接OA0，并將OA0繞O點向上轉(zhuǎn)動500到達A'點。以A'為圓心，A0C0為半徑畫弧，再以E為圓心，1165+780-10=1935mm為半徑畫弧，兩弧交于C'點，連接EC'和A'C'，作EC'B=50，以C0為頂點，C0B0為邊，A0C0

25、B0=A'C'B'，根據(jù)結(jié)構(gòu)允許尺寸，取C'B'=C0B0=128mm，連接A0B0、A'B'，調(diào)整B點的位置，使AB、BC為整數(shù)，AB=A0B0=572mm，由此確定B0點的坐標（2600，-50），ABC和A'B'C'分別為=00和=500時三角臂所處的位置。3.4.3 拉桿長度的設計計算拉桿與副梁鉸接點D及拉桿長度的確定作B0B'的垂直平分線交y=yD于D點，yD為結(jié)構(gòu)允許的連桿與副梁鉸支點的最高位置，取yD=172，調(diào)整D點的位置，使DB0為整數(shù)，確定D點的坐標（900，72），拉桿拉桿長度LDB=

26、1945mm。3.5 力學計算與校核舉升機構(gòu)力學分析的目的是要求得各部件在車廂任意舉升角時的最大受力值，以此為液壓系統(tǒng)參數(shù)的確定提供依據(jù)。舉升力系數(shù)K是體現(xiàn)舉升機構(gòu)動力性的指標，是指單位舉升質(zhì)量所需要的液壓缸推力。 K=FEC/G (3.4)式中：FEC-液壓油缸最大舉升力； G-車廂滿載時，車廂與貨物總質(zhì)量之和。由所選車輛參數(shù)，可知G=9750×9.8=95550NK直接決定著自卸運輸車的經(jīng)濟性能，K值越小越好，并且隨著車廂舉升角的變化，K值也在變化。因為舉升機構(gòu)在初始位置時車廂內(nèi)貨物最多，阻力臂最大，車廂啟動時還會有慣性阻力作用，此時油缸推力最大，故本課題只對初始位置時各構(gòu)件進行

27、力學分析。3.5.1 機構(gòu)的坐標計算A、 G、B、C、F的坐標及DOFA、DBEC、DBAF、DAEC、DABD的計算（見下圖）已知當舉升角=00時，三角臂A0、B0、C0點及車廂滿載重心G0坐標值如下： xAO=2055，yAO=182xGO=1196，yGO=130xCO=2507，yCO=37 xG=668.4，yG=999.8在舉升角=00時，B0D、C0E和交點F0的坐標 (yFO-yBO)/(xFO-xBO)=(yD-yBO)/(xD-xBO) (3.5) (xFO,yFO）通過求解方程 (yFO-yCO)/(xFO-xCO)=(yE-yCO)/(xE-xCO) (3.6) 可求得

28、xFO=1260，yFO=272 在舉升角=00時，點O到直線F0A0的距離DOFA D=347 （3.7） 在舉升角=0時，點B到直線CE的距離D和到直線AF的距離DD=320 （3.8）D=208 (3.9) 在舉升角=0時,點A到直線C的距離D和到直線BD的距離DD=125 (3.10) D=132 (3.11)以上數(shù)據(jù)也可以通過作圖法直接測量，這樣可以省去大量繁瑣的計算，在實際設計工作中，采用的比較廣泛。3.5.2 機構(gòu)受力分析取車廂為分離體（見圖）由力矩平衡方程可知=0即 G×x-F×D=0 (3.12)將已知數(shù)據(jù)代入可得： F=34466.85N取三角臂ABC為

29、分離體（如圖）由力矩平衡方程知=0 FD-FD=0 (3.13)已知：F=F，可得油缸最大舉升力 F=22403.46 =0 即 FD-FD=0可得拉桿的最大拉力 F=21215.40N (3.14)可以求得舉升力系數(shù) K=0.233.5.3 拉桿截面尺寸的確定拉桿BD為二力受拉桿件，作用力對稱分布在兩根拉桿上，因此作用在每根拉桿上的最大拉力： F=10607.70N （3.15）初選拉桿材質(zhì)為Q235，從手冊可查得=23010N/m，取安全系數(shù)n=2，根據(jù)公式=,則拉桿最小橫截面面積： An=2×=93m （3.16）因此根據(jù)以往經(jīng)驗取A=400，實際上=26.52×10

30、N/m (3.17) 校核安全系數(shù)=8.67>2.15n=4.3，因此，拉桿橫截面面積滿足強度要求。4 液壓系統(tǒng)的計算自卸車車采用的液壓泵、液壓缸、液壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標準化、系列化、通用化且由專業(yè)化液壓元件廠集中生產(chǎn)供應。因此在自卸車車改裝設計中只需要進行液壓元件選型計算。其主要內(nèi)容包括液壓缸直徑與行程、液壓泵工作壓力、流量、功率以及油箱容積與內(nèi)徑等。4.1 液壓油缸性能參數(shù)計算作為液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的油缸分為活塞式和浮拄式兩類?；钊骄鶠閱蜗蜃饔茫涓左w長度大而伸縮長度小、使用油壓低（一般不超過14MPa）。浮拄式為多級伸縮式油缸，一般有25個伸縮節(jié)，其結(jié)構(gòu)緊湊，并具有短而粗、

31、伸縮長度大、使用油壓高（可達35MPa），易于安裝布置等優(yōu)點。浮拄式油缸又分為單向作用式與雙向作用式。雙向作用式用油壓輔助車廂降落，因此工作平穩(wěn)，降落速度快。直推式傾卸機構(gòu)多采用單作用多級油缸；而桿系組合式傾卸機構(gòu)多采用單作用單級油缸。液壓缸作為液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件， 按結(jié)構(gòu)形式可以分為活塞缸柱塞缸和伸縮缸，按活塞桿形式可以分為單活塞缸和雙活塞缸。按液壓缸的特殊用途分為串聯(lián)缸增壓缸增速缸多位缸步進缸等此類液壓缸不是一個單純的缸筒，而是和其他的缸筒或構(gòu)從經(jīng)濟性出發(fā)，在滿足使用要求的情況下，選用雙作用單活塞桿液壓缸。車廂在整個傾翻過程中液壓油缸最大舉升力為FEC=22403.46N。 參考同類車型

32、，初選最高工作壓力p=16Mpa。最大舉升力:FEC p×u×× d2 /4 (3.18) 式中u液壓缸機械效率，取=0.8； d舉升油缸缸徑，mm。可推出d=47.22mm又知L=780mm根據(jù)以上計算，選擇自卸車專用油缸GB2876-81，其主要參數(shù)為缸徑d=160mm，油缸桿徑120mm，油缸行程L=780mm。4.2 液壓泵性能參數(shù)計算一般常用的液壓泵分為齒輪泵、柱塞泵、葉片泵、螺桿泵。按泵的流量特性，可分為定量泵和變量泵兩種。前者在泵轉(zhuǎn)速不變時，不能調(diào)節(jié)流量，后者當泵轉(zhuǎn)速不變時，通過變量機構(gòu)的調(diào)節(jié)，可使具有不同的流量。齒輪泵一般為定流量式，葉片泵和柱塞泵

33、有定量式及變量式兩種。對變量泵，按輸由方式，又可分為單向變向泵和雙向變量泵。前者工作時，輸由方向不可變，后者通過調(diào)節(jié)，可以改變輸出油流的方向。自卸車常用油泵分為齒輪油泵與柱塞泵兩類。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，固可縮短舉升時間。中輕型自卸車上多采用齒輪泵，常用系列有CB、CBX、CG、CN等。由以上理論及以往經(jīng)驗，選用單級齒輪泵。國家標準規(guī)定車廂舉升最大舉升角的時間不超15s，我們初選舉升時間為15s，液壓缸工作容積 V=V舉升 =L×d2/4 （4.2） =780

34、15;3.14×1602/4=15.675×10mm=15675ml液壓泵額定流量Q應滿足以下公式: QV/(t×u) （4.3）式中：t舉升時間，t=15s； u液壓系統(tǒng)容積效率，取0.8。則Q15675/(15×0.8)=1306.25ml/s 液壓泵轉(zhuǎn)速 n=n/i （4.4） n發(fā)動機轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速2000 rmin i-傳動比，i=1.36 則 n=2000/1.36=1470.59r/min 選取液壓泵額定轉(zhuǎn)速n=2000 rmin液壓泵排量q由下式確定：Q=60Q/n=1306.25÷1470.59×60=53.29 ml

35、r依據(jù)以上參數(shù)，選擇齒輪油泵CBT-E563，其主要參數(shù)如下： 公稱排量q=63 mlr 額定壓力p=16Mpa 公稱轉(zhuǎn)速n=2000 rmin 。4.3 油箱容積與油管內(nèi)徑計算4.3.1 液壓系統(tǒng)油箱容積計算液壓系統(tǒng)的用途主要是儲油和散熱。如果容量過大，占地增加，增加了設備重量，而且操作不變；過小，則油溫升高會超過許用值，油液將會溢出油箱。液壓系統(tǒng)的油箱容積應滿足一下要求：（1）設備停止運行時，液壓油液能夠靠重力作用返回油箱；（2）操作時，油面保持適當高度位置；（3）能散發(fā)操作時產(chǎn)生的熱量。油箱容積V一般不小于全部工作液壓缸容積V的三倍，即VV V=3V=3×15675ml=47.

36、025L （4.5）擬設定液壓系統(tǒng)油箱尺寸為60cm×50cm×20cmV=60×50×20=6×10mm=60L3V即油箱選擇GB2876-81系列中63公稱容量。4.3.2 液壓管路內(nèi)徑的計算由計算公式： Q×10/60=×V×10 （4.6）可以計算出高壓管路內(nèi)徑： d21.22× 式中Q油泵的理論流量，取Q=0.5714L/sV高壓管中油液的流速，V3.6m/s，取V=5m/s，即有： d21.22×=22.67mm取用d=20mm。低壓管路內(nèi)徑： d21.22× （4.7）

37、V是低壓管路系統(tǒng)中液壓油的流速，V1m/s，取V=2m/s,即有d21.22×=35.86mm取用d=36mm。4.4 系統(tǒng)壓力校核系統(tǒng)最大壓力 p= （4.8）已知F=22403.46N，u=0.8則A=3.14D×D/4=3.14×160/4=20096mm (4.9) 故 p= =22403.46/(20096×10×0.8)=13.94×10N/m=13.9Mpa<16Mpa 所以壓力滿足要求。4.5 車廂升降時間的校核系統(tǒng)流量： Q=n×q=1470.59×63=92647.17ml/min （4.

38、10）舉升時液壓缸工作容積： V=L× （4.11） =780×3.14×160/4=15.6749×10mm=15675ml則舉升時間： =15675×60/92647=10.15s （4.12）下降時液壓缸工作容積： V=×L （4.13） =3.14×(160-80)×780/4=11.7562×10mm=11756ml 則下降時間 t=11756×60/92647=7.61<15s 因此，油泵、油缸參數(shù)選用合理，滿足設計要求。5 自卸運輸車舉升機構(gòu)的動力學仿真5.1 自卸運輸車前推

39、連桿組合式舉升機構(gòu)系統(tǒng)實體模型的建立利用Solidworks軟件，本文建立了自卸運輸車前推連桿式組合舉升機構(gòu)系統(tǒng)的實體模型。三角臂零件圖及建模（見下圖）：圖7 三角臂零件圖圖8 三角臂模型拉桿零件圖及建模（見下圖):圖9 拉桿零件圖圖10 拉桿模型液壓缸建模（見下圖）：圖11 液壓缸模型車廂底架零件圖及建模（見下圖）：圖12 副車架零件圖圖13 副車架模型車廂底架零件圖及建模（見下圖）：圖14 車廂底架零件圖圖15 車廂底架模型舉升機構(gòu)裝配舉升角為40時（見下圖）：舉升機構(gòu)裝配在初始位置時（見下圖）：5.2 舉升機構(gòu)各連接處螺栓軸三維模型圖三角臂與液壓缸連接處的螺栓軸模型：液壓缸與副車架連接處

40、的螺栓軸模型：結(jié)論通過對本課題的研究設計，我學習到了關(guān)于運輸車的設計方法，尤其是對于自卸運輸車的結(jié)構(gòu)，特點和設計規(guī)范程序。在本次畢業(yè)設計的過程中，我充分認識到了自卸運輸車舉升機構(gòu)的各種形式以及它們各自的優(yōu)缺點，掌握了自卸運輸車舉升機構(gòu)中液壓系統(tǒng)的設計原則和步驟。本設計根據(jù)傳統(tǒng)自卸運輸車設計方法，并結(jié)合現(xiàn)代設計方法，確定了自卸運輸車的總體設計方案，進行了自卸運輸車舉升機構(gòu)的機構(gòu)設計和強度校核，并運用Solidworks軟件繪制出了主要零部件的工程圖和裝配圖。設計出了裝載質(zhì)量為4.3t級的自卸運輸車，該車適用于短途運輸。本課題選用的江淮HFC3049KZ型自卸運輸車，其舉升機構(gòu)采用組合前推式，具備

41、舉升平順、油缸活塞的工作行程短等優(yōu)點，其機構(gòu)緊湊，省力，油壓特性好。該舉升機構(gòu)適用于所有的中型自卸運輸車。本自卸運輸車結(jié)構(gòu)合理，符合實際應用，具有很好的動力性和經(jīng)濟性，其零部件的設計能盡量滿足零件的標準化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化以及汽車變型的要求，修理、保養(yǎng)方便，機件工藝性好，制造容易。但在此設計過程中仍有許多不足，在設計結(jié)構(gòu)尺寸時，有些設計參數(shù)是按照以往經(jīng)驗值得出，這樣就帶來了一定的誤差。另外，在某些方面，由于時間問題，做得還不夠仔細，懇請各位老師同學給予批評指正。致謝詞至此，持續(xù)了兩個多月的畢業(yè)設計就要結(jié)束了，同時也給自己的大學生活畫上一個句號。此次畢業(yè)設計可以說對自己大學這幾年所學知

42、識進行的一個全面的回顧和復習，這其中也發(fā)現(xiàn)了自己的不足和欠缺之處，雖然今后像大學這樣系統(tǒng)的學習機會還有很多，但是能夠通過畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己不足之處，能夠再一次全面系統(tǒng)的學習一次大學知識，尤其是那些與汽車機械專業(yè)息息相關(guān)的內(nèi)容，將會對自己起到很大的幫助。通過這么長時間的鍛煉和學習，使自己學到了很多在課堂上不曾學到的知識和經(jīng)驗，這也是在踏上工作崗位以前對自己能力的一個檢驗。自卸運輸車舉升機構(gòu)的設計完成了，但是能否真正符合實際性能要求，還得需要進行實際的檢驗。由于本人能力和經(jīng)驗有限，可能會與實際的需要情況出現(xiàn)較大的偏差，但是畢業(yè)設計目的不在于實際的應用，而是在于通過這次設計達到鍛煉自身獨立完成任務的目的。在這次的畢業(yè)設計過程中得到了指導老師的大力支持，在此表示深深的敬意和衷心的感謝，對本人設計時引用到的各種期刊文獻的作者表示由衷的感謝，也感謝室友一直以來對我的關(guān)心和支持，感謝本專業(yè)所有同學的幫助和勉勵。同窗之誼，終身難忘！感