【《载重汽车自卸液压举升机构设计》14000字（论文）】

载重汽车自卸液压举升机构设计摘要：液压举升机构式自卸载重汽车的重要零部件，其性能的好坏及结构布置的合理性可直接对载重汽车实现自卸功能及稳定运行产生影响，因此，设计一种满足自卸要求的液压举升机构具有重要意义。本文首先确定了载重汽车主要性能参数并对车厢进行了设计，其次通过对比不同举升机构特点，选择了合理的结构形式，对该举升机构进行了运动分析并确定了其结构尺寸。最后介绍了液压系统工作原理及结构特点，设计了液压缸、油箱、油管、取力器等液压系统元件。所设计的液压举升机构满足设计要求，对载重汽车自卸液压举升机构的设计具有参考价值。关键词：载重自卸汽车；举升机构；液压系统；取力器目录1绪论 11.1课题背景及意义 11.2国内外研究现状 21.3主要研究内容 61.4本章小结 62载重汽车主要性能参数及车厢设计 72.1整车尺寸参数 72.2质量参数 72.3其他性能参数 82.4车厢结构形式 82.5车厢设计规范及尺寸确定 102.6本章小结 113举升机构设计 123.1举升机构选择 123.2举升机构运动分析及尺寸确定 143.2.1举升机构运动与受力分析 143.2.2举升机构尺寸确定 153.3本章小结 164液压系统设计 174.1液压系统工作原理与结构特点 174.1.1工作原理 174.1.2结构特点 194.2液压缸选型及计算 194.3油箱容积与油管内径计算 204.4取力器设计 244.5本章小结 265总结与展望 28参考文献 291绪论1.1课题背景及意义近些年来，随着我国节能减排政策的大力推行使得载重自卸货车的市场和发展前景有着巨大的潜力，但是大部分企业的，载重自卸货车的举升机构的技术也相对落后。针对这种情况，企业应该在载重自卸货车的举升机构的类型、机构运动原理、结构强调和刚度仿真方面进行研发创新技术，同时提升部件的功能性和可靠性，在经济成本方面考虑缩短载重自卸货车的举升机构的开发周期和，简而言之就是引进新技术和新理论并将其适用到新设计上，这将会对企业和国家在载重汽车行业的发展中起到关键性作用。通过载重自卸货车的举升机构的设计，为载重汽车企业的载重自卸车辆开发提供了借鉴。当前随着城乡一体化建设的快速推进，相关的基础设施建设处于持续增长的状态，导致市政、建筑、城市环卫以及物流运输等行业对载重自卸车的需求与日俱增，自卸载重货车具有高度机动性和卸货机械化的优点，有效的缩短了运输时间，极大的提高了运输和转移效率[1-2]。载重自卸车的举升机构作为其工作部件的重要组成部分之一，其结构强度、卸货灵活性和可靠性直接关系着货车的性能和安全。目前随着市场竞争日趋记录，在对其载重自卸车的举升机构进行设计时，需要根据额定功率、使用可靠性以及部件寿命进行优化设计，以高质量、低的设计成本来强占市场、形成核心竞争力[3]。目前国内主流的一汽重载、东风等车企在这方面开展了许多研究，有效的占领了大部分的市场份额，国内某主流车企开发的载重自卸货车如图1-1所示。对于其他一些车企，如大运、凯马、福迪汽车等民营生产制造企业对不同型号货车的举升机构结构强度、控制系统等没有形成完整成熟的体系，部分关键装置大多采购或者借鉴国外成熟产品，一方面造成了国内民营车企生产成本的增加，另一方面也限制了载重自卸车辆类型的细分和完善，在一定程度上不利于企业的持续发展，因此开展对重型自卸载货汽车的举升机构进行研究，能够有效的降低占用时间很多的装载卸载货物时间，为货车企业实现节能减排，保护环境具有显著的工程应用价值[4-5]。图1-1载重货车举升机构1.2国内外研究现状自卸汽车是带有液压举升功能的载重汽车,其最先出现于工业起步较早的欧美部分国家，紧接着就是日本,前苏联等国家，而我国在这方面也有自己的研究成果，随着我国载重汽车类型的完善和市场的新需求,技术和设计上也对相关载重汽车也提出了特殊的要求，自上世纪80年代以来,我国的载重汽车类型和产品质量发展提速较快,尤其是载重自卸汽车[6]。在随着世界各国人民及消费者对自卸汽车的要求越来越高，需求越来越多元化的前提下，市场对于自卸汽车又提出了一些新的要求。在2012年，张红英[7]发现载重自卸汽车液压系统是由举升液压系统和转向液压系统组成,仅有某些车辆具有附加的液压制动系统和制动冷却系统,但是,许多问题也需要详细分析。使用和借鉴传统设计经验设计的液压系统,使自卸汽车的整体性无法得到改善。便使得世界上相关前沿企业在载重自卸车领域的研发活动与以前相比又增添了一些新的项目，目前自卸汽车的主要发展可以分为以下几个方面:(1)自卸汽车的轻量化载重自卸车主要用于运载不同类型的货物，根据用途不同，其结构形式也千差万别，但主要部件都大致相同，在工程建筑、工地和港口物流等场合,具有非常大的适用性[8].随着国家在环境保护的前提下，节能减排政策的实施对载重汽车的要求也变得十分严格，一方面为了响应国家号召，另一方面又迎合市场需求在确保载重汽车质量前提下，轻量化的设备显得尤为重要[9]。现阶段的统计下，日常使用较为广泛的载重汽车多为T式中举载重自卸汽车[10],即前推式，它具有举升力系数小、省力、油压特性好等特性，但是由于其液压举升系统的装配较为严格,相关配件的工艺性达不到标准,副车架和车箱底板骨架经常出现裂缝,前顶举升式自卸汽车结构简单,车厢底板与主车架上平面开合度满足性较高，车辆稳定性高,液压系统压力较小，底板骨架及副车架工艺性较好,故障率低,但前顶采用多级缸，其行程较大,造价相对较高,多在中重型自卸车上常见,尤其是长货箱自卸车[11]。由于长货箱自卸车副车架及货箱一般较长,为了满足现实使用要求,许多自卸车商家设计有缺陷和不足,使得产品质量不能够得到保障。周庆辉、刘李艳、沈明波在车架机构的研究中发现长货箱自卸车副车架存在相关问题，其中就包括结构设计不合理、浪费材料、强度分布不均等。随即进行分析，首先使用前处理器软件HyperMesh建立副车架模型，再使用求解器软件MSC.Nastran进行模拟和计算，最后用后处理器软件HyperView进行有限元强度、刚度、模态分析。结构优化后，将副车架的横梁和内衬梁材料进行替换，整车质量减轻142.6kg,整车及零部件的强度和刚度都得到了数据上的改善,弯曲刚度降低3.2%,扭转刚度降低6.1%[12]。车架机构如图1-2所示。图1-2车架机构自卸汽车进行轻量化的设计方案,是通过使用等强度设计法和有限元分析方法[13]。子卸车在专用车中份额较大，再工程使用上十分重要[14],欧洲发达国家自卸汽车的举升机构大多采用轻量化设计[15]，其主要体现在使用的材料上，与国内的钢材相比，他们更倾向于使用铝合金、塑料和高强度复合材料，其中铝合金的特点优势明显，具有造价低、质量轻、结构合理、耐腐蚀性好等显著优点。2016年在国内就有研究人员史琦、王德雁、汪学文等[16]对原有的自卸结构所存在的问题进行了讨论，提出了新的自卸机构及技术方案。众所周知，汽车的轻量化不仅有利于提高运输效率、降低运输成本，而且有利于减少能源的消耗。此外，箱体结构的优化设计，受力模型的优化结构设计都能大大减少自卸汽车的重量。(2)自卸车功能化在节能减排低碳环保观念日益深入人心的大背景下，自卸汽车的环保化越来越成为现在及未来发展的大趋势，换言之增加相应特殊功能来达到其他工具的使用。自卸汽车的环保化是指在汽车设计、生产、销售各个方面实现环保化、低碳化[17]。通过连杆组合式机构，来提高高位自卸车的举升的效率从而使运输效率得到改善在王玲燕、罗伟、刘丛志[18]2012年的研究中就早已提出。朱舜、何伟、孟祥玲等人在高位自卸车中提到了国内大多数的自卸汽车是通过车厢后板或者侧板来卸货，卸货高度相对固定和限制[19]。如果有特殊的需求，就只能采取其他办法。因此设计一种可调节卸载高度可调的载重汽车显得十分重要。(3)自卸汽车安全化和智能化安全是所有车辆在设计制造当中首先应该考虑的问题，而对于自卸汽车而言，其安全性除了一般车辆所共有的属性外，还包括运输货物途中和卸载货物时出现的安全事故，为了保证其安全性，现代自卸车更多的装载有自动报警嗡鸣器，红外线感应仪，卸货监控探头等来最大程度的保证车辆行驶的安全性。自卸车的工作环境较为恶劣，工人工作条件不佳，所以智能化也是自卸车及举升机构未来的发展方向之一。随着人们对于车辆要求的日益提高，人们对自卸汽车的要求也不会只在现有的基础上原地踏步。对此，国内国外的生产厂家已经开始开发新的车身外形及驾驶室的人性化设计，来迎合顾客的需求。其中驾驶室的人性化设计及数字化显示屏的应用已经出现在一些高端的自卸汽车上了。这样，使得车速表、转速表、水温表、油温表、行车电脑、胎压显示、保养提示系统、电子地图、自动导航系统、视听设备、空调系统、故障自诊断系统、运程报修系统等高端电子设备能够集成在一个小小的模块当中，并与主机的微电脑结合，使得自卸汽车的受力状况和行驶状况等数据流可以被电脑进行智能的分析和运算[20]。其中自动驾驶及自动卸载货物也是我国自卸汽车智能化的下一步研究方向。(4)标准化目前现存的载重自卸车的车企每个都有自己的设计特点，这在不同场景上适用较为广泛，但形色各异的相关配件造成了汽车后期的保养和维护又相对难度较大，甚至造成维护费用大于使用成本，随即也限制了相关产品的更迭，从长远来看不利于企业的发展。因此应该有一个标准化来应对使用要求。所以标准化便是市场和时代的产物，标准简而言之就是大家都公用的一套方案，应用到产品上便是模块化。在自卸车上，模块化主要是针对几个重要零部件，包括举升机构的形式、车厢、液压系统等。模块化标准下,既能满足市场要求，又能降低企业研发和制造成本，使用相对简单可靠的替换方案来达到不同要求。技术部门可以通过PDM平台进行标准化设计，也能提高设计效率[21]。从自卸车的发展情况来看，自卸车以及举升机构变得越来越智能化和模块化等，而这些方面的实现离不开控制系统的支持，不久的将来智能化将会再未来作为发展的重点对象。从目前来看，对于小吨位货车举升机构的设计研究与应用技术均比较成熟，但针对大吨位载重汽车举升机构的设计研究与生产技术则相对比较欠缺，随着一些矿山、建筑工地的路口相对相对恶劣，坡路多、路况差、运行速度低，导致举升机构的结构强度、油缸的密封性以及举升时间等存在一定的失效风险，再当前计算机辅助技术（CAD/CAE）的飞速发展下，给载重货车的相关设计和开发提供了新的思路[22]。针对举升机构的研究和设计目前不单纯依靠传统的经验设计，在设计前期，当确定总体方案后，采用三维建模软件对机构进行造型设计，模拟实际的结构和受力工况，首先进行运动仿真分析，模拟自卸举升动作时的不同角度来检查设计是否存在干涉、尺寸不合理以及是否存在行程死角等。其次采用有限元软件对三角臂、连杆等重要的受力机构进行结构强度、刚度以及动力学分析，根据分析结果采用相应的措施对其进行结构优化改善[23]。如国内某高校采用ADAMS建立了举升机构的动力学模型进行了举升机构的运动仿真，找出了因为连杆尺寸设计缺陷引起的干涉缺陷，并使用ABAQUS软件对举升机构的三角臂的结构强度和刚度进行了分析，在满足轻量化设计的前提下保证了结构的功能性和安全性要求[24]。因此通过前期的计算机辅助设计和仿真，能够有效的降低后期制造过程中的设计缺陷，在一定方面上显著降低了新车型的设计周期，后翻与侧翻货车举升机构如图1-3所示。 （a）后翻举升机构（b）侧翻举升机构图1-3两种形式的货车举升机构1.3主要研究内容本次毕业设计以载重汽车为研究对象，对其举升机构进行设计，要求达到载货汽车可自卸货物的要求，本课题主要研究内容为：（1）查阅并参考有关设计资料，总结和分析选题的背景、目的及意义；（2）确定整车尺寸、质量、安息角等性能参数；（3）通过对比分析确定车厢结构形式，根据设计规范确定车厢尺寸；（4）根据设计要求，在选择合适的举升机构基础上，对其进行运动分析及尺寸确定；（5）设计确定由油箱、油管、液压缸、取力器等组成的液压系统。1.4本章小结 本章内容主要是根据载重汽车及其重要零部件举升机构在日常工作所需下进行了相关的资料查阅和分析，并针对目前现有载重汽车自卸的功用和功能进行了举例，以及对未来载重汽车的发展方向做出了推测，其中包括智能化、标准化、轻量化等。而对载重汽车的举升机构的设计和制造尤为重要，因此设计一种使用的载重汽车液压举升机构在目前来时是很有必要的。

2载重汽车主要性能参数及车厢设计2.1整车尺寸参数技术要求：外形尺寸（长×宽×高）：4540mm×1800mm×1950mm；轴距：2850mm；轮距（前/后）：1480mm/1470mm；最小离地间隙：190mm。2.2质量参数自卸车是一种特殊的车辆，它使用车辆发动机的动力来驱动液压缸对工作部件进行举升，然后将小车倾斜到特定角度以将其卸载。并且通过自身重力下降复位到原始位置，组装吨位有两种类型。大型和超大型非铺装路自卸车主要用于运输作业，例如建筑工地和大型矿山，水利设施等。它们通常与挖掘机结合使用。这种卡车也称为采矿自卸卡车。它的长度，宽度，高度和轴重不受道路交通法规的限制一般不能在道路上行驶，只能在矿山和建筑工地使用，装载质量超过20吨[25]。用于公路运输的小型，中型和大型常规自卸车主要负责运输散装物料，例如沙子，土壤和煤炭，通常与叉车结合使用。一些自卸车也被称为专业自卸车，因为它们是为特殊目的而设计的，例如：带有摆臂的自动装卸机，自动装卸垃圾车等。载重汽车根据卸载方向不同可分为后挡板式、侧挡板式、3开式、5开式等，通常由底盘、动力传动装置、液压翻转机构、副车架、特殊的货箱等组成。如图2-1所示。1—液压倾卸操纵机构；2—三角臂；3—油缸；4—拉臂；5—车箱；6—翻转轴支座；7—安全支架；8—储油箱；9—油泵；10—备胎；11—挡泥板；12—锁启机构；13—副车架；14—防护栏图2-1典型自卸货车的部件示意图翻转装置主要由以下三个部分组成：（1）翻转机械：由杠杆机构、副车架、铰链轴、物料箱等组成。其中物料箱用来装货卸货，一般由前后板、左右板、底板构成。（2）液压传动系统：由传动轴、油缸、油泵、分配阀、取力器等组成。（3）附件：限位装置、货厢后板自动启停装置、下落导向板、安全支撑杆等组成[26]。2.3其他性能参数（1）载重自卸汽车质心位置载重自卸汽车的质心位置位于汽车质量的中心位置。质心位置在运输和工作时对汽车的操控有一定的影响。所以，在设计时要使车辆的质心的位置尽可能靠近汽车的实际质心位置[27]。（2）自卸汽车的最大举升角最大举升角的确定使前提是确定倾卸的安息角。设计时，车厢的最大举升角θmax必须大于货物安息角，以保证把车厢内的货物卸净。表2-2常见货物的安息角如下表物料名称

煤

焦炭铁矿石铜矿细砂粗砂水泥安息角

27°~45°

50°

40°~45°35°~45°

30°~35°

50°

40°~50°

2.4车厢结构形式自卸车车厢在设计过程中首先需要满足车辆的装载吨位、其次是车厢的承载强度和刚度，此外还需要考虑车厢的安装和拆卸，在一些特殊的工况下，车厢的货箱栏板需要设计成敞开式。车厢是用于装载和倾卸货物。通常由前栏板、后栏板、左右侧栏板和车厢底板组成，图2-2为常见的底板横剖面呈矩形的后倾式车厢结构。为保护驾驶室及驾驶人员的安全，防止倾卸和装载时货物掉落，一般位于车厢前栏板必须添加相应的保护板。在车厢底板下面，连接着车厢底架，用来支撑车厢和保护车架。在车厢的四周都有一定的加强加强筋，结构上起支撑作用。在用途和使用场景上，后倾式车厢在轻、中和重型自卸汽车适用较为广泛。形式上左右侧栏板都是固定的，位于后栏板的左右两侧上部与侧栏板采用铰接的方式，后栏板便可实现相应的打开和闭合。1-车厢总成；2-后栏板；3、4-铰链座；5-车厢铰支座；6-侧栏板；7-防护挡板；8-底板图2-2车厢结构图侧倾式及三面倾卸式车厢栏板与底板为直角，如图2-3所示。其栏板开启、关闭的铰接轴为上置式，开启时，栏板呈自由悬垂状，多用于有侧倾要求的中型自卸汽车。矿用白卸汽车和重型自卸汽车的车厢多采用簸箕式，以方便装载，倾卸矿石、砂石等。有的簸箕式车厢采用双层底板结构，以增加底板的强度和刚度，并可减轻自重。簸箕式车厢如图2-4所示。图2-3侧顷式及三面倾卸式车厢图图2-4簸箕式车厢本文设计的自卸车是承担货物运输的普通自卸汽车，没有侧倾要求，故采用后倾式车厢。2.5车厢设计规范及尺寸确定外廓尺寸应在厢式货车总体设计阶段予以确定。为了防止紧急制动时货厢与驾驶室之间留有100-250mm的间隙，取为115mm。为满足汽车的轴荷分配，车厢和货物的质心离后桥中心线的距离为：对于后轮为双胎的长头或短头车，该距离一般为轴距的（2-10）；对于平头车，该距离一般为轴距的（12-22）；根据车厢质心到后桥中心线的距离以及驾驶室后壁的位置，可确定车厢长度，取车厢长度为3080mm；厢体宽度主要由底盘轮距1470mm、使用要求及法规限宽的因素决定,这里取车厢宽度为1700mm；厢体高度由改装后的质心高度（影响汽车的行驶稳定性）决定，在满足装载容积及装卸方便的情况下，应尽量减小厢体高度，以降低质心，提高汽车行驶稳定性，这里取车厢高为675mm。关于等刚度车厢，采用全金属焊接是载重汽车设计时的关键，但是很难既能保证高强度又能保证轻量化。由于车厢需要承载不同的物料，如矿石、沙土以及其他一些化学腐蚀性影响的材料，因此在车厢的材料选择时，需要选择抗拉强度高的材料，其次是耐磨性需要考虑，这里选择的材料为65锰，在板材的厚度方面，侧板和后板厚度可考虑设计成6mm，然后配合一定长度的加强筋和框架结构，车厢的前板由于安全系数不高，这里可选择4mm即能够满足设计要求，由于地板属于承载部件，当物料的载荷分布不均匀时，需要保证地板的整体结构刚度，这里选择底板厚度为8mm能够满足功能性和安全性要求[28]。当车厢的材料和尺寸确定后，再考虑横梁、立柱的布局，一方面能够保证车厢的整体结构强调，另一方面也能够提高车厢的安全系数。在满足结构功能性要求的前提下，从经济型方面考虑这里选择Q215热轧槽钢作。得到车厢总长度为3080mmx1700mmx675mm，其装载物料的车厢容积为3.5立方米。2.6本章小结本章主要介绍了载重汽车的整车尺寸参数、质量参数，其中包括质心、安息角等重要指标参数，为设计提供了参数依据。关于车厢的设计，在满足强度和刚度的条件下，且为了便于货物的装卸，通过对比后倾式和侧倾式的特点，最终确定后倾式方案，根据需求页确定了车厢的货箱栏板需设计成敞开式。其次便是根据用途确定了货箱的材料以及结构形式，结合任务书所给数据可得出车厢容积。

3举升机构设计3.1举升机构选择自卸车设计中的核心技术问题是提升机的设计。必须多方面考虑结合使用要求和生产制造工艺进行设计。但是无论是选择哪种类型的举升机，举升最大荷载和最大举升高度是基本要求。液压升降机构广泛用于现代自卸车。根据将油缸与车厢底部连接的方法，常用的提升机构可分为两类：组合连杆式和直接压力举升式，它们都以液压作为提升力。其中，直推式汽车使用液压油缸直接抬高车厢以进行卸载。该机构的特点是布局简单，设计紧凑，负载能力高。然而，由于液压缸的长行程，通常需要两级或三级单作用伸缩缸[29]。根据油缸的位置，直接压力举升式可以分为两种类型：前部安装式和中心安装式。前部安装式通常为单缸；中心安装式主要是两缸。在相同的提升载荷下，前部安装式需要较小的提升力，提升时滑架的侧向刚度较大，但气缸的活塞冲程较大；后置式恰好相反。连杆组合升降机具有升降平稳，气缸行程短，升降机放置灵活的优点。常用的连杆组合升降机分为前缸（T型）和后缸（D型）。直推式与连杆组合式举升机构的综合比较如表3-1所示[30]。表3-1直推式与连杆组合式举升机构的综合比较类别直推式连杆式结构布置简便，易于布置比较复杂油缸加工工艺多级缸，加工精度高，工艺性差单级缸，制造简便，工艺性好系统密封性密封环节多，易渗漏，密封性差密封环节少，不易渗漏，密封性好工作寿命磨损大，易损坏，工作寿命较短不易损坏，工作寿命较长制造成本较高较低系统倾卸稳定性较差较好举升机构作为自卸车组成结构中重要的组成部分，直接决定了自卸车车体的整体结构布置以及使用性能，是界定该设计是否合格的重要因素，载重自卸车主要技术参数如表3-2所示。表3-2自卸车主要技术参数主要技术参数类型参数值单位外形尺寸4540x1800x1950mm自卸车车厢容积3.5m³轴距2850mm轮距1480/1470mm车厢举升时间13s车厢后倾角度50度根据当前市面上常见的举升机构，主要有直推式和连杆组合式两种，下面进行分别介绍。直推式举升机构的使用工作原理是车厢底部连接液压油缸，油缸采用前置或者中置的结构形式，通过直推式的运动方式来完成对装满物料的车厢举升。其具有结构简单、操作方面且装卸物料效率较高等优点。两种直推式举升机构如图3-1所示，其不足之处在于油缸的工作行程过长，在长时间的使用后会造成重要部件的失效，因此经常应用于额定工况不频繁的场合。（a）油缸中置式（b）油缸前置式图3-1两种直推式举升机构连杆组合式举升机构的主要工作原理为：油缸与车厢之间的连接采用一定尺寸和运动关系的连杆机构来实现。其使用范围中中型自卸汽车上采用后推式举升机构，具有升力系数适中、工作部件安全较高的特点，而在重型自卸车常采用为前推式，主要是因为其具有举升力系数小的特点，在装卸满载物料时其液压机构具有更好的油压特性，其不足之处在于上述两种机构的工作行程短。油缸前推式和油缸后推式结构如图3-2所示。（a）油缸前推连杆放大式举升机构（b）油缸后推杠杆平衡式举升机构图3-2两种连杆组合式举升机构根据上述举升机构的优缺点，结合本设计的工况，这里选择油缸前推连杆放大式举升机构。3.2举升机构运动分析及尺寸确定3.2.1举升机构运动与受力分析当确定举升机构的类型后，需要对关键部件和尺寸进行设计计算，建立数学简化模型，举升油缸EC、连接部分连杆BD、三角臂ABC。在等效过程中，建立以O点为车厢底部与副梁的铰支点，在计算的过程中能够简化尺寸的换算和受力分析，在运动过程中首先液压缸开始的进油侧开始进油，推动活塞杆的EC向外延伸从而使得连杆BD绕其自身的店D向上转动，与此同时三角臂ABC为3个铰链的活动部件使得点A随之上升带动车厢绕O点翻转，当达到整个举升机构的行程点时，最大程度的能够将车厢内的货物倾卸完毕。最后油缸负荷降低，依靠车厢和机构自身的重力下退回原始状态，整个举升工况结束。如图4-3所示。图3-3举升机构举升及运动终止状态3.2.2举升机构尺寸确定1）确定车厢副梁尺寸选根据上述工作原理，首先确定车厢的副梁高度，长度，如图4-3所示。2）计算车厢处于水平静止状态时铰支点A0，在模型中前铰支点点的横坐标为，可根据经验公式计算。XAO=RLθmaxL：油缸的最大工作行程；：最大举升角，选取；R：经验系数，选取R=175。因此可以求得：xA0=得到副梁尺寸。下面计算点的纵坐标，其在设计过程中需要考虑两个方面的内容，首先是车厢底部的空间结构和位置，避免在运动过程中与液压举升干涉，其次在尺寸的范围考虑中的位置尽量设计靠近副车架，这里将车厢底板的距离设计成，参考车厢纵梁的高度以及举升机构在运动过程中的死点位置，得到为，在一定程度上能够满足举升机构的行程要求。3）液压油缸与副梁铰支点E当确定的坐标后，需要液压油缸与副梁铰支点E点坐标数值，根据液压缸与副梁的相对位置关系，首先确定。E点的横坐标一方面需要参考车厢底板的距离，另一方面与水平静止状态时铰支点A0有关。根据经验公式：XE=x代入上述参数数据：X得到E点坐标。4）确定三角臂中支点点和铰节点的坐标举升机构的三角臂是连接液压缸和车厢的中间部件，其受力较为复杂，一方面需要依靠三角臂的三个铰接点进行运动机构的变换，另一方面其结构的刚度需要考虑，尺寸设计过大，在一定程度上会降低其满足工况下的结构强调。根据上述模型，中支点C0点为液压油缸的上止点，当举升机构的车厢在举升初期时，C0点与车厢副车架重合，车厢处于水平状态，这里可将点与点在高度上的距离设置为90mm。同时在横坐标的设计上，可将的坐标高于点800mm，得到点，因此有的长度与AC一致，有。根据上述设计原则结合举升机构的运动空间位置关系，得到举升前连杆BD与三角臂铰接点位置坐标。3.3本章小结本章主要内容是结合前面所得出结论，对举升机构进行了设计和选择。通过对比直推式和连杆组合式举升机构的特点，最终选定了油缸前推连杆放大式举升机构。其次便是对举升机构的运动分析，进行简化运动，确保运动不会干涉，为举升机构主要部件的尺寸计算和确定提供了依据。

4液压系统设计4.1液压系统工作原理与结构特点4.1.1工作原理液压原理图如图4-1所示，自卸车上的液压伺服式液压系统，由三部分组成：动力部分、操纵部分和举升液压缸组成。动力部分主要有取力器、液压泵以及连接两者的传动机构。操纵部分用来控制举升液压缸实现车厢倾翻，它具有举升、保持和下降三个动作，如图4-2所示。图4-1工作原理路图1-手动阀；2-换向阀；3-三通阀；4-限位阀；5-举升液压缸；6-四通阀；7-液压阀；8-邮箱；9-单向阀；10-安全阀；11-进油管；12～19-油管A-加油腔图4-2液压伺服控制阀液压系统本举升机构设计的液压系统如图4-3所示，下面对器进行举升过程分析。1举升液压油缸；2节流阀；3平衡阀；4三位四通换向阀；5先导式溢流阀；6液控单向阀；7油泵；8滤油器图4-3液压系统图1)举升：手动阀1的手柄在旋出位置，换向阀2在常开状态，限位阀4在常闭状态，举升缸呈收缩状态。当自卸式垃圾车倾斜货物时，先驱动液压泵7，这时泵输出的压力油经单向阀9、四通阀6、换向阀2、三通阀3，流回油箱8，车厢不动，为液压泵空转启动。再将手动阀手柄向里旋进，则排出压力油去推动换向阀2的阀芯，将进出油口隔断，使其由常开状态变为常闭状态，这时泵输出的压力油经单向阀9、四通阀6进入液压缸5将车厢顶起，倾卸货物。在举升过程中，若系统压力超过一定压力，安全阀10则被打开，溢流，使系统压力保持在调节压力以下。当车厢倾斜到极限位置时，举升缸触动限位阀4的阀杆，使限位阀由常闭状态变为常开状态，泵输出的压力油经四通阀6、限位阀4、三通阀3流回油箱8，车厢保持在极限倾斜位置。2)下降：当货物卸完，车厢需下降时，先关闭泵7，再将手动阀1的手柄向外旋出，换向阀的控制油泄回手动阀，举升缸在车厢重力作用下将油液压出，打开换向阀，使其由常闭状态变为常开状态，举升缸内的油液经四通阀6、换向阀2、二通阀3流回油箱8，车厢回位。3)保持若需将车厢举升至某一位置，只要使手动阀l的手柄仍在旋进位置，停止泵上作，车厢即可保持在任意位置。操纵换向阀的方式可分为手动机械杠杆式、手动液压伺服式和气动操纵式三种。机械操纵式的可靠性好，通用性强，维修方便。但它的杆件较多，布置复杂，对于可翻转式驾驶室不宜采用这种操纵方式。液压伺服式依靠手动阀建立起来的油压来关闭或打开举升液压换向阀，实现车厢的举升和下降。该阀通过切断动力实现停止工作。4.1.2结构特点自卸车液压系统的组成有三部分，分别是液压能产生部件、工作部件与操纵控制部件。1、液压能产生部件液压产能部件由五部分组成，分别是油泵、单向阀、取力器、油箱和油泵传动机构。大部分取力器与变速器装配成一个整体。取力方式有三种，分别是左侧取力、右倾取力或箱顶取力。油箱的位置相对较不同，主要看视结构形式而定，通常是根据副车架与货厢间的间隔是否便于安装维护液压管路系统，相应也要控制油管长度的长短。2、工作部件主要由两部分组成，油缸和翻倾杠杆系统。油缸的安装位置基本在顺着油缸支座安装在副车架中部或相对较后部的加强横梁上。因为工作部件受力极大，在设计时要求各连接铰支点处有足够的连接强度、刚度，在保养和维护时，所有摩擦副应有良好的配合精度与润滑。3、控制部件控制部件由三部分组成，液压分配阀、限位阀以及操纵系统。控制部件多安装在汽车前部的驾驶室内部或后部，既要方便操纵与维护，又要适当避免管路的多次缠绕。4.2液压缸选型及计算在自卸车车厢开始举升时，液压油缸需要提供整个举升过程中最大的举升力：,参照市面上已经生产制造的类似自卸车，系统压力为：p=16×由最大举升力公式FEC≤p×π其中η：液压缸机械效率，取η=0.8；D：举升液压缸直径得到：d≥4×FECpπη=为了保证装载机在工作过程中液压载荷的稳定和可靠性，这里选择增压液压缸类型，其主要工作原理为：低压为P1的液压油推动活塞D时，小活塞d输出压力为P2。根据液压传动的等效工作原则，其公式表示为：p2p1=DQ2Q2式中，K=D2液压缸如图4-4所示。图4-4单作用液压缸4.3油箱容积与油管内径计算1.液压缸载荷力的组成和计算液压缸的载荷力在不同的工况下，其幅值变化较大，为了对其进行选型，这里选择最大载荷力进行计算。一般看，来说液压缸工作时活塞杆上的力包括工作载荷、摩擦力和脉冲引起的惯性力三种，三种载荷对其结构的影响各不相同，但从载荷的类型来看，都为液压缸的外载荷。其中液压缸起动加速时有：Fw液压缸工作的稳态运动时：Fw液压缸减速制动时：Fw除外载荷外，考虑到缸的内壁与密封圈的摩擦力同样不能忽略，根据实际工况下液压缸的工作效率和介质，这里为：Fm=1−η式中：——工作时的机械效率，取0.9。故F=F2.液压缸的主要参数计算活塞杆受压时F=FwηA1A2——工作腔压力 ——回油腔压力，即背压——活塞直径——活塞杆直径 本装置中取ηm=0.90,p2=0,对无活塞杆腔，当要求推力为F1时，D对有活塞杆腔，当要求推力为时，D2=式中：p——16Mpa；φ——往返速比，取1.46。缸筒的内径根据设计原则最后选择较大，以保证极端工况下的安全系数，圆整后得到活塞直径D=160mmQUOTE，活塞杆直径均为d=90mmQUOTE。3.活塞杆的最大允许行程活塞行程在计算过程中，为了保证装载机在行程的最大处能够正常工作，其最大允许计算长度为：Lk=π2EIFkmmQUOTELK式中：FkF——活塞杆纵向压缩力；nk——安全系数，nk=3.5~6QUOTE；I——活塞杆横截面惯性矩，圆截面为I=液压缸计算长度d=n式中：d——活塞杆直径，mm；n——条件系数计算得到活塞行程为，举升油缸活塞缸行程为。4.最小导向长度的确定当计算得到上述行程后，需要对其最小的导向长度进行确定，一般来说当活塞杆全部外伸时，最小导向长度H应满足：H≥L式中：——液压缸的最大行程；——缸筒内径。本装置中mm，mm，mm，故取mm，得到H=120mm。活塞的宽度中取QUOTEmm，QUOTEmm。表4-1自卸车专用液压缸主要性能参数主要结构主要结构参数液压缸缸径150mm液压缸杆径80mm液压缸最大行程800mm根据我国对自卸车设计的要求，自卸车持续举升，从开始举升到举升角达到最大值，所用时间不允许大于20秒，我们初步将时间定为15秒，液压缸的工作容积V=L×π×d2∕4=780×π×1802液压泵转速：查表得到；液压泵的排量q选用齿轮油泵CBT-E563，公称排量q=63ml/r，额定压力p=16MPa；公称转速n=2000r/min；5.举升机构升降时间的校核系统的流量：（4-9）车厢升高过程液压缸的工作容积为：代入数据得工作容积：V举升时间的计算公式为：代入数据得举升时间：车厢降低过程液压缸的工作容积为：代入数据得工作容积：将数据代入，即可以求得车厢下降所用的时间：液压缸主要参数能够满足设计要求。4.4取力器设计结构决定用途，在部分的载重汽车有自己独立的动力驱动来保证使用时的稳定性以外，很大一部分载重自卸车的运动和载卸的动力都是来自同一动力源，基本的都是通过发动机来驱动，其动力是经过取力器，用来驱动齿轮液压泵、真空泵、柱塞泵、轻质油液压泵、自吸液压泵、水泵、空气压缩机等，进而为载重自卸车提供不同需求。所以，取力器的功用在载重汽车的设计和制造方面有着至关重要的作用取力器在安装时，其位置由汽车底盘变速器的安装不同而产生差异，取力器的取力方式有三种，前置、中置和后置，每一种基本形式又各有区分，其中有包括若干种具体的结构，取力器取力方式如图4-5所示。图4-5取力器取力方式其中，传动轴由于在设计变速器时已考虑了动力输出，因而一般在变速器左侧和右侧都留有标准的取力接口，也有专门生产与之配套的取力器的厂家，这种取力器较为常用，故本课题中，为了便于设计，节约成本，同时也考虑到大批量生产，采用传动轴取力方式。如图4-6所示：1-发动机；2-主离合器；3-变速器；4-变速器输出轴；5-十字轴万向节；6-取力器；7-输出齿轮3；8-中间齿轮2；9-水泵；10-传动轴；11-输入齿轮1图4-6取力器取力器齿轮选择：发动机型号YC4E140-31，排量mL：4260mL,功率：103KW，转速：2500r/min最大扭矩：430Nm传动比确定：（4-10）齿轮由下往上为,,m标准模数3，d=mz取80，取26取75，取25所以=15mm取标准直齿圆柱齿轮mm齿轮1：=26mmmmmmmmmm齿轮2：=26mmmmmmmmmm齿轮3：=15mmmmmmmmmm4.5本章小结本章主要内容是对液压系统进行了设计。根据自卸车上的液压伺服式液压系统，由三部分组成：动力部分、操纵部分和举升液压缸组成来展开，并对其工作原理和结构特点进行了阐述。通过对液压油路工作原理图的分析，进一步确定了举升机构的有效形式，由计算数据得到了油箱容积和油管内径以及升降时间的校核。再就是对液压缸的选型及后续的校核计算，以及作为动力传输系统的重要组成部件取力器。

5.总结与展望当前随着城乡一体化建设的快速推进，相关的基础设施建设处于持续增长的状态，导致市政、建筑、城市环卫以及物流运输等行业对载重自卸车的需求与日俱增，自卸载重货车具有高度机动性和卸货机械化的优点，有效的缩短了运输时间，极大的提高了运输和转移效率。本文以载重自卸汽车的举升机构为研究对象，首先对常见的举升机构进行结构和特点分析，根据自卸汽车的类型，质量参数，结构特点、车厢布置等建立了简化模型，包括最大举升角、举升时间等，并对机构的主要尺寸和液压缸部件进行了结构和尺寸设计，以及关键的部件的校核，有效的保证了举升性能的稳定性和可靠性。其次基于特征的参数化从草图-特征-零件的设计思路完成了其液压缸、副车架、车厢、连杆、三角臂等部件的建模，直至完成装配体的创建，当部件出现干涉后，能够采用参数化特征进行修改和设计变更。为了避免载重汽车举升机构的动态干涉风险，用数据进行了分析。通过载重自卸货车的举升机构的设计，为载重汽车企业的载重自卸车辆开发提供了借鉴。

参考文献[1]王旭.关于自卸车举升机构几种设计计算方法的分析与对比[A