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摘要
去年以來(lái)，我國(guó)專用車市場(chǎng)取得較好的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)，全國(guó)395家改裝車企業(yè)改裝汽車23.06萬(wàn)輛，銷售23.05萬(wàn)輛。自卸汽車27125輛，占總量的11.76％。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(lái)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。
本文首先對(duì)自卸車的設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及國(guó)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(jì)、舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、取力器的設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了EQ3090自卸車的總體設(shè)計(jì)，并對(duì)主車副車架進(jìn)行了改裝與設(shè)計(jì)。對(duì)整個(gè)EQ3090自卸車的外廓尺寸、輪距與軸距尺寸、前懸后懸以及整車的裝載質(zhì)量、整備質(zhì)量、總質(zhì)量和軸載質(zhì)量進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算與設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵字：自卸汽車 總體布置設(shè)計(jì) 副車架 軸載質(zhì)量 舉升機(jī)構(gòu)
Abstract
Since last year, our country Special Purpose Vehicle industry is in the boom, with 395 car refit enterprise all around the country refitting 230.6 thousand cars, selling 230.5 thousand. auto unload vehicle the 27125 car, account for 11.76% of total deal. along with the development of local foundation facilities, in recent years auto unload vehicle yield has been keeping in higher production & sales, remains in the first place in Special Purpose Vehicle production. However, in aspects of category, pattern, material application, compared with foreign countries there is still a long way to go.
In this paper, firstly, I made a general about the auto unload vehicle design and its development domestic and abroad. Then, at the point of compartment, rising organization etc, I started the design of the EQ3090 auto unload vehicle. Also, I refit and designed the vice-car stalk.
To whole EQ3090 the lading quantity, reorganization quantity, measure, tread, wheelbase, forward suspension behind，proceeded the related calculation and design.
Key words: auto unload vehicle total arrangement vice-car stalk raising organization
31
1 概述
1.1 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(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)
這首先就需要了解國(guó)內(nèi)外汽車產(chǎn)品，特別是貨車產(chǎn)品的生產(chǎn)情況、底盤(pán)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(dòng)力輸出、傳動(dòng)方式、外形尺寸、軸載質(zhì)量、購(gòu)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(pán)作為專用汽車改裝設(shè)計(jì)的底盤(pán)。能否選到一種好的汽車底盤(pán)，是能否設(shè)計(jì)出一種好的專用汽車的前提。
對(duì)于不能直接采用二類底盤(pán)或三類底盤(pán)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(kāi)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(pán)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(pán)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(duì)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1—1為菜廠牽引車、半掛車和全掛車系列型譜。對(duì)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(duì)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(duì)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(pán)上改裝的專用汽車，底盤(pán)受載情況可能與原設(shè)計(jì)不同，因此要對(duì)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(dòng)車輛公路交通安全法規(guī)的要求 對(duì)于某些特殊車輛，如重型半掛車、油田修井車、機(jī)場(chǎng)寬體客車等，應(yīng)作為特定作業(yè)環(huán)境的特種車輛來(lái)處理。
8) 某些專用汽車可能會(huì)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(guó)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。
由于專用汽車種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用面廣、開(kāi)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(shí)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(duì)用戶的要求，市場(chǎng)動(dòng)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(chǎng)上適銷對(duì)路，在使用上滿足用戶的要求。
1.2 國(guó)內(nèi)專用車發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)專用車市場(chǎng)“蛋糕”將越做越大。去年以來(lái)，我國(guó)專用車市場(chǎng)取得較好的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)，全國(guó)395家改裝車企業(yè)改裝汽車23.06萬(wàn)輛，銷售23.05萬(wàn)輛。客車改裝量最大，共改裝103492萬(wàn)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1～8月份，各類專用車銷售均有較大增幅，樂(lè)觀估計(jì)今年全年專用車產(chǎn)銷將達(dá)30萬(wàn)輛。
通過(guò)數(shù)字來(lái)看，去年一年銷售專用車達(dá)23萬(wàn)輛，結(jié)合我國(guó)道路、經(jīng)濟(jì)等實(shí)際情況，應(yīng)該說(shuō)數(shù)量還是比較可觀的。但是問(wèn)題就在于395家改裝企業(yè)才生產(chǎn)23萬(wàn)輛?？梢钥闯?，我國(guó)汽車改裝企業(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(guò)多等問(wèn)題。
從改裝車生產(chǎn)分布地區(qū)來(lái)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(chǎng)前景看好。
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(wèn)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(méi)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(kāi)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?
美國(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)。
1.3 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)液壓舉升機(jī)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(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(mén)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(kāi)啟式、欄板三面開(kāi)啟式和簸箕式(即無(wú)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(lái)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(guò)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(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-郵箱；9-油泵；10-傳動(dòng)軸；11-取力器
2 總體布置設(shè)計(jì)
2.1 專用汽車總體布置原則
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(pán)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(shū)所提出的整車基本性能和專用性能的要求。在進(jìn)行總體布置時(shí)應(yīng)按照以下原則：
1) 盡量避免對(duì)汽車底盤(pán)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(pán)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。
2) 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(guò)管道將水泥輸送到具有一定高度和水平距離的水泥庫(kù)中。氣卸水泥的主要性能指標(biāo)是水泥剩余率或?；衣剩瑸榱私档瓦@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；7-二次噴嘴閥；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
3) 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(pán)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。
4) 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
5) 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(pán)的普通貨車要增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(pán)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(guò)程個(gè)要追求的主要指標(biāo)之一。
6) 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。
2.2 車廂的設(shè)計(jì)
2.1.1 自卸汽車車廂的結(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(kāi)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；7-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(kāi)啟、關(guān)閉的鉸接軸為上置式，開(kāi)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EQ3090是承擔(dān)市區(qū)或市郊短途運(yùn)輸?shù)钠胀ㄗ孕镀?，沒(méi)有側(cè)傾要求，故采用后傾式車廂。
2.1.2 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)?。?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(kāi)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)：
1) 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。
2) 對(duì)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(jí)大于60kg級(jí)。5t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EQ3090自卸車，其額定載荷為4.5t，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。
由此，確定出EQ3090車廂的尺寸如表2-1：
表2-1 EQ3090車廂主要尺寸
長(zhǎng)(mm)
寬(mm)
高(mm)
底板厚(mm)
3650
2294
800
6
側(cè)板厚(mm)
底板傾斜角度(°)
側(cè)板傾斜角度(°)
6
1
1
2.3 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.3.1 舉升機(jī)構(gòu)形式的選擇
舉升機(jī)構(gòu)分為兩大類：直推式和連桿組合式，它們均采用液體壓力作為舉升動(dòng)力
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)可分為前置和后置(也稱中置)兩種，如圖2-6所示。前置式油缸支在車廂前部,油缸的舉升力較小,油缸行程較大,一般用于重型自卸汽車上,油缸則通常采用多級(jí)伸縮油缸。，后置式油缸支在車廂中部,油缸行程較小,油缸的舉升力較大,多采用雙缸雙柱式油缸。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)車廂橫向剛度大，但油缸活塞的工作行程長(zhǎng)；后置式的情況則與前置式的相反。
圖2-6 直推式舉升機(jī)構(gòu)的布置
(a)前置式；(b)后置式
常用的連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)布置有兩種：油缸前推式(又稱T式)和油缸后推式(又稱D式)，如圖2-7所示。
圖2-7 連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)
(a) 油缸前推式；(b) 油缸后推式
1- 鉸支座；2-車廂；3-油缸；4-三角臂
直推式和連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)的綜合比較見(jiàn)表2-2：
表2-2 直推式與連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)的綜合比較
類 別
項(xiàng) 目
直推式
桿系傾卸式
結(jié)構(gòu)布置
簡(jiǎn)便，易于布置
比較復(fù)雜
系統(tǒng)質(zhì)量
較小
較大
建造高度
較低
較高
油缸加工工藝
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，密封性差
密封環(huán)節(jié)少，不易滲漏，密封性好
工作壽命
磨損大，易損壞，工作壽命短
不易磨損，工作壽命長(zhǎng)
制造成本
較高
較低
系統(tǒng)傾卸穩(wěn)定性
較差
較好
系統(tǒng)耐沖性
較好
較差
直推式舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,較易于設(shè)計(jì)。但由于是油缸直接頂起車廂,為了達(dá)到一定的舉升角度,往往需采用多級(jí)油缸,而為了提高整車的穩(wěn)定性,又常采用雙油缸結(jié)構(gòu)。這樣易導(dǎo)致油缸泄漏或雙缸不同步,進(jìn)而造成車廂舉升受力不均。目前,該類舉升機(jī)構(gòu)主要用于重型自卸汽車。
連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)利用三角形連桿機(jī)構(gòu)的放大特性,減小了油缸行程,同時(shí)還能借助于連桿系的橫向跨距來(lái)加強(qiáng)卸貨時(shí)的穩(wěn)定性,只需采用單級(jí)單缸的油缸型式就可滿足要求。因此,該類舉升機(jī)構(gòu)制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,在生產(chǎn)實(shí)際中獲得了廣泛應(yīng)用。油缸前推式舉升機(jī)構(gòu)適用于中、重型自卸汽車；油缸后推式適用于中、輕型自卸汽車。
綜上所述，對(duì)于EQ3090自卸車，本文選用油缸后推式舉升機(jī)構(gòu)。該種舉升機(jī)構(gòu)通過(guò)三角板于車廂底板相連推動(dòng)車廂，啟動(dòng)性能較好，并能承受較大的偏置載荷；舉升支店在車廂中心附近，車廂受力狀況較好。
圖2-8 后推連桿組合舉升機(jī)構(gòu)原理
2.3.2 最大舉升角的確定
確定車廂最大舉升角的依據(jù)是傾卸貨物的安息角。常見(jiàn)貨物的安息角如表2-3所列。
表2-3 常見(jiàn)貨物的安患角
物料
煤
焦炭
鐵礦石
細(xì)砂
安息角
27°～45°
50°
40°～45°
30°～45°
物料
粗砂
石灰石
粘土
水泥
安息角
50°
40°～45°
50°
40°～50°
設(shè)計(jì)的車廂最大舉升角必須大于貨物安息角，以保證把車廂內(nèi)的貨物卸凈。此外，在最大舉升角。時(shí)，車廂后欄板與地面須保持一定的間距H，如圖2-9所示。為了避免車廂傾卸時(shí)與底盤(pán)縱梁后端發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，故圖2-9中的必須大于零。設(shè)計(jì)時(shí)，自卸汽車車廂最大舉升角可在50°～60°之間選取。對(duì)于EQ3090自卸車，這里定其最大舉升角為55°。
圖2-9 自卸汽車后傾最大舉升角的確定
2.4 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(mén)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(pán)自身的發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，經(jīng)過(guò)取力器，用來(lái)驅(qū)動(dòng)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(duì)于汽車底盤(pán)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(dòng)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(mén)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。
圖2-10 變速器側(cè)蓋取力器
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(dòng)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(dòng)軸；18-泵架；19-彈性柱銷聯(lián)軸節(jié)；20-液壓泵；22-連接套筒
2.5 功率和比功率計(jì)算
2.5.1 功率平衡計(jì)算
專用汽車在行駛過(guò)程中所需的驅(qū)動(dòng)功率Pt按下式計(jì)算：
式中 ——整車總質(zhì)量；
——滾動(dòng)阻力系數(shù)；
——汽車底盤(pán)傳動(dòng)系的機(jī)械效率；
——空氣阻力系數(shù)；
——整車迎風(fēng)面積；
——最高車速；
——專用工作裝置在車輛行駛中從汽車底盤(pán)所取的功率；
——專用工作裝置的機(jī)械效率。
若考慮發(fā)動(dòng)機(jī)功率有一定的儲(chǔ)備，則需要給發(fā)動(dòng)機(jī)確定一定的負(fù)荷率，其范圍一般在75％～90％。當(dāng)外載負(fù)荷變化大，或車輛行駛所需的功率估算不準(zhǔn)確時(shí)，應(yīng)取下限值，即0.75；當(dāng)外載負(fù)荷變化小，或所需的功率估算較準(zhǔn)確時(shí)，取上限值，即0.90，一般負(fù)荷率不大于0.90。這樣可計(jì)算出專用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的總功率為：
2.5.2 比功率計(jì)算
所謂汽車的比功率是指單位汽車總質(zhì)量的發(fā)動(dòng)機(jī)功率，若不計(jì)風(fēng)阻，其計(jì)算式有
據(jù)統(tǒng)計(jì)，專用汽車（含汽車列車）比功率的大致范圍是：
目前，隨著公路條件的改善，車輛運(yùn)輸速度的提高，比功率有增加的趨勢(shì)。例如有的國(guó)家規(guī)定，對(duì)于大客車、貨車(專用車)及汽車列車，其比功率不能低于0.006，以防止車輛的動(dòng)力性不足，阻礙車流。
經(jīng)Matlab編程可以得到以下結(jié)果：；
3 底盤(pán)車架的改裝
3.1 底盤(pán)的選擇
目前．改裝專用汽車選用的底盤(pán)主要是二類或三類汽車底盤(pán)，也有為某些專用汽車設(shè)計(jì)的專用底盤(pán)。汽車底盤(pán)的選擇或設(shè)計(jì)專用底盤(pán)主要根據(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)力匹配等來(lái)決定。
目前我國(guó)對(duì)于常規(guī)的廂式車、罐式車、自卸車等通常是采用二類汽車底盤(pán)改裝設(shè)汁。這是目前專用汽車設(shè)計(jì)中選用底盤(pán)型式最多的一種。所謂二類汽車底盤(pán)，即在基本型整車的基礎(chǔ)上。去掉貨箱。在改裝設(shè)計(jì)的總布置時(shí)，在沒(méi)有貨箱的汽車底盤(pán)上，加裝所需的工作裝置或特種車身。采用二類汽車底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)是整車總體布置和工作裝置設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)若嚴(yán)格控制了整車總質(zhì)量、軸載質(zhì)量分配、質(zhì)心高度位置等，則基本上能保持原車型的主要性能。但是，還要對(duì)改裝后的整車重新作出性能分析和計(jì)算。
對(duì)客車、客貨兩用車、廂式貨車等則通常采用三類汽車底盤(pán)改裝設(shè)計(jì)。所謂三類汽車底盤(pán)，—般是在基本型車的基礎(chǔ)上，去掉貨箱和駕駛室。近年來(lái)，我國(guó)乘用車發(fā)展很快，對(duì)乘用車使用性能的要求也在不斷提高，再用原來(lái)的三類汽車底盤(pán)改裝的客車已越來(lái)越不受歡迎。因此，各類專用客車底盤(pán)應(yīng)運(yùn)而生。這些專用客車底盤(pán)的基本特點(diǎn)是利用基本型總成，按客車性能要求更新進(jìn)行整車布置，更新設(shè)計(jì)懸架系統(tǒng)。這種底盤(pán)不僅在質(zhì)心位置、整車性能特別是平順性方面有很大的變化，而且在傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力匹配、以及制動(dòng)系統(tǒng)等總成方面也有較大的改裝設(shè)計(jì)。
目前在用普通汽車底盤(pán)作改裝設(shè)計(jì)時(shí)．把更換了發(fā)動(dòng)機(jī)的底盤(pán)，如將汽油發(fā)動(dòng)機(jī)改換成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)．亦當(dāng)作三類底盤(pán)處理。
無(wú)論選用二類或三類汽車底盤(pán)，很難完全滿足某些專用汽車的性能要求。例如用普通汽車底盤(pán)改裝廂式貨車、存在質(zhì)心過(guò)高，軸荷分配不合理的問(wèn)題；改裝消防車，首先是底盤(pán)車速就達(dá)不到要求；改裝客廂式專用車，存在平順性差的問(wèn)題。因此，可以這樣說(shuō)，若要使我國(guó)的專用汽車上質(zhì)量、上檔次，一定要開(kāi)發(fā)出一些具有特點(diǎn)的專用汽車底盤(pán)。
在專用汽車底盤(pán)或總成選型方面，一般應(yīng)滿足下述要求：
1) 適用性
對(duì)貨運(yùn)車用的總成應(yīng)適應(yīng)貨運(yùn)要求，保證貨運(yùn)安全無(wú)損；對(duì)乘用車用的總成應(yīng)適于乘客的需要．達(dá)到乘座安全舒適；對(duì)各種專用改裝車的總成應(yīng)適于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標(biāo)進(jìn)行改裝選型設(shè)計(jì)，例如各種取力器的輸出接口等。
2) 可靠性
所選用的各總成工作應(yīng)可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命，且同一車型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于均衡。
3) 先進(jìn)性
所選用的底盤(pán)或總成．應(yīng)使整車在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過(guò)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。而且在專用性能上要滿足國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
4) 方便性
所選用的各總成要便于安裝、檢查、保養(yǎng)和維修。處理好結(jié)構(gòu)緊湊與裝配調(diào)試空間合理的矛盾。在選用專用汽車底盤(pán)時(shí)，除了上述因素外，還有以下兩個(gè)很重要的方面：一是汽車底盤(pán)價(jià)格，它是專用汽車購(gòu)置成本小很大約部分，一定要考慮到用戶可以接受。這也涉及到專用汽車產(chǎn)品能否很快地占有市場(chǎng)、企業(yè)能否增加效益等問(wèn)題。二是汽車底盤(pán)供貨要有來(lái)源，要同生產(chǎn)汽車底盤(pán)的主機(jī)廠有明確的協(xié)議或合同，無(wú)論汽車底盤(pán)滯銷或緊俏，一定要按時(shí)將底盤(pán)供貨。
本文設(shè)計(jì)的EQ3090自卸車是在EQ1090的基礎(chǔ)上改裝而成，故其底盤(pán)選用EQ1090的底盤(pán)。
3.2 主車架的改裝
主車架是汽車底盤(pán)上各總成及專用工作裝置安裝的基礎(chǔ)，改裝時(shí)受到的影響最大，因此，要特別引起注意。
3.2.1 主車架的鉆孔和焊接
主車架是受載荷很大的部件，除承受整車靜載荷外，還要受到車輛行駛時(shí)的動(dòng)載荷，為了保持主車架的強(qiáng)度和剛度，原則上不允許在主車架縱梁上鉆孔和焊接，應(yīng)盡量使用車架上原有的孔。如果安裝專用設(shè)備或其它附件，不得不在車架上鉆孔或焊接時(shí)．應(yīng)避免在高應(yīng)力區(qū)鉆孔或焊接。主車架縱梁的高應(yīng)力區(qū)在軸距之間縱梁的下冀面和后懸的上冀面處。因?yàn)檫@些部位縱梁應(yīng)力較大，鉆孔容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。
對(duì)于主車架縱梁高應(yīng)力區(qū)以外的其余地方需要鉆孔或焊接時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：
1) 盡量減小孔徑，增加孔間距離，對(duì)鉆孔的位置和孔徑規(guī)范，應(yīng)滿足圖3-1和表3-1的要求。
表1-3 主車架鉆孔的尺寸要求
尺寸
車型
重型車
中型車
輕型車
孔間距/mm
A
>70
>60
>50
B
>50
>40
>30
C
>50
>40
>30
孔徑/mm
Φ
<15
<13
<11
圖3-1 主車架鉆孔的孔徑和孔間距
2) 在縱梁翼面高應(yīng)力區(qū)外的其它部位鉆孔，只能在中心處鉆一個(gè)孔，如圖3-1所示。
3) 在縱梁的邊、角區(qū)域亦禁止鉆孔或焊接，如圖3-2、圖3-3所示的區(qū)域即為不允許鉆孔和焊接加的部位。因?yàn)樵谶@些部位進(jìn)行鉆孔或焊接，極易引起車架早期開(kāi)裂。
圖3-2 主車架縱梁禁止鉆孔區(qū)
圖3-3主車架縱梁禁止焊接區(qū)
4) 嚴(yán)禁將車架縱梁或橫梁的男面加工成缺口形狀。
本課題中由于主車架與副車架之間的連接選用止推連接板形式，故主車架不用考慮鉆孔，只需考慮焊接的位置得當(dāng)。
3.2.2 主車架的加長(zhǎng)設(shè)計(jì)
因?qū)Ｓ闷嚪ú贾玫男枰?，?duì)主車架有時(shí)要進(jìn)行加長(zhǎng)。例如廂式零擔(dān)貨物運(yùn)輸車和輕泡貨物運(yùn)輸車，若用普通汽車底盤(pán)改裝．則需要將軸距加大，改裝長(zhǎng)貨廂來(lái)提高運(yùn)輸效率，此時(shí)要將車架在其中部斷開(kāi)后再加長(zhǎng)。也有將車架后懸部分加長(zhǎng)的改裝設(shè)計(jì)。
車架加長(zhǎng)部分應(yīng)盡量采用與原車架縱梁尺寸規(guī)格一樣、性能相同的材料。車架的加長(zhǎng)部分與車架的連接一般采用焊接。首先在縱梁腹板處，按與縱梁軸線成夾角45?；?0。的方向把縱梁斷開(kāi)，然后把切口斷面加工成坡口形狀，如圖3-4所示。最后將加部分與車架縱梁對(duì)接起來(lái)。為了獲得v型焊縫對(duì)接接頭的最佳強(qiáng)度，防止焊縫起點(diǎn)出現(xiàn)焊接缺陷，應(yīng)朱用引弧焊法或退弧焊法。焊接時(shí)應(yīng)根據(jù)縱梁的材料選擇合適的焊條型號(hào)、直徑及焊接規(guī)范。可采用手工電孤焊或氣體保護(hù)焊，并選用磁性焊條，保證在高載荷、變形和振動(dòng)的情況下的焊接強(qiáng)度。
圖3-4 縱梁的坡口形狀
3.2.3 主車架加強(qiáng)板的設(shè)計(jì)
1) 設(shè)主車架縱梁加強(qiáng)板的條件
主車架改裝時(shí)，為了減少車架縱梁的局部應(yīng)力?；蛘邽榱耸管嚰芗娱L(zhǎng)后仍能滿足強(qiáng)度和剛度的要求，對(duì)裝載質(zhì)量增加；軸距和總長(zhǎng)發(fā)生變化，使車架采用中部拼接或尾部加長(zhǎng)時(shí)；為了使車架高應(yīng)力區(qū)(危險(xiǎn)斷面)滿足強(qiáng)度和剛度的要求，同時(shí)又使車架在某一區(qū)間的截面尺寸變化不致太大，這些情況，常常在車架縱梁上采用加強(qiáng)板。
2) 加強(qiáng)板的形狀
加強(qiáng)板的截面形狀推薦選用L型，其厚度應(yīng)不小于車架厚度的40％。L型加強(qiáng)板的冀面應(yīng)貼合在車架縱梁翼面受拉伸的一邊。加強(qiáng)板的端頭形狀應(yīng)逐步過(guò)渡，如切成小于45°的斜角，或在端頭中部開(kāi)光滑槽，如圖3-5所示。
3) 加強(qiáng)板的布置
加強(qiáng)板布置的合理，可以有效地減少車架的應(yīng)力。若布置不合理，則可能使車架產(chǎn)生應(yīng)力集中。為了避免應(yīng)力集中，加強(qiáng)板的端頭位置不應(yīng)在剛度變化部位和集中載荷作用的地方。例如，應(yīng)使加強(qiáng)板的端頭和副車架的端頭充分重疊一部分或使二者相互離開(kāi)足夠的距離，如圖3-6所示。
4) 加強(qiáng)板的控制
加強(qiáng)板和主車架的固定最好采用鉚接。加強(qiáng)板末端和鉚釘孔之間的最小距離為25mm，鉚釘?shù)拈g距為70～150 mm。當(dāng)鉚接有困難時(shí)，可在加強(qiáng)板上加工孔塞焊于縱梁膠板上，塞焊孔直徑為20～30 mm，塞焊孔與加強(qiáng)板端部的最小距離為25mm，孔間距為100～170 mm。
圖3-5 加強(qiáng)板的湍頭形狀
1-主車架縱梁；2-加強(qiáng)板
圖3-6 加強(qiáng)板的合理布置
1-加強(qiáng)板；2-主車架縱梁；3-副車架
3.3 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(guò)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16MnReL。
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(duì)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。
3.3.1 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3-7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。對(duì)于隨車起重運(yùn)輸車的副車架來(lái)說(shuō)，在安裝起重裝置的范圍內(nèi)，應(yīng)按如圖3-8和圖3-9所示的方式用一塊腹板將副車架截面封閉起來(lái)，以提高副車架的抗扭和抗彎能力。
圖3-7 副車架的截面形狀
圖3-8 加強(qiáng)后的副車架截面形狀
1-副車架；2-腹板
圖3-9 加強(qiáng)腹板的位置
參照國(guó)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、6mm。
3.3.2 加強(qiáng)板的布置
車架中部(液壓舉升機(jī)構(gòu)位置)所受彎曲、扭曲最大，因此在這一區(qū)域應(yīng)加加強(qiáng)板，考慮到零件的工藝性，由于下翼板所受彎曲應(yīng)力較大，因此，加強(qiáng)板緊貼下翼板，為了避免下翼板由于鉆孔而導(dǎo)致抗彎強(qiáng)度下降，除與后加強(qiáng)板重疊部位，該加強(qiáng)板主要與腹板連接。
在縱梁上加上加強(qiáng)板，加強(qiáng)板端頭區(qū)域車架容易產(chǎn)生集中應(yīng)力。為了降低應(yīng)力集中，加強(qiáng)板端頭形狀有三種設(shè)計(jì)方式，見(jiàn)圖3-10。
圖3-10 加強(qiáng)板的三種設(shè)計(jì)方式
本副車架為了批量生產(chǎn)時(shí)工藝簡(jiǎn)單，采用了圖3-10（b）角型的端頭形狀。
3.3.3 副車架的前端形狀及安裝位置
1) 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(duì)縱梁的扭轉(zhuǎn)約束。
2) 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(duì)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。
3) 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(lái)減弱副車架對(duì)主車架的約束
4) 副車架與主車架連接如圖3-11所示。
圖3-11 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(見(jiàn)圖3-12)
圖3-12 副車架的前端結(jié)構(gòu)
副車架前端形狀常有三種形狀(見(jiàn)圖3-13)。
對(duì)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3-13(c)所示：；。
圖3-13 副車架的三種前端形狀
（a）U形；（b）角形；（c）L形
如果加工上述形狀困難時(shí)，可以采用如圖3-14所示的副車架前端簡(jiǎn)易形狀，此時(shí)斜面尺寸較大。
對(duì)于鋼質(zhì)副車架：；
對(duì)于硬本質(zhì)副車架；；
副車架在汽車底盤(pán)上布置時(shí)，其前端應(yīng)盡可能地往駕駛室后圍靠近。
圖3-15為某散裝水泥運(yùn)輸車的罐體、副車架相對(duì)于汽車底盤(pán)的安裝位置。在滿足軸荷分配的前提下，其中A不宜過(guò)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)。
圖3-14 副車架前端簡(jiǎn)易形狀
（a）剛質(zhì)副車架 ；（b）硬木質(zhì)副車架
圖3-15 副車架的安裝位置
3.3.4 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(jiàn)圖3-16
圖3-16 橫梁與縱梁的連接
1-縱梁；2-連接板；3橫梁
圖3-16（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3-16（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3-16（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(duì)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(guò)來(lái)的垂直力(反)和縱向力(牽引力、制動(dòng)力)。
綜合以上考慮，本副車架的縱梁與橫梁的連接采用第3種方式，即橫梁同時(shí)與縱梁的腹板及上或下翼板相連，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鉚接。
3.3.5 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3-17是斯泰爾重型專用汽車所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(guò)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(duì)水平位移。相鄰兩個(gè)推止推連接板之間的距離在500～1000 mm范圍內(nèi)。
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(guò)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(jiàn)圖3-18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。
圖3-17 止推連接板的結(jié)構(gòu)
1- 副車架；2-止推連接板；3-主車架縱梁
圖3-18 連接支架
1-上托架；2-下托架；3螺栓
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EQ3090主副車架之間采用止推連接板式。
3.3.6 副車架的強(qiáng)度校核
如果已知車架在危險(xiǎn)工況下，危險(xiǎn)截面的彎矩為，則可計(jì)算出副車架在危險(xiǎn)截面的彎矩，即:
副車架最大彎曲應(yīng)力滿足以下強(qiáng)度條件:
式中: H—副車架截面高度；
—許用彎曲應(yīng)力(可查有關(guān)手冊(cè))。
以上所得出的副車架彎矩計(jì)算和強(qiáng)度校核公式完全可以用于設(shè)計(jì)計(jì)算和指導(dǎo)副車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
自卸汽車車廂在舉升過(guò)程中，舉升力隨著舉升角度的變化和貨物下卸量的變化而變化。為了確定油缸最大舉升力和其他支承件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，必須了解車廂在整個(gè)舉升過(guò)程中力的變化規(guī)律，可以用解析法或作圖法求得。一般情況下，用作圖法比較方便。
從靜止開(kāi)始，每隔5°求一次舉升力。作圖方法如下:
車廂舉升時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)勻速運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)力平衡系統(tǒng)。可根據(jù)平衡體三力匯交原則作出力圖(見(jiàn)圖3-18a)。
已知條件:貨廂與貨物總質(zhì)量以及質(zhì)心作用點(diǎn)A;油缸支承點(diǎn)以及BB'方向;車廂翻轉(zhuǎn)軸對(duì)翻轉(zhuǎn)軸套的作用點(diǎn)C;假設(shè)車廂；滿載不卸貨，即G為定值。
作圖步驟:第一，取力的比例尺度;第二，作出重力AA';第三，作BB'平行線交于A點(diǎn);第四，作CA平行線過(guò)A'點(diǎn)交于創(chuàng)點(diǎn);第五，得力平衡三角形AA'創(chuàng)，按力的比例量出力的大小和方向。A' C'為翻轉(zhuǎn)軸對(duì)車廂翻轉(zhuǎn)軸套的反力，C"A為油缸對(duì)車廂支承點(diǎn)的推力，方向如圖3-18所示。第六，車廂舉升每隔5°重復(fù)以上步驟，將數(shù)據(jù)填入表格，即可得到舉升力的變化規(guī)律。這種方法簡(jiǎn)單、快速、較準(zhǔn)確，能夠指導(dǎo)設(shè)計(jì)。
圖3-18 舉升力的作圖法
經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出：
去疲勞系數(shù)為1.4，考慮到自卸汽車的使用條件較差，取動(dòng)荷系數(shù)為4.7，則最大動(dòng)應(yīng)力為：
縱梁材料額16MnReL的屈服極限需用應(yīng)力：
從計(jì)算結(jié)果可知，本車架能夠安全的承受載荷。
4 整車總體參數(shù)的選擇和確定
4.1 主要尺寸參數(shù)
自卸汽車尺寸參數(shù)主要有：軸距、輪距、外廓尺寸(車輛長(zhǎng)、寬、高)等，如圖4-1所示
由于自卸汽車多在二類貨車底盤(pán)上改裝而成，因此其軸距L、輪距B、前懸LF、接近角γ1等參數(shù)，改裝前后均保持不變。車廂與駕駛室的間距C＝100～250 mm。車廂長(zhǎng)度LH應(yīng)根據(jù)額定裝載質(zhì)量和主要運(yùn)輸?shù)呢浳锩芏?，并參照同類車型車廂尺寸確定。
圖4-1 自卸汽車的主要尺寸參數(shù)
4.1.1 外廓尺寸
外廓尺寸即指整車的長(zhǎng)、寬、高，由所選的汽車底盤(pán)及工作裝置確定，但最大尺寸要滿足法規(guī)要求。例如在我國(guó)GB1589—79“汽車外廓尺寸的界限”中，明確規(guī)定：車輛高不超過(guò)4m；車輛寬(不包括后視鏡)不超過(guò)2.5m；外開(kāi)窗、后視鏡等突出部分距車身不超過(guò)250mm，車輛長(zhǎng)：貨車不超過(guò)12m，半掛汽車列車不超過(guò)16.5m，全掛汽車列車不超過(guò)20 m。但有的國(guó)家已放寬某些限制，如英國(guó)、德國(guó)已有4.2m高的廂式車(見(jiàn)圖4-2)。
圖4-2 奔馳1838/4×2牽引車帶箱式半掛車
對(duì)于超重型或其它一些特種車輛屬于非公路運(yùn)輸車輛，不在此規(guī)定的限制之內(nèi)。
由于EQ3090是經(jīng)EQ1090改裝而成，故其車高、寬及一些參數(shù)都沒(méi)有很大的變化，參考EQ1090以及國(guó)內(nèi)外一些同額定總質(zhì)量，裝載質(zhì)量自卸車的尺寸參數(shù)，確定本課題設(shè)計(jì)的EQ3090的外廓尺寸如表4-1：
表4-1 EQ3090的外廓尺寸(mm)
長(zhǎng)
寬
高
6926
2470
2490
4.1.2 軸距與輪距
軸距影響到車輛總長(zhǎng)，最小轉(zhuǎn)向直徑、縱向通過(guò)半徑或縱向通過(guò)角、軸荷分配和質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，也影響到車輛的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。同普通貨車相比；自卸汽車要求軸距變短。輪距影響到車輛總寬、橫向通過(guò)半徑、轉(zhuǎn)向時(shí)的通道寬度以及車軸的橫向穩(wěn)定性。輪距要與車寬相適應(yīng)，對(duì)汽車列車，要求掛車輪距和牽引車輪距一致。EQ1090底盤(pán)選用EQ1090的底盤(pán)，其軸距和輪距應(yīng)與EQ1090相同，故可確定EQ3090的軸距L＝3950mm；輪距輪距B＝1810mm。
4.1.3 前、后懸
汽車的前、后懸直接涉及到汽車的接近角和離去角，一般要求都在25°以上，至少不小于20°。前懸應(yīng)滿足車輛接近角和軸荷分配的要求。前懸與駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向器、前保險(xiǎn)杠等總成布置有關(guān)。后懸應(yīng)滿足車輛離去角和軸荷分配的要求，同時(shí)還要滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，即對(duì)于客車和全封閉廂式車輛，后懸不得超出軸距的0.65倍；對(duì)于其它車輛，后懸不得超出軸距的0.55倍，但最長(zhǎng)不得超出3.5m。在實(shí)際改裝過(guò)程中，后懸變動(dòng)比較多。對(duì)于自卸車，一般要將所選得普通汽車底盤(pán)的后懸變短。本文設(shè)計(jì)的EQ3090的前懸LF＝1049mm，后懸LR＝2043 mm。
4.2 質(zhì)量參數(shù)
4.2.1 裝載質(zhì)量
對(duì)裝載質(zhì)量，要考慮以下兩方面：
1) 用途和使用條件 如對(duì)于貨流大，運(yùn)距長(zhǎng)的運(yùn)輸，則宜采用大噸位車輛，以便于提高生產(chǎn)率、降低運(yùn)輸成本；而對(duì)于貨流多變、運(yùn)距短的運(yùn)輸，則宜采用中、小噸位車輛。
2) 合理分級(jí) 在裝載噸位級(jí)別上，要分布合理，以利于專用車產(chǎn)品的系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。
對(duì)于同一底盤(pán)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量提高裝載質(zhì)量。
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(pán)允許的最大總質(zhì)量相適應(yīng)。
EQ3090是承擔(dān)市區(qū)或市郊短途運(yùn)輸?shù)淖孕镀?，綜合考慮其額定轉(zhuǎn)載質(zhì)量范圍和EQ3090的最大總質(zhì)量，并參考其他自卸車，確定其裝載質(zhì)量＝4500kg。
4.2.2 整備質(zhì)量
所謂整備質(zhì)量是指專用汽車帶有全部工作裝置及底盤(pán)所有的附屬設(shè)備，加滿油和水，但未載人和載貨時(shí)的整車質(zhì)量。整備質(zhì)量是一個(gè)重要設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)運(yùn)輸型專用汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性有很大影響。據(jù)估計(jì)，載重汽車整備質(zhì)量減少10％，可使經(jīng)濟(jì)性提高8.5％。因此從設(shè)計(jì)原則上講，應(yīng)減少整備質(zhì)量，盡量采用輕質(zhì)金屬材料和非金屬材料，減少原材料消耗，降低制造成本。當(dāng)然整備質(zhì)量在設(shè)計(jì)時(shí)要受到一些條件的制約，如車輛使用的公路條件、原材料質(zhì)量、制造工藝水平等，這些方面都需要綜合考慮。
自卸汽車整車整備質(zhì)量是指裝備齊全、加夠燃料、液壓油和冷卻掖的空車質(zhì)量。它一般是：二類底盤(pán)整各質(zhì)量與改裝部分質(zhì)量的總和，是自卸汽車總體設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)參數(shù)之一。綜合以上因素，根據(jù)EQ1090的整備質(zhì)量并考慮改裝部分質(zhì)量，確定EQ3090的整備質(zhì)量。
4.2.3 總質(zhì)量
自卸汽車整車整備質(zhì)量是指裝備齊全、加夠燃料、液壓油和冷卻掖的空車質(zhì)量。它一般是：類底盤(pán)整各質(zhì)量與改裝部分質(zhì)量的總和，是自卸汽車總體設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)參數(shù)之一。
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：
式中： —自卸汽車總質(zhì)量；
—自卸汽車整車整備質(zhì)量；
—裝載質(zhì)量；
—駕駛員質(zhì)量，按計(jì)算。
對(duì)于本文設(shè)計(jì)的EQ3090,其總質(zhì)量為：
自卸汽車質(zhì)量利用系數(shù)是指裝載質(zhì)量，與整車整備質(zhì)量之比
該系數(shù)是一項(xiàng)評(píng)價(jià)汽車設(shè)計(jì)、制造水平的綜合性指標(biāo)。因此，新車型設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)力求采用新工藝、新材料、新技術(shù)，不斷減輕汽車自重，提高汽車性能。
有時(shí)候質(zhì)量利用系數(shù)也可用裝載質(zhì)量與汽車干質(zhì)量之比來(lái)表示。干質(zhì)量是指汽車整備質(zhì)量減去燃料、冷卻液和附屑設(shè)備的質(zhì)量。這一質(zhì)量利用系數(shù)更準(zhǔn)確地反映該車的金屑和其他銹料的利用串。但是在一般技術(shù)資料中很少介紹有關(guān)自卸汽車干質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)值。
通常由二類貨車底盤(pán)改裝的自卸汽車(＜15t)質(zhì)量利用系數(shù)略低于原貨車的質(zhì)量利用系數(shù)。國(guó)產(chǎn)自卸汽車的＝1.0~1.5，國(guó)外自卸汽車的＝1.3~2.0。
對(duì)于本文設(shè)計(jì)的EQ3090,其質(zhì)量利用系數(shù)為：
自卸汽車的質(zhì)心位置是指滿載或空載時(shí)整車質(zhì)量中心位置。自卸汽車的質(zhì)心位置對(duì)使用性能(例如汽車的制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性等)影響很大。因此，自卸汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使質(zhì)心位置接近原貨車的質(zhì)心位置。
4.2.4 軸載質(zhì)量
最大軸載質(zhì)量是專用汽車在公路行駛時(shí)使用受限制的一個(gè)技術(shù)參數(shù)，也是公路和橋梁設(shè)計(jì)載荷標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。
所謂軸載質(zhì)量分配是指車輛某一軸的承載質(zhì)量占整車總質(zhì)量的百分比，應(yīng)分空載和滿載兩種工況考慮。
改裝后的專用汽車軸載質(zhì)量分配應(yīng)盡量和原車型靠近。對(duì)于單車在滿載條件下，長(zhǎng)頭車的前軸質(zhì)量應(yīng)達(dá)到25％，平頭車的前軸質(zhì)量應(yīng)達(dá)到30％，對(duì)于半掛汽車列車，在空載時(shí)，鞍式牽引車驅(qū)動(dòng)橋軸載質(zhì)量至少應(yīng)達(dá)到汽車列車總質(zhì)量的25％。
在確定軸載質(zhì)量分配時(shí)，還應(yīng)滿足以下原則：
1) U輪胎磨損均勻。例如對(duì)于4×2型單胎車輛，前、后軸應(yīng)各占1／2，對(duì)于4×2型后雙胎車輛，前軸應(yīng)占1／3，而后軸應(yīng)占2／3。
2) 允許軸載質(zhì)量的限制。允許袖裁質(zhì)量有相應(yīng)的限值及系列標(biāo)準(zhǔn)。
3) 輪胎負(fù)荷系數(shù)。所謂輪胎負(fù)荷系數(shù)是指輪胎所受到的靜負(fù)荷與輪胎額定負(fù)荷之比。一般取0.9～1。
4) 操縱穩(wěn)定性。要求改裝后的專用汽車在各種工況下，應(yīng)具有一定的不足轉(zhuǎn)向。
5) 質(zhì)心位置。在橫向，應(yīng)使左、右車輪的承載質(zhì)量分配均等，其最大偏差不得大于3％～4％；在縱向，要滿足前面提到的軸載質(zhì)量分配條件；在高度位置，應(yīng)使質(zhì)心盡可能低。從車輛行駛穩(wěn)定性考慮，質(zhì)心高度應(yīng)滿足以下條件：
保證車輛不發(fā)生側(cè)翻，要求;
保證車輛不發(fā)生縱翻，要求;
式中 專用汽車輪距(m)；
整車質(zhì)心至后軸中心線的水平距離(m)；
整車質(zhì)心至地面的高度(m)；
路面附著系數(shù)，一般??；
側(cè)傾穩(wěn)定角(°)；
縱傾穩(wěn)定角(°)
結(jié)束語(yǔ)
時(shí)間流逝如箭！三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)眼看就要結(jié)束了，這三個(gè)月的時(shí)間，是我大學(xué)成長(zhǎng)的一個(gè)飛躍。在這期間，我不斷的汲取知識(shí)，消化知識(shí)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，我經(jīng)常遇到這樣那樣的困難，這也讓我發(fā)現(xiàn)自己理論知識(shí)的貧瘠和理論聯(lián)系實(shí)踐能力的匱乏。雖然如此，我還是滿懷信心和斗志，突破重重荊棘，不斷的完善自己、充實(shí)自己，最終順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。
總體來(lái)講，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)階段：
第一個(gè)階段的主要任務(wù)是查找資料、完成文獻(xiàn)檢索和外文翻譯。在此期間，我對(duì)圖書(shū)館、網(wǎng)上資源等等都進(jìn)行了相關(guān)的資料查找，使自己對(duì)查找文獻(xiàn)方面的能力有了一定的提高，另外，本身英語(yǔ)是我的弱項(xiàng)學(xué)科，面對(duì)巨大的工作量、陌生的專業(yè)詞匯，進(jìn)行外文翻譯對(duì)我來(lái)說(shuō)是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，不過(guò)我沒(méi)有膽怯，依然直面挑戰(zhàn)，也最終完成了任務(wù)。
第二個(gè)階段是去南昌實(shí)習(xí)，近10天的畢業(yè)實(shí)習(xí)期間，雖然我們只是參觀實(shí)習(xí)，但對(duì)