重型自卸汽車舉升液壓系統(tǒng)設計

酒 泉 職 業(yè) 技 術 學 院畢業(yè)設計（論 文） 08 級 機電一體化 專業(yè)題 目： 重型自卸汽車舉升液壓 畢業(yè)時間： 二O一一年六月 學生姓名： 岳煒東 指導教師： 李玉軍 班 級： 08機電（2）班 2010 年 11月24日酒泉職業(yè)技術學院 2011 屆機電一體化專業(yè)畢業(yè)論文（設計）成績評定表姓名岳煒東班級08機電(2)班專業(yè)機電一體化指導教師第一次指導意見年 月 日指導教師第二次指導意見年 月 日指導教師第三次指導意見年 月 日指導教師評語及評分 成績： 簽字（蓋章） 年 月 日答辯小組評價意見及評分成績： 簽字（蓋章） 年 月 日教學系畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)指導小組意見簽字（蓋章） 年 月 日目 錄摘要1第一章 緒論2第二章自卸汽車的結構形式32.1 車廂的結構型式3第三章 自卸汽車主要尺寸和質(zhì)量參數(shù)的確定63.1主要尺寸參數(shù)的確定63.2 質(zhì)量參數(shù)的確定73.3最大舉升角的確定8第四章 自卸汽車舉升機構的結構與設計94.1直推式舉升機構設計94.2伸縮油缸總節(jié)數(shù)N的確定10第五章 自卸汽車舉升機構的優(yōu)化設計12第六章優(yōu)化設計變量136.1不變參數(shù)136.2可變參數(shù)136.3優(yōu)化設計的目標函數(shù)14第七章 自卸車液壓系統(tǒng)設計157.1舉升油缸的性能參數(shù)計算177.2液壓油泵的選型18第八章 液壓缸的設計選用198.1液壓缸主要參數(shù)的選定19第九章油箱的設計要點209.1 油箱的設計要點209.2油箱的容量計算209.3液壓系統(tǒng)發(fā)熱淺析21第十章 該系統(tǒng)選取材料22結束語23致謝語24參考文獻25重型自卸汽車舉升液壓系統(tǒng)設計摘要：自卸汽車指通過液壓或機械舉升而自行卸載貨物的車輛，車廂配有自動傾卸裝置的汽車。又稱為翻斗車、工程車。由汽車底盤、液壓舉升機構、取力裝置和貨廂組成等組成。如圖（11）所示。自卸汽車的主要技術參數(shù)是裝載重量，并標明裝載容積。新車或大修出廠車必須進行試運轉(zhuǎn)，使車廂舉升過程平穩(wěn)無串動。使用時各部位應按規(guī)定正確選用潤滑油，大大節(jié)省卸料時間和勞動力，注意潤滑周期，舉升機構嚴格按期調(diào)換油料。按額定裝載量裝運，嚴禁超載。從長安跨越汽車廠工作以來，每天接觸各類車型，耳濡目染。選擇自卸汽車液壓舉升系統(tǒng)設計。通過對自卸汽車主要尺寸和質(zhì)量參數(shù)，舉升機構的結構設計，以及舉升力系數(shù)、機構高度、油壓波動系數(shù)等優(yōu)化。實現(xiàn)目的。也深入自己在方面的知識。本文較全面地介紹了舉升設計過程，在確定了所要設計的系統(tǒng)的方案之后，即針對液壓系統(tǒng)的結構及其特點要求進行了設計與說明，同時對舉升設計過程中所涉及到的系數(shù)優(yōu)化問題進行補充說明。自卸車在工農(nóng)業(yè)運輸中起到很大作用。它的特點是：性能可靠，低能耗，操作方便。卸貨物方便。對卸各種貨物的時間周期縮小了。價格相對低廉，擁有的市場份額較大。關鍵詞：舉升機構 優(yōu)化設計變量 液壓系統(tǒng) 油泵 液壓缸 第一章 緒論 自卸汽車基本構成如下圖所示： （圖11）1液壓傾卸操縱裝置；2傾卸機構；3液壓油缸；4拉桿；5車廂；6后鉸鏈支座；7安全撐桿；8油箱；9油泵;10傳動軸；11取力器。本次畢業(yè)論文設計選擇該廠生產(chǎn)的：長安牌SC3043JD32型自卸車。長安牌SC3043JD32型自卸車由重慶長安汽車股份有限公司依據(jù)GB17691-2005國、GB3847-2005標準生產(chǎn)制造，發(fā)動機選用昆明云內(nèi)動力股份有限公司、廣西玉柴機器股份有限公司、一汽解放汽車有限公司無錫柴油機生產(chǎn)的YN38CR、YC4D130-30、4DX23-130E柴油發(fā)動機，發(fā)動機排量為3760、4214、385CC，發(fā)動機功率為85、91、95.千瓦，整車總質(zhì)量4280千克，上戶噸位1495千克，整備質(zhì)量2590千克，最高車速可達80公里/小時。其技術參數(shù)如下（表12）所示：車 型 號SC3043JD32生產(chǎn)廠家長安汽車公司售價（萬元）7萬元底盤型號EQ3150GJ用途建筑工地 礦山 煤區(qū) 公路建設 塊狀物料運輸性能數(shù)據(jù)最高車速（km/h）80最小轉(zhuǎn)彎半徑（m）14最大爬坡度24百公里油耗（L/100km22制動距離（m）初速30km/h9最大舉升降落時間S20裝載容積5.6質(zhì)量數(shù)據(jù)整備質(zhì)量（KG）2590載質(zhì)量（KG）2900前軸軸荷（KG）2568后橋荷載（KG）6352尺寸數(shù)據(jù)總長（mm）6520總寬（mm）2470總高（mm）2890軸距（mm）380車廂內(nèi)部尺寸（長，寬，高）（mm）6510,6710,69102280,23802630總成數(shù)據(jù)發(fā)動機型號YN38CR YC4D130-30 4DX23-130E3排量（L）8.3然油標號O，-10號柴油額定功率（kW/r/min）157/2400最大轉(zhuǎn)矩(N.m/r/min).759/1500離合器形式單片，干片變速器形式機械式，6檔懸架形式多片簧轉(zhuǎn)向器形式HFB64動力轉(zhuǎn)向機制動系形式前后鼓式，雙回路氣控駐車制動后橋彈簧制動輪胎規(guī)格10.00R20-16PR輪轂規(guī)格7.5-20駕駛室形式平頭 單排帶臥 長頭 雙排座驅(qū)動形式4*2選裝裝置空調(diào) 子午線輪胎 導流罩 板簧加片 （表12）第二章自卸汽車的結構形式2.1 車廂的結構型式車廂是用于裝載和傾卸貨物。圖2-1為典型的底板橫剖面呈矩形式后傾式結構。為避免轉(zhuǎn)載時物料下落破壞駕駛室頂蓋，通常前攔板加做向上延伸的防護攔板。車廂底板固定在車廂底架之上。車廂的側(cè)攔板、前后欄板外側(cè)面通常布置有加強筋。后傾式車廂廣泛用于輕、中和重型自卸汽車。它的左右側(cè)欄板固定，后欄板左右兩端上部與側(cè)攔板鉸接，后欄板借此即可開啟或關閉。車廂前欄板 左右側(cè)欄板 后攔板底板 車廂結構圖（21）1車廂總成；2后攔板；3、4鉸鏈座；5車廂鉸支座；6側(cè)攔板；7防護欄板；8底板。側(cè)傾式及三面傾卸式車廂欄板與底板為直角，如圖2-2所示。其欄板開啟、關閉的鉸 接軸為上置式，開啟時，欄板呈自由懸垂狀，多用于有側(cè)傾要求的中型自卸汽車。礦用自卸汽車和重型自卸汽車的車廂多采用簸箕式，以方便裝載，傾卸礦石、沙石等。有的簸箕式車廂采用雙層底板結構，以增加底板的強度和剛度，并可減輕自重。簸箕式車廂如圖2-3所示。圖2-2側(cè)傾式及三面傾斜式車廂舉升機構的結構型式舉升機構分為兩大類：直推式和連桿組合式，它們均采用液體壓力作為舉升動力。圖2-3 簸箕式車廂 圖2-4 直推式舉升機構布置，a前置式，b后置式 直推式舉升機構利用液壓油缸直接舉升車廂傾卸。該機構布置簡單、結構緊湊舉升效率高。但由于液壓油缸工作行程長，故一般要求采用單作用的2級或3級伸縮式套筒油缸。按其油缸布置位置不同，直推式舉升機構可分為前置和后置（也稱為中置）兩種，如圖16所示。前置式一般采用單缸，后置式既可采用單缸，也可以采用并列雙缸。在相同舉升載荷下，前置式需要的舉升力較小，舉升時車廂橫向剛度大，但油缸活塞的工作行程長；后置式的情況則與前置式相反。連桿組合式舉升機構具有舉升平順、油缸活塞的工作行程短，舉升機構布置靈活等優(yōu)點。常用的連桿組合式舉升機構布置兩種：油缸前推式（又稱T式）和油缸后推式（又稱D式）。如圖2-4所示。根據(jù)實際情況，采用后推式。 圖2-5 連桿組合式舉升機構a 油缸前推式 ；b 油缸后推式1鉸支座；2車廂；3油箱；4三角臂圖（2-6）前推式和后推式的綜合比較 類 別項 目直推式桿系傾卸式結構布置簡便，易于布置比較復雜系統(tǒng)質(zhì)量較小較大建造高度較低較高油缸加工工藝多級缸，加工精度高，工藝性差單級缸，制造簡便，工藝性好油壓特性較差較好系統(tǒng)密封性密封環(huán)節(jié)多，易滲漏，密封性差密封環(huán)節(jié)少，不易滲漏，密封性好工作壽命磨損大，易損壞，工作壽命短不易磨損，工作壽命長制造成本較高較低系統(tǒng)傾卸穩(wěn)定性較差較好系統(tǒng)耐沖性較好較差直推式舉升機構結構簡單,較易于設計。但這樣易導致油缸泄漏或雙缸不同步,進而造成車廂舉升受力不均。目前,該類舉升機構主要用于重型自卸汽車。綜上所述，結合選擇車型情況，對于長安SC3043JD32自卸車，本文選用油缸直推式舉升機構。并能承受較大的偏置載荷；舉升支架在車廂后部，車廂受力狀況較好。第三章 自卸汽車主要尺寸和質(zhì)量參數(shù)的確定3.1主要尺寸參數(shù)的確定自卸汽車尺寸參數(shù)主要有：軸距、輪距、外廓尺寸(車輛長、寬、高)等，如圖31所示。由于自卸汽車多在二類貨車底盤上改裝而成，因此其軸距L、輪廓B、前懸Lf、接近角1等參數(shù)，改裝前后均保持不變。車廂與駕駛室的間距C=100250mm。車廂長度Lh應根據(jù)額定裝載質(zhì)量和主要運輸?shù)呢浳锩芏?，并參照同類車型車廂尺寸確定。圖31 主要尺寸參數(shù)3.2 質(zhì)量參數(shù)的確定額定裝載質(zhì)量是自卸汽車的基本使用性能參數(shù)之一。目前，中、長距離公路運輸趨向使用重型自卸汽車，以便提高運輸效率、降低運輸成本，額定裝載質(zhì)量一般為919t；而承擔市區(qū)或市郊短途運輸?shù)淖孕镀囶~定裝載質(zhì)量為4.59t。同時，還應考慮到廠家的額定裝載質(zhì)量合理分級，以利于產(chǎn)品系列化、部件通用化和零件標準化。此外，額定裝載質(zhì)量還必須與選用的二類貨車底盤允許的最大總質(zhì)量相適應。改裝部分質(zhì)量主要包括：車廂質(zhì)量、副車架質(zhì)量、液壓系統(tǒng)質(zhì)量、舉升機構質(zhì)量以及其他改裝部件的質(zhì)量。改裝部分質(zhì)量既可通過計算、稱重求得，也可根據(jù)同類產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)進行估算。自卸汽車整車整備質(zhì)量是指裝備齊全、加夠燃料、液壓油和冷卻液的空車質(zhì)量。它一般是二類底盤整備質(zhì)量與改裝部分質(zhì)量的總和。是自卸汽車總體設計的重要設計參數(shù)之一。自卸汽車總質(zhì)量是指裝備齊全，包括駕駛員，并按規(guī)定裝滿貨物的質(zhì)量。其值按下式確定。 Ma=m0+me+mt （11） 式中 ma自卸汽車總質(zhì)量（）； M0自卸汽車整車整備質(zhì)量（）； Me裝載質(zhì)量（）； Mr駕駛員質(zhì)量（），按65/人計算。根據(jù)所有數(shù)據(jù)，算的：ma=4280() （12）自卸汽車質(zhì)量利用系數(shù)GO是指裝載質(zhì)量me與整車裝備質(zhì)量mo之比 GO=me/m0 (13)該系數(shù)是一項評價汽車設計、制造水平的綜合性指標，因此，新車型設計時，就應力求采用新工藝、新材料、新技術，不斷減輕汽車自重，提高汽車性能。有時候質(zhì)量利用系數(shù)也可用于裝載質(zhì)量與汽車干質(zhì)量之比來表示。干質(zhì)量是指汽車整備質(zhì)量減去燃料、冷卻液和附屬設備的質(zhì)量。這一質(zhì)量利用系數(shù)更準確地反映該車的金屬和其他材料的利用率。但是在一般技術資料中很少介紹有關自卸汽車干質(zhì)量統(tǒng)計數(shù)值。通常由二類貨車底盤改裝的自卸汽車（Me<15t）質(zhì)量利用系數(shù)略低于原貨車的質(zhì)量利用系數(shù)。國產(chǎn)自卸汽車的GO=1.01.5,國外自卸車的GO=1.32.0.如表32所示 圖32 自卸汽車質(zhì)量利用系數(shù)國別（公司名稱）自卸汽車車型m./kgm./kg利用系數(shù)德國波興BS22K1472085601.71國漢諾莫克享歇爾F75488523652國漢諾莫克享歇爾F86582525252.3國漢諾莫克享歇爾F261AK15850101501.56國漢諾莫克享歇爾F2211307589251.46國漢諾莫克享歇爾F150K840062001.35德國本茨LK113B650045001.44德國本茨LA113B680042001.61德國本茨LK1313741550851.45德國本茨LA1313800045001.77德國本茨LA1513935052501.78德國本茨LPK1513902057801.56德國曼9186HA944555551.7德國曼19230DHK1249595051.31法國貝利埃GLM10M31004089601.12法國貝利埃GLM10M14710112901.3日本五十鈴TXD40D(A)600049901.2日本五十鈴TXD60D(A)650051251.36日本五十鈴TD51D750065401.14日本五十鈴TD51AD800063851.25中國CQ-340K450047200.95中國QD-352700073000.96中國QD-361800089000.9中國QD-362900086001.05中國HY-3601000090001.11中國SX-36012000115001.04中國QR-191500099201.51由此GO=0.652 (14)自卸汽車的質(zhì)心位置是指滿載時整車質(zhì)量中心位置，自卸汽車的質(zhì)心位置對使用性能（例如汽車的制動性、操縱穩(wěn)定性等）影響很大。因此，自卸汽車總體設計時應盡量使質(zhì)心位置接近原貨車的質(zhì)心位置。3.3最大舉升角的確定2確定車廂最大舉升角的依據(jù)是傾卸貨物的安息角，常見貨物的安息角如圖33所示物料名稱煤焦炭鐵礦石銅礦細沙粗砂石灰石粘土水泥安息角270450500400450350450300350500400450500400500 圖33 常見貨物的安息角該設計選用的貨物“水泥”。設計的車廂最大舉升角max必須大于貨物安息角，以保證把車廂內(nèi)的貨物卸凈。此外，在最大舉升角max時，車廂后欄板與地面須保持一定的間距H，如圖24所示。為了避免車廂傾卸時底盤縱梁后端發(fā)生運動干涉，故圖34中的L必須大于零。設計時，自卸汽車車廂最大舉升角可在500600之間選取。因為該型號自卸車通常貨物為水泥和粗砂，所以選取最大舉升角為500. 圖34 自卸汽車后傾最大舉升角的確定 第四章 自卸汽車舉升機構的結構與設計4.1直推式舉升機構設計隨著車廂的舉升角不斷增大（見圖31），舉升質(zhì)量的質(zhì)心位置C到后支承鉸接點O的水平距離Xe不斷減小，舉升阻力矩MF也隨之減小。故通常以每節(jié)伸縮油缸將要伸出時的工況進行受力分析，將其計算結果作為舉升機構的設計依據(jù)。 圖41 直推式舉升機構工作示意圖對直推式舉升機構進行受力分析和設計計算時，可引入力矩比，其定義為：當任意一節(jié)伸縮油缸套筒將要伸出時，舉升機構提供的舉升力矩與阻力矩之比。t和n分別為第N節(jié)和最后一節(jié)伸縮油缸套筒將要伸出時，舉升機構提供的舉升力矩與阻力矩之比?？紤]到舉升初始階段各鉸接支點靜摩擦力矩較大（阻力矩較大）。為使液壓系統(tǒng)工作平穩(wěn)，避免發(fā)生過大沖擊，通常取i=3n4。n通常取12,油缸節(jié)數(shù)較多時, n可取最小值.t可按等比級數(shù)在t和n之間取值。4.2伸縮油缸總節(jié)數(shù)N的確定首先選定伸縮油缸單節(jié)伸縮工作行程L，通常各單節(jié)伸縮工作行程相等。L可參照同類油缸的單節(jié)伸縮工作行程大小，同時考慮伸縮油缸產(chǎn)品系列化、標準化以及總布置所允許油缸占用的空間等因數(shù)來選定。然后確定伸縮油缸的總行程L，如圖31所示。余弦定理可知：式中max+-0，max為最大舉升角，max為最大舉升角，為油缸鉸支點A與車廂后鉸支點O連線與水平方向夾角。故油缸總行程L：L= （44） 帶入數(shù)據(jù)，L=530mm (45)此外，油缸總行程L也可同作圖法求得。 伸縮油缸的總節(jié)數(shù)n： n=L/l l伸縮油缸單節(jié)工作行程（mm）所以算的n=1。舉升機構的油缸直徑確定當?shù)谝还?jié)油缸套筒將要伸出時，舉升力矩Mz1： （46）式中 F1第1節(jié)油缸的推力（N）; Mz1舉升力矩（Nm）0油缸鉸支點A與車廂后鉸支點O連線與水平方向夾角。0=150阻力矩MF1：MF1=Wxc1 (47) 式中 W舉升質(zhì)量（）； Xc1第一節(jié)油缸套筒將要伸出時，W作用點的坐標值（m）; MF1阻力矩（Nm）。 考慮到力矩比= Mz1/ MF1，故： (48) 式中油缸支點A至車廂后鉸支點O的距離（m）。 則油缸推力F1： F1=d12P104 (49)式中 P取液壓系統(tǒng)工作壓力（Mpa）;d1第一節(jié)伸縮油缸工作直徑（m）。 將式（48）代入（47），整理得： d1= （410） (2) 當?shù)趇節(jié)油缸將要伸出時，B點移動到B點。B為第i節(jié)油缸套筒將要伸出時的油缸上鉸支點。則：在中，根據(jù)余弦定理有： 根據(jù)正弦定理可得： 則： 故舉升質(zhì)心點的x坐標x為：車廂后鉸支點至的距離為：考慮到：d12Px整理得：d1 （411）式中dI第i節(jié)伸縮油缸的有效直徑（m）.因為此系統(tǒng)，伸縮油缸只有一節(jié)，代入數(shù)據(jù)，所以：d=111.2 mm （412） 則di=57.3mm (413)各鉸支點O、A、B點的位置應參照同類車型并結合總體設計所允許的空間確定。設計中通常選用較成熟的標準液壓伸縮油缸，由選用的元件來驗算i，使得i滿足設計要求。單缸前置直推式舉升機構與單缸后置直推式舉升機構的計算方法相同。對于雙缸后置直推式舉升機構設計計算時，只需令： Wi=KW式中Wi計算的單缸舉升質(zhì)量（）； W實際舉升質(zhì)量()； K修正系數(shù)，K=0.550.65以Wi為單油缸的計算載荷，然后再按單油缸舉升計算方法進行設計計算。則以所數(shù)據(jù)算出 W1=29000.55=1595(kg) (414)符合設計需要。故該油缸選取合適。第五章 自卸汽車舉升機構的優(yōu)化設計隨著自卸汽車的轉(zhuǎn)載質(zhì)量不斷增加，舉升機構的類型也不斷增多，因此自卸汽車舉升機構的優(yōu)化設計越來越收到重視。為此，下面對舉升機構優(yōu)化設計的有關內(nèi)容作簡要介紹。舉升機構性能的主要評價參數(shù)1）舉升力系數(shù)K舉升力系數(shù)是一個無綱量值，具體數(shù)值有設計者自己根據(jù)設計需要確定。單位舉升重力多需要的油缸推力，即：式中 F=油缸的有效推力（N）； M=舉升質(zhì)量（） k=5.3(N/kg) （51）對于具體型式的舉升機構，舉升力系數(shù)K與汽車總布置參數(shù)和機構的性能特征有關。2）機構高度是指在汽車底盤上布置某一舉升機構所需的空間高度。設計時要求舉升機構布置高度在滿足性能前提下盡可能小，以利于降低車廂高度。以車底盤高度和液壓缸長度為準，該車型底盤高1030mm，油缸長度為965mm，所以機構高度應在600mm到800mm之間，選取機構高度為730mm3）最大舉升角max 指舉升機構能使車廂傾翻的最大角度。它是決定是否能把車廂內(nèi)貨物傾卸干凈的參數(shù)。最大舉升角一般應在500600。重型汽車因其車廂多為簸箕式，故最大舉升角應為650700。該車長載貨物為水泥和粗砂，根據(jù)之間選取的角度。選取最大舉升角為500。4）油缸最大行程是指車廂達到最大舉升角時，油缸的最大伸長量。它既是油缸的結構參數(shù)，又是舉升機構的性能參數(shù)。油缸最大行程較小，則舉升機構的結構較緊湊、機構的布置較方便。5）起始油壓即機構在開始舉升時所要求的油缸工作壓力。車廂在舉升過程中，舉升質(zhì)量的阻力矩不斷減小，而在啟動時舉升機構的各鉸支點的靜摩擦阻力矩和慣性阻力矩最大。故應使舉升機構舉升開始時的油缸工作壓力低于油缸最大工作壓力，即： PP式中 P0開始舉升時的油缸工作壓力（Mpa）;開始舉升時工作壓力P0=17.3mpa.Pmax舉升過程中液壓系統(tǒng)的最大工作壓力（Mpa）。選擇最高壓力Pmax=20.6mpa.所以，帶入驗算，得出符合要求。6）油壓特性曲線舉升過程中，油缸工作壓力P是舉升角的函數(shù)，即P=p()。Pmax應出現(xiàn)在<150的范圍內(nèi),Pmin應出現(xiàn)在300max階段。理想的P=p()曲線見圖41所示。圖51 理想的油壓特性曲線a 起始工作油壓p ; b 最大工作油壓pmax ; c 最小工作油壓pmin 性能參數(shù)構成了對舉升機構進行綜合評價的基本指標。對舉升機構優(yōu)化設計提供目標函數(shù)。通常1、5、6三個性能參數(shù)具有密切的內(nèi)在聯(lián)系，可作為優(yōu)化目標函數(shù)提出。性能參數(shù)2可作為優(yōu)化的約束條件提出；3、4應在總布置設計中初選。并通過機構分析得到確定。第六章 優(yōu)化設計變量為使優(yōu)化問題得以簡化，并考慮系列化生產(chǎn)，通常將設計參數(shù)分為不變設計參數(shù)和可變設計參數(shù)（簡稱不變參數(shù)和可變參數(shù)）。6.1不變參數(shù)對于該舉升機構而言，可將舉升連桿（包括三角臂）尺寸、油缸缸徑、行程與安裝尺寸、整個舉升機構所占據(jù)的空間尺寸等作為不變參數(shù)。這樣可使設計工作簡化、舉升機構總成實現(xiàn)系列化。如圖61所示。6.2可變參數(shù)為適應不同貨物與不同裝載質(zhì)量的運輸，選用不同類型的汽車底盤等，這些因數(shù)將直接影響到車廂的長度及其汽車上的縱向位置。因此，車廂長度可視為可變參數(shù)，并且，由此影響到的車廂與副車架的后鉸支點縱向位置和車廂后懸長度，也可將其視為可變參數(shù)。舉升質(zhì)量的質(zhì)心至車廂后鉸支點的距離，也是一個可變參數(shù)。舉升機構在舉升過程中的位置也是可變參數(shù)。對后推連桿組合組合式舉升機構圖31中的A,B,C三點位置為可變參數(shù)。 圖61 直推式舉升機構工作示意圖不變參數(shù)和可變參數(shù)在一定條件下是可以互相轉(zhuǎn)化的，若優(yōu)化結果不滿意時，可適當?shù)貙⒉糠植蛔儏?shù)視為可變參數(shù)進行調(diào)整，例如對構件集合尺寸進行優(yōu)化以求獲得最佳結果；相反，若可變參數(shù)太多，致使優(yōu)化問題過于復雜，則可將一些可變參數(shù)作為不變參數(shù)處理，這樣可減少優(yōu)化設計的工作量。6.3優(yōu)化設計的目標函數(shù)在舉升機構選型確定以后，進行機構優(yōu)化設計時，常用的優(yōu)化目標函數(shù)如下：、舉升力系數(shù)K在舉升過程中的不同位置，K值不同，通常以K0（舉升初始位置的K值）和Kmax（舉升過程中的最大K值）為優(yōu)化目標。故目標函數(shù)可取作min(k0)或max(kmax).、油壓波動系數(shù)因為油不可以被壓縮，但含在里面的空氣可以壓縮。在高壓系統(tǒng)下就會產(chǎn)生波動。所以控制油內(nèi)的泡沫傾向來控制波動的頻率，通常加微量含硅的混合油，加以控制。以舉升力系數(shù)K作為評價指標，存在一定的局限性。如對某一種形式的舉升機構只要加大油缸行程，K值（K0或Kmax）均會降低。故引入油壓波動系數(shù)作為舉升機構優(yōu)劣的評價參數(shù)。式中Pmax舉升過程中液壓系統(tǒng)最大工作壓力（Mpa）； 舉升過程中液壓系統(tǒng)平均工作壓力（Mpa）。此優(yōu)化項目，在油缸選取中，細做討論。 對于比較理想的舉升機構，應小于0.2。整個舉升過程中，系統(tǒng)的工作壓力是舉升角的函數(shù)，理想的油壓特性曲線參加圖41所示。以油壓波動系數(shù)作為評價指標，則優(yōu)化的目標函數(shù)可寫作： 、優(yōu)化設計的約束條件優(yōu)化設計的約束條件應該根據(jù)總布置允許占用的空間決定。為減少優(yōu)化設計的工作量，一般是在參照同類產(chǎn)品優(yōu)化設計的基礎上進行的，或者先采用總布置設計多確定的集合參數(shù)，將其變量的數(shù)量和變化范圍縮小，再進行優(yōu)化設計。確定約束條件時，還應考慮使舉升機構各構件之間，或構件與副車架、車廂底板之間不發(fā)生運動干涉。第七章 自卸車液壓系統(tǒng)設計自卸汽車的液壓系統(tǒng)由三部分組成：動力部分、操縱部分和執(zhí)行部分（舉升油缸）如圖418所示。液壓基本原理圖如71所示： 圖71圖中：1壓力控制閥； 2單向閥； 3換向閥； 4可調(diào)節(jié)流閥。 動力部分主要有：取力器、齒輪泵等傳動機構。操縱部分用來控制舉升油缸實現(xiàn)車廂傾翻。它應具有舉升、停止和下落三個動作?？刂崎y多采用三位四通閥，操縱控制閥的方式可分為：手動機械杠桿式、手動液壓伺服式和氣動操縱式三種。因為選擇的是雙缸，如何實現(xiàn)兩個液壓缸的舉升過程。則需通過氣控換向閥實現(xiàn)。氣壓控制換向閥，是利用氣體壓力來使主閥芯運動而使氣體改變流向的，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)，選取瑞安市世學豐業(yè)汽車配件廠生產(chǎn)的氣控換向閥，型號為Q23L15H。該換向閥控制方式為差壓控制，是使主閥芯在兩端壓力差的作用下?lián)Q向。1）用途與特征:通過氣缸作先導控制，推動閥芯的開閉而轉(zhuǎn)換工作機能。在液壓系統(tǒng)中起到接通或 卸荷作用，即實現(xiàn)各大型自卸車執(zhí)行元件舉升中停下降功能。2）工作原理: 當氣控口a接通氣源，推動氣控換向閥的閥芯至舉升位置使車廂舉升。當氣控口b接通氣源，推動氣控抉向閥的閥芯至下降位置使車廂舉升下降，同時泵卸荷。當氣控口不通氣源，氣控換向閥的閥芯在彈簧力的作用下回到中間位置使車廂舉升位置保持不變，同時泵卸荷。同時，若其中一個液壓缸壓力大于另外一個，多余的流量會通過該閥流向壓力少的一方。以實現(xiàn)壓力平衡。該閥的工作原理示意圖如下3）技術參數(shù)：1.工作壓力： 16 MPa20 Mpa2.工作流量：160 Lmin(20通徑)3.控制氣壓：0.40.8 Mpa4.溫度范圍：-20+80(C)5.粘度范圍：10400 (mm2/S)6.過慮精度：10 (m)注：油液最高污染等級按GBT14039之1916執(zhí)行。4）連接示意圖72氣控換向閥連接示意圖圖72 圖13 自卸汽車的液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)主要元件的性能參數(shù)計算與選型自卸汽車所用的液壓元件一般為標準件。故自卸汽車設計者只需完成主要液壓元件的性能參數(shù)計算和液壓元件的選型工作。7.1舉升油缸的性能參數(shù)計算選型依據(jù)：最大舉升力Fmax和液壓系統(tǒng)預先給出的最高工作壓力P?？晒┻x取的P有：20.6Mpa、15.7Mpa、13.6Mpa和10Mpa.選取P=20.6Mpa.最大舉升力 式中 液壓系統(tǒng)的效率，通常取=0.8； d舉升油缸活塞直徑（m）。由數(shù)據(jù)得到 Fmax=148232176(N) 故 ： (71) (72)油缸最大工作行程L：L=SmaxS0 （m） （73）式中Smax舉升角=max時，油缸上兩鉸支點的距離S0舉升角=00時油缸兩鉸支點的距離（m）.舉升油缸可根據(jù)（430）、（431）確定的d、L及液壓系統(tǒng)最高工作壓力P進行選取。L= SmaxS0=530mm (74)7.2液壓油泵的選型油缸工作容積V為： 液壓油泵額定流量Q(ml/s)應滿足下式要求 式中 t舉升工作時間（s）。舉升機構一般應在15s的時間內(nèi)，將車廂傾卸到max的位置； v液壓系統(tǒng)容積效率，v=0.800.85。 故液壓油泵排量q由下式確定：式中nbe液壓油泵的額定轉(zhuǎn)速（r/min）。當液壓油泵的排量q、額定轉(zhuǎn)速nbe和液壓系統(tǒng)最高工作壓力P確定后，即可進行油泵的選型工作、自卸汽車多采用齒輪泵，常用型式有CB、CG、CN等系列齒輪泵。由得到數(shù)據(jù)，代入公式的得Q=43.1ml/r （75）3、 油壓波動系數(shù)以舉升力系數(shù)K作為評價指標，存在一定的局限性。如對某一種形式的舉升機構只要加大油缸行程，K值（K0或Kmax）均會降低。故引入油壓波動系數(shù)作為舉升機構優(yōu)劣的評價參數(shù)。式中Pmax舉升過程中液壓系統(tǒng)最大工作壓力（Mpa）；舉升過程中液壓系統(tǒng)平均工作壓力（Mpa）系統(tǒng)工作中，液壓系統(tǒng)最大工作壓力為20.6mpa。舉升平均工作壓力測量得到為17mpa。帶入數(shù)據(jù)：油壓波動系數(shù)為：=0.17 （17）對于比較理想的舉升機構，應小于0.2。滿足要求。整個舉升過程中，系統(tǒng)的工作壓力是舉升角的函數(shù)，理想的油壓特性曲線參加圖417所示。以油壓波動系數(shù)作為評價指標，則優(yōu)化的目標函數(shù)可寫作： 所以，綜上所訴，選取齒輪泵為天津眾德生產(chǎn)的，其型號為：CBTG55C 額定壓力：25mpa 排量：50ml/r 轉(zhuǎn)速：300r/min第八章 液壓缸的設計選用8.1液壓缸主要參數(shù)的選定額定工作壓力PN，一般取決于整個液壓系統(tǒng)，因此液壓缸的主要參數(shù)就是剛筒內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。此兩數(shù)值按照前面所得的數(shù)據(jù)確定后，最后必須選用符合國家標準GB/T 23481993的數(shù)值，這樣才便于選用標準密封件和附件。表81所示：液壓缸的主要參數(shù) 表81液壓缸的公稱壓力系列（GB/T 79381987）/MPa0.63、1.0、1.6、2.5、4、6.3、10、16、25、31.5、40.0液壓缸直徑系列(GB/T 23481993)/mm8、10、12、16、20、25、32、40、50、63、80、100、110、125、160、200、250、320、400、500活塞桿直徑系列（GB/T 23481993）/mm4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360活塞行程系列（GB/T 23491980）/mm第一系列：25、50、80、100、125、160、200、第二系列：40、63、90、11、140、180、220、550第三系列：240、260、300所以由得到的數(shù)據(jù)，在表中選出活塞桿直徑d為56mm，液壓缸的直徑D為110mm?；钊谐虨榈诙盗校?50mm。（2）使用工況及安裝條件工作中有劇烈沖擊時，液壓缸的鋼筒、端蓋不能用脆性的材料，如鑄鐵。排氣閥需安裝在液壓缸油液空腔的最高點，以便排除空氣。采用長行程液壓缸時，需綜合考慮選用足夠剛度的活塞桿和安裝中隔圈。當工作環(huán)境污染嚴重，有較多的灰塵、砂、水分等雜質(zhì)時，需采用活塞桿防護套。安裝方式與負載導向。安裝方式與負載導向直接影響活塞桿的彎曲穩(wěn)定性。也即活塞桿直徑d的選擇。第九章油箱的設計要點油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲油外，還起著散熱、分離油液中的氣泡、沉淀雜質(zhì)等作用。油箱中安裝有很多輔件，如冷卻器、加熱器、空氣過濾器及液位計等。油箱可分為開式油箱和閉式油箱二種。開式油箱，箱中液面與大氣相通，在油箱蓋上裝有空氣過濾器。開式油箱結構簡單，安裝維護方便，液壓系統(tǒng)普遍采用這種形式。閉式油箱一般用于壓力油箱，內(nèi)充一定壓力的惰性氣體，充氣壓力可達0.05MPa。如果按油箱的形狀來分，還可分為矩形油箱和圓罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液壓器件，所以被廣泛采用；圓罐形油箱強度高，重量輕，易于清掃，但制造較難，占地空間較大，在大型冶金設備中經(jīng)常采用。9.1 油箱的設計要點設計油箱時應考慮如下幾點。1）油箱必須有足夠大的容積。一方面盡可能地滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時應能容納系統(tǒng)中的所有工作介質(zhì)；而工作時又能保持適當?shù)囊何弧?）吸油管及回油管應插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的3倍。吸油管可安裝100m左右的網(wǎng)式或線隙式過濾器，安裝位置要便于裝卸和清洗過濾器?；赜凸芸谝鼻?5角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時也有利于散熱。3）吸油管和回油管之間的距離要盡可能地遠些，之間應設置隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。隔板高度為液面高度的2/33/4。油箱可分為以下幾部分：1液位計；2吸油管；3空氣過濾器；4回油管；5側(cè)板；6入孔蓋；7放油塞；8地腳；9隔板；10底板；11吸油過濾器；12蓋板；4）為了保持油液清潔，油箱應有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過濾器，注油及通氣一般都由一個空氣過濾器來完成。為便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低處設置放油閥。對于不易開蓋的油箱，要設置清洗孔，以便于油箱內(nèi)部的清理。5）油箱底部應距地面150mm以上，以便于搬運、放油和散熱。在油箱的適當位置要設吊耳，以便吊運，還要設置液位計，以監(jiān)視液位。6）對油箱內(nèi)表面的防腐處理要給予充分的注意。常用的方法有： 酸洗后磷化。適用于所有介質(zhì)，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。 噴丸后直接涂防銹油。適用于一般礦物油和合成液壓油，不適合含水液壓液。因不受處理條件限制，大型油箱較多采用此方法。 噴砂后熱噴涂氧化鋁。適用于除水-乙二醇外的所有介質(zhì)。 噴砂后進行噴塑。適用于所有介質(zhì)。但受烘干設備限制，油箱不能過大?？紤]油箱內(nèi)表面的防腐處理時，不但要顧及與介質(zhì)的相容性，還要考慮處理后的可加工性、制造到投入使用之間的時間間隔以及經(jīng)濟性，條件允許時采用不銹鋼制油箱無疑是最理想的選擇。9.2油箱的容量計算油箱容量的計算液壓泵站的油箱公稱容量系列（JB/T7938-1995），見表1。表1 油箱容量JB/T7938-1995（L）46.31025406310016025031540050063080010001250160020003150400050006300油箱容量與系統(tǒng)的流量有關，一般容量可取最大流量的35倍。另外，油箱容量大小可從散熱角度去設計。計算出系統(tǒng)發(fā)熱量與散熱量，再考慮冷卻器散熱后，從熱平衡角度計算出油箱容量。不設冷卻器、自然環(huán)境冷卻時計算油箱容量的方法如下。根據(jù)熱平衡條件驗算 已知單位時間內(nèi)系統(tǒng)的總發(fā)熱量1（3103J / h）; 單位時間內(nèi)冷卻器的散熱量（J / h）；式中：風扇風量（100m3 / h）空氣密度（取1.29kg/m3）空氣比熱容（1.4/kgK）散熱溫差（?。┧运愕?806（J / h）；單位時間內(nèi)液壓系統(tǒng)本身由于溫升所吸收的熱量（） （J / h）式中：油箱材料的比熱容（取502J/kgK）油液的比熱容（J/kgK，取J/kgK），油箱和油的質(zhì)量（）=1.5；=5 每小時系統(tǒng)溫度與環(huán)境溫度之差，取=10所以帶入數(shù)據(jù)算的=1.15103（ J / h）單位時間內(nèi)油箱的散熱量 （/）式中： 油箱散熱系數(shù)（0.8/），其大小與環(huán)境有關油箱散熱面積（22）系統(tǒng)溫度與環(huán)境溫度之差（一般?。┧运愕?28（/）所以，綜上所述，選取郵箱為四川承德生產(chǎn)的編號為：CK8600 120 E1 G的油箱。其尺寸為44.530.515.5（長寬高mm）9.3液壓系統(tǒng)發(fā)熱淺析液壓系統(tǒng)油液發(fā)熱、溫度高，會造成操作不靈活、作業(yè)不連續(xù)、工作無力以及工作壓力降低等故障?，F(xiàn)就液壓系統(tǒng)發(fā)熱原因及造成的危害和預防措施進行如下簡單的分析和探討。一、油液發(fā)熱的原因（）油箱容積太小，散熱面積不夠，未安裝油冷卻裝置，或雖有冷卻裝置但其容量過小。（）按快進速度選擇油泵容量的定量泵供油系統(tǒng)，在工作時會有大部分多余的流量在高壓下從溢流閥溢回而發(fā)熱。 （）系統(tǒng)中卸荷回路出現(xiàn)故障或因未設置卸荷回路，停止工作時油泵不能卸荷，泵的全部流量在高壓下溢流，產(chǎn)生溢流損失而發(fā)熱，導致油液發(fā)熱。 （）系統(tǒng)管路過細過長，彎曲過多，局部壓力損失和沿程壓力損失大。 （）元件精度不夠及裝配質(zhì)量差，相對運動間的機械摩擦損失大。 （）配合件的配合間隙太小，或使用磨損后導致間隙過大，內(nèi)、外泄漏量大，造成容積損失大，如泵的容積效率降低，發(fā)熱快。 （）液壓系統(tǒng)工作壓力調(diào)整得比實際需要高。有時是因密封過緊，或因密封件損壞、泄漏增大而不得不調(diào)高壓力才能工作。 （）氣候及作業(yè)環(huán)境溫度高，致使油溫升高。 （）選擇油液的粘度不當，粘度大粘性阻力大，粘度太小則泄漏增大，兩種情況均能造成油液發(fā)熱。 二、溫度過高的危害14（）使機械產(chǎn)生熱變形，液壓元件中熱脹系數(shù)不同的運動部件因其配合間隙變小而卡死，引起動作失靈、影響液壓系統(tǒng)的傳動精度，導致部件工作質(zhì)量變差。 （）使油的粘度降低，泄漏增加，泵的容積效率和整個系統(tǒng)的效率會顯著降低。由于油的粘度降低，滑閥等移動部件的油膜變薄和被切破，摩擦阻力增大，導致磨損加劇。 （）使橡膠密封件變形，加速老化失效，降低密封性能及使用壽命，造成泄漏。 （）加速油液氧化變質(zhì)，并析出瀝青物質(zhì)，降低液壓油的使用壽命。析出物堵塞阻尼小孔和縫隙式閥口，導致壓力閥卡死而不能動作、金屬管路伸長而彎典，甚至破裂等。 （）使油的空氣分離壓降低，油中溶解空氣逸出，產(chǎn)生氣穴，致使液壓系統(tǒng)工作性能降低。 三、防治措施 （）根據(jù)不同的負載要求，經(jīng)常檢查、調(diào)整溢流閥的壓力，使之恰到好處。 （）合理選擇液壓油，特別是油液粘度，在條件允許的情況下，盡量采用低一點的粘度以減少粘度摩擦損失。 （）改善運動件的潤滑條件，以減少摩擦損失，有利于降低工作負荷、減少發(fā)熱。 （）提高液壓元件和液壓系統(tǒng)的裝配質(zhì)量與自身精度，嚴格控制配合件的配合間隙和改善潤滑條件。采用摩擦系數(shù)小的密封材料和改進密封結構，盡可能降低液壓缸的啟動力，以降低機械摩擦損失所產(chǎn)生的熱量。 （）增設必要的冷卻裝置。第十章 該系統(tǒng)選取材料見圖101所示。名稱型號及廠家名稱型號及廠家油缸CK8600130E2G山東興田換向閥CK8600180E4G成都柯世達油箱CK8600120E1 G四川承德油泵閥高壓油管總成CK8600150E3G成都柯世達齒輪泵CBTG55L天津眾德?lián)Q向閥手動換向閥氣管總成CK8600190E3成都柯世達氣控換向閥Q23L15H瑞安市世學豐業(yè)汽車配件廠單向閥CK8600130E2成都柯世達 （圖101）結 束 語隨著科學技術的進步和人們審美觀念的變化，人們對商品的實用性和宜人性的要求愈來愈高，產(chǎn)品外觀在市場競爭中所起的作用也越來越重要。專用汽車作為人類的經(jīng)濟生活中重要生產(chǎn)設備，也不再單純局限在野外礦山作業(yè)施工，而越來越深入到我們生活的各個角落，人們在完善其功能、提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的同時，對其產(chǎn)品的外觀造型要求也越來越高。專用汽車不僅要結構科學合理，性能優(yōu)越，還要美觀大方，充分滿足人們在實用和審美兩方面的需求。工業(yè)設計就是完成該項任務的有效工具，工業(yè)設計已成為增強產(chǎn)品附加值和競爭力，加快產(chǎn)品的開發(fā)速度，優(yōu)化產(chǎn)品結構，實現(xiàn)技術美、性能美與形式美的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，提高經(jīng)濟效益的一種重要手段。本文是在李玉軍老師的悉心指導下完成的。在畢業(yè)設計這一個多月的時間里，老師十分關心論文進度，時時詢問論文完成進程，無論在資料的收集還是論文的完成過程中，老師都在百忙之中給我以幫助和指導。在我陷入迷途、困惑不解的時候，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路；在我意志消沉、頹廢不振的時候，又精心點撥和熱忱鼓勵，給予我不斷探索深入研究的勇氣。在此謹向尊敬的導師致以崇高的敬意和衷心的感謝。同時，感謝我的室友、同班同學以及相識的好友們，在這三年大學生涯中，是你們給予我無盡的幫助和無窮的快樂，從你們身上我學到了很多很多。最后感謝感謝我的爸爸媽媽，感謝你們多年來在生活上對我無微不至的關懷和學習上無私的支持，沒有你們的鼓勵與支持就沒有我的今天。參考文獻1孔紅梅，等.液壓舉升機同步系統(tǒng)J.液壓氣動與密封，2000,(1):20-23.2 劉敏杰,等.幾種舉升機構的結構與性能分析J.專業(yè)汽車，1999,(2):23-25.3 王惠.舉升機液壓系統(tǒng)的設計J.機械設計，1996,(4)：25-27.4 陳耀華.重型自卸汽車多級缸式液壓舉升系統(tǒng)的設計計算J.汽車研究與開發(fā),1994年03期.5 王國彪,楊占敏.液壓舉升機構定位尺寸的分析J.礦山機械,1995年04期.6 林晨.新型液壓汽車舉升機J.林產(chǎn)化工通訊,1995年02期.7 文嘉性,馮克良,章武烈.QJ2型汽車舉升機的設計與制造J.陜西汽車,1995年03期.8 王惠.舉升機液壓系統(tǒng)的設計J.機械設計,1996年04期.9 王琪.汽車舉升機絲桿螺母機構的安全設計J.機械設計與制造工程,1999年06期.10 張子健.機械舉升機雙