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机械毕业设计车辆工程

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CL01-087@东风天龙自卸汽车改装设计,机械毕业设计车辆工程

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I 摘 要 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。自卸汽车 27125 辆，占总量的 11.76 。随着国内基础设施建设需要不断增加，自卸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。 本文首先对自卸车的设计特点以及国内外发展现状做了相关的概述。接着，从车厢的设计、举升机构的设计、取力器的设计等方面进行了 EQ3090 自卸车的总体设计，并对主车副车架进行了改装与设计。对整个 EQ3090 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、总质量和轴载质量进行了相关的计算与设计。 关键字 ：自卸汽车 ； 总体布置设计 ； 副车架 ； 轴载质量 ； 举升机构 nts II ABSTRACT Since last year, our country Special Purpose Vehicle industry is in the boom, with 395 car refit enterprise all around the country refitting 230.6 thousand cars, selling 230.5 thousand. auto unload vehicle the 27125 car, account for 11.76% of total deal. along with the development of local foundation facilities, in recent years auto unload vehicle yield has been keeping in higher production & sales, remains in the first place in Special Purpose Vehicle production. However, in aspects of category, pattern, material application, compared with foreign countries there is still a long way to go. In this paper, firstly, I made a general about the auto unload vehicle design and its development domestic and abroad. Then, at the point of compartment, rising organization etc, I started the design of the EQ3090 auto unload vehicle. Also, I refit and designed the vice-car stalk. To whole EQ3090 the lading quantity, reorganization quantity, measure, tread, wheelbase, forward suspension behind， proceeded the related calculation and design. Key words: auto unload vehicle； total arrangement； vice-car stalk； raising organizati nts 目 录 摘要 . I Abstract . II 第 1 章 绪论 . 1 1.1 专用自卸车的概述 . 1 1.2 专用自卸车设计特点概述 . 1 1.3 国内专用自卸车发展现状概述 . 3 第 2 章 总体设计 . 8 2.1 总体布置及主要参数的确定 . 8 2.2 参数的确定 . 8 2.3 底盘选择 . 9 2.4 车厢尺寸计算 . 9 2.5 本章总结 . 10 第 3 章 举升机构设计 . 11 3.1 直接推动式举升机构 . 11 3.2 最大举升角的确定 . 11 3.3 油缸总行程 L 的确定 . 12 3.4 油缸举升力 . 12 3.5 液压缸选取 . 13 3.6 本章总结 . 15 第 4 章 车架的改装 . 16 4.1 主车架的钻孔和焊接 . 16 4.2 主车架加强板的设计 . 17 4.3 副车架的设计 . 18 4.4 纵梁与横梁的连接设计 . 21 4.5 副车架与主车架的连接设计 . 22 nts 4.6 车架校核 . 23 4.7 功率和比功率计算 . 25 4.8 本章总结 . 26 第 5 章 液压系统设计 . 27 5.1 油泵的选型计算 . 27 5.2 油箱设计 . 27 5.3 液压系统原理 . 28 5.4 本章总结 . 29 第 6 章 天龙自卸车动力性能的计算 . 30 6.1 动力学方程的建立 . 30 6.2 发动机外特性 . 31 6.3 汽车动力性指标的计算 . 32 6.4 燃油经济性计算 . 33 6.5 本章总结 . 34 结论 . 34 参考文献 . 35 致谢 . 36 附录 . 错误 !未定义书签。 nts 1 第 1 章 绪 论 1.1 专用自卸车的概述 专用自卸车是利用本车发动机动力驱动液压举升机构，将其车厢倾斜一定角度卸货，并依靠车厢自重使其复位的专用自卸车。 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 20t以上 )自卸汽车。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 2 20 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。 某些自卸汽车是针对专门用途设计的，故又称专用自卸汽车。如：摆臂式自装卸汽车、自装卸垃圾汽车等。 普通自卸汽车技装载质量 m分为：轻型自卸汽车 （ m 1.5t） 、中型自卸汽车 （ 3.5 m 8t） 和重型自卸汽车 （ m 8t） ；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。 随着国内基础设施建设需要不断增加，自卸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。 1.2 专用自卸车设计特点概述 专用自卸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： nts 2 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、销售价格及相关资料等。然后根据所设计的专用自卸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自卸车改装设计的底盘。能否选到一种好的汽车底盘，是能否设计出一种好的专用自卸车的前提。 对于不能直接采用二类底盘或三类底盘进行改装的专用自卸车，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。 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。 专用自卸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。对专用自卸车零部件的设 计，应按“三化”的要求进行，最大限度地选用标难件，或选用已经定型产品的零部件，尽量减少自制件。对专用自卸车自制件的设计，应遵循单件或小批量的生产持点工的可能性。对专用自卸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 因专用自卸车专项作业性能的好坏，主要决定干这些部件的性能和可靠性。在普通汽车底盘上改装的专用自卸车，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。 专用自卸车设计应满足有关机动车辆公路交通安全法规的要求 对于某些 特殊车辆，如重型半挂车、油田修井车、机场宽体客车等，应作为特定作业环境的特种车辆来处理。 某些专用自卸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，使专用自卸车有良好的适应性，工作可靠，是要设安全性装置。 综上所述，专用自卸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。 由于专用自卸汽车种类繁多、结构复杂、使用面广、开发期短等待点，所 以专用自卸汽车设计人员既要具备汽车设计的知识相能力向时也要掌握专用自卸车各种不同工作装置的原理与设计计算。此外专用自卸车设计人员还需要对用户的要求，市场动态有充分的了解，这样设计的产品才能在性能上先进，在市场上适销对路，在使用上满足用户的要求。 nts 3 1.3 国内专用自卸车发展现状概述 近年来随着我国经济的高速发展，汽车工业作为国家支柱产业获得了迅猛发展。专用 自卸 汽车作为汽车工业的重要组成部分，也获得了快速发展。一方面，随着产业政策逐步落实和行业标准法规政策不断完善，从政策标准法规上规范生产、提高技术水平及产品质量；另一方面，随着我国城市化建设、高速铁路建设、公路建设及道路运输业的快速发展，为我国专用自卸车提供了大量的市场需求，专用自卸车的产品品种日趋丰富、合理，产品质量、技术水平不断提高，年产量也大幅提高。 我国专用 自卸 汽车起步于 20世纪 50年代末 60年代初，早期主要侧重于应用。虽然应用较早，但全面发展始于 20 世纪 80 年代，比发达国家晚了近 30 年。经过 20 余年的 发展，我国专用自卸车已经具有一定规模，特别是近年来，我国专用自卸车发展迅速。据资料统计， 1999 年全国专用自卸车生产厂 546 家， 2005 年专用自卸车企业628家， 2006年已经增加到 800家；生产能力也有了长足的发展， 1999 年产量为 17.42万辆， 2004年为 35万， 2005年为 50万辆， 2006 年已接近 60万辆， 2007年更是达到了 70万辆。目前，我国专用自卸车产量占载 货车 总量的 40左右，有接近 5000个产品品种，已经成为我国汽车工业的重要组成部分。预计 “ 十一五 ” 期间，我国专用自卸车产品将达到 6000 个品种，年产量 90万辆，占当年载货车产量的 65%。 另外，我国专用自卸车产品与发达国家和地区的专用自卸车产品相比已基本接近，虽然在一些方面和发达国家和地区的同类产品相比还有一定差距，但总体上我国专用自卸车行业在国际专用自卸车行业中已占有重要地位，已经基本具备参与国际市场竞争的能力。产品品种、档次、工艺装备、自主研发等方面都有了很大提高，基本实现了从进口向出口的转变。 “ 十五 ” 期间，专用车企业大多进行了结构调整，很多中小企业通过改制、兼并、重组等方式基本实现了企业性质的转变。大多数专用车企业拥有完备的产品研发 体系，少部分产品已达到国际先进水平。毋庸置疑，我国专用自卸车发展还存在着一些严重的问题，如果这些问题得不到及时解决，将在很大程度上影响到我国专用 汽车产业 的健康发展。 首先，研发能力不强，同质化现象严重。我国目前除自卸车、挂车、厢式货车等专用车批量较大外，其它技术含量较高的专用车大多是小批量多品种，开发新产品及技术改造投入大，见效慢，收效小，加上大多数企业缺乏资金，不愿做长期投资，于是采用简易的工艺装备，产品质量得不到保证，致使产品质量难以有较大的提高。资金缺乏、技术投入不足，更容易走上仿造之路，大多数企业都 是仿造国外车型，然后再相互模仿，同质化现象十分严重。 其次，专用底盘缺乏。目前国内基本上没有一家专业生产专用自卸车底盘的企业，国内 800 多家专用车生产厂家生产的各类专用自卸车中，大多数是在普通载货车底盘的基础上改装而成，nts 4 而在这些企业中又大多数为外购底盘进行改装生产的中小企业，机械化程度低，产品质量参差不齐，与发达国家有很大差距，这一现状极大地制约了我国专用自卸车的发展。 第三，产品结构不合理。目前，我国专用车的市场份额占全部载货车的 40%，与发达国家专用车 70%以上的市场份额相比，仍有很大差距。目前国外载货 类专用车中，轻、中、重型比例为 3 4 3，而我国目前仅为 3 5 2，中型专用车多而重型专用车少。产品结构的不合理与日益增长的多样化、个性化的用户需求形成了巨大的反差。 第四，行业集中度较低，专用自卸车生产企业不 “ 专 ” ，专用自卸车生产存在散、乱、差的现状。 1个产品有几十家甚至几百家企业生产，以及 1家企业又生产很多种产品；而发达国家， 1个产品最多 3到 5家企业生产， 1家企业最多只生产几种产品。相比之下，我国专用自卸车行业集中度较低，专用自卸车生产企业不 “ 专 ” 。 第五，现有专用装置的开发能力和制造水平对专用自卸车限 制较大。我国专用自卸车专用装置的关键件总体水平不高，如液压件、泵类、阀类、控制仪表等还未达到较高的技术水平，仍需进口，制约了高水平专用自卸车的开发生产。 最后，国内专用自卸车与世界先进国家的技术水平存在一定差距。以美国为例，通常 1 个 48(14m)、载荷量 20t 的二轴厢式半挂车，车辆自重在 7t以下，换算成我国目前的 13m长标准二轴厢式半挂车，自重约为 6t；而我国目前通常 13m 二轴厢式半挂车的自重均在 8t 以上。如果二轴半挂车轴荷受同样法规的限制，美国的厢式挂车在满载时将比我国车辆多装约 2t左右的货物，空载运输时 自重又轻 2t，这对汽车的油耗、轮胎损耗都有较大的影响，其先进的运输经济性不言而喻。 专用车行业是依附在底盘制造业基础上发展起来的，同时又有批量小、品种多、科技含量高的特点，与主机厂有着密切的联系。但主机厂开发的专用车底盘能否满足专用车日益多元化、专业化的需要，能否满足用户及市场需求，直接影响到主机厂底盘的市场销售，因此主机厂对于专用车厂家及用户的要求应给予充分重视，要专门开发适应市场需求的专用车底盘。主机厂如何研制满足用户及市场需求的专用车底盘，应从以下几方面考虑： 第一 与专用车厂家进行改装方面的技术交 流，了解上装部分的专用性能要求、技术要求，开发满足专用要求的底盘。 第二 充分了解专用车使用环境及工况，对某些部件进行相应改进，以适应特定的环境及工况。 第三 召集行业内有影响力的专用车企业及用户进行技术交流，广泛听取各方面的意见及要求，开发或不断改进专用车底盘。 第四 密切关注发达国家专用车的发展动向，结合国际、国内市场的需求趋势，开nts 5 发高技术、高附加值专用自卸车底盘，填补国内空白并抢占国际市场。 未来我国专用自卸车的主流市场将主要集中在城市建设、服务和高等级公路运输、管理两大板块，专用自卸车的发展将 主要呈现以下几大趋势： (1) 产品品种多样化趋势。从品种上看，发达国家如德国的专用自卸车品种有6000 多种；从需求量上看，目前德国、日本、英国等国也是完全根据市场和用户的需要而进行生产的。正是由于专用自卸车服务的广泛性和专业性，才形成了专用车多品种的特点。据统计，目前我国专用自卸车已达 228 个种、 1553 个品种。由于各行业的特点不同，对具体品种的需求量也不同。专用自卸车市场可以出现多个热点同时并存的局面，从而形成市场的多元化，为生产企业提供广阔的发展空间。 (2) 重型化、大功率、多轴化。 (3) 从近年来的统计数据看，重型卡车的市场销量 2002年为 24万辆，发动机功率大多在 205kW(280hp)以下，而到 2007年则迅速增长到 48万辆，发动机功率大多在 205 257kW(280350hp)，重卡尤其是重卡底盘的发展趋势充分印证了专用车重型化、大功率发展的趋势。道路条件的改善和交通运输业的发展为公路运输的高速化、集装箱化创造了良好条件，同时，为大吨位、大功率、多轴化专用自卸车的广泛应用提供了广阔空间。专家预测， “ 十一五 ” 期间，高速公路运输车辆，如重型牵引车、厢式车、厢式半挂车、集装箱运输车、专用半挂车、保温冷藏车等将成为市场的主角。 (4) 轻量化。新材料和新工艺的采用对于减轻自重、提高运输效率、推动和促进 我国专用自卸车技术进步、缩短与国外产品的差距，无疑具有重要意义。欧美专用车企业对 铝合金及不锈钢材料的罐体、厢体的应用已有 20多年历史，日本企业也已经在专用车的上装部分大量应用铝合金等轻型材料，而轻型材料在我国专用自卸车行业的应用才刚刚起步。这意味着，我国的专用自卸车产品也将朝着这个方向发展，只不过轻量化发展的速度会因为不同的国情而有所不同 ， 我国专用自卸车之所以在轻量化方面与欧、美、日企业存在很大差距，一是因为我国专用自卸车的消费水平目前还比较低；二是国内运输企业为了节省运输费用，千方百计地超载，而没有意识到超载本身会大大增加车辆的燃油费用；三是我国某些地区治理超载的力度不够。 因此， 推进我国专用自卸车的轻量化，国家有关部门在加大管理、改革税收的同时，还应该引导用户去购买经济性好的轻量化产品。 (5) 厢式化和城市专用自卸车的轻型化趋势。 大力推广厢式运输已在 “ 十五 ” 计划中提出，发展趋势已被行业公认。尤其是随着高速公路的发展，厢式半挂车、集装厢半挂车已成为物流企业的主力车型。随着人民生活水平的提高，冷藏集装厢半挂车也会逐渐成为今后的发展方向。同时，世界商业巨头纷纷进入中国市场，超市比比皆nts 6 是，轻型厢式车需求量将越来越大，城市专用自卸车的轻型化趋势已经显现。 (6) 高技术、高附加值发展 趋势。随着国民经济总量构成的变化，市场对专用自卸车品种的需求格局将相应改变。普通自卸汽车需求量将会随基础设施的不断完善逐渐减少，厢式车、半挂车以及用于城市 配套 服务车辆的需求量将大大增加。同时，市场竞争趋势的加剧，产品成本的增加，劳动密集型产品以价格取胜的竞争优势将被进一步弱化，以技术创新的替代性经济增长将成为专用自卸车行业新的经济增长方式。此外，市场对高技术高附加值产品的需求将大大增加，这种趋势将提高专用车企业开发高技术、高附加值产品的积极性。机、电、气、液、微电子一体化技术及 GPS 技术等在专用车上的应用能 够大大增强专用车产品的附加值和技术含量。专家预测，今后一段时期内，高新技术的大量应用，加上我国专用自卸车产品传统的成本优势会使国产专用自卸车在出口方 。 (7) 人性化、安全性和节能环保趋势。专用自卸车底盘的设计越来越人性化，一是充分考虑舒适性，为驾驶员提供更好的工作环境；二是允许个性化设置性能参数。随着社会的进步，技术水平的提高，汽车设计的安全性越来越受到人们的重视，保证驾驶人员的安全成为设计人员重点考虑的问题，除停车、行车制动等基本安全措施外，通过配备功能齐全的监控系统，防侧翻系统，以及采用电控、液压、机 械 3 套独立制动系统，大大提高了整车的安全可靠性。同时，电子技术的发展与运用，使车辆安全性研究向智能化方向发展。 国际国内油价的不断攀高、全国各地不断出现的 “ 油荒 ” 和气候变暖，使节能、环保成为整个社会关心的主题。我国也推出了一系列措施政策推动环境的改善，汽车的节能、环保也成为不可逆转的发展趋势。对用户来说， 节油 不仅从能源考虑，关系着他们切身的经济利益。环保要求推动了动力技术的更新，电子燃烧喷射和共轨技术成为强制性规定。 (8) 合资 合作 、资产重组趋势。 从国际市场形势来看，发达国家因受劳动力价格及经济低迷 状况的制约，近年来制造业纷纷外移，给我国专用自卸车进入国际市场提供了一定机遇。一方面，国内专用自卸车靠其价格优势在东南亚、中东、非洲、中亚及俄罗斯市场不断增加市场份额，为国内专用自卸车进入国际市场奠定了良好基础；另一方面，国外专用自卸车企业为寻求新的经济增长点，将会积极开拓海外市场，在高端产品方面占据绝对优势，通过合资合作，将会对促进我国高附加值产品的开发起到一定的积极作用。 (9) 区域化的产业集中趋势。 国家鼓励优势企业强强联合，形成有较强综合竞争力的规模企业发展政策，这一政策将推动行业优势资源的重新 配置，有实力的企业将nts 7 进一步整合行业产品结构，提高专用自卸车产品行业生产集中度。 我国专用自卸车的发展经历了快速发展过程，虽然存在不少困难和问题，但随着我国经济的进一步发展，以及国家各项政策的落实，在全行业的共同努力下，我国专用自卸车产业一定会走上更加健康的发展之路，赶上世界发达国家的发展水平，在国际市场上扮演更加重要的角色，由中国制造走向中国创造。 一个好的专用车底盘如要打开市场，获得比较高的市场占有率，除了以上提到的必须满足用户及市场的要求及专用性能等要求外，还要结合市场特点做好市场推广工作，对专用车 企业申报专用车整车产品公告给予一定的经济补偿。面上一个新台阶。 nts 8 第 2 章 总体设计 2.1 总体布置及主要参数的确定 2.1.1 总体布置 1、 轴数 根据汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的构造来选择汽车的轴数。本设计中轴数选择为三轴。 2、 驱动形式 根据汽车的用途、总质量以及对车辆通过性的要求来确定驱动形式。本设计驱动形式的选择为后轮驱动。 3、 布置形式 布置形式分为发动机的布置和驾驶室的布置 。 发动机的布置有以下几种形式：发动机前置后轮驱动、发动机前置前轮驱动、发动机后置前轮驱动、发动机后置后轮驱动、全轮驱动。根据性能的要求、行驶要求及经济性来确定发动机的布置。本设计中发动机的布置形式为前置 。 驾驶室的布置有以下几种形式：平头式、短头式、长头式、偏置式。基于汽车的总体设计及安全性的考虑，本设计中驾驶室的布置形式为长头式。 2.2 参数的确定 1、 汽车外廓尺寸 它包括长、宽、高。它的大小直接与轴距、轮距、驾驶室、车身和专用设备的布置有关。本设计中汽车的外廓尺寸为 8500 2500 3200毫米 。 2、 轴距 根据汽车的长度、质量和许多使用性能来确定轴距。本设计中轴距确定为3800+1350 毫米。 3、 轮距 根据汽车的质量、宽度、横向通过半径和横向稳定性及汽车的机动性能来确定。本设计中前轮距确定为 2040毫米，后轮距确定为 1850毫米。 4、 其余参数 总质量为 24800kg，接近离去角为 30/25 整备质量为 10305kg。 nts 9 2.3 底盘选择 2.3.1 底盘选择 在选择底盘时，一般是按经济效益来考虑的，比如：底盘的价格，装载质量，超载能力，百公里油耗，养路费等，除此之外，还要考虑如下参数： 1、 底盘车架上平面离地高度。一般 64 底盘车架上平面离地高度为 10501200.该数值越大整车重心越高，越容易造成翻车。影响该数值的因素主要是轮胎直径，悬挂的布置和主车架截面高度。 2、 底盘后悬。该数值过大会影响自卸车举升稳定性，造成举升翻车事故。此数值一般在 5001100之间（侧翻自卸车除外）。 3、 整车匹配合理，使用可靠。 本设计选用东风大力神平板运输车的底盘 ，如图 2.3.1。 图 2.3.1 东风大力神平板运输车 表 2.3.1 底盘参数 底盘型号 DF3251A7 轮胎数 10 弹簧片数 9/13 轴数 3 燃油类型 柴油 额定质量（ mm） 14500 轴距 （ mm） 3800+1350 前轮距（ mm） 2040 驾驶室乘坐 人数 3 后轮距（ mm） 1850 2.4 车厢尺寸计算 2.4.1 车厢结构形式 车厢结构形式按用途不同大概可分为：普通矩形车厢和矿用铲斗车厢 。 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，保证货物的顺利卸nts 10 出，普通矩形车厢板厚为：前板 46，边板 48，后板 58，底板 612。 本车以煤炭运输为例进行计算 。 煤炭密度为 0.50.75t/ 2m ， 取 =0.7t/ 2m 1 2 . 3 7 1 7 . 6 70 . 7mV 2m （ 2.1） 车厢长 1 7 . 6 7 5 . 6 9 62 . 3 1 . 3 5H m m 取车厢长度为 6m。 表 2.4.1 车厢厚度表 单位： mm 货物 车厢厚度 底板 边板 后板 土石方 8 4 5 建筑垃圾 10 6 6 大块 9（矿）石 12 8 8 煤炭 6 4 4 粘土 8 4 5 铁矿粉 10 8 8 粮食，化肥 6 4 5 由 表 2.4.1确定出车厢的尺寸如 表 2.4.2。 表 2.4.2 车厢尺寸表 单位： mm 长 宽 高 前板厚 后板厚 底板厚 边板后 6000 2300 1350 4 4 6 4 本车厢选用 16Mn材料， 16Mn材料比普通 A3材料强度好，但成本也高。 2.5 本章总结 本章主要确定总体设计方案，选取本设计适用的底盘，本设计选用东风大力神平板运输车的底盘，根据在质量计算车厢尺寸 。 nts 11 第 3 章 举升机构 设计 自卸汽车上 ,现在广泛采用液压举升机构。根据油缸与车厢底板的连接方式 ,常用的举升机构可以分为直接推动式和连杆组合式两大类 ,本设计采用直推式举升机构 。 3.1 直接推动式举升机构 油缸直接作用在车厢底板上的举升机构称为直接推动式举升机构 ,简称直推式举升机构。按举升点在车厢底板下表面的位置 ,该类举升机构又可分为油缸中置 (图 1a)和油缸前置 (图 1b)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。 图 3.1 油缸直推式举升机构 本设计选用油缸前置式。 3.2 最大举升角的确定 确定车厢最大举升角的依据是倾卸货物的安息角。常见货物的安息角如表 3.1所列。 表 3.1 常见货物的 安息角 物料 煤 焦炭 铁矿石 细砂 安息角 27 45 50 40 45 30 45 物料 粗砂 石灰石 粘土 水泥 安息角 50 40 45 50 40 50 nts 12 设计的车厢最大举升角max必须大于货物安息角，以保证把车厢内的货物卸净 ，如图 3.2所示 。本设计以煤炭为例取最大举升角max=55 。 图 3.2 举升 结构 图 3.3 油缸总行程 L的确定 取距车厢末端 1/4 处为转轴点 ，如图 3.3 所示 224 . 5 4 . 5 2 4 . 5 4 . 5 c o s 5 5 4 1 6 0oL m m 图 3.3 举升示意图 3.4油缸举升力 s i nXPmOA （ 3.1） m 举升总质量 Xw 质心至翻转中心的水平坐标 油缸中心与底座的夹角 nts 13 当举升开始阶段由于各铰链支点静摩擦力矩较大，所以车厢的最大阻力矩发生在此刻为最大值，此时 P为最大值，当举升刚开始时， =90 。 2 2 . 5 1 5 0 7 0 7 5 3 5s i n 4 . 1 1XP m NOA 3.5 液压缸选取 自卸汽车用多级液压缸有 TG、 TMG和 TSG 三个系列。其中 TG系列为单位用式（图3.4）、 TMG系列为末级双作用式（图 3.5）、 TSG 系列为双作用式多级液压缸（图 3.6）。适用于工程及矿山用自卸汽车和特种车辆车厢的后卸、侧卸和三向卸。 （ 1） 型号说明 4 TG-E 150 1500 EQ 伸出级数： 4级 液压缸型式 TG-单作用式多级液压缸 TMG-末级双作用式多级液压缸 TSG-双作用式多级液压缸 压力级 E-10Mpa 伸出套筒最大外径（ mm） 安装方式 EQ-上端球铰，下端耳环 EE-两端耳环 QQ-两端球铰 ZQ-上端秋铰，中部耳轴 图 3.4 TG系列为单位用式 1-弹性圆柱销； 2-卡环； 3-油杯； 4-孔用弹性挡圈； 5-关节轴节； 6-下连接头； 7-密封垫；8-铰接螺栓； 9-铰接管接头； 10-轴用弹性挡圈； 11-导向环； 12-缸筒； 13、 14、 15-1-3 级套筒；16-柱塞； 17-挡圈； 18-O形密封圈； 19-防尘圈； 20-上连接头； 21-锁紧钢丝 nts 14 图 3.5 TMG系列为末级双作用式 1-油杯； 2-关节轴承； 3-下连接头； 4-内油管； 5-防尘圈； 6-O形密封全； 7-外缸； 8-一级缸； 9-二级缸； 10-中间铰轴； 11-活塞环； 12-支承环； 13-挡圈； 14-缸盖 图 3.6 TSG作用式多级液压缸 1-孔用弹性挡圈； 2-关节轴承； 3-O 形密封圈； 4-钢丝档圈； 5-支承环； 6-后端盖； 7-锁紧钢丝；8-Y形密封圈； 9-活塞环； 10-缸筒； 11-一级活塞； 12-二级活塞； 13-三级活塞； 14-内油管； 15-防尘圈； 16-连接头 (2) 性能参数 K 共七种 ： 伸出级数为 2 6 级 ， 单级行程 125 1500mm， 共 16 个行程等级 (符合国家标准 GB2349-80);额定压力 16MPa。 表 3.2 TG 系列多级液压缸性能参数 单位： mm 型号 级数 单级行程 总行程 安装中心距范围 全伸后中心距 *TG-E* *QQ 3 300 500 900 1500 525 740 1425 2240 *TG-E* *EE 2 5 160 300 320 1500 340 495 660 1990 2 6 750 1500 1400 7200 1040 1950 2440 1990 3 400 630 1200 1890 670 940 1870 2830 2 6 700 1500 1400 7200 1060 1980 2460 9180 *TG-E* *ZQ 2 5 160 300 320 1500 125 160 445 1660 *TG-E* *EQ 2 6 700 1500 1400 7200 1050 1960 2450 9160 *TG-E* *QQ 3 300 630 900 1890 650 1010 1550 2900 *TG-E* *EE 2 3 400 800 800 2400 760 1350 1560 3750 nts 15 液压缸气缸活塞行程参数优先次序按表 3.3选用。 表 3.3 液压缸活塞行程参数表 （ mm） 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3400 3800 油缸推力与第一节油缸直径的关系为： 214dPp（ 3.2） 式中： p-液压系统工作压力， Mpa。 本设计中液压工作系统的压力位 10 Mpa。 可求得第一节油缸的最小直径： 14 4 7 5 3 5 0 9 7 . 9 7 1 0 03 . 1 4 1 0pd m mp 根据国标选定液压缸为 4TG-E100*4160EE。 四级行程分别为 1250mm， 1250mm， 1250mm， 500mm。 3.6 本章总结 本章主要内容是 选择合适的举升方式， 确定举升缸安装位置，计算举升缸尺寸， 根据设计需要， 本设计选用直推式举升机构 ，液压缸安装位置选择前置式安装，通过计算获得液压缸内径为 100mm。 nts 16 第 4 章 车架的改装 主车架是汽车底盘上各总成及专用工作装置安装的基础，改装时受到的影响最大，因此，要特别引起注意。 4.1主车架的钻孔和焊接 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。主车架纵梁的高应力区在轴距之间纵梁的下冀面和后悬的上冀面处。因为这些部位纵梁应力较大，钻孔容易产生应力集中。 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： （ 1） 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 4.1和表 4.1的要求。 表 4.1 主车架钻孔的尺寸要求 尺寸 车型 重型车 中型车 轻型车 孔间距 /mm A 70 60 50 B 50 40 30 C 50 40 30 孔径 /mm 15 13 11 图 4.1 主车架钻孔的孔径和孔间距 （ 2） 在纵梁翼面高应力区外的其它部位钻孔，只能在中心处钻一个孔，如图 4.1。 （ 3） 在纵梁的边、角区域亦禁止钻孔或焊接，如图 4.2、图 4.3 所示的区域即为不允许钻孔和焊接加的部位。因为在这些部位进行钻孔或焊接，极易引起车架早期开裂。 nts 17 图 4.2 主车架纵梁禁止钻孔区 图 4.3 主车架纵梁禁止焊接区 1) 严禁将车架纵梁或横梁的男面加工成缺口形状。 本课题中由于主车架与副车架之间的连接选用止推连接板形式，故主车架不用考虑钻孔，只需考虑焊接的位置得当。 4.2 主车架加强板的设计 （ 1） 设主车架纵梁加强板的条件 主车架改装时，为了减少车架纵梁的局部应力。或者为了使车架加长后仍能满足强度和刚度的要求，对装载质量增加；轴距和总长发生变化，使车架采用中部拼接或尾部加长时；为了使车架高应力区 (危险断面 )满足强度和刚度的要求，同时又使车架在某一区间的截面尺寸变化不致太大，这些情况，常常在车架纵梁上采用加强板。 （ 2） 加强板的形状 加强板的截面形状推荐选用 L 型，其厚度应不小于车架厚度的 40。 L 型加强板的冀面应贴合在车架纵梁翼面受拉伸的一边。加强板的端头形状应逐步过渡，如切成小于45的斜角，或在端头中部开光滑槽，如图 4.4所示。 图 4.4 加强板的湍头形状 1-主车架纵梁； 2-加强板 （ 3） 加强板的布置 加强板布置的合理，可以有效地减少车架的应力。若布置