【正文】 型計算，在傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一個雙向鎖緊回路，并用雙作用單桿活塞代替單作用單桿活塞，避免只靠自重實現(xiàn)回程的問題，可實現(xiàn)車廂較大傾角傾斜，方便自卸貨物，并且精確度高。 15 噸自卸車液壓舉升機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 The optimization design of 15 tons dump truck hydraulic pressure act rises anization 專 業(yè)： 學(xué) 生： 指 導(dǎo) 教 師： 2 年月 10日 摘要 I 摘要 隨著我國交通運輸事業(yè)的飛躍發(fā)展，液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個領(lǐng)域得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。為了實現(xiàn)卸貨的機械化，從而減輕勞 動強度、提高效率，便于卸貨，許多農(nóng)用運輸汽車都設(shè)有專門的液壓自卸系統(tǒng)，但是傳統(tǒng)的液壓舉升系統(tǒng)仍然存在一些缺陷與不足：（ 1）選用多級伸縮缸，只能夠適用在車廂傾角小于 45 度的場合；（ 2）為單作用單桿活塞缸，需要靠車的自重來回程；（ 3）當(dāng)車廂的傾角達到 600 到 700時，則不能實現(xiàn)自由回程。通過一系列的設(shè)計計算與校核，證明改進后的方案確實可行，在工程上具有更大的應(yīng)用價值。 Second: Single cylinder piston rod needs to depend on the weight of vehicles to return。完成液壓舉升機構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算， 進行主要結(jié)構(gòu)和零件的受力分析和強度校核，相應(yīng)的標準件。 液 壓舉升系統(tǒng)的使用要求 （ 1）舉傾車廂卸貨時，首先將變速桿置于空擋位置，拉緊手制動，車停穩(wěn)后舉升或者卸貨。當(dāng)貨廂舉升角為最大時，在控制閥沒有自動回位機構(gòu)的情況下，操縱手柄不宜長時間停留在上升位置，以免液壓系 統(tǒng)長時間處于高壓狀態(tài)。 （ 3）連桿復(fù)合式舉傾機構(gòu)舉傾時，踏下離合器，將操縱手柄向后拉到上升位置，然后慢慢松開離合器踏板，液壓泵隨之轉(zhuǎn)動，加大油門，車廂舉升傾卸。 （ 4）因保養(yǎng)、維修需使車廂長時間處于舉升狀態(tài)時必須將支撐桿撐起，確保安全。 （ 6）嚴格按規(guī)定添加液壓油，并嚴格保證用油清潔，及時更換和按規(guī)定清洗濾網(wǎng)。 （ 8）液壓系統(tǒng)一般不得隨便拆卸，更換密封圈或排除滲油故障時，零部件拆下后應(yīng)將各管頭接頭用干凈的布包好堵住，預(yù)防臟物進入管道。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 國內(nèi)發(fā)展概況 我國的液壓舉升機構(gòu)的設(shè)計發(fā)展起步比較晚，目前國內(nèi)自卸汽車基本不采用傳統(tǒng)舉升機構(gòu)。就 15 噸自卸車液壓舉升機構(gòu)今后的發(fā)展趨勢而言， 其一定朝著安全可靠、 質(zhì)量 性能 穩(wěn)定，加工工藝精良，返修率低，使用壽命較長 的方向發(fā)展。其研究成果已經(jīng)成熟定型。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，使本人進一步學(xué)習(xí)并綜合利用所掌握的機械設(shè)計與制造、專用汽車等知識，獲得機械設(shè)計的過程、方法的基本訓(xùn)練，獲得從事機械設(shè)計及運 用計算機進行計算。而且液壓舉升機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計又具有很深的社會意義，能夠適應(yīng)現(xiàn)代化的發(fā)展，解決一些傳統(tǒng)液壓舉升機構(gòu)面臨的難題，具有重要的使用價值。 傳統(tǒng)的舉升機構(gòu)的液壓系統(tǒng)見下圖 [2]： 圖 11傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)原理圖 1— 油箱 2— 單向定量液壓泵 3— 開關(guān)閥 4— 單作用液壓缸 5— 安全閥 6— 電磁閥 其工作原理如下： （ 1）液壓泵 2 由發(fā)動機驅(qū)動，當(dāng)電磁閥 6 失電時，閥關(guān)閉，來自泵 2 的油不經(jīng)過閥 3 而直接進入舉升缸 4，使舉升缸 4 中活塞桿伸出，頂起車廂進行卸貨。當(dāng)開關(guān)閥 3 打開時，來自泵 2 的油通過閥 3 回油箱 1 中，車廂靠自重下降，舉升缸排出的油也經(jīng)過閥 3 與油箱 相通。 （ 2）當(dāng)車廂過載或系統(tǒng)壓力突然升高時，安全閥 5 開啟，使高壓油溢流返回油箱，防止系統(tǒng)過載。 傳統(tǒng)的液壓缸存在一些不足： （ 1）選用多級伸縮缸，只能夠適用在車廂傾角小于 45 度的場合； （ 2）為單作用單桿活塞缸，需要靠車的自重來回程； （ 3）當(dāng)車廂的傾角達到 600 到 700 時，則不能實現(xiàn)自由回程。在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上用雙作用活塞缸代替單作用單桿活塞缸，增加了 1 個雙向鎖緊回路。反之，則活塞向左運動（即下降運動）。使液壓缸能在任何位置上停留，且停留后不會因為外力作用而移動位置。 圖 21 改進后的液壓原理圖 1— 油箱 2— 單向定量液壓泵 3— 安全閥 4— 電磁換向閥 5— 液控單向閥 6— 雙作用活塞缸 整車性能參數(shù)的選擇 參數(shù)的確定 選擇二類底盤的部分參數(shù)如下： 北華大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 箱體尺寸 6500 2400 2400 mm 外型尺寸 9450 2490 3800 mm 吊裝或吊卸時間 t 60s 傾翻角度 500 ? 20 裝載總質(zhì)量 15t 車廂外伸 400mm 質(zhì)量參數(shù)的確定 自卸車質(zhì)量參數(shù)包括最大裝載質(zhì)量、整備質(zhì)量、廠定最大總質(zhì)量、質(zhì)量利用系數(shù)等。本次設(shè)計 取 Me=15000kg. 圖 3— 2 普通矩形車廂 車廂的材料： 60%75%為鋼鐵材料（ 15%20%為合金高強度鋼），鋁合金為 5%10%，其他的一些材料為 10%20%。 再根據(jù)車廂的尺寸 6500 2400 2400 mm 計算車廂實體體積為 m3。 最大舉升角的確定 車廂最大舉升角是自卸車一個十分重要的指標，它直接影響傾卸的效果。此次設(shè)計去最大舉升角為 500 。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 3 舉升機構(gòu)的設(shè)計 舉升機構(gòu)的類型及選擇 按照舉升油 缸與車廂的連接方式分兩大類：油缸直推式和油缸與連桿組合式兩大類。按舉升油缸的級數(shù)分為單級與多級。 中 置雙缸直推式舉升機構(gòu)布置簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、油缸行程小、舉升效率高、舉升穩(wěn)定行好，但舉升時橫向剛度較差 [4]。 油缸與桿系組合式 一般由三角臂、副車架和車廂構(gòu)成的連桿機構(gòu)與油缸組合而成?？刹捎媒Y(jié)構(gòu)簡單、密封行好、易于加工的單缸。其中以 T 式和 D 式最為常見。 比較直推式與連桿組合式的優(yōu)缺點，直推式有設(shè)計上易于布置和整車重心易于降低等優(yōu)點，而且設(shè)計計算較為簡單。使用中油封密封問題較多。這種機構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化選擇可以獲得理想油壓特性曲線，而且前推式又具有省力、穩(wěn)定性好、車廂骨架受力小等優(yōu)點。 T 式舉升機構(gòu)的運動與受力分析及參數(shù)選擇 [5] 作圖法 初定原始參數(shù) 廠家最大裝載質(zhì)量 ma= 50? 北華大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 初定三角臂三邊長度 a、 b、 c 及拉桿長度 d，既要考慮三角臂對運動的放大作用，又要適當(dāng)控制活塞桿行程，因此，確定三角臂三邊之比例關(guān)系約為a。 X軸沿大梁上平面并指向汽車前進方向。在此前提下，盡可能選取較大的 AX 值。因此選取 A點坐標為 (3390,300)。 E、 D 兩點坐標決定油缸的作用力 F 及拉桿作用力 1F 的作用線位置。以使 F 形成更大的合力 R，經(jīng)反復(fù)畫圖，計算。 確定油缸行程 L 油缸行程為舉升最高位置油缸長度與原始位置油缸 長度之差。步驟如下： 將 O1A繞旋轉(zhuǎn)中心 O1轉(zhuǎn) ??50max? 至 11AO ；以 1A 為圓心， c為半徑作??；以 D為圓心， BD 為半徑作 BI弧，兩弧交 1B 點；再分別以 1A 、 1B 為圓心， b、 a為半徑分別作弧得交點 1C .? 1A 1B 1C 即為三角臂的最高舉升位置；連接 1EC 即油缸活塞桿伸出長度 1EC EC=L=26901710=980mm. 圖形如下： 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 a ?????? 25,87,20 ??? NO1 =3200mm e=2850mm L= 1EC EC=26901710=980mm. 計算舉升最大阻力矩 M= eG?39。 e =198450 =預(yù)選壓力 P 取 16Mpa； Fmax — 油缸的最大推力。按設(shè)計手冊取 D 為 200mm。 油缸外徑的確定 由內(nèi)徑查 北京機械工業(yè)出版社 1988 設(shè)計手冊確定外徑 為 245mm。 根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑 D=200mm，選取標準件缸筒外徑 D=245，即取 ? = 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 活塞桿強度的校核 取活塞材料為 45 號綱。所以滿足強度要求。 活塞桿的細長比 L/R= 57100 41420 ?? 因為 L/R 1? 2/ ? =85 ，那么 Fk= 2? 2? KNKLnafA 2338) (5000/11)()/(1 2721 ????????。 所以滿足剛度要求。 缸筒壁厚的校核 因為 D/ ? =10，那么： ? ? yp D/2 [ ]66 ??? ????? 而 yp D/2 [? ]=? = 所以滿足要求。 液壓缸缸底厚度計算 選用有孔缸底，因此 mmdD DPDh y 42)(10105 )]([ 6 60 ???? ??????? ? aa MPMP 105),][ 取—缸蓋許用應(yīng)力（—? h—— 缸底厚度（ mm） D—— 液壓缸內(nèi)徑（ mm） ?YP 試驗 壓力（ aMP ） ，取 0d —— 缸底油孔直徑（ mm） mmVVDd 00 ???? 0V —— 油口液流速度（ m/s）通常取 4 m/s V—— 液壓缸最大輸出速度（ m/min） mmhmmdmsmtsV42m i n/0??????所以 液壓缸缸底采用對焊時，焊縫拉應(yīng)力為 aMPDD F )( 41 798 84)( 4 22212 ?????? ??? F—— 液壓缸輸出最大推力（ N） D—— 液壓缸外徑（ mm） )(2051 ??? ?? 焊接效率通常 焊縫底徑取 mmD 所以 aMP105][ ?? ?? 密封件的選用 根據(jù)活塞和活塞桿承 受力，查機械設(shè)計手冊 [7]，活塞的密封采用 Y 型密封圈，大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）