某载重量自卸车举升机构的设计液压及控制系统定稿版VIP

本 科 毕 业 论 文题目 ： 某 载 重 自 卸 车 自 卸 车 的 设 计 -液 压 及 控 制 系 统学 院: 汽车与交通工程学院专 业: 汽车服务工程学 号: 201323189018学生姓名: 李川指导教师: 张光德日 期: 二一七年六月武汉科技大学毕业设计I摘要自卸车作为现代专用车的主要工具，通过技术的快速发展进步，逐步成为货物运输的核心的工具之一。自卸汽车的快速发展解决了人们在货物输送过程中工作量大、成本高的问题。本次课题关于自卸车举升机构和液压系统的设计，不仅仅能够更加清晰的认识和了解结构的工作原理和过程，对专用汽车行业的发展更是有积极的作用。设计中利用数学模型对液压举升机构进行分析。液压系统是举升机构动力的来源，它的工作效率决定了举升机构的性能好坏，本设计对 T 式自卸车举升机构的液压系统回路进行分析设计，通过所求的油缸最大推力设计计算液压泵、液压缸的相关尺寸，同时对液压泵强度进行校核。自卸汽车在建造 行业的地位越来越重要，通过技术的快速发展进步，逐步成为货物运输的核心的工具之一。本文设计关于自卸车不同举升机构分析比较并确定为 T 式举升机构。对 T 式举升机构进行了数学建模分析它的受力和运动，最后根据力矩平衡列出方程式并求解油缸推力大小和拉杆拉力大小。关键字：自卸车、T 式举升机构、数学模型、液压系统武汉科技大学毕业设计IIAbstractThe rapid development of dump trucks to solve the people in the transport of goods in the process of large workload, low efficiency, high transport costs. The most critical device for the dump truck is its lifting system, the advantages and disadvantages of the lifting system directly related to the overall layout and performance of the dump truck. The design of the dump truck and the hydraulic system is not only able to understand and understand the working principle and process of the structure, but also has a positive effect on the development of the special automobile industry.In this design, the mathematical model is used to analyze the hydraulic lifting mechanism .Hydraulic system as a lifting force of the power source has a vital role in the design of the hydraulic system is the maximum load of the dump truck to ensure that the design of the T-dump truck lifting mechanism of the hydraulic system circuit analysis and design, through the request The maximum thrust of the cylinder design to calculate the hydraulic pump, hydraulic cylinder of the relevant size, while the strength of the hydraulic pump to check. The position of dump trucks in the construction industry is becoming increasingly important. This paper designs and compares the different lifting mechanisms of the dump truck and determines it as a T-type lifting mechanism. The T-type lifting mechanism is subjected to mathematical modeling to analyze its force and motion. Finally, the equations are calculated according to the moment balance and the cylinder thrust force and the pulling force. Key words: Dump truck, T - type lifting mechanism, mathematical model, hydraulic system武汉科技大学毕业设计III目 录1 绪论.11.1 引言.11.2 国内外现状和发展趋势.11.3 课题的目的和意义.21.4 本论文研究主要内容.22 自卸车的举升机构.32.1 自卸车的种类.42.2 自卸车举升机构的种类.52.3 本章小结.63 T 式前推连杆组合举升机构的设计 .73.1 自卸车及 T 式举升机构主要参数介绍 .73.1.1 自卸车的主要性能参数.73.1.2 最大举升角度和举升降落时间.83.1.3 举升油缸相关参数.93.2 T 式举升机构设计和计算 .93.2.1 数学模型的建立及参数确定.103.2.2 T 式举升机构受力分析与载荷计算 .123.2.3 T 式举升机构液压缸最大推力的计算 .143.2.4 T 式举升机构最大拉力的计算 .143.3 T 式举升机构强度的计算校核 .153.4 本章小结.164 T 式举升机构液压系统设计 .174.1 液压系统原理及结构特点.174.1.1 液压缸的设计与计算.184.1.2 液压泵的选型和计算.204.1.3 其他液压阀选型.244.1.4 取力器的选择.254.2 本章小结.25参考文献.26武汉科技大学毕业设计11 绪论1.1 引言自卸车是指利用液压式或者机械式举升机构完成自动卸货降落回复过程的专用车辆，同时也称作翻斗车。自卸汽车作为货物运输的关键部分，自卸车通常在建材场、矿山、工地领域有着重要的作用。当自卸汽车在工地运输作业时，道路的凹凸不平使得自卸车工作时面对较大的动载荷冲击。自卸车自从 19 世纪末发展以来，通过技术的快速发展进步，逐步成为货物运输的核心的工具之一。如图 1-1 所示为某 T 式的自卸汽车实物图。图 1-1 某重型自卸汽车1.2 国内外现状和发展趋势早期自卸车举升机构为单级缸中置式，单级缸举升机构不仅仅在受力方面简单，同时由于它的工作行程较短使得布置紧凑，当时国内最开始的自卸车都是采用的这种举升机构。其中最为典型就是东风 EQ3092F 这款自卸车。若自卸汽车有超载现象时，副车架会由于油缸的反作用力发生会向上翘起甚至发生变形等危险状况。若发生车厢变形，会使得举升系统工作情况更差，直接导致自卸车在举升系统方面的使用寿命大大降低。多级缸中置直顶式举升机构自卸车改进最为有效的地方就是将举升机构与车厢之间的作用点设计在货物重心之前，这样以来大大的提高了举升过程中的稳定性，同时作用点的前移使得举升机构作用力降低，根据杠杆的原理在举升相同质量的货物时，所需的举升力更小。而且该种类型举升机构采用的是套筒机构的内部油泄量比较小。因此在举升过程中能够保证两缸举升速度相同，避免了扭曲变形的现象。武汉科技大学毕业设计2为了进一步提高自卸车的承载能力，出现了装载量更大的单级缸连杆组合式举升机构自卸车。相对于之前的直顶式举升机构举升过程更为平稳，油压特性更好，而且由于机构受理合理有较强的承载能力。举升机构整体性好，结构布置比较紧凑，在有限的空间实现较大的车厢倾斜角度。在自卸汽车的行业，这种类型被应用的越来越广泛，越来越多的汽车企业选择它。随着制造技术也日益成熟，在原基础上衍生出各种形式的连杆举升机构，其中现在使用最为常见的是 T 式举升机构，不论是可靠性在还是稳定性方面，都有比较优异的表现。为了满足更大的载重量的需求，出现了目前自卸车行业上较为流行的多级缸前置直顶式举升机构。多级缸前置直顶式举升机构的液压缸的行程长达 5 至 6 米，液压缸前置的布置方式能够更好的解决自卸车稳定性，同时降低货物重心。并且机构受力最简单、并且最为省力，但是由于油缸行程较长因此必须要有足够的工艺精度保证，因此造价成本比较昂贵。目前国内生产并不多主要靠进口，发展遇到瓶颈。国外对自卸汽车的研究起步早，在基本方法和结构设计方面更为先进。国外等专用车行业发达的国家，在比较先进的科技支持的发展的背景下，关于自卸车的研究方式方法相对于国内来说也更为先进。国外的企业比如美国卡特彼勒(CATERPILLAR )、美国特雷克斯(TEREX )、日本小松制作所(KOMATSU)等在研究自卸汽车时，通过对自卸汽车的机械、电控、液压等方面的工作进行协调，能够自卸汽车在工作过程中各个系统之间的工作更加有条不紊。比如为了适应自卸汽车恶劣的工作环境，卡特彼勒研究的动力自动优化装置，能够让自卸车在不同的道路下获得最佳力矩，除此之外国外自卸车研究在尾气排放利用废气再循环技术最大程度减少污染物。国外的自卸车的发展始终处于领先的位置。1.3 课题的目的和意义自卸车自从 19 世纪末发展以来，通过技术的快速发展进步，逐步成为货物运输的核心的工具之一。虽然我国自卸车的产量日益上升，但是技术、精度等要求难以满足现在的设计要求，主要依赖对于现有自卸车的改装优化，技术含量有限，并不能够适应当前生产制造行业的需求。因此本课题目的就是在现举升机构的基础上进行重新设计，在保证自卸汽车工作安全可靠的前提下，尽量提高自卸汽车的质量利用系数，这样可以提高装载量和运输效率。同时作为举升机构中关键的液压系统，我们可以通过对液压回路进行设计优化，在保证自卸车完成工作过程的前提下，最大程度提高自卸车工作效率。本课题中通过对举升机构的工作原理和过程研究，得到液压举升系统中最大受力点位置以及受力大小。本次课题关于自卸车举升机构和液压系统的设计，不仅仅能够更加清晰的认识和了解结构的工作原理和过程，对专用汽车行业的发展更是有积极的作用。武汉科技大学毕业设计31.4 本论文研究主要内容本文以某重型 T 式举升机构自卸汽车作为本次设计的考虑对象，主要从以下几个方面开展设计计算：介绍不同自卸车和自卸车举升机构的种类更加深刻地了解其功能和原理。其中对直推式、连杆组合式举升机构进行各个方面的综合分析对比，得出两种不同举升机构优缺点。对 T 式自卸车举升机构布置进行设计，建立数学模型坐标系并在合理的范围内对举升机构关键位置坐标进行确定，最终通过函数关系计算并确定举升机构基本尺寸。建立 T 式三角架放大式（马勒里式）动力学模型对 T 式三角架放大式（马勒里式）进行受力分析，根据受力和力矩平衡方程的计算，最终计算得到式三角架放大式举升机构的最大油缸推力和最大的拉杆拉力。同时对三角臂和拉杆最大的受力点进行强度校核。最后对对举升机构液压系统原理进行分析，对液压系统工作过程进行分析同时计算并确定液压系统中主要构件液压缸、液压泵尺寸的设计计算以及其他液压阀和取力器的选择。武汉科技大学毕业设计42 自卸车的举升机构2.1 自卸车的种类自卸车作为专用车领域关键运输工具之一，发展至今的种类比较繁多，在各个行业有比较广泛的用途。最常见的也是用途最广泛的是普通自卸车，由于其装载重量范围大，通常在 220 吨，因此它在建造领域、农牧业等都比较有比较重要地位。其它类型自卸车一般用于特殊场合比如矿用自卸车，由于矿采质量较大，矿用自卸车载荷量一般大于 20 吨，矿用自卸车体积较大所以只能在地形开阔矿区或其它地区行驶。普通自卸车也可以根据自卸车的工作方式或者载货量等进行分类。根据货物卸货时的不同方向进行分类：（1）后倾式自卸汽车：如下图 2.1 所示自卸车卸货时，车厢向后翻，这种类型的自卸车应用最为常见。 （2）侧倾式自卸汽车：如下图 2.2，可以向车厢两侧进行卸货。这类自卸车相对于传统的后卸式制造难度更大，并且卸货方向的局限性也导致侧倾式自卸汽车在现实生活中使用有限。 （3）三面倾卸式自卸汽车：这种自卸车不仅仅可以像大多数自卸车一样向后倾卸货物，更为方便的是它也能向左右两个不同方向卸货，卸货更为方便。按最大质量分类：（1）轻型自卸汽车，自卸汽车最大总质量大于 1.8 吨小于等于 6 吨；（2）中型自卸汽车，自卸汽车最大总质量大于6 吨小于等于 14 吨；（3）重型自卸汽车，自卸汽车最大总质量大于 14 吨。根据传动系统的工作方式，自卸汽车可分为机械自卸车、液压机械传动自卸车和电驱动自卸车。对于轻重型自卸汽车为了保证其传动效率一般采用机械式传动，相对而言，重型自卸汽车为了改善其使用性能一般采用液力机械混合式传动，而矿用自卸汽车为了适应其工作条件往往采用电力传动。 图 2.2 侧倾式自卸汽车图 2.1 后倾式自卸汽车武汉科技大学毕业设计52.2 自卸车举升机构的种类但是在造价方面更加昂贵；中置式举升机构与前置式举升机构相比，虽然在相同装载质量时需要更大举升力，但是紧凑的布置使得其油缸行程更短从而减少降落时间，同时较短的液压缸、活塞杆易加工，价格低廉。两者示意图如图 2.3，2.4 所示。图 2.3 直推式举升机构（中置式）图 2.4 直推式举升机构（前置式）相对直推式举升机构的结构而言，组合式的不管在受力还是在运动方面更为复杂。自卸汽车举升机构的发展过程中，逐渐由最开始简单的直推受力方式到现在连杆机构复杂的受力，对于液压缸来说不是直接作用在车厢上，而是传递过去这样能够使运动的过程更加省力。同时连杆组合式具有更好的油压特性，这不仅仅对液压系统的密封直推式举升机构是自卸汽车中较为简单的一种举升机构类型，它的结构布置比较简单，方便布置，并且受力简单，因此举升效率较高。直推式举升机构可以分为单、多级液压缸或者单、双液压缸直推式不同类型液压缸，或者分为前置式、中置式举升机构，不同的布置形式的举升机构会出现液压缸行程和举升机构举升力的不同。两者在相同的装载量条件下，由杠杆原理可知