基于Solidworks的运输车举升机构设计解析

1基于Solidworks的运输车的举升机构设计第1页共24页xxxx大学工学院11机制x班合肥230036下载须知：本文档是独立自主完成的毕业设计，只可用于学习动。另外：有需要电子档的同学可以加我idworks软件对自卸运输车及其举升机构进行了三维动画的展示。2基于Solidworks的运输车的举升机构设计第2页共24页重型自卸运输车(≥14t)。多种。输车车厢能自动倾斜一定角度进行货物的倾卸，这样大大节省了倾卸货物的时间和劳动倾卸动力(取力)系统的销3第3页共24页课题来源及研究意义当今汽车工业面临的主要挑战是买方市场的形成和产品更新换代速度的日益加以此快行车厢较广泛满足车设计多选用定型的基本上汽车底盘进行改装设计。2.专用汽车设计的主要工作是总体布置和专用工作装置匹配满足其专用功能的需要。专用汽车自制件的设计，应遵循单件或小批量的生产持点工的可能性核心部件和总成对一些重要的总成结构件进行强度校核辆公路交通安全法规的要求4基于Solidworks的运输车的举升机构设计第4页共24页工作，其使用条件复杂，要了解和掌握设安全一个2整车参数的确定及校核2.1二类底盘的选择及校核单衡。2.2整车尺寸参数的确定液压举升机构取力器---传动轴---液压泵---举升油缸，将车厢举升到一定角度进行5第5页共24页目外形尺寸go轴距轮距(前/后)FR12货厢尺寸倾斜时间(举升/下降)最大举升角总质量最高车速参数6500*2460*26003003100*2250*75050单位mmmmmmmmmm度度mms度km/h2.3总体布局设计其液压举升机构的设计3.1液压举升机构应满足的要求其必。6第6页共24页物能顺利倾卸完毕，即最大举升角能达到货物的安息角。境，因此其必须具有较好的通过性(即离地间隙受限)，故自卸运输车举升机构布置空间构3.2举升系统性能主要参考参数K=F/mg(3.1)式中：F——油缸的有效推力(N);m——举升质量(kg)；g——重力加速度(m/s)。。7角角第7页共24页名称0铁矿石40-50石灰石40-45水泥40-45细沙30-35铜矿45煤27-5粗沙粘土焦炭3.3液压举升机构方案的确定机构简述普通自卸汽车和专用自卸汽车设计的关键是在定型的汽车底盘上合理的进行车输车升液压油缸前推(后推)连杆放大式、油缸前推(后推)杠杆平衡式、油缸浮动式等。84页AB.后置式直推式举升机构车架油缸前推连杆组合式车架油缸后推连杆组合式车架油缸前推杠杆平衡式9第9页共24页第9页共24页车架油缸后推杠杆平衡式车架的别机构布置系统质量建造高度油缸加工工艺性油压特性系统密封性工作寿命直推式简便、易于布置较小较低差较差差短连杆组合式较大较高单级缸、制造简单、工艺较好环节少、不易渗漏、密封性好不易损坏制造成本系统倾卸稳定性系统耐冲击性较高较差好较低较好差举3.4举升机构几何尺寸的确定基于Solidworks的运输车的举升机构设计第10页共24页动干涉，可协调运转。用作图法初步确定各铰支点的位置及各构件的集合尺寸(图如下)。2.车厢初始位置时举升机构与车厢前铰支点A的确定0车厢前铰支点A的坐标(X,Y)，根据经验公式(3.2)0AOAOX=RL/θ(3.2)AOmax式中L-油缸最大工作行程，本课题所选车型油缸数据已知，油缸初始自由长度L=1165mm，最大有效工作行程L=780mm；Omaxmax故X=175×780/50=2730mm，考虑结构安排，取X=2055mmAOAOA点的垂直方向应尽量靠近车厢底面，充分利用车厢底部空间，减少油缸下支点0沉入副梁中的深度。确定A距车厢底板的距离为84mm，已知底板纵梁高205mm，故0A坐标为(2055，122)。01X=X-0.5L-0.2L+400EAO000=1687mm第11页共24页根据结构安排，取X=2378，则E点的坐标为(1678，-43)。E2三角臂的设计1.车厢初始位置时三角臂中支点C坐标及AC长度的确定000C点即油缸上支点，车厢初始位置时，点C应尽量靠近车厢底面，要充分利用上0000000002.车厢初始位置时拉杆与三角臂铰接点B的确定00000000000000000由此确定B点的坐标(2600，-50)，ΔABC和ΔA'B'C'分别为θ=00和θ=500时三角00DDD0DB3.5力学计算与校核K=F/G(3.4)EC式中：F-液压油缸最大举升力；EC第12页共24页1机构的坐标计算A、G、B、C、F的坐标及D、D、D、D、D的计算(见下图)OFABECBAFAECABD0000x=2055，y=182AOAOx=1196，y=130GOGOx=2507，y=37COCOGG000(y-y)/(x-x)=(y-y)/(x-x)FOBOFOBODBODBO(x,y)通过求解方程FOFO(y-y)/(x-x)=(y-y)/(x-x)FOCOFOCOECOECO可求得x=1260，y=272FOFO(y(y-y)2+(x-x)2AOFOAOFO 00BEC00BAFx(y-y)+y(xx)+y(xx)x(yy)D=BOECOBOCOECOECOCOEOCO=320(3.8)BEC(yy)2+(xx)2x(y-y)+y(COxEx)+yCO(xEx)x(yy)D=BOAOFOBOFOAOFOAOFOFOAOFO=208(3.9)BAF(yy)2+(xx)2BAFFOAOFOAO在举升角θ=00时,点A到直线C的距离D和到直线BD的距离Dx(y-y)+y(x0x)+0y(xxAEC)x(y0y)ABDD=AOECOAOCOECOECOCOECO=125(3.10)AEC(yy)2+(xx)2x(y-y)+y(COxxE)+yCxEx)x(yy)D=AODBOAOBODBODBOBOEBO=132(3.11)ABD(yy)2+(xx)2ABDBODBOD取车厢为分离体(见图)第13页共24页0即G×x-F×D即FAOFAF=GO==34466.85NF=GO==34466.85NFAD347CBFD-FD=0(3.13)ECBECAFBAFFAAFECD320M=0A即FD-FD=0BDABDECAECBDD132F22403.46可以求得举升力系数K=EC==0.2F22403.46G955003.5.3拉杆截面尺寸的确定拉杆BD为二力受拉杆件，作用力对称分布在两根拉杆上，因此作用在每根拉杆F21215.40F=BD==10607.70F21215.40拉22(3.15)第14页共24页nFs公式σ=拉≤σ,则拉杆最小横截面面积：AsF10607.7A≥n拉=2×=93m2(3.16)230106sF10607.7因此根据以往经验取A=400，实际上σ=拉==26.52×106N/m2(3.17)s校核安全系数s=8.67>2.15n=4.3，因此，拉杆横截面面积满足强度要求。4液压系统的计算4.1液压油缸性能参数计算压高(可达35MPa)，易于安装布置等优点。浮拄式油缸又分为单向作用式与双向作车厢在整个倾翻过程中液压油缸最大举升力为F=22403.46N。参考同类车型，EC初选最高工作压力p=16Mpa。力:ECu率，取=0.8；可推出d≥4FEC=422403.46=47.22mm4.2液压泵性能参数计算基于Solidworks的运输车的举升机构设计第15页共24页速不变和双向VVLd(4.2)=780×3.14×1602/4=15.675×106mm3=15675ml举升举升举升举升u—液压系统容积效率，取0.8。则Q≥15675/(15×0.8)=1306.25ml/s液压泵转速则n=n/i泵en—发动机转速，取转速2000r∕minen=2000/1.36=1470.59r/min泵 选取液压泵额定转速n=2000r∕min泵液压泵排量q由下式确定：Q=60Q/n=1306.25÷1470.59×60=53.29ml∕r泵依据以上参数，选择齿轮油泵CBT-E563，其主要参数如下：额定压力p=16Mpa公称转速n=2000r∕min。泵4.3油箱容积与油管内径计算4.3.1液压系统油箱容积计算的油(1)设备停止运行时，液压油液能够靠重力作用返回油箱；(2)操作时，油面保持适当高度位置；第16页共24页(3)能散发操作时产生的热量。V积ΔV的三倍，即V≥ΔVV4.3.2液压管路内径的计算Q×106/60=×V×103r41d≥21.22×QrV式中Q—油泵的理论流量，取Q=0.5714L/srr1110.5714104d≥21.22×=22.67mm1d≥21.22×Qr2VV是低压管路系统中液压油的流速，V≥1m/s，取V=2m/s,225.86mm2取用d=36mm。24.4系统压力校核系统最大压力p=FECmaxAu已知F=22403.46N，u=0.8EC则A=3.14D×D/4=3.14×1602/4=20096mm2(4.5)(4.6)(4.7) (4.8)故p=FECmaxAu第17页共24页4.5车厢升降时间的校核lmin泵举升4 (4.11)=780×3.14×1602/4=15.6749×106mm3=15675mlV 升Q=15675×60/92647=10.15sV=0×L下降4V=0×L下降4 则下降时间t=V下降=11756×60/92647=7.61<15s下降Q5自卸运输车举升机构的动力学仿真5.1自卸运输车前推连杆组合式举升机构系统实体模型的建立第18页共24页第18页共24页三角臂CAD图及建模(见下图)：CAD下图):第19页共24页第19页共24页液压缸建模(见下图)：车厢底架与副车架CAD图及建模(见下图)：第20页共24页举升机构装配举升角为400时(见下图)：第21页共24页举升机构装配在初始位置时(见下图)：5.2举升机构各连接处螺栓轴三维模型图液压缸与副车架连接处的螺栓轴模型：2第22页共24页自卸了自输车的总体设计方案，进行了自卸运输车举升机构的机构设计和强度校核，并运用Solidworks软件绘制出了主要零部件的工程图和装配图。设计出了装载质.t级的自卸运输车，该车适用于短途运输。本课题选用的江淮HFC3049KZ型自