自卸汽车举升机设计

1自卸汽车举升机设计摘要:自卸汽车是利用发动机传给变速箱，在通过取力器来带动液压泵来驱动液压举升机构，将货箱倾斜一定角度从而达到自动卸货的目的，并依靠货箱自重使其复位。因此，液压举升机构是自卸汽车的重要工作系统之一，其结构形式、性能好坏直接影响自卸汽车的使用性能和安全性能。本论文首先对自卸式汽车进行了说明，同时根据设计需要对液压系统进行了简要的阐述，设计液压系统。液压缸也要通过计算和选择合适设计所需要的负荷，本次毕业设计的主要内容集中于自卸汽车液压缸机械连接结构和液压系统的设计，介绍了自卸汽车的整个工作原理以及举升机构的工作原理， ，并对液压缸及其附属部件也进行了合适的选择。最终得到一整套符合要求的汽车自卸系统。关键词：自卸汽车，液压缸机械设计，液压系统设计 2AbstractThis article is to design the dumper which carriage can spin . so that this truck not only can be used as a dumper , but also .could be used if the road is too narrow to turn According to the given load capacity and carriage of the truck , to choose suitable chassis . To determine the and shape of the guide rail by motion analysis of the carriage . To choose the type of the slewing bearing through force analysis . According to the physical dimension and force , to decide the type and length of the hydraulic cylinder which lift the carriage . Then according to the friction between the guide rails to choose the right dual action hydraulic cylinder . Finally , I choose the suitable hydraulic motor.Firstly , this article the force on the guide rail and determine the of the guide rail . Then design some element and check its strength and inflexibility . Finally , design the hydraulic system and check it .Through the design calculation to determine the dimensions of all element and the type of all standardized parts , to make sure all work together harmoniously .Key words: Dumper; Slewing Bearing; Hydraulic System目录1 绪论 .- 1 -1.1 自卸汽车的作用和分类 .- 1 -1.2 自卸汽车的举升机构 .- 2 -1.3 自卸汽车的结构特点 .- 2 -1.4 直推式自卸汽车运动方式 .- 3 -2 液压系统设计 .- 4 -2.1 液压概述 .- 4 -2.1.1 液压技术的发展 .- 4 -2.1.2 液压传动 .- 4 -2.2 自卸汽车液压系统设计 .- 5 -3 液压缸计算与选择 .- 8 -3.2 液压缸内径 D 和外径 D1 的确定 .- 9 -3.3 活塞的行程确定 .- 11 -3.4 各参数的校核 .- 12 -3.5 缸筒的要求 .- 13 -3.6 液压缸的确定 .- 14 -4 导轨的设计与液压缸连接方式设计 .- 15 -4.1 上导轨的形状设计 .- 15 -4.2 上导轨强度校准 .- 16 -4.3 下导轨图形设计 .- 17 -4.4 下导轨的强度和刚度校核 .- 18 -4.5 自卸车连接铰链设计 .- 19 -4.5.1 铰接处销轴的直径计算 .- 19 -4.5.2 车厢尾部销轴的直径计算 .- 21 -5 液压元件选择 .- 22 -5.1 液压泵的确定 .- 22 -5.2 阀类元件的确定 .- 25 -选择阀类元件应注意的问题 .- 25 -5.3 油箱的选择 .- 26 -5.4 滤油器的选择 .- 26 -5.5 管路的选择 .- 27 -致谢辞 .- 28 -11 绪论1.1 自卸汽车的作用和分类自卸汽车又称翻斗车，它是依靠发动机动力驱动液压举升机构，将货箱倾斜一定角度从而达到自动卸货的目的，并依靠货箱自重使其复位的一种重要专用汽车。其最大优点是实现了卸货的机械化，从而提高卸货效率，减轻劳动强度，节约劳动力。因此，十年来它在国内外获得迅速发展与普及，至今其保有量大约占专用汽车的 25，并日趋完善，成为系列化多品种的产品。自卸汽车主要运输散装并可散堆的货物（如砂、石、土、垃圾、建材、煤、矿石、粮食和农产品等） ，还可以运输成件的货物；自卸汽车主要服务于建材场、矿山、工地等，一般是和装载车、挖掘机进行，挖、搬、卸三位一体的一条龙服务。在进行大型工程的时候，都需要使用到自卸车。自卸车也需要定时定期的进行维护，以免在作业过程中出现意外,自卸车在每次作业前，要进行一次简单的检查，确保各个部件正常使用，首先要检查车子的性能是否出现故障，检查车子的车身是否出现不正常，车子检查后就可以正常的进行作业了。做好是一周进行一次全身检查，对车子的内部和外部进行一次检查，一个月进行一次维护，对车子的部件、性能进行专业的测试，需要更换的部件需要及时更换。这样不仅可以保证车子正常的工作，也可以延长车子的使用年限。自卸汽车的分类较多，一般按下述方法分类：1）按用途分类：公路运输的普通自卸车；非公路运输的重型自卸车；专用自卸汽车。公路运输的普通自卸车即轻、中、重型（装载质量在 220t）的普通自卸车，主要承担沙石、泥土、煤炭等松散货物运输，通常是与装载机配套使用。非公路运输的重型（装载质量在 20t 以上）的自卸汽车，即矿用自卸车。矿用自卸汽车是在矿山或大型工地使用的大吨位的自卸车；主要承担大型矿山、水利工地等运输任务。专用自卸汽车是指具有专用车厢，以满足所装运货物的特性或特殊要求的自卸汽车；而一般用途的自卸汽车均为普通自卸车。某些自卸汽车是针对专门用途设计的，故称专用自卸车，如摆臂式自动装卸车、自装卸垃圾汽车等。 2）按装载质量级别分类：轻型自卸车；中型自卸车；重型自卸车。3）按传动类型分类：机械传动；液力机械传动；电传动。中型以下自卸汽车多为机械传动，重型汽车为了改善其使用性能往往采用液力机械传动，而矿用超重型自卸汽车往往采用电力传动。4）按倾卸机构分类：直推式自卸车；杠杆举升式自卸车。直推式又可细分为单缸式、双缸式、多级式等。杠杆式又可细分为杠杆前置式、杠杆后置式、杠杆中置式等。 21.2 自卸汽车的举升机构1) 直推式倾斜机构（液压举升缸直接作用于车厢底架上） 。2）连杆式倾斜机构（液压举升缸通过连杆机构作用于车厢底架上能以较小的液压缸行程实现车厢的倾翻） 。图 1-1 液压举升缸直接作用于车厢底架上 图 1-2 液压举升缸通过连杆机构1.3 自卸汽车的结构特点普通自卸车一般是在载货汽车二类底盘(当载货汽车拆除货厢后便称为二类底盘)的基础上，经变型设计而成。通常由底盘、动力传动装置、液压倾卸机构、副车架以及专用货箱等主要部分组成。总质量小于 19t 的普通自卸车，一般采用 FR42 式二类底盘，即发动机前置后轴驱动的布置形式。总质量超过 19t 的自卸车多采用 64 或 62 的驱动形式。举升机构的动力传动装置一般从变速器总成的顶部或侧面安装取力器输出动力。取力器直接带动油泵或通过传动轴带动油泵，从而产生液压驱动力。1.4 设计的自卸汽车的概况。 根据自身设计的自卸货车为轻型货车，额定载重为 2 吨，查资料得两吨的自卸货车的车厢尺寸为长、宽、高 为 4200、1800、1000 。对于这样的轻型货车所采用的的自卸方式为直推式的单缸式 以及杠杆中置式的自卸形式，这种的自卸货车由于属于负载较小的货车，所以这种货车不用来拉沙子、煤、石头等负荷较重的物体，可以运输一些木材，家具等商用的一般货物，如图 1-3 3图 1-3 轻型自卸货车1.5 直推式自卸汽车运动方式 汽车自卸液压系统主要以平推式为研究对象，如下图先向后移动一段距离，如图1-4 所示，图中蓝色的箭头表示车厢运动的方向，红色虚线表示车厢向后运动后的位置，汽车自卸的状态图如图 1-5 所示。图 1-4 汽车卸货横向运动的纵向示意 4图 1-5 汽车运动纵向示意 52 液压系统设计 2.1 液压概述2.1.1 液压技术的发展随着近 50 年来的科学技术的进步与发展，液压技术已成为包括传动、控制和检测在内，对现代机械装备的技术进步有重要影响的基础技术和基础学科；随着近 20 年来的电子技术、计算机技术和信息技术的迅速发展，液压技术不仅是一种传动方式，更多地是作为一种控制手段，作为连接微电子技术和大功率控制对象之间的桥梁，成为现代控制工程中重要的、不可缺少的环节和手段。因而采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志，世界上各先进国家都对液压技术的发展给予了高度重视。当前液压技术向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、高可靠性、高集成化方向发展并取得重大进展，同时在完善比例控制、伺服控制、数字控制和机电一体化方向也取得了许多重大成果。新材料和新介质方向的研究也为液压技术的发展和提完善供了新的动力。液压在汽车上的应用也越来越广泛，如汽车的自卸系统，自动变速箱以及 abs 制动和 esp 电控悬架，转向助力等装置应用了液压。2.1.2 液压传动由若干液压元件和管路组成以完成一定动作的整体称液压系统。如果液压系统中含有伺服控制元件（如伺服阀和伺服变量泵）则称液压伺服（控制）系统。如果不使用或明确说明使用了伺服控制元件，则称液压传动系统。液压系统功能不一、形式各异，无论是简单的液压千斤顶，还是其他的复杂的液压系统，都包括如下部分（见图 2-1） 。图 2-1 液压系统传动图（1）动力元件动力元件一般由内燃机和电机驱动，将化学能转化为机械能，举升机的动力元件为汽车发动机以及发动在最小转速的情况下能够带动输油泵，通过变速箱（2）执行元件 6将液压能转换为机械能的装置称为执行元件。它是与液压泵作用相反的能量转换装置，是液压缸和液压马达的总称。前者是将液压能转成往复直线运动的执行元件，它输出力和速度;后者是将液压能转换成连续旋转运动的执行元件，它输出扭矩和转速。摆动液压马达（习惯称摆动液压缸）不可连续回转，只能往复摆动（摆动角小于 ） 。360（3）控制元件液压系统中控制液体压力、流量和流动方向的元件，总称为控制元件，通常称为液压控制阀，简称液压阀，控制阀或阀。（4）辅助元件辅助元件包括油箱、管道、管接头、滤油器、蓄能器、加热器、冷却器等。 。它们虽然称为辅助元件，但在液压系统中是必不可少的。它们的功能是多方面的，各不相同（5）工作介质液压系统中工作介质为液体，通常是液压油，它是能量的载体，也是液压传动系统最本质的组成部分。液压系统没有工作介质也就不能构成液压传动系统，其重要性不言而喻。2.2 自卸汽车液压系统设计汽车液压原理图1）液压缸控制回路发动机带动输油泵再到液压调试及调节结构，再到执行液压缸机构，最后到被驱动翻转架。2）直推式液压回路设计直推液压缸一端与上导轨相连，另一端与下导轨相连，当平推液压缸伸长的时候，推动上导轨向后运动，车厢也随之向后移动，当双作用液压缸收缩的时候，上导轨向前运动，车厢回到汽车行驶时的位置。调速回路：系统分析采用节流调速，循环形式为开式。方向控制回路 ：本设计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，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需的压力，并保持恒定 。油泵输出的油液在换向阀内部卸荷，本设计用三位三通换向阀的中位进行卸荷。 7图 a 换向阀换向回路图图 b 溢流阀限压回路图（c）换向阀中位置卸荷图 2-2 液压回路汽车在卸货过程中要顺利的完成三个过程，即为上升、中停、下降三过程。1）举升时换向阀 3 处于举升位置，油泵将高压油通过单向阀 7 进入油缸下腔，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，停止举升，溢流阀可用来调节系统最大压力,如图 2-3。 2）中停时 8换向阀处于中停位置，油泵输出的油液在换向阀内部卸荷，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，如图图 2-4。3）下降时换向阀处于下降位置，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 留回油箱，下降速度可用节流阀调节，这个过程中可以让油泵停止转动，如图 2-5。 图 2-3 举升时自卸汽车举升机构液压系统 图 2-4 中停时自卸汽车举升机构液压系 9图 2-5 下降时自卸汽车举升机构液压系统图 103 液压缸计算与选择3.1 液压缸计算参数和相关标准液压缸结构设计参数有：液压缸的液压力 、液压缸的额定压力 、液压缸的内pnP径（活塞外径） ，缸筒外径 、活塞杆直径 d、及运动行程 L 等。这些结构型式、尺D1寸参数的选择或确定的依据是液压缸的负载力 和运动速度 。Fu（设计中注意的其他参数：选择适当的额定（设计）压力 和相匹配的液压缸内np径 ，以满足负载要求；据活塞杆伸出速度 要求选择液压泵的供液流量 ；根据速比uQ要求确定活塞杆直径 ；再根据选择的液压缸内径 D 和活塞杆直径 d 进行结构的确定和d校核。单活塞杆单作用液压缸作伸出运动时的受力如下图所示图 31 活塞受力分析液压力计算式如下：（3-1）4/21!1DpAF式中 作用在活塞上的液压力（推力） ， ；1FN进液腔压力 (产生推力时液压缸无杆腔进液） ；p Pa活塞(无杆腔面积） ， , ；1A421DAm有杆腔面积(活塞杆侧环形面积） ， ， ；2 422d2m液压缸内径（活塞外径） ， ；D表 3-1 液压缸的公称压力 (GB7938-1987)np 111.0 1.6 2.5 4.0 6.3paM/10.0 15 25 31.5 40.0表 3-2 各类液压设备常用的设计压力 MPa/主机类型 设计压力精加机床 0.82半精加机床 35龙门刨床 28机床 拉床 810农业机械、小型工程机械、工程机械辅助机构 1016液压机、大中型挖掘机、中型机械、起重运输机械 2032我们设计的负荷即推举力为 2 吨。： （g=10） ；同时由kNmgF2013于自卸汽车属于小型工程机械，故由表 3-2 知液压缸的工作压力在 1016MPa 间选取。由表 3-1 查得液压缸的公称压力 Mpan153.2 液压缸内径 D 和外径 D1 的确定1) 缸筒内径（缸径）对于推力负载的液压缸，可根据下式计算缸筒内径并把它圆整到规定的系列尺寸 (3-2) tnLpF4(3-3) dvmt式中 缸筒内径， ；D推力负载（取最大负载值） ， ；LFN供液压力（回液压力为大气压） ， ；p Pa液压缸总效率；t机械效率（初算时可取 ） ；m 95.0m 12密封效率（活塞密封为弹性材料可取 ） ； 1v 回油效率（排油直接回油箱可取 ） 。d d将 ， ， 代入式 （3-2）得9.0m1vd 9.0t(3-4)tnpfD24将 , ， 代入式（3-4）得 KNFL20anMPp159.0t43.m根据国家标准 GB/T2348-1993（等效于 ISO3320-1987）规定了液压缸内径（缸径）尺寸系列。查表 3-3 系列得 ：D=63mm 合适表 3-3 液压缸内径系列 GB/T2348-1993/m8 10 12 16 20 25 32 40 50 6380 90 100 110 150 140 160 180 200 220250 280 320 360 400 450 5002） 缸筒外径 1D根据额定工作压力 及液压缸内径 选择 ，所以，npmD637615.62)37()(13.3.3 活塞杆外径 d活塞杆的的外径与活塞外径的关系如下公式： dDAuQ22121化简的： （3-5）1d 13根据速比 选则时与压力的关系如下：表 3-4 液压缸速比与工作压力的关系工作压力/ MPa20速比 1.33 1.46 2由于 ，故取 。anp1546.1确定了速比过后由表 3-5 中 的计算值应圆整到国家标准 （等效d 193GB/T248于 规定）的活塞杆直径尺寸系列值。9870ISO32表 3-5 根据速度比计算的 与 的关系dD速度比 值1.016 1.12 1.25 1.33 1.46 1.61 2 2.5活塞杆直径 d 0.24D 0.36D 0.45D 0.5D 0.56D 0.62D 0.7D 0.77D由 查上表得， ，最后查国家标准46.1 md28.356.05.定出 。采用实心材料制作。93GB/T28md63.3 活塞的行程确定活塞杆的直径为 36mm，液压缸的内径为 63；根据最大行程表格；表 3-6 液压缸最大行程表格25 50 80 100 125 160 200 250 320 400行程 S 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000注：表中的数字为稳定性计算的最大行程，超出此范围需用户自行保证安全。查边的符合直径为 36mm、内径为 63mm 的系列的有：990mm、260mm、430，根据设计的货车的长为 4200mm，所以选 L=990mm 的多级液压缸为行程较为适合。3.4 各参数的校核1) 缸筒厚度强度校核由于 ，得 anMPp15anMPp5.215.max 14095.63/D当 时， .08.校核公式： （3-6）pDmax32式中 缸筒厚度， ；最大工作压力， ；maxpaMP液压缸内径， ；Dm缸体材料许用应力， ，nbaMP安全系数，一般 ；n5n缸体材料抗拉强度， 。ba综合考虑选择缸筒材料为 ，故SiMn27abP10将 ， ， 代入式（3-6） aPp5.2maxmD63aM743.6满足条件.42）活塞杆直径强度校核校核公式如下：（3-7）式中 活塞杆直径， ；dm外负载力， ；LFN活塞杆材料许用应力， ， ；nbaMP安全系数，一般 ；n4.1n活塞杆材料抗拉强度， 。ba综合考虑选择活塞杆材料为 35 号钢，故 abP50LF4 15将 ， 代入式（3-7）得NFL4102ab MPn714.358.40所以， 满足条件md363.5 缸筒的要求1） 对缸筒的要求缸筒是液压缸的主要零件，它与端盖、活塞构成密封容腔，用以容纳压力油液、驱动负载而做功，因而对其有强度、刚度、密封等方面的要求。2) 缸筒的材料选择（1） 缸筒的毛坯普遍采用退火的冷拔或热轧的无缝钢管，市场上已有内孔经过珩磨或内孔经过精加工的半成品，只需按所要求的长度切割无缝钢管，材料有 、 、2035号钢和 合金钢。45SiMn27（2） 对于工作温度低于 的液压缸缸筒，必须用 或 号钢，且要作调质处C50354理。(3) 与缸盖或法兰焊接的缸筒，使用 号钢，机械预加工后再调质。不与其他零35件焊接的缸筒，使用调质的 号钢。4（4）安装部位的技术要求 ，缸筒端面和端盖接合面对缸筒轴线的垂直度误差不大于 ；安装缸盖的螺纹应采用 级精度的公制螺纹；采用耳环（轴）安m10/. a2装时，耳环（轴）轴线对缸筒轴线的位置误差不大于 ，垂直度误差不大于m03.；采用销轴安装时，位置误差不大于 ，垂直度误差不大于10/. 1.。m（5）其他要求，为防腐蚀和提高寿命，缸筒内孔镀铬厚度 ，然后m)05.3.(进行研磨式抛光。需要在缸筒上焊接法兰、油口、排气阀座时，都必须在半精加工之前进行，以免精加工后焊接而引起内孔变形。缸筒外表面涂油漆。(6） 缸筒的结构设计( 见零件图)md.8 16技术要求：除 及其面外，其余焊后加工图 3-2 缸筒技术要求3.6 液压缸的确定通过查阅液压缸的标准，符合液压缸内径为 63mm，活赛杆外径直径为 36mm，速比为 1.46 的液压缸，两端的连接为双耳环式，我选择 SDG 型号的液压缸，该系列产品按 JB/JQ2032-88 出厂实验，工作稳定可靠，该液压缸具有寿命长、防锈好、噪音低、维修方便的特点。查表得；该液压缸型号为；SDG-D（63)/d(36) A-e(两端为双耳环)。SDG-63/36 A-e 液压缸参数：外形如下图：缸内径 活塞内径 速比 推力 拉力 外径 行程63 36 1.46 3200 3380 76 990 17图 3-3 双作用双耳环活塞刚 184 导轨的设计与液压缸连接方式设计4.1 上导轨的形状设计由于上导轨要在下导轨上面向后移动，故上导轨与下导轨要啮合，即上导轨相对导轨只能沿前进方向有位移，其他方向不能有位移。图 4-1 上导轨设计图上导轨为一个焊接件，铰支座与上面的固定钢板焊接，固定钢板将两个导轨焊接在一起，车尾部的铰支座也与导轨体焊接。在俯视图中，为了节省材料，减少加工表面，提高加工效率，在焊接钢板上开有前后两个方形孔，但是总体满足强度要求。主视图中中间的铰支座与平推液压缸相互铰接，从而带动上导轨在下导轨上前后移动。导轨尾部的铰支座是和车厢尾部铰接，这样使车厢可以绕着铰接点转动，使车厢发生倾斜，完成卸货的动作。此处为了提高销轴的安全系数，故采用两对铰支座，两根销轴，这样不仅加大了销轴的承受能力，减小了销轴的直径，简化了加工工艺，同时由于销轴的受力点位于车厢左右两边，这样增加了两个支撑反力的力矩，提高了车厢抵抗倾翻力矩的能力。在侧视图中，可以看到上下导轨之间的啮合，上导轨将下导轨包在里面，这样子上导轨就只能沿着下导轨前后移动了，其他方向的自由度都被限制住了。在安装的时候要注意，上导轨从车尾先向前推，与下导轨啮合，然后依靠平推式液压缸将上下导轨之间的相对位置固定。4.2 上导轨强度校准已知上导轨的材料采用 Q235，查机械设计手册 得： 我们设计它的厚度为40mm，当其厚度为 4060mm 时，屈服强度 Mpas215 19抗拉强度 Mpab5037图 4-2 上导轨校核梁 ABCD 的强度 NfGF310201.68.4.7mhABMPa531068.2安全系数 ,所以梁 ABCD 满足强度要求。.7s校核平面 EF、GH 的强度 NmgG41020263.5.mLEFAMpa7163.0安全系数 ,所以校核平面 EF、GH 满足强度要求.17.6/25s 204.3 下导轨图形设计下导轨分为两部分，下前导轨直接与底盘焊接，下导轨上表面都与上导轨下表面啮合，下后导轨下表面和汽车底盘通过支承连接。所以下导轨在上表面应该有相应的形状应该可以和上导轨啮合，使上导轨只能有沿着车前进方向的位移，其他方向的位移都被限制住。图 4-3 下导轨图同时下后导轨上还应该具有相应的铰支座，使得平推式液压缸一端铰接在上导轨上，另一端铰接在下导轨上，当液压缸伸缩时，可以推动上下导轨之间移动，从而使车厢在底盘上前后移动。下前导轨的断面和下后导轨的侧视图相同，因为只有这样才能和上导轨啮合，其长度为 250mm，这在前面已经计算了，在此不再重复。前导轨直接和汽车底盘焊接，但是在焊接时，应保证前后导轨的上表面在同一平面内，这样车厢才能在两个导轨之间平稳的滑动，同时在两个导轨相望的一面，应该加工有倒角。4.4 下导轨的强度和刚度校核如图 3.-16 所示在本文中，只校核平面 AB、CD 和平面 EF、GH 的强度，已知下导轨的材料采用 Q235，查机械设计手册得： 21图 4-4 下导轨当其厚度为 45mm 时，屈服强度屈服强度 Mpas215抗拉强度 Mpab5037校核平面 AB、CD 的强度N412mgG512.)8.0()( LCDABmpa35/安全系数 ，所以校核平面 AB、CD 满足强度要求。.621/s校核平面 EF、GH 的强度N4020mgG21 9.82. mALEHpa9/，所以校核平面 EF、GH 满足强度要求。136.4/25s4.5 自卸车连接铰链设计4.5.1 铰接处销轴的直径计算铰接处销轴的直径，由平推式液压缸的卷耳的直径来确定，查表的该液压缸的两耳直径为 38x32，38 为底座直径，32 为活塞直径，但是销轴的形状设计，在此简要的介绍 22一下。销轴的形状如图 4-5 所示，在满足强度条件的基础上，在销轴上钻有孔，该孔的作用是：用黄油枪从这个孔中往相互摩擦的表面打黄油，用于销轴与卷耳之间的润滑。销轴两边都有倒角，这样便于销轴的安装。同时销轴的表面粗糙度有严格的要求，因为销轴表面与支座、与液压缸卷耳之间有相对运动，降低粗糙度，可以减小他们之间的摩擦力，提高相对运动各部件的寿命。图 4-5 销轴的示意图图 4-6 液压缸底座活塞杆耳环与销轴的链接2）活塞杆外端头部的结构形式活塞杆外端是液压缸与负载的连接部位，结构形式有多种，可根据液压缸的安装和负载连接方式选择之。该自卸汽车液压缸的安装方式为两端铰接，所以活塞杆头部的结构如图 4-8 所示，销轴带外螺纹和活塞杆前端内螺纹相连接，两端为铰链。 23图 4-7 活塞杆结构图 图 4-8 外螺纹销活塞与车架连接示意图：图 a 正视图图 b 俯视图 24图 4-9 连接图4.5.2 车厢尾部销轴的直径计算车厢尾部销轴主要是将车厢和上轨道铰接，车厢前部，与多级液压缸铰接，当高压油流入多级液压缸时，多级液压缸伸长，推动车厢绕着车尾的销轴转动，从而使车厢倾斜，完成卸货的动作。车尾采用两个销轴，这样有以下几个好处：第一，在保证铰接强度的情况下，减小销轴的直径和长度，便于销轴的安装和制造，同时也减少了上导轨的切屑量，减少了对上导轨强度的削弱。第二，采用两个销轴，可以将销轴安装在车厢的左右两侧，车厢的重力和倾翻力矩就分散到了地盘的两边，底盘给车厢的反作用力的力矩增大，这样可以提高车厢抗倾翻的能力。销轴的形状与图 4-10 相同，在此不再重复叙述。车尾的销轴主要承受剪切应力，其主要失效形式是剪短和挤压，因此应该按照剪切应力和挤压应力来设计。图 4-10 轴的受力分析车尾销轴采用 45 钢，其剪切屈服极限为 =80MPa，取安全系数 S=1.5。其受力如p图 4.2 所示，则：由许用剪切应力 8053.1.pMaS由公式 得24Gd 257.1503.514.226Gd取销轴直径 d=25 合适 mm，长度为 210mm。 265 液压元件选择5.1 液压泵的确定首先依据初选的系统压力选择液压泵的结构类型，一般 P21MPa，选用齿轮泵和叶片泵；P 21MPa，则选择柱塞泵。然后确定液压泵的最大工作压力和流量。1)确定液压泵的最大工作压力。液压泵的最大工作压力必须等于或超过液压执行元件最大工作压力及进油路上总压力损失这两者之和，液压执行元件的最大工作压力可以从表中找到；进油路上总压力损失可以通过估算求得，也可以按经验资料估计，见表 5-1。表 5-1 进油路压力损失经验值系统结构情况 总压力损失 aMPp/一般节流调速及管路间单的系统 0.20.5一般节流调速及管路间单的系统 0.51.5通过第三章设计所得液压缸的公称压力 ，应用经验公式得液压执行元anMPp15件的最大工作压力 ；根据表 4-1 可取进油路上总压力np.25.1.max损失 ；综上所述，选取液压泵的最大工作压力 。 MPp5.0 aMPp25max2)确定液压泵的流量液压泵的流量必须等于或超过几个同时工作的液压执行元件总流量的最大值以及回路中泄漏量这两者之和。液压执行元件总流量的最大值可以从表中找到（当系统中备有蓄能器时，此值应为一个工作循环中液压执行元件的平均流量） ；而回路中泄漏量则可按总流量最大值的 10%-30%估算。2)确定液压泵的流量液压泵的流量必须等于或超过几个同时工作的液压执行元件总流量的最大值以及回路中泄漏量这两者之和。液压执行元件总流量的最大值可以从表中找到（当系统中备有蓄能器时，此值应为一个工作循环中液压执行元件的平均流量） ；而回路中泄漏量则可按总流量最大值的 10%-30%估算。泵的流量 根据执行元件动作循环所需最大流量 和系统的泄漏确定。BQmaxQ 27根据式（5-1）计算供液量 值Q(5-1)vuA41095.2式中 液压缸稳态速度， ； um/s液压缸进液腔面积(大腔进液时活塞杆伸出)， ；A 2m液压缸容积效率，初步计算时可取 。v 1v将 ， , smu/15.0in/91v代入式（5-2 ） 得，（5-2）232210.06.4mDA查取液压元件设计手册选取 in/.3maxQ得 i/06.23.03maxQ泄综上所述， n.B泄3） 确定额定压力及流量在参照产品样本选取液压泵时，泵的额定压力应选得比上述最大工作压力高 20%-60%，以便留有压力储备；额定流量则只需选得能满足上述最大流量需要即可。综上所述，泵的额定压力： aNMPp406.1max额定流量：4）确定驱动液压泵的功率液压泵的压力和流量比较衡定时，所需功率为：（5-3） 式中 液压泵的最大工作压力， ；BpaMP液压泵的总效率；液压泵的最大流量， 。BQmin/3各种形式液压泵的总效率可参考表 4-2 估取，液压泵规格大，取大值，反之取小值，in/30QBBpP 28定量泵取大值，变量泵取小值。表 5-2 液压泵的总效率液压泵类型 齿轮泵 螺杆泵 叶片泵 柱塞泵总效率 0.60.7 0.650.80 0.60 0.75 0.800.85将 ， ， 代入式（5-3）得aBMPp25min/26.03QB6.BP=180.6 KW 按上述功率和泵的转速，可以从产品样本中选取取力器连接在变速箱上带动液压泵驱动，从而驱动活塞运动。5.2 阀类元件的确定选择阀类元件应注意的问题 应尽量选用标准定型产品，除非不得已时才自行设计专用件。(2)阀类元件的规格主要根据流经该阀油液的最大压力和最大流量选取。选择溢流阀时，应按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，应考虑其最小稳定流量满足机器低速性能的要求。(3)一般选择控制阀的额定流量应比系统管路实际通过的流量大一些，必要时，允许通过阀的最大流量超过其额定流量的 20%。4.2.2 阀类元件的选择阀类元件的规格按液压系统的最大压力和通过该阀的实际流量从产品样本上选定。各类液压阀都必须选得使其实际通过流量最多不超过其公称流量的 120%，否则会引起发热、噪声和过大的压力损失，使阀的性能下降。选用液压阀时还应考虑下列问题：阀的结构形式、特性、压力等级、连接方式、集成方式及操纵方式等。对流量阀应考虑其最小稳定流量；对压力阀应考虑其调压范围；对换向阀应考虑其滑阀机能等。1）流量阀的选择选择节流阀和调速阀时还要考虑其最小稳定流量是否符合设计要求，一般中、低压流量阀的最小稳定流量为 50ml/min100ml/min；高压流量阀的最小稳定流量为2.5ml/min20ml/min。流量阀对流量进行控制，需要一定的压差，高精度流量阀进、出口约需 1MPa 的压差。普通调速阀存在起始流量超调的问题，对要求高的系统可选用带手调补偿器初始开度的调速阀或带外控关闭功能的调速阀。 29对于要求油温变化对外负载的运动速度影响小的系统，可选用温度补偿型调速阀。2）溢流阀的选择直动式溢流阀响应快，适合作制动阀及流量较小的安全阀，先导式溢流阀的启闭特性好，宜作调压阀，背压阀及流量较大的安全阀用。先导式溢流阀有二级同心和三级同心之分，二级同心型的泄漏量小，常用于需保压的回路中。先导式溢流阀的最低调定压力一般只能在 0.51Mpa 范围内。选择溢流阀时，应按液压泵的最大流量选取，并应注意其许用的最小稳定流量，一般来说，其最小稳定流量应是公称流量的 15%以上。3）单向阀及液控单向阀的选择选择单向阀时，应注意其开启压力大小，开启压力小作单向阀，开启压力大作背压阀。液控单向阀有内泄式和外泄式之分，外泄式的控制压力较低，工作可靠，但要多一根泄油油管。液控单向阀还有带卸荷小阀芯和不带卸荷小阀芯之分，前者控制压力较低，常用于高压系统，有时还可作为液压机的卸压阀用。4）换向阀的选择按通流量选择结构型式，一般通流量在 190L/min 以上时，宜选用二通插装阀，70L/min 以下可选用电磁换向阀，否则需用电液换向阀。按换向性能等选择电磁铁类型，由于直流电磁铁尤其是直流湿式电磁铁的寿命长，可靠性高，故应尽量选用直流湿式电磁换向阀。按系统要求选择滑阀机能。对于可靠性要求特别高的系统来说，阀类元件的额定压力应高出其工作压力较多。5.3 油箱的选择 油箱的作用是储油，散发油的热量，沉淀油中杂质，逸出油中的气体。其形式有开式和闭式两种：开式油箱油液液面与大气相通；闭式油箱油液液面与大气隔绝。开式油箱应用较多。1）油箱设计要点(1)油箱应有足够的容积以满足散热，同时其容积应保证系统中油液全部流回油箱时不渗出，油液液面不应超过油箱高度的 80%。(2)吸箱管和回油管的间距应尽量大。(3)油箱底部应有适当斜度，泄油口置于最低处，以便排油。(4)注油器上应装滤网。(5)油箱的箱壁应涂耐油防锈涂料。 302）油箱容量计算油箱的有效容量 V 可近似用液压泵单位时间内排出油液的体积确定。 （4-3）式中 K系数，低压系统取 24，中、高压系统取 57；Q同一油箱供油的各液压泵流量总和。将低压系统系数 K=3, 代入式（5-2）得min/3.0Q5.4 滤油器的选择选择滤油器的依据有以下几点：(1)承载能力：按系统管路工作压力确定。(2)过滤精度：按被保护元件的精度要求确定，选择时可参阅下表。(3)通流能力：按通过最大流量确定。(4)阻力压降：应满足过滤材料强度与系数要求。5.5 管路的选择液压系统中使用的油管分硬管和软管，选择的油管应有足够的通流截面和承压能力，同时，应尽量缩短管路，避免急转弯和截面突变。(1)钢管：中高压系统选用无缝钢管，低压系统选用焊接钢管，钢管价格低，性能好，使用广泛。(2)铜管：紫铜管工作压力在 6.510MPa 以下，易变曲，便于装配；黄铜管承受压力较高，达 25MPa，不如紫铜管易弯曲。铜管价格高，抗震能力弱，易使油液氧化，应尽量少用，只用于液压装置配接不方便的部位。(3)软管：用于两个相对运动件之间的连接。高压橡胶软管中夹有钢丝编织物；低压橡胶软管中夹有棉线或麻线编织物；尼龙管是乳白色半透明管，承压能力为2.58MPa ，多用于低压管道。因软管弹性变形大，容易引起运动部件爬行，所以