后推连杆组合式举升机构的设计

1后推连杆组合式举升机构的设计摘要自卸车作为一种专用汽车，在工厂、矿山、城市建设以及交通运输中都扮演着重要角色。作为自卸车的重要和不可缺少的组成部分,自卸车举升机构在货物卸载时发挥着巨大作用，它免去了工人卸货劳动，提高了卸货速度。其主要原理是通过液压作用将自卸车车厢举升到一定角度从而使货物快速卸载。本设计选用后推连杆组合式举升机构型式，又称“D”式（或加伍德式）举升机构，进行设计，它具有举升平顺、油缸活塞的工作行程短，举升机构布置灵活，转轴反力小、举升臂放大系数大、活塞行程短等优点，应用非常广泛。本设计从总体到局部，全面介绍了自卸车举升部分的设计。本文综合运用多种设计工具进行综合设计，不但提高了设计速度同时也提高了设计质量。这些方法和手段如果为企业掌握，就可以为企业减少成本提高竞争力服务。关键词：自卸车，后推连杆组合式，举升机构，液压系统AbstractAsakindofspecialvehicle,dumpertruckplaysanimportantroleinfactories,mines,urbanconstructionsandtransportations.Beinganimportantandindispensablepartofdumpertruck,liftmechanismplaysaveryimportantroleinunloading.It’smorelaborsavingandefficient.Itraisesthetruckbodytoasuitableanglesothatcargoscanbeunloadedbyitselfbytheforcecomesfromhydraulicsystem.Inthisdissertation,back-wardlever-assembledstyleliftmechanism,whichisalsonamed“D”pattern(orGawoodstyle)liftmechanism,ischosen.Ithasmanyadvantages,suchassmoothly-lifting,shorterworkstrokeofhydrauliccylinderpiston,beingeasyconvenientlydisposed,lessaxisanti-force,biggerliftpowerquotiety,biggerlift-armmagnifyquotiety.Duetotheseadvantages,thisstyleofliftmechanismisusedfarandwide.Thisdissertation,fromoveralltosome,entirelyintroducesthedesignofthisstyleliftmechanism.Inthisdissertation,sometoolsandmethodsfordesignareused,whichcanimprovethespeedaswellasqualityofthedesign.Ifthesetoolsandmethodsfordesignareusedincompany,thecompanycouldcutdownthecostindesignandimprovethecapabilityofcompetition.2Keywords：dumpertruck；back-wardlever-assembledstyle；liftmechanism；hydraulicsystem31绪论1.1课题的提出自卸车是利用本车发动机动力驱动液压举升机构，将其车厢倾斜一定角度来卸货；并依靠车厢自重使其复位的专用汽车。自卸汽车按其用途可分为两大类：一类属非公路运输用的重型和超重型（装载质量在20T以上）自卸汽车。主要承担大型矿山，水利工地等运输任务，通常是与挖掘机配套使用。这类汽车也被称为矿用自卸汽车。它的长度，宽度，高度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。另一类属于公路运输用的轻，中，重型（装载质量在2~20T）普通自卸汽车。它重要承担砂石，泥土，煤炭等松散货物的运输，通常是与装载机配套使用的。自卸车举升机构是自卸车的一个重要组成部分，它的主要作用是通过液压作用将自卸车车厢自动举升并快速卸载货物。连杆组合式举升机构具有举升平顺、油缸活塞的工作行程短，举升机构布置灵活等优点。常用的连杆组合式举升机构布置有两种：按举升方式主要分为后倾卸举升式和三面举升式两类。举升机构作为自卸车的重要和不可缺少的组成部分，在自卸车货物卸载时发挥着巨大作用，它免去了工人卸货劳动，提高了卸货速度，通过研究自卸车举升机构的原理，探索出更加省时省力、方便灵活、举升力大、装卸快捷、安全可靠的自卸车举升系统形式，为使自卸车更好的为社会生活的方方面面服务打下基础。1.2课题研究的意义自卸车举升机构及其液压系统是自卸车的核心，其性能好坏直接影响自卸车的性能和质量，因此对自卸车举升机构及其液压系统的研究对提高自卸车性能质量，以及减低成本等均有重大影响。本课题设计将从举升机构的原理出发，对自卸车进行一步步的研究。依照上述框架，对自卸车举升机构进行设计时还要注意效率，效率也是成本的一种方式，因此，采用合理的设计方法，并且使用提高效率的工具对于设计来说也是一件非常重要的事，本课题将从设计方法和设计工具上作一次积极的尝试，为以后类似的设计提供参考。1.3国内外研究概况及发展趋势国外研究概况及发展趋势：广泛采用新技术、新方法；采用零件系列化，标准化以及用途多样化；采用新的举升形式；电子化和信息化；节能环保，降低噪声；人机工程设计。在自卸汽车中发展较快的是矿用自卸汽车。起装载质量大，与电铲、挖掘机配合使用，生产效率高。这类自卸汽车的装载质量由五十年代初期的25-35T，发展到六十年代的60-80T；七十年代为100-150T，目前已制成350T的自卸汽车。重型自卸汽车在结构上，突破了传统的汽车结构。这给自卸汽车设计者提出了许多新的，非传统性的要求。这些问题是：动力传递、总体布置和材料选用等，而主要的问题是动力传递的控制。动力传递的控制汽车传统的传动系多用液力变扭器（带有行星齿轮轮边减速）。装载质量40T以下的重型自卸汽车，也有用机械传动系的，这主要是在欧4洲国家。瑞典的高库-兰菲克公司、西德的凯不勒公司和福恩公司，在重型自卸汽车上都装了半自动控制的机械传动系。美国自卸汽车，装载质量76T以上的多装有电传动（包括发电机和电动车轮）；装载质量100T以上的自卸汽车只用电传动。点传动能较平顺的将大功率传给车轮，电动车轮又很容易的变换为发电机工作，此时电传动系就变成了见素制动器。装用机械式或液力机械式传动装置的重型自卸汽车，其后桥一般都装有自动或半自动的差速器联锁机构，用以提高自卸汽车在坏路上的越野性。悬挂装置采用悬挂的种类取决于自卸汽车的型式及使用条件。钢板弹簧，美国用在装载质量45T以下，欧洲国家用在60T以下的自卸汽车。如美国麦克M—65AX采用钢板弹簧加橡胶减振块，法国贝利埃T—60采用钢板弹簧。装载质量32—130T的自卸汽车也有采用油气悬挂的，如美国的凯特皮勒，密执按魏布克及意大利的伯尔里尼等公司的产品。装载质量76T以上的自卸汽车，有的装有一组橡胶块作为弹簧元件。制动装置装载质量27T以上的自卸汽车采用气动或气动液力控制的辅助制动器。这种自卸汽车几乎都装有减速制动器，液力机械式和电力的传动系都起减速制动器的作用。目前重型自卸汽车在设计上的特点是采用两轴布置，其中大部分采用4×2后轮驱动的型式，后轮装双胎，前轮转向装单胎。除此之外，美国的万国公司和西德的凯布勒公司为提高自卸汽车的越野能力增大附着质量，其自卸汽车有些型号采用4×4的驱动型式。美国尤克里德制造装载质量95.26T的R-105型自卸汽车的驱动型式也是采用4×4，但前、后轮都装用双胎，起轮胎的规格是24.00—49，有36层帘布层。R—105型自卸汽车利用铰接式底盘转向，为保持有足够的倾向稳定性，采用了特殊的悬挂。美国皮尔莱斯公司制造的装载质量245T的自卸汽车，有8个车轮，成对的车轮中的每个车轮都连接着一个共同的平衡架，但有独立的传动，采用液力电传动式制动器，并装有液力悬挂。进入八十年代，装载质量20T以上的矿用重型自卸汽车，在美国，西德，意大利等国家，已形成了系列产品或系列产品更新换代。在产量上，美国仍居世界各国之首。在制造上，各国共同的特点是生产不集中，工厂规模也不大，年产量由数十辆到几百辆不等。与要量虽然逐年上升，但世界各国总的需要量不大，无法同承担公路运输的大中型自卸汽车相比。当前世界经济发达的国家较重视发展专用汽车的运输，采用专用汽车，提高装卸小、节约包装材料，降低运输成本。1970年末美国总质量在4.5T以上的货车80%是专用汽车，其中自卸汽车就占11%。西德，日本自卸汽车运输占专用车辆运输的比重很大。大中型自卸汽车，其结构大部分是由货车变形产生的，并发展成系列产品。西德，日本，英国等发展很快，并有自卸汽车系列产品。如西德奔驰，汉诺莫克—亨歇尔，道依茨及曼公司生产装载质量4—15T的共88种型号；日本川西，金刚制作，东急车辆及小平产业厂生产装载质量4—15T的共26种型号，另外五十铃，日产，日野，三凌公司生产装载质量6—11.5T的共48种型号。除此之外，苏联麦蒂，明斯克，克列米楚格厂生产装载质量4.5—12T的3种型号，其产量较大。承担公路运输的大中型自卸汽车，一般都在装载质量15T以下，目前发展的趋势是：减轻自身质量，采用高强度低合金钢、轻合金和新工艺，提高装载质量，使自身质量利用系数达到1.41-2.0;车速已提高到90—100km/h；中型自卸5汽车的动力向柴油机化发展，西欧国家和日本已柴油化，美国正在发展中型自卸汽车柴油机系列，苏联也在进行这方面的工作。具有七，八十年代水平的自卸汽车一般多属于传统的汽车结构；由于运载货物不一（物理或化学的性质），使用条件各异（气候、道路、装卸场合）的自卸汽车卸货方式，举升机构及车厢等出现了多种型式。国内研究概况及发展趋势：我国从50年代起，由解放CA—10型汽车变型的自卸车开始，经过60年代JN—150变型的自卸车小批量生产，交通牌15吨和上海牌32吨自卸车的试制；70年代本溪60吨和100吨自卸车的研制；我国自70年代开始采用大型矿用自卸车以来，各大型露天矿山先后分别采购了近600多辆车，其中进口车400多辆占80％。电传动车约500多辆占95％以上。使用大型自卸车以后，效益明显提高，认识日益深化，普遍认为电动轮车维修费用低、使用寿命长、应用前景乐观。盼望新世纪我国在大型自卸车的研制和应用上都能有较快的发展。电传动自卸车自60年代问世以后，一直采用直流牵引传动系统，经历了直——直传动和交——直传动两个阶段。90年代以前，最大的电传动自卸车的载重量限制在200t以内。到90年代末交流牵引传动技术开始应用到自卸车上，才使大型自卸车的载重量有了较大的突破，从200t提升到300t。世界上第一台投入作业的交流传动自卸车是由美国Haulpak工厂生产的930E型车，载重量达281t。其交流调速电传动系统是由美国GE公司配套提供。发动机和轮胎分别采用MTU与DDC公司合作生产的MTU16V396TB44和日本BRIDGE—STONE公司生产的48／95R57。目前各大公司推出的主要交流传动车型如表1所示。交流传动系统的制造商主要有美国的GE公司和德国的Siemens公司。2000年以后表列各制造商都在开发更大的车型，如小松的930E一2SE载重量达326t，其它三家制造商也都在发展载重量在326t以上的车型。早期由于交流调速传动装置价格昂贵，交流传动自卸车价格很高，近年由于电力电子和控制技术的飞速发展，变频调速技术日趋完美成熟，价格逐步下降。因此，近年交流调速系统已开始向小吨位车辆发展。去年TEREX已推出MT3300AC型交流调速电传动自卸车，载重量为136t。柴油机驱动交