物流汽車(chē)裝載機(jī)設(shè)計(jì)

物流汽車(chē)裝載機(jī)設(shè)計(jì),物流,汽車(chē),裝載,設(shè)計(jì) 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 所在學(xué)院 機(jī)電學(xué)院 專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 09機(jī)自3班（本） 學(xué)生姓名 駱雪妍 學(xué)號(hào) 091280328 指導(dǎo)教師 敖榮慶 題 目 物流汽車(chē)裝載機(jī)設(shè)計(jì) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容與基本要求：（目標(biāo)、任務(wù)、途徑、方法，應(yīng)掌握的原始資料（數(shù)據(jù)）、參考資料（文獻(xiàn)）以及設(shè)計(jì)技術(shù)要求、注意事項(xiàng)等） （一）、畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容和目標(biāo)：此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是收集整理物流汽車(chē)裝載機(jī)設(shè)計(jì)課題的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料，完成物流汽車(chē)裝載機(jī)的總體和主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，并上交物流汽車(chē)裝載機(jī)的設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)說(shuō)明論文。其中有根據(jù)廣泛收集整理的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料擬稿文獻(xiàn)綜述；擬定本畢業(yè)設(shè)計(jì)的開(kāi)題報(bào)告；完成物流汽車(chē)裝載機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)裝配圖繪制；完成物流汽車(chē)裝載機(jī)中的主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和對(duì)應(yīng)零件圖繪制；物流汽車(chē)裝載機(jī)的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì),并繪制物流汽車(chē)裝載機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理圖及其系統(tǒng)中的元器件型號(hào)規(guī)格的確定；設(shè)計(jì)物流汽車(chē)裝載機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)油缸;編寫(xiě)物流汽車(chē)裝載機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算論文。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)初步掌握機(jī)電產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和典型機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法，工作程序和設(shè)計(jì)步驟，能綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題，具備一定的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的能力。 （二）、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)技術(shù)要求：原始數(shù)據(jù):所設(shè)計(jì)的物流汽車(chē)裝載機(jī)按配置在中國(guó)第一汽車(chē)制造廠(chǎng)生產(chǎn)的5噸解放牌汽車(chē)，要設(shè)法得到5噸解放牌汽車(chē)的底盤(pán)高度和車(chē)箱高度等相關(guān)尺寸；裝載機(jī)的裝卸重量為1000KG。 設(shè)計(jì)技術(shù)要求：物流汽車(chē)裝載機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用液壓驅(qū)動(dòng)；裝載機(jī)的平臺(tái)在裝卸重物時(shí)，由收縮在汽車(chē)尾部的初始狀態(tài)升出，平臺(tái)能與地面平齊，重物鏟運(yùn)到平臺(tái)上后，平臺(tái)能水平上升，平臺(tái)上升時(shí)能上升到與汽車(chē)車(chē)箱平面平齊。 （三）、參考資料（文獻(xiàn)）： 1、汽車(chē)結(jié)構(gòu)組成方面書(shū)籍和文獻(xiàn)。 2、機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械原理方面的書(shū)籍和文獻(xiàn)資料。 3、液壓傳動(dòng)方面的書(shū)籍和文獻(xiàn)資料。 4、液壓油缸設(shè)計(jì)方面的書(shū)籍與文獻(xiàn)資料。 5、電氣控制與自動(dòng)化方面的書(shū)籍和文獻(xiàn)。 6、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。 二、畢業(yè)論文進(jìn)度計(jì)劃：1、收集畢業(yè)設(shè)計(jì)資料，并篡寫(xiě)文獻(xiàn)綜述。 2、英文資料翻譯。 3、擬寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 4、物流汽車(chē)裝載機(jī)設(shè)計(jì)方案擬定和設(shè)計(jì)方案的論證。 5、進(jìn)行物流汽車(chē)裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)，繪制總體設(shè)計(jì)裝配圖。 6、物流汽車(chē)裝載機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì) 7、物流汽車(chē)裝載機(jī)的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 8、物流汽車(chē)裝載機(jī)的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中指定油缸設(shè)計(jì)計(jì)算。 9、編寫(xiě)物流汽車(chē)裝載機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 10、準(zhǔn)備答辨，并制答辯用PPT。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間： 2012 年 9 月 1 日至 2013 年 4 月 12 日 計(jì) 劃 答 辯 時(shí) 間： 2013 年 5 月 12 日 三、專(zhuān)業(yè)（教研室）審批意見(jiàn)： 審批人（簽字）： 工作任務(wù)與工作量要求：原則上查閱文獻(xiàn)資料不少于12篇，其中外文資料不少于2篇；文獻(xiàn)綜述不少于3000字；文獻(xiàn)翻譯不少于2000字；畢業(yè)論文1篇不少于8000字，理工科類(lèi)論文或設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不少于6000字（同時(shí)提交有關(guān)圖紙和附件），外語(yǔ)類(lèi)專(zhuān)業(yè)論文不少于相當(dāng)6000漢字。 提交相關(guān)圖紙、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、調(diào)研報(bào)告、譯文等其它形式的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫(xiě)規(guī)范及有關(guān)要求，請(qǐng)查閱《寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)手冊(cè)》。 備注：學(xué)生一人一題，指導(dǎo)教師對(duì)每一名學(xué)生下達(dá)一份《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)》。 分 類(lèi) 號(hào) 密 級(jí) 寧寧波大紅鷹學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 物流汽車(chē)裝載機(jī)設(shè)計(jì) 所在學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 年 月 日 誠(chéng) 信 承 諾 我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫(xiě)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）《物流汽車(chē)裝載機(jī)設(shè)計(jì)》均系本人獨(dú)立完成，沒(méi)有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋?zhuān)粲胁粚?shí)，后果由本人承擔(dān)。 承諾人（簽名）： 年 月 日 摘 要 本液壓系統(tǒng)以傳遞動(dòng)力為主，保證足夠的動(dòng)力是其基本要求。另外，還要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、可維護(hù)性、安全性及效率。其中穩(wěn)定是指系統(tǒng)工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性及系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性(如環(huán)境溫度對(duì)油液的影響等因素)?？煽啃允侵赶到y(tǒng)不因意外的原因而無(wú)法工作(如油管破裂、無(wú)電等情況)?？删S護(hù)性是指系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)單，元件盡可能選標(biāo)準(zhǔn)件，結(jié)構(gòu)上盡可能使維護(hù)方便．安全性是指不因液壓系統(tǒng)的故障導(dǎo)致后車(chē)廂蓋的其它事故．效率是指液壓系統(tǒng)的各種能量損失盡可能的小。上述要求中，除滿(mǎn)足系統(tǒng)的動(dòng)力要求外，最重要的是保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。 關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)，升降機(jī)構(gòu) 46 Abstract The hydraulic system to transfer power, ensure adequate power is its basic requirement. In addition, consider the system stability, reliability, maintainability, safety and efficiency. The stabilizing means when the system works steady motion and system performance stability (such as environmental temperature on the influence of oil etc). Reliability refers to the system is not due to accident reason to work ( such as tubing rupture without electricity, etc. ). Maintainability is referred to the system as simple as possible, element is chosen as far as possible standard parts, structure as much as possible so that the maintenance is convenient. Security is not due to the fault of the hydraulic system causes the antenna frame collapse or other accidents (such as the drop out of control, antenna due to gravity acceleration whereabouts ) . Efficiency refers to the hydraulic system of the various energy loss as small as possible. The above requirements, in addition to meet the power requirements, the most important thing is to ensure the safety and reliability of the system. Keywords: hydraulic system, lifting mechanism 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 第1章 緒論 1 1.1課題研究的目的 1 1.2 本課題的研究?jī)?nèi)容 1 第2章 課題總體設(shè)計(jì) 2 2.1總體布置原則 2 2.2 車(chē)廂的設(shè)計(jì) 2 2.2.1車(chē)廂的結(jié)構(gòu)形式 2 2.2.2 車(chē)廂的設(shè)計(jì)規(guī)范及尺寸確定 3 2.3 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4 2.3.1 舉升機(jī)構(gòu)形式的選擇 4 2.3.2 直接推動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu) 4 2.3.3 連桿組合式舉升機(jī)構(gòu) 5 2.4 后車(chē)廂開(kāi)合的兩種機(jī)構(gòu)形式 7 2.5 后車(chē)廂開(kāi)合機(jī)構(gòu)中三種液壓缸布置方式的分析比較 8 2.5.1問(wèn)題的提出 8 2.5.2三種方案的分析和比較 8 第3章 主要部分分析計(jì)算 11 3.1 實(shí)例分析 11 3.1.1后車(chē)廂開(kāi)合的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化 11 3.1.2機(jī)構(gòu)受力分析 12 3.2 剪叉臂長(zhǎng)度及液壓缸安裝位置的確定 15 3.3 強(qiáng)度校核 17 3.3.1 剪叉臂的強(qiáng)度校核 17 3.3.2 液壓缸底架固定橫梁的強(qiáng)度校核 20 3.4 軸的強(qiáng)度校核 22 3.4.1 內(nèi)剪叉臂固定端銷(xiāo)軸的強(qiáng)度校核 23 3.4.2 液壓缸缸體尾部銷(xiāo)軸的強(qiáng)度校核 23 3.4.3 液壓缸活塞桿頭部支撐軸的強(qiáng)度校核 23 第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 25 4.1 主液壓缸的設(shè)計(jì) 25 4.2 副液壓缸的設(shè)計(jì) 28 4.3 活塞的設(shè)計(jì) 29 4.4 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算 30 4.5 端蓋和缸底的設(shè)計(jì)與計(jì)算 31 4.6 缸體長(zhǎng)度的確定 32 4.7 緩沖裝置的設(shè)計(jì) 32 4.8 排氣裝置 33 4.9 密封件的選用 34 4.10 防塵圈 35 4.11 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu) 36 第5章 液壓泵的參數(shù)計(jì)算 37 第6章 電動(dòng)機(jī)的選擇 38 第7章 液壓元件的選擇 39 7.1 液壓閥及過(guò)濾器的選擇 39 7.2 油管的選擇 40 7.3 油箱容積的確定 40 第8章 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 40 8.1 壓力損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整 40 8.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算 43 總結(jié) 44 參考文獻(xiàn) 45 致謝 46 第1章 緒論 1.1課題研究的目的 裝載車(chē)廂能自動(dòng)傾翻一定角度卸料，大大節(jié)省卸料時(shí)間和勞動(dòng)力，縮短運(yùn)輸周期，提高生產(chǎn)效率，降低運(yùn)輸成本，是常用的運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)車(chē)輛。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，尤其是自2001年11月10日起，中國(guó)正式成為WTO成員國(guó)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)逐漸開(kāi)放。同時(shí)，我國(guó)亦確立了以擴(kuò)大內(nèi)需為主的經(jīng)濟(jì)政策，實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略，加大對(duì)基建項(xiàng)目的投資力度，農(nóng)林牧漁、采礦、水利、軍工、環(huán)保、商業(yè)運(yùn)輸、交通、通訊、金融、機(jī)場(chǎng)、電力、城市建設(shè)和石油開(kāi)采等行業(yè)均快速發(fā)展，使各種類(lèi)型的專(zhuān)用車(chē)需求量大增。在廣大城鄉(xiāng)的沙場(chǎng)、礦山、工地及一般的土木工程等的運(yùn)輸作業(yè)中，輕型農(nóng)用自卸車(chē)以其靈活機(jī)動(dòng)、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。舉升機(jī)構(gòu)是輕型農(nóng)用自卸車(chē)卸料作業(yè)的關(guān)鍵部件，它直接影響著輕型農(nóng)用自卸車(chē)的整車(chē)性能和舉升性能，是自卸車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)首先需要解決的問(wèn)題。液動(dòng)舉升機(jī)構(gòu)是工程自卸車(chē)常用的一種舉升機(jī)構(gòu)，它實(shí)際上是一種演化形式的四連桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)外力（液壓舉升油缸施加）作用實(shí)現(xiàn)四連桿運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)將貨物傾卸的目的。 1.2 本課題的研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容有：車(chē)廂舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、車(chē)廂傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、液壓傳動(dòng)裝置選型，并用總布置草圖表達(dá)主要底盤(pán)部件的改動(dòng)和重要工作裝置的布置；最后通過(guò)正確的計(jì)算，完成部部件設(shè)計(jì)選型，達(dá)到工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的設(shè)計(jì)要求，并附之以總裝配圖，清楚表達(dá)設(shè)計(jì)。 第2章 課題總體設(shè)計(jì) 2.1總體布置原則 在進(jìn)行總體布置時(shí)應(yīng)按照以下原則： 盡量避免對(duì)汽車(chē)底盤(pán)各總成位置的變動(dòng)因?yàn)橐恍┛偝刹考恢玫淖儎?dòng)，不僅會(huì)增加成本，而且也可能影響到整車(chē)性能。但有時(shí)為了滿(mǎn)足專(zhuān)用工作裝置的性能要求，也需要作一些改動(dòng)，如截短原汽車(chē)底盤(pán)的后懸、燃油箱和備胎架的位置作適當(dāng)調(diào)整等。但改變的原則是不影響整車(chē)性能。 應(yīng)滿(mǎn)足專(zhuān)用工作裝置性能的要求，使專(zhuān)用功能得到充分發(fā)揮 例如氣卸散裝水泥罐式汽車(chē)的專(zhuān)用功能是利用壓縮空氣使水泥流態(tài)化后，通過(guò)管道將水泥輸送到具有一定高度和水平距離的水泥庫(kù)中。氣卸水泥的主要性能指標(biāo)是水泥剩余率或?；衣?，為了降低這一指標(biāo)，可將罐體布置成與水平線(xiàn)成一定角度，如圖2-1所示。但這樣布置會(huì)使整車(chē)質(zhì)心提高，減少了側(cè)傾穩(wěn)定角，因此也可以水平布置。所以在進(jìn)行總布置時(shí)，要從多方面綜合考慮。 應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求 例如對(duì)整車(chē)的長(zhǎng)、寬、高、后懸等尺寸在相關(guān)法規(guī)中部有明確的規(guī)定，一定不能超出標(biāo)準(zhǔn)的要求。 專(zhuān)用汽車(chē)總體布置的任務(wù)是正確選定整車(chē)參數(shù)，合理布置工作裝置和附件。使取力裝置、專(zhuān)用工作裝置、其它附件與所選定的汽車(chē)底盤(pán)構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體，達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所提出的整車(chē)基本性能和專(zhuān)用性能的要求。 2.2 車(chē)廂的設(shè)計(jì) 2.2.1車(chē)廂的結(jié)構(gòu)形式 車(chē)廂是用于裝載和傾卸貨物。它一般是由前欄板、左右側(cè)欄板，圖2-3為典型的底板橫剖面呈矩形的后傾式車(chē)廂結(jié)構(gòu)。為避免裝載時(shí)物料下落碰壞駕駛室頂孟，通常車(chē)廂前欄板加做向上前方延伸的防護(hù)擋板。車(chē)廂底板固定在車(chē)廂底架之上。車(chē)廂的側(cè)欄板、前后欄板外側(cè)面通常布置有加強(qiáng)筋。 后傾式車(chē)廂廣泛用于輕、中和重型自卸汽車(chē)。它的左右側(cè)欄板固定，后欄板左右兩端上部與側(cè)欄板餃接，后欄板借此即可開(kāi)啟或關(guān)閉。 圖2-3 車(chē)廂結(jié)構(gòu)圖 1-車(chē)廂總成；2-后欄板；3、4-鉸鏈座；5-車(chē)廂鉸支座； 6-側(cè)欄板；3-防護(hù)擋板；8-底板 側(cè)傾式及三面傾卸式車(chē)廂欄板與底板為直角，如圖2-4所示。其欄板開(kāi)啟、關(guān)閉的鉸接軸為上置式，開(kāi)啟時(shí)，欄板呈自由懸垂?fàn)?，多用于有?cè)傾要求的中型自卸汽車(chē)。 礦用白卸汽車(chē)和重型自卸汽車(chē)的車(chē)廂多采用簸箕式，以方便裝載，傾卸礦石、砂石等。有的簸箕式車(chē)廂采用雙層底板結(jié)構(gòu)，以增加底板的強(qiáng)度和剛度，并可減輕自重。簸箕式車(chē)廂如圖2-5所示。 圖2-4 側(cè)頃式及三面傾卸式車(chē)廂 圖2-5 簸箕式車(chē)廂 2.2.2 車(chē)廂的設(shè)計(jì)規(guī)范及尺寸確定 將全金屬焊接車(chē)廂設(shè)計(jì)成等剛度體車(chē)廂是自卸汽車(chē)設(shè)計(jì)的重點(diǎn).但是很難既能保證高強(qiáng)度又能保證輕量化。 就整車(chē)而言，可以看成由車(chē)輪、前軸、后橋殼、懸架、車(chē)架、車(chē)廂及其橡膠緩沖塊等不同剛度單元組合而成的彈性體，受力時(shí)，將按照各自的剛度產(chǎn)生各自的變形，其變形量與剛度成反比，吸收的能量與剛度成正比。 車(chē)廂剛度，無(wú)論是彎曲剛度還是扭轉(zhuǎn)剛度，都會(huì)增加車(chē)架的相應(yīng)剛度，兩者的剛度是相輔相成、互相補(bǔ)償?shù)?。?dāng)汽車(chē)前后左右車(chē)輪處于高差較大的路面，車(chē)架扭曲較大時(shí)，車(chē)廂應(yīng)該有一定的扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)性。如果車(chē)相的扭轉(zhuǎn)剛度過(guò)大，當(dāng)車(chē)架扭轉(zhuǎn)到一定程度時(shí)，車(chē)廂前支承緩沖塊相應(yīng)的一側(cè)壓到極限位置，車(chē)廂縱梁的另一側(cè)可能離開(kāi)緩沖塊，車(chē)廂前端的一大部分重量轉(zhuǎn)移到一側(cè)的車(chē)架縱梁上，縱梁可能超載損壞。如果車(chē)廂扭轉(zhuǎn)剛度過(guò)小，能與車(chē)架扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)，當(dāng)車(chē)架產(chǎn)生較大扭曲時(shí)，車(chē)廂可能因變形過(guò)大而早期損壞。 全金屬焊接等剛度車(chē)廂設(shè)計(jì)的規(guī)范化的定量的設(shè)計(jì)計(jì)算方法并不是很完善，根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)，可以知道一些設(shè)汁規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 表2.2底盤(pán)技術(shù)參數(shù)列表 車(chē)型 駕駛室最高點(diǎn)距車(chē)架上翼面距離（mm） 2056 汽車(chē)底盤(pán)長(zhǎng)（mm） 8208 駕駛室后圍距前軸（mm） 508 軸距（mm） 4600 外氣管距前軸距離（mm） 752 車(chē)架有效長(zhǎng)度（mm） 5578 車(chē)架上平面離地高度（滿(mǎn)載）（mm） 1007 車(chē)架外寬（mm） 780 底盤(pán)整備質(zhì)量（kg） 4080 推薦貨物重心（mm） 890 底盤(pán)軸荷前軸/后軸（kg） 1680/2400 車(chē)輛前懸/車(chē)架后懸（mm） 1548/1800 底盤(pán)最大承載質(zhì)量（kg） 7320 汽車(chē)底盤(pán)總高（mm） 3060 廠(chǎng)定最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量（kg） 11400 2.3 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.3.1 舉升機(jī)構(gòu)形式的選擇 舉升機(jī)構(gòu)分為兩大類(lèi)：直推式和連桿組合式，它們均采用液體壓力作為舉升動(dòng)力 直推式舉升機(jī)構(gòu)利用液壓油缸直接舉升車(chē)廂傾卸。該機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高。但由于液壓油缸工作行程長(zhǎng)，故一般要求采用單作用的2級(jí)或3級(jí)伸縮式套筒油缸。 2.3.2 直接推動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu) 油缸直接作用在車(chē)廂底板上的舉升機(jī)構(gòu)稱(chēng)為直接推動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)稱(chēng)直推式舉升機(jī)構(gòu)。按舉升點(diǎn)在車(chē)廂底板下表面的位置，該類(lèi)舉升機(jī)構(gòu)又可分為油缸中置(圖2-1a)和油缸前置(圖2-1b)兩種型式。前者油缸支在車(chē)廂中部，油缸行程較小，油缸的舉升力較大，多采用雙缸雙柱式油缸；后者的油缸支在車(chē)廂前部，油缸的舉升力較小，油缸行程較大，一般用于重型自卸汽車(chē)上，油缸則通常采用多級(jí)伸縮油缸。 圖2-1 直接推送式舉升機(jī)構(gòu) Fig.2-1 The lifting mechanism of direct-push model 2.3.3 連桿組合式舉升機(jī)構(gòu) 油缸與車(chē)廂底板之間通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)連接的舉升結(jié)構(gòu)稱(chēng)為連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)。生產(chǎn)實(shí)踐表明，連桿組臺(tái)式舉升機(jī)構(gòu)具有很大的優(yōu)越性。根據(jù)油缸的安裝特點(diǎn)，連桿組臺(tái)式舉升機(jī)構(gòu)又可分為油缸前推(后推)連桿放大式、油缸前推(后推)杠桿平衡式、油缸浮動(dòng)等多種結(jié)構(gòu)型式。 （1）油缸前推連桿放大式(馬勒里式)舉升機(jī)構(gòu) 該種舉升機(jī)構(gòu)(圖2-2所示)通過(guò)三角板與車(chē)廂底板相連，車(chē)廂的舉升支點(diǎn)較靠近車(chē)廂的前部，故車(chē)廂受力狀況較好；當(dāng)達(dá)到最大舉升角度時(shí)，油缸幾乎處于垂直狀態(tài)，車(chē)廂上升到最高位置不易傾下，穩(wěn)定性好；油缸最大推力較小，油壓特性好。但整個(gè)機(jī)構(gòu)較龐大，油缸在舉升過(guò)程中的擺角較大，工作行程較大。 圖2-2 前推連桿放大式舉升機(jī)構(gòu) Fig.2-2The lifting mechanism of lever magnify model from the forward （2）油缸前推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) 該種舉升機(jī)構(gòu)(圖2-3所示)通過(guò)拉桿與車(chē)廂底板相連，舉升支點(diǎn)較靠近車(chē)廂的前部，故車(chē)廂受力狀況較好；初始時(shí)拉桿幾乎是垂直頂起車(chē)廂，因此機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能好。但該機(jī)構(gòu)三角形連桿的幾何尺寸較大，結(jié)構(gòu)不緊湊，油缸擺角較大，工作行程較大，液壓管路不易布置。 圖2-3前推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) Fig.2-3The lifting mechanism of lever balance model from the front （3）油缸后推連桿放大式(加伍德式)舉升機(jī)構(gòu) 該種舉升機(jī)構(gòu)(圖2-4所示)通過(guò)三角板與車(chē)廂底板相連推動(dòng)車(chē)廂，啟動(dòng)性能較好，并能承受較大的偏置載荷；舉升支點(diǎn)在車(chē)廂幾何中心附近，車(chē)廂受力狀況較好。但該機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)較大，工作效率較低。 圖2-4 后推連桿放大式舉升機(jī)構(gòu) Fig.2-4 The lifting mechanism of lever magnitude model from the behind （4）油缸后推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) 該種舉升機(jī)構(gòu)(圖2-5所示)的油缸下鉸點(diǎn)、三角板的固定鉸點(diǎn)、車(chē)廂翻轉(zhuǎn)鉸點(diǎn)幾乎均勻分布在副車(chē)架上，減少了車(chē)架后部的集中載荷；同時(shí)，這種三點(diǎn)支承方式有利于改善機(jī)構(gòu)的整體橫向剛性。舉升過(guò)程中油缸擺角小，機(jī)構(gòu)的工作效率也較高，但機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)較大，使相同舉升質(zhì)量所需舉升力較其他舉升機(jī)構(gòu)大。 圖2-5 后推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) Fig.2-5The lifting mechanism of lever balance model from the behind （5）油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu) 圖2-6 油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu) Fig.2-6 The lifting mechanism of float model 該種機(jī)構(gòu)(圖2-6所示)油缸的一端直接與車(chē)廂底板相連，另一端不是固定在車(chē)架上，而是可以隨著車(chē)廂的翻轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)，故稱(chēng)為油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)的拉桿也與車(chē)廂底板直接相連，舉升支點(diǎn)較靠近車(chē)廂的前部，故車(chē)廂受力狀況較好，工作效率較高。但該機(jī)構(gòu)幾何尺寸較大，結(jié)構(gòu)不緊湊,舉升過(guò)程中油缸擺角較大，使得液壓管路難于布置。 由以上分析可知，現(xiàn)在的液壓舉升機(jī)構(gòu)有多種型式，每種型式的性能各有千秋，要因車(chē)而異，合理選用，選用的原則是:首先必須充分考慮車(chē)輛的使用條件和環(huán)境；其次要考慮制造工藝；最后要兼顧成本。 根據(jù)本車(chē)的使用特點(diǎn)和環(huán)境來(lái)看，工作條件差，用戶(hù)經(jīng)常嚴(yán)重超載，經(jīng)常在無(wú)路的環(huán)境中工作，塵土多，維修條件差，對(duì)價(jià)格方面的要求是造價(jià)低，性?xún)r(jià)比要求高，車(chē)輛離地間隙較大(大于200mm)，建造縱深小，選用橫向剛度好、舉升轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑、車(chē)廂骨架受力均衡、維修簡(jiǎn)便、具有壽命長(zhǎng)、密封工藝好、不易泄漏、制造成本低、超載能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)的前推連桿放大式舉升機(jī)構(gòu)較為合適，即小的裝載質(zhì)量、大的超載系數(shù)和良好的經(jīng)濟(jì)性能。 2.4 后車(chē)廂開(kāi)合的兩種機(jī)構(gòu)形式 圖2-1 機(jī)構(gòu)一 圖2-2 機(jī)構(gòu)二 后車(chē)廂開(kāi)合的兩種機(jī)構(gòu)形式如圖2-1和圖2-2所示，它們只是兩側(cè)相同機(jī)構(gòu)的一側(cè)。由以上兩圖可看出，機(jī)構(gòu)一（圖2-1）是全部為固定鉸支座的兩平行桿同步運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，機(jī)構(gòu)二（圖2-2）是兩固定鉸支座和兩個(gè)滑動(dòng)鉸支座的剪叉式結(jié)構(gòu)。這兩種機(jī)構(gòu)都可以實(shí)現(xiàn)上板臺(tái)面升降的運(yùn)動(dòng)，但相比較之下，機(jī)構(gòu)一有三點(diǎn)不足： a) 機(jī)構(gòu)一在升降過(guò)程中上板不僅有豎直方向的位移變化，而且還有水平方向的位移變化，而機(jī)構(gòu)二的上板在升降過(guò)程中只有豎直方向的位移變化。這樣，在總體尺寸一樣的情況下，機(jī)構(gòu)二升降時(shí)所需的空間較小。 b) 機(jī)構(gòu)一在升降的過(guò)程中，所載物體的質(zhì)心相對(duì)機(jī)構(gòu)的支撐中心的變化很大，這樣就要求更大的動(dòng)力，即要求推力更大的液壓缸。結(jié)果會(huì)增加安裝尺寸和生產(chǎn)成本。 c) 機(jī)構(gòu)一的穩(wěn)定性沒(méi)有機(jī)構(gòu)二的對(duì)角雙三角的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。 綜上所述，機(jī)構(gòu)二較機(jī)構(gòu)一更合理。所以，在結(jié)構(gòu)上選擇機(jī)構(gòu)二。 2.5 后車(chē)廂開(kāi)合機(jī)構(gòu)中三種液壓缸布置方式的分析比較 2.5.1問(wèn)題的提出 液壓缸的布置方式主要包括液壓缸對(duì)機(jī)構(gòu)的作用力（動(dòng)力）點(diǎn)位置及液壓缸的起始安裝角度等。 在機(jī)構(gòu)確定的情況下，動(dòng)力的作用點(diǎn)是關(guān)系所需動(dòng)力大小的關(guān)鍵。而后車(chē)廂開(kāi)合的動(dòng)力由液壓缸提供，因此，作用點(diǎn)的位置直接關(guān)系液壓缸的選擇。此外，液壓缸的安裝起始角度也對(duì)所需動(dòng)力大小有較大影響。 總之，液壓缸的布置方式是設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵之一。那么液壓缸究竟選擇怎樣的布置方式？ 2.5.2三種方案的分析和比較 以下是液壓缸的三種布置方式，如圖2-3，圖2-4，圖2-5所示，基于剪叉式機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，它們都是采用剪叉式機(jī)構(gòu)，可以看做三種方案： 方案一（圖2-3）：液壓缸的一端在底座的固定鉸支座上，另一端支撐在支架1上靠近滾動(dòng)鉸支座的位置。當(dāng)兩支架幾乎處于水平位置時(shí)，液壓缸與底座的夾角很小，這時(shí)要把臺(tái)面升起就需要液壓缸提供很大的推力，甚至不能把臺(tái)面升起。此外，液壓缸的布置需要在底座長(zhǎng)度比支架還更長(zhǎng)的基礎(chǔ)上額外地加長(zhǎng)底座，這樣就需要跟多的底座材料。 方案二（圖2-4）：液壓缸的一端在底座的固定鉸支座上，另一端支撐在支架1與支架2的鉸支軸上。當(dāng)兩支架幾乎處于水平位置時(shí)，液壓缸與底座的夾角也很小，這時(shí)要把臺(tái)面升起也需要液壓缸提供很大的推力。雖然液壓缸推動(dòng)支架的力臂會(huì)隨著臺(tái)面的升起而迅速增大，從而使所需的液壓缸的推力迅速減小。然而，同時(shí)也使液壓缸的行程增加迅速增加，最終就需要大行程的液壓缸，而液壓缸的布置需要更大的長(zhǎng)度空間，可能在液壓缸完全收縮時(shí)支架仍不能完全收回，造成臺(tái)面的高度過(guò)高。 方案三（圖2-5）：液壓缸的一端在底座的固定鉸支座上，另一端支撐在與支架2成一定角度且同固定鉸支座的桿上。這樣，當(dāng)兩支架處于水平位置時(shí)，液壓缸與底座仍有一定夾角，且>>，這時(shí)要把臺(tái)面升起所需要液壓缸提供的推力就會(huì)比前兩種布置的推力小很多。雖然液壓缸推動(dòng)支架的力臂隨著臺(tái)面的升起而增大幅度沒(méi)有方案二的快，即使所需的液壓缸的推力減小更平緩。然而，同時(shí)液壓缸的行程增加也比較平緩，最終所需要的液壓缸行程也不會(huì)很大，布置液壓缸的空間也是足夠的。因此，在稍微增加了液壓缸推力的同時(shí)獲得了更多的優(yōu)點(diǎn)。 圖2-3 方案一 圖2-4 方案二 圖2-5 方案三 綜上所述，方案三是后車(chē)廂開(kāi)合設(shè)計(jì)的最佳方案（如圖2-5所示）。 第3章 主要部分分析計(jì)算 3.1 實(shí)例分析 整車(chē)整備質(zhì)量是指汽車(chē)完全裝備好的質(zhì)量，包括潤(rùn)滑油、燃料、隨車(chē)工具、備胎等所有裝置的質(zhì)量。參考同類(lèi)普通自卸汽車(chē)的整車(chē)整備質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上在增加車(chē)廂升高裝置的質(zhì)量，便可估算高位自卸汽車(chē)的整車(chē)整備質(zhì)量。 汽車(chē)最大軸載質(zhì)量的分配應(yīng)基本接近原車(chē)底盤(pán)軸載要求。又由于車(chē)廂升高的同時(shí)，其質(zhì)心向后移，因此該高位自卸汽車(chē)的整車(chē)質(zhì)心位置可比同類(lèi)普通自卸汽車(chē)的質(zhì)量略向前移。 3.1.1后車(chē)廂開(kāi)合的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化 機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖3-1所示 圖3-1 液壓機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu) 機(jī)構(gòu)b、d點(diǎn)為固定鉸支座，a、c兩點(diǎn)分別可沿機(jī)構(gòu)底架軌道及工作臺(tái)下方軌道水平移動(dòng)，a、c兩點(diǎn)采用同樣的支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，其摩擦阻力系數(shù)皆為。aed，ceb桿件長(zhǎng)度皆為，且設(shè)為無(wú)重桿件，e鉸接點(diǎn)位于上述兩桿件的中點(diǎn)。fg為液壓缸推力的作用線(xiàn)，其一端與底架鉸接于f點(diǎn)，另一端與aed桿鉸接于g點(diǎn)。aed，ceb與水平面得夾角為，fg線(xiàn)與水平面得夾角為，且∠gde=。機(jī)構(gòu)面與所載工件重量合為，其作用線(xiàn)距b點(diǎn)為，顯然，現(xiàn)在機(jī)構(gòu)升降過(guò)程中值不變。 3.1.2機(jī)構(gòu)受力分析 1.以整體作為研究對(duì)象，如圖3-2所示 圖3-2 整體受力分析圖 將分解到a、b兩端，則有 ..........................................(3.1) .......................................(3.2) ......................................(3.3) ........................................(3.4) ..............................................(3.5) 式中：—a點(diǎn)所受水平方向上的力； —a點(diǎn)所受豎直方向上的力； —b點(diǎn)所受水平方向上的力； —b點(diǎn)所受豎直方向上的力； —c點(diǎn)所受水平方向上的力； —c點(diǎn)所受豎直方向上的力。 2.分別以aed及ceb桿為研究對(duì)象，如圖3-2和圖3-3所示 圖3-2 aed桿受力分析圖 圖3-3 ceb桿受力分析圖 列平衡方程式，有 當(dāng)d點(diǎn)力矩平衡，即時(shí)，則 ............ (3.6) 當(dāng)b點(diǎn)力矩平衡，即時(shí)，則 ..........................(3.7) 又aed及ceb桿的水平與豎直方向受力平衡，即有和， 當(dāng)時(shí)，有 ..................................(3.8) ...........................................(3.9) 當(dāng)時(shí)，有 ................................(3.10) ..........................................(3.11) 整理解得： ...........................(3.12) 【靜態(tài)時(shí)：】 ......................................(3.13) ..........................(3.14) .............................(3.15) .............(3.16) .......................................(3.17) ......................................(3.18) 式中： —液壓缸的推力； —d點(diǎn)所受水平方向上的力； —d點(diǎn)所受豎直方向上的力； —e點(diǎn)所受水平方向上的力； —e點(diǎn)所受豎直方向上的力。 3.確定角與角的函數(shù)關(guān)系 角與角的幾何關(guān)系見(jiàn)圖3-1 即.......................................(3.19) 4.受力分析結(jié)論 （1）各鉸點(diǎn)處的受力（包括油缸推力）與載荷成正比； （2）、、、、 、值隨值的增大而增大，在值確定時(shí)，這些力又與值成正比;而、值隨值的增大而減小，在值確定時(shí)，它們隨值得減小而增大； （3）在計(jì)算油缸推力時(shí)，動(dòng)態(tài)值比靜態(tài)值增大了； （4）油缸的推力與值成反比； （5）力、隨值的增大而增大。 3.2 剪叉臂長(zhǎng)度及液壓缸安裝位置的確定 1.剪叉臂的長(zhǎng)度確定 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理如圖3-4所示 圖3-4 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理圖 為了使工作臺(tái)面下降至最低位置時(shí)滾輪不至于脫離滑道，剪叉臂的長(zhǎng)度應(yīng)該比底座的長(zhǎng)度b小一些，一般可取 .............................(3.20) 由設(shè)計(jì)參數(shù)可知：，，。初選底座長(zhǎng)度，系數(shù)為0.8，則根據(jù)式(3.20)可得剪叉臂的長(zhǎng)度。 2.液壓缸安裝位置的確定 由圖3-4可知 ...............................(3.21) 則 所以， 即 而 初選 ，，,,，。 而液壓機(jī)構(gòu)的有效垂直升降高度為 .....................(3.22) 根據(jù)，液壓缸上下交接點(diǎn)g、f的距離S（即液壓缸的瞬時(shí)長(zhǎng)度）為 ............................(3.23) 液壓缸兩交接點(diǎn)之間的最大距離和最小距離分別為 設(shè)液壓缸的有效行程為，為了使液壓缸兩鉸接點(diǎn)之間的距離為最小值時(shí)，柱塞不抵到液壓缸缸底，并考慮液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸和（如圖3-6所示），一般應(yīng)取 ...............................(3.24) 同樣，為了使液壓缸兩鉸接點(diǎn)之間的距離為最大值時(shí)，柱塞不會(huì)脫離液壓缸中的導(dǎo)向套，一般應(yīng)取 ..............................(3.25) 式（3.24）和式（3.25）中的和根據(jù)液壓缸的具體結(jié)構(gòu)決定。 圖3-6 液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸 3.3 強(qiáng)度校核 整個(gè)機(jī)構(gòu)，受力較大的零部件有內(nèi)剪叉臂，液壓缸的支撐橫梁，銷(xiāo)軸等，所以進(jìn)行校核時(shí)，只需對(duì)這些受力較大的零件校核即可。 3.3.1 剪叉臂的強(qiáng)度校核 由圖3-9和圖3-10可知，內(nèi)剪叉臂aed受力要遠(yuǎn)大大于外剪叉臂bec，所以這里只校核外臂。外剪叉臂受力如圖3-1所示。又由圖4-8可知，的角度越小，則推力的值越大。若取最大值時(shí)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，則該剪叉臂即滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。當(dāng)機(jī)構(gòu)在最低位置時(shí)，的值最小，即值最大。參照?qǐng)D3-1，剪叉臂所受的力都與剪叉臂有一定的夾角，為方便受力分析，將所有的力都按沿剪叉臂方向和垂直剪叉臂方向分解，有下列式子： ...................................................................(7.1) ...................................................................(7.2) ...................................................................(7.3) ...................................................................(7.4) ............................................................................(7.5) .............................................................................(7.6) ...................................................................(7.7) .................................................................(7.8) 圖3-1 內(nèi)剪叉臂aed受力圖 各力分解后的受力圖如圖3-2(a)所示，彎矩圖見(jiàn)圖3-2(c) 圖3-2 內(nèi)剪叉臂aed的軸向及徑向分解受力圖 剪叉臂的g處由于是有一個(gè)肋板作用，可看作力作用在剪叉臂上為均布載荷。由圖3-2（c）中可知，最大彎矩發(fā)生在k點(diǎn)處，但需校核e、k兩點(diǎn)處的強(qiáng)度，且圖中有，，。又已知剪叉臂的橫截面寬和高分別為，，，如圖3-3所示，圖3-3（a）是e點(diǎn)處的截面圖，圖3-3（b）是k點(diǎn)處的截面圖。 e點(diǎn)處的抗彎截面系數(shù)為 k點(diǎn)處的抗彎截面系數(shù)為 圖3-3 剪叉臂e、k兩點(diǎn)處的截面圖 因?yàn)楫?dāng)時(shí)，此時(shí)e、k兩點(diǎn)的彎矩最大，且由式（7.8）得， ，則 選擇材料為，參照參考文獻(xiàn)[1]，，所以是安全的。 3.3.2 液壓缸底架固定橫梁的強(qiáng)度校核 液壓缸底架固定橫梁（如圖3-4所示）選擇的是60號(hào)方鋼，其受力情況如圖3-5所示；已知60號(hào)鋼的邊長(zhǎng)為60mm，液壓缸推力作用點(diǎn)到坐標(biāo)系O的距離為65mm，，分別為推力在X，Y軸上的分力，且，。 當(dāng)液壓缸在最小角度，即工作臺(tái)在最低位置時(shí)，液壓缸推力最大，雖然此時(shí)最小，即,，分力最大，所以由式(3.19)可得，則。 當(dāng)液壓缸在最大角度，即工作臺(tái)在最高位置時(shí)，雖然液壓缸推力最大，此時(shí)最 大，即,，分力最大，所以由式(3.19)可得，則。 圖3-4 液壓缸與底架連接的橫梁 圖3-5 液壓缸與底架連接的橫梁截面圖 把它們平移到O點(diǎn)后，有 (1) 對(duì)于X軸方向，其受力如圖3-6所示 圖3-6 橫梁X軸方向的受力圖 因?yàn)榱旱目箯澖孛嫦禂?shù)， 所以 （2）對(duì)于Y軸方向，液壓缸固定橫梁受力如圖3-7 圖3-7 橫梁Y軸方向的受力圖 又梁的抗彎截面系數(shù)， 則 （3）當(dāng)作用點(diǎn)平移到O點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)扭矩，該扭矩的大小為 又，其中，此時(shí)，該扭矩對(duì)橫梁截面產(chǎn)生的剪切力為 參照參考文獻(xiàn)[7]，又由第四強(qiáng)度理論 帶入并化簡(jiǎn)： 又選材料為，參照參考文獻(xiàn)[7]， 取安全系數(shù)為2，則，所以是安全的。 3.4 軸的強(qiáng)度校核 由圖分析可知，剪叉臂受力最大的地方為g點(diǎn)和d點(diǎn)，所以只需校核該兩處的銷(xiāo)軸即可。 3.4.1 內(nèi)剪叉臂固定端銷(xiāo)軸的強(qiáng)度校核 因?yàn)殇N(xiāo)軸較短，所以只受切應(yīng)力。依圖3-2可知，剪叉臂固定端（即d點(diǎn)）銷(xiāo)軸所受的力為。當(dāng)機(jī)構(gòu)面處于最低位置，即時(shí)，銷(xiāo)軸受到的剪力最大，根據(jù)式(7.7)得。 又銷(xiāo)軸的直徑為，導(dǎo)油孔直徑為，則其橫截面積為 又銷(xiāo)軸受力情況見(jiàn)圖3-8，從圖中可知銷(xiāo)軸受剪力為雙剪切，又參照參考文獻(xiàn)[7]， 銷(xiāo)軸的材料為35鋼，經(jīng)表面熱處理，參照參考文獻(xiàn)[7]，35鋼的許用應(yīng)力。取安全系數(shù)為2，則有，所以滿(mǎn)足要求。 3.4.2 液壓缸缸體尾部銷(xiāo)軸的強(qiáng)度校核 液壓缸尾部銷(xiāo)軸的受的力即為液壓缸的推力，如圖3-8所示，因?yàn)殇N(xiāo)軸較短，所以只受切應(yīng)力。又銷(xiāo)軸的直徑為，導(dǎo)油孔的直徑為，則銷(xiāo)軸的橫截面積為 圖3-8 尾部銷(xiāo)軸的受力圖 參照3.2.2節(jié)，有 選擇銷(xiāo)軸材料為35，又35鋼的許用應(yīng)力，取安全系數(shù)為2，則有 ，所以設(shè)計(jì)的銷(xiāo)軸滿(mǎn)足要求。 3.4.3 液壓缸活塞桿頭部支撐軸的強(qiáng)度校核 依圖3-2可知，液壓缸頭部支撐軸（即g點(diǎn)）所受的力為。當(dāng)機(jī)構(gòu)面處于最低位置，即時(shí)，液壓缸受到的推力最大，即。又銷(xiāo)軸的直徑為，導(dǎo)油孔直徑為，則其抗彎截面系數(shù)為 又銷(xiāo)軸受力情況見(jiàn)圖3-9，參照參考文獻(xiàn)[7]，校核軸的彎曲強(qiáng)度為 圖3-9 頭部支承軸的受力圖 軸的材料為鋼，經(jīng)表面熱處理，參照參考文獻(xiàn)[7]，鋼的許用應(yīng)力。所以滿(mǎn)足要求。 第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 基本參數(shù)是車(chē)載雷達(dá)天線(xiàn)的基本技術(shù)數(shù)據(jù)，是根據(jù)雷達(dá)的用途及結(jié)構(gòu)類(lèi)型來(lái)確定的，它反映了車(chē)載雷達(dá)工作能力及特點(diǎn)，也基本上上確定了雷達(dá)的輪廓尺寸及本體總質(zhì)量等。 4.1 主液壓缸的設(shè)計(jì) 由于按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)總舉升高度8～10 m，舉升時(shí)間小于3 min，8級(jí)風(fēng)下正常工作，無(wú)電時(shí)能完成應(yīng)急撤收，故在此按照最大舉升高度來(lái)設(shè)計(jì)。由于主液壓缸的行程為3m.主液壓缸采用單作用柱塞式套缸，缸徑較大，能提供很大載荷作用下的舉升力，同時(shí)能夠滿(mǎn)足靠重力回落和撤收的要求。并且工作過(guò)程為快進(jìn)→工進(jìn)→快退三個(gè)過(guò)程的工作循環(huán)。液壓缸的機(jī)械效率 工進(jìn)時(shí)候的負(fù)載是最大的， 1. 工作壓力P=5.1Mpa 2. 液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算 D=×10-3 =×10-3 =0.101.5m =101.5mm 查《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理D=100mm。 表4.1 液壓缸內(nèi)徑系列 mm 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 3. 液壓缸缸體厚度計(jì)算 缸體是液壓缸中最重要的零件，當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸體內(nèi)經(jīng)較大時(shí)，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。缸體的常用材料為20、25、35、45號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。在這幾種材料中45號(hào)鋼的性能最為優(yōu)良，所以這里選用45號(hào)鋼作為缸體的材料。 式中，——實(shí)驗(yàn)壓力，MPa。當(dāng)液壓缸額定壓力Pn5.1MPa時(shí)，Py=1.5Pn，當(dāng)Pn16MPa時(shí)，Py=1.25Pn。 []——缸筒材料許用應(yīng)力，N/mm。[]=，為材料的抗拉強(qiáng)度。 注：1.額定壓力Pn 額定壓力又稱(chēng)公稱(chēng)壓力即系統(tǒng)壓力，Pn=5.1MPa 2.最高允許壓力Pmax Pmax1.5Pn=1.255.1=6.375MPa 液壓缸缸筒材料采用45鋼，則抗拉強(qiáng)度：σb=600MPa 安全系數(shù)n按《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》P243表2—10，取n=5。 則許用應(yīng)力[]==120MPa = =2.66mm ,滿(mǎn)足。所以液壓缸厚度取5mm。 則液壓缸缸體外徑為110mm。 4.液壓缸長(zhǎng)度的確定 液壓缸長(zhǎng)度L根據(jù)工作部件的行程長(zhǎng)度確定。從制造上考慮，一般液壓缸的長(zhǎng)度L不會(huì)大于液壓缸直徑的20到30倍。此次設(shè)計(jì)取30倍。 L=30D =30×100 =3000mm 5. 活塞桿直徑的設(shè)計(jì) 查《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》根據(jù)桿徑比d/D，一般的選取原則是：當(dāng)活塞桿受拉時(shí)，一般選取d/D=0.3-0.5，當(dāng)活塞桿受壓時(shí)，一般選取d/D=0.5-0.7。本設(shè)計(jì)我選擇d/D=0.7，即d=0.7D=0.7×100=70mm。 表4.2 活塞桿直徑系列 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 故取d=70mm。 2.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算： <56mm （4-4） 式中 ————許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即活塞桿的強(qiáng)度適中） 3．活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 活塞桿的外端頭部與負(fù)載的拖動(dòng)電機(jī)機(jī)構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負(fù)載力，適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況，選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu)。 4.活塞桿的密封與防塵 活塞桿的密封形式有Y形密封圈、U形夾織物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等[6]。采用薄鋼片組合防塵圈時(shí)，防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄鋼片厚度為0.5mm。為方便設(shè)計(jì)和維護(hù)，本方案選擇O型密封圈。 液壓缸工作行程長(zhǎng)度可以根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程確定，并參照表4-4選取標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表4-4中的a、b、c選用。 表4-4（a）液壓缸行程系列（GB 2349-80）[6] 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 表4-4（b） 液壓缸行程系列（GB 2349-80）[6] 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600 表4-4（c） 液壓缸形成系列（GB 2349-80）[6] 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3400 3800 4.2 副液壓缸的設(shè)計(jì) 4. 工作壓力P=15.3Mpa 5. 液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算 D=×10-3 =×10-3 =0.586m =56.6mm 查《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理D=63mm。 表4.1 液壓缸內(nèi)徑系列 mm 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 6. 液壓缸缸體厚度計(jì)算 缸體是液壓缸中最重要的零件，當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸體內(nèi)經(jīng)較大時(shí)，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。缸體的常用材料為20、25、35、45號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。在這幾種材料中45號(hào)鋼的性能最為優(yōu)良，所以這里選用45號(hào)鋼作為缸體的材料。 式中，——實(shí)驗(yàn)壓力，MPa。當(dāng)液壓缸額定壓力Pn5.1MPa時(shí)，Py=1.5Pn，當(dāng)Pn16MPa時(shí)，Py=1.25Pn。 []——缸筒材料許用應(yīng)力，N/mm。[]=，為材料的抗拉強(qiáng)度。 注：1.額定壓力Pn 額定壓力又稱(chēng)公稱(chēng)壓力即系統(tǒng)壓力，Pn=15.1MPa 2.最高允許壓力Pmax Pmax1.5Pn=1.2515.3=19.125MPa 液壓缸缸筒材料采用45鋼，則抗拉強(qiáng)度：σb=600MPa 安全系數(shù)n按《液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)》P243表2—10，取n=5。 則許用應(yīng)力[]==120MPa = =2.66mm ,滿(mǎn)足。所以液壓缸厚度取5mm。 則液壓缸缸體外徑為73mm。 4.液壓缸長(zhǎng)度的確定 液壓缸長(zhǎng)度L根據(jù)工作部件的行程長(zhǎng)度確定。從制造上考慮，一般液壓缸的長(zhǎng)度L不會(huì)大于液壓缸直徑的20到30倍。 4.3 活塞的設(shè)計(jì) 由于活塞在液壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過(guò)緊，也不能間隙過(guò)大。配合過(guò)緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面；間隙過(guò)大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能。 活塞與缸體的密封形式分為：間隙密封（用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸活塞的密封）、活塞環(huán)密封（適用于溫度變化范圍大、要求摩擦力小、壽命長(zhǎng)的活塞密封）、密封圈密封三大類(lèi)。其中密封圈密封又包括O形密封圈（密封性能好，摩擦因數(shù)小，安裝空間?。?、Y形密封圈（用在20Mpa壓力下、往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度較高的液壓缸密封）、形密封圈（耐高壓，耐磨性好，低溫性能好，逐漸取代Y形密封圈）、V形密封圈（可用于50Mpa壓力下，耐久性好，但摩擦阻力大）。綜合以上因素，考慮選用O型密封圈。 4.4 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H的確定 當(dāng)活塞桿全部伸出時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱(chēng)為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度[1]。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)短，將使液壓缸因間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸工作性能和穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證液壓缸有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)液壓缸最大行程為L(zhǎng),缸筒直徑為D時(shí),最小導(dǎo)向長(zhǎng)度為: （4-5） 一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度A，在缸徑小于80mm時(shí)取A=(0.6~1.0)D，當(dāng)缸徑大于80mm時(shí)取A=(0.6~1.0)d.?；钊麑挾菳取B=(0.6~1.0)D。若導(dǎo)向長(zhǎng)度H不夠時(shí),可在活塞桿上增加一個(gè)導(dǎo)向套K(見(jiàn)圖4-1)來(lái)增加H值。隔套K的寬度。 圖4-1 液壓缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度[1] 因此:最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，取H=9cm； 導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度A= 活塞寬度B= 隔套K的寬度 2.導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向套有普通導(dǎo)向套、易拆導(dǎo)向套、球面導(dǎo)向套和靜壓導(dǎo)向套等，可按工作情況適當(dāng)選擇。 1）普通導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套安裝在支承座或端蓋上，油槽內(nèi)的壓力油起潤(rùn)滑作用和張開(kāi)密封圈唇邊而起密封作用[6]。 2）易拆導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套用螺釘或螺紋固定在端蓋上。當(dāng)導(dǎo)向套和密封圈磨損而需要更換時(shí)，不必拆卸端蓋和活塞桿就能進(jìn)行，維修十分方便。它適用于工作條件惡劣，需經(jīng)常更換導(dǎo)向套和密封圈而又不允許拆卸液壓缸的情況下。 3）球面導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套的外球面與端蓋接觸，當(dāng)活塞桿受一偏心負(fù)載而引起方向傾斜時(shí)，導(dǎo)向套可以自動(dòng)調(diào)位，使導(dǎo)向套軸線(xiàn)始終與運(yùn)動(dòng)方向一致，不產(chǎn)生“憋勁“現(xiàn)象。這樣，不僅保證了活塞桿的順利工作，而且導(dǎo)向套的內(nèi)孔磨損也比較均勻。 4）靜壓導(dǎo)向套 活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率高、速度快、振動(dòng)大的液壓缸，可以采用靜壓導(dǎo)向套。由于活塞桿與導(dǎo)向套之間有壓力油膜，它們之間不存在直接接觸，而是在壓力油中浮動(dòng)，所以摩擦因數(shù)小、無(wú)磨損、剛性好、能吸收振動(dòng)、同軸度高，但制造復(fù)雜，要有專(zhuān)用的靜壓系統(tǒng)。 4.5 端蓋和缸底的設(shè)計(jì)與計(jì)算 在單活塞液壓缸中，有活塞桿通過(guò)的端蓋叫端蓋，無(wú)活塞桿通過(guò)的缸蓋叫缸頭或缸底。端蓋、缸底與缸筒構(gòu)成密封的壓力容腔，它不僅要有足夠的強(qiáng)度以承受液壓力，而且必須具有一定的連接強(qiáng)度。端蓋上有活塞桿導(dǎo)向孔（或裝導(dǎo)向套的孔）及防塵圈、密封圈槽，還有連接螺釘孔，受力情況比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)的不好容易損壞。 1.端蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算 端蓋厚h為： 式中 D1——螺釘孔分布直徑，cm； P——液壓力，； ——密封環(huán)形端面平均直徑，cm； ——材料的許用應(yīng)力，。 2.缸底的設(shè)計(jì) 缸底分平底缸，橢圓缸底，半球形缸底。 3.端蓋的結(jié)構(gòu) 端蓋在結(jié)構(gòu)上除要解決與缸體的連接與密封外，還必須考慮活塞桿的導(dǎo)向，密封和防塵等問(wèn)題[6]。缸體端部的連接形式有以下幾種： A．焊接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，質(zhì)量小，使用廣泛。缸體焊接后可能變形，且內(nèi)缸不易加工。主要用于柱塞式液壓缸。 B．螺紋連接（外螺紋、內(nèi)螺紋） 特點(diǎn)是徑向尺寸小，質(zhì)量較小，使用廣泛。缸體外徑需加工，且應(yīng)與內(nèi)徑同軸；裝卸徐專(zhuān)用工具；安裝時(shí)應(yīng)防止密封圈扭曲。 C．法蘭連接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，易加工、易裝卸，使用廣泛。徑向尺寸較大，質(zhì)量比螺紋連接的大。非焊接式法蘭的端部應(yīng)燉粗。 D．拉桿連接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)通用性好。缸體加工容易，裝卸方便，使用較廣。外形尺寸大，質(zhì)量大。用于載荷較大的雙作用缸。 E．半球連接，它又分為外半環(huán)和內(nèi)半環(huán)兩種。外半環(huán)連接的特點(diǎn)是質(zhì)量比拉桿連接小，缸體外徑需加工。半環(huán)槽消弱了缸體，為此缸體壁厚應(yīng)加厚。內(nèi)半環(huán)連接的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量小。安裝時(shí)端部進(jìn)入缸體較深，密封圈有可能被進(jìn)油口邊緣擦傷。 F．鋼絲連接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，質(zhì)量小。 4.6 缸體長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還需要考慮到兩端端蓋的厚度[1]。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于缸體內(nèi)經(jīng)的20~30倍。取系數(shù)為5,則液壓缸缸體長(zhǎng)度：L=5*10cm=50cm。 4.7 緩沖裝置的設(shè)計(jì) 液壓缸的活塞桿（或柱塞桿）具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)具有很大的動(dòng)量。在它們的行程終端，當(dāng)桿頭進(jìn)入液壓缸的端蓋和缸底部分時(shí)，會(huì)引起機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機(jī)械撞擊，但沖擊壓力仍然存在，大約是額定工作壓力的兩倍，這就必然會(huì)嚴(yán)重影響液壓缸和整個(gè)液壓系統(tǒng)的強(qiáng)度及正常工作。緩沖裝置可以防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等運(yùn)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端能實(shí)現(xiàn)速度的遞減，直至為零。 當(dāng)液壓缸中活塞活塞運(yùn)動(dòng)速度在6m/min以下時(shí)，一般不設(shè)緩沖裝置，而運(yùn)動(dòng)速度在12m/min以上時(shí)，不需設(shè)置緩沖裝置。在該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)中，動(dòng)力滑臺(tái)的最大速度為4m/min,因此沒(méi)有必要設(shè)計(jì)緩沖裝置。 4.8 排氣裝置 如果排氣裝置設(shè)置不當(dāng)或者沒(méi)有設(shè)置排氣裝置，壓力油進(jìn)入液壓缸后，缸內(nèi)仍會(huì)存在空氣[6]。由于空氣具有壓縮性和滯后擴(kuò)張性,會(huì)造成液壓缸和整個(gè)液壓系統(tǒng)