【正文】 等因素。（式中 0f 、 k 、 v 分別為常數(shù)項(xiàng)、比例系數(shù)、道路清障車行駛的速度） 3）坡道阻力 iF 的計(jì)算 汽車上坡行駛時(shí)，整車重力沿坡道的分力為坡道阻力，其計(jì)算公式為： ?singmF ai ? （ ） 4)空氣阻力 wF 的計(jì)算 汽車的空氣阻力與車速 v 的平方成反比，即： vACF DDw ? （ ） 式中 DC ——空氣阻力系數(shù)， ； DA ——迎風(fēng)面積（ m2）， 。 ? 的計(jì)算公式為： 20 222021 rmiiIrmIagfaw ?? ??? ? （ ） 式中 wI —— 車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （ kgm2）； r ——車輪的滾動(dòng)半徑（ m）。低擋時(shí)取上限，高檔時(shí)取下限。 m 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速 tn 2667 r/min 車輪動(dòng)力半徑 dr m 車輪滾動(dòng)半徑 r m 主減速比 oi 汽車迎風(fēng)面積 DA 汽車滿載總質(zhì)量 am 9750kg 表 各檔位時(shí)的系數(shù) A、 B、 C C2 和 D 的計(jì)算結(jié)果 檔位 A B 1C 2C D 1 66..448 95550 2 95550 3 95550 4 95550 5 95550 二． 燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算 22 專用汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性通常用車輛在水平的混凝土或?yàn)r青路面上，以經(jīng)濟(jì)車速 v滿載行駛的百公里油耗量來評(píng)價(jià)，百公里油耗 Q ，單位 L/100km。根據(jù) eP 和 en 的計(jì)算值，在萬有特性圖上查出有效燃油消耗率 eg（ g/kW汽油可取 ? =～ ；柴油可取? =～ [8]。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)自卸車空載質(zhì)心高度、空載側(cè)傾角和最小轉(zhuǎn)彎直徑進(jìn)行了計(jì)算，保證行駛的安全性 [9]。 針對(duì)東風(fēng) 尖頭 140 自卸車已有的資料，又因輪距為 3950mm ，可 得 重心離地高度為 ?gh m。如圖 所示。 h——自卸車質(zhì)心高度，為 1893mm； 則 ??? )18932/2460a r c t a n(a 38。 圖 自卸車側(cè)傾角 在計(jì)算本設(shè)計(jì)的自卸車的最小轉(zhuǎn)彎直徑時(shí)，取自卸車的轉(zhuǎn)彎極限位置計(jì)算。 24 圖 最小轉(zhuǎn)彎半徑 . 本章分別從整車動(dòng)力性、燃油 經(jīng)濟(jì)性、最大托舉重量的穩(wěn)定性等幾個(gè)方面，對(duì)改裝后的自卸車進(jìn)行了合理性的性能計(jì)算分析。 25 第 3 章 液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 液壓舉升機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)滿足的性能 對(duì)于液壓舉升機(jī)構(gòu)考慮到工作環(huán)境、工作性質(zhì)及工作內(nèi)容等的要求，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)滿足以下功能 ： 較強(qiáng)的免維護(hù)性 良好的動(dòng)力性 舉升機(jī)構(gòu)作為自卸車 卸料時(shí)的動(dòng)力來源，為保證卸料順利完成，要求其必須具有良好的動(dòng)力性能。 平穩(wěn)性 要求舉升機(jī)構(gòu)在傾卸貨物時(shí)具有較好的平穩(wěn)性，不得有較大的動(dòng)力沖擊，降低沖擊力對(duì)機(jī)構(gòu)各部件的損傷概率，保證機(jī)構(gòu)的使用壽命。 26 因此，自卸車舉升機(jī)構(gòu)應(yīng)達(dá)到的卸料目標(biāo)是 ： 在較短的時(shí)間內(nèi)使貨箱舉升一定的角度，即舉升機(jī)構(gòu)將貨箱舉升到最大舉升角所需的時(shí)間 （ 對(duì) 此國家規(guī)定了時(shí)間限值 ）； 貨箱被舉升機(jī)構(gòu)舉升到最大轉(zhuǎn)角時(shí)，貨物應(yīng)順利地傾卸完畢 （ 即最大舉升角達(dá)到貨物的安息角 ） 。為了裝載方便，自卸車的貨箱布置位置一般較低，同時(shí)又要考慮到自卸車的工作環(huán)境，應(yīng)使其具有較好的通過性 （ 即離地間隙受限 ） ，因此，自卸車的舉升機(jī)構(gòu)布置空間就受到很大的限制，這就要求機(jī)構(gòu)具有較好的緊湊性，占用較少的空間。 目前大多數(shù)企業(yè)一直沿用傳統(tǒng)的“類比作圖試湊法”進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種方法存在效率低、工作量大以及設(shè)計(jì)方案難以達(dá)到最優(yōu)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)方案難以同時(shí)兼顧以上各性能要求。由此帶來的問題是，車輛性能低下，難以適應(yīng)市場(chǎng)的需求。因此借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用最優(yōu)化方法，改善液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)手段和方法，快速、高效、保 值、保量完成液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求，意義重大，有著重大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。液壓舉升機(jī)構(gòu)的性能評(píng)價(jià)參數(shù)有如下幾方面： 舉升力系數(shù) K 舉升力系數(shù)是評(píng)價(jià)液壓舉升機(jī)構(gòu)舉升性能的參數(shù)，指單位舉升重力所需要的油缸推力，即： K=F/mg （ ） 式中： F 一油缸的有效推力（ N）； m 一 舉升質(zhì)量 （ Kg）； 27 g 一 重力加速度 （ m/）。對(duì)于相同的舉升質(zhì)量，舉升力系數(shù)越小，則液壓舉升力越小，油缸的油壓也越小，這樣舉升機(jī)構(gòu)耗能也較少。它既是舉升油缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，又是舉升機(jī)構(gòu)的性能參數(shù)。 舉升高度 是指舉升機(jī)構(gòu)所占用的空間高度。舉升缸初始安裝長(zhǎng)度越小，舉升缸在車上就越好布置。它是決定能否把貨箱內(nèi)貨物傾卸干凈的參數(shù)。安息角也稱休止角、堆積角，一般為 3555 度。松散物安息角和滑動(dòng)角是評(píng)價(jià)松散物流動(dòng)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。設(shè)計(jì)的貨箱最大舉升角必須大于貨物的安息角，這樣才可保證將貨箱內(nèi)的貨物傾斜干凈。理想的油壓特性曲線應(yīng)是油壓波動(dòng)很小，但對(duì)于重型礦用自卸汽車 常用的后置直推式雙缸舉升機(jī)構(gòu)，由于多級(jí)伸縮油缸自身結(jié)構(gòu)原因，油壓特性曲線只能是階躍型的，在每一級(jí)油缸伸出瞬時(shí)缸內(nèi)油壓都有一個(gè)沖擊。 舉升機(jī)構(gòu)的耗能量 舉升機(jī)構(gòu)要將貨物傾卸到位就必定要消耗一定的能量，這些能量的消耗影響著整車的使用經(jīng)濟(jì)性，但這只是占其能量消耗的一小部分，因此能耗量是評(píng)價(jià)舉升機(jī)構(gòu)性能好壞的一個(gè)次要參數(shù)。 液壓舉升機(jī)構(gòu)方案的確定 液壓舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述 普通自卸汽車和專用自卸 汽車設(shè)計(jì)的主要工作是在定型的汽車二類底盤上合理的布置車廂，適當(dāng)?shù)倪x用和設(shè)計(jì)舉升機(jī)構(gòu)，使汽車具有自卸功能。舉升機(jī)構(gòu)的好壞直接影響到自卸汽車的性能，因此是自卸汽車設(shè)計(jì)中最為重要的部分。目前，在自卸車上廣泛采用液壓舉升機(jī)構(gòu)，根據(jù)油缸與車廂底板的連接方式，常用的舉升機(jī)構(gòu)有兩種形式：油缸直接推動(dòng)式和連桿組合式兩大類。此結(jié)構(gòu)布局簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高。在相同舉升載荷條件下，前置式需要的舉升力較小，舉升時(shí)貨箱橫向剛度大，但油缸活 塞 的 工 作 行 程 長(zhǎng) ； 后 置 式 的 情 況 則 與 前 置 式 的 相 反 。在生產(chǎn)實(shí)踐中連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)因其具有舉升平順、油缸活塞工作行程短，舉升機(jī)構(gòu)布置靈活 等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的采用，發(fā)展出了多種連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)形式，如油缸前推 （ 后推 ） 連桿放大式、油缸前推 （ 后推 ） 杠桿平衡式、油缸浮動(dòng)式等。相對(duì)來說，直推式舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，而連桿組合式的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜和靈活。該機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高，但液壓油缸工作行程長(zhǎng)，因此，一般要求采用單作用的 2 級(jí)或多級(jí)伸縮式套 筒油缸。 表 項(xiàng)目 類別 直推式 連桿組合式 結(jié)構(gòu)布置 簡(jiǎn)單，易于布置 比較復(fù)雜 系統(tǒng)布置 較小 較大 建造高度 較底 較高 油缸加工工藝性 多級(jí)缸，加工精度高，工藝性差 單級(jí)缸，制造簡(jiǎn)便，工藝性好 31 油壓特性 較差 較好 系統(tǒng)密封性 密封環(huán)節(jié)多，易滲漏 密封環(huán)節(jié)少，密封性好 工作壽命 磨損大，易損壞，工作壽命較 不易損壞，工作壽命較長(zhǎng) 制 造成本 較高 較底 系統(tǒng)穩(wěn)定性 較差 較好 系統(tǒng)耐沖擊性 較好 較差 連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)具有舉升平順、油缸活塞的工作行程短、機(jī)構(gòu)布置靈活等優(yōu)點(diǎn)。 綜合考慮以上因素 ， 我們決定選用油缸前推式連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)。點(diǎn) O是車廂與副梁的鉸接點(diǎn)。貨物卸完后，車廂靠自重復(fù)位。用作圖法初選各鉸支點(diǎn)的位置及各構(gòu)件的幾何尺寸。已知車廂副梁高 205mm，長(zhǎng) 2900mm，兼顧結(jié)構(gòu)安排空間，取 水平方向離副梁尾端 100mm、垂直方向離副梁下沿 157mm 處，作為車廂后鉸支點(diǎn)，并以車廂后鉸支點(diǎn)作為四連桿運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)原點(diǎn)（ 0， 0）， x軸平行于副梁的上平面，指向汽車前方。 車廂前鉸支點(diǎn)的坐標(biāo)（ Aox ， Aoy ）可按經(jīng)驗(yàn)公式（ ）計(jì)算 max?RLxAo? （ ） 式中 L—油缸最大工作行程，參考同類車型油缸型號(hào)，初選油缸自由長(zhǎng)度=1165mm，最大有效工作行程 L=780mm； max? —車廂最大舉升角，根據(jù)車廂傾卸動(dòng)作要求和所運(yùn)物料的安息角， 選取 max? = ?50 R—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根據(jù) L 尺寸，選取 R=175 因此可得， Aox = 50780175? =2730mm 考慮結(jié)構(gòu)安排，取 Aox =2055mm 0A 點(diǎn)的垂直方向應(yīng)盡量靠近車廂底面，充分利用車廂底部空間，減少油缸下支點(diǎn)沉人副梁中的深度。點(diǎn) 0A 坐標(biāo)為（ 2055， 122）。E 點(diǎn) x 軸坐標(biāo)由經(jīng)驗(yàn)公式求得 4 0 ???? LLxx oAoE （ ） 33 = 1 6 0 5 5 ????? =1687mm 根據(jù)結(jié)構(gòu)安排，令 Ex 為 2378，則 E 點(diǎn)坐標(biāo)為（ 1678， 43）。車廂放平時(shí)，點(diǎn) oc 應(yīng)盡量靠近車廂底面，要充分利用上部空間，從而減少油缸下支點(diǎn)沉人副梁中的深度。又車廂放平時(shí)，油缸長(zhǎng)度應(yīng)略大于油缸最小長(zhǎng)度 15mm，以保證車廂確實(shí)能放平，油缸不會(huì)產(chǎn)生干涉。 2） 車廂放平時(shí)拉桿與三角臂鉸接點(diǎn) B0的確定 連接 oOA ，并將 oOA 繞 O 點(diǎn)向上 ?50 轉(zhuǎn)到點(diǎn)。 拉桿長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）拉桿與副梁鉸接點(diǎn) D 及拉桿長(zhǎng)度的確定 作 BB?0 的垂直平分線交 Dyy? 線于 D 點(diǎn)， Dy 為結(jié)構(gòu)允許的連桿與副梁鉸支點(diǎn)的最高位置，取 Dy =172。 34 用作圖法初選出各鉸支點(diǎn)位置后，需要對(duì)不同舉升 角作運(yùn)動(dòng)軌跡校核。 力學(xué)計(jì)算與校核 舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)分析的目的就是要求得各構(gòu)件在車廂任意舉升角時(shí)的受力最大值，為液壓系統(tǒng)參數(shù)確定和構(gòu)件截面尺寸的計(jì)算提供依據(jù)。 GFK EC? （ ） 式中： ECF —液壓油缸最大舉升力； G—車廂滿載時(shí)，車廂質(zhì)量與貨物質(zhì)量之和。隨著車廂舉升角的變化， K 值是變化的。因此，下面只 對(duì)初始位置時(shí)各構(gòu)件進(jìn)行力學(xué)分析。兩種方法各有所長(zhǎng)，可根據(jù)個(gè)人習(xí)慣選擇。=,因此，拉桿截面面積耐滿足強(qiáng)度要求 [11]。 本章對(duì)自卸車舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算包括：主要尺寸參數(shù)的選擇的確定；舉升工作原理、油缸推力的計(jì)算以及舉升機(jī)構(gòu)參數(shù)的校核計(jì)算等。 38 第 4 章 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 自卸車車采用的液壓泵、液壓缸、液壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化且由專業(yè)化液壓元件廠集中生產(chǎn)供應(yīng)。其主要內(nèi)容包括液壓缸直徑與行程、液壓泵工作壓力、流量、功率以及油箱容積與內(nèi)徑等?；钊骄鶠閱蜗蜃饔茫涓左w長(zhǎng)度大而伸縮長(zhǎng)度小、使用油壓低（一般不超過 14MPa）。浮拄式油缸又分為單向作用式與雙向作用式。直推式傾卸機(jī) 構(gòu)多采用單作用多級(jí)油缸；而桿系組合式傾卸機(jī)構(gòu)多采用單作用單級(jí)油缸。按液壓缸的特殊用途分為串聯(lián)缸增壓缸增速缸多位缸步進(jìn)缸等此類液壓缸不是一個(gè)單純的缸筒，而是和其他的缸筒或構(gòu)件組合而成，又稱組合缸。 車廂在整個(gè)傾翻過程中液壓油缸最大舉升力為 ECF =。 最大舉升力 : ?? ???? 4 2dpFEC （ ） 式中 —液壓缸機(jī)械效率，取 =； d—舉升油缸缸徑， mm。 液壓泵性能參數(shù)計(jì)算 一般常用的液壓泵分為齒輪泵、柱塞泵、葉片泵、螺桿泵。前者在泵轉(zhuǎn)速不變時(shí)，不能調(diào)節(jié)流量，后者當(dāng)泵轉(zhuǎn)速不變時(shí)，通過變量機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)，可使具有不同的流量。對(duì)變量泵，按輸由方式，又可分為單向變向泵和雙向變量泵。 自卸車常用油泵分為齒輪油泵與柱 塞泵兩類。柱塞泵最大特點(diǎn)是油壓高（油壓范圍 16～ 35MPa），且在最低轉(zhuǎn)速下仍能產(chǎn)生全油壓，固可縮短舉升時(shí)間。 由以上 理論及以往經(jīng)驗(yàn) ，選用單級(jí)