北方奔驰前四后八自卸车改装设计

摘 要本次设计的题目是北方奔驰前四后八自卸车改装设计。以二类底盘为基础，在此基础之上，进行改装设计。北方奔驰前四后八自卸车近几十年来它在国内外获得迅速的发展与普及，它最大的优点是实现了卸货的机械化，从而提高卸货效率。不仅可以减轻工人劳动强度，还可以促进国家的经济建设速度，关系到国家重点建设项目的建设和发展。同时在自卸车研究和生产过程中，也带动了钢铁，化工等其它很多行业，又提供了大量的工作岗位，减轻就业压力，并日趋完善，成为系列化多品种的产品。因此，自卸车的发展是很有必要的。所以本文以北方奔驰前四后八自卸车为设计题目，设计的主要内容有以下几个方面,确定自卸车的总体设计方案，对举升机构进行选择，对液压控制系统的进行设计，对车厢的结构及副车架进行设计等。最后所设计出来的自卸车能够承载15吨的货物的结实耐用的产品。关键词：自卸车；车厢；改装；副车架；前四后八on of 4 on on 4 in at of is of so as to It s to At in in to a a of to 4 of in of of of of to 5 of 84目 录摘 要.自卸车的发展2第2章自卸车主要性能计算.概述15第3章自卸车改装设计.概述34结 论.36致 谢.38第1章 绪 称翻斗车。由汽车底盘、液压举升机构、货厢和取力装置等部件组成。自卸车在土木工程中，经常与挖掘机、装载机、带式输送机等工程机械联合作业，构成装、运、卸生产线，进行土方、砂石、散料的装卸运输工作。前四后八简单通俗的说是商用车的一种类别。即前转向轮为两轴四轮,后驱动轮为两轴(桥)每组双轮共八轮。所谓前四后八就是说前面是四个轮后面是8个轮，前4就是前面是双桥4个轮，后八也是双桥，就是8个轮子驱动，每个桥4个轮，每个桥的左右各2个轮，一般说双桥单桥，都是指后面有几个驱动桥。汽车是作为一种交通工具而产生的，但发展到今天已经不能把它理解为单纯的行的手段。因为汽车化”改变了当代世界的面貌，它已经成为当代物质文明与进步的象征及文明形态的一种代表。中国汽车工业的振兴也必然会使中国的面貌焕然一新，在繁荣经济，促进四个现代化的实现，提高中国人民的生活水平，推动社会与地球上近四分之一的人类进步方面，发挥重大作用。现在人类社会在不断的进步与繁荣，交通的变革与发展在促进社会的发展中起了突出的作用，汽车作为一种交通工具的产生对社会更具有重要的意义。人类社会及人们生活的“汽车化”，大大地扩大了人们日常活动的范围，扩大并加速了地区间、国际间的交往，成倍地提高了人们外出办事的效率，极大地加速了人们的活动节奏，促进了世界经济的大发展与人类的快速进步，开创了现代“汽车社会”这样一个崭新的时代。据统计:在以前蒸汽机轮船与蒸汽机车的问世曾推动了当时的产生革命。继蒸汽机轮船与火车出现之后，1886年德国工程师戴姆勒与奔茨二人以汽油内燃机为动力，分别独立地制成了最早的实用汽车1903年美国人亨利福特创建了福特汽车公司，1908年推出了于1913年建成了流水作业装配线进行汽车的大批量生产。这项大生产技术的出现，为提高汽车质量、降低生产成本及以后的汽车工业大发展创造了条件。1921年927年夏售出1500多万辆。自1963 年由美国司合作研制出世界上第一台装载质量为77t(85短吨)矿用自卸车以来，经过30多年的不断完善和大量新技术、新材料、新工艺的采用，重型矿用自卸车作为汽车中的一类已发展成熟。目前世界上生产重型矿用自卸车(包括机械传动)的国家有美国、日本、白俄罗斯和法国等，主要生产厂家有小松矿用设备公司、尤克里德日立公司、尤尼特里格公司、卡特彼勒、利勃海尔公司、特雷克斯公司和白俄罗斯的别拉斯等。国外生产厂家的共同特点为全系列、专业化，并具有完整的配套体系。形成了以美国德莱赛(司、尤克里德日立(司、尤尼特里格(司等为代表的矿用自卸车生产企业，50短吨)，并具有108t、120t、154t、170t、190t、220t、280年开采量千万吨级以上大型露天矿山的运输设备中，矿用自卸车已占据近2/3的市场，承担着世界上40%的煤、90%的铁矿的开采运输量。重型矿用自卸车在我国大型露天矿山的使用始于70 年代中期，到目前为止使用单位已达10个,主要分布在煤炭、冶金等行业，总购车量达543台，其装载质量主要为108t、154前仍然在矿山使用的471台电动轮自卸车中(已报废72台)，进口自卸车219 台，中外合作生产车87 台，国产车165 台，占35%。我国重型矿用自卸车的生产大约经历了独立开发、合作生产、国产化三个阶段，生产厂家主要有三家:湖南湘潭电机厂、辽宁本溪重型汽车厂、江苏常州冶金机械厂。湘潭电机厂于1977 年5月研制出国产第一台108后经过20余年的不断改进和完善，已形成了具备年产100余台车的生产能力。辽宁本溪重型汽车厂生产矿用自卸车的历史与湘潭电机厂类似,亦起步于70年代。该厂于80年代曾生产了10余台后由于多种原因已停产。江苏常州冶金机械厂主要与美国司合作生产产品在南芬铁矿使用。汽车问世百余年来，特别是从汽车产品的大批生产以及汽车工业的大发展以来，汽车己经为世界经济的大发展、为人类进入现代生活，产生了无法估量的巨大影响，为人类社会的进步做出了不可磨灭的巨大贡献，掀起了时代的革命。汽车的作用对国际化的发展起着不可磨灭的作用，首先，以美国为例:美国汽车工业早己经发展成为与钢铁、建筑并列的三个最大的行业之一如今美国的信息产业与高薪技术产业发展迅猛，但汽车工业仍不失为美国产业最主要的支柱之一，日本汽车工业在1941年己经有5万辆的年产能力，1955年就能达到15万辆。卸车得到了越来越广泛的应用，成为了建筑过程中的不可或缺的重要因素。因此，我选择了“北方奔驰前四后八自卸车改装设计”为自己的设计题目。主要目的是针对目前对自卸车的广阔的市场需求来进行设计及改装，以北方奔驰前四后八自卸车为例来进行设计。专用汽车市场愈来愈要求高技术含量、高附加值的产品。目前，我国经济持续高速的增长，尤其在金融危机到来的时候，在国家的大力扶植下，很好的发展了道桥、测绘及房地产等相关行业，基于此，为自卸车的发展提供了极大的空间。20世纪80年代，我国完成了工业化进程中的清华工业化阶段。经过多年的经济和技术等方面的积累和1998年以后扩大内需政策的支持，以汽车和住宅需求启动为突破口，我国的工业化过程进入资本技术密集的重化工业化阶段，而重工化的中国为专用车带来了广阔的市场，尤其是重型自卸车。近几十年来它在国内外获得迅速的发展与普及,它最大的优点是实现了卸货的机械化，从而提高卸货效率。自卸车的研究和设计不仅可以减轻工人劳动强度，还可以促进国家的经济建设速度，关系到国家重点建设项目的建设和发展。同时在自卸车研究和生产过程中，也带动了钢铁，化工等其它很多行业，又提供了大量的工作岗位，减轻就业压力，并日趋完善，成为系列化多品种的产品。因此，自卸车的发展是很有必要的。直接决定了自卸车完成任务的能力，所以，在这一章中要对自卸车的各项主要参数进行计算，验证设计能够满足使用要求。完成某些特殊的运输和作业功能。因此在设计上，除了满足基本型汽车的性能要求外，还要满足专用功能要求，这就形成了其自身的特点。专用汽车设计多选用定型的基本型汽车底盘进行改装设计。在根据所设计的专用汽车的功能和性能指标要求，在功率匹配、动力输出、传动方式、外形尺寸、轴载质量、购置成本等方面进行分析比较，优选出一种基本型汽车底盘作为专用汽车改装设计的底盘。能否选到一种好的汽车底盘，是能否设计出一种好的专用汽车的前提。如上所述，专用汽车底盘选型的好坏对专用汽车性能影响很大。目前，改装专用汽车选用的底盘主要是二类或三类汽车底盘，也有为某些专用汽车设计的专用底盘。目前我国对于常规的自卸汽车通常是采用二类汽车底盘改装设计。这是目前专用汽车设计中选用底盘型式最多的一种。所谓二类底盘，即在基本型整车的基础上，去掉货箱。在改装设计的总布置时，在没有货箱的汽车底盘上，加装所需的工作装置或特种车身。在专用汽车底盘或总成选型方面，一般应满足下述要求:证货运安全无损;对各种专用改装车的总成适于专用汽车特殊功能的要求，现故障的机率少，零部件耍有足够的强度和寿命，且同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡。使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同等车型的先进水平。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。查、保养和维修。处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。由上条件考虑，此次设计我所选用的汽车底盘为北方奔驰底盘为二类底盘，数据如下：根据任务书的要求，底盘型号为备质量为15495定载质量为15375量利用系数为1，其主要技术参数如下表所示：卸车的主要技术参数汽车总长/1180汽车总宽/500汽车总高/180车厢总长/ 500车厢总宽/300车厢总高/50最大总质量/0900整车整备质量/5495最大装载质量/5375车厢后倾角度/ 50轴距/500+5050+1450前轮轮距/995/1995后轮轮距/800/1800轮胎数 12轮胎规格 号 生产厂家 潍柴发动机型号 燃油种类 柴油气缸排列形式 直列排量 最大输出功率 24736马力最大扭矩 1250200冷，四冲程，带排气门制动，直喷，增压中冷发动机净重 87510420052573010633026进气形式 增压中冷发动机的外特性：发动机的输出转矩和输出功率随着发动机的转速变化的二条重要特性曲线，为非线形曲线。工程实践表明，可用而次三相式来描述汽车发动机的的外特性，即 2 （中 发动机输出转矩(Nm);发动机输出转速(r/a、b、c待定系数，有具体的外特性曲线决定。根据外特性数值建立外特性方程式如果已知发动机的外特性，则可利用拉格朗日三点插值法求出公式中的三个待定系数的a、b、c。在外特性曲线上取三点，即 1 1 2 2 3 3n ，依拉氏插值三项式有 )( )()( )()( )(2313 2131232 1323121 321 （上式展开，按幂次高低合并，即可得三个三个待定系数为： )()()( 2313 33212 23121 1 e a （)( )()( )()( )( 2313 3213212 2313121 132 （)()()( 2313 3213212 2313121 132 （为不知道外特性曲线图，故按经验公式拟合外特性方程式。如果没有所要发动机的外特性，但从发动机铭牌上知道该发动机的最大输出功率及相应转速和该发动机的最大转矩及相应转速时，可用下列经验公式来描述发动机的外特性： 22 )()( （中 发动机最大输出转矩（Nm）；发动机最大输出转矩时的转速（r/发动机最大输出功率时的转速（r/发动机最大输出功率时的转矩（Nm）。550 （公式（公式（得 2 222 )( )( )( )(2 )( pt pt pt nn 台架试验数据用修正系数进行修正，才能得到发动机的使用外特性。按速器的主要参数选择型号 )160/190/210汽变速箱形式 双中间轴，主副箱结构，副箱带同步器油容量 13/取力器）429档传动比 11档传动比 600动操纵方式 直接操纵，远距离单、动力和行驶阻力之间的关系式如下：t f w i F F F （中 驱动力；滚动阻力；空气阻力；坡度阻力；加速阻力。1、驱动力 关系为： 0= （中 变速器某一挡的传动比；0i 主减速器传动比；传动系统某一挡的机械效率；驱动轮的动力半径； 发动机外特性修正系数。一档传动比减速器传动比档传动效率=动机外特性修正系数 =动轮的动力半径 动机输出转矩最大时，驱动力最大，此时250动阻力 计算液化石油气汽车的滚动阻力 计算公式为： （中 整车整备质量； 道路坡度角；f 滚动阻力系数。整车整备质量 30870路坡度角，按照国家规定取30%，滚动阻力系数f=f0+道阻力 车重力沿坡道的分力为坡道阻力，其计算公式为： （308709.8气阻力 计算汽车的空气阻力与车速 2047.0 （中 A 迎风面积（可按 估算，轮距车高度以求得 以 0 速阻力 计算加速阻力是汽车加速行驶时所需克服的惯性阻力计算公式为 （中 j汽车加速度（m/汽车整备质量（ 传统系统回转质量换算系数。可按下述经验公式估算值： 2211 （入得： )12 =动机提供的驱动力能够克服各种阻力驱使汽车行驶。1769550 9550 7002400n 500479549)-( 2= 2472 1450(1500 9549 )2 ( ) 1900 ) (1450 1900)t em pt Tb n n 2 22 2( ) (1500 14501500 ) (1450 1900)em p t n = - = - =当汽车以直接挡行使时有公式 3 =do =1 = a2 = 2( ) 4 ( ) C f C= + - + =，D0，求专用汽车的最高车速 ：2 ) 1102B V A+ -= = km/号 数值发动机外特性修正系数 0 C 车参数名称 符号 数值与单位发动机最大功率 47200r/500N500r/r A j=0，为简化起见，f= 2 1244B 1 =经济车速公里油耗Q，单位L/100以根据发动机万有特性来计算。公式为： u （中 燃油的密度，（）。柴油可取 g ；g重力加速度。首先计算出经济车速下相应的发动机转速(r/（卸车的经济车速为65km/ 65 ae i i vn r (r/经济车速下发动机功率为 31 3600 76140a D De a am AP v v 31 27800 5 600 76140 由（得： 5 L/点1处为牵引销位置，支点2为挂车两轴中心位置，点2550=7400=180000 （L0 （的值为14137上车厢的质量取最大值为180000N，式可得9324N，10676N。根据以上数据求得支点1支撑重量为7074点2支撑重量为11293大载质量为15375轴最大载质量为18t。满足设计的要求。整车动力性和经济性进行分析及计算。但对整车的轴荷分配进行了计算，确定了当自卸车满载时副车架所承受的载质量。的受力最大值为液压系统参数确定和构件截面尺寸的计算提供依据。举升力系数是体现举升机构动力性的指标，是指单位举升质量所需要的液压缸推力。液压缸推力直接影响自卸汽车的经济性能，其值越小越好。随着车厢举升角的变化，液压缸推力的值是变化的。考虑到机构在初始位置时车厢内货物最多，阻力臂也最大，车厢启动时又有惯性阻力作用，此时油缸推力最大。因此,下面只对初始位置时各构件进行力学分析。直推式举升机构和连杆组合式举升机构。它们采用液体压力作为举升动力。举升机构是自卸车的核心，是判别自卸车优劣的首要指标。举升机构的型式目前国内常见的有：式三角架放大举升机构、双缸举升、前顶举升和双面侧翻，如下图所示。三角架放大式举升机构是目前国内使用最多的一种举升方式，适用载重量840吨，米。优点为结构成熟、举升平稳、造价低；缺点为车厢底板与主车架上平面的闭合高度较大。双缸举升形式大多用在6在第二桥前方两侧各安装一支多级缸（一般为34级），液压缸上支点直接作用在车厢底板上。双缸举升的优点为车厢底板与主车架上平面的闭合高度较小；缺点是液压系统很难保证两液压缸同步，举生平稳性较差，对车厢底板的整体刚度要求较高。前顶举升方式结构简单、车厢底板与主车架上平面的闭合高度可以很小，整车稳定性好，液压系统压力较小，但前顶多级缸行程较大，造价很高。双面侧翻液压缸受力较好，行程较小，可实现双面侧翻；但液压管路较复杂，举生翻车事故发生率较高。机构布置简单、结构紧凑、举升效率高，但液压油缸工作行程长，因此,一般要求采用单作用的2级或多级伸缩式套筒油缸。另外单缸系统其横向刚度不足,系统倾卸稳定性差，还存在工作寿命短、成本高等缺点。三种是液压缸中置式自卸车，第四种为液压缸前置式举升自卸车，最后一种是双面侧翻自卸车。连杆组合式举升机构具有举升平顺、油缸活塞的工作行程短、机构布置灵活等优点。该机构又分油缸后推式和油缸前推式两种油缸后推式机构举升力系数适中，结构紧凑，但各部件布置集中在后部，车厢底板受力大，适用于中型自卸汽车油缸前推式机构举升力系数小、省力、油压特性好，适用于重型自卸汽车。为满足工作要求以及借鉴重卡市场上现有车型的设计，本车的举升机构选用前置直推式举升机构。体示意图车架受力图图中，作用在点上，对有=W(中 =，当 0 时，也就是第一节液压缸将要伸出时，求此时的力，此时的力为最大值。上述可知： 0 7400,40A ， 0(7400,305)B ， 0(2950,625)C ， 0(0,150)D 14,2378E ，直线中 对任意举升角的举升力， 0 时的液压缸推力最大。第二节液压缸推出时，后推力依次减少。针对如上信息，本车选用柳汽前顶置液压缸，198/480型号的液压缸。油缸压力为19升重量为60重516装距345为1622系统由取力器、油泵、液压控制阀、油缸、限位阀、油箱、操纵系统以及油管系统等组成。a:准备先使自卸汽车处于驻车制动状态，并将变速器置于空挡。将转阀手柄置于水平初始位置。启动发动机，然后踩离合器，结合取力器使油泵进入工作状态。此时液压油经油泵、单向阀、液压换向阀流回油箱。b:举升将转阀手柄逐渐向上转动关闭换向阀。此时从油泵经单向阀来的高压油，经分流体后分别进入左右油缸，实现举升。油缸举升到最大行程时，拨动限位阀，将高压油路与回油路接通而卸荷，举升停止，货厢处于举升最高位置c:保持将转阀手柄置于“保持举升区间”，并切断取力器停止油泵工作。此时压力油被锁死在油缸内。可按需使货厢处于任意举升位置保持。d:降落分缓慢降落和快速降落将转阀手柄推至慢落位置，回油路仅部分打开，实现车箱缓慢降落若将转阀手柄推到底，则回油路被全部打开，油泵下腔油液经分流体向油箱快速回油。液压系统结构布置：自卸汽车液压系统由液压能产生部件、工作部件与操纵控制部件三大部分组成。a:液压能产生部件液压能产生部件包括取力器、油泵及单向阀、油箱及油泵传动机构。取力器通常均与变速器直接安装成一体。取力方式可分为左侧取力、右倾取力或箱顶取力三种。油箱的安装位置则比较灵活，主耍视副车架与货厢间的空间便于安装维护液压管路系统并尽量缩短油管长度。b:于工作部件受力极大，要求各连接铰支点处有足够的连接强度、刚度，所有摩擦副应有良好的配合精度与润滑。c:控制部件控制部件主要包括液压分配阀、限位阀以及操纵系统。控制部件多安装在自卸车前部的驾驶室内部或后部，既耍方便操纵与维护，又耍减少管路的迁回。液压分配阀是控制系统的核心，分为滑阀和转阀两大类。三位四通阀应用范围比较广;而转阀多用于低压、小流量的轻、中型自卸车上。分配阀又分为常开式和常压式。常开式分配阀在车厢不举升时，油泵的压力油经分配阀后又返回油箱，在系统中不产生高压，因此可减轻油泵的磨损，并可防止自卸汽车在行驶中以外举升货厢造成事故，故常开式分配阀在自卸汽车应用最广。分配阀选型主耍考虑额定工作压力、流量及操纵方式。分配阀操纵机构的形式有机械操纵式、气压操纵式和81;以气压操纵式应用最广。操纵过程应具有举升、保持及下落三个部分。机械操纵式:驾驶员通过机械杠杆或钢丝软轴直接拨动液压分配阀实现换向。液压操纵式:通过手动液压控制阀建立油压来打开或关闭液动举升阀实现换向。此种阀没有中停位置，故必须切断油泵动力才能实现中停。气动操纵式:利用贮气筒的压缩空气，通过气动操纵阀控制操纵气管，驱动气动分配阀上的汽缸工作，实现分配阀换向。机械操纵式的优点是可靠性好、通用性强、维修方便:缺点是杆件布置比较麻烦，不适合可翻转驾驶室采用。液压操纵式的优点是可实现远距离控制，操纵可靠，在我国过引进生产的斯太尔重型自卸汽车上采用了此种操纵系统。其不足处是反应比较慢，没有中停位置。气动操纵式的优点是功能齐全、操作简便、反应灵活，结构先进，因此广泛应用于中、重型具备气源的自卸汽车。其缺点是需同时具备液、气两套管路系统，维修麻烦。滤器、液压油泵、单向阀、三位四通阀、调速阀、行程控制阀、平衡阀和溢流阀等组成。之所以选择行程控制阀是为了在液压缸伸长到最长和最短是给操作人员一个信号，及时的进行操作，避免动力的浪费，起到节约成本的功用。结机构式按用途不同大概可分为：普通矩形车厢和矿用铲斗车厢（如下图）。普通矩形车厢用于散装货物运输。其后板装有自动开合机构，保证货物顺利卸出。普通矩形车厢板厚为：前板46，边板48，后板58，底板612。比如：程力牌自卸车普通矩形车厢标准配置板厚为：前4边4底8后5。车厢则适用于大石块等粒度较大货物的运输。考虑到货物的冲击和碰幢，矿用铲斗车厢的设计形状较复杂，用料较厚。比如：程力牌自卸车矿用铲斗车厢标准配置板厚为：前6边6底10，而且有些车型在底板上焊接一些角钢，以增加车厢的刚度和抗冲击能力。根据已有车型的参照比对，本车选用前6边8底10的板材，相邻板材通过对角钢钻孔用螺栓连接，以增加连接强度。由两部分组成。一部分用于盛放货物，将其设计成平面，底部与车厢大梁焊接；另一部分用于约束和放置液压缸、支撑约束摆臂，放置支腿和支腿液压缸，将其设计成两片平行钢板通过点焊联结后再分别与车厢大梁和车厢侧壁焊接，实现两部分的一体(在本设计中称为同时，车厢与驾驶室之间设计隔离厢板，与驾驶室空留一段距离，起到安全和便于维修检查的作用。在全面分析车厢的工作条件、受力状态、工作环境和零件失效等各种因素的前提下，选用卸车的厢斗一般分为方形和船形两种形式。方形用于地坑式放置，船形置于地面，以便适用于公共场所、街道、生活区的垃圾收集。为了增加垃圾的运送量和汽车的运输效率，加强实用性，本设计采用方形厢斗。与同类产品进行比较，0立方米之间，拟设定长宽高为85002300950V=85002300950=厢尺寸车厢长度/500车厢宽度/300车厢高度/50车厢钢板厚度/,8,10车厢加强肋厚度/车厢加强肋宽度/先要保证它由一定的强度，因为它属于常用件，如果强度不够，那么在长期的使用过程中就会