东风EQ1102自卸垃圾运输车改装设计

摘 要专用自卸汽车是装有液压举升机构，能将车厢或使车厢倾斜一定角度，货物依靠自重能自行卸下或者水平推挤卸料的专用汽车。本文首先对自卸车的设计结构,特点以及国内外发展现状做了相关的概述。简述了自卸车的基本结构与工作形式，绍了自卸车的分类与不同举升形式的优缺点。对自卸车的举升机构做了系统的计算分析与选取，介绍了液压控制系统与举升系统的组成，对自卸车不同的工作受力和最大举升角的选择进行了分析计算。接着，从自卸车的底盘选择，副车架的选择改装计算进行了分析。最后对整个自卸车的外廓尺寸、轮距与轴距尺寸、前悬、后悬以及整车的装载质量、整备质量、总质量进行了相关的计算与设计。关键词：自卸汽车；副车架；举升机构；底盘；车厢is a or to at an on or on of of of at to do of of s of of of on to do of on of of of of of of 摘 要. . .自卸车的概述. .国内外自卸汽车的发展状况. . .基本尺寸参数的确定. . .本章小结. . . . . . . . .杆截面尺寸的确定. . . . . . 泵的基本参数计算. . . . . . . . . . 24第5章副车架的设计. . . . . .材料的选用.本章小结. 29第6章自卸汽车基本性能参数的计算. . . . .燃油经济性计算.本章小结. 38结 论. 42附录2. 卸车的概述自卸汽车是装有液压举升机构,能将车厢卸下或使车厢倾斜一定角度，货物依靠自重能自行卸下或者水平推挤卸料的汽车，又称翻斗车 1。普通自卸车在工作时向后方卸货物，是依靠自卸车后端的铰接装置来实现车厢的后翻，其动力的来源是依靠装于副车架中的举升缸来实现的。自卸汽车按其用途可分为两大类：一类属非公路运输用的重型和超重型(装载质量在20卸汽车。主要承担大型矿山、水利工地等运输任务，通常是与挖掘机配套使用。这类汽车也称为矿用自卸汽车。它的长度、宽度、高度以及轴荷等不受公路法规的限制，但它只能在矿山、工地上使用。另一类用于公路运输用的轻、中、重型(装载质量在220 t)普通自卸汽车。它主要承担砂石、泥土、煤炭等松散货物运输，通常是与装载机配套使用。普通自卸汽车按装载质量 为:轻型自卸汽车 t 、中型自卸汽车 em t 和重型自卸汽车 8em t ；按运载货物倾卸方向分为：后倾式、侧倾式、三面倾式和底卸式自卸汽车；按车厢栏板结构分为：栏板一面开启式、栏板三面开启式和簸箕式(即无后栏板)自卸汽车；按传动系分为：机械传动、液力机械传动和电力传动自卸汽车。随着国内基础设施建设需要不断增加，自卸汽车产量近年来一直保持较高产销量，在专用车综合产量中保持第一位置，但在种类、型式、材料运用方面与国外还有一定的差距。自卸汽车继续快速增长，销量超过载货汽车上升到第一位。主要原因是固定资产投资强劲增长，巨大的投资规模奠定了自卸汽车市场需求基础；自卸汽车品种增加，不仅适应和满足施工需求，同时向运输市场发展；牵引汽车保持较快发展，已成为长距离公路运输的主力车型。举升装置是自卸汽车的主要结构部分。其主要组成如下：取力器、液压泵、副车架、车厢举升机构、车厢、锁钩机构组成。图101自卸汽车的设计当中，液压举升机构的设计一直处于重要的地位。这是因为液压举升机构是中型自卸汽车的重要工作系统，其设计方案的优劣直接影响着汽车的多个主要性能指标；对提高液压举升机构的设计质量和效率具有重要的意义。用自卸汽车设计特点专用汽车与普通汽车的区别主要是改装了具有专用功能的上装部分，能完成某些特殊的运输和作业功能。因此在设计上，除了要满足基本型汽车的性能要求外，还要满足专用功能的要求，这就形成了其自身特点，概括如下：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。专用汽车设计的主要工作是总体布置和专用工作装置匹配设计时既要保证专用功能满足其性能要求，也要考虑汽车底盘的基本性能不受到影响。在必要时，可适当降低汽车底盘的某些性能指标，以满足实现某些专用工作装置性能的要求。针对专用汽车品种多、批量少的生产持点。对专用汽车自制件的设计，应遵循单件或小批量的生产特点并应保证加工的可能性。对专用汽车工作装置中的某些核心部件和总成，要从专业生产厂家中优选,因专用汽车专项作业性能的好坏，主要决定于这些部件的性能和可靠性。如各种水泵、油泵、气泵、空压机及各种阀等，要从专业生产厂家中优选，因为专用汽车专项作业性能的好坏，主要决定于这些部件的性能和可靠性。在普通汽车底盘上改装的专用汽车，底盘受载情况可能与原设计不同，因此要对一些重要的总成结构件进行强度校核。专用汽车设计应满足有关机动车辆公路交通安全法规的要求。某些专用汽车可能会在很恶劣的环境下工作，其使用条件复杂，要了解和掌握国家及行业相应的规范和标准，使专用汽车有良好的适应性，工作可靠性，是要设安全性装置。综上所述，专用汽车的设计有其自身的特点和要求，既要满足汽车设计的一般要求，同时又要获得好的专用性能。这就要求汽车和专用工作装置合理匹配，构成一个协调的整体，使汽车的基本性能和专用功能都得到充分发挥 2 。二次世界大战后，相继在日本、前苏联等国得到了发展。70年代末，当汽车工业出现世界性的萧条和滞销时，发展专用汽车成了当时摆脱汽车工业危机的一条出路。这样，专用汽车在世界范围内迅速发展起来。美国是专用汽车发展最早的国家之一。专用汽车的生产是美国汽车工业的重要组成部分。据不完全统计，美国1986年生产货车1593489辆，其中专用汽车的产量为934690辆，专用汽车的产量占货车产量的58%，用汽车占2/3以上，美国的挂车生产70年代平均年产挂车已达15万辆左右（约占9右），大部分为专用挂车。70年代末期，日本专用汽车年平均产量在20万辆左右，到1990年，年来在中型货车中，专用汽车的比例已超过54%。欧洲的专用汽车主要是重型专用汽车，且绝大多数产品为不同规格尺寸和不同承载量的低货台货车、挂车和半挂车，最多的是适宜运输建筑机械的最大总质量为30洲的大部分专用汽车生产厂家集中在德国（原西德），载货车产量的51%，占专用汽车产量的87%。原苏联自1966年以来，汽车工业有较大的发展，但货车在总产量中的比例却在下降（50年代占81%，60年代占69%，80年代占35%），不过专用汽车在货车保有量中的比例却逐年上升（50年代占5%，60年代占27%，70年代占42%，3。综上所述，近年来，世界各国都大力发展专用汽车生产，致力于专用汽车的研究，扩大汽车使用范围，以利于各种货物的运输国外主要工业发达国家的专用汽车社会保有量占载货汽车保有量的比率都在50%以上（50%。军用改装车辆、消防改装汽车的基础上逐步发展起来。70年代，一些专用汽车生产厂根据国民经济各部门的不同需要，形成了自己的产品特色，逐步成为某一门类专业汽车生产的骨干企业。如生产半挂车的汉阳特种汽车制造厂、生产粉罐汽车的武汉专用汽车厂、生产冷藏汽车的镇江冷藏汽车厂等。80年代，随着国民经济的发展，专用汽车得到了较大的发展，在汽车行业中形成了独立的专用汽车行业。我国的专用汽车行业经历了近30年的发展，已具有一定的规模；特别是1983年以后的10年，专用汽车的发展一直保待较高的速度，年平均增长率在24%以上。占当年载重汽车产量的26% 3 。目前，我国专用汽车生产厂家大致可分四类：一是生产基本型汽车的主机厂，从1992年统计的专用汽车产量看，主机厂（实际是汽车集团、公司下设的分公司或分厂）生产的专用车已占专用汽车总产量的53%，这个比率正在增长；二是专用汽车的专业生产厂，在主机厂提供的汽车底盘上进行改装，这是目前我国专用汽车生产的主要形式，其产量约占45%；三是非专业生产厂，如客车、航天、航空、造船及军工厂等在生产其它产品同时，也生产专用汽车；四是一些部门的修理厂，根据用户需要也改装少量专用车 4 。据1994年“汽车产品目录”统计，全国生产专用汽车企业有759家；专用汽车种类已达121种类，700多个品种。中以厢式车和自卸车比例最大，后货物依靠自重自行卸下的汽车。专用自卸汽车是在自卸汽车基础上，增加了某些功能，使其成为具有专门用途的自卸汽车。性能参数与所选底盘车接近。自卸汽车是装备有车厢举升机构装置的载货自卸汽车。因此本设计主要研究的内容有：车厢举升机构的设计计算、液压传动装置设计计算选型、并进行二类底盘的选择、主要参数数据齐备、进行二类底盘选型分析、产生具有实践意义的选型总结；然后进行车辆的总体布置和性能分析，并用总布置草图表达主要底盘部件的改动和重要工作装置的布置；最后通过正确的计算，完成各部件设计选型，达到工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的设计要求，并附之以总装配图，清楚表达设计。是在二类底盘的基础上进行改装而成，主要尺寸参数原则上应于原车底盘尺寸相同，从而保证其整车性能参数与原车基本保持不变。常见二类底盘机构如图2整备质量 、厂定最大总质量、质量利用系数 、容积利用系数 以及重心位置等 5 。1、厂定最大装载质量根据装载质量级别分类中，中型自卸车小于8吨的规定，由于本设计中自卸车装载货物为垃圾，因此这里取最大装载质量为4500、整备质量整备质量指的是装备齐全、加满油水的空车质量。它等于底盘的整备质量与汽车改装部分之和。改装部分质量包括取力器装置、液压系统、举升机构、副车架、货厢以及其它改装附件的质量。在总体设计时，常参考同类样车及总成，进行零部件称重或质量分析，初步估算出改装部分质量与整备质量。这里参考同类车型取整备质量为5215、厂定最大总质量 满司机乘坐人员的整备质量。可按下式计算： (中： 自卸车总质量，（kg）自卸车整备质量，（kg）自卸车装载质量，（kg）额定司机乘客人员质量，每人按6591036545005215 4、质量利用系数是装载质量 整车整备质量 （大，则该车材料消耗少，材料利用率高。因此 可反映自卸车设计制造水平。提高 的主要措施在于设法减轻倾卸机构与货厢质量。一般8吨以下中型自卸车之 、容积利用系数 v即单位容积装载质量。它取决于常运货物的种类。通常堆装部分的体积约占货厢体积的三分之一。确定 v 的原则是既要充分利用汽车额定载重能力；又要避免在运输高比重货物时出现严重超载。常专用车辆所采用的基本底盘按结构分可分为二、三、四类底盘。二类底盘是在整车基础上去掉货厢，三类底盘是从整车上去掉驾驶室与货厢，四类底盘是在三类底盘的上去掉车架总成剩下的散件。一般专用改装车辆在选用底盘时应满足下述要求：1适用性；2可靠性；3先进性；4方便性。除了上述主要要求外，还有两个值得注意的方面，一是汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本中很大的部分，一定要考虑到用户可以接受。这也涉及到专用汽车产品能否很快的占有市场，企业能否增加效益问题。二是汽车底盘供货要有来源，所选用的底盘在市场上必须具有一定的保有量。专用汽车底盘的选择主要是根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形、尺寸、动力匹配等决定，目前，几乎80%以上的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。采用二类汽车底盘进行改装设计工作重点是整车总体布置和工作装置设计，对底盘仅作性能适应性分析和必要的强度校核，以确保改装后的整车性能基本与原车接近。目前国内市场上底盘的种类多、品种全，如解放、东风、斯太尔等系列底盘性能好，价格便宜，市场保有量大，在载重量范围48用的底盘也多为这些系列的产品。底盘性能对比见表22盘性能对比列表解放 东风 斯太尔适用性 适用于各类载重货车及专用汽车特殊功能的要求 适用于各类载重货车及专用汽车特殊功能的要求 适用于各吨位载重货车的改装设计要求以及部分专用车辆的特殊要求可靠性 工作可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命 工作性能好，故障率低，零部件要有足够的强度和寿命 性能可靠，出现故障率低，各部件要有足够的强度先进性 动力性、经济性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平 动力性、经济性、操纵稳定性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平 动力性、经济性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平方便性 安装、检查保养 安装、检查保养 安装、检查保养和维修方便，结构紧凑 和维修方便，结构紧凑 和维修方便，结构紧凑经过实际调研和上网搜集各类底盘及其技术参数相关方面的资料，并结合本次改装设计专用车的用途、最大装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形、尺寸、动力匹配、成本等各方面的综合要求，不难发现，在进行小规模的轻、中型载货汽车或专用车辆改装制造时，选用东风系列底盘相对较合理。所以选择东风参数如表22盘技术参数列表车型 东风动机 宽高 690024702660 货箱（宽高 418024001250轮距（前/后1800/1800 前悬/后悬(1065/1785整备质量（4955 额定载质量(4500轴距（3950 轮胎规格 本章小结本章主要进行自卸汽车底盘的选型。首先根据所需底盘的主要设计参数查询各牌号对应的底盘，如东风、解放以及斯太尔等；然后将现有满足设计参数要求的各种底盘进行对比，通过比较他们的适用性、可靠性、先进性、方便性、价格以及供货来源等各方面因素选择比较使用的底盘；综合各方面情况最后选用东风车型式：后开栏板，矩形车厢，倾式自卸汽车。第3章举升机构的结构设计油缸后推连杆组合式举升机构工作原理如图31所示。该机构主要由举升液压缸杆作时液压缸充油，使液压缸角臂升车厢，使其绕点物卸完后，车厢靠自重复位。举升机构在初始位置所占据的空间越小越好，以保证机构紧凑，各构件不发生运动干涉，可协调运转。直接影响自卸汽车的整体结构和结构性能。而油缸后推连杆放大式举升机构（如图3其具有横向刚度好，举升过程转动圆滑平顺、机构紧凑、油缸行程小、布置容易等优点而广泛用于中轻吨位自卸汽车上。对该种举升机构进行运动学分析可以准确掌握其运动参数变化的全过程，这对于全面分析举升机构的性能及设计合理的举升机构具有重要的意义。要对举升机构进行运动学分析，建立其数学模型是关键。求得点A、B、 1111 3333 111 , )1 41 C 551 551 lY 且 1O 的坐标为已知定值，式中为车厢倾卸的角度。如图3几何关系可得出以下关系式： 267 222331123311 26233233 27211211 C 2633233223 2711211221 31 22212331 23 222322622233 21 222122722211 2 4 4ll C C （根据几何关系和运动特点得向量方程式为：123 123 112233 33112 l （根据几何关系和运动特点得向量方程式为：4563 4563 44556633 3344556 l （中 4 。根据几何关系和运动特点得向量方程式为：5471 5471 44557711 1144557 l （角速度关系的确定将 )1 41 C 边对时间求导，则： ) 4lY 分别将式（3（3（3（3两边对时间求导，则： 22411 22722211 2C 22211 22212272221 2 （2 333331112 l （ 233 332622233 2 33 3223 2 22333 3332262223 2 2233 33322 2C （ 66 3333346 l （ 77 11147 l 缸两端通过铰链分别与车架、三角臂相连；拉杆两端通过铰链分别与车架、三角臂相连；三角臂通过铰链图33厢及货物的重心到1）将车厢隔离进行受力分析，并对 1O 点取矩，则： HO 2 （ 1 中 123211 。过 3O作货物重力，且 3 于 2 为 2f 与是在 13 中313 90 。又因为 3133113 9013么，力 2f 与313232 90132 （ 2f 、G、三力构成的力三角形中22222 代入（3，则： 1322222 （3 2 中有： 22 222222 2中 2为油缸初始长度与油缸活塞某行程之和。过B点作 平行 32且交 2 的延长线于： 232 180 （ 23 中 232 232223223 2则： 232 23222322 2 中有：222 180 （2）一倾卸角为的连杆支架体作为一个研究整体，设油缸的推力为P，且O 2 ；拉杆对三角臂的拉力为T，且O 2 。又因为 平行于32，则车厢对三角臂的反作用力 2f 一定与 的方向相同；那么P、T、 2f 三力构成一个汇交力系。在这个三角力系中由正弦定理可得：222 （入式（则： 21 2 （后将式（3（3（3入上式（3可的杆的尺寸、液压缸的推力及行程、整体的安装位置等。 85.0m =为城市垃圾密度，取（200400）3m ；而通过对长宽高进行估算并取值，