T式自卸汽车举升机构设计

T式自卸汽车举升机构设计摘 要随 着 国 民 经 济 的 增 长 ， 我 国 专 用 汽 车 市 场 进 入 了 快 速 成 长 期 。 2005 年 专 用 汽 车生 产 企 业 已 经 有 628 家 ， 专 用 汽 车 品 种 已 经 达 到 4900 多 个 ， 2005 年 专 用 汽 车 产 量达 70 万 辆 ， 占 载 货 汽 车 总 产 量 的 40%。 作 为 专 用 汽 车 中 一 个 分 支 的 自 卸 汽 车 ， 陆 续出现了多种多样的型式，其中最常见的是后倾式自卸汽车。本 文 首 先 对 自 卸 汽 车 国 内 外 发 展 现 状 及 设 计 内 容 作 了 相 关 的 概 述 。 接 着 ， 按 照 自卸 车 举 升 机 构 的 设 计 过 程 ， 完 成 了 对 机 构 的 选 型 、 机 构 的 受 力 分 析 也 计 算 、 液 压 回 路系统的设计与运动仿真分析。关键字：专用汽车，自卸汽车，举升机构，运动仿真T式自卸汽车举升机构设计AbstractWith the national economic growth, Chinas auto market has entered a special rapid growth. 2005 Special Purpose Vehicle manufacturers have been 628, Special Purpose Vehicle has reached more than 4900 varieties,2005 special vehicle production reached 700,000, Accounting for 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 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 mechanism selection, mechanism of stress analysis are also calculated, hydraulic system design and motion simulation.Key words: Special Purpose Vehicle, Dump Truck, Lifting mechanism, motion simulationT式自卸汽车举升机构设计目录第一章 绪论 .11.1 引言 .11.2 国内外专用车辆的发展概况 11.2.1 国外专用车辆发展概况 .11.2.2 我国专用汽车的发展状况 .21.3 自卸车概述 .2第二章 自卸车举升机构选型 .42.1 自卸车载重与车厢举升角的确定 .42.1.1 自卸车载重 .42.1.2 车厢举升角的确定 .42.2 举升机构结构选型 .4第三章自卸汽车举升机构的结构与设计 73.1 T 式举升机构运动与受力的解析计算 .7第四章 液压系统设计 124.1 确定系统方案 .124.1.1 液压回路系统的设计 124.2 液压系统主要元件的性能参数计算与选型 .134.2.1 举升油缸的性能参数计算与选型 134.2.2 液压油泵性能参数计算与选型 144.2.3 管路选择 154.2.4 油箱容积设计 15第五章 T 式自卸汽车举升机构的动力学仿真 165.1 T 式自卸汽车举升机构系统实体模型的建立 .165.2 举升机构的动力学仿真 .185.2.1 模型导入 185.2.2 编辑模型构件 .195.2.3 运动副建立 195.3 对三维模型进行运动仿真分析 .205.3.1 设置运动仿真解算方案 205.3.2 仿真曲线输出。 21第六章 总结 .23T式自卸汽车举升机构设计致谢 .24参考文献 .25T式自卸汽车举升机构设计1第一章 绪论1.1 引言对于专用车辆术语世界各国还没有统一标准,国外所谓的专用车辆通常是指一种在很多特征上不同于基本型车辆或通过特别改装以后,用于运输货物或人员的车辆,以及只用于完成特殊任务的车辆。1.2 国内外专用车辆的发展概况1.2.1 国外专用车辆发展概况国 外 最 先 开 发 专 用 车 辆 产 品 的 是 欧 美 的 部 分 国 家 ， 二 战 后 又 在 日 本 、 前 苏 联 等 国获得发展。（一）国外专用车辆的生产组织状况国外专用车辆的生产组织形式多样化，大体可以概括为如下几类：（ ）汽车制造厂（即主机生产厂）设分公司或分厂制造专用车辆，一般以生产本厂基本车型改装的专用车辆为主。（ ）专用车辆厂从汽车厂购买普通车型的底盘，开发出产自己的专用车辆。（ ）非汽车公司组织专用车生产。（二）国外专用车辆企业的特点（ ）多品种，小批量。（ ）厂家多，规模小。（ ）零、部件生产专业化。（三）国外专用车辆产品的现状及其发展趋势美 国 是 专 用 车 辆 发 展 最 早 的 国 家 之 一 ， 其 专 用 车 辆 的 生 产 是 美 国 汽 车 工 业 的 重 要组 成 部 分 。 据 不 完 全 统 计 ， 美 国 在 1986 年 其 专 用 车 产 品 占 据 货 车 产 量 的 58%， 在 其的 中 型 货 车 保 有 量 中 专 用 车 辆 占 到 以 上 ； 20 世 纪 70 年 代 ， 美 国 的 挂 车平 均 年 产 量 已 达 15 万 辆 左 右 。 日 本 自 20 世 纪 70 年 代 末 ， 特 种 车 辆 年 平 均 产 量 约 20万 辆 ； 直 到 1990 年 日 本 专 用 车 辆 总 产 量 已 经 达 到 25.8 万 辆 ； 近 年 在 中 型 货 车 中 ， 专用 车 辆 所 占 比 例 已 经 超 过 54%。 欧 洲 的 专 用 车 辆 主 要 是 重 型 专 用 车 辆 ， 欧 洲 绝 大 多 数专 用 车 辆 生 产 厂 家 集 中 在 德 国 。 前 苏 联 自 从 1956 年 以 来 ， 汽 车 工 业 得 到 了 显 著 的 发展 ， 虽 然 载 货 汽 车 在 汽 车 总 产 量 中 所 占 的 比 例 却 在 降 低 ， 但 是 专 用 车 辆 在 载 货 汽 车 保 有量中所占的比例却逐年增加。许多国外汽车厂专门生产专用车辆底盘，特别重视专用底盘的系列化、专业化生T式自卸汽车举升机构设计2产 ， 以 满 足 特 殊 需 要 的 专 用 车 辆 。 近 些 年 来 ， 许 多 国 外 的 专 用 车 辆 汽 车 厂 逐 渐 注 重 专 用车辆上新材料、新技术的使用。1.2.2 我国专用汽车的发展状况（一）我国专用汽车的生产现状我 国 生 产 专 用 车 辆 的 起 步 始 于 20 世 纪 60 年 代 初 期 ， 是 在 对 军 用 车 辆 改 装 、 消 防车 辆 改 装 的 基 础 上 逐 渐 发 展 起 来 的 。 20 世 纪 70 年 代 ， 一 些 生 产 专 用 车 辆 的 生 产 厂 依据 不 同 需 要 的 国 民 经 济 ， 已 经 逐 渐 变 为 生 产 的 某 一 门 类 专 用 车 辆 的 骨 干 企 业 ， 开 发 了属 于 自 己 的 特 色 产 品 。 到 现 在 为 止 ， 专 用 车 辆 已 经 变 成 在 我 国 国 民 经 济 中 不 可 或 缺 的 重要装备，并且专用车辆的适用范围越来越广泛。通过 40 年的发展，专用汽车行业在中国已具有一定规模，尤其是在第二十世纪90 年代初，专用汽车在我国得到了高速的发展。到现在为止，我国生产专用车辆的生 产 厂 家 一 般 分 为 4 种 ： 一 是 生 产 基 本 型 车 辆 的 汽 车 制 造 厂 ， 它 们 生 产 了 占 总 的 专 用 车辆 产 量 的 50%左 右 的 专 用 车 辆 ； 二 是 专 业 生 产 专 用 车 辆 的 汽 车 生 产 厂 ， 在 汽 车 制 造 厂提 供 的 汽 车 底 盘 上 进 行 改 装 ， 这 是 目 前 我 国 专 用 车 辆 生 产 的 主 要 形 式 ， 其 生 产 了 占 总的 专 用 车 辆 产 量 的 45%左 右 的 专 用 车 辆 ； 三 是 非 专 业 生 产 厂 ， 它 们 在 生 产 其 他 产 品 的同 时 也 在 生 产 专 用 车 辆 ； 四 是 一 些 部 门 修 理 厂 ， 根 据 用 订 户 的 要 求 也 改 装 少 量 的 装 用车辆。在 近 20 年 来 ， 我 国 专 用 车 辆 得 到 了 迅 速 发 展 ， 成 绩 巨 大 ， 但 是 从 国 内 经 济 发 展 的需 求 和 世 界 工 业 发 达 国 家 专 用 车 辆 的 发 展 趋 势 来 看 ， 我 国 专 用 车 辆 的 品 种 还 比 较 单 一 。不 断 开 发 新 产 品 ， 增 加 产 量 和 品 种 ， 提 高 产 品 品 质 ， 调 整 生 产 规 模 是 摆 在 专 用 线 辆厂家面前的一项紧迫而艰巨的任务。（二）专用车辆产品的发展趋势随 着 我 国 经 济 的 发 展 ， 需 要 为 基 础 的 工 业 建 设 ， 油 田 开 发 建 设 ， 矿 山 建 设 ， 电 厂和 水 利 建 设 ， 交 通 建 设 的 发 展 ， 提 供 大 量 的 专 用 用 车 ， 重 型 专 用 车 辆 起 关 键 性 的 作 用 。 重型 特 种 车 辆 具 有 良 好 的 经 济 效 益 ， 大 功 率 等 优 点 ， 有 利 于 其 综 合 利 用 。 目 前 ， 中 国 专用 汽 车 占 全 国 汽 车 市 场 和 生 产 的 比 例 较 小 ， 与 发 达 国 家 相 比 还 有 不 小 的 差 距 ， 所 以 重型 专 用 汽 车 的 开 发 和 生 产 ， 在 车 辆 品 种 和 生 产 数 量 有 广 阔 的 发 展 前 景 。 伴 随 着 我 国 经济 的 快 速 发 展 ， 城 市 需 要 大 量 的 生 活 用 车 、 环 卫 车 、 医 疗 车 、 市 政 车 和 其 他 各 种 轻 型专用车辆。1.3 自卸车概述自 卸 车 是 利 用 自 身 发 动 机 动 力 驱 动 液 压 举 升 机 构 ， 将 货 箱 倾 斜 一 定 角 度 卸 货 ， 并具 有 复 位 功 能 的 一 种 重 要 的 应 用 最 为 广 泛 的 专 用 汽 车 。 它 主 要 用 于 散 装 和 散 装 货 物 的T式自卸汽车举升机构设计3运 输 ， 如 砂 ， 石 ， 煤 炭 ， 矿 产 ， 土 地 ， 建 筑 材 料 ， 废 料 ， 用 于 矿 石 ， 建 筑 ， 建 材 厂 等 。 因为 自 卸 汽 车 具 备 卸 货 机 械 化 的 特 征 ， 大 多 时 候 又 与 装 载 机 或 皮 带 运 输 机 配 套 应用 ， 来 到 达 全 部 装 载 机 械 化 的 功 能 ， 所 以 能 够 极 大 减 少 装 卸 所 用 时 间 ， 提 高 运 输 效 率 ， 减轻劳动强度，并且可以节约大量劳动力成本。自卸汽车按其用途来分可分为两大类：一 类 属 于 非 公 路 运 输 的 重 型 和 超 重 型 自 卸 车 ， 装 载 质 量 一 般 在 20t 以 上 ， 主 要 承担 大 型 矿 山 、 水 利 工 地 等 运 输 任 务 ， 通 常 与 挖 掘 机 配 套 使 用 ， 这 类 自 卸 车 称 为 矿 用 自 卸车 。 矿 用 自 卸 车 的 长 度 、 宽 度 、 高 度 以 及 轴 荷 等 不 受 公 路 法 规 的 限 制 ， 但 只 能 在 矿 上、工地或其他指定的地方使用。另一类自卸车属于公路运输车辆，分为轻、中、重型自卸车，装载质量一般在，主要承担成矿石、泥土、煤炭等松散物质的运输，通常与装载机配套使用， 通常称为普通自卸车。自 卸 汽 车 按 结 构 分 类 可 分 为 后 卸 自 卸 车 、 侧 卸 自 卸 车 、 三 面 卸 自 卸 车 和 底 卸 式 自卸 车 等 。 其 中 后 卸 式 自 卸 车 应 用 最 广 ， 通 常 讲 的 自 卸 车 都 指 后 卸 自 卸 车 ， 后 卸 自 卸 车 如果车身利用汽车牵引车牵引形成半挂自卸车。自 卸 汽 车 载 质 量 大 小 不 同 ， 根 据 载 质 量 可 分 为 轻 型 自 卸 车 、 重 型 自 卸 车 和 重 型 自卸 车 。 一 般 轻 型 自 卸 车 装 在 质 量 不 超 过 3.5 吨 ； 中 型 自 卸 车 装 载 质 量 在 3.5 吨 到 8 吨 之 间 ； 装 载 质 量 超 过 8t 的 都 属 于 重 型 自 卸 车 。T式自卸汽车举升机构设计4第二章 自卸车举升机构选型2.1 自卸车载重与车厢举升角的确定2.1.1 自卸车载重本课题的改装车型是经济型轻卡江淮好运系列，车载重取 3t。2.1.2 车厢举升角的确定车厢最大举升叫一般有装载货物的安息角确定。表 2-1 为常见的货物安息角。表 2-1 常见货物的安息角物料名称煤 焦炭 铁矿石 铜矿 细沙 粗砂 石灰石 粘土 水泥安= 角自卸车的举升机构设计的最大举升角 必须大于所运载货物的安息角，来确保能够把车厢内的货物倾卸干净。在设计机构选择最大举升角时，自卸汽车车厢的最大举升角一般在可在 之间选择。在本车型取最大举升角为 。2.2 举升机构结构选型自卸汽车对举升机构的设计要求如下：1、升降机构实现周转，安装空间不能超过车厢和主框架的底部空间；2、结构要紧凑，可靠，具有很好的动力传递性能；3、完成倾卸后，要能够复位；4、在达到最大举升角度时，车厢后板底部应该与地面保持一定距离； 自卸车举升机构通常被分为两大类：连杆组合式和直推式。( )直推式直 推 式 举 升 机 构 是 通 过 液 压 油 缸 直 接 举 升 车 厢 倾 卸 。 该 机 构 布 置 简 单 、 结 构 紧 凑 、举 升 效 率 高 。 一 般 采 用 单 作 用 多 级 伸 缩 式 套 筒 油 缸 来 满 足 液 压 油 缸 工 作 行 程 长 的问 题 。 直 推 式 举 升 机 构 根 据 液 压 油 缸 与 不 同 位 置 车 厢 连 接 点 连 接 可 分 为 前 置 式 和 后 置 式两 种 ， 如 图 2-1 所示；依照举升油缸的级数不同可分为单级式和多级式两种；按照安装油缸数目的不同可分为单缸式与多缸式。前 置 式 通 常 采 用 单 缸 ， 后 置 式 既 可 采 用 单 缸 ， 也 可 采 用 并 列 双 缸 。 在 同 样 的 举 升载 荷 下 ， 前 置 式 需 要 的 举 升 力 较 小 ， 举 升 时 ， 车 厢 横 向 刚 度 大 ， 但 油 缸 活 塞 工 作 行 程 长 ，后 置 双 缸 并 列 直 推 式 举 升 机 构 具 有 布 置 简 单 、 结 构 紧 凑 、 油 缸 活 塞 行 程 小 、 举 升 效 率 高T式自卸汽车举升机构设计5举 升 稳 定 性 好 、 易 于 加 工 等 众 多 优 点 ， 故 应 用 较 为 广 泛 ， 但 举 升 时 横 向 刚 度 较T式自卸汽车举升机构设计6差。采用多级伸缩式油缸制造成本较高、密封性要求也高。( )连杆组合式连 杆 组 合 式 举 升 机 构 一 般 由 三 角 臂 、 副 车 架 和 车 厢 构 成 的 连 杆 机 构 与 油 缸 组 合 而 成 。其 优 点 如 下 ： 举 升 平 顺 ， 油 缸 活 塞 的 工 作 行 程 短 、 活 塞 行 程 可 成 倍 增 大 ， 举 升 刚 度 好 ，可 采 用 结 构 简 单 、 密 封 性 好 、 易 于 加 工 的 单 缸 ， 布 置 灵 活 多 样 。 所 以 通 常 应 用 于 现 代 中 、轻 型 自 卸 汽 车 。 常 用 的 连 杆 组 合 式 举 升 机 构 如 图 2-2 所 示 ， 其 布 置 形 式 有 两 种 ， 即 油 缸前 推 式 （又称 T 式） 和 油 缸 后 推 式 （又称 D 式） ， T 式又称为马勒里 式 举 升 机 构 ， D 式 又 称 为 加 伍 德 式 举 升 机 构 。 以 T 式和 D 式连杆组合式举升机构为 基 础 ， 还 可 以 演变 出 多 种 各 具 特 色 的 连 杆 组 合 式 举 升 机 构 ， 如 油 缸 前 推 杠 杆 组 合 式 、 油缸后推杠杆组合式、油缸浮动连杆组合式等。图 2-1 直推 式举 升机 构的 布 图2-2 连杆组合式举升机构） 前置式； ） 后置 式 ） 油缸前 推式 ； ）油缸后 推式在自卸汽车设计中，举升机构选型是一个核心性问题。必须确保最大举升力和最大举升角两个要求。各种类型的自卸汽车举升机构特点比较见表 2-2，可供设计选型时作为参考。举升机构选型时应考虑的问题：）液压系统是否能够承受在举升质量作用下的举升力；）液压系统的行程是否能够满足车厢的最大举升角；）液压系统特别是液缸的生产及配套情况。直 推 式 举 升 机 构 结 构 设 计 简 单 。 但 是 因 为 是 油 缸 直 接 顶 起 车 厢 ,为 了 获 得 一 定 的 举升角度,通常需要使用多级油缸,而且又为了提高整车的稳定性,通常采用双油缸结 构 。不 过 这 样 容 易 造 成 油 缸 漏 油 和 双 缸 举 升 的 不 同 步 ,容 易 使 车 厢 举 升 受 力 不 均 。 现在,该类举升机构主要应用在重型自卸汽车。连杆组合式举升机构利用三角形连杆机构的放大特点,不仅降低了油缸的工作行程,而且还能通过与连杆系的横向跨距来加强卸货时车厢的稳定性,该机构只需要采使用单级单缸的油缸就能达到设计要求。所以,该类举升机构制造工艺相对简单,T式自卸汽车举升机构设计7在 生 产 实 际 中 获 得 大 量 应 用 。 综 合 以 上 所 述 ， 本 文 选 用 前 推 连 杆 组 合 式 举 升 机 构 （或称马勒里式）， 如 图 2-2。 该 举 升 机 构 通 过 三 角 板 于 车 厢 底 板 相 连 推 动 车 厢 起 降 ， 启动性能较好，并能承受较大的偏置载荷；举升支点在车厢中心附近，车厢受力状况较好。表 2-2 直推式与连杆组合式举升机构的综合比较项目类别 直推式 连杆组合式结构布置 简便、易于布置 比较复杂系统质量 较小 较大建造高度 较低 较高油缸加工工艺性多 级 缸 、 加 工 精 度 高 、 工 艺 性差 单级缸、制造简单、工艺性好油压特性 较差 较好系统密封性 密 封 环 节 多 、 易 渗 漏 、 密 封 性差 密封环节少、不易渗漏、密封 性好工作寿命 磨 损 大 、 易 损 坏 、 工 作 寿 命 较短 不易损坏制造成本 较高 较低系统倾卸稳定性 较差 较好系统耐冲击性 较好 较差T式自卸汽车举升机构设计8第三章自卸汽车举升机构的结构与设计3.1 T 式举升机构运动与受力的解析计算图 3-1 油缸前推连杆组合式（ T 式）举升机构的运动与受力的解析图分别取举升角 、 、 三个位置时进行计算 其分析 步骤如下：( )取 车 厢 后 铰 支 点 O 为 坐 标 原 点 ， 坐 标 轴 x、 y 方 向 如 图 所 示 ： 点 、 、 、 E 为 举 升 角 时 三 角 臂 的 三 顶 点 及 油 缸 下 铰 支 点 位 置 ； 点 A、 B、 C、 E 为 举 升 角 在 任意 角 时 的 三 角 臂 的 三 顶 点 及 油 缸 下 铰 支 点 位 置 。 拉 杆 的 后 铰 支 点 D 为已知的固定点。各固定点坐标 E( ， ) 、 D( ， )当 时，A 点坐标( ， ) 、G 点坐标( ， )、 、 、 ( )分别求出三角臂与车厢的铰支点 A 以及举升质量质心 G 在任意举升角时的( ， ) 、 （ ， ） ( )T式自卸汽车举升机构设计9式中， 和 为 A 点在 时的坐标。分 别 求 出 、 、 时 A 点坐标为( ， )、 ( ， )、 ( ， ) 同理 ， 质 心 G 点坐标（ ， ）可由下式求得： ( )式中， 和 为 G 点在 时的坐标。分 别 求 出 、 、 时 G 点坐标为( ， )、 ( ， )、 ( ， )(3)解 下 方 程 组 ， 可 求 得 B 点坐标值 ( ， )：( ) ( ) ( ) ( ) ( )分 别 求 出 、 、 时 B 点坐标为( ， )、( ， )、 ( ， )(4)解 下 方 程 式 ， 可 求 得 C 点坐标值 ( ， )：( ) ( ) ( ) ( ) ( )分 别 求 出 、 、 时 C 点坐标为( ， )、( ， )、 ( 、 )(5)直 线 和 的方程：由方程整理的直线 标准方程：( ) ( ) ( ) ( ) 分别求出 、 、 时直线 标准方程：( )( )T式自卸汽车举升机构设计10由方程整 理 的 直 线 标准方程：( )( ) ( ) ( ) ( ) 分别求出 、 、 时直线 标准方程：( )求直线 和 交 点 F 的坐标（ ， ）时：( ) （ ， ）时 ：时 ：( )求 点 O 到直线 的距离 | ( ) ( )|( ) ( ) ( )时：代入 ( ， )、 ( ， )求出：时：代入 （ ， ）、 ( ， )求出：时 ： 代 入 （ ， ） 、 ( ， ) 求 出 ：( )取车厢作分离体，根据力矩平衡 得： （ ， ） （ ， ）T式自卸汽车举升机构设计11时：时 ：时 ： ( )求 B 点到直线 和 的距离 ， | ( ) ( ) ( ) ( )|( ) ( ) ( )时：代入 ( ， )、 ( ， )、 ( ， )求出：时：代入 ( ， )、 ( ， )、 ( ， )求出：时：代入 ( ， )、 ( 、 )、 ( ， ) 求出：| ( ) ( ) ( ) ( )|( ) ( ) ( )时：代入 ( ， )、 ( ， )、 ( ， )求出：时：代入 ( ， )、 ( ， )、 ( ， )求出：时 ： 代 入 ( ， ) 、 ( ， ) 、 ( ， ) 求 出 ：( )取 三 角 臂 ABC 为分离体，根据力矩平衡 得： 时：( )T式自卸汽车举升机构设计12时：时：式中 对应任意举升角 时的油缸推力 ( )。T式自卸汽车举升机构设计13第四章 液压系统设计4.1 确定系统方案自 卸 汽 车 的 液 压 系 统 由 三 部 分 组 成 ： 动 力 部 分 、 控 制 部 分 和 执 行 部 分 （举升油缸） 。动 力 部 分 主 要 有 ： 取 力 器 、 油 泵 以 及 连 接 两 者 的 传 动 机 构 。 控 制 部 分 用 来 控 制 举升油缸实现车厢倾翻，它应具有举升、中停 和下降三个动作。控制阀多采用三位四通 阀 ， 操 纵 控 制 阀 的 方 式 可 分 为 ： 手 动 机 械 杠 杆 式 、 手 动 液 压 伺 服 式 和 气 动 操 纵 式 三 种。4.1.1 液压回路系统的设计液压回路选择调速回路：采用节流调速方向控制回路：采用手控三位三通换向阀对油路进行方向控制。节 流 调 速 系 统 中 ， 由 定 量 泵 供 油 ， 用 溢 流 阀 调 节 所 需 压 力 ， 并 保 持 恒 定 。 油 泵 输出的油液在换向阀内部卸荷，本系统用三位三通换向阀的中位进行卸荷。图 4.1 溢流 阀限 压回 路 图 4.2 换向 阀中 位置 卸荷利用油缸实现车厢的举升、中停、下降三个过程的液压系统图如下图所示。各构件名称：1、单活塞液压缸 2、节流阀 3、手动换向阀 4、油箱5、溢流阀 6 液压泵 7、单向阀举升时换 向 阀 3 处 于 举 升 位 置 ， 见 图 4-3。 油 泵 将 高 压 油 通 过 单 向 阀 7 压 入 油 缸 下 腔 ， 推 动 活 塞 上 升 ， 通 过 三 角 臂 机 构 使 车 厢 后 翻 ， 直 到 活 塞 上 的 限 位 阀 打 开 ， 油 泵 输 出 的 压力油流回油箱，停止升降，溢流阀可以用来调节系统的最大压力。中停时换 向 阀 2 处 于 中 停 位 置 ， 见 图 4-4。 油 泵 输 出 的 油 液 在 换 向 阀 3 内部卸压，无压力 ， 油 缸 内 油 液 无 压 力 ， 不 能 举 升 油 缸 ， 同 时 油 缸 内 油 液 已 封 闭 ， 所 以 自 卸 车 处 于 中 停，车厢静止状态。下降时换 向 阀 3 处 于 下 降 位 置 ， 见 图 4-5。油缸下腔油路与油箱相通，车厢在自重下， 活 塞 下 移 。 油 缸 下 腔 油 液 经 节 流 阀 2 流 回 油 箱 ， 下 降 速 度 可 用 节 流 阀 调 节 ， 这 个 过 程关停油泵。T式自卸汽车举升机构设计14图 4.3 举升 时液 压回 路图 图 4.4 中 停时 液压 回 路图 图 4.5 下降 时 液压回 路图4.2 液压系统主要元件的性能参数计算与选型用 于 自 卸 汽 车 液 压 回 路 设 计 的 通 用 标 准 液 压 元 件 ， 汽 车 设 计 师 只 需 要 完 成 的 主 要性能参数的液压元件和液压元件的选型工作。4.2.1 举升油缸的性能参数计算与选型根据最大举升力 和液压系统预给的最高工作压力 。可供选取的工作压力有：20.6MPa、15.7MPa、15.7MPa 和 10MPa。油缸工作压力取 15.7MPa最大举升力( )( )式中 为液压系统的工作效率，一般取 ； 式 中 D 为举升油缸缸径 ( )将 最 大 举 升 力 、 代 入 T式自卸汽车举升机构设计15油缸最大工作行程 L：( )为举升角 时，油缸上两铰支点的距离；为举升角 时，油缸上两铰支点的距离。取 举 升 角 时 ： ；取 举 升 角 时 ： ；取油缸的行程为 500mm。举升油缸可依据确定的 D、L、p 进行选取。型号 参数 D L P3DG-E90500EQ-L1 90 500 15.7MPa4.2.2 液压油泵性能参数计算与选型油缸工作容积 为：( ) ( )( )( )液压油泵额定流量 Q(ML/s 应满足下列要求( )式 中 t 为举升工作时间 ( )。举升机构工作时间一般应在 ( )时间内，将车厢举升至 的位置；为 液 压 系 统 容 积 效 率 ， 。所 以 取 ( )， 求 得 ： 取 液压油泵排量 q 由下式确定：( )( )式中 为液压油泵的额定转速 ( ) 预 取 ( ) 求 得 ：T式自卸汽车举升机构设计16( )液压泵的额定压力应比系统最高工作压力高 ，以便留有压力储备。液压油泵可依据确定的排量 q、额定转速 、液压泵额定压力 来进行选型。4.2.3 管路选择中高压系统通常选用无缝钢管，低压系统通常选用焊接钢管，钢管不仅性能好， 而且价格也便宜。在本系统中选用无缝钢管。液压油管内径确定油管的内径根据流量与流速的关系式确定在压力管道内的流速一般取 ( ) 管 径 圆 整 取 10mm4.2.4 油箱容积设计 设计油箱时其有效容量时一般按下述经验公式确定：( )式中：m 为系数，低压系统时 ，中压系统时 ，高压系统时；为液压泵的流量。 一般要求油箱容积 不得小于全部工作油缸工作容积 的三倍，即；( )( )所以取油箱容积 T式自卸汽车举升机构设计17第五章 T 式自卸汽车举升机构的动力学仿真5.1 T 式自卸汽车举升机构系统实体模型的建立利 用 UG 软 件 ， 本 文 建 立 了 T 式 自 卸 汽 车 举 升 机 构 系 统 的 实 体 模 型 。三 角 臂 建 模 如 图 5-1：图 5-1 三角臂模型支撑杆建模如图 5-2：图 5-2 支撑杆模型连杆建模如图 5-3：图 5-3 连杆模型T式自卸汽车举升机构设计18副车架与车厢底架建模如图 5-4、图 5-5：图 5-4 副车架模型图 5-5 车厢底架模型举升系统装配举升角为 时，如图 5-6：图 5-6 举升系统装配模型T式自卸汽车举升机构设计19整车装配模型，如图 5-7：图 5-7 整车装配模型5.2 举升机构的动力学仿真使用adams 仿真软件进行运动仿真5.2.1 模型导入将在 UG 中建好的三维仿真模型导入adams 中，如图 5-8、图 5-9；图 5-8 导出T式自卸汽车举升机构设计20图 5-9 导入5.2.2 编辑模型构件将 导 入 的 仿 真 模 型 重 新 命 名 ， 并 设 置 材 料 属 性 重 力 方 向 。 为 了 简 化模 型 将 油 缸 底 座 与 油 缸 缸 体 、 连 杆 与 油 缸 顶 杆 布 尔 求 和 。 重 力 方 向 设 为 Z 轴 正 方 向 ， 如 图 5-10。图 5-10 编辑重力5.2.3 运动副建立油缸与副车架、副车架与车厢底架、支撑连杆与副车架、支撑连杆与三角臂 、三角臂与车厢底架、连杆与三角臂间建立旋转副，油缸顶杆与油缸缸体间建立移动副。在移动副上建立一个直线驱动函数， F=10.0*TIME，如图 5-11、5-12 所示；T式自卸汽车举升机构设计21图 5-11 运 动副 命令 图 5-12 运 动副5.3 对三维模型进行运动仿真分析5.3.1 设置运动仿真解算方案仿 真 时 间 设 为 46s， 运 动 步 数 为 500， 如 图 ， 对 此 机 构 进 行 仿 真 ， 整个 过 程 无 异 常 。 仿 真 起 始 时 举 升 机 构 如 图 5-13， 仿 真 结 束 时 举 升 机 构 如5-14 图 ；图 5-11 起始时机构位置T式自卸汽车举升机构设计22图 5-12 结束时时机构位置5.3.2 仿真曲线输出。对 样 机 各 构 件 的 运 动 情 况 进 行 分 析 ， 输 出 样 机 各 构 件 的 位 移 、 速 度 、随 时 间 的 关 系 曲 线 。 曲 线 上 各 个 参 数 已 坐 标 轴 的 ( , , )点 为 参 照 ， 得 到 曲线 是 X、Y、 Z 轴 上 的 和 量 。车厢及拉杆质心位移随时间的变化规律车 厢 及 拉 杆 质 心 位 移 随 时 间 的 变 化 曲 线 如 图 5-13， 可 以 看 出 ， 车 厢质 心 位 移 随 时 间 增 大 而 增 大 ， 支 撑 杆 质 心 位 移 随 时 间 增 大 而 减 小 ， 但 幅度 很 小 。图 5-13 车 厢 质 心 （ 红 色 ） 、 支 撑 杆 质 心 （ 蓝 色 ）位 移 随 时 间 变 化 曲 线T式自卸汽车举升机构设计23车厢和支撑杆质心速度随时间的变化规律车厢和支撑杆质心速度随时间的变化曲线如图 5-14，车厢和支撑杆质心速度随时间的变化曲线形状大致相同。中部向下弯曲。图 5-13 车 厢 质 心 （ 红 色 ） 、 支 撑 杆 质 心 （ 蓝 色 ）速 度 随 时 间 变 化 曲 线油缸举升力随举升角的变化规律油缸举升力随举升角的变化曲线如图 5-4。油缸最大举升力出现在左 右 时 ， 油 缸 最 小 举 升 力 出 现 在 左 右 时 ， 仿 真 得 到 的 曲 线 与理 论 上 的 曲 线 相 近 。 在 整 个 举 升 过 程 中 ， 油 缸 的 受 力 没 有 发 生 突 变 ， 受 力 曲 线 走 向 平 稳 ， 满 足 举 升 平 稳 的 实 际 工 作 要 求 。图 5-13 油缸举升力随举升角的变化曲线T式自卸汽车举升机构设计24第六章 总结通过本次毕业设计，我完成了对马勒里式自卸汽车举升机构的设计和运动仿真，在整个设计过程当中，对专用车辆的相关知识有了更深的认识，对马勒里式举升机构作了更详尽的了解和计算。使自己的创新能力与独立分析问题的能力也有相应的提高。通过初期的收集资料以及对现有文献的分析，对马勒里式举升机构设计有了较清晰的框架。首 先 介 绍 了 国 内 外 专 用 车 辆 的 发 展 现 状 及 趋 势 ， 并 指 出 目 前 我 国 专用 车 辆 存 在 的 问 题 ， 然 后 根 据 目 标 额 定 载 质 量 和 选 型 的 二 类 底 盘 ， 对 车厢 、 副 车 架 、 举 升 机 构 、 液 压 系 统 主 要 部 件 进 行 设 计 计 算 和 选 型 ， 其 中 ， 通 过 对 机 构 后 期 的 运 动 仿 真 ， 得 到 了 准 确 的 机 构 运 动 参 数 。 但 是 也 有 一些 地 方 仍 需 进 一 步 改 进 ：第一、在自卸车的校核计算中，由于卸货过程中汽车的质心变化不确定，致使卸货中的稳定性校核无法进行计算。第二、在对举升机构进行运动仿真中，由于对软件的不熟悉耽误了设计进程。在总体来说，在这次毕业设计过程中，从初期的资料收集，文献查阅，到机构的运动仿真，从中学到了许多书本以外的实践中的知识，为以后的工作打下了坚实的基础，但其中的不足之处还需在实践中不断完善T式自卸汽车举升机构设计25致谢感 谢 张 春 萍 老 师 ， 这 次 毕 业 设 计 的 每 一 个 细 节 和 每 一 个 数 据 都 离 不开 他 的 悉 心 指 导 。 他 严 谨 细 致 、 一 丝 不 苟 的 作 风 一 直 督 促 着 我 ， 他 循 循善 诱 的 指 导 和 不 拘 一 格 的 思 路 给 了 我 很 大 的 帮 助 。 同 时 也 要 感 谢 我 的 同学 们 、 同 事 们 在 这 次 毕 设 中 对 我 的 帮 助 。 最 后 还 要 感 谢 adams 交 流 平 台 2 群 的 朋 友 们 ， 是 在 他 们 的 帮 助 下 使 我 对 adams 软 件 有 了 更 深 了 解 。T式自卸汽车举升机构设计26参考文献1 徐 达 丛 锡 堂 ， 专 用 汽 车 构 造 与 设 计 ， 人 民 交 通 出 版 社 ， 2008，No.20 ：49-692 马文星， 特种车 辆，化 学 工业出版 社 2007，No.22：4-263 姜 继 海 宋 锦 春 高 常 识 ， 液 压 与 气 压 传 动 ， 高 等 教 育 出 版 社 ， 2009，4 胡小康，UG NX6 运 动 仿 真 培 训 教 程 ， 清 华 大 学 出 版 社 ， 2009，5 李增刚，ADAMS 入 门 详 解 与 实 例 ， 国 防 工 业 出 版 社 ， 2006