【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 卸汽車要求載重質(zhì)量為25噸，載重要求比較高。為了裝載那么多貨物，相應(yīng)就需要大車廂裝載。而舉升機(jī)構(gòu)也要和車廂相匹配。由于前頂式舉升機(jī)構(gòu)舉升重型貨物時(shí)，力臂較長(zhǎng)舉升時(shí)所需的舉升力相比連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)小很多。而且隨著舉升角度的增大，車廂及貨物的重心后移到所需的舉升力會(huì)越來(lái)越小。通過(guò)分析采用前頂直推式舉升方式相比連桿組合式相比存在以下的優(yōu)點(diǎn)：1. 安裝時(shí)占用空間小，舉升機(jī)構(gòu)工作過(guò)程中基本不會(huì)與副車架、主車架和車廂發(fā)生干涉。2. 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)載重質(zhì)量為25噸。采用前頂直推式舉升機(jī)構(gòu)舉升時(shí)，力臂明顯長(zhǎng)于連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)，所以剛剛開始舉升車廂時(shí)前頂直推式舉升方式比較省力。，前頂直推式舉升機(jī)構(gòu)由于舉升作用力較小使得油缸工作壓力也小，油缸系統(tǒng)中的各零部件承受的壓力也小，舉升機(jī)構(gòu)系統(tǒng)就不易發(fā)生故障。通過(guò)市場(chǎng)實(shí)車調(diào)研和綜合考慮決定采用前頂直推式多級(jí)缸的舉升方式。 副車架選擇自卸汽車工作時(shí)讓車廂直接和自卸汽車主車架剛性連接，主車架就需要承受車廂自重和貨物的質(zhì)量。主車架在車廂裝滿貨物行駛的過(guò)程中會(huì)處于集中載荷的情況。在裝貨和卸貨時(shí)還受到?jīng)_擊力，行駛中還要受到顛簸，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞主車架的原有結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形。所以就要設(shè)計(jì)副車架來(lái)保護(hù)主車架。查資料可知，自卸汽車的副車架按舉升方式有4種：馬勒里式副車架、浮動(dòng)油缸式副車架、雙缸式副車架和前頂式副車架。由于本次考慮到本次設(shè)計(jì)的是重型自卸汽車，舉升機(jī)構(gòu)已經(jīng)選擇了前頂直推式多級(jí)缸的舉升方式，所以副車架的也相應(yīng)的選擇前頂式副車架。 車廂的設(shè)計(jì)車廂是自卸汽車實(shí)現(xiàn)貨物裝載的載體，雖然車廂質(zhì)量大概占自卸汽車自重的20%，卻要裝載承受比它質(zhì)量更重的貨物。合理的設(shè)計(jì)車廂的結(jié)構(gòu)形式，采用適當(dāng)?shù)牟牧希诒ＷC車廂的耐用性的提前下，減輕車廂自重從而提高載貨能力，才能設(shè)計(jì)出一個(gè)優(yōu)秀的車廂。車廂的結(jié)構(gòu)形式不管怎么變化，都是由若干塊鋼板焊接而成的整體。市場(chǎng)上常見(jiàn)的車廂結(jié)構(gòu)形式有3種：鏟斗車廂、矩形車廂和U形車廂。矩形車廂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。一般運(yùn)輸土方、沙子等貨物，車廂的強(qiáng)度剛度相比鏟斗車廂低但制造成本低，市場(chǎng)占有率高。鏟斗鋼板較厚，車廂承受沖擊力強(qiáng)，適用于運(yùn)輸?shù)V石這類的物料。但結(jié)構(gòu)較矩形車廂復(fù)雜，制造成本也較高。U型車廂采用高強(qiáng)度板再通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，有較高的強(qiáng)度。卸貨時(shí)因?yàn)闆](méi)有焊接死角，所以相比矩形車廂和鏟斗車廂卸貨干凈。但客戶對(duì)U型車廂認(rèn)可度不高，市場(chǎng)上占有率低，還有U型貨箱的制造需要一次成型，生產(chǎn)工藝要求高。通過(guò)市場(chǎng)考察，考慮到實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題。矩形車廂在滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，由于生產(chǎn)工藝相比鏟斗車廂和U形車廂簡(jiǎn)單，制造成本較低。所以車廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用矩形車廂。3 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)自卸汽車的主要功能是裝卸和運(yùn)輸貨物，所以自卸汽車車廂能正常完成舉升和下降是最基本的功能，舉升機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞也決定著自卸汽車的整車性能。如果舉升機(jī)構(gòu)由最低點(diǎn)舉升到最高點(diǎn)和由最高點(diǎn)下降到最低點(diǎn)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就會(huì)影響到自卸汽車的工作效率。設(shè)計(jì)的原則有以下幾點(diǎn)。1. 滿足所需的舉升力，舉升行程。2. 保證液壓油缸的各個(gè)零部件有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐用性。3. 合理選擇液壓油缸的尺寸。4. 選擇專業(yè)生產(chǎn)廠提供的成熟總成件。5. 合理布置安裝位置。6. 盡量減少成本。 舉升設(shè)計(jì)的方案舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是本次課題設(shè)計(jì)中的重要一項(xiàng)，設(shè)計(jì)的合理性關(guān)系到自卸汽車的整車使用性能。本次前頂直推式舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)步驟來(lái)完成。1. 確定車廂重心位置和車廂后懸。2. 最大舉升角度的確定。3. 算出自卸汽車車廂的質(zhì)量。4. 確定油缸工作行程和舉升力矩。5. 算出最大舉升力，選擇油缸。6. 計(jì)算校核所選取的油缸是否合理。 確定車廂重心位置和車廂后懸由于本次設(shè)計(jì)的車廂結(jié)構(gòu)為矩形，所以自卸汽車矩形車廂重心位置在車廂的幾何中心上。確定車廂后懸時(shí)，需要根據(jù)所選底盤的重心位置和車廂重心位置，綜合考慮汽車的工作環(huán)境和性質(zhì)來(lái)設(shè)計(jì)車廂后懸。例如載重自卸汽車在滿載時(shí)，如果軸距短重心高，行駛在下坡道路時(shí)，自卸汽車的重心會(huì)向前軸方向轉(zhuǎn)移，使前軸負(fù)載增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成前橋損傷。當(dāng)自卸汽車行駛在松軟的道路時(shí)，為了使前輪減少摩擦力，車廂重心位置應(yīng)該向后移動(dòng)。當(dāng)自卸汽車行駛在上坡道路時(shí)，如果車廂重心太靠后，就會(huì)降低自卸汽車轉(zhuǎn)向輪的靈活性，同時(shí)自卸汽車發(fā)生后傾的幾率增加。相關(guān)的法規(guī)要求汽車后懸不得超出軸距的55%。然后根據(jù)車廂尺寸和車廂舉升最大角度后的離地間隙確定翻轉(zhuǎn)點(diǎn)位置，最后確定車廂后懸長(zhǎng)度。綜合考慮車廂后懸長(zhǎng)度為850mm。 最大舉升角度的確定舉升機(jī)構(gòu)的最大舉升角度是由裝載的貨物的安息角來(lái)確定的。在平時(shí)散料堆放中，當(dāng)堆放到某個(gè)角度形成后，繼續(xù)堆放同種散料，散料在自身重力的作用下自然溜下，散料堆放形成的形狀只能保持這個(gè)角度，不會(huì)繼續(xù)增加角度。在細(xì)沙、煤、糧食的堆放過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)這種現(xiàn)象，但是各類散料安息角都不一定相同。各類散料安息角見(jiàn)表31。散料名稱煤鐵礦石石灰石細(xì)沙水泥安息角27176。45176。40176。45176。40176。45176。30176。35176。40176。50176。表31舉升機(jī)構(gòu)的最大舉升角度要大于散料的安息角，才能讓舉升機(jī)構(gòu)舉升車廂時(shí)把貨物傾卸干凈。其中還有保證舉升到達(dá)最大角度時(shí)車廂后板與地面有一定的距離。所以本次設(shè)計(jì)的最大舉升角為50176。 算出自卸汽車車廂的質(zhì)量，取整數(shù)得4063kg。如圖31所示。圖31 確定油缸最大行程如圖32所示，當(dāng)舉升到50176。時(shí)。 圖32 計(jì)算最大舉升力，選取油缸類型當(dāng)車廂剛剛要被舉起來(lái)時(shí)，舉升力最大。受力分析簡(jiǎn)圖，如圖33所示。 圖33根據(jù)公式： （）G=（25000+4063）10=290630N。代入公式（）得： 所以最大舉升力為113824N。前頂油缸一般分為FC式、FE式和FEE式三種，這三種前頂油缸的特點(diǎn)。見(jiàn)表52。前頂油缸穩(wěn)定性價(jià)格FC式較高較高FE式一般低FEE式較差最低表32為了保證舉升機(jī)構(gòu)工作過(guò)程中平穩(wěn)無(wú)跳動(dòng)，所以選擇FC式前頂油缸。 校核所選取的油缸是否合理 油缸銷校核因?yàn)樗x油缸的銷是采用材料為45制作的，直徑為60mm所以屈服強(qiáng)度為355MPa。為了保證構(gòu)件有足夠的強(qiáng)度，在載荷作用下構(gòu)件的實(shí)際應(yīng)力，顯然應(yīng)低于極限應(yīng)力。強(qiáng)度計(jì)算中，以大于1的因數(shù)除極限應(yīng)力，并將所得結(jié)果稱為許用應(yīng)力，用來(lái)表示[]。根據(jù)公式： （），本次n的取值為2。n=2。=355MPa。代入公式（）得：。從機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)得：考慮到安全情況。許用切應(yīng)力得：F為油缸銷受到的最大作用力等于最大舉升力。即車廂剛剛要舉起時(shí)力最大?？紤]到油缸工作效率不能達(dá)到100%。分析油缸銷受力情況。 圖34從平衡方程求出：根據(jù)公式： ()代入公式（）得： 。選擇的油缸銷符合要求。 翻轉(zhuǎn)支座的銷校核由于車廂在舉升過(guò)程中貨物也會(huì)相應(yīng)的減少，因?yàn)樨浳餃p少的質(zhì)量不是按比例減少是有一定的隨機(jī)性。對(duì)于翻轉(zhuǎn)支座的銷的校核一般情況下車廂初始舉升的時(shí)候翻轉(zhuǎn)支座的銷受到的力最大，因?yàn)殡S著舉升高度的增加，車廂上的貨物不斷減少，翻轉(zhuǎn)支座受到的力也就減小。所以通過(guò)計(jì)算車廂舉升到0176。和15176。時(shí)翻轉(zhuǎn)支座的銷受到的力，舉升過(guò)程中假設(shè)貨物不傾卸。從中取最大的力來(lái)校核翻轉(zhuǎn)支座的銷的強(qiáng)度。車廂未舉升0176。時(shí)，受力如圖35所示。 圖35根據(jù)平衡方程得： 所以： 所以0176。時(shí)銷受到的力為176806N。車廂舉升到15176。時(shí)，受力如圖36所示。圖36所示。代入公式（）得：通過(guò)正交分解分析：所以：根據(jù)作圖法求出合力取整數(shù)值。如圖37所示。圖37所以當(dāng)車廂翻轉(zhuǎn)到15176。時(shí)翻轉(zhuǎn)支座的銷受到的力最大，所以F=199412N。翻轉(zhuǎn)支座的銷采用的材料為45號(hào)鋼制作，直徑為60mm。所以屈服強(qiáng)度為355MPa。=355MPa，n=2。代入公式（）得：所以翻轉(zhuǎn)支座銷的許用應(yīng)力=。F=199412N,r=30mm代入公式（）得： ，所以翻轉(zhuǎn)支座銷符合要求。 油缸的選取和校核因?yàn)橛?jì)算油缸最大舉升力時(shí)，考慮到油缸工作效率問(wèn)題。所以：選擇的油缸工作壓力為19MPa。效率。根據(jù)公式： （）得： 所以D=111mm。所以當(dāng)選擇的油缸伸出第一級(jí)直徑大111mm就滿足要求，但參考同類型車的油缸基本選偏大。又因?yàn)橄嗤噹浯笠患?jí)別的油缸比較受客戶中意。所以選擇油缸第一級(jí)油缸伸出直徑為149mm的。所以油缸選擇海沃FC149404650000JK0343。為了驗(yàn)證油缸舉升時(shí)，舉升力不斷減小。每隔10176。驗(yàn)算一次，驗(yàn)算過(guò)程中假設(shè)貨物沒(méi)