3 举升机构构件具体尺寸设计与校核
3.1 举升机构各零部件的校核
3.1.1 举升油缸设计校核
举升油缸是举升机构的核心部件，它主要承受轴向力，在举升时举升油缸承受的是压力，在车厢回落时，没有液压力作用，只在重力作用下回落，油缸仍然承受压力，在举升和回落两个阶段，举升油缸的受力不对称，举升时受力较大，回落时受力较小。参照其它类似的自卸车举升液压缸，如上所述，为了尽可能的减小举升机构的尺寸，取缸径小于等于160㎜，行程也取较小值400㎜，以使举升机构的结构较紧凑、机构布臵较方便，查机械设计手册，取液压缸的初始长度为600㎜，因此液压缸最大工作长度为1400㎜。由前面可知，液压缸的实际予伸量为20㎜，液压缸安装长度为1020㎜，因此液压缸的实际最大行程L=1400-1020=380㎜。按照一般车辆用液压缸的工作压力（有20.6MPa、15.7 MPa、13.6 MPa 和10 MPa）初步确定本液压缸的工作压力为13.6MPa。下面将对液压缸各零件进行设计和校核。
（1）液压缸的校核：
所选油缸的工作压力为13.6MPa，则它的最大推力为：
F??dp4 =3.14×0.1622×13.6×106/4=273305.6N
取液压系统的效率?=0.8，则有，273305.6×0.8=218644.48N
由上面的计算可知，液压缸所受的最大的力为163182.9N﹤218644.48N 所以，所选的油缸可用。
（2）壁厚的校核：
液压缸的缸壁壁厚与液压缸的工作压力有关，查〈〈机械设计手册〉〉有：内径为160mm,查表，缸的外径为194mm.缸体为无缝钢管，材料是45号钢。 壁厚的计算公式为：? =Py?AL/2???
Py指实验压力，Py=1.5P，P为工作压力，?AL为液压缸内径，???为缸体材料的许用应力。则有，Py=13.6×1.5=20.4MPa。???=?b/n,n为安全系数，取5，?b查表为597MP 那么???=597/5=119.4MPa.
则有：?=20.4×106×0.16/2×119.4×106=14mm﹤(194-160)/2=17mm 所以，液压缸的壁厚符合要求。
（3）缸底厚度的校核： 查〈〈机械设计手册〉〉缸底的形状有平底和圆底之分，还分为有油孔和无油孔之分，在这个系统中我选的是平形缸底，缸底无油孔，查手册有缸底厚度的公式为：
h?0.433??ALpy???=28mm,这里，取50mm。
可以保证安全使用。 （4）对缸底焊缝强度的校核：
液压缸的缸底和缸体是采用焊接的形式连接到一起的，焊接形式为对焊，查
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《机械设计手册》有，焊缝的拉应力为：
σ=F/（?/4（D12-D22）?）
式中：F——液压缸输出的最大推力 N
F=?/4?AL2P ?AL为液压缸直径 m P——系统最大工作压力 Pa D1——液压缸外径 m D2——焊缝底径 m
?——焊接效率，一般取?=0.7 查表，有σ=200MPa，解得D2=0.19m,那么焊缝的高度为：0.194-0.190=0.004m 即4mm，为了保证安全取8mm。
（5）对导向套和缸体连接处的螺纹的校核：缸体和活塞导向套的连接有多中形式，为了保证液压缸的尺寸，使运动时不发生干涉，我选用的是螺纹连接，可以极大的减小液压缸的外形尺寸。此处的螺纹主要受缸内的液压油所产生的推力，查《机械设计手册》有：缸体螺纹处的拉应力为：
?=KF/?/4（d12-?AL2）
螺纹处切应力为：
?=K1KFd0/0.2（d13??AL3）
式中 ?——螺纹处的拉应力 Pa
K——螺纹拧紧系数，静载时，K=1.25-1.5，动载时，取K=2.5-4 K1——螺纹内摩擦系数，一般取K1=0.12
d0——螺纹外径 m
d1=d0-1.0825t t—螺纹间距 d1——螺纹内径 m当采用普通螺纹时， ?AL——液压缸内径 m
?——螺纹处的切应力 Pa
[?]——螺纹材料的许用应力 Pa [?]=?s/n ?s——螺纹材料的屈服极限 Pa n——安全系数 取n=1.5-2.5 F——缸体螺纹处所受的拉力 N
代入数值有：
?=3×163182.9×4/3.14×（0.1622?0.162）=97MPa 材料为45号钢，[?]=190MPa＞97MPa
?=0.12×3×163182.9×0.17/0.2×(0.1623?0.163)=32.1MPa
材料为45号钢，[?]=88MPa＞32.1MPa 所以，螺纹处的强度符合要求。
（5）活塞杆的设计及校核：
由于采用的是双作用液压缸，取推拉速度比为1.5，推时耗时10s，拉时耗时15s.查《机械设计手册》有，活塞杆的直径为90mm，材料为45号钢，为实心的圆柱。活塞杆因为作用于活塞上的压力而受拉，如图所示：
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图3 活塞受力图
对其进行校核：
由公式：[?]≥F/A=F/?D2/4，得出，D≥4F/????，代入数值有：
D≥(4?163182.9)/(3.14?190?106)=33mm＜90mm 所以，所选活塞杆可用。对活塞杆要进行一定的磨光处理，可以在表层渡铬，以保证表面的粗糙度。
3.1.2 拉杆尺寸的确定与校核
拉杆EA一端铰接在三角臂上，一端与液压缸共同铰接在底盘前支座上，主要受拉力，所以，这里只对拉杆的拉应强度进行校核。为节省材料，降低系统的重量，拉杆的横截面设计成矩形，两端的孔采用焊接的形式与拉杆连接，矩形截面的长为60㎜，宽为10㎜，那么，截面积A=0.01×0.06=0.0006㎡。材料选用Q235钢，查得Q235的许用拉应力???=160MPa，有上面的计算可知，拉杆EA所受的最大拉力为：63613.89N，又系统中共有两根拉杆，所以，每个拉杆所受拉力为：63613.89÷2=31806.945N。如图所示：
图4 拉杆
则根据公式
?=N/A 有：?=31806.945/0.0006=53MPa＜160 MPa
所以，所选拉杆可用。
对与底盘前支座铰接的孔的校核：
圆孔所受的力主要为拉力，力的大小为31806.945N，初步定孔的直径为80㎜，厚度定为25㎜，材料为Q235钢，???=160MPa，对其进行校核：
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?=N/A=31806.9/（0.08×0.025）=15.9MPa＜160MPa
所以，所选孔可用。
对与三角臂铰接的孔的校核：
此孔同样采用焊接的方法与拉杆连接在一起。初步定直径为40㎜，采用两块钢板焊接而成，以方便两孔中间尺寸的加工，如下图所示
图5 拉杆
如图所示，两板的厚度相加为24，现对其挤压强度校核如下： ?≥N/A=31806.945/（2×0.04×0.024）=16.5MPa﹤160 MPa
所以，此处强度符合要求。
对焊缝强度的校核：
由于两端打孔的钢板是采用焊接的形式与拉杆连接起来的，则须对焊缝的强度进行校核，校核如下：
焊缝处的应力大小为：?=2F/A?
式中：A——焊缝面积
F——所受拉力
?——焊接的效率，一般取0.7
与底盘前支座连接的孔：A=（100+100+10）2h，取h=6mm，则A=0.00252㎡，那么有：
?=2×31806.945/（0.00252×0.7）=25.5MPa＜160MPa
此处焊缝强度符合要求
与三角臂铰接的孔的校核：
A=（100+100+10）2h，取h=6mm，则A=0.00252㎡，那么有：
?=2×31806.945/（0.00252×0.7）=25.5 MPa＜160MPa
此处焊缝迁都符合要求。
所以，拉杆的整体强度符合要求，可用。
3.1.3 对车厢后支座的校核
车厢后支座是车厢与底盘的连接件，支座采用焊接的方式与车厢连接在一起，而与底盘之间则用销轴连接，因焊接主要起固定作用，所以不用校核，这里只校核支座的强度。材料选用45号钢，???=190MPa，下面对车厢后支座所受的力进行计算：
用货物质心的重力和支座所受力丢CD点取矩，有：
WG(XG?XC)?NXC，那么有，N=WG(XG?XC)/XC对(XG?XC)/XC进行
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计算，结果如下表所示：
a 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39
弧度 0 0.017453 0.034907 0.05236 0.069813 0.087266 0.10472 0.122173 0.139626 0.15708 0.174533 0.191986 0.20944 0.226893 0.244346 0.261799 0.279253 0.296706 0.314159 0.331613 0.349066 0.366519 0.383972 0.401426 0.418879 0.436332 0.453786 0.471239 0.488692 0.506145 0.523599 0.541052 0.558505 0.575959 0.593412 0.610865 0.628319 0.645772 0.663225 0.680678 xc 1147 1142.288 1137.227 1131.821 1126.069 1119.975 1113.539 1106.764 1099.652 1092.206 1084.426 1076.316 1067.878 1059.115 1050.03 1040.624 1030.901 1020.865 1010.517 999.8621 988.9022 977.6411 966.0822 954.229 942.0851 929.6543 916.9403 903.947 890.6783 877.1383 863.3311 849.261 834.9322 820.349 805.5159 790.4375 775.1183 759.563 743.7764 727.7631 表5 yc 260 279.9783 299.8713 319.673 339.3773 358.9783 378.4698 397.8461 417.1012 436.2293 455.2245 474.081 492.7931 511.3551 529.7613 548.0062 566.0841 583.9896 601.7172 619.2615 636.6172 653.7789 670.7416 687.4999 704.0487 720.3832 736.4982 752.3888 768.0503 783.4778 798.6666 813.6122 828.3099 842.7553 856.944 870.8717 884.5341 897.9271 911.0465 923.8884 20
Xg 1434 1422.35 1410.267 1397.755 1384.816 1371.456 1357.678 1343.487 1328.886 1313.881 1298.475 1282.673 1266.482 1249.904 1232.945 1215.611 1197.907 1179.838 1161.409 1142.626 1123.496 1104.023 1084.214 1064.075 1043.612 1022.83 1001.738 980.3396 958.643 936.6544 914.3804 891.828 869.0039 845.915 822.5685 798.9715 775.131 751.0545 726.7492 702.2225 (Xg-Xc)/Xc 0.250218 0.245177 0.240093 0.234961 0.229779 0.224542 0.219246 0.213887 0.20846 0.202961 0.197384 0.191726 0.185979 0.18014 0.174201 0.168156 0.161999 0.155723 0.149321 0.142784 0.136104 0.129273 0.12228 0.115115 0.107768 0.100227 0.092479 0.08451 0.076307 0.067853 0.059131 0.050122 0.040808 0.031165 0.02117 0.010796 0.00052 -0.0112 -0.02289 -0.03509