HGC3110自卸汽車設(shè)計(jì)論文說(shuō)明書

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1、黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 本次設(shè)計(jì)的題目是HGC3110自卸車設(shè)計(jì)。該自卸汽車是以CA1123P9K2L4E型貨車底盤改裝,自卸車近幾十年來(lái)它在國(guó)內(nèi)外獲得迅速的發(fā)展與普及，它最大的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了卸貨的機(jī)械化，從而提高卸貨效率。不僅可以減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還可以促進(jìn)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度，關(guān)系到國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)和發(fā)展。同時(shí)在自卸車研究和生產(chǎn)過(guò)程中，也帶動(dòng)了鋼鐵，化工等其它很多行業(yè)，又提供了大量的工作崗位，減輕就業(yè)壓力，并日趨完善，成為系列化多品種的產(chǎn)品。因此，自卸車的發(fā)展是很有必要的。 所以本文以HGC3110型自卸車為設(shè)計(jì)題目，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面:確定HGC31

2、10型自卸車的總體設(shè)計(jì)方案、對(duì)舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及其力學(xué)分析、對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、對(duì)車廂的結(jié)構(gòu)及副車架的設(shè)計(jì)、對(duì)HGC3110型自卸車進(jìn)行整車性能分析。最后所設(shè)計(jì)出來(lái)的自卸車能夠承載5.5噸的貨物，舉升時(shí)間為15s的一款自卸車。 關(guān)鍵詞：系統(tǒng)；車廂；液壓；設(shè)計(jì)；分析；機(jī)械化；自卸車；舉升； ABSTRACT The design is the subject of the design modifications and HGC3110-type dump truck. CA1123P9K2L4E Dump Truck i

3、s the truck-based chassis modification, HGC3110-type dump truck at home and abroad in recent decades it was the rapid development and popularity of its greatest strengths is to achieve a discharge of mechanization, thereby enhancing the discharge efficiency. Not only can reduce the labor intensity o

4、f workers, but also to promote the country's economic construction speed, related to the key national construction projects, building and development. At the same time, research and production in the dump truck has also led the iron and steel, chemical, and other many industries, but also provide a

5、large number of jobs and reduce the employment pressure, and gradually maturing as a series of product variety. Therefore, the development of dump truck is necessary. Therefore, this paper HGC3110-Type dump truck for the design of the subject, the main elements of design are as follows: HGC3110-

6、type dump truck to determine the overall design program. On the lifting body structure design and mechanical analysis. The design of the hydraulic system. The structure of the compartments and sub-frame design. HGC3110 type of dump truck for vehicle performance analysis. The last designed by the dum

7、p truck can carry5.5 tons of goods, lifting time of a dump truck for the 15s. Keywords: System;Carriage;Hydraulic;Desig;Analyse;Mechanization;Type tipper;Lifting 62 目 錄 摘要...................................................................................................................

8、...................I Abstract................................................................................................................................II 第1章 緒論.......................................................................................................................1 1.1課題的提出..

9、..............................................................................................................1 1.2課題來(lái)源及研究意義................................................................................................1 1.3 自卸車國(guó)內(nèi)外研究概況..............................................................

10、.............................2 1.3. 1國(guó)外研究發(fā)展概況 2 1.3.2國(guó)內(nèi)研究發(fā)展概況 4 1.4研究的內(nèi)容 5 第2章 整車參數(shù)的確定及車廂的設(shè)計(jì) 6 2.1質(zhì)量參數(shù)的確定 6 2.2總體方案設(shè)計(jì) 6 2.3舉升車廂形式的選擇 7 2.4車廂的選材 9 2.5車廂的設(shè)計(jì)規(guī)范及尺寸確定 9 2.6車廂鎖止機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì) 11 2.7本章小結(jié) 12 第3章 液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 3.1液壓舉升機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足的性能 13 3.2舉升系統(tǒng)性能主要評(píng)價(jià)參數(shù) 14 3.3液壓舉升機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇與確定 15 3.3.1液壓舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述

11、 15 3.3.2液壓舉升機(jī)構(gòu)方案的選擇 17 3.4舉升機(jī)構(gòu)幾何尺寸的確定 18 3.4.1車廂與副梁鉸支點(diǎn)O的確定 19 3.4.2車廂放平時(shí)舉升機(jī)構(gòu)與車廂前鉸支點(diǎn)A0的確定 19 3.4.3液壓油缸與副梁鉸支點(diǎn)的確定 19 3.4.4車廂放平時(shí)三角臂中支點(diǎn)C0座標(biāo)和A0C0長(zhǎng)度的確定 20 3.4.5車廂放平時(shí)拉桿與三角臂鉸接點(diǎn)B0的確定 20 3.4.6拉桿與副梁鉸接點(diǎn)D及拉桿長(zhǎng)度的確定 20 3.5 舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)分析 20 3.5.1舉升機(jī)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算及校核 21 3.5.2拉桿截面尺寸的確定 22 3.6液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 23 3.6.1液壓油缸性

12、能參數(shù)計(jì)算 23 3.6.2液壓泵性能參數(shù)計(jì)算 23 3.6.3油箱容積與油管內(nèi)徑計(jì)算 25 3.6.4系統(tǒng)壓力校核 26 3.6.5車廂升降時(shí)間的校核 26 3.6.6方向控制閥的選型 27 3.6.7操縱方式的選擇 27 3.6.8液壓系統(tǒng)原理 27 3.6.9取力器的選擇 28 3.6.10本章小結(jié) 29 第4章 副車架的設(shè)計(jì) 30 4.1選用的底盤主車架的主要尺寸 30 4.2副車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30 4.2.1副車架的外形 30 4.2.2副車架的選材 31 4.2.3副車架的截面形狀 31 4.2.

13、4加強(qiáng)板的布置 32 4.2.5副車架的前端形狀及安裝位置 32 4.2.6縱梁與橫梁的連接設(shè)計(jì) 34 4.3 副車架與主車架的連接設(shè)計(jì) 35 4.4 副車架尺寸的確定 36 4.5 副車架的強(qiáng)度剛度彎曲適應(yīng)性校核 36 4.6 本章小結(jié) 42 第5章 整車性能分析...................................................................................................43 5.1 概述.............................................

14、..........................................................................43 5.2 汽車動(dòng)力性能分析...............................................................................................43 5.2.1 基本參數(shù)確定......................................................................................

15、........43 5.2.2汽車的行駛方程式.......................................................................................44 5.2.3汽車最高車速確定.......................................................................................47 5.3 燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算................................................

16、...................................................49 5.4 整車穩(wěn)定性分析...................................................................................................50 5.4.1穩(wěn)定性分析內(nèi)容...........................................................................................50 5.4

17、.2空載質(zhì)心高度計(jì)算.......................................................................................50 5.4.3空載側(cè)傾角計(jì)算...........................................................................................50 5.4.4最小轉(zhuǎn)彎直徑計(jì)算...............................................................

18、........................51 5.5 本章小結(jié)...............................................................................................................52 結(jié)論 53 參考文獻(xiàn) 54 致謝 55 附錄 56 第1章 緒 論 1.1 課題的提出 自卸車又稱翻斗車，它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)，將車廂傾斜一定角度從而達(dá)到自動(dòng)卸貨的目的，并依靠貨箱自重使其復(fù)位的專用汽車。按不同的

19、用途自卸車可分為兩大類：一類是非公路運(yùn)輸用的重型和超重型自卸汽車。這種自卸汽車主要應(yīng)用于大型礦山、水利工地等場(chǎng)所，運(yùn)輸?shù)呢浳锿ǔＪ怯膳c其配套的挖掘機(jī)械來(lái)完成裝載的。這類汽車也稱為礦用自卸汽車。這類自卸車輛在長(zhǎng)度、寬度、高度以及軸荷等方面不受公路法規(guī)的限制，但同時(shí)它也只能在礦山、工地上使用，而不得用于公路運(yùn)輸。另一類是公路運(yùn)輸用的輕、中、重型（裝載質(zhì)量在2~10t）普通自卸車。這種自卸車主要承擔(dān)著泥土、砂石、煤炭等松散貨物的運(yùn)輸工作，它通常也是與裝載機(jī)械配套使用的。 普通自卸車輛有多種分類方法，按運(yùn)輸貨物傾卸方向分為：后傾式、側(cè)傾式、三面傾式和底卸式自卸汽車；按貨箱欄板結(jié)構(gòu)分為：欄板一

20、面開啟式、欄板三面開啟式和簸箕式（即無(wú)后欄板式）汽車：按裝載質(zhì)量分為：輕型自卸汽車（<3.5t）、中型自卸汽車（3.5t < <8t）和重型自卸汽車（>8t）。 普通自卸車是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，上世紀(jì)80年代末發(fā)展起來(lái)的自卸運(yùn)輸車輛，其裝載重量在4.5t-9t之間。國(guó)家和地方均出臺(tái)專門的法規(guī)對(duì)普通車尺寸、排放、車速等各方面性能進(jìn)行規(guī)范，從而促進(jìn)了普通自卸車的健康發(fā)展。自2001年11月10日起，中國(guó)正式成為成員國(guó)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)逐漸開放。同時(shí)，我國(guó)亦確立了以擴(kuò)大內(nèi)需為主的經(jīng)濟(jì)政策，實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，加大對(duì)基建項(xiàng)目的投資力度，農(nóng)林牧漁、采礦、水利、軍工、環(huán)保、商業(yè)運(yùn)輸、交通、通訊、金融

21、、機(jī)場(chǎng)、電力、城市建設(shè)和石油開采等行業(yè)均快速發(fā)展，使各種類型的專用車需求量大增。在廣大城鄉(xiāng)的沙場(chǎng)、礦山、工地及般的土木工程等的運(yùn)輸作業(yè)中的自卸車以其靈活機(jī)動(dòng)、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。 1.2課題來(lái)源及研究意義 當(dāng)今汽車工業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)是買方市場(chǎng)的形成和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的日益加快。汽車產(chǎn)品開發(fā)的一個(gè)主要手段就是變型設(shè)計(jì)，即以現(xiàn)有產(chǎn)品為基礎(chǔ)，保持其基本結(jié)構(gòu)和功能不變，對(duì)其局部結(jié)構(gòu)、尺寸或配置進(jìn)行一定范圍內(nèi)的變動(dòng)和調(diào)整，以此快速形成適應(yīng)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品。 自動(dòng)傾卸汽車是以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，經(jīng)過(guò)變速器的取力機(jī)構(gòu)和液壓傾卸裝置，進(jìn)行車廂自動(dòng)傾卸，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸貨的一種車輛。因其短途卸載方便，

22、動(dòng)力性、機(jī)動(dòng)性均較好，與裝載機(jī)，帶式輸送機(jī)，吊車等其它吊裝機(jī)具配合使生產(chǎn)效率明顯提高，被廣泛應(yīng)用于建設(shè)工地、礦山、港口、碼頭等，用來(lái)搬運(yùn)巖石，廢土，煤，沙子等物資。自卸汽車包括兩大類：鉸接式自卸汽車和剛性自卸汽車。剛性自卸汽車按傳動(dòng)方式又可分為液力機(jī)械傳動(dòng)自卸汽車和電力機(jī)械傳動(dòng)自卸汽車兩種。 自卸汽車具有高度機(jī)動(dòng)性和卸貨機(jī)械化等優(yōu)點(diǎn)，通常與鏟式轉(zhuǎn)載機(jī)、挖掘機(jī)或皮帶運(yùn)輸機(jī)等配套使用，實(shí)現(xiàn)裝卸機(jī)械化，從而可以大大縮短裝卸時(shí)間，提高運(yùn)輸效率并可以節(jié)省勞動(dòng)力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。隨著汽車制造業(yè)的發(fā)展，自卸汽車不斷采用新材料、新工藝，提高其質(zhì)量利用系數(shù)，具有較大的速度范圍和較高的傳動(dòng)效率，控制與操縱更完善，

23、更方便。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，城市內(nèi)部垃圾、建筑材料也迅猛增長(zhǎng)。自卸汽車由于減輕了裝卸工作量、提高了工作效率、車廂可以密閉等原因，越來(lái)越被廣大用戶所接受，市場(chǎng)容量也越來(lái)越大。該自卸車既能適應(yīng)城市間運(yùn)輸，也要適應(yīng)城市內(nèi)部車流量的的特點(diǎn)。通過(guò)該設(shè)計(jì)，可以綜合訓(xùn)練學(xué)生所學(xué)知識(shí)，為將來(lái)工作打下良好基礎(chǔ)。 本課題在滿足設(shè)計(jì)要求下，對(duì)礦用自卸車的車廂和舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理的選擇和設(shè)計(jì)，并為進(jìn)一步研究整車的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而提高自卸汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。同時(shí)，也希望能為推廣虛擬樣機(jī)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，以及為提高我國(guó)專用汽車的設(shè)計(jì)水平進(jìn)行一些有益的探索。 1.3 自卸車國(guó)

24、內(nèi)外研究概況 1.3.1國(guó)內(nèi)研究發(fā)展概況 我國(guó)在機(jī)械設(shè)計(jì)中采用最優(yōu)化技術(shù)的歷史很短，但其發(fā)展速度卻是十分驚人的。無(wú)論在機(jī)構(gòu)綜合、通用零部件設(shè)計(jì)，還是各種專業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)都有最優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的成果。 在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)換初期，由于汽車領(lǐng)域不象航天等領(lǐng)域受到重視，國(guó)內(nèi)大多數(shù)輕型礦用自卸車生產(chǎn)企業(yè)在舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中一直沿用著經(jīng)驗(yàn)類比的方法設(shè)，即傳統(tǒng)的“類比作圖試湊法”，這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法主要是憑借設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，參照相同或類似的較為成熟的設(shè)計(jì)方案，輔以必要的分析計(jì)算，確定一個(gè)初始的設(shè)計(jì)方案，并通過(guò)估算，初步確定有關(guān)參數(shù)；然后對(duì)初定方案進(jìn)行必要的分析及校核計(jì)算；如果某些設(shè)計(jì)要求得不到滿足，則可

25、進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的修改，設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整，并再一次進(jìn)行分析及校核計(jì)算，如此多次反復(fù)，直到獲得相對(duì)合適的設(shè)計(jì)方案為止。顯然，這種工作方法工作量大、效率低，而且設(shè)計(jì)出的舉升機(jī)構(gòu)往往存在許多不合理的因素，影響礦用自卸車舉升性能的提高，并嚴(yán)重阻礙著礦用自卸車產(chǎn)品的系列化。 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展和市場(chǎng)竟?fàn)幍募ち遥恍┭芯繖C(jī)構(gòu)、工程車改裝廠在舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中采用了這種方法，并取得了一定的優(yōu)化成果。優(yōu)化設(shè)計(jì)作為一種新的設(shè)計(jì)方法具有綜合的本質(zhì)，它能夠把過(guò)去的設(shè)計(jì)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)，尋找出更優(yōu)的結(jié)構(gòu)。優(yōu)化技術(shù)將越來(lái)越得到更為廣泛的應(yīng)用。 目前，我國(guó)改裝車市場(chǎng)最大銷售量約25萬(wàn)輛左右，改裝量最大的除了客車外，主要有

26、廂式車、罐式車、自卸車等主要車型。但是總體來(lái)看，這些專用車均存在技術(shù)附加值低、工藝較落后等問題。從品種來(lái)看，我國(guó)改裝車品種較少，僅有400多個(gè)品種。那么，未來(lái)改裝車市場(chǎng)到底是什么市場(chǎng)呢？肯定地說(shuō)，應(yīng)該向多品種、高、精、尖方向發(fā)展。這種發(fā)展方向除了我國(guó)公路條件改善外，還和我國(guó)公路貨物運(yùn)輸市場(chǎng)息息相關(guān)。目前，我國(guó)公路貨運(yùn)市場(chǎng)的主體依然是以個(gè)體戶為主，公路貨運(yùn)甚至還談不上物流管理，具有運(yùn)輸成本高、隨意性大、服務(wù)沒有保證等特點(diǎn)。隨著我國(guó)加入世界貿(mào)易組織，這種格局將要逐步被打破。我國(guó)汽車工業(yè)保護(hù)期只有五年，但是公路貨運(yùn)市場(chǎng)卻可以向外資開放?？鐕?guó)物流公司正虎視眈眈盯著中國(guó)公路貨運(yùn)這塊大市場(chǎng)。這場(chǎng)戰(zhàn)斗誰(shuí)是贏

27、者，不言自明。集團(tuán)化貨運(yùn)市場(chǎng)對(duì)卡車的個(gè)性化要求將越來(lái)越高，同時(shí)需求數(shù)量也將越來(lái)越大?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，未來(lái)的卡車發(fā)展方向?qū)⑹菍Ｓ密嚒Ｃ绹?guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家專用車市場(chǎng)十分巨大，專用車具有品種多、技術(shù)含金量高等特點(diǎn)。就專用車品種而言，美國(guó)就有5000多個(gè)品種，甚至很多專用車已經(jīng)被E()化，裝有電腦、衛(wèi)星導(dǎo)航等系統(tǒng)。確切地說(shuō)，我國(guó)專用車市場(chǎng)最終是向多品種、高精尖的方向發(fā)展。尤其是隨著我國(guó)公路運(yùn)輸主體的逐漸變化，將加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化和技術(shù)的升級(jí)。我國(guó)自卸汽車生產(chǎn)始于上世紀(jì)60年代初，經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，尤其是在上世紀(jì)80年代以后通過(guò)技貿(mào)結(jié)合與合作生產(chǎn)方式，從國(guó)外引進(jìn)若干先進(jìn)的自卸汽車制造技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上形成

28、以若干大型汽車制造廠為主體的機(jī)械傳動(dòng)式自卸汽車生產(chǎn)企業(yè)集團(tuán)。公路用自卸汽車的裝載質(zhì)量從2～20t、礦用自卸汽車裝載質(zhì)量從20～154t以基本形成完整的自卸汽車系列，為我國(guó)自卸汽車的騰飛打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)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(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通環(huán)境的改善，各行業(yè)對(duì)專用汽車尤其是工程系列專用汽車的需 求越來(lái)越大。專用汽車將跟更加注重行業(yè)化、專用化、系列化。 1.3.2 國(guó)外研究發(fā)展概況 國(guó)外自卸汽車生產(chǎn)始于上世紀(jì)30年代，比我國(guó)早30多年在其后70多年的發(fā)展過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，整車性能已有很大提高。為提高自卸汽車的科技含量，追

29、求高附加值，各國(guó)更是不斷采用先進(jìn)技術(shù)，其主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：全面提高自卸汽車內(nèi)在質(zhì)量和使用性能；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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，以提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和縮短設(shè)計(jì)研制的周期；在材料配置上，將更多地采用高強(qiáng)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(dú)特的結(jié)構(gòu)與車型系列。目前, 各大自卸汽車生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的自卸車尾鉤鎖緊機(jī)構(gòu)多數(shù)為拉桿式尾鉤鎖緊機(jī)構(gòu)、鏈條式尾鉤鎖緊機(jī)構(gòu)、液壓手動(dòng)控制式尾鉤鎖緊機(jī)構(gòu)等, 這些機(jī)構(gòu)各有特點(diǎn), 在運(yùn)輸自卸車中被廣泛使用。國(guó)內(nèi)使用的自卸車車箱大部分使用16制造而成。其特點(diǎn)

30、是鋼板厚, 車箱沉重, 截面一般呈方形, 邊板和底板有很多的加強(qiáng)筋。16的屈服強(qiáng)度較低, 硬度較小, 且沖擊性能較差。這些特性決定了不適合用于制造輕量化的車箱。在歐美, 很多車箱都使用(耐磨鋼板材料), 與傳統(tǒng)的方形車箱有著很大的區(qū)別, 其特點(diǎn)是橫截面呈形或半弧形, 而且車箱邊板和底板幾乎沒有使用加強(qiáng)筋。Hardox是瑞典鋼鐵集團(tuán)生產(chǎn)的一種耐磨鋼板, 具有較高的屈服強(qiáng)度, 是16的三倍以上, 并且具有較高的硬度和沖擊韌性。在設(shè)計(jì)裝載量相同的情況下, 用鋼板制造的車箱與16用制造的車箱相比, 板材厚度更薄, 且不需要加強(qiáng)筋。據(jù)國(guó)外的一些廠家反饋, 車箱使用鋼板后, 重量能減少, 甚至更多。 隨

31、著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，50年代發(fā)展起來(lái)的以線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃為主要內(nèi)容的新的數(shù)學(xué)分支一數(shù)學(xué)規(guī)劃被應(yīng)用于解決工程設(shè)計(jì)問題，形成了工程設(shè)計(jì)的新理論和新方法，即工程優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法。特別從60年代以來(lái)，最優(yōu)化技術(shù)發(fā)展迅速，而且得到了廣泛的應(yīng)用。在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的歐、美、日等國(guó)家，汽車優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法已應(yīng)用于汽車諸多領(lǐng)域的很多環(huán)節(jié)，從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身等主要總成的優(yōu)化到整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配，優(yōu)化設(shè)計(jì)使他們的汽車工業(yè)保持了世界領(lǐng)先地位。 汽車工業(yè)的發(fā)展是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的必然，而經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，又對(duì)汽車的使用功能不斷提出新的要求，使汽車在社會(huì)商品、信息、人員三種流通中起著重要的作用。汽車的經(jīng)

32、濟(jì)效益不只在于汽車生產(chǎn)的本身，而是更集中體現(xiàn)在汽車使用和流通的全過(guò)程。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)汽車運(yùn)輸工具在各種功能和性能方面要求越來(lái)越高，對(duì)運(yùn)輸服務(wù)的品質(zhì)以及運(yùn)輸服務(wù)的多元化、個(gè)性化要求越來(lái)越強(qiáng)，從而推動(dòng)著專用車的迅速發(fā)展。從某種意義上講，基本車型只能簡(jiǎn)單的滿足數(shù)量上的要求，而專用汽車才能更好地滿足用戶的使用要求，更有效地發(fā)揮汽車的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，把汽車運(yùn)輸工具推向?qū)I(yè)化。只有專用汽車，才能更好地適應(yīng)客貨運(yùn)輸現(xiàn)代化、多樣化和個(gè)性化的要求，滿足特定條件下的各種專項(xiàng)作業(yè)的需求，更有效地發(fā)揮汽車在運(yùn)輸結(jié)構(gòu)中的作用，建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)。 1.4 研究的內(nèi)容 隨著自卸車變得越來(lái)越重要，則

33、有關(guān)它的設(shè)計(jì)領(lǐng)域也變得日益重要起來(lái)。它的總體設(shè)計(jì)程序與載貨車基本相近。本人進(jìn)行一系列的市場(chǎng)調(diào)研和同類車型資料的收集，摸清了產(chǎn)品主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，了解有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)等。在此基礎(chǔ)上擬定設(shè)計(jì)原則，協(xié)調(diào)使用、制造與經(jīng)濟(jì)三方面矛盾，處理好產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性與工藝?yán)^承性、零部件通用化程度以及生產(chǎn)成本的辯證關(guān)系，然后進(jìn)入具體技術(shù)設(shè)計(jì)階段。針對(duì)上述問題和課題的研究需要，本文的主要工作是自卸汽車車廂和舉升機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。具體工作如下： 1、舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 用機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的知識(shí)對(duì)油缸前推連桿組合式自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行了說(shuō)明。對(duì)舉升液壓缸、液壓油泵、換向閥等液

34、壓元件計(jì)算和選取進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。 2、車廂的設(shè)計(jì) 參考同類車型的車廂的尺寸參數(shù)，確定其上長(zhǎng)寬高。并對(duì)車廂后攔板開合機(jī)構(gòu)的形式的選擇，而且要進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。 3. 、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 自卸車車采用的液壓泵、液壓缸、液壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化且由專業(yè)化液壓元件廠集中生產(chǎn)供應(yīng)。因此在自卸車車改裝設(shè)計(jì)中只需要進(jìn)行液壓元件選型計(jì)算。其主要內(nèi)容包括液壓缸直徑與行程、液壓泵工作壓力、流量、功率以及油箱容積與內(nèi)徑等。 第2章 自卸車總體設(shè)計(jì)及方案選擇 2.1質(zhì)量參數(shù)的確定 額定裝載質(zhì)量是自卸汽車的基本使用性能參數(shù)之一。目前，中、長(zhǎng)距離公

35、路運(yùn)輸趨向使用重型自卸汽車，以便提高運(yùn)輸效率、降低運(yùn)輸成本，額定裝載質(zhì)量一般為9～19t；而承擔(dān)市區(qū)或市郊短途運(yùn)輸?shù)淖孕镀囶~定裝載質(zhì)量為4.5～9t。同時(shí)，還應(yīng)考慮到廠家的額定裝載質(zhì)量的合理分級(jí)，以利于產(chǎn)品系列化、部件通用化和零件標(biāo)準(zhǔn)化。此外，額定裝載質(zhì)量還必須與選用的二類貨車底盤允許的最大總質(zhì)量相適應(yīng)。 改裝部分質(zhì)量主要包括：車廂質(zhì)量、副車架質(zhì)量、液壓系統(tǒng)質(zhì)量、舉升機(jī)構(gòu)質(zhì)量以及其他改裝部件的質(zhì)量。改裝部分質(zhì)量既可通過(guò)計(jì)算、稱重求得，也可以根據(jù)同類產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算。 自卸汽車整車整備質(zhì)量是指裝備齊全、加夠油料、液壓油和冷卻液的空車質(zhì)量。它一般是二類底盤整備質(zhì)量與改裝部分質(zhì)量的總合，

36、是自卸汽車總體設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)參數(shù)之一。 整備質(zhì)量： 選取5000kg； 裝載質(zhì)量： 選取5500kg； 駕駛員質(zhì)量：65kg/人，額定載員3人，； 自卸汽車總質(zhì)量是指裝備齊全，包括駕駛員，并按規(guī)定裝滿貨物的質(zhì)量。其值可按下式確定。 （2.1） 則： =5000+5500+195=10695 2.2總體方案設(shè)計(jì) 該自卸汽車是選擇型自卸車底盤，利用該車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)取力器-傳動(dòng)軸-液壓泵-舉升油缸，將車廂舉升到一定角度卸貨，并依靠車廂自重使其復(fù)位的專用汽車。該車最大裝載質(zhì)量為5.5t，是適用

37、于公路運(yùn)輸?shù)闹行妥孕镀嚒A卸機(jī)構(gòu)采用油缸前推式舉升機(jī)構(gòu)。該自卸汽車主要由貨箱、副梁、液壓舉升機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)等部件組成，主要技術(shù)參數(shù)見表2.1。 表2.1整車參數(shù) 汽車外形尺寸（） 最大裝載質(zhì)量 5500kg 整備質(zhì)量 5000kg 軸距L 4250mm 輪距（前∕后） 1801∕1740 前懸 1330 后懸 2260 接近角 離去角 貨箱尺寸 傾斜時(shí)間（舉升∕落下） 15s∕13s 最大舉升角 總質(zhì)量 11000kg 最高車速（km∕h） 81.3 最小轉(zhuǎn)彎半徑（m） 7.8 最大

38、爬坡度 78 百公里油耗（L/100km） 24.3 2.3舉升車廂形式的選擇 車廂是用于裝載和傾卸貨物。它一般是由前欄板、左右側(cè)欄板，圖2.1為典型的底板橫剖面呈矩形的后傾式車廂結(jié)構(gòu)。為避免裝載時(shí)物料下落碰壞駕駛室頂孟，通常車廂前欄板加做向上前方延伸的防護(hù)擋板。車廂底板固定在車廂底架之上孟，車廂的側(cè)欄板、前后欄板外側(cè)面通常布置有加強(qiáng)筋。 車廂結(jié)機(jī)構(gòu)型式按用途不同大概可分為：普通矩形車廂和鏟斗車廂。 普通矩形車廂用于散裝貨物運(yùn)輸。它的要求要比礦用自卸車車廂要低，其后板裝有自動(dòng)開合機(jī)構(gòu)，保證貨物順利卸出。普通矩形車廂板厚為：前板4～6，邊板4 ～8，后板5～8，

39、底板6～12。比如：程力牌自卸車普通矩形車廂標(biāo)準(zhǔn)配置板厚為：前4邊4底8后5。 1-車廂總成；2-后欄板；3、4-鉸鏈座；5-車廂鉸支座； 6-側(cè)欄板；7-防護(hù)擋板；8-底板 圖2.1車廂結(jié)構(gòu)圖 鏟斗車廂則適用于大石塊等粒度較大貨物的運(yùn)輸?？紤]到貨物的沖擊和碰幢，鏟斗車廂的設(shè)計(jì)形狀較復(fù)雜，用料較厚。比如：程力牌自卸車礦用鏟斗車廂標(biāo)準(zhǔn)配置板厚為：前6邊6底10，而且有些車型在底板上焊接一些角鋼，以增加車廂的剛度和抗沖擊能力。

40、 圖2.2普通矩形車廂 圖2.3鏟斗車廂 車廂對(duì)自卸汽車的質(zhì)量利用系數(shù)影響很大，對(duì)其使用壽命也有一定的影響。因此，自卸車的車廂是自卸車的重要部分。目前，國(guó)內(nèi)外自卸車車廂都是用鋼制成的，從質(zhì)量分配來(lái)看，車廂質(zhì)量大約占自卸車整備質(zhì)量的1∕4。綜合上述，車廂采用普通車廂。 2.4 車廂的選材 1、車廂選材原則 工程材料的一般選用原則：具有良好的使用性能，優(yōu)良的工藝性及合理的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于自卸汽車車廂應(yīng)考慮以下性能： （1）使用性能:使用性能是選材考慮的主要問題。 （2）工藝性能:材料加工的工藝流程要適合批量生產(chǎn)。

41、 （3）經(jīng)濟(jì)性能:選擇材料的經(jīng)濟(jì)性是當(dāng)前注意的問題。 2、車廂鋼板選材 在遵循滿足使用性能要求，較好工藝性和較好經(jīng)濟(jì)性的前提下，車廂選用選用Q235工程用鋼材。 2.5 車廂的設(shè)計(jì)規(guī)范及尺寸確定 將全金屬焊接車廂設(shè)計(jì)成等剛度體車廂是自卸汽車設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，但是很難既能保證高強(qiáng)度又能保證輕量化。就整車而言，可以看成由車輪、前軸、后橋殼、懸架、車架、車廂及其橡膠緩沖塊等不同剛度單元組合而成的彈性體，受力時(shí)，將按照各自的剛度產(chǎn)生各自的變形，其變形量與剛度成反比，吸收的能量與剛度成正比。車廂剛度，無(wú)論是彎曲剛度還是扭轉(zhuǎn)剛度，都會(huì)增加車架的相應(yīng)剛度，兩者的剛度是相輔相成、互相補(bǔ)償?shù)?/p>

42、。當(dāng)汽車前后左右車輪處于高差較大的路面，車架扭曲較大時(shí)，車廂應(yīng)該有一定的扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)性。如果車相的扭轉(zhuǎn)剛度過(guò)大，當(dāng)車架扭轉(zhuǎn)到一定程度時(shí)，車廂前支承緩沖塊相應(yīng)的一側(cè)壓到極限位置，車廂縱梁的另一側(cè)可能離開緩沖塊，車廂前端的一大部分重量轉(zhuǎn)移到一側(cè)的車架縱梁上，縱梁可能超載損壞。如果車廂扭轉(zhuǎn)剛度過(guò)小，能與車架扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)，當(dāng)車架產(chǎn)生較大扭曲時(shí)，車廂可能因變形過(guò)大而早期損壞。 全金屬焊接等剛度車廂設(shè)計(jì)的規(guī)范化的定量的設(shè)計(jì)計(jì)算方法并不是很完善，根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)，可以知道一些設(shè)汁規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 車廂底板和側(cè)梁斷面應(yīng)小些，布置應(yīng)密集，這樣易于形成等剛度。自卸汽車的車架斷面系數(shù)也應(yīng)比同級(jí)噸位的貨車車架大一倍，5t自卸

43、汽車的車廂底板厚度應(yīng)不小于6mm。 1、車廂外部尺寸參數(shù) 參考同類車型的車廂的尺寸，可確定自卸車的車廂的尺寸。 表2.2車廂的整體尺寸 車廂長(zhǎng)度 5200mm 車廂寬度 2280mm 車廂高度 1530mm 車廂前后板厚度 5mm 車廂底板厚度 6mm 車廂欄板厚度 150mm 車廂欄板高度 1528mm 擋板鋼板厚度 6mm 擋板肋寬度 100mm 擋板肋厚度 50mm 2、車廂內(nèi)部尺寸參數(shù) 車廂內(nèi)部長(zhǎng)寬各為車廂的長(zhǎng)寬相應(yīng)減掉廂板鋼板和車廂加強(qiáng)肋的厚度，高度減去鋼板厚度，即有車廂內(nèi)層的長(zhǎng)，寬，高為： 車廂長(zhǎng)度：

44、4500mm 車廂寬度： 2280mm 車廂高度： 900mm 即有，車廂的有效體積為： =9.234 車廂質(zhì)量 車廂底梁的強(qiáng)度校核 則有 對(duì)于矩形面 Q235的抗拉強(qiáng)度在375-460，符合強(qiáng)度要求。 2.6車廂鎖止機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì) 自卸汽車改裝對(duì)車廂后攔板開合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求如下： 在車廂傾斜卸貨時(shí)，舉升機(jī)構(gòu)

45、升至一定高度后，后廂板在重力的作用下自行打開，貨物開始傾卸。卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，車廂復(fù)位。 1-車廂；2-后板掛鎖總成；3-后廂板；4-鎖鉤；5-扭轉(zhuǎn)彈簧；6-鎖鉤軸； 7-鎖鉤下銷；8-轉(zhuǎn)軸；9-銷軸；10-支承架；11-調(diào)節(jié)螺母；12-拉桿 圖2.4后廂板示意圖 如圖所示為車廂板鎖啟機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)是靠車廂舉升機(jī)構(gòu)的擺差來(lái)鎖啟車廂板。它主要由鎖鉤4扭轉(zhuǎn)彈簧5 拉桿11等組成。轉(zhuǎn)軸8中間穿有拉桿12，轉(zhuǎn)軸8兩端與支承架10鉸接，以滿足拉桿12以轉(zhuǎn)軸為圓心轉(zhuǎn)動(dòng)。支承架的下端通過(guò)銷軸9固定在副車架上，車廂1可以繞該軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而支

46、承架相對(duì)于車架來(lái)說(shuō)是不動(dòng)的。鎖鉤4固定在車廂底架上，了繞其鎖鉤軸6轉(zhuǎn)動(dòng)。扭轉(zhuǎn)彈簧5力圖使鎖鉤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使之緊緊地鎖在車廂板3。 當(dāng)自卸汽車車廂舉升時(shí)，由于鎖軸和轉(zhuǎn)軸通過(guò)支承架固定在副車架上，車廂以銷軸9為圓心，以為半徑轉(zhuǎn)動(dòng)。與此同時(shí)，拉桿以轉(zhuǎn)軸8為圓心，以為半徑轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著車廂舉升角度的增大，和軌跡的差就也相應(yīng)的增大，由拉桿拉動(dòng)鎖鉤下銷7左移，克服扭轉(zhuǎn)彈簧的彈力， 迫使鎖鉤開啟，打開車廂板，使車廂中的貨物卸下。隨著車廂的降落,與軌跡的距離逐漸縮小，直至兩軌跡相交，扭轉(zhuǎn)彈簧使鎖鉤鎖住車廂板。而且從圖中可以看出，若車廂再繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，與軌跡間則產(chǎn)生負(fù)間隙，使調(diào)節(jié)螺母11左移而離開轉(zhuǎn)軸8一定的距

47、離。 2.7本章小結(jié) 本章主要確定自卸汽車整車參數(shù)及對(duì)自卸汽車車廂進(jìn)行了選型計(jì)算。整車參數(shù)將會(huì)對(duì)自卸車的車廂設(shè)計(jì)起到至關(guān)重要的作用，質(zhì)量參數(shù)會(huì)對(duì)自卸車的舉升機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有這決定性的作用。整車參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)選擇是自卸車的設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，因此，它們是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。車廂的設(shè)計(jì)主要對(duì)自卸車車廂的形式選擇、材料的選擇；對(duì)車廂和其底板、攔板等主要尺寸的確定；對(duì)車廂后攔板開合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析；通過(guò)以上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)分析，該自卸車車廂的強(qiáng)度和廂后攔板開合機(jī)構(gòu)均符合要求。 第3章 自卸車液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.1 液壓舉升機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足

48、的性能 對(duì)于液壓舉升機(jī)構(gòu)考慮到工作環(huán)境、工作性質(zhì)及工作內(nèi)容等的要求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)滿足以下功能： 1、較強(qiáng)的免維護(hù)性 自卸車主要應(yīng)用場(chǎng)所是沙場(chǎng)、礦山、工地等，這些場(chǎng)所沙塵肆虐，工作環(huán)境惡劣，自卸機(jī)構(gòu)的維護(hù)條件較差，甚至有時(shí)根本談不上什么維護(hù)。因此需要自卸機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮到鉸支點(diǎn)和油缸的免維護(hù)性。 2、良好的動(dòng)力性 舉升機(jī)構(gòu)作為礦用自卸車卸料時(shí)的動(dòng)力來(lái)源，為保證卸料順利完成，要求其必須具有良好的動(dòng)力性能。自卸車由于其特定的使用環(huán)境和用戶群體決定了它經(jīng)常處于超載狀態(tài)，這就要求舉升機(jī)構(gòu)要具有一定的過(guò)載系數(shù)。 3、平穩(wěn)性 要求舉升機(jī)構(gòu)在傾卸貨物時(shí)具有較好的平

49、穩(wěn)性，不得有較大的動(dòng)力沖擊，降低沖擊力對(duì)機(jī)構(gòu)各部件的損傷概率，保證機(jī)構(gòu)的使用壽命。 4、卸料性 礦用自卸車顧名思義就是省卻了人力卸料之苦，通過(guò)特定的機(jī)構(gòu)使用液壓力自動(dòng)卸料。因此，自卸車舉升機(jī)構(gòu)應(yīng)達(dá)到的卸料目標(biāo)是：在較短的時(shí)間內(nèi)使貨箱舉升一定的角度，即舉升機(jī)構(gòu)將貨箱舉升到最大舉升角所需的時(shí)間（對(duì)此國(guó)家規(guī)定了時(shí)間限值）；貨箱被舉升機(jī)構(gòu)舉升到最大轉(zhuǎn)角時(shí)，貨物應(yīng)順利地傾卸完畢（即最大舉升角達(dá)到貨物的安息角）。 5、緊湊性 礦用自卸車多數(shù)是大噸位的工程運(yùn)輸車輛，其裝載工具多為大型裝載機(jī)械。為了裝載方便，礦用自卸車的貨箱布置位置一般較低，同時(shí)又要考慮到礦用自卸車的工作環(huán)境，應(yīng)使其具有較好的通過(guò)性（

50、即離地間隙受限），因此，自卸車的舉升機(jī)構(gòu)布置空間就受到很大的限制，這就要求機(jī)構(gòu)具有較好的緊湊性，占用較少的空間。 6、 協(xié)調(diào)性 液壓舉升機(jī)構(gòu)實(shí)際上是一種演化的四連桿機(jī)構(gòu)，在外力作用下，各部件能沿自己 的鉸支點(diǎn)按設(shè)計(jì)者的意圖順利轉(zhuǎn)動(dòng)，不得出現(xiàn)傳動(dòng)角小于許用傳動(dòng)角的情況，更不能有死點(diǎn)位置的存在。 目前大多數(shù)企業(yè)一直沿用傳統(tǒng)的“類比作圖試湊法”進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種方法存在效率低、工作量大以及設(shè)計(jì)方案難以達(dá)到最優(yōu)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)方案難以同時(shí)兼顧以上各性能要求。這與當(dāng)今高科技環(huán)境下的相關(guān)領(lǐng)域相比，缺少科學(xué)性，人的主觀經(jīng)驗(yàn)決定了車輛的性能。由此帶來(lái)的問題是，車輛性能低下，難以適應(yīng)市場(chǎng)的需求。同時(shí)由于

51、設(shè)計(jì)手段的落后，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，產(chǎn)品投放市場(chǎng)遲緩，不能適應(yīng)市場(chǎng)多變的要求。因此借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用最優(yōu)化方法，改善液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)手段和方法，快速、高效、保值、保量完成液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求，意義重大，有著重大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 3.2 舉升系統(tǒng)性能主要評(píng)價(jià)參數(shù) 自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)由液壓缸驅(qū)動(dòng)，其性能的好壞，表現(xiàn)為舉升貨物的最大舉升力和最大舉升傾角，以及對(duì)液壓系統(tǒng)的要求兩方面。液壓舉升機(jī)構(gòu)的性能評(píng)價(jià)參數(shù)有如下幾方面： 1、舉升力系數(shù)K 舉升力系數(shù)是評(píng)價(jià)液壓舉升機(jī)構(gòu)舉升性能的參數(shù)，指單位舉升重力所需要的油缸推力，即： K=

52、F/mg （3.1） 式中：F一油缸的有效推力（N）； m一 舉升質(zhì)量 （Kg）； g一 重力加速度 （m/）。 對(duì)于具體形式的舉升機(jī)構(gòu)，舉升力系數(shù)K與汽車總布置參數(shù)和機(jī)構(gòu)的性能特征有關(guān)，K值只能比較同類型舉升機(jī)構(gòu)的工作效率。對(duì)于相同的舉升質(zhì)量，舉升力系數(shù)越小，則液壓舉升力越小，油缸的油壓也越小，這樣舉升機(jī)構(gòu)耗能也較少。 2、舉升油缸最大行程 是指貨箱達(dá)到最大舉升角時(shí)，舉升油缸的最大伸長(zhǎng)量。它既是舉升油缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，又是舉升機(jī)構(gòu)的性能參數(shù)。舉升油缸最大行程較小，可減少舉升油缸的級(jí)數(shù)，降低制造成本

53、，同時(shí)舉升機(jī)構(gòu)的布置也較方便。 3、 舉升高度 是指舉升機(jī)構(gòu)所占用的空間高度。對(duì)于重型礦用自卸汽車的后置雙缸舉升機(jī)構(gòu)，空間高度決定于舉升缸的安裝長(zhǎng)度和舉升缸的初始方位角。舉升缸初始安裝長(zhǎng)度越 小，舉升缸在車上就越好布置。 4、最大舉升角 指舉升機(jī)構(gòu)能使貨箱傾翻的最大角度。它是決定能否把貨箱內(nèi)貨物傾卸干凈的參數(shù)。一般的松散物在水平面上堆積成圓錐體，錐體角稱為松散物的安息角。安息角也稱休止角、堆積角，一般為35-55度。將松散物置于光滑的平板上，使此平板傾斜到松散物開始滑動(dòng)時(shí)的角度，為松散物滑動(dòng)角，一般為30～40度。松散物安息角和滑動(dòng)角是評(píng)價(jià)松散物流動(dòng)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。它們與

54、松散物的粒徑、含水率、塵粒形狀、塵粒表面光滑程度、松散物粘附性等因素有關(guān)。設(shè)計(jì)的貨箱最大舉升角必須大于貨物的安息角，這樣才可保證將貨箱內(nèi)的貨物傾斜干凈。 表3.1常運(yùn)貨物的安息角 物料名稱 煤 焦炭 鐵礦石 銅礦 細(xì)沙 粗沙 石灰石 安息角（度） 27～45 50 40～50 35～45 30～35 50 40～45 5、油壓特性曲線 舉升過(guò)程中，油缸工作壓力是舉升角的函數(shù)。理想的油壓特性曲線應(yīng)是油壓波動(dòng)很小，但對(duì)于重型礦用自卸汽車常用的后置直推式雙缸舉升機(jī)構(gòu)，由于多級(jí)伸縮油缸自身結(jié)構(gòu)原因，油壓特性曲線只能是階躍型的，在每一級(jí)油缸伸出瞬時(shí)缸內(nèi)油壓都有一個(gè)沖

55、擊。設(shè)計(jì)時(shí)，需要控制最大油壓峰值在可允許的范圍內(nèi)。 6、舉升機(jī)構(gòu)的耗能量 舉升機(jī)構(gòu)要將貨物傾卸到位就必定要消耗一定的能量，這些能量的消耗影響著整車的使用經(jīng)濟(jì)性，但這只是占其能量消耗的一小部分，因此能耗量是評(píng)價(jià)舉升機(jī)構(gòu)性能好壞的一個(gè)次要參數(shù)。 上述六個(gè)性能參數(shù)構(gòu)成了對(duì)舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的基本指標(biāo)。 3.3 液壓舉升機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇與確定 3.3.1 液壓舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述 普通自卸汽車和專用自卸汽車設(shè)計(jì)的主要工作是在定型的汽車二類底盤上合理的布置車廂，適當(dāng)?shù)倪x用和設(shè)計(jì)舉升機(jī)構(gòu)，使汽車具有自卸功能。舉升機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)自卸汽車功能的基本部件。舉升機(jī)構(gòu)的好壞直接影響到自卸汽車的性能，因此是自卸汽車設(shè)

56、計(jì)中最為重要的部分。舉升機(jī)構(gòu)種類繁多，設(shè)計(jì)方法也不盡相同。目前，在自卸車上廣泛采用液壓舉升機(jī)構(gòu)，根據(jù)油缸與車廂底板的連接方式，常用的舉升機(jī)構(gòu)有兩種形式：油缸直接推動(dòng)式和連桿組合式兩大類。 直推式舉升機(jī)構(gòu)利用液壓油缸直接舉升貨廂傾卸貨物。此結(jié)構(gòu)布局簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高。但由于液壓油缸工作行程長(zhǎng)，故一般要求采用單作用的2級(jí)或3級(jí)伸縮式套筒油缸.按油缸布置位置不同，直推式舉升機(jī)構(gòu)可分為前置式和后置式（亦稱為中置式）兩種，前置式一般采用單缸，后置式既可采用單缸，也可采用并列雙缸。在相同舉升載荷條件下，前置式需要的舉升力較小，舉升時(shí)貨箱橫向剛度大，但油缸活塞的工作行程長(zhǎng)；后置式的情況則與前置式的

57、相反。 油缸與車廂底板之間通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)相連接，這種舉升機(jī)構(gòu)稱為連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)。在生產(chǎn)實(shí)踐中連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)因其具有舉升平順、油缸活塞工作行程短，舉升機(jī)構(gòu)布置靈活等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的采用，發(fā)展出了多種連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)形式，如油缸前推（后推）連桿放大式、油缸前推（后推）杠桿平衡式、油缸浮動(dòng)式等。 a） 前置式 b） 中置（后置）式 圖3.1直推式舉升機(jī)構(gòu) 1-車廂；2-拉桿；3-三角形拉桿；4-舉升油缸；5-副車架 圖3.2油缸前推連桿組合式 1-車廂；2-拉桿；3-三角形拉桿；4-舉升油缸；5.副車架 圖3.3油缸后推連桿組合式 1-

58、車廂；2-拉桿；3-三角形拉桿；4-舉升油缸；5-副車架 圖3.4油缸前推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) 1-車廂；2-拉桿；3-三角形拉桿；4-舉升油缸；5.副車架 圖3.5 油缸后推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) 1-車廂；2-拉桿；3-三角形拉桿；4-舉升油缸；5-副車架 圖3.6 油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu) 上面各種機(jī)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，使用時(shí)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。相對(duì)來(lái)說(shuō)，直推式舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，而連桿組合式的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜和靈活。 3.3.2 液壓舉升機(jī)構(gòu)方案的選擇 直推式舉升機(jī)構(gòu)利用液壓油缸直接舉升車廂傾卸。該機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高，但液壓油缸工作行程長(zhǎng)，因此，一般要求采用

59、單作用的2級(jí)或多級(jí)伸縮式套筒油缸。另外單缸系統(tǒng)其橫向剛度不足，系統(tǒng)傾卸穩(wěn)定性差，還存在工作壽命短、成本高等缺點(diǎn)。 表3.2推動(dòng)式和連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)的綜合比較 項(xiàng)目 類別 直推式 連桿組合式 結(jié)構(gòu)布置 簡(jiǎn)單，易于布置 比較復(fù)雜 系統(tǒng)布置 較小 較大 建造高度 較底 較高 油缸加工工藝性 多級(jí)缸，加工精度高，工藝性差 單級(jí)缸，制造簡(jiǎn)便，工藝性好 油壓特性 較差 較好 系統(tǒng)密封性 密封環(huán)節(jié)多，易滲漏 密封環(huán)節(jié)少，密封性好 工作壽命 磨損大，易損壞，工作壽命較 不易損壞，工作壽命較長(zhǎng) 制造成本 較高 較底 系

60、統(tǒng)穩(wěn)定性 較差 較好 系統(tǒng)耐沖擊性 較好 較差 連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)具有舉升平順、油缸活塞的工作行程短、機(jī)構(gòu)布置靈活等優(yōu)點(diǎn)。該機(jī)構(gòu)又分油缸后推式和油缸前推式兩種，油缸后推式機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)適中，結(jié)構(gòu)緊湊，但各部件布置集中在后部，車廂底板受力大，適用于中型自卸汽車油缸前推式機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)小、省力、油壓特性好，適用于重型自卸汽車。 綜合考慮以上因素，我們決定選用油缸前推式連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)。 3.4 舉升機(jī)構(gòu)幾何尺寸的確定 油缸前推式四連桿舉升機(jī)構(gòu)（見圖3.7），主要由舉升油缸EB、拉桿AD和三角臂ABC構(gòu)成。點(diǎn)O是車廂與副梁的鉸接點(diǎn)。工作時(shí)油缸充油，使油缸EB伸長(zhǎng)，三角臂A

61、BC和拉桿AD隨著轉(zhuǎn)動(dòng)并升高，舉升車廂，使其繞O點(diǎn)傾翻。貨物卸完后，車廂靠自重復(fù)位。舉升機(jī)構(gòu)在初始位置所占據(jù)的空間愈小愈好，以保證機(jī)構(gòu)緊湊，各構(gòu)件不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，可協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。用作圖法初選各鉸支點(diǎn)的位置及各構(gòu)件的幾何尺寸。 圖3.7機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖 3.4.1 車廂與副梁鉸支點(diǎn)O的確定 車廂后鉸支點(diǎn)O應(yīng)盡量靠近車架大梁的尾端。已知車廂副梁高205mm，長(zhǎng)4600mm，兼顧結(jié)構(gòu)安排空間，取水平方向離副梁尾端146mm、垂直方向離副梁下沿118mm處，作為車廂后鉸支點(diǎn)，并以車廂后鉸支點(diǎn)作為四連桿運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)原點(diǎn)（0，0），x軸平行于副梁的上平面，指向汽車前方。 3.4.2 車廂放平時(shí)舉升機(jī)構(gòu)

62、與車廂前鉸支點(diǎn)C0的確定。 車廂前鉸支點(diǎn)的坐標(biāo)（，）可按經(jīng)驗(yàn)公式（3.2）計(jì)算 （3.2） 式中L—油缸最大工作行程，參考同類車型油缸型號(hào)，初選油缸自由長(zhǎng)度=1165mm，最大有效工作行程L=780mm； —車廂最大舉升角，根據(jù)車廂傾卸動(dòng)作要求和所運(yùn)物料的安息角， 選取= R—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根據(jù)L尺寸，選取R=175 因此可得， ==2730 考慮結(jié)構(gòu)安排，取=2725 點(diǎn)的垂直方向應(yīng)盡量靠近車廂底面，充分利用車廂底部空間，減少油缸下支點(diǎn)沉人副梁中的深度。確定距車廂底板的距離

63、為83，已知底板縱梁高180，因此。點(diǎn)坐標(biāo)為（2725，184）。 3.4.3 液壓油缸與副梁鉸支點(diǎn)E的確定 由于油缸具有相當(dāng)大的尺寸，以及開始舉升時(shí)，為減少油缸的工作壓力，油缸必須具有一定數(shù)值的傾斜角，因此，E 點(diǎn)相對(duì)點(diǎn)O的垂直距離由結(jié)構(gòu)允許最小值確定，取=-14。E點(diǎn)x軸坐標(biāo)由經(jīng)驗(yàn)公式求得 （3.3） ==2387 根據(jù)結(jié)構(gòu)安排，令為2378，則E點(diǎn)坐標(biāo)為（2378，-14）。 3.4.4 車廂放平時(shí)三角臂中支點(diǎn)B0座標(biāo)和C0B0長(zhǎng)度的確定

64、點(diǎn)即油缸上支點(diǎn)。車廂放平時(shí)，點(diǎn)應(yīng)盡量靠近車廂底面，要充分利用上部空間，從而減少油缸下支點(diǎn)沉人副梁中的深度。過(guò)點(diǎn)作線式該線與X軸夾角為： . 式中 ——結(jié)構(gòu)允許的拉桿與副車架鉸支點(diǎn)的最高位置，一般>0； 取=175mm，再以為圓心，為半徑畫弧交線于點(diǎn)，連接，即為液壓缸中心線在舉升角Θ=0°時(shí)的位置。 點(diǎn)坐標(biāo)為（3530，94），==810mm。 3.4.5 車廂放平時(shí)拉桿與三角臂鉸接點(diǎn)A0的確定 連接，并將繞O點(diǎn)向上轉(zhuǎn)50°，角轉(zhuǎn)到點(diǎn)，以為圓心，為半徑畫弧，再以為圓心，一液壓缸自由長(zhǎng)度與最大

65、有效工作行程之和為半徑畫弧。兩弧交于點(diǎn)，連接和，作，又以為頂點(diǎn)，為邊，作，根據(jù)結(jié)構(gòu)允許尺寸，取==250mm，連接，AC，由此確定點(diǎn)的坐標(biāo)為(3615，-152)，即△和△分別為和時(shí)三腳架所處的位置。 3.4.6 拉桿與副梁鉸接點(diǎn)D及拉桿長(zhǎng)度的確定 作的垂直平分線交于線于點(diǎn)，調(diào)整點(diǎn)位置使為整數(shù)，最后確定點(diǎn)坐標(biāo)為(2170，175) 。拉桿長(zhǎng)度=1870mm。 用作圖法初選出各鉸支點(diǎn)位置后，需要對(duì)不同舉升角作運(yùn)動(dòng)軌跡校核。如果出現(xiàn)點(diǎn)至車廂底板距離小于點(diǎn)至車廂底板距離的情況，則應(yīng)加大線與x軸平行線的夾角的數(shù)值，重新計(jì)算各鉸支點(diǎn)參數(shù)值。 3.5 舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)分析 舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)分析的目的就是

66、要求得各構(gòu)件在車廂任意舉升角時(shí)的受力最大值，為液壓系統(tǒng)參數(shù)確定和構(gòu)件截面尺寸的計(jì)算提供依據(jù)。舉升力系數(shù)K是體現(xiàn)舉升機(jī)構(gòu)動(dòng)力性的指標(biāo)，是指單位舉升質(zhì)量所需要的液壓缸推力。 K直接影響自卸汽車的經(jīng)濟(jì)性能，其值越小越好。隨著車廂舉升角的變化，K值是變化的?？紤]到機(jī)構(gòu)在初始位置時(shí)車廂內(nèi)貨物最多，阻力臂最大，車廂啟動(dòng)時(shí)又有慣性阻力作用，此時(shí)油缸推力最大。因此，下面只對(duì)初始位置時(shí)各構(gòu)件進(jìn)行力學(xué)分析。 3.5.1 舉升機(jī)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算及校核 當(dāng)時(shí) 有上述可知： 在時(shí)直線AoD和直線BoE的方程分別為: ① ② 和交點(diǎn)的坐標(biāo)可以通過(guò)①和②式 求解得：=2821， =28 在時(shí)，點(diǎn)O至直線的距離為 取車廂作為分離體，根據(jù)力矩平衡ΣMo=0得： 式中 W——表示被舉升的重力； ——用在直線方向的力。 在時(shí)，點(diǎn)至直線的距離為： 在時(shí)，點(diǎn)至直線的距離為