车辆毕业设计-20t翼开启厢式汽车的改装设计（全套CAD图纸） .pdf

摘要 翼开启厢式汽车是一种能适应现代物流发展需要的新型运输车型 将会有广阔的 市场前景 其最主要特点是装卸效率高 目前 已有很多专用车厂家生产这种车型 翼开启厢式汽车的推广可大大弥补普通厢式车装卸效率低的不足 缩短工作周期 降 低运输成本 对国民经济的发展有着重要的意义 文中介绍了总质量为20t的翼开启厢式汽车的改装设计说明 对车厢 翼开门 翼 门作业机构 翼门机械锁止机构 液压系统和取力系统进行了详细设计 并对不同方 案进行了比较分析 保证了翼开启厢式汽车的先进性及实用性 对车厢底架和顶架支 撑梁进行实体建模和ansys分析 确保设计合理 叙述了在改装翼开启厢式汽车过程中 容易出现的问题及相关专用设备的工作原理 并对整车性能进行了分析 关键词 专用汽车 翼开启厢式汽车 翼门 ansys abstract wings open the van is a vehicle to adapt to the new needs of modern transport logistics development models will have broad market prospects the most notable feature of loading and unloading efficiency currently there are a lot of special vehicle manufacturers to produce such models the promotion of wing opening van car can greatly make up for van loading and unloading general lack of low efficiency shorten cycle times lower transportation costs the development of the national economy has important significance this paper introduces the total mass of the wing open 20t conversion van car design specification on the car open the door wing wing doors operational agencies wing doors mechanical locking mechanism hydraulic system and take a detailed design of power system and a comparative analysis of different options to ensure that the wings open the van and utility vehicle advanced nature of the car chassis and top shelf support beams of solid modeling and ansys ensuring the design is reasonable described in the modified car during wing opening van prone to problems and works related equipment and vehicle performance is analyzed key words special vehicle wing opening box van wing door ansys 目录 摘要 i abstractabstract ii 第 1 章 绪论 1 1 1 改装翼开启厢式汽车的目的和意义 1 1 2 国内外现状及发展前景 1 1 2 1 国内外发展现状 1 1 2 2 翼开启厢式汽车的发展前景 2 1 3 翼开启厢式汽车的特点 3 1 4 课题主要内容 3 1 4 1 设计内容 3 1 4 2 可能遇到解决的主要问题 3 1 4 3 技术路线 4 1 4 4 进度安排 4 第 2 章 总布置方案及二类底盘选型 6 2 1 整车总布置 6 2 1 1 翼开门形式方案 6 2 1 2 方案分析与选择 8 2 2 二类底盘选型 9 2 2 1 二类底盘选择方案 9 2 2 2 二类底盘初选 9 2 2 3 所选底盘具体参数 10 2 3 本章小结 11 第 3 章 车厢设计 12 3 1 车厢尺寸参数的确定 12 3 1 1 车厢外廓尺寸 12 3 1 2 车厢内框尺寸 12 3 2 车厢结构与设计 12 3 2 1 车厢骨架结构设计 12 3 2 2 蒙皮的设计 21 3 3 车厢门 密封条的设计 21 3 3 1 车厢后门的设计 21 3 3 2 密封条的设计 22 3 4 车厢设计校核 22 3 4 1 车厢质量 22 3 4 2 使用 ansys12 0 对车厢底架静态分析 22 3 4 3 使用 ansys 对车厢顶架支撑梁静态分析 25 3 5 本章小结 28 第 4 章 液压系统设计与取力系统布置 29 4 1 液压控制系统设计 29 4 1 1 工作原理 29 4 1 2 液压系统原理布置 29 4 2 液压缸选型 31 4 3 液压泵及液压控制阀的选择 32 4 3 1 液压泵选择 32 4 3 2 液压阀选择 33 4 4 液压油箱及管径确定 34 4 4 1 液压管径确定 34 4 4 2 液压油箱容积确定 34 4 5 取力器选型 35 4 6 液压 取力系统布置及安装 36 4 6 1 液压泵固定安装 36 4 6 2 液压缸安装 36 4 6 3 取力器与液压泵连接 37 4 6 4 阀箱及液压油箱总成安装 37 4 7 本章小结 38 第 5 章 辅助系统设计 39 5 1 锁止机构方案确定 39 5 2 棘轮设计 39 5 3 棘爪设计 40 5 4 操纵机构总成设计 41 5 5 本章小结 41 第 6 章 整车性能分析 42 6 1 汽车动力性能分析 42 6 1 1 基本参数的确定 42 6 1 2 汽车的行驶方程式 43 6 1 3 汽车动力性能计算 45 6 2 燃油经济性计算 48 6 3 整车稳定性分析 49 6 3 1 空载质心高度的计算 49 6 3 2 空载侧倾角的计算 49 6 4 整车轴荷分配计算 50 6 5 本章小结 50 结论 51 参考文献 52 致谢 53 附录 54 第 1 章 绪论 1 1 改装翼开启厢式汽车的目的和意义 翼开启厢式车 以本车动力驱动液压装置 使货厢翼顶或侧翼自行开启和 关闭 用于运输货物的厢式专用运输汽车 随着汽车工业的发展和交通 物流业的发展 社会对汽车的运输效率 经济 性提出了越来越高的要求 汽车的专用化趋势也越来越明显 在21世纪的今天 物流业的发展已成为衡量一个国家现代化程度和综合国力 的重要指标 现代物流产业已成为我国经济新的增长点 也是现代物流产业的重 要环节 发展现代物流运输为我国汽车工业的发展 特别是厢式汽车的发展带来 了无限商机 大力发展厢式货车 是适应我国快速发展和现代物流发展要求的必然趋势 本课题研究设计的翼开启厢式车作为一种新型运输车型 与传统的厢式货车相 比 能起到提高装卸货物效率 节省物流运输成本的作用 也可实现单翼展开和 双翼展开 适用于流动展销各类家用电器 日常百货等等 该项产品的开发应用 将会有非常广阔的市场前景 通过对翼开启厢式汽车的改装设计 满足市场对此种类型专用汽车的需求 在满足基本使用性能的基础上 对市场上现有产品进行研究改进 增强产品竞争 力 1 2 国内外现状及发展前景 1 2 1 国内外发展现状 随着我国工业化与城镇化的同步加速 中国专用汽车市场仍将保持高位需 求 2020 年之前 中国仍将处于工业化和城市化同步加速的发展阶段 具有投 资规模大 产业链长 加工度高 中间产品多 增长持续时间长的特点 且由于 我国资源分布很不均匀 中部原煤产量高 东部钢材产量大 运输强度依然很高 专用汽车产业发展面临机遇 到 2020 年前中国商用车市场将保持年均 9 左右的增长速度 从而为专用汽 车的发展提供良好的发展空间 庞大的基础设施建设项目将给工程类专用汽车带 来极大的需求空间和市场增量 高等级公路建设总量依然巨大 带动修建公路的 工程车辆 维护公路的特种作业车辆 公路运营车辆的快速发展 同时 我国能 源消耗总量巨大 能源物资的运输也会扩大专用车总需求量 城市化进程加快 城市功能的提高 对建筑 环卫 园林 电力 通信 公 安 司法 机场 金融以及各类商业运输等城市建设和服务方面的专用汽车将产 生较大的需求 物流业的快速发展 也将极大带动厢式汽车 保温 冷藏汽车 半挂厢式汽车等专用汽车的快速发展 国际专用汽车产业正加速与中国专用汽车行业的合资合作步伐和力度 同 时 中国政府为促进汽车产业更快 更好地发展下去 也相继出台了各项政策与 标准法规 包括国家汽车产业发展政策 国家汽车产业调整和振兴规划等 这些 政策为专用汽车产业的发展创造了条件 随着经济发展及物流效率的提升 中重型专用车的需求结构和需求特性将发 生显著变化 公路用车比重将平稳增长 以公路使用为主的物流类和作业类专用 车市场发展空间将更为广阔 工程类专用车比重会逐年下降到一个相对稳定的状 态 目前商用车产品的技术水平很低 这主要是由目前的现实国情所决定 购车 能力低 驾驶者收入低 运输的货物价值量低 标准低 管理不严 行走路况差 很多商用车不走高速公路 随着这些情况的改变 如购买能力不断提高 运输货 物价值也随高品质 高附加值产品需求上升 国家节能标准法规 安全标准法规 等加速出台和提高以及国家高速公路网的形成 商用车产品高端化趋势将越发明 显 商用车产品升级对专用车将提出更高的要求 1 2 2 翼开启厢式汽车的发展前景 目前中国的专用车市场处于性能提升阶段 产品以中端市场需求为主 随着 城市经济的高速发展 高性能 高品质的高端产品市场规模将进一步扩大 而随 着中国新农村的城镇化建设 满足基本功能 价格相对便宜的低端产品需求也将 进一步扩大 东风商用车公司正在进行全系列中重型专用车底盘平台的研发 以 应对需求趋势的变化 两翼开启厢体式我国近年来发展起来的一种新型厢体 两侧翼能完全展开 后门也可打开 形成开放式车厢 利用叉车装卸可实现机械集装化装卸作业 即 降低了工人的劳动强度又大大提高装卸效率 该产品在物流运输业有相当广阔的 市场和良好的发展前景 发达国家厢式货车品种繁多 厢门的型式也多种多样 不同材料 不同型式的 厢货车 蓬布车 可以设计成安全推拉式 板推拉式 侧门 推拉门 卷闸门 两翼式 全开式门等 可为用户提供广阔的选择空间 在厢式汽车领域 发达国 家的车型种类 材料选取 连结方式 厢内设置等诸多方面都值得国内企业学习 和借鉴 同时 国内企业也应认识到 只要正视挑战 抓住时机 抓紧时间大胆 改革 用新的思考方式设计和装备自己的厢式汽车 国产厢式汽车赶超世界先进 水平指日可待 1 3 翼开启厢式汽车的特点 1 装卸效率高 目前国内物流业装卸采用人工方式 依照装配一个 9 6 米厢 式车为例 4 个劳动工人至少要花费 2 个小时 单台装卸工时在 8 小时以上 而 采用翼开启式车厢则只需 2 个工人配合叉车花费 0 5 个小时 单台装卸只需 1 个小时 从单台装卸效率上整体提高 7 个小时 通过此一改变 使物流企业在合 理发挥物流设备的利用效率上 单产大大提高 从而使物流企业综合装备投入减 少 总体收益率也会大大提高 2 能有效降低物流成本 随着物流企业的精益化管理和国际石油价格的持续 上扬 物流企业的竞争其实就是物流效率的竞争 谁能在如火如荼的物流大战中 站稳脚跟 稳健发展 大家都把竞争的立足点放在内部管理上 利用翼开启式车 可以大大节约物流装卸人工成本 从而使物流企业在成本上占领优势 1 4 课题主要内容 1 4 1 设计内容 改装设计一种翼开启厢式汽车 总质量 20 000kg 满足专用汽车相关设计 要求 1 二类汽车底盘选取 2 底盘改装部件的布置 1 副车架连接 2 取力系统布置 3 车厢设计 1 车厢尺寸参数确定 2 车厢结构 4 举升装置设计 1 顶翼翼开启装置辅助装置设计 2 侧翼翼开启装置辅助设计计算选型 3 辅助控制系统设计 1 4 2 可能遇到解决的主要问题 1 在设计时如何保证顶翼开启后能自锁 拟定解决方案 拟定设计液压自锁装置或利用齿轮自锁进行创新 2 如何保证车厢顶部不漏雨 拟定解决方案 由于顶部篷布随着顶翼的启闭始终处于运动状态 且敞露在外面 长期受风吹日晒 所以拟定选用防水行好 抗老化的材料 3 如何开启顶翼车门 拟定设计方案 初步拟定两个方案 用油缸直接去顶车翼 或者利用连杆机构 用液压缸驱动连杆机构实现开启 1 4 3 技术路线 经分析对比 设定技术路线如图1 1所示 图1 1 技术路线图 1 4 4 进度安排 1 调研 资料收集 完成开题报告 3 月 1 日到 3 月 13 日 2 方案设计与分析 二类底盘选型 调研与分析 3 月 14 日到 3 月 27 日 3 总布置设计 3 月 28 日到 4 月 3 日 4 车厢设计计算选型 4 月 4 日到 4 月 10 日 5 顶翼翼开启装置辅助装置设计计算 4 月 4 日到 4 月 10 日 6 侧翼翼开启装置设计计算选型 4 月 11 日到 4 月 17 日 7 辅助系统设计 4 月 18 日到 4 月 24 日 8 完成设计图纸 4 月 25 日到 5 月 8 日 9 整车性能计算分析 整车设计修正 5 月 9 日到 5 月 15 日 10 完成设计说明书的撰写 5 月 16 日到 5 月 22 日 11 提交指导教师审核 修正设计 5 月 23 日到 5 月 29 日 11 设计评阅 修改 5 月 30 日到 6 月 12 日 12 毕业设计答辩准备及答辩 6 月 13 日后 第 2 章 总布置方案及二类底盘选型 2 1 整车总布置 2 1 1 翼开门形式方案 由于本课题要设计一款翼开启厢式汽车 较之其他专用车 其副车架是车厢 底板纵梁 而副车架布置在后面车厢设计部分有详细介绍 该车的总布置就是核 心部件即车厢翼开门形式的布置 故在此对翼开门的结构形式做出三种方案 参 照现有车型及有关资料 还有一种顶板为一体 在车厢两侧与顶板连接处设置铰 链 而这种设计工作空间大 开启关闭时驱动力大 结构复杂 在此不做对比分 析 方案一如图2 1所示 图2 1 翼开门上掀式示意图 说明 车厢两翼由四个液压缸支起 翼开门为一整体 向上支起 每侧们都 可单独开启 后门为对开手动控制 停车取力 广泛应用于中长途运输 适应各 种恶劣条件工作 优点 结构简单 开启方便 翼门开启后可最大程度提高装卸效率 装卸方 便 副车架 取力装置布置容易 控制系统简单 维修方便 成本低 工作空间 相对较小 缺点 翼开门开启角度大 对翼开门支撑轴连接处强度要求高 难点 车厢底部与翼开门处密封 翼开门支撑轴连接处强度 翼开门上部密 封性 方案二如图2 2所示 图2 2 车厢包含栏板的翼开车示意图 说明 车厢两翼车门中间分段 上端由液压缸控制向上开启 下端向下开至 水平 也可垂直放下 适合于舞台演出车 临时展销车 每侧翼门都可单独开启 优点 车厢底部面积大 上段翼开门开启角度小 可在狭窄环境下工作 缺点 结构相对复杂 下段翼开门开启关闭需人工控制 控制困难 在长时 间恶劣环境下开启后下段车门关闭困难 维修相对困难 难点 每侧车门两段连接处密封 下段车门水平开启时自锁 车厢底部与厢 体处密封 翼开门支撑轴连接处强度 翼开门上部密封性 方案三如图2 3所示 图2 3 翼门断开式翼开车示意图 说明 车厢整体每侧分前后两个翼门 分别由两个液压缸控制开启关闭 四 个门可分别单独开启 且每个车门都可单独开启 适合中近途运输 优点 翼开门开启方便 便于少量货物装卸 缺点 结构复杂 液压控制系统麻烦 用叉车装卸大量时角度小导致效率低 维修困难 成本高 难点 液压缸布置 控制系统设计 取力系统布置 2 1 2 方案分析与选择 由于本设计要设计一款总质量为20吨的翼开启厢式货车 属于重型货车 应 用于中远途高效率运输 方案一结构简单 开启方便 翼门开启后可最大程度提 高装卸效率 装卸方便 副车架 取力装置布置容易 控制系统简单 维修方便 成本低 优势较之方案二 三明显 方案二适用于舞台演出车 而方案三的四个翼开门的设计适用于载重量很大 的货车 在满足设计要求的前提下 尽量选择更实用经济的设计 可大大提高该 车生产后期的市场竞争力 该车应用环境可能会十分恶劣 再考虑到日后的维修 成本 方案一维修方便 也是一个核心竞争力 而对于方案一的翼开门开启时 翼门划过角度大的问题 在设计车厢时可合理调整长宽高的比例 最大限度的减 小划过角度 对于翼开门支撑轴支撑处强度问题 可在车厢设计时在车厢主体上 添加几根梁提高强度 问题也就迎刃而解了 综上所述 初步选择方案一的设计 车厢两翼由四个液压缸支起 翼开门为 一整体 向上支起 每侧们都可单独开启 后门为对开手动控制 停车取力 广 泛应用于中长途运输 适应各种恶劣条件工作 2 2 二类底盘选型 2 2 1 二类底盘选择方案 针对方案一选择一汽解放三款底盘进行对比分析 见表2 1 确定最终方案 表2 1 底盘参数 主要参数方案一方案二方案三 质 量 参 数 载质量15 5t15 6t14 1t 整备质量9 3t9 2t10 6t 总质量25t24 99t 性 能 参 数 最高车速1029385 最大爬坡度303636 7 等速油耗30 29 29 最小转弯直径23 423 823 8 制动距离 36 7 36 7 36 7 驻车停放坡度 12 18 18 续行使里程 80013001200 最高档经济车速50 7545 6840 60 尺 寸 参 数 外廓 尺寸 长119801191010170 宽249524902490 高35302850 32902830 轴距 满载 1950 56001900 56504725 1350 前悬 满载 14001375 13851375 后悬 满载 348030452720 轮距前轮19501950 19281928 后轮184018471847 后桥中心 处上车架 表面离地 高度 空载18471038 满载1127988 车型号ca1250p63k1l6t3eca1233p7k2l11t3aeca1253p7k1l71e 2 2 2 二类底盘初选 通过以上方案主要参数对比分析 方案一车速快 方案三动力性最好 而方 案二比较适中 既保证了良好的动力性也保证车速快且经济性较好 具有其他两 车型的优点 方案二具有低自重 低重心 低油耗 宽车架 高车速 便于维修 保养等优点 方案二可适用于总重 15 30 吨车上 对于该车系列化生产最适合 选择方案二 2 2 3 所选底盘具体参数 1 发动机型号 bf6m1013 24e3 2 变速器 ca7t156 3 传动轴 开式 四开 五个万向节及三套中间支承承 轴管尺寸 110 6mm 4 前轴 整体式锻压成型 工 字形断面 中间断面 宽 90mm 高 103mm 弹簧座处落差 100mm 主销中心距 1723mm 5 驱动桥 一汽解放 13 吨级单级减速器 主减速器从动锥齿轮节圆直径 457mm 锻造桥壳 全浮式半轴 直齿锥齿轮减速器 主减速比 i0 4 875 4 444 4 111 6 车架 纵梁最大断面尺寸 断面高 翼面高 板料厚 280 90 7 5 mm 车架外宽 865mm 7 悬架 前悬架钢板弹簧为少片簧 后端为吊环结构 后多片簧 后悬架有副 簧 8 结构参数 前簧 1510 90 20 9 5 mm 4 片 后簧 1700 90 16mm 10 片1250 90 10mm 9 片 钢板弹簧中心距 前簧 830mm 后簧 1035mm 9 车轮 轮胎 轮辋 7 50v 20 轮胎 10 00 20 10 00r20 11 00 20 11 00r20 10 转向器 循环球整体式动力转向器 缸径 100 传动比 20 5 11 驾驶室及装备 09 款全浮改脸驾驶室 驾驶室内宽 2 2 米 整体式仪表板及轿车化内饰 三人座 手动式液压举升翻转机构 带预警显示的驾驶室锁紧机构 多功能可调 高靠背座椅 靠背角度可调的乘客座椅 均带安全带 中间座椅 装安全带 三 档电动刮水器 单臂式玻璃升降器 卡板式门锁 风窗洗涤器 地毯 冷气 大 型球面后视镜 空气混合型暖风系统 多点喷出式除霜装置 选装空调 12 制动系 手动调整臂 前后独立双回路气制动 装有快放阀 空气处理单元 制动管 路采用快插接头 四通道 abs 具体参数如表 2 2 所示 表2 2 制动系具体配置参数 行车制动器前后均为气动鼓式 前制动鼓内径 440 后制动鼓内径 410 蹄片宽度 前轮 135 后轮 150 驻车制动器系统中装有继动阀 活塞式制动缸 手动阀控制 作用于后桥上 空气压缩机单缸水冷 发动机额定转速时 800kpa 压力下 实际排气量不小于 380l min 贮气筒共有三个 两个容积 35l 分别供前桥 后桥制用气 另一个容积 15l 的 驻车及辅助制动供气 辅助制动器发动机排气制动阀及控制气缸 电磁气动操纵 13 电器 仪表 具体参数如表 2 3 所示 表 2 3 电器装置具体参数 电气系统整车电气系统 24v 负极搭铁 蓄电池6 qaw 120d 两只串联 发电机整体交流发电机 负极搭铁 电压 28v 电流 45a 功率 1kw 起动机电磁操纵式 电压 24v 最大输出功率 6kw 仪表组合仪表 组合开关转向信号 变光 刮水器和洗涤器 灯光开关组成 设有转向开关自 动回位装置 起动开关有自锁转向盘的防盗机构及停机装置 功能开 关 预热 电气喇叭转化 排气制动 前雾灯 后雾灯 危险警报开 关组成 灯光系统组合式前照灯 含远光灯 近光灯 前转向灯 前位灯 转向辅助照 明灯 前雾灯 组合式后灯 含制动灯 转向信号灯 后位灯和反射 器 倒车灯 牌照灯 危险警报灯 后示廓灯 暖风暖风电动 24v 永磁式 输出功率 85w 刮水器刮水器电动机 永磁双速直流电动机 电路保护4 路大功率熔断器及 32 路片式熔断器组成 电路控制保险丝盒总成 控制盒总成及电源赔点盒总成组成 2 3 本章小结 本章对整体设计方案进行了分析对比 确定了整车结构形式 选定了专用车 的二类底盘 并详细介绍了二类底盘及动力总成的参数 为下一步车厢设计奠定 了基础 第 3 章 车厢设计 3 1 车厢尺寸参数的确定 3 1 1 车厢外廓尺寸 外廓尺寸应在厢式货车总体设计阶段予以确定 其中 厢体长度主要由前后 轴荷分配系数决定 鹰接近原车厢长度 以便保持原底盘性能 厢体宽度主要由 底盘轮距 使用要求及法规限宽等因素决定 厢体高度由改装后的质心高度 影 响汽车的行驶稳定性 决定 在满足装载容积及装卸方便的情况下 应尽量减小 厢体高度 以降低质心 提高汽车行驶的稳定性 初选车厢长 宽 高 9640 2490 2252 3 1 2 车厢内框尺寸 内框尺寸确定了车厢容积的大小 应从车辆用途 装载质量 货物密度以及包装 方式 尺寸规格等方面考虑 以便提高运输效率 车厢容积按下式计算 v 1x l xl b xl h 9 10 式中v 车厢容积 m 1x l xl b xl h 厢内有效长度 宽度 高度 mm 初定质量利用系数为0 8 总质量为20吨 故载质量为9吨 考虑5 超载率 可装 10吨货物 初定内框尺寸长 宽 高 9500 2290 2052 可装货物密度为 0 211 3 10kg m 故货物密度只要大于该密度就可装进车厢 而一般货物均大于该密度 该车是限定质量而非装满 只要能将9 45吨货物装进 车厢即可 3 2 车厢结构与设计 3 2 1 车厢骨架结构设计 1 支架总成 支架即车厢骨架支撑部分 承受车厢的受力 支架总成由异性钢管焊接而成 其 结构见图3 1 选用异性钢管 初选a b s 80 60 7 理论重量13 19kg m 图3 1 支架总成结构示意图 2 前围骨架 前围为封闭型结构 由异性钢管骨架和钢板组合而成 阻挡货物冲击 前围 骨架由外支撑架 内骨架和液压缸支撑架组成 参照相关原有车型 如图3 2所 示 外支撑架选用异性钢管 初选a b s 80 60 7 理论重量13 19kg m 内骨架选用异性钢管 初选a b s 50 32 3 理论重量3 46kg m 液压缸支撑架选用异性钢管 初选a b s 80 60 7 理论重量13 19kg m 图3 2 前围结构 3 后围骨架 后围由支撑框架和后门组成 框架由异性钢管焊接成 框架内部为一对开后 门 后门可270 开启与车厢外壁相叠 外支撑架选用异性钢管 初选a b s 80 60 7 理论重量13 19kg m 液压缸支撑架选用异性钢管 初选a b s 80 60 7 理论重量13 19kg m 1 门锁总成 2 后门 3 铰链总成 4 外支架 图3 3 后围结构 还包括门锁总成和铰链总成结构如图3 3所示 考虑车门与支架之间的密封上下 各预留5mm密封条间隙 左右预留10mm间隙 而考虑到铰链的安装 故又在外 支架内侧又焊接一条梁 材料型号同外骨架 铰链为六个 锁两个 而考虑液压 缸的安装位置 与前围一样都在中间梁上加焊一条梁 4 底架 底架是整车车厢的安装基础 受力比较大 因此底架的纵梁和横梁均采用槽 型钢 并采用纵横搭接的结构 以提高底架的强度和刚度 底架纵梁即是副车架 1 纵梁选用槽型钢 热轧槽钢 gb t707 1988 型号32b 理论重量43 107kg m 图3 4 底架纵梁槽钢尺寸 2 横梁选用槽型钢 热轧槽钢 gb t707 1988 型号10 理论重量10 007kg m 图3 5 底架横梁槽钢尺寸 内骨架选用异性钢管 初选a b s 50 32 3 理论重量3 46kg m 图3 6 底架结构及外形尺寸 3 副车架设计 在专用汽车设计时 为了改善主车架的承载情况 避免集中载荷 同时也为 了不破坏主车架的结构 一般多采用副车架 副梁 过渡 本车在工作中受较大的 弯曲应力 因此 本车副车架纵梁采用两根抗弯性能较好的平直槽行梁 在增加副车架的同时 为了避免由于副车架刚度的急剧变化而引起主车架上 的应力集中 所以对副车架的形状 安装位置及与主车架的连接方式都有一定的 要求 副车架的截面形状及尺寸 用汽车副车架的截面形状一般和主车架纵梁的截面形状相同 多采用如图 3 4 所示的槽形结构 其截面形状尺寸取决于专用汽车的种类及其承受载荷的大 小 参照国内外总质量相近车型的副车架纵梁端面尺寸 确定副车架纵梁端面尺 寸为图所示 副车架的前端形状及安装位置 在保证使用可靠的前提下 为了提高挠曲性 减小副车架刚度 应尽量减 少副车架的横梁 以减少对纵梁的扭转约束 副车架油缸支承横梁与翻转轴横梁形成框架 油缸支承横梁应尽量靠近后 悬架前支承处的横梁 最好能位于后框架之内 因为这段主车架变形小 所以副 车架对其扭转约束力也相应减弱 同时保证了举升机构的几何特性 在副车架结构要求刚性较高时 可在主 副车架中间增加一层橡胶垫 当主 车架变形时以弹性橡胶的变形来减弱副车架对主车架的约束 副车架与主车架连接如图 3 7 所示 图 3 7 副车架与主车架的连接 a a 处是截面突变点 在受冲击载荷时 此处出现应力集中 严重时造成主 车架断裂 这就要求副车架的前端结构要设计成渐变截面 以减缓应力集中 副车架前端形状常有三种形状 见图 3 8 对于这三种不同形状的副车架前端 在其与主车架纵梁相接触的翼面上部加 工有局部斜面 其斜而尺寸如图 3 8 c 所示 0 1hmm 0 15 20lmm a u 形 b 角形 c l 形 图 3 8 副车架的三种前端形状 如果加工上述形状困难时 可以采用如图 3 9 所示的副车架前端简易形状 此时斜面尺寸较大 对于钢质副车架 0 5 7hmm 0 200 300lmm 对于硬本质副车架 0 5 10hmm 0 lh 副车架在汽车底盘上布置时 其前端应尽可能地往驾驶室后围靠近 图 3 10 为某散装水泥运输车的罐体 副车架相对于汽车底盘的安装位置 在满足轴荷分配的前提下 其中a不宜过大 留足空压机的位置即可 b为副车 架的前增离主车架拱形横粱的距离 一般在 100mm 之内 c为固定副车架的前 面第一个u型螟栓距拱形横梁的距离 一般控制在 500 800mm 的范围内 a 刚质副车架 b 硬木质副车架 图 3 9 副车架前端简易形状 图 3 10 副车架的安装位置 确定副车架方案 参照相关车型 本设计选用 3 7 a 所示结构 其中h 320 h 120 l 320 副车架与主车架的连接设计 副车架与主车架的连接常采用如下几种形式 止推连接板 图 3 11 是采用的止推连接板的结构形状及其安装方式 连接板上端通过焊 接与副车架固定 而下端则利用螺栓与主车架纵梁腹板相连接 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 两个推止推连接板之间的距离在 500 1000mm 范围内 1 副车架 2 止推连接板 3 主车架纵梁1 上托架 2 下托架 3 螺栓 图 3 11 止推连接板的结构图 3 12 连接支架 连接支架 连接支架由相互独立的上 下托架组成 上 下托架均通过螺栓分别与副车 架和主车架纵梁的腹板相固定 然后再用螺栓将上 下托架相连接 见图 3 12 所示 由于上 下托架之间留有间隙 因此连接支架所能承受的水平载荷较小 所以连接支架应和止推连接板配合使用 一般布置是在后悬架前支座前用连接支 架连接 在后悬架前支座后用止推连接板连接 u 型夹紧螺栓 当选用其它连接装置有困难时 可采用 u 型夹紧螺栓 但在车架受扭转载 荷最大的范围内不允许采用 u 型螺栓 当采用 u 型螺栓固定时 为防止主车架 纵梁翼面变形 应在其内侧衬以木块 坦在消声器附近 必须使用角铁等作内 衬 综合考虑三种连接方式的特点 以及装配工艺性 本文设计的自卸车主副 车架之间采用止推连接板和连接支架配合使用 在后悬架前支座前用连接支架 连接 在后悬架前支座后用止推连接板连接 每侧设置三个止推连接板 如图 3 13 所示 图 3 13 副车架尺寸 止推连接板尺寸如图 3 14 所示 图 3 14 止推连接板尺寸 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 副车架长度 9745mm 副车架宽度 865mm 副车架高度 320mm 连接支架孔的确定 参照主车架对钻孔的要求如图 3 15 所示 图 3 15 主车架钻孔的孔径与孔间距 再根据表 3 1 中对应数据 本设计为总质量 20 吨车 为重型车 故选 a 80mm 孔径 14 距槽钢最下端距离取 60mm 对应 b 200 满足要求 可继续进行 表 3 1 钻孔尺寸要求 尺寸车型 重型车中型车轻型车 孔间距 mma 70 60 50 b 50 40 30 c 50 40 30 孔径 mm 15 13 11 5 顶板 顶板为两条纵梁焊接在一起 再焊接在前围和后围的上梁上 所选异性钢管型号与支架型号一样 故不在此重复说明 6 翼门 翼门是本设计的核心部分 尽量减小开启关闭时的划过空间 进而解决开始所提 出的问题 翼门分三个部分 侧翼 顶翼 铰链连接总成 侧翼 侧翼骨架初选异性钢管 初选a b s 50 32 3 理论重量3 46kg m 图 3 16 侧翼骨架结构 侧翼结构如图3 16所示 其余各梁之间距离均为950mm 顶翼 中间横梁选用异性钢管 初选a b s 80 60 7 理论重量13 19kg m 其余骨架选用异性钢管 初选a b s 50 32 3 理论重量3 46kg m 顶翼骨架结构尺寸见图3 17 图3 17 顶翼骨架结构 铰链连接总成 铰链是连接和保证翼门旋转的关键部件 其结构示意图为图3 18 图3 18 铰链总成 3 2 2 蒙皮的设计 蒙皮是薄壁板件 通过一定的固接方式 如铆接 焊接 粘接等 覆盖在骨 架上 成为车厢的内外表面 蒙皮通常采用0 8 1 5mm厚的薄钢板 也有的采用 铝板或玻璃钢板 非金属蒙皮厚度为2 3mm 为了提高蒙皮的刚度 在蒙皮上压 制成各种截面形式的加强肋 其中弧形刚度最佳 其次是三角形和矩形 蒙皮之 间应留有15mm左右的搭接量 这既是结构上的需要 也是借此补偿骨架开挡和 蒙皮本身的尺寸误差 车厢内饰多采用人造夹层板制作 人造夹层板较厚 不能搭接 只能对接 并采 用装饰压条进行封口 由于压条较宽 故对接缝的要求不高 允许有小于3mm的 间隙存在 内饰的外表面覆盖一层压制有加强肋的内蒙皮 为减轻质量 可将内 蒙皮制成条状 从下至上间断布置 这样既可以保护内饰件 有可使货物直接与 内蒙皮接触 前围内蒙皮 翼门内外蒙皮 选用0 8mm薄钢板 底架由于受载荷较大 内蒙皮 选用4mm钢板 3 3 车厢门 密封条的设计 3 3 1 车厢后门的设计 车厢一般设置后门 有利于货物的装卸和行车安全 对于较长车厢 应增设 侧门 厢门的形状采用矩形平面结构 厢门及门框占据了整个车厢后围 门可以转 过270 与车厢外侧壁相叠 这样开门不占空间 有利于在狭窄作业地点工作 后门开启方式分单开式 对开式和上掀式三种 单开式后门开启时扫过的空 间大 操作不安全 门框受力集中 结构不合理 但厢门开启 关闭机构简单 可靠 左右对开式后门设计较合理 它客服了单开式的缺点 得到广泛应用 侧 门开启方式分单开式 对开式和推拉式三种 其开启角度均为180 推拉式侧 门启闭不占外部空间 方便装卸作业 侧门中心线与车厢前段的距离应为车厢总 长的1 2左右 车门骨架选用异性钢管 初选a b s 80 60 7 理论重量13 19kg m 结构尺寸为宽1130mm 高1790mm的骨架 再在中间焊两条横梁分别距上下横 梁为600mm 如图3 19所示 图3 19 后门骨架 3 3 2 密封条的设计 车厢应具有良好的密封性 以防止灰尘和雨水渗入车厢 车厢用密封条应满 足以下要求 1 有良好的弹性和机械强度 以保证密封可靠 2 有良好的耐磨性 不易老化 使用寿命长 耐候性好 即在 40 50 的温度 范围内均保持良好的使用性能 3 便于成行和装配 根据以上要求 常选用vag4 543 67型黑色橡胶作为密封条 3 4 车厢设计校核 3 4 1车厢质量 车厢的尺寸结构校核放在最后分析 在此只对车厢质量进行计算 以保证质 量利用系数在0 8 1之间 忽略连接处钢管质量 由于在后面强度校核时可能连接时可能要加焊角铁等方式 连接 忽略的质量在一定程度上弥补了该质量 液压取力系统不计其中 车厢总质量为 总 m3 595 t 初设取力系统为0 25t 整车整备质量为7 2 3 595 0 25 11 045 t 载质量 9t 载3人 每人按65kg计算 质量利用系数 9 11 045 0 065 3 0 8007 在柴油机0 8 1之间 故在这步看来设计合理 3 4 2 使用ansys12 0对车厢底架静态分析 1 对车厢底架进行proe建模 使用proe wildfire 4 0版本对车厢底架进行实体建模 经多次拉伸 镜像 复 制等操作 可得实体模型如图3 20所示 图3 20 车厢底架实体模型 2 导入ansys12 0中并划分网格 将实体模型导入ansys12 0中 确定所用为q235钢材 材料物性参数如表3 2 所示 数据输入用kg mm s单位制 输出结果中应变的单位为mm 应力的单位 为pa 计算结果中最大应力小于235 mpa 即可满足强度条件 表 3 2 q235 材料特性 名称弹性模量 gpa 泊松比密度 kg mm 屈服强度 mpa q2352100 3 7 85 6 10 235 设置完材料属性后 对实体模型进行网格划分 为了减小内存和分析时间 在划分网格时将网格划分密度调到最大 10 网格划分结果如图 3 21 所示 3 加约束和载荷 在连接支架螺栓孔处加全约束 在止推连接板与主车架接触处加全约束 在底架横梁上表面加载荷 载荷大小为满载时的3930pa 4 进行分析 分析结果位移变形 应力分布情况如图3 22 3 23所示 最大位移变形量出现在底架最前端的焊接点处 为0 48mm 变形量小 而在 设计中在此处焊装前围 还有一根内骨架横梁在实体建模中没有体现 可中和变 形量 故在此步可满足设计要求 图3 21 车厢底架实体网格划分 图3 22底架位移变形图 图3 23底架实体应力分布图 由图可看出 最大强度为99 9mpa 235mpa 强度要求满足设计要求 综上所诉 经过ansys分析 车厢底架满足设计要求 其各种性能均满足 要求 3 4 3 使用ansys对车厢顶架支撑梁静态分析 1 实体建模 由于顶架支撑梁在车静止时工作 所承受的最大载荷是翼门完全开启时 翼 门的重力 由此可将顶架支撑梁整合成如图3 24所示的实体模型 3 24顶架支撑梁实体模型 2 网格划分 划 分 情 况 如 图 3 25 所 示 同 车 厢 底 架 网 格 划 分 密 度 调 到 最 大 3 25顶架支撑梁网格划分 3 加约束和载荷 在顶架支撑梁两端面上加全约束 由于顶架支撑梁只是负责翼门的支撑 故在此将翼门看成一整体 通过铰链 将自身重力传到支撑梁上 而所选铰链一侧有20个之多 可近似看成是均匀分布 在支撑梁上 整合的结果为在梁的上表面加载7700pa的压强 4 进行分析 分析结果位移变形 应力分布情况如图3 26 3 27所示 最大变形量发上在梁的中间 由图可看出 变形量为7mm 考虑整个梁的长 度是9425mm 这样来看这个变形量不大 而变形为弹性变形 即翼门完全开启 时会发生约7mm的变形 而翼门关闭后变形消失 故对顶梁支撑架的影响很小 可不予考虑 故设计合理 由图可知 最大强度为61 4mpa 235mpa 强度要求满足设计要求 图3 26顶架支撑梁位移变形图 图3 27顶架支撑梁实体应力分布图 综上所述 顶梁设计满足设计要求 对整车的前围和后围的分析 要考虑多种工况 如制动时 转弯时 加速时 等 在此就不对其进行分析了 3 5 本章小结 本章确定了车厢的材料结构及外形尺寸 对车厢的前围 后围 翼门 底架 顶板支撑梁做了详细的设计选型 确定了翼开门的质量 并对车厢底架和顶架支 撑梁进行了有限元分析 保证所选材料满足设计要求 为下一步液压取力系统设 计做好基础 第 4 章 液压系统设计与取力系统布置 4 1 液压控制系统设计 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 翼开启厢式汽车所采用的油泵 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 因此在自卸车改装设计 中只需要进行液压元件选型计算 其主要内容包括油缸的直径与行程 油泵工作 压力 流量 功率以及油箱容积与管路内径等 4 1 1 工作原理 该系统由取力器 油泵 液压控制阀 油缸 油箱 操纵系统以及油管系 统等组成 其工作原理如下 1 准备 先将自卸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 2 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 进入油缸实现举升 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 3 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 4 降落 将转阀手柄推至慢落位置 回油路仅部分打开 实现车厢缓慢降落 若将 转阀手柄推到底 则回油路被全部打开 油缸下腔油液经分流体向油箱快速回油 4 1 2 液压系统原理布置 本设计车型与其他装用车相比 在保证其他专用车的要求的基础上 最关 键的部分是要保证单侧翼门两个液压缸同步 这就在设计原理图时增大了难度 初步设计两种方案 见图 4 1 a b 图4 1 液压系统原理图 对比以上两种方案 换向阀均为电磁换向阀 均带锁止功能 但结构复杂 考虑经济型 遵循在满足要求的前提 尽量减少控制阀的原则 设计第三种方案 如图 4 2 所示 图4 2 液压系统原理图 方案三结构简单 但是不能进行锁止 选择方案 c 再加设一个机械锁 止机构 棘轮棘爪机构 在后面辅助机构设计中进行详细介绍 4 2 液压缸选型 初选系统压力 6 3mpa 液压缸最大行程 400mm 工作时间 20s 选择车辆用液压缸 图 4 3 为液压缸型号说明 图4 3 液压缸型号说明 选择液压缸型号为 dg j63c 2e 液压缸尺寸如图 4 4 所示 图4 4 液压缸尺寸 4 3 液压泵及液压控制阀的选择 4 3 1 液压泵选择 根据液压泵的最大工作压力选择泵类型 根据流量选择规格 液压缸推力的确定 翼门质量为 449 6846 kg 由于铰链处受力为单个翼门质量的 5 10 倍 故液压缸推力初步确定为翼门 重力的 5 倍 22250n 22 25kn 确定液压泵的流量 p q k max qi k 1 1 1 3 取 1 3 p q 1 3 4 a max v 6 10 m s a 3115 665 2 mm max v 液压缸最大输出速度m s 最大行程 400mm 初选 20s 开启 max v 20mm s 则 p q 19440ml min 驱动功率 p p p p p q p 3 10 kw 8 1kw 液压泵初选 y 1 b 25 4 3 2 液压阀选择 主要依据压力阀所在油路的最大工作压力和通过该阀的最大流量 1 溢流阀 符号意义 型号 bg 03 32 调压范围 0 5 25 0mpa 最大流量 100l min 重量 5 0kg 2 手动换向阀 符号意义 型号 4wmm6w 型 10 3 rb 型平衡阀 符号意义 型号 rbg 03 r 4 分流集流阀 符号意义 型号 3fjle l20 130h 5 单向阀 符号意义 型号 crg 03 04 50 4 4 液压油箱及管径确定 4 4 1 液压管径确定 油泵排量1 44m s 初选管路都一样 故由油泵排量均分为4份 当一侧翼门工作时 均分两份 故q 0 0002m s 开启和关闭都用同一管 故按压油管路计算 3 6m s 取最大 值6m s 算出d 6 5 所以软管内径取10mm 4 4 2 液压油箱容积确定 v v q m 经验系数 v q 液压泵每分钟排出的液体体积m 为0 024m min 根据jb824 66 6 3算中压 然该设计的车为行走机械 故 1 v 0 024m 4 5 取力器选型 除了少量专用汽车的工作装置因考虑工作可靠相符殊的要求而配备专门动 力驱动外