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1、黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 HQ3090Z高位自卸汽車改裝設(shè)計 院系名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 副教授 摘 要 高位自卸汽車是專用自卸汽車一種，主要用于運(yùn)輸散裝并可以散堆的貨物（如沙、土、以及農(nóng)作物等），還可用于運(yùn)輸成件的貨物，主要服務(wù)于建材廠、礦山、工地等。高位自卸汽車主要裝備有車廂舉升和

2、傾卸機(jī)構(gòu)，特別適合高貨臺卸貨作業(yè)，使用方便，具有高度機(jī)動性和卸貨機(jī)械化的特點。 本文在緒論中闡述了高位自卸汽車改裝設(shè)計的目的和意義、發(fā)展?fàn)顩r以及應(yīng)用前景以及本次設(shè)計的主要內(nèi)容和總體技術(shù)路線。接著分析論證了一種總質(zhì)量為9t的高位自卸汽車的總體設(shè)計方案，對其二類底盤的選型分析、副車架的設(shè)計、舉升機(jī)構(gòu)、傾卸機(jī)構(gòu)和后廂門開合機(jī)構(gòu)都做了詳細(xì)說明論述。還包括主要機(jī)構(gòu)的方案分析和選擇、運(yùn)動分析、動力學(xué)分析以及強(qiáng)度和剛度的計算校核， 簡單介紹了液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算方法和過程以及液壓產(chǎn)品的選型。最后對改裝完成后的高位自卸汽車進(jìn)行了必要的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性等主要整車性能的計算分析，計算記過表明整車性能滿足

3、要求。 關(guān)鍵詞：專用車設(shè)計；高位自卸車；副車架；舉升機(jī)構(gòu)；總體布置 ABSTRACT High dump truck is a private dump trucks, mainly for the transport of bulk and bulk cargo (such as sand, soil, and agricultural crops, and so on), can also be used to transport goods, main services in the building materials factory, mine, site

4、etc. High dump truck mainly equipped with car lift and dump bodies, particularly suitable for high discharge of domestic jobs, easy to use, with a high degree of mobility and discharge characteristics of mechanization. Outlined in the introduction to this article in the high purpose and significanc

5、e of dump truck design modifications, development status and application prospect and the main content, and overall design of this technique. Then analysis demonstrates a total quality is 9t of high level design of dump truck, chassis selection analysis of second class, Vice-frame designs, lifting b

6、odies, dump bodies and back door opening-closing mechanism, made a detailed exposition. Also includes analysis of the principal organs of the programmes and selected, movement analysis, dynamic analysis and calculation of strength and stiffness checking to briefly explain the calculation method for

7、design of hydraulic system and process, and selection of hydraulic products. Last modified high dump truck after the completion of the necessary power, fuel economy and stability calculation of main performance analysis, calculation of demerit that performance to meet the requirements. Keywor

8、ds: Special Vehicle Design；High Tipper; Deputy Frame；Lift Mechanism； General Layout 1 目 錄 摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ 第1章 緒論……………………………………………………………………………1 1.1課題研究的目的及意義…………………………………………………………1 1.2 課題的國內(nèi)外

9、研究現(xiàn)狀…………………………………………………………2 1.3 設(shè)計的主要內(nèi)容及實施計劃……………………………………………………3 1.3.1設(shè)計的主要內(nèi)容……………………………………………………………3 1.3.2設(shè)計的技術(shù)路線……………………………………………………………4 第2章 總體設(shè)計…………………………………………………………………………5 2.1專用汽車總體布置原則…………………………………………………………5 2.2 二類底盤的選擇…………………………………………………………………6 2.3車廂設(shè)計…………………………………………………………………………7

10、 2.3.1車廂的結(jié)構(gòu)形式……………………………………………………………7 2.3.2車廂的設(shè)計規(guī)范及尺寸選定………………………………………………8 2.3.3車廂重量的計算……………………………………………………………9 2.4 副車架的設(shè)計……………………………………………………………………10 2.4.1 副車架的截面形狀及尺寸………………………………………………10 2.4.2 加強(qiáng)板的布置……………………………………………………………11 2.4.3 副車架的前端形狀及安裝位置…………………………………………

11、…11 2.4.4 縱梁與橫梁的連接設(shè)計……………………………………………………13 2.4.5 副車架與主車架的連接設(shè)計………………………………………………14 2.5質(zhì)量參數(shù)的確定…………………………………………………………………15 2.5.1額定裝載質(zhì)量………………………………………………………………15 2.5.2整車整備質(zhì)量………………………………………………………………15 2.5.3總質(zhì)量Ma…………………………………………………………………15 2.6本章小結(jié)…………………………………………………………………………15 第3章 主要機(jī)

12、構(gòu)及零件設(shè)計…………………………………………………………16 3.1高位舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算………………………………………………………16 3.1.1剪式高位自卸汽車的設(shè)計分析……………………………………………16 3.1.2 L式高位自卸汽車的設(shè)計分析……………………………………………18 3.1.3論證方案……………………………………………………………………18 3.2 L型舉升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析及主要參數(shù)的確定…………………………………19 3.2.1舉升油缸和同步油缸主要參數(shù)確定………………………………………19 3.2.2舉升杠桿的受力分析……………………………………………

13、…………20 3.2.3高位舉升和傾卸機(jī)構(gòu)的受力分析…………………………………………21 3.2.4舉升杠桿的校核……………………………………………………………22 3.3傾卸機(jī)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………………………25 3.4最大舉升角的確定………………………………………………………………27 3.5 本章小結(jié)…………………………………………………………………………28 第4章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計……………………………………………………………30 4.1舉升油缸與同步油缸的設(shè)計計算………………………………………………30 4.2油缸主要參數(shù)的確定及選擇…………

14、…………………………………………31 4.2.1液壓系統(tǒng)壓力的確定………………………………………………………32 4.2.2液壓系統(tǒng)的最大流量確定…………………………………………………33 4.2.3液壓控制系統(tǒng)………………………………………………………………33 4.3本章小結(jié)…………………………………………………………………………35 第5章 整車性能計算分析…………………………………………………………36 5.1動力性計算………………………………………………………………………36 5.1.1發(fā)動機(jī)外特性………………………………………………………………36 5.1.2汽車的

15、行駛方程式…………………………………………………………38 5.1.3動力性評價指標(biāo)的計算……………………………………………………41 5.1.4高位自卸汽車整車動力性計算……………………………………………43 5.2燃油經(jīng)濟(jì)性計算…………………………………………………………………46 5.3高位自卸汽車穩(wěn)定性計算………………………………………………………47 5.4高位自卸汽車運(yùn)輸狀態(tài)穩(wěn)定性計算……………………………………………47 5.5高位自卸汽車卸貨時穩(wěn)定性計算………………………………………………48 5.6 本章小結(jié)………………………………………………………………

16、…………49 結(jié)論………………………………………………………………………………………50 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………52 致謝………………………………………………………………………………………53 附錄……………………………………………………………………………………54 第1章 緒 論 1.1課題研究的目的及意義 自卸汽車在土木工程中，常同挖掘機(jī)、裝載機(jī)、帶式輸送機(jī)等聯(lián)合作業(yè)，構(gòu)成裝、運(yùn)、卸生產(chǎn)線，進(jìn)行土方、砂石、松散物料的裝卸運(yùn)輸。由于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(yùn)輸周期，提高生產(chǎn)效

17、率，降低運(yùn)輸成本，并標(biāo)明裝載容積。是常用的運(yùn)輸機(jī)械。自卸汽車具有高度機(jī)動性和卸貨機(jī)械化等優(yōu)點，通常與鏟式裝卸機(jī)、挖掘機(jī)或皮帶運(yùn)輸機(jī)等配套使用，實現(xiàn)裝卸機(jī)械化，從而可以大大縮短裝卸時間，提高運(yùn)輸效率并可以節(jié)省勞動力，減輕勞動強(qiáng)度。 自卸汽車自20世紀(jì)初出現(xiàn)以來，不斷發(fā)展，日趨完善，已經(jīng)成為當(dāng)今貨物運(yùn)輸?shù)闹饕囕v之一。按卸貨方式分類，有后傾式、側(cè)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。側(cè)傾式僅適用于狹窄與卸貨方向變換困難場合。貨廂升高后傾式適用于貨物堆集、變換貨位和往高處卸貨的場合。底卸式和三面傾卸式用于少數(shù)特殊場合。隨著汽車制造業(yè)的發(fā)展，自卸汽車不斷采用新

18、材料、新工藝，提高其質(zhì)量利用系數(shù)，具有較大的速度范圍和較高的傳動效率，控制與操縱更完善，更方便[1]。 專用自卸汽車是針對專門用途設(shè)計的，是在普通自卸汽車的基礎(chǔ)上增設(shè)特定的機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)自己的功能，因此結(jié)構(gòu)上專用自卸汽車比普通自卸汽車復(fù)雜，如擺臂式自裝卸汽車、自裝卸垃圾車、高位自卸汽車等。高位自卸汽車是在普通自卸汽車的基礎(chǔ)上，保留原車的二類底盤，在副車架與車廂中間增設(shè)舉升機(jī)構(gòu)和托架，使車廂隨舉升機(jī)構(gòu)上升平移到一定高度。將傾卸機(jī)構(gòu)安裝在托架與車廂之間，待車廂平移到預(yù)定高度后將車廂傾斜一定角度卸貨。卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平位置，最后平移下降到原始位置，或者角度復(fù)位與平移下降復(fù)位同步進(jìn)行[2]。 高位

19、自卸汽車的專用裝置由舉升機(jī)構(gòu)、傾斜機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)三大部分組成，其中舉升機(jī)構(gòu)的作用是將車廂平移到一定高度，從而實現(xiàn)在該高度進(jìn)行卸貨。舉升機(jī)構(gòu)有多種形式，常見的有L型舉升機(jī)構(gòu)、剪式舉升機(jī)構(gòu)以及平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)等多種形式。傾卸機(jī)構(gòu)的作用是將車廂傾斜一定角度是貨物因重力作用而自動傾卸，卸貨之后能使車廂平穩(wěn)的降落在托架上。它的結(jié)構(gòu)有直推式和連桿組合式兩種。舉升機(jī)構(gòu)和傾卸機(jī)構(gòu)均采用液壓能作為實現(xiàn)舉升和傾翻的動力源。液壓系統(tǒng)一般由液壓泵、控制閥、 限位閥、舉升油缸等組成，是設(shè)計的重要部分。 目前國內(nèi)生產(chǎn)的自卸汽車大多為普通自卸汽車。其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨的高度都是固定不變的。如果需要貨

20、物寫到較高處或使貨物堆積的較高些，目前的自卸汽車就難以滿足要求。如：石料廠、建筑工地、火車車廂卸貨等。貨物一堆堆的傾卸在貨場，占地面積較大。如想將貨物堆積的更高些，還需要有鏟土機(jī)等機(jī)械。這樣將會延誤工時，影響正常的工作、生產(chǎn)，為此就需要設(shè)計一種高位自卸汽車，它能將車廂舉升到一定高度后再傾卸車廂卸貨，以滿足不同卸貨高度的需要。 高位舉升和傾卸機(jī)構(gòu)都是自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)的重要組成部分，其設(shè)計質(zhì)量直接影響自卸汽車的使用性能。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，汽車技術(shù)不斷有新的進(jìn)步，舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式也不斷更新。若能夠?qū)⒉煌愋偷呐e升機(jī)構(gòu)按其各自的特點配備到與之相適應(yīng)的自卸汽車上，則無論是

21、自卸汽車的工作性能，還是舉升機(jī)構(gòu)的使用效率，都會得到很大的改善。因此，如何選擇合適的舉升機(jī)構(gòu)，成為自卸汽車設(shè)計的主要問題。 1.2課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 近年來，世界各國都大力發(fā)展專用汽車生產(chǎn)，致力于專用汽車的研究，擴(kuò)大汽車使用范圍，以利于各種貨物的運(yùn)輸。國外主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家的專用汽車社會保有量占載貨汽車保有量的比率都在50%以上（50%~70%）。專用車的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用不僅在實現(xiàn)門到門的專業(yè)化運(yùn)輸和作業(yè)方面收到社會上廣泛重視和歡迎，而且更直接的在大幅度地降低運(yùn)輸成本、提升運(yùn)輸效率、擴(kuò)大汽車的應(yīng)用領(lǐng)域等方面都發(fā)揮著極重要的作用。國外專用汽車廠家逐步重視新材料、新技術(shù)在專用汽車上的應(yīng)用，如采

22、用GRP〔玻璃纖維增強(qiáng)塑料）替代金屬材料制造冷藏車廂體，具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、壽命長等優(yōu)點，應(yīng)用日趨廣泛。微電腦的應(yīng)用正滲透到所有產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，專用汽車也不例外。微電腦已廣泛用于發(fā)動機(jī)控制、自動變速、專用裝置動力傳遞、電器故障診斷等方面．使專用汽車的使用價值逐漸擴(kuò)大，技術(shù)性能明顯提高。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，汽車工業(yè)作為國家支柱產(chǎn)業(yè)獲得了迅猛發(fā)展。專用汽車作為汽車工業(yè)的重要組成部分，也獲得了快速發(fā)展。一方面，隨著產(chǎn)業(yè)政策逐步落實和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)政策不斷完善，從政策標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)上規(guī)范生產(chǎn)、提高技術(shù)水平及產(chǎn)品質(zhì)量；另一方面，隨著我國城市化建設(shè)、高速鐵路建設(shè)、公路建設(shè)及道路運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，為我國專用汽車提

23、供了大量的市場需求，專用汽車的產(chǎn)品品種日趨豐富、合理，產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平不斷提高，年產(chǎn)量也大幅提高。我國專用汽車生產(chǎn)近10年來雖然發(fā)展速度很快，成績巨大，但縱觀國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要和世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家專用汽車發(fā)展趨勢，我國專用汽車的品種還比較集中、單一，數(shù)量和品質(zhì)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。因此，不斷開發(fā)新產(chǎn)品，增加產(chǎn)量和品種，是擺在專用汽車生產(chǎn)廠家面前的一項緊迫而艱巨的任務(wù)。目前，在自卸車領(lǐng)域，國內(nèi)外自卸汽車朝著多品種、系列化、小批量方向發(fā)展，自卸汽車是最常見的專用車輛，自卸汽車又稱翻斗車，它是依靠自身動力驅(qū)動液壓舉升機(jī)構(gòu)，使貨廂具有自動傾卸貨物功能與復(fù)位功能的一種重要專用汽車。主要運(yùn)輸砂、石、

24、土、垃圾、建材、煤礦、糧食和農(nóng)產(chǎn)品等散裝并可散堆的貨物。其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨高度都是固定的，當(dāng)貨物需要卸到較高處或在較高處開始堆積時，普通自卸車不能滿足要求。為此需要設(shè)計一種舉升機(jī)構(gòu)可以將車廂舉升到一定高度后再傾卸貨物，不僅能提高作業(yè)效率還可以節(jié)省空間，這種自卸車稱為高位自卸車。 自卸車的設(shè)計應(yīng)該根據(jù)國家的相關(guān)法規(guī)、汽車車型、市場需求、產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢和企業(yè)的產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。選型時應(yīng)在對同類產(chǎn)品進(jìn)行深入的市場調(diào)查、使用調(diào)查、生產(chǎn)工藝調(diào)查、樣車結(jié)構(gòu)分析與性能分析及全面的技術(shù)、進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行。設(shè)計布置的時候應(yīng)從已有的基礎(chǔ)出發(fā)，對原有車型和市場上的其他車型進(jìn)行分析比較

25、，繼承優(yōu)點，消除缺陷，采用已有且成熟可靠的先進(jìn)技術(shù)與結(jié)構(gòu)，開發(fā)新車型。應(yīng)遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、法規(guī)、法律，不得侵犯他人專利。選用部件的時候應(yīng)力求零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化。 1.3設(shè)計的主要內(nèi)容及實施計劃 1.3.1設(shè)計的主要內(nèi)容 設(shè)計的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題： 1、研究的基本內(nèi)容 （1）研究高位自卸汽車的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計； （2）進(jìn)行二類底盤選擇； （3）進(jìn)行L型高位自卸汽車的總體結(jié)構(gòu)布置； （4）進(jìn)行舉升機(jī)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計、傾斜機(jī)構(gòu)設(shè)計、液壓系統(tǒng)設(shè)計、輔助裝置設(shè)計； （5）整車性能計算分析。 2、擬解決的主要問題 （1）專用車輛的總體布置 （2）二類底盤的選擇

26、 （3）高位自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計 （4）高位自卸汽車翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計 （5）高位自卸汽車液壓系統(tǒng)的設(shè)計 （6）高位自卸汽車后箱門打開機(jī)構(gòu)的設(shè)計 （7）高位自卸汽車取力器的設(shè)計 （8）高位自卸汽車穩(wěn)定性計算 3、研究步驟 （1） 設(shè)計內(nèi)容摘要 （2） 目錄 （3） 設(shè)計研究題目意義、技術(shù)現(xiàn)狀、存在問題及發(fā)展趨勢 （4） 設(shè)計技術(shù)路線與方案 （5） 計算與分析 （6） 設(shè)計內(nèi)容問題與分析 （7） 參考文獻(xiàn) （8） 結(jié)束語 1.3.2設(shè)計的技術(shù)路線 設(shè)計技術(shù)路線如圖1.1所示 第2章 總體設(shè)計 2.1 專用汽車總體布置原則 專用汽

27、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)計任務(wù)書所提出的整車基本性能和專用性能的要求。在進(jìn)行總體布置時應(yīng)按照以下原則： 1) 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(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

28、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?；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，要從多方面綜合考慮。 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 圖2.1 斜臥式粉罐汽車總體布置 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)汽車底盤或總成件的承載能力和整車性能要求，

29、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(jìn)行估算和校核，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。 4) 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(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)量比同類底盤的普通貨車要增加。據(jù)統(tǒng)

30、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(biāo)之一。 6) 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(biāo)準(zhǔn)的要求。 2.2 二類底盤的選擇 在選用底盤時，以下兩個和重要的方面，一是汽車底盤價格，它是專用汽車購置成本中很大的部分，一定要考慮到用戶可以接受。這也涉及到專用汽車產(chǎn)品能否很快的占有市場，企業(yè)能否增加效益問題。二是汽車底盤供貨要有來源，所選用的底盤在市場上必須具有一定的保有量。 綜上，選擇載重

31、量9噸的中國第一汽車集團(tuán)公司生產(chǎn)的CA1097K2E型貨車的二類底盤，該車優(yōu)點明顯：采購成本低、發(fā)動機(jī)養(yǎng)護(hù)簡單、維修價格便宜，比較適合作為改裝車用二類底盤。其主要參數(shù)如表2.1。 表2.1 CA1097K2E型貨車主要參數(shù) 主 要 參 數(shù) 車 型 CA1097K2E 載 重（Kg） 4805 總 重（Kg） 9410 軸荷空載（Kg）前軸 2180 后軸 2230 軸荷滿載 前軸 2725 后軸 6685 最高車速（km/h） 94 六工況燃料消耗量（L/100k

32、m） 15.2 等速油耗（L/100km）80km/h時 ≤ 20 最小轉(zhuǎn)彎半徑（m） 16.4 制動距離（滿載 車速60km/h） ≤ 36.7 最高檔經(jīng)濟(jì)車速（km/h） 50～70 軸距 4050 2.3 車廂設(shè)計 2.3.1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(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

33、，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2.3 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?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)計的E

34、Q3090是承擔(dān)市區(qū)或市郊短途運(yùn)輸?shù)钠胀ㄗ孕镀?，沒有側(cè)傾要求，故采用后傾式車廂。 2.3.2 車廂的設(shè)計規(guī)范及尺寸選定 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(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，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，車廂應(yīng)該有一定的扭轉(zhuǎn)隨動

35、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，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，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)： 車廂長度L要根據(jù)額定的裝載質(zhì)量和主要運(yùn)輸貨物的密度，此車主要設(shè)計用途是用來運(yùn)輸煤炭。查得無煙煤的單位容積質(zhì)量為700-1000Kg/m3，貨物安息角在27°~50°之間。設(shè)計該車的額定載質(zhì)量為M=30

36、00Kg,有公式: （2.1） 式中： V-車廂的容積； M-裝載貨物的質(zhì)量； ρ-貨物的密度。 代入數(shù)據(jù)得： 所以車廂的容積范圍: 3.0 ≤V≤ 5.5 設(shè)計車廂尺寸 長L=3100mm 寬B=2340mm 高H=650mm 所以車廂的容積V′=3.1m×2.34m×0.65m=4.71由此可得：V′在V的范圍之內(nèi)，此容積滿足設(shè)計要求。 車廂的寬要與底盤的寬相一致，保證整車的外形的美觀，并在滿足要

37、求的情況下力求減小自卸車的外廓尺寸，以減輕其整備質(zhì)量，降低制造成本，提高其動力性、經(jīng)濟(jì)性、機(jī)動性。同時我國對公路運(yùn)輸汽車列車的外廓尺寸由限制，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB1589-2004《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限制》規(guī)定：汽車的總寬（不包括后視鏡）不大于2.5m，以保證與公路、橋梁、涵洞的標(biāo)準(zhǔn)保證車輛的安全行駛。所以車廂的寬B=2340mm滿足要求。 2.3.3車廂重量的計算 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)比同級噸位的貨車車架大一倍。 2) 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)行計算，車廂

38、底板厚度應(yīng)不小于10mm，其選材強(qiáng)度等級大于60kg級。5t自卸汽車的車廂底板厚度應(yīng)不小于6mm。 此外，針對本文設(shè)計的高位自卸汽車，為了使車廂底板和L型舉升臂在工作時不發(fā)生干涉。在車廂周圍底部加長，提高車廂底板，以變工作時為舉升臂留出足夠的工作空間。 由表2.2 可以確定車廂的底板選擇6mm鋼板，側(cè)邊板選擇4mm鋼板，前板選擇4mm鋼板，后欄板選擇5mm鋼板。 表2.2常見運(yùn)輸貨物的車廂厚度 貨物 車廂厚度(mm) 車廂選用 底板 邊板 后板 土石方 8 4 5 ? 建筑垃圾 10 6 6 選擇鏟斗車廂 大塊（礦）石 12 8 8 選擇鏟斗車

39、廂 煤炭 6 4 4 運(yùn)煤專用車箱 鐵礦粉 10 8 8 鐵礦粉專用運(yùn)輸車 糧食、化肥 6 4 5 普通矩形車廂 貨箱體積： 箱底：3180×2340×6=44647200mm3； 側(cè)板：3180×650×2×4=16536000mm3； 前擋板：2340×650×4=6084000mm3； 后擋板：2340×650×5=7605000mm3。 以上體積求和=0.0755m3，已知鋼板密度=7.85g/cm3。求得：貨箱重約為590Kg 2.4 副車架的設(shè)計 在專用汽車設(shè)計時，為了改善主車架

40、的承載情況，避免集中載荷，同時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16MnReL。 在增加副車架的同時，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。 2.4.1 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2-6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。對于隨車起重運(yùn)輸車的副車架來說，在安裝起重裝置的范圍內(nèi)，應(yīng)按如圖2.7和圖2.

41、8所示的方式用一塊腹板將副車架截面封閉起來，以提高副車架的抗扭和抗彎能力。 圖2.6 副車架的截面形狀 1-副車架；2-腹板 圖2.7 加強(qiáng)后的副車架截面形狀 圖2.8 加強(qiáng)腹板的位置 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150、82、6mm。 2.4.2 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

42、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)計方式，見圖2.9。 圖2.9 加強(qiáng)板的三種設(shè)計方式 本副車架為了批量生產(chǎn)時工藝簡單，采用了圖2.9（C）角型的端頭形狀。 2.4.3 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)。因為這段主車架變形小，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

43、，可在主、副車架中間增加一層橡膠墊，當(dāng)主車架變形時以彈性橡膠的變形來減弱副車架對主車架的約束 4) 副車架與主車架連接如圖2.10所示。 圖2.10 副車架與主車架的連接 A-A處是截面突變點，在受沖擊載荷時，此處出現(xiàn)應(yīng)力集中，嚴(yán)重時造成主車架斷裂。這就要求副車架的前端結(jié)構(gòu)要設(shè)計成漸變截面，以減緩應(yīng)力集中(見圖2.11) 圖2.12 副車架的前端結(jié)構(gòu) 副車架前端形狀常有三種形狀(見圖2.13)。 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2.13(c)所示：；。 （a）U形；（b）角形；（c）L形 圖2.13 副車

44、架的三種前端形狀 如果加工上述形狀困難時，可以采用如圖2.14所示的副車架前端簡易形狀，此時斜面尺寸較大。 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，其前端應(yīng)盡可能地往駕駛室后圍靠近。 圖2.15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2.14 副車架前端簡易形狀 （a）剛質(zhì)副車架 ；（b）硬木質(zhì)副車架

45、圖2.15 副車架的安裝位置 2.4.4 縱梁與橫梁的連接設(shè)計 橫梁與縱梁的連接方式主要有三種，見圖2.16 1-縱梁；2-連接板；3橫梁 圖2.16 橫梁與縱梁的連接 圖2.16（a）橫梁與縱梁上下翼板連接，該種連接方式優(yōu)點是利于提高縱梁的抗扭剛度。缺點是當(dāng)車架產(chǎn)生較大扭轉(zhuǎn)變形時，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2.16（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

46、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2.16（c）橫梁同時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，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3種方式，即橫梁同時與縱梁的腹板及上或下翼板相連，確定，，。同時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。 2.4.5 副車架與主車架的連接設(shè)計 副車架與主車架的連接常采用

47、如下幾種形式。 （1）止推連接板 圖2.17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2.18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

48、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，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，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2.17 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2.18 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，以及裝配工藝性，本文設(shè)計的HQ3090Z主副車架之間采用止推連接板式和連接支架配合使用的連接形式。 2.

49、5質(zhì)量參數(shù)的確定 2.5.1額定裝載質(zhì)量 高位自卸汽車的額定裝載質(zhì)量應(yīng)比同一類型汽車底盤改裝的普通自卸汽車裝載質(zhì)量小。主要是由于它比普通自卸汽車移了一套車廂升高裝置。 根據(jù)CA1097K2E底盤的參數(shù)，初定額定裝載質(zhì)量Me為3200Kg。 2.5.2整車整備質(zhì)量 整備質(zhì)量是指汽車按出廠技術(shù)條件裝備完整（如備胎、工具等安裝齊備），各種油水添滿后的重量（不含駕乘人員的重量）。 根據(jù)CA1097K2E底盤的參數(shù)，整車整備質(zhì)量為 在此基礎(chǔ)上再增加車廂升高裝置的質(zhì)量，可估算出高位自卸汽車的整備質(zhì)量Mo Mo=4160+600=4660（Kg）

50、 2.5.3總質(zhì)量Ma 總質(zhì)量計算公式為 Ma=Me+Mo+Mp （2.2） 根據(jù)CA1097K2E底盤的參數(shù)，總質(zhì)量 Ma=9410（Kg） 高位自卸汽車軸載質(zhì)量分配應(yīng)基本接近原車底盤要求。為補(bǔ)償車廂升高時，其質(zhì)心略向后移，整車質(zhì)心位置可比同類普通自卸汽車的質(zhì)略向后移。當(dāng)高位自卸汽高位自卸時，應(yīng)對高位工況的軸載質(zhì)量分配工作專門分析計算。 2.6本章小結(jié) 本章主要進(jìn)行高位自卸汽車底盤的選型。首先根據(jù)所需底盤的主要設(shè)計參數(shù)查詢各牌號對

51、應(yīng)的底盤，然后將現(xiàn)有滿足設(shè)計參數(shù)要求的各種底盤進(jìn)行對比，通過比較他們的適用性、可靠性、先進(jìn)性、方便性、價格以及供貨來源等各方面因素選擇比較使用的底盤；綜合各方面情況最后選用CA1097K2E底盤作為本次改裝設(shè)計所選用底盤型號。 第 3 章 主要機(jī)構(gòu)及零件設(shè)計 3.1高位舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 了解并掌握高位自卸汽車的結(jié)構(gòu)對于高位自卸汽車改裝來說是至關(guān)重要的。高位自卸汽車設(shè)有車廂高位升高機(jī)構(gòu)，傾卸機(jī)構(gòu)，這兩套機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為高位自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)，它能將車廂平移舉升到一定高度后傾卸貨物。 高位自卸汽車的傾斜機(jī)構(gòu)與普通自卸汽車相同車廂高位舉升機(jī)構(gòu)需要進(jìn)行選擇。在這里我

52、們選這兩個方案設(shè)計分析，進(jìn)行嘗試。 3.1.1剪式高位自卸汽車的設(shè)計分析 1、舉升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析 圖3.1剪式舉升機(jī)構(gòu)的分析原理圖 如圖3.1所示，為剪式高位舉升機(jī)構(gòu)工作原理。它的主要特點是由兩根長度相等的DF和EC支承桿在其中部鉸接，并在此基礎(chǔ)上，用兩根長相等的FB和CG支承桿進(jìn)行二次中部鉸接，形成二級剪式支架。支承桿右端分別與車廂托架G1和車架E鉸接，支承桿的左端可在滑槽B1和D1內(nèi)移動。舉升液壓缸的上支點與支承桿EC的下部鉸接A處，其承在車架上。當(dāng)車廂舉升時，舉升液壓缸外伸，推動支承桿EC，使EC繞其右端的固定鉸支承按時針方

53、向擺動，其左端則沿滑槽D1滑動；支承桿FD在EC的帶動下作相應(yīng)的運(yùn)動。同樣，支承桿F1B1在G1C1的帶動下，支承桿F1B1的左端沿滑槽滑動，支承桿G1C1右端繞與托架鉸接軸進(jìn)行逆時針轉(zhuǎn)動。這就使車廂托架垂直升高。如果舉升液壓缸收縮，車廂托架垂直降落[9]。 2、 舉升機(jī)構(gòu)的計算 （1）高位升高機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析 當(dāng)升舉油缸由OA伸長到OA1時，舉升支桿CIE繞E旋轉(zhuǎn)到C1I1E，這時車廂升、高到最大高度。與此同時，G點升高到G1點，則車廂升高的最大高度。這時，舉升臂CIE繞B點轉(zhuǎn)過φmax角。 （2）舉升架初始高度hG的計算 假設(shè)貨箱長為3.5米，故在設(shè)計舉升裝置初步確定DE=3m，初

54、始角∠CED°，支撐桿CE=3.04m，在ΔDIE中為等腰三角形（ID=IE）ID=1.52m DE2= ID2 + IE2-2ID×IE×cos160? （3.1） 支桿的長度為DF=2ID=3.04m 在ΔDEF中為直角三角形，其中∠FDE=∠CED=10°tan∠FDE=FE/ED，可知，EF=0.53m，舉升架hG的初始高度，hG=2EF=1.06m，當(dāng)油缸的初始長度OA到OA1時，舉升架升高到最大高度，此時∠CED轉(zhuǎn)過的角度分別以35?，40?，50?進(jìn)行計算，當(dāng)轉(zhuǎn)過35?時，∠C1ED=45?。在ΔC1D1E

55、中，為直角三角形，C1E=3.04m，由公式： C1D1=ED1= C1E ×sin∠C1ED （3.2） 可知，C1D1=2.15m 可知hG1=2C1D1=4.3m則舉升架相對原來升高的最大高度hG1=2C1D1=4.3m并能計算出滑道DD1的長度為：DE- D1E=3-2.15=0.85m。當(dāng)轉(zhuǎn)過40?時，∠C1ED=50?，ΔC1D1E為直角三角形C1D1= C1E×Sin∠C1ED=2.33m，則舉升架相對原來升高的高度h=2 =4.66m。此時， E= E×Cos∠ED =1.95m，滑道D的長度為：D

56、E- E=1.05m。當(dāng)轉(zhuǎn)過50?時，Δ為直角三角形，C1D1=C1E×Sin∠C1ED =2.63m，則舉升架相對原來升高的高度hG1=2 C1D1=5.26m。此時，D1E= C1E×Cos ∠C1ED =1.52m，滑動DD1的長度為：DE-D1E=1.48m，如表3.1所示： 表3.1 剪式機(jī)構(gòu)的主要參數(shù) 最大轉(zhuǎn)角 最大高度 滑動長 35 ? 4.3m 0.85m 40 ? 4.66m 1.05m 50 ? 5.26m 1.48m 3.1.2 L式高位自卸汽車的設(shè)計分析 L式高位自卸汽車是利用舉升杠桿將處于原始水平為之車廂平移舉

57、升到一定高度，保持位置不變，在將車廂傾斜一定角度卸貨。卸貨完畢，車廂恢復(fù)高位水平位置，最后評一項講到原始位置，在整個過程中通過液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制。 如圖3.2所示當(dāng)舉升油缸從OA移到OA′位置時轉(zhuǎn)臂BA逆時針轉(zhuǎn)過φ角到達(dá)到位BA′，舉升杠桿BIC同時繞B點轉(zhuǎn)過φ角到達(dá)BI1C1，車廂隨舉升杠桿B繞B點轉(zhuǎn)過φ角，此時車廂呈傾卸狀。顯然同步油缸DE必須與舉升油缸OA同步工作，既當(dāng)舉升杠桿BIC繞B點轉(zhuǎn)過ψ角時，車廂在同步油缸的作用下，繞C點同時 圖3.2 高位自卸車運(yùn)動過程量示意圖 旋轉(zhuǎn)φ角，既轉(zhuǎn)到C1D1E1位置才能 在整個舉升過程中使車廂保持水平狀態(tài)[10]。 圖2.

58、1 舉升機(jī)構(gòu)原理圖 1-車廂托架 2-副車架 從圖3.2可知，舉升過程中還要產(chǎn)生一定的縱向位移。并且當(dāng)C1與B兩點等高時車廂后移量最大。當(dāng)C1點高于（或低與）B點時，車廂后移量隨舉升（或下降）而逐漸減小。為了保證汽車在舉車過程中具有足夠的縱向穩(wěn)定性。故應(yīng)對車廂的最大后移量進(jìn)行控制。 通過對杠桿式的舉升機(jī)構(gòu)分析可以知道，只需要用一個舉升杠桿和兩個油缸就可以實現(xiàn)將車廂舉升到一定高度。 3.1.3 論證方案 通過以上對杠桿式高位自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)和剪式高位自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析，可以看到，剪式舉升機(jī)構(gòu)相對復(fù)雜，需要兩組的鉸接架，由表3.1可以看出，剪式升高機(jī)構(gòu)隨著升高的高度的

59、增長，穩(wěn)定性也急劇的下降，車廂恢復(fù)到原位時，剪式舉升架的初始高度達(dá)到1.06m,再加上原有底盤的高度，汽車的質(zhì)心會增加得很高，當(dāng)汽車滿載在路面行駛時，穩(wěn)定性較差，并且改裝后的整車性能和原來的整車性能相差很大，在改裝過程中加工和技術(shù)難度都增大，同時，改裝成本相應(yīng)的提高[11]。 杠桿式舉升機(jī)構(gòu)只需要一個舉升杠桿和兩個油缸就可以實現(xiàn)將車廂舉升到一定高度。改裝過程中，在技術(shù)上可能會出現(xiàn)一定的難度，但只要合理的布置元件，在理論上是可行的。所以選擇杠桿式。 3.2 L型舉升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析及主要參數(shù)的確定 如圖3.3所示,當(dāng)舉升油缸OA伸長到OA1，時，舉升杠桿由初始位置BLC繞B旋轉(zhuǎn)到BL1C1，

60、車廂升高到最大高度。與此同時C點轉(zhuǎn)過到C1點，圖中H（H=HC1-HC）為最大升高量。HC1和HC分別為C1和C點的高度。與此同時，舉升杠桿繞B點轉(zhuǎn)過φ角。根據(jù)使用要求，車廂在升高過程中應(yīng)保持水平狀態(tài)。因此，車廂在升高過程中，必須保證φ1和φ2在時間上的微分是相等。車廂升高的同時還拌有后移。故計算高位舉升時，須考慮最大后移量的影響 [13]。 3.2.1舉升油缸和同步油缸主要參數(shù)確定 （1）舉升油缸和同步油缸的初始長度OA，OE的確定。根據(jù)布置情況，初步確定∠ABO=10? BO=1.42m AB=0.76m ∠ECD=25? EC=2.4m DC=1.4m 如圖3.3

61、 圖3.3杠桿式舉升運(yùn)動分析原理圖 在三角形△AOB中 （3.3） 可知OA=0.68m在三角形△CDE中 （3.4） 可知ED=0.87m （2）舉升油缸，同步油缸的最大長度OA和的確定。在最大升高位置時，ΔOB中由公式 （3.5） 可知，O=1.07m 在△C1D1E1中 D1E1= （3.6） 可知， D1E1

62、=1.35m 舉升油缸和同步油缸的最大工作行程SJ和ST確定。 SJ= OA1-OA=0.39m ST= D1E1-DE=0.48m 車廂升高高度H的確定。其中LC=3.018m，BL=1.42由公式（3.7） H= 舉升高度-車廂離地間隙 （3.7） 根據(jù)設(shè)計要求H=3m，因為根據(jù)所選車型底盤車廂離地間隙為1.24m。所以H最大值Hmax=1.76m 車廂最大轉(zhuǎn)角的確定。因為H=LC×Cosφ+BL×（1- Cosφ） =38° 升高過程中車廂最大后移量a的確定. =301mm 3.2.2舉

63、升杠桿的受力分析 如圖3.4所示，對舉升杠桿受力分析的目的是確定舉升油缸推力f1，同時作為液壓元件選擇的參數(shù)及舉升杠桿強(qiáng)度校核的依據(jù)。以h表示L形舉升臂的高度，以h表示L形舉升臂B的高度。因為f1出現(xiàn)在h的區(qū)間，故受力分析僅在該區(qū)間內(nèi)考慮[13]。 圖3.4舉升杠桿的受力分析 為計算方便，將裝載質(zhì)量重力，車廂（包括車廂衣架）重力按平行力系簡化為一個集中力，同理將L形舉升杠桿重力和同步油缸重力簡化為另一個集中力，尚未舉升時兩集中力分別用G1和G2表示，當(dāng)L型舉升杠桿轉(zhuǎn)過角時，分別后移a和a并用G1和G2′表示。取三角臂OBA′為分離體ΣMB=0得

64、 G1′（+）+ G2′(+)-×BO ×Sinφ=0 （3.8） ∵+=BL×Sinφ+Cosφ = BL×Sinφ- (1- Cosφ) ∠OBA′=∠OBA+φ OA′= f1=327163N 當(dāng)φ=0o時f1有最大值f1max=327163N，即當(dāng)舉升油缸在初始位置時產(chǎn)生最大推力 3.2.3高位舉升和傾卸機(jī)構(gòu)的受力分析 在這里通過對高位升高和傾卸機(jī)構(gòu)的受力分析，從而確定同步油缸推力f2,過程如下車廂底架在整個升高過程中保持水平狀態(tài)，其受力分析如圖3.5所示 圖3.5 托架受力分析圖 車廂作用于底架的均布載荷，在

65、討論同步油缸推力時可簡化為集中 （3.9） 式中： ---裝載質(zhì)量（Kg）； ---車廂質(zhì)量（Kg）； ---底架質(zhì)量（Kg）。 的作用點位置可根據(jù)平行力系簡化規(guī)則求出 ＝（++）×103×10=3.67×N 同步油缸布置在車廂的縱向?qū)ΨQ平面上， D1E1為同步油缸軸線，舉升臂對車廂底架支反力R也簡化到上述對稱面上?，F(xiàn)以車廂底架為分離體[14]。 由ΣM=0 式中: ---同步油缸推力； ---同步油缸軸線與車廂底架的

66、夾角（38?）； ---作用點到鉸支點C?的距離（1.0m）。 設(shè)，，為任意轉(zhuǎn)角ψ時，，，的位置有 D1E1 = （3.10） 式中： ∠DCE---初始位置時，DC，CE的夾角（25?） φ---車廂底架鉸接點C相對初始位置的任意轉(zhuǎn)角（38?） 因為： Sinφ= （3.11） 將（式3.4）代入（式3.3），可知同步油缸推力 （3.12） 在φ=0?時，f2由最大值=3.0×N 從計算中可以看出，當(dāng)同步油缸在初始位置時液壓缸應(yīng)提供最大的推力使車廂升起[15]。 3.2.4舉升杠桿的校核 舉升扛桿主要是對車廂進(jìn)行舉升支撐作用，同此需要較高的強(qiáng)度，根據(jù)使用的環(huán)境以及強(qiáng)度，選材低合金結(jié)構(gòu)鋼Q295，具有良好的綜合性能，焊接性和塑性均好，中低溫性能良好，冶煉工藝簡單，成本低，常在熱軋狀態(tài)下使用，并采用正火處理可提高鋼的