自卸车举升机构的设计与分析

自卸车举升机构的设计与分析
摘要根据使用要求确定举升机构的结构及参数，通过计算机对该结构进行设计及分析，最终完成设计。

关键词自卸车举升机构设计分析
中图分类号：u469 文献标识码：a
自卸车举升机构是自卸车上的核心机构，设计时既要考虑机构运动，又要考虑机构强度。

现在开发一款主要针对装载细沙和石灰石的自卸车，整车轴距3500，货箱内部最大尺寸4000?？100?？00，整车最大装载质量10500kg。

为满足整车性能及使用要求，对车箱举升机构进行设计优化。

1举升机构结构的形式
杆系倾卸式一般是由三角臂、副车架和车箱等构成的连杆机构与油缸组合而成以实现车箱的倾卸功能。

本车采用比较常用的油缸前推连杆组合形式，其布置灵活并能使油缸行程成倍放大，举升力系数小省力，油压特性好。

2举升机构整体参数的初步选取
2.1车箱倾斜角的要求
举升机构要保证车箱具有一定的倾斜角，只有当举升角大于货物的安息角时，货物才能倾泻干净。

针对细沙和石灰石的使用，我们选取货箱最大倾斜角为45?啊？
2.2对油缸活塞行程的要求
油缸活塞行程应尽可能小，以利于缩短倾卸时间，提高工效，降低
油缸的制造成本，减轻机构的质量。

油缸行程580mm<h<630mm。

2.3对建造纵深的要求
建造纵深是指连杆组合式举升机构在自卸车车箱下部空间中所要
求的深度，要求尽可能小，机构紧凑，降低车箱高度，提高整车稳定性，也利于组合式连杆举升机构的总体布置。

设计车箱纵梁高度120mm，主车架纵梁高度240mm，副车架高度120mm，总高度和为480mm。

举升机构建造纵深l<480。

2.4对举升油缸的要求
因车箱不断倾斜，装载货物随之卸出，所以车箱启动时的举升力最大，通常要求活塞以尽可能小的举升力来启动车箱，以利于减小举升机构的体积和重量。

暂定参数：油泵额定工作压力=20mp，需要油泵的最小理论流量=40l/min；活塞推力f=40t；油缸缸径=160mm；油缸行程=610mm。

3举升机构布置及机构参数的验证
在设计时，要综合考虑各种结构参数对这些要求的影响。

我们通过计算机辅助设计来综合考虑这些因素。

按照选择及确定后的举升机构参数在计算机中绘制图形。

举升机构参数：拉臂长度l=1250mm；三角臂尺寸：l1=864mm、
l2=735mm、l3=234mm；举升油缸：行程h=610mm，缸径d=160mm。

3.2调整并确定各点的位置
通过草图的绘制，各点位置已经初定但仍需要进一步调整。

a点是油缸的下支点，确定a点的位置时，通常要考虑油缸的自由
长度，行程以及车架间的有限空间。

为了减少油缸活塞的行程，尽可能的使a点的位置靠近车箱的尾部，但是a点又不能过分靠近车箱尾部，这样在一定的油缸长度尺寸下也使b点位置靠后，从而减小了举升力矩，增加了举升力。

将a点布置在副车架横梁上，这样更容易调整a点的前后位置。

b点是连杆系与车箱中底部相连接的一铰点，车箱倾卸的原始动力就是依靠b点将油缸推力通过杆系传来的。

将b点布置在靠近车箱的前部，但过于靠前会在一定的倾斜角度时导致油缸行程的增加。

另外，b点位置靠前可以提高货箱举升时的横向稳定性，有利于提高车箱强度。

c点是油缸的上支点，c点的位置布置偏上，就会使油缸工作省力，但也应考虑不能将货箱布置过高，影响整车稳定性。

c点也是液压缸与三角板的连接点，所以c点的确定还要考虑到货箱变形时不能与货箱干涉。

d点是连杆系中三角板上的一铰点，要考虑是否会使三角板与货箱干涉。

e点是连杆系与副车架的铰接点，e点的位置将影响举升时是否省力。

o点是车箱与车架的铰接点，应将 o点的位置尽量靠近车箱中心，因此在满足轴荷要求情况下，应将货箱尽可能靠后布置，这样可以使油缸举升省力。

通过绘制二维平面图，确定了所有点位位置，确定了三角臂的尺寸、
油缸安装尺寸，在过程中对拉臂长度l=1250进行修改，修改后拉臂长度l=1280。

并在草图中做简单的运动模拟分析。

3.3绘制三维模型，进行运动仿真
举升机构的参数确定后，将二维图形转化为三维图形，以达到更加直观的效果，从而排除干涉现象。

仿真模拟运动后不存在干涉。

4机构受力分析
通过计算机举升分析系统对机构进行受力分析，得出举升机构各点在车箱各翻转角度位置上的受力情况。

结果各翻转角度位置上的受力数据均满足举升机构的使用要求，采用计算机的辅助设计和面向对象的程序设计方法完成了整个举升机构的设计及验证。

参考文献
[1] 《专用汽车构造》.武汉工业大学出版社.1994年第1版.。