重型自卸車貨箱與舉升裝置設計（含CAD圖紙）

車輛與動力工程學院設計說明書

重型自卸車貨箱與舉升裝置設計

摘要

自卸汽車是利用發(fā)動機動力驅動液壓舉升機構，將貨箱傾斜一定角度從

而達到自動卸貨的目的，并依靠貨箱自重使其復位的。自卸機構負責貨物的

舉升傾卸，卸貨時駕駛員操縱液壓閥的控制手柄，動力由發(fā)動機輸出經變速

器再到取力器，取力器驅動液壓泵給液壓缸提供動力，液壓缸推動貨箱實現(xiàn)

貨物的傾卸。液壓舉升機構是自卸汽車的重要工作系統(tǒng)之一，其結構形式、

性能好壞直接影響自卸汽車的使用性能和安全性能。

本次畢業(yè)設計的主要內容集中于自卸汽車液壓缸及液壓系統(tǒng)的設計，介

紹了液壓設計的前期準備工作：設計的依據、設計的一般原則和設計步驟。

通過對自卸汽車舉升機構兒種方案的比較，確定該車的舉升機構的方案，

并對該方案進行了力學分析計算和液壓系統(tǒng)設計。設計采用直推式舉升機構,

具有結構簡單，行程長,兼具經濟性的特點。然后對液壓缸的剛度、強度、系

統(tǒng)壓力、升降時間進行了驗算和校核，最終確定了該方案的合理性和安全性。

另外，本說明書對取力器和貨箱也進行了設計和計算。

關鍵詞：自卸汽車，液壓系統(tǒng)，舉升機構，取力器

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HEAVYDUMPTRUCKPACKINGCASEANDTHE

DESIGNOFLIFTINGDEVICE

ABSTRACT

Thedumptruckusestheenginepoweractuationhydraulicpressurelifting

organization,packingcontainerinclinecertainangle,thusservesthepurpose

whichunloadscargoautomatically,anddependsuponthepackingcontainerdead

weighttocauseitsreplacement.Theauto-dumpingmechanismismainly

responsiblefortheliftinganddumpingofthegoods.Whenthegoodsareneeded

tobeunloaded,theoperatorwillcontrolthehandleofthehydraulicvalve,and

thenthegoodsaredumpedbytheseriesofenginesfromtheenginetothe

gearbox,andthentothepower-outdevicedrivingtheliquidpumptogivethe

powertoliquidtank,whichpushesthecompartmenttotiltthegoods.The

hydraulicpressureliftingorganizationisoneofdumptruck*simportantwork

systems,itsstructuralstyle,performancequalityimmediateinfluencedump

truck'soperationalperformanceandsafetyperformance.

Thecontentofthisgraduationdesignhasfocusedonthedesignofthedump

truckhydrauliccylinderandhydraulicsystems,introducingthedesignof

hydraulicdesignpreparationwork,andthedesignbasisgeneralprinciplesand

steps.Comparedwiththeseveralplansofliftingmechanism,wehavechosenone

planfinally,forwehavedesignedthecalculationofthemechanicalanalysisand

thehydraulicsystem.Thedesignputtousetokeepthepushtypelifting

mechanism,whichhassimplestructureJongrouteoftravel,andeconomic.

What'smore,wealsehavecheckeditsstiffness,strength,systematic

pressure,liftingupanddowntime,finallywedecidedthereasonablenessand

security.Inaddition,wealsemadethedesignandcalculationofthe

Power-Take-Offandthegoods7compartment.

Keywords:dumptruck,hydraulicpressureurndesign,hydraulicpressure

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system,Liftingmechanism,Power-Take-Off

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目錄

第一章前言...........................................1

第二章總體方案分析及確定3

§2.1自卸汽車的分類...............................3

§2.2總設計內容分析..............................4

§2.3車廂設計.....................................5

§2.3.1車廂結構設計.5

§2.3.2車廂選擇材料..........................6

§2.4舉升機構分析................................6

§2.4.1液壓系統(tǒng)的組成部分及作用6

§2.4.2自卸汽車舉升機構現(xiàn)存方案及其優(yōu)缺點……7

第三章液壓舉升系統(tǒng)的設計...........................10

*

§3.1舉升機構設計中應考慮的問題................10

§3.1.1爬行現(xiàn)象’10

§3.1.2車廂在最大舉升位置時一，車廂后地板離地面

的高度。..........................................11

§3.1.3液壓缸設計時應注意如下問題。

§3.2舉升參數的確定.............................

§3.3液壓缸舉升參數的計算......................

§3.3.1基本參數和計算方法的選擇............

§3.3.2舉升油缸直徑的計算...................

§3.3.3液壓性能參數計算.....................

舉升時間的校核...................11

§3.4液壓缸基本參數的校核......................12

第四章液壓系統(tǒng)主要元件的設計計算和選擇.............12

§4.1系統(tǒng)工作壓力................................12

§4.2液壓油缸...................................13

§4.2.1舉升油缸的技術參數.....................18

§4.2.2滿行程油缸充油量V....................19

19

22

22

22

22

23

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§4.2.3舉升時間..............................23

§4.3動力元件——液壓泵的選型與計算..........23

§4.4閥類元件的確定............................24

§4.4.1選擇范類元件應注意的問題............24

§4.4.2閥類元件的選擇.......................24

§4.5管路的選擇.................................26

第五章取力器的設計計算............................27

§5.1取力裝置概述................................27

§5.2取力裝置的設計計算.........................27

§5.2.1已知條件..............................27

§5.2.2齒輪的參數選擇和強度計算............28

總結...............................................31

致謝...............................................32

參考文獻.............................................33

vii

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第一章前言

本設計是專用汽車一一重型自卸車自卸機構及貨箱的有關設計。參考

NXG5640DT重型自卸車，完成所要求條件的機構設計。

重型自卸車翻轉車廂是靠專用舉升機構來實現(xiàn)的，目前在大噸位的自卸

汽車上，廣泛采用液壓舉升機構，發(fā)動機動力驅動液壓舉升機構（變速器——

取力器-----液壓泵——分配器一舉升油缸），將車廂舉升到一定角度卸貨，

并依靠車廂自重使其復位。重型自卸車的設計當中，液壓舉升機構和貨廂的

設計一直處于重要地位，這是因為它直接關系著自卸車使用性能和整體布置，

對提高重型自卸車的設計質量和效率具有重要意義。

近年來，世界各國都大力發(fā)展專用汽車生產，致力于專用汽車的研究，

擴大汽車使用范圍。自卸汽車的出現(xiàn)實現(xiàn)卸貨的機械化，從而提高卸貨效率，

減輕勞動強度，節(jié)約勞動力。自卸汽車作為專用汽車中一個分支，陸續(xù)出現(xiàn)

了多種多樣的型式，其中最常見的是后傾式自卸汽車，在當今社會自卸車中

占絕大部分，其已經具有了一定的規(guī)模和體系。國外主要工業(yè)發(fā)達國家的專

用汽車社會保有量占載貨汽車保有量的比率都在50%以上（50虹70Q。隨著

國民經濟的持續(xù)快速增長，我國專用汽車市場亦進入了快速成長時期，截至

2005年7月專用汽車生產企業(yè)已有628家，國內專用汽車品種已達到4900

多個，2005年專用汽車產量達70萬輛，占載貨汽車總產量的40%。

我國自卸汽車經過40多年的發(fā)展，形成以若干大型汽車制造廠為主體的

機械傳動式自卸汽車生產企業(yè)集團。公路用自卸汽車的裝載質量從2~20t、

礦用自卸汽車裝載質量從20、154t以下基本形成完整的專用汽車系列，為我

國自卸汽車的騰飛打下了堅實的基礎。當然，除普通自卸汽車以外，專用自

卸汽車的生產也得到了一定的發(fā)展，尤其是新世紀以來，隨著我國社會經濟

和交通環(huán)境的改善，各行業(yè)對專用汽車尤其是工程系列專用汽車的需求越來

越大。專用汽車將跟更加注重行業(yè)化、專用化、系列化。

縱觀國內經濟和世界工業(yè)發(fā)達國家專用汽車發(fā)展趨勢，我國專用汽車的

發(fā)展程度還遠不能滿足國民經濟發(fā)展需要。因此，不斷開發(fā)新產品，增加產

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量和品種，提高產品品質是擺在專用汽車廠家面前的一項緊迫而艱巨的任務。

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第二章總體方案分析及確定

§2.1自卸汽車的分類

自卸汽車的分類較多，一般按下述方法分類：

1）按用途分類：公路運輸的普通自卸車；非公路運輸的重型自卸車；

專用自卸汽車。

公路運輸的普通自卸車即輕、中、重型（裝載質量在2—20t）的普通

自卸車，主要承擔沙石、泥土、煤炭等松散貨物運輸，通常是與裝載機配套

使用。

非公路運輸的重型（裝載質量在20t以上）的自卸汽車，即礦用自卸車。

礦用自卸汽車是在礦山或大型工地使用的大噸位的自卸車；主要承擔大型礦

山、水利工地等運輸任務，通常是與挖掘機配套使用。它的長、寬、高以及

軸荷等不受公路法規(guī)的限制，但它只能在礦山、工地上使用。

專用自卸汽車是指具有專用車廂，以滿足所裝運貨物的特性或特殊要求

的自卸汽車；而一般用途的自卸汽車均為普通自卸車。某些自卸汽車是針對

專門用途設計的，故稱專用自卸車，如擺臂式自動裝卸車、自裝卸垃圾汽車

等。

2）按裝載質量級別分類：輕型自卸車；中型自卸車；重型自卸車。

按我國規(guī)定，最大總質量L8t以上，6t及6t以下的為輕型自卸汽車；

最大總質量6t以上，14t及14t以下的為中型自卸汽車；最大總質量大于14t

的為重型自卸汽車。

3）按傳動類型分類：機械傳動；液力機械傳動；電傳動。

中型以下自卸汽車多為機械傳動，重型汽車為了改善其使用性能往往采

用液力機械傳動，而礦用超重型自卸汽車往往采用電力傳動。

4）按卸貨方式分類：后傾式；側傾式；三面傾卸式；底卸式；貨箱升

高后傾式等。

后傾式自卸車的車廂向后翻傾卸貨。這類自卸汽車應用廣泛。

側傾式自卸汽車的車廂向左或向右翻傾卸貨。這種自卸汽車適用于道路

狹窄、卸貨方向交換困難的地方。其結構較后傾式自卸汽車復雜，造價高，

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運載量少，生產效率低，使用較少。也有單側傾斜的自卸汽車，其車廂只能

向某一側翻傾。這種自卸汽車駛入貨場的方向和卸貨的位置均受到限制，因

此很少采用。

三面傾卸式自卸汽車的車廂可以向左右兩側和向后三個方向翻傾卸貨。

這種自卸汽車雖有三個方向卸貨的優(yōu)點，但其結構較后傾式自卸汽車更復雜,

整備質量增大，裝載質量減少，造價高，汽車運輸發(fā)達國家使用量逐漸減少。

底卸式用于少數特殊場合。

貨箱升高后傾式適用于貨物堆集、變換貨位和往高處卸貨的場合。

5）按傾卸機構分類：直推式自卸車；杠桿舉升式自卸車。

直推式又可細分為單缸式、雙缸式、多級式等。杠桿式又可細分為杠桿

前置式、杠桿后置式、杠桿中置式等。

6）按車廂結構分類：按欄板結構分一面開啟式、三面開啟式、與無后

欄板式（簸箕式）；按底板橫斷面形狀分矩形式、船底式、弧底式。

§2.2總設計內容分析

1、自卸車的車廂，因為是三側傾式的，所以設計的車廂要能達到三側翻

的目的，選擇的材料要滿足強度的需要，車廂的容積要符合我們載重量的要

求；

2、舉升機構，舉升機構的設計要根據空間的大小、傾卸的方向和要達到

的傾卸角度來設計，充分考慮到結構約束、機構傳動性約束和油壓特性約束；

3、較接機構，較接機構在運輸和傾卸過程中要保證安全，在行駛過程中

不能意外打開，在傾卸過程中不能發(fā)生干涉，設計過程中要保證足夠的強度，

滿足傾卸的要求；

4、液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)要保證為車廂側翻提供足夠的舉升力，并且力不

能過大，不能對車廂底部造成破壞。液壓系統(tǒng)的動力來源可以選用取力器。

取力器的取力來源有很多種，常見的是變速箱取力，還有發(fā)動機取力、離合

器取力、傳動軸取力等，根據需要在合適的位置取力。液壓系統(tǒng)還要有液壓

泵、液壓閥、油箱和液壓油缸等。液壓缸的選擇我們可以通過最大舉升力和

油缸行程來選取，在選取過程中還要考慮到空間結構的影響，油缸活塞頭有

球頭式和鎖銷式兩種。當選擇球頭式的時候我們還要設計球頭座，確定球頭

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的安裝位置。當選擇鎖銷式活塞頭的時候，我們要設計錢接座和選擇銷軸。

在設計液壓油缸較支座時，要在副車架上裝有橫梁。然后將其安裝到橫梁上

去。具體位置在設計過程中決定；

5、附屬裝置，當需要時還要有一些附屬的裝置。例如，需要高強度的部

分要安裝加強筋或者加強板。

§2.3車廂設計

§2.3.1車廂結構設計

車廂是用于裝載和傾卸貨物。本設計采用后傾式貨箱。圖2-1為典型的

底板橫剖面呈矩形式后傾式結構。為避免轉載時物料下落破壞駕駛室頂蓋，

通常前攔板加做向上延伸的防護攔板。車廂底板固定在車廂底架之上。車廂

的側攔板、前后欄板外側面通常布置有加強筋。

后傾式車廂廣泛用于輕、中和重型自卸汽車。它的左右側欄板固定，后

欄板左右兩端上部與側攔板較接，后欄板借此即可開啟或關閉；

圖2-1車廂結構圖

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1—車廂總成；2—后攔板；3、4一較鏈座；5一車廂校,支座；6一側攔板；7—防護

欄板；8—底板

傾卸礦石舉升機構的結構型式分為兩大類：直推式和連桿組合式，它們

均采用液體壓力作為舉升動力。

§2.3.2車廂選擇材料

車廂材料的選擇比較重要，既要滿足剛度、強度方面的要求又要節(jié)省材

料，降低制造成本。

車廂底板主要受到貨物重力的作用，還有在裝卸時的慣性沖擊作用；車

廂側板主要是運輸貨物過程中貨物對板的作用力比較大，相對受到力的作用

要稍小于車廂底板；車廂后板的受力情況和側板相似，但還要考慮安全防護

作用。

綜合以上因素考慮：車廂底板選熱軋鋼板(GB/T709—1988厚度4.0mm；

車廂側板和后板選熱軋鋼板(GB/T709—1988)厚度3.0mm；車廂的前板選

熱軋鋼板(GB/T709—1988)厚度10.0mm0

車廂立柱的作用是固定側板和后板使車廂成為一個廂式結構。車廂立柱

選熱軋扁鋼(GB704—1988)：寬度為80mm,厚度為63mm。

車廂底架主要承受來自貨物以及廂板的重力和慣性力作用，為了避免拖

帶泥土及其它貨物再加上外觀美觀問題，皆選擇結構用矩形冷彎空心型鋼

(GB/T6728—2002)

§2.4舉升機構分析

§2.4.1液壓系統(tǒng)的組成部分及作用

由若干液壓元件和管路組成以完成一定動作的整體稱液壓系統(tǒng)。如果液

壓系統(tǒng)中含有伺服控制元件(如伺服閥和伺服變量泵)則稱液壓伺服(控制)

系統(tǒng)。如果不使用或明確說明使用了伺服控制元件，則稱液壓傳動系統(tǒng)。液

壓系統(tǒng)功能不一、形式各異，無論是簡單的液壓千斤頂，還是其他的復雜的

液壓系統(tǒng)，都包括如下部分(見圖2-2)。

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圖2-2液壓系統(tǒng)的能量轉換及構成元件示意圖

（1）動力元件

動力元件又稱液壓泵，其作用是利用密封的容積變化，將原動機（如內燃

機，電動機）的輸入機械能轉變?yōu)楣ぷ饕后w的壓力能（即液壓能），是液壓系

統(tǒng)的能源（動力）裝置。

（2）執(zhí)行元件

將液壓能轉換為機械能的裝置稱為執(zhí)行元件。它是與液壓泵作用相反的

能量轉換裝置，是液壓缸和液壓馬達的總稱。前者是將液壓能轉成往復直線

運動的執(zhí)行元件，它輸出力和速度;后者是將液壓能轉換成連續(xù)旋轉運動的執(zhí)

行元件，它輸出扭矩和轉速。擺動液壓馬達（習慣稱擺動液壓缸）不可連續(xù)

回轉，只能往復擺動（擺動角小于360。）。

（3）控制元件

液壓系統(tǒng)中控制液體壓力、流量和流動方向的元件，總稱為控制元件，

通常稱為液壓控制閥，簡稱液壓閥，控制閥或閥。

（4）輔助元件

輔助元件包括油箱、管道、管接頭、濾油器、蓄能器、加熱器、冷卻器

等。它們雖然稱為輔助元件，但在液壓系統(tǒng)中是必不可少的。它們的功能是

多方面的，各不相同。

（5）工作介質

液壓系統(tǒng)中工作介質為液體，通常是液壓油，它是能量的載體，也是液

壓傳動系統(tǒng)最本質的組成部分。

§2.4.2自卸汽車舉升機構現(xiàn)存方案及其優(yōu)缺點

自卸汽車對舉升機構的設計要求如下：

（1）利用舉升機構實現(xiàn)車廂的翻轉，其安裝空間不能超過車廂底部與主

車架間的空間;

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（2）結構要緊湊，可靠，具有很好的動力傳遞性能；

（3）完成傾卸后，要能夠復位；

（4）在最大舉升角時，車廂后板下垂最低點與地面保持一定斜貨高度，

約300到400毫米。

根據舉升液壓缸與車廂的連接形式的不同，分為直推式舉升機構和連桿

式舉升機構兩大類：

1）、油缸直推式

直推式舉升機構的舉升液壓缸直接作用在車廂底架上，這種機構結構簡

單緊湊、舉升效率高、工藝簡單、成本較低。采用單缸時，容易實現(xiàn)三面傾

斜。另外，若油缸垂直下置時，油缸的推力可以作為車廂的舉升力，因而所

需的油缸功率較小。但是采用單缸時機構橫向強度差，而且油缸的推程較大;

采用多節(jié)伸縮時密封性也稍差。

2）、俯沖式

俯沖式桿系傾卸結構簡單，造價低，橫向剛度好，舉升轉動圓滑平順。

但油缸必須增大容量。

綜上，直推式和桿系傾卸式具有的共同特點是均采用液壓作為舉升動力。

不同的是直推式是利用油缸直接舉升車廂實現(xiàn)起傾卸，油缸推動力直接作用

在車廂上，不需要桿系作用；而桿系傾卸式的傾卸機構由連桿、三角架或推

桿等組成。不同的傾卸機構的布置和組成也不相同，但他們都具有舉升平順,

舉升剛度好，使油缸行程成倍增大，可采用結構簡單、密封性好、易于加工

的單缸，布置靈活多樣等優(yōu)點。

直推式與桿系組合式兩大類傾卸機構各項性能比較詳見表2-1o

表2—1直推式與桿系傾卸式的比較

項目直推式桿系傾卸式

結構布置筒便，易于布置比較復雜

系統(tǒng)質量較小較大

建造高度較低較高

油缸加工工藝性多級缸，加工精度高，工藝性單級缸，制造簡便，工藝性好

差

油壓特性較差較好

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系統(tǒng)密封性密封環(huán)節(jié)多，易滲漏，密封性密封環(huán)節(jié)少，不易滲漏，密封性

差好

工作壽命磨損大，易損壞，工作壽命較不易損壞，工作壽命較長

短

制造成本較高較低

系統(tǒng)傾卸穩(wěn)定性較差較好

系統(tǒng)耐沖擊性較好較差

結合本設計，重型自卸汽車要求整車及其部件結構簡單，有足夠的動力

儲備以備在惡劣環(huán)境中使用。另外，直推式舉升機構布置起來較為簡單，結

構緊湊，舉升效率高，技術比較成熟。鑒于工作行程較長，所以該設計選用

直推式多級伸縮式套筒油缸。

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第三章液壓舉升系統(tǒng)的設計

液壓系統(tǒng)圖：

利用液壓缸實現(xiàn)車廂的舉升、中停、下降三過程液壓系統(tǒng)圖如下各圖所

示，分配閥從右向左依次控制舉升、中停、下降過程：

7—單向閥

8一過濾器

圖3-1舉升時自卸汽車舉升機構液壓系統(tǒng)圖

§3.1舉升機構設計中應考慮的問題

§3.1.1爬行現(xiàn)象

液壓系統(tǒng)中，當液壓油缸或液壓馬達的運動部分在低速運行時，有時會

產生時斷時續(xù)或時快時慢的運動狀態(tài)，這種運動狀態(tài)和動物的爬行狀態(tài)相似,

因此我們稱這種現(xiàn)象為爬行現(xiàn)象。

L爬行現(xiàn)象與液壓油的彈性模量、摩擦力有關，主要原因有：

1）工作介質中混入空氣是爬行現(xiàn)象的根本原因。對于理想液體，彈性模

量無窮大，活塞啟動的滯后時間、爬行停頓時間和多級油缸間停頓時間均為

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車輛與動力工程學院設計說明書

零，不發(fā)生爬行現(xiàn)象；當油液中混入空氣時，油液的彈性模量急劇變小，發(fā)

生爬行現(xiàn)象。

2）舉升機構的動靜摩擦力差是爬行現(xiàn)象的主要誘因。舉升機構的動靜摩

擦力差越大，爬行停頓時間越長。

3）油泵流量越小，活塞啟動的滯后時間越長，越容易發(fā)生爬行現(xiàn)象。

4）活塞面積越小，越容易發(fā)生爬行現(xiàn)象?；钊睆皆叫?，活塞啟動的滯

后時間越長，爬行停頓時間越長。

5）油缸油路容積越大，活塞啟動的滯后時間和多級油缸間停頓時間越長，

越容易發(fā)生爬行現(xiàn)象。

2.爬行現(xiàn)象的防止與避免

1）防止油液中混入空氣，防止氣穴現(xiàn)象

a.油泵吸管應有足夠的流通面積和良好的密封性。

b.油缸應設計排氣孔。

c.油缸吸油口距離油面應有一定的距離，應及時給油箱加油，保持必要

的油面高度，及時清洗濾清器。

2）舉升機構各摩擦副應有較小的摩擦阻力，因為動靜摩擦力差是爬行現(xiàn)

象的主要誘因。

a.凡是左右同軸支撐的地方，應盡量保持較高的同軸度。如車廂和車架

的兩個錢接點等。

b.設計時應使各支點的受力均勻。

c.各校接點的支撐應有足夠的剛度。

3）油泵流量不宜過小，油缸油路容積盡可能小，油缸直徑盡量選大值。

§3.1.2車廂在最大舉升位置時，車廂后地板離地面的高度。

舉升時車廂后門距離地面的高度過低，將會使貨物不能完全傾卸，車廂

停留在一個非最高舉升位置，對液壓系統(tǒng)產生不良影響。一般該高度要大于

300~400毫米。后門開啟機構應在舉升到一定角度時開啟，一般為4°飛°。

§3.1.3液壓缸設計時應注意如下問題。

1）保證液壓缸的輸出力推力、拉力（或轉矩）、行程和往返運動速度滿足

要求。液壓缸的工作壓力（輸出力的折算值）以液壓泵的額定工作壓力的70%

為宜。

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2）保證液壓缸的每個零件有足夠的強度、剛度和耐用性（壽命）。

3）在保證上述兩個條件的前提下，盡量減小液壓缸的外形尺寸和重（質）

量。-一般說來，在外負載一定的條件下，提高液壓缸的額定工作壓力可減小

液壓缸的外形尺寸。

4）在保證液壓缸性能的前提下，盡量減少零件數量，簡化結構。

5）盡量避免液壓缸承受橫（側）向負載和偏心負載，活塞桿工作時最好

受拉力，以免產生縱向彎曲而引發(fā)穩(wěn)定問題。

6）液壓缸的安裝形式、活塞桿頭部與外負載的連接形式要合理，盡量減

小活塞桿伸出后的有效安裝長度，避免產生“憋勁”現(xiàn)象，增加液壓缸的穩(wěn)

定性。

7）密封部位的設計和密封件的選用要合理，保證性能可靠、泄漏量少、

摩擦力小、壽命長、更換方便。密封部位的設計是保證液壓缸性能的重要一

環(huán)，對所選用的密封件，應使其壓縮量和壓縮率在合理范圍內。

8）根據液壓缸的工作條件和具體情況設置適當的排氣、緩沖和防塵措

施。在工作條件惡劣的情況下應考慮活塞桿的防護措施。

9）各種零件的結構形式和尺寸設計，應盡量采用標準形式和規(guī)范系列尺

寸.，盡量選用標準件。

10）液壓缸應做到成本低、制造容易、維修方便。

§3.2舉升參數的確定

參考同類車液壓油缸的選用，初選額定油壓為25Mpa的油缸，考慮到液

壓油在油管中的壓力損失，實際有效壓力為21Mpa。液壓缸初始安裝角度為

90°o車廂兩錢接點間的距離為1000mm,液壓缸支點和車廂后交接點的距離

為5325mm.

§3.3液壓缸舉升參數的計算

§3.3.1基本參數和計算方法的選擇

估算貨箱2083kg，貨箱長度為5800mm,隨著貨箱舉升角。不斷增大，舉

升質心位置c到后支撐錢接點。的水平位置Xc不斷減少，舉升阻力矩Mf也

12

車輛與動力工程學院設計說明書

隨之減小，故通常以每節(jié)伸縮油缸將要深處時的工況進行受力分析，將其結

果作為舉升機構的設計依據。

§3.3.2舉升油缸直徑的計算

首先確定伸縮油缸的單節(jié)仰縮工作行程L,通常各節(jié)工作行程相等。作

液壓缸的受力簡圖如下：

圖3-2液壓缸的受力簡圖

則:

AB=（4。）+（。）一?cosZAOB(3-1)

B

AO=5343mmOB=5370加z%

"AOB=e_+ZOBD-a(3-2)

vmax0n

=53°+7°-4。=56。

53432+5370-2x5343x5370xcos56°

2

=5029.51mm

油缸總行程為

L=AB"-AB(3-3)

=5029.51-281=4748.51〃"”

13

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初選n=4,則：/=4

取/=1200加〃?,則L=4800mm

當第一節(jié)油缸套筒將要伸出時，舉升力矩=Fi?OA?cosa0,

式中R——第一節(jié)油缸的推力（N）

---舉升力矩（N?mm）

Zi

a0——油缸較接點A與車廂后較接點O連線與水平方向的夾角

a。=4。

阻力矩

M=W?X（3-4）

FlCl

=43083x9.8x2180=920425212N

式中，W-一舉升質量（kg）

Xci-一第一節(jié)油缸套筒將要伸出時W作用點的x坐標值

MF\---阻力矩（N-mm）

考慮到舉升機構初始階段各校接支點靜摩擦力矩較大（阻力矩較大），為

了使液壓系統(tǒng)工作平穩(wěn)，避免發(fā)生過大沖擊，通常取中=3?4,個=1?2;

取4=3.5,工作液壓力P=3.5MPa,則：

Mz\=MF\*r]i=3221488242A^*mm

由〃=b?OA?cosa,F=?%(d----第一節(jié)伸縮油缸的有效直

徑）得,(3-5)

表3-1

液壓缸的公稱壓力系列0.63>1.ON1.6、2.5、4、6.3>10、16>

（GB/T7938—1987）/MPa25、31.5、40.0

8、10、12、16、20、25、32、40、50、63、80、

液壓缸直徑系列

100、110、125、160、200、250、320、400、

(GB/T2348—1993)/mm

500

14

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4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、

活塞桿直徑系列25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、

(GB/T2348—1993)/mm80、90、100、110、125、140、160、180、200、

220、250、280、320、360

第一系列：25、50、80、100,125,160、200、…

活塞行程系列第二系列：40、63、90、11、140、180、220、

(GB/T2349—1980)/mm550…

第三系列:240、260、300-

所以選取第一節(jié)缸筒直徑*=200mm

2）當第二節(jié)油缸套筒將要伸出時，B點移動到B點，8點為第二節(jié)油缸

套筒將要伸出時時的上校支點。則:

AB=AB+l(3-6)

=281+1200=148bwm

△OA6中，根據余弦定理有

.2.2

/cCM+AB-。8—

NOAB=arccos2?OA??，(3-7)

53432+14812-53702

=arccos2x5342x1481=8o3o0nn9o

sinZOBAsinZOAB

在中，根據正弦定理,

AO48OAOB(3-8)

N08A=arcsin<9/4>S1^OAB=arcsin5343xs^^-09°=81.02°

：.NAOB=180°—NOAB^ZOBA，(3-9)

=180°-83.09°-81.02°=15.89°

舉升質心。點的x軸坐標

Xc2-OC?COS(Z/1OJB+ao)(3-10)

=2180xcos19.890=2050加加

車廂后較支點。至AB的距離:

b2=OA^smZOAB、(3-11)

=5343xsin83.09°=5304.2m/?i

15

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TT%

M=b2P=rM

Z22*d*\2*F2=V\2*W?XC2,取用=2，則：

4

(3-12)

兀.P

Vx2x2050x43083x9.8

=140.67機機

71x5304.2x21

查表并取D9=160mm；

3）當第三節(jié)油缸套筒將要伸出時，B點移動到8點，B點為第三節(jié)油

缸套筒將要伸出時時的上校支點。則:

AB：=AB+2l(3-13)

=281+2x1200=2681〃?〃?

△OAB中，根據余弦定理有

22

OA+AB"-OB(3-14)

Z.OAB=arccos2?OA?AB■

53432+26812-53702,八°

=arccos2x5343x2681=7697°

sinZOBAsinZOAB"(3-15)

在AOA8中，根據正弦定理,OA=OB：

0A?sin/OA5(3-16)

NO8A=arcsin

OB、

,5343xsin76.06°…—

=arcsin5370=74.95

.?.ZA08=180°—/。"-NOBA(3-17)

=180。一76.06°—74.950=28.98。

舉升質心C”點的x軸坐標

Xci-OC"?cos(ZAOB+a)(3-18)

=2180xcos32.980=1828.7mm

車廂后錢支點O至4?”的距離：

hi-OA?sinZOAB(3-19)

=5343xsin76.07°=5185.9;wM

16

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7C2

Mz33?尸=中F3=x]^W?XC3,取用=1.5,則:

4

，、=d4rp,Xc3?卬

(3-20)

兀，P

\4xl.5xl828.7x43083x9.8

=116.4mm

71x5185.9x21

查表并取。3=125機加

4）當第四節(jié)油缸套筒將要伸出時，B點移動到8點，B點為第四節(jié)油

缸套筒將要伸出時時的上錢支點。則:

AB-=AB+3l(3-21)

=281+3x1200=3881;麗

△OAR中，根據余弦定理有

22

OA+AB-OB(3-22)

NOABarccos2?OA?AB...

5343,+3881,-537Q

=arccos=69.13°

2x5343x3881

sinNOBAsinZOAB

在AOA小中，根據正弦定理,(3-23)

OAOB

OA?sinNOA8

NOBA=arcsin(3-24)

OB

5343xsin69.13°

=arcsin=68.39。

5370

：.ZAOB=1800-NOA8-NOBA(3-25)

=180°-69.13°—68.39°=42.48°

舉升質心C點的x軸坐標

Xc4=OC?cos(NAOB+a0)(3-26)

=2180xcos46.48°=1501.2mm

車廂后錢支點O至4S"的距離：

b4=0A?sinN0A8(3-27)

=5343xsin68.39°=4967.5〃向

17

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TT2

b4P=rM

MZ4=4*d*\4*F4=V\4*W?XC4,取中=1，則:

4

(3-28)

兀,/74.P

^4x1.5x1828.7x43083x9.8

=88/71/71

71x5185.9x21

查表并取。4=100m〃z

由此確定液壓缸的基本參數為:

-----夫---------

型號(mm)(mm)

D(mm)L(mm)L(mm)LL額定壓力總行程

參數14

Ovira;unm;

4TG-200x2001200120012001200214800

120()

§3.3.3液壓性能參數計算

根據國家標準的規(guī)定和任務書的要求，舉升時間選為25s。則:

(nd*1nd2,nd271cp}

舉升,1.(3-29)

(4444)

(22\22

=1200x|+++|

I4444)

=85978加

液壓泵額定流量Q應滿足以下公式：

匕丁,?60

Q>舉升(3-30)

t舉升

式中，一一舉升時間⑸

舉升

n-----液壓系統(tǒng)容積效率，中=0.8?0.85

Q>6。聿瑾4〃“/min

25x0.8

已知發(fā)動機工作轉速n=2434r/min,液壓缸工作壓強21MPa,查液壓工程

18

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手冊(機械工業(yè)出版社)，選取軸向柱塞泵250*。丫14-16,其參數:

表3-3軸向柱寒泵250*CY14-18參數表

額定壓力最高壓力排量(ml/r)額定轉速(r/min)Max轉速(r/min)

(MPa)(MPa)

324025410001500

§3.3.4貨箱舉升時間的校核

系統(tǒng)流量(3-31)

=1000x254=254000，”〃min

(nd2nd2兀2_i

舉升?2+〃3+d4=85978加

(44〃

44

V

舉升時間：，=舉升(3-32

Q

=8597.祗“5s

254000

所以舉升時間滿足要求。

§3.4液壓缸基本參數的校核

1)缸筒厚度強度校核

取第一節(jié)油缸壁厚31=30〃〃”；

第二節(jié)油缸壁厚BL"/：.”。-?！薄?/p>

第三節(jié)油缸壁厚3a=。2-。3=160-125=]75mm；

322

第四節(jié)油缸壁厚3=￡)3-￡)4=125-100=l25mm.

422

(1)第一節(jié)油缸壁厚

19

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DA=2。%0=6.67<10則:

俗]+、_

0.4Pi(3-33)

[81-1.3F'

式中:

[5]db/=640/5=128MPa,

Py-----缸筒試驗壓力，因額定壓力P>16MPa,則:

P,=1.25P=1.25x21=26MPa

rj28+0.4x261

8>100x=2i.2mm

[_128-1.3x26J

3=30加加，所以滿足不等式，符合條件。

(2)第二節(jié)油缸壁厚

16i

-20=8<10

52

0160\128+0.4x26

5>x=16.97mm

2J128-1.3x26J

1-I1

8=20mm,所以滿足不等式，符合條件。

(3)第三節(jié)油缸壁厚

=7.14<10

,125v128+0.4x26

O>X=13?26〃〃刀

2128-1.3x26

I-1

8=1"7.5mm,所以滿足不等式，符合條件。

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（4）第四節(jié)油缸壁厚

￡)4==8<1

40°/7.5°

8>100x「28+04x26一=]o61mm

2,1128-1.3x261J

3=12.5加加，所以滿足不等式，符合條件。

21

車