1、垃圾自卸車課程設計課程設計原則靈活應用本學期學到的機械原理知識進行機械設計，評價。設計的機構具有實際意義，以加深對對機械原理的理解。完成預期設計任務。設計要求該機構的功能是使車廂內的垃圾自動傾瀉。機構需要完成的動作是：車箱后板打開，車廂傾斜，車內的剩余垃圾的清除，車廂復位，后板復位。緒論1.1垃圾自卸車的作用 垃圾自卸車的出現是隨著時代的發展，搬運工作已經不是人力可以解決的情況下，使用高科技而開發的搬運器械。自卸汽車又稱翻斗車(tipper，dump car)，它是依靠發動機動力驅動液壓舉升機構，將貨箱傾斜一定角度從而達到自動卸貨的目的，并依靠貨箱自重使其復位的一種重要專用汽車。其最大優點是實

2、現了卸貨的機械化，從而提高卸貨效率，減輕勞動強度，節約勞動力。1.2自卸汽車的舉升機構 1) 直推式傾斜機構（液壓舉升缸直接作用于車廂底架上） 2） 連桿式傾斜機構（液壓舉升缸通過連桿機構作用于車廂底架上能以較小的液壓缸行程實現車廂的傾翻）圖1-1 液壓舉升缸直接作用于車廂底架上 圖1-2 液壓舉升缸通過連桿機構作用于車廂底架上1.3自卸汽車的結構特點普通自卸車一般是在載貨汽車二類底盤(當載貨汽車拆除貨廂后便稱為二類底盤)的基礎上，經變型設計而成。通常由底盤、動力傳動裝置、液壓傾卸機構、副車架以及專用貨箱等主要部分組成。總質量小于19t的普通自卸車，一般采用FR4×2式二類底盤，即發

3、動機前置后軸驅動的布置形式。總質量超過19t的自卸車多采用6×4或6×2的驅動形式。舉升機構的動力傳動裝置一般從變速器總成的頂部或側面安裝取力器輸出動力。取力器直接帶動油泵或通過傳動軸帶動油泵，從而產生液壓驅動力。1.4小結在進入垃圾自卸汽車整個系統設計正題前，了解一下與之密切相關的自卸汽車的作用、分類、結構及其特點對以后的設計是有益的。自卸汽車的介紹為系統的設計奠定了基礎。2 液壓系統設計2.1 液壓傳動 1）液壓傳動概述傳動的含義是能量（動力）形式的轉換、傳遞和控制。液壓傳動是以密閉在管路中的受壓液體（主要形式為液壓油）為工作介質，進行能量的轉換、傳遞、分配和控制的技術

4、，稱之液壓傳動或液壓技術。在這種傳動方式中，由于能量形式的轉換和動力傳遞是依靠密閉管中受壓液體容積變化完成的，又稱之容積式液壓傳動或靜壓傳動。 2）液壓系統的組成部分及作用由若干液壓元件和管路組成以完成一定動作的整體稱液壓系統。如果液壓系統中含有伺服控制元件（如伺服閥和伺服變量泵）則稱液壓伺服（控制）系統。如果不使用或明確說明使用了伺服控制元件，則稱液壓傳動系統。液壓系統功能不一、形式各異，無論是簡單的液壓千斤頂，還是其他的復雜的液壓系統，都包括如下部分（見圖2-1）。圖2-1 液壓系統的能量轉換及構成元件示意圖 （1） 動力元件動力元件又稱液壓泵，其作用是利用密封的容積變化，將原動機(如內燃

5、機，電動機)的輸入機械能轉變為工作液體的壓力能（即液壓能），是液壓系統的能源(動力)裝置。（2） 執行元件將液壓能轉換為機械能的裝置稱為執行元件。它是與液壓泵作用相反的能量轉換裝置，是液壓缸和液壓馬達的總稱。前者是將液壓能轉成往復直線運動的執行元件，它輸出力和速度;后者是將液壓能轉換成連續旋轉運動的執行元件，它輸出扭矩和轉速。擺動液壓馬達（習慣稱擺動液壓缸）不可連續回轉，只能往復擺動（擺動角小于）。（3） 控制元件液壓系統中控制液體壓力、流量和流動方向的元件，總稱為控制元件，通常稱為液壓控制閥，簡稱液壓閥，控制閥或閥。（4） 輔助元件輔助元件包括油箱、管道、管接頭、濾油器、蓄能器、加熱器、冷卻

6、器等。它們雖然稱為輔助元件，但在液壓系統中是必不可少的。它們的功能是多方面的，各不相同。 （5） 工作介質液壓系統中工作介質為液體，通常是液壓油，它是能量的載體，也是液壓傳動系統最本質的組成部分。液壓系統沒有工作介質也就不能構成液壓傳動系統，其重要性不言而喻。2.2 自卸汽車液壓系統設計 液壓缸概述自卸汽車是依靠發動機動力驅動液壓舉升機構，將貨箱傾斜一定角度從而達到自動卸貨的目的，并依靠貨箱自重使其復位的一種重要專用汽車。根據自卸汽車的這一特點，自卸汽車的液壓缸可以設計成單活塞桿單作用式的。前端蓋為法蘭的焊接型液壓缸如圖2-1所示，這也是工程機械上常用的液壓缸，可以作為自卸汽車液壓缸結構設計的

7、參考圖。圖2-2的液壓缸額定工作較高，可達25MPa。 1缸底；2缸筒；3活塞；4、5、6、10密封圈；7活塞桿；8導向套；9前端蓋（法蘭）；11活塞鉸連組件。圖2-2 焊接型液壓缸液壓系統原理圖 1）液壓缸控制回路液壓回路能量轉換圖2）液壓回路選擇（圖2-3）調速回路：系統分析采用節流調速，循環形式為開式。方向控制回路 ：本設計采用手控三位三通換向閥對油路進行方向控制。節流調速系統中，通常由定量泵供油，用溢流閥調節所需的壓力，并保持恒定 。油泵輸出的油液在換向閥內部卸荷，本設計用三位三通換向閥的中位進行卸荷。（a）換向閥換向回路圖 （b）溢流閥限壓回路 （c）換向閥中位置卸荷圖2-3 液壓回

8、路 液壓系統圖 利用液壓缸實現車廂的舉升、中停、下降過程三過程液壓系統圖如下各圖所示。各構件的名稱為：1-單活塞桿液壓缸，2-節流閥，3-手動換向閥，4-油箱，5-溢流閥，6-液壓泵，7-單向閥，8-過濾器 1）舉升時（圖2-4） 換向閥3處于舉升位置，油泵將高壓油通過單向閥7進入油缸下腔，推動活塞上升通過三角臂機構使車廂后翻，直到活塞上的限位閥打開，油泵輸出的壓力油流回油箱，停止舉升，溢流閥可用來調節系統最大壓力。 2）中停時（圖2-5） 換向閥處于中停位置，油泵輸出的油液在換向閥內部卸荷，無壓力，油缸內油液無壓力，不能舉升油缸，同時油缸內油液已封閉，所以自卸車處于中停，車廂靜止狀態。 3）

9、下降時（圖2-6）換向閥處于下降位置，油缸下腔油路與油箱相通，車廂在自重下，活塞下移。油缸下腔油液經節流閥2留回油箱，下降速度可用節流閥調節，這個過程中可以讓油泵停止轉動。 圖2-4 舉升時自卸汽車舉升機構液壓系統圖 圖2-5 中停時自卸汽車舉升機構液壓系 統圖 圖2-6 下降時自卸汽車舉升機構液壓系統圖車廂設計3.1 車廂底板車廂底板主要承載垂向壓力以及車輛行走顛簸時貨物和副車架對它的沖擊 力，即動載。車廂底板總成由底板，底板縱梁，底板橫梁，底板后擋板，底板后 端加強筋等零件組成。車廂底板總成基本尺寸為 7278mm × 2300mm ，其中底板零件數為 1，采用厚 度為 6mm

10、的板材，質量為 775.4kg。為了保證強度，需要在底板上裝配橫梁與縱 梁，其中橫梁零件數為 15，采用厚度為 4mm 的鋼板，每件質量為 20.5kg；底板 縱梁零件數為 2，采用厚度為 8mm 的鋼板，每件質量為 147.7kg。橫梁和縱梁與 底板之間通過焊接連接，焊接方式為涂料焊條手弧焊。底板總成轉化的二維圖修 改之后如圖 3.4 所示。3.2 車廂左右邊板車廂左右邊板主要承受來自貨物的側向壓力，相同裝載量時，不同貨物的 密度和安息角不同，造成邊板的受力也不同。 車廂邊板總成分左右兩個，其結構完全相同，組成部分為：左右側欄板， 采用厚度為 4mm 的鋼板， 單個質量為 371kg； 左右

11、側欄板前立柱采用厚度為 6mm 鋼板，單個質量為 42.4kg；左右側欄板后立柱，采用厚度為 6mm 鋼板，單個質 量為 41.2kg；左右側欄板斜置勁，采用厚度為 4mm 的鋼板，單個質量為 24.6kg； 側欄板橫筋，采用厚度為 4mm 的鋼板，單個質量為 59.7kg；側欄板上沿，采用 厚度為 6mm 鋼板，單個質量為 90.6kg；后立柱上蓋，采用厚度為 6mm 鋼板，單個質量為 1.7kg；側欄板鉸鏈座，采用厚度為 20mm 鋼板，單個質量為 6.2kg； 側欄板鉸鏈座圓柱銷，采用 45#鋼制造，單個質量為 1kg；后立柱側板，采用厚 度為 6mm 鋼板，單個質量為 5.6kg；前立

12、柱側板，采用厚度為 6mm 鋼板，單個 質量為 1.2kg；側欄板鉤座，采用厚度為 20mm 鋼板，單個質量為 0.8kg；后立柱 下蓋，采用厚度為 6mm 鋼板，單個質量為 2.7kg 等。3.5 所示3.3 車廂后欄板自卸車滿載非卸貨狀態時，車廂后欄板的受力和車廂邊板類似。但是當卸 貨狀態時，車廂后欄板初始受壓力較大，當脫鉤脫開時候，后欄板受力迅速減小 直至變為零。后欄板總成組成零件為：后欄板左（右）側立柱、后欄板、后欄板 上筋、豎筋、豎筋加強板、后欄板加強板 1（2、3） 、后欄板下筋、下筋加強板 等。3.4 車廂前欄板前欄板在自卸車卸貨中受來自貨物的壓力相對較小，但是因為液壓舉升機 構

13、的上端裝在前欄板上，舉升力主要通過前欄板傳遞，也就是說前欄板是舉升力 的受力點， 所以其強度， 尤其是液壓舉升缸與前欄板連接處的結構強度要求較高。車廂前欄板組成零件為：前欄板、前欄板內（外）側加強筋、頂部加強筋、 油缸支架左（右）連接板、油缸支架左（右）側板、油缸支架加強橫筋、前欄板 中心橫筋、油缸支架擋塊等。自卸車定式鎖啟機構的設計1􀀁 前言自卸車的鎖啟機構形式各異, 有液壓操縱式、彈簧助力式、機械式等等。比較而言, 液壓操縱式的鎖啟機構結構復雜, 成本昂貴, 可靠性差; 彈簧助力式,由于其彈簧較易失效, 其可靠性也很難保證; 機械式( 如定式) 鎖啟機構, 結構簡單成本低

14、, 可靠性好, 但它設計計算較為復雜。2􀀁 定式鎖啟機構的結構特點及工作原理定式鎖啟機構由定式銷扣、調整推力桿、銷軸座、鎖鉤及后板鎖扣五大部分組成, 如圖1 所示。定式銷扣固定于副車架上, 調整推力桿通過銷軸分別聯接在定式鎖扣與鎖鉤上, 鎖鉤通過銷軸聯接在銷軸座上, 銷軸座固定在車廂上。該機構無任何彈性元件, 它靠車廂的翻轉來造成銷軸座相對于定式銷扣的位置變化, 從而使得調整推力桿推動鎖鉤轉動, 達到開啟或鎖緊車箱后板的目的。3􀀁 定式鎖啟機構的設計3􀀁1 􀀁 定式鎖啟機構設計的限制條件a􀀁 鎖鉤在車箱轉

15、到5 8 時, 車箱必須開啟。b􀀁 車箱翻轉過程中, 鎖鉤不得與調整推力桿干涉, 如圖2 所示。c􀀁 車箱翻轉過程中, 鎖鉤不得與車箱橫梁或車箱底板干涉, 如圖3 所示。d􀀁 定式銷扣在副車架上是否有足夠的安裝位置, 如圖1 所示。e􀀁 車箱翻轉過程中, 鎖鉤是否會轉出車箱底架后擋板( 這關系到是否要在車箱底架后擋板上開槽) , 如圖3 所示。3􀀁2 􀀁 實際工作中的設計步驟( 作圖法)定式鎖啟機構可簡化為圖4 所示的數學模型。O 點為翻轉軸中心, A 點為定式銷扣中心, B點為調整推力

16、桿與鎖鉤的連接中心, C 點為鎖鉤與銷軸座的連接中心, XD 為車箱后擋板到翻轉軸中心的距離。首先確定銷軸座( D 點) 及鎖鉤( C 點) 的位置。通常, 如果不想改變后板的形狀( 加長或減短) , 則銷軸座( D 點) 及鎖鉤( C 點) 的位置基本上是一定的。如圖1 所示。車箱轉到5 8 , 其后板必須開啟, 設計鎖鉤在車箱轉到7 時開啟, 則鎖鉤在7 時的位置確定( 即B、C點確定) , 如圖5 所示。車箱轉到最大翻轉角時, 設計鎖鉤不轉出車箱底架后擋板, 鎖鉤此時不得與調整推力桿干涉, 可暫定B#、C#點位置。只要B#點距車箱后擋板的距離大于B 點到車箱后擋板的最小距離, 則鎖鉤就不

17、會轉出車箱后擋板, 如圖6 所示。這時得到了B、B、B#三點, 由于調整桿AB 的長度不會改變, 所以B 、B、B#三點共圓, 可得圓心A 點, 并根據實際的位置情況初步判斷A 點是否合適。連接A 、B#兩點, 測量 AB#C#, 如果AB#C#大于鎖鉤與調整推力桿間允許的最小夾角 見圖7) , 則鎖鉤不會與調整推力桿干涉, A 點位置合適, 可以確定。圖5通過大量的計算結果表明, B#點距車廂后擋板的最小距離通常并不是出現在車箱翻轉最大角度的時候, 而是出現在車箱翻轉過程中的某個角度。所以仍需對車箱在轉動過程中, B 點距車箱后擋板的最小距離及鎖鉤與調整推力桿間的最小夾角進行校核計算。當車箱翻轉到角度i 時, 以調整桿AB 長為半徑作圓; 此時鎖鉤與銷軸座的連接點C 轉到Ci 位置, 以Ci 為圓心, BC 長為半徑作圓, 兩圓的交點為Bi , 即可測得A BiCi 及Bi 點到車箱后擋板的距離。一般需作圖五至六次, 基本可求出車箱在轉動過程中, B 點距車箱后擋板的最小距離及鎖鉤與調整推力桿間的最小夾角。圖6􀀁圖7當所有條件均達到要求時, 該套鎖啟機構設計成功。自卸操作過程（1）啟動齒輪泵踩下離合器踏板，將操縱閥手柄推到“舉升”位置，再緩慢松開離合器踏板，齒輪泵即開始運轉。（2）車廂舉升：啟動齒輪泵后，車廂即