　　　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

ABSTRACT

　　　The design on the topic of north Benz 8×4 dump design modification. Second class based on chassis, based on this, the modification. North Benz 8×4 dump in recent decades it at home and abroad and the development of the speedy popularization, its biggest advantage is realized the mechanization of discharge, so as to improve the efficiency of discharge. It can not only reduce labor intensity, also can promote the country's economic construction speed, related to the national key construction project construction and development. At the same time in the research and production equipments in the process, also contributed to the steel, chemical and other many industries, and provide a great deal of the work, reduce the employment pressure, and improve, become a series of many varieties products. Therefore, the development of tipper is very necessary.

　　　So this paper to north Benz 8×4 equipments for design topic, design of the main content in the following aspects, determine the dump overall design scheme for the lifting mechanism of choice of hydraulic control system, the design of the structure of the carriage, and vice frame design, etc. Finally designed to carry the dump of 15 tons of goods sturdy products.

Keywords: Equipments; Carriage; Modification; Deputy Frame; 8×4

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1 自卸车的发展1

　　　　1.1.1 自卸车的种类1

　　　　1.1.2 研究的意义目的2

第2章自卸车主要性能计算4

2.1概述4

2.2主要性能计算4

　　　　2.2.1 汽车的行驶方程式9

　　　　2.2.2 汽车最高车速的确定11

　　　　2.2.3 最大爬坡度13

2.3 燃油经济性计算13

2.4 整车轴荷分配计算14

2.5 本章小结15

第3章自卸车改装设计16

3.1 概述16

3.2 举升机构的种类16

3.3 举升机构的参数计算及校核18

3.4 自卸汽车液压系统设计19

　　　　3.4.1 液压系统工作原理与结构特点19

3.5 车厢主要尺寸参数设计22

　　　　3.5.1 自卸车车厢的简单说明和介绍22

　　　　3.5.2 车厢铰支座的设计24

3.6 副车架主要尺寸参数设计及零部件的尺寸设计25

　　　　3.6.1 副车架主要尺寸设计25

　　　　3.6.2 副车架上铆钉的选择27

　　　　3.6.3 车厢锁的设计28

　　　　3.6.4 止推连接板的设计29

　　　　3.6.5 车厢导向板的设计30

3.7 取力器31

　　　　3.7.1 专用车取力器总体布置方案31

　　　　3.7.2 取力器的基本参数与基本结构32

3.8 自卸过程各项参数计算33

　　　　3.8.1 装载质量的确定33

　　　　3.8.2 举升过程中纵向稳定性的计算33

3.9 本章小结34

结论……………………………………………………35

参考文献36

致谢...……………………………………………37

附录…..……………………………………………38

1.1 自卸车的发展

1.1.1 自卸车的种类

　　　自卸车是指通过液压或机械举升而自行卸载货物的车辆。又称翻斗车。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T型车，并于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T型汽车的产量已占世界汽车产量达200万辆。1927年夏T型车成为历史，共售出1500多万辆。

　　　自1963 年由美国Unit-Rig 公司和G.E 公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(Dresser)公司、尤克里德—日立( Euclid) 公司、尤尼特—里格( Unit-Rig)公司等为代表的矿用自卸车生产企业，其装载质量已从第一台车的77t 上升到目前最大的317.5t (350 短吨)，并具有108t、120t、154t、170t、190t、220t、280t 等多个系列。在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 、154t 两种。目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，46.5%，中外合作生产车87 台，占18.5%，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SF3100 型108t自卸车样车,以后经过20 余年的不断改进和完善，已形成了SF3102 、SF3103 、SF3102C、SF3102D 型四个系列，并具备年产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LN3101型108t自卸车，其后由于多种原因已停产。江苏常州冶金机械厂主要与美国Unit-Rig 公司合作生产Mark-36 型154t矿用自卸车，其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，在全球的汽车保有量中美国生产的汽车占34.8%。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。

1.1.2 研究的意义目的

　　　针对目前的大量的土建和水利等工程的建设，自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。2.1 概述

自卸车的主要性能对于整车在实际运用过程中有着很重要的影响，他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。

2.2主要性能计算

　　　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:

　　　1.适用性

对货运车用的总成应适应货运要求，保证货运安全无损;对各种专用改装车的总成

适于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装选型设计

2.可靠性

所选用的各总成工作应可靠，出现故障的机率少，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。

3.先进性

所选用的底盘或总成，应使整车在动力性、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。

4.方便性

所选用的各总成要便于安装、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。由上条件考虑，此次设计我所选用的汽车底盘为北方奔驰ND1312D50J?型汽车，其底盘为二类底盘，数据如下：

　　　根据任务书的要求，底盘型号为ND1312D50J?，整备质量为15495kg，额定载质量为15375kg，质量利用系数为1，其主要技术参数如下表所示：

表2.1 自卸车的主要技术参数

汽车总长/mm11180

汽车总宽/mm2500

汽车总高/mm3180

车厢总长/ mm8500

车厢总宽/mm2300

车厢总高/mm950

最大总质量/kg20900

整车整备质量/kg15495

最大装载质量/kg15375

车厢后倾角度/°50

轴距/mm1500+5050+1450?

前轮轮距/mm1995/1995

后轮轮距/mm1800/1800

轮胎数12

轮胎规格12.00-20,12.00R20,11.00-20,11.00R20

发动机的选择：

表2.2 发动机的主要技术参数

WP10.336发动机

型号WP10.336

系列WP10国Ⅲ机

生产厂家潍柴

发动机型号潍柴WP10.336

汽缸数6

燃油种类柴油

气缸排列形式直列

排量9.726L

排放标准国Ⅲ

最大输出功率247kw

最大马力336马力

最大扭矩1250Nm

最大扭距转数1200-1600r/min

发动机形式水冷，四冲程，带排气门制动，直喷，增压中冷

发动机净重875kg

一米外噪音<104dB

额定转数2200RPM

发动机尺寸1525×730×1063mm

气缸行程130mm

汽缸缸径126mm

每缸气门数2

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

　　　本设计根据传统自卸车设计方法，并结合现代设计方法进行设计的，其设计的主要结论如下：

本课题设计的自卸车装载质量为15吨，属于重型自卸车；

本课题设计的自卸车，采用前置直推式举升机构，因此在卸载货物过成中举升

平顺、机构布置简单、维修方便；

在本设计中，在车体的布置上进行了多重考虑，车厢副车架等关键部件的设计

增加了加强筋抗扭梁等提高部件强度的机构，所以会有很好的结构强度，增加了使用寿命。

　　　本自卸车设计结构合理，符合实际应用，具有很好的动力性和经济性，举升机构及零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，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易，降低生产成本。

但此设计过程仍有许多不足，本设计还可以通过一些仿真模拟软件进行聚生过程中的动态演示，但由于时间有限，还未能实现，另外，在某些方面，做得还不够仔细，恳请各位老师同学给予批评指正。

参考文献

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北方奔驰前四后八自卸车总图.gif

车厢.gif

副车架总成.gif

设计图纸7张.gif

锁勾.gif

液压缸铰.gif

液压缸铰支座.gif

液压系统图.gif

内容简介：: SY-025-BY-5毕业设计（论文）中期检查表填表日期2011年 4月 19日迄今已进行 8 周剩余 8 周学生姓名梁晓龙院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程专业B07-2班指导教师姓名齐晓杰职称教授从事专业车辆工程是否外聘否题目名称北方奔驰前四后八自卸车改装设计指导教师填写毕业设计（论文）工作进度已完成主要内容待完成主要内容1、自卸车主要性能计算；2、总体布置方案的确定与修改；3、总体设计方案草图的审核与修改；4、总图草图的基本绘制；5、零件图的基本绘制。零部件的设计及绘制；总图的修订、部件修订、校核、完成计算、编写设计说明书。存在问题及努力方向汽车各部分连接机构形式的选取以及关键部分强度的校核；取力器和举升液压系统的选择，性能的匹配。学生签字：指导教师意见指导教师签字：年月日教研室意见教研室主任签字：年月日SY-025-BY-2 毕业设计（论文）任务书学生姓名梁晓龙系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程B07-2班指导教师姓名齐晓杰职称教授从事专业车辆工程是否外聘否题目名称北方奔驰前四后八自卸车改装设计一、设计目的、意义全面训练资料查询能力和专业知识综合运用能力，综合训练独立设计能力和工程设计软件的应用能力，提高独立工作能力和素质。自卸车的问世，不仅仅象征着一个国家在汽车领域上的新的突破、技术的成熟，同时能够体现出这个国家在机械制造和机械设计领域上的发展，更能够体现出一个国家在经济领域的变强变大，因为市场上对大型自卸车的需求的增长体现的是国家在基础建设方面的发展与壮大，那么它就能够客观的表现出国家经济的发展。针对目前的大量的土建和水利等工程的建设，自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。本题目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运输车辆底盘来进行设计。因此，本课题设计研究内容对于全面提高学生工程设计能力和素质，研究自卸车改装设计问题具有重要的现实意义和良好的实用意义。二、设计内容、技术要求（研究方法）1、研究的基本内容主要技术指标、要求或生产纲领：外型尺寸：11180 2500 (mm)；货厢尺寸： 85002300 950(mm)；额定质量： 15375 (kg)；整备质量： 15495(kg)；最高车速：80(km/h)；发动机功率：199(kw)采用后卸方式,液压升起货箱，环保顶盖、三开门货厢，环保顶盖质量为350kg,选装环保顶盖时整备质量为15495kg,额定载质量为15375kg,载质量利用系数为1.0。设计主要内容及分析、校核：1、选择二类汽车底盘，进行发动机、离合器、变速箱、传动轴、驱动桥以及车轮的选型和校核；2、根据所选总成进行汽车动力性、经济性、稳定性校核，实现整车的优化匹配；3、进行车厢结构、锁门机构、取力器及传动系统、举升机构、举升液压系统、车厢与底盘连接结构等的设计与校核；4、绘制设计车辆的总图和上述部分的结构装配图、零件图。三、设计完成后应提交的成果1、设计完整的整体装配图，零、部件图，折合 A0图纸至少3.5张；2、设计计算说明书：1.52.0万字；3、相关设计资料应齐全。四、设计进度安排（1）第1周：领取任务、资料收集，进行调研；（2）第2周：继续调研，撰写开题报告，制定方案；（3）第3周：开题答辩、设计任务、总体方案草图设计与计算；（4）第4周：总体设计方案草图审核与修改；（5）第5-10周：完成图纸各总成、所有零件图的设计、计算与校核；（6）第11-12周：总图的修订、部件修订、校核、完成计算、修订说明书；（7）第13周：毕业设计（论文）修改、完善；（8）第14周：毕业设计（论文）委员会小组审核、预审；（9）第15周：毕业设计（论文）修改、完善；（10）第16周：毕业设计（论文）指导教师总审核；（11）第17周：毕业设计（论文）答辩准备及答辩。五、主要参考资料1陈家瑞.汽车构造（上.下册）M.北京：人民交通出版社，1994.2余志生.汽车理论M.北京：机械工业出版社，2000.3王望予.汽车设计（第四版）M.北京:机械工业出版社，2004.4刘惟信.汽车设计M.北京:清华大学出版社，2001.5卞学良.专用汽车结构与设计.机械工业出版社，2008.1版.6王国权、龚国.汽车设计课程设计指导书.机械工业出版社，2010.3版.7参考网址：/zixieche/Products2.html六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目:北方奔驰前四后八自卸车改装设计院系名称: 黑龙江工程学院专业班级: 车辆工程B07-2班学生姓名: 梁晓龙导师姓名: 齐晓杰开题时间: 2011.03.14 指导委员会审查意见：签字：年月日开题报告撰写要求一、“开题报告”参考提纲1. 课题研究目的和意义；2. 文献综述（课题研究现状及分析）；3. 基本内容、拟解决的主要问题；4. 技术路线或研究方法；5. 进度安排；6. 主要参考文献。二、“开题报告”撰写规范请参照黑龙江工程学院本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规范要求。字数应在4000字以上，文字要精练通顺，条理分明，文字图表要工整清楚。毕业设计（论文）开题报告学生姓名梁晓龙系部汽车与交通工程学院专业、班级B07-2班指导教师姓名齐晓杰职称教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称北方奔驰前四后八自卸车改装设计一、课题研究现状、选题目的和意义1、研究现状：自卸车是指通过液压或机械举升而自行卸载货物的车辆。又称翻斗车。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。国民经济持续发展是专用汽车市场发展的基础条件，尤其为自卸车提供了广阔的市场空间。对于自卸车产品的设计、制造及使用来说，自卸车的整车布置是否合理是非常重要的。一个好的整车布置可以缩短设计时间减少因设计不当导致的材料浪费、工期延长、售后赔偿等问题，相反一个考虑不周的整车布置会导致大量人力、物力的浪费。甚至导致整个自卸车产品出现颠覆性的问题造成大量售后赔偿的发生。自卸车在整车布置时需注意的问题很多，要考虑自卸车的使用要求，选取合适的货箱尺寸，要考虑校核整车的轴荷分配、货物倾卸过程中的运动干涉问题及整车的侧倾问题。只有综合考虑这些问题，合理进行上装布置才能为以后自卸车零部件设计打下良好的基础，取得事半功倍的效果。近年来随着重型自卸车的需求量越来越犬，重型自卸车在举升过程中发生整车侧翻现象也越来越普遍。自卸车在不平路面上举升或左右悬架的刚度不一样以及偏载都会造成自卸车整车侧翻现象的发生。自卸车的整车布置设计，不仅需要对自卸车的用途及其使用条件有充分的了解，确定货箱的尺寸，还需要从轴荷分配、整车稳定性等多方面考虑整车布置。只有认真做好整车布置的每步工作。最终才能获得一个最优的整车布置方案，为后续的设计工作铺平道路，设计出优秀的自卸车产品。我国专用汽车企业差距与问题主要表现有：一是科技研发能力弱，新产品投入市场的品种和速度还跟不上国内外快速发展形势的要求，缺少自己的核心技术和核心产品。二是忧患意识、市场意识和竞争意识不强，发展的责任感和紧迫感需要进一步增强。三是缺乏核心竞争力，抗风险能力差。发展思路是将我国优势专用汽车企业发展为专用汽车品种较多、实力较强、规模较大、其技术和质量赶上国际一流专用汽车改装企业。在巩固原有市场份额和产品的基础上，根据市场需求，集中科研技术力量，通过自行研制和联合开发等各种手段，增加产品的规格品种和配套能力，调整产品结构，加快发展适销对路的好产品，逐步形成并保持“生产一代、研制一代、开发一代”的产品结构开发体系。在产品的档次和销售体系上要保持“四高”，即高附加值、高技术含量、高可靠性、高环保性。2、目的：针对目前的大量的土建和水利等工程的建设，自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。3、意义：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。道路的便利从侧面为自卸车的市场提供了保障。2003年全国公路通车里程达到181万km，其中高速公路近3万km。2004年全国公路通车里程达到188万km，其中高速公路近3.3万km。到2005年，全国公路通车总里程可达到195万km，其中高速公路达到3.5万km，二级以上公路达到30万km。路网密度达到203km/l00km2。公路通行率达到99.8，使687个不通公路的乡通公路；公路通行政村率达到96，使4万9千多个不通公路的村通公路。到2007年，全长约155万km的国家“五纵七横”主干线将全部建成开通。大型自卸车的问世，不仅仅象征着一个国家在汽车领域上的新的突破、技术的成熟，同时能够体现出这个国家在机械制造和机械设计领域上的发展，更能够体现出一个在经济领域的变强变大，因为市场上对大型自卸车的需求的增长体现的是国家在基础建设方面的发展与壮大，那么它就能够客观的表现出国家经济的发展。为了进一步促使国民经济的增长，随着西部大开发，能源开发以及振兴东北老工业基地等战略的实施，同时伴随着奥运工程、世博会工程等大项目的付诸实施，市场对自卸车的需求将有大量增加，而且大吨位的自卸车是发展方向，所占比例也将进一步增大，虽然近几年来各地基础设施建设力度加大，使得工程用自卸车得到了快速发展，但绝大数自卸车还是采用机构式举重方式来卸货，而国际上采用前举式自卸方式的自卸车在市场上更受用户的欢迎。近年来，整车厂将改装车厂作为自己市场的观念已初步确立，底盘的开发与生产得到了应有的重视。无论品种、数量、质量，“十五”期间都有明显的改善，甚至有些整车厂主动与改装车厂联系合作，共同研讨发展有特殊功能要求的专用底盘，推动了载货汽车底盘得到进一步的发展。另外，随着高新技术的发展以及企业对新产品开发力度的加强，一些高新技术开始在专用汽车上得到应用，提高了专用汽车的技术水平，如专用汽车附加装置的安装。由于专用汽车的专用装置具有多样性、复杂性和专用性，不论是液压举升装置、排料卸料装置、计量测量装置、机械作业装置，还是制冷保温装置、安全防护装置、自动控制装置，不论是各类缸、泵、阀、仪表等总成，还是各种厢体、罐体等车身结构，在专用汽车上得到了广泛应用，一定程度上满足了用户在新形势下对产品的新的要求，其中以大型的公路自卸车尤为突出。因此，加快新产品开发，为市场提供高技术含量、高附加值的大型自卸汽车产品是摆在专用汽车生产企业面前的首要问题。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、基本内容：1）选择二类汽车底盘，进行发动机、离合器、变速箱、传动轴、驱动桥以及车轮的选型和校核；2）根据所选总成进行汽车动力性、经济性、稳定性校核，实现整车的优化匹配；3）进行车厢结构、锁门机构、取力器及传动系统、举升机构、举升液压系统、车厢与底盘连接结构等的设计与校核；4）绘制设计车辆的总图和上述部分的结构装配图、零件图。2、解决问题： 1）自卸车轴荷分配的设计：在整车布置时应根据汽车的布置形式、使用条件及性能要求合理地选定轴荷分配； 2）不平路面上倾泻时的整车侧翻：当整车的重力作用线越过车轮的支撑点（接地点），车辆会发生侧翻；3）悬架刚度差异导致整车侧翻：当自卸车车厢内货物左右装载不均，会使左右胎压产生变化，导致左右轮胎变形不同；长期偏载还会影响悬架的变形量，导致车架倾斜；还会使车厢产生轻微变形。4）油缸推力的分析及液压部分的设计；5）举升系统的优化设计；三、技术路线（研究方法）调研和收集资料整体方案设计进行汽车动力性、经济性、稳定性校核，实现优化匹配总图草图设计，校核进行车厢结构、锁门机构、取力器及传动系统、举升机构、举升液压系统、车厢与底盘连接结构等的设计与校核进行发动机、离合器、变速箱、传动轴、驱动桥以及车轮的选型为北方奔驰前四后八自卸车选择二类汽车底盘部件图和零件图的绘制书写说明说，审核各图，出图总图的修订，确定总图，校核四、进度安排第 1 周领取设计任务，收集资料，调研；第 2 周继续调研，整理开题报告，制定、完成设计任务，确定技术路线；第 3 周开题答辩，设计任务总体方案草图设计与计算；第 4 周总体设计方案草图的审核与修订；第 5-10 周各总成包括底盘、副车架、取力器和专用装置的选取及确定，完成总成图、零件图和部件图；第11-12周总图和部件图的修订及校核，完成设计说明书；第 13 周整理、修订和审核；第 14 周准备预答辩；第 15 周进行再次修订；第 16 周审核，修订；第 17 周毕业设计答辩。五、参考文献1.徐达，蒋崇贤.专用汽车结构与设计M.北京：北京理工大学出版社，1998.2.张洪欣.汽车设计M.北京机械工业出版社，1995.3.卞学良.专用汽车结构与设计M.机械工业出版社，2008.4.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，2002.5.黄玮，薛云，赵云峰.斯太尔系列重型汽车的结构与维修M.国防工业出版社，2003.6.冯晋祥.专用汽车设计M.人民交通出版社2007.7.明平顺.汽车运输专用车辆M.人民交通出版社，2003.8.赵晶.浅谈自卸车整车布置设计J.2008,(10):59-62.9.阚萍，钱立军，黄伟.自卸车举升结构件改进设计及分析J.2008,31(1):143-148.10.吴建宁.轻型平板货车改装直推式自卸车的要点及注意事项J.2009,11(2):18-22.11.王臣涛.自卸车举升机构的优化设计J.2010,(3):15-18.12.油磊，刘海江.自卸车举升系统设计J.2009,(5):67-70.13.万方军，司景萍，韩璐，田凤霞，陈有余.自卸车卸载工况下副车架的受力分析J.2010,(6):136-139.14.刘波.谈重型自卸车及其液压倾斜机构的实例J.2008,(2):34-38.15.钱立军，吴阳年，黄伟.重型自卸车举升结构件改进设计及分析J.2008,30(1):69-71.16.夏建芳，叶南海.自卸车油缸推力分析J.2002,19(3):217-220.17.赵立军，刘涛.一种多角度自卸车的设计J.2006,(2):24-25.18.Iwahara H Proton conducting ceramics and their applicationsJ.Solid State Ionics,1996,86/88:9-15.19.Trofimenko N,Ullmann H Transition metal doped lanthanum gallatesJ.Solid State Ionics,1999,118:215-227.20.Yamaji K,Horita Y,Ishikawa M,et al.Comapatibility of La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85as the electrolyte for SOFCsJ.Solid State Ionics,1998,108:415-421.六、备注指导教师意见：签字：年月日黑龙江工程学院本科生毕业设计本科学生毕业设计北方奔驰前四后八自卸车改装设计系部名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程B07-2班学生姓名：指导教师：职称：教授黑龙江工程学院二一一年六月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IABSTRACTThe design on the topic of north Benz 84 dump design modification. Second class based on chassis, based on this, the modification. North Benz 84 dump in recent decades it at home and abroad and the development of the speedy popularization, its biggest advantage is realized the mechanization of discharge, so as to improve the efficiency of discharge. It can not only reduce labor intensity, also can promote the countrys economic construction speed, related to the national key construction project construction and development. At the same time in the research and production equipments in the process, also contributed to the steel, chemical and other many industries, and provide a great deal of the work, reduce the employment pressure, and improve, become a series of many varieties products. Therefore, the development of tipper is very necessary. So this paper to north Benz 84 equipments for design topic, design of the main content in the following aspects, determine the dump overall design scheme for the lifting mechanism of choice of hydraulic control system, the design of the structure of the carriage, and vice frame design, etc. Finally designed to carry the dump of 15 tons of goods sturdy products. Keywords: Equipments; Carriage; Modification; Deputy Frame; 84II目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 自卸车的发展11.1.1 自卸车的种类11.1.2 研究的意义目的2第2章自卸车主要性能计算42.1概述42.2主要性能计算42.2.1 汽车的行驶方程式92.2.2 汽车最高车速的确定112.2.3 最大爬坡度132.3 燃油经济性计算132.4 整车轴荷分配计算142.5 本章小结15第3章自卸车改装设计163.1 概述163.2 举升机构的种类163.3 举升机构的参数计算及校核183.4 自卸汽车液压系统设计193.4.1 液压系统工作原理与结构特点193.5 车厢主要尺寸参数设计223.5.1 自卸车车厢的简单说明和介绍223.5.2 车厢铰支座的设计243.6 副车架主要尺寸参数设计及零部件的尺寸设计253.6.1 副车架主要尺寸设计253.6.2 副车架上铆钉的选择273.6.3 车厢锁的设计283.6.4 止推连接板的设计293.6.5 车厢导向板的设计303.7 取力器313.7.1 专用车取力器总体布置方案313.7.2 取力器的基本参数与基本结构323.8 自卸过程各项参数计算333.8.1 装载质量的确定333.8.2 举升过程中纵向稳定性的计算333.9 本章小结34结论.35参考文献36致谢.37附录.38第1章绪论1.1 自卸车的发展 1.1.1 自卸车的种类自卸车是指通过液压或机械举升而自行卸载货物的车辆。又称翻斗车。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T型车，并于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T型汽车的产量已占世界汽车产量达200万辆。1927年夏T型车成为历史，共售出1500多万辆。自1963 年由美国Unit-Rig 公司和G.E 公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(Dresser)公司、尤克里德日立( Euclid) 公司、尤尼特里格( Unit-Rig)公司等为代表的矿用自卸车生产企业，其装载质量已从第一台车的77t 上升到目前最大的317.5t (350 短吨)，并具有108t、120t、154t、170t、190t、220t、280t 等多个系列。在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 、154t 两种。目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，46.5%，中外合作生产车87 台，占18.5%，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SF3100 型108t自卸车样车,以后经过20 余年的不断改进和完善，已形成了SF3102 、SF3103 、SF3102C、SF3102D 型四个系列，并具备年产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LN3101型108t自卸车，其后由于多种原因已停产。江苏常州冶金机械厂主要与美国Unit-Rig 公司合作生产Mark-36 型154t矿用自卸车，其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，在全球的汽车保有量中美国生产的汽车占34.8%。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。1.1.2 研究的意义目的针对目前的大量的土建和水利等工程的建设，自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。39第2章自卸车主要性能计算2.1 概述自卸车的主要性能对于整车在实际运用过程中有着很重要的影响，他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。2.2主要性能计算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:1.适用性对货运车用的总成应适应货运要求，保证货运安全无损;对各种专用改装车的总成适于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装选型设计 2.可靠性所选用的各总成工作应可靠，出现故障的机率少，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。 3.先进性所选用的底盘或总成，应使整车在动力性、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。 4.方便性所选用的各总成要便于安装、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。由上条件考虑，此次设计我所选用的汽车底盘为北方奔驰ND1312D50J型汽车，其底盘为二类底盘，数据如下：根据任务书的要求，底盘型号为ND1312D50J，整备质量为15495kg，额定载质量为15375kg，质量利用系数为1，其主要技术参数如下表所示：表2.1 自卸车的主要技术参数汽车总长/mm11180汽车总宽/mm2500汽车总高/mm3180车厢总长/ mm8500车厢总宽/mm2300车厢总高/mm950最大总质量/kg20900整车整备质量/kg15495最大装载质量/kg15375车厢后倾角度/50轴距/mm1500+5050+1450前轮轮距/mm1995/1995后轮轮距/mm1800/1800轮胎数12轮胎规格12.00-20,12.00R20,11.00-20,11.00R20发动机的选择：表2.2 发动机的主要技术参数WP10.336发动机型号WP10.336系列WP10国机生产厂家潍柴发动机型号潍柴WP10.336汽缸数6燃油种类柴油气缸排列形式直列排量9.726L排放标准国最大输出功率247kw最大马力336马力最大扭矩1250Nm最大扭距转数1200-1600r/min发动机形式水冷，四冲程，带排气门制动，直喷，增压中冷发动机净重875kg一米外噪音104dB额定转数2200RPM发动机尺寸15257301063mm气缸行程130mm汽缸缸径126mm每缸气门数2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（2.1）式中发动机输出转矩(Nm); 发动机输出转速(r/min); 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、及、，依拉氏插值三项式有（2.2）将上式展开，按幂次高低合并，即可得三个三个待定系数为：（2.3）（2.4）（2.5）因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：（2.6）式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/min）；发动机最大输出功率时的转速（r/min）；发动机最大输出功率时的转矩（Nm）。（2.7）由公式（4.1）和公式（4.2）可得（2.8）对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GB标准试验中=0.850.91。图2.1 发动机万有特性曲线变速器的选择：表2.3 变速器的主要参数选择型号CA10TA160m直接挡变速器系列CA10TA(X)160/190/210m生产厂家一汽变速箱形式双中间轴，主副箱结构，副箱带同步器油容量13/13.5（带取力器）L重量342kg倒档2传动比3.382倒档1传动比15.08910档传动比19档传动比1.3458档传动比1.837档传动比2.4646档传动比3.3015档传动比4.4644档传动比6.0033档传动比8.1662档传动比111档传动比14.734最大输出转矩1600Nm换挡方式手动操纵方式直接操纵，远距离单、双杆操纵2.2.1 汽车的行驶方程式自卸车在直线行驶时，驱动力和行驶阻力之间的关系式如下：（2.9）式中驱动力；滚动阻力；空气阻力；坡度阻力；加速阻力。1、驱动力的计算液化石油气汽车在地面行驶时受到发动机限制所能产生的驱动力与发动机输出转矩的关系为：（2.10）式中变速器某一挡的传动比；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ig1=14.734；主减速器传动比i0=5.128；一档传动效率=0.86；发动机外特性修正系数=0.82；驱动轮的动力半径=733.26mm。发动机输出转矩最大时，驱动力最大，此时Te=1250Nm所以求的=90830.77N2、滚动阻力的计算液化石油气汽车的滚动阻力的计算公式为：（2.11）式中整车整备质量；道路坡度角；滚动阻力系数。整车整备质量=30870kg；道路坡度角，按照国家规定取30%，约为16.5；滚动阻力系数f的取值范围是：良好的沥青或混凝土路面0.0100.018。f=f0+kv=0.00928所以空气阻力=2691.83N3、坡道阻力的计算汽车上坡行驶时，整车重力沿坡道的分力为坡道阻力，其计算公式为：（2.12） =308709.816.5 =85922.03N4、空气阻力的计算汽车的空气阻力与车速的平方成反比，即（2.13）式中空气阻力系数可取为0.61.0；迎风面积（m2），可按估算，轮距B为2500mm，整车高度H为3180mm，所以求得=7.95m2。所以 N5、加速阻力的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（2.14）式中汽车加速度（m/s2）；汽车整备质量（kg）；传统系统回转质量换算系数。可按下述经验公式估算值：（2.15）代入得：求解得：=3605.08N 综上，发动机提供的驱动力能够克服各种阻力驱使汽车行驶。 2.2.2汽车最高车速的确定汽车最高车速的计算（其它参数见表4.1 4.2）。当汽车以直接挡行使时有公式 =156121.49 = -1185.28 =-303800 =163.53因为A0，D0，求专用汽车的最高车速为： km/h表2.4 相关系数的确定名称符号数值发动机外特性修正系数0.82直接挡时传动效率00.89其他挡时传动效率0.86空气阻力系数0.8滚动阻力系数0.018627500表2.5 汽车参数名称符号数值与单位发动机最大功率247kw发动机最大功率时的转速2200r/min发动机最大转矩1500Nm发动机最大转矩时的转速1500 r/min车轮滚动半径r0.558m主减速比5.128汽车迎风面积7.95m汽车满载总质量30870kg2.2.3最大爬坡度按照汽车以最低档稳定速度爬坡，有j=0，为简化起见，f=f0。E=0.5356=arcsin（E-f0） =31.852.3 燃油经济性计算专用汽车的燃油经济性通常用车辆在水平的混凝土或沥青路面上，以经济车速v满载行驶的百公里油耗量来评价，百公里油耗，单位L/100km。可以根据发动机万有特性来计算。公式为：（2.16）式中燃油的密度，（kg/L）。柴油可取7.94N/L8.13N/L；重力加速度。首先计算出经济车速下相应的发动机转速 (r/min) （2.17）自卸车的经济车速为65km/h则 (r/min)在经济车速下发动机功率为由（4.16）式得：L/100km2.4 整车轴荷分配计算将厢体简化成如下图所示：支点1处为牵引销位置，支点2为挂车两轴中心位置，F的作用点为厢体质心位置。FFC1FC2支点1支点2L1L图2.2 轴荷分配简图L1=4550mm L=7400mm F=180000N求水平面内支撑反力FC1、FC2 FC1+FC2=F （2.18） FC1LF（LL1）=0 （2.19）F的值为141379.8=144422.6N，加上车厢的质量取最大值为180000N，由2.18 、2.19 两式可得FC1=69324N，FC2=110676N。根据以上数据求得支点1支撑重量为7074kg，支点2支撑重量为11293kg。最大载质量为15375kg，后轴最大载质量为18t。满足设计的要求。2.5 本章小结本章对设计的自卸车的整体进行简单的分析，对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。第3章自卸车改装设计3.1 概述举升机构力学分析的目的就是要求得各构件在车厢任意举升角时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。3.2 举升机构的种类自卸汽车举升机构分为两大类，即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：F式三角架放大举升机构、T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，车厢长度4.46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6X4自卸车上，是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。 F式三角架放大举升机构b.T式三角架放大举升机构双缸举升前顶举升双面侧翻图3.1 举升示意图直推式举升机构利用液压油缸直接举升车厢倾卸。该机构布置简单、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。如图3.1所示:前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。3.3 举升机构的参数计算及校核图3.2 整体示意图WFBFOBOL11L图3.3 副车架受力图图中，作用在点上，对O点取矩，则有FBL=W(L-L1)式中=，当时，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。W为汽车满载时作用在车厢上面的力。由上述可知：，，直线AO与X轴的夹角为0。式中对任意举升角的举升力，时的液压缸推力最大。最大推力为60066.39N。当第二节液压缸推出时，液压推力为55794.34N。之后推力依次减少。针对如上信息，本车选用柳汽前顶置液压缸，198/T系列的5TG-1986480型号的液压缸。油缸压力为19MPa，举升重量为60-95t，自重516kg，安装距345mm，H为1622mm。3.4自卸汽车液压系统设计3.4.1液压系统工作原理与结构特点普通自卸汽车液压系统工作原理。该系统由取力器、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:工作部件工作部件主要指油缸与翻倾杠杆系统.油缸通过泪缸支座暗转在副车架中部或后部的加强横梁上。由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YN压择纵式181;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。图3.4 液压图液压控制系统由油箱、过滤器、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。3.5 车厢主要尺寸参数设计3.5.1自卸车车厢的简单说明和介绍车厢型式：厢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。图3.5 车厢图车厢在运输中起到承载的作用，其由两部分组成。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U型钢板)。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Q235工程用钢材。自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，ND1312D50J底盘车厢载重容积约在610立方米之间，拟设定长宽高为85002300950V=85002300950=18.5725m3表3.1 车厢尺寸车厢长度/mm8500车厢宽度/mm2300车厢高度/mm950车厢钢板厚度/mm6,8,10车厢加强肋厚度/mm6车厢加强肋宽度/mm303.5.2车厢铰支座的设计车厢铰支座对于整车来说至关重要，首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产生变形，甚至损坏。图3.6 车厢铰接支座铰支座与销轴之间是间隙配合，销轴主要承受的是径向力，而所受的轴向力很小，所以要求它的轴径要很大，本次设计中取50。图3.7 车厢翻转图图3.8 车厢后视图如上图所示，09为车厢铰支座的后视图，铰支座焊在车厢底部的纵向加强筋上。3.6 副车架主要尺寸参数设计及零部件的尺寸设计3.6.1副车架主要尺寸设计在设计自卸车时，所选取的二类底盘只有主车架，为了增加车架的强度刚度，延长车架的使用寿命，在原有主车架的基础上增加了副车架。其形状同主车架，在主副车架之间加一定厚度的松质木条。其长度同副车架的长度，宽度同副车架的厚度。主副车架用u型螺栓进行加固连接。对具有较高质心位置及载质量较大的厢式车一般采用槽形通长式副纵粱。制造材料应具有良好的焊接性和机械性能，一般要求抗拉强度 370Nmm2 屈服极限，240Nmm2。，延伸率以20翼缘宽度应与主车架纵粱(简称主纵粱)翼缘宽度相同不宜大于主纵粱翼缘宽度。副纵粱截面尺寸确定后，要分别对副纵粱和主纵粱进行强度计算，并根据其惯性矩、抗弯截面系数分配弯矩。在汽车制造工艺中，钢板冲压成型工艺占有十分重要的位置。冲压成形的零件具有互换性好、能保证装配的稳定性、生产效率高和生产成本低等优点。载重汽车用中板数量较多，受力的车架纵梁和横梁、车厢的纵梁和横梁均采用中板冲制且多以低合金高强度钢板冲压生产，也是适应提高汽车承载能力、延长使用寿命、降低汽车自重和节能节材以及安全行驶等要求的发展趋势。目前，我国载重汽车车架的纵梁和横梁已经全部采用低合金高强度钢钢板制造。纵梁可以用抗拉强度为510MPa的16MnL和09SiVL(必须是用往复式扎机生产的)、10TiL和B510L钢板生产，横梁可以用抗拉强度为390MPa的08TiL和B420L钢板来生产。由以上，副车架材料选用载重汽车横纵梁的一般选用材料，纵梁采用16MnL，横梁采用08TiL生产。副车架对主车架起到加固作用，其宽度和选用的底盘的宽度相同，高度也相同，长度在底盘主车架长度基础上去掉主车架与车厢之间的距离长度。其尺寸设计如下：表3.2 副车架尺寸副车架长度/mm7930副车架宽度/mm840副车架高度/mm280纵梁宽度/mm903.6.2副车架上铆钉的选择图3.9 副车架局部示意图副车架上面，出去两头，中间部分的横梁与纵梁的链接都是选用铆接。当副车架的强度足够高的时候，就不需要经常维修或者更换，所以选择用铆接，而两边的横梁的连接方式选择用螺栓连接。铆钉的尺寸均为M16，材料为ML10，许用挤压应力为240-320MPa。选取半圆头铆钉，铆钉公称杆径d=M16铆钉长度l=1.12+1.4d(钢制)式中被连接件的总厚度，一般取5d;d铆钉直径。d=16mm，=6mm，=12mml=1.1212+1.416=35.84mm钉孔尽量采用钻孔，尤其是受到变载荷的铆接。冲孔的孔壁有冲减的痕迹及硬化裂纹，固只用在不重要的铆接中。所以，此处钉孔的加工选用钻孔。铆钉直径d小于8mm时，一般只选用精装配通孔尺寸，为了节约加工成本在满足装配要求的前提下尽量选择粗装配，此处选取粗装配即可。d=16mm时对应的孔径d0=17mm。铆接结构中应注意的问题：铆接结构应具有良好的开敞性，以方便操作。进行结构设计时，应尽量为机械化铆接创造条件。强度高的零件不应夹在强度低的零件之间，厚的、刚性大的零件布置在外侧，铆钉镦头应尽可能安排在材料强度大或厚度大的零件一侧，为减少铆件变形，铆钉镦头可以交替安排在被铆接件的两面。铆接厚度一般规定不大于5d（d为铆钉直径）；被铆接件的零件不应多于4层。在同一结构上铆钉种类不宜太多，一般不要超过两种。在传力铆接中，排在力作用方向的铆钉数不宜超过6个，且不应少于2个。冲孔铆接的承载能力比钻孔铆接的承载能力约小20% ,因此，冲孔的方法只可用于不受力或受力较小的构件。铆钉材科强度高或被铆件材料较软或镦头可能损伤构件时。在铆钉镦头处应加适当材料的薄垫圈。3.6.3车厢锁的设计车厢锁对于自卸车来说很重要，它由滚轮、压板、橡胶块等组成。图3.10 车厢锁图3.11 锁钩当自卸车车厢举升时，车厢举升时，滚轮推动压板使橡胶块变形量增大，滚轮与压板脱离，当车厢降落时，滚轮沿压板的弧形面推动压板，落入压板的下弧面而起到固定锁的作用。3.6.4止推连接板的设计本次设计中的止推连接板是参考了斯太尔重型专用汽车的设计样式，包括它的样式和安装形式，连接板的上端是通过焊接与副车架相连，下部用螺栓与主车架相连。止推板的优点在于可以承受较大的水平载荷，防止副车架与主车架纵梁产生相对水平位移。相邻两个止推连接板之间的距离在5001000mm。根据车体的总长度，为保证受力均匀，力求间隔均匀，经修改，最终将间隔距离确定为800mm。止推连接板下端的螺栓选用M20型号，选用较大螺栓是为了保证能够承受较大的力，而不至于在使用过程中产生变形。图3.12 止推连接板3.6.5车厢导向板的设计车厢导向板的作用是：当车厢倾卸完成后落回的副车架上时，有可能因为某种原因导致车箱或者整个车体产生倾斜，这时就有可能对液压缸的上下铰支座和车厢铰支座产生很大的轴向力，长时间受到这种力的作用就会降低连接件的使用寿命。为了减轻这种破坏，选用车厢导向板进行改装设计，加以应用，当车厢即将落回到原位时，车厢底部的加强筋与车厢导向板接触，导向板的顶端有一定的倾斜角，以防止对车厢的回位产生干涉。同时，要避免导向板的上部过长，与车厢底部留有一定间隙。图3.13 导向板图3.14 导向板及锁钩3.7 取力器各类专用汽车取力器的专用工作装置主耍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。3.7.1专用车取力器总体布置方案专用汽车取力器总布置方案决定于取力方式。常用的取力方式可分类为：发动机取力:从前端取力;从齿轮后端取力。变速器取力:从I轴取力(上置式);从中间轴取力;从中间轴末端取力;从B轴取力;从倒挡齿轮取力。传动轴取力和分动器取力。a:发动机前端取力方案它的特点是采用液压传动，适合于远距离输出动力。故此种取力方式常用于由于长头式汽车底盘改装的大型混凝土搅拌运输车。b:飞轮后端取力方案它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、中型混凝土搅拌车等。c:变速器I轴取力方案(上置式)变速器I轴取力方案(上置式)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，用一惰轮与工轴常啮合齿轮啮合获取动力，故需改制原变速器顶盖。此方案应用很广，如自行车、液罐车才冷藏车、垃圾车等一般都从变速器上端取力。 d:从变速器取力的其它各种方案从亦谏器取力有很种结构形式，包括从中间轴末端取力、从倒挡齿轮取力、从轴取力等。但常见的还是从中间轴齿轮取力。称为侧置式取力方案，又可分为左侧与右侧布置方案。e:传动轴取力方案它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，也不可伸缩。设计时应使用可伸缩的附加传动轴与其相连，并应注意动平衡与隔振消振。f:分动器取力布置方案该种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。3.7.2取力器的基本参数与基本结构a:取力器基本参数根据变速器的型号，选用的取力器为4207010-A7G。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。以CA101系列汽车取力器为例，该系列有PT012/252, PT012/263, PT012/273等30多种型号。其总速比(发动机转速与取力器输出转速之比)有1.06, 0.82, 1.253, 1.119等多种配比。其额定输出扭矩有210Nm, 170Nm, 100Nm和392Nm等。输出轴旋向均与发动机旋向相反。b:取力器基本结构当压缩空气通过管接头进入气缸时，使活塞和拨叉轴轴向移动，安装在拨叉轴上的拨叉拨动从动齿轮与主动轮啮合，带动输出轴转动。当气缸内无压缩空气时，活塞在复位弹簧作用下回位，拨叉使从动齿轮与齿轮脱开，油泵停转。输出轴轴头常以内花键孔与油泵外花键轴连接并将取力器与油泵形成一个整体，使系统结构十分紧凑。对一些大型液压泵、空压机、真空泵、轻质油泵或其它专用工作机具，则多以传动轴与取力器输出端连接，连接方式有平键、外花键、销钉等。是专供定位用的铰制孔螺栓，面应装以1mm衬垫并涂以密与右侧式取力器。在取力器换挡操纵方式上，除了上述气动操纵结构外，还常采用手动操纵结构，具有换挡可靠灵活、适应用户操纵习惯等特点。3.8 自卸过程各参数计算3.8.1装载质量的确定经过改装后，自卸车的自重发生了变化，本车选取的液压缸是4GT-1985180，自重为447kg。副车架质量计算：副车架的材料为16Mn，密度是7.85g/cm3，纵梁一共两根体积为（28067930+28467930）210-6=42.64 dm3；横梁一共十二根，横梁的体积为（10919060.52+2686828+8468282）1210-6=27.49 dm3；抗扭梁一共四根，体积为（60090280-60078268）3+90090280-9007826810

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