自卸汽车F式举升机构的设计正式

F式举升机构设计系统

1.前言

对自卸车而言，液压举升系统举升机构的设计计算是各种起重举升汽车的共同问题，因此举升机构是自卸汽车的关键装置，它直接关系到自卸汽车的使用性能及整体布置，举升机构要有很好的动力性、卸料过程平衡协调，满足结构紧凑、安全可靠的要求。在举升机构诸多型式中，由其大吨位自卸车，选择浮动油缸连杆放大组合式举升机构，即F式浮动油缸连杆放大组合式举升机构，该结构比较紧凑，横向刚度好，机构效率高，举升时转动圆滑，杆系受力合理，起升时初始时刻的油压不高，油缸行程较短，能充分利用后桥至驾驶室之间纵向空间，有利于自卸汽车的总布置。

2.整车轴核分配计算：

2.1.根据整车布置，进行举升机构的布置。见如图所示：

图1

首先应当制定设计任务书，然后据此进行整车布置，如果采用二类底盘，必须进行称重，记录下底盘的质量、轴荷、外形尺寸、车架长度和宽度、取立器位置和形式等关键参数；如果是自行开发的，则需要进行全面布置和考虑，尽量有利于自卸上装的布置，进行布置和校核，然后根据国家现行法规及公告要求进行整车质量、性能等的计算，并在底盘空间允许的情况下，综合考虑使用工况，采用不同的举升机构形式，保证自卸汽车的可靠使用。

其中计算和分析主要有质量参数计算、整车动力性能计算、举升机构运动分析、受力分析，此外还有悬架校核、传动校核等。

在这里仅进行质量参数计算、举升机构运动分析、受力分析和计算。在这里介绍的是采用我公司自行生产的DFL3251A自卸车，上装举升机构采用F式举升机构，此机构目前是我公司较为成熟的产品。在计算时，可共同采用计算机CAD辅助绘图和EXCEL列表计算,即可得出任何位置的所要参数，此种方式较为直观和方便；也可以只采用计算机CAD辅助绘图进行分析，得出所要的举升立系数等结果，此种方式需要作出每一时刻的状态，数据分析不直观；或者也可以进行编制程序来计算分析，此种方式需要专业编程人员，且没有作图的直观，数据分析不好检查。

2.2. 进行举升机构在整车上的布置和校核后，将其质量参数列表如下，并进行轴荷计算：

质量参数表（用EXCEL表格进行计算）：

轴距3800+1350

从上表中可以知道轴核分配的合理性，对于6X4双胎汽车而言，空载时，前轴荷为31%到41%之间，中后桥在59%到69%之间，满载时，前轴荷在19%到25%之间，中后桥在75到81之间。其中轴荷可以作为设计车架和副车架的进行强度分析的依据，并且可以考虑整车

布置的合理性的依据。。 2.2. 举升系统要求

最大举升角51度，车厢翻转后最低点离地高度≤200mm,举升时间≤20s,降落时间≤20s,超载系数1.3到2.0之间。

3. 自卸汽车F 式举升机构的设计

3.1. 举升机构的工作原理

图2

F 式举升机构运动分析如图2所示，其工作原理如下： 在初始位置，该机构由拉杆（00E A ）、三角臂（000C B A ），举升油缸（00D B ）及车厢（车厢底架）组成，车厢（车厢底架）与副车架铰接于O 点，拉杆（00E A ）与车箱铰接于0E 点，举升油缸（00D B ）与三角臂（000C B A ）及车箱分别铰接于0B 点和0D 点。当液压油通过举升阀进入油缸下腔时，推动液压缸的活塞，通过活塞作用于0B 点，这时机构中的三角臂受到油缸作用，同时，通过拉杆在三角板臂0A 点产生拉力，二力作用使三角臂绕0C 点顺时针旋转，即同时通过车箱底板0D 点0E 点作用产生合力，从而使车箱底板（车箱）通过绕翻转轴O 点顺时针转动，从而达到车箱翻转，倾卸货物的目的。 3.2. 倾卸机构的设计计算

确定车厢铰点、举升点、三角臂尺寸、拉杆尺寸及其相应的安装铰支点。其中的参数的选择必须考虑举升力系数、质心高度、油缸的形成和安装距、举升机构的安装位置是否与车架干涉等问题。考虑上述因素后，通过利用计算机辅助绘制运动分析图，进行运动校核，其中三角臂前端顶部距车厢底部的间隙满足在运动过程中不与底板干涉；而三角臂前端下部不与车架和变速箱干涉，保证足够的间隙。此外，该机构的最大举升角要满足货物的安息角。油泵、油缸的选择及在车架与车厢之间的安装位置。通过作出液压原理图、合理地选用液压元件，布置出其合理的安装位置。并应保证其工作可靠性和操控性。使之操纵简便可靠。

3.3. 直角坐标系及参数确定

首先，确定车箱的最大倾角MAX α（最大倾角MAX α根据物料安息角来定），和车箱

及货物中心到后翻转轴O 点的水平距离0G X 。

建立直角坐标系，将车厢与副车架的铰接点O 点作为直角坐标系原点，水平方向向左为X 轴的正方向，即指向汽车前方，垂直向上为Y 轴的正方向，初选油缸自由长度0L 、最大有效工作行程MAX L 、最大举升角MAX α。

参考同类举升机构，初步确定在初始位置的各点，此时坐标点的右下角的“O ”标识表示为初始位置，当为“i ”时为任意点的位置，O 点为（０，０）即后翻转中心，其位置通常是在垂直方向上，位于副车架上下翼面之间，由具体的设计结构确定其准确位置。

三角臂（000C B A ）与副车底架铰接点0C （0C X ，0C Y ）的坐标0C X 根据经验尽量靠前，0C Y 坐标考虑副车架断面高度尽量向上，由其结构最小尺寸和底盘空间决定。

油缸与车厢底架铰接点0D （0D X ，0D Y ）的选取，0D Y 坐标向上，应当尽量靠近车厢底板，以油缸外廓最顶部不干涉车厢底板为限；0D X 坐标尽量向前位于0C X 之后，在0E X 之前。

拉杆（00E A ）与车厢铰接点0E （0E X ，0E Y ）的选取，其0E X 坐标位于0D X 之后100mm~300mm 的范围内选取，0E Y 坐标尽量向下，以外廓最底部不干涉副车架和车架上的零部件为限。

根据底盘车架上翼面与车厢底板之间的空间，确定初步三角臂尺寸。其中三角臂（000C B A ）与油缸（00D B ）下支座铰接点0B （0B X ，0B Y ）；三角臂（000C B A ）与拉杆（00E A ）铰接点0A （0A X ，0A Y ）；拉杆（00E A ）与车厢铰接点0E （0E X ，

0E Y ）；油缸（00D B ）与车箱铰接点0D （0D X ，0D Y ）。

通过建立直角坐标系，确定了机构中各点的坐标，在机构中应保证各运动协调，不发生干涉，在允许范围内变化。由以上确定的各坐标点。进行计算机辅助反复绘图后得到图2。据图中参数，可以得出油缸的安装长度0L =00D B ，当车箱的角度为MAX α 时，油缸的长度MAX L =MAX MAX D B αα和油缸的行程S=MAX L —0L 。 通过计算机辅助绘图进行受力分析，可以作出如下的机构受力图：

图3 F 式举升机构受力图 3.4. 如上图，在此初始位置时记任何点的下标记为“0”，在其它任意位置时的点的下标记

为“i ”，因此在此初始位置，直线段00E A =00E A L ，00C A =00C A L ，00D B =00D B L ，