【導(dǎo)讀】選取和計(jì)算，完成總體布置設(shè)計(jì)。在這部分內(nèi)容中，首先進(jìn)行了汽車(chē)底盤(pán)布置形式的。據(jù)運(yùn)動(dòng)方案，進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)使液壓系統(tǒng)的最大壓力最小，同時(shí)要考慮各部件的工藝性。

　　

【正文】 0maxSSL ?? () 式中 : maxS —— 舉升缸在舉升角最大時(shí)兩鉸點(diǎn)的距離； 0S —— 舉升角為 0 時(shí)兩鉸點(diǎn)的距離。 根據(jù)確定的舉升角度，可計(jì)算出舉升油缸的工作行程。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體情況初步選擇荷蘭海沃前頂舉升系列油缸 FC12933900 型號(hào)，荷蘭海沃公司是全球領(lǐng)先的前頂舉升液壓產(chǎn)品生產(chǎn)商，其產(chǎn)品性能穩(wěn)定、可靠性高、維修保養(yǎng)方便。由產(chǎn)品手冊(cè)得其舉升角為 0 時(shí)兩鉸點(diǎn)間距離的初始值 0S =343mm。具體的性能參數(shù)如表 31 所示。 表 31 液壓缸性能參數(shù) 19 性能參數(shù) 第一級(jí) i=1 第二級(jí) i=2 第三級(jí) i=3 合計(jì) 活塞直徑 d mm 129 110 91 行程 L mm 1 400 1 300 1 200 3 900 工作壓力 P MPa 19 19 19 舉升能力的校核 由于選擇的舉升油缸為多級(jí)油缸，每一級(jí)油缸的有效直徑不同，則油缸的最大舉升力也不相同，考慮到當(dāng)?shù)诙?jí)或第三 級(jí)油缸升出時(shí)，干混砂漿由于 系可能傾卸的不多或者沒(méi)有傾卸，因此要對(duì)每一級(jí)油缸升出時(shí)的舉升能力進(jìn)行校核。 初始位置狀態(tài)時(shí)的校核 此時(shí)罐體內(nèi)的粉料 最多，阻力臂也最 大（相對(duì)于翻轉(zhuǎn)點(diǎn)），罐體 在啟動(dòng)時(shí)還有慣性阻力的作用，需要的油缸推力也最 大。 根據(jù)力矩平衡原理 （如圖 32） ，舉升缸所需的舉升推力為 141 LLGF ?? =5 根據(jù)公式 ()計(jì)算出第一級(jí)油缸產(chǎn)生的最大舉升力 max1F 為 42m a xm a x ?? idPF ??? ?198 因?yàn)?1max1 FF ? ，所以舉升缸 在初始狀態(tài)下滿足要求。 第二和第三級(jí)油缸舉升狀態(tài)時(shí)的校核 由于油缸的有效直徑降低根據(jù)力矩平衡原理，此時(shí)的舉升推力為 6522 LLGF ?? 或6533 LLGF ?? () 式中 : 2G —— 第二節(jié)油缸伸出時(shí)罐體和粉料的重量； 3G —— 第三節(jié)油缸伸出時(shí)罐體和粉料的重量； 5L — — 第三節(jié)油缸伸出時(shí)，粉罐重心至翻轉(zhuǎn)軸的距離； 6L —— 舉升缸推力至翻轉(zhuǎn)軸的垂直距離； 2F —— 第二級(jí)油缸伸出時(shí)所需的舉升推力； 3F —— 第三級(jí)油缸伸出時(shí)所需的舉升力。 同理，根據(jù)公式（ ）可分別計(jì)算出第二級(jí)和第三級(jí)油缸所產(chǎn)生的最大舉升力 max2F 和max3F 。一般情況下，最?lèi)毫拥那?況是最后一節(jié)油缸伸出的時(shí)侯，因此在校核時(shí)，只要考慮 20 最后一節(jié)油缸伸出時(shí)的情況即可。 423m a x3m a x3?? dPF ??? ?98 6533 LLGF ?? =2 由于 3max3 FF ? ，所以舉升油缸滿足舉升要求。 液壓泵 及液壓 控制閥 的選擇 舉升油缸確定后需要對(duì)舉升液壓泵及液壓控制閥進(jìn)行選擇。選擇時(shí)需要進(jìn)行液壓泵流量和排量的計(jì)算。 液壓泵流量 及排量 的確定 液壓缸的容積，用 V? 來(lái)表示。 6231 104 ??? ??ii idSV ? () 式中 : iS —— 各級(jí)油缸的工作行程， iS = 0max SS ? ； id —— 各級(jí)油缸的活塞直徑。 621 104 1 2 9 ????V =? 104 ml 622 104 3 ????V =? 104 ml 623 104 0 9 3 ????V =1? 104 ml 321 VVVV ???? =? 104 ml 液壓泵額定流量 Q 應(yīng)滿足下式要求。 vtVQ ??? () 式中 : t—— 舉升時(shí)間，一般在 12～ 22s 之間，本設(shè)計(jì)預(yù)定為 20s； v? —— 液壓系統(tǒng)的容積效率，一般取 ～ ，本設(shè)計(jì)中為 。 21 4???Q ??Q 取 Q 為 5 310? ml/s。 當(dāng)液壓泵流量 Q 確定以后，液壓泵排量 q 可由下式確定。 60??BEnQq () 式中 : q—— 液壓泵排量， ml/r； nBE —— 液壓泵轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)采用外嚙合齒輪泵，轉(zhuǎn)速為 2 000r/min。 602020205 3 ???q =150ml/r 根據(jù)以上條件，參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) — 液壓傳動(dòng)與控制單行本》中的相關(guān)內(nèi)容，選取由阜新市液壓件廠生產(chǎn)的 CBFE125 型外嚙合雙聯(lián)齒輪泵，該產(chǎn)品具有外形尺寸較 小，技術(shù)成熟，質(zhì)量穩(wěn)定，維護(hù)保養(yǎng)方便，成本低等優(yōu)點(diǎn)。其技術(shù)規(guī)格如下表 32中所示 。 表 32 液壓泵參數(shù) 排量 /mL? r 1? 125 壓力 /MPa 額定 16 最高 20 轉(zhuǎn)速 /r? min 1? 額定 2 000 最高 2 500 容積效率（ %）不小于 93 總效率（ %）不小于 85 驅(qū)動(dòng)功率 /kW 76 質(zhì)量 /kg 液壓 原理及液壓控制閥 的確定 當(dāng)進(jìn)行卸料過(guò)程時(shí)，液壓系統(tǒng)開(kāi)始工作。首先進(jìn)行液壓缸舉升過(guò)程，此時(shí)液壓泵提供的高壓油頂開(kāi)單向閥經(jīng)雙向節(jié)流閥后到達(dá)多級(jí)液壓缸，完成舉升工作。此時(shí)電磁換向閥接通使液力馬達(dá)工作，液力馬達(dá)帶動(dòng)空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。液壓系統(tǒng)工作原理見(jiàn)圖 34。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，選擇 GRPO70PK3 型雙向節(jié)流閥， HA1/8QS4 型單向閥，HCG03A122 型電磁換向閥， BG0332 型溢流閥， HY3750 型網(wǎng)式過(guò)濾器， GSNJ0601型液壓油箱。 22 1節(jié)流閥 2單向 閥 3電磁 換向閥 4溢流閥 5液壓泵 6網(wǎng)式過(guò)濾器 7液壓油箱 8齒輪馬達(dá) 9多級(jí)液壓缸 圖 34 液壓系統(tǒng)工作原理 本章小結(jié) 本章系統(tǒng)的對(duì)舉升系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核，從前置舉升機(jī)構(gòu)的總布置、舉升缸、液壓油泵及液壓控制閥的選擇與驗(yàn)證等方面完成了對(duì)舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 23 第 4 章 輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì) 取力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選型 二類(lèi)底盤(pán)所配變速器型號(hào)為 DF6S750，六檔手動(dòng)變速器。根據(jù)此變速器型號(hào)選取4205KBA010B 型取力器。其主要技術(shù)參數(shù)如 表 41所示。 表 41 4205KBA010B 型取力器參數(shù) 取力器型號(hào) 4205KBA010B 速比 輸出旋轉(zhuǎn)方式 與發(fā)動(dòng)機(jī)相反 輸出方式 法蘭 最大輸出扭矩 （ Nm） 450 操縱方式 遠(yuǎn)距離電控氣操作 變速器取力齒輪參數(shù)見(jiàn)表 42。 表 42 變速器取力齒輪參數(shù) 齒數(shù) 30 法向模數(shù) 壓力角 20? 螺旋角 ? 徑向變位系數(shù) + 齒輪旋向 右旋 24 齒寬 28 變速器取力窗口尺寸如圖 41。 取力器安裝位置如圖 42，尺寸見(jiàn)表 43。 表 43 取力器尺寸參數(shù) A B C D E 130mm 287mm 265mm 圖 41 變速器取力窗口尺寸 圖 42 取力器安裝位置示意圖 25 本章小結(jié) 通過(guò)本章的設(shè)計(jì)選型，確定了取力器的布置位置及型號(hào)， 確定取力器尺寸圖形 ，為液壓系統(tǒng)解決了動(dòng)力來(lái)源。 第 五 章 副車(chē)架的設(shè)計(jì) 車(chē)架的設(shè)計(jì) 在專(zhuān)用汽車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)，為了改善主車(chē)架的承載情況，避免集中載荷，同時(shí)也為了不破壞 主車(chē)架的結(jié)構(gòu)，一般多采用副車(chē)架 (副梁 )過(guò)渡。本車(chē)在工作中受較大的彎曲應(yīng)力。因此，本車(chē)副車(chē)架縱梁采用兩根抗彎性能較好的平直槽行梁，材料為 16Mn。 在增加副車(chē)架的同時(shí)，為了避免由于副車(chē)架剛度的急劇變化而引起主車(chē)架上的應(yīng)力集中，所以對(duì)副車(chē)架的形狀、安裝位置及與主車(chē)架的連接方式都有一定的要求。 副車(chē)架的截面形狀及尺寸 專(zhuān)用汽車(chē)副車(chē)架的截面形狀一般和主車(chē)架縱梁的截面形狀相同，多采用如圖 51 所示的槽形結(jié)構(gòu)，其截面形狀尺 寸 取決于專(zhuān)用汽車(chē)的種類(lèi)及其承受載荷的大小。對(duì)于隨車(chē)起重運(yùn)輸車(chē)的副車(chē)架來(lái)說(shuō)，在安裝起重裝置的范 圍內(nèi)，應(yīng)按如圖 52 和 圖 53 所示的方式用一塊腹板將副車(chē)架截面封閉起來(lái)，以提高副車(chē)架的抗扭和抗彎能力。 圖 51 副車(chē)架的截面形狀 圖 52 加強(qiáng)后的副車(chē)架截面形狀 1副車(chē)架； 2腹板 26 圖 53 加強(qiáng)腹板的位置 參照國(guó)內(nèi)外總質(zhì)量相近車(chē)型的副車(chē)架縱梁端面尺寸，確定副車(chē)架縱梁端面尺寸為 100、80、 6mm。 加強(qiáng)板的布置 車(chē)架中部 (液壓舉升機(jī)構(gòu)位置 )所受彎曲、扭曲最大，因此在這一區(qū)域應(yīng)加加強(qiáng)板，考慮到零件的工藝性，由于下翼板所受彎曲應(yīng)力較大，因此，加強(qiáng)板緊貼下翼板，為了避免下翼板由于鉆 孔而導(dǎo)致抗彎強(qiáng)度下降，除與后加強(qiáng)板重疊部位，該加強(qiáng)板主要與腹板連接。 在縱梁上加上加強(qiáng)板，加強(qiáng)板端頭區(qū)域車(chē)架容易產(chǎn)生集中應(yīng)力。為了降低應(yīng)力集中，加強(qiáng)板端頭形狀有三種設(shè)計(jì)方式，見(jiàn)圖 54 27 圖 54 加強(qiáng)板的三種設(shè)計(jì)方式 本副車(chē)架為了批量生產(chǎn)時(shí)工藝簡(jiǎn)單，采用了圖 54（ b）角型的端頭形狀。 副車(chē)架的前端形狀及安裝位置 1) 在保證使用可靠的前提下，為了提高撓曲性，減小副車(chē)架剛度，應(yīng)盡量減少副車(chē)架的橫梁，以減少對(duì)縱梁的扭轉(zhuǎn)約束。 2) 副車(chē)架油缸支承橫梁與翻轉(zhuǎn)軸橫梁形成框架。油缸支承橫梁應(yīng)盡量靠近后懸架前支承處的橫 梁，最好能位于后框架之內(nèi)。因?yàn)檫@段主車(chē)架變形小，所以副車(chē)架對(duì)其扭轉(zhuǎn)約束力也相應(yīng)減弱，同時(shí)保證了舉升機(jī)構(gòu)的幾何特性。 3) 在副車(chē)架結(jié)構(gòu)要求剛性較高時(shí)，可在主、副車(chē)架中間增加一層橡膠墊，當(dāng)主車(chē)架變形時(shí)以彈性橡膠的變形來(lái)減弱副車(chē)架對(duì)主車(chē)架的約束 4) 副車(chē)架與主車(chē)架連接如圖 55 所示。 圖 55 副車(chē)架與主車(chē)架的連接 AA 處是截面突變點(diǎn)，在受沖擊載荷時(shí)，此處出現(xiàn)應(yīng)力集中，嚴(yán)重時(shí)造成主車(chē)架斷裂。這就要求副車(chē)架的前端結(jié)構(gòu)要設(shè)計(jì)成漸變截面，以減緩應(yīng)力集中 (見(jiàn)圖 56) 圖 56 副車(chē)架的前端結(jié)構(gòu) 副車(chē)架前端形狀常有三種 形狀 (見(jiàn)圖 57)。 28 對(duì)于這三種不同形狀的副車(chē)架前端，在其與主車(chē)架縱梁相接觸的翼面上部加工有局部斜面，其斜而尺寸如圖 57(c)所示： 0 1h mm? ； 0 15 ~ 20l mm? 。 圖 57 副車(chē)架的三種前端形狀 （ a） U形；（ b）角形；（ c） L 形 如果加工上述形狀困難時(shí)，可以采用如圖 58 所示的副車(chē)架前端簡(jiǎn)易形狀，此時(shí)斜 面尺寸較大。 對(duì)于鋼質(zhì)副車(chē)架： 0 5 ~ 7h mm? ； 0 20 0 ~ 30 0l mm? 對(duì)于硬本質(zhì)副車(chē)架； 0 5 ~ 10h mm? ； 0lH? 副車(chē)架在汽車(chē)底盤(pán)上布置時(shí)，其前端應(yīng)盡可能地往駕駛室后圍靠近。 圖 59 為某散裝水泥運(yùn)輸車(chē)的 罐 體、副車(chē)架相對(duì)于汽車(chē)底盤(pán)的安裝位置。在滿足軸荷分配的前提下，其中 A 不宜過(guò)大，留足空壓機(jī)的位置即可； B 為副車(chē)架的前增離主車(chē)架拱形橫粱的距離，一般在 100 mm之內(nèi)； C 為固定副車(chē)架的前面第一個(gè) U 型螟栓距拱形橫梁的距離，一般控制在 500~800 mm的范圍內(nèi)。 圖 58 副車(chē)架 前端簡(jiǎn)易形狀 （ a）剛質(zhì)副車(chē)架 ；（ b）硬木質(zhì)副車(chē)架 圖 59 副車(chē)架的安裝位置 縱梁與橫梁的連接設(shè)計(jì) 橫梁與縱梁的連接方式主要有三種，見(jiàn)圖 510 29 圖 510 橫梁與縱梁的連接 1縱梁； 2連接板； 3 橫梁 圖 510（ a）橫梁與縱梁上下翼板連接，該種連接方式優(yōu)點(diǎn)是利于提高縱梁的抗扭剛度。缺點(diǎn)是當(dāng)車(chē)架產(chǎn)生較大扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，縱梁上下翼面應(yīng)力將大幅度增加，易引起縱梁上下翼面的早期損壞。由于車(chē)架前后兩端扭轉(zhuǎn)變形較小，因此本車(chē)架前后兩端采用了該種連接方式，為了提高縱梁的扭轉(zhuǎn)剛度采用了縱向連接尺寸較 大的連接板。橫梁僅固定在腹板上 圖 510（ b）橫梁僅固定在腹板上，這種連接形式連接剛度較差，允許截面產(chǎn)生自由蹺曲，可以在車(chē)架下