汽车液压升降尾板的设计

!""#年$月%%%%%%%%%%%陕%西%理%工%学%院%学%报&’()!""#第!!卷第*期%%%%%%%%%%%+,-(.’/,012’’.345.467(849:,0!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!;7<2.,/,=:>,/)!!%?,)*［文章编号］*#@$A !BCC （!""#）"*A """*A "$汽车液压升降尾板的设计梁应选（陕西理工学院仪器科学与技术系，%陕西汉中%@!$""$）［摘%要］%介绍了汽车液压升降尾板的结构、作用。

设计了汽车液压升降尾板的液压传动系统，对尾板、举升臂进行了受力分析，计算了关门缸、举升缸的负载；并给出了汽车液压升降尾板的设计原则。

［关%键%词］%汽车液压升降尾板；%平行四杆机构；%受力分析；%设计原则［中图分类号］%;D!C!%%%%%%%%%［文献标识码］%E 收稿日期：!""F A **A *F%%作者简介：梁应选（*B#G —），男，陕西大荔县人，陕西理工学院工程师，主要研究方向机电工程及自动化。

厢式货车的货物装卸传统的办法是靠人的肩扛手抬，费事费力、劳动效率低下、危险性高，而且对于重量超过一定限度的货物、人工操作的办法更是显得无能为力。

汽车液压升降尾板解决了长期困扰人们装卸货物的难题。

目前该设备主要用于邮政行包运输、运钞车、量畈超市货物运输、军工等领域。

就其发展过程而言，最初的汽车液压升降尾板采用单缸或双缸尾板，开关门采用机械连杆机构手动操作或完全人力来实现，很不方便。

在此基础上改进，增加了翻转油缸，上下和开关门分别由独立油缸来实现，称作四缸尾板。

但尾板离地前，操作者必须全凭经验反复调整位置。

新设计的汽车液压尾板解决了上述问题，在四缸液压板的基础上增加了平衡油缸（增压缸），使液压系统具有相对位置的存储记忆功能，开门时一次调整好所需位置（通常接近水平），升降时只需按动上下按扭，尾板垂直上下，尾板角度始终不变，装卸平稳、安全。

*%汽车液压升降尾板的工作原理及动作过程图*%液压升降尾板原理图*)*%结构与工作原理汽车液压升降尾板是一种采用电气控制、液压驱动的多杆机构。

其原理如图*所示，它是由举升臂、关门缸、举升缸和尾板组成。

当关门缸和举升臂的长度相等时，形成了平行四杆机构，在设计时，保证尾板面在水平状态时，形成平行四边形机构，确保了货物在上下运动时始终保持水平状态。

在举升缸的推动下，平行四杆机构实现升降动作，以完成装卸货物的过程。

在装货时，首先关门缸缩回，使尾板上平面成水平状态，然后举升缸缩回，使尾板下降。

当尾板落地后，继续让关门缸缩回，尾板的下平面着地，上平面与地面形成一个约#H 的斜面，人将货物推上尾板，关门缸伸出，此时，由于液压系统特殊设计的记忆功能，尾板自动调平。

上升过程即可在电气控制、液压驱动下，机械部分完成上升的动作。

当尾板上平面与汽车底板平齐时，上升动作停止。

这时将货物推入车厢即完成整个装货过程。

此时若让关门缸伸出，即可完成关门动作；开门动作及卸货作业过程与上述过程相反。

万方数据图!"液压系统原理图#$!"液压系统工作原理图!为液压系统原理图，由溢流阀!和二位二通电磁换向阀#组成了安全回路和卸荷回路。

二位四通换向阀%的作用是确保举升和关门动作的互锁，因为在举升过程中，若关门缸动作，将使货物下滑。

阀%保证了在任一时刻，举升和关门只能有一个动作。

当&’(通电时，实现尾板打开和尾板落地后使尾板的下平面着地，平衡阀##的作用是保证货物平稳落地。

)’(通电，实现关门动作。

%’(通电，使尾板升起，*’(通电，使尾板下行，平衡阀#+保证下行平稳。

当&’(通电时，将门（尾板）打开并将尾板上平面调整为水平状态，在动作过程中，关门缸上腔的油液经平衡阀##排出，使上腔产生一定的压力，将尾板平稳打开。

然后*’(通电，使尾板下行落地，,’(通电，在尾板自重和货物的力作用下，液压缸-中的油液推动增压缸左移，使尾板上平面由水平变为倾斜落地。

在举升货物时，%’(、)’(通电，,’(断电。

在增压缸#&的作用下，关门缸首先自动将尾板调整为水平状态，然后尾板升起，该设计使尾板状态具有记忆功能。

该液压系统具有工作平稳，动作互锁好，具有尾板状态的记忆功能。

!"汽车液压尾板的受力分析对图#建立坐标系如图&。

!$#"机构分析在设计汽车液压升降尾板时，要合理确定各构件的几何尺寸以及液压系统各执行元件的作用力，保证各构件的设计强度，必须进行该机构的受力分析。

图&"机构简图该机构是一个空间机构，但结构左右对称，如果将货物放置在尾板的中间，可以将该机构简化为平面机构。

图&为该液压升降尾板的机构简图，其中!为货物的重量，货物重量的一半作用在尾板的中心，但实际装货时，总是存在一定的偏心，因此，在受力分析的结果中，必须考虑货物偏载系数。

则简化成平面机构后，作用在尾板上的力".!#!（#/!），其中!为偏载系数，!.!$#%+，%+为左右两套四杆机构之间的距离，$为偏心距。

考虑货物本身的左右重量不均衡和装货时操作误差，!可以取+&&0+&)。

!&!"关门缸的受力分析在举升货物期间，关门缸作为平行四边形机构的一个边，此时该缸的受力较大，但在举升货物期间，该缸的活塞无轴向运动。

当将货物推上尾板后，尾板上平面由倾斜变为水平，但变化角度很小，故按尾板落地状态且尾板上平面为水平进行受力分析，确定关门缸的有关参数。

关门缸在关门时，负载为尾板自身重量，负载小，不进行受力计算。

将尾板作为研究对象，设重物放在尾板前后方向的中心，关门缸在此为二力杆件，作用在’点的力为()，各力对*点取矩，可以得到："""()+"%&#（,#123"）（#）""由（#）式可知：在装货时，货物中心离*点越近，%&越小，关门缸受力越小；在结构设计时，使角度"变化范围以-轴正方向为中心-+.范围向上和向下变化相接近；结构允许的情况下，,#应该设计的大一些。

·!·"""""""""""""""""陕"西"理"工"学"院"学"报"""""""""""""""第!!卷万方数据!!"#举升缸受力分析举升缸的受力，主要是从尾板离地到尾板的上死点，在这个过程中，举升臂受拉，关门缸和举升缸受压。

这些力的大小在尾板运动的不同位置是不同的。

但通过分析可知这些力在整个升降过程中是连续变化的。

分析举升缸的受力，要以举升臂为研究对象。

举升臂"点的水平分力和垂直分力，可以由尾板的力平衡方程得出。

通过列出尾板和举升臂的力平衡方程并求解，得出举升缸的受力。

受力如下：#$%&$（#’(%&’!)#’*’()!）+&!’()"（!）##式中"%*+%’()（,$-,!）’()（!)#）&[],&,%&!!-（,$-,!）!)!&!（,$-,!）%&’（!)"!）#’(%.&"+,$#####’*%.（$-&"%-.!+,$）由上式可以看出，举升缸和关门缸的受力、#$，#/是!的函数，而且也与许多参数有关。

为了得出#$的变化规律，求出举升缸的最大负载。

用计算机编程，对某辆车的#$进行了计算（加参数）。

最大举升重量为0/$!01。

考虑作受力分析时未计大板自重、偏载系数及一些不确定因数，故取./（0+!）"!/$023!已知：1/$4,,55；!/4627$"62；#/8!"$!2；,$/$!,55；,!/$,,55；&$/9,,55；&!/0,,55；&"/8,,55；./$023由计算结果可以看出，举升缸为水平方向时受力最大。

举升缸的最大受力：#$5*:/"9!0!23；关门缸的最大受力：#/5*:/8"!;423!"#设计要点起重设备，其可靠性，安全性成为我们要考虑的重要问题；动力系统是否能提供足够的举升力以满足设计要求的起重能力；各构件是否有足够的强度和刚度来保证设备工作中的安全性；液压系统的管道布置，应不影响整个机构的运动；电气控制系统应操作方便，以便能及时处理误操作引起的事故。

［#参#考#文#献#］［$］#申永胜<机械原理教程［=］<北京：清华大学出版社，$999<［!］#庞振基，黄其圣<精密机械设计［=］<北京：机械工业出版社，!,,$<［"］#何春阳，杨幼民<专用汽车［>］<!,,$，（$）：",<?@’(.)&A -B@C@B(%D@BEF+*GD(%H+@’’G+@D(A-().*)F A*DD().-B@-*(D HD*-@IJK3L M().N:G*)（?@H-<&A J<O<&A PB**):(Q)(C@+’(-E &A 1@%B)&D&.E ，#R*)SB&).;!",,,，#TB()*）!"#$%&’$：#1B(’*+-(%D@()-+&FG%@’-B@’-+G%-G+@*)F AG)%-(&)&A -B@C@B(%D@BEF+*GD(%H+@’’G+@D(A-().*)F A*DD().-B@-*(D HD*-@，J-F@’(.)’-B@BEF+&5@-@+H+@’’G+@-+*)’5(--().’E’-@5&A -B@C@B(%D@D(A-().*)F A*(D().-*(D HD*-@，*)F *)*DE’(’&A -B@A&+%@’(’%*++(@F &G-&)-B@-*(D HD*-@*)F -B@D(A-().U*+<1B@D&*F &A -B@’BG--().*)F D(A-().BEF+*GD(%%ED()F@+’*+@%*D%GD*-@F<K)F -B@F@’(.)().H+()%(HD@&A BEF+&5@-@+H+@’’G+@D(A-().*)F A*(D().-*(D HD*-@(’()-+&FG%@F *’V@DD<()*+,%-#：#C@B(%D@BEF+*GD(%H+@’’G+@D(A-().*)F A*DD().-B@-*(D HD*-@；#&+.*)(S*-(&)&A H*+*DD@D A&G+H&D@’；#A&+%@*)*DE’(’1B@H+()%(HD@&A F@’(.)·"·第$期#################梁应选#汽车液压升降尾板的设计###############万方数据汽车液压升降尾板的设计作者：梁应选， LIANG Ying-xuan作者单位：陕西理工学院,仪器科学与技术系,陕西,汉中,723003刊名：陕西理工学院学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF SHAANXI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：2006，22(1)被引用次数：5次参考文献(3条)1.申永胜机械原理教程 19992.庞振基.黄其圣精密机械设计 20013.何春阳.杨幼民查看详情 2001(01)引证文献(5条)1.梁应选巧妙应用CAXA绘图软件进行机械产品设计[期刊论文]-机床与液压 2007(10)2.梁应选.牛文莉汽车液压尾门介绍[期刊论文]-机械工程师 2007(1)3.梁应选全液压系统焊接工装的设计[期刊论文]-机械 2007(4)4.梁应选汽车尾板液压系统的设计[期刊论文]-液压与气动 2006(11)5.梁应选汽车尾板液压系统的改进[期刊论文]-机械 2006(10)本文链接：/Periodical_sxgxyxb200601001.aspx授权使用：广西工学院(gxgxy)，授权号：d0fd3be5-0fb7-46df-aca9-9e9900e587cc下载时间：2011年3月1日。