重型中型机动车紧急制动机构设计说明书(编辑修改稿)

重型中型机动车紧急制动机构设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液的压力产生的。 要克服阻力越大，缸中的油液压力越高：反之，压力就越低。 输入液压缸的油液是由节流阀来调节的，液压泵输出地多余的油液须经过溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。 所以，在图式系统中液压泵出口处的油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的由液压力不一样大。 新疆大学毕业设计 论文 10 液压传动的组成部分 液压传动装置主要由以下四 个部分组成： 1）能源装置 把机械能转换成油液液压能的装置。 最常见的形式是液压泵，它给液压系统提供压力油。 液压泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的，而它额输出流量的大小是由密封的工作腔的容积大小决定的。 液压泵按其在单位时间内所输出的油液体积可否调节而分为定量泵和变量泵两类；按结构形式可以分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类；本设计主要使用的是齿轮式有液压泵。 2) 执行装置 把油液的液压能转化为机械能的装置。 它可以是作直线运动的液压缸，也可以是作旋转的液压马达。 它是主机的工作部件克服负载及阻力而产生的运动。 液压马达是产生连续旋转运动的执行部件。 从原理上说，向容积式泵中输入压力油，使它的轴转动，就成为液压马达。 大部分容积式泵都可作液压马达使用，但在结构细节上有一些的不同。 3）控制调节装置 对液压系统中的液压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。 例如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀。 这些元件的不同组合形成了不同功能的液压传动系统。 4）辅助装置 上述三个部分以外的其他装置，例 如油箱、过滤器、油管等。 它们对保证系统正常工作也起重要作用。 机械工业各部门使用液压传动的出发点是不尽相同的：有的是利用它在传递动力上的长处，如工程机械、压力机械和航空工业采用液压传动的原因是取其结构简单、体积小、质量小、输出功率大；有的是利用它在操纵控制上的优点，如机床上采用液压传动是取其能在工作过程中实现无级变速、易于实现频繁的换向、易于实现自动化；等等。 此外，不同精度要求的主机也会选用不同控制形式的液压传动装置。 表 2 液压传动在各类机械行业中的应用实例 行业名称 应用场所举例 工程机械 挖掘机，装载机，沥青混凝土摊铺机 起重机械 汽车吊，港口龙门吊，叉车 矿山机械 凿岩机，开掘机，开采机，破碎机 建筑机械 压桩机，液压千斤顶，平地机 农业机械 联合收割机，拖拉机，农具悬挂系统 冶金机械 高炉开铁口机，轧钢机，压力机 轻工机械 打包机，注射机，造纸机，橡胶硫化机 新疆大学毕业设计 论文 11 液压系统图的图形符号及控制方式 图 3 所示的液压系统图是一种半结构式的工作原理图，直观性强，容易理解，但绘制起来比较的麻烦，系统中的元件数量多时更是如此。 下图 4 所示为同意液压系统用液压图形符号绘制成的工作原理图。 使用这些图形符号使液压传动系统图简单明了，便于绘制。 图 液压系统原理图符号表示 所谓液压 传动的“控制方式”由两种不同的含义：一种是指对传动部分的操纵调节方式；另一种是指控制部分本身的结构组成形式。 液压传动的操纵调节方式可以概略地归成手动式、半自动式和全自动式三种。 凡需要由人拨动手柄或按下按钮才能使系统实现其动作或状态的，便是手动式。 凡是由人启动之后系统的全部动作或状态都能在机械的、电气的、电子的或其它机构操纵下顺序的实现出来，并在全部工作完成 后自动停车的，便是半自动式。 如果连启动这一步都不需人来操纵或参与，它便是全自动式的。 液压系统中控制部分的结构组成形式有开环式和闭环式两种，它们的概念和定义与“控制理论”中的描述完全相同。 在这里节流阀上的那个控制液压缸进油量的通口是事先调整好的，无法再工作过程中进行更改。 再同等的体积下，液压装置比气动装置产生更大的动力。 再同等的功率下，液压装置的体积和质量小，即其功率密度大，结构紧凑。 液压马达的体积和质量只有同等功率电动机的12%左右。 液压装置工作比较平稳。 由于质量和惯性小、反映快，液压装置易于实现快速 气动、制动和频繁的换向。 液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达 500次每分钟，实现往复直线运动时可达 1000次每分钟。 新疆大学毕业设计 论文 12 运动机构的选择 图 机构尺寸 如图 3所示的结构是 上述的紧急制动机构在平路面时的平面图，在图中以大概表出中型货车大梁和地面，车轮等的大概尺寸。 为了方便校核 该机构的强度 条件及其计算方便其间 该 车的重量故看 作 m 重力加速度为 g。 图 机构的制动叶片 叶片的尺寸按车轮的大小来确定，高度由 90176。 对面的圆弧来确定 .该叶片应做成空心的，这样有利于该机构的放下和收起。 新疆大学毕业设计 论文 13 方案的初步设定 方案 一 图 方案一图 在这机构中： 1. 为产生压力而安装的液压缸 ，把油液的油液压力转化为机械能。 它可以是做直线运动的液压缸，也可以是作旋转运动的液压马达。 2．固定方块的液压缸 3. 滑块 该方案在此机构中的特点是； 由两种液压缸的作用下 该 机构控制方便，可靠，该机构工作时各部分的运动稳定。 该 液压装置工作比较平稳。 由于质量和惯性小、反映快，液压装置易于实现快速气动、制动和频繁的换向。 液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达 500次每分钟，实现往复直线运动时可达 1000次每分钟。 缺点；该机构工作时所受到冲击极大 ， 因此该机构所用的液压缸的强度等力学性能不够满足要求。 液压传动在工作工程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失），长距离传动时更是如此。 再 有 就是 该机构发放和收缩 时非常的 不 方便。 液压传动对油温的变化比较敏感，它的运动速度和系统工作稳定性很容易受到温度的影响，因此，它不宜在很高或很低的温 度条件下进行工作。 新疆大学毕业设计 论文 14 方案二 图 方案图二 该 机构的结构： 1．液压缸 2．支撑杆 3．叶片 该方案中的优缺点： 在这机构中该机构工作时所受到冲击极大，因此该机构所用的液压缸的强度等力学性能不够满足要求，相关计算数据在 下文中进行叙述。 在有该机构发放和收缩不便。 该 液压 机构 能自动防止过载，易于吸收冲击力。 液压系统内，全部运动机构都在液压油内工作，能够自行润滑，可以经久耐用。 该 液压元件易于实现通用化和标准化。 再同等的体积下，液压装置比气动装置产生更大的动力。 再同等的功率下，液压装置的体积和质量小，即其功率密度大，结构紧凑。 液压马达的体积和质量只有同等功率电动机的 12%左右。 缺点：该机构不够稳定， 为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而对油液的污染比较敏感。 新疆大学毕业设计 论文 15 方案三 图 方案图三 该机构的结构： 1．液压缸 2．曲柄摇杆机构 3．叶片 该方案的设计合理实际要求；因为包含赢服此制动机构工作时受到冲击的曲柄摇杆机构。 有关冲击条件与原理在后续章节详细分析。 该制动系统中的曲柄摇杆机构不仅应付所受冲击而机构简单，制造方便，各构造杆件强度校核方便，控制可靠， 容易实现，因此选改方案且进行详细计算。 该液压传动结构出现故障时不易找的其中的原因。 液压传动过程中常有较高的能量损失，长距离传动时更是如此。 新疆大学毕业设计 论文 16 第三章 机构尺度综合 液压缸的选择 根据设计要求所选的液压缸，尺寸和有关信息如图所示 图 液压缸及尺寸 液压缸是液压系统中的执行元件，它是一种把液体的压力能转换成机械能以实现直线往复运动的能量装换装置。 液压缸结构简单，工作可靠，在液压系统中得到了广泛的应用。 液压缸按其结构形式，可以分为活塞式、柱塞缸两类。 活塞缸和柱塞缸的输入为压力和流量，输出为推力和速度。 本文主要应用的是活塞缸，并且是单杆活塞缸。 它的进、出油口德布置视其安装方式而定，可以缸筒固定，也可以活塞杆固定，机构的移动范围都是活塞（或缸筒）的有效行程的两倍。 由于液压缸两腔的有效工作面积不等，因此它在两个方向上的推力 F 和速度V 亦不等，其值为： 新疆大学毕业设计 论文 17 1 1 212221 1 2 2 2222 1 2 2 1 11 212 222( ) [ ( ) ]4( ) [ ( ) ]444()mmmmvVvVF p A p A p p D p dF p A p A p p D p dqqvADqqvA D d        (4) 在液压缸的活塞往复运动速度有一定的要求的情况下，活塞杆直径 d 通常情况下根据液压缸的速度比 21vvv 的 要求以及缸内直径 D 来确定。 由下式，得 22111 ( ) vv dvD(5) 1vvdD (6) 由此可知，速比 v 越大，活塞直径 d 越大。 单杆活塞缸在其左右两腔都接通高压油时称为“差动连接”，这时液压缸称作差动缸。 差动连接时活塞（或缸筒）只能向一个方向运动，要使它反向运动时，油路的接法必须和非差动式连接相同。 差动连接时输出的推力和速度为 23 1 1 2 1() 4mmF p A A p d   则有 1 3 2 33 212 4A v q A vqqvAA d 考虑容积效率 v 3 24 vqv d  新疆大学毕业设计 论文 18 液压泵的选择 确定设计变量及目标函数 本设计所研究 1齿轮泵的相关参数如下：齿轮材料， 20CrMnTi；工作压力，13MPa；输出流量， 40L／ min；转速， 500r／ min；机械效率， 91 ；容积效率，91 ；设计寿命，一年 (300天 )；初始优化参数， m=4， z=15， b=60mm ， d=30mm ， l=60． 5mm。 齿轮泵是输出一定压力与流量的液压能源装置。 外啮合齿轮泵具有结构简单紧凑、工艺性好、成本低、自吸性能好、转速范围大、对油液污染不敏感等优点，因而受到液压系统设计人员和使用者的青睐。 排量和流量的计算是齿轮泵设计、制造和使用中经常遇到的问题， 而现有的各种手册、教材和其他资料中，其计算公式也有所差异，特别是变位齿轮泵的排量计算，参考资料也比较少，给设计者带来困惑。 齿轮泵排量的定义是泵每转一周，由其几何尺寸计算而得到的排除液体的体积叫泵的排量Ⅲ。 在不同的资料上有不同的解释，主要有 2种说法： 1)对于由一对齿数相等的齿轮组成的外啮合齿轮泵，它的排量是两个 (齿数相同的 )齿轮所有齿槽有效容积的总和。 目前流行的齿轮泵排量计算公式都是这个基于这个原理。 (2)对于由一对齿数相等的齿轮组成的外啮合齿轮泵，其主轴旋转一周所排出的液体体积等于两齿轮所有轮齿体积之和。 图 齿轮泵 本设计是以齿轮泵的体积最小为目标，由于齿轮 与 轴 的 尺寸是决定齿轮泵体新疆大学毕业设计 论文 19 积的依据，因此可按它们的体积最小的原则来建立目标函数。 影响齿轮泵体积的因素主要是模数 ，齿数 ，中心距 a，分度圆直径 D，齿宽 b，轴直径 d，壳体内轴的长度 z，设计变量应是独立的参数，所以选取， b， z， d， d， l 作为设计变量，取设计变量为 x= [ 1 2 3 4 5, , , ,x x x x x ]=[b， z， d， d， l]。 因为需要优化的齿轮泵的主、从动轮的参数大小相同，即传动比。 根据齿轮泵几何尺寸及齿轮泵结构尺寸的计算公式，并认为壳体内的轴长等于齿宽，现只考虑一个齿轮及轴的体积，简化后的体积表达式为 ： 2 2 211()44V b D d d   依据上式化简后的目标函数： 2 2 2 21 2 3 1 4 4 51( ) ( )4f x V x x x x x x x    图 齿轮泵 CAD 图 新疆大学毕业设计 论文 20 确定函数的约束条件 (1)根切约束 用 轻微根切设计，齿根强度 削 弱不大，变位系数应满足 21。