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學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) QY3060 高位自卸車改裝設(shè)計 所 在 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指 導(dǎo) 老 師 年 月 日 II 摘 要 本文首先對自卸車的設(shè)計特點以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀做了相關(guān)的概述。接著， 從車廂的設(shè)計、自卸車構(gòu)的設(shè)計等方面進行了紅巖自卸車的總體設(shè)計。本文通 過對幾種常見的自卸車構(gòu)進行逐一分析與比較，然后選擇其中一種方案作為高 位自卸車的設(shè)計最終方案，然后根據(jù)這種方案進行分析與計算得出結(jié)論。最后 進行了校核與驗證，得出設(shè)計結(jié)果的正確性和合理性。 文中一開始闡述了高位自卸汽車改裝設(shè)計的目的和意義、發(fā)展狀況以及應(yīng) 用前景。接著分析論證了一種裝載質(zhì)量為 2.5t 的高位自卸汽車的總體設(shè)計方案， 進行了其自卸車構(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、 分析析以及強度和剛度的計算校核。 另外，文中還簡單介紹了液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算方法和過程。最后對改裝完 成后的高位自卸汽車進行了必要的動力性、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：改裝設(shè)計；高位自卸汽車；剪式自卸車構(gòu) III ABSTRACT High-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 for 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 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, , 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 carry 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: Refiting design; High-order dump truck; The shear type of lifting IV 目 錄 摘 要 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????II ABSTRACT????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????III 第 1 章 緒論??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.1 課題研究的目的???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.2 自卸車概述???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.3 課題研究現(xiàn)狀及分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 1.4 本課題的研究內(nèi)容??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 第 2 章 高位自卸車總體設(shè)計??????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 2.1 總體布置原則???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 2.2 車廂的設(shè)計??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 2.3 高位自卸汽車底盤的選擇???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8 第 3 章 高位自卸汽車結(jié)構(gòu)方案分析????????????????????????????????????????????????????????????12 3.1 高 位 自 卸 汽 車 的 自 卸 車 構(gòu) 的 設(shè) 計 與 分 析 ?????????????????????????????????????????????????13 3.1.1 平 行 四 邊 形 自 卸 車 構(gòu) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????13 3.1.2 L 型 自 卸 車 構(gòu) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????15 3.1.4 多 級 剪 式 自 卸 車 構(gòu) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????18 3.1.5 自 卸 車 構(gòu) 的 方 案 的 選 定 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????18 3.2 高 位 自 卸 汽 車 傾 卸 機 構(gòu) 的 設(shè) 計 與 分 析 ??????????????????????????????????????????????????????19 3.2.1 杠 桿 平 衡 式 傾 卸 機 構(gòu) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????20 3.2.2 單 缸 直 推 式 傾 卸 機 構(gòu) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????20 3.2.3 油 缸 前 推 連 桿 組 合 式 傾 卸 機 構(gòu) ????????????????????????????????????????????????????????20 3.2.5 傾 卸 機 構(gòu) 方 案 的 選 定 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????21 3.3 車 廂 后 攔 板 開 合 機 構(gòu) 的 設(shè) 計 與 分 析 ??????????????????????????????????????????????????????????22 3.3.1 自 轉(zhuǎn) 開 合 機 構(gòu) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22 3.4 總 體 機 構(gòu) 設(shè) 計 方 案 的 確 定 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????23 第 4 章 高位自卸車機構(gòu)的設(shè)計計算????????????????????????????????????????????????????????????25 4.1 高 位 自 卸 車 機 構(gòu) 的 運 動 分 析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????25 4.2 高 位 自 卸 車 機 構(gòu) 的 動 力 分 析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????28 4.3 高 位 自 卸 車 機 構(gòu) 參 數(shù) 的 確 定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????29 4.3.1 基 本 幾 何 尺 寸 的 確 定 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????29 4.3.2 舉 升 液 壓 缸 推 力 T 及 行 程 S 的 確 定 ???????????????????????????????????????????????30 V 4.4 高 位 自 卸 車 機 構(gòu) 的 校 核 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31 4.4.2 各 鉸 接 點 銷 的 選 擇 與 校 核 ?????????????????????????????????????????????????????????????????34 4.4.3 油 缸 作 用 處 桿 件 尺 寸 的 確 定 與 校 核 ???????????????????????????????????????????????34 第 5 章 高位傾卸機構(gòu)的設(shè)計計算????????????????????????????????????????????????????????????????35 5.1 傾 卸 機 構(gòu) 參 數(shù) 的 確 定 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????35 5.1.1 車 廂 最 大 傾 卸 角 的 確 定 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????35 5.1.2 液 壓 缸 最 大 推 力 Pmax 的 確 定 ????????????????????????????????????????????????????????36 5.1.3 拉 桿 最 大 拉 力 Tmax 的 確 定 ?????????????????????????????????????????????????????????????????36 5.2 銷 的 選 擇 與 校 核 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????36 第 6 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????38 6.1 油 缸 的 計 算 與 選 型 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????38 6.1.1 油 缸 直 徑 及 行 程 的 確 定 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????38 6.1.2 油 缸 的 選 型 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????40 6.2 油 泵 的 計 算 與 選 型 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????40 6.2.1 油 泵 工 作 壓 力 P 的 計 算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????40 6.2.2 油 泵 理 論 流 量 QT 的 計 算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????41 6.2.3 油 泵 排 量 q 的 計 算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41 6.2.4 油 泵 功 率 N 的 計 算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42 6.2.5 油 泵 的 選 型 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42 6.3 油 箱 與 油 管 的 計 算 與 選 型 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42 6.3.1 油 箱 容 積 V 的 計 算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42 6.3.2 油 管 內(nèi) 徑 d 的 計 算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42 總結(jié)??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44 參考文獻??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????45 致 謝????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????46 1 第 1 章 緒論 1.1 課題研究的目的 裝載車廂能自動傾翻一定角度卸料，大大節(jié)省卸料時間和勞動力，縮短運 輸周期，提高生產(chǎn)效率，降低運輸成本，是常用的運輸專業(yè)車輛。隨著我國經(jīng) 濟的不斷發(fā)展，尤其是自 2001 年 11 月 10 日起，中國正式成為 WTO 成員國， 國內(nèi)市場逐漸開放。同時，我國亦確立了以擴大內(nèi)需為主的經(jīng)濟政策，實施西 部大開發(fā)戰(zhàn)略，加大對基建項目的投資力度，農(nóng)林牧漁、采礦、水利、軍工、 環(huán)保、商業(yè)運輸、交通、通訊、金融、機場、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、礦山、 工地及一般的土木工程等的運輸作業(yè)中，輕型農(nóng)用自卸車以其靈活機動、價格 低廉的優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。自卸車構(gòu)是輕型農(nóng)用自卸車卸料作業(yè)的關(guān)鍵部 件，它直接影響著輕型農(nóng)用自卸車的整車性能和舉升性能，是自卸車設(shè)計時首 先需要解決的問題。液動自卸車構(gòu)是工程自卸車常用的一種自卸車構(gòu)，它實際 上是一種演化形式的四連桿機構(gòu)，通過外力（液壓舉升油缸施加）作用實現(xiàn)四 連桿運動，從而實現(xiàn)將貨物傾卸的目的。 1.2 自卸車概述 自卸汽車是利用本車發(fā)動機動力驅(qū)動液壓自卸車構(gòu)，將其車廂傾斜一定角 度卸貨，并依靠車廂自重使其復(fù)位的專用汽車。 自卸汽車按其用途可分為兩大類：一類屬非公路運輸用的重型和超重型(裝 載質(zhì)量在 20t 以上)自卸汽車。主要承擔(dān)大型礦山、水利工地等運輸任務(wù)，通常 是與挖掘機配套使用。這類汽車也稱為礦用自卸汽車。它的長度、寬度、高度 以及軸荷等不受公路法規(guī)的限制，但它只能在礦山、工地上使用。另一類用于 公路運輸用的輕、中、重型(裝載質(zhì)量在 2～20 t)普通自卸汽車。它主要承擔(dān)砂 石、泥土、煤炭等松散貨物運輸，通常是與裝載機配套使用。 某些自卸汽車是針對專門用途設(shè)計的，故又稱專用自卸汽車。如：擺臂式 自裝卸汽車、自裝卸垃圾汽車等。圖 1-1 為普通自卸汽車的結(jié)構(gòu)組成。 普通自卸汽車技裝載質(zhì)量 分為：輕型自卸汽車 、中型自卸汽em??1.5emt? 2 車 和重型自卸汽車 ；按運載貨物傾卸方向分為：后傾式、??3.58emt????8emt? 側(cè)傾式、三面傾式和底卸式自卸汽車；按車廂欄板結(jié)構(gòu)分為：欄板一面開啟式、 欄板三面開啟式和簸箕式(即無后欄板)自卸汽車。 隨著國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要不斷增加，自卸車產(chǎn)量近年來一直保持較高產(chǎn) 銷量，在專用車綜合產(chǎn)量中保持第一位置，但在種類、型式、材料運用方面與 國外還有一定的差距。自卸汽車繼續(xù)快速增長，銷量超過載貨汽車上升到第一 位。主要原因是固定資產(chǎn)投資強勁增長，巨大的投資規(guī)模奠定了自卸車市場需 求基礎(chǔ)；自卸汽車品種增加，不僅適應(yīng)和滿足施工需求，同時向運輸市場發(fā)展； 牽引汽車保持較快發(fā)展，已成為長距離公路運輸?shù)闹髁囆汀?圖 1-1 普通自卸汽車結(jié)構(gòu)組成 1-液壓傾卸操縱裝置；2- 傾卸機構(gòu)；3-液壓油缸；4-拉桿；5-車廂； 6-后鉸鏈支座；3- 安全撐桿；8-郵箱；9- 油泵；10- 傳動軸；11-取力器 1.3 課題研究現(xiàn)狀及分析 汽車發(fā)明后不久，汽車維修機械師就在想："怎樣才干夠把汽車舉升到空中， 從而可以在其下面工作？" 自卸車的發(fā)展史告訴我發(fā)明第一臺自動自卸車的靈感 來自理發(fā)師的椅子，因為它可以快速升降和旋轉(zhuǎn)，以適應(yīng)于不同身高和胖瘦的 顧客。早期的單柱地基式液壓自卸車，大大地提高了比它問世還早的千斤頂和 臺架的功能，這種早期自卸車的旋轉(zhuǎn)功能可以在舉起汽車以后，將其旋轉(zhuǎn) 360°。也許你經(jīng)常去的一個汽車維修廠，現(xiàn)在仍然利用這種自卸車為客戶提供 日常的汽車維修服務(wù)，這種自卸車大多已經(jīng)工作了 75 年了。 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，單柱式自卸車設(shè)計上的局限性很快就顯露出來了如 3 果只是汽車四周進行檢測維修工作的話，這種自卸車也就足夠了但是這種自卸 車的起重臂和中央立柱會妨礙進入汽車底部的大部分區(qū)域。針對單柱式自卸車 的這些局限性，工程師已經(jīng)提出了很多自卸車的設(shè)計方案并作了許多改進工作。 現(xiàn)在自卸車的選擇范圍很大，有地基式、托舉式、剪式、平行四邊形式、便攜 式、單柱式、雙柱式、四柱式、驅(qū)動式、接觸車架式、對稱式、非對稱式、小 行程、大升程、隊列式以及其它各種自卸車設(shè)計方案。某些自卸車可能同時具 有這些設(shè)計方案中的幾個特點。汽車維修工業(yè)也迅速壯大。特別是改革開放以 來，我國的汽車維修有很大的發(fā)展，為之服務(wù)的汽車維修設(shè)備行業(yè)已成為我國 的新興行業(yè)并不斷壯大作為汽車維修用必備之一的各種汽車自卸車設(shè)備如雨后 春筍般的涌現(xiàn)。因為移動和拆裝方便，也便于維修中小型汽車，逐漸代替了以 前修車的“地溝模式” 。隨著我國汽車保有量的增加，自卸車作為維修的重要工 具，需求量也大大增加。因此，自卸車的重要性和普及性，決定了它是一種備 受專業(yè)人士和經(jīng)營管理者重視的設(shè)備。 目前，發(fā)達國家（如美國）生產(chǎn)的汽車自卸車質(zhì)量較好、性能較穩(wěn)定、設(shè) 備操作簡單，在經(jīng)銷商中口碑良好。我國的汽車自卸車是 20 世紀 90 年代依據(jù) 國外的產(chǎn)品技術(shù)生產(chǎn)的，國內(nèi)最早研究剪式自卸車的是上海寶得寶，1999 年開 始，寶得寶機型比較笨重，主要的質(zhì)量問題集中在油管易爆和平臺不同步， 2000 年后質(zhì)量有了改進。但由于不是批量，所以價格偏高。到現(xiàn)在自卸車市場 已經(jīng)擁有近百個中外品牌，產(chǎn)品系列成百上千。然而國內(nèi)汽車自卸車雖然也相 對定型，但很多產(chǎn)品性能還不夠穩(wěn)定，故障多，可靠性差，外觀不夠美觀，在 產(chǎn)品設(shè)計、技術(shù)開發(fā)等方面都還有很多地方有待改進。 剪刀式自卸車是一個使用較廣的自卸車，在最近幾年所有新銷售的自卸車 中，至少二分之一都是這種類型的。這種設(shè)計之所以很流行，有幾方面的原因 的：一就是這種自卸車安裝起來很快，不需要大范圍的開挖，也不需要對維修 廠的整體布局進行一些永久性的變動。二是功能的多樣性，它適用于大多數(shù)轎 車的維修和保養(yǎng)。三是剪式自卸車使用方便，占地空間較小。四是經(jīng)濟實惠， 剪式自卸車較為精密。 無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經(jīng)營范圍單 一的街邊（如輪胎店）都適用。 汽車自卸車要求其能夠從兩側(cè)將汽車水平同步舉升，不能發(fā)生側(cè)偏。而汽 車底盤下方必須為空的，以方便工人進行維修作業(yè)，要求汽車自卸車兩側(cè)的舉 4 升裝置必須是分離的，且兩側(cè)的上升或下降又必須是完全同步的。由于汽車的 重量一般都較大，再加上舉升裝置自身的重量，要求舉升力較大，而且升降時 要求非常平穩(wěn)，所以汽車自卸車一般都采用液壓系統(tǒng)進行驅(qū)動。汽車自卸車在 汽車維修行業(yè)是最重要、最基本的工具之一，是將汽車從一個高度提升至另一 高度進行維修的設(shè)備，具有至關(guān)重要和不可替代的作用。它能否正常運轉(zhuǎn)會直 接影響到維修車輛、維修人員的安全，甚至?xí)苯佑绊懙狡嚲S修業(yè)務(wù)的興衰。 自卸車一定要安全可靠、維護簡單，使用方便，占地空間較小。否則在一定程 度上會影響工作效率。而傳統(tǒng)的機械式自卸車安全性較差，所需的維護工作較 多，被液壓式自卸車取代也是大勢所趨。液壓式自卸車，它具有安全性能好、 維護周期長以及工作效率高等優(yōu)點。目前，在我國很少出現(xiàn)利用虛擬樣機技術(shù) 對汽車自卸車進行研究，然而只有將汽車自卸車的工程實踐和虛擬樣機技術(shù)結(jié) 合起來，才能真正加快自卸車產(chǎn)品的發(fā)展歷程。 1.4 本課題的研究內(nèi)容 本設(shè)計主要研究的內(nèi)容有：車廂高位自卸車機構(gòu)的設(shè)計計算、車廂傾卸機 構(gòu)的設(shè)計計算、液壓傳動裝置選型，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(shè)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(shè)計要求，并附之以總裝配圖，清楚表達設(shè)計。 5 第 2 章 高位自卸車總體設(shè)計 2.1 總體布置原則 在進行總體布置時應(yīng)按照以下原則： 盡量避免對汽車底盤各總成位置的變動因為一些總成部件位置的變動，不 僅會增加成本，而且也可能影響到整車性能。但有時為了滿足專用工作裝置的 性能要求，也需要作一些改動，如截短原汽車底盤的后懸、燃油箱和備胎架的 位置作適當調(diào)整等。但改變的原則是不影響整車性能。 應(yīng)滿足專用工作裝置性能的要求，使專用功能得到充分發(fā)揮 例如氣卸散裝水泥罐式汽車的專用功能是利用壓縮空氣使水泥流態(tài)化后， 通過管道將水泥輸送到具有一定高度和水平距離的水泥庫中。氣卸水泥的主要 性能指標是水泥剩余率或剩灰率，為了降低這一指標，可將罐體布置成與水平 線成一定角度，如圖 2-1 所示。但這樣布置會使整車質(zhì)心提高，減少了側(cè)傾穩(wěn) 定角，因此也可以水平布置。所以在進行總布置時，要從多方面綜合考慮。 圖 2-1 斜臥式粉罐汽車總體布置 1-裝料口； 2-排氣閥；3-空氣壓縮機；4- 慮氣器；5- 安全閥；6-進氣閥；3- 二次噴嘴閥；8-壓力表；9-卸料口；10-調(diào)速器操縱桿；11-卸料軟管； 12-進氣管道 1) 裝載質(zhì)量、軸載質(zhì)量分配等參數(shù)的估算和校核 為適應(yīng)汽車底盤或總成件的承載能力和整車性能要求，在總布置初步完成 后應(yīng)對某些參數(shù)其中最主要涉及的是裝載質(zhì)量的確定和軸載質(zhì)量的分配進行估 6 算和校核，這些參數(shù)對整車性能有很大影響。若不滿足要求．應(yīng)修改總體布置 方案。 2) 應(yīng)避免工作裝置的布置對車架造成集中載荷 例如在圖 2-2 混凝土攪拌運輸車的布置方案中，圖(a)的布置形成了明顯的 集中載荷，而在圖(b)的布置中、由于采用了具有足夠剛性的副車架，因而可將 這種集中載荷轉(zhuǎn)化成均布載荷，有利于改善主車架縱梁的強度和壽命。 圖 2-2 主車架縱梁載荷狀態(tài)比較 應(yīng)盡量減少專用汽車的整車整備質(zhì)量，提高裝載質(zhì)量 由于專用汽車工作裝置的增加，使得專用汽車的整備質(zhì)量比同類底盤的普 通貨車要增加。據(jù)統(tǒng)計，一般自卸車要增加耗材 5％～10％，一般罐式車要增 加耗材 15％～25％，因此，減少整備質(zhì)量，充分利用底盤的裝載質(zhì)量，增大質(zhì) 量利用系數(shù)，是專用汽車改裝設(shè)計過程個要追求的主要指標之一。 應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求 例如對整車的長、寬、高、后懸等尺寸在相關(guān)法規(guī)中部有明確的規(guī)定，一 定不能超出標準的要求。 專用汽車總體布置的任務(wù)是正確選定整車參數(shù)，合理布置工作裝置和附件。 使取力裝置、專用工作裝置、其它附件與所選定的汽車底盤構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹 配的整體，達到設(shè)計任務(wù)書所提出的整車基本性能和專用性能的要求。 7 2.2 車廂的設(shè)計 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 2-3 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擋板。車廂底板固定在車廂底 架之上。車廂的側(cè)欄板、前后欄板外側(cè)面通常布置有加強筋。 后傾式車廂廣泛用于輕、中和重型自卸汽車。它的左右側(cè)欄板固定，后欄 板左右兩端上部與側(cè)欄板餃接，后欄板借此即可開啟或關(guān)閉。 圖 2-3 車廂結(jié)構(gòu)圖 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；3-防護擋板；8-底板 側(cè)傾式及三面傾卸式車廂欄板與底板為直角，如圖 2-4 所示。其欄板開啟、 關(guān)閉的鉸接軸為上置式，開啟時，欄板呈自由懸垂狀，多用于有側(cè)傾要求的中 型自卸汽車。 礦用白卸汽車和重型自卸汽車的車廂多采用簸箕式，以方便裝載，傾卸礦 石、砂石等。有的簸箕式車廂采用雙層底板結(jié)構(gòu)，以增加底板的強度和剛度， 并可減輕自重。簸箕式車廂如圖 2-5 所示。 8 圖 2-4 側(cè)頃式及三面傾卸式車廂 圖 2-5 簸箕式車廂 本文設(shè)計的紅 巖 QY3060 底 盤 普通自卸汽車，沒有側(cè)傾要求，故采用后 傾式車廂。 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 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(chǔ) 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(yīng) 滿 足 下 述 要 求 ： 適 用 性 、 可 靠 性 、 先 進 性 、 方 便 性 等 要 求 。 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 能 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 。 二 是 汽 車 底 盤 供 貨 要 有 來 源 ， 所 選 用 的 底 盤 在 市 場 上 須 具 有 一 定 的 保 有 量 。 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(shè) 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(shè) 計 。 采 用 二 類 汽 車 底 盤 進 行 改 裝 設(shè) 計 工 作 重 點 是 整 車 總 體 布 置 和 工 作 裝 置 設(shè) 計 ， 對 底 盤 僅 作 性 能 適 應(yīng) 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 。 9 目 前 國 內(nèi) 市 場 上 底 盤 的 種 類 多 、 品 種 全 ， 如 解 放 、 東 風(fēng) 、 紅 巖 等 系 列 底 盤 性 能 好 ， 價 格 便 宜 ， 市 場 保 有 量 大 ， 在 載 重 量 圍 4～ 6t 的 中 型 汽 車 ， 選 用 的 底 盤 也 多 為 這 些 系 列 的 產(chǎn) 品 。 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(shè) 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 、 專 用 設(shè) 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 專 用 車 輛 改 裝 制 造 時 ， 選 用 紅 巖 系 列 底 盤 相 對 較 合 理 。 所 以 選 擇 二 類 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 2.2。 表 2.1 底 盤 性 能 對 比 列 表 解放 東風(fēng) 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(shè)計 以及部分專用車輛 的特殊要求 可靠性 工作可靠，零 部件要有足夠的 強度和壽命 工作性能好， 故障率低，零部 件有足夠的強度 和壽命 性能可靠，出現(xiàn) 故障率低，各部件 有足夠的強度 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 10 價格 較便宜 比較便宜 便宜 常見噸位 各種噸位車型 各種噸位車型 輕、中型載貨車 型 將全金屬焊接車廂設(shè)計成等剛度體車廂是自卸汽車設(shè)計的重點.但是很難既 能保證高強度又能保證輕量化。 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，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，無論是彎曲剛度還是扭轉(zhuǎn)剛度，都會增加車架的相應(yīng)剛度，兩 者的剛度是相輔相成、互相補償?shù)?。當汽車前后左右車輪處于高差較大的路面， 車架扭曲較大時，車廂應(yīng)該有一定的扭轉(zhuǎn)隨動性。如果車相的扭轉(zhuǎn)剛度過大， 當車架扭轉(zhuǎn)到一定程度時，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)剛度過小，能與車架扭轉(zhuǎn)隨動，當車 架產(chǎn)生較大扭曲時，車廂可能因變形過大而早期損壞。 全金屬焊接等剛度車廂設(shè)計的規(guī)范化的定量的設(shè)計計算方法并不是很完善， 根據(jù)一些經(jīng)驗，可以知道一些設(shè)汁規(guī)范和經(jīng)驗數(shù)據(jù)： 表 2.2 底 盤 技 術(shù) 參 數(shù) 列 表 車型 QY3060 駕駛室最高點距車架上 翼面距離（mm） 2056 汽車底盤長 （mm） 8208 駕駛室后圍距前軸 （mm） 508 軸距（mm） 4600 外氣管距前軸距離 752 11 （mm） 車架有效長度 （mm） 5578 車架上平面離地高度 （滿載）（mm） 1007 車架外寬（mm） 780 底盤整備質(zhì)量（kg） 4080 推薦貨物重心 （mm） 890 底盤軸荷前軸/后軸 （kg） 1680 /240 0 車輛前懸/車架后 懸（mm） 1548/1800 底盤最大承載質(zhì)量 （kg） 7320 汽車底盤總高 （mm） 3060 廠定最大設(shè)計總質(zhì)量 （kg） 1140 0 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(chǔ) 上 進 行 改 裝 而 成 ， 主 要 尺 寸 參 數(shù) 原 則 上 應(yīng) 于 原 車 底 盤 尺 寸 相 同 ， 從 而 保 證 其 整 車 性 能 參 數(shù) 與 原 車 基 本 保 持 不 變 。 常 見 二 類 底 盤 機 構(gòu) 如 圖 2.1 所 示 。 圖 2.1 CQ1113T6F23G461 底盤結(jié)構(gòu) 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 12 13 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 自 卸 車 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 。 對 高 位 自 卸 汽 車 進 行 改 裝 設(shè) 計 是 ， 一 般 應(yīng) 滿 足 以 下 設(shè) 計 要 求 ： a 具 有 一 般 自 卸 汽 車 的 功 能 ； b 在 舉 升 過 程 中 可 在 任 意 高 度 停 留 卸 貨 ； c 舉 升 和 翻 轉(zhuǎn) 機 構(gòu) 的 安 裝 空 間 不 超 過 車 廂 底 部 與 大 梁 間 的 空 間 ， 后 廂 門 打 開 機 構(gòu) 的 安 裝 面 不 超 過 車 廂 側(cè) 面 ； d 能 將 滿 載 貨 物 的 車 廂 在 比 較 水 平 的 狀 態(tài) 下 平 穩(wěn) 地 舉 升 到 一 定 高 度 ； e 在 車 廂 傾 斜 卸 貨 時 ， 后 廂 門 隨 之 聯(lián) 動 打 開 ； 卸 貨 完 畢 ， 車 廂 恢 復(fù) 水 平 狀 態(tài) ， 后 廂 門 也 隨 之 可 靠 關(guān) 閉 ； f 為 方 便 卸 貨 ， 要 求 車 廂 在 舉 升 過 程 中 逐 步 后 移 ， 為 保 證 車 廂 的 穩(wěn) 定 性 ， 其 最 大 后 移 量 amax 不 得 超 過 1.2a； g 結(jié) 構(gòu) 盡 量 緊 湊 、 簡 單 、 可 靠 ， 具 有 良 好 的 動 力 傳 遞 性 能 。 表 3.1 參 考 數(shù) 據(jù) 單 位 :mm 車 廂 尺 寸 （ L×W×H） 車 廂 最 大 升 程 Smax 車 廂 最 大 后 移 量 a 額 定 裝 載 質(zhì) 量 W（ kg ） 駕 駛 室 與 車 廂 的 距 離 Lt 車 廂 下 表 面 與 車 架 上 表 面 的 距 離 Hd 4800×2000×6 40 1200~180 0 150~25 0 5000 300~65 0 1000 4000×2000×6 40 1200~180 0 180~28 0 5000 300~45 0 800 14 3900×2000×6 40 1000~150 0 200~35 0 4800 300~45 0 600 3900×1800×6 30 1500~200 0 200~32 0 4500 280~40 0 500 3800×1800×6 30 1500~195 0 200~30 0 4000 280~38 0 470 3.1 高 位 自 卸 汽 車 的 自 卸 車 構(gòu) 的 設(shè) 計 與 分 析 在 高 位 自 卸 車 改 裝 設(shè) 計 中 對 舉 升 升 高 機 構(gòu) 設(shè) 計 要 求 如 下 ： （ 1） 能 將 滿 載 貨 物 (5t)的 車 廂 在 比 較 水 平 的 狀 態(tài) 下 平 穩(wěn) 地 舉 升 到 一 定 高 度 ； （ 2） 在 卸 貨 過 程 中 要 保 證 汽 車 具 有 足 夠 的 穩(wěn) 定 性 ； （ 3） 在 舉 升 過 程 中 可 在 任 意 高 度 停 留 卸 貨 。 (a) (b) 圖 3.1 高 位 自 卸 汽 車 示 意 圖 a-高 位 自 卸 汽 車 靜 止 狀 態(tài) b-高 位 自 卸 汽 車 卸 貨 狀 態(tài) 3.1.1 平 行 四 邊 形 自 卸 車 構(gòu) 采 用 平 行 四 邊 形 的 車 廂 舉 升 裝 置 的 自 卸 汽 車 如 圖 3.2 所 示 ， 其 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 如 圖 3.3 所 示 。 它 利 用 油 缸 圖 3.2 平 行 四 邊 形 舉 升 機 構(gòu) 示 意 圖 15 圖 3.4 L 型雙缸直推式舉升機構(gòu) OE 驅(qū) 動 平 行 四 邊 ABCD 組 成 的 連 桿 機 構(gòu) ， 即 可 實 現(xiàn) 車 廂 的 平 移 升 降 ， 但 在 升 降 過 程 中 ， 車 廂 的 縱 向 位 移 比 較 明 顯 。 事 實 上 該 車 就 是 在 普 通 自 卸 汽 車 的 基 礎(chǔ) 上 加 裝 了 平 行 四 邊 形 舉 升 裝 置 ， 適 合 于 高 臺 卸 貨 或 車 輛 之 間 裝 卸 貨 物 。 平 行 四 邊 形 舉 升 裝 置 的 優(yōu) 點 有 ： （ 1） 能 夠 保 證 車 廂 在 舉 升 和 下 降 過 程 中 保 持 水 平 ， 穩(wěn) 定 性 好 ； （ 2） 液 壓 油 缸 較 小 的 推 程 能 夠 完 成 車 廂 較 大 的 上 移 量 ; （ 3） 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 易 于 加 工 、 安 裝 和 維 修 。 平 行 四 邊 形 舉 升 裝 置 的 缺 點 是 ： 車 廂 上 移 時 ， 其 后 移 量 很 大 ， 為 了 保 證 車 廂 舉 升 到 最 大 高 度 時 ， 其 最 大 后 移 量 不 超 過 設(shè) 計 要 求 ， 需 將 桿 AD、 BC 做 的 很 長 ， 甚 至 大 大 超 過 了 車 廂 的 長 度 ， 在 穩(wěn) 定 性 和 較 小 后 移 量 上 很 難 兩 全 ， 因 此 ， 在 工 程 實 際 中 利 用 較 少 。 圖 3.3 平 行 四 邊 形 自 卸 車 構(gòu) 示 意 圖 3.1.2 L 型 自 卸 車 構(gòu) L 型 高 位 自 卸 汽 車 是 一 種 常 見 的 高 位 自 卸 汽 車 ， 如 圖 3.4 所 示 。 圖 3.5 所 示 為 車 廂 自 卸 車 構(gòu) 示 意 圖 ， L 形 桿 BDE 一 端 與 鉸 鏈 B 相 聯(lián) （ 鉸 鏈 B 通 過 豎 直 桿 固 定 在 車 架 上 ） ， 一 端 與 車 廂 底 部 的 鉸 鏈 E 相 聯(lián) ， 同 時 其 上 絞 接 一 液 壓 油 缸 2， 液 壓 油 缸 另 一 端 與 車 廂 底 部 的 鉸 鏈 相 聯(lián) 。 舉 升 時 ， 液 壓 油 缸 1 伸 長 ， 推 動 L 形 桿 BCD 繞 鉸 鏈 B 逆 時 針 轉(zhuǎn) 過 16 角 度 ?， 使 E 端 上 升 ； 與 此 同 時 ， 液 壓 缸 2 也 聯(lián) 動 工 作 ， 使 車 廂 也 轉(zhuǎn) 過 角 度 ， 從 而 使 車 廂 在 上 升 過 程 中 保 持 水 平 。 隨 著 BCD 桿 的 轉(zhuǎn) 動 ， E 點 后 移 ， 同 時 帶 動 車 廂 后 移 ， 當 E 點 與 B 點 等 高 時 ， 后 移 量 達 到 最 大 。 L 型 高 位 自 卸 汽 車 的 自 卸 車 構(gòu) 的 優(yōu) 點 有 ： （ 1） 該 機 構(gòu) 充 分 利 用 了 車 廂 前 面 的 空 間 ， 使 車 廂 底 部 的 機 構(gòu) 變 得 簡 單 ； （ 2） 該 機 構(gòu) 克 服 了 后 移 量 過 大 的 缺 點 ， 機 構(gòu) 的 尺 寸 也 較 小 。 L 型 高 位 自 卸 汽 車 的 自 卸 車 構(gòu) 的 缺 點 有 ： （ 1） 該 機 構(gòu) 最 大 的 缺 點 在 于 車 廂 全 部 重 量 均 有 L 形 桿 BAI 承 擔(dān) ， 由 于 IC 很 長 ， 所 以 BAI 受 到 很 大 的 扭 矩 作 用 。 這 就 對 L 形 桿 的 強 度 提 出 很 高 要 求 ， 同 時 也 限 制 了 車 廂 的 裝 載 量 ； （ 2） 液 壓 缸 1 和 液 壓 缸 2 需 要 聯(lián) 動 工 作 才 能 保 證 車 廂 的 水 平 ， 使 控 制 機 構(gòu) 復(fù) 雜 。 圖 3.5L 型 雙 缸 直 推 式 自 卸 車 構(gòu) 示 意 圖 3.1.3 單 級 剪 式 自 卸 車 構(gòu) 單 級 剪 式 自 卸 車 構(gòu) 是 一 種 很 常 見 的 機 械 舉 升 ， 在 許 多 領(lǐng) 域 都 得 到 了 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 采 用 單 級 剪 式 機 構(gòu) 車 廂 舉 升 裝 置 的 自 卸 汽 車 如 圖 3.6 所 示 。 如 圖 3.7(a)所 示 該 自 卸 車 構(gòu) 是 由 長 度 相 等 的 兩 桿 AC 和 BD 彼 此 鉸 接 于 E 點 ； AC 桿 的 A 端 與 水 平 的 液 壓 油 缸圖 3.6 單級剪式舉升機構(gòu)高位自卸車 17 拉 桿 鉸 接 ， 并 可 在 滑 槽 內(nèi) 移 動 ； BD 桿 的 B 端 與 車 廂 底 部 為 滑 動 鉸 接 。 當 液 壓 油 缸 拉 桿 右 移 時 ， 車 廂 上 升 ， 同 時 向 后 移 動 ； 液 壓 油 缸 拉 桿 左 移 時 ， 車 廂 下 降 ， 同 時 向 前 移 動 （ 圖 3.7(b)為 液 壓 缸 垂 直 安 放 ） 。 采 用 此 種 布 置 時 ， 在 舉 升 后 會 使 CD 的 距 離 較 小 ， 影 響 了 車 廂 工 作 時 的 穩(wěn) 定 性 ， 特 別 是 在 車 廂 翻 轉(zhuǎn) 卸 貨 時 ， 這 種 影 響 尤 為 顯 著 。 為 了 消 除 這 種 影 響 ， 將 E 取 為 兩 桿 的 中 點 ， 同 時 ， 為 了 使 車 廂 在 上 移 時 能 夠 逐 漸 后 移 ， 需 要 將 C 點 換 成 滑 動 鉸 接 ， 而 D 點 換 成 固 定 鉸 接 （ 如 圖 3.8 所 示 ） 。 此 時 ， 由 于 E 取 為 兩 桿 的 中 ， 所 以 在 車 廂 上 移 過 程 中 ， A 與 D， B 與 C 始 終 在 一 條 直 線 上 ； 同 時 由 于 液 壓 油 缸 的 作 用 ， 拉 動 A 點 向 后 移 動 ， 因 此 ， D 點 也 隨 之 向 后 移 動 使 整 個 車 廂 也 向 后 移 動 。 (a) (b) 圖 3.7 單 級 剪 式 自 卸 車 構(gòu) 示 意 圖 a-油 缸 水 平 放 置 b-油 缸 垂 直 放 置 該 剪 式 自 卸 車 構(gòu) 的 優(yōu) 點 有 ： （ 1） 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 緊 湊 ； （ 2） 機 構(gòu) 的 受 力 情 況 較 好 ， 汽 車 工 作 穩(wěn) 定 性 容 易 得 到 保 證 ； （ 3） 能 夠 很 好 的 協(xié) 調(diào) 車 廂 上 移 與 后 移 量 之 間 的 關(guān) 系 ， 滿 足 工 作 要 求 。 這 種 剪 式 機 構(gòu) 的 缺 點 是 液 壓 缸 水 平 布 置 時 ， 在 舉 升 初 始 階 段 ， 傳 動 角 18 較 小 ， 不 利 于 工 作 。 根 據(jù) 以 上 缺 點 ， 可 以 將 液 壓 缸 改 為 豎 直 布 置 的 形 式 如 圖 3.7(b)所 示 ； 另 外 還 可 將 A、 B 兩 點 互 換 ， 使 A 點 固 定 連 接 ， 而 B 點 滑 動 連 接 。 改 進 后 的 剪 式 機 構(gòu) 優(yōu) 點 是 將 液 壓 缸 豎 直 布 置 后 ， 可 以 很 好 的 解 決 自 卸 車 構(gòu) 傳 動 角 過 小 的 問 題 ， 而 且 ， 它 也 具 有 ， 結(jié) 構(gòu) 簡 單 緊 湊 等 優(yōu) 點 ， 更 改 連 接 方 式 以 后 ， 在 整 個 舉 升 過 程 中 車 廂 無 后 移 量 。 此 結(jié) 構(gòu) 在 實 際 生 產(chǎn) 中 應(yīng) 用 比 較 廣 泛 。 但 是 它 的 缺 點 跟 它 的 優(yōu) 點 一 樣 明 顯 ， 要 實 現(xiàn) 較 大 的 傳 動 角 ， 那 么 液 壓 缸 的 推 程 就 需 要 很 大 ， 甚 至 多 級 舉 升 都 不 易 實 現(xiàn) ， 而 且 車 廂 不 舉 升