车辆工程毕业设计（论文）ST5063TQZ清障车改装设计【全套图纸】

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1、本科学生毕业设计ST5063TQZ清障车改装设计 院系名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 车辆工程 B07-8班 学生姓名： 指导教师： 职 称： 讲师 黑 龙 江 工 程 学 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of the ST5063TQZ Wrecker TruckCandidate： pecialty：Vehicle EngineeringClass：B07-8Supervisor：Lecturer. Heilongjiang Institute of Technology 2011-06HarBin黑龙

2、江工程学院本科生毕业设计目 录摘 要1Abstract2第1章 绪 论31.1 课题研究的目的和意义31.2 国内外清障车的发展现状41.3 设计的主要内容5第2章 清障车的分类及总体布置62.1 清障车的分类62.2 工作原理72.3 二类底盘的选择82.4 总体布置102.5本章小结10第3章 清障车的结构与设计113.1基本尺寸参数的确定113.2质量参数的确定113.2.1额定装载质量113.2.2整车整备质量123.2.3总质量123.3道路清障汽车副车架的设计与分析123.3.1副车架的截面形状及尺寸123.3.2副车架的前端形状及安装位置133.4 本章小结15第4章 液压系统设

3、计164.1举升机构形式的选择164.2 液压系统的类型和特点184.3 液压系统的组成194.3.1 液压系统的组成194.3.2 液压缸的组成194.4 油缸的选型与计算214.4.1 油缸直径及行程确定214.4.2 活塞杆直径d的确定234.4.3 液压缸壁厚和外径的计算234.4.4 缸体长度的确定244.5 油泵的计算与选型244.5.1 油泵工作压力的计算254.5.2 油泵理论流量的计算254.5.3油泵排量的计算254.5.4 油泵功率的计算264.6液压绞盘的设计264.6.1系缆部分264.6.2液压马达部分264.6.3绞盘性能参数计算274.6.4液压马达的性能计算2

4、74.7油箱与油管的计算与选型274.7.1油箱容积的计算274.8.2油管内径的计算274.8取力器设计284.9 本章小结29第5章 整车性能计算分析305.1道路清障车整车参数305.2动力性计算315.2.1发动机外特性315.2.2汽车的行驶方程式325.2.3动力性评价指标的计算365.2.4道路清障车整车动力性计算错误！未定义书签。5.3燃油经济性计算375.4道路清障车稳定性计算385.4.1道路清障车运输状态稳定性计算395.4.2道路清障汽车载运时稳定性计算405.5本章小结.41结论42参考文献43致谢44附录45摘 要随着经济的发展，我们国家道路上的汽车不断地增长，而相

5、应的则是越来越频发的交通事故，为了避免车辆的二次损坏，道路清障车在作业时应十分注意对事故车辆的保护，特别对一些新车、高档轿车，应必免因为作业中捆绑、挤压以及运输对事故车辆的损坏，特别对一些高档轿车，应避免因为作业中的捆绑、挤压、以及运输中的碰撞造成对事故车辆机件及外观上的进一步损伤了改。ST5063TQZ平板清障车作为专用清障车的一种，它利用附加的液压绞盘、液压举升装置、托板能够对事故车辆施行装载运输，实现对事故车辆的快速处理，并且不受事故车辆车速的限制。在查阅大量相关资料的基础上，深入分析了平板清障汽车设计的总体方案，对底盘、举升机构、液压系统、液压绞盘以及相关附件等进行了合理选择。并通过对

6、底盘型号的选取，确定了整车性能参数。确定了对背式清障汽车的总体参数。此外，对改装后的整车性能也进行了分析和计算，以确定是否能满足国家标准。全套图纸，加153893706关键词：清障车；平板；液压绞盘；升降机构；液压系统ABSTRACTWith the rapid development of the modern logistics dustry, More and more cars continue to grow in our country, the corresponding is more and more frequent traffic accident, in order t

7、o avoid the damage again. The wrecker truck is considered as a kind of the special lorry for carrying goods. By making use of an additional rear gate, the vehicle completes the self-lifting and self-unloading of the goods to make the loading and unloading operations achieve mechanization, thereby br

8、ings out the fast freight on some degree. The article makes in-depth analysis of the program of the overall design on the basis of searching for a large number of relevant information, make a reasonable choice for chassis,the tailgate lift, hydraulic system, rear gate and the related accessories. An

9、d also through the selection of the chassis, the article determines the performance parameters of the vehicle. On this basis, adding to the kinematics and mechanical analysis of the tailgate lift mechanism, it makes the identification and verification of the size of the tailgate lifts movements. Mea

10、nwhile, adopting a hydraulic control system to controll each component, it carrys on the function of rising goods, lifting, and unloading goods, and though the design of hydraulic components, it determines the components of the hydraulic models. At this point, the article determines the overall para

11、meters of the whole vechile. In addition, it makes the analysis and calculation for the whole after repacking to test whether it can meet the national standard. Key word: Wrecker truck；Rear gate；Hauling-up device；Tailgate lift mechanism；Hydraulic system第1章 绪 论1.1 课题研究的目的和意义现代汽车工业具有全球性，是开放性的综合产业。汽车工业

12、的发展是社会经济发展的必然，而经济社会的发展对汽车使用功能不断提出新的要求，是汽车更好的为经济发展服务，在社会经济不断发展和人民生活水平不断提高的双重要求下，专用车的出现更好的满足了客户的专业需求。2002年我国公路通车里程已达175.8万公里，其中高速公路达2.5万公里，跃居世界第二。随着京沈、京沪、西南出海通道等高速公路的开通，我国以五纵七横国道主干线为重点的国家公路主骨架已初步建成。这为清障车的突飞发展孕育了广阔市场，作为“让大地的脉络更畅通”的使者清障车，要使其更能发挥安全快捷、强而有力的道路清障优势，那么清障车底盘专用化、重型化、智能化、作业附件实用性是清障车技术发展的必然趋势。清障

13、车底盘专用化，是国内清障车行业发展的必然趋势。目前，国内的清障车全部是利用二类底盘来改装的。二类底盘的轴荷分布是按载货车来设计的，这与清障车托举作业时的所要求轴荷分布是不同的。往往会出现清障的托举机构还有潜力，清障车的总质量也小于其最大总质量，但其后轴却已经超载了。二类底盘的轴荷分布对清障车是不适用的。由于清障车是种作业车，其需随车携带许多作业附件工具。现在国内的二类底盘两大梁外侧已被燃油箱、电瓶、气罐占住了空间，这样就很难再布置工具箱来安放清障车所需的众多作业附件。若清障车底盘专用化，就能很好地来解决这些问题。 清障车重型化也是清障车技术发展的一个显著特点。随着我国汽车吨位重型化的调整，国家

14、西部开发、南水北调和西气东输的建设，加上奥运会、上海世博会和广州亚运会的成功举办，道路条件的改善，交通运输业的发展，公路运输向高速化、集约化、专用化、集装箱化发展，必将引起重型汽车业（包括专用重型汽车）的崛起。作为保证道路畅通的清障车，无凝也必须重型化，才能满足重型车辆的清障需要。现在国内最大吨位的清障车为48吨。 清障车智能化，就是从安全、方便、人性化考虑，在系统中装配一些智能设备，如遥控系统，机构安全报警系统，紧急拯救系统。 作业安全、快速是道路清障拯救的两项重要指标。而专用作业辅件是作业安全快速重要的保证。随着车辆的种类和款式的不断增多，道路上造成事故与故障的模式也千变万化，因此，只有不

15、断地开发安全、实用、高效的作业辅件才能满足各类清障作业的需要。道路清障汽车自上世纪初诞生以来，不断发展，日趋完善。已经是专用车中一个大家族，根据其中作业能力，清障汽车可分为轻型，重中型及超重型；根据结构形式区分，道路清障汽车可分为臂架起重机型清障汽车，门架叉式清障汽车，简单叉式清障汽车和背式清障汽车四个基本类型；从吊臂的作业功能来分，清障汽车有吊臂旋转型清障汽车，托臂负载折叠型，吊臂滑动型及吊臂固定型。从托臂的作业功能来分清障汽车有托臂负载折叠型，托臂折叠型，及托臂不折叠型；从整车结构来分，清障汽车有单功能型，双功能型及多功能混合型。典型清障车结构如图1.1。 图1.1 臂架起重机型清障车1.

16、2 国内外清障车的发展现状清障车创始于公路交通非常发达的国家，早在20世纪50年代美国就生产出第一辆清障车。当时这种车还比较简单，靠机械传动带动卷扬机，拉杆支撑，故障车一端被吊起拖离现场；往往采用自制底盘，功能较单一，这是清障车发展的第一阶段。第二阶段，以引入液压传动与控制技术为标志，20世纪70年代第一批采用全液压传动的清障车生产出来，涌现了一批著名的清障车企业，如美国的ENTURY，CHALLENGER，JERR-DAN，WRECKER，澳地利的EMPL,日本的TOKYU，加拿大的NRC。这一阶段的清障车技术和生产得到很大的发展，首先是系列品种、规模增多，结构形式多样化，其次是所用专用底盘

17、、二类底盘多样化。大型清障车最大为4桥。第三阶段，结构多样、功能齐全，具有托举、起吊、拖曳、牵引、背拖、破折、清洁、维修等功能。第四阶段。工作能力更大，拖举能力最大达25吨，拖牵能力达48吨，起吊能力达40吨。第五阶段，操作方式更先进，工作环境更舒适。我国清障车产业起步于20世纪80年代未。近20年来，我国清障车行业经历了整车引进、吸收仿制到自主研发的过程。随着我国城市交通与高速公路的快速发展，国产清障车的技术水平、制造工艺已取得突破性进展，形成了产品多功能化、智能化、人性化的技术特点，上装（专用机构）具有采用新材料、模块化设计和专用设备制造的工艺特点。我国一些企业通过采用专用设备和模块化设计

18、，实现了清障车的流水生产线生产，产量提高，成本下降，并有一定上装产品出口。包括国有企业，目前我国清障车生产企业有10家左右，生产260吨100余个不同型号和规格的清障车产品。据悉，国内目前最大吨位的清障车为48吨，产品投入市场后很受欢迎。我国自主开发的60吨级清障车也已实现销售，80吨级清障车的开发已开始筹划。可以说，国内清障车的设计与市场开发已进入一个新的时代。1.3 设计的主要内容设计主要承担的任务是设计举升机构，初步选定采取全液压操纵，取力器从变速箱窗口取力，发动机的输出动力通过传动轴到达齿轮泵，油泵输出高压油，流经多路换向阀、液压阀，然后到达各执行原件。设计总体分为三个方面：机械举升部

19、分（包括举升臂的选材、外形尺寸的确定等）；液压控制部分（包括液压缸的计算和型号确定、液压控制系统的设计和辅助元件的选择等）；相关辅助系统部分。第2章 清障车的分类及总体布置清障车总体设计的主要任务是：正确确定清障车的性能指标，正确选择汽车底盘，为各部件设计提供控制参数和设计要求，对各部件进行合理布置和运动校核，并对车辆性能进行准确计算和控制。对道路清障车进行改装设计，一般应满足以下设计要求：1、具有一般清障汽车的功能；2、能将满载货物的车厢在比较水平的状态下平稳地举升到一定高度；3、拖拽功能；4、牵引功能。2.1 清障车的分类按类别主要分为：拖吊连体型、拖吊分离型、平板一拖二型、360度旋转吊

20、型、液压自动夹紧型。按牵引吨位分为:2吨、3吨、5吨、8吨、10吨、15吨、25吨、30吨、50吨、80吨。 按品牌分为：江淮清障车、五十铃清障车、东风小霸王平板清障车、东风多利卡托吊型清障车、东风平头道路清障车、红岩重型清障车、斯太尔重型清障车、平板清障车、依维柯清障车。 按作业能力分为：轻型，中重型及超重型。轻型清障国作业对象是轻型载货汽车，微型客车及轿车等，中重型清障车的清障作业对象是中重型载货汽车，大中型客车等，超重型清障车作业对象是重型载货汽车及超重型半挂汽车系列等。 清障车按其使用特点可分为运载类、起吊牵引类。运载类是将损坏的车辆牵引到运载车上运走；起吊牵引类是用车上安装的起吊牵引

21、装置把损坏汽车的一端托起(或吊起)离开地面，另一端仍然着地，然后由起吊牵引式清障车拖离现场。 清障车基本上都是采用载货汽车的二类底盘改装的，按清障车结构型式可分为拖运、装运、吊运、救援(单臂式和双臂式)式清障车。2.2 工作原理平板型清障车不具备的工作台翻转能力，运动形式类似翻斗卡车。清障车在工作平台前部装有液压传动紧绳机构，是装车卸车的动力来源。工作原理：在二类通用汽车底盘上装有用油缸、连杆和底盘相联接的工作平台，工作平台、汽车底盘、翻转油缸及连杆共同构成在汽车纵向垂直平面内的四杆机构。当翻转油缸伸出时，工作平台平缓地后移和翻转，平台末端落地，与地面成1l22角，位于事故车正前方。图2.1清

22、障车工作过程及原理装车作业过程：清障车以车尾接近事故车，翻转油缸工作使工作平台后翻落地。开动液压卷扬机构，用钢丝绳连接事故车辆的前桥(也可连接事故车辆后桥，以倒拉方式装车，开动紧绳器，事故车被缓慢地拉上平台，驱动翻转油缸，工作平台复位，固定事故车辆后即可实现无损输送。为了便于曳引事故车辆，可在工作平台上设置两条纵向由排列紧密的多支平行滚子组成滑道，使牵引阻力降低，即使前后桥均已损坏，车轮不能转动的车辆也能轻松装卸。到达目的地，卸车过程是装车过程的逆过程。动力来源为发动机，取力器从变速箱窗口取力，发动机的输出动力通过传动轴到达齿轮泵，油泵输出高压油，流经多路换向阀、液压阀，然后到达各执行原件。工

23、作原理示意图：液 压 多 路 阀 控 制液压油泵取力器发动机钢丝绳收放液压绞盘平台倾斜升降平台前后伸缩托臂升降、伸缩功能油缸、马达 图2.2液压工作原理示意图2.3 二类底盘的选择清障车是一种专项作业的汽车。汽车底盘的性能决定了清障车的基本性能，最大限度地发挥底盘的能力及底盘能够满足专用装置的要求是底盘选择的关键。根据我国目前生产的各类型专用车辆的基本模式，大多是为了满足国民经济某一服务领域的特定使用要求，主要是在已定型的基本车型底盘的基础上，进行车身及工作装置的设计，与此同时对底盘各总成的结构与性能进行局部的更改设计与合理匹配，以达到满足使用需求的较为理想的整车性能。汽车底盘的选择主要是根据

24、专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形、尺寸、动力匹配等决定，清障车是以路面作业为主的专用车，故底盘的选择以二类货车底盘为主。采用二类汽车底盘进行改装设计工作重点是整车总体布置和工作装置设计，对底盘仅作性能适应性分析和必要的强度校核，以确保改装后的整车性能基本与原车接近。在专用汽车底盘或总成选型方面，一般应满足下述要求：1、 适用性对货运车用的总成应适应货运要求，保证货运安全无损；对乘用车用的总成应适于乘客的需要。达到乘座安全舒适；对各种专用改装车的总成应适于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装选型设计，例如各种取力器的输出接口等。2、可

25、靠性所选用的各总成工作应可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命，且同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡。3、先进性所选用的底盘或总成。应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。4、方便性所选用的各总成要便于安装、检查、保养和维修。处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。在选用专用汽车底盘时，除了上述因素外，还有以下两个很重要的方面：一是汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本小很大约部分，一定要考虑到用户可以接受。这也涉及到专用汽车产品能否很快地占有市场、企业能否增加效益等问

26、题。二是汽车底盘供货要有来源，要同生产汽车底盘的主机厂有明确的协议或合同，无论汽车底盘滞销或紧俏，一定要按时将底盘供货。目前国内市场上底盘的种类多、品种全，国产底盘可供选择的品种很多，如东风、解放、庆铃、江铃、依维柯、江淮、黄河、跃进、斯太尔、北方奔驰等知名品牌均可做为清障车的底盘，因为江淮货车价格便宜，市场保有量大，维修方便，所以选取江淮汽车厂的HFC1061k93型的二类底盘。表2.1 HFC1061k93底盘参数底盘型号HFC1061K93 详细参数轴数2轴距（mm）3815轮胎数6轮胎规格7.05-16前轮距（mm）1665后轮距（mm）1525燃料种类柴油弹簧片数9/12乘驾人数3轴

27、荷38152.4 总体布置本次设计的清障车为平板式清障车，其主要由底盘、副车架、托盘、托臂、液压系统、工具箱等组成。平板清障车各部分结构的功能：1、副车架是各个上装部件的安装基础，能够将各部件的集中载荷均匀地分布到底盘车架上，改善底盘受力状况。2、托架是托盘滑动，托臂托举等作业的支撑骨架。托盘在托架轨道上被油缸推着前后滑动；托架油缸推动托架实现托盘倾斜；托架后部安装托臂来完成各种托举作业。3、托盘是清障车参与救援工作的主要部件。托盘向后滑移，并倾斜合适角度，尾部支腿靠地。此时绞盘可将故障车辆顺利牵引到托盘上来,借助各液压油缸的伸缩动作，托盘收回原位，完成驮载作业。4、托臂是清障车参与救援工作的

28、关键部件，对故障车辆的托举牵引工作主要通过托臂来实现。借助于各液压油缸的伸缩动作，托臂能够实现折叠、举升、倾斜及伸缩等运动，从而完成各项清障救援任务。5、配置一个大工具箱。用于存放清障车的各种作业附件及其备件。在车身后部两侧有两个操纵箱，是安装液压操纵手柄的空间，可始终处于安全的一侧操纵。2.5本章小结本章主要介绍了清障车的分类以及清障车工作原理，对本设计中的清障车进行了总体布置，确定了本设计所使用的二类底盘的型号。第3章 清障车的结构与设计3.1基本尺寸参数的确定道路清障汽车与普通专用汽车一样，都是在二类底盘的基础上进行改装而成，主要尺寸参数原则上应于原车底盘尺寸相同，从而保证其整车性能参数

29、与原车基本保持不变。常见二类底盘机构如图3.1所示。图3 .1 常见二类底盘3.2质量参数的确定3.2.1额定装载质量道路清障汽车m是在二类地盘的基础上多加了一套举升和倾卸装置，所以其装载质量差不多，而且道路清障汽车不需要太高的速度，根据初定额定装载质量为m=3 000kg，所以选择底盘最大承载质量为3500kg。3.2.2整车整备质量整车整备质量m0是指汽车完全装备好的质量，包括润滑油、燃料、随车工具、备胎等所有装置的质量。参考同类普通专用汽车的整车整备质量，在此基础上在增加装备质量，便可估算道路清障汽车整车整备质量。所选HFC1061k93车底盘的整备质量为5100kg,因为在本次设计选用

30、的装备较多，因此整车整备质量相对有所增加，取为m0=5500kg；3.2.3总质量总质量ma的计算公式为： kg （3.1）式中 mp乘员质量（kg），按每人65kg计。改装后道路清障汽车最大轴载质量的分配应基本接近原车底盘轴载要求。又由于车厢升高的同时，其质心向后移。3.3道路清障汽车副车架的设计与分析 在专用汽车设计时，为了改善主车架的承载情况，避免集中载荷。同时也为了不破坏主车架的结构，一般多采用副车架过渡。在增加副车架的同时，为了避免由于副车架刚度的急剧变化而引起主车架上的应力集中，所以对副车架的形状、安装位置及与主车架的连接方式都有一定要求。3.3.1副车架的截面形状及尺寸专用汽车副

31、车架的截面形状一般和主车架纵梁的截面形状相同，多采用如图3.2所示的槽形结构，其截面形状尺寸图3.2所示的槽形结构，其截面形状尺寸取决于专用汽车的种类及其承受载荷的大小。 图3.2 副车架的截面形状对于随车运输车的副车架来说，在安装起重装置的范围内，应按如图3.2和图3.3所示的方式用一块腹板将副车架截面封闭起来，以提高副车架的抗扭和抗弯能力。 图3.3 加强后的副车架截面形状图3.4 加强腹板的位置3.3.2副车架的前端形状及安装位置为了避免由于副车架截面高度尺寸的突然变化而引起主车架纵梁的应力集中，副车架的前端形状应采用逐步过渡的方式。例如采用如图3.4所示的三种过渡方式。对于这三种不同形

32、状的副车架前端，在其与主车架纵梁相接触的翼面上都加工有局部斜面，其斜面尺寸如图3.4（c）所示。h=1mm 、l=1520mm。如果加工上述形状困难时，可以采用如图3.5所示的副车架前端简易形状，此时斜面尺寸较大。对于钢质副车架：h=57mm；l=200300mm对于硬木质副车架：h=5到10mm；l=H、副车架在汽车底盘上布置时，其前端应尽可能地往驾驶室后围靠近。 （a）U形 （b）角形 （c）L形 图3.5 副车架前端的三种形式图3.5为某散装水泥运输车的罐体、副车架相对于汽车底盘的安装位置，在满足轴荷分配的前提下，其中A不宜过大，留足空压机的位置即可;B为副车架的前端离主车架拱形横梁的距

33、离，一般在100mm之内;C为固定副车架的前面第一个U型螺栓距拱形横梁的距离，一般控制在500800mm的范围内。（a）钢质副车架 （b）硬木质副车架图3.6 副车架前端简易形状图3.7副车架的安装位置3.4 本章小结本章主要进行的是基本尺寸参数的确定以及质量参数的确定以及道路清障汽车副车架的设计与分析。研究了截面尺寸形状以及副车架安装位置。第4章 液压系统设计道路清障车液压系统设计的好坏，将直接影响整车的性能。道路清障车液压系统一般主要包括托举液压系统、液压卷筒液压系统。本次道路清障车的改装设计主要偏重于机械机构的设计与分析，而其液压系统所采用的油泵、油缸、液压阀等液压系统元件均为高度标准化

34、、系列化与通用化且由专业化液压件厂集中生产供应；因此在改装设计中只需要进行液压元件计算选型。其主要内容包括油缸的直径与行程、油泵工作压力、流量、功率以及各种相关控制阀的选型等。4.1举升机构形式的选择举升机构分为两大类：直推式和连杆组合式，它们均采用液体压力作为举升动力。直推式举升机构利用液压油缸直接举升车厢倾卸。该机构布置简单、结构紧凑、举升效率高。但由于液压油缸工作行程长，故一般要求采用单作用的2级或3级伸缩式套筒油缸。按油缸布置位置不同，直推式举升机构可分为前置和后置两种，如图4.1所示。前置式油缸支在车厢前部，油缸的举升力较小，油缸行程较大，一般用于重型自卸汽车上，油缸则通常采用多级伸

35、缩油缸。后置式油缸支在车厢中部，油缸行程较小，油缸的举升力较大，多采用双缸双柱式油缸。在相同举升载荷条件下，前置式需要的举升力较小，举升时车厢横向刚度大，但油缸活塞的工作行程长；后置式的情况则与前置式的相反。 (a)前置式；(b)后置式图4.1 直推式举升机构的布置常用的连杆组合式举升机构布置有两种：油缸前推式和油缸后推式，如图4.2所示。1- 铰支座；2-车厢；3-油缸；4-三角臂图4.2 连杆组合式举升机构(a) 油缸前推式；(b) 油缸后推式直推式和连杆组合式举升机构的综合比较见表5.3：表4.3 直推式与连杆组合式举升机构的综合比较 类 别项 目直推式杆系倾卸式结构布置简便，易于布置比

36、较复杂系统质量较小较大建造高度较低较高油压特性较差较好工作寿命磨损大，易损坏，工作寿命短不易磨损，工作寿命长制造成本较高较低系统倾卸稳定性较差较好系统耐冲性较好较差直推式举升机构结构简单，较易于设计。但由于是油缸直接顶起车厢，为了达到一定的举升角度，往往需采用多级油缸，而为了提高整车的稳定性，又常采用双油缸结构。这样易导致油缸泄漏或双缸不同步，进而造成车厢举升受力不均。目前，该类举升机构主要用于重型自卸汽车。连杆组合式举升机构利用三角形连杆机构的放大特性，减小了油缸行程，同时还能借助于连杆系的横向跨距来加强卸货时的稳定性，只需采用单级单缸的油缸型式就可满足要求。因此，该类举升机构制造工艺相对简

37、单，在生产实际中获得了广泛应用。油缸前推式举升机构适用于中、重型自卸汽车；油缸后推式适用于中、轻型自卸汽车。综上所述，对于st5063tqz背式清障车，本文选用油缸后推式举升机构。该种举升机构通过底板相连推动车厢，启动性能较好，并能承受较大的偏置载荷；举升支店在底盘中心附近，受力状况较好。油缸是液压系统执行元件，也是上述举升和倾卸两大机构的直接动力来源。通常油缸分为活塞式和浮拄式两类。活塞式均为单向作用，其缸体长度大而伸缩长度小、使用油压低。浮拄式为多级伸缩式油缸，一般有25个伸缩节，其结构紧凑，并具有短而粗、伸缩长度大、使用油压高，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用式。

38、双向作用式用油压辅助车厢降落，因此工作平稳，降落速度快。直推式倾卸机构多采用单作用多级油缸；而杆系组合式倾卸机构多采用单作用单级油缸。4.2 液压系统的类型和特点液压系统的类型和特点见表4.5。表4.5 液压系统的类型和特点液压系统的类型特点按主要用途分液压传动系统以传递动力为主液压控制系统注重信息传递，以达到液压执行元件运动参数（如行程速度、位移量和位置、转速或转角）的准确控制为主按控制方法分开关控制系统系统由标准的或专用的开关式液压元件组成，执行元件运动参数的控制精度较低私服控制系统传动部分或控制部分采用液压伺服机构的系统，执行元件的运动参数能够精确控制比例控制系统传动部分或控制部分采用电

39、液比例元件的系统。从控制功能看，它介于四幅控制系统和开关控制系统之间。但从结构组成和性能特点看，它更接近于伺服控制系统数字控制系统控制部分采用电液数字控制阀的系统。数字控制阀与伺服阀或比例阀相比，具有结构简单、价廉、抗污染能力强、稳定性重复性好、功耗小等特点，在微机实时控制的电液系统中，它部分取代了比例阀或伺服阀工作，为计算机在液压领域中的应用开辟了新的方向4.3 液压系统的组成4.3.1 液压系统的组成液压系统通常由三个功能部分和辅助装置组成，见表4.6。表4.6 液压系统的组成动力部分控制部分执行部分辅助装置液压泵用以将机械能转化成液体压力能有时也将蓄能器作为紧急或辅助动力源各类压力、流量

40、、方向等控制阀用以实现对执行元件的运动速度、方向、作用力等的控制，也用于实现过载保护、程序控制等液压缸、液压马达等用以将液体压力能转换成机械能管道、蓄能器、过滤器、油箱、冷却器、加热器、压力表、流量计等4.3.2 液压缸的组成1、缸筒和缸盖一般地说，缸筒和缸盖的结构形式和其使用的材料有关。工作压力p100105Pa时使用铸铁，在p200105Pa时使用无缝钢管，在p200105Pa时使用铸钢或锻钢。2、活塞和活塞杆活塞和活塞杆的结构很多，常见的除一体式、锥销式连接外，还有螺纹式连接和半环式连接等多种形式。螺纹式连接结构简单，装拆方便，但在高压大负载下需备有螺母放松装置。半环式连接结构较复杂，拆

41、装不便，但工作较可靠。此外，活塞和活塞杆也有制成整体式结构的，但它只适用于尺寸较小的场合。活塞一般用耐磨铸铁制造，活塞杆则不论是空心的还是实心的，大多用钢料制造。3、密封装置对于活塞杆外伸部分来说，由于它很容易把赃物带入液压缸，使油液受污染，使密封件磨损，因此常需要在活塞杆密封处增添防尘圈，并放在向着活塞杆外伸的一段。4、缓冲装置液压缸中缓冲装置的工作原理，是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时在活塞和缸筒之间封住一部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。5、齿轮泵齿轮泵是液压系统中常用的液压泵，在结构上可分为外啮

42、合式和内啮合式两类。外啮合齿轮泵的优点是结构简单，尺寸小，质量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强，对油液污染不敏感，维护容易。它的缺点是一些机件承受不平衡径向力，磨损严重，泄露大，工作压力的提高受到限制。此外，它的流量脉动大，因而压力脉动和噪声都较大。内啮合摆线齿轮泵的优点是结构紧凑，零件少，工作容积大，转速高，运动平稳，噪声低。由于齿数较少，其流量脉动比较大，啮合处间隙泄漏大，所以此泵工作压力一般为2.57MPa，通常作为润滑、补油等辅助泵使用。6、单向阀单向阀是用以防止液流倒流的元件。按控制方式不同，单向阀可分为普通单向阀和液控单向阀两类。普通单向阀又称止回阀，其作用是使液体只能

43、向一个方向流动，反向截止。液控单向阀又称单向闭锁阀，其作用是使液流有控制的单向流动。液控单向阀分为普通型和卸荷型两类。液控单向阀的主要以下两种作用：（1）保压作用当活塞向下运动完成工件的压制任务后，液压缸上腔仍需保持一定的高压，此时，液控单向阀靠其良好的单向密封性短时保持缸上腔的压力。（2）支撑作用当活塞以及所驱动的部件向上抬起并停留时，由于重力作用，液压缸下腔承受了因重力形成的油压，使活塞有下降的趋势。此时，在油路串一液控单向阀，以防止液压缸下腔回流，使液压缸保持在停留位置，支撑重物不致于落下。7、溢流阀溢流阀是节流阀与溢流阀并联而成的组合阀，它能补偿因负载变化而引起的流量变化。使用溢流阀的

44、系统效率较高。因为采用溢流阀的系统，泵的供油压力随负载的增大而增加，能量损失小，系统发热少。8、滤油器在液压系统中，由于系统内的形成或系统外的侵入，液压油中难免会存在这样或那样的污染物，这些污染物的颗粒不仅会加速液压元件的磨损，而且会堵塞阀件的小孔，卡住阀芯，划伤密封件，使液压阀失灵，系统产生故障。因此，必须对液压油中的杂质和污染物的颗粒进行清理。目前，控制液压油清洁程度的最有效方法就是采用过滤器。过滤器的主要功用就是对液压油进行过滤，控制油的洁净程度。9、节流阀流量控制阀是通过改变节流口面积的大小，改变通过阀流量的阀。在液压系统中，流量阀的作用是对执行元件的运动速度进行控制。常见的流量控制阀

45、有节流阀、调速阀、溢流阀等。溢流阀是结构最为简单的流量阀，常与其它形式的阀相结合，形成单向节流阀或行程节流阀。10、油箱油箱的主要功用是储存油液，同时箱体还具有散热、沉淀污物、析出油液中渗入的空气以及作为安装平台等作用。油箱属于非标准件，在实际情况下常根据需要自行设计。油箱设计时主要考虑油箱的容积、结构、散热等问题。4.4 油缸的选型与计算油缸是液压系统执行元件，也是举升机构的直接动力来源。通常油缸分为活塞式和浮拄式两类。活塞式均为单向作用，其缸体长度大而伸缩长度小、使用油压低（一般不超过14MPa）。浮拄式为多级伸缩式油缸，一般有25个伸缩节，其结构紧凑，并具有短而粗、伸缩长度大、使用油压高

46、（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用式。双向作用式用油压辅助车厢降落，因此工作平稳，降落速度快。直推式倾卸机构多采用单作用多级油缸；而杆系组合式倾卸机构多采用单作用单级油缸。举升机构油缸选用单级活塞双作用缸HSGL63/45E1101-1000。4.4.1 油缸直径及行程确定油缸选型主要依据所需的最大作用力以及最大工作行程来确定的。根据液压系统中油缸的工作特点，则： （4.1）式中：系统效率，通常按=0.8； 液压系统额定工作压力（MPa），参考表4.3选取,越高，对密封要求也越高，成本亦随之上升；根据机构的类型及其工作特点，取MPa。表4.7液压设备常

47、用的工作压力设备类型机床农业机械或中型工程机械液压机、重型机械、起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力P/（MPa）0.82.0352881010162032其中，单个液压缸的最大作用力：由式（4.1）可知：表4.8 缸筒内径尺寸系列（GB/T2348-1993）810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250（280）320（360）400（450）500注：括号内数值为非优先选用者取油缸内径mm。由于将油缸工作行程为520mm，所设计的滑轮组可以省一半的行程，所以：mm表4.9 缸活塞行程系列（GB/T234-1

48、980）2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000取L=320mm。4.4.2 活塞杆直径d的确定在单杆活塞中，d值可由D和v求的，标准液压缸的v系列值为1.06、1.12、1.25、1.4、1.6、2、2.5、和5，为了减少冲击，一般推荐v1.6。活塞运动速度受结构的限制，范围0.10.2m/sv1m/s。活塞杆直径也可以按其工作时的受力情况由如表4.10初步选取。表4.10 活塞杆直径的选取活塞杆受力情况工作压力p/MPa活塞杆直径d受 拉d=(0.30.5) D受压及拉p5d=(0.50.55)D受压及

49、拉57d=0.7D液压系统各液压缸均采用双作用单杆活塞缸。即受压也受拉，而且工作压力p大于7所以活塞杆直径选公式：d=0.7D （4.2） 将D值代入（4.2）式中，可求得d=0.7D=0.763=44.1mm表4.11 液压缸活塞杆外径尺寸系列（GB/T2348-1993）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360取活塞杆直径d为45 mm。4.4.3 液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压

50、力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可以分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径D与其壁厚的比值D/10的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算： （4.3）式中 液压缸壁厚； D 液压缸的内径； 试验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5）倍；缸筒材料的许用应力。其值为：锻钢：=110120 MPa；铸钢：=100110 MPa；钢管：=100110 MPa；高强度铸铁：=60 MPa；灰铸铁：=25 MPa。=1.510=15 MPa本设计的转向液压缸的材质是钢管，其=100110 MPa，所

51、以选=110 MPa。将Py、值代入（4.3）式中，可求得：4.3mm液压缸壁厚度算出后，即可求出缸体的外径为： （4.4）将值代入（4.3）式中，可求得：=71.64.4.4 缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应该等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的2030倍。4.5 油泵的计算与选型举升机构常用油泵分为齿轮油泵与柱塞泵两类。齿轮泵多为外啮合式，在相同体积下齿轮泵比柱塞泵流量大但油压低。柱塞泵最大特点是油压高（油压范围1635MPa），且在最低转速下仍能产生全油压，固可缩短举升时间。中轻型举升机构上多采用齿轮泵，常用系列有CB、

52、CBX、CG、CN等；重型举升机构常采用柱塞泵。选取CB-50型号的单齿轮泵。4.5.1 油泵工作压力的计算 MPa （4.5）式中：油缸最大作用力，(N)；油缸横截面积，(m2)。代入式（4.5）则：MPa4.5.2 油泵理论流量的计算 L/min （4.6）式中：油缸最大工作容积（m3），按下式计算： L （4.7）、的单位均为m；举升时间，(S)；液压泵容积效率=0.850.9。由公式（4.6）、（4.7）则：L/min4.5.3油泵排量的计算 mL/r （4.8）式中：油泵流量，(L/min)； 油泵额定转速，(r/min)。油泵转速r/min 由公式（4.8）得： mL/r 4.5.

53、4 油泵功率的计算 （4.9）式中：油泵最大工作压力； 油泵额定流量； 油泵总效率=0.8。由公式（4.9）得：KW4.6液压绞盘的设计4.6.1系缆部分表4.12 系缆部分额定系缆拉力：40KN公称速度：5 m/min绞盘头直径：300mm4.6.2液压马达部分表4.13 液压马达部分马达型号：IY3-2000额定流量：2030ml/r4.6.3绞盘性能参数计算已知：系缆负载F工40Kn,缆索直径d13mm，卷筒直径D300mm，绞盘工作时的工作压力P2T103/pi总效 其中扭力TF工（D+d）/2 240（300+13）/（220302.820.850.92）6.6N/mm2 25MPa

54、 （液压马达效率效0.92）绞盘工作时需液压油流量qipV0/l效2.8220305/(3130.92)31.6L/min 45L/min4.6.4液压马达的性能计算由2、3可知，设计所选液压马达满足本绞盘的使用的要求。4.7油箱与油管的计算与选型4.7.1油箱容积的计算一般要求油箱容积不得小于全部工作油缸工作容积的三倍，即：则：L取L4.8.2油管内径的计算由 （4.10） 即： （4.11）式中：油泵理论流量，(L/min)； 管路中油的流速；高压管路中油的流速3.6m/s；低压管路中油的流速m/s。则：高压油管内径mm （4.12）低压油管内径mm （4.13）根据管路计算结果选用（HG

55、4-406-66）两层钢丝编织胶管作为高压管，管接头形式为A型扣压式；低压回油管则选用（HG4-406-66）一层钢丝编织低压胶管。液压油冬季选用HJ-20号机械油，夏季HJ-30号机械油。4.8取力器设计专用车取力总布置方案决定于取力方式。常见的取力方式可分类如下：从发动机前端取力的特点是采用液压传动，适合于远距离输出动力。固此种取力方式常用于由长头式汽车底盘改装的大型混泥土搅拌运输车。 从飞轮后端取力的特点是取力器不受主离合器影响，传动系统与发动机直接相连，取力器到工作装置距离短、传动系统简单可靠、取出的功率大、传动效率高。这种方案应用较广，如平头式汽车改装的小、中型混泥土搅拌车等。 从变

56、速器I轴取力的布置方案又称变速器上置式方案。此种方案将取力器叠置于变速器之上，用一惰轮与I轴常啮合齿轮啮合获取动力，固需改制原变速器顶盖。此方案应用很广，如自卸车、冷藏车、垃圾车等一般都从变速器上端取力。传动轴取力方案是将取力器设计成一独立结构，设置于变速器输出轴与汽车万向传动轴之间，该独立的专用取力装置固定在汽车车架上不随传动轴摆动，也不伸缩。设计时应使用可伸缩的附件传动轴与其相连，并应注意动平衡与隔振消振。分动器取力布置方案主要用于全轮驱动的牵引车、汽车起重机等来驱动绞盘或起重机构。从取力器到工作装置间可采用机械传动或液压传动。取力器实质上是一种单级变速器。其基本参数有取力器总速比、额定输

57、出转矩、输出轴旋向以及结构质量等。根据所选二类底盘的特点，本次设计采用从变速器中间轴取力的方式。4.9 本章小结本章主要是进行液压系统的设计，其中包括了液压原理图的设计，在原理叙述中，主要包括了上升油路、下降回路、补油回路的油路走向；而后对液压系统中的各组成部分的组成和功用进行了简单的介绍；再次根据预期设计的高位车辆升程对油缸的选型进行了计算；以及举升液压油泵的计算与选型和油箱等。第5章 整车性能计算分析专用汽车性能参数计算是总体设计的主要内容之一，其目的是检验整车参数选择是否合理，使用性能参数能否满足要求。最基本的性能参数计算包括动力性计算、经济性和稳定性计算。5.1道路清障车整车参数表5.1道路清障车部分整车参数名称符号数值与单位发动机最大功率80KW发动机最大功率时的转速2800r/min发动机最大转矩300Nm发动机最大转矩时的转速14001800r/min车轮动力半径0.34m车轮滚动半径0.316m主减速比4.04汽车迎风面积5.7m2汽车总质量(满载)9195kg表5.2道路清障车变速器速比挡位12345传动比84.7592.829