【正文】 前懸架梁，共有七根主橫梁，分別為前端橫梁，工具箱橫梁，三根方形橫梁，一根矩形橫梁和后端橫梁，間距分別為 al =413mm, bl =910mm, cl =906mm, dl =885mm, el = 835mm, fl =280mm。作用在車架上的四個力 R位于前后車輪軸線所在的橫向鉛垂平面內(nèi)。此外，縱橫梁單位長度的扭轉(zhuǎn)角亦相等。 mm L—— 車架元件的長度， mm G—— 材料的剪切彈性模量， MPa 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 13 kJ —— 車架元件橫斷面的極慣性矩， 4mm 因此，作用在車架元件上的扭矩 kT 與該元件的扭轉(zhuǎn)剛度 kkGJ 成正比，故有4721721 :::::::::::::: kkbkakkkfba JJJJJJTTTTTT ????????????? 式中： ???, 21 TT —— 橫梁 1， 2，?所受的扭矩； ???, 21 kk JJ —— 橫梁 1， 2，?橫斷面的極慣性矩； ???, 21 TT —— 縱梁在 1， 2和 1， 2，?橫梁間所受的扭矩； ???, 21 kk JJ —— 縱梁在 1， 2和 1， 2，?橫梁 間橫斷面的極慣性矩； 如果將車架由對稱平面處切開見圖 ，則切掉的一半對尚存的一半的作用相當于在切口橫斷面上作用著扭矩 621 , TTT ??? 和橫向力 621 , Q ??? 。合理的設計與計算對提高自卸車的安全性、經(jīng)濟性是十分重要的。 初步設計 初步設計大致分以下幾 個步驟 : 、裝載質(zhì)量，初步確定舉升系統(tǒng)在車架、車箱上的各支點。 、油泵以及各支點位置的合理性。根據(jù)油缸與車廂底板的連接方式 ,常用的舉升機構(gòu)可以分為直接推動式和連桿組合式兩大類，下面對于這兩類形式進行分析： ① 直接推動式舉升機構(gòu) ： 油缸直接作用在車廂底板上的舉升機構(gòu)稱為直接推動式舉升機構(gòu) ,簡稱直推式舉升機構(gòu)。前者油缸支在車廂中部 ,油缸行程較小 ,油缸的舉升力較大 ,多采用雙缸雙柱式油缸。 ② 連桿組合式舉升機構(gòu) ： 油缸與車廂底板之間通過連桿機構(gòu)相連接 ,此種舉升結(jié)構(gòu)稱之為連桿組合式舉升機構(gòu)。近十幾年來 ,這種類型的舉升機構(gòu)發(fā)展較快 ,已出現(xiàn)了多種型式。下面對所述連桿式舉升機構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)型式進行分析選取： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 15 ⑴ 油缸前推連桿放大式 (馬勒里式 )舉升機構(gòu) ： 該種舉升機構(gòu)通過三角板與車廂底板相連 ,車廂的舉升支點較靠近車廂的前部 ,故車廂受力狀況較好 。油缸最大推力較小 ,油壓特性好。 ⑵ 油缸前推杠桿平衡式舉升機構(gòu) ： 該種舉升機構(gòu)通過拉桿與車廂底板相連 ,舉 升支點較靠近車廂的前部 ,故車廂受力狀況較好 。但該機構(gòu)三角形連桿的幾何尺寸較大 ,結(jié)構(gòu)不緊湊 。 ⑶ 油缸后推連桿放大式 (加伍德式 )舉升機 ： 該種舉升機構(gòu)通過三角板與車底板相連推動車廂 ,啟動性能較好 ,并能承受較的偏置載荷 。但該機構(gòu)舉升力系數(shù)較大 ,工作率較低。同時 ,這種三點支承方式有利于改善機構(gòu)的整體橫向剛性。 ⑸ 油缸浮動式舉升機構(gòu) ： 該種機構(gòu)油缸的一端直接與車廂底板相連 ,另一端不是固定在車架上 ,而是可以隨著車廂的翻轉(zhuǎn)而運動 ,故稱為油缸浮動式舉升機構(gòu)該機構(gòu)的拉桿也與車廂底板直接相連 ,舉升支點較靠近車廂的前部 ,故車廂受力狀況較好 ,工作效率較高。舉升過程中油缸擺角較大 ,使得液壓管路難于布置。例如 ,QDZ3130 型 7t 級 自動倒泄垃圾結(jié)構(gòu) 上采用的油缸后推連桿放大式舉升機構(gòu)就是一種較為典型的油缸后推式舉升機構(gòu)。 舉升機構(gòu)型式的 分析與 選擇 在上一章中已經(jīng)對直推式和連桿式液壓舉升機構(gòu)進行分析，通過分析可知 油缸前推式舉升機構(gòu)具有舉升力系數(shù) 小的優(yōu)點 ,較適用于中、重型 自動倒泄垃圾結(jié)構(gòu) ,如青島黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 16 專用自卸車制造廠生產(chǎn)的 9 t級 QD362 型 自動倒泄垃圾結(jié)構(gòu) 就采用了油缸前推連桿放大式舉升機構(gòu)。油缸浮動式舉升機構(gòu)具有油缸行程短 ,機構(gòu)效率高等優(yōu)點 ,通常用于雙后橋重型 自動倒泄垃圾結(jié)構(gòu) 的改裝。 連桿組合式舉升機構(gòu)中 ,油缸后推式以結(jié)構(gòu)緊湊、油缸擺角小等特點優(yōu)于油缸前推式和油缸浮動式舉升機構(gòu) ,而舉升力較大的缺點則可通過減小舉升質(zhì) 量得到一定程度的彌補 ,故較適合用于中、輕型 自動倒泄垃圾結(jié)構(gòu) 。該類舉升機構(gòu)中的另一種型式 —— 油缸后推杠桿平衡式舉升機構(gòu)也適合用于中、輕型 自動倒泄垃圾結(jié)構(gòu) 。在具體設計時 ,應因車制宜 ,合理選用。但由于是油缸直接頂起車廂 ,為了達到一定的舉升角度 ,往往需采用多級油缸 ,而為了提高整車的穩(wěn)定性 ,又常采用雙油缸 結(jié)構(gòu)。目前 ,該類舉升機構(gòu)主要用于重型 自動倒泄垃圾結(jié)構(gòu)。通過上述分析比較 ,可見 : 自動倒泄垃圾結(jié)構(gòu) 。 、輕型 自動倒泄垃圾結(jié)構(gòu) 。 在選擇舉升機構(gòu)時 ,應從裝載質(zhì)量、油缸行程、機構(gòu)效率、管路的布置以及經(jīng)濟效益等各方面綜合考慮 ,采用合適的舉升 機構(gòu) ,最大限度地提高 自動倒泄垃圾結(jié)構(gòu) 的工作性能。 車廂的轉(zhuǎn)軸點、舉升點 必須處在一個合理的位置，以確保在舉升過程和運輸途中安全平穩(wěn)，一般的選擇如 下 圖所示 (特殊型自卸車除外 )。安裝位置主要指油缸安裝點到轉(zhuǎn)軸位置，如 圖 所示 圖 圖中 h 的確定就是所提的安裝位置的確定又牽涉最大舉升角、起始舉升角 ,止回落角(具體計算參看后面的計算方法 )。由圖 可以看出 : G 總 =G 自 +G 載 () 圖 式中 :G 總 為總的舉升力， N G 自為車箱自身質(zhì)量， kg G 載 — 裝載質(zhì)量， kg 根據(jù)杠桿原理 所得， L? 距離越短，舉升力越大。 最大舉升角的確定 確定車廂最大舉升角的依據(jù)是傾卸貨物的安息角。～ 45176。 40176。 30176。 物料 粗砂 石灰石 粘土 水泥 安息角 50176。 ～ 45176。 40176。 設計 時要滿足 車廂 的 最大舉升角 max? 大于貨物安息角，才能 保證把車廂內(nèi)的貨物卸凈。時，車廂后欄板與地面須保持一定的間距 H， 為了避免車廂傾卸時與底盤縱梁后端發(fā)生運動 干涉，故 L? 必須大于零。 ～ 60176。對于本設計中的自卸車， 在 這里 可以參照普通自卸車的最大舉升角選取其 最大舉升角為 50176?？傂谐?L 可以根據(jù)余弦定理解出。油缸總行程 L或伸縮油缸的節(jié)數(shù) n可參照同類油缸單節(jié)伸縮工作行程的大小、同時考慮伸縮油缸產(chǎn)品的系列化、標準化以及總部置所允許油缸占用的空間等因數(shù)來確定或選取油缸的型號。 將上述設計中的數(shù)據(jù)代入公式 計算得 L= ㎜ ， 現(xiàn)初步選定單節(jié)伸縮工作行程 l 為 429 ㎜。 后推連桿組合式舉升機構(gòu)又稱 D 式 (或稱加伍德式 )舉升機構(gòu)。前推連桿組合式舉升機構(gòu)又稱 T 式 (或稱馬勒里式 )舉升機構(gòu)。但是，它也有液壓缸擺角大、液壓缸行程大等缺點。由于后推連桿組合式舉升 機構(gòu)與前推連桿組合式舉升機構(gòu)設計的方法和過程相同，因此這里僅以前推連桿組合式舉升機構(gòu)為倒介紹連桿組合式舉升機構(gòu)的設計方法，并結(jié)合一個具體實例，給出每一步參數(shù)的選擇范圍，所設計的自卸車的主要技術參數(shù) 在第二章中 所示。該機構(gòu)主要由舉升液壓缸 EB、拉桿 AD 和三角 臂 ABC 構(gòu)成。工作時液壓缸充油，使液壓缸 EB 伸長，三角 臂 ABC 和拉桿 AD 隨著轉(zhuǎn)動并升高，舉升車廂，使其繞點 0 傾翻；貨物卸完后，車廂靠自重復位。 圖 1 前推連桿組臺式舉升機構(gòu) 1三角臂 2液壓缸 3拉桿 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 20 圖 2 前推連桿組合式舉升機構(gòu)工作原理 前推連桿組合式舉升機構(gòu)計算分為兩個步驟 : 第一步：用作圖法初選各鉸支點的坐標以及各構(gòu)件的幾何尺寸。已知車廂副梁高 180mm，長 1135mm，兼顧結(jié)構(gòu)安排空間，取水平方向離車廂副梁尾端 200mm、垂直方向離副梁下沿 90mm處作為車廂后鉸支點，并以車廂后鉸支點作為連桿運動 的坐標原點 (0， 0)。 (2)車廂放平時舉升機構(gòu)與車廂前鉸支點 0C 的確定 車廂前鉸支點 0C 的坐標 ),( 00 CC yx 可按經(jīng)驗公式 max0 /?RLxC ? 計算。 0C 點的垂直方向應盡量靠近車廂底面，充分利用車廂底部空間，減少液壓缸下支點沉入副粱中的深度。 (3)液壓缸與副梁鉸支點 E 的確定 由于液壓缸具有相當大的尺寸，以及開始舉升時，為減少液壓缸的工作壓力，液壓缸必須具有一定數(shù)值的傾斜角，因此， E點相對 O點的垂直距離 Ey 由結(jié)構(gòu)允許的最小值確定， Ey =14mm。 (4)車廂放平時三角臂中支點 0B 坐標和 00BC 長度的確定 0B 點即液壓缸上支點。過 0C 點作 00BC 線，使該線與軸夾角 )/9( 0CD yy?? 。取 Dy =175mm。連 0EB ， 0EB 即為液壓缸中心線在舉升角 ??0? 時的位置。 (5)車廂放平時拉桿與三角臂鉸接點 0A 的確定 連接 0OC ， 并將 0OC 繞 O 點向上轉(zhuǎn) 50176。以 C 為圓心， 00CB 為半徑畫弧，再以 E 為圓心，以液壓缸自由長度與最大有效工作行程之和為半徑畫弧，兩弧交于 B點，連接 EB 和 BC，作 ??? 6EBA ,一般 (6176。)，又以 0B 為頂點， 00AB 為邊，作 C ABABC ??? 000 ，根據(jù)結(jié)構(gòu)允許尺寸，取 mmBAAB 25000 ?? ，連接 00CA ， AC ，由此確定 0A 點的坐標為 (3615， 152)，即 000 CBA? 和 ABC? 分別為 ??0? 和 ??50? 時三角架所處的位置。拉桿長度 0DA =1480mm。如果出現(xiàn)點 0B 至車廂底板距離小于點 0C 至車廂底板距離的情況，則應加大 00CB 線與 x 軸平行線的夾角 ? 的數(shù)值，重新計算各鉸支點參數(shù)值。點 0A 、 0B 、 0C 、 E 為舉升角 ? 為零度時三角臂三頂點及液壓缸下鉸支點的位置，它們的坐標值已由第一步得出；點 A 、 B 、 C 為舉升角為任意角 ? 時的三角臂三頂點。其坐標值也由第一步得出。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 22 圖 3 前推連桿組合式舉升機構(gòu)的受力分析 當舉升角為 ? 時， C 點 (三角臂與車廂底部鉸支點 )坐標 Cx 和 Cy 為 ： ??????? ?? ?? c o ss in s inc o s0000CCCCCC yxx yxx 當舉升角為 ? 時， A點坐標值 Ax 和 Ay 為 ： ?????????????222222)()()()(AEyyxxACyyxxAEAEACAC 當舉升角為 ? 時， max? 點坐標值 Bx 和 By 為 ： ?????????????222222)()()()(BCyyxxAByyxxBCBCBABA 當舉升角為任意 ? 角時，舉升質(zhì)量質(zhì)心 G 點坐標 Gx 和 Gy 為 ： ??????? ?? ?? c o ss in s inc o s0000GGGGGG yxx yxx 考慮到機構(gòu)在初始位置時車廂內(nèi)貨物最多，阻力矩也最大，車廂啟動時又有慣性阻力作用，此時液壓缸推力較大。時，直線 DA0 和直線 EB0 的方程分別為 0)()()()( 000000 ???????? ADAADADAAD yyxxxyyxxxyy () 0)()()()( 000000 ???????? BDBBEBEBBE yyxxxyyxxxyy () DA0 和 EB0 交點 0F 的坐標 ),( 00 FF xx 可以通過聯(lián)立求解式 (415)和式 (416)求解，即得 0Fx =2821, 0Fx =28。時，點 O至直線 00CF 的距離00CFOD為 mmxxyyyyxxxyDCFCFFCFFCFCFO )()( )()(2020000000000 ???????? () 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 23 取車廂作為分離體，根據(jù)力矩平衡 00??M 得 00000 ??CFOGCF DWxF 式中 W —— 被舉升的重力 (N)； 00CF—— 作用在直線 00CF 方向的力 (N)。時，點 0A 至直線 0EB 的距離00EBAD為 mmxxyy yyxxxyyxxxyyDEBEBBEBBEBAEBABEEBA 253)()( )()()()( 20200000000000 ???????????? 在舉升角 ? =0176。時 的液壓缸推力 (N)。時 ,點 0C 至直線 0EB 的距離00EBCD為 mmxxyy yyxxxyyxxxyyDEBEBBEBBEBCEBCBEEBC 6 4)()( )()()()( 20200000000000 ???????????