【正文】 p truck Working Device AbstractNow China39?，F(xiàn)實生活中一般稱為翻斗車，其組成部分有汽車底盤、液壓舉升機構(gòu)和貨廂。因為裝載車廂能自動傾翻一定角度進(jìn)行卸貨，使卸貨時間得到極大地節(jié)省，勞動強度得到極大地降低，運輸周期得到極大地縮短，生產(chǎn)運輸效率得到極大地提高，運輸成本得到極大地降低，所以，工程上自卸汽車得到廣泛地應(yīng)用。駕駛員可以通過操縱系統(tǒng)控制活塞桿的運動來實現(xiàn)車廂的后向或側(cè)向傾翻，后向傾翻較為廣泛，推動活塞桿使車廂傾翻。流進(jìn)舉升液壓缸的高壓油先經(jīng)過分配閥和油管，駕駛室安全防護板被裝在車廂前端。 2） 按滿載質(zhì)量的級別分類：輕型自卸車；中型自卸車；重型自卸車。 機械傳動多被應(yīng)用于中型以下自卸汽車，液力機械傳動多被應(yīng)用于重型汽車，而電力傳動多被應(yīng)用于礦用超重型自卸汽車。新中國成立以后，我國自卸汽車的發(fā)展開始發(fā)生質(zhì)的變化。就生產(chǎn)方式和規(guī)模而言，專業(yè)化、系列化的生產(chǎn)方式以被國外企業(yè)所采用并熟練應(yīng)用，而我國自卸汽車生產(chǎn)廠家采用的生產(chǎn)方式就相對來說比較落后，規(guī)模也處于建設(shè)階段。這與國外相比，差距很大。雖然相聚問世了很多的新技術(shù)新產(chǎn)品，但主要還是通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)或是聯(lián)合多家科研機構(gòu)研制所得，而且?guī)缀跞刻幱趯嶒炇译A段，生產(chǎn)規(guī)模還沒有形成批量，企業(yè)缺乏產(chǎn)品自主開發(fā)能力，企業(yè)及其產(chǎn)品市場競爭力很弱。水力學(xué)是液壓技術(shù)的源頭，液壓技術(shù)的發(fā)展可以緊密的聯(lián)系到流體力學(xué)、工程材料、液壓介質(zhì)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展上來。 經(jīng)過60多年的發(fā)展，液壓技術(shù)已涵蓋了傳動、控制和檢測等多個方面，發(fā)展成為一門深遠(yuǎn)影響現(xiàn)代機械技術(shù)的系統(tǒng)化的基礎(chǔ)技術(shù)學(xué)科；電子技術(shù)、計算機技術(shù)和信息技術(shù)等多個學(xué)科在20多年的快速發(fā)展中更是促進(jìn)了液壓技術(shù)的進(jìn)步，使之超越了傳動方式的界限，發(fā)展成為一種控制手段，使之成為橋梁并借以連接微電子技術(shù)和大功率控制對象，這在現(xiàn)代控制工程中是不可或缺的環(huán)節(jié)和手段。液壓傳動裝置的組成機構(gòu)很多，但主要有能源裝置、執(zhí)行裝置、控制調(diào)節(jié)裝置、輔助裝置這四部分。手動式、半自動式和全自動式調(diào)節(jié)是液壓傳動的基本操縱調(diào)節(jié)方式。2 設(shè)計題目、設(shè)計簡介和目的現(xiàn)在中國國內(nèi)自行開發(fā)、設(shè)計和生產(chǎn)的自卸汽車大多沿側(cè)向或車梁卸貨，高度也固定。因此可以設(shè)計一種6噸液壓連桿式自卸汽車，使車廂可以抬高到要求的高度后傾斜車廂卸貨。，最大升程Smax見表。車廂處于最大升程位置時，其后移量a有一定的要求，見表。6. 車廂底部與大梁間的空間要足夠大，可以安裝舉升和翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，后廂門打開機構(gòu)的安裝面要在車廂側(cè)面以內(nèi)。目前往復(fù)式內(nèi)燃機在自卸汽車上被大量采用。原因是柴油機的性能比較優(yōu)越，價錢比較低廉，對大噸位自卸汽車比較適合，特別是需要大動力的礦用自卸汽車。 傳動系傳統(tǒng)的機械傳動系統(tǒng)在普通自卸汽車上得到大量的應(yīng)用。普通自卸汽車和噸位較小的礦用重型自卸汽車從實用性和價錢方面考慮，大多采用的懸架系統(tǒng)是由鋼板彈簧與筒式減震器組成。行駛時，駕駛員根據(jù)路況和自身需要，改變汽車的行駛方向，或恢復(fù)汽車的行駛方向，這些操作都是通過轉(zhuǎn)向系來完成的。現(xiàn)在，從應(yīng)用程度上講，摩擦式制動器當(dāng)為翹楚，它有鼓式和盤式之分。因為提高其制動效能必須要加制動增力系統(tǒng)，這使得造價昂貴，故前盤后鼓式大量在低端車上得到應(yīng)用。“正車架”通過車橋、懸掛與副車架相連，起到作阻隔振動和噪聲的作用，以提高車廂的穩(wěn)定性。 傾卸機構(gòu)的作用是傾斜車廂到相應(yīng)角度后，使貨物在自身重力作用下卸出，然后車廂也在自身重力作用下恢復(fù)到水平位置。傾卸機構(gòu)的組成很簡單，主要有車廂、液壓舉升系統(tǒng)（油泵、升降筒、控制閥、管路機油箱等）和廂板開合機構(gòu)三個部分。采用連桿機構(gòu)來完成車廂的舉升和后移時，車廂底部與大梁間的空間要足夠大，以利于連桿機構(gòu)的安裝。下面列舉出幾種方案及其特點，讀者可根據(jù)實際適當(dāng)選擇機構(gòu)。工作時，為了實現(xiàn)舉升動作，豎直液壓缸同時舉升，同時為了保持車廂的穩(wěn)定，車廂下的滑動副動作，同時水平液壓缸工作，帶動車廂退后，當(dāng)后車廂下的水平液壓缸伸出的長度與前車廂下的液壓缸不一樣，具體來說是后車廂小于前車廂時，車廂翻轉(zhuǎn)，卸貨功能得以實現(xiàn)。如此循環(huán)進(jìn)行相同的工作。車廂后移量可以隨卸貨需要任意調(diào)節(jié)，卸貨方便，構(gòu)件種類單一，修理和維護方便。而且車廂的重力直接作用在液壓缸上，使得液壓系統(tǒng)的壓力升高，制造和維護成本昂貴。方案二：剪式舉升機構(gòu)EDCBA圖32剪式舉升機構(gòu)該方案中鉸接于E點的AB和CD桿長度相等，C和Ｄ點是可以水平滑動的。Ａ和Ｂ點不同于C和D，是固定不動的，舉升機構(gòu)舉升車廂時，鉸點Ｅ被帶動向右移動，該機構(gòu)實現(xiàn)了在車廂舉升的同時車廂向后移動，卸貨較為簡便。但從實際角度觀察可知，車廂從水平位置開始舉升時由于很小的液壓缸和ＣＤ桿之間傳動角，需要較大的工作動力才可以實現(xiàn)，這會對液壓缸的工作產(chǎn)生不利的影響。方案三、二級剪式舉升機構(gòu)DCAB圖33 二級剪式舉升機構(gòu)組成該機構(gòu)的桿件彼此鉸接而且長度相同； A端鉸接于水平滑塊，并以滑槽為導(dǎo)軌水平左右移動；C端固定鉸接在車體底部，B點鉸接在車廂底部的水平滑塊上，D點固定鉸接在車廂底部。該機構(gòu)是多級剪式舉升機構(gòu)，在理論上，車廂可以被其垂直地舉升到相當(dāng)高的高度，而且可以十分靈活的布置油缸作用點，機構(gòu)受力情況好，液壓缸移動距離短。方案四、平行四邊形機構(gòu)CDBA圖34 平行四邊形舉升機構(gòu)該機構(gòu)利用了平行四邊形ABCD的不穩(wěn)定。該機構(gòu)理論上組裝不難，制造、組裝、維護費用低，操作容易。但不足之處也很令人無奈，那就是車廂上移量變化時，后移量變化程度較大。方案五、雙平行四邊形雙杠舉升機構(gòu)圖35 雙平行四邊形雙缸舉升機構(gòu)該機構(gòu)是雙自由度結(jié)構(gòu)，需要兩個液壓缸來進(jìn)行控制。但車廂后移量與舉升高度之間的關(guān)系并不是很明顯，而且雙油缸配合控制系統(tǒng)要求很高，經(jīng)濟性很低。缺點是相對來說較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，使油缸承受的負(fù)載增加，也增加了液壓系統(tǒng)的壓力。礦用重型自卸汽車廣泛采用燕尾型車廂。 圖37車廂結(jié)構(gòu)型式 a 平底三開式 ； b 船底式 ； c、d燕尾式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)可以實現(xiàn)車廂的翻轉(zhuǎn)，本次設(shè)計也利用連桿機構(gòu)來實現(xiàn)其功能。結(jié)構(gòu)盡量緊湊，可靠，動力傳遞性要好。下面列出幾種方案，讀者可根據(jù)需要選擇使用。方案二、普通直推式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)圖39 普通直推翻轉(zhuǎn)機構(gòu)這種機構(gòu)是油缸驅(qū)動的四桿機構(gòu)，現(xiàn)在在自卸汽車上應(yīng)用很廣，這正論證了這種機構(gòu)的使用價值。缺點是是油缸行程相對較大，但可以通過合理布局來避免行程較大的缺點。（或稱為鎖止機構(gòu)）自卸汽車卸貨廂板的打開或關(guān)閉可以通過開合機構(gòu)來控制，開合機構(gòu)的控制方式有手動控制和自動控制兩種。卸貨時，開合機構(gòu)隨車廂升起而打開，廂板被貨物的推力打開。自卸汽車的生產(chǎn)運輸效率因自動開合機構(gòu)的應(yīng)用而得到顯著提高。由此進(jìn)行機構(gòu)設(shè)計。卸貨時廂門打開廂門鎖止機構(gòu)，廂門隨車廂翻轉(zhuǎn)而利用廂門自重自由打開。該機構(gòu)思路簡單，容易設(shè)計。不足之處是車門開閉具有高度的自由性，車門打開角度與翻轉(zhuǎn)角度之間不能用精確的函數(shù)關(guān)系來表現(xiàn)。車廂圖312 控制開合式廂門打開機構(gòu)該機構(gòu)實現(xiàn)廂門開合的方式是用控制桿控制廂門上面的鉸鏈來完成。缺點是機構(gòu)安裝有一定的難度，車廂側(cè)面安裝類似的結(jié)構(gòu)還是比較恰當(dāng)?shù)?，此設(shè)計還有一個很明顯的不足，沒有預(yù)留車廂側(cè)面的空間，而且如果車廂底部安裝類似結(jié)構(gòu)，卸貨時會受到控制桿的干擾。為了節(jié)約資源和成本，減少不必要的浪費，對自卸車廂的加熱一般都是利用發(fā)動機排出的廢氣來完成。車廂的液壓傾卸系統(tǒng)的組成部分很多，主要有液壓油泵、分配閥、升降筒和車廂舉升限位閥等。如圖313 所示，是某種類型自卸汽車采用的獨立液壓傾卸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。控制閥13的三種工作狀態(tài)（舉升、降落、中間）與分配閥的三個工作裝置一一對應(yīng)。76 圖313 某種類型自卸汽車車廂的獨立液壓傾卸機構(gòu)管路 1—回油管； 2—油箱； 3—油泵進(jìn)油管； 4—升降筒配油管； 5—升降筒； 6—油泵； 7—限位閥。 12—分配閥出油管； 13—轉(zhuǎn)式控制閥。此次設(shè)計就是要從前面列舉的舉升機構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和開合機構(gòu)方案中選擇合適的方案進(jìn)行組合設(shè)計。從實用性的角度出發(fā)，在綜合前面各機構(gòu)的各個方案后，作出如下選擇：舉升機構(gòu)選擇雙平行四邊形聯(lián)動機構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)選擇曲柄搖桿翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，開合機構(gòu)選擇自由打開式機構(gòu)且控制方式有很多，大多采用獨立油缸控制或手動控制。具體結(jié)構(gòu)見下圖。桿AG初始角度設(shè)為X0，旋轉(zhuǎn)后角度變?yōu)閄1=80度，桿AG長設(shè)為，桿GH長設(shè)為。計算后設(shè)計油缸相應(yīng)的尺寸，油缸最短長度為620，伸長的長度為1180，BL=410.翻轉(zhuǎn)機構(gòu)尺寸設(shè)計：圖316 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的尺寸設(shè)計翻轉(zhuǎn)機構(gòu)中B和H之間的豎直高度差。設(shè)L3=1800?？梢缘贸龉剑河嬎愕玫剑篖1=L2=1060，L3=1800根據(jù)計算可以安排油缸最短尺寸800，AB=300，BC=1000。尺寸以鎖止機構(gòu)被打開時，廂門自由打合不受影響為目標(biāo)，具體可以在建立模型時根據(jù)模型的要求進(jìn)行選擇。接下來還要將機構(gòu)簡圖轉(zhuǎn)化為三位模型視圖，以實現(xiàn)機構(gòu)的功能，明確設(shè)計目的，然后再分析三維模型，表達(dá)機器形狀和用途。圖41車廂車廂和底盤之間有一個非常重要的機構(gòu)，那就是中間連接層，中間連接層看起來不重要，但作用很大，可以使翻轉(zhuǎn)機構(gòu)以舉升機構(gòu)基發(fā)揮到翻轉(zhuǎn)作用。翻轉(zhuǎn)機構(gòu)相對于中間連接層翻轉(zhuǎn)，中間連接層相對于地面舉升，將它們對車廂的作用綜合起來后，車廂就可以按照要求舉升到一定的高度翻轉(zhuǎn)卸貨。圖42 中間連接層底盤是汽車的重要組成部分，車廂的基礎(chǔ)，可以在底盤中畫出簡單的汽車模型。圖43 底盤桿件和鉸建模相對于上面那些機構(gòu)的模型來說是比較簡單的。桿件建模的主要目的就是為了確定桿件機構(gòu)的鉸接點和鉸接點之間的長度位置關(guān)系。部分桿件如圖44。圖45 總體裝配圖、模型的運動仿真模型的運動仿真可以將機構(gòu)的運動全過程清晰的展示出來，借此可以分析各個機構(gòu)的運動是否相互干涉，檢驗設(shè)計的合理性程度。此外機械的工作過程可以直觀的被運動分析模擬出來，機械的推廣和宣傳材料可以從仿真結(jié)果得到。從運動分析中，可以明確機構(gòu)的受力狀態(tài)和運動狀態(tài)，判斷其是否符合要求，是機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。圖46車廂舉升過程的運動學(xué)分析從圖中可知，此種運動狀態(tài)下，初始加速度有點難以操作，從數(shù)據(jù)表中可以查到，初始加速度最大可達(dá)到1452毫米每二次方秒。 油缸勻加速到40mm/s后勻速推進(jìn)。中間連接層和車廂被平行四邊形舉升機構(gòu)舉升。加速度曲線在2秒時的突變，給油缸和車廂造成的沖擊，會縮短機器壽命。當(dāng)翻轉(zhuǎn)油缸的輸入運動如下圖時圖48 油缸輸入速度曲線圖就得到如下圖所示的車廂與翻轉(zhuǎn)油缸鉸點附近的點的運動位置、速度和加速度曲線圖形。柔性沖擊較嚴(yán)重，但因加速度平緩變化，使得運動狀態(tài)穩(wěn)定。當(dāng)油缸以下圖中的余弦曲線規(guī)律輸入運動速度時圖410 翻轉(zhuǎn)油缸速度和位移曲線就得到如下圖的分析結(jié)果： 圖411 車廂反轉(zhuǎn)時運動學(xué)分析結(jié)果由上圖可知，以輸入狀態(tài)進(jìn)行運動，車廂的速度和加速度都沒有很明顯的波動，可以很平順地變化。這比勻速運動所得出的結(jié)論要明顯優(yōu)越得多。此過程中，車廂被舉升到要求的位置后，開合機構(gòu)打開，廂門移動，車廂被翻轉(zhuǎn)，最后車廂在重力作用下回到原來的位置。多節(jié)式浮柱升降筒的油壓，要在得出每節(jié)工作時所需要的油壓后，再確定： pi = P/Ai 式中： Ai—各節(jié)的工作面積。2） 泵的理論流量 油泵的流量取決于升降筒的最大工作容積和舉升時間，但前提是油泵在舉升過程內(nèi)要均勻工作。自卸汽車的運輸效率在一定程度上取決于車廂的舉升時間（傾卸時間），時間越短，效率越高。t）(dm/min) =610t) （m/min）式中 V—升降筒的最大工作容積（dm）； ηv—油泵的容積效率；] t—車廂舉升時間。6傾卸機構(gòu)主要液壓元件的選擇 油泵液壓傾卸機構(gòu)的運動是由油泵驅(qū)動的。相同體積情況下，與軸向柱塞式泵相比較，外嚙合齒輪泵流量大，油壓低。 液壓傾卸機構(gòu)動作的執(zhí)行依靠升降筒來實現(xiàn)。 自卸汽車車廂液壓傾卸機構(gòu)的液壓控制元件有很多，大體上認(rèn)為由分配閥、液壓系統(tǒng)限壓閥和車廂舉升限位閥等組成。分配閥又可分為常開式和常壓式，常開滑閥式分配閥被大多數(shù)自卸汽車所采用。壓縮空氣操縱被大量應(yīng)用，而輕型自卸汽車上僅采用機械式操縱。結(jié)論在此次畢業(yè)設(shè)計的整個設(shè)計和計算過程中，學(xué)生將所學(xué)過的有關(guān)機械設(shè)計方面的知識進(jìn)行了一系列的整理和運用，并在網(wǎng)上查找了相關(guān)的部分資料，經(jīng)過一系列努力和籌劃，終于寫成了此份論文。學(xué)生在此次畢業(yè)設(shè)計中同樣也認(rèn)識知道了自身的不足，包括知識的缺乏和想象力的欠缺。這是學(xué)生最大的缺點。參 考 文 獻(xiàn)1 ：高等教育出版社，1988.2 張順心、曹東興、張振歧（主編）.，1999.3陳振動，陳義坤，康佳琨，張柏欽,劉清吉， v16 .4【美】Unigraphics Splutions ，,清華大學(xué)出版社，2002.：中國紡織出版社，1997.6潘兆莊，：機械工業(yè)出版社，1991.7陳家瑞（主編），吉林工業(yè)大學(xué)汽車工程系（編著）.汽車構(gòu)造（下）.人民交通出版社.：浙江大學(xué)出版社，1999.9章宏甲，2004.：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社