高位自卸车机构设计【全套CAD图纸+Word说明书】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 哈尔滨工业大学 华德应用技术学院 毕业设计 (论文 ) 高位自卸车机构设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 本文首先对自卸车的设计特点以及国内外发展现状做了相关的概述。接着，从车厢的设计、举升机构的设计等方面进行了 红岩 自卸车的总体设计。 本文通过对几种常见的举升机构进行逐一分析与比较，然后选择其中一种方案 作为高位自卸车的设计 最终方案，然后根据这种方案进行分析与计算得出结论。 最后进行了校核与验证，得出设计 结果的正确性和合理性。 关键字： 自卸汽车 ， 总体布置设计 ， 举升机构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 as as of of of of on to as to on of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 摘 要 . . 录 . 1 章 绪论 . 1 题研究的目的 . 1 卸车概述 . 1 课题的研究内容 . 2 第 2 章 课题总体设计 . 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 体布置原则 . 3 厢的设计 . 4 卸汽车车厢的结构形式 . 4 厢的设计规范及尺寸确定 . 5 升机构的设计 . 6 升机构形式的选择 . 6 接推动式举升机构 . 6 杆组合式举升机构 . 7 位自卸车的两种机构形式 . 9 位自卸车机构中三种液压缸布置方式的分析比较 . 10 题的提出 . 10 种方案的分析和比较 . 10 体方案确定及总体设计 . 12 第 3 章 主要部分分析计算 . 13 例分析 . 13 位自卸车的结构简化 . 13 构受力分析 . 14 叉臂长度及液压缸安装位置的确定 . 17 度校核 . 19 叉臂的强度校核 . 19 液压 缸底架固定横梁的强度校核 . 22 的强度校核 . 24 剪叉臂固定端销轴的强度校核 . 25 压缸缸 体尾部销轴的强度校核 . 25 压缸活塞杆头部支撑轴的强度校核 . 25 总结 . 27 参考文献 . 28 致 谢 . 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 1 章 绪论 题研究的目的 装载车厢能自动倾翻一定角度卸料，大大节省卸料时间和劳动力，缩短运输周期，提高生产效率，降低运输成本，是常用的运输 专业车辆 。随着我国经济的不断发展，尤其是自 2001 年 11 月 10 日起，中国正式成为 员国，国内市场逐渐开放。同时，我国亦确立了以扩大内需为主的经济政策，实施西部大开 发战略，加大对基建项目的投资力度，农林牧渔、采矿、水利、军工、环保、商业运输、交通、通讯、金融、机场、电力、城市建设和石油开采等行业均快速发展，使各种类型的专用车需求量大增。在广大城乡的沙场、矿山、工地及一般的土木工程等的运输作业中，轻型农用自卸车以其灵活机动、价格低廉的优点得到了广泛的应用。举升机构是轻型农用自卸车卸料作业的关键部件，它直接影响着轻型农用自卸车的整车性能和举升性能，是自卸车设计时首先需要解决的问题。液动举升机构是工程自卸车常用的一种举升机构，它实际上是一种演化形式的四连杆机构，通过外力（液 压举升油缸施加）作用实现四连杆运动，从而实现将货物倾卸的目的。 卸车概述 自卸汽车是利用本车发动机动力驱动液压举升机构，将其车厢倾斜一定角度卸货，并依靠车厢自重使其复位的专用汽车。 自卸汽车按其用途可分为两大类：一类属非公路运输用的重型和超重型 (装载质量在20t 以上 )自卸汽车。主要承担大型矿山、水利工地等运输任务，通常是与挖掘机配套使用。这类汽车也称为矿用自卸汽车。它的长度、宽度、高度以及轴荷等不受公路法规的限制，但它只能在矿山、工地上使用。另一类用于公路运输用的轻、中、重型 (装载质量在 2 20 t)普通自卸汽车。它主要承担砂石、泥土、煤炭等松散货物运输，通常是与装载机配套使用。 某些自卸汽车是针对专门用途设计的，故又称专用自卸汽车。如：摆臂式自装卸汽车、自装卸垃圾汽车等。图 1普通自卸汽车的结构组成。 普通自卸汽车技装载质量 为：轻型自卸汽车 、中型自卸汽车买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 和重型自卸汽车 8；按运载货物倾 卸方向分为：后倾式、侧倾式、三面倾式和底卸式自卸汽车；按车厢栏板结构分为：栏板一面开启式、栏板三面开启式和簸箕式 (即无后栏板 )自卸汽车。 随着国内基础设施建设需要不断增加，自卸车产量近年来一直保持较高产销量，在专用车综合产量中保持第一位置，但在种类、型式、材料运用方面与国外还有一定的差距。 自卸汽车继续快速增长，销量超过载货汽车上升到第一位。主要原因 是 固定资产投资强劲增长，巨大的投资规模奠定了自卸车市场需求基础 ； 自卸汽车品种增加，不仅适应和满足施工需求，同时向运输市场发展 ； 牵引汽车保持较快发展，已成为长距离公 路运输的主力车型 。 图 1通自卸汽车结构组成 12345 63891011课题的研究内容 本设计主要研究的内容有：车厢高位举升机构的设计计算、车厢倾卸机构的设计计算、液压传动装置选型，后进行车辆的总体布置和性能分析，并用总布置草图表达主要底盘部件的改动和重要工作装置的布置；最后通过正确的计算，完成部部件设计选型，达到工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的设计要 求，并附之以总装配图，清楚表达设计。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 章 课题 总体设计 体布置原则 在进行总体布置时应按照以下原则： 尽量避免对汽车底盘各总成位置的变动因为一些总成部件位置的变动，不仅会增加成本，而且也可能影响到整车性能。但有时为了满足专用工作装置的性能要求，也需要作一些改动，如截短原汽车底盘的后悬、燃油箱和备胎架的位置作适当调整等。但改变的原则是不影响整车性能。 应满足专用工作装置性能的要求，使专用功能得到充分发挥 例如气卸散装水泥罐式汽车的专用功能是利用压缩空气使水泥流态化后，通过管道将水泥输送到具有一 定高度和水平距离的水泥库中。气卸水泥的主要性能指标是水泥剩余率或剩灰率，为了降低这一指标，可将罐体布置成与水平线成一定角度，如图 2示。但这样布置会使整车质心提高，减少了侧倾稳定角，因此也可以水平布置。所以在进行总布置时，要从多方面综合考虑。 图 2卧式粉罐汽车总体布置 1234563891011121) 装载质量、轴载质量分配等参数的估算和校核 为适应汽车底盘 或总成件的承载能力和整车性能要求，在总布置初步完成后应对某些参数其中最主要涉及的是装载质量的确定和轴载质量的分配进行估算和校核，这些参数对整车性能有很大影响。若不满足要求应修改总体布置方案。 2) 应避免工作装置的布置对车架造成集中载荷 例如在图 2凝土搅拌运输车的布置方案中，图 (a)的布置形成了明显的集中载荷，而在图 (b)的布置中、由于采用了具有足够刚性的副车架，因而可将这种集中载荷转化成买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 均布载荷，有利于改善主车架纵梁的强度和寿命。 图 2车架纵梁载荷状态比较 应尽量减少专用汽车的整车整备质量， 提高装载质量 由于专用汽车工作装置的增加，使得专用汽车的整备质量比同类底盘的普通货车要增加。据统计，一般自卸车要增加耗材 5 10，一般罐式车要增加耗材 15 25，因此，减少整备质量，充分利用底盘的装载质量，增大质量利用系数，是专用汽车改装设计过程个要追求的主要指标之一。 应符合有关法规的要求 例如对整车的长、宽、高、后悬等尺寸在相关法规中部有明确的规定，一定不能超出标准的要求。 专用汽车总体布置的任务是正确选定整车参数，合理布置工作装置和附件。使取力装置、专用工作装置、其它附件与所选定的汽车 底盘构成相互协调和匹配的整体，达到设计任务书所提出的整车基本性能和专用性能的要求。 厢的设计 卸汽车车厢的结构形式 车厢是用于装载和倾卸货物。它一般是由前栏板、左右侧栏板 ， 图 2典型的底板横剖面呈矩形的后倾式车厢结构。为避免装载时物料下落碰坏驾驶室顶孟，通常车厢前栏板加做向上前方延伸的防护挡板。车厢底板固定在车厢底架之上。车厢的侧栏板、前后栏板外侧面通常布置有加强筋。 后倾式车厢广泛用于轻、中和重型自卸汽车。它的左右侧栏板固定，后栏板左右两端上部与侧栏板饺接，后栏板借此即可开启或 关闭 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 2厢结构图 123、 45 638侧倾式及三面倾卸式车厢栏板与底板为直角，如图 2示。其栏板开启、关闭的铰接轴为上置式，开启时，栏板呈自由悬垂状，多用于有 侧 倾要求的中型自卸汽车。 矿用白卸汽车和重型自卸汽车的车厢多采用簸箕式，以方便装载，倾卸矿石、砂石等。有的簸箕式车厢采用双层底板结构，以增加底板的强度和刚度，并可减轻自重。簸箕式车厢如图 2示。 图 2顷式及三面倾卸式车厢 图 2箕式 车厢 本文设计的 红岩 盘 普通 自卸汽车 ，没有侧倾要求，故采用后倾式车厢。 厢的设计规范及尺寸确定 将全金属焊接车厢设计成等刚度体车 厢 是自卸汽车 设计的 重点 难 既能保证高强度又能保证轻 量 化。 就整车而言， 可以 看成由车轮、前轴、后桥壳、悬架、车架、车厢及其橡胶缓冲块等不同刚度单元组合而成的弹性体，受力时，将按照 各自 的刚度产 生 各 自 的变形，其变形 量与 刚度成反比，吸收的能 量 与刚度成 正 比。 车 厢刚度， 无 论是弯曲刚度还是扭转刚度，都会增加 车 架的相应刚度，两者的刚度买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 是相辅相成、 互相 补偿的。当汽 车 前后左右 车 轮处 于 高差较大的路面， 车 架扭曲较大时，车 厢应该有一定的扭转随动 性。如果车相的扭转刚度过大，当车 架扭转到一定程度时，车厢前支承缓冲块相应的 一侧压 到极限位置，车厢纵梁的另 一 侧可能离开缓冲块， 车 厢前端的一大部分重 量 转移到一侧的车架纵梁 上 ，纵梁可能 超载损坏。如果车厢 扭转刚度过小，能与车架扭转随动， 当 车架产生较大扭曲时，车厢可能因变形过大而早期损坏。 全金属焊接等刚度车厢设计 的 规范化的定量的设计计算方法 并不是很完善，根据一些经验，可以知道一些 设汁规范和经验数据 ： 表 盘 技术参数列表 车型 驶室最高点距车架上翼面距离 （ 2056 汽车底盘长 （ 8208 驾驶室后围距前轴 （ 508 轴距 （ 4600 外气管距前轴距离 （ 752 车架有效长度 （ 5578 车架上平面离地高度 （满载）（ 1007 车架外宽 （ 780 底盘整备质量 （ 4080 推荐货物重心 （ 890 底盘轴荷前轴 /后轴 （ 1680/2400 车辆前悬 /车架后悬（ 1548/1800 底盘最大承载质量 （ 7320 汽车底盘总高 （ 3060 厂定最大设计总质量 （ 11400 升机构的设计 升机构形式的选择 举升机构分为两大类 ： 直推式和连杆组合式，它们均采用液体压力作为举升动力 直推式举升机构利用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。但由于液压油缸工作行程长，故一般要求采用单作用的 2 级或 3 级伸缩式套筒油缸。 接推动式举升机构 油缸直接作用在车厢底板上的举升机构称为直接推动式举升机构，简称直推式举升机构。按举升点在车厢底板下 表面的位置，该类举升机构又可分为油缸中置 (图 2买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 油缸前置 (图 2种型式。前者油缸支在车厢中部，油缸行程较小，油缸的举升力较大，多采用双缸双柱式油缸；后者的油缸支在车厢前部，油缸的举升力较小，油缸行程较大，一般用于重型自卸汽车上，油缸则通常采用多级伸缩油缸。 图 2接推送式举升机构 he of 连杆组合式举升机构 油缸与车厢底板之间通过连杆机构连接的举升结构称为连杆组合式举升机 构。生产实践表明，连杆组台式举升机构具有很大的优越性。根据油缸的安装特点，连杆组台式举升机构又可分为油缸前推 (后推 )连杆放大式、油缸前推 (后推 )杠杆平衡式、油缸浮动等多种结构型式。 （ 1）油缸前推连杆放大式 (马勒里式 )举升机构 该种举升机构 (图 2示 )通过三角板与车厢底板相连，车厢的举升支点较靠近车厢的前部，故车厢受力状况较好；当达到最大举升角度时，油缸几乎处于垂直状态，车厢上升到最高位置不易倾下，稳定性好；油缸最大推力较小，油压特性好。但整个机构较庞大，油缸在举升过程中的摆角较大，工作行程较大。 图 2推连杆放大式举升机构 of 2）油缸前推杠杆平衡式举升机构 该种举升机构 (图 2示 )通过拉杆与车厢底板相连，举升支点较靠近车厢的前部，故车厢受力状况较好；初始时拉杆几乎是垂直顶起车厢，因此机构运动性能好。但该机构三角形连杆的几何尺寸较大，结构不紧凑，油缸摆角较大，工作行程较大，液压管路不易布置。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 2of 3）油缸后推连杆放大式 (加伍德式 )举升机构 该种举升机构 (图 2示 )通过三角板与车厢底板相连推动车厢，启动性能较好，并能承受较大的偏置载荷；举升支点在车厢几何中心附近，车厢受力状况较好。但该机构举升力系数较大，工作效率较低。 图 2推连杆放大式举升机构 he of 4）油缸后推杠杆平衡式举升机构 该种举升机构 (图 2示 )的油缸下铰点、三角板的固定铰点、车厢翻转铰点几乎均匀分布在副车架上，减少了车架后部的集中载荷；同时，这种三点支承方式有利于改善机构的整体横向刚性。举升过程中油缸摆角小，机构的工作效率也较高，但机构举升力系数较大，使相同举升质量所需举升力较其他举升机构大。 图 2推杠杆平衡式举升机构 of 5）油缸浮 动式举升机构 图 2缸浮动式举升机构 he of 种机构 (图 2示 )油缸的一端直接与车厢底板相连，另一端不是固定在车架上，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 而是可以随着车厢的翻转而运动，故称为油缸浮动式举升机构 该机构的拉杆也与车厢底板直接相连，举升支点较靠近车厢的前部，故车厢受力状况较好，工作效率较高。但该机构几何尺寸较大，结构不紧凑 ,举升过程中油缸摆角较大，使得液压管路难于布置。 由以上分析可知，现在的液压举升机构有多种型式，每种型式的性能各有 千秋，要因车而异，合理选用，选用的原则是 :首先必须充分考虑车辆的使用条件和环境；其次要考虑制造工艺；最后要兼顾成本。 根据本车的使用特点和环境来看，工作条件差，用户经常严重超载，经常在无路的环境中工作，尘土多，维修条件差，对价格方面的要求是造价低，性价比要求高，车辆离地间隙较大 (大于 200建造纵深小，选用横向刚度好、举升转动圆滑、车厢骨架受力均衡、维修简便、具有寿命长、密封工艺好、不易泄漏、制造成本低、超载能力强等优势的前推连杆放大式举升机构较为合适，即小的装载质量、大的超载系数和良好的经济性能。 位自卸车的两种机构形式 图 2构一 图 2构二 高位自卸车的两种机构形式如图 2们只是两侧相同机构的一侧。由以上两图可看出，机构一（图 2全部为固定铰支座的两平行杆同步运动的结构，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机构二（图 2两固定铰支座和两个滑动铰支座的剪叉式结构。这两种机构都可以实现上板台面升降的运动，但相比较之下，机构一有三点不足： a) 机构一在升降过程中上板不仅有竖直方向的位移变化，而且还有水平方向的位移变化，而机构二的上板在升降过程中只有竖直方向的位移变化。这样，在总体尺 寸一样的情况下，机构二升降时所需的空间较小。 b) 机构一在升降的过程中， 所载物体的质心相对 机构 的支撑中心的变化很大，这样就要求更大的动力，即要求推力更大的液压缸。结果会增加安装尺寸和生产成本。 c) 机构一的稳定性没有机构二的对角双三角的结构稳定性好。 综上所述，机构二较机构一更合理。所以，在结构上选择机构二。 位自卸车机构中三种液压缸布置方式的分析比较 题的提出 液压缸的布置方式主要包括液压缸对机构的作用力（动力）点位置及液压缸的起始安装角度等。 在机构确定的情况下，动力的作用点是 关系所需动力大小的关键。而高位自卸车的动力由液压缸提供，因此，作用点的位置直接关系液压缸的选择。此外，液压缸的安装起始角度也对所需动力大小有较大影响。 总之，液压缸的布置方式是设计的一个重要环节，是设计成功与否的关键之一。那么液压缸究竟选择怎样的布置方式？ 种方案的分析和比较 以下是液压缸的三种布置方式，如图 2 2 2示，基于剪叉式机构的优点，它们都是采用剪叉式机构，可以看做三种方案： 方案一（图 2液压缸的一端在底座的固定铰支座上，另一端支撑在支架 1上靠近滚动铰 支座的位置。当两支架几乎处于水平位置时，液压缸与底座的夹角 1 很小，这时要把台面升起就需要液压缸提供很大的推力，甚至不能把台面升起。此外，液压缸的布置需要在底座长度比支架还更长的基础上额外地加长底座，这样就需要跟多的底座材料。 方案二（图 2液压缸的一端在底座的固定铰支座上，另一端支撑在支架 1与支买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 架 2的铰支轴上。当两支架几乎处于水平位置时，液压缸与底座的夹角 2 也很小，这时要把台面升起也需要液压缸提供很大的推力。虽然液压缸推动支架的力臂会随着台面的升起而迅速增大，从而使所需的液压缸的推力迅速减小。然而，同时也使液压缸的行程增加迅速增加，最终就需要大行程的液压缸，而液压缸的布置需要更大的长度空间，可能在液压缸完全收缩时支架仍不能完全收回，造成台面的高度过高。 方案三（图 2液压缸的一端在底座的固定铰支座上，另一端支撑在与支架 2成一定角度且同固定铰支座的杆上。这样，当两支架处于水平位置时，液压缸与底座仍有一定夹角3，且3 2 1 ，这时要把台面升起所需要液压缸提供的推力就会比前两种布置的推力小很多。虽然液压缸推动支架的力臂随着台面的升起而增大幅度没有方案二的快，即使所需的液压缸的推力减小更平缓。然而，同时液压缸的行程增加也比较 平缓，最终所需要的液压缸行程也不会很大，布置液压缸的空间也是足够的。因此，在稍微增加了液压缸推力的同时获得了更多的优点。 图 2案一 图 2案二 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 2案三 综上所述，方案三是高位自卸车设计的最佳方案（如图 2示）。 体方案确定及总体设计 由于该课题研究的自卸车是高位自卸车，各前述列举的方案是一般的自卸车方案。 由 位自卸车的最佳总体方案为：机构二形式和液压缸布置三的方式相结合。 总体结构示意图如图 2图 2总体机构示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 3 章 主要部分分析计算 例分析 整车整备质量是指汽车完全装备好的质量，包括润滑油、燃料、随车工具、备胎等所有装置的质量。参考同类普通自卸汽车的整车整备质量，在此基础上在增加车厢升高装置的质量，便可估算高位自卸 汽车的整车整备质量。 所选 底盘的整备质量为 4080为在本次设计选用的车厢尺寸有较大，为 3100 1700 550，取为 4500加上双级剪式举升机构约 500高位自卸汽车整车整备质量为： 500050045000 m 质量 计算公式为 5 2 1 03705 0 0 0 中 乘员质量（ 按每人 70。 改装后 高位自卸汽车最大轴载质量的分配应基本接近原车底盘轴载要求。又由于车厢升高的同时，其质心向后移，因此该高位自卸汽车的整车质心位置可比同类普通自卸汽车的质量略向前移。 位自卸车的结构简化 机构 的简化结构如图 3图 3液压 机构 的简化结构 机构 b、 d 点为固定铰支座， a、 c 两点分别可沿 机构 底架轨道及工作台下方轨道水买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 平移动， a、 c 两点采用同样的支撑结构时，其摩擦阻力系数皆为 f 。 件长度皆为 L ，且设为无重杆件， e 铰接点位于上述两杆件的中点。 液压缸推力的作用线，其一端与底架铰接于 f 点，另一端与 铰接于 g 点。 水平面得夹角为 ，与水平面得夹角为 ，且 。 机构 面与所载工件重量合为 G ，其作用线距 ，显然，现在 机构 升降过程中 P 值不变。 构 受力分析 图 3图 3整体受力分析图 将 2/G 分解到 a、 b 两端，则有 c .(c o sc o .(c o G P .(c o G P .(.(式中： a 点所受水平方向上的力； a 点所受竖直方向上的力； b 点所受水平方向上的力； b 点所受竖直方向上的力； c 点所受水平方向上的力； c 点所受竖直方向上的力。 为研究对象，如图 3买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 3 图 3 列平衡方程式，有 当 d 点力矩平衡，即 0 0c o ss i nc o i n2)s i n (c o s2)c o s (s i 1. (当 b 点力矩平衡，即 0 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 0co ss .(又 的水平与竖直方向受力平衡，即有 0 X 和 0Y ， 当 0 X 时，有 0c o .(0.(当 0Y 时，有 0c o .(0.(整理解得： )s c in(s .(【静态时：)s c )c o ss c o s.()c o ss c o s.()co ss in(co ss .()co ss i n(co ss i i n 2.(c o .(s .(式中： T 液压缸的推力； d 点所受水平方向上的力； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 d 点所受竖直方向上的力； e 点所受水平方向上的力； e 点所受竖直方向上的力。 角与 角的函数关系 角与 角的几何关系见图 3c )s in(ta ll l即)co s ()s ar c t a ll l.(（ 1）各铰点处的受力（包括油缸推力）与载荷 G 成正比； （ 2） 值的增大而增大，在 l 值确定时，这些力又与 P 值成正比 ;而 值的增大而减小，在 l 值确定时，它们随 P 值得减小而增大； （ 3）在计算油缸推力 T 时，动态值比静态值增大了)s )c o ss s P f； （ 4）油缸的推力 T 与 1l 值成反比 ； （ 5）力 值的增大而增大。 叉臂长度及液压缸安装位置的确定 机构 的运动原理如图 3买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 3机构 的运动原理图 为了使工作台面下降至最低位置时滚轮不至于脱离滑道，剪叉臂的长度 L 应该比底座的长度 b 小一些，一般可取 .(由设计参数可知： 200 ， 50 ， 000 。初选底座长度 500 ，系数为 根据式 (得剪