【《T式前推连杆组合举升机构的设计计算案例》3500字】

T式前推连杆组合举升机构的设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u29365T式前推连杆组合举升机构的设计计算案例 123651.1自卸车及T式举升机构主要参数介绍 128091.1.1自卸车的主要性能参数 1289181.1.2最大举升角度和举升降落时间 230371.1.3举升油缸相关参数 3269441.2T式举升机构设计和计算 4186231.2.1数学模型的建立及参数确定 4321211.2.2T式举升机构受力分析与载荷计算 5304911.2.3T式举升机构液压缸最大推力的计算 8200851.2.4T式举升机构最大拉力的计算 81.1自卸车及T式举升机构主要参数介绍1.1.1自卸车的主要性能参数①整车尺寸参数②质量参数自卸货车的质量参数包括4个即：整备质量、装载质量、自卸汽车总质量、自卸汽车的质量利用系数。1)整备质量。2)自卸汽车总质量加上自卸车燃料（不少于自卸车油箱的容量的90％）及自卸汽车各种附属部件的总质量。对于重型自卸车来说，装载货物质量和自卸汽车整备质量的比较大，因此对于自卸汽车中的举升机构的质量一般忽略不予考虑。自卸汽车总质量包括驾驶员在内的所有质量的总和，计算公式如下：ma=m0+式中，表示司机和成员的额定总质量。3)自卸车的质量利用系数η质量利用系数是衡量自卸车制造水平的标准之一，它表示为装载质量me和整备质量mηG=mem0 本次设计所选择自卸车额定载荷为15吨，质量利用系数为1.09，其他详细数据如下表3-1所示，列出本次设计中重型自卸车的基本参数。表3-1自卸车基本参数名称结构参数整车外形尺寸长×宽×高（mm）8100×2500×3450货箱外箱尺寸长×宽×高（mm）6800×2300×1000总质量（kg）25000额定载质量（kg）15000整备质量（kg）11910质量利用系数1.09轴数3前悬/后悬距离（mm）1500/2170前轮/后轮距（mm）2040/18501.1.2最大举升角度和举升降落时间①最大举升角最大举升角度其实是指车厢被举到最高点时，车厢地板与车架平面的夹角。安息角是根据各类运输物品特性决定的，它是最大大举升角度大小判定的重要依据之，其表明了物体内摩擦力所维持的堆积角度，物品大多数呈现出内摩擦越小，安息角越小的特点。下表为一般货物安息角。因此在实际设计当中车厢最大举升角度必须大于货物的安息角。这样才能使货物能够安全完成卸载这一过程。通常情况下自卸车的最大举升角可在45-70之间选取。本次为载重型货车，所以选取50度为最大的举升角。表3-2常见物料的安息角物料名称煤焦炭矿石细砂安息角27°~45°50°35°~45°30°~45°物料名称生石灰石灰石黏土水泥安息角45°~50°40°~45°40°~50°40°~45°②举升降落时间工作效率的高低是由自卸车举升时间所决定的，一般来说自卸车车厢举升时间为10s~20s，考虑到本次设计的自卸货车的稳定性，货车车厢的举升速度不宜过快，在综合考虑后拟选定举升时间为为18s。自卸车降落时间是指自卸车从达到车厢顶点开始降落到车厢平放状态时的这一段时间。在保证自卸车在完成卸货时车厢能够稳定降落的情况下，车厢回落速度也不宜过快，所以要将这一速度控制在一定范围内，一般来说车箱降落时间一般为8s~15s。1.1.3举升油缸相关参数①液压油缸最大行程液压缸行程的大小直接影响自卸车车厢的倾斜角度的大小，液压缸做为液压系统重要的执行元件对整个举升机构的布局起着重要的影响，所以液压缸的设计与选用就很重要了，液压缸的行程是举升过程中最直观的体现了，要想获得足够的举升角度，液压缸的行程必须通过有效的计算而得出，举升机构的整体布局起着重要的影响，因此液压缸最大行程的确定就显得格外重要，要同时考虑到液压缸的尺寸和举升机构的运动这两个方面，所以液压缸的选择应该合理。在车厢举升初始阶段举升机构各饺支点之间的静摩擦力和初始惯性力为最大值，同时举升机构在运动过程中的阻力矩是在不断减小的。因此，要想举升装置正常运转，举升机构在举升初始时刻时的油缸工作压力与油缸最大工作压力必须满足如下不等关系。②起始工作油压p0≤0.85pmax p0pmax1.2T式举升机构设计和计算T式举升机构的设计主要是对三角臂和车厢铰支点、液压缸和底盘铰支点以及车厢和底盘铰支点等关键位置的设计和计算。可以通过位置分析，建立坐标确定铰支点坐标位置。1.2.1数学模型的建立及参数确定前推连杆组合式举升机构的受力简图如下3-1，令车厢与底盘后铰支点作为坐标系原点，，轴的方向如图所示；举升机构未运动时，即车厢平放时，此时举升机构的角度为0°，点、、、为三角臂支点，为液压缸下铰支点；点、、是举升机构运动角度为任意角度时三角臂三个顶点，拉杆AD的后饺支点是一直不变的。本设计中自卸车车厢纵梁高200，长3690，取水平方向距离车架纵梁尾端80、垂直方向离纵梁下沿250处作为车厢的后铰支点为坐标原点，由已知条件容易得出点坐标为（1500,860）。如图3-2所示，设举升角为0°时车厢的前铰支点的坐标为（，）,车厢的前铰支点可以根据经验公式：XC0=RLθmax为液压缸最大行程，在此选择油缸的自由长度为1025，最大工作行程为700。根据1.1.2节中所运货物安息角，选取θmax为50°；为经验公式根据油缸的最大行程的尺寸选取。因此可以得到：XC0=R×L为了保证结构的合理性，可以将XC0取为2015。同时确定距离车厢底板的距离为70。根据本设计所选自卸车的型号可知车厢底板纵梁高度为260，因此点的坐标为（2015，190）。图3-1前推连杆组合式举升机构受力图液压缸与纵梁支点点，油缸初始位置必须有一定的倾斜角度，这是因为必须要考虑到举升缸尺寸和最大举升油压决定的，E点相对点的垂直距离XE根据合理尺寸要求取XE为1650，故E点坐标为（1650，-155）。当举升机构举升角度θ为0°时，为了保证设计合理性，在求B0坐标时，可选取B0C0与轴夹角为10°，从而计算得出XB0为2811.3。同时车厢放平时，为了确保油缸在运动是不会出现运动干涉现象，油缸的长度应大于油缸最小长度约15，根据结构安排，在点前660，则点坐标为（2681.7,41.5），则三角臂中长度可以由坐标点和计算得出为810。根据尺寸允许范围取,，可以根据两点坐标距离公式得到的位置（2727.7，-184.3）。根据图3-2可知，当三角臂旋转50°到达点时，其旋转中心点为拉杆A0D与纵梁的铰接点，调整点的位置使拉杆的长度为整数，取得点坐标（1505,120），则为1260，考虑到结构布置等因素影响确定LA0D=1400mm。1.2.2T式举升机构受力分析与载荷计算如图3-3所示，在1.2.1节中确定了初始位置、、以及点和点坐标后，在任意举升角度时点坐标（,）可以由下式求得：&xC=x式中、为初始位置点在的坐标。质心点坐标（,）可以由下列方程式求得：&xG=x式中、表示初始位置质心点的坐标。而举升角度时点的坐标（,）,可以通过求解下列方程解得：&xA−即可求得点的坐标（,）。同理根据下式1.11可以求得举升角度时点的坐标（,）&xB−求出、两点坐标后可以进一步计算得到AD和BE直线方程表达式，可以根据函数方程：y−yAx−xAyD由方程：y−yBx−yE由式1.12和1.13可以联合求出得到点坐标（,）。求点O至直线FC的距离：DOFC=y图3-2车箱受力分析图先取车箱作为分离体如图3-2箱受力图，根据力矩平衡M0FFC=WXGD式子中表示装载货物收到的总重力，表示对直线方向的力，表示举升角度为时货物质心的坐标。同样可以求得点到和的距离、：DADA如图3-3所示，把三角臂与举升机构整体中分离出来进行受力分析，根据点力矩平衡MA=0FBE=FFCgD为任意角度下油缸的推力。由MC=0同理可得：FAD=FBE×D为任意角度下拉杆的拉力。图3-3三角臂受力图1.2.3T式举升机构液压缸最大推力的计算举升机构随着举升角度的变化，它所需要的举升推力也是不一样的，那么举升角度为多少时，液压缸的推力最大呢？根据上述的计算分析，我们可以对任意举升时刻油缸推力和拉杆拉力进行求解。根据举升机构根据T式举升机构的设计和计算软件开发[3]文献研究结论中可以知道，举升角度为13度时，油缸推力可以达到最大值，此时其举升系数为1.55。可以由举升力系数公式求出最大推力，举升力系数是表示举升机构力效率的参数，是举升过程中液压缸推力和货物质量的比值，即为：K=FBEG=F为举升力系数由该式可以求出举升机构最大推力FBE1.2.4T式举升机构最大拉力的计算T式举升机构的设计和计算软件开发[3]文献中对最大拉力进行了研究，以及对最大拉力的变化进行了详细的阐述，研究结果表明，这种T式结构最大拉力出现在举升较多为=0°~4°这个区间，根据其中数据，最大拉力值大大小波动幅度不大。当为0°时，