垃圾自卸車(chē)課程設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上垃圾自卸車(chē)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)原則靈活應(yīng)用本學(xué)期學(xué)到的機(jī)械原理知識(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)具有實(shí)際意義，以加深對(duì)對(duì)機(jī)械原理的理解。完成預(yù)期設(shè)計(jì)任務(wù)。設(shè)計(jì)要求該機(jī)構(gòu)的功能是使車(chē)廂內(nèi)的垃圾自動(dòng)傾瀉。機(jī)構(gòu)需要完成的動(dòng)作是：車(chē)箱后板打開(kāi)，車(chē)廂傾斜，車(chē)內(nèi)的剩余垃圾的清除，車(chē)廂復(fù)位，后板復(fù)位。緒論1.1垃圾自卸車(chē)的作用 垃圾的出現(xiàn)是隨著時(shí)代的發(fā)展，搬運(yùn)工作已經(jīng)不是人力可以解決的情況下，使用高科技而開(kāi)發(fā)的搬運(yùn)器械。自卸汽車(chē)又稱(chēng)翻斗車(chē)(tipper，dump car)，它是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)，將貨箱傾斜一定角度從而達(dá)到自動(dòng)卸貨的目的，并依靠貨箱自重使其復(fù)位的一種重要專(zhuān)用

2、汽車(chē)。其最大優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了卸貨的機(jī)械化，從而提高卸貨效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約勞動(dòng)力。1.2自卸汽車(chē)的舉升機(jī)構(gòu) 1) 直推式傾斜機(jī)構(gòu)（液壓舉升缸直接作用于車(chē)廂底架上） 2） 連桿式傾斜機(jī)構(gòu)（液壓舉升缸通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)作用于車(chē)廂底架上能以較小的液壓缸行程實(shí)現(xiàn)車(chē)廂的傾翻）圖1-1 液壓舉升缸直接作用于車(chē)廂底架上 圖1-2 液壓舉升缸通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)作用于車(chē)廂底架上1.3自卸汽車(chē)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)普通自卸車(chē)一般是在載貨汽車(chē)二類(lèi)底盤(pán)(當(dāng)載貨汽車(chē)拆除貨廂后便稱(chēng)為二類(lèi)底盤(pán))的基礎(chǔ)上，經(jīng)變型設(shè)計(jì)而成。通常由底盤(pán)、動(dòng)力傳動(dòng)裝置、液壓傾卸機(jī)構(gòu)、副車(chē)架以及專(zhuān)用貨箱等主要部分組成。總質(zhì)量小于19t的普通自卸車(chē)，一般采用FR4×

3、;2式二類(lèi)底盤(pán)，即發(fā)動(dòng)機(jī)前置后軸驅(qū)動(dòng)的布置形式。總質(zhì)量超過(guò)19t的自卸車(chē)多采用6×4或6×2的驅(qū)動(dòng)形式。舉升機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳動(dòng)裝置一般從變速器總成的頂部或側(cè)面安裝取力器輸出動(dòng)力。取力器直接帶動(dòng)油泵或通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)油泵，從而產(chǎn)生液壓驅(qū)動(dòng)力。1.4小結(jié)在進(jìn)入垃圾自卸汽車(chē)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)正題前，了解一下與之密切相關(guān)的自卸汽車(chē)的作用、分類(lèi)、結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)對(duì)以后的設(shè)計(jì)是有益的。自卸汽車(chē)的介紹為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 液壓傳動(dòng) 1）液壓傳動(dòng)概述傳動(dòng)的含義是能量（動(dòng)力）形式的轉(zhuǎn)換、傳遞和控制。液壓傳動(dòng)是以密閉在管路中的受壓液體（主要形式為液壓油）為工作介質(zhì)，進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳

4、遞、分配和控制的技術(shù)，稱(chēng)之液壓傳動(dòng)或液壓技術(shù)。在這種傳動(dòng)方式中，由于能量形式的轉(zhuǎn)換和動(dòng)力傳遞是依靠密閉管中受壓液體容積變化完成的，又稱(chēng)之容積式液壓傳動(dòng)或靜壓傳動(dòng)。 2）液壓系統(tǒng)的組成部分及作用由若干液壓元件和管路組成以完成一定動(dòng)作的整體稱(chēng)液壓系統(tǒng)。如果液壓系統(tǒng)中含有伺服控制元件（如伺服閥和伺服變量泵）則稱(chēng)液壓伺服（控制）系統(tǒng)。如果不使用或明確說(shuō)明使用了伺服控制元件，則稱(chēng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)功能不一、形式各異，無(wú)論是簡(jiǎn)單的液壓千斤頂，還是其他的復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，都包括如下部分（見(jiàn)圖2-1）。圖2-1 液壓系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換及構(gòu)成元件示意圖 （1） 動(dòng)力元件動(dòng)力元件又稱(chēng)液壓泵，其作用是利用密封的容積變

5、化，將原動(dòng)機(jī)(如內(nèi)燃機(jī)，電動(dòng)機(jī))的輸入機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ饕后w的壓力能（即液壓能），是液壓系統(tǒng)的能源(動(dòng)力)裝置。（2） 執(zhí)行元件將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置稱(chēng)為執(zhí)行元件。它是與液壓泵作用相反的能量轉(zhuǎn)換裝置，是液壓缸和液壓馬達(dá)的總稱(chēng)。前者是將液壓能轉(zhuǎn)成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，它輸出力和速度;后者是將液壓能轉(zhuǎn)換成連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，它輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。擺動(dòng)液壓馬達(dá)（習(xí)慣稱(chēng)擺動(dòng)液壓缸）不可連續(xù)回轉(zhuǎn)，只能往復(fù)擺動(dòng)（擺動(dòng)角小于）。（3） 控制元件液壓系統(tǒng)中控制液體壓力、流量和流動(dòng)方向的元件，總稱(chēng)為控制元件，通常稱(chēng)為液壓控制閥，簡(jiǎn)稱(chēng)液壓閥，控制閥或閥。（4） 輔助元件輔助元件包括油箱、管道、管接頭、濾油器、

6、蓄能器、加熱器、冷卻器等。它們雖然稱(chēng)為輔助元件，但在液壓系統(tǒng)中是必不可少的。它們的功能是多方面的，各不相同。 （5） 工作介質(zhì)液壓系統(tǒng)中工作介質(zhì)為液體，通常是液壓油，它是能量的載體，也是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)最本質(zhì)的組成部分。液壓系統(tǒng)沒(méi)有工作介質(zhì)也就不能構(gòu)成液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，其重要性不言而喻。2.2 自卸汽車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.1 液壓缸概述自卸汽車(chē)是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)，將貨箱傾斜一定角度從而達(dá)到自動(dòng)卸貨的目的，并依靠貨箱自重使其復(fù)位的一種重要專(zhuān)用汽車(chē)。根據(jù)自卸汽車(chē)的這一特點(diǎn)，自卸汽車(chē)的液壓缸可以設(shè)計(jì)成單活塞桿單作用式的。前端蓋為法蘭的焊接型液壓缸如圖2-1所示，這也是工程機(jī)械上常用的液壓缸，可

7、以作為自卸汽車(chē)液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的參考圖。圖2-2的液壓缸額定工作較高，可達(dá)25MPa。 1缸底；2缸筒；3活塞；4、5、6、10密封圈；7活塞桿；8導(dǎo)向套；9前端蓋（法蘭）；11活塞鉸連組件。圖2-2 焊接型液壓缸2.2.2液壓系統(tǒng)原理圖 1）液壓缸控制回路液壓回路能量轉(zhuǎn)換圖2）液壓回路選擇（圖2-3）調(diào)速回路：系統(tǒng)分析采用節(jié)流調(diào)速，循環(huán)形式為開(kāi)式。方向控制回路 ：本設(shè)計(jì)采用手控三位三通換向閥對(duì)油路進(jìn)行方向控制。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需的壓力，并保持恒定 。油泵輸出的油液在換向閥內(nèi)部卸荷，本設(shè)計(jì)用三位三通換向閥的中位進(jìn)行卸荷。（a）換向閥換向回路圖 （b）溢流閥限壓回路

8、 （c）換向閥中位置卸荷圖2-3 液壓回路2.2.3 液壓系統(tǒng)圖 利用液壓缸實(shí)現(xiàn)車(chē)廂的舉升、中停、下降過(guò)程三過(guò)程液壓系統(tǒng)圖如下各圖所示。各構(gòu)件的名稱(chēng)為：1-單活塞桿液壓缸，2-節(jié)流閥，3-手動(dòng)換向閥，4-油箱，5-溢流閥，6-液壓泵，7-單向閥，8-過(guò)濾器 1）舉升時(shí)（圖2-4） 換向閥3處于舉升位置，油泵將高壓油通過(guò)單向閥7進(jìn)入油缸下腔，推動(dòng)活塞上升通過(guò)三角臂機(jī)構(gòu)使車(chē)廂后翻，直到活塞上的限位閥打開(kāi)，油泵輸出的壓力油流回油箱，停止舉升，溢流閥可用來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)最大壓力。 2）中停時(shí)（圖2-5） 換向閥處于中停位置，油泵輸出的油液在換向閥內(nèi)部卸荷，無(wú)壓力，油缸內(nèi)油液無(wú)壓力，不能舉升油缸，同時(shí)油缸內(nèi)油

9、液已封閉，所以自卸車(chē)處于中停，車(chē)廂靜止?fàn)顟B(tài)。 3）下降時(shí)（圖2-6）換向閥處于下降位置，油缸下腔油路與油箱相通，車(chē)廂在自重下，活塞下移。油缸下腔油液經(jīng)節(jié)流閥2留回油箱，下降速度可用節(jié)流閥調(diào)節(jié)，這個(gè)過(guò)程中可以讓油泵停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖2-4 舉升時(shí)自卸汽車(chē)舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)圖 圖2-5 中停時(shí)自卸汽車(chē)舉升機(jī)構(gòu)液壓系 統(tǒng)圖 圖2-6 下降時(shí)自卸汽車(chē)舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)圖車(chē)廂設(shè)計(jì)3.1 車(chē)廂底板車(chē)廂底板主要承載垂向壓力以及車(chē)輛行走顛簸時(shí)貨物和副車(chē)架對(duì)它的沖擊 力，即動(dòng)載。車(chē)廂底板總成由底板，底板縱梁，底板橫梁，底板后擋板，底板后 端加強(qiáng)筋等零件組成。車(chē)廂底板總成基本尺寸為 7278mm × 2300m

10、m ，其中底板零件數(shù)為 1，采用厚 度為 6mm 的板材，質(zhì)量為 775.4kg。為了保證強(qiáng)度，需要在底板上裝配橫梁與縱 梁，其中橫梁零件數(shù)為 15，采用厚度為 4mm 的鋼板，每件質(zhì)量為 20.5kg；底板 縱梁零件數(shù)為 2，采用厚度為 8mm 的鋼板，每件質(zhì)量為 147.7kg。橫梁和縱梁與 底板之間通過(guò)焊接連接，焊接方式為涂料焊條手弧焊。底板總成轉(zhuǎn)化的二維圖修 改之后如圖 3.4 所示。3.2 車(chē)廂左右邊板車(chē)廂左右邊板主要承受來(lái)自貨物的側(cè)向壓力，相同裝載量時(shí)，不同貨物的 密度和安息角不同，造成邊板的受力也不同。 車(chē)廂邊板總成分左右兩個(gè)，其結(jié)構(gòu)完全相同，組成部分為：左右側(cè)欄板， 采用厚度為

11、 4mm 的鋼板， 單個(gè)質(zhì)量為 371kg； 左右側(cè)欄板前立柱采用厚度為 6mm 鋼板，單個(gè)質(zhì)量為 42.4kg；左右側(cè)欄板后立柱，采用厚度為 6mm 鋼板，單個(gè)質(zhì) 量為 41.2kg；左右側(cè)欄板斜置勁，采用厚度為 4mm 的鋼板，單個(gè)質(zhì)量為 24.6kg； 側(cè)欄板橫筋，采用厚度為 4mm 的鋼板，單個(gè)質(zhì)量為 59.7kg；側(cè)欄板上沿，采用 厚度為 6mm 鋼板，單個(gè)質(zhì)量為 90.6kg；后立柱上蓋，采用厚度為 6mm 鋼板，單個(gè)質(zhì)量為 1.7kg；側(cè)欄板鉸鏈座，采用厚度為 20mm 鋼板，單個(gè)質(zhì)量為 6.2kg； 側(cè)欄板鉸鏈座圓柱銷(xiāo)，采用 45#鋼制造，單個(gè)質(zhì)量為 1kg；后立柱側(cè)板，采用厚

12、 度為 6mm 鋼板，單個(gè)質(zhì)量為 5.6kg；前立柱側(cè)板，采用厚度為 6mm 鋼板，單個(gè) 質(zhì)量為 1.2kg；側(cè)欄板鉤座，采用厚度為 20mm 鋼板，單個(gè)質(zhì)量為 0.8kg；后立柱 下蓋，采用厚度為 6mm 鋼板，單個(gè)質(zhì)量為 2.7kg 等。3.5 所示3.3 車(chē)廂后欄板自卸車(chē)滿載非卸貨狀態(tài)時(shí)，車(chē)廂后欄板的受力和車(chē)廂邊板類(lèi)似。但是當(dāng)卸 貨狀態(tài)時(shí)，車(chē)廂后欄板初始受壓力較大，當(dāng)脫鉤脫開(kāi)時(shí)候，后欄板受力迅速減小 直至變?yōu)榱?。后欄板總成組成零件為：后欄板左（右）側(cè)立柱、后欄板、后欄板 上筋、豎筋、豎筋加強(qiáng)板、后欄板加強(qiáng)板 1（2、3） 、后欄板下筋、下筋加強(qiáng)板 等。3.4 車(chē)廂前欄板前欄板在自卸車(chē)卸貨

13、中受來(lái)自貨物的壓力相對(duì)較小，但是因?yàn)橐簤号e升機(jī) 構(gòu)的上端裝在前欄板上，舉升力主要通過(guò)前欄板傳遞，也就是說(shuō)前欄板是舉升力 的受力點(diǎn)， 所以其強(qiáng)度， 尤其是液壓舉升缸與前欄板連接處的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求較高。車(chē)廂前欄板組成零件為：前欄板、前欄板內(nèi)（外）側(cè)加強(qiáng)筋、頂部加強(qiáng)筋、 油缸支架左（右）連接板、油缸支架左（右）側(cè)板、油缸支架加強(qiáng)橫筋、前欄板 中心橫筋、油缸支架擋塊等。自卸車(chē)定式鎖啟機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1􀀁 前言自卸車(chē)的鎖啟機(jī)構(gòu)形式各異, 有液壓操縱式、彈簧助力式、機(jī)械式等等。比較而言, 液壓操縱式的鎖啟機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 成本昂貴, 可靠性差; 彈簧助力式,由于其彈簧較易失效, 其可靠性也很難保證

14、; 機(jī)械式( 如定式) 鎖啟機(jī)構(gòu), 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低, 可靠性好, 但它設(shè)計(jì)計(jì)算較為復(fù)雜。2􀀁 定式鎖啟機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理定式鎖啟機(jī)構(gòu)由定式銷(xiāo)扣、調(diào)整推力桿、銷(xiāo)軸座、鎖鉤及后板鎖扣五大部分組成, 如圖1 所示。定式銷(xiāo)扣固定于副車(chē)架上, 調(diào)整推力桿通過(guò)銷(xiāo)軸分別聯(lián)接在定式鎖扣與鎖鉤上, 鎖鉤通過(guò)銷(xiāo)軸聯(lián)接在銷(xiāo)軸座上, 銷(xiāo)軸座固定在車(chē)廂上。該機(jī)構(gòu)無(wú)任何彈性元件, 它靠車(chē)廂的翻轉(zhuǎn)來(lái)造成銷(xiāo)軸座相對(duì)于定式銷(xiāo)扣的位置變化, 從而使得調(diào)整推力桿推動(dòng)鎖鉤轉(zhuǎn)動(dòng), 達(dá)到開(kāi)啟或鎖緊車(chē)箱后板的目的。3􀀁 定式鎖啟機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3􀀁1 􀀁 定式鎖啟機(jī)構(gòu)

15、設(shè)計(jì)的限制條件a􀀁 鎖鉤在車(chē)箱轉(zhuǎn)到5 8 時(shí), 車(chē)箱必須開(kāi)啟。b􀀁 車(chē)箱翻轉(zhuǎn)過(guò)程中, 鎖鉤不得與調(diào)整推力桿干涉, 如圖2 所示。c􀀁 車(chē)箱翻轉(zhuǎn)過(guò)程中, 鎖鉤不得與車(chē)箱橫梁或車(chē)箱底板干涉, 如圖3 所示。d􀀁 定式銷(xiāo)扣在副車(chē)架上是否有足夠的安裝位置, 如圖1 所示。e􀀁 車(chē)箱翻轉(zhuǎn)過(guò)程中, 鎖鉤是否會(huì)轉(zhuǎn)出車(chē)箱底架后擋板( 這關(guān)系到是否要在車(chē)箱底架后擋板上開(kāi)槽) , 如圖3 所示。3􀀁2 􀀁 實(shí)際工作中的設(shè)計(jì)步驟( 作圖法)定式鎖啟機(jī)構(gòu)可簡(jiǎn)化為圖4 所示的數(shù)學(xué)模型。O 點(diǎn)為翻

16、轉(zhuǎn)軸中心, A 點(diǎn)為定式銷(xiāo)扣中心, B點(diǎn)為調(diào)整推力桿與鎖鉤的連接中心, C 點(diǎn)為鎖鉤與銷(xiāo)軸座的連接中心, XD 為車(chē)箱后擋板到翻轉(zhuǎn)軸中心的距離。首先確定銷(xiāo)軸座( D 點(diǎn)) 及鎖鉤( C 點(diǎn)) 的位置。通常, 如果不想改變后板的形狀( 加長(zhǎng)或減短) , 則銷(xiāo)軸座( D 點(diǎn)) 及鎖鉤( C 點(diǎn)) 的位置基本上是一定的。如圖1 所示。車(chē)箱轉(zhuǎn)到5 8 , 其后板必須開(kāi)啟, 設(shè)計(jì)鎖鉤在車(chē)箱轉(zhuǎn)到7 時(shí)開(kāi)啟, 則鎖鉤在7 時(shí)的位置確定( 即B、C點(diǎn)確定) , 如圖5 所示。車(chē)箱轉(zhuǎn)到最大翻轉(zhuǎn)角時(shí), 設(shè)計(jì)鎖鉤不轉(zhuǎn)出車(chē)箱底架后擋板, 鎖鉤此時(shí)不得與調(diào)整推力桿干涉, 可暫定B#、C#點(diǎn)位置。只要B#點(diǎn)距車(chē)箱后擋板的

17、距離大于B 點(diǎn)到車(chē)箱后擋板的最小距離, 則鎖鉤就不會(huì)轉(zhuǎn)出車(chē)箱后擋板, 如圖6 所示。這時(shí)得到了B、B、B#三點(diǎn), 由于調(diào)整桿AB 的長(zhǎng)度不會(huì)改變, 所以B 、B、B#三點(diǎn)共圓, 可得圓心A 點(diǎn), 并根據(jù)實(shí)際的位置情況初步判斷A 點(diǎn)是否合適。連接A 、B#兩點(diǎn), 測(cè)量 AB#C#, 如果AB#C#大于鎖鉤與調(diào)整推力桿間允許的最小夾角 見(jiàn)圖7) , 則鎖鉤不會(huì)與調(diào)整推力桿干涉, A 點(diǎn)位置合適, 可以確定。圖5通過(guò)大量的計(jì)算結(jié)果表明, B#點(diǎn)距車(chē)廂后擋板的最小距離通常并不是出現(xiàn)在車(chē)箱翻轉(zhuǎn)最大角度的時(shí)候, 而是出現(xiàn)在車(chē)箱翻轉(zhuǎn)過(guò)程中的某個(gè)角度。所以仍需對(duì)車(chē)箱在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中, B 點(diǎn)距車(chē)箱后擋板的最小距離

18、及鎖鉤與調(diào)整推力桿間的最小夾角進(jìn)行校核計(jì)算。當(dāng)車(chē)箱翻轉(zhuǎn)到角度i 時(shí), 以調(diào)整桿AB 長(zhǎng)為半徑作圓; 此時(shí)鎖鉤與銷(xiāo)軸座的連接點(diǎn)C 轉(zhuǎn)到Ci 位置, 以Ci 為圓心, BC 長(zhǎng)為半徑作圓, 兩圓的交點(diǎn)為Bi , 即可測(cè)得A BiCi 及Bi 點(diǎn)到車(chē)箱后擋板的距離。一般需作圖五至六次, 基本可求出車(chē)箱在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中, B 點(diǎn)距車(chē)箱后擋板的最小距離及鎖鉤與調(diào)整推力桿間的最小夾角。圖6􀀁圖7當(dāng)所有條件均達(dá)到要求時(shí), 該套鎖啟機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成功。自卸操作過(guò)程（1）啟動(dòng)齒輪泵踩下離合器踏板，將操縱閥手柄推到“舉升”位置，再緩慢松開(kāi)離合器踏板，齒輪泵即開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）車(chē)廂舉升：?jiǎn)?dòng)齒輪泵后，車(chē)廂即開(kāi)始舉升，若