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1、黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章 绪 论1.1课题研究的目的意义随着现代物流业的迅速发展，汽车的运输量迅速增长，货物的装卸量和频率也随之加大。对于大吨位的厢式载货汽车而言，由于车厢地板离地较高,且货物质量较大，装卸困难,特别是在单人操作时，货物装卸很不方便，工作效率低。基于此，许多厢式载货汽车装有举升栏板1。起重栏板可大幅度提高运输及装卸效率, 减轻操作人劳动强度, 广泛用于邮政、金融、石化、商业、制造等行业。栏板起重运输汽车是在普通载货汽车基础上发展起来的，由其安装在汽车尾部而得名。载货类汽车最初都是完全人力化装运，近年来，随着我国国民经济持续、快速、健康的发展。中央政府和各地方政府的重点
2、投资城市化进程、新农村建没、基础设施建设。特别是近几年来，国家近年来持续扩大内需，迅速繁荣的商品运输促使物流量成倍的增长，再加上各类型公路的建设速度加快，公路货运发展得到迅猛的增长，专业运输单位和个体运输经营者如雨后春笋般地多了起来。很多公司都有了自己的运输车队，仅靠手工作业，不能充分发挥车辆的效能以提高企业效率。同时由于汽车运输量成倍增长，随着货物的装卸量和频率也随之加大，大吨位载货汽车比例逐渐增大。对于大吨位的厢式载货汽车而言，由于车厢地板离地较高，且货物质量较大，装卸困难。这种分情况下拥有机械化装卸装备，特别是在单人操作时，能够极大地提高装卸货物的工作效率。可见，实现货车装运的机械化是势
3、在必行的，为此迫切的需一种可实现自起重装卸功能的专用载货汽车。后栏板起重运输汽车，仅利用一套后栏板起重装置就可以实现货物的机械化装运，因而被逐渐重视。1.2后栏板起重运输汽车国内外研究概况 栏板起重装置的发展, 在国外大体上可分为四个时期。第一代产品产生于20世纪30 年代末, 其特点主要是单缸举升, 而栏板翻转靠手动, 起升质量为500kg左右, 栏板(又称载物平台) 触地倾角910。目前, 这种产品在东南亚、日本仍在使用, 20世纪90年代, 还在美国得到了新的发展。第二代产品产生于20世纪50年代初的欧洲市场, 在第一代产品的基础上增加了翻转关门油缸。举升与翻转分别由二个独立油缸实现。最
4、常见的是四只油缸的型式, 也有双缸的。起升质量在500kg以上, 载物平台触地倾角10, 翻转动作凭操作者经验控制。该种产品目前主要用于美洲及东南亚地区。第三代产品产生于20世纪70年代末的欧洲市场, 是在第二代产品的基础上增加第五只油缸。这只油缸在液压系统中主要起相对位置的记忆功能, 使载物平台触地、离地的翻转动作不再由操作者控制而由液压系统本身控制, 从而使升降过程相对平稳与安全。触地倾角一般为810。若兼作厢门用, 因平台尺寸增大, 倾角也可能小于8。目前该类产品普遍用于欧美地区。第四代产品产生于29世纪90年代初, 其液压系统及功能原理同第三代产品, 只增加了记忆油缸的尺寸, 使记忆动
5、作的范围进一步增大。它不同于第三代产品的关键在于其载物平台增加特殊结构, 由一体改为两体活动联接, 使平台触地后不仅能自动翻转, 而且有一个下沉的动作, 使触地倾角达到6, 甚至在6以下。目前该产品在荷兰、南斯拉夫和中国已申请了实用新型发明专利。国内已有定型产品投放市场。从操作性能、安全可靠性等使用效果上, 第四代产品将逐渐取代了第二、三代产品。而第一代产品,由于其结构简单, 重量轻, 虽然技术含量低, 但具有便于维修等优点在发展中国家将仍拥有巨大的市场。栏板起重装置在国内的发展只是近二十几年的事情。国产化产品早期用汽车发动机作为动力。1992年实现以汽车蓄电池作为液压泵站的驱动力。1992年
6、以后, 栏板起重装置因国内厢式车的发展而开始发展起来, 技术水平也逐渐向国际靠近。但就其发展而言, 仍处于起步阶段。国内市场的扩展, 还需要时间与机遇。从时间上讲可能不会太久, 从品种上讲, 短时期内将仍是以多种型式并存, 但最终可能是单缸产品和五缸产品为主。现代车辆的装备技术必需与生态型、现代化国际大都市发展相适应，具有国际先进、技术创新的装备特征,必需从满足单一的普通作业需求，向满足文明作业、环境保护、质量监管、城市容貌等作业和管理需求方向发展2。1.3设计的主要内容与技术路线本次设计的重点是对后栏板起重运输汽车的后栏板起重装置采用的各种方案进行比较分析，并分别列出各方案的优劣点，以便选择
7、最合适方案。本次的设计目标是设计一种整车总质量为12t，起重质量大于500kg的后栏板起重运输汽车的后栏板起重运输汽车，其性能参数与原载货车接近。后栏板起重运输汽车是装备有栏板起重装置的载货汽车，因此本设计的基本内容：（1）研究后栏板起重运输汽车的组成、结构与设计；（2）进行后栏板起重运输汽车的总体结构布置； （3）进行二类底盘的选择；（4）进行后栏板起重机构、车厢设计、辅助装置设计选型；（5）整车性能计算分析。拟解决的主要问题：（1）车辆的总体布置；（2）副车架设计、副车架和主车架的连接；（3）举升机构的详细设计；（3）液压装置进行设计计算选型；（4）整车性能分析计算。技术路线如图1.1所示
8、。二类底盘选型总体布置举升机构设计计算、分析车厢结构设计计液压系统设计绘制设计装配图与零件图整车性能计算分析整车设计修正副车架结构设计计算、分析升降机构设计取力器的选型确定设计步骤，方案设计分析图1.1第2章 后栏板起重汽车方案设计与分析2.1后栏板起重运输汽车的结构与分类栏板起重运输车采用汽车车厢的栏板或附加起重栏板为起重装置，并利用车身的动力源，驱动栏板进行升降以装卸货物。后栏板起重运输汽车按栏板起重装置的动力源分可分为发动机式和蓄电池式。前者通过取力器，利用汽车发动机的动力驱动栏板起重装置工作；后者则依靠车载蓄电池向栏板起重装置提供动力。按起重栏板的功用分可分为后栏板起重式和附加栏板起重
9、式。前者的起重栏板是经加固的车厢栏板，因此它具有双重功能。后者的起重栏板仅作为起重装置用，不起车厢栏板的作用，它用于厢式汽车的后栏板起重装置，如图2.1所示。图2.1后栏板起重运输汽车后栏板起重运输汽车由两大部分组成，即二类底盘和后栏板起重装置。其中后栏板起重装置是后栏板起重运输汽车的主要结构部分。其主要组成如下：单缸对中式栏板起重装置的结构如图2.2所示。1取力器；2齿轮液压泵；3液压油箱；4滤清器；5液压控制箱；6液压缸；7升降机构；8起重栏板图2.2 一种栏板起重装置结构栏板起重运输汽车在进行装卸作业时，即栏板起重装置工作时，动力系统获得的动力带动齿轮液压泵工作，并向液压系统提供压力油，
10、液压缸在液压油的作用下，活塞杆推动升降机构运动，最后起重栏板在升降机构的带动下相应运动，完成起重、举升、装卸货物的功能。2.2后栏板起重汽车升降机构的分类与选型在后栏板起重汽车改装设计中对升降机构的设计要求：1.能上下平移，使起重栏板能完成翻转起闭和着地倾斜等不同形式的运动。2.工作可靠，在液压系统停止工作时，升降机构不得有明显的自动沉降现象。3.使起重栏板能将最少500kg货物平稳地升降到一定高度，且能在任意位置停住。后栏板起重装置的升降机构的基本原理：后栏板起重装置的种类很多，但其基本原理却是相同的, 即平行四连杆机构的平行移动原理, 如图2.3所示。图2.3 平行四连杆机构图中、四连杆铰
11、结，固定杆，给杆一力矩，使其以为圆心转动，则杆始终与杆保持平行状态。如果使杆处于竖直状态，杆扩展为，那么，就能始终以水平状态升降，其中即为所说的后栏板，如图2.4所示。图2.4 转化后的后栏板起重装置机构图2.2.1单缸对中式升降机构单缸对中式升降机构如图2.5所示，简化结构如图2.6所示。其运动由三部分组成, 一是栏板的上下平移运动； 二是栏板运动到着地点的倾斜运动；三是栏板在上止点的翻转运动。其中栏板的上下平动及着地点的倾斜运动是由油缸1活塞的往复直线运动转换而成。对于翻转运动则是由弹簧助力靠人完成的。上下平动时，、两点固定，铰接点受限位杆3的推力板下端调整螺钉点的限制而固定，整个机构可视
12、为以为固定边的平行四边形机构，完成上下平动的要求。倾斜运动时，、两支点固定，但铰接点的约束解除，整个机构可视为以为固定边的铰链五杆机构，从而实现下止点位置的倾斜运动。1支架；2、5、7、12、13销轴；3滚子；4阶梯销轴； 6拐臂轴；8锁片；9螺钉；10调整螺钉；11下杆；14连杆；15转换限位杆；16上杆；17限位块；18铰销；19锁紧杆；20限位板；21侧拐臂图2.5 单缸对中式举升机构1油缸总成；2推力板总成；3限位杆；4下杆；5上杆；6限位块；7栏板图2.6 单缸对中式结构简图单缸对中式举升机构的优点是结构简单、成本较低，同时可以避免双缸工作时的不同步问题；缺点是举升重力较小，要求车架
13、下有较大的安装空间，制造工艺较复杂。2.2.2双缸对称式升降机构图2.7为双缸对称式升降机构的结构图，其特点是采用双液压缸分别驱动两套对称布置的平面连杆机构，实现栏板的翻转、升降、平移和着地后的倾斜运动。1固定支座；2、5、7销轴；3、11、12圆柱销；4活动支座；6浮动铰链；8液压缸；9下杆；10上杆；13栏板支座；14滑座；15拨叉轴；16滑块；17连接角铁图2.7 双缸对称式升降机构该机构利用变换平行四杆机构的固定边，实现栏板的翻转及升降平移运动。而栏板着地后的倾斜则是将平行四连杆机构转换为五杆机构实现的。图2.8为栏板的翻转运动简图。为了实现栏板的翻转，点固定，使上杆3成为固定杆，即在
14、平行四杆机构中，为固定边。当液压缸2的活塞杆伸长时，浮动铰链板4推动活动支座1绕点顺时针转动。同时栏板6绕点转动。当转至竖直位置时，栏板则转到水平位置，如图双点画线所示。图2.9为栏板的升降运动简图。此时，在平行四杆机构中，为固定边。点的约束，上杆3由固定杆变为活动杆。当液压活塞杆收缩，该机构在重力的作用下绕、两点顺时针转动，栏板6为平行四杆机构中的边，因而平行下降至地面。反之，若活塞杆伸长，推动浮动铰链板4，同时带动平行四杆机构中绕、两点逆时针转动，栏板则平行上升。1活动支座；2液压缸；3上杆；4浮动铰链；5下杆；6栏板图2.8 栏板翻转运动简图1活动支座；2液压缸；3上杆；4浮动铰链；5下
15、杆；6栏板图2.9 栏板升降运动简图图2.10为栏板着地后倾的运动简图，栏板着地后，由于地面的约束，点只能沿地面平移。同时地面对的支反力形成一个绕点逆时针转动的力矩作用在下杆5上。此时若液压缸2活塞杆收缩，浮动铰链板4绕点作顺时针转动，下杆5杆头平面的约束被解决，此时的机构变为五杆机构，当浮动铰链板4作顺时针转动时，上杆3绕点转动，下杆5与栏板6则作平面复合运动。当移至 (因位移小，图中没有画出)时，栏板后端触地，至此完成栏板着地的后倾运动。1活动支座；2液压缸；3上杆；4浮动铰链；5下杆；6栏板图2.10 栏板着地后倾的运动简图双缸对称式升降机构的优点是可减小液压缸的直径，缺点是安装调试复杂。2.2.3四缸驱动式升降机构四缸驱动栏板如图2.11所示，栏板工作过程中，翻转缸和举升缸交替工作,装卸平台下降，起升过程与之相反。在结构上，该设计充分考虑了空间问题，把直流电机与齿轮油泵通过弹性联轴器相连，结构简单，成本低，且能传递较大的扭矩。1翻转缸；2举升缸(带杠杆)；3支承座图2.11 四缸驱动栏板四缸结构中杆、杆均为油缸，这是不同于单缸的区别，其结构如图2.12所示。四缸机构
