自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

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1、煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 分類號(hào) 編號(hào) 煙 臺(tái) 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） T 式自卸汽車 舉升機(jī)構(gòu)設(shè) 計(jì) The design of T- type column hydraulic car lift 申請(qǐng)學(xué)位： 工學(xué)學(xué)士學(xué)位 院 系： 機(jī)電汽車工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 2014 年 6 月 1 日 煙臺(tái)

2、大學(xué) . 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） T 式自卸汽車 舉升機(jī)構(gòu)設(shè) 計(jì) 姓 名： 指導(dǎo)教師 ： 2014 年 6 月 1 日 煙臺(tái)大學(xué) 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 摘 要 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，我國(guó)專用汽車市場(chǎng)進(jìn)入了快速成長(zhǎng)期。2005 年專用汽車 生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)有 628 家，專用汽車品種已經(jīng)達(dá)到 4900 多個(gè)，2005 年專用汽車產(chǎn)量 達(dá) 70 萬(wàn)輛，占載貨汽車總產(chǎn)量的 40%。作為專用汽車中一個(gè)分支的自卸汽車，陸續(xù) 出現(xiàn)了多種多樣的型式，其中最常見(jiàn)的是后傾式自卸汽車。 本文

3、首先對(duì)自卸汽車國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)內(nèi)容作了相關(guān)的概述。接著，按照自 卸車舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程，完成了對(duì)機(jī)構(gòu)的選型、機(jī)構(gòu)的受力分析也計(jì)算、液壓回路 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真分析。 關(guān)鍵字：專用汽車，自卸汽車，舉升機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)仿真 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） Abstract With the national economic growth, China's auto market has entered a special rapid gro wth. 2005 Special Purpose Vehicle manufacturers

4、have been 628, Special Purpose Vehicle has reached more than 4900 varieties,2005 special vehicle production reached 700,000, Accounting f or 40% of total truck. As a Special Purpose Vehicle in a branch of the dump truck, has been found in a wide variety of types , of which

5、 the most common is Back ward curved dump truck. In this paper, firstly, I made a general about the auto unload vehicle design and itsdevelopment domestic and abroad. Then, according to the process of the design of lifting mechanism of dump truck, completed the analysis of

6、 mechanism selection, mechanism of stress analysis are also calculated, h ydraulic system design and motion simulation. Key words: Special Purpose Vehicle, Dump Truck, Lifting mechanism, motion simulation 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 目錄 第一章 緒論 ...................................................

7、...................................................................... 1 1.1 引言 ............................................................................................................................. 1 1.2 國(guó)內(nèi)外專用車輛的發(fā)展概況 ......................................................................

8、.............. 1 1.2.1 國(guó)外專用車輛發(fā)展概況 ...................................................................................... 1 1.2.2 我國(guó)專用汽車的發(fā)展?fàn)顩r .................................................................................. 2 1.3 自卸車概述 ........................................................

9、......................................................... 2 第二章 自卸車舉升機(jī)構(gòu)選型 ............................................................................................. 4 2.1 自卸車載重與車廂舉升角的確定 ............................................................................. 4 2.1.1 自卸車載重 .............

10、.............................................................................................. 4 2.1.2 車廂舉升角的確定 ............................................................................................... 4 2.2 舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)選型 .........................................................................

11、............................ 4 第三章自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) ........................................................................... 7 3.1 T 式舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與受力的解析計(jì)算 .................................................................. 7 第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..............................................................

12、......................................... 12 4.1 確定系統(tǒng)方案 .......................................................................................................... 12 4.1.1 液壓回路系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ......................................................................................... 12 4.2 液壓系統(tǒng)主要元件的性能參數(shù)計(jì)算

13、與選型 .......................................................... 13 4.2.1 舉升油缸的性能參數(shù)計(jì)算與選型 ..................................................................... 13 4.2.2 液壓油泵性能參數(shù)計(jì)算與選型 ......................................................................... 14 4.2.3 管路選擇 ..........................

14、................................................................................... 15 4.2.4 油箱容積設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 15 第五章 T 式自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)仿真 ................................................................ 16

15、 5.1 T 式自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)系統(tǒng)實(shí)體模型的建立 ...................................................... 16 5.2 舉升機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)仿真 .......................................................................................... 18 5.2.1 模型導(dǎo)入 ...........................................................................................

16、................. 18 5.2.2 編輯模型構(gòu)件 .................................................................................................. 19 5.2.3 運(yùn)動(dòng)副建立 .................................................................................................... 19 5.3 對(duì)三維模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析 ...................

17、........................................................... 20 5.3.1 設(shè)置運(yùn)動(dòng)仿真解算方案 ..................................................................................... 20 5.3.2 仿真曲線輸出。 ................................................................................................. 21 第六章 總結(jié) .

18、.................................................................................................................... 23 致謝 ..................................................................................................................................... 24 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 參考文獻(xiàn) ..........

19、................................................................................................................... 25 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第一章 緒論 1.1 引言 對(duì)于專用車輛術(shù)語(yǔ)世界各國(guó)還沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),國(guó)外所謂的專用車輛通常是指一 種在很多特征上不同于基本型車輛或通過(guò)特別改裝以后,用于運(yùn)輸貨物或人員的車 輛,以及只用于完成特殊任務(wù)的車輛。 1.2 國(guó)內(nèi)外專用車輛的發(fā)展概況 1.2.1 國(guó)外專用車輛發(fā)展概況

20、國(guó)外最先開(kāi)發(fā)專用車輛產(chǎn)品的是歐美的部分國(guó)家，二戰(zhàn)后又在日本、前蘇聯(lián)等國(guó) 獲得發(fā)展。 （一）國(guó)外專用車輛的生產(chǎn)組織狀況 國(guó)外專用車輛的生產(chǎn)組織形式多樣化，大體可以概括為如下幾類： （ ）汽車制造廠（即主機(jī)生產(chǎn)廠）設(shè)分公司或分廠制造專用車輛，一般以生產(chǎn) 本廠基本車型改裝的專用車輛為主。 （ ）專用車輛廠從汽車廠購(gòu)買(mǎi)普通車型的底盤(pán)，開(kāi)發(fā)出產(chǎn)自己的專用車輛。 （ ）非汽車公司組織專用車生產(chǎn)。 （二）國(guó)外專用車輛企業(yè)的特點(diǎn) （ ）多品種，小批量。 （ ）廠家多，規(guī)模小。 （ ）零、部件生產(chǎn)專業(yè)化。 （三）國(guó)外專用車輛產(chǎn)品的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 美國(guó)是專用車輛發(fā)

21、展最早的國(guó)家之一，其專用車輛的生產(chǎn)是美國(guó)汽車工業(yè)的重要 組成部分。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，美國(guó)在 1986 年其專用車產(chǎn)品占據(jù)貨車產(chǎn)量的 58%，在其 的中型貨車保有量中專用車輛占到 以上；20 世紀(jì) 70 年代，美國(guó)的掛車 平均年產(chǎn)量已達(dá) 15 萬(wàn)輛左右。日本自 20 世紀(jì) 70 年代末，特種車輛年平均產(chǎn)量約 20 萬(wàn)輛；直到 1990 年日本專用車輛總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到 25.8 萬(wàn)輛；近年在中型貨車中，專 用車輛所占比例已經(jīng)超過(guò) 54%。歐洲的專用車輛主要是重型專用車輛，歐洲絕大多數(shù) 專用車輛生產(chǎn)廠家集中在德國(guó)。前蘇聯(lián)自從 1956 年以來(lái)，汽車工業(yè)得到了顯著的發(fā) 展，雖然載貨

22、汽車在汽車總產(chǎn)量中所占的比例卻在降低，但是專用車輛在載貨汽車保 有量中所占的比例卻逐年增加。 許多國(guó)外汽車廠專門(mén)生產(chǎn)專用車輛底盤(pán)，特別重視專用底盤(pán)的系列化、專業(yè)化生 1 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 產(chǎn)，以滿足特殊需要的專用車輛。近些年來(lái)，許多國(guó)外的專用車輛汽車廠逐漸注重專 用車輛上新材料、新技術(shù)的使用。 1.2.2 我國(guó)專用汽車的發(fā)展?fàn)顩r （一）我國(guó)專用汽車的生產(chǎn)現(xiàn)狀 我國(guó)生產(chǎn)專用車輛的起步始于 20 世紀(jì) 60 年代初期，是在對(duì)軍用車輛改裝、消防 車輛改裝的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來(lái)的。20 世紀(jì) 70 年代，一些生產(chǎn)專用車輛的生產(chǎn)廠依 據(jù)不同需要的國(guó)民經(jīng)

23、濟(jì)，已經(jīng)逐漸變?yōu)樯a(chǎn)的某一門(mén)類專用車輛的骨干企業(yè)，開(kāi)發(fā)了 屬于自己的特色產(chǎn)品。到現(xiàn)在為止，專用車輛已經(jīng)變成在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可或缺的 重要裝備，并且專用車輛的適用范圍越來(lái)越廣泛。 通過(guò) 40 年的發(fā)展，專用汽車行業(yè)在中國(guó)已具有一定規(guī)模，尤其是在第二十世紀(jì) 90 年代初，專用汽車在我國(guó)得到了高速的發(fā)展。到現(xiàn)在為止，我國(guó)生產(chǎn)專用車輛的 生產(chǎn)廠家一般分為 4 種：一是生產(chǎn)基本型車輛的汽車制造廠，它們生產(chǎn)了占總的專用 車輛產(chǎn)量的 50%左右的專用車輛；二是專業(yè)生產(chǎn)專用車輛的汽車生產(chǎn)廠，在汽車制造 廠提供的汽車底盤(pán)上進(jìn)行改裝，這是目前我國(guó)專用車輛生產(chǎn)的主要形式，其生產(chǎn)了占 總的專用車輛

24、產(chǎn)量的 45%左右的專用車輛；三是非專業(yè)生產(chǎn)廠，它們?cè)谏a(chǎn)其他產(chǎn)品 的同時(shí)也在生產(chǎn)專用車輛；四是一些部門(mén)修理廠，根據(jù)用訂戶的要求也改裝少量的裝 用車輛。 在近 20 年來(lái)，我國(guó)專用車輛得到了迅速發(fā)展，成績(jī)巨大，但是從國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展 的需求和世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家專用車輛的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，我國(guó)專用車輛的品種還比較單 一。不斷開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，增加產(chǎn)量和品種，提高產(chǎn)品品質(zhì)，調(diào)整生產(chǎn)規(guī)模是擺在專用線 輛廠家面前的一項(xiàng)緊迫而艱巨的任務(wù)。 （二）專用車輛產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì) 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，需要為基礎(chǔ)的工業(yè)建設(shè)，油田開(kāi)發(fā)建設(shè)，礦山建設(shè)，電廠 和水利建設(shè)，交通建設(shè)的發(fā)展，提供大量的專用用車，重型專用

25、車輛起關(guān)鍵性的作用。 重型特種車輛具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，大功率等優(yōu)點(diǎn)，有利于其綜合利用。目前，中國(guó) 專用汽車占全國(guó)汽車市場(chǎng)和生產(chǎn)的比例較小，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有不小的差距，所以 重型專用汽車的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，在車輛品種和生產(chǎn)數(shù)量有廣闊的發(fā)展前景。伴隨著我國(guó) 經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市需要大量的生活用車、環(huán)衛(wèi)車、醫(yī)療車、市政車和其他各種輕 型專用車輛。 1.3 自卸車概述 自卸車是利用自身發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)，將貨箱傾斜一定角度卸貨，并 具有復(fù)位功能的一種重要的應(yīng)用最為廣泛的專用汽車。它主要用于散裝和散裝貨物的 2 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 運(yùn)輸，如砂，

26、石，煤炭，礦產(chǎn)，土地，建筑材料，廢料，用于礦石，建筑，建材廠等。 因?yàn)樽孕镀嚲邆湫敦洐C(jī)械化的特征，大多時(shí)候又與裝載機(jī)或皮帶運(yùn)輸機(jī)配套應(yīng) 用，來(lái)到達(dá)全部裝載機(jī)械化的功能，所以能夠極大減少裝卸所用時(shí)間，提高運(yùn)輸效率， 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，并且可以節(jié)約大量勞動(dòng)力成本。 自卸汽車按其用途來(lái)分可分為兩大類： 一類屬于非公路運(yùn)輸?shù)闹匦秃统匦妥孕盾?，裝載質(zhì)量一般在 20t 以上，主要承 擔(dān)大型礦山、水利工地等運(yùn)輸任務(wù)，通常與挖掘機(jī)配套使用，這類自卸車稱為礦用自 卸車。礦用自卸車的長(zhǎng)度、寬度、高度以及軸荷等不受公路法規(guī)的限制，但只能在礦 上、工地或其他指定的地方使用。 另一類自卸車屬于

27、公路運(yùn)輸車輛，分為輕、中、重型自卸車，裝載質(zhì)量一般在 ，主要承 擔(dān)成礦石、泥土、 煤炭等松散物質(zhì)的 運(yùn)輸，通常與裝載機(jī) 配套使用 ， 通常稱為普通自卸車。 自卸汽車按結(jié)構(gòu)分類可分為后卸自卸車、側(cè)卸自卸車、三面卸自卸車和底卸式自 卸車等。其中后卸式自卸車應(yīng)用最廣，通常講的自卸車都指后卸自卸車，后卸自卸車 如果車身利用汽車牽引車牽引形成半掛自卸車。 自卸汽車載質(zhì)量大小不同，根據(jù)載質(zhì)量可分為輕型自卸車、重型自卸車和重型自 卸車。一般輕型自卸車裝在質(zhì)量不超過(guò) 3.5 噸；中型自卸車裝載質(zhì)量在 3.5 噸到 8 噸之間；裝載質(zhì)量超過(guò) 8t 的都屬于重型自卸車。 3

28、 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第二章 自卸車舉升機(jī)構(gòu)選型 2.1 自卸車載重與車廂舉升角的確定 2.1.1 自卸車載重 本課題的改裝車型是經(jīng)濟(jì)型輕卡江淮好運(yùn)系列，車載重取 3t。 2.1.2 車廂舉升角的確定 車廂最大舉升叫一般有裝載貨物的安息角確定。表 2-1 為常見(jiàn)的貨物安息角。 表 2-1 常見(jiàn)貨物的安息角 物料 名稱 煤 焦炭 鐵礦石 銅礦 細(xì)沙 粗砂 石灰石 粘土 水泥 安= 角 自卸車的舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最大舉升角 必須大于所運(yùn)載貨物的安息角，來(lái)確 保

29、能夠把車廂內(nèi)的貨物傾卸干凈。在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)選擇最大舉升角時(shí)，自卸汽車車廂的 最大舉升角一般在可在 之間選擇。在本車型取最大舉升角為 。 2.2 舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)選型 自卸汽車對(duì)舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求如下： 1、升降機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)周轉(zhuǎn)，安裝空間不能超過(guò)車廂和主框架的底部空間； 2、結(jié)構(gòu)要緊湊，可靠，具有很好的動(dòng)力傳遞性能； 3、完成傾卸后，要能夠復(fù)位； 4、在達(dá)到最大舉升角度時(shí)，車廂后板底部應(yīng)該與地面保持一定距離； 自卸車舉升機(jī)構(gòu)通常被分為兩大類：連桿組合式和直推式。 ( )直推式 直推式舉升機(jī)構(gòu)是通過(guò)液壓油缸直接舉升車廂傾卸。該機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)單、

30、結(jié)構(gòu)緊湊、 舉升效率高。一般采用單作用多級(jí)伸縮式套筒油缸來(lái)滿足液壓油缸工作行程長(zhǎng)的 問(wèn)題。直推式舉升機(jī)構(gòu)根據(jù)液壓油缸與不同位置車廂連接點(diǎn)連接可分為前置式和后置 式兩種，如圖 2-1 所示；依照舉升油缸的級(jí)數(shù)不同可分為單級(jí)式和多級(jí)式兩種；按 照安裝油缸數(shù)目的不同可分為單缸式與多缸式。 前置式通常采用單缸，后置式既可采用單缸，也可采用并列雙缸。在同樣的舉升 載荷下，前置式需要的舉升力較小，舉升時(shí)，車廂橫向剛度大，但油缸活塞工作行程 長(zhǎng)，后置雙缸并列直推式舉升機(jī)構(gòu)具有布置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、油缸活塞行程小、舉升 效率高舉升穩(wěn)定性好、易于加工等眾多優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用較為廣泛，但舉升時(shí)橫向剛度

31、較 4 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 差。采用多級(jí)伸縮式油缸制造成本較高、密封性要求也高。 ( )連桿組合式 連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)一般由三角臂、副車架和車廂構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu)與油缸組合而 成。其優(yōu)點(diǎn)如下：舉升平順，油缸活塞的工作行程短、活塞行程可成倍增大，舉升剛 度好，可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性好、易于加工的單缸，布置靈活多樣。所以通常應(yīng)用 于現(xiàn)代中、輕型自卸汽車。常用的連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)如圖 2-2 所示，其布置形式 有兩種，即油缸前推式（又稱 T 式）和油缸后推式（又稱 D 式），T 式又稱為馬勒 里式舉升機(jī)構(gòu)，D 式又稱為加伍德式舉升機(jī)構(gòu)。以 T 式和 D 式

32、連桿組合式舉升機(jī)構(gòu) 為基礎(chǔ)，還可以演變出多種各具特色的連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)，如油缸前推杠桿組合式、 油缸后推杠桿組合式、油缸浮動(dòng)連桿組合式等。 圖 -1 直推式舉升機(jī)構(gòu)的布 圖 -2 連桿組合式舉升機(jī)構(gòu) ）前置式； ）后置式 ）油缸前推式； ）油缸后推式 在自卸汽車設(shè)計(jì)中，舉升機(jī)構(gòu)選型是一個(gè)核心 性問(wèn)題。必須確保最大舉升力和 最大舉升角兩個(gè)要求。各種類型的自卸汽車舉 升機(jī)構(gòu)特點(diǎn)比較見(jiàn)表 2-2，可供設(shè)計(jì) 選型時(shí)作為參考。 舉升機(jī)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題： ）液壓系統(tǒng)是否能夠承受在舉升質(zhì)量作用下的舉

33、升力； ）液壓系統(tǒng)的行程是否能夠滿足車廂的最大舉升角； ）液壓系統(tǒng)特別是液缸的生產(chǎn)及配套情況。 直推式舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。但是因?yàn)槭怯透字苯禹斊疖噹?為了獲得一定的 舉升角度 ,通常需要使 用多級(jí)油 缸,而且又 為了提高整 車的穩(wěn)定性 ,通常采 用雙油缸 結(jié)構(gòu)。不過(guò)這樣容易造成油缸漏油和雙缸舉升的不同步,容易 使車廂舉升受力不均。 現(xiàn)在,該類舉升機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用在重型自卸汽車。 連桿組合 式舉升機(jī) 構(gòu)利用三角 形連桿機(jī) 構(gòu)的放大特 點(diǎn),不僅 降低了油缸 的工作 行程,而且還能通過(guò)與連桿系的橫向跨距來(lái)加強(qiáng)卸貨時(shí)車廂的 穩(wěn)定性,該機(jī)構(gòu)只需要 采使用單級(jí)單缸的油缸就能達(dá)到設(shè)計(jì)

34、要求。所以,該類舉升機(jī) 構(gòu)制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單, 5 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 在生產(chǎn)實(shí)際中獲得大量應(yīng)用。綜合以上所述，本文選用前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)（或 稱馬勒里式），如圖 2-2。該舉升機(jī)構(gòu)通過(guò)三角板于車廂底板 相連推動(dòng)車廂起降， 啟動(dòng)性能較好，并能承受較大的偏置載荷；舉升支點(diǎn)在車廂中心附近 ，車廂受力狀 況較好。 表 2-2 直推式與連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)的綜合比較 類別 項(xiàng)目 直推式 連桿組合式 結(jié)構(gòu)布置 系統(tǒng)質(zhì)量 建造高度 油缸加工工藝 性 油壓特性 系統(tǒng)密封性 工作壽命 制造成

35、本 系統(tǒng)傾卸穩(wěn)定 性 系統(tǒng)耐沖擊性 簡(jiǎn)便、易于布置 較小 較低 多級(jí)缸、加工精度高、工藝性 差 較差 密封環(huán)節(jié)多、易滲漏、密封性 差 磨損大、易損壞、工作壽命較 短 較高 較差 較好 比較復(fù)雜 較大 較高 單級(jí)缸、制造簡(jiǎn)單、工藝性好 較好 密封環(huán)節(jié)少、不易滲漏、密封 性好 不易損壞 較低 較好 較差 6 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第三章自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 3.1 T 式舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與受力的解析計(jì)算 圖 3-1

36、 油缸前推連桿組合式（T 式）舉升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與受力的解析圖 分別取舉升角 其分析步驟如下： 、 、 三個(gè)位置時(shí)進(jìn)行計(jì)算 ( )取車廂后鉸支點(diǎn) O 為坐標(biāo)原點(diǎn)，坐標(biāo)軸 x、y 方向如圖所示：點(diǎn) 、 、 、 E 為舉升角 時(shí)三角臂的三頂點(diǎn)及油缸下鉸支點(diǎn)位置；點(diǎn) A、B、C、E 為舉升角 在任意角 ? 時(shí)的三角臂的三頂點(diǎn)及油缸下鉸支點(diǎn)位置。拉桿 的后鉸支點(diǎn) D 為已知 的固定點(diǎn)。 各固定點(diǎn)坐標(biāo) E( ， )、D( ， ) 當(dāng) 時(shí)，A 點(diǎn)坐標(biāo)( ，

37、 )、G 點(diǎn)坐標(biāo)( ， ) ???? 、???? 、 、???? ???? ( )分別求出三角臂與車廂的鉸支點(diǎn) A 以及舉升質(zhì)量質(zhì)心 G 在任意舉升角時(shí)的 ( ， )、（ ， ） } ( ) 7 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 式中， 和 為 A 點(diǎn)在 時(shí)的坐標(biāo)。 分別求出 、 、 時(shí) A 點(diǎn)坐標(biāo)為( ， )、( ，

38、)、( ， ) 同理，質(zhì)心 G 點(diǎn)坐標(biāo)（ ， ）可由下式求得： } 式中， 和 為 G 點(diǎn)在 時(shí)的坐標(biāo)。 ( ) ????? } ????? } ???? 分別求出 、 、 時(shí) G 點(diǎn)坐標(biāo)為( ， )、( ， )、( ， ) (3)解下方程組，可求得 B 點(diǎn)坐標(biāo)值( ， )： ( ) ( ) ????? ( ) 分別求出 、

39、 、 時(shí) B 點(diǎn)坐標(biāo)為 ( ， )、( ， )、 ( ， ) (4)解下方程式，可求得 C 點(diǎn)坐標(biāo)值( ， )： ( ) ( ) ????? ( ) 分別求出 、 、 時(shí) C 點(diǎn)坐標(biāo)為( ， )、( ， )、 ( 、 ) (5)直線 和 的方程： 由方程 ( 整理的直線 標(biāo)準(zhǔn)方程： ???? ) ( )

40、 ( ) ???? ( ) ( ) ( ) 分別求出 、 、 時(shí)直線 標(biāo)準(zhǔn)方程： 8 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 由方程 整理的直線 標(biāo)準(zhǔn)方程： ???? ( ) ( ) ???? ( ) ( ) ( ( ) ) 分別求出 、 、 時(shí)直線 標(biāo)準(zhǔn)方程： ( ) ???? ???? 求直線 和 交點(diǎn) F 的坐標(biāo)（ 時(shí)： 

41、， ） } ? （ ， ） 時(shí)： 時(shí)： ???? } ? （ ， ） } ? （ ， ） ( )求點(diǎn) O 到直線 的距離 ???? ???? | ( ) ( )| √( ) ( ) ( ) 時(shí)：代入 ( ， )、 ( ， )求出： ???? 時(shí)：代入 （ ， ）、 ( ， )求出： ???? 時(shí)：代入 （ ，

42、 ）、 ( ， )求出： ???? ( )取車廂作分離體，根據(jù)力矩平衡∑ 得： ???? ? ???? 9 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 時(shí)： 時(shí)： 時(shí)： ???? ???? ???? ? ? ? ( ) ???? ???? ???? 求 B 點(diǎn)到直線 和 的距離 | ( ) ( √( ???? ， ) ) ???? ( ( ) ) ( )| (

43、 ) ???? ???? 時(shí)：代入 ( ， )、 ( ， )、 ( ， )求出： ???? 時(shí)：代入 ( ， )、 ( ， )、 ( ， )求出： ???? 時(shí)：代入 ( ， )、 ( 、 )、 ( ， )求出： ???? | ( ) ( ) ( ) ( )| √( ) (

44、 ) ( ) 時(shí)：代入 ( ， )、 ( ， )、 ( ， )求出： ???? 時(shí)：代入 ( ， )、 ( ， )、 ( ， )求出： ???? 時(shí)：代入 ( ， )、 ( ， )、 ( ， )求出： ???? ( )取三角臂 ABC 為分離體，根據(jù)力矩平衡∑ 得： ???? ???? ???? ( ) 時(shí)： ????

45、 10 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 時(shí)： 時(shí)： ???? 式中 ???? ???? 對(duì)應(yīng)任意舉升角 時(shí)的油缸推力( )。 11 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4.1 確定系統(tǒng)方案 第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 自卸汽車的液壓系統(tǒng)由三部分組成：動(dòng)力部分、控制部分和執(zhí)行部分（舉升油缸）。 動(dòng)力部分主要有：取力器、油泵以及連接兩者的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。控制部分用來(lái)控制舉 升油缸實(shí)現(xiàn)車廂傾翻，它應(yīng)具有舉升、中停 和下降三個(gè)動(dòng)作?？刂崎y多采用三位四 通閥，操縱控制閥的方式可分為：手動(dòng)機(jī)械杠桿式、

46、手動(dòng)液壓伺服式和氣動(dòng)操縱式三 種。 4.1.1 液壓回路系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 液壓回路選擇 調(diào)速回路：采用節(jié)流調(diào)速 方向控制回路：采用手控三位三通換向閥對(duì)油路進(jìn)行方向控制。 節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。油泵輸 出的油液在換向閥內(nèi)部卸荷，本系統(tǒng)用三位三通換向閥的中位進(jìn)行卸荷。 圖 4.1 溢流閥限壓回路 圖 4.2 換向閥中位置卸荷 利用油缸實(shí)現(xiàn)車廂的舉升、中停、下降三個(gè)過(guò)程的液壓系統(tǒng)圖如下圖所示。 各構(gòu)件名稱：1、單活塞液壓缸 2、節(jié)流閥 3、手動(dòng)換向閥 4、油箱 5

47、、溢流閥 6 液壓泵 7、單向閥 舉升時(shí) 換向閥 3 處于舉升位置，見(jiàn)圖 4-3。油泵將高壓油通過(guò)單向閥 7 壓入油缸下腔， 推動(dòng)活塞上升，通過(guò)三角臂機(jī)構(gòu)使車廂后翻，直到活塞上的限位閥打開(kāi)，油泵輸出的 壓力油流回油箱，停止升降，溢流閥可以用來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最大壓力。 中停時(shí) 換向閥 2 處于中停位置，見(jiàn)圖 4-4。油泵輸出的油液在換向閥 3 內(nèi)部卸壓，無(wú)壓 力，油缸內(nèi)油液無(wú)壓力，不能舉升油缸，同時(shí)油缸內(nèi)油液已封閉，所以自卸車處于中 停，車廂靜止?fàn)顟B(tài)。 下降時(shí) 換向閥 3 處于下降位置，見(jiàn)圖 4-5。油缸下腔油路與油箱相通，車廂在自重下， 活塞下移。

48、油缸下腔油液經(jīng)節(jié)流閥 2 流回油箱，下降速度可用節(jié)流閥調(diào)節(jié)，這個(gè)過(guò)程 關(guān)停油泵。 12 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 圖 4.3 舉升時(shí)液壓回路圖 圖 4.4 中停時(shí)液壓回路圖 圖 4.5 下降時(shí)液壓回路圖 4.2 液壓系統(tǒng)主要元件的性能參數(shù)計(jì)算與選型 用于自卸汽車液壓回路設(shè)計(jì)的通用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，汽車設(shè)計(jì)師只需要完成的主要 性能參數(shù)的液壓元件和液壓元件的選型工作。 4.2.1 舉升油缸的性能參數(shù)計(jì)算與選 型 根據(jù)最大舉升力 和液壓系統(tǒng)預(yù)給的最高工作壓力 ?？晒┻x取的工作壓力有： 20.6MPa、15.7MPa、15.

49、7MPa 和 10MPa。 油缸工作壓力取 15.7MPa 最大舉升力 ( ) ( ) 式中 為液壓系統(tǒng)的工作效率，一般取 ； 式中 D 為舉升油缸缸徑( ) 將最大舉升力 、 代入 √ √ 13 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 油缸最大工作行程 L： 為舉升角 時(shí)，油缸上兩鉸支點(diǎn)的距離； ( ) 為舉升角 時(shí)，油缸上兩鉸支點(diǎn)的距離。 取舉升角 時(shí)：

50、 ； 取舉升角 時(shí)： ； 取油缸的行程為 500mm。 舉升油缸可依據(jù)確定的 D、L、p 進(jìn)行選取 。 型號(hào) 參數(shù) D L P 3DG-E90×500EQ-L1 90 500 15.7MPa 4.2.2 液壓油泵性能參數(shù)計(jì)算與選型 油缸工作容積 為： ( ) ( ) ( ) ( ) 液壓油泵額定流量 Q(ML/s 應(yīng)滿足下列要求 式中 t 為舉升工作時(shí)間( )。 舉升機(jī)構(gòu)工作

51、時(shí)間一般應(yīng)在 ( )時(shí)間內(nèi)，將車廂舉升至 為液壓系統(tǒng)容積效率， 。 所以取 ( )， 求得： ? 取 ? 液壓油泵排量 q 由下式確定： ( ? ) 式中 為液壓油泵的額定轉(zhuǎn)速( ? ) 預(yù)取 ( ? )求得： 14 的位置； ( ) ( ) 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ( ? ) 液壓泵的額定壓力應(yīng)比系統(tǒng)最高工作壓力高

52、 ，以便留有壓力儲(chǔ)備。 液壓油泵可依據(jù)確定的排量 q、額定轉(zhuǎn)速 4.2.3 管路選擇 、液壓泵額定壓力 來(lái)進(jìn)行選型。 中高壓系統(tǒng)通常選用無(wú)縫鋼管，低壓系統(tǒng)通常選用焊接鋼管，鋼管不僅 性能好， 而且價(jià)格也便宜。 在本系統(tǒng)中選用無(wú)縫鋼管。 液壓油管內(nèi)徑確定 油管的內(nèi)徑根據(jù)流量與流速的關(guān)系式確定 在壓力管道內(nèi)的流速一般取 ? √ 管徑圓整取 10mm 4.2.4 油箱容積設(shè)計(jì) √ ? ? ( ) 設(shè)計(jì)油箱時(shí)其有效容量時(shí)一般按下述經(jīng)驗(yàn)公式確定： (

53、 ) 式中：m 為系數(shù)，低壓系統(tǒng)時(shí) ，中壓系統(tǒng)時(shí) ，高壓系統(tǒng)時(shí) ； 為液壓泵的流量。 ? ? 一般要求油箱容積 不得小于全部工作油缸工作容積 的三倍，即； 所以取油箱容積 ( ( ) ) 15 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第五章 T 式自卸汽車舉升 機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)仿真 5.1 T 式自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)系統(tǒng)實(shí)體模型的建立 利用 UG 軟件，本文建立了 T 式自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的實(shí)體模型。 三角臂建模如圖 5-1： 圖

54、5-1 三角臂模型 支撐桿建模如圖 5-2： 圖 5-2 支撐桿模型 連桿建模如圖 5-3： 圖 5-3 連桿模型 16 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 副車架與車廂底架建模如圖 5-4、圖 5-5： 圖 5-4 副車架模型 圖 5-5 車廂底架模型 舉升系統(tǒng)裝配舉升角為 時(shí)，如圖 5-6： 圖 5-6 舉升系統(tǒng)裝配模型 17 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 整車裝配模型，如圖 5-7： 圖 5-7 整車裝配模型 5.2 舉升

55、機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)仿真 使用 adams 仿真軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真 5.2.1 模型導(dǎo)入 將在 UG 中建好的三維仿真模型導(dǎo)入 adams 中，如圖 5-8、圖 5-9； 圖 5-8 導(dǎo)出 18 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5.2.2 編輯模型構(gòu)件 圖 5-9 導(dǎo)入 將導(dǎo)入的仿真模型重新命名，并設(shè)置材料屬性重力方向。為了簡(jiǎn)化 模型將油缸底座與油缸缸體、連桿與油缸頂桿布爾求和。重力方向設(shè)為 Z 軸正方向，如圖 5-10。 5.2.3 運(yùn)動(dòng)副建立 圖 5-10 編輯重力 油缸與副車架、副車架與

56、車廂底架、支撐連桿與副車架、支撐連桿 與三角臂 、三角臂與車廂底架、連桿與三角臂間建立旋轉(zhuǎn)副，油缸頂桿 與油缸缸體間建立移動(dòng)副。在移動(dòng)副上建立一個(gè)直線驅(qū)動(dòng)函數(shù)， F=10.0*TIME，如圖 5-11、5-12 所示； 19 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 圖 5-11 運(yùn)動(dòng)副命令 圖 5-12 運(yùn)動(dòng)副 5.3 對(duì)三維模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析 5.3.1 設(shè)置運(yùn)動(dòng)仿真解算方案 仿真時(shí)間設(shè)為 46s，運(yùn)動(dòng)步數(shù)為 500，如圖，對(duì)此機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真，整 個(gè)過(guò)程無(wú)異常。仿真起始時(shí)舉升機(jī)構(gòu)如圖 5-13，仿真結(jié)束時(shí)

57、舉升機(jī)構(gòu)如 5-14 圖； 圖 5-11 起始時(shí)機(jī)構(gòu)位置 20 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5.3.2 仿真曲線輸出。 圖 5-12 結(jié)束時(shí)時(shí)機(jī)構(gòu)位置 對(duì)樣機(jī)各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析，輸出樣機(jī)各構(gòu)件的位移、速度、 隨時(shí)間的關(guān)系曲線。曲線上各個(gè)參數(shù)已坐標(biāo)軸的 , , ( )點(diǎn)為參照，得到 曲線是 X、Y、Z 軸上的和量。 車廂及拉桿質(zhì)心位移隨時(shí)間的變化規(guī)律 車廂及拉桿質(zhì)心位移隨時(shí)間的變化曲線如圖 5-13，可以看出，車廂 質(zhì)心位移隨時(shí)間增大而增大，支撐桿質(zhì)心位移隨時(shí)間增大而減小，但幅 度很小。 圖

58、5-13 車廂質(zhì)心（紅色）、支撐桿質(zhì)心（藍(lán)色）位移隨時(shí)間變化曲線 21 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 車廂和支撐桿質(zhì)心速度隨時(shí)間的變化規(guī)律 車廂和支撐桿質(zhì)心速度隨時(shí)間的變化曲線如圖 5-14，車廂和支撐桿 質(zhì)心速度隨時(shí)間的變化曲線形狀大致相同。中部向下彎曲。 圖 5-13 車廂質(zhì)心（紅色）、支撐桿質(zhì)心（藍(lán)色）速度隨時(shí)間變化曲線 油缸舉升力隨舉升角的變化規(guī)律 油缸舉升力隨舉升角的變化曲線如圖 5-4。油缸最大舉升力出現(xiàn)在 左右時(shí)，油缸最小舉升力出現(xiàn)在 左右時(shí)，仿真得到的曲線 與理論上的曲線相近。在整個(gè)舉升過(guò)程中，

59、油缸的受力沒(méi)有發(fā)生突變， 受力曲線走向平穩(wěn)，滿足舉升平穩(wěn)的實(shí)際工作要求。 圖 5-13 油缸舉升力隨舉升角的變化曲線 22 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第六章 總結(jié) 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我完成了對(duì)馬勒里式自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 和運(yùn)動(dòng)仿真，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，對(duì)專用車輛的相關(guān)知識(shí)有了更深的 認(rèn)識(shí)，對(duì)馬勒里式舉升機(jī)構(gòu)作了更詳盡的了解和計(jì)算。使自己的創(chuàng)新能 力與獨(dú)立分析問(wèn)題的能力也有相應(yīng)的提高。通過(guò)初期的收集資料以及對(duì) 現(xiàn)有文獻(xiàn)的分析，對(duì)馬勒里式舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有了較清晰的框架。 首先介紹了國(guó)內(nèi)外專用車輛的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，并指出目前我國(guó)專

60、 用車輛存在的問(wèn)題，然后根據(jù)目標(biāo)額定載質(zhì)量和選型的二類底盤(pán)，對(duì)車 廂、副車架、舉升機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和選型，其中， 通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)后期的運(yùn)動(dòng)仿真，得到了準(zhǔn)確的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。但是也有一 些地方仍需進(jìn)一步改進(jìn)： 第一、在自卸車的校核計(jì)算中，由于卸貨過(guò)程中汽車的質(zhì)心變化不 確定，致使卸貨中的穩(wěn)定性校核無(wú)法進(jìn)行計(jì)算。 第二、在對(duì)舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真中，由于對(duì)軟件的不熟悉耽誤了 設(shè)計(jì)進(jìn)程。 在總體來(lái)說(shuō)，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，從初期的資料收集，文獻(xiàn)查 閱，到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真，從中學(xué)到了許多書(shū)本以外的實(shí)踐中的知識(shí)，為 以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)， 但其中的不足之處

61、還需在實(shí)踐中不斷完善 23 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 致謝 感謝張春萍老師，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的每一個(gè)細(xì)節(jié)和每一個(gè)數(shù)據(jù)都離不 開(kāi)他的悉心指導(dǎo)。他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直督促著我，他循循 善誘的指導(dǎo)和不拘一格的思路給了我很大的幫助。同時(shí)也要感謝我的同 學(xué)們、同事們?cè)谶@次畢設(shè)中對(duì)我的幫助。最后還要感謝 adams 交流平臺(tái) 2 群的朋友們，是在他們的幫助下使我對(duì) adams 軟件有了更深了解。 24 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 參考文獻(xiàn) [1] 徐達(dá) 叢錫堂，專用汽車構(gòu)造與設(shè)計(jì)，人民交通出版社，2008，No.20：49-69 [2] 馬文星，特種車輛，化學(xué)工業(yè)出版社 2007，No.22：4-26 [3] 姜繼海 宋錦春 高常識(shí)，液壓與氣壓傳動(dòng)，高等教育出版社，2009， [4] 胡小康，UG NX6 運(yùn)動(dòng)仿真培訓(xùn)教程，清華大學(xué)出版社，2009， [5] 李增剛，ADAMS 入門(mén)詳解與實(shí)例，國(guó)防工業(yè)出版社，2006 25