QY3060高位自卸車改裝設(shè)計(jì)-含液壓缸圖紙【11張cad圖紙+說明書完整資料】

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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目 錄摘 要IIABSTRACTIII第1章 緒論11.1課題研究的目的11.2自卸車概述11.3課題研究現(xiàn)狀及分析21.4 本課題的研究?jī)?nèi)容4第2章 高位自卸車總體設(shè)計(jì)52.1總體布置原則52.2 車廂的設(shè)計(jì)72.3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123.1高位自卸汽車的自卸車構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析133.1.1平行四邊形自卸車構(gòu)133.1.2 L型自卸車構(gòu)153.1.4多級(jí)剪式自卸車構(gòu)183.1.5自卸車構(gòu)的方案的選定183.2高位自卸汽車傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析193.2.1杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu)203.2.2單缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)203.2.3油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)203.2.5傾卸機(jī)構(gòu)方案的選定213.3車廂后攔板開合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析223.3.1自轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)223.4總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定23第4章 高位自卸車機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算254.1高位自卸車機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析254.2高位自卸車機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析284.3高位自卸車機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定294.3.1基本幾何尺寸的確定294.3.2舉升液壓缸推力T及行程S的確定304.4高位自卸車機(jī)構(gòu)的校核314.4.2各鉸接點(diǎn)銷的選擇與校核344.4.3油缸作用處桿件尺寸的確定與校核34第5章 高位傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算355.1傾卸機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定355.1.1車廂最大傾卸角的確定355.1.2 液壓缸最大推力Pmax的確定365.1.3拉桿最大拉力Tmax的確定365.2銷的選擇與校核36第6章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)386.1油缸的計(jì)算與選型386.1.1油缸直徑及行程的確定386.1.2油缸的選型406.2油泵的計(jì)算與選型406.2.1油泵工作壓力P的計(jì)算406.2.2油泵理論流量QT的計(jì)算416.2.3油泵排量q的計(jì)算416.2.4油泵功率N的計(jì)算426.2.5油泵的選型426.3油箱與油管的計(jì)算與選型426.3.1油箱容積V的計(jì)算426.3.2油管內(nèi)徑d的計(jì)算42總結(jié)44參考文獻(xiàn)45致 謝4644第1章 緒論1.1課題研究的目的裝載車廂能自動(dòng)傾翻一定角度卸料，大大節(jié)省卸料時(shí)間和勞動(dòng)力，縮短運(yùn)輸周期，提高生產(chǎn)效率，降低運(yùn)輸成本，是常用的運(yùn)輸專業(yè)車輛。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，尤其是自2001年11月10日起，中國(guó)正式成為WTO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、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、工地及一般的土木工程等的運(yùn)輸作業(yè)中，輕型農(nóng)用自卸車以其靈活機(jī)動(dòng)、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。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(jì)時(shí)首先需要解決的問題。液動(dòng)自卸車構(gòu)是工程自卸車常用的一種自卸車構(gòu)，它實(shí)際上是一種演化形式的四連桿機(jī)構(gòu)，通過外力（液壓舉升油缸施加）作用實(shí)現(xiàn)四連桿運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)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(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(yùn)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(yùn)輸任務(wù)，通常是與挖掘機(jī)配套使用。這類汽車也稱為礦用自卸汽車。它的長(zhǎng)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(yùn)輸用的輕、中、重型(裝載質(zhì)量在220 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(yùn)輸，通常是與裝載機(jī)配套使用。某些自卸汽車是針對(duì)專門用途設(shè)計(jì)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、中型自卸汽車和重型自卸汽車；按運(yùn)載貨物傾卸方向分為：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(guó)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(yùn)用方面與國(guó)外還有一定的差距。自卸汽車?yán)^續(xù)快速增長(zhǎng)，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(qiáng)勁增長(zhǎng)，巨大的投資規(guī)模奠定了自卸車市場(chǎng)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(shí)向運(yùn)輸市場(chǎng)發(fā)展；牽引汽車保持較快發(fā)展，已成為長(zhǎng)距離公路運(yùn)輸?shù)闹髁囆?。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(jī)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(dòng)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(jī)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(tái)自動(dòng)自卸車的靈感來自理發(fā)師的椅子，因?yàn)樗梢钥焖偕岛托D(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(tái)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(gè)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(jì)上的局限性很快就顯露出來了如果只是汽車四周進(jìn)行檢測(cè)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(huì)妨礙進(jìn)入汽車底部的大部分區(qū)域。針對(duì)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(jì)方案并作了許多改進(jìn)工作?，F(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(dòng)式、接觸車架式、對(duì)稱式、非對(duì)稱式、小行程、大升程、隊(duì)列式以及其它各種自卸車設(shè)計(jì)方案。某些自卸車可能同時(shí)具有這些設(shè)計(jì)方案中的幾個(gè)特點(diǎn)。汽車維修工業(yè)也迅速壯大。特別是改革開放以來，我國(guó)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(guó)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?yàn)橐苿?dòng)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(guó)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(yíng)管理者重視的設(shè)備。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家（如美國(guó)）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(jiǎn)單，在經(jīng)銷商中口碑良好。我國(guó)的汽車自卸車是20世紀(jì)90年代依據(jù)國(guó)外的產(chǎn)品技術(shù)生產(chǎn)的，國(guó)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(jī)型比較笨重，主要的質(zhì)量問題集中在油管易爆和平臺(tái)不同步，2000年后質(zhì)量有了改進(jìn)。但由于不是批量，所以價(jià)格偏高。到現(xiàn)在自卸車市場(chǎng)已經(jīng)擁有近百個(gè)中外品牌，產(chǎn)品系列成百上千。然而國(guó)內(nèi)汽車自卸車雖然也相對(duì)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(jì)、技術(shù)開發(fā)等方面都還有很多地方有待改進(jìn)。剪刀式自卸車是一個(gè)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(jì)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(duì)維修廠的整體布局進(jìn)行一些永久性的變動(dòng)。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(jì)實(shí)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(yíng)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(jìn)行維修作業(yè)，要求汽車自卸車兩側(cè)的舉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(shí)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(jìn)行驅(qū)動(dòng)。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(gè)高度提升至另一高度進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)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(hù)簡(jiǎn)單，使用方便，占地空間較小。否則在一定程度上會(huì)影響工作效率。而傳統(tǒng)的機(jī)械式自卸車安全性較差，所需的維護(hù)工作較多，被液壓式自卸車取代也是大勢(shì)所趨。液壓式自卸車，它具有安全性能好、維護(hù)周期長(zhǎng)以及工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。目前，在我國(guó)很少出現(xiàn)利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)汽車自卸車進(jìn)行研究，然而只有將汽車自卸車的工程實(shí)踐和虛擬樣機(jī)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?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容有：車廂高位自卸車機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、車廂傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、液壓傳動(dòng)裝置選型，后進(jìn)行車輛的總體布置和性能分析，并用總布置草圖表達(dá)主要底盤部件的改動(dòng)和重要工作裝置的布置；最后通過正確的計(jì)算，完成部部件設(shè)計(jì)選型，達(dá)到工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的設(shè)計(jì)要求，并附之以總裝配圖，清楚表達(dá)設(shè)計(jì)。第2章 高位自卸車總體設(shè)計(jì)2.1總體布置原則在進(jìn)行總體布置時(shí)應(yīng)按照以下原則：盡量避免對(duì)汽車底盤各總成位置的變動(dòng)因?yàn)橐恍┛偝刹考恢玫淖儎?dòng)，不僅會(huì)增加成本，而且也可能影響到整車性能。但有時(shí)為了滿足專用工作裝置的性能要求，也需要作一些改動(dòng)，如截短原汽車底盤的后懸、燃油箱和備胎架的位置作適當(dāng)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(biāo)是水泥剩余率或剩灰率，為了降低這一指標(biāo)，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(huì)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(jìn)行總布置時(shí)，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(jī)；4-慮氣器；5-安全閥；6-進(jìn)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(jìn)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(duì)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(jìn)行估算和校核，這些參數(shù)對(duì)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(duì)車架造成集中載荷例如在圖2-2混凝土攪拌運(yùn)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(qiáng)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(jì)，一般自卸車要增加耗材510，一般罐式車要增加耗材1525，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(jì)過程個(gè)要追求的主要指標(biāo)之一。應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求 例如對(duì)整車的長(zhǎng)、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(biāo)準(zhǔn)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(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書所提出的整車基本性能和專用性能的要求。2.2 車廂的設(shè)計(jì)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(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。車廂的側(cè)欄板、前后欄板外側(cè)面通常布置有加強(qiáng)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(hù)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(shí)，欄板呈自由懸垂?fàn)?，多用于有?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(qiáng)度和剛度，并可減輕自重。簸箕式車廂如圖2-5所示。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(jì)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(shí)應(yīng)滿足下述要求：適用性、可靠性、先進(jìn)性、方便性等要求。除了上述主要要求外，還有兩個(gè)值得注意的方面，一是汽車底盤價(jià)格，它是專用汽車購(gòu)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(chǎng)，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(chǎng)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(biāo)、專用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動(dòng)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(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。采用二類汽車底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)工作重點(diǎn)是整車總體布置和工作裝置設(shè)計(jì)，對(duì)底盤僅作性能適應(yīng)性分析和必要的強(qiáng)度校核，以確保改裝后的整車性能基本與原車接近。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(jià)格便宜，市場(chǎng)保有量大，在載重量圍46t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(shí)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(jì)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(biāo)、專用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動(dòng)力匹配、成本等各方面的綜合要求，不難發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行小規(guī)模的輕、中型載貨汽車或?qū)Ｓ密囕v改裝制造時(shí)，選用紅巖系列底盤相對(duì)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(duì)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(jì)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(qiáng)度和壽命工作性能好，故障率低，零部件有足夠的強(qiáng)度和壽命性能可靠，出現(xiàn)故障率低，各部件有足夠的強(qiáng)度先進(jìn)性動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛平順性及通過性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的先進(jìn)水平動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的先進(jìn)水平動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛平順性及通過性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的先進(jìn)水平價(jià)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(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)?。?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)：表2.2 底盤技術(shù)參數(shù)列表車型QY3060駕駛室最高點(diǎn)距車架上翼面距離（mm）2056汽車底盤長(zhǎng)（mm）8208駕駛室后圍距前軸（mm）508軸距（mm）4600外氣管距前軸距離（mm）752車架有效長(zhǎng)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）1680/2400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(jì)總質(zhì)量（kg）11400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(jìn)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(jī)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(diǎn)到車架上表面距離 H-底盤總高 J-后懸 K-底盤有效長(zhǎng) L-底盤總長(zhǎng)Y-推薦載物重心 U-前懸第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(jī)構(gòu)和車廂傾卸機(jī)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(duì)高位自卸汽車進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)是，一般應(yīng)滿足以下設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)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(shí)，后廂門隨之聯(lián)動(dòng)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(jiǎn)單、可靠，具有良好的動(dòng)力傳遞性能。 表3.1參考數(shù)據(jù) 單位:mm車廂尺寸（LWH）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Hd480020006401200180015025050003006501000400020006401200180018028050003004508003900200064010001500200350480030045060039001800630150020002003204500280400500380018006301500195020030040002803804703.1高位自卸汽車的自卸車構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析在高位自卸車改裝設(shè)計(jì)中對(duì)舉升升高機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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?fàn)顟B(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)圖3.2 平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)示意圖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OE驅(qū)動(dòng)平行四邊ABCD組成的連桿機(jī)構(gòu)，即可實(shí)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(shí)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(tái)卸貨或車輛之間裝卸貨物。平行四邊形舉升裝置的優(yōu)點(diǎn)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(jiǎn)單，易于加工、安裝和維修。 平行四邊形舉升裝置的缺點(diǎn)是：車廂上移時(shí)，其后移量很大，為了保證車廂舉升到最大高度時(shí)，其最大后移量不超過設(shè)計(jì)要求，需將桿AD、BC做的很長(zhǎng)，甚至大大超過了車廂的長(zhǎng)度，在穩(wěn)定性和較小后移量上很難兩全，因此，在工程實(shí)際中利用較少。圖3.4 L型雙缸直推式舉升機(jī)構(gòu) 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(shí)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(shí)，液壓油缸1伸長(zhǎng)，推動(dòng)L形桿BCD繞鉸鏈B逆時(shí)針轉(zhuǎn)過角度，使E端上升；與此同時(shí)，液壓缸2也聯(lián)動(dòng)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(dòng)，E點(diǎn)后移，同時(shí)帶動(dòng)車廂后移，當(dāng)E點(diǎn)與B點(diǎn)等高時(shí)，后移量達(dá)到最大。L型高位自卸汽車的自卸車構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）該機(jī)構(gòu)充分利用了車廂前面的空間，使車廂底部的機(jī)構(gòu)變得簡(jiǎn)單；（2）該機(jī)構(gòu)克服了后移量過大的缺點(diǎn)，機(jī)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(diǎn)有：（1）該機(jī)構(gòu)最大的缺點(diǎn)在于車廂全部重量均有L形桿BAI承擔(dān)，由于IC很長(zhǎng)，所以BAI受到很大的扭矩作用。這就對(duì)L形桿的強(qiáng)度提出很高要求，同時(shí)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(dòng)工作才能保證車廂的水平，使控制機(jī)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(jí)剪式自卸車構(gòu)圖3.6單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)高位自卸車單級(jí)剪式自卸車構(gòu)是一種很常見的機(jī)械舉升，在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。采用單級(jí)剪式機(jī)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(zhǎng)度相等的兩桿AC和BD彼此鉸接于E點(diǎn)；AC桿的A端與水平的液壓油缸拉桿鉸接，并可在滑槽內(nèi)移動(dòng)；BD桿的B端與車廂底部為滑動(dòng)鉸接。當(dāng)液壓油缸拉桿右移時(shí)，車廂上升，同時(shí)向后移動(dòng)；液壓油缸拉桿左移時(shí)，車廂下降，同時(shí)向前移動(dòng)（圖3.7(b)為液壓缸垂直安放）。采用此種布置時(shí)，在舉升后會(huì)使CD的距離較小，影響了車廂工作時(shí)的穩(wěn)定性，特別是在車廂翻轉(zhuǎn)卸貨時(shí)，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(diǎn)，同時(shí)，為了使車廂在上移時(shí)能夠逐漸后移，需要將C點(diǎn)換成滑動(dòng)鉸接，而D點(diǎn)換成固定鉸接（如圖3.8所示）。此時(shí)，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(shí)由于液壓油缸的作用，拉動(dòng)A點(diǎn)向后移動(dòng)，因此，D點(diǎn)也隨之向后移動(dòng)使整個(gè)車廂也向后移動(dòng)。 (a) (b)圖3.7單級(jí)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(diǎn)有：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊；（2）機(jī)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(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是液壓缸水平布置時(shí)，在舉升初始階段，傳動(dòng)角較小，不利于工作。圖3.8 單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖根據(jù)以上缺點(diǎn)，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(diǎn)互換，使A點(diǎn)固定連接，而B點(diǎn)滑動(dòng)連接。改進(jìn)后的剪式機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是將液壓缸豎直布置后，可以很好的解決自卸車構(gòu)傳動(dòng)角過小的問題，而且，它也具有，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊等優(yōu)點(diǎn)，更改連接方式以后，在整個(gè)舉升過程中車廂無后移量。此結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛。但是它的缺點(diǎn)跟它的優(yōu)點(diǎn)一樣明顯，要實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)角，那么液壓缸的推程就需要很大，甚至多級(jí)舉升都不易實(shí)現(xiàn)，而且車廂不舉升時(shí)，能供液壓油缸布置的地方較小。為此，可以將液壓缸改為斜向布置，即液壓缸布置在剪叉機(jī)構(gòu)的右側(cè)，如圖3.9所示。將液壓缸布置在右側(cè)，不但可以很好的就解決機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角小的問題，而且結(jié)構(gòu)緊湊，所用液壓缸的活塞推力也較小，因此可以選用直徑較小的液壓油缸但具有與上面同樣缺點(diǎn)，油缸推程較大，但它可供布置的地方較大，布置更靈活。這樣的布置結(jié)構(gòu)雖然很好的解決了上述有關(guān)空間和傳動(dòng)角的問題，但是在要求車廂被舉升到較高高度時(shí)，它所需要的AEC桿和BED桿的長(zhǎng)度將很大，而且此時(shí)液壓缸的行程也會(huì)變得更大。圖3.10 雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖圖3.9 單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖3.1.4多級(jí)剪式自卸車構(gòu)多級(jí)剪式機(jī)構(gòu)是在單級(jí)剪式機(jī)構(gòu)的上面再疊加相似的剪式結(jié)構(gòu)，通常有兩級(jí)或三級(jí)甚至更多；但應(yīng)用在自卸汽車上的自卸車構(gòu)不大于三級(jí)。利用多級(jí)剪式自卸車構(gòu)可以將車廂垂直舉升到相當(dāng)高的高度，如圖3.10所示為雙級(jí)剪市式機(jī)構(gòu)高位自卸汽車。圖3.11所示為雙級(jí)式自卸車構(gòu)的幾種結(jié)構(gòu)示意圖。這種機(jī)構(gòu)的油缸作用點(diǎn)布置十分靈活，而且在需要舉升高度較大的情況下能夠有效減小油缸的行程。該自卸車構(gòu)具有單級(jí)剪式自卸車構(gòu)的絕大部分優(yōu)點(diǎn)；但因?yàn)槭嵌嗉?jí)舉升，所以舉升裝置較為復(fù)雜，而且會(huì)升高汽車的重心位置，剪叉臂相對(duì)較短，因此一般只應(yīng)用于舉升高度要求較高的時(shí)候。3.1.5自卸車構(gòu)的方案的選定綜合上述各自卸車構(gòu)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及結(jié)合本次改裝設(shè)計(jì)車廂舉升高度的要求，選擇雙級(jí)剪式自卸車構(gòu)作為該自卸汽車的自卸車構(gòu)；又因?yàn)榭紤]到車廂起始高度和油缸布置空間的限制，所以采用油缸水平下置的形式，如圖3.11(d)所示。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)：在實(shí)際操作的過程中很難控制兩缸同步工作，而且雙缸布置所需要的空間相對(duì)較大；所以本次設(shè)計(jì)采用單缸的形式。 (a) (b) 圖3.11單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖 (c) (d) a.油箱傾斜中置 b. 油箱垂直安置c. 油箱水平中置d.油箱水平安置3.2高位自卸汽車傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析高位自卸汽車改裝對(duì)傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求如下：（1）利用連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車廂的翻轉(zhuǎn)，其安裝空間不能超過車廂底部與托架大梁間的空間；（2）結(jié)構(gòu)要緊湊，可靠，具有很好的動(dòng)力傳遞性能；（3）完成傾卸后，要能夠復(fù)位。現(xiàn)代自卸汽車傾卸機(jī)構(gòu)主要分為兩大類：直推式和連桿式，它們均采用液壓作為傾卸動(dòng)力。傾卸機(jī)構(gòu)主要由傾卸桿系機(jī)構(gòu)、車廂和副車架組成。其功能是承載物料，并在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下完成傾卸動(dòng)作。3.2.1杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu)杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖如圖3.12所示，該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，橫向剛度比較好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑平順，桿系受力比較小，舉升過程中油缸的擺動(dòng)角度很小，油缸的行程也比較短等優(yōu)點(diǎn)。但因?yàn)闄C(jī)構(gòu)集中在車后部，車廂底板受力大，給車身的整體布局帶來一定的困難，而且，在推桿推動(dòng)車廂翻轉(zhuǎn)時(shí)，車廂傾翻軸支架的水平間內(nèi)力非常大，因此，對(duì)材料的要求比較高。圖3.13單缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖圖3.12杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu)3.2.2單缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)單油缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖3.13所示，這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、舉升效率高、工藝簡(jiǎn)單、成本較低。采用單缸時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)三面傾斜。另外，若油缸垂直下置時(shí)，油缸的推力可以作為，車廂的舉升力，因而所需的油缸功率較小。但是采用單缸時(shí)機(jī)構(gòu)橫向強(qiáng)度差，而且油缸的推程較大；采用多節(jié)伸縮時(shí)密封性也稍差。3.2.3油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)圖3.15 桿系傾卸機(jī)構(gòu)圖3.14油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖3.14所示，這種機(jī)構(gòu)橫向剛度較好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑平順，三腳架推動(dòng)車廂舉升時(shí)，車廂傾翻軸支架的水平反力比較小，車架底部的受力也比較均勻。圖3.15 桿系傾卸機(jī)構(gòu)圖3.14油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)但是油缸在車廂翻轉(zhuǎn)過程中擺動(dòng)角度較大，且活塞行程稍大。 3.2.4油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu) 油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖3.16所示，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較緊湊，橫向剛度較好，油缸的推程小，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑平順且布置容易；但舉升力系數(shù)大，舉升臂較大。油缸后推連桿組合式傾卸結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用在中輕噸位的自卸汽車上。另外，在改變?nèi)潜鄣南鄬?duì)尺寸后可以得到連桿放大式機(jī)構(gòu)；經(jīng)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)，油缸的舉升力更小但其需要的布置空間也相對(duì)較大。3.2.5傾卸機(jī)構(gòu)方案的選定圖3.16 油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖從以上幾種方案分析中可以看到直推式和桿系傾卸式具有的共同特點(diǎn)，它們均采用液壓作為舉升動(dòng)力。不同的是直推式是利用油缸直接舉升車廂實(shí)現(xiàn)起傾卸，油缸推動(dòng)力直接作用在車廂上，不需要桿系作用；而桿系傾卸式的傾卸機(jī)構(gòu)由連桿、三角架或推桿等組成。不同的傾卸機(jī)構(gòu)的布置和組成也不相同，但他們都具有舉升平順，舉升剛度好，使油缸行程成倍增大，可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性好、易于加工的單缸，布置靈活多樣等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)上述各種傾卸機(jī)構(gòu)的對(duì)比分析，以及本次高位自卸汽車的改裝設(shè)計(jì)裝載質(zhì)量和車廂最大傾斜角的要求，最終選擇油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)。3.3車廂后攔板開合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析高位自卸汽車改裝對(duì)車廂后攔板開合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求如下：（1）在車廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門隨之聯(lián)動(dòng)打開，并且車廂與托架表面的夾角與后攔板與車廂夾角相等；（2）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。3.3.1自轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)自轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.17所示，這種方案是最容易想到的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求中提到在車廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門隨之聯(lián)動(dòng)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。圖3.17自轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)所以在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)車廂翻轉(zhuǎn)的時(shí)候后廂門是完全依靠自重下垂的，在車廂傾斜卸貨的時(shí)候，后箱門是可以隨之打開的，當(dāng)車廂恢復(fù)水平的時(shí)候，后箱門也可以自動(dòng)的依靠重力而隨之關(guān)閉。另外，為了保持在后箱門關(guān)閉后，不會(huì)因?yàn)槠渌那闆r而再次打開，須在車廂的底部設(shè)計(jì)了一個(gè)倒鎖，它在后箱門關(guān)閉后會(huì)自動(dòng)工作把后箱門鎖死。該設(shè)計(jì)方案的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，思路也比較清晰。缺點(diǎn)是該機(jī)構(gòu)在后攔板開啟之后就不能再對(duì)后攔板的位置進(jìn)行控制了，這樣后攔板就可能會(huì)在空中左右晃動(dòng)。為了防止貨物散落，與其配置了鎖止機(jī)構(gòu)，其設(shè)計(jì)如圖3.18所示，車廂固定鎖將車門自動(dòng)夾緊在車廂上，以防止車廂在汽車空載行駛時(shí)因顛簸而上下跳動(dòng)，其工作原理是：滾輪1的支座焊接在車廂7上，車廂傾斜時(shí)，貨物重力使固定鎖滾輪1脫離固定鎖壓板2，迫使壓板2連同聯(lián)接在它上面的帶四角形凸輪的轉(zhuǎn)軸一起圍繞銷3沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)車廂復(fù)位時(shí)，后箱門在自重和慣性力的作用下，使固定鎖滾輪1進(jìn)入固定鎖壓板2，迫使壓板2連同聯(lián)接在它上面的帶四角形凸輪的轉(zhuǎn)軸一起圍繞銷3沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，利用凸輪壓迫橡膠塊所產(chǎn)生的反力將滾子夾緊，使車廂與后箱門保持緊密可靠。 圖3.18鎖止機(jī)構(gòu)1-滾輪 2-壓板 3-銷 4-橡膠塊 5-后箱門 6-車廂 3.4總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定綜合上述高位自卸汽車的各主要機(jī)構(gòu)的選定方案，最終所得到的整車裝配結(jié)構(gòu)如圖3.19所示。圖3.19高位自卸車整車總裝示意圖1-二類底盤 2-舉升液壓缸 3-傾卸液壓缸 4-傾卸三角臂 5-車廂6-后廂門開合機(jī)構(gòu) 7-托架 8-剪式舉升臂 9-副車架第4章 高位自卸車機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算雙級(jí)剪式自卸車構(gòu)是一種相對(duì)舉升位置更高的升高機(jī)構(gòu)，它由相等的八根剪叉臂組成（車廂兩側(cè)各四根）。圖4.1 雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4.1所示，臂AE、CE、BD、BF均相等，剪叉臂AE和BF通過H點(diǎn)鉸接，臂BD和CE通過G點(diǎn)鉸接，臂AE和CE通過E點(diǎn)鉸接，臂BD和BF通過B點(diǎn)鉸接；F點(diǎn)與副車架鉸接，C點(diǎn)與托架鉸接；鉸接點(diǎn)A在液壓缸N的作用下能夠在水平滑槽中移動(dòng)，另外鉸接點(diǎn)D也能水平移動(dòng)，且與A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向相反。由于點(diǎn)A和D的移動(dòng)，從而車廂在垂直面內(nèi)升降并伴隨有少量水平位移。4.1高位自卸車機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析在車廂舉升過程中油缸以一定的速度推動(dòng)滑快A向后移動(dòng)，A點(diǎn)的速度為A；由于A點(diǎn)的水平移動(dòng)帶動(dòng)雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而使得BFA發(fā)生變化，即由初始位置的0變?yōu)?=0+；因?yàn)榧羰綑C(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)點(diǎn)D同時(shí)向上和向前移動(dòng)，所以臺(tái)面DF在整個(gè)過程中向上向后移動(dòng)（為貨物的高位傾斜做準(zhǔn)備）。其中點(diǎn)B和點(diǎn)H的瞬時(shí)速度分別為B和H；點(diǎn)D的水平和垂直速度分別為Dx和Dy；車廂支撐臺(tái)面的水平和垂直平移速度分別為X和Y。桿BF上B點(diǎn)、H點(diǎn)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心都為F點(diǎn)，從而可求得（取車廂移動(dòng)的方向?yàn)檎较?，即水平向右和垂直向上為正向），其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖4.2所示。B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度B： （4-1）圖4.2 雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)圖 （4-2）點(diǎn)H分別相對(duì)于點(diǎn)A、F以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，其中點(diǎn)A又以速度A水平移動(dòng),而點(diǎn)F靜止不動(dòng)，于是可得：H點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)速度HF： （4-3） （4-4）H點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)A以角速度運(yùn)動(dòng)的速度HA： （4-5） （4-6） 則點(diǎn)H的水平和垂直速度和: （4-7） （4-8） 且， 則： （4-9）D點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，則D點(diǎn)速度: （4-10） （4-11）將式（4-1）、（4-2）代入上式可得： （4-12）D點(diǎn)的升降速度與車廂支撐臺(tái)面的升降速度一致，因此臺(tái)面上升速度Y： （4-13）由于等臂雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)點(diǎn)A、B、C始終在一條垂直線上，同樣點(diǎn)D、E、F也始終在同一鉛垂線上。從上述計(jì)算中可以發(fā)現(xiàn)，在車廂被舉升的整個(gè)過程中，點(diǎn)D、E、F沒有發(fā)生位移，即D、E、F三點(diǎn)只在垂直方向上有位移；那么車廂在舉升過程中的水平移動(dòng)量只取決于點(diǎn)A的水平移動(dòng)量，則臺(tái)面的水平運(yùn)動(dòng)速度：又因?yàn)榛霢由油缸直接水平推動(dòng)，所以油缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度：則： （4-14） （4-15） （4-16）4.2高位自卸車機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析高位自卸汽車的雙級(jí)剪式自卸車構(gòu)，不計(jì)剪式機(jī)構(gòu)的重力和各種摩擦力，則該質(zhì)點(diǎn)系具有理想約束，因此可以用虛位移原理求解其所受各力的相互關(guān)系。虛位移原理：又稱分析靜力學(xué)的原理是所有作用在質(zhì)點(diǎn)系上的主動(dòng)力對(duì)其作用點(diǎn)的虛位移所作的虛功之和為零。對(duì)n個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)系，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： （4-17）式中Fi和ri分別表示第i個(gè)力和它的虛位移。圖4.3中雙級(jí)剪式自卸車構(gòu)所受的主動(dòng)力為重力G（包括裝載質(zhì)量me，車廂質(zhì)量m1，車廂支撐臺(tái)面質(zhì)量m2）和水平油缸的水平推力FN。圖4.3 雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析簡(jiǎn)圖 由虛位移原理可得 （4-18）上式中兩虛位移的關(guān)系則： （4-19）由式（4-19）可知，在一定裝載質(zhì)量的情況下，油缸活塞對(duì)滑塊A的水平推力隨角度（為桿BF繞點(diǎn)F轉(zhuǎn)過的角度）變化而變化。根據(jù)設(shè)計(jì)要求的荷重和剪叉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸，可求出在整個(gè)升程范圍內(nèi)油缸活塞的推力，以此作為油缸選擇設(shè)計(jì)的依據(jù)。4.3高位自卸車機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定4.3.1基本幾何尺寸的確定如圖4.4所示，AE、CE、BD、BF為桿長(zhǎng)相等的四桿，AE與BF，CE與BD鉸接與中點(diǎn)H、G、A、D為滑動(dòng)鉸接。圖4.4 雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖設(shè)，初始位置，當(dāng)?shù)竭_(dá)最大升程時(shí)；由幾何關(guān)系可得： （4-20） （4-21）為了使整個(gè)自卸車構(gòu)不超過車廂底部安裝空間，需滿足： （4-22） （4-23）取，聯(lián)立（4-20）、（4-21）、（4-22）、（4-23）求解并圓整得：4.3.2舉升液壓缸推力T及行程S的確定 考慮到超載的因素，因此計(jì)算臺(tái)面荷重應(yīng)有一定的安全系數(shù)，即臺(tái)面荷重：N由式（4-19）得：N由于液壓缸的作用力同時(shí)作用在兩等距離的內(nèi)剪叉臂上，所以油缸對(duì)單側(cè)內(nèi)剪叉臂的作用力P為：N （4-24）Smm4.4高位自卸車機(jī)構(gòu)的校核本次設(shè)計(jì)的雙級(jí)剪式自卸車構(gòu)各鉸接點(diǎn)均采用同型號(hào)的雙頭螺紋銷連接，因此在對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行校核的時(shí)候，除了要對(duì)剪叉臂進(jìn)行強(qiáng)度校核外，還要對(duì)各鉸接點(diǎn)的銷軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于在該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中各鉸接點(diǎn)的受力在不斷變化，只需最大受力點(diǎn)進(jìn)行校核。4.4.1各鉸接點(diǎn)的受力分析結(jié)合雙級(jí)剪式自卸車構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行整體受力分析，如圖4.5所示。設(shè)貨物重心與C點(diǎn)的距離K，A、D點(diǎn)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為f，不計(jì)雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)的自身重力和內(nèi)部摩擦力。圖4.5 雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 將貨物對(duì)該機(jī)構(gòu)的作用力分解到C、D兩點(diǎn)上根據(jù)力學(xué)定理可得： （4-25） （4-26） （4-27）將剪式機(jī)構(gòu)看作一個(gè)整體，根據(jù)力學(xué)定理可得A、F點(diǎn)的受力情況： （4-28） （4-29） （4-30） （4-31）對(duì)臂AHE及CGE隔離受力分析，如圖4.6所示，根據(jù)力學(xué)定理可得：圖4.6 剪叉臂受力簡(jiǎn)圖（a）則： （4-32） 則： （4-33）聯(lián)立式（4-32）和（4-33），得 （4-34）對(duì)E點(diǎn)取矩，（4-35）將式（4-25）、（4-26）、（4-28）、（4-29）及（4-34）代入式（4-35），則： （4-36） （4-37） （4-38）以臂BGD為隔離研究對(duì)象，如圖4-7所示。圖4.7 剪叉臂受力簡(jiǎn)圖（b）則： （4-39）4.4.2各鉸接點(diǎn)銷的選擇與校核考慮到整車結(jié)構(gòu)的整體布局需要，以及結(jié)合高位自卸汽車的整車裝配草圖，取mm；根據(jù)摩擦副的特性，取。對(duì)上述各鉸接點(diǎn)在任意角度時(shí)的計(jì)算公式的分析計(jì)算，可知H點(diǎn)承受的作用力最大，且當(dāng)時(shí)作用在H點(diǎn)的力最大。由式（4-37）知，當(dāng)時(shí)KN KN銷軸均用45鋼制造，作調(diào)質(zhì)處理，其屈服強(qiáng)度=355MPa，選擇安全系數(shù)為2，其許用剪切應(yīng)力=0.5=177.5MPa?？紤]到生產(chǎn)制造的方便、節(jié)省制造工時(shí)，在使用材