侧栏板起重运输车改装设计

1、第1章 绪论1.1选题背景、研究目的及意义随着现代物流业的迅速发展，汽车的运输量迅速增长，货物的装卸量和频率也随之加大。对于大吨位的厢式载货汽车而言，由于车厢地板离地较高,且货物质量较大，装卸困难,特别是在单人操作时，货物装卸很不方便，工作效率低。基于此，许多厢式载货汽车装有举升栏板。起重栏板可大幅度提高运输及装卸效率, 减轻操作人劳动强度, 广泛用于邮政、金融、石化、商业、制造等行业1。栏板起重运输汽车是在普通载货汽车基础上发展起来的。载货汽车最初都是完全人力化装运，即完全靠人的肩扛手抬，费事费力、劳动效率低下、危险性高、工作人员劳动强度大 ,即使如此，但对于较少货运量来说也是能够承受的。近

2、年来，随着我国国民经济持续、快速、健康的发展，物流量成倍的增长，再加上各类型公路的建设速度加快，公路货运发展得到迅猛的增长，专业运输单位和个体运输经营者如雨后春笋般地多了起来。很多公司都有了自己的运输车队，仅靠手工作业，不能充分发挥车辆的效能以提高企业效率。同时由于汽车运输量成倍增长，货物的装卸量和频率也随之加大。对于大吨位的厢式载货汽车而言，由于车厢地板离地较高，且货物质量较大，装卸困难，特别是在单人操作时，货物装卸很不方便，工作效率很低。可见，实现货车装运的机械化是势在必行的，为此需设计一种可实现自起重装卸功能的专用载货汽车侧栏板起重运输汽车，仅利用一套侧栏板起重装置就可以实现货物的机械化

3、装运，从而大幅度能提高运输和装卸效率，减轻人的工作强度24。1.2侧栏板起重运输汽车国内外研究概况栏板起重装置的发展, 在国外大体上可分为四个时期。第一代产品产生于20世纪30 年代末, 其特点主要是单缸举升, 而栏板翻转靠手动, 起升质量为500kg左右, 栏板(又称载物平台) 触地倾角910。目前, 这种产品在东南亚、日本仍在使用, 20世纪90年代, 还在美国得到了新的发展。第二代产品产生于20世纪50年代初的欧洲市场, 在第一代产品的基础上增加了翻转关门油缸。举升与翻转分别由二个独立油缸实现。最常见的是四只油缸的型式, 也有双缸的。起升质量在500kg以上, 载物平台触地倾角10, 翻

4、转动作凭操作者经验控制。该种产品目前主要用于美洲及东南亚地区。第三代产品产生于20世纪70年代末的欧洲市场, 是在第二代产品的基础上增加第五只油缸。这只油缸在液压系统中主要起相对位置的记忆功能, 使载物平台触地、离地的翻转动作不再由操作者控制而由液压系统本身控制, 从而使升降过程相对平稳与安全。触地倾角一般为810。若兼作厢门用, 因平台尺寸增大, 倾角也可能小于8。目前该类产品普遍用于欧美地区。第四代产品产生于29世纪90年代初, 其液压系统及功能原理同第三代产品, 只增加了记忆油缸的尺寸, 使记忆动作的范围进一步增大。它不同于第三代产品的关键在于其载物平台增加特殊结构, 由一体改为两体活动

5、联接, 使平台触地后不仅能自动翻转, 而且有一个下沉的动作, 使触地倾角达到6, 甚至在6以下。目前该产品在荷兰、南斯拉夫和中国已申请了实用新型发明专利。国内已有定型产品投放市场。从操作性能、安全可靠性等使用效果上, 第四代产品将逐渐取代了第二、三代产品。而第一代产品,由于其结构简单, 重量轻, 虽然技术含量低, 但具有便于维修等优点在发展中国家将仍有一定的市场。栏板起重装置在国内的发展只是近二十几年的事情。1985年原邮电部从日本进口了一批装有栏板起重装置的厢式车。此后, 由汉阳专用汽车研究所、湖北汽车配件厂和邮电部明水通信机械厂三家合作进行了国产化研制开发, 历时两年多, 却因多种原因而未

6、能投入使用。1988年初, 邮电部明水通信机械厂组织技术人员, 继续研制。在北京市邮政局的大力协助下, 经过近四年的努力, 产品质量日渐趋于稳定。国产化产品早期用汽车发动机作为动力。1992年实现以汽车蓄电池作为液压泵站的驱动力。1992年以后, 栏板起重装置因国内厢式车的发展而开始发展起来, 技术水平也逐渐向国际靠近。据目前了解的情况, 国内生产栏板起重装置的企业包括明水邮电通信设备厂等至少有5 家, 产品结构型式有单缸、四缸、五缸及20世纪90年代初的美国技术及最新型的五缸技术。尽管在产品结构形式上, 国际上的四代产品均在国内都有生产, 但就其发展而言, 仍处于起步阶段。国内市场的扩展,

7、还需要时间与机遇。从时间上讲可能不会太久, 从品种上讲, 短时期内将仍是以多种型式并存, 但最终可能是单缸产品和五缸产品为主3。1.3侧栏板起重运输的发展方向与前景传统的栏板起重车大多数只是局限于尾板起重，使得栏板起重车的应用范围不够广泛，环保意识的增强，对起重车的要求也越来越高。现代车辆的装备技术必需与生态型、现代化国际大都市发展相适应，具有国际先进、技术创新的装备特征,必需从满足单一的普通作业需求，向满足文明作业、环境保护、质量监管、城市容貌等作业和管理需求方向发展。这些特征如下。（1）集成化 即从一般的机械化向装备技术集成方向发展，这是集成化的技术基础；从单一功能的设备向装备系统集成方向

8、发展，这是集成化的形态体现。 （2）环保化现代化城市的起重车辆，将从只满足基本作业功能需求向满足环保作业功能需求的方向发展。通过技术创新、产品改进、功能完善，提高产品在控制污水、扬尘、噪声、废气等污染方面的性能。（3）人性化车辆的人性化是体现现代文明社会以人为本的理念，分别反映在操作人员工作环境和作业过程中对周围环境和人们的影响二个方面。在操作人员工作环境方面，将以提高驾驶操作的舒适性，减轻作业人员的劳动强度为发展目标，使驾驶、作业人员的工作环境得到改善和提高。以上特征要求也正是栏板起重的发展和努力优化的方向。1.4本设计的目标和主要内容本次设计的重点是对侧栏板起重运输汽车的后栏板起重装置采用

9、的各种方案进行比较分析，并分别列出各方案的优劣点，以便选择最合适方案。本次的设计目标是设计一种装载质量为10t的侧栏板起重运输汽车，其性能参数与原载货车接近。侧栏板起重运输汽车是装备有栏板起重装置的载货汽车，因此本设计的主要研究内容是：二类底盘的选择；整车的整体布置；栏板起重装置的选型、设计、计算；液压装置的选型、设计、计算；整车性能计算分析。主要解决的问题有：（1）正确进行二类底盘的选择、主要参数数据齐备、进行二类底盘选型分析、产生具有实践意义的选型总结； （2）进行车辆的总体布置，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； （3）进行起重装置的详细设计，在正确计算的基础上，完

10、成部部件设计选型，要求工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高； （4）进行液压装置设计计算选型；（5）分析整车改装设计后的主要性能。第2章侧栏板起重汽车方案设计与分析2.1侧栏板起重运输汽车的结构侧栏板起重运输汽车的概念侧栏板起重运输汽车一般是由附加的起重栏板为起重装置，并利用汽车的动力源，用液压驱动栏板进行升降，达到自装卸货物的目的。2.1.2侧栏板起重运输汽车的分类侧栏板起重运输汽车按栏板起重装置的动力源分可分为发动机式和蓄电池式。前者通过取力器，利用汽车发动机的动力驱动栏板起重装置工作；后者则依靠车载蓄电池向栏板起重装置提供动力。按起重栏板的功用分可分为侧栏板起重式和附加栏板起重式。

11、前者的起重栏板是经加固的车厢栏板，因此它具有双重功能。后者的起重栏板仅作为起重装置用，不起车厢栏板的作用，它用于厢式汽车的后栏板起重装置，如图2.1所示。按后栏板运输汽车的具体用途和运送货物的类型可分为悬臂式、垂直式、以及摇臂式5。图2.1侧栏板起重运输汽车2.1.3侧栏板起重运输汽车的组成侧栏板起重运输汽车由两大部分组成，即二类底盘和后栏板起重装置。其中侧栏板起重装置是侧栏板起重运输汽车的主要结构部分。其主要组成如下：2.1.4栏板起重装置的工作原理一种栏板起重装置的结构如图2.2所示。1取力器；2齿轮液压泵；3液压油箱；4滤清器；5液压控制箱；6液压缸；7升降机构；8起重栏板图2.2 一种

12、栏板起重装置结构栏板起重运输汽车在进行装卸作业时，即栏板起重装置工作时，动力系统获得的动力带动齿轮液压泵工作，并向液压系统提供压力油，液压缸在液压油的作用下，活塞杆推动升降机构运动，最后起重栏板在升降机构的带动下相应运动，完成起重、举升、装卸货物的功能。2.2侧栏板起重汽车升降机构的设计与分析在侧栏板起重汽车改装设计中对升降机构的设计要求：（1）能上下平移，使起重栏板能完成翻转起闭和着地倾斜等不同形式的运动。（2）工作可靠，在液压系统停止工作时，升降机构不得有明显的自动沉降现象。（3）使起重栏板能将10kN货物平稳地升降到一定高度，且能在任意位置停住。侧栏板起重装置的升降机构的基本原理：侧栏板

13、起重装置的种类很多，但其基本原理却是相同的, 即平行四连杆机构的平行移动原理, 如图2.3所示。图2.3 平行四连杆机构图中、四连杆铰结，固定杆，给杆一力矩，使其以为圆心转动，则杆始终与杆保持平行状态。如果使杆处于竖直状态，杆扩展为，那么，就能始终以水平状态升降，其中即为所说的侧栏板，如图2.4所示。图2.4 转化后的侧栏板起重装置机构图2.2.1单缸对中式升降机构单缸对中式升降机构如图2.5所示，简化结构如图2.6所示。其运动由三部分组成, 一是栏板的上下平移运动；二是栏板运动到着地点的倾斜运动；三是栏板在上止点的翻转运动。其中栏板的上下平动及着地点的倾斜运动是由油缸1活塞的往复直线运动转换

14、而成。对于翻转运动则是由弹簧助力靠人完成的16,17。上下平动时，、两点固定，铰接点受限位杆3的推力板下端调整螺钉点的限制而固定，整个机构可视为以为固定边的平行四边形机构，完成上下平动的要求。倾斜运动时，、两支点固定，但铰接点的约束解除，整个机构可视为以为固定边的铰链五杆机构，从而实现下止点位置的倾斜运动。1支架；2、5、7、12、13销轴；3滚子；4阶梯销轴；6拐臂轴；8锁片；9螺钉；10调整螺钉；11下杆；14连杆；15转换限位杆；16上杆；17限位块；18铰销；19锁紧杆；20限位板；21侧拐臂图2.5 单缸对中式举升机构1油缸总成；2推力板总成；3限位杆；4下杆；5上杆；6限位块；7栏

15、板图2.6 单缸对中式结构简图单缸对中式举升机构的优点是结构简单、成本较低，同时可以避免双缸工作时的不同步问题；缺点是举升重力较小，要求车架下有较大的安装空间，制造工艺较复杂。2.2.2双缸对称式升降机构图2.7为双缸对称式升降机构的结构图，其特点是采用双液压缸分别驱动两套对称布置的平面连杆机构，实现栏板的翻转、升降、平移和着地后的倾斜运动。1固定支座；2、5、7销轴；3、11、12圆柱销；4活动支座；6浮动铰链；8液压缸；9下杆；10上杆；13栏板支座；14滑座；15拨叉轴；16滑块；17连接角铁图2.7双缸对称式升降机构该机构利用变换平行四杆机构的固定边，实现栏板的翻转及升降平移运动。而栏

16、板着地后的倾斜则是将平行四连杆机构转换为五杆机构实现的。图2.8为栏板的翻转运动简图。为了实现栏板的翻转，点固定，使上杆3成为固定杆，即在平行四杆机构中，为固定边。当液压缸2的活塞杆伸长时，浮动铰链板4推动活动支座1绕点顺时针转动。同时栏板6绕点转动。当转至竖直位置时，栏板则转到水平位置，如图双点画线所示。图2.9为栏板的升降运动简图。此时，在平行四杆机构中，为固定边。点的约束，上杆3由固定杆变为活动杆。当液压活塞杆收缩，该机构在重力的作用下绕、两点顺时针转动，栏板6为平行四杆机构中的边，因而平行下降至地面。反之，若活塞杆伸长，推动浮动铰链板4，同时带动平行四杆机构中绕、两点逆时针转动，栏板则

17、平行上升。1活动支座；2液压缸；3上杆；4浮动铰链；5下杆；6栏板图2.8栏板翻转运动简图1活动支座；2液压缸；3上杆；4浮动铰链；5下杆；6栏板图2.9 栏板升降运动简图图2.10为栏板着地后倾的运动简图，栏板着地后，由于地面的约束，点只能沿地面平移。同时地面对的支反力形成一个绕点逆时针转动的力矩作用在下杆5上。此时若液压缸2活塞杆收缩，浮动铰链板4绕点作顺时针转动，下杆5杆头平面的约束被解决，此时的机构变为五杆机构，当浮动铰链板4作顺时针转动时，上杆3绕点转动，下杆5与栏板6则作平面复合运动。当移至(因位移小，图中没有画出)时，栏板后端触地，至此完成栏板着地的后倾运动。1活动支座；2液压缸

18、；3上杆；4浮动铰链；5下杆；6栏板图2.10 栏板着地后倾的运动简图双缸对称式升降机构的优点是可减小液压缸的直径，缺点是安装调试复杂。2.2.3四缸驱动式升降机构四缸驱动栏板如图2.11所示，栏板工作过程中，翻转缸和举升缸交替工作,装卸平台下降，起升过程与之相反。在结构上，该设计充分考虑了空间问题，把直流电机与齿轮油泵通过弹性联轴器相连，结构简单，成本低，且能传递较大的扭矩。11翻转缸；2举升缸(带杠杆)；3支承座图2.11四缸驱动栏板四缸结构中杆、杆均为油缸，这是不同于单缸的区别，其结构如图2.12所示。四缸机构的优点是四缸同时工作可使液压缸的直径进一步减小，安装空间减小。其缺点是采用四个

19、液压缸，较单缸和双缸机构液压系统复杂。图2.12 四缸式升降机构简图2.2.4五缸驱动式升降机构五缸驱动式后栏板结构如图2.13所示。五缸结构中的第五缸是液压记忆缸, 在液压回路中，只参与载物平台触地后平台的翻转动作，而不参与平台升降，其基本结构与四缸相同。图2.13五缸驱动式栏板结构五缸驱动式工作原理，当关门缸和举升臂的长度相等时，形成了平行四连杆机构，在设计时，保证侧栏板在水平状态时，形成平行四边形机构，确保了货物在上下运动时始终保持水平状态。在举升缸的推动下，平行四连杆机构实现升降动作，以完成装卸货物的过程。在装货时，首先关门缸缩回，使侧栏板上平面成水平状态，然后举升缸缩回，使侧栏板下降

20、。当侧栏板落地后，继续让关门缸缩回，栏板的下平面着地，上平面与地面形成一个约6的斜面，人将货物推上栏板，关门缸伸出，此时由于液压系统特殊设计的记忆功能，栏板自动调平。上升过程即可在电气控制、液压驱动下，机械部分完成上升的动作。当栏板上平面与汽车底板平齐时，上升动作停止。这时将货物推入车厢即完成整个装货过程。此时若关门缸伸出，可完成关门动作；开门动作及卸货作业过程与上述过程相反。五缸驱动式升降机构优点是机构简单，举升重量大，工艺性好，制造、安装、维修方便，同时，设备在工作过程中侧栏板调平、举升、关门，以及开门、下降，全部采用液压实现；结构上采用分体形式，控制盒置于方便操作的位置。缺点同四缸驱动式

21、机构一样，采用五个液压缸进行工作，其液压系统相对单缸来说比较复杂，但是可以在不改变其工作方式的前提下尽量简化其液压系统。故，总的来说，五缸驱动式的优点明显大于缺点。综上所述，从机构制造难度、安装方便性、举升重量等多方面考虑，选用五缸驱动式升降机构。2.3侧栏板起重装置的液压系统侧栏板起重装置的液压系统的改装设计要求： （1）应能保证升降机构平稳地上下平移。在额定起重量全程上升、下降时间均应控制1015 s之间。（2）在额定起重量升降过程中的任一位置停留5min，其静沉量应小于20 mm。（3）液压系统应有执行元件安全保护装置等液压系统的通用要求。2.3.1单缸驱动栏板起重装置的液压系统 一种单

22、缸侧栏板起重装置液压系统原理图如图2.14所示，液压系统完成三种动作，即起重栏板的上升、下降及中停。起重栏板上升时，按住“上升”按钮，使电磁换向阀3的阀芯换向（图2.14中位置），这时高压油泵产生的高压油通过电磁换向阀、调速阀的单向阀进入油缸的一腔，使栏板上升。起重栏板下降时，按住“下降”按钮，使电磁换向阀换向到右侧通路，此时油缸内液压油路与“上升”状态时相反，从而使起重栏板下降。由于栏板本身及货物的重量作用，下降速度会增大，因此采用调速阀1来调整栏板下降的速度，以减少栏板触地时的冲击。无论在上升或下降过程中，只要将“上升”或“下降”按钮松开，此时电磁换向阀的阀芯处于中间位置，油泵输出的油液通

23、过电磁换向阀流回油箱。油箱两腔的油液被电磁换向阀封闭，即电磁换向阀的中位相当于液压锁的作用。从而保证起重栏板可在任意位置停住。液压系统中的溢流阀对液压系统起保护作用，当系统压力超过额定压力时，油泵卸荷。 1调速阀；2液压缸；3电磁换向阀；4溢流阀；5单向阀；6液压泵；7油箱图2.14 一种单缸液压控制系统原理图单缸液压系统的优点是，只有一个液压缸，因而其液压系统简单。缺点是，由于只有一个液压缸，且仅用于实现举升作用，栏板的翻转必须靠手动来实现，不方便。2.3.2双缸驱动栏板起重装置的液压系统结构如图2.15所示，双液压缸分别驱动，上边是举升缸，下边是翻转缸。双缸驱动的液压系统即在单缸液压系统的

24、基础上并联一个和原液压油缸并联且对称布置的液压缸。双缸液压系统的优点同单缸液压系统一样，即系统简单，维护、检修方便，同时因为采用了两个液压缸，分别实现举升和翻转作用，所以与单缸相比较为方便。缺点是双液压缸工作存在着同步问题，调试较困难。1液压缸；2单向阀；3液压泵；4电动机；5溢流阀；6电磁换向阀；7调速阀图2.15双缸液压系统原理图2.3.3四缸驱动栏板起重装置的液压系统如图2.16所示，该系统采用一个两位四通电磁换向阀进行方向控制，每个油缸由单独的常闭式两通电磁阀控制，同类油缸的同步运动则采用刚性梁结构设计。1翻转缸；2举升缸图2.16 某四缸液压系统四缸液压系统的优点是同时驱动两个液压缸

25、控制翻转和举升，但是与双缸液压系统有一个共同的缺点，栏板翻转动作要靠操作者经验控制，容易产生失误。但较单缸液压系统来说操作仍然是方便的。2.3.4五缸驱动栏板起重装置的液压系统图2.17为液压系统原理图，由溢流阀2和二位二通电磁换向阀1组成了安全回路和卸荷回路。二位四通换向阀5的作用是确保举升和关门动作的互锁，因为在举升过程中，若关门缸动作，将使货物下滑。阀5保证了在任一时刻，举升和关门只能有一个动作。3YA通电时，实现后栏板打开和后栏板落地后使后栏板的下平面着地，平衡阀11的作用是保证货物平稳落地。4YA通电，实现关门动作。5YA通电，使后栏板升起，6YA通电，使后栏板下行,平衡阀10保证下

26、行平稳。当3YA通电时,将门(后栏板) 打开并将后栏板上平面调整为水平状态，在动作过程中，关门缸上腔的油液经平衡阀11排出，使上腔产生一定的压力，将后栏板平稳打开。然后6YA通电，使后栏板下行落地，7YA通电，在后栏板自重和货物的重力作用下，液压缸9中的油液推动增压缸左移，使后栏板上平面由水平变为倾斜落地。在举升货物时，5YA、4YA通电，7YA断电。在增压缸13的作用下，关门缸首先自动将后栏板调整为水平状态，然后后栏板升起，该设计使后栏板状态具有记忆功能。表2.1为该系统的动作循环表。图2.17五缸液压系统原理图表 2.1栏板动作循环表动作名称电磁铁状态1YA2YA3YA4YA5YA后栏板打

27、开、调平后栏板下降后栏板倾斜后栏板上升关门优点：该液压系统具有工作平稳，动作互锁好，具有栏板状态的记忆功能。缺点：从原液压系统原理图不难发现，用到的电磁阀多于5个，其接头的数量必然增多，漏油故障点随之增加，从而造成常规维护的工作量加大。针对以上缺点，对此五缸液压系统进行改进，改进后的液压系统原理图如图2.18所示，首先2YA、3YA通电，液压油由关门缸有杆腔进入缸内，关门缸收缩，栏板倾斜，然后栏板在自身的重力作用下变为水平后，2YA、3YA断电，液压油由举升缸有杆腔进入油缸中，举升缸收缩，栏板水平下移。直至栏板触地时，1YA通电，液压泵卸荷，此时，栏板因自身重力倾斜，栏板下平面着地，关门缸收缩

28、，从而推动增压缸活塞杆左移。栏板上升时，1YA断电，4YA、5YA通电，油液首先推动增压缸，因为增压缸右腔排出的油正好是后栏板落地时排到增压缸中的油，因此增压缸运动到最右端，恰好使后栏板H面变到水平位置。同样实现了记忆初始化、消除了误差积累。五缸液压系统使载物平台触地、离地的翻转动作不再由操作者控制而由液压系统本身控制，从而使升降过程相对平稳与安全。同时，由于车厢较宽，举升和开门都采用了2个液压缸，且侧栏板的刚度较大，两个液压缸采用机械同步，由侧栏板自身实现同步，因此在这个液压系统中不需要考虑调试同步问题。改进后的液压系统变得较简单，同时仍具有先前液压系统的优点，故采用改进后的五缸液压系统可以

29、在实现操纵简单、方便的基础上，同时具有与单缸、双缸液压系统相同的特点，即系统简单，较容易维护。比较单缸、双缸、四缸以及改进后的五缸液压系统可以发现，五缸液压系统的优点突出，从先进性、起重功能的实现等各方面考虑，五缸液压系统为首选。将各缸的举升机构与液压系统结合起来看，各种栏板起重装置的特点自然明了。单缸驱动结构侧栏板的运动形式是边下降边低头或边上升边抬头，运动过程中承载平台不易保持水平，货物易滑落，操作复杂，造价低。双缸驱动结构侧栏板操作较复杂，举升重量不太大，目前已很少使用。四缸驱动形式的侧栏板直接驱动关门缸，操作复杂，冲击大，货物易滑落。而五缸驱动结构的侧栏板由具有记忆功能的第五缸间接驱动

30、关门缸，使操作简单、运动平缓、连贯、安全，但造价稍高。综上所述，从举升重量、操作方便性、工作稳定性等多方面考虑，选用五缸驱动侧栏板起重装置。2.4侧起重栏板侧起重栏板的改装设计要求是：（1）在升降机构驱动下可以实现承载货物的上升或下降，从而完成装卸作业。（2）能够翻转，并能与车厢骨架锁定，保证车辆运输状态时的安全。目前国内外所使用的后栏板有摇臂式、垂直式和悬臂式三大类18。（1）摇臂式侧栏板结构简单、重量轻、造价低，但开、关门为手动操作，安装过程中找正定位较复杂。该结构特别难以实现通用化，制作周期也长，且只适用于市内小吨位运输车辆的使用。（2）垂直式侧栏板 结构由液压油缸带动链条而使承载平台实

31、现垂直上升、下降的运动，关门为手动操作。该类型尾板比较适用于食品、气体的配送。（3）悬臂式侧栏板结构较复杂，载重量大，板面角度可以调节，适用于各种厢式货车、敞车、邮政、银行等特种运输车辆，适用范围广泛。综上所述，侧栏板起重运输车多用于邮政和城市商业运输，且载重量较大，故选用悬臂式侧栏板。2.5侧栏板起重装置主要性能参数的选择（1）标定起重量在JB 419986后栏板起重运输车技术条件中，将栏板起重装置的标定起重量分成2.5、5.0、10、20kN等四个级别。一般轻型载货汽车改装侧栏板起重运输车时，标定起重量不超过2.5kN；中型车不超过8kN；重型车在1020kN的范围内。结合当前运输汽车重型

32、化的趋势，选定载质量为10t，故选择标定起重量为10kN。（2）升降速度侧栏板起重装置在标定起重量时升降货物的速度，是衡量该装置经济性的技术指标之一。在选择升降速度时，既要考虑机械化装卸作业的优势，提高装卸速度，又要保证起重栏板运动的安全和平稳性。根据JB419986的规定，在确定起重栏板的升降速度时，应保证起重装置在标定起重量时，全程的上升、下降时间均在1015s内。故初选上升、下降时间为15s。2.6侧栏板起重装置动力源结构型式（1）通过一个取力器从发动机齿轮箱引出动力传动给液压油泵，带动液压油泵旋转供给高压油推动液压系统执行装置油缸动作。优点：可根据机构要求配备相应取力器获得不同功率及转

33、速的动力源以满足机构工作要求；可连续长时间工作、功率大、结构普通、成本低，适于大功率工作场所如自卸翻斗车、汽车起重机、压缩式垃圾车及交通拯救车等专用车。缺点：安装复杂、结构散乱、液压系统管路接头多、液压油漏点多、维护难，且只有在汽车发动机起动时才能工作。（2）利用汽车自带的蓄电池作电源，采用集液压油箱、液压油泵、直流电机及控制阀于一体的动力装置供给高压油推动液压装置油缸动作。优点：结构紧凑、安装简单、液压系统管路接头少、液压油漏点少、外形美观，且工作时，汽车发动机可不必起动。缺点：功率偏小、电机工作电流大、易发热。这种装置用于间歇式工作的场所，但成本高。（3）电液推杆装置，即利用汽车自带的蓄电

34、池作电源，将动力装置与液压油缸组合成一个整体，其结构更加紧凑6。优点：除具备第二种结构型式的优点外，其结构更紧凑、安装更简单，特别是动力装置与执行装置油缸固接成一体，无油管及接头，工作可靠性非常高，外形美观。缺点：功率很小，电动机工作电流大，易发热，嘈声大，适于小推力间歇式工作场所，成本很高。综上所述，分析三种形式的优缺点，可知第二种结构形式，即利用汽车自带的蓄电池和发电机作电源，采用集液压油箱、液压油泵、直流电机及控制阀于一体的动力装置供给高压油推动液压装置油缸动作，更适用于侧栏板起重装置中。侧栏板起重装置改装设计要求结构紧凑、安装简单。更重要的是，在进行货物起重、装卸时不必起动发动机，可节

35、省燃油。 因此，此次设计中侧栏板起重装置为采用汽车蓄电池为动力源，以直流电动机传递负荷的传动方式，由直流电动机驱动高压油泵，再经电磁阀来控制各液压油缸的运动，以驱动四连杆机构运动，从而使承载平台完成上升下降以及开门关门等各种动作，如图2.19所示。图2.19 动力传递路线图2.7安全机构由于侧栏板起重装置是装置于车辆尾部而跟随着车辆移动的设备，为了确保行车安全和保护设备，就必须有警示装置以及安全装置。侧栏板起重装置可在承载平台背面安装安全小旗、反光警示板7。安全小旗作用：当承载平台处于水平状态位置时，在50m以外的地方看仅是成一条直线，极难发现，当后面的车辆以时速80km行驶时，很容易发生事故

36、。安装小旗后，小旗靠重力下垂至与承载平台呈直角状态，人在较远处也能看到，起警示作用，防止后来车辆追尾碰撞。反光警示板作用：安装在承载平台背面两侧，有反光功能，特别是夜间行车，经灯光照射，在较远的前方就能被发现，既保护设备，也能一定程度上防止后来车辆追尾碰撞。本次设计中选择采用安全小旗、反光警示板以及添加的侧栏板锁止机构，其中侧栏板锁止机构既能保持侧栏板的关闭状态，也能防止在车辆行驶过程中因出现油缸渗漏或油管爆裂等导致承载平台下滑的事故的发生。2.8本章小结本章主要对侧栏板起重运输汽车的升降机构和液压系统进行了方案的设计与比较分析，最后确定了满足要求的升降机构和液压系统类型。同时也对侧栏板、侧栏

37、板起重装置的性能参数、动力源型式、安全机构进行了简要的比较分析和确定。第3章 侧栏板起重运输车底盘的选取根据我国目前生产的各类型专用车辆的基本模式，大多是为了满足国民经济某一服务领域的特定使用要求，主要是在已定型的基本车型底盘的基础上，进行车身及工作装置的设计，与此同时对底盘各总成的结构与性能进行局部的更改设计与合理匹配，以达到满足使用需求的较为理想的整车性能。3.1 底盘的选取3.1.1汽车底盘选型要求汽车底盘一般应满足以下要求：（1）适用性专用汽车底盘应适用于专用汽车的特殊使用功能要求,在此基础上进行改装造型设计；（2）可靠性汽车底盘工作可靠,出现故障的几率要小，零部件要有足够的强度刚度和

38、使用寿命，并且各总成零部件的使用寿命趋于一致；（3）先进性所选汽车底盘,在动力性,经济性，操作稳定性，行驶稳定性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平，并且满足国家或行业标准；（4）方便性所选底盘要便于改装，检查保养及维修，结构紧凑与调试装配空间合理匹配。3.1.2底盘选型专用车辆采用的底盘主要分为二类，三类和四类。二类底盘，是在整车的基础之上去掉厢体；三类底盘，是从整车上去掉货箱和驾驶室；四类底盘，是在三类底盘上再去掉车架总成后剩余的散件。选取的底盘的好坏，直接影响到专用车的性能。在选取汽车底盘时，主要是根据专用车的用途，装载质量，使用条件，性能指标，专用装置或设备的外形尺寸

39、及动力匹配等进行。目前，进80%的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。选取二类汽车底盘进行改装设计时，重点工作是整车总体布置和有特殊工作需求的装置的设计，对底盘仅做辅助的性能分析和必要的强度校核，确保改装后的整车性能在基本上与底盘接近,达到合理的匹配。3.1.3底盘的选取根据以上，本设计所用底盘主要从东风与中国重汽厢式货车中选用。以下表3.1将两种底盘参数列出,进行比较：表3.1 东风EQDFL1253AX和ZZ3257M3841底盘参数比较底盘型号EQDFL1253AXZZ3257M3841额定载质量(kg)1470515500整备质量(kg)101008690外形尺寸(mm)11990250

40、03200757524962958发动机型号ISDe21030WD615.61A排量/功率(ml/kw)6700/1559726/191钢板弹片数(前/后)8/8/9+9,3/3/4+39/12,10/12轴距(mm)1950+53503825+1350前轮距/后轮距(mm)1980,1980/18602022,2041/1830接近角/离去角(度)30/1819/50前悬/后悬(mm)1460/32301500/900燃油类型柴油柴油轴数/轮胎数3/83/10轮胎规格10.00-2011.00-20驾驶室准乘人数33最高车速(km/h)9075由比较可以看到，EQDFL1253AX底盘和ZZ

41、3257M3841厢式货车两种型号底盘在整体性能上有一定差别。考虑到货车的载重量、稳定性等因素，厢式货车改装更加方便，因此选用ZZ3257M3841作为本次设计的货车。3.2选用的底盘主车架的主要尺寸由上选用的底盘ZZ3257M3841底盘,其主车架尺寸如下：主车架的长度: 7375mm主车架的宽度: 850mm主车架上面尺寸到地面高度: 1117mm货箱尺寸： mm3.3栏板起重车质量参数的估算 额定载重质量是栏板起重车基本使用性能的参数。由上面的叙述知道，本设计的栏板车辆额定载质量定位13000kg。整车整备质量也是栏板起重车的重要性能参数。在栏板起重车的设计过程中，主要采用同类产品提供的

42、数据进行估算整车整备质量。整车整备质量包括底盘质量、底盘以外外加的副车架、车厢、起重装置、支架以及液压系统等装置的质量，是加满各种油液料后的质量。本设计的侧栏板起重车整车整备质量估算为12000kg。装载质量，选取为12805kg：整车整备质量，估算为12000kg：驾驶员质量，按65kg/人,额定载员3人,65kg3=195kg 汽车总质量是指装备齐全，装满额定货物后的汽车质量，包括驾驶员在内的额定载员质量。即： M=m1+m2+m3=12805kg+12000kg+195kg=25000kg3.4本章小结本章按确定的设计目标，主要对东风汽车EQDFL1253AX底盘和中国重汽ZZ3257M

43、3841底盘进行了对比，选择了这次设计的底盘，给出了选用底盘的主要参数,并对所设计的侧栏板起重运输车进行了主要参数计算。第4章 侧栏板起重车结构设计4.1副车架的改装设计4.1.1副车架外形设计在设计侧栏板起重车时，所选取的二类底盘只有主车架，为了增加车架的强度刚度，延长车架的使用寿命，在原有主车架的基础上增加了副车架。其形状同主车架，在主副车架之间加一定厚度的松质木条。其长度同副车架的长度，宽度同副车架的厚度。主副车架用u型螺栓进行加固连接。副车架示意简图见图4.1。图4.1 副车架示意简图4.1.2副车架选材在汽车制造工艺中，钢板冲压成型工艺占有十分重要的位置。冲压成形的零件具有互换性好、

44、能保证装配的稳定性、生产效率高和生产成本低等优点。载重汽车用中板数量较多，受力的车架纵梁和横梁、车厢的纵梁和横梁均采用中板冲制且多以低合金高强度钢板冲压生产，也是适应提高汽车承载能力、延长使用寿命、降低汽车自重和节能节材以及安全行驶等要求的发展趋势。目前，我国载重汽车车架的纵梁和横梁已经全部采用低合金高强度钢钢板制造。纵梁可以用抗拉强度为510MPa的16MnL和09SiVL(必须是用往复式扎机生产的)、10TiL和B510L钢板生产，横梁可以用抗拉强度为390MPa的08TiL和B420L钢板来生产。由以上，副车架材料选用载重汽车横纵梁的一般选用材料,纵梁采用16MnL，横梁采用08TiL生

45、产。4.2升降机构支架的设计1、支架的外形设计 升降机构的支架在装卸中起到承载的作用，它是安装连杆机构、液压缸以及和车架连接的构件，其长度和宽度尺寸要根据所选底盘车架的结构及升降机构的型式确定。按照升降机构的支架和汽车底盘车架的连接关系，可看出，在确定支架宽度是需要给出足够 的安装空间位置。支架用螺栓和铆焊在车架梁腹板上的连接角铁固定，因此应根据所选螺栓的规格，留出适当的扳手空间。支架的长度根据车架的具体结构确定。支架的长度与副车架上的两根纵梁的间距0接近，方便支架和车架的连接。2、支架选材在全面分析支架的工作条件、受力状态、工作环境和零件失效等各种因素的前提下，选用Q235工程用钢材。4.3

46、升降机构各杆的初步设计计算4.3.1升降杆的长度计算升降杆的理论长度为简化后的平行四杆机构的两摇杆的长度，这一尺寸应根据所选底盘的结构和改装车厢的布置确定。初定时，此长度不宜过大，因为长度过大，起重栏板的载荷对拐臂轴所形成的力矩也大，所需液压缸的推力大。但也不应过小。一般以起重栏板上、下两个极限位置确定上、下杆的理论长度，此时，上、下杆的理论中线与水平线的夹角为40 50，如图4.2所示， 图4.2 起重栏板的上下极限位置 图4.3栏板升降机构运动简图 由图4.2可知，上下杆的理论长度L0为：=/ (m)(4.1)式中车厢地板平面到上杆与支架链接点的垂直距离（m）;上杆在上极限位置时与水平线的

47、夹角（）。初步分析，设上下杆在极限位置时与水平线的夹角均为a，于是得：=(m)(4.2)式中 C平行四杆机构中连杆的长度（m），一般可取C=0.15 L0。代入式(4-1)得：=（m）（4.3）即（m） （4.4）当取40 50时，=0.640.77,于是有：=（0.70.6）（m）（4.5）车厢距地面高度为1130，于是得=945.拐臂半径r和液压缸的初始长度由图4.3，可得液压缸、支架和中间拐臂等构件的几何尺寸的关系为：（4.6）式中液压缸初始状态时，活塞杆头部铰接点到液压缸铰接点之间的距离（m）；支架OA的长度（m）; r中间拐臂的曲柄半径（m）；初始角（）。将上式两端同除以，并令液压缸

48、初始位置相对长度，拐壁半径相对长度，则得到以相对长度所表示的构件尺寸关系为：（4.7）同理可得，在液压缸活塞处于终止位置时，个构件的尺寸关系为：（4.8）式中液压缸终止位置时，活塞杆头部铰接点到液压缸铰接带点之间的距离(m); 终止角（）。将上式两端同除以，并令，其中为活塞伸出系数，一般可取，可得：（4.9）（4.10）式中确定、后，可求出式中、等值。据统计，在2030之间，则等于升降机构转角与的和。于是得出=426，=658，所以取液压缸的行程为240，取r=600。4.4侧栏板升降机构设计校核计算4.4.1侧栏板升降机构的运动学分析侧栏板运动由3个动作构成：上止点的翻转运动、上下平动、下止

49、点位置的着地倾斜运动1214。1、翻转运动的运动学分析（1）翻转运动的位置分析翻转运动时，、点固定, 铰接点受杆的限制而固定, 整个机构可视为以和为固定边的平面四杆机构, 完成上止点位置的翻转运动，其翻转示意图如图4.1所示。其中点为举升臂与固定机架的铰接点，点为关门缸与栏板铰接点，点为关门缸与固定机架的铰接点，点为举升缸与固定机架的铰接点，点为举升缸与举升臂的铰接点。以下用复数向量法对此平面连杆机构进行运动学分析。在平面四杆机构中，每一杆可用一个位移矢量来表示，大写表示矢量，小写表示杆长。设、和分别为举升臂的角位移、角速度、角加速度，初始位置处。、和分别为后栏板的角位移、角速度和角加速度，其

50、中。为关门缸活塞杆相对于液压缸的速度。，。此时，选机构初始位置。作为其特定的标定位置，并建立以点为坐标原点的直角坐标系。各角度的度量从矢量始点引轴方向线，顺时针为正。如图，4.4所示，图4.4机构翻转示意图对该四杆机构建立闭环矢量方程（4.11）将式（4.11）分别向、轴上投影，得（4.12）联立可求得 （4.13）（4.14） （4.15）（2）翻转运动的速度分析将式（4.13）对时间求导，得（4.16） 由式（4.16）得（4.17）的计算公式为（4.18）式中液压系统供油量，mm3/s；关门缸的缸径，mm。（3）翻转运动的加速度分析将式（4.17）对时间求导，得 （4.19）2、上下平动

51、的运动学分析上下平动时，、2点固定，但铰接点的约束解除，整个机构可视为以为固定边的平行四边形机构，完成上下的平动。其示意图如图4.5。设，为举升液压缸活塞杆相对于液压缸的速度，仍以、和分别表示举升臂的角位移、角速度和角加速度。（1）上下平动的位置分析对三角形建立闭环矢量方程图4.5 上下平动示意图 （4.20）将式（4.20）分别向、轴上投影，得 （4.21）联立可求得 （4.22） （4.23）（4.24）（2）上下平动的速度分析将式（4.22）对时间求导，得（4.25）由式（4.25）得（4.26）的计算公式为（4.27）式中液压系统的供油流量，m3/min；举升缸缸径，m。（3）上下平动

52、的加速度分析将（4.26）对时间求导，得（4.28）3、着地倾斜运动的运动学分析（1）着地倾斜运动的位置分析 着地倾斜运动指的是后栏板的点触地，在关门缸的作用下绕点摆动至边贴地的过程。其示意图如图4.6所示。仍以、和分别表示后栏板的角位移、角速度和角加速度，其中。表示关门缸活塞杆相对于液压缸的速度。，。此时，选机构的终止位置作为其特性的标定位置，并建立以点为坐标原点的直角坐标系。各角度的度量为从矢量始点引轴方向，顺时针为正。 对该四杆机构建立闭环矢量方程（4.29）将式（4.29）分别向、轴上投影，得（4.30） 联立可求得（4.31） （4.32）（4.33）（2）着地倾斜运动的速度分析将式

53、（4.31）对时间求导，得 （4.34） 图4.6倾斜运动示意图由式（4.34）得（4.45）的计算公式为（4.36）式中 液压系统的供油流量，m3/min；关门缸的缸径，m。（3）着地倾斜运动的加速度分析将式（4.35）对时间求导，得（4.37）4.4.2侧栏板升降机构尺寸参数的确定与校核初选侧栏板升降机构的结构尺寸：mm， mm， mm， mm，。1、栏板起升高度校核车厢底板距铰接点的距离即为侧栏板的起升高度，即 mm考虑到装卸场地平整度的差异，有效升降高度应将理论高度增加左右，故 mm将 mm ， mm，分别代入公式（4.15）、（4.33），得当，mm当，mmmm故此机构能实现栏板最低点的触地动作，满足要求。由图中结构可知，故，mm2、关门缸行程确定将mm，mm，mm，代入公式（4.13），得（1）当时，mm（2）当时，mm（3）当时，将mm，mm，mm，代入公式（4.31），得mm又液压缸行程故，关门缸行程mm3、举升缸行程确定将mm代入公式（4.32），得（1）当栏板位于上下平动时的上止点时，则mm（2）当栏板位于上下平动时的下止点时，则mm又