自卸汽车举升机构的机械及液压系统设计

摘要自卸汽车是利用发动机动力驱动液压举升机构，将货箱倾斜一定角度从而达到自动卸货的目的，并依靠货箱自重使其复位。因此，液压举升机构是自卸汽车的重要工作系统之一，其结构形式、性能好坏直接影响自卸汽车的使用性能和安全性能。本论文首先对自卸式汽车进行了说明，同时根据设计需要对液压系统进行了简要的阐述，并设计液压举升机构及液压系统。液压缸是一种配置灵活、设计制造比较容易而应用广泛的液压执行元件。尽管液压缸有系列化标准的产品和专用系列产品,但由于用户对液压机械的功能要求千差万别,因而非标准液压元件的设计是不可避免的。本次毕业设计的主要内容集中于自卸汽车液压缸的机械结构和液压系统的设计，介绍了自卸汽车的整个工作原理以及举升机构的工作原理，按照设计的一般原则和步骤对液压缸的机械结构和液压系统进行了详细的设计计算，并对其附属部件也进行了合适的选择。最终得到一整套符合要求的汽车自卸系统。关键词：自卸汽车，液压缸机械设计，液压系统设计I目录1绪论……………………………………………………………………………………11.1自卸汽车的作用…………………………………………………………………11.2自卸汽车的分类…………………………………………………………………11.3常见自卸汽车分类举例…………………………………………………………21.4自卸汽车的举升机构……………………………………………………………31.5自卸汽车的结构特点……………………………………………………………31.6小结………………………………………………………………………………42液压系统设计…………………………………………………………………………52.1液压概述…………………………………………………………………………52.1.1液压技术的发展……………………………………………………………52.1.2液压传动……………………………………………………………………52.2自卸汽车液压系统设计…………………………………………………………62.2.1液压缸概述…………………………………………………………………62.2.2液压系统原理图……………………………………………………………72.2.3液压系统图…………………………………………………………………82.3小结…………………………………………………………………………93液压缸结构设计…………………………………………………………………103.1液压缸结构设计的依据、原则和步骤……………………………………113.1.1设计依据………………………………………………………………113.1.2设计的一般原则………………………………………………………123.1.3设计的一般步骤………………………………………………………123.2液压缸基本结构参数及相关标准…………………………………………133.2.1液压缸的液压力分析和额定压力的选择……………………………143.2.2液压缸内径D和外径1D………………………………………………163.2.3活塞杆外径（杆径）d………………………………………………173.2.4液压缸基本参数的校核………………………………………………183.3液压缸综合结构参数及安全系数的选择…………………………………193.3.1液压缸综合结构参数…………………………………………………193.3.2安全系数的选择………………………………………………………193.4液压缸底座结构设计………………………………………………………213.5缸体设计与计算……………………………………………………………22II3.5.1缸筒设计………………………………………………………………233.5.2缸头和油口设计………………………………………………………263.6活塞组件设计………………………………………………………………283.6.1活塞杆设计……………………………………………………………283.6.2活塞设计………………………………………………………………303.6.3活塞与活塞杆的连接结构……………………………………………313.7缸盖设计……………………………………………………………………323.7.1缸盖材料和技术要求…………………………………………………323.7.2缸盖的结构设计………………………………………………………333.8焊接强度及螺纹连接计算…………………………………………………343.8.1焊接强度计算…………………………………………………………323.8.2缸盖螺栓连接强度计算………………………………………………352.9小结…………………………………………………………………………354液压原件选择……………………………………………………………………364.1液压泵的确定………………………………………………………………364.2阀类元件的确定……………………………………………………………374.2.1选择阀类元件应注意的问题…………………………………………374.2.2阀类元件的选择………………………………………………………384.3油箱的选择…………………………………………………………………394.4滤油器的选择………………………………………………………………394.5管路的选择…………………………………………………………………394.6小结…………………………………………………………………………40设计小结……………………………………………………………………………41致谢辞………………………………………………………………………………42参考文献……………………………………………………………………………4411绪论1.1自卸汽车的作用自卸车的出现是随着时代的发展，搬运工作已经不是人力可以解决的情况下，使用高科技而开发的搬运器械。自卸汽车又称翻斗车(tipper，dumpcar)，它是依靠发动机动力驱动液压举升机构，将货箱倾斜一定角度从而达到自动卸货的目的，并依靠货箱自重使其复位的一种重要专用汽车。其最大优点是实现了卸货的机械化，从而提高卸货效率，减轻劳动强度，节约劳动力。因此，几十年来它在国内外获得迅速发展与普及，至今其保有量大约占专用汽车的25％，并日趋完善，成为系列化多品种的产品。自卸汽车主要运输散装并可散堆的货物（如砂、石、土、垃圾、建材、煤、矿石、粮食和农产品等），还可以运输成件的货物；自卸汽车主要服务于建材场、矿山、工地等，一般是和装载车、挖掘机进行，挖、搬、卸三位一体的一条龙服务。在进行大型工程的时候，都需要使用到自卸车。自卸车也需要定时定期的进行维护，以免在作业过程中出现意外。自卸车在每次作业前，要进行一次简单的检查，确保各个部件正常使用，首先要检查车子的性能是否出现故障，检查车子的车身是否出现不正常，车子检查后就可以正常的进行作业了。做好是一周进行一次全身检查，对车子的内部和外部进行一次检查，一个月进行一次维护，对车子的部件、性能进行专业的测试，需要更换的部件需要及时更换。这样不仅可以保证车子正常的工作，也可以延长车子的使用年限。自卸车是大型的器械，价格也是相当昂贵的，所以要经常的维护，确保车子的质量问题，避免意外的发生。1.2自卸汽车的分类自卸汽车的分类较多，一般按下述方法分类：1）按用途分类：公路运输的普通自卸车；非公路运输的重型自卸车；专用自卸汽车。公路运输的普通自卸车即轻、中、重型（装载质量在2—20t）的普通自卸车，主要承担沙石、泥土、煤炭等松散货物运输，通常是与装载机配套使用。非公路运输的重型（装载质量在20t以上）的自卸汽车，即矿用自卸车。矿用自卸汽车是在矿山或大型工地使用的大吨位的自卸车；主要承担大型矿山、水利工2地等运输任务，通常是与挖掘机配套使用。它的长、宽、高以及轴荷等不受公路法规的限制，但它只能在矿山、工地上使用。专用自卸汽车是指具有专用车厢，以满足所装运货物的特性或特殊要求的自卸汽车；而一般用途的自卸汽车均为普通自卸车。某些自卸汽车是针对专门用途设计的，故称专用自卸车，如摆臂式自动装卸车、自装卸垃圾汽车等。2）按装载质量级别分类：轻型自卸车；中型自卸车；重型自卸车。按我国规定，最大总质量1.8t以上，6t及6t以下的为轻型自卸汽车；最大总质量6t以上，14t及14t以下的为中型自卸汽车；最大总质量大于14t的为重型自卸汽车。3）按传动类型分类：机械传动；液力机械传动；电传动。中型以下自卸汽车多为机械传动，重型汽车为了改善其使用性能往往采用液力机械传动，而矿用超重型自卸汽车往往采用电力传动。4）按卸货方式分类：后倾式；侧倾式；三面倾卸式；底卸式；货箱升高后倾式等。后倾式自卸车的车厢向后翻倾卸货。这类自卸汽车应用广泛。侧倾式自卸汽车的车厢向左或向右翻倾卸货。这种自卸汽车适用于道路狭窄、卸货方向交换困难的地方。其结构较后倾式自卸汽车复杂，造价高，运载量少，生产效率低，使用较少。也有单侧倾斜的自卸汽车，其车厢只能向某一侧翻倾。这种自卸汽车驶入货场的方向和卸货的位置均受到限制，因此很少采用。三面倾卸式自卸汽车的车厢可以向左右两侧和向后三个方向翻倾卸货。这种自卸汽车虽有三个方向卸货的优点，但其结构较后倾式自卸汽车更复杂，整备质量增大，装载质量减少，造价高，汽车运输发达国家使用量逐渐减少。底卸式用于少数特殊场合。货箱升高后倾式适用于货物堆集、变换货位和往高处卸货的场合。5）按倾卸机构分类：直推式自卸车；杠杆举升式自卸车。直推式又可细分为单缸式、双缸式、多级式等。杠杆式又可细分为杠杆前置式、杠杆后置式、杠杆中置式等。6）按车厢结构分类：按栏板结构分一面开启式、三面开启式、与无后栏板式(簸箕式)；按底板横断面形状分矩形式、船底式、弧底式。1.3常见自卸汽车的分类举例3常见自卸汽车的分类举例如下：1）东风双桥密封自卸车。是东风双桥自卸加装密封盖后的延伸车型。密封盖展翼式开闭，在驾驶室内电动液压控制，操作简单方便，密封严格，是运输矿产、沙石、垃圾等物料的首选车型。2）东风3055自卸车。平头带卧驾驶室，广西玉林135马力柴油发动机，3t级前桥，8t级后桥。此车是应市场需求2006年研发上市的新车型，媲美东风五吨车的承载配置，实惠的价格及运营费用，造就极高的性价比，是中小城镇建设主力军。3）东风五吨自卸车。尖头单排驾驶室，玉柴143马力欧二排放发动机，直通加厚大梁，8t级后桥，为东风五吨这种老款车型注入了新的活力。4）东风工程车。平头带卧驾驶室，康明斯160马力环保柴油发动机，加强大梁，9t级后桥，中吨位自卸车的代表车型之一。5）东风双桥自卸车。平头带卧的驾驶室，康明斯210/230马力的环保发动机，双10t级贯通后桥，中置前推液压顶，此车是最畅销的中大吨位自卸车。1.4自卸汽车的举升机构1)直推式倾斜机构（液压举升缸直接作用于车厢底架上）2）连杆式倾斜机构（液压举升缸通过连杆机构作用于车厢底架上能以较小的液压缸行程实现车厢的倾翻）图1-1液压举升缸直接作用于车厢底架上图1-2液压举升缸通过连杆机构作用于车厢底架上1.5自卸汽车的结构特点普通自卸车一般是在载货汽车二类底盘(当载货汽车拆除货厢后便称为二类底盘)的基础上，经变型设计而成。通常由底盘、动力传动装置、液压倾卸机构、副车架以及专用货箱等主要部分组成。总质量小于19t的普通自卸车，一般采用4FR4×2式二类底盘，即发动机前置后轴驱动的布置形式。总质量超过19t的自卸车多采用6×4或6×2的驱动形式。举升机构的动力传动装置一般从变速器总成的顶部或侧面安装取力器输出动力。取力器直接带动油泵或通过传动轴带动油泵，从而产生液压驱动力。1.6小结在进入自卸汽车液压缸结构及液压系统设计正题前，了解一下与之密切相关的自卸汽车的作用、分类、结构及其特点对以后的设计是有益的。自卸汽车的介绍为液压缸及液压系统的设计奠定了基础。52液压系统设计2.1液压概述2.1.1液压技术的发展液压技术源于古老的水力学，它的发展是与流体力学的研究成果、工程材料、液压介质等相关学科的