HQ5080ZBB摆臂式自装卸汽车改装设计
53页 23000字数+说明书+开题报告+7张CAD图纸
HQ5080ZBB摆臂式自装卸汽车改装设计开题报告.doc
HQ5080ZBB摆臂式自装卸汽车改装设计说明书.doc
副车架.dwg
托架.dwg
摆臂组装图.dwg
摆臂自装卸车装配图.dwg
支腿上部分.dwg
支腿翼子板.dwg
设计图纸7张.dwg
说明书目录.doc
货箱.dwg
摘 要
摆臂式自卸汽车是自卸汽车中的一种，以其显著的特点得到了广泛的应用。摆臂式自卸汽车摆臂可以平移起落货箱，它同时具有货物和箱体自动装卸的功能，而且两种功能由同一个车载工作装置完成。
本设计中的主要工作及过程如下：首先进行了专用车辆的发展现状、设计的目的及意义的简要概述，接下来就是方案的分析与选择，其中包括底盘、副车架以及托架的选择设计、总布置方案的分析和确定。然后进入了专用装置的设计，有摆臂的设计，液压系统的设计，主要包括绘制液压原理图、液压泵、液压缸、各种管路以及阀的选择，取力器的选用等，最后是对整车总性能的分析。
关键词：专用汽车；摆臂式；改装设计；计算分析；液压系统
ABSTRACT
Arm-type dump truck is a vehicle, with its notable features has been widely used. Swing arm type truck cargo can shift the ups and downs, it also has automatic loading and unloading goods and the functions of cabinet, and two functions of a vehicle by the same device to complete the work.
The main contect of the design as follows: first, it introuduces the special-purpose automobile’s development; secondly, it introuduces the analysis and choise of the project; the project includes the design of the chassis, the assistant frame , the bracket and ensuring the total project. Thirdly, it introuduces the design of special equipment, including the design of hydraulic pressure, the choise of the implement and the design of the waving arm of dumping truck. Finally, it checks all the kinds of equipment and calulates the capability of the special-purpose automobile.
Key words: Dump Truck; Arm Type; The Design Modifications; Analysis; Hydraulic System
目 录
摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 绪论…………………………………………………………………………1
1.1 课题的研究现状、目的和意义……………………………………………1
1.2专用汽车设计的特点和要求………………………………………………3
1.3摆臂式自装卸汽车的设计特点……………………………………………4
1.4设计的主要内容与技术路线……………………………………………5
1.4.1 研究的主要内容……………………………………………………………5
1.4.2 研究的技术路线…………………………………………………………6
第2章 总体布置的分析和选择……………………………………………………7
2.1底盘的选取…………………………………………………………………………7
2.1.1 汽车底盘选型要求…………………………………………………………7
2.1.2底盘选型…………………………………………………………………8
2.1.3 底盘的选取…………………………………………………………………8
2.2 整车总体参数的确定……………………………………………………………9
2.2.1 整车总体参数……………………………………………………………10
2.2.2 质量参数…………………………………………………………………10
2.3 主车架的改装要求………………………………………………………………11
2.4 副车架的设计……………………………………………………………………12
2.4.1 副梁的截面尺寸及形状…………………………………………………12
2.4.2 副梁的前端形状及其位置………………………………………………13
2.4.3 副车架的形状……………………………………………………………14
2.4.4 副车架选材及横纵梁的连接方式………………………………………14
2.4.5副车架与车架的连接……………………………………………………15
2.5托架的设计………………………………………………………………………15
2.6本章小结………………………………………………………………………16
第3章 液压系统的总体布置与选择……………………………………………17
3.1 液压系统的结构布置…………………………………………………………17
3.2取力器的选用……………………………………………………………………17
3.2.1 专用汽车取力器的总体布置方案选择………………………………17
3.2.2 取力器的基本参数与基本结构…………………………………………19
3.3摆臂液压缸的选择…………………………………………………………19
3.3.1 摆臂的受力分析及计算………………………………………………20
3.3.2 液压缸的选择……………………………………………………………23
3.4液压泵的选择………………………………………………………………24
3.5液压支腿的选择……………………………………………………………25
3.6液压系统原理………………………………………………………………27
3.7本章小结………………………………………………………………………27
第4章 主要元件强度的校核计算………………………………………………28
4.1 臂轴的强度校核………………………………………………………………28
4.2 摆臂轴的安全系数的校核……………………………………………………29
4.3 倾卸链的强度系数校核………………………………………………………31
4.4本章小结………………………………………………………………………31
第5章 整车性能计算与分析………………………………………………………32
5.1 发动机的动力性…………………………………………………………………32
5.1.1 发动机的外特性…………………………………………………………32
5.1.2 汽车的行驶方程式………………………………………………………34
5.2 动力性评价指标的计算…………………………………………………………37
5.3 摆臂自卸汽车整车动力性计算…………………………………………………39
5.4 燃油经济性计算…………………………………………………………………42
5.5 摆臂自卸汽车稳定性计算………………………………………………………43
5.5.1 摆臂自卸汽车运输状态稳定性计算……………………………………43
5.5.2 摆臂自卸汽车卸货时稳定性计算………………………………………44
5.6本章小结…………………………………………………………………………45
结论………………………………………………………………………………………46
参考文献…………………………………………………………………………………47
致谢………………………………………………………………………………………49
附录………………………………………………………………………………………50
表2.1 一汽CA1083P9K2E和东风EQ1080GSZ3GJ底盘参数比较
底盘型号CA1083P9K2EEQ1080GSZ3GJ
额定载质量(kg)40002990
整备质量(kg)35444550
外形尺寸(mm)5806*2244*25507965*2455*2460
发动机型号CA4DF3-13E3UYC4E140-31
排量/功率(ml/kw)5420/994260/103
钢板弹片数(前/后)8/11+89/11+8
轴距(mm)39504500
前轮距/后轮距(mm)1810/17401750/1700
接近角/离去角(度)24/1830/14
前悬/后悬(mm)1330/11761250/2215
燃油类型汽油柴油
轴数/轮胎数2/62/6
轮胎规格8.25-169.00-20
驾驶室准乘人数33
最高车速(km/h)9995
由比较可以看到，一汽CA1083P9K2E和东风EQ1080GSZ3GJ两种型号底盘在整体性能上相差无几，不同之处在于两种底盘汽车燃用的燃料。燃用汽油的汽车底盘在价格上略占有优势，但在燃料价格上，然用柴油的底盘具有长效优势。同时，然用柴油的底盘载重较大，功率稍大。因此选用一汽CA1083P9K2E作为本次设计的底盘。
从表2.1中，就以上两种底盘型号进行了比较，其中：
1．从经济上比较方案一的底盘的价格要偏低，在强度符合要求的情况下可以减少整车的成本，以达到更大的经济效益。
2. 从驾驶的形式上看，方案一的平头形式要比方案二的尖头式更美观一些。
3．从最小转弯半径上来看，方案二的要小这就更能满足我所设计的用于城市内运输的需要。
同时荐于设计的车辆工作环境，需要选择的是小吨位的货车，所以综上所述，本设计选择了方案一中的的底盘作为我设计车辆的底盘。
2.2整车总体参数的确定
2.2.1整车总体参数
1．外廓尺寸
外廓尺寸直接影响汽车的总体布置和结构尺寸、质量分配和各种使用性能。外廓尺寸即指整车的长、宽、高，由所选的汽车底盘及工作装置确定。此次计中车辆的长、宽、高的尺寸是：6035mm 2470mm 2970mm。
2．轴距
一般情况下，在保证基本性能和结构布置允许时，应该尽可能地减小轴距。汽车轴距减小，将可以减轻汽车的自身质量，提高质量利用率，充分发挥汽车的动力性和通过能力。但过小的轴距将会影响运动中的质量分配，使汽车的制动性和操纵稳定性变坏。轴距的选定有一个认识的过程，一般是通过类比的方法，考虑到专用设备的安装和使用，初选一个数值，再对汽车的各种使用性能进行计算以及其他相关尺寸的确定后，在综合选定一个满意的数值。此次设计所选的轴距是3300 mm.
3．前悬和后悬
多数专用汽车在改装设计中，一般都沿用所选底盘的前悬和后悬尺寸，因此，影响汽车的总体尺寸和有质量分配所带来的各种使用性能的变化主要是汽车后悬与轴距的选取。轴距初定后，后悬增长将会减少汽车的前轴的轴载质量，从而影响汽车的操纵性，甚至导致后轴的超载。同时，过长的后悬将使汽车的机动性能和通过性，还有行驶安全性破坏。因此，应该在结构许可的范围内尽可能地缩短汽车的后悬尺寸。
本设计中的车辆的前后悬的具体尺寸是前悬：1330mm 后悬：1424mm。
4. 车厢尺寸
汽车的车厢尺寸主要指的是车厢的内部尺寸，即车厢内部有效装载容积。车厢尺寸对汽车的质量分配而带来的汽车使用性能的变化十分显著。设计时必须引起足够的重视。考虑车厢的装载能力，对于货车必须根据所载货物的平均容积质量以及所设计汽车的装载能力，对于客车则依据人体的平均质量以及由人体工程学做推荐的乘坐空间。
此次设计中的车厢根据所装载货物的特点设计了半封闭的车厢，具体尺寸是： 2500mm1700mm1450mm。
2.2.2质量参数
专用汽车的质量参数包括汽车的最大总质量、最大整备质量、装载质量以及以及汽车的轴载质量分配。汽车最大总质量以及轴间分配，直接影响汽车的各种性能。设计时应该参考原来底盘对汽车质量参数的要求，合理的加以选取。
1.车辆的最大总质量
最大总质量指汽车装备齐全，并按照规定装满货物的总质量，其大小对货车为总质量与货物质量之和，对于乘用汽车为整车整背质量与所有乘员质量之和。专用汽车设计时，一般根据所选择底盘的承载能力，首先确定汽车的最大总质量，以便依据该数据对汽车各种性能进行全面估算。对于货车国内外汽车厂家现今大都是以汽车的最大总质量作为不同级别汽车的分类标准。因此，所选择汽车的最大总质量一定要符合国家的相关规定。
本设计中的车辆的最大总质量是3500kg。
2.车辆的整车整备质量
整车整备质量指带有全部装备、加满油料和冷却水时空车总质量。这一参数是一个重要的设计参数，从结构设计来说，它必须不可以少的。当汽车处于运动状态的时候，则希望该值越小越好。设计时的原则是既要考虑减少整被质量对汽车的使用性能的好处，以及充分利用好材料，又要充分充分考虑结构设计时的可能，在满足结构和功能的前提下，尽可能地减小它。
此次设计中车辆的整车整备质量是4500kg。
3.车辆的装载质量
汽车的装载质量是汽车的一个和重要的参数。它直直接决定汽车的运输效率。专用汽车设计时，应该结合整车最大总质量，整车整备质量的选取，尽可能的增大汽车的装载能力。
此次设计中车辆的装载质量是8000kg。
2.3 主车架的改装要求
主车架是受载荷很大的部件，除承受整车静载荷外，还要受到车辆行驶时的动载荷，为了保持主车架的强度和刚度，原则上不允许在主车架纵梁上钻孔和焊接，应尽量使用车架上原有的孔。如果安装专用设备或其它附件，不得不在车架上钻孔或焊接时．应避免在高应力区钻孔或焊接。对于主车架纵梁高应力区以外的其余地方需要钻孔或焊接时，应注意以下事项：
尽量减小孔径，增加孔间距离，对钻孔的位置和孔径规范，应满足图2.1和表2.2的要求。
1.1课题的研究现状、目的和意义
近10年来, 专用汽车行业伴随我国汽车工业得到了飞速的发展,成为我国汽车工业的一个重要组成部分。随着我国高等级公路的发展以及国内大量基础设施建设需要等因素，专用汽车产品结构随国内市场需求格局较过去有很大变化，重型车和轻型车比例处于增长趋势，中型车比例继续下降；体现专用汽车产品专用功能特性的产品在总量中的比重加大；专用汽车品种数得到大幅增加；整个专用汽车产品结构趋于更合理化的发展。
自卸汽车是工程机械中的一种车型，在我国的专用汽车领域里占有相当大的比例，也是专用运输车辆中一个多品种车型。自卸车的载重范围从 0.5到 300吨。随着国际经济的发展，自卸车主要以后倾式为主，发展到两侧倾斜式和三面倾斜式等多品种系列化。目前国外使用较多的是车箱可卸式自卸车，由于该型式自卸车的车箱与底盘是分开的，可卸下车箱装货和卸货，而汽车底盘再换装其它车箱继续运输，因此缩短了汽车装卸的停歇时间，提高了运输效率。
随着我国高等级公路的发展以及国内大量基础设施建设需要等因素，专用汽车产品结构随国内市场需求格局较过去有很大变化，重型车和轻型车比例处于增长趋势，中型车比例继续下降；体现专用汽车产品专用功能特性的产品在总量中的比重加大；专用汽车品种数得到大幅增加；整个专用汽车产品结构趋于更合理化的发展。 专用功能较强的城建类专用车等均有大幅增长，今后随着市场需求变化，适合高等级公路运输车辆,满足专项作业功能车辆将会继续增加，而普通传统型运输类车辆如自卸车将会随着国民经济的深入发展而逐渐减少。 由于国内专用汽车生产企业较多，市场总需求量有限等原因，为满足市场竞争的需要，近几年多数企业根据市场需要注重新产品开发力度,产品范围基本涉及到国民经济的各个环节。专用汽车品种数由2005年的1337个快速增长到2009年的4910个，其中专用自卸车品种发展较快，2009年时自卸车品种数已达583个，占全部专用汽车总数的11.9%。去年以来，我国专用车市场取得较好的经营业绩，全国395家改装车企业改装汽车23.06万辆，销售23.05万辆。客车改装量最大，共改装103492万辆，占总量的44.88％；载货汽车44870辆，占总量的19.46％；自卸汽车27125辆，占总量的11.76％；厢式、罐式等专用车销售40966辆，占总量的17.77％。通过数字来看，去年一年销售专用车达23万辆，结合我国道路、经济等实际情况，应该说数量还是比较可观的，目前我国专用汽车品种数已接近欧、美、1.2专用汽车设计的特点和要求
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，这就形成了其自身的特点，概括如下：
（1）车设计多选用定型的基本汽车底盘进行改装设计
这首先就需要了解国内外汽车产品，特别是货车产品的生产情况、底盘规格、供货渠道、销售价格以及相关的资料等。然后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，优先选出一种基本型汽车底盘作为专用汽车改装设计的地盘。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。
对于不能直接采用额二类地盘或者三类地盘进行改装的专用汽车，也应尽量选用定型的汽车总成和部件进行设计，以缩短产品的开发周期和提高产品的可靠性。
（2）专用汽车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某些性能指标，以满足实现某些专用工作装置性能的要求。
（3）针对专用汽车品种多、批量少的生产特点，专用汽车设计应考虑产品的系列化，以便根据不同用户的需要而能很快的进行产品变型。对专用汽车零部件的设计，应按“三化”的要求进行，最大限度地选用标准件，或者选用已经定型产品的零部件，尽量减少自制件。
（4）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，要更多的考虑通用设备加工的可能性。
（5）对专用汽车工作装置中的某些核心部件和总成，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。
（6）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[1]。
然而，自卸汽车除了具有以上的特点外，还有自己独特的要求，就摆臂式自卸汽车而言，它的显著的特点就是对摆臂的要求高，不仅要加工工艺简单而且要符合强度的要求。
本设计中的摆臂式自卸汽车是采用了双摆臂式，而且货箱可更换，这样不仅可以运输固体货物同时还可以运输液体货物。
1.3摆臂式自装卸汽车的设计特点
摆臂式自装卸汽车有后装卸式和侧装卸式两种。后装卸式被广泛的应用，设计摆臂式自装卸汽车时，首先要选择合适的底盘。选择底盘的主要依据是：装载质量、道路条件、运输货物的特性（如密度、安息角等）、运距等。在没有专用汽车底盘的情况下，通常选用短后悬的普通自卸汽车底盘，这有利于摆臂布置、结构紧凑。
汽车底盘选定后，摆臂式自装卸汽车的主要尺寸参数如轴距、轮距等也就随之确定了。车辆的外廓尺寸（长、宽、高）原则上不应超过选用汽车的外廓尺寸，若因布置困难略有突破，但也要控制在法规允许的尺寸界限以内。
摆臂式自装卸汽车的转载质量m随车辆用途而异。用于一般运输的摆臂式自装卸汽车，多采用中、轻型货车底盘改装而成；而工地矿山专用摆臂式自装卸汽车采用重型货车底盘改装而成。目前，国产摆臂式自装卸汽车装载质量m有2t、4.5t、8t、9t和12t几种。
摆臂式自装卸汽车的质量利用系数比所选原车的低，通常=0.9左右。摆臂式自装卸汽车的轴载质量及其分配，原则上应该与原选的车辆相接近。但是，由于增加了主要部件，例如油缸支腿、摆臂、副车架等均布置在汽车后部，容易导致后轴轴载质量超限。因此，总布置设计是应将车厢适当前移，以满足轴载质量及其分配比例符合原车要求。
摆臂式自装卸汽车的离去角最小值不能小于17。摆臂的最大摆角是指摆臂从初始位置绕摆臂轴旋转到极限位置时摆臂所转过的角度。值决定了车厢倾卸角的大小，同时也决定了车厢起吊的深度h。因此是摆臂式自装卸汽车设计中的一个重要的参数。设计时应该根据车辆用途，并参考同类型汽车来选取。
设计时，车厢的满载吊装时间不应该超过60s。而满载吊卸时间可缩短为50s左右，吊装、吊卸时间相对整个运输过程来说是相当短的，故对运输生产率的影响不会很大，没有必要追求过快的吊装、吊卸速度。此外，过快的吊装、吊卸还会造成冲击，对液压元件提出较高的要求[1]。
1.4设计的主要内容和技术路线
1.4.1研究的主要内容
此次计的目标是设计一种总质量8000kg的摆臂式自卸汽车，其性能参数与所选底盘车接近。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。因此本设计主要研究的内容有：
（1）研究摆臂式自装卸汽车的总体结构特点；
（2）对摆臂式自卸装汽车的总体结构进行布置；进行二类底盘选择、副车架、托架等辅助设备的设计；
（3）进行液压系统的详细设计；
（4）对主要部件进行校核；
（5）整车性能的计算。
参考文献
[1] 徐达，蒋崇贤.专用车辆结构与设计[M].北京:北京理工大学出社，2008.
[2] 冯晋祥.专用汽车设计[M].北京:人民交通出版社，2007.
[3] 刘敏杰.轻型自卸汽车举升机构的方案设计[J].工程机械出版社，2007：17-20.
[4] 孙玉文.液压传动与控制[M]. 机械工业出版社，2007.
[5] 张海鹰.自卸车举升机构设计及力学分析[J].人民交通出版社，2004：22-25.
[6] 吴融华.多种型式的自卸汽车[J].工程机械出版社，2001：24-25.
[7] 麻士琦，周亮.重型自卸车倾卸机构受力分析[J].石家庄铁道出版社，2006：47-52.
[8] 明平顺.汽车运输专用车辆[M].人民交通出版社，1998.
[9] 成大先.机械设计手册(第四版)[M].北京:化学工业出版社，2002.
[10] 王望文.汽车设计[M].北京:机械工业出版社，2003.
[11] 徐德鸿.自卸汽车举升机构计算机辅助设计[J].中国书籍出版社，2005：24-98.
[12] 齐晓杰.汽车液压、液力与气压传动[M].北京：化学工业出版社，2007.
[13] 周士昌.液压系统设计图集[M].机械工业出版社，2003.
[14] 李鄂民.剪叉机构两种液压缸布置方式分析[J].工业大学出版社，2000：9-25.
[15] 丁智平.气液动剪叉式升降平台运动受力分析[J].株洲工出版社，2005：28-37.
[16] 刘鸿文.简明材料力学[M].北京:高等教育出版社,2007.
[17] 王柱江.自卸汽车最大举升角的确定[J].中国书籍出版社，2007：13-36.
[18] 黄志强.自卸车液压举升机构的故障分析[J].机械工业出版社，2004：102-105.
[19] 蔡东.一种新型四连杆机构双侧卸货自卸车[J].机械工业出版社，2002：3-12.
[20] 鲍际辉.自卸汽车拉杆式自锁机构设计与计算[J].机械工业出版社，2002：13-17.
[21] 李鄂民.液压缸驱动剪叉机构的动力学及动力学分析[J].甘肃工业报，2001：3-9.
[22] 武斌华.液压自卸车辆使用要点[J].化学工业出版社，2003：12-15.
[23] 俞雪梅，吴平.自卸汽车F式举升机构的设计[J].中国书籍出版社，2004：65-89.
[24] 唐朝明.剪叉式液压升降台的设计[J].化学工业出版社，1995：8-15.
[25] 韩志刚，田淑杰.自卸车举升机构常见故障分[J].黑龙江交通科技，2002：13-16.
[26] 冯茂林，孙健.国外铰接式自卸汽车的现状与发展[J].矿用汽车，2005：9-11.
[27] 徐达，陆锦荣.专用汽车工作原理与设计计算[M].北京：北京理工大学出版社，1998.
[28] 唐金松.简明机械设计手册[M].北京:上海科学技术出版社，2000.
[29] 韩林.我国专用汽车发展综述[J].中国标准出版社，2005：7-12.
[30] 庄武生.高位装卸—自卸两用型农用车设计[J].中国书籍出版社，2009：12-57.
[31] 余仁义，梁涛.自卸汽车倾卸机构的设计[J].工程机械出版社，2003：20-22.
[32] 王志强.摆臂式自卸垃圾车[J].商用汽车，2001：7-13.
[33] Beford A,Fowler W.Engineering mechanics:Vol 2:Dynamics.New York:addion
Wesley Pubishing Company Inc.2005.
[34] Sebulke A.The Two-Mass Flywheel-A Torsional Vibration Damper for
the Power Train of Passenger Cars-state of the ArtandFueth Technical Develope (SAE870394).SAE Transaction.2004.
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