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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
目 錄
中文摘要……………………………………………………………………………Ⅰ
ABSTRACT（英文摘要）……………………………………………………………Ⅱ
第一章 緒論 3
1.1 引言 3
1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 5
1.2.1設(shè)計(jì)目的 5
1.2.2設(shè)計(jì)要求 6
1.2.3題目 6
第二章 車廂設(shè)計(jì) 8
2.1 等剛度車廂設(shè)計(jì)定性分析 8
2.2防止整車后翻得車廂內(nèi)部形狀設(shè)計(jì) 9
2.3車廂結(jié)構(gòu)型式按用途不同大概可分為：普通矩形車廂和鏟斗車廂 9
第三章 舉升機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì) 11
3.1直接推動(dòng)式和連桿組合式 11
3.1.1直推式舉升機(jī)構(gòu) 11
3.1.2連桿組合式舉升機(jī)構(gòu) 12
3.1.3油缸前推式杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) 12
3.1.4油缸后推式連桿放大式舉升機(jī)構(gòu) 13
3.1.5油缸后推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) 13
3.1.6油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu) 14
3.2. F式、T式三角架放大舉升機(jī)構(gòu) 15
3.3.雙缸舉升機(jī)構(gòu) 16
3.4.前頂舉升機(jī)構(gòu) 17
第四章 舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19
4.1.工況分析 19
4.2.確定系統(tǒng)方案，擬定液壓系統(tǒng)圖 20
4.2.1.確定執(zhí)行元件的類型 20
4.2.2. 確定壓力控制方式 21
4.2.3.確定順序動(dòng)作控制的方式 22
4.2.4. 分流集流閥同步回路 22
4.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖 23
4.3.1舉升 23
4.3.2下降 24
4.3.3保持 24
4. 4各個(gè)控制閥的作用 24
4.4．1溢流閥的作用 24
4.4.2三位四通換向閥的作用 25
4.4.3單向閥的作用 25
4.4.4單向節(jié)流閥的作用 25
4.4.5雙向橋式同步回路的作用 26
第五章．液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 27
5.1 載荷的組成及其計(jì)算 27
5.2 初選系統(tǒng)工作壓力 27
5.3 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算和液壓泵的選型 28
5.3.1初選液壓缸內(nèi)徑和液壓桿外徑 28
5.3.2確定液壓缸的行程 29
5.3.3校核液壓缸桿徑 29
5.3.4液壓泵的選型 30
5.3.5液壓缸的輸出速度 31
5.3.6液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算和材質(zhì)的確定 32
5.3.7液壓缸連接計(jì)算 33
5.3.8 確定油缸裝配圖 37
5.3.9 確定油箱容量 37
5.3.10確定泵站裝配圖 38
第六章.液壓系統(tǒng)控制閥的選型 39
6.1液壓閥額定壓力的選擇 39
6.2.液壓閥控制方式的選擇 39
6.3確定液壓閥的型號(hào) 40
致 謝 41
參考文獻(xiàn) 42
第一章 緒論
1.1 引言
隨著世界各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，公路交通狀況不斷改善，對(duì)汽車的專業(yè)化、高速化、重型化的要求越來(lái)越明顯，世界各國(guó)對(duì)專用汽車的需求逐年增加。近年來(lái)，專用汽車增長(zhǎng)率均大于載貨車增長(zhǎng)率，各國(guó)專用車的產(chǎn)量占載貨車產(chǎn)量的比率逐年遞增，發(fā)達(dá)國(guó)家盡量以專用車替代載貨汽車。目前專用汽車占載貨汽車市場(chǎng)的半壁江山。從世界各國(guó)專用汽車的技術(shù)含量看，專用汽車技術(shù)含量比普通載貨汽車高，而重型專用汽車屬于高技術(shù)、高附加值產(chǎn)品，其附加值達(dá)40%以上。
近年來(lái)我國(guó)專用車輛伴隨著汽車工業(yè)的進(jìn)步得到迅速發(fā)展。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)專用車輛的專用工作裝置的要求越來(lái)越高,專用工作裝置呈現(xiàn)功能多樣化、控制自動(dòng)化、產(chǎn)品系列化等技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。另一方面隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建設(shè)性行業(yè)及運(yùn)輸業(yè)也隨之發(fā)展，人們對(duì)車輛的使用性能要求越來(lái)越高，尤其是對(duì)專用汽車提出了越來(lái)越高的要求。普通的運(yùn)輸車已不能滿足社會(huì)需要，因此專用車廠家迅速發(fā)展起來(lái)，世界上大多數(shù)商用車輛為專用汽車，因此專用汽車生產(chǎn)量較大。而基型載貨車產(chǎn)量所占比重較小。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，由于高速公路非常發(fā)達(dá)，鐵路運(yùn)輸逐漸萎縮，專用汽車成了商用運(yùn)輸及各種特殊用途運(yùn)輸?shù)闹髁?，并正在朝著大型化方向發(fā)展，特別是專用運(yùn)輸車，其發(fā)動(dòng)機(jī)功率越來(lái)越大，車速越來(lái)越高，性能也越來(lái)越完善。
鉸接式自卸車（Articulated Dump Trucks）是指駕駛室與車體之間具有鉸接點(diǎn)和擺動(dòng)環(huán)的自卸汽車。這種自卸車允許前車架和后車架之間有45°轉(zhuǎn)向角，從而實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)向。特別是礦用鉸接式自卸車必須能夠在不平坦的路面上行駛，保證所有車輪與地面的接觸，以維持整體的穩(wěn)定性和通過(guò)性和效率。ADT的設(shè)計(jì)思想起源于20世紀(jì)60年代末的歐洲。惡劣天氣及空間受限的工作條件迫切需要一種屆與傳統(tǒng)的剛性后卸式運(yùn)輸汽車和鏟運(yùn)機(jī)之間的鏟土運(yùn)輸設(shè)備。這種設(shè)備就是現(xiàn)在的鉸接式自卸車。早期的鉸接式自卸車非常原始，駕駛起來(lái)不舒服，而且很少考慮懸掛的作用，行駛的性能較差。如今，鉸接式自卸車的技術(shù)已取得了顯著地進(jìn)步，尤其是在駕駛室、懸掛及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上較早期的自卸車有了長(zhǎng)足的改進(jìn)。在非道路領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，運(yùn)輸物料的種類從泥土 、巖石、木屑到垃圾。
鉸接式自卸車設(shè)計(jì)的初衷是為了修路。它允許同一個(gè)道路工程同時(shí)從不同的地段開(kāi)工修造。采用自卸車能通過(guò)的崎嶇不平的路面，穿梭于個(gè)不同的開(kāi)工地段。如今的采礦業(yè)，尤其是覆蓋層的大量剝離以成為自卸車應(yīng)用領(lǐng)域新的增長(zhǎng)點(diǎn)，它可以在任何正式運(yùn)輸?shù)缆沸藿ㄖ?，完成采礦工程先期剝離層的大量運(yùn)輸工作。
同剛性自卸汽車相比，鉸接式自卸車有如下優(yōu)點(diǎn)，而倍受礦山和建筑業(yè)的鐘愛(ài)：
1） 良好的機(jī)動(dòng)性。由于鉸接式自卸車自身的鉸接結(jié)構(gòu)，允許前后車架左右轉(zhuǎn)向45°。這樣，在作業(yè)空間狹窄的地帶，鉸接式自卸車具有良好的機(jī)動(dòng)性。另外，在松軟的地面及惡劣氣候條件下也能正常工作。這一點(diǎn)其他結(jié)構(gòu)形式的自卸車式自卸車式望塵莫及的。
2） 廣泛的的適應(yīng)性。鉸接式自卸車快速發(fā)展源于其所具有的廣泛適應(yīng)性和實(shí)用性。它不僅可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何條件下運(yùn)輸大量垃圾和物料，而且在工地作業(yè)時(shí)，不受季節(jié)限制，一年四季都可以工作。
3） 較高的生產(chǎn)率。人們通常將鉸接式自卸車稱為工地上的“工作馬”，式因?yàn)樗茉谌魏螑毫拥臈l件下都能創(chuàng)造出較高的生產(chǎn)率。不僅便于轉(zhuǎn)載，而且式所有鏟土運(yùn)輸機(jī)械中，載重量于自重這比率最高者。同時(shí)，無(wú)需進(jìn)行路面維護(hù)，于其他非公路運(yùn)輸設(shè)備相比，鉸接式自卸車的行駛速度高，可達(dá)30～35Km/h.
4） 簡(jiǎn)便的可操作性。鉸接式自卸車具有易接觸控制面板與可操作的變速桿，并不復(fù)雜，大多數(shù)采用自動(dòng)換擋變速箱，便于駕駛?cè)藛T將注意力集中到手上，而不必過(guò)多考慮換擋變速，可操縱性強(qiáng)。駕駛室寬敞、舒適。
5） 較低的運(yùn)營(yíng)成本。與其他鏟運(yùn)運(yùn)輸機(jī)械相比，鉸接式自卸車價(jià)格便宜，每小時(shí)燃油消耗少，運(yùn)營(yíng)成本低。由于外形尺寸小，既不必拆卸運(yùn)輸，又無(wú)需任何特別的運(yùn)輸許可證，便于運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，可節(jié)省大量的設(shè)備運(yùn)輸費(fèi)用。
由于自卸車的多功能性，它已經(jīng)成為礦工們?cè)诘孛婧偷叵鹿ぷ鞯妮p松伙伴。過(guò)去，鏟運(yùn)機(jī)是很受人們歡迎的運(yùn)土工具，但自卸車與液壓挖掘機(jī)的結(jié)合提供了更多的功能，這使得他占領(lǐng)了本行業(yè)多數(shù)市場(chǎng)。如果一個(gè)公司能把自卸車車隊(duì)與許多履帶式挖掘機(jī)配合起來(lái)，就既可以鏟土也可以運(yùn)輸。
礦用鉸接式自卸車主要用于露天礦山，所以對(duì)其的使用可靠性要求較高。自卸車的年產(chǎn)量占我國(guó)工程類專用車年產(chǎn)量的比重較大，隨著用戶需求的不斷提升，自卸車的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、質(zhì)量和可靠性都在不斷提高。舉升機(jī)構(gòu)和貨箱作為自卸車的關(guān)鍵零部件，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)液壓油缸的需求正朝著自重輕型化、舉升重型化以及系統(tǒng)集成化方向發(fā)展。
1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求
1.2.1設(shè)計(jì)目的
鉸接式車輛?主要功能為完成礦石的運(yùn)輸任務(wù)，其運(yùn)輸噸位大，貨箱的設(shè)計(jì)應(yīng)該堅(jiān)固耐用，有較高的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。本課題通過(guò)對(duì)鉸接式自卸車?貨箱及舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到綜合運(yùn)用所學(xué)相關(guān)機(jī)械知識(shí)的目的：
1．鞏固和深化已學(xué)知識(shí)，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力;
2．正確合理地確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選用標(biāo)準(zhǔn)的液壓執(zhí)行元件，能熟練地運(yùn)用液壓基本回路、組合成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng)；
3．熟悉并會(huì)運(yùn)用有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。對(duì)學(xué)生在計(jì)算、之徒、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料以及經(jīng)驗(yàn)估算，考慮技術(shù)決策、CAD技術(shù)等方面的基本技能經(jīng)行一次訓(xùn)練，以提高這些技能的水平;
通過(guò)課題的完成，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的工作過(guò)程和步驟，為以后走上工作崗位奠定良好的基礎(chǔ)。
1.2.2設(shè)計(jì)要求
本課題要求學(xué)生在調(diào)研的基礎(chǔ)上對(duì)多種自卸車貨箱進(jìn)行對(duì)比分析，掌握鉸接式車輛貨箱的設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)出一種給定噸位的貨箱，根據(jù)噸位設(shè)計(jì)出車輛的液壓舉升機(jī)構(gòu)。要求完成貨箱及舉升機(jī)構(gòu)全部設(shè)計(jì)圖紙。本課題要求學(xué)生具有扎實(shí)的機(jī)械工程基本知識(shí)及較強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際能力。要求學(xué)生能夠熟練掌握CAD繪圖，對(duì)外文資料具有一定的閱讀和翻譯能力。
1．設(shè)計(jì)時(shí)必須從實(shí)際出發(fā)，綜合考慮實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性及操作維修方便。如果可以用簡(jiǎn)單的回路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的要求，就不必過(guò)分強(qiáng)調(diào)先進(jìn)性。并非是越先進(jìn)越好。同樣，在安全性、方便性要求較高的地方，應(yīng)不惜多用一些元件或采用性能較好的元件，不能單獨(dú)考慮簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì);
2.獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)可以收集、參考同類機(jī)械的資料，但必須深入理解，消化后再借鑒，不能簡(jiǎn)單地抄襲
3在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要隨時(shí)復(fù)習(xí)液壓元件的工作原理、基本回路及典型系統(tǒng)的組成，積極思考。
4.畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目均為中等復(fù)雜程度液壓設(shè)備的液壓傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)。具體題目由指導(dǎo)老師分配。
1.2.3題目
已知設(shè)計(jì)使用參數(shù)：發(fā)動(dòng)機(jī)（216KW，2100r/m）；
整備質(zhì)量：19T；載重：25T
驅(qū)動(dòng)形式：6×6;?輪胎：23.5-25；
軸距：1-2（4080）；2-3（1720）；輪距：2060
舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)壓力：21MPa；
舉升時(shí)間﹤18s；回斗時(shí)間﹤11s;舉升角﹥50°；
設(shè)計(jì)出舉升機(jī)構(gòu)和貨廂，并畫出二維圖。
第二章 車廂設(shè)計(jì)
2.1 等剛度車廂設(shè)計(jì)定性分析
自卸汽車全金屬焊接車廂主要指礦用汽車車廂，其設(shè)計(jì)、制造看起來(lái)很簡(jiǎn)單。說(shuō)它簡(jiǎn)單，是指大工廠能設(shè)計(jì)，真正設(shè)計(jì)出占整車質(zhì)量近25%的輕量化、高強(qiáng)度、耐久的好產(chǎn)品很難。
由于工作圈剛度相等，可以將一個(gè)集中的力有各單元分散均勻承受，各單元的形變是相同的。國(guó)產(chǎn)樣車車廂底板的厚度由9.6㎜增至10㎜，剛度增加的不多，而縱橫梁的剛度增加的不多，整個(gè)底部各單元?jiǎng)偠炔顒e較大，當(dāng)打石塊砸下時(shí)剛度小的地方容易產(chǎn)生較大的變形，如果超出其彈性極限，就會(huì)產(chǎn)生永久變形。
就整車而言，可以看成由車輪、前軸、后橋蓋、懸架、車架、車廂及其橡膠緩沖塊等不同的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，其變形量于剛度成反比，吸收的能量與剛度成正比。
如果車廂的剛度過(guò)小，小到可以把其他的單元看成近似剛體，例如，把5t車的等剛體車廂裝在10t車的底盤上，勢(shì)必造成車廂的很大形變，甚至砸壞車廂。反之，如果車廂的剛度過(guò)大，大到可以把其看成近似的剛體，當(dāng)受到?jīng)_擊時(shí)，大部分的能量勢(shì)必有其它的單元吸收，其薄弱環(huán)節(jié)可能損壞。在礦山上經(jīng)常見(jiàn)到普通自卸汽車車架斷裂的情形。
車廂的剛度只有與其它單元的剛度相適應(yīng)時(shí)，才能形成等剛度。若橡膠緩沖塊太硬，車架的剛度又相對(duì)大，車廂在緩沖塊處支承剛性過(guò)大，它本身也將失去等剛度。
車廂剛度，無(wú)論是彎曲剛度還是扭轉(zhuǎn)剛度，都會(huì)增加車架的相應(yīng)的剛度，兩者的剛度是相輔相成、互為補(bǔ)償?shù)?。?dāng)汽車前后左右車輪處于高差較大的路面，車架扭曲較大時(shí)，車廂應(yīng)該有一定的扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)性。如果車廂的扭轉(zhuǎn)剛度過(guò)大，當(dāng)車架扭轉(zhuǎn)到一定程度時(shí)，車廂前支撐緩沖塊相應(yīng)的一側(cè)壓到極限位置，車廂縱梁的另一側(cè)可能離開(kāi)緩沖塊，車廂前端的大部分重量轉(zhuǎn)移到另一側(cè)的車架縱梁上，縱梁可能超載損壞。如果車廂扭轉(zhuǎn)剛度過(guò)小，能與車架扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)，當(dāng)車架產(chǎn)生較大扭曲時(shí)，車廂可能因變形過(guò)大而早期損壞。
綜上所述，對(duì)全金屬焊接等剛度車廂設(shè)計(jì)時(shí)至今尚無(wú)規(guī)范化的定量的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，所以只能參考一些設(shè)計(jì)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
車廂底板和側(cè)梁斷面應(yīng)小些，布置應(yīng)密集，這樣易于形成等剛度。自卸汽車的車架斷面系數(shù)應(yīng)比同級(jí)噸位的貨車車架大一倍。
2.2防止整車后翻得車廂內(nèi)部形狀設(shè)計(jì)
車廂的內(nèi)部形狀應(yīng)為簸箕性，底板前窄后寬，單邊角度1°～1.5°。橫斷面下窄上寬，單邊角度1°～1.5°。這樣，當(dāng)車廂傾卸時(shí)，貨物不易在車廂內(nèi)卡住，易于傾卸。有的礦用自卸汽車傾卸時(shí)，有的一些礦石易被卡在車廂內(nèi)，致使車輛發(fā)生后翻—前輪胎起，車廂后部做到地上，究其原因是沒(méi)有按上述形狀設(shè)計(jì)造成的。
2.3車廂結(jié)構(gòu)型式按用途不同大概可分為：普通矩形車廂和鏟斗車廂
如圖：
普通矩形車廂用于散裝貨物運(yùn)輸。其后板裝有自動(dòng)開(kāi)合機(jī)構(gòu)，保證貨物順利卸出。普通矩形車廂板厚為：前板4-6mm，邊板4-8mm，后板5-8mm，底板6-12mm。
礦用鏟斗車廂則適用于大石塊等粒度較大貨物的運(yùn)輸。考慮到貨物的沖擊和碰幢，礦用鏟斗車廂的設(shè)計(jì)形狀較復(fù)雜，用料較厚，而且有些車型在底板上焊接一些角鋼，以增加車廂的剛度和抗沖擊能力。
根據(jù)課題要求，需要設(shè)計(jì)一種礦用自卸車的貨箱，所以，我們選用后者。且大體估算貨物平裝10m3,堆裝12m3 ;故設(shè)計(jì)一車廂長(zhǎng)4915㎜，寬2512㎜，高1688㎜的車廂車廂材料是由采用高強(qiáng)度鋼板材料焊接制造。具體設(shè)計(jì)詳情見(jiàn)零號(hào)手繪圖紙。示意圖如下：
車廂與液壓缸總成圖
第三章 舉升機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)
在自卸汽車上，現(xiàn)在廣泛采用液壓舉升機(jī)構(gòu)。根據(jù)油缸與車廂底板的鏈接方式，常用的舉升機(jī)構(gòu)可以分為直接推動(dòng)式和連桿組合式兩大類。
3.1直接推動(dòng)式和連桿組合式
3.1.1直推式舉升機(jī)構(gòu)
油缸直接作用在車廂底板上的舉升機(jī)構(gòu)稱為直接推動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)稱直推式舉升機(jī)構(gòu)。按舉升點(diǎn)在車廂底板下表面的位置可分為油缸中置和油缸前置兩種型式。前置油缸支在車廂中部，油缸行程較小，油缸的舉升力較大，多采用雙缸雙柱式油缸。后者行程較小，一般用于重型自卸汽車上，油缸則通常采用多級(jí)伸縮油缸。
3.1.2連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)
油缸與車廂底板通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)相連接，此種舉升結(jié)構(gòu)稱之為連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)。生產(chǎn)實(shí)踐表明，連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)具有很大的優(yōu)越性。近十幾年來(lái)，這種類型的舉升機(jī)構(gòu)發(fā)展較快，已出現(xiàn)了多種型式。根據(jù)油缸的安裝特點(diǎn)，連桿組合式舉升機(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。油缸前推連桿放大式舉升機(jī)構(gòu)通過(guò)三角板與車廂底板鏈接，車廂的舉升支點(diǎn)較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好；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，工作行程也較大。
3.1.3油缸前推式杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu)
油缸前推式杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu)通過(guò)拉桿與車廂底板相連，舉升支點(diǎn)較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好；初始時(shí)拉桿幾乎是垂直頂起車廂，因此機(jī)構(gòu)啟動(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。
3.1.4油缸后推式連桿放大式舉升機(jī)構(gòu)
油缸后推式連桿放大式舉升機(jī)構(gòu)底板相連推動(dòng)車廂，啟動(dòng)性能較好，并能承受較大的偏置載荷；舉升支點(diǎn)在車廂幾何中心附近，車廂受力狀況較好。但該機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)較大，工作效率低。
3.1.5油缸后推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu)
油缸后推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu)的油缸下鉸點(diǎn)、三角板的固定鉸點(diǎn)、車廂翻轉(zhuǎn)鉸點(diǎn)幾乎均勻分布在副車架上，減少了車架后部的集中載荷；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)程中油缸的擺角小，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。
3.1.6油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)
油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)的一端直接與車廂底板相連，另一端不是固定在車架上，而是可以隨著車廂的翻轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)，故稱為油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的拉桿也與車廂底板直接相連，舉升支點(diǎn)較靠近車廂的前部，故車廂受力狀況較好，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。
從以上的分析來(lái)看，舉升機(jī)構(gòu)的每個(gè)結(jié)構(gòu)型式都各有利弊。在具體的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)因車置宜，合理選用。具體如下：
直推式舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較易于設(shè)計(jì)。但由于是油缸直接頂起車廂，為了達(dá)到一定的舉升角度，往往需采用多級(jí)油缸，而為了提高整車的穩(wěn)定性，又常采用雙油缸結(jié)構(gòu)。這樣易導(dǎo)致油缸泄漏或雙缸不同步，進(jìn)而造成車廂舉升受力不均。目前，該舉升機(jī)構(gòu)主要用于重型自卸汽車。
連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)利用三角形連桿機(jī)構(gòu)的放大特性，減少了油缸行程，同時(shí)還能借助于連桿系的橫向跨距來(lái)加強(qiáng)卸貨時(shí)的穩(wěn)定性，只需采用單級(jí)單缸的油缸型式就可滿足要求。因此，該舉升機(jī)構(gòu)制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)實(shí)際中獲得廣泛的應(yīng)用。連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)中，油缸后推式以結(jié)構(gòu)緊湊、油缸擺角小等特點(diǎn)優(yōu)于油缸前推式和油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)，而舉升力較大的缺點(diǎn)則可通過(guò)減小舉升質(zhì)量得到一定程度的彌補(bǔ)，故較適合用于中、輕型自卸汽車。
通過(guò)上述的分析比較，可見(jiàn)：
a. 直推式舉升機(jī)構(gòu)主要用于重型或有側(cè)傾要求的自卸汽車。
b. 油缸前推式舉升機(jī)構(gòu)通常用于中、重型自卸汽車。
c. 油缸后推式舉升機(jī)構(gòu)適合用于中、輕型自卸汽車。
d. 油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)通常用于重型自卸汽車。
舉升機(jī)構(gòu)是自卸車的核心，是判別自卸車優(yōu)劣的重要指標(biāo)。舉升機(jī)構(gòu)的型式國(guó)內(nèi)通常有：
3.2. F式、T式三角架放大舉升機(jī)構(gòu)
三角架放大式的優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)成熟、舉升平穩(wěn)、造價(jià)低；該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較緊湊，橫向剛度好，機(jī)構(gòu)效率高，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑，桿系受力合理，能夠較好的克服舉升時(shí)起始?jí)毫^(guò)高的現(xiàn)象，并可通過(guò)較短的油缸行程來(lái)達(dá)到較大的舉升角度；車廂受力狀況較好，能夠充分利用后橋至駕駛室后的空間，有利于總體布置設(shè)計(jì)。該舉升機(jī)構(gòu)各參數(shù)的計(jì)算過(guò)程及其約束條件，最大限度地滿足舉升力強(qiáng)，油壓低、構(gòu)件受力小等要求。
缺點(diǎn)為比較復(fù)雜，車廂底板與主車架上平面的閉合高度較大。這種機(jī)構(gòu)的自卸汽車在超載時(shí)由于液壓系統(tǒng)的壓力過(guò)大．經(jīng)常發(fā)生燒油泵、密封件損壞和根本不舉升等問(wèn)題
3.3.雙缸舉升機(jī)構(gòu)
雙缸舉升形式大多用在6x4軸距為3～4米自卸車上，是在第二橋前方兩側(cè)各安裝一支多級(jí)缸(一般為3—4級(jí))或單級(jí)缸，但是多級(jí)缸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造費(fèi)用較高。
雙缸舉升的優(yōu)點(diǎn)為車廂底板與主車架上平面的閉合高度較小，液壓缸上支點(diǎn)直接作用在車廂底板上；
缺點(diǎn)是液壓系統(tǒng)很難保證兩液壓缸同步，舉升平穩(wěn)性較差，對(duì)車廂底板的整體剛度要求較高。
3.4.前頂舉升機(jī)構(gòu)
結(jié)構(gòu)性能優(yōu)點(diǎn)：、整車重心低．行車穩(wěn)定性好，只要后擋不干涉．副車架縱梁可以做得很低，最小可以與載貨車相同。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、車廂底板與主車架上平面的閉合高度可以很小，整車穩(wěn)定性好，液壓系統(tǒng)壓力較?。?、在機(jī)構(gòu)式自卸汽車設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)發(fā)生機(jī)構(gòu)與底盤橫粱干涉．從而需對(duì)底盤橫梁改制，很麻煩。而前舉升方式則不必考慮上裝與底盤橫梁干涉的問(wèn)題，從而需對(duì)底盤因而設(shè)計(jì)者不必再費(fèi)勁地做很多的校核圖了。
缺點(diǎn)：前頂多級(jí)缸行程較大，造價(jià)很高。
總之，在選擇舉升機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)從轉(zhuǎn)載質(zhì)量、油缸行程、機(jī)構(gòu)效率、管路的布置以及經(jīng)濟(jì)效益等各方面綜合考慮以上三種舉升型式，結(jié)合課題參數(shù)，我選擇了一種常規(guī)的雙缸前置直推式舉升機(jī)構(gòu)（如下圖）：
第四章 舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1.工況分析
工況分析是選定系統(tǒng)方案、液壓元件和執(zhí)行元件功率的依據(jù)。在舉升車廂過(guò)程中，液壓缸開(kāi)始舉升時(shí)，加速推升，加速度很小可以忽略，舉升車廂是在舉升剛開(kāi)始時(shí)，液壓缸所承受受舉升力最大(如圖2).在下圖3中，油缸的推力矩應(yīng)克服料斗和礦石總重的重力力矩Ts=Fr,r=CD,s=L.料斗與礦石總重為T=245kN,s≈1.8m,r≈2.4m,則F≈1.85×10N.
圖 3 工作油缸示意圖
4.2.確定系統(tǒng)方案，擬定液壓系統(tǒng)圖
確定液壓系統(tǒng)方案、擬定液壓系統(tǒng)圖，是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)關(guān)鍵性的一步。系統(tǒng)方案，首先應(yīng)滿足工況提出的工作要求（運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力）和性能要求。其次，擬定系統(tǒng)圖時(shí)，還應(yīng)力求效率高、發(fā)熱少、簡(jiǎn)單、可靠、壽合長(zhǎng)、造價(jià)低。
通過(guò)分析舉升液壓缸負(fù)載曲線圖和工作油缸示意圖，可初步確定最大負(fù)載點(diǎn)，并根據(jù)工況特點(diǎn)和性能要求，用類比法選用執(zhí)行元件工作壓力。有時(shí)主機(jī)的工況難以類比時(shí)，可按負(fù)載的大小選取。在選用油泵時(shí)，應(yīng)注意所選用油泵的類型和額定壓力。由于管路有壓力損失，因此油泵的工作壓力應(yīng)比執(zhí)行元件的工作壓力高。油泵的額定壓力應(yīng)比油泵的工作壓力高25～60%，使泵具有壓力儲(chǔ)備。壓力低的系統(tǒng)，儲(chǔ)備量宜取大些，反之則取小些。初選的執(zhí)行元件工作壓力作為計(jì)算執(zhí)行元件尺寸時(shí)的參考?jí)毫Α?
然后，在驗(yàn)算系統(tǒng)壓力時(shí)，確定油泵的實(shí)際工作壓力。
4.2.1.確定執(zhí)行元件的類型
液壓油缸是整個(gè)自卸車的核心工作元件之一，與控制閥、液壓閥、液壓油箱、液壓泵、液壓管路等共同構(gòu)成工作系統(tǒng)。液壓油缸的主要作用是通過(guò)舉升車廂實(shí)現(xiàn)卸貨功能。在自卸車卸貨過(guò)程中，液壓舉升系統(tǒng)發(fā)揮著巨大的作用，隨著自卸車整車重心的不斷提高，其穩(wěn)定性不斷降低，液壓舉升系統(tǒng)質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到自卸車的安全性，還對(duì)自卸車的裝載效率、工作效率、工作可靠性與維護(hù)成本產(chǎn)生一定影響。
執(zhí)行元件的類型，根據(jù)工作部件所需的運(yùn)動(dòng)形式、速度、負(fù)載的性質(zhì)和工作環(huán)境參考表4-1確定。
表4-1
執(zhí)行元件類型
適用工況
應(yīng)用實(shí)例
油缸
雙活塞桿
負(fù)載不大、雙向工作、往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度相等
麻床工作臺(tái)
單活塞桿
雙向工作、往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度不同或在差動(dòng)接法（有效工作面積比為2;1）時(shí)，則往復(fù)速度相等
液壓機(jī)、拉床、組合機(jī)床、工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等
柱塞式
負(fù)載大、行程較長(zhǎng)時(shí)，成對(duì)使用或單向回程靠外力（彈簧或自重等）實(shí)現(xiàn)
龍門刨床、工程機(jī)工升降機(jī)、自卸汽車等
齒條活塞式
負(fù)載不大的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)
機(jī)械手、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、轉(zhuǎn)位夾具等
油泵
齒輪式
負(fù)載力矩不大、速度平穩(wěn)性要求不高、工作環(huán)境差（噪聲限限制不嚴(yán)而塵埃多）
鉆床、攻絲、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)。對(duì)體積受限制時(shí)選擺線齒輪式
葉片式
負(fù)載力矩不大、噪聲要求較小的場(chǎng)合
磨床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、機(jī)床操縱機(jī)構(gòu)
柱塞式
負(fù)載力矩較大，有變速和變力矩要求，低速平穩(wěn)性要求較高的場(chǎng)合
起重機(jī)、鉸車、鏟車、內(nèi)燃機(jī)車、數(shù)控機(jī)床等
低速大扭矩型
負(fù)載力矩大、轉(zhuǎn)速低、平穩(wěn)性高的場(chǎng)合
挖掘機(jī)、拖拉機(jī)、起重機(jī)等
擺動(dòng)型
往復(fù)擺動(dòng)角＜360。的運(yùn)動(dòng)。比齒條活塞式油缸的體積要小
石油機(jī)械、機(jī)械手、料斗等
通過(guò)上面表格的比較與分析，自卸車選用活塞式液壓缸。 液壓泵選擇是齒輪式。
4.2.2. 確定壓力控制方式
節(jié)流調(diào)速定量泵供油系統(tǒng)中，泵源的壓力均用溢流閥（與泵源主油路并聯(lián)）進(jìn)行恒壓力控制。
濾油器放置在液壓油流出油箱和流入油箱處，以保證進(jìn)出油箱的液壓油純凈，延長(zhǎng)元器件的使用壽命、保證液壓元件工作性能可靠。
單向閥又稱止回閥，它的作用是式油流只能沿一個(gè)方向通過(guò)，而不能反向流動(dòng)。常被放在液壓泵的出油口處，可防止系統(tǒng)壓力突然升高時(shí)損壞液壓泵。另外拆卸泵時(shí)系統(tǒng)中的油不會(huì)流失。單向閥還可做保壓閥的作用，對(duì)開(kāi)啟壓力大的單向閥，還可做背壓閥用。
容積調(diào)速或變量泵與節(jié)流閥聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)中，為了防止過(guò)載，常采用安全閥限壓保護(hù)。根據(jù)要求設(shè)定溢流閥的壓力上限為20MP.
4.2.3.確定順序動(dòng)作控制的方式
操作換向閥的方式可分為手動(dòng)機(jī)械杠桿式，手動(dòng)液壓伺服式和氣動(dòng)操作式三種。
機(jī)械操縱式的可靠性好，通用性強(qiáng)，維修方便。但它的桿件較多，布置復(fù)雜。對(duì)于可翻轉(zhuǎn)式駕駛室不宜采用這種操作方式。
液壓伺服式依靠手動(dòng)閥建立起來(lái)的油壓來(lái)關(guān)閉或打開(kāi)舉升液壓換向閥，實(shí)現(xiàn)車廂的舉升和下降。該閥通過(guò)切斷動(dòng)力實(shí)現(xiàn)停止工作。它便于遠(yuǎn)程控制，操作可靠。但反應(yīng)較慢。
氣動(dòng)操作式依靠汽車氣筒的壓縮空氣，通過(guò)控制氣閥操縱氣閥液壓換向閥，控制油路方向?qū)崿F(xiàn)車廂舉升、下降和中停。該系統(tǒng)操縱簡(jiǎn)便，功能齊全，結(jié)構(gòu)較先進(jìn)，用于中、重型自卸車比較合適。它的缺點(diǎn)是氣動(dòng)轉(zhuǎn)化成液壓需要兩套管路。
由于自卸車操作不頻繁，動(dòng)作順序隨機(jī)的，屬于工程作業(yè)，常采用手動(dòng)多路換向閥控制。如果操縱力較大，可用手動(dòng)伺服控制。根據(jù)自卸車的特點(diǎn)，該自卸車選用手動(dòng)液壓伺服式控制。
當(dāng)液壓缸快到達(dá)極限位置時(shí)，可以進(jìn)行行程控制：靠運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到預(yù)定位置（行程）時(shí)，發(fā)出控制信號(hào)，使液壓元件動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)液壓缸停止運(yùn)動(dòng)。所以選擇限位閥。
4.2.4. 分流集流閥同步回路
由于該自卸車是采用雙缸舉升，為了保證在舉升過(guò)程中兩個(gè)液壓缸舉升同步，選用分流集流閥同步回路。
4.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖
圖4 舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)原理圖
圖4 是自卸車的液壓伺服式液壓系統(tǒng)，由三部分組成：動(dòng)力部分和執(zhí)行部分（舉升液壓缸）。動(dòng)力部分主要有液壓泵以及連接兩者的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。操縱部分用來(lái)控制舉升液壓缸實(shí)現(xiàn)車廂傾翻，它具有舉升、保持和下降三個(gè)動(dòng)作，工作原理如下：
4.3.1舉升
換向閥6處于中間位置時(shí)，換向閥6在常閉狀態(tài)，舉升缸呈收縮狀態(tài)。當(dāng)自卸車傾斜貨物時(shí)，先驅(qū)動(dòng)液壓泵9，這時(shí)液壓泵的壓力油經(jīng)單向閥2、油濾器3、換向閥6、流回油箱，車廂不動(dòng)，為液壓泵空轉(zhuǎn)啟動(dòng)。若電磁閥右電磁線圈得電，這時(shí)液壓泵輸出的壓力油經(jīng)單向閥2，四通閥6，橋式雙向同步閥8，進(jìn)入液壓缸9，將車廂頂起，傾斜貨物。在舉升過(guò)程中若系統(tǒng)壓力超過(guò)一定值，安全閥5則被打開(kāi)，溢流，使液壓系統(tǒng)壓力保持在調(diào)節(jié)壓力以下。當(dāng)車廂傾斜到極限位置時(shí)，舉升缸觸動(dòng)限位開(kāi)關(guān)，使電磁線圈失電，液壓泵的輸出地壓力油經(jīng)四通閥6，流回油箱4，車廂保持在極限傾斜位置。
4.3.2下降
當(dāng)貨物卸完，車廂需下降時(shí)，先關(guān)閉液壓泵1，使得電磁換向閥6左電磁線圈得電，換向閥的控制油泄主油箱，舉升缸在車廂重力作用下下降，車廂回位。
4.3.3保持
若需將車廂舉升至某一位置，只要使電磁換向閥失電，停止泵工作，車廂即可保持在任意位置。
4. 4各個(gè)控制閥的作用
4.4．1溢流閥的作用
圖5 溢流閥
溢流閥也稱為安全閥，當(dāng)系統(tǒng)的壓力超過(guò)額定壓力時(shí)，溢流閥的閥芯打開(kāi)，整個(gè)系統(tǒng)卸荷，保證怎么系統(tǒng)的安全。
4.4.2三位四通換向閥的作用
圖6 三位四通換向閥
該三位四通換向閥中間位置和油箱相連，但電磁線圈均失電是，液壓油進(jìn)過(guò)換向閥流回油箱，整個(gè)回路卸荷。
4.4.3單向閥的作用
圖7單向閥
根據(jù)單向閥的單向?qū)ǖ奶匦?，其作用就是防止系統(tǒng)的回流現(xiàn)象。
4.4.4單向節(jié)流閥的作用
圖8單向節(jié)流閥
單向節(jié)流閥也稱為調(diào)速閥，就是通過(guò)調(diào)節(jié)回路的流量來(lái)改變液壓缸的提升、下降速度。
4.4.5雙向橋式同步回路的作用
圖9雙向橋式同步回路
雙向橋式同步回路區(qū)別于集流配閥，后者只能實(shí)現(xiàn)單向同步，前者可以實(shí)現(xiàn)上升、下降雙向同步。
第五章．液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1 載荷的組成及其計(jì)算
舉升機(jī)構(gòu)主要的受力載荷是作用在液壓缸上，根據(jù)工況分析結(jié)果得出：油缸的推力矩應(yīng)克服料斗和礦石總重的重力力矩.S是鉸接點(diǎn)到重心的垂直距離。r是從交接點(diǎn)到液壓缸的垂直距離。料斗與礦石總重為T=245kN,S≈1.8m,r≈2.4m,則F≈1.85×N.
在計(jì)算雙缸后置直推式舉升機(jī)構(gòu)時(shí)，只需令
； （5-1）
式中— 計(jì)算的單缸舉升力；
F— 實(shí)際的舉升力；
K— 修正系數(shù)，K=0.55~0.65；取K=0.6;
通過(guò)計(jì)算得出=1.1×10.
5.2 初選系統(tǒng)工作壓力
壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備的類型而定，具體可以參考表5-1和5-2.
載荷／KN
＜5
5~10
10~20
20~30
30~50
＞50
工作壓力／MP
0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
表5-1
機(jī)械類型
機(jī)床
農(nóng)業(yè)機(jī)械
建筑機(jī)械
液壓機(jī)
重型機(jī)械
磨床
組合機(jī)床
龍門刨床
拉床
工作壓力／MP
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
表5-2
對(duì)于25噸自卸車而言，選擇的工作壓力應(yīng)該較大，但是過(guò)大的工作壓力會(huì)對(duì)密封和材料的要求過(guò)高，所以，綜合考慮，選擇液壓缸的工作壓力為20MP.
5.3 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算和液壓泵的選型
5.3.1初選液壓缸內(nèi)徑和液壓桿外徑
活塞桿的材料為35、45鋼；活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229~285HB，必要時(shí)再經(jīng)高頻淬火，硬度達(dá)45~55HRC.
根據(jù)公式最大舉升力
； （5-2）
式中η— 液壓系統(tǒng)的效率，通常取η=0.8；
D— 舉升液壓缸活塞直徑（㎜）.
所以得出，活塞的最小直徑應(yīng)為：
； （5-3）
將F=1.1×10，p=20MP，η=0.8，帶入得：D≥94㎜，根據(jù)GB/T2348——1993，可選擇的活塞外徑為100㎜.活塞桿的外徑可根據(jù)表5—3選擇。
v/v
1.15
1.25
1.33
1.46
1.61
2
d/D
0.3
0.4
0.5
0.55
0.62
0.71
表5—3 按速比要求確定d/D
根據(jù)速比要求，確定d/D≈0.55,取 d/D=0.56，故得液壓缸桿徑為56㎜。
5.3.2確定液壓缸的行程
液壓缸行程的確定和舉升角有關(guān)，而舉升角必須大于所裝貨物的安息角。常見(jiàn)貨物的安息角如表5—4：
表5—4
根據(jù)上表可初選自卸車的舉升角≥50°.
圖10 自卸車舉升機(jī)構(gòu)示意圖
通過(guò)上面舉升機(jī)構(gòu)示意圖，我們可算出液壓缸行程L應(yīng)大于1638㎜.所以根據(jù)GB/T2349—1980，可以選用行程為1800㎜的液壓缸。
5.3.3校核液壓缸桿徑
由于活塞桿的直徑d與活塞桿長(zhǎng)度l之比大于10時(shí)，應(yīng)校核活塞桿的縱向抗彎強(qiáng)度或穩(wěn)定性。
由于活塞桿為實(shí)心桿，所以活塞桿直徑可以簡(jiǎn)化為：
； （5-4）
式中 =1.1×10N; 2.31m; =1；
經(jīng)過(guò)計(jì)算得：d≥49㎜. 取液壓桿的直徑為56㎜.
5.3.4液壓泵的選型
液壓泵的最大工作液壓為：
； （5-5）
式中F=1.1×10；η=0.8；計(jì)算得P=17.5MP,
為使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備，所選液壓泵的額定壓力一般比最大工作壓力大25%～60%，所以所選液壓缸的額定工作壓力可為23MP. 可選擇P系列型高壓齒輪泵。其額定壓力為23MP，最高壓力為28MP，工作轉(zhuǎn)速為2400r/min.
液壓缸工作容積△V為
； （5-6）
式中 L— 液壓缸行程（m）；
D— 液壓缸的內(nèi)徑(m)；
計(jì)算得出：△V=14130ml.
液壓泵額定流量Q（ml/s）應(yīng)滿足下式要求
； （5-7）
式中 t— 舉升工作時(shí)間（s）；
— 液壓系統(tǒng)容積效率，=0.80～0.85,取為0.8。
根據(jù)要求舉升機(jī)構(gòu)一般至多在18s時(shí)間內(nèi)將車廂傾斜到的位置。
故計(jì)算得出：Q≥980ml/s.
液壓泵排量由下式確定：
； （5-8）
式中 — 液壓泵額定轉(zhuǎn)速（r/min）.選擇額定轉(zhuǎn)速為2400r/min的。
算出q≥49ml/r.
查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—液壓傳動(dòng)與控制，選取型號(hào)為P3100-F55型液壓泵。該齒輪泵的三維造型如圖11：
圖11 齒輪泵
5.3.5液壓缸的輸出速度
單桿活塞式液壓缸外伸時(shí)的速度：
； （5-9）
式中 — 活塞的外伸速度（m/min）；
— 進(jìn)入液壓缸的流量（/s）,==m/s；
— 活塞的作用面積（）；
； （5-10）
D— 活塞的直徑（m）；經(jīng)過(guò)計(jì)算得出=8.4m/min；
5.3.6液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算和材質(zhì)的確定
Ⅰ.液壓缸缸體的材質(zhì)選擇45鋼，調(diào)質(zhì)的241~285HB。缸體的缸筒壁的厚度：
； （5-11）
式中 液壓缸缸筒的厚度（m）;鍛鋼[]=100MP~120MP取為120MP；
—試驗(yàn)壓力（MP），工作壓力p≤16MP時(shí)，=1.5；工作壓力p≥16MP時(shí)，=1.25；
D—液壓缸內(nèi)徑（m）；
液壓缸厚度；取工程機(jī)械用液壓缸外徑系列為127㎜.
Ⅱ.缸頭
選擇螺釘連接法蘭，缸頭的材料可選用45鋼?？梢苑抡誄JYG05010液壓缸下蓋的設(shè)計(jì)。
Ⅲ.油管類型的選擇和合尺寸的確定
為了保證液壓管道在高壓，惡劣環(huán)境下工作，我選用鋼絲編織膠管。
管子內(nèi)徑d（單位：mm），按流速選取
； （5-12）
式中 — 液壓流量（/s）；
— 流速，對(duì)于高壓力的可取5m/s；
計(jì)算得出d≥17ml,取膠管內(nèi)徑19㎜,膠管外徑31㎜.
Ⅳ.液壓缸油口直徑的計(jì)算
液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動(dòng)速度和油口最高液流速度而定
； （5-13）
式中 — 液壓缸油口直徑（m）；
D— 液壓缸內(nèi)徑（m）；
— 液壓缸最大的輸出速度（m/min）；
— 油口液流速度（m/s）.
經(jīng)過(guò)計(jì)算得出：=19㎜.所以可以取為20㎜.
Ⅴ.活塞
液壓缸活塞的常用材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵、鋼及鋁合金等。我選擇45號(hào)鋼。具體技術(shù)要求見(jiàn)圖紙?；钊膶挾龋?
； （5-14）
式中D— 液壓缸內(nèi)徑，計(jì)算得出B≥60㎜，取為80㎜.
5.3.7液壓缸連接計(jì)算
Ⅰ.液壓缸體與缸蓋之間采用螺釘聯(lián)接
； （5-15）
式中 D— 液壓缸的內(nèi)徑（m）；
P— 液壓缸的最大工作壓強(qiáng)；
F— 液壓缸的缸體與缸蓋的壓力。
計(jì)算得出：F=1.37.
螺紋處的拉應(yīng)力為：
； (5-16)
螺紋處的切應(yīng)力為：
； (5-17)
合成應(yīng)力為
； (5-18)
式中 — 螺紋處的拉應(yīng)力（Pa）；
K— 螺紋擰緊系數(shù)，動(dòng)載時(shí)，取K2.5～4；
— 螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取=0.12；
— 螺紋外徑（m）；
— 螺紋內(nèi)徑（m）,當(dāng)采用普通螺紋時(shí)：
； (5-19)
t— 螺紋螺距（m）；
D— 液壓缸內(nèi)徑（m）；
— 螺紋處的切應(yīng)力（Pa）；
[]— 螺紋材料的許用應(yīng)力（Pa）；
； (5-20)
螺紋材料的屈服點(diǎn)（Pa）；
n— 安全系數(shù)，n=1.5～2.5；
— 合成應(yīng)力（Pa）；
F— 缸體螺絲處所受的拉力（N）；
經(jīng)過(guò)計(jì)算，法蘭聯(lián)接當(dāng)選用M16的內(nèi)六角螺釘時(shí)，其強(qiáng)度可選用10.9級(jí)。選用GB/T70-1985。分別為M16*70和M16*80兩種型號(hào)各六個(gè)。有桿腔桿腔可選用螺釘GB70-85，六個(gè)螺釘M10*25.
Ⅱ.活塞與活塞桿的鏈接計(jì)算
活塞與活塞桿采用螺紋聯(lián)接時(shí)，活塞桿的危險(xiǎn)截面處的拉應(yīng)力為：
； (5-21)
切應(yīng)力為
； (5-22)
合成應(yīng)力為
； (5-23)
式中 F— 液壓缸輸出拉力（N）
； (5-24)
d — 活塞桿直徑（m）；
[]— 活塞桿材料的許用應(yīng)力（Pa） []=；
其它符號(hào)同式5-18。
經(jīng)過(guò)計(jì)算當(dāng)取最小截面的直徑為42㎜時(shí)，滿足要求。
Ⅲ.耳環(huán)的鏈接計(jì)算
耳環(huán)的寬度為
； （5-25）
式中 d— 銷軸直徑（m）；
EW— 耳環(huán)寬度
[]— 耳環(huán)材料的許用應(yīng)力（Pa），通常取[]=(10.2～0.25)；
— 耳環(huán)材料的抗拉強(qiáng)度（Pa）.
耳環(huán)的其它有關(guān)尺寸，按照不同情況，推薦按表5-5選取
參數(shù)
EW
MS
L
6.3＜p＜16MP
16＜p＜31.5MP
無(wú)襯套
帶襯套
帶球鉸
1.2d
尺寸值
1.2d
1.4d
d
1.2d
1.4d
表5-5
其具體尺寸見(jiàn)圖六：
圖 12 耳環(huán)
經(jīng)過(guò)計(jì)算當(dāng)CX=50㎜,MS=66㎜,L=60㎜，EP=40㎜.符合要求。
5.3.8 確定油缸裝配圖
圖13 油缸
5.3.9 確定油箱容量
油箱的主要作用是儲(chǔ)油和散熱，因此必須有足夠的散熱面積和儲(chǔ)油量。整個(gè)液壓系統(tǒng)的能量損失，包括壓力損失、流量損失和機(jī)械損失，均轉(zhuǎn)化為熱能，使油溫升高，使油氧化變質(zhì)，影響系統(tǒng)正常工作，故對(duì)油溫有一定允許范圍。要保證這一點(diǎn)，最主要的是合理擬定液壓系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的效率，減少系統(tǒng)的發(fā)熱。其次要保證油箱有一定的散熱面積，也就是保證油箱有一定的容量。初始設(shè)計(jì)，先按經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱的容量，油箱的經(jīng)驗(yàn)公式為：
； （5-26）
式中 — 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（）；=1.32×10ml.
a — 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見(jiàn)下表5-6，可以取a=5；
系統(tǒng)類型
行走機(jī)械
低壓系統(tǒng)
中壓系統(tǒng)
鍛壓機(jī)械
冶金機(jī)械
a
1～2
2～4
5～7
6～12
10
表5-6
經(jīng)過(guò)計(jì)算得出V=6.6×10ml.根據(jù)油箱容量系列（JB/T7938—1999），可以初取為800L.
由于舉升機(jī)構(gòu)舉升一次以后要相隔相當(dāng)一段時(shí)間經(jīng)行二次舉升，所以，油箱滿足其散熱要求。
5.3.10確定泵站裝配圖
圖14 液壓站裝配圖
第六章.液壓系統(tǒng)控制閥的選型
液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，選擇合適的液壓閥，是使系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，性能優(yōu)良，安裝簡(jiǎn)便，維修容易，并保證該系統(tǒng)正常工作的重要條件。除按系統(tǒng)功能需要選擇各種類型的液壓控制閥以外，還需考慮額定壓力、通過(guò)流量、安裝形式、動(dòng)作方式、性能特點(diǎn)等因素。
6.1液壓閥額定壓力的選擇
可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作壓力選擇相應(yīng)壓力級(jí)的液壓閥，并應(yīng)使系統(tǒng)工作壓力適當(dāng)?shù)陀诋a(chǎn)品標(biāo)明的額定壓力值。高壓系列的液壓閥，一般都能適用于該額定壓力以下的所有工作壓力范圍。系統(tǒng)實(shí)際工作壓力，如果稍高于液壓閥所標(biāo)明的額定液壓值，一般來(lái)說(shuō)，在短時(shí)期內(nèi)也是允許的。但如果長(zhǎng)時(shí)期處在這種狀態(tài)下工作，將會(huì)影響產(chǎn)品的正常壽命，也將影響某些性能指標(biāo)。
一個(gè)液壓系統(tǒng)各部分回路通過(guò)的流量不可能都是相同的。因此，不能單純根據(jù)液壓泵的額定輸出流量來(lái)選擇閥的流量參數(shù)，而應(yīng)該考慮到液壓系統(tǒng)在所有設(shè)計(jì)工作狀態(tài)下各部分閥可能通過(guò)的最大流量。
6.2.液壓閥控制方式的選擇
有手動(dòng)控制、機(jī)械控制、液壓控制或電氣控制等多種類型，可根據(jù)系統(tǒng)的操縱需要和電氣系統(tǒng)的配置能力進(jìn)行選擇。如小型的和不常用的系統(tǒng)，工作壓力的調(diào)整，可直接靠人工調(diào)節(jié)溢流閥經(jīng)行；如果溢流閥的安裝位置離操作位置較遠(yuǎn)，直接調(diào)節(jié)不方便，則可加裝遠(yuǎn)程調(diào)壓閥，以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的控制；如果液壓閥的啟動(dòng)頻繁，則可選擇電磁溢流閥，以便采用電氣控制，還可選擇初始或中間位置能使液壓泵卸荷的換向閥。
在許多的場(chǎng)合下，采用電磁換向閥，容易與電氣系統(tǒng)組合，以提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。而某些場(chǎng)合，為簡(jiǎn)化電氣控制系統(tǒng)，并使操作簡(jiǎn)便，則容易選用手動(dòng)換向閥。
6.3確定液壓閥的型號(hào)
對(duì)于圖四中的單向閥2，可以用S型直通單向閥，液壓油可用礦物油，型號(hào)為S20A1O/A.
對(duì)于濾油閥3，過(guò)濾精度應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)或元件所需清潔度要求。選過(guò)濾器的通油能力時(shí)，一般應(yīng)大于實(shí)際通過(guò)流量的兩倍以上。又由于油泵的額定壓力為20MP，所以應(yīng)選用高壓系列，可選用化纖式過(guò)濾器，板式聯(lián)接，型號(hào)是QU-H400×B.
雙向橋式同步閥8又稱同步伐，F(xiàn)JL型按固定比例自動(dòng)分配或集中兩股油流，使執(zhí)行元件雙向同步運(yùn)行。這種閥安裝時(shí)應(yīng)盡量保持閥芯軸線在水平位置，否則會(huì)影響同步精度，不許閥芯軸線垂直安裝。當(dāng)使用流量大于閥的公稱流量時(shí)，流經(jīng)閥的能量損失增大，但速度同步精度有所提高，若低于公稱流量則流量損失減小，但速度同步精度降低。型號(hào)為FJL-B20H.
三位四通控制閥控制油流的通、切斷或改變油流的方向，以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)的方向。電磁換向閥6用于控制液流的通斷和流動(dòng)方向。WEH型電磁換向閥可為WEH16HE50/O6EG24N.
溢流閥13是先導(dǎo)式卸荷溢流閥，可選擇DA型。壓力調(diào)節(jié)為20MP.型號(hào)為DAW10A13020G24NZ4.
致 謝
經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在這個(gè)過(guò)程中我對(duì)所學(xué)知識(shí)有了更深的了解，學(xué)到了很多有價(jià)值東西，能達(dá)到這樣的效果是所有曾經(jīng)指導(dǎo)過(guò)我的老師，幫助過(guò)我的同學(xué)，一直支持著我的家人對(duì)我的教誨、幫助和鼓勵(lì)的結(jié)果。我要在這里對(duì)他們表示深深的謝意！
首先，要特別感謝我的指導(dǎo)老師——X老師。X老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。使我對(duì)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)有了很大的興趣，同時(shí)明白許多待人接物與為人處世的道理。
其次，要感謝學(xué)院所有曾經(jīng)為我們指導(dǎo)過(guò)的老師，老師們教會(huì)我的不僅僅是專業(yè)知識(shí)，更多的是對(duì)待學(xué)習(xí)、對(duì)待生活的態(tài)度。
第三，感謝我的父母親，你們是我力量的源泉，只要有你們，不管面對(duì)什么樣的困難，我都不會(huì)害怕，謝謝你們對(duì)我的支持與鼓勵(lì)！
再次，感謝我的室友及班級(jí)好友，因?yàn)橛心銈兊膸椭?，我的課程設(shè)計(jì)得以順利完成。我們之間相互探討，相互激勵(lì)，使我總能攻克困難。在我不開(kāi)心的時(shí)候，你們總會(huì)安慰我，我開(kāi)心的時(shí)候總能有你們陪伴，我不會(huì)忘記，謝謝你們！
最后對(duì)老師，同學(xué)和家人再次致以我最衷心的感謝！教導(dǎo)過(guò)我的老師，你們的人格魅力永記我心間。身邊的同學(xué)和朋友，有你們，我的大學(xué)才算完整。寢室的密友，你們的天賦猶如上天恩賜，有了你們我的生活更加精彩。
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