自卸車舉升機構液壓系統(tǒng)設計
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氣動原理圖.dwg
液壓原理圖.dwg
液壓站裝配圖.dwg
液壓缸.dwg
用于自卸車液壓舉升裝置的液壓泵設計與制作開題報告.doc
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自卸車液壓原理圖.dwg
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 設計內容及要求 5
1.2.1設計目的 5
1.2.2設計要求 6
1.2.3題目 6
第二章 車廂設計 8
2.1 等剛度車廂設計定性分析 8
2.2防止整車后翻得車廂內部形狀設計 9
2.3車廂結構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 舉升機構型式設計 11
3.1直接推動式和連桿組合式 11
3.1.1直推式舉升機構 11
3.1.2連桿組合式舉升機構 12
3.1.3油缸前推式杠桿平衡式舉升機構 12
3.1.4油缸后推式連桿放大式舉升機構 13
3.1.5油缸后推杠桿平衡式舉升機構 13
3.1.6油缸浮動式舉升機構 14
3.2. F式、T式三角架放大舉升機構 15
3.3.雙缸舉升機構 16
3.4.前頂舉升機構 17
第四章 舉升機構液壓系統(tǒng)設計 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．液壓傳動系統(tǒng)設計計算 27
5.1 載荷的組成及其計算 27
5.2 初選系統(tǒng)工作壓力 27
5.3 液壓缸的設計計算和液壓泵的選型 28
5.3.1初選液壓缸內徑和液壓桿外徑 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液壓缸結構參數計算和材質的確定 32
5.3.7液壓缸連接計算 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 40
致 謝 41
參考文獻 42
第一章 緒論
1 引言
隨著世界各國國民經濟的增長，公路交通狀況不斷改善，對汽車的專業(yè)化、高速化、重型化的要求越來越明顯，世界各國對專用汽車的需求逐年增加。近年來，專用汽車增長率均大于載貨車增長率，各國專用車的產量占載貨車產量的比率逐年遞增，發(fā)達國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的半壁江山。從世界各國專用汽車的技術含量看，專用汽車技術含量比普通載貨汽車高，而重型專用汽車屬于高技術、高附加值產品，其附加值達40%以上。
近年來我國專用車輛伴隨著汽車工業(yè)的進步得到迅速發(fā)展。國民經濟的發(fā)展對專用車輛的專用工作裝置的要求越來越高,專用工作裝置呈現功能多樣化、控制自動化、產品系列化等技術發(fā)展趨勢。另一方面隨著社會的進步和經濟的發(fā)展，建設性行業(yè)及運輸業(yè)也隨之發(fā)展，人們對車輛的使用性能要求越來越高，尤其是對專用汽車提出了越來越高的要求。普通的運輸車已不能滿足社會需要，因此專用車廠家迅速發(fā)展起來，世界上大多數商用車輛為專用汽車，因此專用汽車生產量較大。而基型載貨車產量所占比重較小。在一些發(fā)達國家，由于高速公路非常發(fā)達，鐵路運輸逐漸萎縮，專用汽車成了商用運輸及各種特殊用途運輸的主力，并正在朝著大型化方向發(fā)展，特別是專用運輸車，其發(fā)動機功率越來越大，車速越來越高，性能也越來越完善。
鉸接式自卸車（Articulated Dump Trucks）是指駕駛室與車體之間具有鉸接點和擺動環(huán)的自卸汽車。這種自卸車允許前車架和后車架之間有45°轉向角，從而實現功能轉向。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)定性和通過性和效率。ADT的設計思想起源于20世紀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)的剛性后卸式運輸汽車和鏟運機之間的鏟土運輸設備。這種設備就是現在的鉸接式自卸車。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已取得了顯著地進步，尤其是在駕駛室、懸掛及傳動系統(tǒng)的設計上較早期的自卸車有了長足的改進。在非道路領域得到了廣泛的應用，運輸物料的種類從泥土 、巖石、木屑到垃圾。
鉸接式自卸車設計的初衷是為了修路。它允許同一個道路工程同時從不同的地段開工修造。采用自卸車能通過的崎嶇不平的路面，穿梭于個不同的開工地段。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用領域新的增長點，它可以在任何正式運輸道路修建之前，完成采礦工程先期剝離層的大量運輸工作。
同剛性自卸汽車相比，鉸接式自卸車有如下優(yōu)點，而倍受礦山和建筑業(yè)的鐘愛：
1） 良好的機動性。由于鉸接式自卸車自身的鉸接結構，允許前后車架左右轉向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動性。另外，在松軟的地面及惡劣氣候條件下也能正常工作。這一點其他結構形式的自卸車式自卸車式望塵莫及的。
2） 廣泛的的適應性。鉸接式自卸車快速發(fā)展源于其所具有的廣泛適應性和實用性。它不僅可以在任何時間、任何地點、任何條件下運輸大量垃圾和物料，而且在工地作業(yè)時，不受季節(jié)限制，一年四季都可以工作。
3） 較高的生產率。人們通常將鉸接式自卸車稱為工地上的“工作馬”，式因為它能在任何惡劣的條件下都能創(chuàng)造出較高的生產率。不僅便于轉載，而且式所有鏟土運輸機械中，載重量于自重這比率最高者。同時，無需進行路面維護，于其他非公路運輸設備相比，鉸接式自卸車的行駛速度高，可達30～35Km/h.
4） 簡便的可操作性。鉸接式自卸車具有易接觸控制面板與可操作的變速桿，并不復雜，大多數采用自動換擋變速箱，便于駕駛人員將注意力集中到手上，而不必過多考慮換擋變速，可操縱性強。駕駛室寬敞、舒適。
5） 較低的運營成本。與其他鏟運運輸機械相比，鉸接式自卸車價格便宜，每小時燃油消耗少，運營成本低。由于外形尺寸小，既不必拆卸運輸，又無需任何特別的運輸許可證，便于運輸至施工現場，可節(jié)省大量的設備運輸費用。
由于自卸車的多功能性，它已經成為礦工們在地面和地下工作的輕松伙伴。過去，鏟運機是很受人們歡迎的運土工具，但自卸車與液壓挖掘機的結合提供了更多的功能，這使得他占領了本行業(yè)多數市場。如果一個公司能把自卸車車隊與許多履帶式挖掘機配合起來，就既可以鏟土也可以運輸。
礦用鉸接式自卸車主要用于露天礦山，所以對其的使用可靠性要求較高。自卸車的年產量占我國工程類專用車年產量的比重較大，隨著用戶需求的不斷提升，自卸車的產品結構、質量和可靠性都在不斷提高。舉升機構和貨箱作為自卸車的關鍵零部件，國內市場對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 設計內容及要求
1.2.1設計目的
鉸接式車輛 主要功能為完成礦石的運輸任務，其運輸噸位大，貨箱的設計應該堅固耐用，有較高的設計強度。本課題通過對鉸接式自卸車 貨箱及舉升機構的設計，從而達到綜合運用所學相關機械知識的目的：
1．鞏固和深化已學知識，掌握液壓系統(tǒng)設計計算的一般方法和步驟，培養(yǎng)學生工程設計能力和綜合分析問題、解決問題能力;
2．正確合理地確定執(zhí)行機構，選用標準的液壓執(zhí)行元件，能熟練地運用液液壓傳動系統(tǒng)中，選擇合適的液壓閥，是使系統(tǒng)設計合理，性能優(yōu)良，安裝簡便，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、通過流量、安裝形式、動作方式、性能特點等因素。
6.1液壓閥額定壓力的選擇
可根據系統(tǒng)設計的工作壓力選擇相應壓力級的液壓閥，并應使系統(tǒng)工作壓力適當低于產品標明的額定壓力值。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)實際工作壓力，如果稍高于液壓閥所標明的額定液壓值，一般來說，在短時期內也是允許的。但如果長時期處在這種狀態(tài)下工作，將會影響產品的正常壽命，也將影響某些性能指標。
一個液壓系統(tǒng)各部分回路通過的流量不可能都是相同的。因此，不能單純根據液壓泵的額定輸出流量來選擇閥的流量參數，而應該考慮到液壓系統(tǒng)在所有設計工作狀態(tài)下各部分閥可能通過的最大流量。
6.2.液壓閥控制方式的選擇
有手動控制、機械控制、液壓控制或電氣控制等多種類型，可根據系統(tǒng)的操縱需要和電氣系統(tǒng)的配置能力進行選擇。如小型的和不常用的系統(tǒng)，工作壓力的調整，可直接靠人工調節(jié)溢流閥經行；如果溢流閥的安裝位置離操作位置較遠，直接調節(jié)不方便，則可加裝遠程調壓閥，以進行遠距離的控制；如果液壓閥的啟動頻繁，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)的自動化程度。而某些場合，為簡化電氣控制系統(tǒng)，并使操作簡便，則容易選用手動換向閥。
6.3確定液壓閥的型號
對于圖四中的單向閥2，可以用S型直通單向閥，液壓油可用礦物油，型號為S20A1O/A.
對于濾油閥3，過濾精度應滿足液壓系統(tǒng)或元件所需清潔度要求。選過濾器的通油能力時，一般應大于實際通過流量的兩倍以上。又由于油泵的額定壓力為20MP，所以應選用高壓系列，可選用化纖式過濾器，板式聯接，型號是QU-H400×B.
雙向橋式同步閥8又稱同步伐，FJL型按固定比例自動分配或集中兩股油流，使執(zhí)行元件雙向同步運行。這種閥安裝時應盡量保持閥芯軸線在水平位置，否則會影響同步精度，不許閥芯軸線垂直安裝。當使用流量大于閥的公稱流量時，流經閥的能量損失增大，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)行機構的運動的方向。電磁換向閥6用于控制液流的通斷和流動方向。WEH型電磁換向閥可為WEH16HE50/O6EG24N.
溢流閥13是先導式卸荷溢流閥，可選擇DA型。壓力調節(jié)為20MP.型號為DAW10A13020G24NZ4.
致 謝
經過幾個月的努力，畢業(yè)設計終于完成了。在這個過程中我對所學知識有了更深的了解，學到了很多有價值東西，能達到這樣的效果是所有曾經指導過我的老師，幫助過我的同學，一直支持著我的家人對我的教誨、幫助和鼓勵的結果。我要在這里對他們表示深深的謝意
首先，要特別感謝我的指導老師——X老師。X老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹的治學態(tài)度，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。使我對完成畢業(yè)設計有了很大的興趣，同時明白許多待人接物與為人處世的道理。
其次，要感謝學院所有曾經為我們指導過的老師，老師們教會我的不僅僅是專業(yè)知識，更多的是對待學習、對待生活的態(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，不管面對什么樣的困難，我都不會害怕，謝謝你們對我的支持與鼓勵！
再次，感謝我的室友及班級好友，因為有你們的幫助，我的課程設計得以順利完成。我們之間相互探討，相互激勵，使我總能攻克困難。在我不開心的時候，你們總會安慰我，我開心的時候總能有你們陪伴，我不會忘記，謝謝你們！
最后對老師，同學和家人再次致以我最衷心的感謝！教導過我的老師，你們的人格魅力永記我心間。身邊的同學和朋友，有你們，我的大學才算完整。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。
參考文獻
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開題報告書 題 目 ： 用于 自卸車液壓舉升裝置 的液壓泵設計與制作 指導教師 ： 專業(yè)班級 ： 機 械設計制造及其自動化 04 學 號： 姓 名： 日 期： 一、選題的目的、意義 液壓傳 動是機械設備最常用的傳動方式，它與機械傳統(tǒng)相比，它具有：體積小、質量輕，并且可以實現無及調速。此次設計的液壓舉升裝置主要應用于自卸車方面。隨著基礎設施投資的不斷增長，自卸汽車需求量也越來越大，為了滿足運輸時常的使用要求，對自卸汽車的需求也將不斷增加，以滿足工程運輸的便利、安全、實惠等要求。 自卸車液壓舉升裝置主要分為：前置式、腹置式兩種。與目前普遍使用的腹置液壓舉升系統(tǒng)相比，前置式多級舉升系統(tǒng)具有以下優(yōu)點： 1、舉升能力提高：對于同等直徑的油缸，在相同壓力的情況下，由于前置油缸 例舉好，其舉升能力一般為腹置式油缸的兩倍。 2、降低重心，提高整車穩(wěn)定性；由于腹置油缸安裝在車廂下方，為了布置放大機構和油缸必須加高，加大附車架縱梁與車廂縱梁，而這將顯著增加整車的重心高度，影響整車安全性。 3、提高系統(tǒng)安裝與維修的方便性：前置舉升油缸安裝在車廂的前面，具有足夠的空間，便于安裝及維護；但腹置油缸安裝在車廂下面，一旦舉升系統(tǒng)發(fā)生故障，維修人員必須鉆進車下修理，空間受到限制且不安全。 4、提高系統(tǒng)適用性 “前頂舉升油缸適用于各種噸位級別的自卸車，尤其適用于中重型自卸車及半掛自卸車。 5、對車廂要求 與影響?。河捎谇绊斉e升油缸安裝在車廂前面，只要對廂體適當加強即可，而腹置放大系統(tǒng)安裝在廂體下方，油缸對廂體的作用力主要作用在廂體底板上，必須對廂體底板進行加強，因而對廂體的制作工藝、焊接以及鋼材消耗量等要求特別高，成品廂體重量更大，成本更高。 因此， 本次設計方案 內容為 “ （前置式）自卸車液壓舉升裝置 ” ，包含 兩個重點： 1、 設計出 “ （前置式）自卸車液壓舉升裝置 ” 的詳細原理圖，以及各部分組件的 3D 視圖。 2、 設計和制作一種用于“ （前置式）自卸車液壓舉升裝置 ” 中的重要組成部件： 非對稱漸開線 齒輪泵 。 二、本題的基本 內容 1、自卸車 液壓舉升裝置 的原理設計 自卸車 液壓舉升裝置是由 液壓油泵、進油管、液壓油缸、回油管、液壓油箱、導管構成 。 液壓油泵上裝有舉升閥，在舉升閥上連接有杠桿 ，杠桿的另一端連接氣缸，通過氣缸的升降經杠桿傳動，控制舉升閥運動，使液壓油缸升降 ，如圖 1所示 。 圖 1 液壓原理 圖 當換向閥處于中間位置時，電動機帶動液壓泵旋轉，液壓泵從油箱內經過過濾器吸油液，經換向閥順左路流回油箱，此時液壓缸處于靜止狀態(tài) ，如圖 2所示。 當換向閥右移時，此時換向閥封死，油液通過單向閥，由右路流進液壓缸，此時，油液對活塞有 壓力能，推動活塞向上移動，即“液壓舉升裝置”的舉升階段。 圖 2 換向閥右移 圖 圖 3 換向閥左移 圖 如圖 3 所示，當換向閥左移時， 電動機帶動液壓泵旋轉，液壓泵從油箱內經過過濾器吸油液，油液經換向閥從中路流入，從右路流進液壓缸，推動活塞向下移動，即“液壓舉升裝置”的下降階段。 在 液壓舉升裝置 組成部件中，液壓泵是一種能量轉換裝置，它把驅動它的原動機（一般為電動機）的機械能轉換成輸送到系統(tǒng)中區(qū)的油液的壓力能。 在本次設計中， 將設計一種 高壓齒輪泵 ， 具有管式連接方式，其出油口內置單向閥。主要用于前頂、側翻開式液壓舉升系統(tǒng)的重型自卸車。其特點抗液壓沖擊力強、噪聲低、使用壽命長。另外 該齒輪泵還 具有可以和取力器直接連接的特點，減少傳動軸的成本。 2．液壓泵內部非對稱漸開線齒輪的設計與加工 本次設計 與加工 的液壓泵內部的 齒輪 與普通市場的齒輪不同， 為非對稱漸開線齒輪。如圖 4 所示 。改圖為非對稱漸開線齒輪的一個齒，與傳統(tǒng)的對稱漸 開線齒輪相比，它的齒形明顯的向右凸起，這樣在齒輪嚙合中，可以有更大的空間供油液流過 。 在同等體積情況下， 可增大 排量 ，降低 流量脈動率 ， 同時有利于降 低流體噪音 。 齒輪安裝形式擬采用交錯齒結構，即同軸上二個齒輪周向錯開了半個齒形角，這種結構 可降低 齒輪泵流量脈動率，大大提高了該齒輪泵的品質。 在設計該齒輪泵中，工藝是一項非常重要的流程，它是保證液壓泵平穩(wěn)和高效運轉中的一份不可缺少的部分，在以后的設計中，將會把新型齒輪加工工藝設計出來。 圖 4 非對稱漸開線齒輪 單齒結構 圖 三、完成期限和主要措施 究非對稱漸開線齒輪的性能以及液壓泵的結構圖。 通過 件 ，設計出非對稱漸開線齒輪，通過 件 完成液壓泵其余部分的設計。計算非對稱漸開線齒輪與普通漸開線齒輪在同樣的模數和齒數情況下，兩種齒輪的流量比。 究“自卸車液壓舉升裝置”的原理以及結構。 通過 件 ，設計出“自卸車液壓舉升裝置”整體結構圖， 并完善 “自卸車液壓舉升裝置”的液壓原理圖。 究非對稱漸開線齒輪的加工工藝。 通過 件 ，設計出非對稱漸開線齒輪整體加工工藝流程， 運用機械加工方法制作出非對稱漸開線齒輪，最后完成性能 測試 。 四、預期達到的目標 五、主要參考文獻 [1] 張?zhí)?玲 . 短平臺鉸接式汽車維修液壓舉升裝置 . 機電工程技術 . 2000, 03: 24[2] 徐福玲 . 液壓與氣壓傳動 .. 2003 [3] 楊培元 , 杜 吳 群 , 張 巖 . 液壓系統(tǒng)設計簡明手冊 . 2001. 設計并獲得 “自卸車液壓舉升裝置”的整體結構圖 、非對稱漸開線 齒輪泵的總裝圖以及齒輪的零件圖，研究出非對稱漸開線齒輪的 設計與加工制作方法 ，計算并測試出非對稱漸開線齒輪的液壓油排量和流量脈動率等性能 。 六、指導教師意 見 （包括畢業(yè)實習） 指導教師簽字： 年 月 日 七 、 系審查意見 系主任簽章： 年 月 日 八 、 學院審查意見 院長簽章： 年 月 日