本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)
自卸車的設(shè)計(jì)
院系名稱：
專業(yè)班級(jí)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
職 稱：
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Design of dump truck
Candidate：
Specialty：V
Class： Supervisor：
摘 要
自卸車，是指通過液壓或機(jī)械舉升而自行卸載貨物的車輛。由自卸車底盤、舉升機(jī)構(gòu)總成、液壓系統(tǒng)總成、鎖緊機(jī)構(gòu)總成、大箱總成5大塊組成。本次設(shè)計(jì)主要包含有車廂，取力器，液壓缸，整車布置等內(nèi)容。選擇本課題充分考慮了研究課題對(duì)車輛工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)和工作的指導(dǎo)作用，能夠使我們了解專用汽車改裝設(shè)計(jì)方法，通過本課題的研究我們可以完成理論課程的實(shí)踐總結(jié)，獲得一定的工程設(shè)計(jì)工作方法和經(jīng)驗(yàn)。進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)，可以解決供需矛盾，培養(yǎng)正確的研究方法、理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)、嚴(yán)肅求實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度，鍛煉使用工具軟件的能力，提高綜合設(shè)計(jì)的能力這次設(shè)計(jì)為我們了解專用車帶來了很大的好處，通過設(shè)計(jì)我們知道了專用車的結(jié)構(gòu)形式和舉升樣式等知識(shí)，對(duì)我們以后的工作有很大的益處。
關(guān)鍵詞：東風(fēng)自卸車；自卸車；專用汽車；專用車設(shè)計(jì)；舉升機(jī)構(gòu)；液壓系統(tǒng)；
ABSTRACT
Dump truck, is also called the car to through the hydraulic or mechanical lifting and unloading goods to the vehicle. By dump of lifting mechanism of assembly, chassis, hydraulic system assembly, locking mechanisms assembly, big box of five large assembly. This design mainly contains the car, take the force, the hydraulic cylinder, the arrangement of the whole car, etc. Choose this topic full consideration of the research on vehicle engineering students to study and work guidance, can make us understand special automobile refitting design method, through this topic research we can complete theory course the practice, access to certain engineering design work methods and experience. Related design, can solve the contradiction between supply and demand, the research methods, cultivate correct theory with practice work style, serious realistic learning attitude, exercise the ability of tool use software, improve the overall design of the ability for us to understand this design has brought great benefits a., through the design we know the special structure of the form and lifting style and etc, to our knowledge later work to have the very big profit.
Keywords: dongfeng skip; Equipments; Special vehicle; Special automobile design; Lifting mechanism; Hydraulic system;
70
目 錄
摘 要 III
ABSTRACT
第1章 緒 論 7
1.1 課題的研究現(xiàn)狀 7
1.2 選題的目的與實(shí)際意義 8
1.3 國內(nèi)外自卸汽車的發(fā)展概況 9
1.4主要研究內(nèi)容 11
1.5本章小結(jié) 11
第2章東風(fēng)自卸車主要性能參數(shù)確定 12
2.1整車尺寸參數(shù)的確定 12
2.1.1自卸車的分類 12
2.1.2自卸車的結(jié)構(gòu) 12
2.2整車尺寸參數(shù)的確定 15
2.3質(zhì)量參數(shù)的確定 17
2.4其它性能參數(shù) 18
2.5本章小結(jié) 19
第3章 自卸車車廂的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 20
3.1舉升汽車車廂的結(jié)構(gòu)形式 20
3.1.1車廂的結(jié)構(gòu)形式 20
3.1.2車廂選材 21
3.2車廂的設(shè)計(jì)規(guī)范及尺寸確定 21
3.2.1車廂尺寸設(shè)計(jì) 21
3.2.2車廂內(nèi)框尺寸及車廂質(zhì)量 22
3.3車廂板的鎖啟機(jī)構(gòu) 23
3.4 本章小結(jié) 24
第4章 自卸舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25
4.1自卸舉升機(jī)構(gòu)的選擇 25
4.1.1舉升機(jī)構(gòu)的類型 25
4.1.2自卸汽車傾卸機(jī)構(gòu)性能比較 30
4.2舉升機(jī)構(gòu)受力分析與參數(shù)選擇 32
4.3 本章小結(jié) 36
第5章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 37
5.1液壓系統(tǒng)工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 37
5.1.1工作原理 37
5.1.2液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置 38
5.1.3 液壓分配閥 39
5.2油缸選型與計(jì)算 40
5.3取力器的選擇 46
5.4本章小結(jié) 48
第6章 副車架的設(shè)計(jì) 49
6.1 主車架的改裝 49
6.1.1 主車架的鉆孔和焊接 49
6.1.2 主車架的加長設(shè)計(jì) 50
6.1.3 主車架加強(qiáng)板的設(shè)計(jì) 50
6.2 副車架的設(shè)計(jì) 51
6.2.1 副車架的截面形狀及尺寸 51
6.2.2 加強(qiáng)板的布置 52
6.2.3 副車架的前端形狀及安裝位置 53
6.2.4 縱梁與橫梁的連接設(shè)計(jì) 54
6.2.5 副車架與主車架的連接設(shè)計(jì) 55
6.2.6 副車架的強(qiáng)度校核 57
6.3本章小結(jié) 58
結(jié) 論 59
參 考 文 獻(xiàn) 60
致 謝 61
附 錄A 62
第1章 緒 論
1.1 課題的研究現(xiàn)狀
美國是專用汽車發(fā)展最早的國家之一。專用汽車的生產(chǎn)是美國汽車工業(yè)的重要組成部分。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，美國1986年生產(chǎn)貨車l 593 489輛，其中專用汽車的產(chǎn)量為934 690輛，專用汽車的產(chǎn)量占貨車產(chǎn)量的58％。美國9～11．8t的中型貨車的保有量中，專用汽車占2／3以上，美國的掛車生產(chǎn)70年代平均年產(chǎn)掛車已達(dá)15萬輛左右(約占9 t以上載貨車產(chǎn)量的40％左右)，大部分為專用掛車。美國的掛車主要集中在富荷掛車公司及其它四個(gè)較大掛車制造企業(yè)生產(chǎn)，其產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的85％。歐洲的專用汽車主要是重型專用汽車，且絕大多數(shù)產(chǎn)品為不同規(guī)格尺寸和不同承載量的低貨臺(tái)貨車、掛車和半掛車，最多的是適宜運(yùn)輸建筑機(jī)械的最大總質(zhì)量為30t或40t的低貨臺(tái)貨車。歐洲的大部分專用汽車生產(chǎn)廠家集中在德國，1979年原西德掛車產(chǎn)量達(dá)15.1萬輛，占載貨車產(chǎn)量的51％，占專用汽車產(chǎn)量的87％。原蘇聯(lián)自1966年以來，汽車工業(yè)有較大的發(fā)展，但貨車在總產(chǎn)量中的比例卻在下降(50年代占81％，60年代占69％，80年代占35％)，不過專用汽車在貨車保有量中的比例卻逐年上升(50年代占5％，60年代占27％，70年代占42％，80年代占44．9％)。綜上所述，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(huì)保有量占載貨汽車保有量的比率都在50％以上。基本上能達(dá)到60％到80％。
專用汽車在國外不只是占很大一份比例，它的生產(chǎn)組織形式也呈現(xiàn)多樣化發(fā)展，基本上概括為以下四種：(1)主機(jī)廠(即汽車集團(tuán)、汽車公司或工廠)；設(shè)分公司或分廠生產(chǎn)專用汽車。主要生產(chǎn)本廠基本車型改裝的專用汽車。(2)專用汽車廠；從底盤廠購買底盤，裝配自己生產(chǎn)的專用汽車。(3)非汽車公司組織專用汽車生產(chǎn)。(4)用戶兼營；有些專用汽車生產(chǎn)運(yùn)輸公司購買一些普通汽車底盤改裝為自己所需的專用汽車。但其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、數(shù)量也不大。
未來國外專用車的發(fā)展趨勢(shì)也可概括為以下五點(diǎn)：(1)專用汽車重型化趨勢(shì)。近年來，國外專用汽車的產(chǎn)量明顯以重型居多，其原因主要是重型專用汽車經(jīng)濟(jì)效益好和重型車功率大、強(qiáng)度高，有中、小型專用車無法替代的優(yōu)點(diǎn)。隨著物流的龐大和公路的高級(jí)化，以及特殊作業(yè)的需要，重型專用汽車在國外得到迅速發(fā)展。(2)列車化趨勢(shì)。為了提高散裝水泥車的卸料能力，為提高遠(yuǎn)距離散運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益，散裝水泥車的列車化正在成為今后的發(fā)展趨勢(shì)。(3)一車多用化的趨勢(shì)。為提高專用汽車的適應(yīng)性，以滿足各種特殊需要，有趨勢(shì)表明國外正在謀求專用汽車的一車多用化，使專用車功能由單一向多功能發(fā)展。(4)專用底盤專業(yè)化趨勢(shì)。日本豐田等大汽車公司的專用底盤均已實(shí)現(xiàn)系列化、專業(yè)化生產(chǎn)。近年來，國外不少汽車廠專門從事專用汽車底盤生產(chǎn)，尤其重視專用底盤的系列化、專業(yè)化生產(chǎn)，滿足專用車的特殊需要。(5)新材料、新技術(shù)和微電腦的應(yīng)用趨勢(shì)。近年來，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。
我國專用汽車的生產(chǎn)是從60年代初開始，在軍用改裝車輛、消防改裝汽車的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來。70年代，一些專用汽車生產(chǎn)廠根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)各部門的不同需要，形成了自己的產(chǎn)品特色，逐步成為某一門類專業(yè)汽車生產(chǎn)的骨干企業(yè)。如生產(chǎn)半掛車的漢陽特種汽車制造廠、生產(chǎn)粉罐汽車的武漢專用汽車廠、生產(chǎn)冷藏汽車的鎮(zhèn)江冷藏汽車廠等。80年代，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，專用汽車得到了較大的發(fā)展，在汽車行業(yè)中形成了獨(dú)立的專用汽車行業(yè)。專用汽車行業(yè)經(jīng)歷了近30年的發(fā)展，已具有一定的規(guī)模，特別是1983年以后的10年，專用汽車的發(fā)展一直保持較高的速度，年平均增長率在24％以上。
如今的專用車應(yīng)用了很多高新技術(shù)，大大提高了運(yùn)輸與裝卸效率，節(jié)約了勞動(dòng)成本。而且它能在減少汽車運(yùn)輸途中的貨損、貨差和提高安全性方面有著顯著成效。發(fā)展專用汽車生產(chǎn)能擴(kuò)大汽車的應(yīng)用領(lǐng)域，增加汽車的工業(yè)產(chǎn)出，為國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。所以它變得非常重要。我國專用汽車生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和國外其他國家相比較而言有很大不同：1)集團(tuán)化發(fā)展?jié)u趨明顯。專用汽車行業(yè)也由分散趨向集中，走集團(tuán)化道路。各大集團(tuán)公司都設(shè)立了專用汽車的管理部門 。2)專用汽車產(chǎn)品正向調(diào)整生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、向規(guī)?；厔?shì)發(fā)展，專用汽車的生產(chǎn)集中度增加。
我國的專用車還有以下特點(diǎn)：(1)重型化。國內(nèi)在運(yùn)輸和各作業(yè)領(lǐng)域使用的專用汽車明顯以重型居多。這是因?yàn)橹匦蛙嚱?jīng)濟(jì)效益好、功率大有利于綜合利用。(2)輕型化。小(或輕)型適于走街穿巷。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市需要大量的生活用車、環(huán)衛(wèi)用車、醫(yī)療用車、市政用車等各種輕型專用汽車。(3)“四高”。專用汽車在適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展需求的同時(shí)，隨著材料的發(fā)展和進(jìn)步，在不斷提高專用汽車產(chǎn)品的檔次。開發(fā)生產(chǎn)“四高”(即高水平、高技術(shù)、高質(zhì)量、高附加值)的專用汽車，以滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，替代進(jìn)口，使專用汽車產(chǎn)品的出口具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力，能夠讓我國自主品牌的專用汽車走向國際市場(chǎng)。
1.2 選題的目的與實(shí)際意義
舉升汽車是利用本車發(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。舉升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)普通舉升汽車。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。某些舉升汽車是針對(duì)專門用途設(shè)計(jì)的，故又稱專用自卸汽車。如：擺臂式自裝卸汽車、自裝卸垃圾汽車等。按運(yùn)載貨物傾卸方向分為：后傾式、側(cè)傾式、三面傾式和底卸式舉升汽車；按車廂欄板結(jié)構(gòu)分為：欄板一面開啟式、欄板三面開啟式和簸箕式(即無后欄板)舉升汽車。
隨著國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要不斷增加，自卸車近年來一直保持較高產(chǎn)銷量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自卸車在中重型卡車市場(chǎng)需求量上約占百分之四十的份額，并在專用車綜合產(chǎn)量中保持第一位置，成為卡車市場(chǎng)的兵家必爭(zhēng)之地。自卸車的騰飛為國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。自卸車能夠快速興起的主要原因是固定資產(chǎn)投資強(qiáng)勁增長，巨大的投資規(guī)模奠定了自卸車市場(chǎng)需求基礎(chǔ)；舉升汽車品種增加，不僅適應(yīng)和滿足施工需求，同時(shí)還能向運(yùn)輸市場(chǎng)發(fā)展，可以讓它成為運(yùn)輸業(yè)的主力車型；
但是，如今我國的自卸車在種類、型式、材料運(yùn)用方面與國外還有一定的差距。所以就需要我國的車輛專家們進(jìn)行更多的設(shè)計(jì)研究，使其得到更好的完善與發(fā)展。我們只有更加的了解自卸車，才有可能進(jìn)行以后的學(xué)術(shù)研究。選擇本課題充分考慮了研究課題對(duì)車輛工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)和工作的指導(dǎo)作用，能夠使學(xué)生了解專用汽車改裝設(shè)計(jì)方法，通過本課題的研究學(xué)生可以完成理論課程的實(shí)踐總結(jié)，獲得一定的工程設(shè)計(jì)工作方法和經(jīng)驗(yàn)。進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)，可以解決供需矛盾，培養(yǎng)正確的研究方法、理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)、嚴(yán)肅求實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度，鍛煉使用工具軟件的能力，提高綜合設(shè)計(jì)的能力。對(duì)學(xué)生的作用是不可言喻的。
1.3 國內(nèi)外自卸汽車的發(fā)展概況
我國專用車市場(chǎng)“蛋糕”將越做越大。去年以來，我國專用車市場(chǎng)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％。去年1～4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)26萬輛，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)26萬輛?？梢钥闯?，我國汽車改裝企業(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(chǎng)前景看好。
目前，我國改裝車市場(chǎng)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(chǎng)到底是什么市場(chǎng)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(chǎng)息息相關(guān)。目前，我國公路貨運(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(chǎng)卻可以向外資開放。跨國物流公司正虎視眈眈盯著中國公路貨運(yùn)這塊大市場(chǎng)。這場(chǎng)戰(zhàn)斗誰是贏者，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密嚒?
美國等發(fā)達(dá)國家專用車市場(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(chǎng)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(jí)。
現(xiàn)在, 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(dòng)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(dòng)過程中承受一定動(dòng)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(duì)受力點(diǎn)的受力情況進(jìn)行測(cè)量,直接利用現(xiàn)有的有限元軟件ANSYS 也無法對(duì)其進(jìn)行分析,很難確定在運(yùn)動(dòng)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(dòng)精度較高,但對(duì)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(dòng)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。
1.4主要研究內(nèi)容
運(yùn)用CAD繪圖，結(jié)合所學(xué)的汽車構(gòu)造和汽車設(shè)計(jì)知識(shí)，對(duì)自卸車這種專用汽車進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)更合理，性價(jià)比更合適。體現(xiàn)汽車設(shè)計(jì)的重要性，主要解決以下問題：
（1）自卸車不同結(jié)構(gòu)形式的比較；通過研究比較出不同結(jié)構(gòu)的自卸車所具有的不同特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，不同結(jié)構(gòu)的自卸車各自優(yōu)缺點(diǎn)。各種不同自卸車又應(yīng)用于哪些領(lǐng)域等。
（2）對(duì)汽車二類底盤進(jìn)行參數(shù)確定；通過給定的要求參數(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)能用于現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的自卸車設(shè)計(jì)方案。要求能夠符合現(xiàn)實(shí)需求，并且能夠最大限度的滿足性價(jià)比的要求。
（3）對(duì)車廂等主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)；能夠繪出各部件的CAD圖。設(shè)計(jì)的各部件均要求運(yùn)行平穩(wěn)，工作可靠。對(duì)一些可能的工作異常要做出預(yù)測(cè)，故障維修要提出相應(yīng)解決措施。
（4）對(duì)液壓舉升機(jī)構(gòu)等部件進(jìn)行設(shè)計(jì)；能夠分析常見的液壓舉升機(jī)構(gòu)故障，了解油泵的工作原理，分析可能泄露的原因。
1.5本章小結(jié)
本章針對(duì)我所做設(shè)計(jì)的課題做了綜合性的闡述，通過查找書籍，以及在網(wǎng)絡(luò)上查找的資料，我了解了我所做設(shè)計(jì)自卸車的基本狀況；特別是專用車的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)思路，還有在以后的設(shè)計(jì)中中有可能面臨的問題，進(jìn)行了細(xì)致的了解與闡述。我國專用車發(fā)展時(shí)間比較短，歷史不夠長，整體上看還和歐美有著不小的差距，不過近幾年我國的自卸車發(fā)展?fàn)顩r良好。在本課題的實(shí)際意義中，我著重介紹了此設(shè)計(jì)中的重要部分，即液壓舉升機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)滿足的性能，在下幾章的設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，這將是我的重點(diǎn)注意的地方，本章對(duì)國內(nèi)外的自卸車狀況進(jìn)行了分析，了解了我國自卸車行業(yè)與歐美等國家的差距與需要發(fā)展的地方，目前，我國改裝車市場(chǎng)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(chǎng)到底是什么市場(chǎng)呢？肯定地說，應(yīng)該向多品種、高、精、尖方向發(fā)展。經(jīng)過本章的學(xué)習(xí)了解，相信在下幾章的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中會(huì)有了依據(jù)，為本次設(shè)計(jì)開了一次好頭。
第2章東風(fēng)自卸車主要性能參數(shù)確定
2.1整車尺寸參數(shù)的確定
自卸車在土木工程中，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(dòng)傾翻一定角度卸料，大大節(jié)省卸料時(shí)間和勞動(dòng)力，縮短運(yùn)輸周期，提高生產(chǎn)效率，降低運(yùn)輸成本，并標(biāo)明裝載容積。是常用的運(yùn)輸機(jī)械。
發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤及駕駛室的構(gòu)造和一般載重汽車相同。車廂可以后向傾翻或側(cè)向傾翻，少數(shù)雙向傾翻。車廂液壓傾翻機(jī)構(gòu)由油箱、液壓泵、分配閥、舉升液壓缸、控制閥和油管等組成。發(fā)動(dòng)機(jī)通過變速器、取力裝置驅(qū)動(dòng)液壓泵，高壓油經(jīng)分配閥、油管進(jìn)入舉升液壓缸，推動(dòng)活塞桿使車廂傾翻。以后向傾翻較普遍，通過操縱系統(tǒng)控制活塞桿運(yùn)動(dòng)，可使車廂停止在任何需要的傾斜位置上。車廂利用自身重力和液壓控制復(fù)位。
自卸汽車的主要技術(shù)參數(shù)是裝載重量，并標(biāo)明裝載容積。新車或大修出廠車必須進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，使車廂舉升過程平穩(wěn)無竄動(dòng)。使用時(shí)各部位按規(guī)定正確選用潤滑油，可大大節(jié)省卸料時(shí)間和勞動(dòng)力，注意潤滑周期，舉升機(jī)構(gòu)嚴(yán)格按期更換油料。按額定裝載量裝運(yùn)，嚴(yán)禁超載。
2.1.1自卸車的分類
按底盤承載能力可分為輕卡系列自卸、中噸位系列自卸和大噸位系列自卸；按驅(qū)動(dòng)形式可分單橋自卸、雙橋自卸、前四后八自卸、前四后十等不同系列車型；按卸載液壓舉升機(jī)構(gòu)不同可分為單頂自卸和雙頂自卸。
2.1.2自卸車的結(jié)構(gòu)
液壓傾卸機(jī)構(gòu)和車廂結(jié)構(gòu)是自卸車改裝的關(guān)鍵部件，各個(gè)改裝廠家設(shè)計(jì)形式不盡相同，以下按車廂和舉升機(jī)構(gòu)的型式兩個(gè)方面說明自卸車的結(jié)構(gòu)。
（1）車廂型式
車廂結(jié)構(gòu)型式按用途不同大概可分為：普通方廂和礦用鏟斗車廂
普通方廂用于散裝貨物運(yùn)輸。其后板裝有自動(dòng)開合機(jī)構(gòu)，保證貨物順利卸出。普通方廂板厚為：前板4-6，邊板4-8，后板5-8，底板6-12。比如：蓬翔牌自卸車普通方廂標(biāo)準(zhǔn)配置板厚為底6邊4，加強(qiáng)型配置板厚底8邊6。
礦用鏟斗車廂則適用于大石塊等粒度較大貨物的運(yùn)輸?？紤]到貨物的沖擊和碰幢，礦用鏟斗車廂的設(shè)計(jì)形狀較復(fù)雜，用料較厚。比如：青專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。
車廂用于裝載和傾卸貨物。欄板式車廂一般是由前欄板、左右側(cè)欄板、后欄板和底板等組成。圖4-2所示即為典型的底板橫剖而呈矩形的后傾式欄板式車廂結(jié)構(gòu)。
圖4-2自卸式垃圾車結(jié)構(gòu)組成
1-液壓傾卸操作裝置2-舉升機(jī)構(gòu)3-液壓缸4-拉桿5-車廂6-后鉸鏈支座7-安全撐桿8-油箱9-液壓泵10-傳動(dòng)軸11-取力器
（2）舉升機(jī)構(gòu)型式
舉升機(jī)構(gòu)是自卸車的核心，是判別自卸車優(yōu)劣的首要指標(biāo)。舉升機(jī)構(gòu)的型式目前國內(nèi)常見的有：F式三角架放大舉升機(jī)構(gòu)、T式三角架放大舉升機(jī)構(gòu)、雙缸舉升、前頂舉升和雙面?zhèn)确?
三角架放大式舉升機(jī)構(gòu)是目前國內(nèi)使用最多的一種舉升方式，適用載重量8-40噸，車廂長度4.4-6米。優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)成熟、舉升平穩(wěn)、造價(jià)低；缺點(diǎn)為車廂底板與主車架上平面的閉合高度較大。
雙缸舉升形式大多用在6X4自卸車上，是在第二橋前方兩側(cè)各安裝一支多級(jí)缸（一般為3-4級(jí)），液壓缸上支點(diǎn)直接作用在車廂底板上。雙缸舉升的優(yōu)點(diǎn)為車廂底板與主車架上平面的閉合高度較??；缺點(diǎn)是液壓系統(tǒng)很難保證兩液壓缸同步，舉升平穩(wěn)性較差，對(duì)車廂底板的整體剛度要求較高。
前頂舉升方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，車廂底板與主車架上平面的閉合高度可以很小，整車穩(wěn)定性好，液壓系統(tǒng)壓力較小，但前頂多級(jí)缸行程較大，造價(jià)較高。
側(cè)翻液壓缸受力較小，行程較小，設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)單面?zhèn)确部呻p面?zhèn)确?；但其液壓管路較復(fù)雜，造價(jià)高，液壓舉升系統(tǒng)故障率高，舉升翻車事故發(fā)生率也較高。
從目前國內(nèi)使用來看，前頂舉升結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)突出，已被普遍采用，F(xiàn)式和T式三角架放大舉升機(jī)構(gòu)則逐漸被淘汰， F式幾乎已經(jīng)沒有用的，T式只在部分車廂長度較短車型使用。至于雙缸舉升結(jié)構(gòu)，國外用的較多，國內(nèi)則一直很少用。隨著載重汽車加長加重的發(fā)展趨勢(shì)，前頂舉升結(jié)構(gòu)受困于技術(shù)瓶頸，無法在車廂長度超過8米的車型推廣使用，車廂長度超過8米的自卸車都使用側(cè)翻舉升結(jié)構(gòu)，側(cè)翻舉升也是今后發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。
圖4-3直推式舉升機(jī)構(gòu)的布置
a)前置式b)后置式
舉升機(jī)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)考慮：①液壓系統(tǒng)是齒能承受在舉升質(zhì)量作用下的舉升力；②渡壓缸的行程能否滿足車廂的最大舉升角度；③液壓系統(tǒng)特別是液壓缸的生產(chǎn)及配套情況。
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)的液壓缸直接作用在車廂上，不需要通過桿系作用。按液壓缸布置位置不同，直推式舉升機(jī)構(gòu)可分為前置式和后置式(也稱中置式)兩種，如圖4-3所示。前置式一般采用單缸，后置式既可采用單缸，也可采用并列雙缸。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，但液壓缸活塞的工作行程長；后置式的情況則與前置式相反。
直推式舉升機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，舉升效率高。但由于液壓缸工作行程，故一般要求采用單作用的2級(jí)或3級(jí)伸縮式套筒液壓缸，使液壓缸制造工藝復(fù)雜，密封性稍差。
連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)通過桿系和液壓缸配合完成舉升功能。常用的連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)布置有兩種：液壓缸前推式(又稱T式)和液壓缸后推式(又稱D式)，如圖4-4所示。連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)具有舉升平順、液壓缸活塞的工作行程短、機(jī)構(gòu)布置靈活等優(yōu)點(diǎn)。液壓缸后推式機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)適中，結(jié)構(gòu)緊湊，但各部件布置集中在后部，車廂底板受力大，適用于中型自卸式垃圾車；液壓缸前推式機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)小，省力，油壓特性好，適用于重型自卸式垃圾車。
圖4-4連桿組合式舉升結(jié)構(gòu)
a) 液壓缸前推式 b) 液壓缸后推式
l-鉸支座2-車廂3-液壓缸4-三角臂
在這兩種典型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上加以改進(jìn)變形，還可得到多種不同形式的舉升機(jī)構(gòu)。
東風(fēng)自卸車屬于常見的普通方廂式貨車，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可以采用后卸式前頂舉升結(jié)構(gòu)形式。
2.2整車尺寸參數(shù)的確定
1.主要尺寸參數(shù)的確定
自卸式垃圾車尺寸參數(shù)主要有：軸距、輪距、外廓尺寸(車輛長、寬、高)等，如圖4-5所示。由于自卸式垃圾車多在二類貨車底盤上改裝而成，因此其軸距L、輪距B、前懸、接近角等參數(shù)，改裝前后均保持不變。車廂與駕駛室的間距G=100～250mm。車廂長度應(yīng)根據(jù)額定裝載質(zhì)量和主要運(yùn)輸?shù)呢浳锩芏龋⒄胀愜囆蛙噹叽绱_定。C取115mm
圖4-5 自卸式垃圾車的土要尺寸參數(shù)
圖4-6自卸式垃圾車后傾最大舉升角的確定
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(chǎng)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。
本設(shè)計(jì)的東風(fēng)自卸車的總質(zhì)量為7.33噸，經(jīng)查找資料，選用東風(fēng)汽車股份有限公司生產(chǎn)的 EQ3075GD4JAC二類底盤。
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)。
表2-1 整車尺寸參數(shù)
外形尺寸（長寬高）
699824952920（mm）
軸距
3950mm
輪距（前/后）
1640/1650 (mm)
前懸
1424mm
后懸
1624mm
接近角
26
離去角
36
2.3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(jí)別分類中，重型自卸車小于8噸的規(guī)定，由于本設(shè)計(jì)中自卸車裝載的為普通貨物，因此這里取額定裝載質(zhì)量為2990kg。
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。這里取整備質(zhì)量為4145kg。
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。可按下式計(jì)算：
(2.1)
式中： ——自卸車整備質(zhì)量4145kg
——廠定最大裝載質(zhì)量
——額定司機(jī)乘客人員質(zhì)量，3人每人按65kg計(jì)。
總質(zhì)量已經(jīng)給出，求裝載質(zhì)量
計(jì)算得： 7330-4145-65*3=2990kg
4、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8噸以下重型自卸車之比約為0.4—0.8，符合要求。
5、質(zhì)心位置
質(zhì)心位置對(duì)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。
2.4其它性能參數(shù)
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。
常見貨物的安息角有煤：27°～4s°，焦炭：50°，鐵礦石：40°～45°，銅礦石：35°～45°，細(xì)砂：30°～35°，粗砂：50°，石灰石：40°～45°，粘土：50°，水泥：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，在最大舉升角舉升時(shí)，車廂后欄板與地面須保持一定的間距H，如圖4-6所示。為了避免車廂傾卸時(shí)與底盤縱梁后端發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，圖4-6中的必須大于零。設(shè)計(jì)時(shí)，自卸式垃圾車車廂最大舉升角可在50°～60°之間選取。這里取55°
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(shì)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取為20s，降落時(shí)間要求為8s-15s取為10s。
2.5本章小結(jié)
本章主要對(duì)東風(fēng)舉升汽車的底盤的選擇做了介紹，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(dòng)力輸出、傳動(dòng)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(duì)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。對(duì)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。經(jīng)過參考比對(duì)，參考原型車、以及設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，由于底盤的選擇以及計(jì)算不是自卸車設(shè)計(jì)的重點(diǎn)本設(shè)計(jì)選擇了EQ3075GD4JAC底盤，接著我確定了此車型的質(zhì)量參數(shù)等基本數(shù)據(jù)，包括整車的尺寸參數(shù)的確定，經(jīng)過計(jì)算所選的底盤以及車廂體積，計(jì)算核對(duì)，正符合本自卸車，用途是運(yùn)送貨物。
第3章 自卸車車廂的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
3.1舉升汽車車廂的結(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篷，通常車廂前欄板加做向上前方延伸的防護(hù)擋板。車廂底板固定在車廂底架之上。車廂的側(cè)欄板、前后欄板外側(cè)面通常布置有加強(qiáng)筋。
后傾式車廂廣泛用于輕、中和重型自卸汽車。它的左右側(cè)欄板固定，后欄板左右兩端上部與側(cè)欄板餃接，后欄板借此即可開啟或關(guān)閉。
圖3-1 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 圖3-3 簸箕式車廂
本文設(shè)計(jì)的自卸車是承擔(dān)貨物運(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(dòng)時(shí)貨廂與駕駛室之間留有100-250mm的間隙。取C為115mm.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(duì)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(duì)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4745mm；廂體寬度主要由底盤輪距1650mm、使用要求及法規(guī)限寬的因素決定,這里取車廂寬度為2360mm；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1010mm。
將全金屬焊接車廂設(shè)計(jì)成等剛度體車廂是自卸汽車設(shè)計(jì)的重點(diǎn).但是很難既能保證高強(qiáng)度又能保證輕量化。
就整車而言，可以看成由車輪、前軸、后橋殼、懸架、車架、車廂及其橡膠緩沖塊等不同剛度單元組合而成的彈性體，受力時(shí)，將按照各自的剛度產(chǎn)生各自的變形，其變形量與剛度成反比，吸收的能量與剛度成正比。
車廂剛度，無論是彎曲剛度還是扭轉(zhuǎn)剛度，都會(huì)增加車架的相應(yīng)剛度，兩者的剛度是相輔相成、互相補(bǔ)償?shù)?。?dāng)汽車前后左右車輪處于高差較大的路面，車架扭曲較大時(shí)，車廂應(yīng)該有一定的扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)性。如果車廂的扭轉(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(dòng)，當(dāng)車架產(chǎn)生較大扭曲時(shí)，車廂可能因變形過大而早期損壞。
全金屬焊接等剛度車廂設(shè)計(jì)的規(guī)范化的定量的設(shè)計(jì)計(jì)算方法并不是很完善，根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)，可以知道一些設(shè)汁規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
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(jí)噸位的貨車車架大一倍。
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2990kg，
經(jīng)查資料自卸車運(yùn)輸貨物密度為1500kg／（選砂石）
自卸車滿載時(shí)，裝載的質(zhì)量為
(3.1)
當(dāng)貨物密度為普通貨物時(shí)，密度按500kg／算：
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
(3.2)
式中：
V——車廂容積（）;
——廂內(nèi)有效長度、寬度、高度（mm）。
普通重型矩形車廂標(biāo)準(zhǔn)配置板厚為：前板6 mm邊板6 mm底板8mm后板8mm。
由此得出：
符合要求。
由此，確定出東風(fēng)自卸車車廂的尺寸如表3-2所示
表3-2 東風(fēng)自卸車車廂主要尺寸
長(mm)
寬(mm)
高(mm)
底板厚(mm)
4745
2360
1010
8
側(cè)板厚(mm)
底板傾斜角度(°)
側(cè)板傾斜角度(°)
6
1
1
本車貨箱尺寸為474523601010
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。
3.3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(dòng)和自動(dòng)兩種，現(xiàn)在大多采用自動(dòng)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(dòng)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(dòng)將車
廂板鎖住。本設(shè)計(jì)采用自動(dòng)開閉機(jī)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖如下；
圖3-4 自動(dòng)開閉機(jī)構(gòu)1-限位塊 2-鎖鉤
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(huì)勾住廂板，使后廂板閉合。
3.4 本章小結(jié)
本章主要對(duì)東風(fēng)舉升汽車的車廂的結(jié)構(gòu)和尺寸以及材料的選擇進(jìn)行設(shè)計(jì)，自卸汽車車廂的結(jié)構(gòu)形式包括車廂的選材，車廂的外部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及車廂的質(zhì)量分別作了設(shè)計(jì)計(jì)算； 同時(shí)對(duì)車廂后欄板的開閉機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，車廂后欄板的開閉機(jī)構(gòu)是車廂卸貨的重要部件設(shè)計(jì)的成功與否直接關(guān)系到整車的設(shè)計(jì)，自卸車汽車車廂板的鎖啟機(jī)構(gòu)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種，現(xiàn)在大多采用自動(dòng)鎖啟機(jī)構(gòu)。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)。現(xiàn)代自卸車的舉升機(jī)構(gòu)均以液壓能作為舉升動(dòng)力。其功能是承載物料，并在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下完成傾卸動(dòng)作。
自卸汽車對(duì)傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求如下：
（1）利用連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車廂的翻轉(zhuǎn)，其安裝空間不能超過車廂底部與托架大梁間的空間；
（2）結(jié)構(gòu)要緊湊，可靠，具有很好的動(dòng)力傳遞性能；
（3）完成傾卸后，要能夠復(fù)位。
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(jiǎn)單緊湊、舉升效率高、工藝簡(jiǎn)單、成本較低。采用單缸時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)三面傾斜。另外，若油缸垂直下置時(shí)，油缸的推力可以作為，車廂的舉升力，因而所需的油缸功率較小。但是采用單缸時(shí)機(jī)構(gòu)橫向強(qiáng)度差，而且油缸的推程較大；采用多節(jié)伸縮時(shí)密封性也稍差。
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(jiǎn)單，造價(jià)低，橫向剛度好，舉升轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)圓滑平順，三腳架推動(dòng)車廂舉升時(shí)，車廂傾翻軸支架的水平反力比較小，車架底部的受力也比較均勻。但是油缸在車廂翻轉(zhuǎn)過程中擺動(dòng)角度較大，且活塞行程稍大[6]。
圖4-4杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu)
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(dòng)圓滑平順。但舉升力系數(shù)大，舉升臂(三角架)較大[7]。
圖4-5油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)
6、油缸浮動(dòng)連桿式（強(qiáng)力型）
油缸浮動(dòng)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(dòng)圓滑平順。油缸進(jìn)出油管活動(dòng)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(dòng)角度過大。
圖4-6油缸浮動(dòng)連桿式傾卸機(jī)構(gòu)
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(dòng)圓滑平順，三腳架推動(dòng)車廂舉升時(shí)，車廂傾翻軸支架的水平反力比較小，車架底部的受力也比較均勻。但是油缸在車廂翻轉(zhuǎn)過程中擺動(dòng)角度較大，且活塞行程稍大。
圖4-7油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)
其他連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)
近年來，浮動(dòng)液壓缸連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)也獲得了應(yīng)用，典型的F式和Z式舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理如圖4-11所示。
圖4-11 a所示F式舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)較緊湊，橫向剛度好，機(jī)構(gòu)效率高，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑，桿系受力合理。此外，起升初始時(shí)刻油壓不高，液壓缸的活塞行程較短，能充分利用駕駐室至后橋之間的縱向空間，因此，有利于自卸式垃圾車的總布置，特別適合于雙后橋大噸位重型自卸式垃圾車采用。
圖4-8所示的Z式舉升機(jī)構(gòu)又稱浮動(dòng)液壓缸復(fù)合連桿式舉升機(jī)構(gòu)。它運(yùn)用兩個(gè)舉升臂聯(lián)動(dòng)，進(jìn)一步放大了液壓缸的行程。它綜合了T式和F式的行程小和舉升力系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)，適合更大噸位的自卸式垃圾車使用，也適合于軸距較長的自卸式垃圾車使用，具有橫向剛度好、桿系受力合理、單節(jié)液壓缸制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但它結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，而且液壓缸浮動(dòng)給液壓管路設(shè)計(jì)、布置等帶來了一定的困難。
總之，連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)種類較多，各有特點(diǎn)，設(shè)計(jì)者應(yīng)因車而異，綜合考慮選擇最適宜的機(jī)構(gòu)形式。
圖4-8浮動(dòng)液壓缸連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)
a）F式舉升機(jī)構(gòu)b）Z式舉升機(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(jí)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 991129K38
卡瑪斯
結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高、工藝簡(jiǎn)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)50LK
CA340
雙缸
QD3151
EQ340
連桿組合式
馬勒里舉升臂式
五十鈴TD50ALCQD
JN3180
QD362
橫
向
剛
度
好
、
舉
升
轉(zhuǎn)
動(dòng)
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-D
QD352
HF352
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(dòng)連桿組合式
YZ——300
油缸進(jìn)出油管活動(dòng)范圍大，油管長
俯沖式
東急73型
桿系結(jié)構(gòu)極簡(jiǎn)，造價(jià)低，但油缸必須增大容量
綜上所述，對(duì)于本設(shè)計(jì)計(jì)算的自卸車為輕型自卸汽車，則采用前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)。該種舉升機(jī)構(gòu)直接與車廂底板相連推動(dòng)車廂，啟動(dòng)性能較好，舉升力小，構(gòu)件受力改善，油缸擺角大車廂受力狀況較好。
4.2舉升機(jī)構(gòu)受力分析與參數(shù)選擇
前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)及工作原理如圖所示，該機(jī)構(gòu)主要由舉升液壓缸EB、拉桿AD和三角臂ABC構(gòu)成。點(diǎn)O是車梁與副梁的鉸接點(diǎn)，工作時(shí)液壓缸沖油，使液壓缸EB伸長，三角臂ABC和拉桿AD隨著轉(zhuǎn)動(dòng)并升高，自卸車廂，使其繞點(diǎn)O傾翻。貨物卸完后，車廂靠自重復(fù)位。
圖4-9 前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)
圖4-10前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)工作原理
第一步：用作圖法初選各鉸支點(diǎn)的坐標(biāo)以及各構(gòu)件的幾何尺寸。
（1）車廂與副車架鉸支點(diǎn)O的確定 車廂后鉸支點(diǎn)O應(yīng)盡量靠近車架大梁的尾端。已知車廂副梁高220mm，長4158mm，兼顧結(jié)構(gòu)安排空間，取水平方向離車廂副梁尾端125mm、垂直方向離副梁下沿110mm處作為車廂后鉸支點(diǎn)，并以車廂后鉸支點(diǎn)作為連桿運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)原點(diǎn)（0,O）.X軸平行于副梁的上平面，指向汽車方向。
（2）車廂放平時(shí)舉升機(jī)構(gòu)與車廂前鉸支點(diǎn)C。的確定 車廂前鉸支點(diǎn)C。的坐標(biāo)（,）可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。式中，L為液壓缸最大工作行程，參考同類車型液壓缸型號(hào)，初選液壓缸自由長度=1000mm，最大有效工作行程L=800mm，為車廂最大舉升角，根據(jù)車廂傾瀉動(dòng)作要求和和所運(yùn)物料的安息角，選取=55；R為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根據(jù)L尺寸，選取R=175。因此：=mm=2545mm,考慮結(jié)構(gòu)安排，=2500mm。
C。點(diǎn)的垂直方向應(yīng)盡量靠近車廂底面，充分利用車廂底部空間，減少液壓缸下支點(diǎn)沉入副梁中的深度。確定A。距車廂底板的距離為85mm。因此：C點(diǎn)坐標(biāo)為（2500,125）。
（3）液壓缸副梁鉸支點(diǎn)E的確定 由于液壓缸具有相當(dāng)大的尺寸，以及開始舉升時(shí)，為減少液壓缸的工作壓力，液壓缸必須具有一定數(shù)值的傾斜角，因此E點(diǎn)相對(duì)O點(diǎn)的垂直距離由結(jié)構(gòu)允許的最小值確定，取= - 14mm,E點(diǎn)X 軸坐標(biāo)由經(jīng)驗(yàn)公式求得：
2500-0.51000-0.2800+400=2240 mm
根據(jù)結(jié)構(gòu)安排。令=2240 ，則E點(diǎn)坐標(biāo)為（2240，-14）。
（4）車廂放平時(shí)三角臂中支點(diǎn)B。坐標(biāo)和長度的確定B。點(diǎn)即液壓缸上支點(diǎn)。車廂時(shí)，B。點(diǎn)應(yīng)盡量靠近車廂底面，要充分利用上部空間，從而減少液壓缸下支點(diǎn)E沉入副梁中的深度。過C。點(diǎn)作線，使該線與X軸夾角=（）。為結(jié)構(gòu)允許的拉桿與副車架餃支點(diǎn)D的最高位置，一般0。取=180mm。再以E為圓心，為半徑畫弧交線與點(diǎn)。連,即為液壓缸中心線在舉升角=時(shí)的位置。因此：點(diǎn)坐標(biāo)為（3420,90），CB==800。
(5) 車廂放平時(shí)拉桿與三角臂鉸接點(diǎn)A。的確定 連接OC。，并將OC。繞點(diǎn)O向上轉(zhuǎn)55。角C。轉(zhuǎn)到C點(diǎn)。以C為圓心，為半徑畫弧，再以E為圓心，以液壓缸自由長度與最大有效工作行程之和為半徑畫弧，再以E為半徑畫弧，兩弧交與B點(diǎn) 接EB