重型自卸车举升机构的计算机辅助设计.pdf

2 0 0 1 4专用汽车 S p e c i a lP u r p o s eV e h i c l e 3 设计 研究 重型自卸车举升机构的计算机辅助设计 周廷美崔元捷王仲范 武汉理工大学湖北武汉4 3 0 0 7 0 摘 要 根据用户对重型自卸车的设计要求 采用计算机辅助设计的方法对重型自卸车的举升机构的 布置方案 各个不同举升位置的受力计算 举升油缸及液压系统的设计计算进行了探讨 关键词 重型自卸车举升机构计算机辅助设计 中图分类号 U 4 6 9 4 0 2文献标识码 A文章编号 l 0 0 4 一0 2 2 6 2 0 0 1 0 4 o 0 0 3 一0 3 L i f tM e c h a n i s mC A Do fH e a V y d u t yD u m pC a r Z h O uT i n g m e ie ta l A b s t r a c t A c c o r d i n gt od e s i g nr e q u i r e m e n to fh e a v y d u t yd u m pc a r C A Dm e t h o da r eu s e dt om a k ea 卜 r a n g e m e n t sf o r f tm e c h a n i s ml a y o u t c a l c u l a t ea c t i v ef o r c ei nd i f f e r e n t1 i f tl o c a t i o n d e c i d el i f th y d r o c y l i n d e r a n dh y d r a u l i cs y s t e m K e yw o r d sh e a v y d u t yd u m pc a r l i f tm e c h a n i s m C A D 随着西部大开发战略的实施 重型自卸车的使 用日益增多 专用汽车生产厂家也在不断调整生产 计划 在目前已有的底盘基础上进行修改设计以满 足市场的需要 举升机构是自卸车的核心机构 它直 接关系到自卸车的整车及举升性能 这里将介绍重 型自卸车举升机构的布置方案的优选及举升机构的 受力分析及液压系统的设计计算方法及程序设计方 法 使得举升机构的设计计算方便 快捷 可使工程 技术人员从烦琐的计算或作图工作中解放出来 全 心致力于方案设计之中 1举升机构的结构形式 举升机构的结构型式较多 各种结构型式都有 各自的优缺点 在与厂方共同调研协商的基础上 采 用了单级单缸三角臂的举升机构 结构型式如图1 所示 图1 举升机构布置 2 举升机构的布置方案设计 2 1 举升机构布置应遵循的原则 a 在放平时举升机构不能与车身底盘上安装 的零部件发生干涉 b 在可能的情况下 举升机构尽量朝前靠 以 减小液压系统的压力 c 为减少配套件数量和加工件数量 在可能的 情况下 尽量选用通用件 该机构选用了与E Q l 5 3 相同的举升三角臂尺 寸 即B C 口 2 4 5m m A C 一6 8 1 0m m A B c 9 5 5m m D B d 14 8 0m m 2 2 举升机构布置方案 在保证举升机构能正常工作 机构的布置不与 车身底盘上安装的零部件发生干涉的前提下 使液 压系统的压力为最小 以车厢和三角臂为脱离体 可 计算出油缸推力 在计算程序中自动按某一增量改 变A B C D E 的位置可得到不同的设计方案 通 过计算 从3 0 0 多种方案中发现油缸的初始位置在 与水平方向成1 0 夹角时 油缸的初始位置与油缸 支点和拉杆支点之间的连线的夹角为1 0 9 时 即满 足设计要求同时液压系统的压力又为最小 整个举 升机构布置方案的计算过程仅用2 3m i n 即可 实 质上是对举升机构布置方案的优化 但避免了建立 优化设计的数学模型及优化求解的迭代过程 3 不同举升位置时的受力分析 3 1 求任意举升角口时 三角臂与车箱铰接点A 及举升质量的质心位置 X 一咒o c o s 口一L o s i n 口 y 一X 们s i n 口 y o c o 鲫 X g X 种c o s 口一y g o s i n 口 L 墨o s i n 口十t o c o s 口 3 2求任意举升角日时的B 点坐标 托 y 已知 A B c 9 5 5m m D B d 一14 8 0m m 万方数据 4 周廷荚等 重型自卸车举升机构的计算机辅助设计 B C d 一2 4 5m m A C 6 8 1 0m m X y X d y 联立以下方程组可求得B 点坐标 咒 y a X 6 一X d 2 y 6 一K 2 d 2 咒一x K y d c z 2 3 3 求任意举升角口时的C 点坐标 X E 联立以下方程组可求得C 点坐标 X y f X 一X 6 2 y 一y 6 2 日2 X 一X 2 y 一y 2 6 2 式中 以为油泵的额定转速 咒 m 以 n 为发动机的 额定转速 i 为取力器速比 4 3 油箱容积与油管内径计算 4 3 1 油箱容积计算 油箱容积y 不得小于全部工作油缸的工作容 积 y 的3 倍 y 3 y 3 4 3 2 油管内径计算 3 4联立求解直线B D 和直线蚀的方程组可得 B D 与C E 之交点F 的坐标 x y 具体公式见参 考文献 1 2 3 5 求倾翻力R 取车箱为脱离体 对倾翻中心取矩可求得倾翻 力 具体公式见参考文献 1 2 3 6 求油缸推力F 取三角臂为脱离体 对B 点取矩可求得油缸推 力 具体公式见参考文献口 2 3 7 求拉杆拉力F 因为F 与F 尺三汇交力系平衡 又已知F 尺 故F 便可解出 整个计算过程由举升机构受力及液 压系统设计计算程序自动计算举升机构在不同举升 位置的倾翻力R 油缸推力F 拉杆拉力F 4 油缸及液压系统设计计算 4 1 油缸选型与计算 倾翻机构采用单作用单级油缸 4 1 1 油缸直径 d 4 其中 F 为最大油缸推力 7 为系统效率 户为液压 系统压力 4 1 2 油缸行程 z c s 一Sa 4 2 油泵选型与计算 4 2 1 油泵的工作压力 户 番乞 5 式中 F 为最大举升力 A 为油缸横截面面积 4 2 2 油泵的理论流量 矿一 S 一S 7 r d 2 1 0 6 4 6 岛一警 7 式中 仉为油泵的容积效率一o 8 5 o 9 f 一2 0s 4 2 3 油泵排量计算 q 鱼 1 0 8 q2 Xl U L 巧 高压管路梳畛4 6 捂 式中 Q 丁为油泵的理论流量 y 为高压管路中油的 流量 y 3 6m s 低压管路内径 d 4 6 式中 矿 为低压管路中油的流量 y 1m s 5 面向对象的程序设计 表1 计算结果 油缸参数 油缸初始长度 12 1 5 8 2m m 液压缸直径 2 0 0 o om m 额定工作压力 1 6 o oM P a 液压缸最大推力 3 5 50 1 9 6 7N 行程一7 7 1 1 5m m 实际压力 1 4 1 2M P a 下转第6 页 瓦瓦 万方数据 6 马子轩等 下装式油罐车结构及安全设计 图3 油罐车1 1 区爆炸危险区域 线安全距离不得小于15 0 0m m 装 卸 油管阀门口 及油气回收装置应位于油罐车的右侧 尽量远离废 气排气口 此外 油罐不应有其它的开口 如量油口 等 应设计成密封的形式 以防产生新的油气积聚点 和泄漏 油罐车人孔盖上的其它附件 如呼吸阀 油 气回收装置等高度应低于护板 以防油罐车意外倾 覆时破坏油罐的密封 造成油品外泄 卸油口距罐体外侧最宽处纵向素线应有最小为 1 5 0m m 的安全距离 并设置防撞栏保护卸油阀及 附件 排气管与防爆消声器的连接宜采用法兰式连 接 用石棉板作密封垫 以防废气泄漏 由于油罐车顶注式装油时 油气对环境的污染 非常严重 要符合 环境空气质量标准 G B 3 0 9 5 1 9 9 6 和 大气污染物综合排放标准 G B l 6 2 9 7 1 9 9 6 的标准 油库和油罐车必须装有配套的油气回 收系统 考虑到在未来五年内上装式油罐车将升级 到下装式 在油罐车设计时 应有预留纵向距离8 0 0 m m 的空间位置用于安装油气回收系统 在油罐车油气回收系统设计时 必须要有防溢 满的安全装置 管路通径的设计选择时 应考虑到从 油罐内排出的油气是注入油品体积的1 1 倍 油气 回收匹配器应与油库发油台的油气回收系统的接头 相匹配 收稿日期 2 0 0 1 一0 6 1 9 上接第4 页 油泵参数 实际压力 1 4 1 2M P a最大工作容积 2 4 2 2L 油泵理论流量 8 0 7 5L m i n油泵排量 3 1 3 2m L r 油泵额定转速 25 7 7 8 3r m i n 油箱及油管参数 油箱容积 7 2 6 7L 高压管路内径d 一2 2 o om m 低压管路内径d 一4 2 o om m 图2 举升机构设计计算的参数输入界面 整个举升机构受力及液压系统设计计算程序可 自动计算出举升机构在各个不同举升位置时的油缸 推力 拉杆的拉力及倾翻力 自动排序求出油缸最大 推力 拉杆的最大拉力和最大倾翻力 分别用于油缸 的设计计算和三角臂零部件的校核 该程序还可自 动计算出油缸直径 油缸行程 油泵的工作压力 油 泵排量 油泵的理论流量 油箱容积及高 低压管路 的内径等参数 图2 为举升机构设计计算的参数输 入界面 表1 为举升机构设计计算的结果 整个程 序设计采用了面向对象的设计方法 界面友好 用户 使用方便 6 结束语 本文研究了自卸车的举升机构布置方案的计算 机辅助设计方法 举升机构在各个不同举升位置的 受力分析以及液压系统的设计计算方法 采用计算 机辅助设计和面向对象的程序设计方法完成了整个 举升机构及液压系统的设计计算 使得整个设计计 算过程简单方便 大大提高了设计效率 参考文献 1 蒋崇明 何明辉 专用汽车设计 武汉 武汉工业大学出版 社 1 9 9 4 2 明平顺 汽车运输专用车辆 北京 人民交通出版社 1 9 9 8 收稿日期 2 0 0 1 一0 4 2 5 万方数据 重型自卸车举升机构的计算机辅助设计重型自卸车举升机构的计算机辅助设计 作者 周廷美 崔元捷 王仲范 作者单位 武汉理工大学 湖北 武汉 430070 刊名 专用汽车 英文刊名 SPECIAL PURPOSE VEHICLE 年 卷 期 2001 4 被引用次数 2次 参考文献 2条 参考文献 2条 1 蒋崇明 何明辉 专用汽车设计 1994 2 明平顺 汽车运输专用车辆 1998 相似文献 5条 相似文献 5条 1 期刊论文 韦志林 黄昶春 沈光烈 黄贵东 基于ADAMS重型自卸车举升机构的仿真优化 广西工学院学报 2004 15 4 利用ADAMS的虚拟样机技术对自卸车举升机构进行设计的一种快速准确的方法 建立虚拟样机模型并对其仿真分析 以机构的关键点作参数化处理 进 行机构的优化分析 得到最优结构 2 期刊论文 钱立军 吴阳年 黄伟 Qian Lijun Wu Yangnian Huang Wei 重型自卸车举升结构件改进设计及分析 汽车工程2008 30 1 针对某重型自卸车三角臂在用户使用过程中出现断裂现象 运用柔性多体系统动力学方法 建立了基于ADAMS软件平台的整车刚柔耦合多体动力学仿真 分析模型 将举升机构中的三角臂作为柔性体置于整车模型中 捕获其应力最大部位及发生时刻并评价了其动强度 提出3种结构改进方案 并从应力 变形 经济性等方面对3种方案进行对比分析 从而确定最优方案 实现了对举升机构关键件的合理改进 3 期刊论文 宋喜秀 重型自卸车防倾机构设计要点 重型汽车2008 3 重型自卸车有侧翻和后翻两种倾卸形式 而后翻形式的重型自卸车大多采用套筒式多级缸前置式举升机构 与中置式举升机构相比 前置式举升机构存 在有车辆重心偏高 举升过程中容易侧倾侧翻的不足之处 4 期刊论文 刘波 谈重型自卸车及其液压倾卸机构的实例 重型汽车2008 2 1 自卸汽车液压倾卸机构的概述 自卸汽车是指以运送货物为主 并且车厢具有自动卸料功能 配有自动倾卸装置 的载重汽车 它足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 又称为翻斗车 工程车 自卸车主要由汽车底盘和液压倾卸机构 取力装置 车厢和副车架及附件构成 液压倾卸机构包括小传动轴 油泵 举升控制阀 液压缸 操纵限位装置 油箱及管路 倾卸杆系机构 车厢包括前板 后板 边板 底板 开合机构 附件包括安全支架 稳定支架 限位钢索 防护栏等 5 期刊论文 陈文潮 重型自卸汽车举升