小型舉升車改裝設計[高空作業(yè)臺 汽車]折疊式【含CAD高清圖紙和說明書】,高空作業(yè)臺 汽車,含CAD高清圖紙和說明書,小型舉升車改裝設計[高空作業(yè)臺,汽車]折疊式【含CAD高清圖紙和說明書】,小型,舉升車,改裝,設計,高空作業(yè),汽車,折疊式,cad,高清,圖紙,以及,說明書 本科學生畢業(yè)設計 小型舉升車改裝設計 院系名稱： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級： 車輛工程 B07-1班 學生姓名： 王 紅 指導教師： 于春鵬 職 稱： 副教授 黑 龍 江 工 程 學 院 二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree Small lift truck design modifications Candidate：Wang Hong Specialty：Vehicle Engingeering Class：B07-1 Supervisor：Associate Prof.Yu Chunpeng Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 摘　　要 本設計主要以小型舉升車改裝結構為研究對象，對于副車架結構、上下臂進行結構和該車上的液壓系統(tǒng)進行設計。主要分三部分進行闡述，第一部分：根據設計要求選擇合適的二類底盤，對副車架進行設計及校核，確定副車架與車架的安裝方式。最后畫出副車架的總裝圖及零件圖。第二部分：根據高空作業(yè)車的最大作業(yè)高度4.5m，在滿足作業(yè)高度的前提下，進行高空作業(yè)臂的結構設計；首先根據工作載荷使用要求選擇作業(yè)臂材料的類型；其次根據最大作業(yè)高度確定上下臂的長度；在經過受力分析利用強度來確定臂的截面尺寸及油缸的鉸接位置；進而校核強度、剛度、穩(wěn)定性，查看作業(yè)臂的尺寸是否符合要求。對施加均布載荷和約束，進行結構的強度和剛度分析，確定危險截面或危險點的應力分布及變形。最后畫出作業(yè)臂總裝圖及上下臂零件圖。第三部分：液壓控制部分主要是指控制上下臂變幅運動的液壓缸。文中詳細記錄了舉升機構上臂液壓缸和下臂液壓缸的設計過程。在確定液壓系統(tǒng)元件參數的基礎上，完成了液壓傳動系統(tǒng)的設計計算，并作出液壓系統(tǒng)圖。 關鍵詞：舉升車；高空作業(yè)車；液壓系統(tǒng)；支腿；液壓缸。  ABSTRACT This is designed to be small lift vehicles into the structure of the study, the sub-frame structure, upper and lower arm to the vehicle structure and hydraulic system design. Main component the same elaborate, part one : according to the maximum working height 4 aerial. 5mm , in meet job height of premise Xia , for aerial arm of structure design ; first under work load using requirements select job arm material of type ; second under maximum job height determine upper and lower arm of length ; in after by force analysis using strength to determine arm of section size and the oil cylinder of articulated location ; turn check strength , and stiffness , and stability , view job arm of size is meet requirements . To impose uniform load and constraint, strength and stiffness of the structural analysis to determine stress distribution and deformation of the dangerous section or so points. Last draw operations arm Assembly plans and parts of upper and lower arm. Part II : hydraulic control part mainly refers to the control arm of luffing motion up and down hydraulic cylinder. Aerial institutions the upper arm is recorded in detail design of hydraulic cylinder with hydraulic cylinders and lower arm. On the basis of determining parameters of hydraulic system components, completed the design and calculation of hydraulic system and hydraulic system diagram. Key words: Lift car; Adrial work; Hydraulic pressure system ;Leg ; Hydraulic cylinder. II 目　　錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1研究背景 1 1.2 國內外研究現狀 2 1.2.1國外研究現狀 2 1.2.2國內研究現狀 3 1.3研究課題的意義和目的 3 1.4 研究內容和方法 4 第2章 總體設計方案 6 2.1行走機構設計方案 6 2.2舉升機構設計方案 6 2.2.1舉升機構的概述 6 2.2.2舉升機構方案的確定 7 2.3 本章小結 7 第3章 主要部件設計 9 3.1行走機構設計 9 3.2副車架的設計與校核 11 3.2.1副車架的概述 11 3.2.2副車架與車架的安裝方式 12 3.2.3 U型螺栓和止推連接板的布置和選擇 13 3.2.4車架強度校核 13 3.2.5主要零件制造工藝 14 3.3舉升機構的設計 15 3.3.1材料的選擇 15 3.3.2計算上、下臂的長度 16 3.3.3確定油缸鉸點的位置 17 3.3.4上臂截面尺寸的確定 17 3.3.5下臂截面尺寸的確定 20 3.3.6連接處銷軸尺寸的確定 24 3.4支腿機構的設計 25 3.4.1支腿跨距的確定 25 3.4.2支腿腳的設計 25 3.5本章小結 25 第４章 液壓系統(tǒng)設計 26 4.1液壓系統(tǒng)的構成 26 4.2液壓系統(tǒng)設計概述 26 4.3設計依據 26 4.4主要機構簡述 26 4.5主要工作機構液壓回路的設計 27 4.5.1舉升車變幅機構液壓回路設計 27 4.5.2上臂油缸的設計計算 28 4.5.3下臂油缸的設計計算 32 4.6本章小結 35 結論 36 參考文獻 37 致謝 39 附錄 40 附錄A： 40 附錄B： 44 第1章 緒　論 1.1研究背景 隨著社會經濟的發(fā)展，路燈維護、住宅小區(qū)物業(yè)管理、園林維護等作業(yè)逐步規(guī)范，但相應的服務用舉升車卻處于滯后狀態(tài)，目前舉升車由液壓或電動系統(tǒng)支配多支液壓油缸，能夠上下舉升進行作業(yè)。采用液壓傳動的載人舉升車，是當代先進的物種機械設備。施工人員借助高空作業(yè)車升空工作，只要正確使用，安全得到保證。但操作不妥或安全措施未落實，它又是一種十分危險的主空作業(yè)規(guī)程，物制定如下行為規(guī)范。舉升車車大體有折疊臂、伸縮臂、混合臂、剪叉式等系列。 常用的有折疊臂式舉升車和剪叉式舉升車。 折疊臂式舉升車：有柴油機自行式、電瓶自行式、拖車式，具有伸縮臂，能懸伸作業(yè)，跨越一定的障礙或在一處升降可進行多點作業(yè)；360度旋轉，平臺載重量大，可供兩人或多人同時作業(yè)并可搭載一定的設備；升降平臺移動性好，轉移場地方便；外型美觀，適于室內外作業(yè)和存放。可廣泛用于車站、碼頭、機場、賓館、郵電、市政園林、糧庫、清洗公司、公共建筑門面的裝飾、裝修或者電力系統(tǒng)的安裝維修等等。承載一個人到兩個人之間，消防隊普遍使用這種升降機。有時隨車裝配四個液壓支腿，支腿型式為H型，以保證整車在操作時的穩(wěn)定性和安全性。能適合室外作業(yè)，采用柴油機作為動力。也可以根據需要，采用蓄電池作為機器的行走和工作動力。 剪叉式舉升車又分為自行剪叉式和固定剪叉式。自行剪叉式舉升車：能夠在不同高度工作狀態(tài)下快速、慢速行走，可以在空中方便的操作平臺連續(xù)完成上下、前進、后退、轉向等工作。一般采用優(yōu)質結構鋼，激光焊接電子機械手單面焊接雙面成型工藝，意大利原裝進口液壓泵站或鞍山合資液壓泵站，航天插裝閥技術，平臺裝有水平報警儀、平衡閥、自動安全板等警報裝置，平臺安全可靠耐用，作業(yè)高度可達12米，載重300公斤，圍欄可水平延伸極大的擴展了作業(yè)范圍，整機一年保修，關鍵部件五年保修，適合工廠車間、廣場大堂機場、園區(qū)等有高空作業(yè)需求的客戶。 固定剪叉式舉升車于建筑物層高間運送貨物的專用液壓升降機產品主要用各種工作層間貨物上下運送；立體車庫和地下車庫層高間汽車舉升等。產品液壓系統(tǒng)設置防墜、超載安全保護裝置，各樓層和升降臺工作臺面均可設置操作按鈕，實現多點控制。產品結構堅固，承載量大，升降平穩(wěn)，安裝維護簡單方便，是經濟實用的低樓層間替代電梯的理想貨物輸送設備。根據升降臺的安裝環(huán)境和使用要求，選擇不同的可選配置，可取得更好的使用效果。 1.2 國內外研究現狀 1.2.1國外研究現狀 歐美等發(fā)達國家和地區(qū)。舉升車發(fā)展起步較早，從20世紀到二十年代就開始研制，已有近百年的發(fā)展歷史。產品技術水平高、作業(yè)高度大、規(guī)格齊全、結構型式豐富、功能多樣?？傮w上看，技術和市場均已很成熟，典型產品具有高空作業(yè)、搶險、救援、消防等功能，作業(yè)平臺最大載荷可達500k g，最大作業(yè)高度已經超過1 00m，具有各種安全保護措施，適應在各種場地作業(yè)。舉升車的主要制造商歐洲以RUTHMANN、BRONTO、CTE、Of L&STEEL等廠家為代表，美國以TEREX、ALTEC TIME等廠家為代表。日本以AICHI、TADANO等為代表。其產品主要特點有： 1.控制系統(tǒng)普遍智能化 國外高水平的高空作業(yè)車大量采用比例控制對各種動作均有檢測系統(tǒng)， 可以進行不同程度的自動控制，可根據實際情況不斷自動變速和調壓。在工作臂達到極限點前自動減速。到達極限位置自動停止，根據支腿跨距變化自動確定工作范圍等。另外其控制系統(tǒng)集成化程度高，所有動作均通過2～3個操縱桿(手柄)進行操作大大簡化了操作程序，降低了勞動強度，提高了安全性和可靠性。 2.采用高強度材料和輕質金屬材料 工作臂結構設計合理，選用高強度的特殊合金材料，因而工作臂截面小，一些非受力件或受力較小的件采用鋁合金輕質材料，有效地降低了整車質量，提高了底盤的使用性能。 3.安全裝置齊全 國外舉升車尤其是作業(yè)高度較高的舉升業(yè)車對安全性非常重視，設置了各種安全裝置。這些裝置包括：支腿壓力控制系統(tǒng)，確保每個支腿的支承力達到安全值后，才能對上車進行操作。支腿狀況與上車動作互鎖工作臂極限位置限位：工作平臺過載保護高電壓報警系統(tǒng)。當平臺接近危險電壓電源時，自動實施報警，以提醒工作人員注意。這些安全裝置的設置，極大地保證了操作人員的安全。 4.做工精良 國外舉升車制造工藝水平普遍高于國內車型，表現在為金屬表面處理后噴涂質量高，同時基礎件質量也高，早期故障率低。 5.應用成熟 發(fā)達國家?guī)缀踉谒懈呖兆鳂I(yè)領域均普遍使用舉升車，銷售以代理和租賃為主。歐美等地區(qū)年需求量均在1～27萬，同時已經形成了完善的技術標準、行業(yè)協(xié)會組織及其培訓體系。 1.2.2國內研究現狀 我國舉升車行業(yè)起步較晚，自20世紀60年代開始研制、70年代才推出商業(yè)化樣機。隨著改革開放的深入，逐漸引入國外高新技術及其產品，開始在市政、園林、電力等行業(yè)推廣使用，但最大作業(yè)高度只有35m，且功能單一。在消防救援高空車產品中，錦州重型機械股份有限公司開發(fā)出50m產品，沈陽北方交通重工集團開發(fā)了53m產品，徐州重型機械有限公司開發(fā)出68m產品。徐州海倫哲等近30家企業(yè)生產，最大作業(yè)高度只有杭州愛知和徐州海倫哲達到35m，與歐美的差距較大。也正因為此，舉升車目前還只是用于電力保障，城市道路照明保障、城市園林維護和公安、交通等行業(yè)。限制這一行業(yè)發(fā)展的主要因素是大高度復雜截面混合臂架技術、安全技術、智能化高效控制技術、可靠性等。缺乏前瞻性研究，缺少向更大高度發(fā)展的技術支撐。 我國舉升車的應用遠遠落后于發(fā)達國家和地區(qū)尚處于初級階段，目前僅在電力、國防、市政 通訊、園林、交通、造船、消防等行業(yè)使用，在電力、市政等少數行業(yè)普及使用，而且也只是在最近5年才進入快速發(fā)展階段。進一步的發(fā)展將依賴于下面幾個主要方面： 1.更加重視文明、安全施工，需要相應出臺有關政策、法規(guī) 限制傳統(tǒng)落后、無安全保障、低效率、勞動強度大、能耗高的高空作業(yè)方式，更多地使用舉升車。 2.隨著經濟的發(fā)展和勞動力成本的上升更多的高空作業(yè)依靠機械化，而不是靠更多的人工作業(yè)，促進舉升車需求量的快速增長。 3.隨著經濟發(fā)展水平的提高和社會保障要求的嚴格，舉升車也將威為應急保障的必備設備。目前我國在應急保障方面遠遠落后于發(fā)達國家。 4.目前舉升車的應用多為市政、電力等公用部門，隨著整個社會經濟發(fā)展和企業(yè)經濟效益的增長，舉升車使用場合將大大拓寬，為舉升車的發(fā)展帶來極為廣闊的發(fā)展前景。 5.35m以上高度高空作業(yè)車目前基本依賴進口，也將為國產大高度高空作業(yè)車提供發(fā)展的機會?！　? 在隨后的幾年內，我過舉升車發(fā)展將上升到一個新的階段。舉升車的進一步發(fā)展主要依賴于很多方面。例如：在舉升車的適用過程中，要加重安全防范意識，需要出臺更加安全政策、法律法規(guī)，制止那些傳統(tǒng)的落后的法律政策，確保施工的人員在進行高空作業(yè)車時的安全保障，并且高效率的進行安全施工。 1.3研究課題的意義和目的 隨著經濟的發(fā)展以及勞動力本身成本的增長，更多的高處作業(yè)依靠機械化，而不是依靠更多的人工作業(yè)，這樣就促使舉升車的需求迅速的增長。這個同時，舉升車也就將成為社會急需的必要設備，目前我國的舉升車的需求好不如國外一些發(fā)達的國家。這就要求在技術發(fā)面，要引進新的技術，研究新的產品，讓舉升車更大限度的適用在國內各個行業(yè)、各個領域。 舉升車有以下技術特點： 1.新型的全液壓自行式專用底盤 研制的具有完全自主知識產權的自行式舉升升降平臺車，采用了機電液一體化、可靠性設計和計算機輔助設計等技術，成功地研制了一種全液壓驅動、自行式專用底盤，突破了以往國內舉升升降平臺車只能采用汽車或起重機底盤改裝設計的限制。 2.帶載行駛、作業(yè)穩(wěn)定性好 底盤結構突破了傳統(tǒng)的設計理論和方法，通過優(yōu)化上車平臺總體布局與載荷分布，減少了重心偏移。采用獨特的大角度后仰式鉸點結構，合理設置多種配重模塊，有效地平衡了工作力矩。采用H型變截面復合箱梁剮性車架和高負荷實心橡膠輪胎，增加了底盤整體剛度，保證了整機行駛、作業(yè)過程的穩(wěn)定性，實現了高空作業(yè)升降平臺車帶載行駛的功能。 3.多功能、多用途的作業(yè)裝置 通過大臂前端托架，可以快速安裝舉升裝置或載人平臺，實現物料舉升、起重吊裝和載人高空作業(yè)等功能，同時為擴展作業(yè)裝置以及各種工作裝置的快速切換提供了接口。 4.獨特的三維旋轉托舉裝置 設計的三維旋轉托舉裝置，既能夠自動保持被舉升物料的姿態(tài)，又可以實現舉升物料在空間內任意高度、任意位置和任意方向的調整要求，速度控制精確靈敏，微動性能好，滿足了大型洞庫內高空作業(yè)與通風管道安裝的要求。 1.4 研究內容和方法 1.調研、資料收集 緊密圍繞調研數據及給定參數，完成方案，包括行走機構的選擇或設計、舉升機構的設計、行走機構與舉升機構的連接方案等。以蓄電池為動力源，發(fā)動機為原動力，通過帶傳動方式，實現了小型舉升車行駛功能。在滿足使用功能的前提下，實現舉升車結構緊湊，布局合理，車本較低。舉升高度不小于4.5m、舉升質量不小于100kg，有調速回路，壓力控制回路，鎖緊回路等構成的液壓系統(tǒng)使工作平臺具備在升降過程中可自動停留在任何高度位置的功能。并且選用了結構緊湊操縱簡單的液壓動力裝置，使整臺舉升車液壓系統(tǒng)安全可靠。 2.制定設計方案 自動力小型舉升車總體方案為當需要舉升車時按下舉升開關電動機啟動，帶動液壓缸工作，液壓油推動拉桿回縮拉動鋼絲繩。鋼絲繩繞與滑輪上連接于四根立柱頂端。這樣在鋼絲繩的帶動下提升橫梁向上運動，載人板固定于橫梁之上。當需要下行時，現將舉升機提升些許高度，關閉保險鎖，關閉開關，在人自重下慢慢下落到地面。為防止意外，工作平臺板與支架立柱間設有防墜落保險裝置，通過保險的機械撞擊聲可判斷保險是否進入鎖止狀態(tài)，在液壓缸下腔油壓突然喪失時可保證車輛與人員的安全。  第2章 總體設計方案 隨著社會經濟的發(fā)展，路燈維護、住宅小區(qū)物業(yè)管理、園林維護等作業(yè)逐步規(guī)范，但相應的服務用舉升車卻處于滯后狀態(tài)。目前，主要是使用車載吊藍、消防云梯或機械支撐等方式替代作業(yè)?；诖?，研制自行走小型舉升車就成為當務之急，考慮到學生基本能力及知識結構，將舉升車設計分為舉升機構和行走機構兩部分，由學生自行設計完成，最后合成。 根據任務書要求制定設計方案，緊密圍繞調研數據及給定參數，完成方案，包括行走機構的選擇或設計、舉升機構的設計、行走機構與舉升機構連接方案等，設計出具備自行走能力、舉升高度不小于4.5m、舉升質量不小于100kg的自動力小型舉升車。 2.1行走機構設計方案 根據設計要求選擇二類底盤：初步估算汽車載荷，正確選定整車參數，合理布置工作裝置和附件，取力裝置、專用工作裝置、其他附件裝置與所選定的汽車底盤形成相互協(xié)調和匹配的整體，達到設計的要求。因為設計的車輛主要工作在小區(qū)和園林當中，所以可以選擇功率比較小的二類底盤。 在選擇二類底盤時因考慮以下幾點： 1.應考慮產品的系列化、產品變型要求； 2.對自制零件設計，應考慮通用設備加工的可能性； 3.對專用車工作裝置中的核心部件和總成要進行優(yōu)選； 4.載荷變化，要對一些重要的總成結構件進行強度校核； 5.應滿足有關機動車輛公路交通安全法規(guī)的要求； 6.專用汽車有良好的適應性、工作可靠，且要設安全裝置； 7.要了解、掌握國家行業(yè)相應的規(guī)范和標準。 2.2舉升機構設計方案 2.2.1舉升機構的概述 舉升機構的作用是實現作用平臺的升降和變幅，其結構形式有直升式和動臂式。該設計選用動臂式中的折疊臂式。 折疊臂式：舉升機構由多節(jié)箱形臂折疊而成，它一般由2至3節(jié)折疊臂組成。折疊臂包括上臂和下臂，上臂頭部有工作平臺。行駛狀態(tài)時，兩節(jié)作業(yè)臂折疊在一起；進行高空作業(yè)時，兩節(jié)工作臂分別有上下臂油缸舉升伸展至一定角度，將工作人員送至工作位置。上臂和下臂剪通過水平銷軸鉸接，鉸接處設有專門的滑動軸承，以保證工作臂轉動時阻力小，運動平穩(wěn)。該高空作業(yè)車采用折疊式工作臂結構，工作裝置為液壓驅動。工作臂為2節(jié)折疊臂。具有操作簡單，穩(wěn)定性好等特點。如下表舉升車的技術參數。 表2.1 舉升車的技術參數如下表 項目 單位 數據 最大舉升重量 Kg 100 最大舉升高度 m 4.5 舉升升速度 m/s ≥1 在滿足舉升高度的前提下，進行強度、剛度、穩(wěn)定性的校核，確定截面的尺寸。為保證安全，設計過程中安全系數較大，造成質量偏大，成本增加等問題。在車輛行駛過程中，由于臂的質量較大，產生多起車架斷裂現象。事關人身安全，因此需要有一種較準確的設計計算方法，既能滿足設計要求，又能減輕臂重，降低成本。 2.2.2舉升機構方案的確定 1.進行大量的調查研究，收集整理資料，根據舉升車的工作特點和受載狀況，制定舉升臂設計和液壓缸的基本參數設計。 2.根據受載狀況原始數據對舉升車進行結構設計，舉升臂由上臂、下臂和升降油缸等組成，設計中要確定上、下臂的長度，油缸鉸接點的位置，作業(yè)臂截面尺寸，確定液壓缸類型和安裝方法，確定液壓缸的主要性能參數和主要尺寸。 3.在實際計算中對上下臂施加載荷和約束，進行結構強度和剛度分析，確定危險截面或危險點的應力分布及變形。 4.根據分析結果，找出支架結構設計和液壓系統(tǒng)中的不合理因素，提出改進方案，并對改進后的結構和性能進行分析，對兩種分析結果進行比較。畫出舉升臂總裝圖及上下臂零件圖，液壓系統(tǒng)圖以及液壓缸零件圖。 5.在上述分析研究的基礎上進行總結，得出上、下臂在結構設計，鉸接位置的確定、液壓缸類型和安裝方式、液壓缸的主要性能參數和主要尺寸等方面的可靠數據，為同類型產品的結構設計和改造提供了科學的理論依據。 2.3 本章小結 通過本章學習，掌握了折疊臂式舉升車舉升臂的結構設計理論和分析方法，得出較為準確的設計方法從而達到優(yōu)化結構、減輕自重、提高可靠性的目的，為研制高空作業(yè)舉升車奠定基礎。于此同時液壓系統(tǒng)設計在整個舉升車設計中具有重要的意義，它使整個機器實現自動化。起重安全性能等方面的考慮，設計更是減少了故障的發(fā)生，相當程度上確保運行該舉升車的工人的安全。  第3章 主要部件設計 3.1行走機構設計 1.二類底盤的選擇 汽車底盤通常是指除車身以外的其余部分。在車架上安裝好發(fā)動機系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)以及轉向和制動系統(tǒng)等。目前，改裝專用汽車選用的底盤主要是二類或三類汽車底盤，也有為某些專用汽車設計的專用底盤。專用汽車底盤選型的好壞對專用汽車性能影響很大。汽車底盤的選擇或設計專用底盤主要根據專用汽車的類型、用途、裝載質量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設備或裝置的外形尺寸、動力匹配等來決定。根據整車的結構的需要，本設計采用二類底盤，是指在基本型整車的基礎上去掉貨廂。 選型依據：專用汽車的類型、用途、裝載質量、使用條件、性能指標、專用設備或裝置的外形尺寸、動力匹配等 。 1.底盤或總成選型的要求 （1）適用性：滿足功能要求。 （2）可靠性：故障少，壽命長。 （3）先進性：動力性、經濟性、制動性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性、通過性，功能性。 （4）方便性：安裝、檢查、保養(yǎng)、維修。 2.初不選擇二類底盤：凱馬牌載貨汽車二類底盤，如下表3.1。 表3.1 凱馬牌載貨汽車二類底盤主要技術參數表 產品型號 KMC1033D3 產品名稱 載貨汽車底盤 底盤類別,ID號 二類,1242595 批次,發(fā)布日期 189批20090513發(fā)布 VIN號(前8位) LWU2DM1C 駕駛室準乘人數 2 整車外形尺寸(mm) 4350*1565*1900 貨廂欄板內尺寸mm / 前懸/后懸(mm) 760/1030 續(xù)表3.1 凱馬牌載貨汽車二類底盤主要技術參數表 總質量(軸荷)kg 3450(1360/2090) 額定載質量(kg) / 整備質量(kg) 1110(720/390) 載質量利用系數 / 接近角/離去角° 35/27 最高車速(km/h) 86 防抱死制動系統(tǒng) 無 軸距(mm) 2560 輪距(前/后)(mm) 1285/1185 鋼板彈簧片數 3/4 輪胎規(guī)格 6.00-13,6.00-14 發(fā)動機型號 4D18E 缸徑*行程 80*90 發(fā)動機生產企業(yè) 安徽全柴動力股份有限公司 發(fā)動機排量(ml) 1809 發(fā)動機功率/轉速 45/3200 最大扭矩/轉速 150/2000 軸數/輪胎數 2/6 燃油種類 柴油 排放依據標準 GB18352.3-2005國Ⅲ,GB3847-2005 排放水平 國三 轉向型式 方向盤 其它 不裝OBD 3.專用汽車功率平衡與比功率 （1）專用汽車的功率平衡計算： 動力性能要求驅動功率Pt： Pt=1ηT(Pf+Pw)+P0η0=1ηT(ma?g?fr3600?Vmax+CD?A76140?Vmax3)+ P0η0(Kw) (3.1) 式中：ηT—汽車底盤傳動系的機械效率,單級主減速器取0.9，雙級取0.86； ma —整車總質量（kg）； fr —滾動阻力系數，貨車取0.02，礦用車取0.86； CD—空阻系數，貨車取0.8~1.0，客車取0.6~0.7 ； AD—整車迎風面積，貨車A=B1?H；B1—前輪距，H—車總高； Vmax—最高車速（km/h)； P0—專用工作裝置在車輛行駛中從汽車底盤所取的功率（kW）； η0—專用工作裝置的機械效率。 專用汽車的總功率P P=Pt(0.75~0.9)(kw) (3.2) 專用汽車的比功率計算： Pd=pma(kw/kg) (3.3) 一般要求：Pd > 0.006 kW/kg 專用汽車（含汽車列車）比功率推薦值,如下表3.2 表3.2 專用汽車比功率推薦值 總質量ma(kg) 比功率Pd范圍（kW/kg） <5×103kg 0.015～0.021 kW/kg ≥5×103kg 0.0075～0.0011 kW/kg >19×103kg 0.00478～0.007 kW/kg 根據計算符合設計要求，可以選擇該二類底盤。 3.2副車架的設計與校核 3.2.1副車架的概述 為了改善主車架的承載情況，避免集中載荷。同時也為了不破壞主車架的結構，一般多采用副車架(副梁)過渡。在增加副車架的同時，為了避免由于副車架剛度的急劇變化而引起主車架上的應力集中，所以對副車架的形狀、安裝位置及與主車架的連接方式都有一定的要求。 副車架承受來自車廂的自重、物料重，裝載時的瞬間沖擊力，行駛在不平道路上的隨機顛簸力、卸載時的沖擊力。副車架承受彎曲、剪切及共同作用下的復雜力。所以對副車架的要求就非常高，在選材與校核上更應該加以慎重。如下圖3.1副車架結構圖。 副車架的截面形狀一般和主車架縱梁的截面形狀相同，多采用槽形結構，其截面形狀尺寸取決于自卸車的型式及其承受載荷的大小。副車架的材料采用16Mn板材壓制的型鋼經鉚接和焊接而成。為了避免由于副車架剛度的突然改變而引起的車架縱梁的應力集中，副梁前端形式采用U形過渡方式。 其尺寸形狀如下圖所示：t=(1.0~1.2)H h=(0.6~0.7)H 副車架主架主要由兩個縱梁六個橫梁組成。 如圖3.2所示其截面型式，故推知兩個縱梁的材料和尺寸：槽鋼H=150mm、、。 圖3.1 副車架結構圖 圖3.2 U形過度方式 3.2.2副車架與車架的安裝方式 副車架與車架之間有20的緩沖墊。緩沖墊常選用木質、橡膠、聚合材料等。緩沖墊不僅能減弱沖擊，使載荷分布更均勻，也使副梁避開車架鉚釘頭等高起物。 副車架在車架上固定時，副梁的前端應盡可能向前伸，副梁前端越靠近駕駛室越好，有利于改善該處的受力情況。 副車架與車架固定時采用了三個U形螺栓和兩個止推連接板，U形螺栓可以控制副車架豎直方向的力，而止推連接板則可以控制副車架水平方向的力。采用U形螺栓可以使主副車架夾緊，但在車架受扭轉載荷最大的范圍內不允許采用U形螺栓。當采用U形螺栓固定時，為防止車架縱梁翼面變形，防止緊固松動，需要在U形螺栓連接部位的車架縱梁槽形斷面內襯一墊木或型鋼，但在消聲器附近，必須使用鋼內襯。 止推連接板上端通過焊接與副梁固定，而下端則利用螺栓與車架縱梁腹板相連接。止推連接板的優(yōu)點在于可以承受較大的水平載荷，防止副梁與車架縱梁產生相對水平移動。相鄰兩止推連接板之間的距離在500~1000mm范圍內。 3.2.3 U型螺栓和止推連接板的布置和選擇 1.U型螺栓的布置方式是一側三個，分別布置在中間和兩邊。U型螺栓的材料為：Q235號鋼：σs=205~235Mpa（材料的屈服極限）。通過查詢《機械設計手冊》選擇了M12型的JB/ZQ 4321-1997的U型螺栓，螺母選擇GB/T 1229-1991的M12-8H螺母。 2.止推連接板的布置方式是一側兩個，分別布置在U形螺栓之間。止推連接板的材料為：Q235號鋼：σs=205~235Mpa（材料的屈服極限）。通過查詢機械設計手冊選擇了M24型的GB/T 5782－2000的六角頭螺栓，螺母選GB/T 6170-2000的M24螺母。 3.2.4車架強度校核 在實際使用狀況下車架受力比較復雜，在車架初始設計時，一般對車架強度校核簡化為對車架縱梁進行彎曲強度校核。 1.基本假設 車架縱梁進行彎曲強度校核時，作以下假設：縱梁是支承在懸架支座上的簡支梁；所有作用力均通過車架縱梁斷面的彎曲中心(即縱梁只發(fā)生純彎曲)；空車簧載質量均勻分布在汽車左、右縱梁上；滿載時有效載質量e為集中載荷，分布如圖3.2所示：主、副車架為剛性連接，即主、副車架撓度。 2.車架受力分析及計算 車架受力分析如圖所示。 圖中：Gef,Ger為前、后支架所承受的有效載質量，計算可得 Gef=Ge(f+n/2)/(d/2+e+f+n/2) （3.4） Ger=Ge-Gef=Ge(e+d/2)(d/2+e+f+n/2) （3.5） Ff、Fr為前后軸對車架的支反力，由車架平衡條件計算可得： Ff=[Gs(L/2-a)+ Ge(b+l-f-n)]/b （3.6） Fr=[Gs(L/2-L)+ Ge(f+n-1)]/b （3.7） 3.主、副車架彎矩計算 設車架縱梁在任一截面的彎矩為M,而在截面處，主車架縱梁所受彎矩Mz,副車架所受的彎矩為Mf，則有如下關系式； (3.8) (3.9) (3.10) (3.11) 式中：yz、yf為主副車架縱梁的撓度；Ez、Ef為主，副車架縱梁材料的彈性模量， Jz、Jf為主副車架縱梁的截面慣性矩；假設主副車架縱梁的材料基本相似，即Ez=Ef,則可求得主副車架的彎矩。 (3.12) 4.強度校核 主車架縱梁強度校核 (3.13) 式中： Wz為主車架縱梁危險截面系數；Hz為主車架縱梁高度。 主車架縱梁最大動彎曲應力 (3.14) 式中：Kd為動載荷系數；n為疲勞系數；Pzs為主車架縱梁材料彎曲應力。 5.副車架縱梁強度校核 副車架縱梁最大東彎曲應力： (3.15) 式中：Hf為副車架縱梁高度；[Pfs]為副車架縱梁材料許用應力。 3.2.5主要零件制造工藝 1.縱梁和橫梁材料：縱梁采用C型槽鋼，由于縱梁受力特別復雜（主要是有彎曲應力）既要有很高的強度，又要滿足連接的加工工藝，一般采用16Mn C型槽鋼。 2.縱梁和橫梁加工工藝：由于縱梁一般長度很長，常用滾壓的方法來加工，少數也采用沖壓的方法來加工。橫梁一般較短，常采用沖壓來加工。 3.縱橫梁孔的加工工藝：車架連接精度要求特別高，對孔的加工工藝要求特別高?？滓话阌邢旅鎯煞N加工方法。 a.采用鈑金數控加工中心（投入成本特別大）。 b.采用傳統(tǒng)的加工方法，先鉆，然后用鉸刀鉸孔達到一定精度要求。 4.縱橫梁的連接：由于驅動裝置和轉向裝置都安裝在車架上，對定位要求比較高，一般連接采用鉚釘鉚接，少數的采用螺栓連接。 5.防銹工藝：車架防銹一般采用涂抹防銹漆的方法，大致工藝流程為除銹、噴底漆、然后噴面漆。 3.3舉升機構的設計 3.3.1材料的選擇 金屬結構是指由扎制的型鋼和鋼板作為基本元件，按照一定的結構組成規(guī)用栓接、鉚接或焊接的方法連接起來，用于承受一定的載荷。為保證舉升車能不同種工作環(huán)境中安全、可靠的工作，對其金屬規(guī)定如下計算原則： 1.金屬結構工作級別按結構件中的應力狀態(tài)（名義應力譜系數）和應力循環(huán)次數（應力循環(huán)等級）分A1-A8 八級。 2.金屬結構計算應采用許用應力法。（許用正應力和許用切應力） 3.金屬結構應進行強度、剛度和穩(wěn)定性計算，并滿足其規(guī)定的要求。 4.金屬結構應按三類載荷情況進行疲勞強度、剛度和穩(wěn)定性計算。 第一類-----按正常工作時的等效載荷進行疲勞強度計算。對A6-A8工作級別的起重結構必須進行疲勞強度計算，對A1-A5工作級別的起重機結構，一般可不進行此項計算。 第二類-----按工作時的最大的載荷進行強度和穩(wěn)定性計算。 第三類-----按非工作時的最大載荷或工作時的特殊載荷進行強度和穩(wěn)定性的驗算。 5.對三類載荷情況分別規(guī)定了不同的許用應力。 表3.3 三類載荷情況的許用應力 載荷組合種類 安全系數 拉伸、壓縮、彎曲、 許用應力 剪切許用應力 組合Ι nΙ=1.5 [σ]Ι=σs1.5 [τ]Ι=[σ]Ι3 組合Π nΠ=1.33 [σ]Π=σs1.33 [τ]Π=[σ]Π3 由此確定舉升臂的材料：根據選材原則及規(guī)定，主要選用Q235鋼板，其主要特點是機械強度、韌性和塑性，以及加工等綜合方面的性能好，價格較低。鋼板的厚度t=4mm。其屈服強度式：σs=235Mpa。 由于工作時應按最大的載荷進行強度和穩(wěn)定性計算，結構分析應按第二類載荷情況進行疲勞強度、強度和穩(wěn)定性計算。 所以由表3.3可得安全系數是： nΠ=1.33 Q235鋼板的屈服強度式：σs=235Mpa 許用正應力：[σ]Π=σs1.33=176.69Mpa 許用切應力：[τ]Π=[σ]Π3=102.1Mpa 3.3.2計算上、下臂的長度 如圖3.3所示舉升臂的仰角是指上臂與水平線之間的夾角用字母θ來表示，它可從0度到80°，為便于對舉升臂進行操作，仰角θ可以為-3°，舉升臂實際作業(yè)時通常在30°~75°范圍內。設計時仰角取75°，在圖3.1中?！螦BH=75°,∠HBC=75°,起升高度AC-3.5m。 上臂：L1=AB 下臂：L2=BC 則由三角關系有：ABsin75°+BCsin75°=3.5 即：（L1+L2）sin75°=3.5 L1+L2=3.62m （3.16） 由于上臂的頭部有工作臺，所以在上臂頭部應留有一定的余量裝工作平臺，故上臂長必須大于下臂長即可：L1>L2 （3.17） 由式3.1和3.2可以取上臂L1=1.90m下臂 L2=1.72m 圖3.3 上下臂尺寸及夾角 圖3.4 上下臂油缸鉸點位置 3.3.3確定油缸鉸點的位置 如圖3.4，EF是上臂油缸，GH是下臂油缸 確定上臂油缸鉸點的位置，取BE=400mm，BF=300mm 則由三角關系可得：EF2=BE2+BF2-2BE?BFcos150° =400×400+300×300-2×400×300×cos150° =457846mm 即EF=676 mm 確定下臂油缸鉸點的位置 取HC=250mm，CG=350mm， ∠HCG=75° 由三角關系可得：HG=250×250+350×350-2×350×250×cos75° =373.77mm 3.3.4上臂截面尺寸的確定 1.對上臂進行受力分析 圖3.5為上臂工作到水平位置時的受力圖，此時上臂受力最大。 上圖F=9.8KN 可列公式：∑MB=0，則F2×400=9.8×1500，F2=36.75KN 又由∑F=0可得：F1+ F= F2，所以F1=26.95 KN 如上圖所示的彎矩圖：則可得最大彎矩式Mmax=9.8×1.5=14.7 KN.m。 圖3.5 上臂受力圖 而梁所需的截面系數，W=M/[σ]=14.7/176.69=8.31×10-5m3。 再將求出來的梁所需的截面系數W值代入式（3.4）。 計算上臂截面尺寸，如圖3.6上臂截面圖 圖3.6上臂截面圖 上臂梁高h的確定 按強度條件：h=1.2wσ+σ0 （3.18） 式中W---梁所需的截面系數，W= M/[σ]； M---梁的最大彎矩； [σ]—-所用鋼材的許用應力； σ、σ0---鋼板的厚度，設計時鋼板的厚度一樣σ=σ0=4mm。 因σ=σ0則上式可簡化為：h=0.6wσ， （3.19） 因此把計算所得的截面系數W=9.43×10-5m3和σ=4mm,可得h=0.6wσ=119mm。 2.上臂梁寬b的確定 如圖3.6所示：σ=4mm，則h1=h-2σ=119-8=111mm。 按整體穩(wěn)定性條件：b≥13h 按局部穩(wěn)定條件：Q235鋼b≤60σ 即13h≤b≤60σ 13×119mm≤b≤60×4mm 39.67mm≤b≤240mm 則取：b=100mm 由圖可得：b1=b+2σ=108mm 3.對上臂進行強度校核 上臂梁的尺寸確定后應對其進行強度、剛度和整體穩(wěn)定性校核，不滿足時應進行修改。如圖3.7為上臂剪力圖 （1）正應力校核 強度校核公式：正應力σ=FA≤[σ] （3.20） F----梁所受的力（N） A----截面積（m2） 切應力 τ=Fsδ28Iz≤[τ] Fs----梁所受的剪力（N） Σ----鋼板厚度（mm） Iz----梁對Z軸的慣性矩（m4） 圖3.7 上臂剪力圖 F2=93.1KN，F1=83.3KN 在截面BE所受的正應力是：σ1=F1A≤[σ] （3.21） 梁的截面積是：A=hb1-hb=1.752×10-3m2 則：σ1=F1A=47.55MPa≤[σ] 在截面AE所受的正應力是：σ2=FA≤[σ] （3.22） 則：σ2=FA=5.59MPa≤[σ] (2)在截面BE所受的切應力是：τ1=Fsδ28Iz≤[τ] （3.23） 計算z軸慣性矩Iz： 圖3.8 上臂的慣性矩圖 如圖3.8上臂的慣性矩圖所示建立坐標系： 矩形對Z軸的慣性矩是：Iz=b3h12,則慣性矩：Iz= Iz1- Iz2 所以此慣性矩為：Iz1=b13h12=1.25×10-5m4 Iz2=b3h112=0.925×10-5m4 Iz= Iz1- Iz2=0.325×10-5m4 把Fs1=83.3KN 和Iz=0.325×10-5m4切應力校核公式： 則：切應力τ1=Fsδ28Iz=0.0512MPa≤[τ] 在截面AD所受的切應力是：τ2=Fs2δ28Iz≤[τ] （3.24） 把Fs2=93.1KN 和Iz=0.325×10-5m4代入（3.10） 則：切應力是τ2=Fs2δ28Iz=0.006MPa≤[τ] 所以上臂的正應力和切應力符合要求。 （3）對上臂進行整體穩(wěn)定性驗算 箱型組合梁通常剛度很大，若梁的高寬之比hb≤3，則梁的整體穩(wěn)定性不需要驗算。所以hb=119/100=1.1≤39則不需要整體穩(wěn)定性驗算。 從以上對上臂的驗算可得上臂尺寸的選擇符合要求。 3.3.5下臂截面尺寸的確定 1.對下臂進行受力分析 圖3.9所示下臂工作到水平位置時的受力圖，此時下臂受力最大，由此來計算量的受力情況。 圖3.9 下臂的受力圖 把上圖分解后計算各個力的大小力 圖3.10 上臂受力圖 計算上臂的自重FG 鋼板每平方米面積的理論質量，不同厚度的鋼板（密度為7.85）的每平方米理論質量按下列公式計算： G=σ×ρkg/m2 （3.11） 式中 G---給定鋼板厚度下的每平方米重量，kg/m σ---鋼板厚度σ=4mm ρ---鋼板的密度7.85 所以自重是：FG=0.13×9.8=1.27 KN 由上圖可得：F=0 即：FB=FG+F=11.07 KN 對下臂進行受力分析如圖3.11所示。 圖3.11 下臂受力圖 FB，=-FB=11.07KN，即力FB，與力FB大小相等方向相反。 Mc=0，Fg×350=FB，×1370，所以Fg=43.33 KN F=0，所以Fc=43.33 KN-11.07KN=32.26 KN 如上圖所示的彎矩圖：則可得最大彎矩式Mmax=11.07×1370=15.16KNm 而梁所需的截面系數，W=Mmax/[σ]=0.858×10-4m3 計算下臂的截面尺寸 再將求出的梁所需的截面系數W值代入式（3.2） 可得h=0.6wσ=113mm 2.下臂梁寬b的確定 圖3.12 下臂的截面圖 如圖所示：σ=4mm,（和上臂的厚度一樣） 則h1=h-2σ=113-8=105mm 按整體穩(wěn)定性條件：b≥13h 按局部穩(wěn)定條件：Q235鋼 b≤60σ 即13h≤b≤60σ 13×113mm≤b≤60×4mm 37.67mm≤b≤240mm 則?。篵=100mm 由圖可得：b1=b+2σ=108mm 3.對下臂進行正應力校核 下臂梁的截面尺寸確定后應對其進行強度、剛度和整體穩(wěn)定性，不滿足時應進行修改。其計算方法和計算公式和上臂一樣，計算公式是式（3.5）和式（3.6） 校核正應力,圖3.13為下臂的剪力圖 圖3.13 下臂的剪力圖 在截面CG上所受的正應力是：σ1=F1A≤[σ] （3.25） 梁的截面積是：A=hb1-hb=3.5×10-3m2 則：σ1=FcA=9.25MPa≤[σ] 在截面AD所受的正應力是：σ2=FA≤[σ] （3.26） 則：σ2=FB，A=3.16MPa≤[σ] （2）校核切應力 在截面BD所受的切應力是：τ1=Fsδ28Iz≤[τ] （3.27） 計算z軸慣性矩Iz： 圖3.14 慣性矩圖 則：切應力是τ2=Fs2δ28Iz=0.007MPa≤[τ] 所以上臂的正應力和切應力符合要求。 （3）對下臂進行整體穩(wěn)定性驗算 箱型組合梁通常剛度很大，若梁的高寬之比hb≤3，則梁的整體穩(wěn)定性不需要驗算。所以hb=113/100=1.13≤3則不需要整體穩(wěn)定性驗算。 從以如圖所示建立坐標系： 矩形對Z軸的慣性矩是：Iz=b3h12,則慣性矩：Iz= Iz1- Iz2 所以此慣性矩為：Iz1=b13h12=1.19×10-5m4 Iz2=b3h112=0.875×10-5m4 Iz= Iz1- Iz2=0.315×10-5m4 把FsC=32.26KN 和Iz=0.315×10-5m4切應力校核公式： 則：切應力τ1=Fsδ28Iz=0.0205MPa≤[τ] 在截面AD所受的切應力是：τ2=Fs2δ28Iz≤[τ] （3.28） 把FsB=11.07KN 和Iz=0.315×10-5m4代入（3.15） 上對下臂的驗算可得下臂尺寸的選擇符合要求。 3.3.6連接處銷軸尺寸的確定 確定銷軸的基本參數：工程直徑d，總長度l 根據舉升車上下臂的結構可以確定其尺寸，按《機械設計手冊2》表6.3-61銷軸（摘自GB/T882-2000）,選定d=mm,總長度l=mm、材料為 鋼、熱處理剛度硬度 表面氧化處理的型銷軸。 3.4支腿機構的設計 舉升車車有各種不同類型的支腿，起調平和保證車工作穩(wěn)定的作用，要求堅固可靠，操作方便。本設計采用H式支腿,此支腿外伸距離大，每一支腿有兩個液壓缸,一個水平的（(或略帶傾斜的)，一個垂直的支承液壓缸，支腿外伸后呈H形。為保證足夠的外伸距離，左右支腿相互叉開。H式支腿對地面適應性好，易于調平，廣泛采用在中、大型起重機上。但H式支腿高度高，影響作業(yè)空間。同時支腿必須與橫梁固接，以保證支腿結構體系的穩(wěn)定。 3.4.1支腿跨距的確定 舉升車的支腿一般為前后設置，并向兩側伸出。支腿支撐點縱橫方向的位置選擇要適當，保證作業(yè)平臺在標定載荷和最大作業(yè)幅度時，整車穩(wěn)定性要達到規(guī)定的要求。 1.支腿橫向跨距：支腿橫向外審跨距的最小值應保證舉升車在側向作業(yè)時的穩(wěn)定性，即全部載荷的重力合力落在側傾覆邊以內，并使繞左右傾覆邊AB或DC的穩(wěn)定力矩大于傾覆力矩。 2.支腿總想跨距：支腿縱向跨距的確定和橫向跨距確定原則一樣，應使繞前、后傾覆邊BC或AD的穩(wěn)定力矩大于傾覆力矩。 3.4.2支腿腳的設計 支承腳要保證舉升車在工作時能在規(guī)定的地面上可靠支承。為了使支承腳在承受壓力式不下線，要求支承腳在受最大支反力F的作用下有足夠的接地面積A。即 A≥F[σd] （3.29） 式中[σd]——地基強度一般取1.6MPa。 支撐腳與支腿采用球式鉸接，滿足不同地形的支承要求。 3.5本章小結 本章進行了二類底盤的選擇，確定了所用車型的基本參數，并對二類底盤和總成進行了適用性、可靠性、先進性和方便性分析，確定滿足條件后進行了舉升車舉升臂的設計和質量的計算，副車架的設計和其與主車架的固定方式的確定，支腿機構的設計等，并對部分計算進行了校核，結果都滿足了相應要求。  第４章 液壓系統(tǒng)設計 4.1液壓系統(tǒng)的構成 折疊式舉升車工作裝置為液壓驅動。該系列車分為底盤（簡稱下車）和舉升裝置（簡稱上車）兩部分。底盤的作用在于轉移整機裝置的作用場所，在舉升時用于支撐上車，保持整機穩(wěn)定。舉升裝置由變幅機構組成，這機構靠液壓驅動，實現作業(yè)要求。液壓系統(tǒng)元件按構成類型可以分為動力元件、執(zhí)行元件和輔助元件等。在此次液壓系統(tǒng)設計過程中，將構成作用車主要工作機構的液壓回主要是變幅機構。上下臂的變幅有液壓剛控制，在此次設計中主要是對這部分進行液壓設計，而支腿適用于支撐整機，同時調整整機平衡，支腿收放部分的液壓設計在此次設計為次要設計。 4.2液壓系統(tǒng)設計概述 液壓系統(tǒng)有傳動