雙層畜禽運輸車的改裝設(shè)計【8張cad圖紙+文檔全套資料】

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People on the poultry, meat products demand has increased dramatically. And livestock and poultry breeding sites away from downtown, so it needs to fresh livestock and poultry transportation to the designated place. So the market demand of livestock transporters bigger also. In order to can simultaneously transport poultry and medium-large animals, meet the needs of consumers and aquaculture, and those from the large scale enhancement transportation efficiency and reduce the transportation cost, reduce transit goods damage and poor, improve transport safety and reduce pollution of environmental protection into consideration, design and manufacture of special cars double livestock transporters become the development path is an important task.First analyzed the status and livestock transporters now deficiency, clear the double livestock transporters main advantage.On this basis, through the analysis of the overall scheme selection, the calculation of lifting mechanism of dynamicrigidity, the selection and design of hydraulic system, auxiliary devices selection and design of the vehicle and the performance analysis, use CAD software rendering the 2d graphics. Finally designed double livestock transporters can meet the technological reasonable, small batch easy processing, low cost, high reliability processing and use requirement.Key words: Double Layer；Transportation；Livestock and Poultry；Modification；DesignII第1章 緒 論1.1 概述1.1.1雙層畜禽運輸車的總體結(jié)構(gòu)雙層畜禽運輸車屬于柵欄式運輸車，其汽車車廂采用柵欄結(jié)構(gòu)，主要適用于運輸牲畜、家禽等。具有雙層車廂結(jié)構(gòu)的柵欄式運輸車運輸效率高，適用與長途運送牲畜、家禽等。柵欄式牲畜運輸車均設(shè)有便于牲畜上下的門梯。該門梯通常利用后廂板翻下作為登坡板，也有的采用電動絞盤提升登坡板。在柵欄式牲畜運輸車中，雙層車廂運輸車最為常見。對于雙層車廂牲畜運輸車，根據(jù)其第二層車廂底板的結(jié)構(gòu)特點可分為可拆卸式底板、液壓折疊式底板和液壓升降式底板三種類型。本設(shè)計采用液壓升降式底板。該型式的第二層車廂底板由分布與車廂后面兩個角的兩個液壓缸和鋼絲繩實現(xiàn)上升和下降。裝載時，首先將活動底板擱在底層底板上。當(dāng)裝滿牲畜后，將其舉升到一定高度后鎖止，然后裝載底層車廂；卸載相反。這種型式的牲畜運輸車優(yōu)點是裝載、卸載都非常方便，必要時可將活動底板降落在底層底板上，作一般貨車使用。1.1.2雙層畜禽運輸車的研究現(xiàn)狀隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高。人們對禽類、肉類制品的需求量急劇增加。而畜禽的養(yǎng)殖場地遠離市區(qū)，這樣就需要將鮮活畜、禽運輸?shù)街付ǖ攸c。因此畜禽運輸車的市場需求量也較大。而雙層畜禽運輸車既可以運輸雞、鴨、鵝等禽類，也可以運輸豬、牛、羊等中大型動物，滿足消費者和養(yǎng)殖業(yè)主的需要，因此雙層畜禽運輸車近年來國內(nèi)市場需求量越來越大，市場前景十分廣闊。專用汽車的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用不僅在實現(xiàn)門到門的專業(yè)運輸和作業(yè)方面受到社會的廣泛重視和歡迎，而且在大幅度的提高運輸效率、降低運輸成本、擴大汽車的應(yīng)用領(lǐng)域等方面都發(fā)揮著重要的作用，汽車運輸?shù)膶I(yè)化，可以減少運輸途中的貨損和貨差，提高運輸?shù)陌踩裕瑫r減少了污染，保護了環(huán)境。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，畜禽運輸車呈現(xiàn)出重型化、智能化、高檔化，多極化發(fā)展的趨勢。雖然中國專用汽車發(fā)展取得了很大進步，但是，中國專用汽車行業(yè)整體上與歐、美、日等國家和地區(qū)的先進水平相比，國內(nèi)專用汽車市場開發(fā)比較緩慢，市場細分程度不夠，產(chǎn)品雷同性大，不能滿足用戶個性化需求，低水平競爭還比較嚴(yán)重，主要體現(xiàn)在一下幾個方面。（1）生產(chǎn)企業(yè)過多過散，目前中國大多數(shù)專用汽車生產(chǎn)企業(yè)的癥狀是：廠點分散，規(guī)模較小，開發(fā)能力較弱。（2）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，由于中國正處于發(fā)展中國家向發(fā)達國家轉(zhuǎn)變的過程中，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還處于高峰期，所以中國專用汽車市場的需求還是以運輸物資、滿足基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為主，加上中國勞動力資源比較豐富，該市場形態(tài)決定了中國專用汽車現(xiàn)階段呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)形式單一、功能單一、低附加值產(chǎn)品過多的狀況。（3）科技含量高的產(chǎn)品缺乏自主研發(fā)能力。（4）生產(chǎn)工藝工裝水平低。（5）專用底盤的開發(fā)生產(chǎn)與市場需求仍有差距。（6）專用汽車市場的拓展受到一定的限制。1.2研究的意義目的近幾十年來它在國內(nèi)外獲得迅速的發(fā)展與普及,它最大的優(yōu)點是具有自重輕、倉柵欄桿可半拆、全拆和隨意升降、方便實用、安全可靠等，并可根據(jù)用戶要求設(shè)計制作雙層鮮活動物運輸車、瓜果蔬菜運輸車等。適合廣大用戶的中短途公路運輸使用，也可作普通載貨汽車使用，在高度發(fā)達的公路運輸業(yè)，特別是現(xiàn)代物流產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。倉柵式運輸車必將得到迅速的推廣、普及。是城市、城際物流運輸市場開發(fā)的經(jīng)濟型產(chǎn)品。同時在雙層畜禽運輸車的研究和生產(chǎn)過程中，也帶動了鋼鐵，化工等其它很多行業(yè)，又提供了大量的工作崗位，減輕就業(yè)壓力，并日趨完善，成為系列化多品種的產(chǎn)品。因此，雙層畜禽運輸車的發(fā)展是很有必要的。1.3研究的主要內(nèi)容本章針對我所做設(shè)計的課題做了綜合性的闡述，通過查找書籍，以及在網(wǎng)絡(luò)上查找的資料，我了解了我所做雙層畜禽運輸車的基本狀況；特別是專用車的設(shè)計特點及設(shè)計思路，還有在以后的設(shè)計中有可能面臨的問題，進行了細致的了解與闡述。本設(shè)計主要進行雙層畜禽運輸車的整車設(shè)計，二類底盤的選型，舉升液壓系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)的計算，車廂設(shè)計，以及根據(jù)畜禽的運輸需求而增設(shè)的降溫噴淋系統(tǒng)。整車性能分析，利用CAD軟件建立雙層畜禽運輸車的裝配圖以及零部件圖。本章對雙層畜禽運輸車狀況進行了分析，了解了我國雙層畜禽運輸車行業(yè)與歐美等國家的差距與需要發(fā)展的地方。目前，我國改裝車市場最大銷售量約25萬輛左右，改裝量最大的除了客車外，主要有廂式車、罐式車、自卸車等主要車型。但是總體來看，這些專用車均存在技術(shù)附加值低、工藝較落后等問題。從品種來看，我國改裝車品種較少，僅有400多個品種。那么，未來改裝車市場到底是什么市場呢？肯定地說，應(yīng)該向多品種、高、精、尖方向發(fā)展。經(jīng)過本章的學(xué)習(xí)了解，相信在下幾章的設(shè)計學(xué)習(xí)中會有了依據(jù)，為本次設(shè)計開了一次好頭。第2章 整體方案分析選擇及舉升機構(gòu)計算與校核2.1 概述 雙層畜禽運輸車改裝結(jié)構(gòu)中液壓系統(tǒng)；活動底板的結(jié)構(gòu)和車廂結(jié)構(gòu)為其重要組成部分，它直接關(guān)系到雙層畜禽運輸車的使用性能和整車布置，它是決定雙層畜禽運輸車改裝設(shè)計優(yōu)劣的主要因素。因此首先對活動底板進行設(shè)計。2.2活動底板的設(shè)計計算上層活動底板結(jié)構(gòu)類似于車廂底板，其結(jié)構(gòu)由兩根通長槽型縱梁、四根橫梁和底面分布矩形加強筋的薄鋼板組成。2.2.1活動底板的結(jié)構(gòu)設(shè)計上層活動底板是由車架承載的，而縱梁作為上層活動底板的主要承載元件，也是車架中最大的加工件，其形狀應(yīng)力求簡單。其中載貨汽車的車架縱梁延多取平直且斷面也不變或少變，以簡化工藝。因此載貨汽車的斷面多采用開口朝內(nèi)的槽型，槽型斷面粱的彎曲剛度大、強度高、工藝性好，零件的安裝與緊固方便。同時，由若干根橫梁將左右縱梁連接在一起，構(gòu)成一完整的車架，其中橫梁起支承上層活動底板，保證車架有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度，限制其變形和降低某些部位的應(yīng)力的作用。本車上層活動底板初選等寬的梯形車架，車架寬度為2250，車架長度為6000。縱梁采用槽型鋼結(jié)構(gòu)，槽型鋼型號：14#B（140*60*8），橫梁鋼板厚度都采用8，車架材料采用Q345。薄鋼板和加強筋的材料采用45。2.2.2上層板剪力及彎矩的求解作用在上層板梯形車架上的彎曲力矩主要由車架縱梁承受。由于條件限制，為了計算彎曲力矩，將車架縱梁承受載荷簡化為均布載荷，當(dāng)車架縱梁承受的是均布載荷時，車架的簡化計算可按下述進行，但需要一定的假設(shè)即認為縱梁為簡支梁，忽略不計局部扭矩的影響。由以上可畫出上層板車架的等效粱受力及剪力和彎矩示意圖：圖2.1 上層板額定載荷時的剪力和彎矩圖由以上示意圖可知：縱梁所受到的最大彎矩： （2.1）式中：載荷集度(N/m)； 所求截面距支座A的距離； 最大彎矩。 （2.2）式中： 縱梁所受剪力。 （2.3）將它們代入式(2.4)、(2.5)，則可求出縱梁的最大彎應(yīng)力。 （2.4） （2.5）式中： 疲勞安全系數(shù)，； 動載荷系數(shù)，； 縱梁在計算斷面處的彎曲截面系數(shù)。對于槽型斷面縱梁： （2.6）式中：槽型斷面的腹板高； 翼緣寬； 梁斷面的厚度。因此最大彎應(yīng)力為：120.96Mpa=345Mpa通過以上計算，上層板的剪力和彎矩均符合要求。2.2.3上層板彎曲變形校核由以上知道上層板梯形車架的等效簡支梁形式，利用疊加法可求得梁的最大撓度和最大轉(zhuǎn)角，然后進行上層板梯形車架彎曲變形的校核。當(dāng)粱的形式為下圖所示時，粱的撓曲線方程為： （2.7）梁的轉(zhuǎn)角方程為： （2.8）式中： 作用在梁上的力，規(guī)定其向下為正，向上為負； E梁構(gòu)成材料的彈性模量，； I為梁的慣性矩。查閱槽鋼標(biāo)準(zhǔn)可知：14#b型的慣性矩=61.1。最大撓度：由計算的撓度和轉(zhuǎn)角，參照選材的許用撓度和許用最大轉(zhuǎn)角，均在許用數(shù)值之內(nèi)。圖2.2 上層板梯形車架等效簡支粱2.2.4上層板的撓度計算為了保證整車及有關(guān)機件的正常工作，對縱梁的最大撓度應(yīng)予以限制。這就要求對縱梁的彎曲剛度進行校核。如果把縱梁看成支承跨度為軸距的簡支梁，根據(jù)材料力學(xué)給出的截面極慣性矩的簡支梁在其跨度的中間承受集中載荷時，撓度與剛度的關(guān)系式如下： （2.9）可知 （2.10）根據(jù)德國對各種汽車車架的實驗結(jié)果表明，當(dāng)軸距的單位為m，的單位為cm4，為使縱梁在滿載時的撓度在容許值以內(nèi)，則應(yīng)使，或應(yīng)使。大多數(shù)汽車的值在20-30間，日本一些4t平頭載貨汽車甚至達到58.3。 由此，取值為20 ，已知上層板所需轉(zhuǎn)載 質(zhì)量為4000kg,上層板的跨度=6000mm，彈性模量為Mpa。因此跨度的中間承受的集中載荷如下： （2.11）由公式2.10得同時得知 通過以上計算可知，上層板的撓度符合要求。2.3方案的選擇由設(shè)計任務(wù)書要求設(shè)計的雙層畜禽運輸車的最大裝載質(zhì)量為8噸，以及上層板和車廂質(zhì)量。查閱相關(guān)資料可知CA1160型載貨車的最大裝載質(zhì)量符合本次的設(shè)計需求，因此選擇CA1160作為改裝所用二類底盤，其主要技術(shù)參數(shù)如下表：表2.1 CA1160的主要技術(shù)參數(shù)名稱數(shù)值汽車總長/mm汽車總寬/mm汽車總高/mm最大總質(zhì)量/t整車整備質(zhì)量/t最大裝載質(zhì)量/t貨箱長度/mm貨箱寬度/mm前后懸/mm軸距/mm輪距/mm輪胎數(shù)900024942805165.410.405680023001400/22004800180062.4液壓缸的設(shè)計2.4.1液壓舉升機構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)1、舉升高度：1.4m ； 2、上升時速度：0.06m/s ；3、下降時速度：0.04m/s ； 4、最大舉升質(zhì)量：5噸 。2.4.2液壓缸的設(shè)計要求液壓缸的設(shè)計要考慮下列基本要求：1、液壓缸承受最大的負載力。2、輸出最大速度或動作時間t。3、液壓缸最大行程L。2.4.3三級同步液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計及內(nèi)徑的確定三級同步液壓缸結(jié)構(gòu)簡圖如圖2.3所示。它由一級活塞和兩級活塞套疊而成，直徑最小的一級為柱塞。在兩級活塞的底部各有1個單向閥，它們在正常運行時是關(guān)閉的，從而形成獨立的容腔1和2，容腔3通過油口和液壓系統(tǒng)相連。當(dāng)液壓缸上行時，壓力油進入容腔3，推動最大一級活塞向上移動，缸筒與活塞之間的環(huán)形體積縮小，其中的油液通過活塞桿上的側(cè)向小孔進入下一級活塞腔，使較小一級活塞也向上移動，相似的環(huán)形容腔的油液進入下一級，推動最小一級的活塞向上移動。通過合理設(shè)計有關(guān)幾何參數(shù)，就能實現(xiàn)三級的同步動作，而且相對速度相同。下行過程也可以做同樣的分析。值得注意的是在運行過程中，由于各容腔的壓力，所以兩個單向閥始終關(guān)閉，在下降行程接近極限位置時，單向閥閥芯的導(dǎo)向桿碰到缸底，使閥口打開，油液流出直至各級間達到平衡狀態(tài)，使其消除累積的同步誤差。具有同步伸縮是這種三級液壓缸的最大特點，而且縮回速度遠大于伸出速度，因而使三級同步伸縮液壓缸比一般的三級伸縮液壓缸工作效率提高了幾倍。另外由于三級同步伸縮液壓缸的工作速度連續(xù)平穩(wěn)，并且當(dāng)負載變化時，液壓缸中的工作壓力又能隨負載平穩(wěn)自行調(diào)節(jié)，是這種液壓缸工作時，既平穩(wěn)又無沖擊振動，大大改善了液壓系統(tǒng)的工作性能。而且這種三級同步液壓缸具有一般性，其工作原理同樣適用于二級、四級及多級同步伸縮液壓缸。圖2.3 三級同步液壓缸結(jié)構(gòu)簡圖圖2.4 三級同步液壓缸受力分析簡圖油缸選型主要依據(jù)所需的最大作用力以及最大工作行程來確定的。根據(jù)液壓系統(tǒng)中油缸的工作特點，由圖2.4可知 （2.12） 式中：i第i級活塞缸； 液壓系統(tǒng)額定工作壓力（MPa）；系統(tǒng)效率，通常按=0.8。如表2.2所示選取,越高，對密封要求也越高，成本亦隨之上升；根據(jù)機構(gòu)的類型及其工作特點，取MPa。表2.2 液壓設(shè)備常用的工作壓力設(shè)備類型機床農(nóng)業(yè)機械或中型工程機械液壓機、重型機械、起重運輸機械磨床組合機床龍門刨床拉床工作壓力P/（MPa）0.82.0352881010162032其中，單個液壓缸的最大作用力： （2.13）由式（2.12）可知： （2.14）表2.3缸筒內(nèi)徑尺寸系列（GB/T2348-1993）810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250（280）320（360）400（450）500取第一級液壓缸內(nèi)徑因 （2.15）所以 （2.16）由公式分析，如不計缸筒壁厚時，有 （2.17） （2.18） （2.19）由表2.3取第二級液壓缸內(nèi)徑；取第三級液壓缸內(nèi)徑。2.4.4三級同步液壓缸柱塞桿直徑的確定在單桿活塞中，d值可由D和v求的，標(biāo)準(zhǔn)液壓缸的v系列值為1.06、1.12、1.25、1.4、1.6、2、2.5、和5，為了減少沖擊（即不使往返運動速度相差過大），一般推薦v1.6。活塞運動速度受結(jié)構(gòu)的限制，范圍0.10.2m/sv1m/s?；钊麠U直徑也可以按其工作時的受力情況由如表2.4所示初步選取。表2.4 活塞桿直徑的選取活塞桿受力情況工作壓力p/MPa活塞桿直徑d受 拉d=(0.30.5) D受壓及拉p5d=(0.50.55)D受壓及拉57d=0.7D液壓系統(tǒng)各液壓缸均采用雙作用三級同步活塞缸。即受壓也受拉，而且工作壓力p大于7所以活塞桿直徑選公式： （2.20）將D值代入（2.20）式中，可求得表2.5 液壓缸活塞桿外徑尺寸系列（GB/T2348-1993）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360根據(jù)表2.5取活塞桿直徑d為45 mm。2.4.5三級同步液壓缸壁厚、外徑等參數(shù)的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計算時可以分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值D/10的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運輸機械和工程機械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計算： （2.21）式中：液壓缸壁厚； D 液壓缸的內(nèi)徑； 試驗壓力，取=16 MPa；缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼：=110120 MPa；鑄鋼：=100110 MPa；鋼管：=100110 MPa；高強度鑄鐵：=60 MPa；灰鑄鐵：=25 Mpa；取=1.510=15 MPa本設(shè)計的轉(zhuǎn)向液壓缸的材質(zhì)是鋼管，其=100110 MPa，所以選=110 MPa。將Py、值代入（3-10）式中，可求得 液壓缸壁厚度算出后，即可求出缸體的外徑為 （2.22） （2.23） （2.24）將值分別代入式（2.22）、式（2.23）、式（2.24）中，可求得分別?。?。液壓缸無桿腔面積：液壓缸有桿腔面積：導(dǎo)向長度：活塞寬度導(dǎo)向套滑動面長度已知：； 。 求固有頻率式中： 取起升總質(zhì)量為4500Kg；液壓缸行程 ；油彈性模量 ,查表取；有桿腔面積與無桿腔面積比；求最小加速時間=0.66s求液壓缸的最大速度=2.94m/s式中 總循環(huán)時間 ，據(jù)液壓手冊選取；求最大加速度求液壓缸運動過程中需要達到的最大壓力，其中：=9.8Mpa2.4.6三級同步液壓缸外形尺寸的校核1、缸筒外徑強度校核當(dāng)時，按下式校核強度，即式中：缸體材料的許用應(yīng)力 ，?。蛔罡吖ぷ鲏毫?；試驗壓力，工作壓力小于時，；液壓缸缸筒厚度 ；液壓缸內(nèi)徑 ；強度系數(shù)，對于無縫鋼管，；壁厚公差及腐蝕的附加厚度，通常圓整到標(biāo)準(zhǔn)厚度值；通過以上計算，缸筒外徑強度滿足設(shè)計要求。2、活塞桿直徑強度及穩(wěn)定性校核活塞桿直徑強度按下式檢驗強度，即式中：液壓缸負載 ；缸底材料的許用應(yīng)力 。當(dāng)安裝桿長度與其直徑d之比10，并且桿件承受壓載荷時，則需校驗穩(wěn)定性。液壓缸承受的壓負載，不能大于液壓缸保持工作穩(wěn)定性所允許的臨界負載。液壓缸的穩(wěn)定條件為： 式中 液壓缸臨界負載 ；穩(wěn)定安全系數(shù)，通常取24。按等截面法，將活塞桿與缸體視為一個整體桿件，可按歐拉公式計算臨界負載，即：則： 式中 活塞桿截面二次極矩，為活塞直徑對于實心桿，；活塞桿材料彈性模量，對于鋼材；末端條件系數(shù)，；活塞桿計算長度 ；根據(jù)以上計算活塞桿直徑強度及穩(wěn)定性校驗滿足強度要求。2.5液壓缸主要零件結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求2.5.1缸體1、缸體端部聯(lián)接模式采用簡單的焊接形式，其特點：結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重量輕，使用廣泛。缸體焊接后可能變形，且內(nèi)徑不易加工。所以在加工時應(yīng)小心注意。主要用于柱塞式液壓缸。2、缸體的材料液壓缸缸體的常用材料為20、35、45號無縫鋼管。因20號鋼的機械性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需要焊接時，則應(yīng)采用焊接性能比較好的35號鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。本設(shè)計采用45號鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到241285HB。缸體毛坯可采用鍛剛，鑄鐵或鑄鐵件。鑄剛可采用ZG35B等材料，鑄鐵可采用HT200HT350之間的幾個牌號或球墨鑄鐵。特殊情況可采用鋁合金等材料。3、缸體的技術(shù)要求(1)缸體內(nèi)徑采用H8、H9配合。表面粗糙度：當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時，Ra為0.10.4，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時，Ra為0.20.4。且均需衍磨。(2)缸體內(nèi)徑D的圓度公差值可按9、10或11級精度選取，圓柱度公差值應(yīng)按8級精度選取。(3)缸體端面T的垂直度公差可按7級精度選取。(4)當(dāng)缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接時，螺紋應(yīng)取為6級精度的公制螺紋。(5)當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或銷軸時，孔徑或軸徑的中心線對缸體內(nèi)孔軸線的垂直公差值應(yīng)按9級精度選取。(6)為了防止腐蝕和提高壽命，缸體內(nèi)表面應(yīng)鍍以厚度為3040的鉻層，鍍后進行衍磨或拋光。2.5.2活塞1、活塞與活塞桿的聯(lián)接型式如表2.6所示表2.6 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式聯(lián)接方式備注說明整體聯(lián)接螺紋連接半環(huán)聯(lián)接用于工作壓力較大而活塞直徑又較小的情況常用的聯(lián)接方式用于工作壓力、機械震動較大的情況下這里采用螺紋聯(lián)接。2、活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)隨工作壓力、環(huán)境溫度、介質(zhì)等條件的不同而不同。常用的密封結(jié)構(gòu)如表2.7所示。表2.7 常用的密封結(jié)構(gòu)密封形式備注說明間隙密封活塞環(huán)密封O型密封圈密封Y型密封圈密封用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸活塞的密封適用于溫度變化范圍大，要求摩擦力小、壽命長的活塞密封密封性能好，摩擦系數(shù)??；安裝空間小，廣泛用于固定密封和運動密封用在20MPa下、往復(fù)運動速度較高的液壓缸密封結(jié)合本設(shè)計所需要求，采用O型密封圈密封比較合適。3、活塞的材料液壓缸常用的活塞材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵（HT300、HT350）、鋼及鋁合金等，這里采用45號鋼。4、活塞的技術(shù)要求(1)活塞外徑D對內(nèi)孔D1的徑向跳動公差值，按7、8級精度選取。(2)端面T對內(nèi)孔D1軸線的垂直度公差值，應(yīng)按7級精度選取。(3)外徑D的圓柱度公差值，按9、10或11級精度選取。2.5.3活塞桿1、端部結(jié)構(gòu)活塞桿的端部結(jié)構(gòu)分為外螺紋、內(nèi)螺紋、單耳環(huán)、雙耳環(huán)、球頭、柱銷等多種形式。根據(jù)本設(shè)計的結(jié)構(gòu)，為了便于拆卸維護，可選用內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)外接單耳環(huán)。2、活塞桿材料活塞桿有實心和空心兩種。實心活塞桿的材料為35、45號鋼；空心活塞桿材料為35、45號無縫鋼管。本設(shè)計采用實心活塞桿，選用45號鋼。3、活塞桿的技術(shù)要求(1)活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229285HB，必要時，再經(jīng)過高頻淬火，硬度達HRC4555。在這里只需調(diào)質(zhì)到230HB即可。(2)活塞桿的圓度公差值，按911級精度選取。這里取10級精度。(3)活塞桿的圓柱度公差值，應(yīng)按8級精度選取。(4)活塞桿的徑向跳動公差值，應(yīng)為0.01mm。(5)端面T的垂直度公差值，則應(yīng)按7級精度選取。(6)活塞桿上的螺紋，一般應(yīng)按6級精度加工（如載荷較小，機械振動也較小時，允許按7級或8級精度制造）。(7)活塞桿上工作表面的粗糙度為Ra0.63, 為了防止腐蝕和提高壽命，表面應(yīng)鍍以厚度約為40的鉻層，鍍后進行衍磨或拋光。2.5.4活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵1、導(dǎo)向套(1)導(dǎo)向套的導(dǎo)向方式、結(jié)構(gòu)如表2.8所示。表2.8導(dǎo)向套的導(dǎo)向方式導(dǎo)向方式備注說明缸蓋導(dǎo)向減少零件數(shù)量，裝配簡單，磨損相對較快導(dǎo)向套導(dǎo)向管通導(dǎo)套可利用壓力油潤滑導(dǎo)向套，并使其處于密封狀態(tài)可拆導(dǎo)向套容易拆卸，便于維修。適用于工作條件惡劣、經(jīng)常更換導(dǎo)向套的場合球面導(dǎo)向套導(dǎo)向套自動調(diào)整位置，磨損比較均勻由于本設(shè)計主要用于舉升上層活動底板，在工作過程中液壓缸伸縮的次數(shù)相對較少，所以磨損程度也相對較少。為了減少零件數(shù)量，降低成本可以采用缸蓋導(dǎo)向的導(dǎo)向方式。(2)導(dǎo)向套材料導(dǎo)向套的常用材料為鑄造青銅或耐磨鑄鐵。由于選用的是和缸蓋一體的導(dǎo)向套，所以材料和缸蓋也是相同的，都選用耐磨鑄鐵。(3)導(dǎo)向套的技術(shù)要求導(dǎo)向套的內(nèi)徑配合一般取為H8/f9，其表面粗糙度則為Ra0.631.25。2、活塞桿的密封與防塵這里仍采用O型密封圈，材料選擇薄鋼片組合防塵圈，防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄鋼片厚度為0.5mm。2.5.5液壓缸的排氣裝置排氣閥用于排除液壓缸內(nèi)的空氣，使其工作穩(wěn)定。通常將排氣閥安裝在液壓缸的端部。2.5.6液壓缸安裝連接部分的形式和尺寸1、液壓缸進出油口接頭的聯(lián)接螺紋尺寸，按表37-7-8選取標(biāo)準(zhǔn)值。2、液壓缸為尾部法蘭型安裝的主要尺寸（按P37-231選取）。3、缸蓋的材料。液壓缸的缸蓋可選用35、45號鍛鋼或ZG35、ZG45鑄鋼或HT200、HT300、HT350鑄鐵等材料。在這里選擇ZG45鑄鋼。缸蓋按9、10或11級精度選取。2.6本章小結(jié)本章主要進行上層活動底板的參數(shù)計算及校核，通過以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計和力學(xué)分析，該上層活動底板已經(jīng)符合力學(xué)性能的要求；同時對三級同步液壓缸整體進行設(shè)計，通過確定液壓缸的技術(shù)要求，從而計算出三級同步液壓缸各級缸筒直徑及行程，液壓缸活塞桿直徑，液壓缸壁厚、外徑，液壓缸外形尺寸，液壓缸缸體長度等參數(shù)。且對液壓缸各個參數(shù)進行校核。并完成對液壓缸主要零件結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求，液壓缸的導(dǎo)向、密封和防塵，液壓缸的排氣裝置，以及液壓缸安裝聯(lián)接部分的形式及尺寸。讓三級同步液壓缸能夠達到工作穩(wěn)定，運行平穩(wěn)，安全等要求。第3章 液壓泵選擇與設(shè)計3.1液壓泵的工作原理液壓泵是將機械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能的設(shè)備。主要涉及以下幾個方面：1、液壓泵是一個或幾個密封腔油腔容積作周期變化來進行工作的。泵的輸出油量取決于密封容積的體積變化和變化頻率。2、為了保證密封容積變大時只與排油管相連接，容積變小時只與吸油管相連接，根據(jù)本系統(tǒng)需要，設(shè)置兩個單向閥。3、容積式油泵的排油壓力取決于排油管道中油液所受到的負載大小，吸油時容積增大，形成一定的真空，油液在泵內(nèi)的壓力差有作用下進行了密封容積。3.2液壓泵的形式液壓泵的分類：液壓油泵的形式包括定量泵和變量泵兩種。選擇油泵時考慮的主要因素有：打擊頻率和打擊能量對系統(tǒng)流量的要求、流量波動變化范圍、泵本身的可靠性及穩(wěn)定性等。1、定量泵 與變量泵相比，定量泵具有價格低廉、耐沖擊、承受最高工作壓力高、可靠性好等優(yōu)點。如果工作過程中流量變化范圍不大，系統(tǒng)流量變化可以通過蓄能器來均衡，則可以考慮用定量泵。2、變量泵 采用變量泵可以滿足液壓舉升系統(tǒng)各種不同工況對打擊頻率和打擊能量的要求。同時調(diào)節(jié)變量泵排量可以滿足液壓缸工作過程中系統(tǒng)流量變化的要求。相同行程的條件下，舉升高頻率越大則變量泵排放的流量越大，采用變量泵來調(diào)節(jié)打擊頻率和打擊能量。變量泵適合于工作過程中流量變化范圍大的場合。3.3液壓泵主要參數(shù)及型號根據(jù)主機工況、功率大小和系統(tǒng)對工作性能的要求，首先確定液壓泵的類型，然后按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格和型號。主要考慮以下幾個方面： 1、液壓泵的類型選擇；2、液壓泵的工作壓力；3、液壓泵的流量。舉升機構(gòu)常用油泵分為齒輪油泵與柱塞泵兩類。齒輪泵多為外嚙合式，在相同體積下齒輪泵比柱塞泵流量大但油壓低。柱塞泵最大特點是油壓高（油壓范圍1635MPa），且在最低轉(zhuǎn)速下仍能產(chǎn)生全油壓，固可縮短舉升時間。中輕型舉升機構(gòu)上多采用齒輪泵，常用系列有CB、CBX、CG、CN等；重型舉升機構(gòu)常采用柱塞泵。3.4液壓泵主要參數(shù)的確定3.4.1液壓泵工作壓力的計算MPa （3.1）式中 油缸最大作用力，(N)； 油缸橫截面積，(m2)。代入式（3.1）則：3.4.2液壓泵理論流量的計算液壓泵的理論流量是指泵在單位時間內(nèi)理論上可排出的液體體積。 3.4.3液壓泵排量的計算 mL/r （3.2）式中 油泵流量，(L/min)； 油泵額定轉(zhuǎn)速，(r/min)；油泵轉(zhuǎn)速r/min 由式（3.2）計算得：3.4.4液壓泵功率的計算 （3.3）式中 油泵最大工作壓力； 油泵理論流量。由式（3.3）計算得：根據(jù)以上求得的值，按系統(tǒng)中擬訂的液壓泵的形式，從機械設(shè)計手冊中選擇相應(yīng)的液壓泵產(chǎn)品。為使液壓泵油一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大2560%。查找手冊選擇CB型齒輪泵，其參數(shù)如表3.1所示。表3.1 CB型齒輪泵的各參數(shù)值型號排量壓 力/Mpa轉(zhuǎn) 速/(r/min)特點生產(chǎn)廠額定最高額定最高CB321001012.514501650鋁合金殼體浮動軸套天津機械廠確定液壓泵的驅(qū)動功率在工作中，如果液壓泵的壓力和流量比較恒定，則其中液壓泵的總效率，參考如表3.2所示選擇=0.7。表3.2各液壓泵的總效率液壓泵類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率0.60.70.650.800.600.750.800.85根據(jù)此選用CAST7-110型取力器3.5液壓系統(tǒng)原理在液壓系統(tǒng)中用到了CB型齒輪泵和兩個三級同步液壓缸、過濾器、DB型二級同心先導(dǎo)溢流閥、三位四通電磁換向閥、分流集流閥、兩個單向閥、油箱、高低壓油管等液壓元器件，由它們共同構(gòu)成了液壓系統(tǒng)，完成指定的動作，實現(xiàn)雙層畜禽運輸車上層活動底板的功能要求。要進行上層活動底板的上升工作過程，將三位四通電磁閥的1YA端通電，液壓油通過溢流閥再經(jīng)過三位四通電磁閥、分流集流閥、單向閥進入三級同步液壓缸，實現(xiàn)液壓的伸展動作，從而使得上層活動底板升高到指定位置。此過程中，溢流節(jié)流閥起到穩(wěn)定液壓油流量，使其不受到外界負荷的變化的影響，只受到節(jié)流閥閥心開口大小的控制，分流集流閥能夠自動地對輸入油液的流量等量進行分配，實現(xiàn)同步運動。要進行上層活動底板的下降工作過程時，將三位四通電磁閥的2YA端通電，液壓缸的液壓油經(jīng)過電磁閥流回油箱，從而使得上層活動底板降落到一層板的位置。圖3.1 雙層畜禽運輸車液壓系統(tǒng)原理圖3.6本章小結(jié)本章對液壓泵進行設(shè)計，通過確定液壓泵的參數(shù)來選擇液壓泵，從而了解了液壓泵的種類和結(jié)構(gòu)特點以及工作原理。另外針對液壓泵的工作要求選擇了相應(yīng)的取力器。在液壓缸和液壓泵設(shè)計選取完成后再對一些液壓控制閥進行選取進而完成了雙層畜禽運輸車的液壓系統(tǒng)原理圖。第4章 輔助裝置的選擇與計算4.1副車架主要尺寸參數(shù)設(shè)計計算4.1.1副車架主要尺寸設(shè)計 在設(shè)計自雙層畜禽運輸車時，所選取的二類底盤只有主車架，為了增加車架的強度剛度，延長車架的使用壽命，在原有主車架的基礎(chǔ)上增加了副車架。其形狀同主車架，在主副車架之間加一定厚度的松質(zhì)木條。其長度同副車架的長度，寬度同副車架的厚度。主副車架用止推連接板進行加固連接。對具有較高質(zhì)心位置及載質(zhì)量較大的廂式車一般采用槽形通長式副縱粱。制造材料應(yīng)具有良好的焊接性和機械性能，一般要求抗拉強度 370Nmm2 屈服極限 ，240Nmm2。，延伸率以20翼緣寬度應(yīng)與主車架縱粱(簡稱主縱粱)翼緣寬度相同不宜大于主縱粱翼緣寬度。副縱粱截面尺寸確定后，要分別對副縱粱和主縱粱進行強度計算，并根據(jù)其慣性矩、抗彎截面系數(shù)分配彎矩。 在汽車制造工藝中，鋼板沖壓成型工藝占有十分重要的位置。沖壓成形的零件具有互換性好、能保證裝配的穩(wěn)定性、生產(chǎn)效率高和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。載重汽車用中板數(shù)量較多，受力的車架縱梁和橫梁、車廂的縱梁和橫梁均采用中板沖制且多以低合金高強度鋼板沖壓生產(chǎn)，也是適應(yīng)提高汽車承載能力、延長使用壽命、降低汽車自重和節(jié)能節(jié)材以及安全行駛等要求的發(fā)展趨勢。副車架材料選用載重汽車橫縱梁的一般選用材料，縱梁和橫梁均采用Q345進行生產(chǎn)。副車架對主車架起到加固作用，其寬度和選用的底盤的寬度相同，高度也相同，長度在底盤主車架長度基礎(chǔ)上去掉主車架與車廂之間的距離長度。其尺寸設(shè)計如下：表4.1 副車架尺寸名稱數(shù)值副車架長度/mm副車架寬度/mm副車架高度/mm副車架厚度/mm6800210018094.1.2副車架的強度剛度彎曲適應(yīng)性校核1、 額定裝載時整車重心作用點的求解對主車架來說，其整車重心后移。其受力簡圖如下圖4.1 主車架額定裝載運輸重心作用簡圖設(shè)定雙層畜禽車在額定裝載質(zhì)量下，其前后軸承受的載荷相同，即有：由圖4.1，可以列出：求得：2、副車架剪力及彎矩的求解由主車架重心作用簡圖及求得的整車重心作用點，可以畫出額定裝載質(zhì)量時雙層畜禽車副車架受力簡化圖如下圖：圖4.2 副車架額定裝載受力簡圖將此時受力的副車架看為簡支梁(見下圖)，以便進行強度剛度及彎曲變形的校核。由下圖，可以列方程組：圖4.3 副車架等效簡支粱簡圖可求得：即大小為57732.45N，方向與設(shè)定的方向相同。可求得：即大小為749.77N，方向與設(shè)定的方向相同。列出彎曲剪力及彎矩方程：OA段 (0X1500) (4.1) (0X1500) (4.2) AB段 (1500X3900) (4.3) (1500X3900) (4.4)BC段 (3900X6800) (4.5)(3900X6800) (4.6)根據(jù)以上剪力和彎矩的求解，可以畫出剪力及彎矩圖如下圖：圖4.4 副車架額定載荷時剪力及彎矩圖3、副車架強度剛度校核對于塑性材料，其彎曲正應(yīng)力強度條件為：由即有 （4.7）式中： 梁內(nèi)最大彎矩截面彎矩值； 抗彎截面模量； 梁截面對中性軸的慣性矩； 最大彎矩截面距中性軸最遠處。對與矩形副車架截面，截面慣性矩 （4.8）即有：由于副車架設(shè)計成對稱的矩形，其截面上下邊緣最大抗拉應(yīng)力與最大抗壓應(yīng)力相等，即有：在所選材料的許用應(yīng)力范圍內(nèi)。4、副車架彎曲變形校核由以上知道副車架的等效簡支梁形式，利用疊加法可求得梁的最大撓度和最大轉(zhuǎn)角，然后進行副車架彎曲變形的校核。當(dāng)梁的形式為下圖所示形式時，梁的撓曲線方程為： (0xa) （4.9） (axl) （4.10）梁的轉(zhuǎn)角方程為： （4.11） （4.12）式中： 作用在梁上的力，規(guī)定其向下為正，向上為負； E梁構(gòu)成材料的彈性模量，； I為梁的慣性矩，。 進行疊加后求得，在雙層畜禽運輸車額定裝載時，其撓度為： (0xa) (axl)即有最大撓度：求得A、B兩處轉(zhuǎn)角為：即梁的最大轉(zhuǎn)角：由計算的撓度和轉(zhuǎn)角，參照選材的許用撓度和許用最大轉(zhuǎn)角，均在許用數(shù)值之內(nèi)。圖4.5 副車架等效簡支粱4.2噴淋裝置的設(shè)計計算4.2.1噴淋系統(tǒng)技術(shù)方案在裝載禽畜運輸車的適當(dāng)部位加載一個外用水箱，水箱上設(shè)有氣管接頭，用氣管及氣閥與運輸車自身的儲氣筒連接，同時，水箱上設(shè)有水管接頭，采用濾清器和水管及水閥與均布設(shè)置在車廂框架上的噴頭連接，在水箱上還設(shè)有灌水口和限壓閥。在運輸行駛途中，根據(jù)氣溫設(shè)計情況來操作，當(dāng)溫度較高時，可隨時打開氣閥和水閥，水箱中的水流通過儲氣筒中的儲氣壓力作用至噴頭處霧化而灑至畜禽動物身上，利用行駛中的風(fēng)力使水汽化而帶走大量的熱量，達到降溫的目的，由于噴水所需的氣量很少，降溫過程中不影響車輛的正常行駛。4.2.2噴淋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)噴淋裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖4.6所示：裝載禽畜運輸車的噴水降溫裝置是由水箱10、儲氣筒9、氣閥8、氣管7、濾清器6、水閥3、水管2和噴頭1構(gòu)成。水箱10上設(shè)有注水口5和限壓閥4用來灌注清水和使水箱內(nèi)保持規(guī)定的氣壓，同時，水箱10上設(shè)有用于連接的氣管接頭和水管接頭；通過氣管7、氣閥8以及氣管接頭與車輛自身的儲氣筒9構(gòu)成進氣通道，即儲氣筒9是通過氣管7和氣閥8及氣管接頭與水箱10相連接，噴頭1是均布設(shè)置在車箱框架上，噴頭1是通過水管2、水閥3和濾清器6與水箱10相連接。水箱中的水在儲氣壓力作用下由噴頭1噴出并霧化，從而灑至所裝載的禽畜動物身上，利用行駛中的風(fēng)力使水汽化而帶走大量的熱量，使畜禽動物體溫得到降低，在運輸過程中可根據(jù)需要隨時打開氣閥和水閥進行噴水，使禽畜動物的體溫保持恒定，每次噴水結(jié)束后關(guān)閉氣閥8及水閥3即可。整個降溫過程不影響車輛的正常行駛。圖4.6噴淋裝置結(jié)構(gòu)示意圖 1噴頭 2水管 3水閥 4限壓閥 5注水口 6-濾清器 7氣管 8氣閥 9儲氣筒 10水箱4.3登坡板的結(jié)構(gòu)與設(shè)計計算柵欄式畜禽運輸車均設(shè)有便于牲畜上下車的門梯。該門梯通常利用后廂板翻下作為登坡板，也有的采用電動絞盤提升登坡板。如圖6-7所示是一種機械式登坡板結(jié)構(gòu)簡圖。登坡板放下，便于牲畜上下車；而當(dāng)車輛行駛時，則通過由鋼絲繩、卷筒所組成的提升機構(gòu)將登坡板提升到垂直位置，作為車廂的后欄板。4.3.1登坡板的長度登坡板長度的選擇應(yīng)該使其有合適的坡度角，則： （4.13）式中：登坡板長度（mm）； 車廂底板的離地高度（mm）； 登坡板的坡度角，一般應(yīng)使，否則坡陡，牲畜難以上下車；取。圖4.7 登坡板結(jié)構(gòu)簡圖另外，當(dāng)?shù)瞧掳逄嵘酱怪蔽恢脮r，為了使汽車的高度不超過4m，可將登坡板設(shè)計成折疊式，其折疊部分的長度應(yīng)滿足如下要求： mm （4.14）將、代入式（4.14）得：取4.3.2鋼絲繩的拉力當(dāng)?shù)瞧掳褰拥囟藙傠x開地面時，由登坡板的力矩平衡條件得：則： （4.15）式中： ； （4.16） F每根鋼絲繩的拉力（N）； 登坡板上的質(zhì)量（kg）； 登坡板上鋼絲繩的牽引位置尺寸（mm）； a、b卷筒相對于車廂的位置尺寸（mm）。已知：a=2620mm；b=350mm；=1780mm; =17。將以上數(shù)據(jù)代入式（4.16）得：由式（4.15）可知，長度對鋼絲繩的拉力有較大的影響。為了減少鋼絲繩的拉力，進而減少登坡板提升時所需功率，長度應(yīng)盡可能取大值。當(dāng)然，為了不妨礙登坡板的折疊，應(yīng)使。在選用鋼絲繩時，應(yīng)使： （4.17）式中：鋼絲繩破斷拉力的總和（N），可在鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)中查得； 鋼絲繩破斷拉力換算系數(shù)。一般??；安全系數(shù)，可取。由式（4.17）得：