高位自卸汽車設計

1、摘要高位自卸汽車是專用自卸汽車一種，高位自卸汽車主要用于運輸散裝并可以散堆的貨物（如沙、土、以及農(nóng)作物等），服務于建材廠、礦山、工地等。還可用于火車與汽車之間的貨物運輸，或者是飛機場內(nèi)運輸行禮。高位自卸汽車主要裝備有車廂舉升和傾卸機構(gòu)，使用方便運輸效率高，具有高度機動性和卸貨機械化的特點。文中闡述了高位自卸汽車改裝設計的目的和意義、發(fā)展狀況以及應用前景。分析了裝載質(zhì)量為5t的高位自卸汽車的總體設計方案，設計的主要內(nèi)容有：舉升機構(gòu)、傾卸機構(gòu)和后廂門開合機構(gòu)等主要機構(gòu)的方案分析和選擇、運動分析、動力學分析以及強度和剛度的計算校核。介紹了液壓系統(tǒng)的計算過程。最后對改裝完成后的高位自卸汽車進行了必要的

2、動力性、燃油經(jīng)濟性和穩(wěn)定性等主要整車性能的計算分析，計算結(jié)果表明整車性能滿足要求。關(guān)鍵詞：高位自卸汽車；剪式舉升機構(gòu)；傾斜機構(gòu)；力學分析；改裝設計；AbstractHigh-order dump truck is one of special-purpose dump truck, it mainly be used to transport those goods which can be scattered such as sandstone, soil and some crops, and also be used to transport unit goods, severing f

3、or tectonic grounds, mines, workshop. High-order dump truck have carriage rise and dump organization to lift to equip mainly, easy to use, it is with high efficiency to transport, the mechanized characteristic that have high mobility and unload.First,it talking about the purpose and meaning of this

4、design aout the High-order dump truck.And then, analytical argument a kind of lading quality for the high with 5ts High-order dump truck of total design,about the sport and motive analytical of it,s lifting and revolving.At last, regard high-order dump truck as the research object, analyse software

5、ANSYS10.0 with the finite element , has set up finite element model to the principal organ of the high-order dump truck, carry on statics characteristic analyse to model.Moreover,in brief introduced the method and calculation process of the design that the liquid press system in the text. Finally ca

6、rry on necessary of the calculation of the main whole car of the functions such as motive, the fuel economy and stability etc.Then the result expresses that the car function satisfy designing request.Keyword:; High-order dump truck; The shear type of lifting; Finite element; Statics analysis； Refiti

7、ng design；第1章 緒論1.1目的和意義隨著經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進步，以及對提高作業(yè)效率的要求日益增高，作為汽車大家族中一個分支的自卸汽車，陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的型式；2008年的北京奧運會和2010上海世博會都拉動對自卸汽車的需求，而且大、重噸位的自卸車所占的比例也將進一步增大。因此對現(xiàn)有的各型自卸汽車進行改裝設計是非常必要的，尤其在當今節(jié)約型社會具有很重要的現(xiàn)實意義。目前國內(nèi)生產(chǎn)的自卸汽車其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，目前的自卸汽車就難以滿足要求。為此需設計一種高位自卸汽車，使它能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨

8、。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進步，以及對提高作業(yè)效率的要求日益增高，作為汽車大家族中一個分支的自卸汽車，陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的型式。自卸汽車按其載質(zhì)量的大小可分為超重型、重型、中型以及輕型；按其外形尺寸、總質(zhì)及能否在公路上行駛，又可分為非公路用自卸汽車和公路用自卸汽車；按其車廂卸貨方向的不同，還可以分為后卸式、側(cè)卸式以及三面卸式。目前國內(nèi)外已經(jīng)研制成功并投入使用的自卸汽車有超重型自卸汽車、重型自卸汽車、三面卸自卸汽車、高通過性自卸汽車以及液壓舉升系統(tǒng)自卸汽車等五種類型；其中三面自卸汽車目前應用的比較少，而液壓舉升系統(tǒng)自卸汽則應用的日益廣泛。未來是節(jié)約型社會、智能化時代；因此未來的自卸汽車主要是偏重自

9、卸舉升機構(gòu)的創(chuàng)新與智能化，并且具有節(jié)約能耗的特點。1.2卸汽車定義、組成、功用自卸汽車自上世紀初誕生以來不斷發(fā)展，日趨完善，以成為當今貨物運輸?shù)闹饕獙Ｓ密囍?。自卸汽車利用車輛自身的發(fā)動機驅(qū)動液壓系統(tǒng)，從而使車廂傾卸機構(gòu)按預定的運動軌跡運行，使車廂傾斜一定角度卸貨貨物依靠其自重自行卸下，卸貨完畢后車廂依靠其自重復位。自卸汽車按其載質(zhì)量的大小可分為超重型、重型、中型以及輕型；按其外形尺寸、總質(zhì)及能否在公路上行駛，又可分為非公路用自卸汽車和公路用自卸汽車。超重型自卸汽車的外部寬度都大于2.5m，每軸載荷質(zhì)量都遠大于13t，就屬于非公路用自卸汽車。按其車廂卸貨方向的不同，還可以分為后卸式、側(cè)卸式以及

10、三面卸式。具體分類如下：超重型自卸汽車因其主要用于礦山采掘工程，專用于運送爆破后的巖石、礦石，也多稱為礦用自卸車。其中小噸位的車型和載質(zhì)量3080t的車型也在大中型水電站施工及大江截流工程中廣泛應用，運送巖石、土方等。超重型自卸汽車的主要特點有：一是作業(yè)效率高，每噸運輸成本低；二是用途專一，其車型龐大，只在礦區(qū)或水電站施工區(qū)內(nèi)行駛；三是價格昂貴，與大批量生產(chǎn)的公路用車型相比，這類車型批量很小、專門設計，按訂貨量組織生產(chǎn)，所以每車價格昂貴；四是轉(zhuǎn)運困難，因整車外形尺寸龐大，多采用總成運輸，現(xiàn)場組裝整車。專用自卸汽車是在普通自卸汽車的基礎上增設特定的機構(gòu)來實現(xiàn)自己的功能，以達到特定的目的。普通自卸

11、車，其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，就難以滿足要求。為此需設計一種專用自卸汽車高位自卸汽車，它是裝備有車廂高位舉升和傾卸機構(gòu)兩套裝置，能將車廂舉升到一定高度后傾卸物料的自卸汽車，適合于高貨臺卸貨。其外形如圖1-1所示。圖1-1高位自卸汽車所謂高位自卸汽車是指在普通自卸汽車的基礎上安裝一個特殊裝置，該裝置能夠?qū)④噹e升到一定高度，車輛在這一高度卸貨。高位自卸汽車的高位傾卸動作循環(huán)方式有兩種：其一，首先將處于原始水平位置車廂平移舉升到一定高度，保持位置不變，再將車廂傾卸一定角度卸貨。卸貨完畢，車廂恢復高位水平位置，最后平移下降到原

12、始位置。其二，按上述程序，車廂高位傾卸后，車廂的兩種復位動作（即角度復位和平移下降復位）同步進行。高位自卸汽車的專用裝置由舉升機構(gòu)、傾卸機構(gòu)和液壓系統(tǒng)兩大部分組成。其中舉升機構(gòu)作用是將車廂平移舉升到某一預定的高度，從而實現(xiàn)在該高度進行高位卸貨。目前為止有剪式、L型、平行四邊形等多種舉升機構(gòu)。傾卸機構(gòu)的作用是使傾斜一定的角度，使車廂中的貨物自動卸下，然后再使車廂降落到車架上。它的主要結(jié)構(gòu)型式有直推式傾斜機構(gòu)、連桿式傾斜機構(gòu)兩種。而液壓舉升系統(tǒng)作用產(chǎn)生液壓能，實現(xiàn)舉升機構(gòu)傾翻的動力源；其結(jié)構(gòu)組成有液壓泵、控制閥、限位閥、舉升液壓缸等。液壓泵由取力器驅(qū)動，取力器的動力來源于汽車底盤；控制閥改變液壓系

13、統(tǒng)回路，由駕駛員在駕駛室中操縱；限位閥限制車廂的最大傾角。大多設在液壓缸內(nèi)，當車輛升至預定的角度時，限位閥起作用，限制車廂繼續(xù)傾斜；舉升液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿榆噹臋C械能的直接執(zhí)行部件。舉升和傾卸機構(gòu)是自卸汽車的重要工作系統(tǒng)，其設計質(zhì)量直接影響自卸汽車的使用性能。隨著自卸汽車產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，它們的結(jié)構(gòu)型式也不斷增多。若能將不同類型的機構(gòu)按其各自的特點配備到與之相適應的自卸汽車則無論是高位自卸汽車的工作性能，還是機構(gòu)的使用效率，都會得到很大的改善。因此如何選擇合適的舉升和傾卸機構(gòu)，成為高位自卸汽車設計中的首要問題。高位自卸汽車上現(xiàn)在廣泛采用液壓傾卸機構(gòu)。根據(jù)油缸與車廂底板的連接方式，常用的傾卸

14、機構(gòu)可以分為直接推動式和連桿組合式兩大類。油缸直接作用在車廂底板上的傾卸機構(gòu)稱為直接推動式傾卸機構(gòu)，簡稱直推式傾卸機構(gòu)。按傾卸點在車廂底板下表面的位置，該類機構(gòu)又可分為油缸中置和油缸前置兩種型式。前者油缸支在車廂中部，油缸行程較小，油缸的舉升力較大，多采用雙缸雙柱式油缸。后者的油缸支在車廂前部，油缸的舉升力較小，油缸行程較大；一般用于重型自卸汽車上，油缸則通常采用多級伸縮油缸。常用車廂傾卸機構(gòu)如下：1.3國內(nèi)外高位自卸汽車的發(fā)展概況我國自卸汽車生產(chǎn)始于20世紀60年代初，經(jīng)過40多年的發(fā)展，尤其是在20世紀80年代以后通過技貿(mào)結(jié)合與合作生產(chǎn)方式，從國外引進若干先進的自卸汽車制造技術(shù)，并在此基礎

15、上形成以若干大型汽車制造廠為主體的機械傳動式自卸汽車生產(chǎn)企業(yè)集團。公路用自卸汽車的裝載質(zhì)量從220t、礦用自卸汽車裝載質(zhì)量從20154t以下基本形成完整的專用汽車系列，為我國自卸汽車的騰飛打下了堅實的基礎。當然，除普通自卸汽車以外，專用自卸汽車的生產(chǎn)也得到了一定的發(fā)展，尤其是新世紀以來，隨著我國社會經(jīng)濟和交通環(huán)境的改善，各行業(yè)對專用汽車尤其是工程系列專用汽車的需求越來越大。專用汽車將跟更加注重行業(yè)化、專用化、系列化。自卸汽車生產(chǎn)企業(yè)無論是在數(shù)量上還是在質(zhì)量上都得到了空前的發(fā)展，全國生產(chǎn)和改裝汽車的企業(yè)由最初不足11家發(fā)展到1989年的113家，到1998年的721家，占全國汽車生產(chǎn)企業(yè)的86.

16、4%，其中改裝車廠632家，主機（整車制造）廠92家。專用汽車企業(yè)的性質(zhì)和生產(chǎn)模式也都發(fā)生較大改變。由原有分散的中、小型國有企業(yè)，通過聯(lián)合、兼并、重組、民營等手段形成了企業(yè)的集團化、大型化。以前“小而全”的生產(chǎn)格局也不復存在，自卸汽車的生產(chǎn)模式將朝著單一種類、系列化、多品種的專業(yè)化模式發(fā)展。國外自卸汽車生產(chǎn)始于20世紀30年代，比我國早30多年在其后70多年的發(fā)展過程中，其結(jié)構(gòu)不斷改進，整車性能已有很大提高。為提高自卸汽車的科技含量，追求高附加值，各國更是不斷采用先進技術(shù)，其主要表現(xiàn)以下幾個方面：全面提高自卸汽車內(nèi)在質(zhì)量和使用性能；隨著使用范圍的不斷擴大、用戶要求的不斷提高，自卸汽車正朝者多品

17、種、系列化、小批量的方向發(fā)展；在制造加工方面，自卸汽車朝著底盤生產(chǎn)專業(yè)化、零部件生產(chǎn)專業(yè)化、工藝專業(yè)化和輔助生產(chǎn)專業(yè)化方向發(fā)展；廣泛采用計算機輔助設計，以提高設計的質(zhì)量和縮短設計研制的周期；在材料配置上，將更多地采用高強度鋁合金、不銹鋼、工程塑料和聚合材料等。目前，自卸汽車以形成自己獨特的結(jié)構(gòu)與車型系列。高位自卸車作為自卸車家族的重要組成，多品種、小批量也是其一大特點。高位自卸汽車生產(chǎn)的另一個特點是零部件專業(yè)化生產(chǎn)，大部分專用汽車廠實際是一個總裝廠。其產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)分工或組織專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)如自卸車油缸，副車架等均有個專業(yè)廠集中生產(chǎn)。目前，高位自卸汽車的市場占有量還很小，但隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，各種大

18、型項目的實施，高位自卸汽車的市場需求量會逐漸增大，可以預見，在今后一段時間內(nèi)市場需求將得不到滿足。1.4高位自卸汽車發(fā)展方向與前景隨著經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進步，以及對提高作業(yè)效率的要求日益增高，作為汽車大家族中一個分支的自卸汽車，陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的型式；2008年的北京奧運會和2010上海世博會都將拉動對自卸汽車的需求，而且大、重噸位的自卸車所占的比例也將進一步增大。西部大開發(fā)，將促進西部地區(qū)專用汽車市場的有效增長，西部地區(qū)基礎設施建設投資達7000億，10年內(nèi)將修建公路35萬公里。專用汽車有著較大的市場發(fā)展空間。諸如“西氣東輸”、“西電東送”、“南水北調(diào)”、青藏鐵路及國內(nèi)幾條高速公路建設等大

19、型項目的正式啟動，給專用汽車市場特別是重型專用汽車市場注入了巨大活力。任何大工程的啟動都需要工程機械的參與，高位自卸汽車將會在這些大型舞臺里扮演重要的角色。為使高位自卸汽車能夠在不同工況下圓滿的完成工作的需求，經(jīng)過調(diào)查、研究，我國高位自卸汽車的品種開發(fā)還應從以下方面努力：進一步發(fā)展和完善中型高位自卸汽車；進一步開發(fā)自動機械裝卸機構(gòu)，以適應農(nóng)業(yè)等部門的需求；進一步提高高位自卸汽車的技術(shù)含量以追求其高附加值等。1.5本次設計的主要內(nèi)容本設計的目標是設計一種載重5t的高位自卸汽車，其性能參數(shù)與所選底盤車接近。高位自卸汽車是裝備有車廂高位舉升機構(gòu)和傾卸機構(gòu)兩套裝置的載貨自卸汽車。因此本設計主要研究的內(nèi)

20、容有：車廂高位舉升機構(gòu)的設計計算、車廂傾卸機構(gòu)的設計計算、液壓傳動裝置設計計算選型，并進行二類底盤的選擇、主要參數(shù)數(shù)據(jù)齊備、進行二類底盤選型分析、產(chǎn)生具有實踐意義的選型總結(jié)；然后進行車輛的總體布置和性能分析，并用總布置草圖表達主要底盤部件的改動和重要工作裝置的布置；最后通過正確的計算，完成部部件設計選型，達到工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的設計要求，并附之以總裝配圖，清楚表達設計。第2章 高位自卸汽車設計計算2.1基本尺寸參數(shù)的確定高位自卸汽車與普通自卸汽車一樣，都是在二類底盤的基礎上進行改裝而成，主要尺寸參數(shù)原則上應于原車底盤尺寸相同，從而保證參數(shù)與原車基本保持不變。常見二類底盤

21、機構(gòu)如圖2-1所示。2.2質(zhì)量參數(shù)確定2.1.1 額定裝載質(zhì)量me高位自卸汽車是在普通自卸汽車的基礎多加了一套舉升和傾卸裝置，所以其裝載質(zhì)量要比普通自卸汽車小，根據(jù)CQ1133TLG501車底盤最大承載質(zhì)量為7320kg，所以初定額定裝載質(zhì)量為5000kg。A-軸距 D-駕駛室最高點到車架上表面距離 H-底盤總高 J-后懸 K-底盤有效長 L-底盤總長Y-推薦載物重心 U-前懸圖2-1 CQ1133TLG501底盤結(jié)構(gòu)m0整車整備質(zhì)量是指汽車完全裝備好的質(zhì)量，包括潤滑油、燃料、隨車工具、備胎等所有裝置的質(zhì)量。參考同類普通自卸汽車的整車整備質(zhì)量，在此基礎上在增加車廂升高裝置的質(zhì)量，便可估算高位自

22、卸汽車的整車整備質(zhì)量。所選CQ1133TLG501車底盤的整備質(zhì)量為4080kg,因為在本次設計選用的車廂尺寸有較大，為48002000640，因此整車整備質(zhì)量相對有所增加，取為5000kg；再加上剪式舉升機構(gòu)約450kg。即高位自卸汽車整車整備質(zhì)量為： 總質(zhì)量總質(zhì)量ma的計算公式為kg (2-1)式中mp乘員質(zhì)量（kg），按每人65kg計。改裝后高位自卸汽車最大軸載質(zhì)量的分配應基本接近原車底盤軸載要求。又由于車廂升高的同時，其質(zhì)心向后移，因此該高位自卸汽車的整車質(zhì)心位置可比同類普通自卸汽車的質(zhì)心略向前移。2.3高位自卸汽車底盤的選擇專用汽車性能的好壞直接取決于專用汽車底盤的好壞，通常專用車輛

23、所采用的基本底盤按結(jié)構(gòu)分可分為二、三、四類底盤。二類底盤是在整車基礎上去掉貨廂，三類底盤是從整車上去掉駕駛室與貨廂，四類底盤是在三類底盤的上去掉車架總成剩下的散件。一般專用改裝車輛在選用底盤時應滿足下述要求：1.用性對于專用改裝車底盤應適用于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標進行改裝造型設計。2.可靠性所選用汽車底盤要求工作可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強度和壽命；且同一車型各總成零部件的壽命應趨于平衡。3.先進行應使用整車在動力性、經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平的汽車底盤；而且在專用性能上要滿足國家或行業(yè)標準的要求。4.方

24、便性所選用的底盤要便用于安裝、檢查保養(yǎng)和維修，處理好結(jié)構(gòu)緊湊與裝配調(diào)試空間合理的矛盾。除了上述主要要求外，還有兩個值得注意的方面，一是汽車底盤價格，它是專用汽車購置成本中很大的部分，一定要考慮到用戶可以接受。這也涉及到專用汽車產(chǎn)品能否很快的占有市場，企業(yè)能否增加效益問題。二是汽車底盤供貨要有來源，所選用的底盤在市場上必須具有一定的保有量。型號選定專用汽車底盤的選擇主要是根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設備或裝置的外形、尺寸、動力匹配等決定，目前，幾乎80%以上的專用車輛采用二類底盤進行改裝設計。采用二類汽車底盤進行改裝設計工作重點是整車總體布置和工作裝置設

25、計，對底盤僅作性能適應性分析和必要的強度校核，以確保改裝后的整車性能基本與原車接近。目前國內(nèi)市場上底盤的種類多、品種全，如解放、東風、紅巖等系列底盤性能好，價格便宜，市場保有量大，在載重量范圍46t的中型汽車，選用的底盤也多為這些系列的產(chǎn)品。底盤性能對比見表2-2。表2-2底盤性能對比列表解放東風紅巖適用性適用于各類載重貨車及專用汽車特殊功能的要求適用于各類載重貨車及專用汽車特殊功能的要求適用于各噸位載重貨車的改裝設計要求以及部分專用車輛的特殊要求可靠性工作可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強度和壽命工作性能好，故障率低，零部件要有足夠的強度和壽命性能可靠，出現(xiàn)故障率低，各部件要有足夠的

26、強度先進性動力性、經(jīng)濟性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平動力性、經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平動力性、經(jīng)濟性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平方便性安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊價格較便宜比較便宜便宜供貨來源市場擁有量多市場擁有量多市場擁有量較多常見噸位各種噸位車型各種噸位車型輕、中型載貨車型經(jīng)過實際調(diào)研和上網(wǎng)搜集各類底盤及其技術(shù)參數(shù)相關(guān)方面的資料，并結(jié)合本次改裝設計專用車的用途、最大裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標、

27、專用設備或裝置的外形、尺寸、動力匹配、成本等各方面的綜合要求，不難發(fā)現(xiàn)，在進行小規(guī)模的輕、中型載貨汽車或?qū)Ｓ密囕v改裝制造時，選用紅巖系列底盤相對較合理。所以選擇紅巖CQ1133TLG501底盤作為本次高位自卸汽車的底盤，其主要技術(shù)參數(shù)見表2-3在實際改裝過程中，后懸改動比較多。為滿足本設計的要求，需將后懸截短400mm。汽車全長變?yōu)?600mm。表2-3底盤技術(shù)參數(shù)列表車型CQ1133TLG501駕駛室最高點距車架上翼面距離（mm）2056發(fā)動機WD415.24YC6A240-20YC6A260-20駕駛室最大翻轉(zhuǎn)半徑（mm）2480汽車底盤長（mm）9000駕駛室后圍距前軸（mm）508軸距

28、（mm）5000 外氣管距前軸距離（mm）752車架有效長度（mm）5578車架上平面離地高度（滿載）（mm）1007車架結(jié)構(gòu)（腹高、板厚）243、8+5車輪最大彈跳高度（mm）188車架外寬（mm）780底盤整備質(zhì)量（kg）4080推薦貨物重心（mm）890底盤軸荷（kg）前軸/后軸1680/2400車輛前懸/車架后懸（mm）1506/2224底盤最大承載質(zhì)量（kg）7320汽車底盤總高（mm）3125廠定最大設計總質(zhì)量（kg）11400駕駛室翻轉(zhuǎn)中心位置（mm）110、1312備注11.00R20胎/T6駕駛室2.4本章總結(jié)本章主要進行高位自卸汽車底盤的選型。首先根據(jù)所需底盤的主要設計參數(shù)

29、查詢各牌號對應的底盤，如東風、解放以及紅巖等；然后將現(xiàn)有滿足設計參數(shù)要求的各種底盤進行對比，通過比較他們的適用性、可靠性、先進性、方便性、價格以及供貨來源等各方面因素選擇比較使用的底盤；綜合各方面情況最后選用紅巖CQ1133TLG501底盤作為本次高位自卸汽車的底盤。第3章 高位自卸汽車結(jié)構(gòu)方案分析高位自卸汽車裝備有車廂高位舉升機構(gòu)和車廂傾卸機構(gòu)兩套裝置，它能將車廂平移舉升到一定高度后傾卸貨物。目前國內(nèi)生產(chǎn)的自卸汽車，其卸貨方式為散裝貨物沿車廂地板卸下，卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，此處刪減NNNNNNNNNNNNNNNN字 需要整套設計請聯(lián)系q：998721

30、84。發(fā)現(xiàn)，在機構(gòu)舉升車廂的整個過程中，直接承受油缸推力作用的內(nèi)剪叉臂受力最大，且在舉升的初始階段此力達到極限值。對機械設計機構(gòu)進行強度校核是保證該機構(gòu)有效工作的前提。通常的校核有多種方式，但本章根據(jù)不同構(gòu)件的不同特點分別采用了計算校核。由于剪叉臂是舉升機構(gòu)中的主要構(gòu)件，經(jīng)校核其強度滿足要求。第4章 高位傾卸機構(gòu)的設計計算圖5-1 傾卸機構(gòu)工作原理簡圖油缸后推連桿式傾卸機構(gòu)又稱D式傾卸機構(gòu)，其工作原理如圖5.1所示。該傾斜機構(gòu)由傾卸油缸OB、三角臂ABC、拉桿OA構(gòu)成。工作狀態(tài)下油缸充油使活塞桿OB一邊旋轉(zhuǎn)一邊升高。三角臂通過鉸接點C使貨廂繞后鉸接點K翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)貨廂傾斜卸貨。當卸貨完成后，液壓

31、操縱手柄扳到“下降”位置，車廂在自重作用下使油缸回油并復位。5.1傾卸機構(gòu)參數(shù)的確定油缸后推連桿式傾卸機構(gòu)主要需確定的尺寸有三角臂的尺寸、拉桿的尺寸、液壓缸的推力及行程、整體的安裝位置等。4.1.1 車廂最大傾卸角的確定自卸汽車是利用傾卸機構(gòu)使車廂具有一定的傾角，而使貨物自動卸下。因而只有當其傾斜角度大于松散貨物的安息角后，貨物才可能傾卸干凈，而大部分貨物的安息角都在35°50°的范圍內(nèi)（見表5.1）。同時考慮到松散貨物在濕淋狀態(tài)下其附著力的增加，參考絕答部分同類車型以及本次設計的要求，最后確定該高位自斜汽車的最大傾卸角為55°。表5-1部分松散貨物的安息角物料名

32、稱安息角物料名稱安息角無煙煤27°45°細砂（濕）30°35°焦碳50°石灰石40°45°鐵礦石40°45°生石灰40°50°銅礦35°45°粘土50°粗砂50°水泥40°45°4.1.2 基本尺寸參數(shù)的確定現(xiàn)有的機械機構(gòu)的設計一般有解析法、作圖法、參考類比法等三種設計方法，考慮到本設計的特點，在此選用作圖法進行油缸后推連桿式傾卸機構(gòu)的設計，其具體設計過程如下，所示：1. 根據(jù)高位自卸汽車的整體設計方案，得車廂最大翻轉(zhuǎn)角，車廂

33、尺寸為4800×2400×640mm。2. 建立坐標系并確定傾卸機構(gòu)的坐標位置在此設定坐標原點為車廂與托架的鉸支點。參考同類型車輛傾卸機構(gòu)，初定傾卸油缸的自由長度mm，油缸的最大工作行程mm。設傾卸機構(gòu)與車廂鉸支點為由經(jīng)驗公式，則：mm，取mm。其中系數(shù)mm，當L值較小時，R取下限；反之，R取上限。為車廂結(jié)構(gòu)允許的最大值，參考同類型結(jié)構(gòu)并結(jié)合本設計的整車結(jié)構(gòu)，初定mm。綜上所述，則。設傾卸機構(gòu)與托架鉸支點為由經(jīng)驗公式，則：mm，取mm。為結(jié)構(gòu)允許最小值，參考同類型結(jié)構(gòu)并結(jié)合本設計的整車結(jié)構(gòu)，初定mm。綜上所述，則。3. 過點作線，使其與X軸成夾角（通常）；以E點為圓心，為半

34、徑作圓弧線于點，則即為油缸初始位置的中心線。4. 連接，并將其繞O點順時針旋轉(zhuǎn)角，則轉(zhuǎn)到C點；再以C點為圓心，以為半徑畫弧；又以E點為圓心，以為半徑畫弧；兩弧交于點B，則即為時油缸的中心線。5. 以點B為頂點，作（通常為，也可適當增大），再以為頂點作。6. 作、的垂直平分線交于點F，了；連接；設線與的延長線夾角為。以點F為頂點，作，且交于；則點、和點A、B、C分別為和時三角臂的三個鉸支點。7. 分別連接、和、，則ABC和A0B0C0分別為三角臂在初始和終止時的位置。8. 分別連接、，則它們分別為和時拉桿對應的位置。9. 在圖中測量出線、和線的長度，從而得到三角臂和拉桿的尺寸參數(shù)。10. 測量得

35、mm、mm、mm，經(jīng)處理及反復作圖驗算，最后得mm、mm、mm。通過相關(guān)的計算與分析表明，該設計結(jié)構(gòu)滿足本次設計要求。圖5.4 后推連桿式傾卸機構(gòu)作圖法液壓缸最大推力Pmax的確定 根據(jù)式計算得KN。 拉桿最大拉力Tmax的確定 根據(jù)式計算得KN。拉桿的校核 拉桿的材料均為Q345； 密度：kg/m3； 彈性模量：MPa； 最大許用應力：345MPa； 泊松比 ：。為了保證拉桿安全正常的工作，必須使拉桿內(nèi)的最大工作應力不超過材料的拉伸許用應力，即 式中，和A分別為危險截面上的軸力與其橫截面面積。由強度條件可確定桿件安全橫截面面積A，即 5.2本章小結(jié)本章首先對油缸后推連桿式傾卸機構(gòu)進行運動分析

36、和動力學分析，從而詳細敘述了它的運動規(guī)律和力學規(guī)律，為后面的計算與校核作鋪墊。通過計算發(fā)現(xiàn)，在車廂傾卸的整個過程中，三角臂和拉桿均受到很大的作用力。因為三角臂的材料和尺寸都是參考經(jīng)驗選取的。所以強度都能滿足要求。第5章 液壓系統(tǒng)設計高位自卸汽車液壓系統(tǒng)設計的好壞，將直接影響整車的性能和生產(chǎn)效率。高位自卸汽車液壓系統(tǒng)一般主要包括舉升液壓系統(tǒng)、傾卸液壓系統(tǒng)以及其他輔助液壓系統(tǒng)。本次高位自卸汽車的改裝設計主要偏重于機械機構(gòu)的設計與分析，而其液壓系統(tǒng)所采用的油泵、油缸、液壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標準化、系列化與通用化且由專業(yè)化液壓件廠集中生產(chǎn)供應；因此在改裝設計中只需要進行液壓元件計算選型。其主要內(nèi)

37、容包括油缸的直徑與行程、油泵工作壓力、流量、功率以及各種相關(guān)控制閥的選型等。6.1油缸的計算與選型油缸是液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件，也是上述舉升和傾卸兩大機構(gòu)的直接動力來源。通常油缸分為活塞式和浮拄式兩類。活塞式均為單向作用，其缸體長度大而伸縮長度小、使用油壓低（一般不超過14MPa）。浮拄式為多級伸縮式油缸，一般有25個伸縮節(jié)，其結(jié)構(gòu)緊湊，并具有短而粗、伸縮長度大、使用油壓高（可達35MPa）,易于安裝布置等優(yōu)點。浮拄式油缸又分為單向作用式與雙向作用式。雙向作用式用油壓輔助車廂降落，因此工作平穩(wěn)，降落速度快。直推式傾卸機構(gòu)多采用單作用多級油缸；而桿系組合式傾卸機構(gòu)多采用單作用單級油缸34。5.1.1

38、油缸直徑及行程的確定油缸選型主要依據(jù)所需的最大作用力以及最大工作行程來確定的。根據(jù)液壓系統(tǒng)中油缸的工作特點，則： 式中：系統(tǒng)效率，通常按=0.8； 液壓系統(tǒng)額定工作壓力（MPa），參考表6.1選取,越高，對密封要求也越高，成本亦隨之上升；根據(jù)機構(gòu)的類型及其工作特點，取MPa。表6-1液壓設備常用的工作壓力設備類型機床農(nóng)業(yè)機械或中型工程機械液壓機、重型機械、起重運輸機械磨床組合機床龍門刨床拉床工作壓力P/（MPa）0.82.03528810101620321. 舉升機構(gòu)油缸直徑與行程的計算由式可知：mm mm 2. 傾卸機構(gòu)油缸直徑與行程的計算由式可知：mm 參考同類車型機構(gòu)，取mm。 5.1.

39、2 油缸的選型根據(jù)上述計算的L和d值，查閱相關(guān)資料：舉升機構(gòu)油缸選用單級活塞雙作用缸HSG-L-01-250/180×800-E2501；傾卸機構(gòu)油缸選用多級活塞單作用缸3TGI-E150×880。6.2計算與選型自卸車常用油泵分為齒輪油泵與柱塞泵兩類。齒輪泵多為外嚙合式，在相同體積下齒輪泵比柱塞泵流量大但油壓低。柱塞泵最大特點是油壓高（油壓范圍1635MPa），且在最低轉(zhuǎn)速下仍能產(chǎn)生全油壓，固可縮短舉升時間。中輕型自卸車上多采用齒輪泵，常用系列有CB、CBX、CG、CN等；重型自卸車常采用柱塞泵油泵功率N的計算 式中：油泵最大工作壓力，(Pa)； 油泵額定流量，(m3/s

40、)； 油泵總效率=0.8。則：KW油泵的選型根據(jù)上述計算P、q和N的值，查閱相關(guān)資料，選擇CB-FD40型號的單齒輪泵。6.3油箱與油管的計算與選型5.1.3 油箱容積V的計算一般要求油箱容積不得小于全部工作油缸工作容積的三倍，即：則：L取L5.1.4 油管內(nèi)徑d的計算由即： 式中：油泵理論流量，(L/min)； 管路中油的流速；高壓管路中油的流速3.6m/s；低壓管路中油的流速m/s。則：高壓油管內(nèi)徑mm低壓油管內(nèi)徑mm根據(jù)管路計算結(jié)果選用（HG4-406-66）兩層鋼絲編織膠管作為高壓管，管接頭形式為A型扣壓式；低壓回油管則選用（HG4-406-66）一層鋼絲編織低壓膠管。液壓油冬季選用H

41、J-20號機械油，夏季HJ-30號機械油。6.4分配閥的選型根據(jù)本車的使用條件與要求，選用通用性強、可靠性好、維修方便的控制分配閥二位四通液壓閥、三位四通和二位二通電磁閥。液壓系統(tǒng)設計總布置見圖6.1圖6.1液壓系統(tǒng)設計圖6.5取力器的選型各類專用汽車的專用工作裝置主要由汽車發(fā)動機提供動力源。取力器就是汽車的一種專用動力輸出裝置。它從發(fā)動機取出部分功率，用于驅(qū)動各類液壓泵、真空泵、空壓機以及各種專用汽車工作機械。置方案的選定專用車取力總布置方案決定于取力方式。常見的取力方式有發(fā)動機取力、變速器取力、傳動軸取力、分配器取力等四種。從發(fā)動機前端取力的特點是采用液壓傳動，適合于遠距離輸出動力。固此種

42、取力方式常用于由長頭式汽車底盤改裝的大型混泥土攪拌運輸車。 從飛輪后端取力的特點是取力器不受主離合器影響，傳動系統(tǒng)與發(fā)動機直接相連，取力器到工作裝置距離短、傳動系統(tǒng)簡單可靠、取出的功率大、傳動效率高。這種方案應用較廣，如平頭式汽車改裝的大、中型混泥土攪拌車等。 從變速器取力有多種方案，如從中間軸末端取力，從道檔齒輪取力，從軸上取力等。但最常見的還是從中間軸齒輪取力，稱為側(cè)置式取力，又可分為左側(cè)與又側(cè)布置方案。從變速器軸取力的布置方案又稱變速器上置式方案。此種方案將取力器疊置于變速器之上，用一惰輪與軸常嚙合齒輪嚙合獲取動力，固需改制原變速器頂蓋。此方案應用很廣，如自卸車、冷藏車、垃圾車等一般都從

43、變速器上端取力。從傳動軸取力方案是將取力器設計成一獨立結(jié)構(gòu)，設置于變速器輸出軸與汽車萬向傳動軸之間，該獨立的專用取力裝置固定在汽車車架上不隨傳動軸擺動，也不伸縮。設計時應使用可伸縮的附件傳動軸與其相連，并應注意動平衡與隔振消振。 從分動器取力布置方案主要用于全輪驅(qū)動的牽引車、汽車起重機等來驅(qū)動絞盤或起重機構(gòu)。從取力器到工作裝置間可采用機械傳動或液壓傳動。根據(jù)所選二類底盤的特點，本次設計采用從變速器中間軸取力的方式。的型號取力器實質(zhì)上是一種單級變速器。其基本參數(shù)有取力器總速比、額定輸出轉(zhuǎn)矩、輸出軸旋向以及結(jié)構(gòu)質(zhì)量等。參考同類型車輛，并根據(jù)本次高位自卸汽車的改裝需要，最終選擇4205D1-010型

44、號的取力器。它采用的是法蘭盤連接方式，其輸出旋向與發(fā)動機旋向相反，總速比為1.588。6.6 本章小結(jié)本章主要是進行高位自卸汽車液壓系統(tǒng)的設計，其中包括了舉升和傾卸液壓油缸的計算與選型、油泵和取力器的計算與選型、各種控制閥的選擇以及油箱油管的設計等。通過計算分析，最后選用CB-FD40型號的單齒輪泵。根據(jù)所選二類底盤的特點，本次設計采用從變速器中間軸取力的方式；并選用4205D1-010型號的取力器。第6章 高位自卸汽車基本性能參數(shù)計算專用汽車性能參數(shù)計算是總體設計的主要內(nèi)容之一，其目的是檢驗整車參數(shù)選擇是否合理，使用性能參數(shù)能否滿足要求。最基本的性能參數(shù)計算包括動力性計算、經(jīng)濟性和穩(wěn)定性計算

45、。7.1高位自卸車整車參數(shù)表7-1高位自卸汽車部分整車參數(shù)名稱符號數(shù)值與單位發(fā)動機最大功率117KW發(fā)動機最大功率時的轉(zhuǎn)速2900r/min發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩431Nm發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)速18002000r/min車輪動力半徑0.508m車輪滾動半徑0.524m主減速比6.23汽車列車迎風面積6.32m2汽車列車總質(zhì)量(滿載)10700kg表7-2高位自卸汽車變速器速比擋位123456倒擋傳動比7.6404.8342.8561.8951.3371.0007.1077.2高位自卸汽車穩(wěn)定性計算由普通汽車底盤改裝成的專用汽車，其質(zhì)心位置均較普通貨車為高，其原因是由于副車架或工作裝置的布置，使裝載部分

46、的位置提高了，因此需對整車的靜態(tài)穩(wěn)定性重新進行計算。對高位自卸汽車，不僅要對運輸狀態(tài)進行穩(wěn)定性計算，對作業(yè)狀態(tài)的穩(wěn)定性也應進行計算，如汽車在舉升卸貨時，就有縱向或側(cè)向失穩(wěn)的可能性。高位自卸汽車運輸狀態(tài)穩(wěn)定性計算分析專用汽車的靜態(tài)穩(wěn)定性，首先應計算出整車的質(zhì)心位置。當高位自卸汽車的總布置基本完成后，即可對該車的質(zhì)心位置進行計算。計算時可根據(jù)已有的資料，或利用試驗結(jié)果，也可用計算方法來確定專用車各總成的質(zhì)量及其質(zhì)心位置坐標，然后按照力矩平衡方程式，求出整車的質(zhì)心位置。根據(jù)CQ1133TLG501中型載貨汽車滿載軸荷分配 （前軸1680kg，后軸2400kg），可以估算出高位自卸汽車滿載軸荷分配情況

47、，初定前軸4405kg，后軸6295kg，因前軸至后軸中心的距離是5000mm，則整車重心離前軸長為m，離后軸中心距離為m。重心離地高度估算為m。車輛的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性是指車輛停放或等速行駛在坡道上，當整車的重力作用線越過車輪的支承點(接地點)，則車輛會發(fā)生翻傾。若整車的重力作用線正好通過支承點，則車輛處于臨界的傾翻狀態(tài)，此時的坡度角稱為最大傾翻穩(wěn)定角。另一方面，當車輛停放在坡道或在坡道行駛時，若坡道阻力大于附著力時車輛由于附著力不足而向下滑移，同樣也會出現(xiàn)失穩(wěn)，其最大滑移角僅取決于車輪和路面間的附著系數(shù)，有： 根據(jù)廂式貨車側(cè)向穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，有 式中 B輪距（m）； 車廂臨界側(cè)傾角。由于側(cè)翻是一種

48、危險的失穩(wěn)工況，因此，為避免側(cè)翻，依據(jù)測滑先于側(cè)翻的條件有： 取高位自卸汽車輪胎和普通混凝土路面間的橫向附著系數(shù)=0.7，則專用汽車的最大側(cè)傾穩(wěn)定角不小于。同理，可以推出專用汽車縱向穩(wěn)定條件：（1）若，則上坡時易后翻，有： （2）若，則下坡時易于前翻，有： 由公式以上可知 所以高位自卸汽車的橫向穩(wěn)定性能夠保證。因，則上坡時易于后翻，由公式以上可知所以高位自卸汽車的縱向穩(wěn)定性得到保證。高位自卸汽車卸貨時穩(wěn)定性計算在橫向坡道高位傾卸時側(cè)向穩(wěn)定性，可按下式計算： 式中：、分別為高位自卸車底盤和貨箱及貨物舉升后的質(zhì)心高度(m)；、分別為高位自卸車底盤和貨箱及貨物的質(zhì)量(kg)；高位自卸車的總質(zhì)量(kg

49、)。1. 滿載卸貨時，橫向最大側(cè)傾穩(wěn)定角為：2. 空載卸貨時，橫向最大側(cè)傾穩(wěn)定角為：所以，本設計中的高位自卸汽車滿載卸貨時，最大側(cè)傾穩(wěn)定角，此時能夠保證高位自卸汽車卸貨不會發(fā)生橫向側(cè)傾。7.3 本章小結(jié)對改裝設計完成后的整車進行其整車性能計算分析是必不可少的步驟，分析后結(jié)果決定整個設計的成功與否。本章分別從整車動力性、燃油經(jīng)濟性、行駛及舉升卸貨的穩(wěn)定性等幾個方面，對改裝后的高位自卸汽車進行了合理性的性能計算分析。從計算分析的結(jié)果可以看出，該設計方案滿足各方面的性能要求。結(jié)論高位自卸汽車是專用自卸汽車一種，在現(xiàn)代生活生產(chǎn)中的應用日趨廣泛；它主要用于建材廠、礦山、工地等場所。因此，對高位自卸汽車進

50、行改裝設計就非常有必要。本次設計的高位自卸汽車裝備有車廂舉升機構(gòu)、傾卸機構(gòu)和后廂開合機構(gòu)等三大主要結(jié)構(gòu)。車廂舉升機構(gòu)主要用于將車廂及其傾卸機構(gòu)按預定的要求升高到一定高度，為高位卸貨作準備；傾卸機構(gòu)則使舉升后的車廂繞某一鉸接點翻轉(zhuǎn)一定角度，整個過程中貨物便自動卸下；而后廂門開合機構(gòu)在車廂翻轉(zhuǎn)和回復的過程中自動打開和關(guān)閉并鎖止后廂門。通過多方面查找資料并結(jié)合專用車輛改裝設計要求，研究的主要內(nèi)容和完成的工作有以下幾方面：1.詳細闡述了高位舉升機構(gòu)的方案設計，通過對多種舉升機構(gòu)的對比分析，根據(jù)本設計的要求最后選定多級剪式舉升機構(gòu)。2.結(jié)合現(xiàn)有各種傾卸結(jié)構(gòu)的特點，由于本次改裝設計的是中型車，車廂翻轉(zhuǎn)角為

51、55°，所以本設計中確定選用油缸后推連桿組合式傾卸機構(gòu)。3.在充分考慮到機構(gòu)的實用性、制造工藝性以及經(jīng)濟性，在第三章中的所介紹的四種后廂門開合機構(gòu)選擇杠桿開合式機構(gòu)。4.詳細介紹了底盤參數(shù)的確定與選擇。5.對剪式舉升機結(jié)構(gòu)的特點，運用計算校核對各鉸接點的銷、剪插臂進行了校核，結(jié)果表明其強度滿足要求。 6.簡單介紹了本次設計的高位自卸汽車的液壓系統(tǒng)的計算方法和相關(guān)液壓元件、控制閥的選擇。8.設計完成后整車進行了行駛穩(wěn)定性和停止卸貨穩(wěn)定性的計算分析。本文雖然介紹了高位自卸汽車的整個設計過程，但由于知識水平和時間的限制，本設計許多過程介紹的過于簡單，在實際生產(chǎn)過程中可能會有所偏差，應根據(jù)實

52、際情況詳加考慮。 參考文獻 1 吳融華.多種形式的自卸汽車J.貨車天地商用汽車版，20012 莊武生.高位裝卸-自卸兩用型農(nóng)用車設計J.19993 王祖德.我國專業(yè)汽車分品種發(fā)展分析J專用汽車：發(fā)展論壇，20044 張海鷹.自卸車舉升機構(gòu)設計及力學分析J.市政技術(shù)，20045 麻士褀,周亮.重型自卸車傾卸機構(gòu)的方案設計J.石家莊鐵道學院學報，20066 余仁義,梁濤.自卸汽車傾卸機構(gòu)的設計J.專用汽車,2003,2:20-22.7 蔡東,匡西友,郭濤.一種新型四連桿機構(gòu)雙側(cè)卸貨自卸車J.重型汽車,2002,6:21.8 鮑際輝.自卸汽車拉桿式自鎖機構(gòu)設計與計算J.汽車技術(shù),2002,4:7-8

53、.9 丁智平.氣液動剪叉式升降平臺運動受力分析及其應用J.株洲工學院學報,1999.10 李鄂民,李金濤.剪叉機構(gòu)兩種液壓缸布置方式的分析和比較J.甘肅工業(yè)大學學報,2000.11 唐朝明.剪叉式液壓升降臺的設計J.機車車輛工藝,1995.12 徐達,蔣崇賢.專用車輛結(jié)構(gòu)與設計M.北京:北京理工大學出版社,1998.13 王望文編.汽車設計M.北京:機械工業(yè)出版社,2003.14 成大先,等.機械設計手冊(第四版)M.北京:化學工業(yè)出版社,2002.附錄Industrial dump to explore the structural design of vehiclesAbstract: D

54、ump about mining in the industrial transportation vehicles to reduce the significance of transportation costs,discussion on raising the dead weight per meter of the vehicle body structure measures and effective use of cross-sectional area method, Introduced a number of control agencies and sealed dumping measures proposed to dump vehicles Opinions of development.Keyword: Industrial vehicles, Transportation costs, Dump, Structural Design, Development. Bulk cargoes in a variet