载重5t的高位自卸汽车设计【含CAD图纸、说明书】
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毕业设计（论文） 题 目 高位自卸车设计 专 业 学 号学 生指 导 教 答 辩 日 毕业设计（论文）评语姓名： 学号： 专业： 毕业设计（论文）题目： 高位自卸车设计 工作起止日期：_2010_年_10_月_11_日起 _2010_ 年_12_月_28_ 日止指导教师对毕业设计（论文）进行情况，完成质量及评分意见：_指导教师签字： 指导教师职称： 评阅人评阅意见：_ _评阅教师签字：_ 评阅教师职称：_答辩委员会评语：_根据毕业设计（论文）的材料和学生的答辩情况，答辩委员会作出如下评定：学生 毕业设计（论文）答辩成绩评定为： 对毕业设计（论文）的特殊评语：_答辩委员会主任（签字）： 职称：_答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员（签字）：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _年 月 日 毕业设计（论文）任务书 姓 名 院 （系）：汽车工程系 专 业： 任务起至日期： 毕业设计（论文）题目： 高位自卸车设计 立题的目的和意义： 目前国内生产的自卸车其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下，卸货高度都是固定的，若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，目前的自卸车难以满足这种需求，为此设计一种高位自卸汽车，它能将车厢举升到一定高度后在倾斜车厢卸货。来满足难为将货物卸到或堆积到较高处的难题。因此，通过对高位自卸车的设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和锻炼学生利用所学知识分析问题和解决问题的能力。 技术要求与主要内容：一、要求正确进行二类底盘的选择、主要参数数据齐备，设计一种高位自卸车（装载质量2500kg）二、本设计主要研究方法：1.文献调研和实际考察，研究前人经验、现实的需要以及存在的问题；2.对所要研究的课题进行初步可行性分析；3.进行实地设计和改进三、论文要求1.参考文献篇数：10篇以上（其中不少于2篇外文文献）；2.内容充实，结构清晰合理，符合规范；3.必须进行大量的实地调查。 四、设计（论文）完成后应提交的成果:1. 根据相关参数完成汽车起重机回转伸缩机构及液压控制系统设计、计算和校核；2.撰写设计说明书10000字以上；3.绘制两张零号图纸以上，其中至少有一张CAD图。 进度安排： 第12周（10月13日10月22日）：收集资料，完成开题报告，完成总体设计方案并及时写好毕业设计日志；10月22日开题检查第37周（10月23日11月26日）：1、完成整体设计，材料的选择和相关计算，完成所有草图的绘制；2、11月19日指导教师进行中期检查；3、11月26日全系中期检查并及时写好毕业设计日志。第89周（11月27日12月10日）：1、完成所有正式图纸的绘制和论文草稿；2、12月10日结题检查。 第1011周（12月11日12月16日）：1、对毕业设计论文的内容、格式、英、汉文摘要、毕业论文等内容进行修改，2、完成正式论文的装订；3、12月16日上交所有毕业设计相关材料。第12周（12月17日12月28日）：1、准备毕业设计答辩。2、12月28日答辩 同组设计者及分工：指导教师签字_ 年 月 日 系（教研室）主任意见： 系（教研室）主任签字_ 年 月 日摘 要 驱动桥位于传动系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之家的作用力。它的性能的好坏直接影响整车性能，而对于载重汽车显得尤其重要。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前载重汽车的快速、重载的高效率、高效益的需要时，必须搭配一个高效、可靠的驱动桥，所以采用传动效率高的单级减速驱动桥已经成为未来载重汽车的发展方向。驱动桥设计应主要保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。本设计根据给定的参数，按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴、和桥壳的结构类型，最后进行参数设计并对主减速器主从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。驱动桥设计过程中基本保证结构合理，符合实际应用，总成纪律部件的设计能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求，维修保养方便，机件工艺性好，制造容易。关键词：微型货车；驱动桥；主减速器；差速器AbstractDrive axle is at the end of the powertrain, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed, bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance. Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency ,high benefit today heavy truck , must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck developing tendency . drive axle should be designed to ensure the best dynamic and fuel economy on given condition . According to the design parameters given , firstly determine the overall vehicle parametres in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters , then identify the main reducer , differential , axle and axle housing structure type , finally design the parameters of the main gear ,the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle ,we should ensure a resonable structure , practical applications, the standardization of parts , components and products univertiality and the seralization and change , convenience of repair and maintenance , good mechanical technology ,being easy to manufacture.Key words: light truck ; drive axle ; single reduction ;final drive目 录摘要IAbstractII第1章 绪 论11.1目的和意义11.2卸汽车定义、组成、功用11.3国内外高位自卸汽车的发展概况31.4高位自卸汽车发展方向与前景51.5本次设计的主要内容5第2章 高位自卸汽车设计计算72.1高位自卸汽车升高机构设计与分析72.1.1L型举升机构72.1.2 平行四边形举升机构82.1.3 剪式举升机构92.2 倾卸机构的设计与分析112.2.1油缸直推式定112.2.2 杠杆平衡式（油缸后推杠杆组合式）122.2.3油缸后推连杆组合式（加伍德举升臂式）132.2.4油缸浮动连杆式（强力型）142.2.5 前推杠杆组合式142.2.6 俯冲式15第3章 高位自卸汽车设计计算163.1 高位自卸汽车底盘的选择163.2高位升高机构的设计计算193.2.1 高位升高机构的运动学分析193.3 高位倾卸机构的设计计算243.3.1 举升工作原理243.3.2 受力分析253.3.3倾卸机构参数校核计算30第4章 液压系统设计324.1液压系统设计分析324.1.1油缸选型与计算324.1.2 油箱容积与油管内径计算344.2液压系统参数计算354.2.1油缸选型确定354.2.2分配阀选型364.2.3油箱容积与管路内径确定364.3取力器的选择374.3.1取力器布置方案选择374.3.2取力器基本参数选择38第5章 高位自卸基本性能参数计算395.1 发动机的动力性395.1.1发动机的外特性395.1.2 汽车行驶方程式415.1.3 动力性评价指标425.1.4 整车动力性计算445.2 高位自卸汽车稳定性计算475.2.1高位自卸汽车运输状态稳定性计算475.2.2高位自卸汽车卸货时稳定性计算48参考文献50附 录：51致 谢55V 摘要高位自卸汽车是专用自卸汽车一种，高位自卸汽车主要用于运输散装并可以散堆的货物（如沙、土、以及农作物等），服务于建材厂、矿山、工地等。还可用于火车与汽车之间的货物运输，或者是飞机场内运输行礼。高位自卸汽车主要装备有车厢举升和倾卸机构，使用方便运输效率高，具有高度机动性和卸货机械化的特点。文中阐述了高位自卸汽车改装设计的目的和意义、发展状况以及应用前景。分析了装载质量为5t的高位自卸汽车的总体设计方案，设计的主要内容有：举升机构、倾卸机构和后厢门开合机构等主要机构的方案分析和选择、运动分析、动力学分析以及强度和刚度的计算校核。介绍了液压系统的计算过程。最后对改装完成后的高位自卸汽车进行了必要的动力性、燃油经济性和稳定性等主要整车性能的计算分析，计算结果表明整车性能满足要求。关键词：高位自卸汽车；剪式举升机构；倾斜机构；力学分析；改装设计；AbstractHigh-order dump truck is one of special-purpose dump truck, it mainly be used to transport those goods which can be scattered such as sandstone, soil and some crops, and also be used to transport unit goods, severing for tectonic grounds, mines, workshop. High-order dump truck have carriage rise and dump organization to lift to equip mainly, easy to use, it is with high efficiency to transport, the mechanized characteristic that have high mobility and unload.First,it talking about the purpose and meaning of this design aout the High-order dump truck.And then, analytical argument a kind of lading quality for the high with 5ts High-order dump truck of total design,about the sport and motive analytical of it,s lifting and revolving.At last, regard high-order dump truck as the research object, analyse software ANSYS10.0 with the finite element , has set up finite element model to the principal organ of the high-order dump truck, carry on statics characteristic analyse to model.Moreover,in brief introduced the method and calculation process of the design that the liquid press system in the text. Finally carry on necessary of the calculation of the main whole car of the functions such as motive, the fuel economy and stability etc.Then the result expresses that the car function satisfy designing request.Keyword:; High-order dump truck; The shear type of lifting; Finite element; Statics analysis； Refiting design；第1章 绪论1.1目的和意义随着经济的发展和技术的进步，以及对提高作业效率的要求日益增高，作为汽车大家族中一个分支的自卸汽车，陆续出现了多种多样的型式；2008年的北京奥运会和2010上海世博会都拉动对自卸汽车的需求，而且大、重吨位的自卸车所占的比例也将进一步增大。因此对现有的各型自卸汽车进行改装设计是非常必要的，尤其在当今节约型社会具有很重要的现实意义。目前国内生产的自卸汽车其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下，卸货高度都是固定的。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，目前的自卸汽车就难以满足要求。为此需设计一种高位自卸汽车，使它能将车厢举升到一定高度后再倾斜车厢卸货。随着经济的发展和技术的进步，以及对提高作业效率的要求日益增高，作为汽车大家族中一个分支的自卸汽车，陆续出现了多种多样的型式。自卸汽车按其载质量的大小可分为超重型、重型、中型以及轻型；按其外形尺寸、总质及能否在公路上行驶，又可分为非公路用自卸汽车和公路用自卸汽车；按其车厢卸货方向的不同，还可以分为后卸式、侧卸式以及三面卸式。目前国内外已经研制成功并投入使用的自卸汽车有超重型自卸汽车、重型自卸汽车、三面卸自卸汽车、高通过性自卸汽车以及液压举升系统自卸汽车等五种类型；其中三面自卸汽车目前应用的比较少，而液压举升系统自卸汽则应用的日益广泛。未来是节约型社会、智能化时代；因此未来的自卸汽车主要是偏重自卸举升机构的创新与智能化，并且具有节约能耗的特点。1.2卸汽车定义、组成、功用自卸汽车自上世纪初诞生以来不断发展，日趋完善，以成为当今货物运输的主要专用车之一。自卸汽车利用车辆自身的发动机驱动液压系统，从而使车厢倾卸机构按预定的运动轨迹运行，使车厢倾斜一定角度卸货货物依靠其自重自行卸下，卸货完毕后车厢依靠其自重复位。自卸汽车按其载质量的大小可分为超重型、重型、中型以及轻型；按其外形尺寸、总质及能否在公路上行驶，又可分为非公路用自卸汽车和公路用自卸汽车。超重型自卸汽车的外部宽度都大于2.5m，每轴载荷质量都远大于13t，就属于非公路用自卸汽车。按其车厢卸货方向的不同，还可以分为后卸式、侧卸式以及三面卸式。具体分类如下：超重型自卸汽车因其主要用于矿山采掘工程，专用于运送爆破后的岩石、矿石，也多称为矿用自卸车。其中小吨位的车型和载质量3080t的车型也在大中型水电站施工及大江截流工程中广泛应用，运送岩石、土方等。超重型自卸汽车的主要特点有：一是作业效率高，每吨运输成本低；二是用途专一，其车型庞大，只在矿区或水电站施工区内行驶；三是价格昂贵，与大批量生产的公路用车型相比，这类车型批量很小、专门设计，按订货量组织生产，所以每车价格昂贵；四是转运困难，因整车外形尺寸庞大，多采用总成运输，现场组装整车。专用自卸汽车是在普通自卸汽车的基础上增设特定的机构来实现自己的功能，以达到特定的目的。普通自卸车，其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下，卸货高度都是固定的。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，就难以满足要求。为此需设计一种专用自卸汽车高位自卸汽车，它是装备有车厢高位举升和倾卸机构两套装置，能将车厢举升到一定高度后倾卸物料的自卸汽车，适合于高货台卸货。其外形如图1-1所示。图1-1高位自卸汽车所谓高位自卸汽车是指在普通自卸汽车的基础上安装一个特殊装置，该装置能够将车厢举升到一定高度，车辆在这一高度卸货。高位自卸汽车的高位倾卸动作循环方式有两种：其一，首先将处于原始水平位置车厢平移举升到一定高度，保持位置不变，再将车厢倾卸一定角度卸货。卸货完毕，车厢恢复高位水平位置，最后平移下降到原始位置。其二，按上述程序，车厢高位倾卸后，车厢的两种复位动作（即角度复位和平移下降复位）同步进行。高位自卸汽车的专用装置由举升机构、倾卸机构和液压系统两大部分组成。其中举升机构作用是将车厢平移举升到某一预定的高度，从而实现在该高度进行高位卸货。目前为止有剪式、L型、平行四边形等多种举升机构。倾卸机构的作用是使倾斜一定的角度，使车厢中的货物自动卸下，然后再使车厢降落到车架上。它的主要结构型式有直推式倾斜机构、连杆式倾斜机构两种。而液压举升系统作用产生液压能，实现举升机构倾翻的动力源；其结构组成有液压泵、控制阀、限位阀、举升液压缸等。液压泵由取力器驱动，取力器的动力来源于汽车底盘；控制阀改变液压系统回路，由驾驶员在驾驶室中操纵；限位阀限制车厢的最大倾角。大多设在液压缸内，当车辆升至预定的角度时，限位阀起作用，限制车厢继续倾斜；举升液压缸将液压能转变为推动车厢的机械能的直接执行部件。举升和倾卸机构是自卸汽车的重要工作系统，其设计质量直接影响自卸汽车的使用性能。随着自卸汽车产品技术的发展，它们的结构型式也不断增多。若能将不同类型的机构按其各自的特点配备到与之相适应的自卸汽车则无论是高位自卸汽车的工作性能，还是机构的使用效率，都会得到很大的改善。因此如何选择合适的举升和倾卸机构，成为高位自卸汽车设计中的首要问题。高位自卸汽车上现在广泛采用液压倾卸机构。根据油缸与车厢底板的连接方式，常用的倾卸机构可以分为直接推动式和连杆组合式两大类。油缸直接作用在车厢底板上的倾卸机构称为直接推动式倾卸机构，简称直推式倾卸机构。按倾卸点在车厢底板下表面的位置，该类机构又可分为油缸中置和油缸前置两种型式。前者油缸支在车厢中部，油缸行程较小，油缸的举升力较大，多采用双缸双柱式油缸。后者的油缸支在车厢前部，油缸的举升力较小，油缸行程较大；一般用于重型自卸汽车上，油缸则通常采用多级伸缩油缸。常用车厢倾卸机构如下：1.3国内外高位自卸汽车的发展概况我国自卸汽车生产始于20世纪60年代初，经过40多年的发展，尤其是在20世纪80年代以后通过技贸结合与合作生产方式，从国外引进若干先进的自卸汽车制造技术，并在此基础上形成以若干大型汽车制造厂为主体的机械传动式自卸汽车生产企业集团。公路用自卸汽车的装载质量从220t、矿用自卸汽车装载质量从20154t以下基本形成完整的专用汽车系列，为我国自卸汽车的腾飞打下了坚实的基础。当然，除普通自卸汽车以外，专用自卸汽车的生产也得到了一定的发展，尤其是新世纪以来，随着我国社会经济和交通环境的改善，各行业对专用汽车尤其是工程系列专用汽车的需求越来越大。专用汽车将跟更加注重行业化、专用化、系列化。自卸汽车生产企业无论是在数量上还是在质量上都得到了空前的发展，全国生产和改装汽车的企业由最初不足11家发展到1989年的113家，到1998年的721家，占全国汽车生产企业的86.4%，其中改装车厂632家，主机（整车制造）厂92家。专用汽车企业的性质和生产模式也都发生较大改变。由原有分散的中、小型国有企业，通过联合、兼并、重组、民营等手段形成了企业的集团化、大型化。以前“小而全”的生产格局也不复存在，自卸汽车的生产模式将朝着单一种类、系列化、多品种的专业化模式发展。国外自卸汽车生产始于20世纪30年代，比我国早30多年在其后70多年的发展过程中，其结构不断改进，整车性能已有很大提高。为提高自卸汽车的科技含量，追求高附加值，各国更是不断采用先进技术，其主要表现以下几个方面：全面提高自卸汽车内在质量和使用性能；随着使用范围的不断扩大、用户要求的不断提高，自卸汽车正朝者多品种、系列化、小批量的方向发展；在制造加工方面，自卸汽车朝着底盘生产专业化、零部件生产专业化、工艺专业化和辅助生产专业化方向发展；广泛采用计算机辅助设计，以提高设计的质量和缩短设计研制的周期；在材料配置上，将更多地采用高强度铝合金、不锈钢、工程塑料和聚合材料等。目前，自卸汽车以形成自己独特的结构与车型系列。高位自卸车作为自卸车家族的重要组成，多品种、小批量也是其一大特点。高位自卸汽车生产的另一个特点是零部件专业化生产，大部分专用汽车厂实际是一个总装厂。其产品按结构分工或组织专业化协作生产如自卸车油缸，副车架等均有个专业厂集中生产。目前，高位自卸汽车的市场占有量还很小，但随着我国经济的发展，各种大型项目的实施，高位自卸汽车的市场需求量会逐渐增大，可以预见，在今后一段时间内市场需求将得不到满足。1.4高位自卸汽车发展方向与前景随着经济的发展和技术的进步，以及对提高作业效率的要求日益增高，作为汽车大家族中一个分支的自卸汽车，陆续出现了多种多样的型式；2008年的北京奥运会和2010上海世博会都将拉动对自卸汽车的需求，而且大、重吨位的自卸车所占的比例也将进一步增大。西部大开发，将促进西部地区专用汽车市场的有效增长，西部地区基础设施建设投资达7000亿，10年内将修建公路35万公里。专用汽车有着较大的市场发展空间。诸如“西气东输”、“西电东送”、“南水北调”、青藏铁路及国内几条高速公路建设等大型项目的正式启动，给专用汽车市场特别是重型专用汽车市场注入了巨大活力。任何大工程的启动都需要工程机械的参与，高位自卸汽车将会在这些大型舞台里扮演重要的角色。为使高位自卸汽车能够在不同工况下圆满的完成工作的需求，经过调查、研究，我国高位自卸汽车的品种开发还应从以下方面努力：进一步发展和完善中型高位自卸汽车；进一步开发自动机械装卸机构，以适应农业等部门的需求；进一步提高高位自卸汽车的技术含量以追求其高附加值等。1.5本次设计的主要内容本设计的目标是设计一种载重5t的高位自卸汽车，其性能参数与所选底盘车接近。高位自卸汽车是装备有车厢高位举升机构和倾卸机构两套装置的载货自卸汽车。因此本设计主要研究的内容有：车厢高位举升机构的设计计算、车厢倾卸机构的设计计算、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，完成部部件设计选型，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。第2章 高位自卸汽车设计计算2.1基本尺寸参数的确定高位自卸汽车与普通自卸汽车一样，都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，从而保证参数与原车基本保持不变。常见二类底盘机构如图2-1所示。2.2质量参数确定2.1.1 额定装载质量me高位自卸汽车是在普通自卸汽车的基础多加了一套举升和倾卸装置，所以其装载质量要比普通自卸汽车小，根据CQ1133TLG501车底盘最大承载质量为7320kg，所以初定额定装载质量为5000kg。A-轴距 D-驾驶室最高点到车架上表面距离 H-底盘总高 J-后悬 K-底盘有效长 L-底盘总长Y-推荐载物重心 U-前悬图2-1 CQ1133TLG501底盘结构2.2.2整车整备质量m0整车整备质量是指汽车完全装备好的质量，包括润滑油、燃料、随车工具、备胎等所有装置的质量。参考同类普通自卸汽车的整车整备质量，在此基础上在增加车厢升高装置的质量，便可估算高位自卸汽车的整车整备质量。所选CQ1133TLG501车底盘的整备质量为4080kg,因为在本次设计选用的车厢尺寸有较大，为48002000640，因此整车整备质量相对有所增加，取为5000kg；再加上剪式举升机构约450kg。即高位自卸汽车整车整备质量为： 2.1.2总质量总质量ma的计算公式为kg (2-1)式中mp乘员质量（kg），按每人65kg计。改装后高位自卸汽车最大轴载质量的分配应基本接近原车底盘轴载要求。又由于车厢升高的同时，其质心向后移，因此该高位自卸汽车的整车质心位置可比同类普通自卸汽车的质心略向前移。2.3高位自卸汽车底盘的选择专用汽车性能的好坏直接取决于专用汽车底盘的好坏，通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.用性对于专用改装车底盘应适用于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装造型设计。2.可靠性所选用汽车底盘要求工作可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命；且同一车型各总成零部件的寿命应趋于平衡。3.先进行应使用整车在动力性、经济性、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类车型的先进水平的汽车底盘；而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。4.方便性所选用的底盘要便用于安装、检查保养和维修，处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。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。2.3.1底盘型号选定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、红岩等系列底盘性能好，价格便宜，市场保有量大，在载重量范围46t的中型汽车，选用的底盘也多为这些系列的产品。底盘性能对比见表2-2。表2-2底盘性能对比列表解放东风红岩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、检查保养和维修方便，结构紧凑安装、检查保养和维修方便，结构紧凑安装、检查保养和维修方便，结构紧凑价格较便宜比较便宜便宜供货来源市场拥有量多市场拥有量多市场拥有量较多常见吨位各种吨位车型各种吨位车型轻、中型载货车型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，选用红岩系列底盘相对较合理。所以选择红岩CQ1133TLG501底盘作为本次高位自卸汽车的底盘，其主要技术参数见表2-3在实际改装过程中，后悬改动比较多。为满足本设计的要求，需将后悬截短400mm。汽车全长变为8600mm。表2-3底盘技术参数列表车型CQ1133TLG501驾驶室最高点距车架上翼面距离（mm）2056发动机WD415.24YC6A240-20YC6A260-20驾驶室最大翻转半径（mm）2480汽车底盘长（mm）9000驾驶室后围距前轴（mm）508轴距（mm）5000 外气管距前轴距离（mm）752车架有效长度（mm）5578车架上平面离地高度（满载）（mm）1007车架结构（腹高、板厚）243、8+5车轮最大弹跳高度（mm）188车架外宽（mm）780底盘整备质量（kg）4080推荐货物重心（mm）890底盘轴荷（kg）前轴/后轴1680/2400车辆前悬/车架后悬（mm）1506/2224底盘最大承载质量（kg）7320汽车底盘总高（mm）3125厂定最大设计总质量（kg）11400驾驶室翻转中心位置（mm）110、1312备注11.00R20胎/T6驾驶室2.4本章总结本章主要进行高位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、解放以及红岩等；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红岩CQ1133TLG501底盘作为本次高位自卸汽车的底盘。第3章 高位自卸汽车结构方案分析高位自卸汽车装备有车厢高位举升机构和车厢倾卸机构两套装置，它能将车厢平移举升到一定高度后倾卸货物。目前国内生产的自卸汽车，其卸货方式为散装货物沿车厢地板卸下，卸货高度都是固定的。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，目前的自卸汽车就难以满足要求。为此需设计一种高位自卸汽车，它能将车厢举升到一定高度后再倾斜车厢卸货。对高位自卸汽车进行改装设计是，一般应满足以下设计要求：1.一般自卸汽车的功能；2.满载货物的车厢在比较水平的状态下平稳地举升到一定高度，最大升程Smax见表3-1；3.为方便卸货，要求车厢在举升过程中逐步后移，车厢处于最大升程位置时，其后移量a见表3-1。为保证车厢的稳定性，其最大后移量amax不得超过1.2a；4.在举升过程中可在任意高度停留卸货；5.在车厢倾卸货物时，后厢门随之联动打开；卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭，后厢门和车厢的相对位置见图3-1；6.举升和翻转机构的安装空间不超过车厢底部与大梁间的空间，后厢门打开机构的安装面不超过车厢侧面；7.结构尽量紧凑、简单、可靠，具有良好的动力传递性能。表3-1参考数据 单位:mm车厢尺寸（LWH）车厢最大升程Smax车厢最大后移量a额定装载质量W（kg）驾驶室与车厢的距离Lt车厢下表面与车架上表面的距离Hd480020006401200180015025050003006501000400020006401200180018028050003004508003900200064010001500200350480030045060039001800630150020002003204500280400500380018006301500195020030040002803804703.1 高位自卸汽车的举升机构的设计与分析 在高位自卸车改装设计中对举升升高机构设计要求如下：1.能将满载货物(5t)的车厢在比较水平的状态下平稳地举升到一定高度；2.在卸货过程中要保证汽车具有足够的稳定性；3.在举升过程中可在任意高度停留卸货。 (a) (b) a-高位自卸汽车静止状态 b-高位自卸汽车卸货状态 图3-1 高位自卸汽车示意图 3.1.1多级剪式举升机构多级剪式机构是在单级剪式机构的上面再叠加相似的剪式结构，通常有两级或三级甚至更多；但应用在自卸汽车上的举升机构不大于三级。利用多级剪式举升机构可以图3-1-1多级剪式举升高位自卸车将车厢垂直举升到相当高的高度，如图3-2所示为双级剪市式机构高位自卸汽车。这种机构的油缸作用点布置十分灵活，而且在需要举升高度较大的情况下能够有效减小油缸的行程。油缸既可布置在支撑杆的滑动铰接处，也可以布置在支撑杆的中心铰接处，还可以直接铰接在支撑杆上，它能够很好的解决举升机构传动角和液压油缸推程的关系。该举升机构具有单级剪式举升机构的绝大部分优点；但因为是多级举升，所以举升装置较为复杂，而且会升高汽车的重心位置，剪叉臂相对较短，因此一般只应用于举升高度要求较高的时候。3.1.2单级剪式举升机构单级剪式举升机构是一种很常见的机械举升，在许多领域都得到了广泛的应用。采用单级剪式机构车厢举升装置的自卸汽车如图3-3所示。如图3-2所示该举升机构是由长度相等的两杆AC和BD彼此铰接于E点；AC杆的A端与水平的液压油缸拉杆铰接，并可在滑槽内移动；BD杆图3-1-2单级剪式举升高位自卸车的B端与车厢底部为滑动铰接。当液压油缸拉杆右移时，车厢上升，同时向后移动；液压油缸拉杆左移时，车厢下降，同时向前移动（图3-1-2为液压缸垂直安放）。采用此种布置时，在举升后会使CD的距离较小，影响了车厢工作时的稳定性，特别是在车厢翻转卸货时，这种影响尤为显著。为了消除这种影响，将E取为两杆的中点，同时，为了使车厢在上移时能够逐渐后移，需要将C点换成滑动铰接，而D点换成固定铰接（如图3-1-2所示）。3-1-3举升机构的方案的选定综合上述各举升机构结构的特点以及结合本次改装设计车厢举升高度的要求，选择单级剪式举升机构作为该自卸汽车的举升机构；又因为考虑到车厢起始高度和油缸布置空间的限制，所以采用油缸水平下置的形式，如图所示。经调查研究发现：在实际操作的过程中很难控制两缸同步工作，而且双缸布置所需要的空间相对较大；所以本次设计采用单缸的形式，在车厢两边下侧的内剪叉臂之间用螺栓组安装一跟杆，然后油缸的作用力在该杆的中间，从而达到类似双缸同步作用的效果。 图3-1-3单级剪式举升机构示意图3.2高位自卸汽车倾卸机构的设计与分析高位自卸汽车改装对倾卸机构的设计要求如下：1.利用连杆机构实现车厢的翻转，其安装空间不能超过车厢底部与托架大梁间的空间；2.结构要紧凑，可靠，具有很好的动力传递性能；3.完成倾卸后，要能够复位。现代自卸汽车倾卸机构主要分为两大类：直推式和连杆式，它们均采用液压作为倾卸动力。倾卸机构主要由倾卸杆系机构、车厢和副车架组成。其功能是承载物料，并在液压系统的驱动下完成倾卸动作。3.2.1油缸后推连杆组合式倾卸机构油缸后推连杆组合式倾卸机构的示意图如3-2-1图所示，该机构结构比较紧凑，横向刚度较好，油缸的推程小，举升时转动圆滑平顺且布置容易；但举升力系数大，举升臂较大。油缸后推连杆组合式倾卸结构广泛应用在中轻吨位的自卸汽车上。另外，在改变三角臂的相对尺寸后可以得到连杆放大式机构；经改进后的结构，油缸的举升力更小但其需要的布置空间也相对较大。代表车型：五十铃TD50A-D、QD352、HF352。图3-2-1油缸后推连杆组合式倾卸机构示意图3.2.2俯冲式杆系倾卸机构俯冲式杆系倾卸机构示意图如图3.21所示，它的结构简单，造价低，横向刚度好，举升转动圆滑平顺；但油缸必须增大容量。代表车型：73型。 图3-2-2俯冲式杆系倾卸机构 3.2.3Y形倾卸机构Y形杆系倾卸机构示意图如图3.2.3所示，该机构结构简单，造价低，举升转动圆滑平顺；但油缸必须增大容量，横向刚度差，举升机构尺寸大，不易布置。该结构在现代自卸汽车的生产中应用较少。图3-2-3 Y型倾卸机构 3.2.4倾卸机构方案的选定从以上几种方案分析中可以看到倾卸式具有的共同特点，它们均采用液压作为举升动力。不同的是直推式是利用油缸直接举升车厢实现倾卸，油缸推动力直接作用在车厢上，不需要杆系作用；而杆系倾卸式的倾卸机构由连杆、三角架或推杆等组成。不同的倾卸机构的布置和组成也不相同，但他们都具有举升平顺，举升刚度好，使油缸行程成倍增大，可采用结构简单、密封性好、易于加工的单缸，布置灵活多样等优点。根据上述各种倾卸机构的对比分析，以及本次高位自卸汽车的改装设计装载质量和车厢最大倾斜角的要求，最终选择油缸后推连杆组合式倾卸机构，如图3-2-1所示。3.3车厢后拦板开合机构的设计与分析高位自卸汽车改装对车厢后拦板开合机构的设计要求如下：1.在车厢倾斜卸货时，后厢门随之联动打开，并且车厢与托架表面的夹角与后拦板与车厢夹角相等；2.卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭;3.3.1自转开合机构图3-3-1自转开合机构自转开合机构结构示意图如图3-3-1所示，这种方案是最容易想到的，因为设计要求中提到在车厢倾斜卸货时，后厢门随之联动打开，卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭。所以在本设计中，当车厢翻转的时候后厢门是完全依靠自重下垂的，在车厢倾斜卸货的时候，后箱门是可以随之打开的，当车厢恢复水平的时候，后箱门也可以自动的依靠重力而随之关闭。另外，为了保持在后箱门关闭后，不会因为其他的情况而再次打开，须在车厢的底部设计了一个倒锁，它在后箱门关闭后会自动工作把后箱门锁死。该设计方案的最大优点就是结构简单，容易实现，思路也比较清晰。缺点是该机构在后拦板开启之后就不能再对后拦板的位置进行控制了，这样后拦板就可能会在空中左右晃动。3.3.2滑块式开合机构图3-3-2滑块开合机构图3-3-2所示为滑块开合机构的示意图，该机构就是一个简单的四连杆机构，其中连杆1是和后箱门固连在一起的，3是一个可以绕车厢体转动的移动副。在车厢翻转时，通过联动机构使连杆2在3内滑动，从而推动1绕C旋转，从而使后厢门开启。滑块开合机构的主要优点是能够保证车厢门打开和关闭的准确位置，比较容易实现和车厢的联动关系；但是杆2在转动的同时还要在移动副中进行滑动，所以，如果个别位置润滑不良，就很有可能造成机构的自锁，使得后车厢门不能正常的打开。3.3.3连杆式开合机构图3-3-3 连杆式开合机构本机构完全由四杆机构构成，如图3-3-3所示。这是一种简单的四连杆机构，其中连杆3是和后箱门固连在一起的，杆1是一个可以绕车厢体转动的移动副，并且连杆3和连杆1都铰接在车厢上。当车厢翻转时，通过联动机构使杆3转动，从而带动后厢门2转动，完成其开启和关闭动作。连杆式开合机构的优点是结构简单；可以实现与其他机构的联动，能够确保车厢门的打开关闭时候的准确位置，而且打开后拦板不会出现前后晃动。该机构的缺点就是虽然原理简单，但对机构尺寸的要求较高，而且联动机构需要从车厢底部连上来，机构位于车厢外面，增加了车辆的宽度，而且并不美观。3.3.4杠杆式开合机构杠杆式开合机构也是由四杆机构构成，它是在连杆式的基础上稍做改进而得到的，其结构示意图如图3-3-4所示。其中连杆ABC是和车厢通过铰接点B铰接在一起的，连杆AC和DE也分别和后厢门铰接在一起。当车厢翻转时，杆ABC绕B点转动，从而带动后厢门CD转动并上移，完成后厢门的开启。杠杆式开合机构的优点是结构简单；可以实现与其他机构的联动，能够确保车厢门的打开关闭时候的准确位置，而且打开后后拦板不会出现前后晃动；另外采用这种机构不用再额外安装后厢门关闭后的锁止机构，从而简化结构、节省材料。但该联动机构需要从车厢底部连上来，机构位于车厢外面，增加了车辆的宽度，不美观。3.3.5后厢门机构方案的选定通过上述四种开合结构的综合对比分析，以及对本车型改装设计要求的综合考虑，最后选择杠杆式开合机构，如图3-3-4所示。图3-3-4 杠杆式开合机构3.4车厢未落报警机构的设计与分析图3-4举升装置报警电路原理图自卸汽车具有自动卸料、工效高的优点，被广泛应用于矿山和土石方施工工程中。自卸汽车常用于基建工程，且多在夜间进行工作，因此在驾驶操作时若稍不注意如在卸完土石料后忘了落下汽车大厢就驾车行驶，则很容易刮断空中各类线路设备及发生人员伤亡事故，造成不应有的损失。为了提醒自卸汽车驾驶员，可以在自卸汽车加装了举升报警装置，如图3-4所示。加装举升报警装置所需的部件有：一只倒车蜂鸣器、一个制动灯开关、一只举升指示灯、仪表灯灯泡，以及两块角铁。安装方法：将报警蜂鸣器装于驾驶室仪表盘下面，将举升指示灯装在仪表盘上易于安装且视线好的位置。考虑到汽车在行驶过程中会引起震动，把报警开关安装在汽车的后半部。固定报警开关的角铁装在附梁垫上或焊于附梁上；把另一块角铁焊到汽车大厢上,用来控制报警开关的开闭。在汽车大梁上焊一个螺钉，用来连接报警开关的负极线。从熔断器处引出一根火线接在报警蜂鸣器和举升指示灯的正极上，把报警蜂鸣器和举升指示灯的负极线接到报警开关的一端，报警开关另一端导线接到大梁螺钉上。全部安装好后，调试到报警开关的通断间隙能确保：当汽车大厢刚举离附梁时报警蜂鸣器就发出“嘟嘟”报警声，同时举升指示灯点亮；当汽车大厢落下刚接触到附梁时报警蜂鸣器的报警声就停止，同时举升指示灯熄灭。3.5车厢锁止机构的设计与分析车厢锁止机构的设计要求是：结构简单，能够可靠防止车厢因路面不平整引起的上下跳动。锁止机构是防止车辆在运行中由于路面不平等因素引起车厢上下跳动的一种辅助装置。高位自卸汽车的锁止机构同普通自卸汽车的锁止机构类似，其设计如图3-5所示，车厢固定锁将车厢自动夹紧在托架上，以防止车厢在汽车空载行驶时因颠簸而上下跳动，锁止机构的工作原理是：滚轮1的支座焊接在车厢纵梁7上，车厢下降复位时，固定锁滚轮1压开固定锁压板2，迫使压板2连同联接在它上面的带四角形凸轮的转轴一起围绕销3沿顺时针方向旋转，利用凸轮压迫橡胶块所产生的反力将滚子夹紧，使车厢与托架保持可靠。1-滚轮 2-压板 3-销 4-橡胶块 5-副车架纵梁 6-垫木 7-车厢底架纵梁图3-5举升装置报警电路原理图3.6举升锁止机构的设计与分析举升锁止机构的设计要求是：结构简单，操作方便，能够可靠保证车厢举升后在任意高度能停止，防止因自动升降而产生的危险。实际生活和生产中有摩擦副式和机械式等多种类型的锁止机构，考虑到布置空间的局限和所选单级剪式举升机构的运动特点，可以选用齿轮齿条式锁止机构，其结构图如图3-6所示。它主要有齿轮1、齿轮2、齿条3、杠杆4以及滑槽5等组成，其中齿轮1可以水平移动但不能转动；而齿轮2只能转动不能移动；齿条3可以水平移动；杠杆4绕O点转动；齿条3与举升机构水平移动的销铰接。车厢被举升的时候，在杠杆4的作用下，齿轮1向左移动，此时齿轮2可以自由转动，齿条3也能水平移动；当车厢需要停留在某一高度卸货时，杠杆4的作用使得齿轮1右移并与齿轮2啮合，使齿轮2锁止，此时齿条也被齿轮2锁止，从而实现了锁止举升机构的目的。1-小齿轮 2-大齿轮 3-齿条 4-杠杆 5-滑槽图3-6举升锁止机构示意图3.7本章小结 本章先后采用对比分析以及列举举例的方法介绍了高位举升机构、车厢倾卸机构以及后厢门开合机构等高位自卸汽车的三大主要机构的设计方案。其中车厢高位举升机构有单级剪式和多级剪式等二种设计方案；车厢倾卸机构有油缸后推杠杆组合式、俯冲杆系式以及Y型等三种可用设计方案；后厢门开合机构有自转式、滑块式、连杆式和杠杆式四种方案。然后通过分析各设计方案的优缺点和适用条件的结果，结合当前生产生活中的需求选择最佳机构设计方案多级剪式举升机构、油缸后推连杆式倾卸机构和杠杆式后厢门开合机构。另外，简单阐述了车厢未落报警机构、车厢举升锁止机构、防止在行驶过程中车厢上下颠簸的车厢锁止机构等其他一些辅助装置的设计和安装。第4章 高位举升机构的设计计算4.1高位举升机构参数的确定4.1.1 基本几何尺寸的确定如图4.4所示，AC、BD、为杆长相等的两杆，AC与BD，铰接于中点E, A、C、E为滑动铰接。 图4.4 双级剪式举升机构简图 设，初始位置，当到达最大升程时由几何关系可得： 为了使整个举升机构不超过车厢底部安装空间，需满足： 取，联立以上方程求解并圆整得：4.1.2 举升液压缸推力T及行程S的确定 考虑到超载的因素，因此计算台面荷重应有一定的安全系数，即台面荷重：N由式得：N由于液压缸的作用力同时作用在两等距离的内剪叉臂上，所以油缸对单侧内剪叉臂的作用力P为： N 4.2 高位举升机构的校核本次设计的剪式举升机构各铰接点均采用同型号的双头螺纹销连接，因此在对该机构进行校核的时候，除了要对剪叉臂进行强度校核外，还要对各铰接点的销轴进行强度校核。由于在该机构的运动过程中各铰接点的受力在不断变化，只需最大受力点进行校核。4.2.1各铰接点销的选择与校核考虑到整车结构的整体布局需要，以及结合高位自卸汽车的整车装配草图，取mm9（k为D点到重力作用线的X方向距离）；根据摩擦副的特性，取。对上述各铰接点在任意角度时的计算公式的分析计算，可知E点承受的作用力最大，且当时作用在E点的力最大。由式知，当时KN KN销轴均用45钢制造，作调质处理，其屈服强度为=355MPa，选择安全系数为2，其许用剪切应力=0.5=177.5MPa。考虑到生产制造的方便、节省制造工时，在使用材料允许的条件下，该机构交接的双头螺纹销均采用同一直径，取mm。MPa因此，该机构所有铰接点选用的销均满足强度要求。4.2.2油缸作用处杆件尺寸的确定与校核考虑到该杆件所受的作用力比剪式机构铰接点处的力大，经比较后取mm。MPa经校核可知，该杆件满足使用的强度要求。4.2.3剪叉臂的校核举升剪叉臂的材料均为Q345；密度：kg/m3；弹性模量：MPa（根据胡可定律，弹性模量是反映应力与应变关系的常数，与所选的材料有关）；最大许用应力：345MPa；由于所有举升剪叉臂的外形及结构均相同，而直接承受油缸推力作用的臂所受载荷比其他的大而且复杂，所以在此只对承受油缸推力的剪叉臂所受负荷最大（刚举升）时进行力学分析剪叉臂的危险受力状态分析负载位于剪叉臂的中点处，滑动铰支座A的支反力为 当力F的作用点与绞点A的距离为零时剪力的值最大，其值为 当力F的作用点与绞点A的距离为时，即负载位于剪叉臂中点时，弯矩M 的最大值为 按弯曲正应力强度条件选折截面由式并根据弯曲正应力强度条件，要求由表查得，剪叉臂符合弯曲正应力强度条件4.3 本章小结本章首先对单级剪式举升机构进行运动分析和动力学分析，从而详细叙述了它的运动规律和力学规律，为后面的计算与校核作铺垫。通过计算发现，在机构举升车厢的整个过程中，直接承受油缸推力作用的内剪叉臂受力最大，且在举升的初始阶段此力达到极限值。对机械设计机构进行强度校核是保证该机构有效工作的前提。通常的校核有多种方式，但本章根据不同构件的不同特点分别采用了计算校核。由于剪叉臂是举升机构中的主要构件，经校核其强度满足要求。第5章 高位倾卸机构的设计计算图5-1 倾卸机构工作原理简图油缸后推连杆式倾卸机构又称D式倾卸机构，其工作原理如图5.1所示。该倾斜机构由倾卸油缸OB、三角臂ABC、拉杆OA构成。工作状态下油缸充油使活塞杆OB一边旋转一边升高。三角臂通过铰接点C使货厢绕后铰接点K翻转，实现货厢倾斜卸货。当卸货完成后，液压操纵手柄扳到“下降”位置，车厢在自重作用下使油缸回油并复位。5.1倾卸机构参数的确定油缸后推连杆式倾卸机构主要需确定的尺寸有三角臂的尺寸、拉杆的尺寸、液压缸的推力及行程、整体的安装位置等。5.1.1 车厢最大倾卸角的确定自卸汽车是利用倾卸机构使车厢具有一定的倾角，而使货物自动卸下。因而只有当其倾斜角度大于松散货物的安息角后，货物才可能倾卸干净，而大部分货物的安息角都在3550的范围内（见表5.1）。同时考虑到松散货物在湿淋状态下其附着力的增加，参考绝答部分同类车型以及本次设计的要求，最后确定该高位自斜汽车的最大倾卸角为55。表5-1部分松散货物的安息角物料名称安息角物料名称安息角无烟煤2745细砂（湿）3035焦碳50石灰石4045铁矿石4045生石灰4050铜矿3545粘土50粗砂50水泥40455.1.2 基本尺寸参数的确定现有的机械机构的设计一般有解析法、作图法、参考类比法等三种设计方法，考虑到本设计的特点，在此选用作图法进行油缸后推连杆式倾卸机构的设计，其具体设计过程如下，所示：1. 根据高位自卸汽车的整体设计方案，得车厢最大翻转角，车厢尺寸为48002400640mm。2. 建立坐标系并确定倾卸机构的坐标位置在此设定坐标原点为车厢与托架的铰支点。参考同类型车辆倾卸机构，初定倾卸油缸的自由长度mm，油缸的最大工作行程mm。设倾卸机构与车厢铰支点为由经验公式，则：mm，取mm。其中系数mm，当L值较小时，R取下限；反之，R取上限。为车厢结构允许的最大值，参考同类型结构并结合本设计的整车结构，初定mm。综上所述，则。设倾卸机构与托架铰支点为由经验公式，则：mm，取mm。为结构允许最小值，参考同类型结构并结合本设计的整车结构，初定mm。综上所述，则。3. 过点作线，使其与X轴成夹角（通常）；以E点为圆心，为半径作圆弧线于点，则即为油缸初始位置的中心线。4. 连接，并将其绕O点顺时针旋转角，则转到C点；再以C点为圆心，以为半径画弧；又以E点为圆心，以为半径画弧；两弧交于点B，则即为时油缸的中心线。5. 以点B为顶点，作（通常为，也可适当增大），再以为顶点作。6. 作、的垂直平分线交于点F，了；连接；设线与的延长线夹角为。以点F为顶点，作，且交于；则点、和点A、B、C分别为和时三角臂的三个铰支点。7. 分别连接、和、，则ABC和A0B0C0分别为三角臂在初始和终止时的位置。8. 分别连接、，则它们分别为和时拉杆对应的位置。9. 在图中测量出线、和线的长度，从而得到三角臂和拉杆的尺寸参数。10. 测量得mm、mm、mm，经处理及反复作图验算，最后得mm、mm、mm。通过相关的计算与分析表明，该设计结构满足本次设计要求。图5.4 后推连杆式倾卸机构作图法5.1.3液压缸最大推力Pmax的确定 根据式计算得KN。 5.1.4拉杆最大拉力Tmax的确定 根据式计算得KN。5.1.5拉杆的校核 拉杆的材料均为Q345； 密度：kg/m3； 弹性模量：MPa； 最大许用应力：345MPa； 泊松比 ：。为了保证拉杆安全正常的工作，必须使拉杆内的最大工作应力不超过材料的拉伸许用应力，即 式中，和A分别为危险截面上的轴力与其横截面面积。由强度条件可确定杆件安全横截面面积A，即 5.2本章小结本章首先对油缸后推连杆式倾卸机构进行运动分析和动力学分析，从而详细叙述了它的运动规律和力学规律，为后面的计算与校核作铺垫。通过计算发现，在车厢倾卸的整个过程中，三角臂和拉杆均受到很大的作用力。因为三角臂的材料和尺寸都是参考经验选取的。所以强度都能满足要求。第6章 液压系统设计高位自卸汽车液压系统设计的好坏，将直接影响整车的性能和生产效率。高位自卸汽车液压系统一般主要包括举升液压系统、倾卸液压系统以及其他辅助液压系统。本次高位自卸汽车的改装设计主要偏重于机械机构的设计与分析，而其液压系统所采用的油泵、油缸、液压阀等液压系统元件均为高度标准化、系列化与通用化且由专业化液压件厂集中生产供应；因此在改装设计中只需要进行液压元件计算选型。其主要内容包括油缸的直径与行程、油泵工作压力、流量、功率以及各种相关控制阀的选型等。6.1油缸的计算与选型油缸是液压系统执行元件，也是上述举升和倾卸两大机构的直接动力来源。通常油缸分为活塞式和浮拄式两类。活塞式均为单向作用，其缸体长度大而伸缩长度小、使用油压低（一般不超过14MPa）。浮拄式为多级伸缩式油缸，一般有25个伸缩节，其结构紧凑，并具有短而粗、伸缩长度大、使用油压高（可达35MPa）,易于安装布置等优点。浮拄式油缸又分为单向作用式与双向作用式。双向作用式用油压辅助车厢降落，因此工作平稳，降落速度快。直推式倾卸机构多采用单作用多级油缸；而杆系组合式倾卸机构多采用单作用单级油缸34。6.1.1 油缸直径及行程的确定油缸选型主要依据所需的最大作用力以及最大工作行程来确定的。根据液压系统中油缸的工作特点，则： 式中：系统效率，通常按=0.8； 液压系统额定工作压力（MPa），参考表6.1选取,越高，对密封要求也越高，成本亦随之上升；根据机构的类型及其工作特点，取MPa。表6-1液压设备常用的工作压力设备类型机床农业机械或中型工程机械液压机、重型机械、起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力P/（MPa）0.82.03528810101620321. 举升机构油缸直径与行程的计算由式可知：mm mm 2. 倾卸机构油缸直径与行程的计算由式可知：mm 参考同类车型机构，取mm。 6.1.2 油缸的选型根据上述计算的L和d值，查阅相关资料：举升机构油缸选用单级活塞双作用缸HSG-L-01-250/180800-E2501；倾卸机构油缸选用多级活塞单作用缸3TGI-E150880。6.2计算与选型自卸车常用油泵分为齿轮油泵与柱塞泵两类。齿轮泵多为外啮合式，在相同体积下齿轮泵比柱塞泵流量大但油压低。柱塞泵最大特点是油压高（油压范围1635MPa），且在最低转速下仍能产生全油压，固可缩短举升时间。中轻型自卸车上多采用齿轮泵，常用系列有CB、CBX、CG、CN等；重型自卸车常采用柱塞泵6.2.1油泵功率N的计算 式中：油泵最大工作压力，(Pa)； 油泵额定流量，(m3/s)； 油泵总效率=0.8。则：KW6.2.2 油泵的选型根据上述计算P、q和N的值，查阅相关资料，选择CB-FD40型号的单齿轮泵。6.3油箱与油管的计算与选型6.1.3 油箱容积V的计算一般要求油箱容积不得小于全部工作油缸工作容积的三倍，即：则：L取L6.1.4 油管内径d的计算由即： 式中：油泵理论流量，(L/min)； 管路中油的流速；高压管路中油的流速3.6m/s；低压管路中油的流速m/s。则：高压油管内径mm低压油管内径mm根据管路计算结果选用（HG4-406-66）两层钢丝编织胶管作为高压管，管接头形式为A型扣压式；低压回油管则选用（HG4-406-66）一层钢丝编织低压胶管。液压油冬季选用HJ-20号机械油，夏季HJ-30号机械油。6.4分配阀的选型根据本车的使用条件与要求，选用通用性强、可靠性好、维修方便的控制分配阀二位四通液压阀、三位四通和二位二通电磁阀。液压系统设计总布置见图6.11.倾斜液压缸2.举升液压缸3.液控单向阀4.三位四通换向阀5.油箱6.二位三通换向阀7.先导式溢流阀8.油泵9.滤油器10.二位二通电磁换向阀11.油箱图6.1液压系统设计图6.5取力器的选型各类专用汽车的专用工作装置主要由汽车发动机提供动力源。取力器就是汽车的一种专用动力输出装置。它从发动机取出部分功率，用于驱动各类液压泵、真空泵、空压机以及各种专用汽车工作机械。6.5.1取力器的布置方案的选定专用车取力总布置方案决定于取力方式。常见的取力方式有发动机取力、变速器取力、传动轴取力、分配器取力等四种。从发动机前端取力的特点是采用液压传动，适合于远距离输出动力。固此种取力方式常用于由长头式汽车底盘改装的大型混泥土搅拌运输车。 从飞轮后端取力的特点是取力器不受主离合器影响，传动系统与发动机直接相连，取力器到工作装置距离短、传动系统简单可靠、取出的功率大、传动效率高。这种方案应用较广，如平头式汽车改装的大、中型混泥土搅拌车等。 从变速器取力有多种方案，如从中间轴末端取力，从道档齿轮取力，从轴上取力等。但最常见的还是从中间轴齿轮取力，称为侧置式取力，又可分为左侧与又侧布置方案。从变速器轴取力的布置方案又称变速器上置式方案。此种方案将取力器叠置于变速器之上，用一惰轮与轴常啮合齿轮啮合获取动力，固需改制原变速器顶盖。此方案应用很广，如自卸车、冷藏车、垃圾车等一般都从变速器上端取力。从传动轴取力方案是将取力器设计成一独立结构，设置于变速器输出轴与汽车万向传动轴之间，该独立的专用取力装置固定在汽车车架上不随传动轴摆动，也不伸缩。设计时应使用可伸缩的附件传动轴与其相连，并应注意动平衡与隔振消振。 从分动器取力布置方案主要用于全轮驱动的牵引车、汽车起重机等来驱动绞盘或起重机构。从取力器到工作装置间可采用机械传动或液压传动。根据所选二类底盘的特点，本次设计采用从变速器中间轴取力的方式。6.5.2取力器的型号取力器实质上是一种单级变速器。其基本参数有取力器总速比、额定输出转矩、输出轴旋向以及结构质量等。参考同类型车辆，并根据本次高位自卸汽车的改装需要，最终选择4205D1-010型号的取力器。它采用的是法兰盘连接方式，其输出旋向与发动机旋向相反，总速比为1.588。6.6 本章小结本章主要是进行高位自卸汽车液压系统的设计，其中包括了举升和倾卸液压油缸的计算与选型、油泵和取力器的计算与选型、各种控制阀的选择以及油箱油管的设计等。通过计算分析，最后选用CB-FD40型号的单齿轮泵。根据所选二类底盘的特点，本次设计采用从变速器中间轴取力的方式；并选用4205D1-010型号的取力器。第7章 高位自卸汽车基本性能参数计算专用汽车性能参数计算是总体设计的主要内容之一，其目的是检验整车参数选择是否合理，使用性能参数能否满足要求。最基本的性能参数计算包括动力性计算、经济性和稳定性计算。7.1高位自卸车整车参数表7-1高位自卸汽车部分整车参数名称符号数值与单位发动机最大功率117KW发动机最大功率时的转速2900r/min发动机最大转矩431Nm发动机最大转矩时的转速18002000r/min车轮动力半径0.508m车轮滚动半径0.524m主减速比6.23汽车列车迎风面积6.32m2汽车列车总质量(满载)10700kg表7-2高位自卸汽车变速器速比挡位123456倒挡传动比7.6404.8342.8561.8951.3371.0007.1077.2高位自卸汽车稳定性计算由普通汽车底盘改装成的专用汽车，其质心位置均较普通货车为高，其原因是由于副车架或工作装置的布置，使装载部分的位置提高了，因此需对整车的静态稳定性重新进行计算。对高位自卸汽车，不仅要对运输状态进行稳定性计算，对作业状态的稳定性也应进行计算，如汽车在举升卸货时，就有纵向或侧向失稳的可能性。7.2.1高位自卸汽车运输状态稳定性计算分析专用汽车的静态稳定性，首先应计算出整车的质心位置。当高位自卸汽车的总布置基本完成后，即可对该车的质心位置进行计算。计算时可根据已有的资料，或利用试验结果，也可用计算方法来确定专用车各总成的质量及其质心位置坐标，然后按照力矩平衡方程式，求出整车的质心位置。根据CQ1133TLG501中型载货汽车满载轴荷分配 （前轴1680kg，后轴2400kg），可以估算出高位自卸汽车满载轴荷分配情况，初定前轴4405kg，后轴6295kg，因前轴至后轴中心的距离是5000mm，则整车重心离前轴长为m，离后轴中心距离为m。重心离地高度估算为m。车辆的稳态稳定性是指车辆停放或等速行驶在坡道上，当整车的重力作用线越过车轮的支承点(接地点)，则车辆会发生翻倾。若整车的重力作用线正好通过支承点，则车辆处于临界的倾翻状态，此时的坡度角称为最大倾翻稳定角。另一方面，当车辆停放在坡道或在坡道行驶时，若坡道阻力大于附着力时车辆由于附着力不足而向下滑移，同样也会出现失稳，其最大滑移角仅取决于车轮和路面间的附着系数，有： 根据厢式货车侧向稳定的临界状态，有 式中 B轮距（m）； 车厢临界侧倾角。由于侧翻是一种危险的失稳工况，因此，为避免侧翻，依据测滑先于侧翻的条件有： 取高位自卸汽车轮胎和普通混凝土路面间的横向附着系数=0.7，则专用汽车的最大侧倾稳定角不小于。同理，可以推出专用汽车纵向稳定条件：（1）若，则上坡时易后翻，有： （2）若，则下坡时易于前翻，有： 由公式以上可知 所以高位自卸汽车的横向稳定性能够保证。因，则上坡时易于后翻，由公式以上可知所以高位自卸汽车的纵向稳定性得到保证。7.2.2 高位自卸汽车卸货时稳定性计算在横向坡道高位倾卸时侧向稳定性，可按下式计算： 式中：、分别为高位自卸车底盘和货箱及货物举升后的质心高度(m)；、分别为高位自卸车底盘和货箱及货物的质量(kg)；高位自卸车的总质量(kg)。1. 满载卸货时，横向最大侧倾稳定角为：2. 空载卸货时，横向最大侧倾稳定角为：所以，本设计中的高位自卸汽车满载卸货时，最大侧倾稳定角，此时能够保证高位自卸汽车卸货不会发生横向侧倾。7.3 本章小结对改装设计完成后的整车进行其整车性能计算分析是必不可少的步骤，分析后结果决定整个设计的成功与否。本章分别从整车动力性、燃油经济性、行驶及举升卸货的稳定性等几个方面，对改装后的高位自卸汽车进行了合理性的性能计算分析。从计算分析的结果可以看出，该设计方案满足各方面的性能要求。结论高位自卸汽车是专用自卸汽车一种，在现代生活生产中的应用日趋广泛；它主要用于建材厂、矿山、工地等场所。因此，对高位自卸汽车进行改装设计就非常有必要。本次设计的高位自卸汽车装备有车厢举升机构、倾卸机构和后厢开合机构等三大主要结构。车厢举升机构主要用于将车厢及其倾卸机构按预定的要求升高到一定高度，为高位卸货作准备；倾卸机构则使举升后的车厢绕某一铰接点翻转一定角度，整个过程中货物便自动卸下；而后厢门开合机构在车厢翻转和回复的过程中自动打开和关闭并锁止后厢门。通过多方面查找资料并结合专用车辆改装设计要求，研究的主要内容和完成的工作有以下几方面：1.详细阐述了高位举升机构的方案设计，通过对多种举升机构的对比分析，根据本设计的要求最后选定多级剪式举升机构。2.结合现有各种倾卸结构的特点，由于本次改装设计的是中型车，车厢翻转角为55，所以本设计中确定选用油缸后推连杆组合式倾卸机构。3.在充分考虑到机构的实用性、制造工艺性以及经济性，在第三章中的所介绍的四种后厢门开合机构选择杠杆开合式机构。4.详细介绍了底盘参数的确定与选择。5.对剪式举升机结构的特点，运用计算校核对各铰接点的销、剪插臂进行了校核，结果表明其强度满足要求。 6.简单介绍了本次设计的高位自卸汽车的液压系统的计算方法和相关液压元件、控制阀的选择。8.设计完成后整车进行了行驶稳定性和停止卸货稳定性的计算分析。本文虽然介绍了高位自卸汽车的整个设计过程，但由于知识水平和时间的限制，本设计许多过程介绍的过于简单，在实际生产过程中可能会有所偏差，应根据实际情况详加考虑。 参考文献 1 吴融华.多种形式的自卸汽车J.货车天地商用汽车版，20012 庄武生.高位装卸-自卸两用型农用车设计J.19993 王祖德.我国专业汽车分品种发展分析J专用汽车：发展论坛，20044 张海鹰.自卸车举升机构设计及力学分析J.市政技术，20045 麻士褀,周亮.重型自卸车倾卸机构的方案设计J.石家庄铁道学院学报，20066 余仁义,梁涛.自卸汽车倾卸机构的设计J.专用汽车,2003,2:20-22.7 蔡东,匡西友,郭涛.一种新型四连杆机构双侧卸货自卸车J.重型汽车,2002,6:21.8 鲍际辉.自卸汽车拉杆式自锁机构设计与计算J.汽车技术,2002,4:7-8.9 丁智平.气液动剪叉式升降平台运动受力分析及其应用J.株洲工学院学报,1999.10 李鄂民,李金涛.剪叉机构两种液压缸布置方式的分析和比较J.甘肃工业大学学报,2000.11 唐朝明.剪叉式液压升降台的设计J.机车车辆工艺,1995.12 徐达,蒋崇贤.专用车辆结构与设计M.北京:北京理工大学出版社,1998.13 王望文编.汽车设计M.北京:机械工业出版社,2003.14 成大先,等.机械设计手册(第四版)M.北京:化学工业出版社,2002.附录Industrial dump to explore the structural design of vehiclesAbstract: Dump about mining in the industrial transportation vehicles to reduce the significance of transportation costs,discussion on raising the dead weight per meter of the vehicle body structure measures and effective use of cross-sectional area method, Introduced a number of control agencies and sealed dumping measures proposed to dump vehicles Opinions of development.Keyword: Industrial vehicles, Transportation costs, Dump, Structural Design, Development. Bulk cargoes in a variety of industrial gauge railway transport in a large proportion of such goods to the common return line in a gondola car transport, and can not reduce the return from the space walk. We in the calculation of transport costs, not only to consider the operation of vehicles on the consumption, but also consider the cost of loading and unloading. As a result of industrial and mining enterprises of railway transport with the transport distance and short, frequent loading and unloading of goods, such as the characteristics of a single category, the use of general-purpose vehicles is bound to result in higher transport costs. Especially in small and medium-sized enterprises and local railway departments, in general there was no large-scale unloading equipment (such as roll-over machine, grab, scraper, etc.), manually discharge, labor-intensive, time of discharge. Therefore, the use of gravity discharge, develop greater self-unloading vehicle superiority. The so-called dump is a vehicle in an appropriate form of control with a simple dumping of small bodies, less dependent on human or a small auxiliary facilities, the use of gravity to make bulk cargoes of goods from outside its own method of discharge.Dump truck in the structure with the general roll-over from the gondola car and when compared with the following advantages: rely on gravity discharge, low labor intensity, energy-saving effort; rapid unloading, vehicle turnover is quick, high-utilization; discharge clean without cleaning, to reduce the additional costs; discharge site simple equipment, low investment and will not damage the body; With the control of dumping of bodies continued to be refined, can be part of discharge cycle, and some may be running low side discharge side, the flexibility of large; wedge blanking the floor in the loading on the impact of small vehicles; corrosive liquid produced goods (such as halide salts), will not flow in the beam and bogie brake on. Therefore, in accordance with the composition of freight vehicles and their selection, the design of the manufacturing sector should make use of these features and improve and enhance their technical and economic indicators.Dump the structure of the vehicleCross-section shape of the body must be conducive to self-discharge of bulk cargo, so the multi-floor or split into a number of wedge-shaped hopper, the body set up under the strong side of the folding side door hanging. Under the silo structure and the strength calculation, with the gondola car truck chassis or similar structure change, and even made use of saddle-type structure, such as no beam chassis.Some dump hopper cars often used mode, the two chassis beams outside pillow often abandon the client (Figure 1 dashed line), and some cars are all made use of the upper chassis of the space, not take full advantage of the two bogie the space between.In the same load under the
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