自卸汽车举升机构设计说明书.docx

1绪论11.1 课题研究的背景及意义1自卸汽车的简介11.1.1 课题研究的背景1课题研究的意义21.2 自卸汽车的研究现状以及开展趋势3国外研究现状31.2.1 国内研究现状4自卸汽车的开展趋势51.3 本研究的主要研究内容62自卸汽车举升机构的总体设计72.1 自卸汽车的结构特点72.2 自卸汽车的底盘选用82.3 举升机构的选择83自卸汽车举升机构的三维建模及仿真分析103.1 举升机构的三维模型10SOLIDWORKS 软件介绍1()3.1.1 自卸汽车主要性能参数10举升机构的三维建模103.1.2 举升机构的虚拟装配12举升机构的干涉分析133.2 举升机构最大举升角和举升降落时间的设定14最大举升角143.2.1 举升降落时间143.3 仿真结果分析143.4 对关键部件的有限元分析15拉杆有限元分析153.4.1 三角臂有限元分析164举升机构液压系统的计算设计171 .2自卸汽车的地盘选用自卸汽车通常是以现有的同吨位级的载货汽车基础上改装而来的，在实际生 产中厂家可以根据市场需求和自己本身的技术经济条件来选用合适的底盘进行改 装，把系列化的底盘建成地盘子模块最后根据客户需求、载重量等技术参数和 工作条件来选用不同的底盘。

本次自卸汽车中选用的底盘型号为DND3251CWB4591I,其详细参数如下表2-1 所示表2-1东风日产柴DND3251CWB459H重型自卸汽车底盘详细参数名称数值规格长：7365 宽：2490 高：2910轴数3轴距3200+1300弹簧片数11/10轮胎数10轮距前轮距2045后轮距1860总质量25000整备质量7820前悬后悬1400/1465发动机型号PF6发动机排量(ML)12503发动机功率(ML)2532 .3举升机构的选择举升机构是自卸汽车的关键工作系统之一，其设计质量的好坏直接影响自卸 汽车的使用性能，旦举升机构设计是自卸汽车设计的核心技术问题，所以，应根 据使用的具体要求结合制造工艺条件，在多方案综合比拟的基础上决定取舍，但 不管选取何种举升机构，都必须确保其举升力与最大举升角度各种自卸汽车举 升机构特性如下表2-2所示举升机构对于自卸汽车非常重要，所以在选择举升机构时一定要全面考虑， 合理选用，以便能够到达设计的要求选用举升机构必须考虑以下几点因素： 1.车辆的使用条件与环境3 .制造工艺与制造本钱;要求尽可能的降低本钱4 .液压系统是否能承受在举升质量作用下的举升力以及液压油缸的行程能否满足车厢的最大举升角。

从以上的分析来考虑，液压缸浮动连杆式举升机构结构比拟紧凑，机构效率 较高，杆系受力合理，能够很好地解决举升时起始压力过大的问题，因此，本次 课题研究采用液压缸浮动连杆式举升机构表2-2各种自卸汽车举升机构特性3自卸汽车举升机构的三维建模及仿真分析结构形式性能特征结构示意图直 推 式单缸前置结构紧凑、升效率高、工艺简单、 本钱较低，用单缸时，横向刚度 缺乏，采用多节伸缩缸时密封性 较差中置双缸连 杆 组 合 式液压缸前推连杆式（马 勒里举升臂式）横向刚度心举升转动圆滑平顺举升力系数小、省力、油 压特性好，但缸摆角大， 活塞行程大1液压缸后推连杆式（加 伍德举升臂式）转轴反力小，举升力系数 大，举升臂较大，活塞行 程短屋液压缸前推杠杆式举升力小、构件受力较 大，油缸摆角大1液压缸后推杠杆式举升力一般，结构紧凑但 布置集中后部，车厢底板 受力大1液压缸浮动连杆式油缸进出油管活动范围 大，油管大C14.1 举升机构的三维模型自卸汽车举升机构主要由车厢、液压缸、拉杆(左、右)、三角臂(左、右)、 副车架五个局部组成在举升机构的简化模型中，副车架充当举升机构的基座固 定在地面上，车厢以及车厢中的货物是举升机构载荷的提供者，液压缸为举升机 构的运动提供动力。

本文拟采用SOLTDWORKS软件对举升机构的零部件进行三维建 模4.1.1 SOLIDWORKS 软件介绍SOLIDWORKS是一个三维(3D CAD)设计的软件，SOLIDWORKS软件最早是基 于Windows开发的三维CAD系统，是一款相当实用且高效的机械类CAM、CAE分析 辅助工具，具备了十分直观的3D开发环境，可以帮助用户轻松设计制造各种复杂 产品，SOLIDWORKS软件还拥有工程分析和准备系统，能够充分发挥设计和制造资 源的生产效率，从而可以更快、更经济地创造出更好的产品4.1.2 自卸汽车主要性能参数表37自卸汽车主要结构参数名称结构参数整车外型尺寸长(mm) *宽(mm) *高(mm)8450*2400*3340货厢外形尺寸长(mm) *宽(mm) *高(mm)5300*2200*1500总质量(kg)25600质量利用系数1.06整备质量(kg)12400额定载质量(kg)13090轴数3前悬(mm) /后悬(mm)1500/1300前轮距(mm) /后轮距(mm)2025/1820举升机构的三维建模SOLIDWORKS软件环境设置完成后，根据各&件的尺寸建立零件模型，在 SOLTDWORKS中建立的举升机构零部件的三维模型，由于零件数目太多，下面只列 出举升机构各个局部的总成装配模型。

101 .车厢自卸汽车的车厢是用于装载运输货物的，根据其结构形式的不同可以分为后 倾式车厢结构、侧倾式车厢结构、三面倾卸式车厢结构和簸箕式车厢结构等本 课题采用后倾式车厢，车厢总成三维模型如下列图3-1所示，其中车厢前板加有防 护挡板以防装载过程中物料碰坏驾驶室顶部，左右侧栏板固定在底板上，后栏板 与侧栏板是较接关系以方便装卸货物时开启或关闭车厢的底板是车厢模型中较 为复杂的零件，车厢底板上有其与副车架、油缸、拉杆的较接位置点，其位置尺 寸对举升机构性能的影响很大，在此已单独列出车席底板的三维零件模型如图3-2 所示图37车厢总成三维模型图3-2车厢底板三维模型2 .液压缸液压缸是自卸汽车的关键部件，它主要由液压缸体和活塞杆组成液压缸具 有结构简单、工作可靠、运动平稳等优点液压缸通过活塞杆的直线运动将液压 能装换成车厢的机械能，实现自卸汽车的自动卸货液压缸组成部位三维模型如 图3-3、3-4所不图3-3缸体三维模型图3-4活塞杆三维模型.拉杆和三角臂举升机构中拉杆和三角臂是左右各一个对称布置的，根据结构尺寸及安装位11置拉杆和三角臂的三维模型如图3-5、3-6所示图3-5拉杆三维模型图3-5拉杆三维模型图3-6三角臂三维模型.副车架自卸汽车副车架是车痛与三角臂的承载机构，它主要由两根纵梁和假设干横梁 组成。

在保证副车架使用可靠的前提下，为了提高其挠曲性、减小副车架的刚度, 减少对副车架纵梁的扭转约束，副车架的横梁应尽量少副车架三维模型如图3-7 所示图3-7副车架总成三维模型举升机构的虚拟装配将已经完成的自卸汽车举升机构各独立的零部件，根据实际情况装配成一个 完整的实体SOLIDWORKS中较接局部的约束采用同心加共面的方式，否那么装配出 来的机构可能固定不能运动，影响后续约束的添加为了方便零件的修改和模型的重建，本文采用自下而上的设计方法将举升机 构零件的三维模型调入到装配界面中进行约束的添加，其具体的装配过程如下：1 .把调入装配界面的副车架设定为固定件；2 .通过对三角臂的两次导入，得到左右两个三角臂模型将三角臂被接在副 车架上；3 .同理导入两个拉杆模型，添加拉杆和三角臂较接约束；4 .导入液压缸体和活塞杆模型，添加液压缸体与三角臂之间的较接约束以及12液压缸体与活塞杆的同心约束；5 .最后导入车厢的各个栏板，分别定添加车厢底板与副车架、活塞以及拉杆 之间较接约束，将车厢的前板、左右侧栏板均固定在车厢底板.上，添加后板与左 右侧栏板较接约束完成约束添加后得到如图3-8所示的举升机构三维装配模型。

□ □ □ □ □ □□ □ □图3-8举升机构三维装配模型• <5制叩？(tfik景次>_图3-9举升机构初始位置三维装配模型争向由您动6 .1.5举升机构的干涉分析现对装配模型进行静态干涉检查举升机构装配体是否存在动态干涉将 SOLIDWORKS中的模型调整到动力学仿真所需要的初始位置状态，并保证此状态下 各零件间不存在干涉，由此得到举升机构初始位置状态的三维装配模型如图3-9 所示峥⑻VO 标®您便撞杉杳O砌动加厘码：④新再号部件之间出O这亚雪郃件N4M)口碘眄，止(D口仅慑拖动的等伟5英变选臣(V)人叼^^2示面叼0R«(o»008复京曲面为 □ ctEXin133.2 举升机构最大举升角和举升降落时间的设定3.2.1 最大举升角举升机构最大举升角即车始的最大倾斜角，是指车席举升至最大极限位置时, 车厢底部平面与副车架平面之间的夹角散料的安息角是指散料在堆放时能够保 持自然稳定状态的最大角度不同种类的散料安息角不尽相同，如下表3-2所示, 为常见散料的安息角，从表中可以看出自卸车运输的常见散料的安息角范围大概 是27° -50° o安息角度较小的物料，其颗粒之间的摩擦力也较小根据货物的倾卸条件，自卸车的最大举升角度要大于装载物料的安息角才能 顺利将货物倾卸干净。

但是如果举升度太大，自卸车会因举升太高导致举升卸货 过程稳定性差或者致使车席难以复位本课题研究的某自卸汽车举升机构,为了使 自卸汽车的使用范围更加广泛，能够对大局部散料进行装卸，设计该自卸汽车的 最大举升角度为50°表3-2常用散料的安息角散料煤焦炭矿石细砂安息角27° -45°50°35° -45°30° -45°散料生石灰石灰石黏土水泥安息角45° -50°40° -45°40° -50°40° -45°3.2.2 举升降落时间车厢举升时间是指自卸汽车满载时，从车厢开始举升到车厢举升至最大举升 角，所用的时间，一般为15s-25s车厢降落时间是指车厢卸货完毕后，从最高位 置下降到副车架上所经历的时间，一般为8s-15s3.3 仿真结果分析表3-3举升机构性能参数名称，性能参数最大举升角50. 40°初始工作油压11. 19MPa最大工作油压13. 42MPa平均工作油压10. 76MPa初始油压与最大油压比值0. 83,小于 0.85油压波动系数0. 04,小于 0.2油压特性曲线最大位置在6. 2°附近，最小在43°附近143.4 对关键部位的有限元分析在自卸汽车举升机构中，三角臂和拉杆是非常重要并且很容易受损的零部件, 利用Simulation模块对三角臂和拉杆进行有限元分析，可以清楚地了解它们的受 力情况，校核它们的刚度和强度，从而对其进行优化，提高其技术含量。

3.4.1 拉杆有限元分析拉杆在举升机构中可简化为二力杆，其受力方向是沿拉杆中心线的方向拉 杆所使用的材料为普通碳钢，查阅机械设计手册可知其材料参数如下表3-4所示拉杆的一端是用较接固定的，为了对拉杆进行有限元分析，约束拉杆与三角 臂较接处的全部自由度，在拉杆与车闹较接的一端施加大小为1.75x10-。