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北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
設(shè)計(jì)題目
高位剪式自卸車設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
機(jī)電學(xué)院
專 業(yè)
車輛工程
班 級(jí)
B13141
姓 名
許麗杰
學(xué) 號(hào)
201322288
指導(dǎo)老師
劉志強(qiáng)
北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制
北華航天工業(yè)學(xué)院
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性及知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
高位剪式自卸車設(shè)計(jì)（說明書）
是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對(duì)本設(shè)計(jì)（論文）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。因本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。
本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成果歸北華航天工業(yè)學(xué)院所有。本人遵循北華航天工業(yè)學(xué)院有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的相關(guān)規(guī)定，提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本。本人同意北華航天工業(yè)學(xué)院有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以營(yíng)利為目的的前提下，可以公布非涉密畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容。
特此聲明
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者：許麗杰 指導(dǎo)教師：劉志強(qiáng)
2017年 6 月 7 日 2017 年6 月 7 日
北華航天工業(yè)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(理工類)
學(xué)生姓名： 許麗杰 專 業(yè)： 車輛工程 班 級(jí)：B13141 學(xué) 號(hào)：201322288
指導(dǎo)教師： 劉志強(qiáng) 職 稱： 講師 完成時(shí)間： 2017-03
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：
剪式高位自卸汽車設(shè)計(jì)
題目來源
教師科研課 題
縱向課題（?。?
題目類型
理論研究（?。?
注：請(qǐng)直接在所屬項(xiàng)目括號(hào)內(nèi)打“√”
橫向課題（ ）
應(yīng)用研究（?。?
教師自擬課題（√?。?
應(yīng)用設(shè)計(jì)（√）
學(xué)生自擬課題（ ）
其 他（?。?
總體設(shè)計(jì)要求及技術(shù)要點(diǎn)：
設(shè)計(jì)剪式高位自卸汽車，使車廂可以舉升一定高度，傾斜一定角度，完成貨物卸出。
工作環(huán)境及技術(shù)條件：
設(shè)計(jì)參數(shù)：
貨車尺寸（長(zhǎng)寬高） 4000x2000x2000mm，額定載貨質(zhì)量 3000kg，自身質(zhì)量1200kg，最高車速100km/h，最大爬坡度30%。
發(fā)動(dòng)機(jī)功率最大80kw/4000rpm，最大扭矩300Nm/2000rpm，軸距2600mm，輪距前后都是1400mm，最小轉(zhuǎn)向直徑12m驅(qū)動(dòng)輪半徑280mm，主減速器傳動(dòng)比6.17，變速器一檔傳動(dòng)比6.4，其他參數(shù)可自定。
數(shù)據(jù)如果有沖突，可以適當(dāng)自己調(diào)整
工作內(nèi)容及最終成果：
1.設(shè)計(jì)目標(biāo)： 根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，完整地設(shè)計(jì)出裝配圖一套、零件圖若干，設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品能應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。
2.設(shè)計(jì)要求：系統(tǒng)地說明設(shè)計(jì)過程中問題的解決（確定傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)方案及零件材料的選擇）及全部計(jì)算。計(jì)算內(nèi)容應(yīng)包括有關(guān)計(jì)算簡(jiǎn)圖，如主要參數(shù)的選擇及設(shè)計(jì)與校核、傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖、相關(guān)零件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、零件的受力分析圖、彎矩和扭矩圖等。
3.計(jì)算過程完整有序，計(jì)算結(jié)果正確清晰，文字說明簡(jiǎn)明通順。計(jì)算過程只需列出已知條件、計(jì)算公式，將有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，省略計(jì)算過程，直接寫出計(jì)算結(jié)果。將計(jì)算結(jié)果整理后，寫入右邊欄內(nèi)，并注明此結(jié)果是否“合用”或“安全”等結(jié)論。
4.任務(wù)完成驗(yàn)收時(shí)提供材料：設(shè)計(jì)說明書一份，總裝配圖2張、零件圖若干。
時(shí)間進(jìn)度安排：
指導(dǎo)教師簽字： 2017 年 月 日
教研室主任意見：
教研室主任簽字： 2017 年 月 日
摘 要
隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)變革與基建工程的大力開展，自卸車等商用車市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿υ絹碓骄薮?。但是隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展減緩，短時(shí)間內(nèi)自卸車的銷量會(huì)有所下滑或保持平穩(wěn)但是較之國(guó)外自卸車的發(fā)展，國(guó)內(nèi)自卸車發(fā)展還是較為落后。
本文的研究對(duì)象即為自卸車中的剪式高位自卸車的舉升機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)，首先文中就自卸車經(jīng)行了簡(jiǎn)單的說明，然后根據(jù)比較分析確定了剪式舉升機(jī)構(gòu)的參數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)要計(jì)算出相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了驗(yàn)證。當(dāng)然對(duì)于自卸車基礎(chǔ)系統(tǒng)-液壓系統(tǒng)我也進(jìn)行了相同的合理的計(jì)算分析。
關(guān)鍵字：自卸汽車，液壓系統(tǒng)，剪叉式
Abstract
With the time going by,Chinese capital construction project and economic reform are vigorously carried out.The market prospect of commercial such as dump trucks is very good.However,since the domestic ecoomic development has been suspend this year ,the sale of dump will not increase for a short time.Hydraulic the object of this study is lifting mechanism and hydraulic mechanism of the scissors type dumptruck.Fist the length and length of scissors mechanism are determined according to the given parameters.Finally, according to the given parameters for verification.The design of the hydraulic system works the same way.
Key word:Dump truck, hydraulic system, scissors fork type
目 錄
摘 要 II
Abstract III
第1章 緒論 1
1.1課題研究的目的 1
1.2自卸車概述 1
1.3 本課題的研究?jī)?nèi)容 1
第2章 課題總體設(shè)計(jì) 2
2.1總體布置原則 2
2.2 車廂的設(shè)計(jì) 3
2.2.1 自卸汽車車廂的結(jié)構(gòu)形式 3
2.2.2 車底盤的選取 4
2.3 自卸舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5
2.3.1 機(jī)構(gòu)形式的選擇 5
2.6 總體方案確定及總體設(shè)計(jì) 9
第3章 主要部分分析計(jì)算 10
3.1 數(shù)據(jù)分析 10
3.1.1高位自卸車的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化 10
3.1.2機(jī)構(gòu)受力分析 12
3.2 剪叉臂長(zhǎng)度及液壓缸安裝位置的確定 16
3.3舉升機(jī)構(gòu)自卸部分設(shè)計(jì)計(jì)算 17
3.3.1 車廂與車架鉸支點(diǎn)O確定 17
3.3.2 車廂未傾斜時(shí)傾斜機(jī)構(gòu)與車廂的前鉸支點(diǎn)的確定。 17
3.3.3液壓油缸與副車架鉸支點(diǎn)E的確定 18
3.3.4傾斜機(jī)構(gòu)未開啟時(shí)三角臂中支點(diǎn)坐標(biāo)和大小的確定 18
3.3.5車廂放平時(shí)拉桿與三角臂鉸點(diǎn)B0的確定 18
3.3.6拉桿與副車架鉸點(diǎn)D及拉桿長(zhǎng)度的確定 18
3.4機(jī)構(gòu)受力學(xué)分析 19
3.4.1機(jī)構(gòu)受力分析 19
3.4.2拉桿截面尺寸確定 20
3.5.6管道尺寸的確定 24
3.5.7 油箱容積確定 25
3.6 液壓系統(tǒng)原理圖 25
3.7強(qiáng)度校核 27
3.7.1 剪叉臂的強(qiáng)度校核 27
3.7.2 液壓缸底架固定橫梁的強(qiáng)度校核 30
3.8軸的強(qiáng)度校核 32
3.8.1 內(nèi)剪叉臂固定端銷軸的強(qiáng)度校核 32
3.8.2 液壓缸缸體尾部銷軸的強(qiáng)度校核 33
3.8.3 液壓缸活塞桿頭部支撐軸的強(qiáng)度校核 33
參考文獻(xiàn) 36
致 謝 35
北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文
第1章 緒論
1.1課題研究的目的
隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國(guó)內(nèi)基建進(jìn)一步發(fā)展，自卸車等商用車市場(chǎng)份額也進(jìn)一步提高，自卸車的優(yōu)點(diǎn)顯而易見，自動(dòng)卸貨，省時(shí)省力；并且隨著科技的發(fā)展其性能也在進(jìn)一步提高，在各行業(yè)都在追求高效，迅速的今天，自卸車因其功能并將成為行業(yè)中的翹楚。
自卸車作為一種多功能貨車?yán)玫氖桥e升機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)完成其特定的卸貨功能，舉升機(jī)構(gòu)在自卸車的發(fā)展演變也越來越安全可靠，它通過外力的作用（液壓缸）實(shí)現(xiàn)四桿聯(lián)動(dòng)，使車廂抬高傾斜，完成貨物的傾斜。
中國(guó)自改革開放以來，不斷地利用外資發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)，近些年來更是注重科技上的交流與超越。各種科技行業(yè)都在加快步伐。汽車行業(yè)也在一直努力追趕差距，雖然國(guó)內(nèi)的汽車行業(yè)有了進(jìn)一步的發(fā)展，但是較之國(guó)外在技術(shù)與材料應(yīng)用研發(fā)上還是有很大的差距，中國(guó)汽車行業(yè)對(duì)國(guó)外同行業(yè)的依賴度仍然很大，唯有打破國(guó)外的科技限制，中國(guó)的汽車行業(yè)才能真正獨(dú)立的成長(zhǎng)起來，成為真正的領(lǐng)導(dǎo)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。
1.2自卸車概述
自卸車是商用車中的常見貨車。簡(jiǎn)單理解其結(jié)構(gòu)就是在一般貨車的基礎(chǔ)上加上舉升，傾斜和液壓動(dòng)力系統(tǒng)；讓其完成自動(dòng)卸載貨物的工作。由于自卸車的優(yōu)越性能，其應(yīng)用范圍多為建筑貨運(yùn)，農(nóng)林等大型運(yùn)輸工程。本次畢設(shè)研究的內(nèi)容是高位剪式自卸車；在分類上我就將自卸車分為高位和普通自卸車。高位自卸車進(jìn)行卸貨時(shí)利用舉升機(jī)構(gòu)使車廂上抬一個(gè)高度，在進(jìn)行傾斜卸貨。普通自卸車沒有舉升機(jī)構(gòu)，直接利用液壓系統(tǒng)，將車廂直接傾斜。在自卸車市場(chǎng)發(fā)展至今，高位自卸車的優(yōu)勢(shì)越來越明顯。減少了貨物卸載過程中的殘留問題，讓自卸車在寫完貨物之后更好的撤離現(xiàn)場(chǎng)。普通自卸車雖然較之高位自卸車有一定的局限性。但是對(duì)于一些個(gè)體商戶來說，仍然是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。目前中國(guó)還處在一個(gè)發(fā)展不均橫的時(shí)期，無論是高位自卸車，還是普通自卸車都有其不同的市場(chǎng)定位。但未來經(jīng)過市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)變革，科技的發(fā)展還有中國(guó)國(guó)內(nèi)建設(shè)的穩(wěn)定，自卸車的發(fā)展改良都是不可言說的。在全行業(yè)都追求機(jī)械化，高效化的現(xiàn)在及未來，自卸車具有良好的先天優(yōu)勢(shì)。其研究發(fā)展肯定會(huì)在汽車行業(yè)留下特有的色彩。
1.3 本課題的研究?jī)?nèi)容
設(shè)計(jì)剪式自卸車，使車廂可以舉升一定的高度，完成貨物卸出。
工作環(huán)境及技術(shù)要求：
設(shè)計(jì)參數(shù)：
貨車尺寸（長(zhǎng)寬高）mm,額定載貨量3000kg,最高車速100km/h,最大爬坡度30%。
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率80kw/4000rpm,最大扭矩300Nm/2000rpm,軸距2600mm,輪距前后都是1400mm,最小轉(zhuǎn)向直徑12m，驅(qū)動(dòng)輪半徑280mm,主減速器傳動(dòng)比6.17，變速器一檔傳動(dòng)比6.4，其他參數(shù)自定
數(shù)據(jù)如有沖突，可以自己適當(dāng)調(diào)整。
第2章 課題總體設(shè)計(jì)
2.1總體布置原則
進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則
汽車底盤個(gè)總成位置應(yīng)盡量避免變動(dòng)，因?yàn)橐恍┎考淖儎?dòng)不僅會(huì)增加生產(chǎn)成本還會(huì)影響到自卸車的整車性能。如果為了滿足一些特殊性能要求，可以使適當(dāng)做些調(diào)整，
如果不需要實(shí)現(xiàn)特定的要求和性能，應(yīng)不改變汽車底盤中各總成的位置，因?yàn)楦鬈囆偷牡乇P都參數(shù)都是經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)計(jì)算的，既符合生產(chǎn)者的利益也符合消費(fèi)者的利益。草率的變動(dòng)最終影響到的是汽車的使用性能。即使最終還是要滿足特定的使用要求，也要考慮綜合因素對(duì)其作出調(diào)整。
裝載質(zhì)量、軸載質(zhì)量分配等參數(shù)的估算和校核
任何機(jī)械設(shè)備在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)都要滿足一些基本的主要的參數(shù)要求，自卸車也是這樣，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量滿足車底盤生廠商規(guī)定的參數(shù)要求，這些參數(shù)是不能擅自更改的，因?yàn)檫@些規(guī)定的參數(shù)直接影響著自卸車的整車性能和制造成本。
避免系統(tǒng)布置不合理對(duì)車架形再設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)該合理的分散車廂及其他裝置對(duì)車架形成的載荷，避免集中載荷，成集中載荷。
載荷過于集中，將導(dǎo)致自卸車車架的受力不均勻，縮短自卸車使用壽命。在設(shè)計(jì)布置方案時(shí)如果出現(xiàn)集中載荷應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)慕鉀Q措施，如改變車架材料等。
減少汽車的裝置質(zhì)量，提高裝載質(zhì)量
因?yàn)樽孕盾嚨男阅芤?，其工作裝置較之其他車輛較多，這就使得自卸車的整備質(zhì)量與同類底盤的普通貨車要大。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般自卸車要比其他同載貨量的普通貨車增加耗材5％～10％。因汽車底盤的承載質(zhì)量是有線的，我們應(yīng)該進(jìn)行最大化的合理應(yīng)用。所以選材時(shí)應(yīng)盡量選擇能滿足要求的輕質(zhì)材料。提高自卸車載貨量。
應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求
各種車輛的尺寸都有明確的相關(guān)法規(guī)規(guī)定，再設(shè)計(jì)過程中一定要注意不能超出相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求。
自卸車的設(shè)計(jì)就是正確選定合理的參數(shù)，將舉升機(jī)構(gòu)，液壓機(jī)構(gòu)等進(jìn)行合理的布置，讓其能夠合理正確的配合，達(dá)到任務(wù)書中的要求。
2.2 車廂的設(shè)計(jì)
2.2.1 自卸汽車車廂的結(jié)構(gòu)形式
車廂是裝載貨物的裝置，在自卸車中還多了一個(gè)使貨物順利傾斜的功能。生產(chǎn)中常用的三種結(jié)構(gòu)形式有，側(cè)傾式，簸箕式，后傾式 ；結(jié)構(gòu)如圖（2-1）（2-2）（2-3）。因?yàn)樽孕盾囓噹彩峭瓿韶浳镄冻龅闹匾Y(jié)構(gòu)，而車廂又與駕駛室最為靠近；為了防止在卸貨過程中對(duì)駕駛室造成沖擊，通常會(huì)在前欄板上加上一個(gè)防護(hù)擋板，延伸方向向前。自卸車承擔(dān)的是微重貨物的運(yùn)輸，所以對(duì)車廂欄板的強(qiáng)度有一定的要求，實(shí)際生活中通過在欄板上布置加強(qiáng)筋來加強(qiáng)車廂的強(qiáng)度。此次設(shè)計(jì)中自卸車為公路常見的貨運(yùn)車，所以選擇后傾式后傾式車廂在生產(chǎn)運(yùn)輸中比較常見，在各種噸位的自卸車中都有應(yīng)用。它的主要特點(diǎn)是利用鉸鏈的連接方式，使后欄板在卸貨時(shí)自動(dòng)開啟。卸貨完成后也可關(guān)閉。
圖2-1 側(cè)頃式及三面傾卸式車廂 圖2-2 簸箕式車廂
圖2-3車廂結(jié)構(gòu)圖
1-車廂總成；2-后欄板；3、4-鉸鏈座；5-車廂鉸支座；
6-側(cè)欄板；3-防護(hù)擋板；8-底板
2.2.2 車底盤的選取
設(shè)計(jì)任務(wù)書中要求貨車尺寸（長(zhǎng)寬高）mm，額定載貨量3000kg,
最高車速100km/h,最大爬坡度30%。
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率80kw/4000rpm,最大扭矩300Nm/2000rpm,軸距2600mm,輪距前后都是1400mm,最小轉(zhuǎn)向直徑12mqu驅(qū)動(dòng)輪半徑280mm,主減速器傳動(dòng)比6.17，變速器一檔傳動(dòng)比6.4，
根據(jù)所給數(shù)據(jù)，經(jīng)過查找與比較找到型號(hào)為EQ3042LJ的東風(fēng)底盤與車廂所給數(shù)據(jù)較為吻合，根據(jù)實(shí)際的車底盤數(shù)據(jù)，再設(shè)計(jì)過程中將車廂及其他數(shù)據(jù)進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后的數(shù)據(jù)如下：
車廂尺寸為，自卸車的額定載貨量為4755kg。發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率83kw,型號(hào)為4DX23-110E4。最高車速為90km/h。輪距與軸距均按照底盤參數(shù)選定。
車底盤的數(shù)據(jù)如下：
表2.1 底盤技術(shù)參數(shù)列表
車型
EQ3042LJ
駕駛室最高點(diǎn)距車架上翼面距離（mm）
2056
汽車底盤長(zhǎng)（mm）
5700
接近離去角
22/25
軸距（mm）
3400
發(fā)動(dòng)機(jī)功率（kw）
83
車架有效長(zhǎng)度（mm）
4000
車架上平面離地高度（滿載）（mm）
2650
車架外寬（mm）
2100
底盤整備質(zhì)量（kg）
1745
前后輪距
1750/1586
底盤軸荷前軸/后軸（kg）
2700/6000
車輛前懸/車架后懸（mm）
1180/1020
底盤最大承載質(zhì)量（kg）
4265
最高車速（km/h）
90
廠定最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量（kg）
9010
2.3 自卸舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.3.1 機(jī)構(gòu)形式的選擇
舉升機(jī)構(gòu)根據(jù)作用形式可以分為兩大類，一種是簡(jiǎn)單的直推式；即液壓油缸直接作用于車廂；這種舉升方式雖然安裝簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，但卻具有高效的舉升能力。直推機(jī)構(gòu)可以分為油缸中置和油缸前置，前者的油缸支點(diǎn)的位于車廂中部，進(jìn)行抬升時(shí)需要的舉升力大，油缸選用雙缸雙柱式即可，而后者與其相反，油缸通常選擇多級(jí)式，一般用于重型自卸車。兩種不同的直推式結(jié)構(gòu)如(2-4)
直推式在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中有著明前的不足，沒有良好的穩(wěn)定性及使用者的使用時(shí)間，所以目前市場(chǎng)上的自卸車很少使用這一結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)也排除了此結(jié)構(gòu)。
圖2-4 兩種不同的直推傾斜機(jī)構(gòu)
前文提到直推式結(jié)構(gòu)的明前缺陷，所以本次設(shè)計(jì)選擇的是連桿式舉升機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較之直推式有明顯的優(yōu)勢(shì)，在自卸車的實(shí)際生產(chǎn)成為主流應(yīng)用。根據(jù)上面的分類方式可以分為前置式連桿舉升機(jī)構(gòu)和后置式連桿舉升機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖（2-5a）。圖中的三角形連桿具有放大行程的特性，在一定程度上縮短了油缸行程,節(jié)省了的空間。并且因?yàn)檫B桿系的橫向跨距可以盡量避免卸貨發(fā)生不穩(wěn)定的情況。該種舉升機(jī)構(gòu)使用簡(jiǎn)單的單級(jí)單缸就能完成舉升任務(wù)，且機(jī)構(gòu)布置靈活。
前置式油缸的舉升點(diǎn)作用在車廂前(2-5b)，在車廂傾斜最大角度時(shí)，液壓缸處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。車廂在傾斜卸貨期間也會(huì)處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，油缸后置式的作用力集中在車廂后面，對(duì)車廂會(huì)造成較大的受力壓力，對(duì)車輛的使用壽命是一個(gè)不穩(wěn)定因素，所以綜合各種因素，在實(shí)際生產(chǎn)中，最為自卸車的使用者肯定希望車輛具有良好的穩(wěn)定性及使用壽命，同時(shí)最為還希望自卸車能夠具有一定的超載能力，所以再設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中我們應(yīng)該考慮使自卸車的性價(jià)比達(dá)到最好。
圖2-5 連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)
(a) 油缸后置式；(b) 油缸前置式
2.4舉升平臺(tái)設(shè)計(jì)
剪式舉升機(jī)構(gòu)應(yīng)用較為廣泛，不僅是在自卸車中，還是其他行業(yè)中都有應(yīng)用。剪式機(jī)構(gòu)在自卸車中比較常用的是一級(jí)和二級(jí)式剪叉機(jī)構(gòu)。由于二級(jí)剪叉舉升機(jī)構(gòu)較一級(jí)復(fù)雜，難度較大，而且由于模型的缺少，對(duì)于我的知識(shí)能力與創(chuàng)造能力都是巨大的挑戰(zhàn)，考慮到在有限的時(shí)間呢完成任務(wù)，并且得到知識(shí)的提升，本次設(shè)計(jì)選擇較為簡(jiǎn)單一級(jí)剪叉式舉升機(jī)構(gòu)。簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)如圖(2-6)所示
圖2-6 剪式舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
2.5 高位自卸車機(jī)構(gòu)中三種液壓缸布置方式的分析比較
在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中液壓缸的布置是其中最為關(guān)鍵的一部分，因?yàn)橐簤焊椎牟贾梦恢脹Q定了車廂舉升傾斜的所需力的大小，以及液壓缸的型號(hào)的選擇，不合理的安裝或者是隨意安裝將會(huì)對(duì)自卸車產(chǎn)生致命的缺陷，結(jié)合上面所選的舉升機(jī)構(gòu)及本次畢設(shè)的所選的剪式高位自卸車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，液壓缸有三種安裝位置。
一種如圖（2-7）所示將液壓缸一端固定點(diǎn)在支座上，另一端與支撐架1相互支撐，這種支撐方式的缺點(diǎn)一目了然，液壓缸與底座的角度很小，再啟動(dòng)舉升機(jī)構(gòu)時(shí)需要更大的動(dòng)力，在實(shí)際生活中如果使用者一旦因?yàn)槔娴尿?qū)使進(jìn)行超載的行為，很有可能發(fā)生無法自卸的現(xiàn)象，導(dǎo)致自卸車系統(tǒng)的損壞，雖然這種超載導(dǎo)致的汽車損壞應(yīng)該由使用者自己承擔(dān)，但是作為汽車的生產(chǎn)制造者，我們應(yīng)該考慮到勞動(dòng)者的各種心理，改善汽車結(jié)構(gòu)，然消費(fèi)者提高對(duì)產(chǎn)品的滿意度。
第二種（2-8）則是同樣的將液壓缸的一端固定在支座上，而應(yīng)一端的支撐位置位置則為鉸支撐軸上，這種支撐方式提高了支座與液壓缸之間的角度，但是當(dāng)自卸車處于不工
作的狀態(tài)時(shí)，液壓缸所需空間較大，同樣載貨量的情況下增加了制作成本。優(yōu)點(diǎn)也比方
案一明顯，
能迅速使車廂升起啟動(dòng)的壓力也要比方案一小。方案二雖然有點(diǎn)明顯，但是生產(chǎn)成本較高，資源利用率低，無論是從商家還是消費(fèi)者的角度考慮，這么安裝都不是最完美的方案。
最后一種方案就是將支撐點(diǎn)改在支撐軸2上，固定點(diǎn)不變。結(jié)構(gòu)如圖（2-9），它的支撐點(diǎn)則不是選在支撐桿上，而是在支撐架2的鉸支點(diǎn)上焊接一個(gè)連桿，支點(diǎn)在這個(gè)鏈桿上，連桿與支座有一定的角度，同時(shí)改善了方案二中的制作成本的問題，同時(shí)在自卸車處于正常不卸貨狀態(tài)時(shí)，液壓缸與制作之間也會(huì)有一定的角度，使抬升車廂時(shí)更加平穩(wěn)，工作性能更優(yōu)，使用壽命也更好，具有一定的承擔(dān)用戶錯(cuò)誤操作的能力。所以，本著最優(yōu)化的原則，在本次設(shè)計(jì)中，我選擇第三種方案作為實(shí)施方案。
圖2-7 方案一
圖2-8 方案二
圖2-9方案三
2.6 總體方案確定及總體設(shè)計(jì)
通過上述綜述，解決了高位剪式自卸車車架，舉升機(jī)構(gòu)和液壓油箱安裝位置確定這些機(jī)構(gòu)后，我們可以構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)易的示意圖（2-10），其結(jié)構(gòu)如下圖所示
圖2-10 總體機(jī)構(gòu)示意圖
第3章 主要部分分析計(jì)算
3.1 數(shù)據(jù)分析
經(jīng)過上述分析自卸車的結(jié)構(gòu)應(yīng)經(jīng)確定，下一步就是參數(shù)的計(jì)算與校驗(yàn)了。對(duì)于整車而言，首先要明確汽車的整備質(zhì)量和載貨量，這是汽車設(shè)計(jì)的核心數(shù)據(jù)；整備質(zhì)量就是汽車完成一系列機(jī)構(gòu)的組合安裝后的總質(zhì)量，之中包括汽車運(yùn)行需要的柴油，潤(rùn)滑油等可以正常行駛在公路上的所有需要的裝備質(zhì)量。由廠家提供的生產(chǎn)信息可知所選的東風(fēng)EQ3042GLJ車架的整備質(zhì)量為1745kg，總質(zhì)量為4265kgkg。前排乘客為三人。
在進(jìn)行高位剪式自卸車的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該滿足廠家提供的軸載要求，在進(jìn)行舉升運(yùn)動(dòng)時(shí)由于車廂的抬高傾斜，根據(jù)物理常識(shí)，其整車質(zhì)心必定發(fā)生改變，為了是軸載符合車底盤的要求，高位自卸車的質(zhì)心相比相同載貨量的普通自卸車其質(zhì)心應(yīng)該向前移
。
3.1.1高位自卸車的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化
剪式舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（3-1）所示
圖3-1 剪式機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
從圖中可以直接看出兩個(gè)剪叉桿分別有一端為固定點(diǎn)，分別為b、d兩點(diǎn)。另一端為可移動(dòng)點(diǎn)，在進(jìn)行舉升時(shí)一端a、c兩點(diǎn)可以在工作軌道上進(jìn)行移動(dòng)。其兩點(diǎn)所采用的支撐方式相同，所以設(shè)定它們具有相同的摩擦阻力系數(shù)f。兩剪叉桿長(zhǎng)度相同，為了方便后面的計(jì)算，將剪叉桿設(shè)為無重桿。鉸接處點(diǎn)為兩剪叉桿中心，圖中fg為液壓缸的作用效果線。g是液壓缸連接的另一個(gè)支點(diǎn)，α是舉升機(jī)構(gòu)處于工作狀態(tài)時(shí)剪叉桿與支座的角度。
3.1.2機(jī)構(gòu)受力分析
進(jìn)行受力分析時(shí)，將組成舉升機(jī)構(gòu)的各組件看做一個(gè)整體。結(jié)構(gòu)如圖（3-2）
圖3-2 整體受力分析圖
將分解到a、b兩端，則有
..........................................(3.1)
.......................................(3.2)
......................................(3.3)
........................................(3.4)
..............................................(3.5)
式中：—a點(diǎn)所受水平方向上的力；
—a點(diǎn)所受豎直方向上的力；
—b點(diǎn)所受水平方向上的力；
—b點(diǎn)所受豎直方向上的力；
—c點(diǎn)所受水平方向上的力；
—c點(diǎn)所受豎直方向上的力。
2.分別以aed及ceb桿為研究對(duì)象，如圖3-2和圖3-3所示
圖3-2 aed桿受力分析圖
圖3-3 ceb桿受力分析圖
列平衡方程式，有
當(dāng)d點(diǎn)力矩平衡，即時(shí)，則
............ (3.6)
當(dāng)b點(diǎn)力矩平衡，即時(shí)，則
..........................(3.7)
又桿aed及桿ceb的是受力平衡狀態(tài)，即有和。
當(dāng)時(shí)，有
..................................(3.8)
...........................................(3.9)
當(dāng)時(shí)，有
................................(3.10)
..........................................(3.11)
整理解得：
...........................(3.12)
【靜態(tài)時(shí)：】
......................................(3.13)
..........................(3.14)
.............................(3.15)
.............(3.16)
.......................................(3.17)
......................................(3.18)
式中： —液壓缸的推力；
—d點(diǎn)所受水平方向上的力；
—d點(diǎn)所受豎直方向上的力；
—e點(diǎn)所受水平方向上的力；
—e點(diǎn)所受豎直方向上的力。
3.確定角與角的函數(shù)關(guān)系
角與角的幾何關(guān)系見圖3-1
即.......................................(3.19)
4. 受力分析結(jié)論
（1）各鉸接處點(diǎn)的受力大小與載荷G成正比例；
（2）、、、、 、值與α成正比；當(dāng)為定值時(shí)，它們又與值成正比。而、則與α成反比。，在值確定時(shí)，這兩個(gè)力與P成反比；
（3）動(dòng)態(tài)值的油缸推力比靜態(tài)值增大了,并且與剪叉桿成反比。
（4）力和成正比。
3.2 剪叉臂長(zhǎng)度及液壓缸安裝位置的確定
1.剪叉臂的長(zhǎng)度確定
機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理如圖3-4所示
圖3-4 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理圖
當(dāng)舉升機(jī)構(gòu)不進(jìn)行工作時(shí)，液壓缸需要一定的制作長(zhǎng)度來保證液壓缸的安置在合理的位置。按照設(shè)計(jì)原理，剪叉桿的長(zhǎng)度一般取（0.8~0.9）倍的下支座長(zhǎng)度。即
.............................(3.20)
由設(shè)計(jì)參數(shù)可知：a=1800，，。初選底座長(zhǎng)度，系數(shù)為0.8，則根據(jù)式(3.20)可得剪叉臂的長(zhǎng)度。
2.液壓缸安裝位置的確定
由圖3-4可知 ...............................(3.21)
則
所以，
即
而
初選 ，，,,。
3.3舉升機(jī)構(gòu)自卸部分設(shè)計(jì)計(jì)算
計(jì)算傾斜機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)時(shí)，選擇簡(jiǎn)單易懂的作圖法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足載荷要求的同時(shí)，還要盡量滿足設(shè)計(jì)合理，合理運(yùn)動(dòng)的原則。
油箱前置式連桿機(jī)構(gòu)的用作圖法分析時(shí)，其示意圖如圖（3-5）所示。
圖3-5 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖
3.3.1 車廂與車架鉸支點(diǎn)O確定
圖中坐標(biāo)原點(diǎn)的位置為車廂與車架的鉸支點(diǎn)，應(yīng)該為靠近車架大端尾部。X軸平行于車架并指向車駕駛室方向。這樣坐標(biāo)軸中的Y軸便確定了方向，由圖可知，我規(guī)定的是向上為正方向。
3.3.2 車廂未傾斜時(shí)傾斜機(jī)構(gòu)與車廂的前鉸支點(diǎn)的確定。
未傾斜時(shí)，的坐標(biāo)點(diǎn)位置按照公式算出。
式中：L——油缸的最大行程。由于還未對(duì)液壓缸進(jìn)行計(jì)算，所以現(xiàn)根據(jù)同載荷量的自卸車進(jìn)行初選。油缸的自由長(zhǎng)度為mm，最大有效行程L=800mm；
——車廂的最大舉升角。由于自卸車所運(yùn)輸貨物多為松散貨物，故選取
R——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。與L尺寸相關(guān)，故R=175。
因此可得：=2800
點(diǎn)的垂直坐標(biāo)值應(yīng)該考慮到液壓缸下沉深度，已知距車廂底板的距離為80mm，底板縱梁高為180mm 。實(shí)際生產(chǎn)中橫坐標(biāo)的值應(yīng)該比計(jì)算出的小一些，故坐標(biāo)定為（2795,200）
3.3.3液壓油缸與副車架鉸支點(diǎn)E的確定
開始傾斜工作時(shí)，液壓缸與底座會(huì)有一定的角度，以保證工作的順利進(jìn)行。因此液壓缸支點(diǎn)的縱坐標(biāo)有最小值，根據(jù)結(jié)構(gòu)選定最小值為—14，其橫坐標(biāo)的值可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得，最后代入數(shù)字的2434，根據(jù)自卸車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，E點(diǎn)的坐標(biāo)最后定為（2425，-14）。
3.3.4傾斜機(jī)構(gòu)未開啟時(shí)三角臂中支點(diǎn)坐標(biāo)和大小的確定
是液壓缸的上支點(diǎn)，因?yàn)閮?chǔ)備空間有限，所以要充分利用可用空間。所以設(shè)定該點(diǎn)的縱坐標(biāo)為110。車相處平放時(shí)，液壓缸的長(zhǎng)度會(huì)略微變大15mm，保證各機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)行。所以點(diǎn)的坐標(biāo)為（3595,110）。由圖可知AC==805mm。
3.3.5車廂放平時(shí)拉桿與三角臂鉸點(diǎn)B0的確定
車廂平放時(shí)，車廂傾斜角為零，將O以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)向Y軸正方向旋轉(zhuǎn)五十度，再以為半徑畫圓，圓心是Aˊ。以1992為半徑，坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心畫弧，兩弧交于Cˊ點(diǎn)，得到ECˊ和AˊCˊ，最后可以看出圖上兩個(gè)三角形相似。最后根據(jù)合理的結(jié)構(gòu)要求，取CˊBˊ==260mm，調(diào)節(jié)B點(diǎn)的坐標(biāo)位置，使AB、BC為方便計(jì)算安裝的整數(shù)，AB==950mm，BC==260mm，由此確定的坐標(biāo)為（3700，-136）。
3.3.6拉桿與副車架鉸點(diǎn)D及拉桿長(zhǎng)度的確定
D點(diǎn)是的垂直平分線與的交點(diǎn)，由圖中的線段關(guān)系以及結(jié)構(gòu)關(guān)系最后確定D點(diǎn)坐標(biāo)為（2190,180）。拉桿的長(zhǎng)度mm。
3.4機(jī)構(gòu)受力學(xué)分析
3.4.1機(jī)構(gòu)受力分析
結(jié)構(gòu)受力分析如圖（3-6）
圖3-6舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)分析圖
由圖可知為車廂平放時(shí)，車廂滿載時(shí)的質(zhì)心。結(jié)合車底盤參數(shù)，確定點(diǎn)的坐標(biāo)為（1664，879）。
取車廂是分離部分時(shí)；
由力矩平衡方程可知，即
代入數(shù)據(jù)得：
,表示坐標(biāo)原點(diǎn)到的距離。
取三角架ABC為分離體（圖3-7）
圖3-7 舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)分析圖
根據(jù)平衡方程可以得到。
已知，確定油缸的最大舉升力為：
同樣的原理可以求出拉桿的最大拉力。
因?yàn)? 即
得拉桿最大拉力
式中：
為到直線的距離，為240mm
為到直線的距離，為660mm
為到直線的距離，為162mm
為到直線的距離，為140mm
3.4.2拉桿截面尺寸確定
根據(jù)受力分析可知，拉桿BD是二力桿，且作用力分布均勻，結(jié)果導(dǎo)致桿上最大拉力變?yōu)椋?
初選拉桿材質(zhì)為Q235，從手冊(cè)可查得
取安全系數(shù)n=2，由公式，可知拉桿的最小橫截面面積： 。
為了方便生產(chǎn)和提高自卸車的使用性能，將A取為1000
則實(shí)際上的
實(shí)際安全系數(shù)
所以拉桿橫截面面積，該材料的橫截面積可以滿足要求。
3.5液壓系統(tǒng)的計(jì)算
3.5.1自卸車液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)述
液壓系統(tǒng)利用發(fā)動(dòng)機(jī)中的油液，經(jīng)過液壓泵和安全閥的作用完成提供壓力，完成舉升以及傾斜運(yùn)動(dòng)。液壓泵是指通過壓縮油液使壓力提高的裝置，安全閥的作用就是保證油液的壓力在正常合理的范圍內(nèi)。當(dāng)液壓系統(tǒng)完成工作時(shí)，液壓系統(tǒng)中的油液會(huì)回到發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中。所以自卸車的耗油量比一般貨車的耗油量高。
本次設(shè)計(jì)中，由于高位自卸車比普通自卸車的整備質(zhì)量較大，所以液壓系統(tǒng)的工作壓力更大，并且由于運(yùn)載貨物多為松散的砂石等貨物，更容易造成液壓油路的堵塞，所以液壓系統(tǒng)的及時(shí)清潔也非常重要。自卸車的使用壽命和性能是消費(fèi)者選擇的重要指標(biāo)；所以不僅要保證系統(tǒng)硬件的完美配合，也要保證其“軟件”的使用壽命。在各種油源型中我們經(jīng)過對(duì)高位剪式自卸車工作環(huán)境的分析，選擇就有良好的環(huán)境適應(yīng)能力與使用壽命的常常嚙合取力器加齒輪油泵型。
對(duì)于液壓油路的清潔問題，在實(shí)際生產(chǎn)中過濾器就能起到很好的作用。所以在本次設(shè)計(jì)中選擇實(shí)際中常用的清潔方案，粗過濾器與精過濾器的組合。粗過濾器安裝在油液的入口，液壓泵對(duì)油液中顆粒的大小要求不高，粗過濾即可完成要求。但是液壓系統(tǒng)中其他元件對(duì)油液的過濾要求較高，必須使用精過濾器。例如安全閥，換向器等。
3.5.2液壓缸的確定
液壓缸的大小確定與系統(tǒng)壓力大小有直接的關(guān)系。而系統(tǒng)壓力根據(jù)不同機(jī)械類型有不同的取值范圍，如表（3.1）所示。由于高位剪式自卸車的工作環(huán)境與性質(zhì)，在確定壓力大小時(shí)應(yīng)在范圍內(nèi)選擇高一點(diǎn)，這樣使得自卸車的經(jīng)濟(jì)效益會(huì)更高，使用性能更穩(wěn)定。根據(jù)表格所規(guī)定的取值范圍再加上取值原則，將壓力大小選定為16Mpa。
機(jī)械類型
機(jī) 床
農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械
液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械
磨床
組合
機(jī)床
龍門
刨床
拉床
工作壓力MPa
0.8~0.2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
表3.1 部分機(jī)械系統(tǒng)工作壓力
3.5.3液壓缸型號(hào)的確定
液壓缸的選擇不僅要考慮系統(tǒng)壓力，還要考慮制作成本與工作空間。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的查詢可知，液壓缸的選擇類型為：直線運(yùn)動(dòng)單級(jí)活塞桿雙作用式液壓缸。這種液壓缸在工作時(shí)，活塞可以雙向運(yùn)動(dòng)；具有減速制動(dòng)機(jī)制；且減速值始終保持不變。根據(jù)車底盤提供的數(shù)據(jù)并考慮到實(shí)際生產(chǎn)中的超載現(xiàn)象，我將車廂舉升過程中液壓缸的推力120000N。則根據(jù)，可以計(jì)算出液壓缸缸徑
==48.8602512mm
式中：L——油缸的最大行程。
η——液壓缸機(jī)械效率，=0.8；
d——舉升液壓缸缸徑，
根據(jù)以上計(jì)算，選擇自卸車專用液壓缸，其主要參數(shù)為：缸徑d=50mm，油壓桿徑為，油缸行程L=800mm。
3.5.4液壓泵的參數(shù)計(jì)算
剪式舉升機(jī)構(gòu)，要計(jì)算其液壓泵的流量，首先要先明確舉升到額定高度時(shí)需要的時(shí)間t。根據(jù)我在網(wǎng)上查到的數(shù)據(jù)顯示，平均舉升時(shí)間為20s。
L——油缸的最大行程,最大行程取1000。
液壓泵的額定流量Q：
式中：——液壓系統(tǒng)的容積效率，取0.8；
則
初選液壓泵的額定轉(zhuǎn)速為n=2000r/min
液壓泵的排量q由下式確定：
傾斜部分液壓缸的和舉升部分液壓缸的計(jì)算方法相同。
根據(jù)網(wǎng)上查到的相關(guān)資料，國(guó)家對(duì)于自卸車傾斜舉升所用時(shí)間明確規(guī)定不得超過20秒，考慮到運(yùn)行的安全問題，時(shí)間選定為16秒；液壓缸的工作容積為：
液壓泵的額定轉(zhuǎn)速選定為n=2000r/min，則液壓泵的額定流量Q為：
式中：——舉升時(shí)間
——液壓系統(tǒng)的容積效率，
則其排量q為：
3.5.5液壓泵的選擇
高位自卸車的舉升與傾斜不是同時(shí)工作的。所以為了滿足舉升和傾斜的全部要求，我們按照計(jì)算出的最大流量為標(biāo)準(zhǔn)選擇。而在實(shí)際選擇中液壓泵的額定壓力比選擇標(biāo)準(zhǔn)大0.25~0.6倍。
經(jīng)過文獻(xiàn)資料查找，選定CBG2063型齒輪泵，其參數(shù)如下表（3.2）
型號(hào)
排量
壓 力
轉(zhuǎn) 速
液壓的總率
額定
最高
額定
最高
CBG2063
63
16
20
2000
2500
于0.82
表（3.2）CBG2063型齒輪泵參數(shù)
3.5.6管道尺寸的確定
管道中常用的材料有銅質(zhì)，鋼制，膠制等。作為自卸車運(yùn)輸管道，自卸車管道承擔(dān)的是運(yùn)輸高壓油液的任務(wù)，而膠管由于是塑料制品，沒有較大的承擔(dān)壓力的能力，鋼管和銅管的性能相差無幾，能夠承擔(dān)高溫高壓，但是性價(jià)比的話鋼管更合適。
管道內(nèi)徑計(jì)算公式如下：
式中 ：Q——通過管道內(nèi)的流量L/min
v——管道內(nèi)允許流速 m/s，
管道流速取值范圍見下表（3.3）
允許流速推薦值
油液流經(jīng)的管道
推薦流速 m/s
液壓泵吸油管道
0.5~2，一般取1以下
液壓系統(tǒng)壓油管道
2.5~6，壓力高，管道粘度小取大值
液壓系統(tǒng)回油管道
1.5~3
表3.3 允許流速推薦值
取=0.8m/s，=4m/s, =2m/s.則根據(jù)得出以下數(shù)值： =52mm,=23.3mm,=32.9mm。
自卸車管道內(nèi)徑的大小是有相關(guān)確定數(shù)值，根據(jù)計(jì)算得到的數(shù)值選擇相應(yīng)的對(duì)應(yīng)管道內(nèi)經(jīng)。最終得到以下數(shù)據(jù)：=50mm，=25mm, =32mm。對(duì)應(yīng)管子壁厚δ分別為5mm，3mm，4mm。
3.5.7 油箱容積確定
油箱容積應(yīng)該滿足同時(shí)滿足排油和充油的要求，既不能溢出，也不能油位低于最低油位。經(jīng)查證，油箱設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該滿足經(jīng)驗(yàn)公式 。不同系統(tǒng)中的取值如表（3.4）所示。
式中：——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積
——經(jīng)驗(yàn)系數(shù),按下表取 =4
系統(tǒng)類型
行走機(jī)械
低壓系統(tǒng)
中壓系統(tǒng)
鍛壓系統(tǒng)
冶金機(jī)械
1~2
2~4
5~7
6~12
10
表3.4不同系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的取值
則=
3.6 液壓系統(tǒng)原理圖
自卸車整車系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)是由各種液壓器件和控制回路組成的。在組件液壓系統(tǒng)油路時(shí)，應(yīng)避免重復(fù)機(jī)構(gòu)，減少生產(chǎn)制作成本。各組件連接方式也要采用合理的方式，避免因不合理聯(lián)鎖關(guān)系造成的系統(tǒng)損失。因?yàn)樽孕盾囉糜趯?shí)際的各種生產(chǎn)中，所以其組件及工作系統(tǒng)應(yīng)該具有良好的效率；注意節(jié)能。同時(shí)為了方便維修和護(hù)理，在液壓油路中我們通常會(huì)加一些壓力表，溫度計(jì)等。實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高自卸車在運(yùn)輸過程和維修的迅速與方便，通常會(huì)備用關(guān)鍵組件。
自卸車舉升裝置工作完成，開始回復(fù)到原始狀態(tài)時(shí)有兩種液壓驅(qū)動(dòng)方式。即液壓缸加壓回落和利用活塞桿重力和頂端外力式液壓缸回落。在綜合考慮節(jié)能減排，方便維修的實(shí)際生產(chǎn)中，選擇利用活塞桿回落的方法。在自卸車工作時(shí)，舉升機(jī)構(gòu)和傾斜機(jī)構(gòu)不能同時(shí)工作。
在進(jìn)行繪制時(shí)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)該使用正確的組件結(jié)構(gòu)圖，
所以其液壓原理圖（3-8）如下：
圖3-8液壓系統(tǒng)原理圖
1 三位四通手動(dòng)換向閥 2 自卸部分舉升液壓缸 3分流——集流閥 4 舉升液壓缸 5 直動(dòng)型溢流閥 6 單向定量液壓泵 7過濾器 8油箱 9單向閥
分流分流——集流閥的作用是構(gòu)成同步回路，使兩個(gè)油缸的精度得到同樣的提高。
三維斯通換向閥的使用可以液壓油缸迅速脫離工作狀態(tài)。溢流閥的作用是使自卸車在超載狀態(tài)下，車廂仍然能夠正常工作，保證液壓系統(tǒng)的工作壓力，使系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生崩潰。
根據(jù)所畫液壓系統(tǒng)圖，其工作過程為：油箱中的油液經(jīng)取力器和液壓泵的抽取，從過濾器經(jīng)過，而后進(jìn)入節(jié)流閥，單向閥，三位四通換向閥進(jìn)入液壓缸的無桿腔。自卸車舉升時(shí)，則需要啟動(dòng)右邊的換向閥（將閥位打向左邊），液壓系統(tǒng)中只有右邊是通路，油液就會(huì)進(jìn)入舉升部分的液壓缸中。舉升完成后將閥位打向中位，油液將保留在液壓缸中，使車廂保持在相應(yīng)的高度上。舉升完成后，對(duì)左邊的三位四通換向閥進(jìn)行上述相同的起始操作，車廂既可以開始工作，完成工作后，將換向閥的閥位打向右邊，系統(tǒng)中的油液會(huì)回流回油箱，車廂就會(huì)因?yàn)橹亓ο陆祻?fù)位。
3.7強(qiáng)度校核
在校核強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)該找到機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，受力較大的組件或一些主要組件進(jìn)行校核。在剪式舉升機(jī)構(gòu)中，重要并且受力較大的機(jī)構(gòu)為剪叉桿，對(duì)液壓缸起支撐作用的橫梁以及銷軸。所以進(jìn)行校核時(shí)對(duì)其進(jìn)行校核即可。
3.7.1 剪叉臂的強(qiáng)度校核
由之前（3-9）進(jìn)行的受力分析可知，與液壓缸相連剪叉桿2的受力強(qiáng)度大于剪叉桿1，那么只要校核剪叉桿2的強(qiáng)度即可。剪叉桿2的受力分析如圖（3-9）。并且之前受力分析結(jié)論可知，和推力成反比，所以最大推力在機(jī)構(gòu)處于最低位置時(shí)，剪叉桿的受力最大，此時(shí)強(qiáng)度最大計(jì)算此時(shí)的強(qiáng)度即可。為了方便計(jì)算將桿上的力進(jìn)行分析
...................................................................(7.1)
...................................................................(7.2)
...................................................................(7.3)
...................................................................(7.4)
............................................................................(7.5)
.............................................................................(7.6)
...................................................................(7.7)
.................................................................(7.8)
圖3-9 剪叉桿1的受力圖
各個(gè)力的分解示意圖彎矩圖軸力圖
剪叉桿2的g處是與液壓缸一端連接的支點(diǎn)，為了方便計(jì)算，我們將其看做推力作用在剪叉桿上是均勻分布的載荷q。根據(jù)圖（3-10），k點(diǎn)為最大彎矩點(diǎn)，但是e處的載荷也需要校核。且已知數(shù)據(jù)有，，。剪叉桿2的橫截面寬和高分別為，，e處的鉸連接內(nèi)徑為，e和k點(diǎn)的橫截面如圖
所以根據(jù)力學(xué)公式可知：
e點(diǎn)處的抗彎截面系數(shù)為
k點(diǎn)處的抗彎截面系數(shù)為
圖3-10 剪叉桿2的e、k兩點(diǎn)處的截面圖
由上述計(jì)算可知，當(dāng)時(shí)，此兩點(diǎn)的彎矩是最大的?？芍?，
則可以計(jì)算出：
又因?yàn)榧舨鏃U的選材是Q235,根據(jù)文獻(xiàn)查的，此材料的理論校核強(qiáng)度為：σ=225MPa,
經(jīng)過對(duì)比，所選材料的載荷強(qiáng)度是安全的。
3.7.2 液壓缸底架固定橫梁的強(qiáng)度校核
液壓缸底座橫梁的受力分析如下圖（3-11），相關(guān)數(shù)據(jù)已經(jīng)在圖中標(biāo)出。，分別為推力在X，Y軸上的分力，且，。
由銷軸的強(qiáng)度校核可知，當(dāng)舉升機(jī)構(gòu)處于最低位置時(shí)，推力T最大，。根據(jù)式（3.19）和式（3.12)可知，。
圖3-11 液壓缸與底架連接的橫梁
圖3-12 液壓缸與底架連接的橫梁截面圖
計(jì)算出沿X軸，Y軸上的分力。然后將他們進(jìn)行平移，平移到原點(diǎn)。
（1） 對(duì)于X軸方向，其受力如圖3-13所示
圖3-13 橫梁X軸方向的受力圖
因?yàn)榱旱目箯澖孛嫦禂?shù)，
所以
（2）對(duì)于Y軸方向，液壓缸固定橫梁受力如圖3-14
圖3-14 橫梁Y軸方向的受力圖
梁的抗彎截面系數(shù)，
則
（3）當(dāng)將X軸上的分力平移到坐標(biāo)軸原點(diǎn)后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)扭矩，扭矩大小為：
，，。
則該扭矩產(chǎn)生的剪切力為：
根據(jù)第四理論強(qiáng)度可知：
經(jīng)過計(jì)算：
根據(jù)參考文獻(xiàn)，Q235的取安全系數(shù)為2，則，所以是安全的。
3.8軸的強(qiáng)度校核
由軸的工作環(huán)境可知，剪叉桿的g點(diǎn)和d點(diǎn)擁有最大的受力，即校核是選擇這兩點(diǎn)即可。
3.8.1 內(nèi)剪叉臂固定端銷軸的強(qiáng)度校核
經(jīng)過受力分析，銷軸只收切應(yīng)力，并且由上面的計(jì)算分析可知，當(dāng)整個(gè)機(jī)構(gòu)處于最低位置時(shí)，剪切力最大，根據(jù)式（7.7），可知剪叉桿固定點(diǎn)所受的力。
銷軸橫截面積為：
其中銷軸的直徑為，導(dǎo)油孔直徑為。
銷軸受力在之前我們已經(jīng)很清楚了，根據(jù)參考文獻(xiàn)，收到雙剪切力時(shí)，許用應(yīng)力為：
經(jīng)查銷軸所用材料的許用應(yīng)力為：
選定安全系數(shù)為2
，所以強(qiáng)度校核成功。
3.8.2 液壓缸缸體尾部銷軸的強(qiáng)度校核
銷軸受力圖如圖（3-15）
參照上節(jié)的分析過程可知，銷軸橫截面積為:
圖3-15 尾部銷軸的受力圖
參照3.7.2節(jié)，有
銷軸所用材料35鋼的許用應(yīng)力，安全系數(shù)為2，則：
，所以設(shè)計(jì)的要求得到滿足。
3.8.3 液壓缸活塞桿頭部支撐軸的強(qiáng)度校核
頭部支撐軸的受力圖如圖（3-16）所示。
綜合上述幾節(jié)的綜合信息，可以得出該軸的實(shí)際彎為：
圖3-16 頭部支承軸的受力圖
曲強(qiáng)度為：
軸的材料是經(jīng)過熱處理的Q235鋼，根據(jù)文獻(xiàn)查的，軸材料的許用應(yīng)力
所以強(qiáng)度校核合格。
40
總結(jié)
這次設(shè)計(jì)首先通過對(duì)目前自卸車的市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)合指導(dǎo)老師所給數(shù)據(jù)與目前市場(chǎng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，將課題數(shù)據(jù)進(jìn)行了合理的調(diào)整。調(diào)整合理后，選擇適當(dāng)?shù)能嚨妆P。
并結(jié)合專業(yè)所學(xué)知識(shí)對(duì)剪式高位自卸車進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)。因?yàn)樽孕盾囋谀壳笆袌?chǎng)中處于技術(shù)相對(duì)穩(wěn)定的情況，所以對(duì)于舉升機(jī)構(gòu)，傾斜機(jī)構(gòu)，以及其他基礎(chǔ)零件我選擇的是進(jìn)行比較選擇。而我本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)不是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而是數(shù)據(jù)的計(jì)算分析。在選擇合理的機(jī)構(gòu)后，根據(jù)所學(xué)的機(jī)械原理與理論力學(xué)的知識(shí)，進(jìn)行了分析與校核。
最后，根據(jù)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行了圖紙的繪制。
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38
致 謝
短短的四年時(shí)光匆匆結(jié)束，四年時(shí)光讓我成長(zhǎng)了，讓我在考慮問題時(shí)更具有理性。四年前的情景仿佛就在昨天。在這四年中我遇到了無數(shù)的良師益友，我非常感謝學(xué)校給了我一個(gè)良好的學(xué)習(xí)和生活的環(huán)境，讓我在四年中安心茁壯的成長(zhǎng)，感謝老師在這四年中的辛勤付出讓我可以領(lǐng)悟到學(xué)習(xí)的快樂，同時(shí)也要感謝同學(xué)，與他們的朝夕相處中學(xué)習(xí)了與人相處的方法，感謝四年來這個(gè)學(xué)校給我的一切。
在大四的最后幾個(gè)月，我迎來了惡魔之月，畢業(yè)設(shè)計(jì)的開展，讓我開始了痛苦和迷茫的，理論知識(shí)的理解時(shí)光并不能應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中讓我開始了對(duì)自己懷疑，起初的設(shè)計(jì)過程并不順利，無論是在課題理解還是在查找資料上，在我苦無頭緒的時(shí)候，是我的指導(dǎo)老師劉志強(qiáng)老師帶我走出了迷茫的沼澤。劉老師作為指導(dǎo)老師盡職盡責(zé)，不辭辛苦，無論我們提出怎樣的問題都會(huì)為我們做出最合理的解答，正是因?yàn)閯⒗蠋煹闹笇?dǎo)我才能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。
畢設(shè)的過程雖然痛苦，但是畢設(shè)結(jié)束之后使我更進(jìn)一步的成長(zhǎng)了，如果四年的大學(xué)生活讓我在知識(shí)范圍上有所成長(zhǎng)，那畢設(shè)的完成則使我在能力與抗壓能力上更進(jìn)一步的成長(zhǎng)，讓我