毕业设计（论文）-自卸汽车连杆倾斜机构设计（全套图纸）.docx

北华航天工业学院毕业论文毕业设计报告(论文)报告(论文)题目：自卸汽车连杆倾斜机构设计 作者所在系部： 机电工程学院 作者所在专业： 车辆工程专业 作者所在班级： B13142 作 者 姓 名 ： 作 者 学 号 ： 指导教师姓名： 完 成 时 间 ： 2017年6月 摘要本文通过对市场上出现的各种中型自卸汽车的车厢和举升机构进行了较详细底了解，确认了某型自卸汽车的车厢和举升机构的设计方案，较好底解决了自卸车设计和制造成本较高的问题，给生产、改装自卸汽车的生产企业提供了一种新思路。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，从举升机构的设计、液压系统的设计等方面进行了某型自卸车的总体设计。其中，举升机构设计中对举升机构进行了运动分析和受力分析，然后在液压系统设计中，对其工作原理进行了说明并通过计算得出合理的液压装置。最后对自卸车副车架进行了设计。关键字：自卸汽车副车架举升机构液压系统 全套图纸加153893706AbstractThis article through to appear on the market a variety of medium-sized cars and lifting mechanism of dump truck to understand in detail, and confirm the carriage of a dump truck, and the design of lifting mechanism, better solved the problem of the dump truck design and manufacture of high cost, for the production, the modification of the dump truck production enterprises to provide a new way of thinking. This paper gives an overview of the design characteristics of self-unloading vehicle and the development status of the car. Then, the design of the lifting mechanism and the design of hydraulic system were carried out in the design of the dongfeng 140 dump truck. Among them, in the design of lifting mechanism of lifting mechanism motion analysis and force analysis, and then in the design of hydraulic system, its working principle is described and calculated the reasonable hydraulic equipment. Finally, the car chassis was designed.Keyword: Dump truckSub-frameLifting mechanismHydraulic system.II目录摘要IAbstractII目录1第1章 绪 论11.1课题来源及研究意义1第2章 整车参数的确定及校核22.1整车尺寸参数的确定2第3章 液压举升机构的设计43.1液压举升机构时应满足的性能4 3.2举升系统性能主要评价参数43.3液压举升机构方案的确定53.3.1液压举升机构简述53.3.2液压举升机构方案的选择73.4举升机构几何尺寸的确定83.4.1举升机构安装位置的设计83.4.2三角臂的设计93.4.3拉杆长度的设计计算93.5力学计算与校核103.5.1机构的坐标计算103.5.2机构受力分析113.5.3拉杆截面尺寸的确定13第4章 液压系统的计算144.1液压油缸性能参数计算144.2液压泵性能参数计算154.3系统压力校核164.4车厢举升时间的校核16第5章 副车架与车厢及其附件的设计175.1选用的底盘主车架的主要尺寸17 5.2副车架的结构设计17 5.2.1副车架的外形175.2.2副车架的选材185.4副车架的强度刚度弯曲适应性校核18总 结24致 谢25参考文献262第1章 绪 论1.1课题来源及研究意义 自卸汽车是一种专用汽车,技术要求适中,社会需求量高。过去很长一段时间,国内卸汽车生产厂家主要靠引进国外车型,通过仿制和部分改造开发自己的新车型。随着设计水平和生产能力逐渐提高,部分自卸汽车生产厂家开始与高校等科研机构合作, 开发具有自主知识产权的自卸车辆。目前国内自卸汽车样机装配过程中,发现了一些设计上的失误,造成部分零件的返工,延长了样机制作时间。可见,有必要采用新的设计方法,如国外部分自卸汽车生产厂家采用的虚拟样机技术,保证整车一次装配成功,避免零件的返工,缩短新车型的研制时间,降低研制成本,提高整车性能。自卸汽车液压系统是自卸汽车重要组成部分,液压系统性能好坏直接影响整车的工作性能和可靠性。1.2研究的内容 自卸汽车和普通汽车的区别在于，它已经被改装成具有特殊功能的汽车，它可以执行一些特殊的运输和工作功能。因此在设计中，除了满足基本汽车的性能要求外，还满足了特殊功能的要求，它形成了自己的特点，总结如下:1专用汽车设计的基本型号汽车底盘设计最终将进行改装设计；2专用汽车设计的主要工作是匹配整体布局和专用工作设备；3生产的各种专用汽车种类多和数量少；4为专用汽车 设计的自制部件的设计应遵循单一或小批量生产的可能性； 随着中型自卸车变得越来越重要,有关它的设计也变得日益重要起来。它的整体设计过程与卡车相似。第2章 整车参数的确定及校核2.1整车尺寸参数的确定某型自卸汽车是选择EQ3092FJ型自卸车底盘, 汽车发动机驱动的液压举升机构的取力器把力-轴-液压泵举升油缸、汽车卸货举升到一定角度,依靠专用车厢的重量让其恢复位置的汽车。汽车的最大负荷为4.3吨，这是一种中型自卸车，用于高速公路运输。倾卸机构采用油缸前推式举升机构。该车主要由车厢、副梁、液压举升机构和液压系统组成,根据老师所给数据表2.1.1，确定所设计部分的具体数据。表2-1老师所给具体数据工作环境及技术条件：设计参数：底盘尺寸（长宽高） 4000x2000x2000mm，额定载货质量 3000kg，自身质量1200kg，最高车速100km/h，最大爬坡度30%。发动机功率最大80kw/4000rpm，最大扭矩300Nm/2000rpm，轴距2600mm，轮距前后都是1400mm，最小转向直径12m驱动轮半径280mm，主减速器传动比6.17，变速器一档传动比6.4，其他参数可自定。数据如果有冲突，可以适当自己调整根据上面老师所给数据，最终确定具体数据如表2-2表2-2整车参数最大装载质量kg3000kg整备质量kg4200kg轴距mm2600轮距（前后）mm1400/1400前悬 mm1065后悬 mm1485接近角离去角货箱尺寸mm倾斜时间（举升落下）15s13s最大举升角总质量kg7395最高车速（kmh）100km/h装载质量:选取3000kg;驾驶员质量:65kg/人,额定载员3人, kg;自卸汽车总质量是: =3000+4200+195kg=7395Kg货舱的最大举升角度是货车底部与框架框架之间的夹角，当它被举升到设计极限时。这取决于货物的正常休息角的大小。其余的大部分货物降价范围。因此，为了确保排放是干净的，倾倒卡车的最大吊角是50到60。着陆时间指的是将货物舱从最大的举升到框架的框架下的时间。这两个参数太长会影响运输效率;太短会增加液压系统的负载。平均设计时间是15 s-25s,降落时间是8s-15s1。第3章 液压举升机构的设计3.1液压举升机构时应满足的性能1、较强的免维护性；2、良好的动力性；3、平稳性；4、卸料性；5、紧凑性；6、协调性；3.2举升系统性能主要评价参数汽车自卸机构由液压缸驱动,它的性能的好坏取决于举升货物的举升力和最大吊角,以及液压系统的两个方面的要求。液压举升机构的性能评价参数有几个方面:1、举升力系数K升力系数是评价液压举升机构举升性能的参数，即需要举升重力的油缸推力，即: K=F/mg (3.1)式中:F一油缸的有效推力(N)。m一举升质量(Kg)。g一重力加速度(m/)。对于特定的举升机构,升力系数K和布局的汽车性能特征参数和机构而言,K值只能比较举升的工作效率相同类型的机制。对于相同的升力质量，升力越小，液压升力越小，气缸内的油压就越小，这样举升机构就能消耗更少的能量。2、举升油缸最大行程是指货箱达到最大举升角时,举升油缸的最大伸长量。它既是举升油缸的结构参数,又是举升机构的性能参数。举升油缸最大行程较小,可减少举升油缸的级数,降低制造成本,同时举升机构的布置也较方便。3、举升高度是指举升机构所占用的空间高度。对于重型矿用自卸汽车的后置双缸举升机构,空间高度决定于举升缸的安装长度和举升缸的初始方位角。举升缸初始安装长度越小,举升缸在车上就越好布置。4、最大举升角指举升机构的最大角度。是决定是否将货物倾倒在容器中的参数。一般松散的身体被放置在水平面上的一个圆锥上，这被称为松散的休息角。休息的角度也被称为休息的角度和积累的角度，通常是35到55度。将松散的材料放置在光滑的表面上，然后将盘子倾斜到松散物体开始滑动的底方，滑动物体的角度，通常是30到40度。松弛的角度和滑角是松散流特性的重要指标。它们与松散物质的大小、含水量、尘埃颗粒的形状、尘埃颗粒的光滑表面以及松散物质的附着力有关。集装箱设计的最大举升角必须大于其他货物，从而保证集装箱的货物是倾斜的和干净的。 表3-1常运货物的安息角物料名称煤焦炭铁矿石铜矿细沙粗沙石灰石安息角（度）2745504050354530355040453.3液压举升机构方案的确定3.3.1液压举升机构简述有各种不同的举升机构和不同的设计方法。目前,广泛应用于自动倾卸卡车液压举升机制,根据油缸和车厢底板连接模式,常用的举升机制有两种形式:缸直接驱动类型和连杆组合式两大类。 缸体通过连杆机构连接到车厢的底板上，称为连杆组合式举升机构。在生产实践中连杆组合式举升机构因其具有举升平顺、油缸活塞工作行程短，举升机构布置灵活等优点，得到了广泛的采用。a)前置式 b)中置(后置)式图3-1举升机构的两种形式1-车厢；2-拉杆；3-三角形拉杆；4-举升油缸；5-副车架图3-2油缸前推连杆组合式1-车厢；2-拉杆；3-三角形拉杆；4-举升油缸；5.副车架图3-3油缸后推连杆组合式1-车厢；2-拉杆；3-三角形拉杆；4-举升油缸；5-副车架图3-4油缸前推杠杆平衡式举升机构1-车厢；2-拉杆；3-三角形拉杆；4-举升油缸；5.副车架图3-5 油缸后推杠杆平衡式举升机构1-车厢；2-拉杆；3-三角形拉杆；4-举升油缸；5-副车架图3-6 油缸浮动式举升机构上面各种机构各有优缺点,使用时根据实际需要进行选择。相对来说,直推式举升机构的设计较为简单,而连杆组合式的设计较为复杂和灵活。3.3.2液压举升机构方案的选择直推式举升机构采用液压缸直接举升汽车。该机构安排很简单,结构紧凑,举升效率高,但工作液压油缸的行程很长,因此,通常需要使用单作用的二级或多级伸缩套筒缸。此外，单缸系统的水平刚度不足，系统倾倒的稳定性差，工作寿命短，成本高。 表3-1推动式和连杆组合式举升机构的综合比较 类别 项目直推式连杆组合式结构布置简单，易于布置比较复杂系统布置较小较大建造高度较底较高工作寿命密封的连接很好，易漏的密封更少，密封很好损坏程度低，工作时间长制造成本较高较底系统稳定性较差较好系统耐冲击性较好较差连杆机构的组合举升机构具有升举、工作行程短，活塞活塞灵活布置的优点。在机械装置后，油缸和缸推两种推力，油缸的举升力是适中的，结构紧凑，但部分部件布置集中在后方,底板受力力大。自卸汽车油缸前推式机构举升力系数小、省力、油压特性好，适用于重型自卸汽车。考虑到上述因素，我们决定采用液压缸的连杆组合式举升机构。3.4举升机构几何尺寸的确定油缸的四连杆举升机构主要由升油缸EC、拉杆和三角臂ABC组成。点O是车厢和横梁的铰链。当油缸装满油,油缸EC细长,三角臂 ABC和杆BD将举升。当货物卸下时，车厢就会加倍。举升机构在初始位置占用较少的空间，以确保结构紧凑，组件不受干扰和协调。主要初级初级部分的各部分的位置和几何尺寸。机构设计示意图3.4.1举升机构安装位置的设计车厢放平时举升机构与车厢前铰支点A0的确定。车厢前铰支点的坐标(,)可按经验公式(3.2)计算(3.2)式中L油缸最大工作行程,参考同类车型油缸型号,初选油缸自由长度1200mm,最大有效工作行程L=800mm;车厢的最大举升角,依据车厢倾卸动作要求和所运物料的休息角,选取=R经验系数,根据L尺寸,选取R=170因此可得, =17580050=2800mm考虑结构安排,取=2055mm确定距车厢底板的距离为84mm,已知底板纵梁高205mm,因此点坐标为(2055,122)。3.4.2三角臂的设计1)车厢放平时三角臂中支点C0座标和A0C0长度的确定点是油缸的支点。当车到位时，点应该尽可能底靠近车底，点在垂直方向上是90毫米。气缸的长度应该略大于圆柱体的最小长度，长度为15毫米，以保证汽车是平的，气缸不会干涉。根据结构安排,水平方向上是805毫米,则C0点坐标为(2507,37), =460mm。2)车厢放平时拉杆与三角臂铰接点B0的确定连接,并将绕点O顺时针转动。以为圆心, 为半径画弧,再以E为圆心以1165+780-10=1935mm为半径画弧,两弧交点,连接和,作=又以为顶点, 为边, =根据结构允许尺寸,取=128mm,连接、调整B点位置,使AB、BC为整数,AB=572mm,由此确定B0点的坐标为(2800,-50),ABC和为和时三角架所处的位置。 3.4.3拉杆长度的设计计算1)拉杆与副梁铰接点D及拉杆长度的确定作的垂直平分线交线于D点，为结构允许的连杆与副梁铰支点的最高位置，取=172。调整点D位置使为整数，最后确定点坐标为（900，72），拉杆长度=1945mm。3.5力学计算与校核摘要举升机构是机械分析的目的，在最大力的任意降向角上进行机械分析，为液压系统提供参考，为参数和元件截面尺寸的计算提供参考。举升力系数K是动态性能的指标的举升机制,即液压缸推力9所需的单元举升质量。 (3.4)式中: 液压油缸最大举升力;G车厢满载时,车厢质量与货物质量之和。已知G=97509.8=95550N3.5.1机构的坐标计算A、G、B、C、F的坐标及 、的计算（见图3.8）图3-7举升机构坐标分析简图举升，、点及车厢满载重心坐标值如下=2055， =182=1196，=130 =2507，=37 =668.4，=999.8在举升角时，和和交点的坐标 (3.5)（，）通过求解方程 (3.6)可得=1260， =272在举升角时，点O至直线的距离：=347 （3.7）在举升角时，点至直线的距离和点至直线的距离：=320 （3.8）=208（3.9）在举升角时，点至直线的距离和点至直线的距离：=125（3.10）=132 （3.11）上述值也可以直接用绘图法进行测量，可以消除许多繁琐的计算，并在实际应用中得到更广泛的应用。这两种方法都有各自的优点，可以根据个人的习惯来选择。3.5.2机构受力分析取车厢为分离体(见图3.9)图3-8举升机构力学分析图由力矩平衡方程可知 =0即 (3.12)代入已知数据得:=34466.85N取三角架ABC为分离体(见图3.10)图3-9举升机构力学分析图由力矩平衡方程可知 =0 （3.13）已知： ，得油缸最大举升力 =22403.46=0即 得拉杆最大拉力 = = =21215.40N （3.14）可以求得举升力系数= =0.233.5.3拉杆截面尺寸的确定拉杆BD是一个双力杆，力在两个极点上是对称的，所以每个极点的最大拉力是: = =10607.70N （3.15）初选拉杆材质为Q235，从手册可查得= 230 N/,取安全系数n=2，由公式=nF拉/As，拉杆最小横截面面积: A=93 （3.16）所以根据以往经验取A=400，实际上 : = N/ （3.17） 校核安全系数=2.15n=4.3,因此，拉杆截面面积耐满足强度要11。第4章 液压系统的计算自卸车采用液压泵、液压缸、液压阀和液压系统部件，具有高度的标准化、系列化、综合化和集中化生产供液压元件厂的专业化。因此，在汽车卸车设计中，只需计算液压元件的设计。其主要内容包括液压缸径和冲程，液压泵压力，流量，功率和油箱容积和内径。4.1液压油缸性能参数计算液压系统执行机构的缸体分为两种类型:活塞式和浮子式。活塞式的单向影响,缸体长度大,长度很小,使用油压较低(一般不超过14 mpa)。漂浮在类型多级伸缩筒,一般来说,有2 5伸缩缝,其结构紧凑,短,厚,大规模的长度,使用高油压(35 mpa),安装方便的优点。油箱是单向的和双向的。双向效应在油压辅助车着陆时使用，因此工作平稳，着陆速度快。单个代理多级油缸采用直推倾销机制;一个代理单级油缸用于轴系统。液压系统的液压缸作为执行机构,根据结构形式可分为柱塞缸和活塞液压缸伸缩油缸和活塞杆形式可分为单、双活塞液压缸活塞缸。根据特殊目的分为等系列液压缸缸压力缸增长超过缸缸缸液压缸步不是一个单纯的圆柱,它和其他缸或组件,也称为复合油缸。从经济性出发,在满足使用要求的情况下,选用双作用单活塞杆液压缸。车厢在整个倾翻过程中液压油缸最大举升力为=22403.46N。参考同类车型,初选最高工作压力p=16Mpa。最大举升力: （4.1） 式中液压缸机械效率，取=0.8； d举升油缸缸径，mm。可推出 =47.22mm又知L=780mm根据以上计算，自动倾卸卡车的主要参数是GB2876-8,直径d的主要参数是d= 160毫米,油缸杆直径、油缸行程L = 780毫米。4.2液压泵性能参数计算国家标准规定，汽车的最大举升时间不超过15秒，我们初步选择举升时间是15秒，液压缸的容积 =15.675m=15675ml（4.2）液压泵额定流量Q应满足以下公式: （4.3） 式中：举升时间，=15s； u液压系统容积效率，取0.8 。 则 =1306.25mls液压泵转速 （4.4）发动机转速，取中速2000 rmin传动比，i=1.36 则=1470.59 rmin选取液压泵额定转 为2000 rmin液压泵排量q由下式确定：=1306.251470.5960=53.29 mlr根据以上计算,选择齿轮油泵CBT -e563,主要参数如下: 公称排量q=63 mlr 额定压力p=16Mpa 公称转2000 rmin 。4.3系统压力校核系统最大压力 （4.8）已知=22403.46N，=0.8 =20096m (4.9) = =13.94N=13.9Mpa16Mpa16 所以压力满足要求。4.4车厢举升时间的校核系统流量: = 92647.17 mlmin （4.10）举升时液压缸工作容积： =15.6749=15675 ml （4.11）则举升时间： =10.15 s （4.12）下降时液压缸工作容积： =11.7562=11756ml （4.13）则下降时间 = 7.6115s因此，合理选择油泵和油缸参数，满足设计要求。第5章 副车架与车厢及其附件的设计5.1选用的底盘主车架的主要尺寸主车架是基于汽车底盘的组装和一个特殊的工作装置的安装基础。变化的影响是最大的，所以要特别注意。本车选用的EQ3092FJ底盘。5.2副车架的结构设计在专用汽车设计中,为了提高轴承的主要框架,避免集中负荷,同时为了不破坏主框架的结构,更常用的辅助框架(梁)过渡。同时，由于副车架的刚度，副车架压力的增加，为了避免由于副车架的刚度而造成应力集中的主车架，安装位置和形状的和连接的主框架模式有一定的要求。5.2.1副车架的外形在自卸车的设计选择,第二类底盘只有主框架,为了增加框架的强度刚度和延长使用寿命的,原来的主框架的基础上添加辅助架。它的形状与主框架的主框架完全相同，在主框架中增加了一定的松木厚度。它的长度是辅助框架的长度，辅助框架的宽度。主要的辅助框架加强了。辅助框架是示意图，见图5.1。图5-1 副车架示意简图5.2.2副车架的选材在汽车制造过程中，冲压成形过程占据了非常重要的底位。冲压件可互换，保证了装配的稳定性，生产效率高，生产成本低。卡车与中板数量更重要的是,框架纵向梁和梁的车,纵梁和横梁采用罢工和板高强度低合金钢板冲压成型,并适应提高承载力,延长车辆的使用寿命,减少车重和节能材料和安全要求的发展趋势。目前，我国卡车框架的纵梁和梁都是由低合金高强度钢板制成的。纵向梁可以使用16 MNL和抗拉强度510 mpa 09sivl(必须是用往复式机生产)和10Til和B510L钢板生产、梁可以使用抗拉强度390 mpa 08 Til和B420L钢铁生产t。根据以上所述,副车架材料选择的材料的一般选择负载车辆,纵梁采用16 mnl,横梁采用08TiL生产。5.3副车架尺寸的确定副车架的主要框架加固效果,其宽度和选为底盘的宽度,长度相同的高度,在底盘删除主框架基于帧长度和车之间的距离。设计如下: 副车架长度:2900mm副车架宽度:840mm副车架高度:205mm5.4副车架的强度刚度弯曲适应性校核1、额定装载时整车重心作用点的求解当卸料车在额定载荷上进行运输时，车的主