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下載文檔送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 礦用自卸車車廂和舉升機構(gòu)設(shè)計 系部名稱 ： 汽車工程系 專業(yè)班級 ： 車輛工程 學(xué)生姓名 ： 王 剛 指導(dǎo)教師 ： 韓春強 職 稱 ： 講 師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○○九年六月 s 009紙 咨詢 14951605 I 摘 要 本設(shè)計的題目是礦用自卸車車廂和舉升機構(gòu)設(shè)計。礦用自卸車 是礦業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備，它具有荷載量大，車速低，運距短等主要特點。車廂和舉升機構(gòu)是重要的工作裝置，對于車輛可靠工作、自動傾倒貨物具有重要作用。 本設(shè)計首先論述了車廂和舉升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，以及在滿足設(shè)計性能需求的情況下，選擇最符合要求的形式。在確定了礦用自卸車底盤的參數(shù)后，依此為依據(jù)完成其車廂和舉升機構(gòu)的設(shè)計，并對舉升機構(gòu)和液壓系統(tǒng)進行校核，而且要繪制出車廂、舉升機構(gòu)、液壓系統(tǒng)等圖紙。在液壓系統(tǒng)設(shè)計中，還要進行液壓缸和油泵的選型和計算，并要選擇取力器和方向控制閥的類型。 由于礦用自卸車的工作條件比較惡劣 ，對它的要求也比一般的自卸車要苛刻，車廂的體積也比較大，強度要求也比較大，材料的強度也比較重要。 若能將不同類型的舉升機構(gòu)，按其各自的特點配備到與之相應(yīng)的自卸汽車，則無論是自卸汽車的工作性能，還是舉升機構(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構(gòu)和車廂，成為自卸車設(shè)計的重要問題。 關(guān)鍵詞： 自卸車 ；設(shè)計； 車廂 ； 舉升機構(gòu) ； 液壓系統(tǒng) 下載文檔送對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 he of is of is in it of of is of in a on as of of so of of of in on of of to we of In of we to of of of of of of is as,of of of to it of of of be to of is a in of 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 目 錄 摘要 ........................................................................................................................................ I ............................................................................................................................... 1 章 緒論 ....................................................................................................................... 1 題的提出 ............................................................................................................... 1 題來源及研究意義 ............................................................................................... 2 用自卸車國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 .............................................................. 3 1 國外研究發(fā)展概況 ......................................................................................... 3 內(nèi)研究發(fā)展概況 .......................................................................................... 4 究的內(nèi)容 ............................................................................................................... 5 第 2 章 整車參數(shù)的確定及車廂的設(shè)計 ................................................................. 7 車尺寸參數(shù)的確定 ............................................................................................... 7 量參數(shù)的確定 ....................................................................................................... 8 廂形式的選擇 ....................................................................................................... 8 廂的選材 ............................................................................................................. 10 廂的設(shè)計規(guī)范及尺寸確定 ................................................................................. 10 廂后攔板開合機構(gòu)設(shè)計與分析 ......................................................................... 12 章小結(jié) ................................................................................................................. 13 第 3 章 液壓舉升機構(gòu)的設(shè)計 .................................................................................... 15 壓舉升機構(gòu)時應(yīng)滿足的性能 ............................................................................. 15 升系統(tǒng)性能主要評 價參數(shù) ................................................................................. 16 壓舉升機構(gòu)方案的確定 ..................................................................................... 17 壓舉升機構(gòu)簡述 ........................................................................................ 17 壓舉升機構(gòu)方案的選擇 ............................................................................ 19 升機構(gòu)幾何尺寸的確定 ..................................................................................... 20 廂與副梁鉸支點 O 的確定 ....................................................................... 21 廂放平時舉升 機構(gòu)與車廂前鉸支點 確定 ...................................... 21 壓油缸與副梁鉸支點的確定 .................................................................... 21 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 廂放平時三角臂中支點 標(biāo)和 度的確定 ............................ 22 廂放平時拉桿與三角臂鉸接點 確定 .............................................. 22 桿與副梁鉸接點 D 及拉桿長度的確定 ................................................... 22 升機構(gòu)力學(xué)分析 ................................................................................................ 23 構(gòu)的坐標(biāo)計算 ............................................................................................ 23 構(gòu)受力分析 ................................................................................................ 24 桿截面尺寸的確定 .................................................................................... 26 章小結(jié) ................................................................................................................ 26 第 4 章 液壓系統(tǒng)的計算 .............................................................................................. 28 壓油缸性能參數(shù)計算 ......................................................................................... 28 壓泵性能參數(shù)計算 ............................................................................................. 29 箱容積與油管內(nèi)徑計算 ..................................................................................... 30 統(tǒng)壓力校核 ......................................................................................................... 31 廂升降時間的校核 ............................................................................................. 32 向控制閥的選型 ................................................................................................. 32 縱方式的選擇 ..................................................................................................... 33 壓系統(tǒng)原理 ......................................................................................................... 33 力器的選擇 ......................................................................................................... 34 章小結(jié) ............................................................................................................... 35 第 5 章 副車架的設(shè)計 .................................................................................................. 37 用的底盤主車架的主要尺寸 ............................................................................. 37 車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................................................................. 37 車架的外形 ................................................................................................ 37 車架的選材 ................................................................................................ 38 車架的截面形狀 ........................................................................................ 38 強板的布置 ................................................................................................ 39 車架的前端形狀及安裝位置 .................................................................... 39 梁與橫梁的連接設(shè)計 ................................................................................ 41 車架與主車架的連接 設(shè)計 ................................................................................ 42 車架尺寸的確定 ................................................................................................. 43 車架的強度剛度彎曲適應(yīng)性校核 ..................................................................... 43 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 章小結(jié) ................................................................................................................. 49 結(jié)論 ..................................................................................................................................... 50 參考文獻 ............................................................................................................................ 51 致謝 ..................................................................................................................................... 52 附錄 ..................................................................................................................................... 53 附錄 ................................................................................................... 53 附錄 譯 ........................................................................................... 57 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒 論 題的提出 自卸車是利用發(fā)動機動力驅(qū)動液壓舉升機構(gòu)，將車廂傾斜一定角度從而達到自動卸貨的目的，并依靠貨箱自重使其復(fù)位的專用汽車。按不同的用途自卸車可分為兩大類：一類是非公路運輸用的重型和超重型自卸汽車。這種自卸汽車主要應(yīng)用于大型礦山、水利工地等場所，運輸?shù)呢浳锿ǔＪ怯膳c其配套的挖掘機械來完成裝載的。這類汽車也稱為礦用自卸汽車。這類自卸車輛在長度、寬度、高度以及軸荷等方面不受公路法規(guī)的限制，但同時它也只能在礦山、工地上使用，而不得用于公路運輸。另一類是公路運輸用的輕、中、重型（裝載質(zhì)量在 2～ 10t）普通自卸汽車。這種自卸 車主要承擔(dān)著泥土、砂石、煤炭等松散貨物的運輸工作，它通常也是與裝載機械配套使用的[1]。 普通自卸車輛有多種分類方法，按運輸貨物傾卸方向分為：后傾式、側(cè)傾式、三面傾式和底卸式自卸汽車；按貨箱欄板結(jié)構(gòu)分為：欄板一面開啟式、欄板三面開啟式和簸箕式（即無后欄板式）汽車：按裝載質(zhì)量分為：輕型自卸汽車（ 礦用自卸車（ 也稱之為非公路運輸車（ 是露天礦山運輸?shù)闹?要設(shè)備，隨著露天礦開采規(guī)模的擴大，開采深度的增加，運輸?shù)缆菲露鹊淖兌?，鐵路運輸效率降低，曲率半徑受到限制，爬坡能力低，很難適應(yīng)深部開采的要求，從而為大型礦用自卸車的發(fā)展提供了機遇。目前，在年開采量千萬噸以上的大型露天礦山的運輸設(shè)備中，礦用自卸車已占 80％～ 90％。礦用自卸車安驅(qū)動型式分為電傳動和液力機械傳動，電傳動的礦用自卸車又稱電動輪自卸車。 礦用汽車主要用于露天礦山，工作環(huán)境惡劣。隨著露天礦開采規(guī)模的擴大，開采深度的增加，多數(shù)礦用汽車經(jīng)常是滿載連續(xù)上坡，下坡時又需要連續(xù)制動，柴油機和傳動系統(tǒng)滿負荷運行時間長，因此礦用汽車的使用可靠性要求很高，這也造成了其生產(chǎn)成本高，售價昂貴，產(chǎn)量不大。 礦用自卸車是隨著我國農(nóng)村經(jīng)濟的不斷發(fā)展，上世紀(jì) 80 年代末發(fā)展起來的自卸運輸車輛，其裝載重量在 10t 以上。自 2001 年 11 月 10 日起，中國正式成為 員國，國內(nèi)市場逐漸開放。同時，我國亦確立了以擴大內(nèi)需為主的經(jīng)濟政策，實施西部施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，加大對基建項目的 投資力度，農(nóng)林牧漁、采礦、水利、軍工、環(huán)保、商業(yè)運輸、交通、通訊、金融、機場、電力、城市建設(shè)和石油開采等行業(yè)均快速黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 2 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、工地及般的土木工程等的運輸作業(yè)礦用自卸車以其良好的通過型、機動性的優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。 在礦用自卸車的設(shè)計當(dāng)中，液壓舉升機構(gòu)的設(shè)計一直處于重要的地位。這是因為液壓舉升機構(gòu)是礦用自卸車的重要工作系統(tǒng)，其設(shè)計方案的優(yōu)劣直接影響著汽車的多個主要性能指標(biāo)。應(yīng)用最優(yōu)化方法進行液壓舉升機構(gòu)的設(shè)計，對提高液壓舉升機構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量和效率具有重要的意義 [2]。 題來源及研究意義 當(dāng)今汽車工業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)是買方市場的形成和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的日益加快。汽車產(chǎn)品開發(fā)的一個主要手段就是變型設(shè)計，即以現(xiàn)有產(chǎn)品為基礎(chǔ)，保持其基本結(jié)構(gòu)和功能不變，對其局部結(jié)構(gòu)、尺寸或配置進行一定范圍內(nèi)的變動和調(diào)整，以此快速形成適應(yīng)市場需求的新產(chǎn)品。 自動傾卸汽車是以發(fā)動機為動力，經(jīng)過變速器的取力機構(gòu)和液壓傾卸裝置，進行車廂自動傾卸，從而實現(xiàn)自動卸貨的一種車輛。因其短途卸載方便，動力性、機動性均較好，與裝載機，帶式輸送機，吊車等其它吊裝機具配合使生產(chǎn)效率明顯提高，被廣泛應(yīng)用于建設(shè) 工地、礦山、港口、碼頭等，用來搬運巖石，廢土，煤，沙子等物資。 自卸汽車包括兩大類：鉸接式自卸汽車和剛性自卸汽車。剛性自卸汽車按傳動方式又可分為液力機械傳動自卸汽車和電力機械傳動自卸汽車兩種。裝載量在 10t 以上的自卸汽車，由于載重量大，外形尺寸寬，超過了公路對車輛的使用要求，一般不能在公路上運行，我們稱之為非公路自卸汽車。此類自卸汽車主要用于露天礦山和地下采礦，有時也用于采石場和水利、建筑工程中。 礦用自卸汽車是一種專用汽車，技術(shù)要求高，社會需求量少。過去很長一段時間，國內(nèi)礦用自卸汽車生產(chǎn)廠家主要靠 引進國外車型，通過仿制和部分改造開發(fā)自己的新車型。隨著設(shè)計水平和生產(chǎn)能力逐漸提高，部分礦用汽車生產(chǎn)廠家開始與高校等科研機構(gòu)合作，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的礦用自卸汽車。如北京首鋼重型汽車制造廠與北京科技大學(xué)合作，開發(fā)的 礦用自卸汽車。 在 礦用自卸汽車樣機裝配過程中，發(fā)現(xiàn)了一些設(shè)計上的失誤，造成部分零件的返工，延長了樣機制作時間?？梢?，有必要采用新的設(shè)計方法，如國外部分礦用自卸汽車生產(chǎn)廠家采用的虛擬樣機技術(shù)，保證整車一次裝配成功，減少甚至避免零件的返工，縮短新車型的研制時間，降低研 制成本，提高整車性能。礦用自卸汽車液壓系統(tǒng)是礦用自卸汽車重要組成部分，液壓系統(tǒng)性能好壞直接影響整車的工作性能和可靠性。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 3 本課題在滿足設(shè)計要求下，對礦用自卸車的車廂和舉升機構(gòu)進行合理的選擇和設(shè)計，并為進一步研究整車的計算機輔助設(shè)計提供經(jīng)驗，進而提高自卸汽車產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率。同時，也希望能為推廣虛擬樣機等先進 術(shù)的應(yīng)用，以及為提高我國專用汽車的設(shè)計水平進行一些有益的探索。 用自卸車國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 而作為專用車輛品種之一的自卸汽車，幾十年來在國內(nèi)外獲得迅速發(fā)展與普及，至今其保留量 大約占專用汽車的 25%，并且日趨完善，成為系列化多品種的產(chǎn)品。 礦用汽車有兩個比較顯著的發(fā)展趨勢：大型化和智能化。隨著以微電子技術(shù)為核心的現(xiàn)代科技的發(fā)展，解決了柴油機、傳動系統(tǒng)以及輪胎大型化中出現(xiàn)的一系列問題，為礦用自卸汽車大型化創(chuàng)造了條件?，F(xiàn)在噸位最大的礦用汽車是 司生產(chǎn)的卸車，其載重量己達 364t（采用電力機械傳動）。在自動化方面，隨著微電子技術(shù)和 球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）的擴大應(yīng)用，為無人駕駛礦用汽車創(chuàng)造了技術(shù)條件。 對于自卸汽車，一般不專門作底盤設(shè)計，而是用具有相同裝載質(zhì)量的載貨汽車底盤進行改裝。因此，自卸汽車的設(shè)計主要是舉升機構(gòu)的設(shè)計，舉升機構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量是影響自卸汽車使用性能的關(guān)鍵因素。 雖然舉升機構(gòu)是自卸汽車的關(guān)鍵部件，但是很多廠家在進行舉升機構(gòu)的設(shè)計時所采用的方法還比較落后，其主要方法是對于不同裝載質(zhì)量的自卸汽車舉升機構(gòu)，根據(jù)現(xiàn)有自卸汽車舉升機構(gòu)的大小，憑經(jīng)驗按照一定的比例加大或縮小相應(yīng)構(gòu)件的尺寸設(shè)計成的，這就是傳統(tǒng)的經(jīng)驗類比法。采用這種設(shè)計方法，由于舉升機構(gòu)的復(fù)雜性以及機構(gòu)鉸點位置布置的復(fù)雜性等問題，所以在決定 實際結(jié)構(gòu)時往往取較大的安全系數(shù)，結(jié)果是材料的潛力不能充分發(fā)揮，產(chǎn)品性能也難以發(fā)揮。只能靠一次次的設(shè)計實驗來改進，這樣設(shè)計出的舉升機構(gòu)必然存在許多不合理的因素，影響自卸汽車舉升性能的提高，也必然導(dǎo)致設(shè)計制造周期長，成本高。因此，要先獲得良好工作性能的舉升機構(gòu)，就必須從根本上改進設(shè)計手段和方法，提高舉升機構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量。電子計算機的發(fā)展為此提供了有利條件，以計算機為輔助手段的計算機輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計軟件及計算機圖形學(xué)，使得自卸汽車舉升機構(gòu)的虛擬設(shè)計成為現(xiàn)實，這一設(shè)計上的巨大進步帶來的經(jīng)濟效益是巨大的。 外研究發(fā)展概況 重型專用汽車在專用汽車中所占的比例繼續(xù)上升，與此同時，重型專用汽車在重型汽車市場中所占份額也將繼續(xù)提高，預(yù)計幾年內(nèi)將超過普通重型車所占的市場份額；黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 專用車需求進一步向?qū)I(yè)化高技術(shù)含量發(fā)展，專用車生產(chǎn)向柔性化、自動化方向發(fā)展，產(chǎn)品配套國際化、模塊化；市場競爭更趨激烈，具有較強市場應(yīng)變能力的企業(yè)將不斷發(fā)展壯大，而應(yīng)變能力較差的企業(yè)將逐步被市場所淘汰；我國專用汽車企業(yè)的勞動力優(yōu)勢與國外專用汽車企業(yè)的資金優(yōu)勢將逐步弱化，競爭力主要體現(xiàn)在企業(yè)的創(chuàng)新能力和市場應(yīng)變能力；重型專用汽車產(chǎn)量集中度相對提高， 逐步形成行業(yè)內(nèi)的知名企業(yè)； 以技術(shù)為基礎(chǔ)的企業(yè)進入難度提高。 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用， 50 年代發(fā)展起來的以線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃為主要內(nèi)容的新的數(shù)學(xué)分支一數(shù)學(xué)規(guī)劃被應(yīng)用于解決工程設(shè)計問題，形成了工程設(shè)計的新理論和新方法，即工程優(yōu)化設(shè)計理論與方法。特別從 60 年代以來，最優(yōu)化技術(shù)發(fā)展迅速，而且得到了廣泛的應(yīng)用。在汽車工業(yè)發(fā)達的歐、美、日等國家，汽車優(yōu)化設(shè)計理論和方法已應(yīng)用于汽車諸多領(lǐng)域的很多環(huán)節(jié)，從汽車發(fā)動機、底盤、車身等主要總成的優(yōu)化到整車動力傳動系統(tǒng)的匹配，優(yōu)化設(shè)計使他們的汽車工業(yè)保持了世界領(lǐng)先地位。 內(nèi)研究發(fā)展概況 我國在機械設(shè)計中采用最優(yōu)化技術(shù)的歷史很短，但其發(fā)展速度卻是十分驚人的。無論在機構(gòu)綜合、通用零部件設(shè)計，還是各種專業(yè)機械的設(shè)計都有最優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用的成果。張寶生等編著的《汽車優(yōu)化設(shè)計理論與方法》對汽車主要總成和主要參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計進行了較為系統(tǒng)的介紹。自卸汽車舉升機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計正從研究、探討走向?qū)嶋H應(yīng)用階段。 在計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)換初期，由于汽車領(lǐng)域不象航天等領(lǐng)域受到重視，國內(nèi)大多數(shù)輕型礦用自卸車生產(chǎn)企業(yè)在舉升機構(gòu)的設(shè)計過程中一直沿用著經(jīng)驗類比的方法設(shè)，即傳統(tǒng)的“類比作圖試湊法”，這種傳統(tǒng)的設(shè)計方法主要是憑借設(shè)計者的經(jīng)驗，參照相同或類似的較為成熟的設(shè)計方案，輔以必要的分析計算，確定一個初始的設(shè)計方案，并通過估算，初步確定有關(guān)參數(shù)；然后對初定方案進行必要的分析及校核計算；如果某些設(shè)計要求得不到滿足，則可進行設(shè)計方案的修改，設(shè)計參數(shù)的調(diào)整，并再一次進行分析及校核計算，如此多次反復(fù)，直到獲得相對合適的設(shè)計方案為止。顯 然，這種工作方法工作量大、效率低，而且設(shè)計出的舉升機構(gòu)往往存在許多不合理的因素，影響礦用自卸車舉升性能的提高，并嚴重阻礙著礦用自卸車產(chǎn)品的系列化。 隨著市場經(jīng)濟的深入發(fā)展和市場竟?fàn)幍募ち?，一些研究機構(gòu)、工程車改裝廠在舉升機構(gòu)的設(shè)計中采用了這種方法，并取得了一定的優(yōu)化成果。優(yōu)化設(shè)計作為一種新的設(shè)計方法具有綜合的本質(zhì)，它能夠把過去的設(shè)計開發(fā)經(jīng)驗加以總結(jié)，尋找出更優(yōu)的結(jié)構(gòu)。優(yōu)化技術(shù)將越來越得到更為廣泛的應(yīng)用。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 究的內(nèi)容 隨著礦用自卸車變得越來越重要，則有關(guān)它的設(shè)計領(lǐng)域也變得日益重要起來。它的總體設(shè)計 程序與載貨車基本相近。本人進行一系列的市場調(diào)研和同類車型資料的收集，摸清了產(chǎn)品主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，了解有關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)等。在此基礎(chǔ)上擬定設(shè)計原則，協(xié)調(diào)使用、制造與經(jīng)濟三方面矛盾，處理好產(chǎn)品技術(shù)先進性與工藝繼承性、零部件通用化程度以及生產(chǎn)成本的辯證關(guān)系，然后進入具體技術(shù)設(shè)計階段。針對上述問題和課題的研究需要，本文的主要工作是自卸汽車車廂和舉升機構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計研究。具體工作如下： 1、舉升機構(gòu)設(shè)計 用機構(gòu)動力學(xué)的知識對油缸前推連桿組合式自卸汽車的舉升機構(gòu)進行設(shè)計計算，并對舉升機構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟進行了說明 。對舉升液壓缸、液壓油泵、換向閥等液壓元件計算和選取進行了詳細的闡述。 2、車廂的設(shè)計 參考同類車型的車廂的尺寸參數(shù)，確定其上長寬高。并對車廂后攔板開合機構(gòu)的形式的選擇，而且要進行設(shè)計與分析。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 第 2 章 整車參數(shù)的確定及車廂的設(shè)計 車尺寸參數(shù)的確定 該自卸汽車是選擇奔馳 1926K 型自卸車底盤，利用該車發(fā)動機動力驅(qū)動液壓舉升機構(gòu)取力器 液壓泵 車廂舉升到一定角度卸貨，并依靠車廂自重使其復(fù)位的專用汽車。該車最大裝載質(zhì)量為 10t，是適用于公路運輸?shù)闹匦妥孕镀?。傾卸機構(gòu)采用油缸前推式舉升機構(gòu)。該自卸汽車主要由貨箱、副梁、液壓舉升機構(gòu)、液壓系統(tǒng)等部件組成，主要技術(shù)參數(shù)見表 表 車參數(shù) 汽車外形尺寸（ 高寬長 ?? ） 299726097363 ?? 最大裝載質(zhì)量備質(zhì)量0距 L 4415距（前∕后） 1992∕ 1860 前懸 1410 后懸 1175 接近角 1? ?23 離去角 2? ?35 貨箱尺寸 170526095200 ?? 傾斜時間（舉升∕落下） 15s∕ 13s 最大舉升角 ?50 總質(zhì)量 19000高車速（ h） 82 最小轉(zhuǎn)彎半徑（ m） 大爬坡度 (%) 78 百公里油耗（ L/100 22 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 量參數(shù)的確定 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、長距離公路運輸趨向使用重型自卸汽車，以便提高運輸效率、降低運輸成本，額定裝載質(zhì)量一般為 9～19t；而承擔(dān)市區(qū)或市郊短途運輸?shù)淖孕镀囶~定裝載質(zhì)量為 9t。同時，還應(yīng)考慮到廠家的額定裝載質(zhì)量的合理分級，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允許的最大總質(zhì)量相適應(yīng)。 改裝部分質(zhì)量主要包括：車廂質(zhì)量、副車架質(zhì)量、液壓系統(tǒng)質(zhì)量、舉升機構(gòu)質(zhì)量以及其他改裝部件的質(zhì)量。改裝部分質(zhì)量既可通過計算、稱重求得，也可以根據(jù)同類產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)進行估算。 自卸汽車整車整備質(zhì)量是指裝備齊全、加夠油料、液壓油和冷卻液的空車質(zhì)量 [3]。它一般是二類底盤整備質(zhì)量與改裝部分質(zhì)量的總合，是自卸汽車總體設(shè)計的重要設(shè)計參數(shù)之一。 整備質(zhì)量0m： 選取 9000 裝載質(zhì)量 選取 10000 駕駛員質(zhì)量65，額定載員 3 人， 3 6 5 1 9 5kg ； 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。其值可按下式確定。 0a e rm m m m? ? ?（ 則： 0a e rm m m m? ? ?=9000+10000+195=19195廂形式的選擇 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 典型的底板橫剖面呈矩形的后傾式車廂結(jié)構(gòu)。為避免裝載時物料下落碰壞駕駛室頂孟，通常車廂前欄板加做向上前方延伸的防護擋板。車廂底板固定在車廂底架之上孟，車廂的側(cè)欄板、前后欄板外側(cè)面通常布置有加強筋 [4]。 車廂結(jié)機構(gòu)型式按用途不同大概可分為：普通矩形車廂和鏟斗車廂。 普通矩形車廂用于散裝貨物運輸。它的要 求要比礦用自卸車車廂要低 ， 其后板裝有自動開合機構(gòu)，保證貨物順利卸出。普通矩形車廂板厚為：前板 4～ 6，邊板 4～ 8，后板 5～ 8， 底板 6～ 12。比如：程力牌自卸車普通矩形車廂標(biāo)準(zhǔn)配置板厚為：前 4 邊黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 4 底 8 后 5。 123、 45 678圖 廂結(jié)構(gòu)圖 鏟斗車廂則適用于大石塊等粒度較大貨物的運輸。考慮到貨物的沖擊和碰幢，鏟斗車廂的設(shè)計形狀較復(fù)雜，用料較厚。比如：程力牌自卸車礦用鏟斗車廂標(biāo)準(zhǔn)配置板厚為：前 6 邊 6 底 10，而且有些車型在底板上焊接一些角鋼，以增加車廂的剛度和抗沖擊能力。 圖 通矩形車廂 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 圖 斗車廂 車廂對自卸汽車的質(zhì)量利用系數(shù)影響很大，對其使用壽命也有一定的影響。因此，自卸車的車廂是自卸車的重要部分。目前，國內(nèi)外自卸車車廂都是用鋼制成的，從質(zhì)量分配來看，車廂質(zhì)量大約占自卸車整備質(zhì)量的 1∕ 4。綜合上述，車廂采用普通車廂。 廂的選材 1、車廂選材原則 工程材料的一般選用原則：具有良好的使用性能，優(yōu)良的工藝性及合理的經(jīng)濟性。對于自卸汽車車廂應(yīng)考慮以下性能： （ 1）使用性能 :使用性能是選材考慮的主要問題。 （ 2）工藝性能 :材料加工的工藝流程要適合批量生產(chǎn)。 （ 3）經(jīng)濟性能 :選擇材料的經(jīng)濟性是當(dāng)前注意的問題。 2、車廂鋼板選材 在遵循滿足使用性能要求，較好工藝性和較好經(jīng)濟性的前提下，車廂選用選用程用鋼材。 廂的設(shè)計規(guī)范及尺寸確定 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度又能保證輕量化。就整車而言，可以看成由車輪、前軸、后橋殼、懸架、車架、車廂及其橡膠緩沖塊等不同剛度單元組合而成的彈性體，受力時，將按照各自的剛度產(chǎn)生各自的變形，其變形量與剛度成反比，吸收的能量與剛度成正比。車廂剛度，無論是彎曲剛度還是扭轉(zhuǎn)剛度，都會增加車架的相應(yīng)剛度，兩者的剛度是相輔相成、互相補償?shù)?。?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，車廂前端黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 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 [5]。 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， 5t 自卸汽車的車廂底板厚度應(yīng)不小于6文所設(shè)計 的礦用自卸車，其額定載荷為 10t，故其車廂底板厚度取 10 1、車廂外部尺寸參數(shù) 參考同類車型的車廂的尺寸，可確定自卸車的車廂的尺寸。 表 廂的整體尺寸 車廂長度 5200廂寬度 2609廂高度 1705廂前后板厚度 6廂底板厚度 10廂欄板厚度 50廂欄板高度 50板鋼板厚度 6板肋寬度 50板肋厚度 44、 車廂內(nèi)部尺寸參數(shù) 車廂內(nèi)部長寬各為車廂的長寬相應(yīng)減掉廂板鋼板和車廂加強肋的厚度，高度減去鋼板厚度，即有車廂內(nèi)層的長，寬，高為： 車廂長度： 4600廂寬度： 2440廂高度： 1300有，車廂的有效體積為： V= ? =m 3、車廂鉸接點尺寸確定 車廂鏈結(jié)點定在車廂前后尺寸長度的四分之一處，高度定在車廂高度的三分之二處，即有鏈接點尺寸： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 鏈接點距后廂板尺寸： 835接點高度： 1088距離廂板高度） 廂后攔板開合機構(gòu)設(shè)計與分析 自卸汽車改裝對車廂后攔板開合機構(gòu)設(shè)計要求如下： 在車廂傾斜卸貨時，舉升機構(gòu)升至一定高度后，后廂板在重力的作用下自行打開，貨物開始傾卸。卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，車廂復(fù)位。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12圖 廂板示意圖 如圖所示為車廂板鎖啟機構(gòu)。該機構(gòu)的主要特點是靠車廂舉升機構(gòu)的擺差來鎖啟車廂板。它主要由鎖鉤 4 扭轉(zhuǎn)彈簧 5 拉桿 11 等組成。轉(zhuǎn)軸 8 中間穿有拉桿 12，轉(zhuǎn)軸8 兩端與支承架 10 鉸接，以滿足拉桿 12 以轉(zhuǎn)軸為圓心轉(zhuǎn)動。支承架的下端通過銷軸 9固定在副車架上，車廂 1 可以繞該軸轉(zhuǎn)動，而支承架相對于車架來說 是不動的。鎖鉤4 固定在車廂底架上，了繞其鎖鉤軸 6 轉(zhuǎn)動。扭轉(zhuǎn)彈簧 5 力圖使鎖鉤逆時針轉(zhuǎn)動，使之緊緊地鎖在車廂板 3。 當(dāng)自卸汽車車廂舉升時，由于鎖軸和轉(zhuǎn)軸通過支承架固定在副車架上，車廂以銷軸 9 為圓心，以為 半徑轉(zhuǎn)動。與此同時 ， 拉桿以轉(zhuǎn)軸 8 為圓心，以 為半徑轉(zhuǎn)動。隨著車廂舉升角度的增大， 和 軌跡的差就也相應(yīng)的增大，由拉桿拉動鎖鉤下銷 7左移，克服扭轉(zhuǎn)彈簧的彈力， 迫使鎖鉤開啟，打開車廂板，使車廂中的貨物卸下。隨黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 著車廂的降落 , 與 軌跡的距離逐漸縮小，直至兩軌跡相交，扭轉(zhuǎn)彈簧使鎖鉤鎖住車廂板。而且從圖中可以看出，若車廂再繼續(xù)逆時針轉(zhuǎn)動， 與軌跡間則產(chǎn)生負間隙，使調(diào)節(jié)螺母 11 左移而離開轉(zhuǎn)軸 8 一定的距離 [5]。 章小結(jié) 本章主要確定自卸汽車整車參數(shù)及對自卸汽車車廂進行了選型計算。整車參數(shù)將會對自卸車的車廂設(shè)計起到至關(guān)重要的作用，質(zhì)量參數(shù)會對自卸車的舉升機構(gòu)和液壓系統(tǒng)的設(shè)計有這決定性的作用。整車參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)選擇是自卸車的設(shè)計的主要依據(jù)，因此，它們是設(shè)計的重點。車廂的設(shè)計主要對自卸車車廂的形式選擇、材料的選擇；對車廂和其底板、攔板等主要尺寸的確定；對車廂后攔板開合機構(gòu)設(shè)計和分析； 通過以上結(jié)構(gòu)設(shè)計和力學(xué)分析，該自卸車車廂的強度和 廂后攔板開合機構(gòu)均符合要求 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 第 3 章 液壓舉升機構(gòu)的設(shè)計 壓舉升機構(gòu)時應(yīng)滿足的 性能 對于液壓舉升機構(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)計過程中應(yīng)滿足以下功能 ： 1、較強的免維護性 礦自卸車主要應(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，自卸機構(gòu)的維護條件較差，甚至有時根本談不上什么維護。因此需要自卸機構(gòu)在設(shè)計時就要考慮到鉸支點和油缸的免維護性。 2、良好的動力性 舉升機構(gòu)作為礦用自卸車卸料時的動力來源，為保證卸料順利完成，要求其必須具有良好的動力性能。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)，這就要求舉升機構(gòu) 要具有一定的過載系數(shù)。 3、平穩(wěn)性 要求舉升機構(gòu)在傾卸貨物時具有較好的平穩(wěn)性，不得有較大的動力沖擊，降低沖擊力對機構(gòu)各部件的損傷概率，保證機構(gòu)的使用壽命。 4、卸料性 礦用自卸車顧名思義就是省卻了人力卸料之苦，通過特定的機構(gòu)使用液壓力自動卸料。因此，自卸車舉升機構(gòu)應(yīng)達到的卸料目標(biāo)是：在較短的時間內(nèi)使貨箱舉升一定的角度，即舉升機構(gòu)將貨箱舉升到最大舉升角所需的時間（對此國家規(guī)定了時間限值）；貨箱被舉升機構(gòu)舉升到最大轉(zhuǎn)角時，貨物應(yīng)順利地傾卸完畢（即最大舉升角達到貨物的安息角）。 5、緊湊性 礦用自卸車多數(shù)是大噸位的工程運輸車輛，其裝載工具多為大型裝載機械。為了裝載方便，礦用自卸車的貨箱布置位置一般較低，同時又要考慮到礦用自卸車的工作環(huán)境，應(yīng)使其具有較好的通過性（即離地間隙受限），因此，自卸車的舉升機構(gòu)布置空間就受到很大的限制，這就要求機構(gòu)具有較好的緊湊性，占用較少的空間。 6、協(xié)調(diào)性 液壓舉升機構(gòu)實際上是一種演化的四連桿機構(gòu)，在外力作用下，各部件能沿自己的鉸支點按設(shè)計者的意圖順利轉(zhuǎn)動，不得出現(xiàn)傳動角小于許用傳動角的情況，更不能黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 16 有死點位置的存在。 目前大多數(shù)企業(yè)一直沿用傳統(tǒng)的“類比作圖試湊法”進行設(shè)計，這種方法存在效率低、工作量大以及設(shè)計方案難以達到最優(yōu)的缺點，設(shè)計方案難以同時兼顧以上各性能要求。這與當(dāng)今高科技環(huán)境下的相關(guān)領(lǐng)域相比，缺少科學(xué)性，人的主觀經(jīng)驗決定了車輛的性能。由此帶來的問題是，車輛性能低下，難以適應(yīng)市場的需求。同時由于設(shè)計手段的落后，設(shè)計周期長，產(chǎn)品投放市場遲緩，不能適應(yīng)市場多變的要求。因此借助計算機技術(shù)，運用最優(yōu)化方法，改善液壓舉升機構(gòu)的設(shè)計手段和方法，快速、高效、保值、保量完成