t式举升机构

T式举升装置设计的研究

T式举升机构是一种由翻转车厢、举升油缸、举升三角臂、拉杆及支承铰座等构件组成的油缸前推连杆组合式机构，或连杆复合式举升机构。这种机构在综合性能方面有独特指处，被广泛应用于自卸汽车，特别是中、重型自卸汽车上。

一、 T式举升机构的性能特点

连杆复合式举升机构具有横向刚度好、举升转动圆滑平顺的共性，其中加伍德举升臂式多用于中型车，T式举升机构由于举升力系数低、易于减小举升过程最大举升力，从而得到理想的油压特性，并使车厢底架、副车架及支承装置的受力情况得到改善，所以多用于中、重型自卸汽车上。

二、 举升装置及其评价指标

举升力系数与举升装置系数

（1）举升力系数在自卸汽车设计中通常把举起单位额定载荷所需油缸的最大推力定义为升力系数，用K表示。

F9

K=

G

F9——油缸的最大推力G—举升装置所承受额定载荷举升力系数是个表征举升机构力效率的参数。通过对机构的力

学分析（见图1）可得出：K=d

b c a ..

举升力系数K 与机构的结构型式有关，通常直推式举升机构K 值在1~1.5左右；T 式举升机构在1.5~2左右；加伍德举升臂式举升机构在2.4~2.8左右。当然，在机构选型时K 值不是唯一的指标，还需综合考虑横向刚度、机构质量利用系数、工作可靠性、平稳性、成本等方面的因素。

对同一种举升机构，K 值与结构尺寸和机构的布置有关。所以利用举升力系数可以对各种车型的举升机构进行综合比较与评价。

（2）举升装置系数 对举升力系数的研究可以发现，用K 值进行评价的举升机构包括、油缸、举升三角臂、连杆和支架支铰等构件。但在设计中，对车厢的考虑是以满足额定容积、整车轴荷分配、举升状态车厢后沿最小离地间隙等为设计条件。在其他构件布置时，车厢位置（即a 值）是作为不便参数考虑的，只有在K 值达不到设计要求时再考虑调整，所以除车厢以外的举升构件是举升

机构设计的主要研究对象，把这些构件称之为举升装置，以区别于包括车厢在内的举升机构。

那么举升装置设计的合理程度用什么指标来评价呢？由举升

力系数的计算式：K=bd

ac 式中参数a 只与车厢布置位置有关，命其为车厢布置系数用K 1表示，既K 1=a 。参数b 、c 、d 只与举升装置的设计有关，所以令K 2=bd c

，即K 2即为评价举升装置设计合理程

度的指标，这里称K 2举升装置系数所以K= K 1·K 2 可见，举升力系数是由车厢布置系数K 1和举升装置系数两个因素决定的。举升力系数较低的机构并不意味举升装置的设计就合理了；反过来说经过优化设计的举升装置，也不一定能保证举升力系数就最佳。在评价举升装置设计的合理性时，只能用举升装置系数来比较才是恰当、合理的，若用举升力系数来评价就可能得出错误的结论。

为了说明以上问题，在表2中列举了几种采用T 式举升臂式机构车型的的K 值和K 2值。以DQ362和LZ340比较为例，前者的举升力系数高于后者，但举升装置设计的合理程度却优于后者（因

为K 2值小）

。 三、 T 式举升臂式举升装置设计的探讨

T 式举升臂式举升装置设计涉及到9个点18个座标值，这里仅就类比同类车型预选举升臂、油缸及选定倾翻轴位置条件下、对举升装置的合理布局进行探讨。

举升装置系数 K 2=bd c

对T 式举升臂式举升装置来说，当装

置内各构件在其约束范围内寻求最佳布置时，b 值的变化量很小，可近似看成不便参数，这样就有：K 2=b 1·d c =b

1·K 2 式中K 2=d c

举升装置当量系数

在图2中联结OC ，作M ＇N ＇⊥OC 。设合力作用线MN 与M ＇N ＇之夹角α，举升臂AC 边与M ＇N ＇夹角为β则有啊

K 3=d c =ααβcos )sin(•−•OC CA =OC

CA （sin β-cos β·tg α） 由上式可以看出降低K 3的方法：

1．增大OC值

把举升臂尽量朝前布置，以加大OC值。这时的约束条件是举升缸的活塞行程要能满足举升角的设计要求，而且举升臂的最前端A点不能影响变速器的正常拆卸。

2．减少β角

在举升臂布置时，应考虑适当降低A点位置以减小β角。这时的约束条件是A点与车架横梁或其他构件不能产生干涉。

3．增大α角

增大α角，就是要使合力F h的作用线MN斜率减小。实施的办法是加大油缸和拉杆的安装角度，即使D点朝上、E点朝下布置。这时必须考虑的约束条件是D点必须沿着AA1连线的垂直平分线变化，且D点的升高容易造成B点与车厢底版间的运动干涉。降低E点则要考虑纵向空间干涉。除此之外，还要考虑到工艺问题。目前国内外采用T式举升臂式机构的汽车D、E点的布置在结构上都是共用固定在副梁辅助横梁上的支铰板。D、E点间距离过大、将给支铰板的设计造成困难，所以要综合考虑结构的工艺性。

以上通过数学分解析式对举升装置布置方案的优化方向进行了探讨。应该说明的是以上有些参数间会发生矛盾。如降低A点固然可减少β角值，但同时会使油缸的安装角减小。

四、 举升机构的运动干涉

1．运动干涉分析

如下图所示：△ABC为举升臂，AD为拉杆，O点为倾翻轴中心。

过C 点作直线MN 与车厢底面平行，在理论计算时可将MN 线等效为车厢底面。以O 点到直线MN 的距离OM 为半径作圆，该圆即为倾翻基圆。

满足B 点不与车厢底面MN 干涉的充要条件是：

∠BCA+∠ACO+∠OCM＜180° ⑴

对于已完成初步设计的机构来说，∠BCA 和∠OCM 均为已知值，那么是否发生干涉的关键在∠ACD。

在△ACO 中

∠ACD=COS -1

OC AC AO OC AC •−+2222 ⑵ 因为在运动过程中AC 、OC 为不变参数，所以由⑵式可知，当AO 取得极大值时，∠ACO 也相应为极大值，该位置即为可能发生干涉的位置。

那么，举升臂处于什么位置时AO 值最大呢？

在△ADO 中，AD+OD＞AO，当A 点处于OD 连线的延长线A 1位置时，A 1O=AD+DO 显然A 1O 取得极大值。

所以当举升臂在举升运动过程中，A 点处于OD 延长线时，举升臂最有可能与车厢底板发生干涉。对该位置的干涉情况进行校核，若不会发生干涉则整个运动过程都不可能产生干涉。可见，举