自卸車舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

目 錄摘要Abstract第1章 緒論31.1課題的提出31.2 專用汽車設(shè)計(jì)特點(diǎn)51.3課題的實(shí)際意義61.4 國內(nèi)外自卸汽車的發(fā)展概況7第2章 輕型自卸車主要性能參數(shù)的選擇102.1整車尺寸參數(shù)的確定102.2質(zhì)量參數(shù)的確定102.3其它性能參數(shù)122.4本章小結(jié)12第3章自卸車車廂的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)133.1自卸汽車車廂的結(jié)構(gòu)形式13車廂的結(jié)構(gòu)形式13車廂選材143.2車廂的設(shè)計(jì)規(guī)范及尺寸確定14車廂尺寸設(shè)計(jì)15車廂內(nèi)框尺寸及車廂質(zhì)量163.3車廂板的鎖啟機(jī)構(gòu)173.4本章小結(jié)17第4章自卸舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)184.1自卸舉升機(jī)構(gòu)的選擇18舉升機(jī)構(gòu)的類型18自卸汽車傾卸機(jī)構(gòu)性能比較214.2舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動與受力分析及參數(shù)選擇23機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析23舉升機(jī)構(gòu)受力分析與參數(shù)選擇244.3本章小結(jié)26第5章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)275.1液壓系統(tǒng)工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)27工作原理27液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置28液壓分配閥285.2油缸選型與計(jì)算295.3油箱容積與油管內(nèi)徑計(jì)算305.4取力器的設(shè)計(jì)315.5本章小結(jié)32第6章副車架的設(shè)計(jì)336.1副車架的截面形狀及尺寸336.2副車架前段形狀及位置33副車架的前端形狀及安裝位置336.2.2 縱梁與橫梁的連接設(shè)計(jì)356.2.3 副車架與主車架的連接設(shè)計(jì)366.3副車架主要尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算37副車架主要尺寸設(shè)計(jì)37副車架的強(qiáng)度剛度彎曲適應(yīng)性校核376.4本章小結(jié)44結(jié)論45參考文獻(xiàn)46致謝47第1章 緒 論1.1 課題的提出專用自卸車是裝有液壓舉升機(jī)構(gòu)，能將車廂卸下或使車廂傾斜一定角度，貨物依靠自重能自行卸下或者水平推擠卸料的專用汽車。自卸汽車主要運(yùn)輸砂、石、土、垃圾、建材、煤炭、礦石、糧食、化肥和農(nóng)產(chǎn)品等散裝貨物。它具有以下多種分類方式。1、按用途分類：公路運(yùn)輸?shù)钠胀ㄗ孕盾?；非公路運(yùn)輸?shù)闹匦妥孕盾?，主要用于礦區(qū)裝卸作業(yè)與大中型土建工程。2、按裝載質(zhì)量級別分類：輕型自卸車（一般小于3.5噸）；中型自卸車（4噸-8噸）；重型自卸車（大于8噸）。3、按傳動類型分類：機(jī)械傳動、液力機(jī)械傳動和電動三種類型。4、按卸貨方式分類：有后傾式、三面傾卸式、底卸式，以及貨廂升高后傾式等多種形式。其中以后傾式應(yīng)用最廣。5、按傾卸機(jī)構(gòu)分類：直推式與杠桿舉升式自卸車。直推式又可細(xì)分為單缸式、雙缸式、多級式等。杠桿式又可細(xì)分為杠桿前置式、杠桿后置式、杠桿中置式等。6、按車廂結(jié)構(gòu)分類：一面開啟式、三面開啟式與無后欄板式。輕型農(nóng)用自卸車是隨著我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，上世紀(jì)80年代末發(fā)展起來的自卸運(yùn)輸車輛，其裝載重量在1t-4t之間。國家和地方均出臺專門的法規(guī)對農(nóng)用車尺寸、排放、車速等各方面性能進(jìn)行規(guī)范，從而促進(jìn)了輕型農(nóng)用自卸車的健康發(fā)展。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(shí)，我國亦確立了以擴(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、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、工地及般的十木工程等的運(yùn)輸作業(yè)中輕型農(nóng)用自卸車以其靈活機(jī)動、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。傾卸裝置是自卸汽車的主要結(jié)構(gòu)部分。其主要組成如下：普通自卸汽車機(jī)構(gòu)組成圖如下圖1.1所示：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；7-安全撐桿；8-油箱；9-油泵10-傳動軸；11-取力器圖1.1普通自卸汽車結(jié)構(gòu)組成在輕型農(nóng)用自卸車的設(shè)計(jì)當(dāng)中，液壓舉升機(jī)構(gòu)和車廂的設(shè)計(jì)一直處于重要的地位。這是因?yàn)橐簤号e升機(jī)構(gòu)是輕型農(nóng)用自卸車的重要工作系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣直接影響著汽車的多個(gè)主要性能指標(biāo);對提高液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率具有重要的意義。1.2 專用汽車設(shè)計(jì)特點(diǎn)專用汽車與普通汽車的區(qū)別主要是改裝了具有專用功能的上裝部分，能完成某些特殊的運(yùn)輸和作業(yè)功能。因此在設(shè)計(jì)上，除了要滿足基本型汽車的性能要求外，還要滿足專用功能的要求，這就形成了其自身特點(diǎn)，概括如下：1、專用汽車設(shè)計(jì)多選用定型的基本型汽車底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì) 這首先就需要了解國內(nèi)外汽車產(chǎn)品，特別是貨車產(chǎn)品的生產(chǎn)情況、底盤規(guī)格、供貨渠道、銷售價(jià)格及相關(guān)資料等。然后根據(jù)所設(shè)計(jì)的專用汽車的功能和性能指標(biāo)要求，在功率匹配、動力輸出、傳動方式、外形尺寸、軸載質(zhì)量、購置成本等方面進(jìn)行分析比較，優(yōu)選出一種基本型汽車底盤作為專用汽車改裝設(shè)計(jì)的底盤。能否選到一種好的汽車底盤，是能否設(shè)計(jì)出一種好的專用汽車的前提。對于不能直接采用二類底盤或三類底盤進(jìn)行改裝的專用汽車，也應(yīng)盡量選用定型的汽車總成和部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期和提高產(chǎn)品的可靠性。2、專用汽車設(shè)計(jì)的主要工作是總體布置和專用工作裝置匹配設(shè)計(jì)時(shí)既要保證專用功能滿足其性能要求，也要考慮汽車底盤的基本性能不受到影響。在必要時(shí)，可適當(dāng)降低汽車底盤的某些性能指標(biāo)，以滿足實(shí)現(xiàn)某些專用工作裝置性能的要求。3、針對專用汽車品種多、批量少的生產(chǎn)持點(diǎn)專用汽車設(shè)計(jì)應(yīng)考慮產(chǎn)品的系列化，以便根據(jù)不同用戶的需要而能很快的進(jìn)行產(chǎn)品變型 圖11為菜廠牽引車、半掛車和全掛車系列型譜。對專用汽車零部件的設(shè)計(jì)，應(yīng)按“三化”的要求進(jìn)行，最大限度地選用標(biāo)難件，或選用已經(jīng)定型產(chǎn)品的零部件，盡量減少自制件。4、對專用汽車自制件的設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循單件或小批量的生產(chǎn)持點(diǎn)工的可能性。5、對專用汽車工作裝置中的某些核心部件和總成如各種水泵、油泵、氣泵、空壓機(jī)及各種閥等，要從專業(yè)生產(chǎn)廠家中優(yōu)選 因?qū)Ｓ闷噷ｍ?xiàng)作業(yè)性能的好壞，主要決定干這些部件的性能和可靠性。6、在普通汽車底盤上改裝的專用汽車，底盤受載情況可能與原設(shè)計(jì)不同，因此要對一些重要的總成結(jié)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核。7、專用汽車設(shè)計(jì)應(yīng)滿足有關(guān)機(jī)動車輛公路交通安全法規(guī)的要求對于某些特殊車輛，如重型半掛車、油田修井車、機(jī)場寬體客車等，應(yīng)作為特定作業(yè)環(huán)境的特種車輛來處理。8、某些專用汽車可能會在很惡劣的環(huán)境下工作，其使用條件復(fù)雜，要了解和掌握國家及行業(yè)相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，使專用汽車有良好的適應(yīng)性，工作可靠，是要設(shè)安全性裝置。綜上所述，專用汽車的設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)和要求，既要滿足汽車設(shè)計(jì)的一般要求。同時(shí)又要獲得好的專用性能。這就要求汽車和專用工作裝置合理匹配，構(gòu)成一個(gè)協(xié)調(diào)的整體，使汽車的基本性能和專用功能都得到充分發(fā)揮2。由于專用汽車種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用面廣、開發(fā)期短等待點(diǎn)，所以專用汽車設(shè)計(jì)人員。既要具備汽車設(shè)計(jì)的知識相能力向時(shí)也要掌握專用汽車各種不同工作裝置的原理與設(shè)計(jì)計(jì)算。此外專用汽車設(shè)計(jì)人員還需要對用戶的要求，市場動態(tài)有充分的了解，這樣設(shè)計(jì)的產(chǎn)品才能在性能上先進(jìn)，在市場上適銷對路，在使用上滿足用戶的要求。1.3課題的實(shí)際意義對于液壓舉升機(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)液壓舉升機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)滿足的性能有:1、較強(qiáng)的免維護(hù)性 自卸車主要應(yīng)用場所是沙場、礦山、工地等，這些場所沙塵肆虐，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、良好的動力性 舉升機(jī)構(gòu)作為輕型農(nóng)用自卸車卸料時(shí)的動力來源，為保證卸料順利完成，要求其必須具有良好的動力性能。輕型農(nóng)用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)具有較好的平穩(wěn)性，不得有較大的動力沖擊，降低沖擊力對機(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 輕型農(nóng)用自卸車顧名思義就是省卻了人力卸料之苦，通過特定的機(jī)構(gòu)使用液壓力自動卸料。因此，自卸車舉升機(jī)構(gòu)應(yīng)達(dá)到的卸料目標(biāo)是:a、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(對此國家規(guī)定了時(shí)間限值);b、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 輕型農(nóng)用自卸車多數(shù)是中小噸位的工程運(yùn)輸車輛，其裝載工具多為小型裝載機(jī)械。為了裝載方便，輕型農(nóng)用自卸車的貨箱布置位置一般較低，同時(shí)又要考慮到輕型農(nóng)用自卸車的工作環(huán)境，應(yīng)使其具有較好的通過性(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，不得出現(xiàn)傳動角小于許用傳動角的情況，更不能有死點(diǎn)位置的存在。1.4國內(nèi)外自卸汽車的發(fā)展概況我國專用車市場“蛋糕”將越做越大。去年以來，我國專用車市場取得較好的經(jīng)營業(yè)績，全國395家改裝車企業(yè)改裝汽車23.06萬輛，銷售23.05萬輛?？蛙嚫难b量最大，共改裝103492萬輛，占總量的44.88；載貨汽車44870輛，占總量的19.46；自卸汽車27125輛，占總量的11.76；廂式、罐式等專用車銷售40966輛，占總量的17.77。今年18月份，各類專用車銷售均有較大增幅，樂觀估計(jì)今年全年專用車產(chǎn)銷將達(dá)30萬輛。通過數(shù)字來看，去年一年銷售專用車達(dá)23萬輛，結(jié)合我國道路、經(jīng)濟(jì)等實(shí)際情況，應(yīng)該說數(shù)量還是比較可觀的。但是問題就在于395家改裝企業(yè)才生產(chǎn)23萬輛?？梢钥闯觯覈嚫难b企業(yè)和汽車制造一樣，存在著規(guī)模小、技術(shù)落后、生產(chǎn)點(diǎn)過多等問題。從改裝車生產(chǎn)分布地區(qū)來看，也存在較大不均衡性。江蘇、河北、安徽、河南等8個(gè)省去年產(chǎn)量之和約占總產(chǎn)量的75，其他21個(gè)省僅占總產(chǎn)量的25。地域的不均衡性也顯示出專用車市場前景看好。目前，我國改裝車市場最大銷售量約25萬輛左右，改裝量最大的除了客車外，主要有廂式車、罐式車、自卸車等主要車型。但是總體來看，這些專用車均存在技術(shù)附加值低、工藝較落后等問題。從品種來看，我國改裝車品種較少，僅有400多個(gè)品種。那么，未來改裝車市場到底是什么市場呢？肯定地說，應(yīng)該向多品種、高、精、尖方向發(fā)展。這種發(fā)展方向除了我國公路條件改善外，還和我國公路貨物運(yùn)輸市場息息相關(guān)。目前，我國公路貨運(yùn)市場的主體依然是以個(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)。隨著我國加入世界貿(mào)易組織，這種格局將要逐步被打破。我國汽車工業(yè)保護(hù)期只有五年，但是公路貨運(yùn)市場卻可以向外資開放?？鐕锪鞴菊⒁曧耥穸⒅袊坟涍\(yùn)這塊大市場。這場戰(zhàn)斗誰是贏者，不言自明。集團(tuán)化貨運(yùn)市場對卡車的個(gè)性化要求將越來越高，同時(shí)需求數(shù)量也將越來越大?？梢院敛豢鋸埖卣f，未來的卡車發(fā)展方向?qū)⑹菍Ｓ密?。美國等發(fā)達(dá)國家專用車市場十分巨大，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，我國專用車市場最終是向多品種、高精尖的方向發(fā)展。尤其是隨著我國公路運(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。我國自卸汽車生產(chǎn)始于上世紀(jì)60年代初，經(jīng)過40多年的發(fā)展，尤其是在上世紀(jì)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(jìn)若干先進(jìn)的自卸汽車制造技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上形成以若干大型汽車制造廠為主體的機(jī)械傳動式自卸汽車生產(chǎn)企業(yè)集團(tuán)。公路用自卸汽車的裝載質(zhì)量從220t、礦用自卸汽車裝載質(zhì)量從20154t以基本形成完整的自卸汽車系列，為我國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，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)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。國外自卸汽車生產(chǎn)始于上世紀(jì)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(jìn)，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(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。國內(nèi)使用的自卸車車箱大部分使用16Mn制造而成。其特點(diǎn)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。16Mn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HARDOX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U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16Mn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HARDOX鋼板制造的車箱與16Mn用制造的車箱相比, 板材厚度更薄, 且不需要加強(qiáng)筋。據(jù)國外的一些廠家反饋, 車箱使用HARDOX鋼板后, 重量能減少, 甚至更多。某些自卸車在產(chǎn)品開發(fā)、試驗(yàn)和用戶的使用過程中均發(fā)現(xiàn)舉升機(jī)構(gòu)中三角臂早期斷裂問題。實(shí)際構(gòu)件在運(yùn)動過程中承受一定動載荷的沖擊,受力大小方向不規(guī)則,使用傳統(tǒng)的方法很難對受力點(diǎn)的受力情況進(jìn)行測量,直接利用現(xiàn)有的有限元軟件ANSYS 也無法對其進(jìn)行分析,很難確定在運(yùn)動過程中極限應(yīng)力區(qū)域;但是軟件劃分網(wǎng)格功能強(qiáng)大;而仿真分析軟件ADAMS 雖然處理剛性物體運(yùn)動精度較高,但對于復(fù)雜的柔性體的建模和計(jì)算都比較困難。為此一些專家利用有限元軟件ANSYS和動力學(xué)軟件ADAMS進(jìn)行聯(lián)合仿真分析,找出了三角臂早期斷裂的原因,并提出改進(jìn)方案。第2章 輕型自卸車主要性能參數(shù)的選擇承擔(dān)公路運(yùn)輸?shù)钠胀ㄗ孕盾囃ǔＪ怯赏N貨車變型設(shè)計(jì)而成。其總體設(shè)計(jì)程序與載貨車相近。首先，進(jìn)行一系列的市場調(diào)研和同類車型資料的收集分析，摸清產(chǎn)品主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，了解有關(guān)設(shè)計(jì)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。在技術(shù)設(shè)計(jì)階段，首先進(jìn)行自卸車結(jié)構(gòu)選型，確定舉升機(jī)構(gòu)類型與貨廂結(jié)構(gòu)形式，然后選擇自卸車總布置主要參數(shù)。2.1整車尺寸參數(shù)的確定表2.1 整車尺寸參數(shù)外形尺寸（長寬高）454018001980（mm）軸距2800mm輪距（前/后）1480/1470(mm)前懸970mm后懸770mm接近角25離去角36最小離地間隙185mm2.2質(zhì)量參數(shù)的確定自卸車質(zhì)量參數(shù)包括廠定最大裝載質(zhì)量、整備質(zhì)量、廠定最大總質(zhì)量、質(zhì)量利用系數(shù)、容積利用系數(shù)，以及重心位置等3。1、廠定最大裝載質(zhì)量根據(jù)裝載質(zhì)量級別分類中，輕型自卸車小于3.5噸的規(guī)定，由于本設(shè)計(jì)中自卸車裝載貨物為農(nóng)產(chǎn)品，因此這里取最大裝載質(zhì)量為1500kg。2、整備質(zhì)量整備質(zhì)量指的是裝備齊全、加滿油水的空車質(zhì)量。它等于底盤的整備質(zhì)量與汽車改裝部分之和。改裝部分質(zhì)量包括取力器裝置、液壓系統(tǒng)、舉升機(jī)構(gòu)、副車架、貨廂以及其它改裝附件的質(zhì)量。在總體設(shè)計(jì)時(shí)，常參考同類樣車及總成，進(jìn)行零部件稱重或質(zhì)量分析，初步估算出改裝部分質(zhì)量與整備質(zhì)量。這里參考同類車型取整備質(zhì)量為2100kg。3、 廠定最大總質(zhì)量最大總質(zhì)量是按規(guī)定裝滿貨物、坐滿司機(jī)乘坐人員的整備質(zhì)量?？砂聪率接?jì)算： (2.1)式中： 自卸車整備質(zhì)量，kg廠定最大裝載質(zhì)量，kg額定司機(jī)乘客人員質(zhì)量，每人按65kg計(jì)。kg4、質(zhì)量利用系數(shù)是廠定最大裝載質(zhì)量與其整備質(zhì)量之比 (2.2)越大，則該車材料消耗少，材料利用率高。因此可反映自卸車設(shè)計(jì)制造水平。提高的主要措施在于設(shè)法減輕傾卸機(jī)構(gòu)與貨廂質(zhì)量。一般3噸以下輕型自卸車之約為0.5-1.0。5、容積利用系數(shù)即單位容積裝載質(zhì)量。它取決于常運(yùn)貨物的種類。通常堆裝部分的體積約占貨廂體積的三分之一。確定的原則是既要充分利用汽車額定載重能力；又要避免在運(yùn)輸高比重貨物時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重超載。對普通自卸車常取=1650。6、質(zhì)心位置質(zhì)心位置對汽車附著性能和穩(wěn)定性能等能產(chǎn)生重要影響，因此是一項(xiàng)重要指標(biāo)。質(zhì)心位置又分為空載質(zhì)心與滿載質(zhì)心兩種狀況。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求使改裝自卸車的質(zhì)心位置盡量接近原車質(zhì)心。質(zhì)心計(jì)算公式如下：質(zhì)心水平位置 (2.3) 質(zhì)心垂直位置 (2.4)式中：自卸車廠定最大總質(zhì)量，kg；自卸車前、后軸軸載質(zhì)量，kg；底盤質(zhì)量，kg；改裝部分各總成質(zhì)量，kg；廠定最大裝載質(zhì)量，kg；、底盤質(zhì)心坐標(biāo)；、改裝部分各總成質(zhì)量質(zhì)心坐標(biāo)；、裝載質(zhì)量質(zhì)心坐標(biāo)。2.3其它性能參數(shù)貨廂最大舉升角是當(dāng)貨廂舉升角是當(dāng)貨廂舉升至設(shè)計(jì)極限位置時(shí)，貨廂底部與車架平面之夾角。它取決于常運(yùn)貨物靜安息角的大小。多數(shù)貨物靜安息角在4045范圍。故為保證卸貨干凈，一般自卸車最大舉升角常取5060。此外，尚應(yīng)注意在最大舉升角時(shí)，車廂后板下垂最低點(diǎn)與地面保持一定卸貨高度。舉升時(shí)間指滿載時(shí)從開始舉升至最大舉升角所需時(shí)間。降落時(shí)間系指空載時(shí)貨廂從最大舉升角降至車架的時(shí)間。此兩項(xiàng)參數(shù)太長將影響運(yùn)輸生產(chǎn)率；太短又勢必增大液壓系統(tǒng)負(fù)荷。故一般設(shè)計(jì)舉升時(shí)間要求為15s-25s，降落時(shí)間要求為8s-15s。2.4本章小結(jié)本章主要對輕型農(nóng)用自卸汽車的整車尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)以及其他性能參數(shù)進(jìn)行了確定，綜合考慮各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案。第3章 自卸車車廂的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)3.1 自卸汽車車廂的結(jié)構(gòu)形式3.1.1車廂的結(jié)構(gòu)形式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3.1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。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。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3.1 車廂結(jié)構(gòu)圖側(cè)傾式及三面傾卸式車廂欄板與底板為直角，如圖3.2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3.3所示。圖3.2 側(cè)頃式及三面傾卸式車廂圖3.3 簸箕式車廂本文設(shè)計(jì)的自卸車是承擔(dān)農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)短途運(yùn)輸?shù)钠胀ㄗ孕镀?，沒有側(cè)傾要求，故采用后傾式車廂。3.1.2車廂選材在全面分析車廂的工作條件、受力狀態(tài)、工作環(huán)境和零件失效等各種因素的前提下，選用16Mn工程用鋼材。3.2車廂的設(shè)計(jì)規(guī)范及尺寸確定3.2.1車廂尺寸設(shè)計(jì) 外廓尺寸應(yīng)在廂式貨車總體設(shè)計(jì)階段予以確定。為了防止緊急制動時(shí)貨廂與駕駛室之間留有150-250mm的間隙。為滿足汽車的軸荷分配，車廂和貨物的質(zhì)心離后橋中心線的距離為：對于后輪為雙胎的長頭或短頭車，該距離一般為軸距L的（2-10）；對于平頭車，該距離一般為軸距的（12-22）；根據(jù)車廂質(zhì)心到后橋中心線的距離以及駕駛室后壁的位置，可確定車廂長度，取車廂長度為2700mm；廂體寬度主要由底盤輪距1480mm、使用要求及法規(guī)限寬的因素決定,這里取車廂寬度為1800 mm；廂體高度由改裝后的質(zhì)心高度（影響汽車的行駛穩(wěn)定性）決定，在滿足裝載容積及裝卸方便的情況下，應(yīng)盡量減小廂體高度，以降低質(zhì)心，提高汽車行駛穩(wěn)定性，這里取車廂高為400 mm。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)隨動性。如果車廂的扭轉(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，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)：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。自卸汽車車架斷面系數(shù)也應(yīng)比同級噸位的貨車車架大一倍。對于兩軸載質(zhì)為10t的車廂，車架按1.5t整體重物從lm高處落人車廂的沖擊負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，車廂底板厚度應(yīng)不小于10mm，其選材強(qiáng)度等級大于60kg級。3t自卸汽車的車廂底板厚度應(yīng)不小于6mm，本文所設(shè)計(jì)的自卸車，其額定載荷為1.5t，故其車廂底板厚度取6mm。車廂的內(nèi)部形狀應(yīng)為簸箕形，底板前窄后寬，單邊角度1°1.5°，橫端面下窄上寬，單邊角度1°1.5°。這樣，當(dāng)車廂傾卸時(shí)，貨物不易在車廂內(nèi)卡住，易于傾卸。3.2.2車廂內(nèi)框尺寸及車廂質(zhì)量自卸車的裝載質(zhì)量為1500kg，農(nóng)用自卸車常運(yùn)貨物密度如表3.1：表3.1 農(nóng)用自卸車常運(yùn)貨物密度土豆玉米小麥甜菜680kg/640kg/730kg/650kg/自卸車滿載時(shí)，裝載的質(zhì)量為M(3.1) 內(nèi)框尺寸確定了車廂容積的大小。應(yīng)從車輛用途、裝載質(zhì)量、貨物密度以及包裝方式、尺寸規(guī)格等方面考慮，以便提高運(yùn)輸效率。車廂容積按下式計(jì)算 V (3.2)式中V車廂容積（）; 廂內(nèi)有效長度、寬度、高度（mm）。普通矩形車廂標(biāo)準(zhǔn)配置板厚為：前板4 mm邊板4 mm底板6mm后板5 mm。由此得出，V符合要求。由此，確定出EQ3040B車廂的尺寸如表3.2：表3.2 NTQ3040B車廂主要尺寸長(mm)寬(mm)高(mm)底板厚(mm)270018004006側(cè)板厚(mm)底板傾斜角度(°)側(cè)板傾斜角度(°)411本車貨箱尺寸為23601800400貨箱各板體積V=40018009+400270042+180027006=44280000在全面分析車廂的工作條件、受力狀態(tài)、工作環(huán)境和零件失效等各種因素的前提下，選用16Mn工程用鋼材。貨箱材料錳鋼密度7.81貨箱質(zhì)量為m308.7kg.取過載系數(shù)為90，則車廂及滿載時(shí)的質(zhì)量為150090+308.72000kg3.2.3車廂地板高度 車廂地板高度直接影響貨物裝卸的方便性和汽車質(zhì)心的高度。該高度過高，對行駛穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響；過低，則輪胎與地板下平面容易發(fā)生運(yùn)動干涉，這是不允許的。影響車廂地板高度的主要因素有：輪胎直徑、道路條件、懸架動撓度以及車輛空載時(shí)車輪與地板下平面之間預(yù)留的空間等。設(shè)計(jì)時(shí)該預(yù)留空間一般取230左右。3.3車廂板的鎖啟機(jī)構(gòu)自卸車汽車車廂板的鎖啟機(jī)構(gòu)有手動和自動兩種，現(xiàn)在大多采用自動鎖啟機(jī)構(gòu)。當(dāng)自卸汽車卸貨時(shí)，車廂逐漸傾斜，當(dāng)傾斜到一定程度，傾斜方向的車廂板便自動開啟，使車廂內(nèi)的貨物卸出4。卸完貨后，車廂逐漸下落，直至落到原始位置，鎖啟機(jī)構(gòu)使自動將車廂板鎖住。本設(shè)計(jì)采用自動開閉機(jī)構(gòu)原理簡圖如下，1-限位塊，2-鎖鉤圖3.4 自動開閉機(jī)構(gòu)當(dāng)車廂被舉升時(shí)，限位塊1隨著車廂一起升高，這時(shí)鎖鉤2右端鉤子一側(cè)在重力作用下繞軸旋轉(zhuǎn)與廂板脫離，這樣后廂板打開。當(dāng)車廂回落時(shí)，限位塊壓著鎖鉤的左側(cè)，這樣鉤子就會勾住廂板，使后廂板閉合。3.4 本章小結(jié)本章主要對輕型農(nóng)用自卸汽車的車廂的結(jié)構(gòu)和尺寸以及材料的選擇進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)對車廂后欄板的自動開閉機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，綜合考慮各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案。第4章 自卸舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1自卸舉升機(jī)構(gòu)的選擇4.1.1舉升機(jī)構(gòu)的類型自卸車舉升機(jī)構(gòu)又稱傾卸機(jī)構(gòu)，包括貨廂、副車架、車廂鉸鏈、舉升油缸及其杠桿系統(tǒng)?，F(xiàn)代自卸車的舉升機(jī)構(gòu)均以液壓能作為舉升動力。其功能是承載物料，并在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動下完成傾卸動作。自卸汽車對傾卸機(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，具有很好的動力傳遞性能；（3）完成傾卸后，要能夠復(fù)位5。舉升機(jī)構(gòu)的主要類型有：1、油缸直推式油缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖4.1所示，這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、舉升效率高、工藝簡單、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。圖4.1 直推式傾卸機(jī)構(gòu)2、俯沖式俯沖式桿系傾卸結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，橫向剛度好，舉升轉(zhuǎn)動圓滑平順。但油缸必須增大容量5。如圖4.2所示。圖4.2 俯沖式傾卸機(jī)構(gòu)3、前推杠桿組合式前推杠桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖如圖4.3所示，該機(jī)構(gòu)橫向剛度好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動平順圓滑，在舉升過程中，舉升力小，構(gòu)件受力改善。但油缸的行程過大，偏擺角大。圖4.3前推杠桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)4、杠桿平衡式（油缸后推杠桿組合式）油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖4.4所示，這種機(jī)構(gòu)橫向剛度較好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動圓滑平順，三腳架推動車廂舉升時(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。但是油缸在車廂翻轉(zhuǎn)過程中擺動角度較大，且活塞行程稍大6。5、油缸后推連桿組合式（加伍德舉升臂式）油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖4.5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)動圓滑平順。但舉升力系數(shù)大，舉升臂(三角架)較大7。圖4.4杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu)圖4.5油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)6、油缸浮動連桿式（強(qiáng)力型）油缸浮動連桿傾卸機(jī)構(gòu)示意圖如圖4.6所示，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，橫向剛度較好,舉升時(shí)轉(zhuǎn)動圓滑平順。油缸進(jìn)出油管活動范圍大，油管長，副車駕受力改善，舉升力系數(shù)較小。但該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較大，油缸固定在節(jié)點(diǎn)上，從而使桿件剛度要求較高。而且油缸轉(zhuǎn)動角度過大。7、油缸前推連桿組合式（馬勒里舉升臂式）油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖4.7所示，這種機(jī)構(gòu)橫向剛度較好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動圓滑平順，三腳架推動車廂舉升時(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。但是油缸在車廂翻轉(zhuǎn)過程中擺動角度較大，且活塞行程稍大。圖4.6油缸浮動連桿式傾卸機(jī)構(gòu)圖4.7油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)4.1.2自卸汽車傾卸機(jī)構(gòu)性能比較傾卸機(jī)構(gòu)是自卸汽車的重要裝置，它直接關(guān)系到自卸車的結(jié)構(gòu)與舉升性能。國內(nèi)外典型傾卸機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型、性能特征，見表4.1。目前，輕型、中型自卸車廣泛采用直推式傾斜機(jī)構(gòu)，三面傾卸式自卸車均采用直推式傾斜機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)不僅具有結(jié)構(gòu)緊湊、改裝方便等優(yōu)點(diǎn)，而且通過合理地選取各支撐點(diǎn)的位置、液壓缸直徑（特別是多級液壓缸各節(jié)的直徑）等參數(shù)，可以獲得比較理想的油壓特性（即液壓缸推舉過程中油壓變化很小，且初始時(shí)的油壓略低于最高油壓）。而中、重型自卸車大多采用連桿式傾卸機(jī)構(gòu)，其中中型自卸車一般采用油缸后推連桿式和油缸后推杠桿式，其他4種型式的傾卸機(jī)構(gòu)多用在重型自卸車上。這主要是因?yàn)楦菀走_(dá)到省力的目的，更能使車廂在舉升過程中獲得較好的橫向穩(wěn)定性，并可獲得更理想的油壓特性與傾卸性能。表4.1 自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)特性比較結(jié)構(gòu)形式車型舉例性能特征直推式單缸前置斯太爾1291280K38卡瑪斯5511結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高、工藝簡單、成本較低，采用單缸時(shí)，橫向剛度不足，采用多節(jié)伸縮時(shí)密封性較差中置斯太爾991200K38依發(fā)50LKCA340雙缸QD3151EQ340連桿組合式馬勒里舉升臂式五十鈴TD50ALCQDJN3180QD362橫向剛度好、舉升轉(zhuǎn)動圓滑平順舉升力系數(shù)小、省力、油壓特性好，但缸擺角大活塞行程稍大加伍德舉升臂式TD50A-DQD352HF352轉(zhuǎn)軸反力小，舉升力系數(shù)大，舉升臂較大，活塞行程短油缸前推杠桿組合式SX3180舉升力小，構(gòu)件受力改善，油缸擺角大油缸后推杠桿組合式日產(chǎn)PTL81SD舉升力適中，結(jié)構(gòu)緊湊但布置集中后部，車廂底板受力大油缸液動連桿組合式Y(jié)Z300油缸進(jìn)出油管活動范圍大，油管長俯沖式東急73型桿系結(jié)構(gòu)極簡，造價(jià)低，但油缸必須增大容量綜上所述，對于本設(shè)計(jì)自卸車，本文選用油缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)。該種舉升機(jī)構(gòu)直接與車廂底板相連推動車廂，啟動性能較好，并能承受較大的偏置載荷；舉升支點(diǎn)在車廂中心附近，車廂受力狀況較好。4.2舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動與受力分析及參數(shù)選擇.機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析該車總體布置基本參數(shù)如下：廠定最大裝載質(zhì)量:1500kg；舉升總質(zhì)量:2000kg;最大舉升角:502用作圖法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析，其結(jié)果詳見圖4.8。 圖4.8 機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析圖圖中OAB為舉升初始位置，其舉升總質(zhì)量質(zhì)心為；OA為舉升終了位置，其舉升總質(zhì)量質(zhì)心為由總布置獲得： a;b油缸總行程L計(jì)算：總行程L應(yīng)保證最大舉升角的設(shè)計(jì)要求5。可根據(jù)余弦定理，從OA解出： L)(4.1)式中：OA2.05 4.92 Od代入式(3.1)得L=1064.9mm根據(jù)L=1065其三級行程分別為 , 。4.2.2.舉升機(jī)構(gòu)受力分析與參數(shù)選擇自卸車之油缸舉升力應(yīng)保證最大舉升質(zhì)量時(shí)所需的舉升力矩。為此，對NTQ3040B輕型農(nóng)用自卸車舉升機(jī)構(gòu)的最大受力狀況（即舉升初始狀態(tài)）進(jìn)行受力分析，如圖4.9。通過受力分析求得油缸舉升力P、各級油缸直徑、，以及各級油缸力矩比系數(shù)、等主要參數(shù)如下：（1）油缸舉升力P油缸推力P對貨箱翻轉(zhuǎn)中心O產(chǎn)生的舉升力矩與舉升總質(zhì)量m對O點(diǎn)的阻力矩應(yīng)取得平衡67。即：(4.2)油缸舉升力矩最大舉升阻力矩代入（4.2）得:P油缸舉升力P (4.3)式中：舉升總質(zhì)量，等于廠定最大裝載質(zhì)量和貨箱質(zhì)量之和，kg;X質(zhì)心至翻轉(zhuǎn)中心水平坐標(biāo)，它是隨車廂舉升角變化的函數(shù)，當(dāng)時(shí)，圖4.9 機(jī)構(gòu)受力分析圖X為最大值X=1030;油缸軸心線與底座OA之夾角，在舉升過程中為變量，因此油缸舉升力也隨之為變量89。（2）油缸直徑確定油缸推力與油缸直徑的關(guān)系為：P(4.4)式中：p液壓系統(tǒng)最大工作壓力，取p=10MP10。將式（4.4）代入式（4.3）即可求得各級油缸之最小直徑：按上式可計(jì)算出各級油缸的最小直徑后，再經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化選定油缸直徑系列為:=100 mm、mm、=60mm。由式（4.4）計(jì)算出各節(jié)油缸總推力分別為：=7854N=5027N=2827N4.3本章小結(jié)本章主要對輕型農(nóng)用自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)的形式進(jìn)行了選擇，對舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析和參數(shù)的選擇，根據(jù)所求出舉升力的大小確定了油缸的直徑。綜合考慮各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案。第5章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)自卸車所采用的油泵、油缸、液壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)。因此在自卸車改裝設(shè)計(jì)中只需要進(jìn)行液壓元件選型計(jì)算。其主要內(nèi)容包括油缸的直徑與行程、油泵工作壓力、流量、功率以及油箱容積與管路內(nèi)徑等。5.1液壓系統(tǒng)工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)5.1.1工作原理該系統(tǒng)由取力器、油泵、液壓控制閥、油缸、油箱、操縱系統(tǒng)以及油管系統(tǒng)等組成。其工作原理如下：1、準(zhǔn)備 先將自卸車處于駐車制動狀態(tài)，并將變速器置于空擋。將轉(zhuǎn)閥手柄置于水平位置。啟動發(fā)動機(jī)，然后踩離合器結(jié)合取力器使油泵進(jìn)入工作狀態(tài)。此時(shí)液壓油經(jīng)油泵、單向閥、液壓換向閥流回油箱。2、舉升將轉(zhuǎn)閥手柄逐漸向上轉(zhuǎn)動關(guān)閉換向閥。此時(shí)，從油泵經(jīng)單向閥來的高壓油，進(jìn)入油缸實(shí)現(xiàn)舉升。油缸舉升到最大行程時(shí)撥動限位閥，將高壓油路與回油路接通而卸荷，舉升停止，貨廂處于舉升最高位置。3、保持將轉(zhuǎn)閥手柄置于“保持舉升區(qū)間”，并切斷取力器停止油泵工作。此時(shí)壓力油被鎖死在油缸內(nèi)?？砂葱枋关泿幱谌我馀e升位置保持。4、降落將轉(zhuǎn)閥手柄推至慢落位置，回油路僅部分打開，實(shí)現(xiàn)車廂緩慢降落。若將轉(zhuǎn)閥手柄推到底，則回油路被全部打開，油缸下腔油液經(jīng)分流體向油箱快速回油11。5.1.2液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置自卸車液壓系統(tǒng)由液壓能產(chǎn)生部件、工作部件與操縱控制部件三大部分組成。1、液壓能產(chǎn)生部件包括取力器、油泵及單向閥、油箱及油泵傳動機(jī)構(gòu)。取力器通常均與變速器直接安裝成一體。取力方式可分左側(cè)取力、右傾取力或箱頂取力三種。油箱安裝位置則比較靈活，主要視副車架與貨廂間的空間便于安裝維護(hù)液壓管路系統(tǒng)并盡量縮短油管長度。2、工作部件主要指油缸與翻傾杠桿系統(tǒng)。油缸通過油缸支座安裝在副車架中部或中后部的加強(qiáng)橫梁上。由于工作部件受力極大，要求各連接鉸支點(diǎn)處有足夠的連接強(qiáng)度、剛度，所有摩擦副應(yīng)有良好的配合精度與潤滑。3、控制部件包括液壓分配閥、限位閥以及操縱系統(tǒng)?？刂撇考喟惭b在汽車前部的駕駛室內(nèi)部或后部，既要方便操縱與維護(hù)；又要減少管路的迂回。5.1.3 液壓分配閥 液壓分配閥式控制系統(tǒng)的核心；分為滑閥和轉(zhuǎn)閥兩大類。三位四通閥應(yīng)用范圍比較廣；而轉(zhuǎn)閥多用于低壓、小流量的輕型、中型自卸車上。分配閥又分為常開式和常壓式。常開式分配閥在車廂不舉升時(shí)，油泵的壓力油經(jīng)分配閥后又返回油箱，在系統(tǒng)中不產(chǎn)生高壓，因此可減輕油泵磨損，并可防止自卸車在行駛中意外舉升貨廂造成事故，故常開式分配閥在自卸車應(yīng)用最為廣泛。分配閥選型主要考慮額定工作壓力、流量及操縱方式。 分配閥操縱機(jī)構(gòu)的形式有機(jī)械操縱式，氣壓操縱式和液壓操縱式；以氣壓操縱式應(yīng)用最為廣。操縱過程應(yīng)具有舉升、停止、下落三個(gè)動作。機(jī)械操縱式：駕駛員通過機(jī)械杠桿或鋼絲軟軸直接撥動液壓分配閥實(shí)現(xiàn)換向。液壓操縱式：通過手動液壓操縱閥建立油壓來打開或關(guān)閉液動舉升閥實(shí)習(xí)換向。此閥沒有中停位置，故必須切斷油泵動力才能實(shí)現(xiàn)中停。 氣動操縱式：利用貯氣筒的壓縮空氣，通過氣動操縱閥控制操縱氣管，驅(qū)動氣動分配閥上的氣缸工作，實(shí)現(xiàn)分配閥換向。 機(jī)械操縱式的優(yōu)點(diǎn)是可靠性好、通用性強(qiáng)、維修方便；缺點(diǎn)是桿件布置比較麻煩，不適合翻轉(zhuǎn)駕駛室采用。 液壓操縱式的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，操縱可靠，在我國引進(jìn)生產(chǎn)的斯太爾重型自卸車上采用了此種操縱系統(tǒng)。其不足處事反應(yīng)較慢，沒有中停位置。 氣動操縱式的優(yōu)點(diǎn)是功能齊全、操作簡便、反應(yīng)靈敏，結(jié)構(gòu)先進(jìn)，因此廣泛應(yīng)用于中、重型具備氣源的自卸車。其缺點(diǎn)是需同時(shí)具備液、氣兩套管路系統(tǒng)、維修麻煩。綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)本設(shè)計(jì)采用機(jī)械操縱式，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖5.1 圖5.1 手動轉(zhuǎn)閥當(dāng)把手柄拉到極限位置時(shí)，液壓缸開始舉升。當(dāng)卸完貨物后，把手柄拉到降落區(qū)間時(shí)，車廂開始下落，手柄越靠近水平下落的速度越快。5.2油缸選型與計(jì)算作為液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的油缸分為活塞式和浮柱式兩類。浮柱式為多級伸縮式油缸，一般有25個(gè)伸縮結(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(dá)35兆帕），易于安裝布置等優(yōu)點(diǎn)。因此這里選用單作用多級浮柱式油缸GHL1100。1、用泵工作壓力p PMPa5.41MPa （5.1）式中：油缸最大舉升力; A 油缸橫截面積。2、油泵理論流量L/min （5.2）式中：油缸最大工作容積（）,按下式計(jì)算：t舉升時(shí)間，一般要求t，t取15s;液壓泵容積效率,取0.85。 L/min3、油泵排量qq17.6（5.3）式中：油泵流量,L/min;n油泵額定轉(zhuǎn)速,r/min。取力器速比：i舉升時(shí)發(fā)動機(jī)工作轉(zhuǎn)速=1600 r/min油泵轉(zhuǎn)速 n r/min4、油泵功率N N （5.4）式中：p油泵最大工作壓力，Pa;油泵額定流量，/s;油泵總效率。按以上各式計(jì)算出p后，從標(biāo)準(zhǔn)油泵系列選取齒輪泵CB-C型12。5.3油箱容積與油管內(nèi)徑計(jì)算1、油箱容積V計(jì)算一般要求油箱容積V不得小于全部工作油缸容積的三倍，即：V（5.5）取V則取油箱的長寬高為20010090（mm）2、油缸直徑計(jì)算由高壓管路內(nèi)徑12.2 （5.6）式中：油缸理論流量，L/min;高壓管路中油的流低壓管路內(nèi)徑（5.7）式中：高壓管路中油的流。5.4取力器的設(shè)計(jì)除了少量專用汽車的工作裝置因考慮工作可靠相符殊的要求而配備專門動力驅(qū)動外(例如部分冷藏汽車的機(jī)械制冷系統(tǒng))，絕大多數(shù)專用汽車上的專用設(shè)備都是以汽車底盤自身的發(fā)動機(jī)為動力源，經(jīng)過取力器，用來驅(qū)動齒輪液壓泵、真空泵、柱塞泵、輕質(zhì)油液壓泵、自吸液壓泵、水泵、空氣壓縮機(jī)等，從而為自卸車、加油車、牛奶車、垃圾車、吸污車、隨車起重車、高空作業(yè)車、散裝水泥車、攔板起重運(yùn)輸車等諸多專用汽車配套使用。因此，取力器在專用汽車的設(shè)計(jì)和制造方面顯得尤為重要。根據(jù)取力器相對于汽車底盤變速器的位置，取力器的取力方式可分為前置、中置和后置三種基本型式，每一種基本形式又包括若干種具體的結(jié)構(gòu)，如下所列。其中，變速器側(cè)蓋取力，由于在設(shè)計(jì)變速器時(shí)已考慮了動力輸出，因而一般在變速器左側(cè)和右側(cè)都留有標(biāo)準(zhǔn)的取力接口，也有專門生產(chǎn)與之配套的取力器的廠家，這種取力器較為常用，故本課題中，為了便于設(shè)計(jì)，節(jié)約成本，同時(shí)也考慮到大批量生產(chǎn)，采用變速器側(cè)蓋取力方式。1-氣缸；2-活塞；3、4-O型封圈；5-活塞桿；6-彈簧；7-撥叉；8-滑動齒輪；9-接合齒輪；10-油封；11-輸出軸；12-滾針軸承；13-中間齒輪；14-外殼；15-定位銷；16-十字軸；17、21-傳動軸；18-泵架；19-彈性柱銷聯(lián)軸節(jié)；20-液壓泵；22-連接套筒圖5.2 變速器側(cè)蓋取力器5.5本章小結(jié)本章主要對輕型農(nóng)用自卸汽車的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、液壓油缸、油箱進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對液壓油泵取力器進(jìn)行了選取，綜合考慮各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案。第6章 副車架的設(shè)計(jì)在專用汽車設(shè)計(jì)時(shí)，為了改善主車架的承載情況，避免集中載荷，同時(shí)也為了不破壞主車架的結(jié)構(gòu)，一般多采用副車架(副梁)過渡。本車在工作中受較大的彎曲應(yīng)力。因此，本車副車架縱梁采用兩根抗彎性能較好的平直槽行梁，材料為16MnL13。在增加副車架的同時(shí)，為了避免由于副車架剛度的急劇變化而引起主車架上的應(yīng)力集中，所以對副車架的形狀、安裝位置及與主車架的連接方式都有一定的要求。6.1副車架的截面形狀及尺寸專用汽車副車架的截面形狀一般和主車架縱梁的截面形狀相同，多采用如圖6.1所示的槽形結(jié)構(gòu)，其截面形狀尺寸取決于專用汽車的種類及其承受載荷的大小。圖6.1 副車架的截面形狀參照國內(nèi)外總質(zhì)量相近車型的副車架縱梁端面尺寸，確定副車架縱梁端面尺寸為100、80、60mm。6.2副車架前段形狀及位置6.2.1副車架的前端形狀及安裝位置在保證使用可靠的前提下，為了提高撓曲性，減小副車架剛度，應(yīng)盡量減少副車架的橫梁，以減少對縱梁的扭轉(zhuǎn)約束。副車架油缸支承橫梁與翻轉(zhuǎn)軸橫梁形成框架。油缸支承橫梁應(yīng)盡量靠近后懸架前支承處的橫梁，最好能位于后框架之內(nèi)。因?yàn)檫@段主車架變形小，所以副車架對其扭轉(zhuǎn)約束力也相應(yīng)減弱，同時(shí)保證了舉升機(jī)構(gòu)的幾何特性。在副車架結(jié)構(gòu)要求剛性較高時(shí)，可在主、副車架中間增加一層橡膠墊，當(dāng)主車架變形時(shí)以彈性橡膠的變形來減弱副車架對主車架的約束。副車架與主車架連接如圖6.2所示。圖6.2 副車架與主車架的連接A-A處是截面突變點(diǎn)，在受沖擊載荷時(shí)，此處出現(xiàn)應(yīng)力集中，嚴(yán)重時(shí)造成主車架斷裂。這就要求副車架的前端結(jié)構(gòu)要設(shè)計(jì)成漸變截面，以減緩應(yīng)力集中。圖6.3 副車架的前端結(jié)構(gòu)副車架前端形狀常有三種形狀(見圖6.4)。對于這三種不同形狀的副車架前端，在其與主車架縱梁相接觸的翼面上部加工有局部斜面，其斜而尺寸如圖6.4(c)所示：；。（a）U形；（b）角形；（c）L形圖6.4副車架的三種前端形狀如果加工上述形狀困難時(shí)，可以采用如圖6.5所示的副車架前端簡易形狀，此時(shí)斜面尺寸較大14。對于鋼質(zhì)副車架：；對于硬本質(zhì)副車架；副車架在汽車底盤上布置時(shí)，其前端應(yīng)盡可能地往駕駛室后圍靠近。圖6.6為某散裝水泥運(yùn)輸車的罐體、副車架相對于汽車底盤的安裝位置。在滿足軸荷分配的前提下，其中A不宜過大，留足空壓機(jī)的位置即可；B為副車架的前增離主車架拱形橫粱的距離，一般在100 mm之內(nèi)；C為固定副車架的前面第一個(gè)U型螟栓距拱形橫梁的距離，一般控制在500-800 mm的范圍內(nèi)。（a）剛質(zhì)副車架 ；（b）硬木質(zhì)副車架圖6.5 副車架前端簡易形狀圖6.6 副車架的安裝位置6.2.2 縱梁與橫梁的連接設(shè)計(jì)橫梁與縱梁的連接方式主要有三種，見圖6.71-縱梁；2-連接板；3-橫梁圖6.7 橫梁與縱梁的連接圖6.7（a）橫梁與縱梁上下翼板連接，該種連接方式優(yōu)點(diǎn)是利于提高縱梁的抗扭剛度。缺點(diǎn)是當(dāng)車架產(chǎn)生較大扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，縱梁上下翼面應(yīng)力將大幅度增加，易引起縱梁上下翼面的早期損壞。由于車架前后兩端扭轉(zhuǎn)變形較小，因此本車架前后兩端采用了該種連接方式，為了提高縱梁的扭轉(zhuǎn)剛度采用了縱向連接尺寸較大的連接板。橫梁僅固定在腹板上圖6.7（b）橫梁僅固定在腹板上，這種連接形式連接剛度較差，允許截面產(chǎn)生自由蹺曲，可以在車架下翼面變形較大區(qū)域采用，以避免縱梁上下翼面早期損壞。圖6.7（c）橫梁同時(shí)與縱梁的腹板及上或下翼板相連，此種連接方式兼有以上兩種方式連接的特點(diǎn)，但作用在縱梁上的力直接傳遞到橫梁上，對橫梁的強(qiáng)度要求較高。由于該車平衡懸架的推力桿與平衡懸架支架上的兩根橫梁連接，因此，這兩根橫梁與縱梁共同承受平衡懸架傳遞過來的垂直力(反)和縱向力(牽引力、制動力)。 綜合以上考慮，本副車架的縱梁與橫梁的連接采用第1種方式，即橫梁與縱梁上下翼板連接，同時(shí)為了降低成本和適于批量生產(chǎn)，本車架縱梁和橫梁的連接方式采用螺栓連接15。6.2.3 副車架與主車架的連接設(shè)計(jì)副車架與主車架的連接常采用如下幾種形式。1、止推連接板圖6.8是采用的止推連接板的結(jié)構(gòu)形狀及其安裝方式。連接板上端通過焊接與副車架固定，而下端則利用螺栓與主車架縱梁腹板相連接。止推板的優(yōu)點(diǎn)在于可以承受較大的水平載荷，防止副車架與主車架縱梁產(chǎn)生相對水平位移。相鄰兩個(gè)推止推連接板之間的距離在5001000 mm范圍內(nèi)。1-副車架；2-止推連接板；3-主車架縱梁 1-上托架；2-下托架；3-螺栓圖6.8 止推連接板的結(jié)構(gòu) 圖6.9 連接支架2、連接支架連接支架由相互獨(dú)立的上、下托架組成，上、下托架均通過螺栓分別與副車架和主車架縱梁的腹板相固定，然后再用螺栓將上、下托架相連接，見圖6.9所示。由于上、下托架之間留有間隙，因此連接支架所能承受的水平載荷較小，所以連接支架應(yīng)和止推連接板配合使用。一般布置是在后懸架前支座前用連接支架連接，在后懸架前支座后用止推連接板連接。3、U型夾緊螺栓當(dāng)選用其它連接裝置有困難時(shí)，可采用U型夾緊螺栓。但在車架受扭轉(zhuǎn)載荷最大的范圍內(nèi)不允許采用U型螺栓。當(dāng)采用U型螺栓固定時(shí)，為防止主車架縱梁翼面變形，應(yīng)在其內(nèi)側(cè)襯以木塊，坦在消聲器附近，必須使用角鐵等作內(nèi)襯。綜合考慮三種連接方式的特點(diǎn)，以及裝配工藝性，本文設(shè)計(jì)的自卸車主副車架之間采用止推連接板式。6.3副車架主要尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算6.3.1副車架主要尺寸設(shè)計(jì)副車架對主車架起到加固作用，其寬度和選用的底盤的寬度相同，高度也相同，長度在底盤主車架長度基礎(chǔ)上去掉主車架與車廂之間的距離長度。其尺寸設(shè)計(jì)如下：副車架長度： 2760mm(從車廂到駕駛室方向220mm)副車架寬度： 578mm副車架高度： 150mm6.3.2副車架的強(qiáng)度剛度彎曲適應(yīng)性校核1、額定裝載時(shí)整車重心作用點(diǎn)的求解在自卸車按額定裝載質(zhì)量進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，對主車架來說，其整車重心后移。其受力簡圖見圖6.10設(shè)定自卸車在額定裝載質(zhì)量下，其前后軸承受的載荷相同，即有：由圖，可以列出：求得 圖6.10主車架額定裝載運(yùn)輸重心作用簡圖2、副車架剪力及彎矩的求解副車架和主車架通過U型螺栓相聯(lián)，在自卸車額定裝載時(shí)，由主車架重心作用簡圖及求得的整車重心作用點(diǎn)，可以畫出額定裝載質(zhì)量時(shí)自卸車副車架受力簡化圖4.2。圖6.11 副車架額定裝載受力簡圖將此時(shí)受力的副車架看為簡支梁(見下圖6.12)，以便進(jìn)行強(qiáng)度剛度及彎曲變形的校核。由圖6.13，可以列方程組：圖6.12 副車架等效簡支梁簡圖可求得： = 24086.56N即大小為24086.56N，方向與設(shè)定的方向相同。可求得： = -5491.06N即大小為5491.06N，方向與設(shè)定的方向相反。由以上，可畫出實(shí)際的副車架等效梁示意圖6.13。圖6.13 副車架實(shí)際等效梁簡圖列出彎曲剪力及彎矩方程：OA段 = =2