举升机构设计(共46页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录专心-专注-专业第一章 绪论自卸车是利用发动机动力驱动液压举升机构,将车厢倾斜一定角度从而达到自动卸货,并依靠货箱自重使其复位的专用汽车。按不同的用途自卸车可分为两大类:一类是非公路运输用的重型和超重型(额定装载质量在20t以上)自卸汽车。这种自卸汽车主要应用于大型矿山、水利工地等场所,运输的货物通常是由与其配套的挖掘机械来完成装载的。这类汽车子也称为矿用自卸汽车。这类自卸车辆在长度、宽度、高度以及轴荷等方面不受公路法规的限制,但同时它只能在矿山、工地上使用,而不得用于公路运输。另一类是公路运输用的轻、中、重型(装载质量在220t)普通自卸汽车。这种自卸车主要承担
2、着泥土、矿石、煤炭等松散货物的运输工作,它通常也是与装载机械配套使用的。普通自卸车辆有多种分类方法,按运输货物倾卸方向分为:后倾式、侧倾式、三面倾式和底卸式自卸汽车;按货箱栏板结构分为:栏板一面开启式、栏板三面开启式和簸箕式(即无后栏板式)汽车;按装载质量分为:轻型自卸汽车(me3.5t)、中型自卸汽车(3.5tme8t)和重型自卸汽车(me8t)。20世纪70、80年代,主要发达国家的专用汽车保有量占载货汽车保有量的50%左右,如今已增至80%。而我国目前低于25%。我国已加入WTO,汽车工业正面临巨大的挑战和挑战。随着我国中国国民经济的飞速发展,伴随着现代物流运输速度的加快,专用车已成为我
3、国汽车技术与应用发展的一个重要方向,市场每年对城市专用车的需求量正在加大,专用车市场正蕴涵着巨大的商机。面对专用车市场的巨大发展空间,具有多品种特点的自卸汽车则仍将是专用运输工具中的重要组成部分。自卸车用途广泛,在矿山、水利工程、城市建设、公路、环卫等行业都有专用的自卸车,但都以轻型车为主。在国家大的工程项目中,如:三峡水利工程、小浪底水利枢纽工程等项目中应用的重型自卸车大都为进口产品,这是国内自卸专用车今后发展的一个随着我国基础设施建设的发展而发展的方向。在轻型自卸汽车的设计中,液压举升机构的设计一直处于重要的地位。这是因为液压举升机构是轻型自卸汽车的重要工作系统,液压举升机构直接关系到自卸
4、汽车的功能和质量,直接影响着自卸汽车的主要性能指标。1.1 课题的选定及目的在专用车的发展中,液压系统已经在各个领域里得到愈来愈广泛的应用。为了减轻劳动强度,提高效率,便于卸货,专用汽车都设有专门的液压自卸系统。考虑到工作环境、工作性质即工作内容等方面的要求,在设计液压举升机构时一般应满足以下性能要求:(1)举倾车厢卸货时,首先将变速杆置于空档位置,拉紧手制动器使车制动,车停稳后举倾卸货。(2)在举倾车厢卸货时,首先加大油门,将操纵手柄置于上升位置,顶起车厢,实现自卸。当货箱举升角为最大时,在控制阀没有自动回位机构的情况下,操纵手柄不宜长时间停留在上升位置,以免液压系统长时间处于高压状态。卸完
5、货后,将手柄置于下降位置,待货箱完全落下后,再将手柄扳回中立位置。(3)连杆复合式举倾机构举倾时,踏下离合器,将操纵手柄向后拉到上升位置,然后慢慢松开离合器踏板,液压泵随之转动,加大油门,车厢举升倾卸。在整个过程中不可快放离合器和猛踩油门,避免出现撞击。降落时,踏下离合器踏板,操纵手柄向前推,液压泵停止工作,车厢复位。(4)因保养、维修需使车厢长时间处于升起状态时,必须将支撑杆撑起,确保安全。(5)严禁在行驶过程中扳动操纵手柄。(6)严格按规定添加液压油,并严格保证用油清洁,及时更换和按规定清洗滤网。(7)经常坚查各液压元件有无渗漏现象,液压油温度应在580范围内。(8)液压系统一般不得随便拆
6、卸,更换密封圈或排除渗油故障时,零部件拆下后应将各管接头用干净的布包好堵住,预防赃物进入管道。(9)清洗自卸车时,注意贮油箱不要进水。文献出处随着我国大量建设事业的发展,尤其是在成功申办了2008奥运会之际,我国的基础设施建设还需要工程运输。随着各种市政工程、建筑工程以及城市环卫事业的物料运输量将不断增加,对自卸汽车的需求也将不断增加,以满足工程运输的快捷、便利、实惠、安全等的要求。在自卸车及其技术的发展中,轻型自卸车越来越得到重视。在轻型自卸车的设计当中,液压系统的设计一直处于重要的地位。液压举升机构是自卸汽车的关键装置,它直接关系到汽车的多个主要性能以及整车的布置。举升机构设计计算可校核机
7、构各点布置是否合理,是否有良好的动力性。在本课题中将对轻型自卸汽车举升装置进行改装设计,实现其结构紧凑、举升力强等设计目标。此外,本课题尝试应用最优化方法进行液压举升机构的优化设计,以便得到最佳的设计方案,这对提高液压举升机构的设计质量和效率具有非常重要的意义。1.2 国内外自卸汽车及其技术的发展概况一、国外发展概况国外自卸汽车技术成熟于50年代至60年代期间,国外自卸汽车生产厂家均为多品种系列化生产。从矿用自卸汽车的国际市场来看,在50t以下矿用自卸汽车中,以铰接式车型发展较快。经过几十年的发展与研究,国外自卸汽车呈现以下的发展方向。电传动与液力机械传动的比较与技术发展。电传动自卸汽车具有恒
8、功率特性,可以无级调速,操纵方便平稳,动力制动时电阻发热与发动机无关。在一定条件下,可以搞架线运行,节省燃料,减少排烟对矿区的污染。产品改进更新速度快,矿用自卸汽车工作条件差,使用寿命短。因而大多数企业新产品推出快,一般34年就改进或更新老型号。提高驾驶员的安全性和舒适性。国外对矿用自卸汽车的安全性与提高生产率、可靠性和经济性等置于同等地位。在车型和结构方面,矿用自卸汽车改进结构的重点是在减少质量的同时设法延长车架的使用寿命。车型方面,近几年以铰接式自卸汽车发展较快。总的来说,国外自卸汽车正在朝着大型专用化、小型多功能化、高效率、维修周期长、安全、舒适、低公害等方面发展。二、国内发展概况中国汽
9、车工业协会专用车分会2004年的报告反映,到目前为止,国内公告内汽车生产企业数为756家,其中专用车生产企业620多家。根据2003年协会的统计,行业内387家汽车生产企业(含主机厂)共生产专用汽车31万多辆,分析全行业年总产量在57万辆左右,较上年增长约15,年改装量占国内载货车总量的40多;按行业经验推算,2004年总产量应在60万辆左右。在国内健康持续的经济环境下,中国政府通过宏观经济控制,对资源进行优化配置,实行扩大内需以及加强基础设施建设等一系列的方针政策,专用汽车发展正处于良好的成长期,同时也吸引了众多的投资商进入专用汽车行业。近两年,由于专用车产量基数较大,所以增长速度呈渐缓趋势
10、。但是,近几年随着政策变化、各个企业改制的完成、技改投入的加大等因素影响,专用车生产企业综合实力得到进一步提升,一部分优秀企业或企业集团脱颖而出,在行业中处于领先地位。2004年,国家出台了一系列相应的政策法规及标准,新的汽车产业发展政策的颁布、GB15892004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值标准的实施、国家七部委联合下发的关于在全国开展车辆超限超载治理工作的实施方案等,对汽车行业,特别是专用汽车行业产生了巨大影响。新的政策法规实施后,大部分企业在新产品申报、上牌以及销售后的在用车辆正常运营等方面遇到了一系列的问题。与此同时,新的标准政策的实施,又给大部分厂家带来了无限的商机。目前,我国专
11、用汽车品种总数大约在1500种左右,多数是建筑工程用(翻斗自卸、散装水泥等)、城市园林(洒水车、环卫垃圾车等)、电力维修、道路清障、矿山、码头、机场、军事等领域的专用汽车。可以说我国专用车行业的市场潜力大,发展前景看好,但品种单一、科技含量不高、与国外同行差距较大、管理不规范等这些问题都是我国专用车行业发展中的弱点。进入21世纪,专用汽车技术创新是将机械、电子、液压、化工、环保、能源、动力、信息处理等先进技术与汽车传统技术的有机融合,科学技术的进一步发展和科技成果的广泛应用必将引起专用汽车新产品技术与结构的重大变革。目前世界汽车工业的竞争实际也是现代科技的竞争,各国大公司已把主攻方向转向以微电
12、子技术和信息处理技术为代表的高新技术对汽车工业及产品进行改造,围绕新能源、新材料、新工艺以及安全、环保、节能等战略重点领域,开发研制高技术含量的新车型。因此,我国专用汽车企业首先要在有关部门的支持和配合下,加强高新技术在专用汽车上的应用研究,把提高开发高新技术产品的能力作为企业发展的重要目标,加快新产品研制和开发的步伐。另外,改进专用汽车贸易方式,形成与国际接轨的资源采购和销售服务方式也十分重要。同时,我国在机械设计中采用最优化技术的历史最短,但其发展速度却是十分惊人的。无论在机构综合、通用零部件设计,还是各种专业机械的设计都有最优化技术应用的成果。自卸汽车举升机构的优化设计正从研究、探讨走向
13、实际应用阶段。1.3 课题研究的主要内容及基本工作思路一、主要内容1.液压系统工作原理及其设计(1)液压传动系统的组成无论何种型号的自卸汽车,仅就液压传动系统而言,不外乎由下列六部分组成:取力机构取力箱,将变速器中取力齿轮输出的动力,传递给驱动油泵齿轮,从而实现油泵的工作;能源元件油泵,将动力部分(来自取力箱)所输出的机械能转换成液压能,给液压系统提供压力油液;执行元件油缸,通过它将液能转换成可进行直线运动的机械能,实现汽车货箱的举升;操纵和控制元件包括手动(气动)转阀、单向阀、溢流阀等,通过他们控制和条件诶液流的压力、流速和方向,从而改变执行元件油缸的推力和运动速度及方向。辅助元件入油箱、滤
14、清器、油管和油管接头等。工作介质油液(可根据原厂使用说明之规定,选用机械油、稠化油或其他低温用油)。(2)液压传动系统的工作原理 当汽车需要完成举升卸载时,踩下离合器踏板,通过操作手柄使取力箱主动齿轮同变速器取力齿轮啮合,带动油泵工作。此时,将二位二通转向阀置于如图1所示位置,油液便通过滤油器进入泵腔,然后经过单向阀输出。因此时二位二通转向阀处于断开状态形不成通路,且溢流阀处于常闭状态(只有当其进油口压力大于其调定压力时,才能克服弹簧作用力将阀芯打开,使多余的油液通过出油口溢流回到油箱),因此油液全部进入油缸下腔并作用于活塞底面,从而推动活塞杆(与活塞刚性连接)向上移动,然后通过其他铰链机构完
15、成车厢的举升动作。要使车厢停留在某一个位置时,可踩下离合器或将取力器啮合齿轮脱离,使油泵停止工作即可(此时单向阀在复位弹簧作用下处于关闭状态)。当需要车厢降落时,可将二位二通转向阀扳于另一个位置,是阀腔处于导通的状态,此时,油缸活塞在车厢重量作用下开始回移,其下端腔体的油液只能经导通通道泄回油箱,完成车厢降落动作(其降落速度的快慢取决于二位二通转向阀的相应位置)。此时,既是油泵处于工作状态,其出油口油液同样经导通通道流回油箱,而不进入油缸,这是由于回油管处于零势能点。2.本课题设计内容本课题选用的是东风小霸王CLW5060ZLJ自卸车的具体参数进行改装设计。对其液压系统进行改装设计,考虑经济成
16、本方面,将利用单缸双作用液压缸代替本本课题中的双缸作用而实现其正常的工作行程。图1-1二位二通液压系统原理图Figure.1-1 2 two liquid press system principle diagram二、本课题基本工作思路图1-2设计思路Figure.1-2 Design way of thinking第二章 自卸车液压举升机构的总体设计方案2.1 自卸汽车主要尺寸和有关参数的确定一、东风小霸王轻型自卸汽车参数1.主要技术参数:本课题选用了东风小霸王CLW5060ZLJ自卸汽车进行设计。车辆具体尺寸参数如表2-4所示。表2-1东风小霸王轻型自卸汽车具体参数Table.2-1 T
17、he Light from unload auto concrete parameter项目单位参数整车型号CLW5060ZLJ底盘型号EQ1061T14DJ2A整车尺寸mm5380*1900*2140实际载重量kg30004000总质量kg约6120上户吨位约2500整备质量约3490厢体尺寸mm3600*1750*600轴距3000mm发动机型号4100QBZL轮距1380/1458mm排量/功率3298/70mL/km前悬/后悬962/1406mm百公里耗油量9L离去角23/15最小转弯直径12m最大速度95km/h最大爬坡度25轮胎规格6.5016,7.0016最小离地间隙180mm钢
18、板弹簧片数23/15变速箱5档制动系统说明气制动/排气制动离合说明242mm制动距离8m车架188mm前桥/后桥1.5/3.5T电瓶12v驱动系统4*2驾驶室允许人数2轴数2车辆识别代码LGDTM81EXXXXXXXXX二、主要尺寸参数的确定自卸汽车尺寸参数主要有:轴距、轮距、外廓尺寸(车辆长、宽、高)等,如图2-3所示:图2-1 自卸汽车的主要尺寸参数Figure.2-1 Drawing of Dump Truck with Max Dump Angle三、质量参数的确定额定装载质量是自卸汽车的基本使用性能参数之一。目前,中、长距离公路运输趋向于使用重型自卸汽车,以便提高运输效率、降低运输成
19、本,额定装载质量一般为919t;而承担市区或市郊短途运输的自卸汽车额定装载质量为4.59t。同时,还应考虑到汽车额定装载质量的合理分级,以利于产品系列化、不见通用化和零件标准化。此外,额定装载质量还必须与选用的二类货车底盘允许的最大总质量相适应。自卸汽车装车装备质量是指装备齐全、加够燃料、液压油和冷却液的空车质量,是自卸汽车总体设计的重要设计参数之一。自卸汽车总质量是指装备齐全,包括驾驶员,并按规定装满货物的质量。其值可按下式确定: (2.1)式中:自卸汽车总质量(kg); 自卸汽车整车整备质量(kg); 装载质量(kg); 驾驶员与乘员质量(kg),按65kg/人计算。自卸汽车质量利用系数是
20、指装载质量与整车整备质量之比/(2.2)该系数是一项评价汽车设计、制造水平的综合性指标。有时,质量利用系数也可用装载质量与汽车干质量之比来表示。干质量是指汽车整备质量减去燃料、冷却液和附属设备的质量。这一质量利用系数更准确地反映该车的金属和其他材料的利用率。自卸汽车的质心位置是指满载或空载时整车质量中心位置。自卸汽车的质心位置对使用性能(例如汽车的制动性、操纵稳定性等)影响很大。四、最大举升角的确定确定车厢最大举升角的依据是倾卸货物的安息角。如表4-3所列:表2-2 常见货物的安息角Table.2-2 Dumping Angle of Common Goods物料名称安息角煤2745焦炭50铁
21、矿石4045铜矿3545细砂3035粗砂50石灰石4045黏土50水泥4050设计的车厢最大举升角必须大于货物安息角,以保证把车厢内的货物卸净。此外,在最大举升角时,车厢后栏板与地面须保持一定的间距H,如图所示,为了避免车厢倾卸时与底盘纵梁后端发生运动干涉,故图中L必须大于零。设计时,自卸汽车车厢最大举升角可在5060之间选取。图2-2 自卸汽车最大举升角Figure.2-2 The From unload auto of the biggest raise to rise Cape五、车厢举升与下降时间根据8自卸汽车通用技术条件,可知:1.车箱空载举升到最大举升角的时间应符合表2-4规定。表
22、2-3 举升时间Table.2-3 Time of Lift车箱长度L/m车箱举升时间/sL4.8204.8L6.525L6.5302.车箱空载从最大举升角下降到与车架贴合的时间应符合表2-5规定。表2-4 下降时间Table.2-4 Time of Decline车箱长度(L)/m车箱下降时间/sL4.8204.8L6.525L6.530本设计在综合考虑经济效益及相关技术规定,初选。六、车厢的布置在布置车厢的时候,主要从以下几个方面加以综合考虑:(1)改装后自卸汽车质心与原载货汽车质心基本一致;(2)车厢翻转到最大举升角度时,开启的车厢后拦板与地面间应有一定的距离H,且车厢底板下表面不能与底
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