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卸车 车厢 举升机 设计

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SY-025-BY-1毕业设计(论文)题目审定表指导教师姓名韩春强职称讲师从事专业交通运输是否外聘是否题目名称 矿用自卸车车厢和举升机构设计课题适用专业车辆工程课题类型X 课题简介：（主要内容、意义、现有条件、预期成果及表现形式。）自卸车是重要的专用车辆，在我们的生产和生活中发挥着重要的作用，目前有许多种类型的自卸车，功能和特点各不相同。基本内容包括：设计研究题目的意义及发展趋势；主要性能参数的选择；设计方案的选定；车厢的设计；举升机构的选择与设计；液压系统的设计以及副车架的设计。本设计可以使学生系统的运用所学的知识，对于培养学生机械设计和液压系统设计方面的能力具有很大的作用。 设计有举升机构和液压系统的方案，设计要合理，结构要符合设计、加工、工艺、装配及使用条件的要求。设计图纸有液压系统、三角臂、举升机构、副车架、车厢和整车装配图。图纸绘制采用计算机辅助制图，要求工整、清晰、规范。设计说明书应层次分明，数据详实，文字简练，推理有据，内容严谨。 指导教师签字： 年 月 日教研室意见1选题与专业培养目标的符合度好较好一般较差2对学生能力培养及全面训练的程度好较好一般较差3选题与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度好较好一般较差4论文选题的理论意义或实际价值好较好一般较差5课题预计工作量较大适中较小6课题预计难易程度较难一般较易 教研室主任签字： 年 月 日系（部）教学指导委员会意见： 负责人签字： 年 月 日注：课题类型填写 W.科研项目；X.生产（社会）实际；Y.实验室建设；Z.其它。SY-025-BY-2毕业设计(论文)任务书学生姓名王刚系部汽车工程系专业、班级车辆B05-18-12指导教师姓名韩春强职称讲师从事专业交通运输是否外聘是否题目名称 矿用自卸车车厢和举升机构设计一、设计（论文）目的、意义自卸车是重要的专用车辆，在我们的生产和生活中发挥着重要的作用，目前有许多种类型的自卸车，功能和特点各不相同。矿用自卸车是矿业生产中的重要设备，它具有荷载量大，工作一环境差等特点，其车厢和举升机构是重要的工作装置，对于车辆可靠工作、自动倾倒货物具有重要作用。本设计可以使学生系统的运用所学的知识，对于培养学生机械设计和液压系统设计方面的能力具有很大的作用。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法） 1、设计内容（1）设计研究题目的意义及发展趋势；（2）设计方案的选定；（3）车厢的设计；（4）举升机构的选择、设计分析与校核；（5）液压系统的设计、计算与选型；（6）副车架的设计与校核；（7）图纸（液压系统、三角臂、举升机构、副车架、车厢和整车装配图）。 2、技术要求 设计方案要合理，结构要符合设计、加工、工艺、装配及使用条件的要求。设计图纸（包括装配图和零件图）的绘制必须采用计算机辅助制图，要求工整、清晰、规范。设计说明书应层次分明，数据详实，文字简练，推理有据，内容严谨。三、设计（论文）完成后应提交的成果设计的自卸车应该达到结构合理、工作可靠、成本适中等要求。 设计完成时提交1.5万字的设计说明书一份，自卸汽车总装配图以及零件图，总共合3张以上A0图纸。四、设计（论文）进度安排（1）调研、资料收集、完成开题报告；第1、2周（3月2日3月15日）（2）列出论文提纲，提出最优设计方案； 第3、4周（3月16日3月29日）（3）完成绪论、车厢设计部份； 第57周（3月30日4月19日）（4）完成举升机构、液压系统、副车架的设计；第810周（4月20日5月10日）（5）修改和完善毕业设计；第1115周（5月11日6月14日）（6）毕业设计（论文）审核、修改； 第16周（6月15日6月21日） （7）毕业设计（论文）答辩准备及答辩。 第17周（6月22日6月28日）五、主要参考资料自卸车设计、液压系统设计方面的书籍、期刊和网络上的相关文章。1.唐应时，李阳，何友朗.自卸车车架的静动态计算分析J.专用汽车.2006.12.赵立军,刘涛. 一种多角度自卸车的设计J.专用汽车，2003.53.余仁义,梁涛.自卸汽车倾卸机构的设计J.专用汽车.2003.2六、备注指导教师签字：年 月 日教研室主任签字： 年 月 日SY-025-BY-3毕业设计(论文)开题报告学生姓名王 刚系部汽车工程系专业、班级车辆工程B05-18指导教师姓名韩春强职称讲师从事专业交通运输是否外聘是否题目名称 矿用自卸车车厢和举升机构设计一、课题研究现状，选题的目的和意义1、研究现状自卸车又叫翻斗车，它是依靠自身动力驱动液压举升机构，使其具有自动倾卸货物功能与复位功能的一种重要专用汽车。目前有许多种类型的自卸车，功能和特点各不相同，它主要运输砂、石、土、垃圾、建材、煤、矿石、粮食和农用品等散装并可散堆的货物，在我们的生产和生活中发挥着重要的作用。矿用铲斗式自卸车是矿业生产中的重要设备，它具有荷载量大，车速低，运距短，其轴荷不受公路法规的限制，以及在工作环境差的条件下具有良好的通过性和机动性。其车厢和举升机构是重要的工作装置，对于车辆可靠工作、自动倾倒货物具有重要作用。随着自卸汽车产品技术的发展，举升机构的结构型式也不断增多。自卸汽车上，现在广泛采用液压举升机构。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。根据油缸作用车厢位置的不同，可以分为油缸中置式和油缸前置式两种型式。根据油缸的安装特点，连杆组合式举升机构又分为油缸前推连杆放大式、油缸前推杠杆平衡式、油缸浮动等多种结构型式。其中，矿用汽车普遍采用直推式举升机构。车厢结构型式按用途不同大概可分为：普通矩形车厢和铲斗车厢。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，保证货物顺利卸出。铲斗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，车厢的设计形状较复杂，用料较厚。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。随着我国国民经济高速稳步发展，大型露天矿山建设方兴未艾，产量年年攀升，作为大型露天矿山主要运输工具重型矿用自卸车也得到迅速增长。但是，世界上只有极少数的汽车制造商完全掌握其中的技术，中国在在这方面也缺乏自主创新能力。不可否认，如果从质量角度方面看，国产产品的确存在较大差距，但从使用综合效益比较，国产矿用汽车并不逊色。2、目的、意义 举升机构是自卸汽车的重要工作系统之一，其设计质量直接影响自卸汽车的使用性能。对于举升机构的设计，国内设计单位通常采用传统的类比作图试凑法。这种方法工作量大，效率低，而且设计出的举升机构往往存在许多不合理的因素，影响自卸车举升性能，对自卸车产品的系列化不利。油缸中置式举升机构中，油缸支在车厢中部，油缸的举升力较大，油缸行程较小。油缸前置式举升机构中，油缸支在车厢前部，油缸的举升力较小，油缸行程较大，常用于重型自卸汽车上。油缸前推连杆放大式举升机构，通过三角板与车厢底板相连，车厢的举升支点较靠近车厢的前部，车厢的受力状况较好，稳定性好，油缸的最大推力较小，油压特性好。油缸前推杠杆平衡式举升机构，通过拉杆与车厢底板相连，车厢的举升支点较靠近车厢的前部，车厢的受力状况较好，机构启动性好，但机构三角板连杆的几何尺寸较大，结构不紧凑，油缸摆角较大，工作行程较大，液压管路不易布置。油缸浮动式举升机构，油缸的一端直接与车厢底板相连，另一端不是固定在车架上，而是可以随着车厢的翻转而运动。该结构的拉杆与车厢底板直接相连，举升支点较靠近车厢的前部，车厢的受力状况较好，工作效率较高。但是，该结构几何尺寸较大，结构不紧凑，举升过程中油缸摆角较大，使得液压管路不易布置。若能将不同类型的举升机构，按其各自的特点配备到与之相应的自卸汽车，则无论是自卸汽车的工作性能，还是举升机构的使用效率，都会得到很大的改善。因此，如何选择合适的举升机构，成为自卸车设计的重要问题。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、研究的基本内容（1）设计研究题目的意义及发展趋势；（2）主要性能参数的选择；（3）设计方案的选定；（4）车厢的设计；（5）举升机构的选择与设计；（6）液压系统的设计；（7）副车架的设计。2、拟解决的主要问题（1）车厢的设计；（2）举升机构的设计分析与校核；（3）液压系统的计算与选型；（4）副车架的分析与校核；（5）检验设计方案是否合理，结构是否符合设计、加工、工艺、装配及使用条件的要求。三、技术路线（研究方法）搜集材料和参考同类车型矿用自卸车主要性能参数的选择副车架和车厢设计和校核液压系统的设计和校核举升机构的类型与选择举升机构受力分析和参数选择 油缸的选择和计算画出车厢，举升机构的CAD制图及自卸车整车的装配图 四、进度安排（1）调研、资料收集、完成开题报告；第1、2周（3月2日3月15日）（2）列出论文提纲，提出最优设计方案； 第3、4周（3月16日3月29日）（3）完成绪论、车厢设计部份； 第57周（3月30日4月19日）（4）完成举升机构、液压系统和副车架的设计；第810周（4月20日5月10日）（5）修改和完善毕业设计；第1115周（5月11日6月14日）（6）毕业设计（论文）审核、修改； 第16周（6月15日6月21日）（7）毕业设计（论文）答辩准备及答辩。 第17周（6月22日6月28日）五、参考文献1.唐应时，李阳，何友朗.自卸车车架的静动态计算分析J.专用汽车.2006.12.赵立军,刘涛.一种多角度自卸车的设计J.专用汽车.2003.53.余仁义,梁涛.自卸汽车倾卸机构的设计J.专用汽车.2003.24.明平顺.汽车运输专用车辆M.人民交通出版社.2006.125.熊建国.大型运输车辆底盘构造与维修M.人民交通出版社.2005.116.卞学良.专用汽车结构与设计M.机械工业出版社.2008.17.刘敏杰，刘聚德.几种举升机构的结构与性能分析J.青岛建筑工程学院.1999.18.伊雄武.轻型自卸车举升机构的优化设计J.湖南省三湘客车集团有限公司特种车公司.2003.99.徐乃镗.矿用自卸汽车举升机构设计J.中环动力重型汽车有限公司.2007.1010.鲍际辉，钟学和.自卸车举升机构设计计算J.黄山市江淮特种车厂.1997.1011.张海鹰.3201Z型自卸车举升机构设计及力学分析J.北京市政中燕工程机械制造有限公司.2003.1012.齐晓杰.汽车液压与气压传动M.机械工业出版社.2006.813.周士昌.液压系统设计M.机械工业出版社.2005.1014.Mart in P Bendsoe.Optimization of st ructural topo logy shape and materialM.Berlin:Sp ringer2V erlag Berlin Hei215.Sherfinski J .Acceleration from the energy function derivativeJ.The Physics Teacher.April 1998.228-229. 六、备注指导教师意见：签字： 年 月 日SY-025-BY-5毕业设计(论文)中期检查表填表日期2009年 04月 22日迄今已进行 8 周剩余 9 周学生姓名王刚系部汽车工程系专业、班级车辆B05-18指导教师姓名韩春强职称讲师从事专业交通运输是否外聘是否题目名称矿用自卸车车厢和举升机构设计学生填写毕业设计（论文）工作进度已完成主要内容待完成主要内容 （1）绪论 （2）设计方案的选定； （3）车厢的设计 （4）举升机构的选择、设计分析 副车架和液压系统的设计、计算与选型整车,举升机构等CAD制图等存在问题及努力方向 设计过程中容易产生计算与参数的选择产生矛盾 在设计方面需要严谨的设计方法学生签字： 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-6毕业设计指导教师评分表学生姓名王刚系部汽车工程系专业、班级车辆工程B05-18指导教师姓名韩春强职称讲师从事专业交通运输是否外聘是否题目名称矿用自卸车车厢和举升机构设计序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力205计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）106插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）58科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度10得 分 X= 评 语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点） 指导教师签字： 年 月 日SY-025-BY-7毕业设计评阅人评分表学生姓名王刚专业班级车辆工程B05-18指导教师姓名韩春强职称讲师题目矿用自卸车车厢和举升机构设计序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力255计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）156插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）5得 分 Y= 评 语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点） 评阅人签字 ： 年 月 日SY-025-BY-8毕业设计答辩评分表学生姓名王刚专业班级车辆工程B05-18指导教师韩春强职 称讲师题目矿用自卸车车厢和举升机构设计答辩时间月 日 时答辩组成员姓名出席人数序号评 审 指 标满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况，题目难易度、工作量、与实际的结合程度102设计（实验）能力、对实验结果的分析能力、计算能力、综合运用知识能力103应用文献资料、计算机、外文的能力104设计说明书撰写水平、图纸质量，设计的规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）、实用性、科学性和创新性155毕业设计答辩准备情况56毕业设计自述情况207毕业设计答辩回答问题情况30总 分 Z= 答辩过程记录、评语： 答辩组长签字： 年 月 日SY-025-BY-9毕业设计(论文)成绩评定表学生姓名王 刚性别男系部汽车工程系专业车辆工程班级B05-18设计（论文）题目 矿用自卸车车厢和举升机构设计指导教师姓名韩春强职称讲师指导教师评分（X）评阅教师姓名职称评阅教师评分（Y）答辩组组长职称答辩组评分（Z）毕业设计（论文）成绩百分制五级分制答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）： 系部公章： 年 月 日注：1、指导教师、评阅教师、答辩组评分按百分制填写，毕业设计（论文）成绩百分制=0.3X+0.2Y+0.5Z 2、评语中应当包括学生毕业设计（论文）选题质量、能力水平、设计（论文）水平、设计（论文）撰写质量、学生在毕业设计（论文）实施或写作过程中的学习态度及学生答辩情况等内容的评价。SY-025-BY-10优秀毕业设计(论文)推荐表题 目 矿用自卸车车厢和举升机构设计类别毕业设计学生姓名王 刚系、专业、班级汽车工程系车辆工程B05-18指导教师韩春强职 称讲师设计成果明细：答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）： 系部公章： 年 月 日备 注： 注：“类别”栏填写毕业论文或毕业设计毕业设计（论文）过程管理材料题 目矿用自卸车车厢和举升机构设计学生姓名王 刚系部名称汽车工程系专业班级车辆工程B05-18指导教师韩春强职 称讲师教研室交通运输起止时间2009.3.2-2009.6.21教 务 处 制SY-025-BY-3毕业设计(论文)开题报告学生姓名王 刚系部汽车工程系专业、班级车辆工程B05-18指导教师姓名韩春强职称讲师从事专业交通运输是否外聘是否题目名称 矿用自卸车车厢和举升机构设计一、课题研究现状，选题的目的和意义1、研究现状自卸车又叫翻斗车，它是依靠自身动力驱动液压举升机构，使其具有自动倾卸货物功能与复位功能的一种重要专用汽车。目前有许多种类型的自卸车，功能和特点各不相同，它主要运输砂、石、土、垃圾、建材、煤、矿石、粮食和农用品等散装并可散堆的货物，在我们的生产和生活中发挥着重要的作用。矿用铲斗式自卸车是矿业生产中的重要设备，它具有荷载量大，车速低，运距短，其轴荷不受公路法规的限制，以及在工作环境差的条件下具有良好的通过性和机动性。其车厢和举升机构是重要的工作装置，对于车辆可靠工作、自动倾倒货物具有重要作用。随着自卸汽车产品技术的发展，举升机构的结构型式也不断增多。自卸汽车上，现在广泛采用液压举升机构。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。根据油缸作用车厢位置的不同，可以分为油缸中置式和油缸前置式两种型式。根据油缸的安装特点，连杆组合式举升机构又分为油缸前推连杆放大式、油缸前推杠杆平衡式、油缸浮动等多种结构型式。其中，矿用汽车普遍采用直推式举升机构。车厢结构型式按用途不同大概可分为：普通矩形车厢和铲斗车厢。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，保证货物顺利卸出。铲斗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，车厢的设计形状较复杂，用料较厚。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。随着我国国民经济高速稳步发展，大型露天矿山建设方兴未艾，产量年年攀升，作为大型露天矿山主要运输工具重型矿用自卸车也得到迅速增长。但是，世界上只有极少数的汽车制造商完全掌握其中的技术，中国在在这方面也缺乏自主创新能力。不可否认，如果从质量角度方面看，国产产品的确存在较大差距，但从使用综合效益比较，国产矿用汽车并不逊色。2、目的、意义 举升机构是自卸汽车的重要工作系统之一，其设计质量直接影响自卸汽车的使用性能。对于举升机构的设计，国内设计单位通常采用传统的类比作图试凑法。这种方法工作量大，效率低，而且设计出的举升机构往往存在许多不合理的因素，影响自卸车举升性能，对自卸车产品的系列化不利。油缸中置式举升机构中，油缸支在车厢中部，油缸的举升力较大，油缸行程较小。油缸前置式举升机构中，油缸支在车厢前部，油缸的举升力较小，油缸行程较大，常用于重型自卸汽车上。油缸前推连杆放大式举升机构，通过三角板与车厢底板相连，车厢的举升支点较靠近车厢的前部，车厢的受力状况较好，稳定性好，油缸的最大推力较小，油压特性好。油缸前推杠杆平衡式举升机构，通过拉杆与车厢底板相连，车厢的举升支点较靠近车厢的前部，车厢的受力状况较好，机构启动性好，但机构三角板连杆的几何尺寸较大，结构不紧凑，油缸摆角较大，工作行程较大，液压管路不易布置。油缸浮动式举升机构，油缸的一端直接与车厢底板相连，另一端不是固定在车架上，而是可以随着车厢的翻转而运动。该结构的拉杆与车厢底板直接相连，举升支点较靠近车厢的前部，车厢的受力状况较好，工作效率较高。但是，该结构几何尺寸较大，结构不紧凑，举升过程中油缸摆角较大，使得液压管路不易布置。若能将不同类型的举升机构，按其各自的特点配备到与之相应的自卸汽车，则无论是自卸汽车的工作性能，还是举升机构的使用效率，都会得到很大的改善。因此，如何选择合适的举升机构，成为自卸车设计的重要问题。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、研究的基本内容（1）设计研究题目的意义及发展趋势；（2）主要性能参数的选择；（3）设计方案的选定；（4）车厢的设计；（5）举升机构的选择与设计；（6）液压系统的设计；（7）副车架的设计。2、拟解决的主要问题（1）车厢的设计；（2）举升机构的设计分析与校核；（3）液压系统的计算与选型；（4）副车架的分析与校核；（5）检验设计方案是否合理，结构是否符合设计、加工、工艺、装配及使用条件的要求。三、技术路线（研究方法）搜集材料和参考同类车型矿用自卸车主要性能参数的选择副车架和车厢设计和校核液压系统的设计和校核举升机构的类型与选择举升机构受力分析和参数选择 油缸的选择和计算画出车厢，举升机构的CAD制图及自卸车整车的装配图 四、进度安排（1）调研、资料收集、完成开题报告；第1、2周（3月2日3月15日）（2）列出论文提纲，提出最优设计方案； 第3、4周（3月16日3月29日）（3）完成绪论、车厢设计部份； 第57周（3月30日4月19日）（4）完成举升机构、液压系统和副车架的设计；第810周（4月20日5月10日）（5）修改和完善毕业设计；第1115周（5月11日6月14日）（6）毕业设计（论文）审核、修改； 第16周（6月15日6月21日）（7）毕业设计（论文）答辩准备及答辩。 第17周（6月22日6月28日）五、参考文献1.唐应时，李阳，何友朗.自卸车车架的静动态计算分析J.专用汽车.2006.12.赵立军,刘涛.一种多角度自卸车的设计J.专用汽车.2003.53.余仁义,梁涛.自卸汽车倾卸机构的设计J.专用汽车.2003.24.明平顺.汽车运输专用车辆M.人民交通出版社.2006.125.熊建国.大型运输车辆底盘构造与维修M.人民交通出版社.2005.116.卞学良.专用汽车结构与设计M.机械工业出版社.2008.17.刘敏杰，刘聚德.几种举升机构的结构与性能分析J.青岛建筑工程学院.1999.18.伊雄武.轻型自卸车举升机构的优化设计J.湖南省三湘客车集团有限公司特种车公司.2003.99.徐乃镗.矿用自卸汽车举升机构设计J.中环动力重型汽车有限公司.2007.1010.鲍际辉，钟学和.自卸车举升机构设计计算J.黄山市江淮特种车厂.1997.1011.张海鹰.3201Z型自卸车举升机构设计及力学分析J.北京市政中燕工程机械制造有限公司.2003.1012.齐晓杰.汽车液压与气压传动M.机械工业出版社.2006.813.周士昌.液压系统设计M.机械工业出版社.2005.1014.Mart in P Bendsoe.Optimization of st ructural topo logy shape and materialM.Berlin:Sp ringer2V erlag Berlin Hei215.Sherfinski J .Acceleration from the energy function derivativeJ.The Physics Teacher.April 1998.228-229. 六、备注指导教师意见：签字： 年 月 日本科学生毕业设计矿用自卸车车厢和举升机构设计 系部名称： 汽车工程系 专业班级： 车辆工程B05-18班 学生姓名： 王 刚 指导教师： 韩春强 职 称： 讲 师 黑 龙 江 工 程 学 院二九年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeThe Design for Compartment and Lifting Mechanism of Mining Dump Truck Candidate：Wang GangSpecialty：Vehicle engineeringClass：B05-18Supervisor：Lecturer. Han chunqiangHeilongjiang Institute of Technology2009-06Harbin黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要本设计的题目是矿用自卸车车厢和举升机构设计。矿用自卸车是矿业生产中的重要设备，它具有荷载量大，车速低，运距短等主要特点。车厢和举升机构是重要的工作装置，对于车辆可靠工作、自动倾倒货物具有重要作用。本设计首先论述了车厢和举升机构的结构形式，以及在满足设计性能需求的情况下，选择最符合要求的形式。在确定了矿用自卸车底盘的参数后，依此为依据完成其车厢和举升机构的设计，并对举升机构和液压系统进行校核，而且要绘制出车厢、举升机构、液压系统等图纸。在液压系统设计中，还要进行液压缸和油泵的选型和计算，并要选择取力器和方向控制阀的类型。由于矿用自卸车的工作条件比较恶劣，对它的要求也比一般的自卸车要苛刻，车厢的体积也比较大，强度要求也比较大，材料的强度也比较重要。若能将不同类型的举升机构，按其各自的特点配备到与之相应的自卸汽车，则无论是自卸汽车的工作性能，还是举升机构的使用效率，都会得到很大的改善。因此，如何选择合适的举升机构和车厢，成为自卸车设计的重要问题。关键词： 自卸车；设计；车厢；举升机构；液压系统ABSTRACTThe topic of this design is compartment and lifting mechanism of mining dump truck.The mining dump truck is importance equipments in the mineral industry,it have characteristics of carrying great capacity,the low speed and the short distance.The compartment and lifting mechanism of mining dump truck is of importance in work equipment,which have a large impact on the functions,such as the credibility of vehicle,the level of dumping the goods and so on.Firstly this design discussed the forms of the structure of compartment and lifting mechanism,and choiced the best form under the circumstance of satisfying the functions in need.After fixing on the parameter of the chassis of mining dump truck,according to this,we can complete its compartment and lifting mechanism,check hydraulic system and lifting mechanism,protract the blueprint of hydraulic system and lifting mechanism. In the design of hydraulic system,we need to choice the form of hydraulic cylinder and calculate the parameter of hydraulic cylinder,confirm the parameter and basic configuration and the scheme of total disposal of implement.Because of the worse working condition of mining dump truck,the demand for mining dump truck is very rigour,such as,the large volume of compartment and the big intension of material.If lifting mechanism of dump truck fit to it very well,the working performance of dump truck and the efficiency of the use of lifting mechanism will be improved.So,how to choice the form of the lifting mechanism is a very important problem in the design of the dump truck. Key words： Dump truck; Design;Compartment; Lifting mechanism; Hydraulic systemIV黑龙江工程学院本科生毕业设计目 录摘要IAbstractI第1章 绪论11.1课题的提出11.2课题来源及研究意义11.3 矿用自卸车国内外研究概况及发展趋势11.3. 1国外研究发展概况11.3.2国内研究发展概况11.4研究的内容1第2章 整车参数的确定及车厢的设计12.1整车尺寸参数的确定12.2质量参数的确定12.3车厢形式的选择12.4车厢的选材12.5车厢的设计规范及尺寸确定12.6车厢后拦板开合机构设计与分析12.7本章小结1第3章 液压举升机构的设计13.1液压举升机构时应满足的性能13.2举升系统性能主要评价参数13.3液压举升机构方案的确定13.3.1液压举升机构简述13.3.2液压举升机构方案的选择13.4举升机构几何尺寸的确定13.4.1车厢与副梁铰支点O的确定13.4.2车厢放平时举升机构与车厢前铰支点A0的确定13.4.3液压油缸与副梁铰支点的确定13.4.4车厢放平时三角臂中支点C0座标和A0C0长度的确定13.4.5车厢放平时拉杆与三角臂铰接点B0的确定13.4.6拉杆与副梁铰接点D及拉杆长度的确定13.5 举升机构力学分析13.5.1机构的坐标计算13.5.2机构受力分析13.5.3拉杆截面尺寸的确定13.6 本章小结1第4章 液压系统的计算14.1液压油缸性能参数计算14.2液压泵性能参数计算14.3油箱容积与油管内径计算14.4系统压力校核14.5车厢升降时间的校核14.6方向控制阀的选型14.7操纵方式的选择14.8液压系统原理14.9取力器的选择14.10本章小结1第5章 副车架的设计15.1选用的底盘主车架的主要尺寸15.2副车架的结构设计15.2.1副车架的外形15.2.2副车架的选材15.2.3副车架的截面形状15.2.4加强板的布置15.2.5副车架的前端形状及安装位置15.2.6纵梁与横梁的连接设计15.3 副车架与主车架的连接设计15.4副车架尺寸的确定15.5副车架的强度刚度弯曲适应性校核15.6本章小结1结论1参考文献1致谢1附录1附录A.外文文献原文1附录B.外文文献中文翻译1第1章 绪 论1.1 课题的提出自卸车是利用发动机动力驱动液压举升机构，将车厢倾斜一定角度从而达到自动卸货的目的，并依靠货箱自重使其复位的专用汽车。按不同的用途自卸车可分为两大类：一类是非公路运输用的重型和超重型自卸汽车。这种自卸汽车主要应用于大型矿山、水利工地等场所，运输的货物通常是由与其配套的挖掘机械来完成装载的。这类汽车也称为矿用自卸汽车。这类自卸车辆在长度、宽度、高度以及轴荷等方面不受公路法规的限制，但同时它也只能在矿山、工地上使用，而不得用于公路运输。另一类是公路运输用的轻、中、重型（装载质量在210t）普通自卸汽车。这种自卸车主要承担着泥土、砂石、煤炭等松散货物的运输工作，它通常也是与装载机械配套使用的1。 普通自卸车辆有多种分类方法，按运输货物倾卸方向分为：后倾式、侧倾式、三面倾式和底卸式自卸汽车；按货箱栏板结构分为：栏板一面开启式、栏板三面开启式和簸箕式（即无后栏板式）汽车：按装载质量分为：轻型自卸汽车（me3.5t ）、中型自卸汽车（3.5t me8t）。矿用自卸车（Mining truck），也称之为非公路运输车（Offhighway truck），是露天矿山运输的重要设备，随着露天矿开采规模的扩大，开采深度的增加，运输道路坡度的变陡，铁路运输效率降低，曲率半径受到限制，爬坡能力低，很难适应深部开采的要求，从而为大型矿用自卸车的发展提供了机遇。目前，在年开采量千万吨以上的大型露天矿山的运输设备中，矿用自卸车已占8090。矿用自卸车安驱动型式分为电传动和液力机械传动，电传动的矿用自卸车又称电动轮自卸车。矿用汽车主要用于露天矿山，工作环境恶劣。随着露天矿开采规模的扩大，开采深度的增加，多数矿用汽车经常是满载连续上坡，下坡时又需要连续制动，柴油机和传动系统满负荷运行时间长，因此矿用汽车的使用可靠性要求很高，这也造成了其生产成本高，售价昂贵，产量不大。矿用自卸车是随着我国农村经济的不断发展，上世纪80年代末发展起来的自卸运输车辆，其装载重量在10t以上。自2001年11月10日起，中国正式成为WTO成员国，国内市场逐渐开放。同时，我国亦确立了以扩大内需为主的经济政策，实施西部施西部大开发战略，加大对基建项目的投资力度，农林牧渔、采矿、水利、军工、环保、商业运输、交通、通讯、金融、机场、电力、城市建设和石油开采等行业均快速发展，使各种类型的专用车需求量大增。在广大城乡的沙场、矿山、工地及般的土木工程等的运输作业矿用自卸车以其良好的通过型、机动性的优点得到了广泛的应用。在矿用自卸车的设计当中，液压举升机构的设计一直处于重要的地位。这是因为液压举升机构是矿用自卸车的重要工作系统，其设计方案的优劣直接影响着汽车的多个主要性能指标。应用最优化方法进行液压举升机构的设计，对提高液压举升机构的设计质量和效率具有重要的意义2。1.2课题来源及研究意义当今汽车工业面临的主要挑战是买方市场的形成和产品更新换代速度的日益加快。汽车产品开发的一个主要手段就是变型设计，即以现有产品为基础，保持其基本结构和功能不变，对其局部结构、尺寸或配置进行一定范围内的变动和调整，以此快速形成适应市场需求的新产品。自动倾卸汽车是以发动机为动力，经过变速器的取力机构和液压倾卸装置，进行车厢自动倾卸，从而实现自动卸货的一种车辆。因其短途卸载方便，动力性、机动性均较好，与装载机，带式输送机，吊车等其它吊装机具配合使生产效率明显提高，被广泛应用于建设工地、矿山、港口、码头等，用来搬运岩石，废土，煤，沙子等物资。自卸汽车包括两大类：铰接式自卸汽车和刚性自卸汽车。刚性自卸汽车按传动方式又可分为液力机械传动自卸汽车和电力机械传动自卸汽车两种。装载量在10t以上的自卸汽车，由于载重量大，外形尺寸宽，超过了公路对车辆的使用要求，一般不能在公路上运行，我们称之为非公路自卸汽车。此类自卸汽车主要用于露天矿山和地下采矿，有时也用于采石场和水利、建筑工程中。 矿用自卸汽车是一种专用汽车，技术要求高，社会需求量少。过去很长一段时间，国内矿用自卸汽车生产厂家主要靠引进国外车型，通过仿制和部分改造开发自己的新车型。随着设计水平和生产能力逐渐提高，部分矿用汽车生产厂家开始与高校等科研机构合作，开发具有自主知识产权的矿用自卸汽车。如北京首钢重型汽车制造厂与北京科技大学合作，开发的SGA3550型矿用自卸汽车。在 SGA3550型矿用自卸汽车样机装配过程中，发现了一些设计上的失误，造成部分零件的返工，延长了样机制作时间。可见，有必要采用新的设计方法，如国外部分矿用自卸汽车生产厂家采用的虚拟样机技术，保证整车一次装配成功，减少甚至避免零件的返工，缩短新车型的研制时间，降低研制成本，提高整车性能。矿用自卸汽车液压系统是矿用自卸汽车重要组成部分，液压系统性能好坏直接影响整车的工作性能和可靠性。本课题在满足设计要求下，对矿用自卸车的车厢和举升机构进行合理的选择和设计，并为进一步研究整车的计算机辅助设计提供经验，进而提高自卸汽车产品的设计质量和设计效率。同时，也希望能为推广虚拟样机等先进CAD技术的应用，以及为提高我国专用汽车的设计水平进行一些有益的探索。1.3 矿用自卸车国内外研究概况及发展趋势而作为专用车辆品种之一的自卸汽车，几十年来在国内外获得迅速发展与普及，至今其保留量大约占专用汽车的25%，并且日趋完善，成为系列化多品种的产品。矿用汽车有两个比较显著的发展趋势：大型化和智能化。随着以微电子技术为核心的现代科技的发展，解决了柴油机、传动系统以及轮胎大型化中出现的一系列问题，为矿用自卸汽车大型化创造了条件。现在吨位最大的矿用汽车是Liebher公司生产的T282自卸车，其载重量己达364t（采用电力机械传动）。在自动化方面，随着微电子技术和GPS（全球卫星定位系统）的扩大应用，为无人驾驶矿用汽车创造了技术条件。 对于自卸汽车，一般不专门作底盘设计，而是用具有相同装载质量的载货汽车底盘进行改装。因此，自卸汽车的设计主要是举升机构的设计，举升机构的设计质量是影响自卸汽车使用性能的关键因素。虽然举升机构是自卸汽车的关键部件，但是很多厂家在进行举升机构的设计时所采用的方法还比较落后，其主要方法是对于不同装载质量的自卸汽车举升机构，根据现有自卸汽车举升机构的大小，凭经验按照一定的比例加大或缩小相应构件的尺寸设计成的，这就是传统的经验类比法。采用这种设计方法，由于举升机构的复杂性以及机构铰点位置布置的复杂性等问题，所以在决定实际结构时往往取较大的安全系数，结果是材料的潜力不能充分发挥，产品性能也难以发挥。只能靠一次次的设计实验来改进，这样设计出的举升机构必然存在许多不合理的因素，影响自卸汽车举升性能的提高，也必然导致设计制造周期长，成本高。因此，要先获得良好工作性能的举升机构，就必须从根本上改进设计手段和方法，提高举升机构的设计质量。电子计算机的发展为此提供了有利条件，以计算机为辅助手段的计算机辅助设计、优化设计软件及计算机图形学，使得自卸汽车举升机构的虚拟设计成为现实，这一设计上的巨大进步带来的经济效益是巨大的。1.3.1 国外研究发展概况重型专用汽车在专用汽车中所占的比例继续上升，与此同时，重型专用汽车在重型汽车市场中所占份额也将继续提高，预计几年内将超过普通重型车所占的市场份额；专用车需求进一步向专业化高技术含量发展，专用车生产向柔性化、自动化方向发展，产品配套国际化、模块化；市场竞争更趋激烈，具有较强市场应变能力的企业将不断发展壮大，而应变能力较差的企业将逐步被市场所淘汰；我国专用汽车企业的劳动力优势与国外专用汽车企业的资金优势将逐步弱化，竞争力主要体现在企业的创新能力和市场应变能力；重型专用汽车产量集中度相对提高，逐步形成行业内的知名企业； 以技术为基础的企业进入难度提高。随着计算机技术的发展和应用，50年代发展起来的以线性规划和非线性规划为主要内容的新的数学分支一数学规划被应用于解决工程设计问题，形成了工程设计的新理论和新方法，即工程优化设计理论与方法。特别从60年代以来，最优化技术发展迅速，而且得到了广泛的应用。在汽车工业发达的欧、美、日等国家，汽车优化设计理论和方法已应用于汽车诸多领域的很多环节，从汽车发动机、底盘、车身等主要总成的优化到整车动力传动系统的匹配，优化设计使他们的汽车工业保持了世界领先地位。1.3.2 国内研究发展概况我国在机械设计中采用最优化技术的历史很短，但其发展速度却是十分惊人的。无论在机构综合、通用零部件设计，还是各种专业机械的设计都有最优化技术应用的成果。张宝生等编著的汽车优化设计理论与方法对汽车主要总成和主要参数的优化设计进行了较为系统的介绍。自卸汽车举升机构的优化设计正从研究、探讨走向实际应用阶段。在计划经济向市场经济转换初期，由于汽车领域不象航天等领域受到重视，国内大多数轻型矿用自卸车生产企业在举升机构的设计过程中一直沿用着经验类比的方法设，即传统的“类比作图试凑法”，这种传统的设计方法主要是凭借设计者的经验，参照相同或类似的较为成熟的设计方案，辅以必要的分析计算，确定一个初始的设计方案，并通过估算，初步确定有关参数；然后对初定方案进行必要的分析及校核计算；如果某些设计要求得不到满足，则可进行设计方案的修改，设计参数的调整，并再一次进行分析及校核计算，如此多次反复，直到获得相对合适的设计方案为止。显然，这种工作方法工作量大、效率低，而且设计出的举升机构往往存在许多不合理的因素，影响矿用自卸车举升性能的提高，并严重阻碍着矿用自卸车产品的系列化。随着市场经济的深入发展和市场竟争的激烈，一些研究机构、工程车改装厂在举升机构的设计中采用了这种方法，并取得了一定的优化成果。优化设计作为一种新的设计方法具有综合的本质，它能够把过去的设计开发经验加以总结，寻找出更优的结构。优化技术将越来越得到更为广泛的应用。 1.4 研究的内容随着矿用自卸车变得越来越重要，则有关它的设计领域也变得日益重要起来。它的总体设计程序与载货车基本相近。本人进行一系列的市场调研和同类车型资料的收集，摸清了产品主要技术经济指标，了解有关设计标准法规等。在此基础上拟定设计原则，协调使用、制造与经济三方面矛盾，处理好产品技术先进性与工艺继承性、零部件通用化程度以及生产成本的辩证关系，然后进入具体技术设计阶段。针对上述问题和课题的研究需要，本文的主要工作是自卸汽车车厢和举升机构系统的设计研究。具体工作如下： 1、举升机构设计用机构动力学的知识对油缸前推连杆组合式自卸汽车的举升机构进行设计计算，并对举升机构液压系统的设计步骤进行了说明。对举升液压缸、液压油泵、换向阀等液压元件计算和选取进行了详细的阐述。 2、车厢的设计 参考同类车型的车厢的尺寸参数，确定其上长宽高。并对车厢后拦板开合机构的形式的选择，而且要进行设计与分析。第2章 整车参数的确定及车厢的设计2.1整车尺寸参数的确定 该自卸汽车是选择奔驰1926K型自卸车底盘，利用该车发动机动力驱动液压举升机构取力器-传动轴-液压泵-举升油缸，将车厢举升到一定角度卸货，并依靠车厢自重使其复位的专用汽车。该车最大装载质量为10t，是适用于公路运输的重型自卸汽车。倾卸机构采用油缸前推式举升机构。该自卸汽车主要由货箱、副梁、液压举升机构、液压系统等部件组成，主要技术参数见表2.1。表2.1整车参数汽车外形尺寸（）最大装载质量10000kg整备质量9000kg轴距L4415mm轮距（前后）19921860前悬 1410后悬 1175接近角离去角货箱尺寸倾斜时间（举升落下） 15s13s最大举升角总质量19000kg最高车速（kmh）82最小转弯半径（m）7.8最大爬坡度78百公里油耗（L/100km）222.2质量参数的确定额定装载质量是自卸汽车的基本使用性能参数之一。目前，中、长距离公路运输趋向使用重型自卸汽车，以便提高运输效率、降低运输成本，额定装载质量一般为919t；而承担市区或市郊短途运输的自卸汽车额定装载质量为4.59t。同时，还应考虑到厂家的额定装载质量的合理分级，以利于产品系列化、部件通用化和零件标准化。此外，额定装载质量还必须与选用的二类货车底盘允许的最大总质量相适应。改装部分质量主要包括：车厢质量、副车架质量、液压系统质量、举升机构质量以及其他改装部件的质量。改装部分质量既可通过计算、称重求得，也可以根据同类产品提供的数据进行估算。自卸汽车整车整备质量是指装备齐全、加够油料、液压油和冷却液的空车质量3。它一般是二类底盘整备质量与改装部分质量的总合，是自卸汽车总体设计的重要设计参数之一。整备质量： 选取9000kg；装载质量： 选取10000kg；驾驶员质量：65kg/人，额定载员3人，；自卸汽车总质量是指装备齐全，包括驾驶员，并按规定装满货物的质量。其值可按下式确定。 （2.1）则： =9000+10000+195=19195kg2.3车厢形式的选择车厢是用于装载和倾卸货物。它一般是由前栏板、左右侧栏板，图2.1为典型的底板横剖面呈矩形的后倾式车厢结构。为避免装载时物料下落碰坏驾驶室顶孟，通常车厢前栏板加做向上前方延伸的防护挡板。车厢底板固定在车厢底架之上孟，车厢的侧栏板、前后栏板外侧面通常布置有加强筋4。车厢结机构型式按用途不同大概可分为：普通矩形车厢和铲斗车厢。 普通矩形车厢用于散装货物运输。它的要求要比矿用自卸车车厢要低，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。 1-车厢总成；2-后栏板；3、4-铰链座；5-车厢铰支座； 6-侧栏板；7-防护挡板；8-底板图2.1车厢结构图铲斗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，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。 图2.2普通矩形车厢图2.3铲斗车厢车厢对自卸汽车的质量利用系数影响很大，对其使用寿命也有一定的影响。因此，自卸车的车厢是自卸车的重要部分。目前，国内外自卸车车厢都是用钢制成的，从质量分配来看，车厢质量大约占自卸车整备质量的14。综合上述，车厢采用普通车厢。2.4 车厢的选材 1、车厢选材原则工程材料的一般选用原则：具有良好的使用性能，优良的工艺性及合理的经济性。对于自卸汽车车厢应考虑以下性能：（1）使用性能:使用性能是选材考虑的主要问题。（2）工艺性能:材料加工的工艺流程要适合批量生产。（3）经济性能:选择材料的经济性是当前注意的问题。 2、车厢钢板选材 在遵循满足使用性能要求，较好工艺性和较好经济性的前提下，车厢选用选用Q235工程用钢材。2.5 车厢的设计规范及尺寸确定将全金属焊接车厢设计成等刚度体车厢是自卸汽车设计的重点，但是很难既能保证高强度又能保证轻量化。就整车而言，可以看成由车轮、前轴、后桥壳、悬架、车架、车厢及其橡胶缓冲块等不同刚度单元组合而成的弹性体，受力时，将按照各自的刚度产生各自的变形，其变形量与刚度成反比，吸收的能量与刚度成正比。车厢刚度，无论是弯曲刚度还是扭转刚度，都会增加车架的相应刚度，两者的刚度是相辅相成、互相补偿的。当汽车前后左右车轮处于高差较大的路面，车架扭曲较大时，车厢应该有一定的扭转随动性。如果车相的扭转刚度过大，当车架扭转到一定程度时，车厢前支承缓冲块相应的一侧压到极限位置，车厢纵梁的另一侧可能离开缓冲块，车厢前端的一大部分重量转移到一侧的车架纵梁上，纵梁可能超载损坏。如果车厢扭转刚度过小，能与车架扭转随动，当车架产生较大扭曲时，车厢可能因变形过大而早期损坏5。全金属焊接等刚度车厢设计的规范化的定量的设计计算方法并不是很完善，根据一些经验，可以知道一些设汁规范和经验数据：车厢底板和侧梁断面应小些，布置应密集，这样易于形成等刚度。自卸汽车的车架断面系数也应比同级吨位的货车车架大一倍，5t自卸汽车的车厢底板厚度应不小于6mm，本文所设计的矿用自卸车，其额定载荷为10t，故其车厢底板厚度取10mm。 1、车厢外部尺寸参数参考同类车型的车厢的尺寸，可确定自卸车的车厢的尺寸。表2.2车厢的整体尺寸车厢长度5200mm车厢宽度2609mm车厢高度1705mm车厢前后板厚度6mm车厢底板厚度10mm车厢栏板厚度50mm车厢栏板高度50mm挡板钢板厚度6mm挡板肋宽度50mm挡板肋厚度44mm 2、车厢内部尺寸参数车厢内部长宽各为车厢的长宽相应减掉厢板钢板和车厢加强肋的厚度，高度减去钢板厚度，即有车厢内层的长，宽，高为：车厢长度： 4600mm车厢宽度： 2440mm车厢高度： 1300mm即有，车厢的有效体积为：V=14.6 3、车厢铰接点尺寸确定 车厢链结点定在车厢前后尺寸长度的四分之一处，高度定在车厢高度的三分之二处，即有链接点尺寸： 链接点距后厢板尺寸： 835mm 链接点高度： 1088mm （距离厢板高度） 2.6车厢后拦板开合机构设计与分析自卸汽车改装对车厢后拦板开合机构设计要求如下： 在车厢倾斜卸货时，举升机构升至一定高度后，后厢板在重力的作用下自行打开，货物开始倾卸。卸货完毕，车厢恢复水平状态，车厢复位。 1-车厢；2-后板挂锁总成；3-后厢板；4-锁钩；5-扭转弹簧；6-锁钩轴； 7-锁钩下销；8-转轴；9-销轴；10-支承架；11-调节螺母；12-拉杆图2.4后厢板示意图 如图所示为车厢板锁启机构。该机构的主要特点是靠车厢举升机构的摆差来锁启车厢板。它主要由锁钩4扭转弹簧5 拉杆11等组成。转轴8中间穿有拉杆12，转轴8两端与支承架10铰接，以满足拉杆12以转轴为圆心转动。支承架的下端通过销轴9固定在副车架上，车厢1可以绕该轴转动，而支承架相对于车架来说是不动的。锁钩4固定在车厢底架上，了绕其锁钩轴6转动。扭转弹簧5力图使锁钩逆时针转动，使之紧紧地锁在车厢板3。当自卸汽车车厢举升时，由于锁轴和转轴通过支承架固定在副车架上，车厢以销轴9为圆心，以为R2半径转动。与此同时，拉杆以转轴8为圆心，以R1为半径转动。随着车厢举升角度的增大，R1和R2轨迹的差就也相应的增大，由拉杆拉动锁钩下销7左移，克服扭转弹簧的弹力， 迫使锁钩开启，打开车厢板，使车厢中的货物卸下。随着车厢的降落, R1与R2轨迹的距离逐渐缩小，直至两轨迹相交，扭转弹簧使锁钩锁住车厢板。而且从图中可以看出，若车厢再继续逆时针转动， R1与R2轨迹间则产生负间隙，使调节螺母11左移而离开转轴8一定的距离5。2.7本章小结本章主要确定自卸汽车整车参数及对自卸汽车车厢进行了选型计算。整车参数将会对自卸车的车厢设计起到至关重要的作用，质量参数会对自卸车的举升机构和液压系统的设计有这决定性的作用。整车参数和质量参数选择是自卸车的设计的主要依据，因此，它们是设计的重点。车厢的设计主要对自卸车车厢的形式选择、材料的选择；对车厢和其底板、拦板等主要尺寸的确定；对车厢后拦板开合机构设计和分析；通过以上结构设计和力学分析，该自卸车车厢的强度和厢后拦板开合机构均符合要求。 第3章 液压举升机构的设计3.1 液压举升机构时应满足的性能 对于液压举升机构考虑到工作环境、工作性质及工作内容等的要求，在设计过程中应满足以下功能： 1、较强的免维护性矿自卸车主要应用场所是沙场、矿山、工地等，这些场所沙尘肆虐，工作环境恶劣，自卸机构的维护条件较差，甚至有时根本谈不上什么维护。因此需要自卸机构在设计时就要考虑到铰支点和油缸的免维护性。 2、良好的动力性举升机构作为矿用自卸车卸料时的动力来源，为保证卸料顺利完成，要求其必须具有良好的动力性能。自卸车由于其特定的使用环境和用户群体决定了它经常处于超载状态，这就要求举升机构要具有一定的过载系数。 3、平稳性要求举升机构在倾卸货物时具有较好的平稳性，不得有较大的动力冲击，降低冲击力对机构各部件的损伤概率，保证机构的使用寿命。4、卸料性矿用自卸车顾名思义就是省却了人力卸料之苦，通过特定的机构使用液压力自动卸料。因此，自卸车举升机构应达到的卸料目标是：在较短的时间内使货箱举升一定的角度，即举升机构将货箱举升到最大举升角所需的时间（对此国家规定了时间限值）；货箱被举升机构举升到最大转角时，货物应顺利地倾卸完毕（即最大举升角达到货物的安息角）。5、紧凑性矿用自卸车多数是大吨位的工程运输车辆，其装载工具多为大型装载机械。为了装载方便，矿用自卸车的货箱布置位置一般较低，同时又要考虑到矿用自卸车的工作环境，应使其具有较好的通过性（即离地间隙受限），因此，自卸车的举升机构布置空间就受到很大的限制，这就要求机构具有较好的紧凑性，占用较少的空间。6、协调性液压举升机构实际上是一种演化的四连杆机构，在外力作用下，各部件能沿自己的铰支点按设计者的意图顺利转动，不得出现传动角小于许用传动角的情况，更不能有死点位置的存在。目前大多数企业一直沿用传统的“类比作图试凑法”进行设计，这种方法存在效率低、工作量大以及设计方案难以达到最优的缺点，设计方案难以同时兼顾以上各性能要求。这与当今高科技环境下的相关领域相比，缺少科学性，人的主观经验决定了车辆的性能。由此带来的问题是，车辆性能低下，难以适应市场的需求。同时由于设计手段的落后，设计周期长，产品投放市场迟缓，不能适应市场多变的要求。因此借助计算机技术，运用最优化方法，改善液压举升机构的设计手段和方法，快速、高效、保值、保量完成液压举升机构的设计，适应市场竞争的需求，意义重大，有着重大的社会价值和经济价值。3.2 举升系统性能主要评价参数自卸汽车的举升机构由液压缸驱动，其性能的好坏，表现为举升货物的最大举升力和最大举升倾角，以及对液压系统的要求两方面。液压举升机构的性能评价参数有如下几方面：1、举升力系数K举升力系数是评价液压举升机构举升性能的参数，指单位举升重力所需要的油缸推力，即： K=F/mg （3.1）式中：F一油缸的有效推力（N）； m一 举升质量 （Kg）； g一 重力加速度 （m/s2）。对于具体形式的举升机构，举升力系数K与汽车总布置参数和机构的性能特征有关，K值只能比较同类型举升机构的工作效率。对于相同的举升质量，举升力系数越小，则液压举升力越小，油缸的油压也越小，这样举升机构耗能也较少。2、举升油缸最大行程是指货箱达到最大举升角时，举升油缸的最大伸长量。它既是举升油缸的结构参数，又是举升机构的性能参数。举升油缸最大行程较小，可减少举升油缸的级数，降低制造成本，同时举升机构的布置也较方便。3、举升高度是指举升机构所占用的空间高度。对于重型矿用自卸汽车的后置双缸举升机构，空间高度决定于举升缸的安装长度和举升缸的初始方位角。举升缸初始安装长度越小，举升缸在车上就越好布置。4、最大举升角指举升机构能使货箱倾翻的最大角度。它是决定能否把货箱内货物倾卸干净的参数。一般的松散物在水平面上堆积成圆锥体，锥体角称为松散物的安息角。安息角也称休止角、堆积角，一般为35-55度。将松散物置于光滑的平板上，使此平板倾斜到松散物开始滑动时的角度，为松散物滑动角，一般为3040度。松散物安息角和滑动角是评价松散物流动特性的一个重要指标。它们与松散物的粒径、含水率、尘粒形状、尘粒表面光滑程度、松散物粘附性等因素有关。设计的货箱最大举升角必须大于货物的安息角，这样才可保证将货箱内的货物倾斜干净。 表3.1常运货物的安息角物料名称煤焦炭铁矿石铜矿细沙粗沙石灰石安息角（度）2745504050354530355040455、油压特性曲线举升过程中，油缸工作压力是举升角的函数。理想的油压特性曲线应是油压波动很小，但对于重型矿用自卸汽车常用的后置直推式双缸举升机构，由于多级伸缩油缸自身结构原因，油压特性曲线只能是阶跃型的，在每一级油缸伸出瞬时缸内油压都有一个冲击。设计时，需要控制最大油压峰值在可允许的范围内。6、举升机构的耗能量举升机构要将货物倾卸到位就必定要消耗一定的能量，这些能量的消耗影响着整车的使用经济性，但这只是占其能量消耗的一小部分，因此能耗量是评价举升机构性能好坏的一个次要参数。上述六个性能参数构成了对举升机构进行综合评价的基本指标7。3.3 液压举升机构方案的确定3.3.1 液压举升机构简述普通自卸汽车和专用自卸汽车设计的主要工作是在定型的汽车二类底盘上合理的布置车厢，适当的选用和设计举升机构，使汽车具有自卸功能。举升机构是实现自卸汽车功能的基本部件。举升机构的好坏直接影响到自卸汽车的性能，因此是自卸汽车设计中最为重要的部分。举升机构种类繁多，设计方法也不尽相同。目前，在自卸车上广泛采用液压举升机构，根据油缸与车厢底板的连接方式，常用的举升机构有两种形式：油缸直接推动式和连杆组合式两大类8。直推式举升机构利用液压油缸直接举升货厢倾卸货物。此结构布局简单、结构紧凑、举升效率高。但由于液压油缸工作行程长，故一般要求采用单作用的2级或3级伸缩式套筒油缸.按油缸布置位置不同，直推式举升机构可分为前置式和后置式（亦称为中置式）两种，前置式一般采用单缸，后置式既可采用单缸，也可采用并列双缸。在相同举升载荷条件下，前置式需要的举升力较小，举升时货箱横向刚度大，但油缸活塞的工作行程长；后置式的情况则与前置式的相反。油缸与车厢底板之间通过连杆机构相连接，这种举升机构称为连杆组合式举升机构。在生产实践中连杆组合式举升机构因其具有举升平顺、油缸活塞工作行程短，举升机构布置灵活等优点，得到了广泛的采用，发展出了多种连杆组合式举升机构形式，如油缸前推（后推）连杆放大式、油缸前推（后推）杠杆平衡式、油缸浮动式等。a） 前置式 b） 中置（后置）式图3.1直推式举升机构1-车厢；2-拉杆；3-三角形拉杆；4-举升油缸；5-副车架图3.2油缸前推连杆组合式1-车厢；2-拉杆；3-三角形拉杆；4-举升油缸；5.副车架图3.3油缸后推连杆组合式1-车厢；2-拉杆；3-三角形拉杆；4-举升油缸；5-副车架图3.4油缸前推杠杆平衡式举升机构1-车厢；2-拉杆；3-三角形拉杆；4-举升油缸；5.副车架图3.5 油缸后推杠杆平衡式举升机构1-车厢；2-拉杆；3-三角形拉杆；4-举升油缸；5-副车架图3.6 油缸浮动式举升机构上面各种机构各有优缺点，使用时根据实际需要进行选择。相对来说，直推式举升机构的设计较为简单，而连杆组合式的设计较为复杂和灵活。 3.3.2 液压举升机构方案的选择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。表3.2推动式和连杆组合式举升机构的综合比较项目 类别 直推式连杆组合式结构布置简单，易于布置比较复杂系统布置较小较大建造高度较底较高油缸加工工艺性多级缸，加工精度高，工艺性差单级缸，制造简便，工艺性好油压特性较差较好系统密封性密封环节多，易渗漏密封环节少，密封性好工作寿命磨损大，易损坏，工作寿命较不易损坏，工作寿命较长制造成本较高较底系统稳定性较差较好系统耐冲击性较好较差 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9。综合考虑以上因素，我们决定选用油缸前推式连杆组合式举升机构。 3.4 举升机构几何尺寸的确定油缸前推式四连杆举升机构（见图3.7），主要由举升油缸EC、拉杆BD和三角臂ABC构成。点O是车厢与副梁的铰接点。工作时油缸充油，使油缸EC伸长，三角臂ABC和拉杆BD随着转动并升高，举升车厢，使其绕O点倾翻。货物卸完后，车厢靠自重复位。举升机构在初始位置所占据的空间愈小愈好，以保证机构紧凑，各构件不发生运动干涉，可协调运转。用作图法初选各铰支点的位置及各构件的几何尺寸。图3.7机构设计示意图3.4.1 车厢与副梁铰支点O的确定车厢后铰支点O应尽量靠近车架大梁的尾端。已知车厢副梁高205mm，长4000mm，兼顾结构安排空间，取水平方向离副梁尾端146mm、垂直方向离副梁下沿118mm处，作为车厢后铰支点，并以车厢后铰支点作为四连杆运动的坐标原点（0，0），x轴平行于副梁的上平面，指向汽车前方。3.4.2 车厢放平时举升机构与车厢前铰支点A0的确定。车厢前铰支点A0的坐标（，）可按经验公式（3.2）计算 （3.2）式中L油缸最大工作行程，参考同类车型油缸型号，初选油缸自由长度L0=1165mm，最大有效工作行程L=780mm；车厢最大举升角，根据车厢倾卸动作要求和所运物料的安息角，选取= R经验系数，根据L尺寸，选取R=175因此可得， =2730mm考虑结构安排，取=2725mm点的垂直方向应尽量靠近车厢底面，充分利用车厢底部空间，减少油缸下支点沉人副梁中的深度。确定距车厢底板的距离为83mm，已知底板纵梁高180mm，因此。点坐标为（2725，184）。3.4.3 液压油缸与副梁铰支点的确定由于油缸具有相当大的尺寸，以及开始举升时，为减少油缸的工作压力，油缸必须具有一定数值的倾斜角，因此，E 点相对点O的垂直距离yE由结构允许最小值确定，即mm。E点x轴坐标由经验公式求得 （3.3） =2387mm 根据结构安排，令为2378，则E点坐标为（2378，-70）。3.4.4 车厢放平时三角臂中支点C0座标和A0C0长度的确定 点即油缸上支点。车厢放平时，点应尽量靠近车厢底面，要充分利用上部空间，从而减少油缸下支点沉人副梁中的深度。令点垂直方向在点下90mm。又车厢放平时，油缸长度应略大于油缸最小长度15mm，以保证车厢确实能放平，油缸不会产生干涉。根据结构安排，定水平方向在点前805mm，则C0点坐标为（3610，142），=885mm。3.4.5 车厢放平时拉杆与三角臂铰接点B0的确定连接，并将绕O点向上转到点。以为圆心，为半径画弧，再以E为圆心以1165+780-10=1935mm为半径画弧，两弧交点，连接和，作=又以为顶点，为边，=根据结构允许尺寸，取=354mm，连接、调整B点位置，使AB、BC为整数，AB= =1180mm，由此确定B0点的坐标为（3872，-94），ABC和为和时三角架所处的位置。3.4.6 拉杆与副梁铰接点D及拉杆长度的确定作的垂直平分线交线于D点，为结构允许的连杆与副梁铰支点的最高位置，取=175。调整点D位置使为整数，最后确定点坐标为（1955，175），拉杆长度=1608mm。用作图法初选出各铰支点位置后，需要对不同举升角作运动轨迹校核。如果出现点C至车厢底板距离小于点A至车厢底板距离的情况，则应加大AC线与x轴平行线的夹角的数值，重新计算各铰支点参数值10。3.5 举升机构力学分析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K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。 （3.4）式中：液压油缸最大举升力； G车厢满载时，车厢质量与货物质量之和。 已知G=125009.8=122500NK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，K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。3.5.1 机构的坐标计算A、G、B、C、F的坐标及 、的计算（见图3.8）图3.8举升机构坐标分析简图已知当举升时，三角臂、点及车厢满载重心坐标值如下：=2725， =184=3872，=-94=3610，=142 =1515，=853在举升角时，和和交点的坐标 （3.5）（，）通过求解方程 （3.6）可得=1260， =272在举升角时，点O至直线的距离：=347 （3.7） 在举升角时，点至直线的距离和点至直线的距离：=320 （3.8） =208（3.9）在举升角时，点至直线的距离和点至直线的距离：=153 （3.10）=494 （3.11） 以上数值也可以通过作图法直接测量，可以省去大量繁琐的计算，在实际工作中应用比比较广泛。两种方法各有所长，可根据个人习惯选择。3.5.2 机构受力分析取车厢为分离体（见图3.9） 图3.9 举升机构力学分析图由力矩平衡方程可知 =0即 （3.12）代入已知数据得：=524258.4N取三角架ABC为分离体（见图3.10）图3.10 举升机构力学分析图由力矩平衡方程可知 =0 （3.13）已知： ，得油缸最大举升力 =347642.2N=0即 得拉杆最大拉力 = = =107670.5N （3.14）可以求得举升力系数= = 拉杆截面尺寸的确定拉杆BD为二力受拉杆件，作用力对称分布在两根拉杆上，因此作用在每根拉杆上的最大拉力： = =53835N （3.15）初选拉杆材质为Q235，从手册可查得= 230 N/ 拉杆最小横截面面积 A=468 （3.16）取 A=500m实际上 = N/ （3.17） 校核安全系数 蟽=2.15n因此，拉杆截面面积耐满足强度要求11。3.6 本章小结从分析过程中可以看出，自卸汽车举升机构的设计要综合考虑各项因素，既要结构紧凑又要具有较大的举升力，更要安全可靠。本章对自卸车厢及举升机构进行了设计计算包括：主要尺寸参数的选择的确定；举升工作原理、油缸推力的计算以及举升机构参数的校核计算等。通过以上结构设计和力学分析，该自卸车举升机构选用合理。第4章 液压系统的计算自卸车车采用的液压泵、液压缸、液压阀等液压系统元件均为高度标准化、系列化、通用化且由专业化液压元件厂集中生产供应。因此在自卸车车改装设计中只需要进行液压元件选型计算。其主要内容包括液压缸直径与行程、液压泵工作压力、流量、功率以及油箱容积与内径等12。 4.1液压油缸性能参数计算作为液压系统执行元件的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13。液压缸作为液压系统中的执行元件， 按结构形式可以分为活塞缸柱塞缸和伸缩缸，按活塞杆形式可以分为单活塞缸和双活塞缸。按液压缸的特殊用途分为串联缸增压缸增速缸多位缸步进缸等此类液压缸不是一个单纯的缸筒，而是和其他的缸筒或构件组合而成，又称组合缸。从经济性出发，在满足使用要求的情况下，选用双作用单活塞杆液压缸。车厢在整个倾翻过程中液压油缸最大举升力为 FEC =193997.6N。 参考同类车型，初选最高工作压力p=16Mpa。最大举升力 （4.1） 式中液压缸机械效率，取=0.8； d举升油缸缸径，mm。可推出 =176.2mm又知L=780mm根据以上计算，选择自卸车专用油缸HG-E180X780其主要参数为缸径d=180mm，油缸杆径，油缸行程L=780mm。 4.2 液压泵性能参数计算一般常用的液压泵分为齿轮泵、柱塞泵、叶片泵、螺杆泵。按泵的流量特性，可分为定量泵和变量泵两种。前者在泵转速不变时，不能调节流量，后者当泵转速不变时，通过变量机构的调节，可使具有不同的流量。齿轮泵一般为定流量式，叶片泵和柱塞泵有定量式及变量式两种。对变量泵，按输由方式，又可分为单向变向泵和双向变量泵。前者工作时，输由方向不可变，后者通过调节，可以改变输出油流的方向。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。 由以上，选用单级齿轮泵。国家标准规定车厢举升最大举升角的时间不超15s，我们初选举升时间为15s，液压缸工作容积 （4.2）=19.849m=19849ml液压泵额定流量Q应满足以下公式 （4.3） 式中：举升时间，=15s；液压系统容积效率，取0.8 。 则 =1654.mls液压泵转速 （4.4）发动机转速，取中速2000 rmin传动比，i=1.361 则 =1469.5 rmin选取液压泵额定转 2000 rmin液压泵排量q由下式确定 =49.6 mlr依据以上参数，选择齿轮油泵CBT-E563，其主要参数如下： 公称排量q=63 mlr 额定压力p=16Mpa 公称转2000 rmin14 。4.3油箱容积与油管内径计算 1、液压系统油箱容积计算液压系统的用途主要是储油和散热。如果容量过大，占地增加，增加了设备重量，而且操作不变；过小，则油温升高会超过许用值，油液将会溢出油箱。液压系统的油箱容积应满足一下要求：（1）设备停止运行时，液压油液能够靠重力作用返回油箱；（2）操作时，油面保持适当高度位置；（3）能散发操作时产生的热量。油箱容积一般不小于全部工作液压缸容积的三倍，即 319849ml （4.5）=59.547L拟设定液压系统油箱尺寸为。=即油箱选择系列中63公称容量。 2、液压管路内径的计算由计算公式： （4.6）可以计算出高压管路内径： 式中油泵的理论流量，取 高压管中油液的流速，取即有：取用低压管路内径： （4.7）式中，是低压管路系统中液压油的流速，取即有取用15。4.4系统压力校核系统最大压力 （4.8）已知=347642N =0.8 （4.9） =25447m=25447 = =13.6N=13.6Mpa16Mpa16。4.5 车厢升降时间的校核系统流量： = 92579 mlmin （4.10）举升时液压缸工作容积： （4.11） =19.849=19849 ml则举升时间： =13 s 15 s （4.12）下降时液压缸工作容积： （4.13） =15.928=15928 ml则下降时间 = 10.315s因此，油泵、油缸参数选用合理，满足设计要求。4.6方向控制阀的选型方向控制阀是用来使液压系统中的油路通断或改变油液的流动方向，从而控制液压执行元件的起动或停止，改变其运动方向的阀类。包括单向阀、换向阀、压力表开关等。按换向阀的工作位置和控制的通道数，可分为二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等；按换向阀的操纵方式，可分为手动、电磁、液动、电动和气动。根据本车的使用条件与要求，选用通用性强、可靠性好、维修方便的机械操纵方向控制阀三位四通换向阀。另外，液压系统中还含有各种溢流阀、单向阀以及顺序阀，它们均选择标准件。4.7操纵方式的选择液压系统操纵方式分为以下几种：1、机械操纵式机械操纵式的可靠性好、通用性强、维修方便，但是它杆件较多、布置复杂。对于可翻转式驾驶室不宜采用这种方式。2、液压操纵式依靠手动阀建立起来的油压来关闭或打开举升方向控制阀，实现车厢的举升和下降。该阀通过切断动力实现停止工作。它便与远程控制，操纵可靠。但反应较慢。3、气动操纵式依靠汽车贮气筒的压缩空气，通过控制操纵气控液压换向阀，控制油路方向实现车厢举升、下降和中停。该系统用于中、重型自卸汽车比较合适。鉴于机械操纵式具有上述点，本设计中的液压系统均采用机械操纵式。4.8液压系统原理液压系统原理如图4.1所示： 4 3 2 5 1 6 1-油箱；2-安全阀；3-分配阀；4-油缸；5-单向阀；6-油泵图4.1 液压系统原理图液压系统原理：1、举升状态首先，液压泵将液压油从油箱抽取，通过三位四通阀，处于左部状态，油液上流流向油缸左端，经过右端，流向油箱通过。车厢举升开始卸货，油液上流，使车厢保持举升状态。2、保持状态首先，液压泵将液压油从油箱抽取，通过三位四通阀，处于中部状态，油液处于截至状态，使车厢保持举升状态。3、下降状态首先，液压泵将液压油从油箱抽取，通过三位四通阀，处于右部状态，油液上流流向油缸右端，经过左端，流向油箱。车厢开始回位，使车厢保持下降状态。4.9 取力器的选择 各类专用汽车的专用工作装置的动力来源，主要由汽车发动机提供。取力器就是其中一种动力输出的专用装置，它能够实现从发动机取出部分功率，用于驱动各类液压泵、真空泵、空压机以及各类专用汽车工作机械17。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（例如部分冷藏汽车的机械制冷系统），绝大多数专用汽车上的专用设备都是以汽车底盘自身的发动机为动力源，经过取力器，用来驱动齿轮液压泵、真空泵、柱塞泵、轻质油液压泵、自吸液压泵、水泵、空气压缩机等，从而为自卸车、加油车、牛奶车、垃圾车、吸污车、随车起重车、高空作业车、散装水泥车、拦板起重运输车等诸多专用汽车配套使用。因此，取力器在专用汽车的设计和制造方面显得尤为重要。专用车取力方案的布置取决于取力方式。常见的取力方式分类： 从变速器输入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，用一惰轮与输入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，从输出轴上取力等。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。本设计中的取力器选用从变速器输入轴取力的布置方案。4.10本章小结本章主要对自卸汽车举升液压系统进行了选型计算。主要对自卸车液压系统中液压油缸和油泵进行了计算选型；对液压系统的油箱容积和油管管径进行了计算；对液压系统中用到的各种液压阀进行了选择；选出了液压系统的操纵方式，确定整车的液压系统原理及原理图，以及取力器的选取。 第5章 副车架的设计5.1 选用的底盘主车架的主要尺寸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。由上选用的奔驰1926K底盘，其主车架尺寸如下：主车架的长度： 7000mm主车架的宽度： 864mm主车架上面尺寸到地面高度： 1222mm主车架的厚度： 300mm5.2副车架的结构设计5.2.1副车架的外形在设计自卸车车时，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。主副车架进行加固连接。副车架示意简图见图5.1。图5.1 副车架示意简图 5.2.2副车架的选材在汽车制造工艺中，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18。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。 5.2.3 副车架的截面形状专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5.2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。图5.3和图5.4所示的方式用一块腹板将副车架截面封闭起来，以提高副车架的抗扭和抗弯能力。对于矿用自卸车的副车架来说，采用如图5.2所示的槽形结构。图5.2副车架的截面形状1- 副车架；2-腹板图5.3 加强后的副车架截面形状图5.4 加强腹板的位置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100、205、6mm。5.2.4 加强板的布置车架中部（液压举升机构位置）所受弯曲、扭曲最大，因此在这一区域应加加强板。考虑到零件的工艺性，由于下翼板所受弯曲应力较大，因此，加强板紧贴下翼板，为了避免下翼板由于钻孔而导致抗弯强度下降，除与后加强板重叠部位，该加强板主要与腹板连接。在纵梁上加上加强板，加强板端头区域车架容易产生集中应力。为了降低应力集中，加强板端头形状有三种设计方式，见图5.5。图5.5 加强板的三种设计方式本副车架为了批量生产时工艺简单，采用了图5.5（b）角型的端头形状。5.2.5 副车架的前端形状及安装位置(1)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。(2)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。(3)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。(4)副车架与主车架连接如图5.6所示：图5.6 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（见图5.7）。图5.7 副车架的前端结构副车架前端形状常有三种形状（见图5.8）。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5.8（c）所示：；。（a）U形；（b）角形；（c）L形图5.8 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5.9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：；对于硬本质副车架；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5.10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100 mm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500800 mm的范围内。81（a）刚质副车架；（b）硬木质副车架图5.9 副车架前端简易形状图5.10副车架的安装位置5.2.6 纵梁与横梁的连接设计横梁与纵梁的连接方式主要有三种，见图5.111-纵梁；2-连接板；3横梁图5.11 横梁与纵梁的连接图5.11（a）横梁与纵梁上下翼板连接，该种连接方式优点是利于提高纵梁的抗扭刚度。缺点是当车架产生较大扭转变形时，纵梁上下翼面应力将大幅度增加，易引起纵梁上下翼面的早期损坏。由于车架前后两端扭转变形较小，因此本车架前后两端采用了该种连接方式，为了提高纵梁的扭转刚度采用了纵向连接尺寸较大的连接板。横梁仅固定在腹板上。图5.11（b）横梁仅固定在腹板上，这种连接形式连接刚度较差，允许截面产生自由跷曲，可以在车架下翼面变形较大区域采用，以避免纵梁上下翼面早期损坏。图5.11（c）横梁同时与纵梁的腹板及上或下翼板相连，此种连接方式兼有以上两种方式连接的特点，但作用在纵梁上的力直接传递到横梁上，对横梁的强度要求较高。由于该车平衡悬架的推力杆与平衡悬架支架上的两根横梁连接，因此，这两根横梁与纵梁共同承受平衡悬架传递过来的垂直力（反）和纵向力（牵引力、制动力） 19。综合以上考虑，本副车架的纵梁与横梁的连接采用第1种方式。5.3 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。1、止推连接板1-副车架；2-止推连接板；3-主车架纵梁图5.12 止推连接板的结构图5.12是斯泰尔重型专用汽车所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5001000 mm范围内。2、连接支架1-上托架；2-下托架；3螺栓图5.13 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5.13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。3、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，但在消声器附近，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，本文设计的主副车架之间采用连接支架。5.4副车架尺寸的确定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： 4000mm（从车厢到驾驶室方向400mm）副车架宽度： 860mm副车架高度： 205mm5.5副车架的强度刚度弯曲适应性校核1、额定装载时整车重心作用点的求解在矿用自卸车按额定装载质量进行运输时，对主车架来说，其整车重心后移。其受力简图见图5.14。 xmm 1410mm 1175mm F1 F2 7000mm 图5.14 主车架额定装载运输重心作用简图设定矿用自卸车在额定装载质量下，其前后轴承受的载荷相同，即有： （5.1）由图，可以列出 （5.2）求得 =3383mm2、副车架剪力及弯矩的求解副车架和主车架通过连接支架相联，在自卸车车额定装载时，由主车架重心作用简图及求得的整车重心作用点，可画出额定装载质量时自卸车副车架受力简化图5.15。 880mm G 912mm F1 4000mm图5.15 副车架额定装载受力简图将此时受力的副车架看为简支梁（见下图5.16），以便进行强度刚度及弯曲变形的校核。由图5.17，可以列方程组： G B Co F0 F1 Fc 图5.16 副车架等效简支梁简图 （5.3） （5.4） 可求得： （5.5） = =124529.48N即大小为124529.48N，方向与设定的方向相同。可求得： = （5.6） = =-30473.98N 即大小为30473.98N，方向与设定的方向相反。由以上，可画出实际的副车架等效梁示意图5.17。 G B FC o F0 F1图5.17 副车架实际等效梁简图 列出弯曲剪力及弯矩方程：OA段 （0X912） （5.7） （0X912） （5.8）AB段 （912X3120） （5.9） （912X3120） （5.10）BC段 （3120X4000） （5.11） （5.12） = 30474.08X121897047 （3120X4000）根据以上剪力和弯矩的求解，可以画出剪力及弯矩图5.18。 F(N) 124529.48 30474.1 X(mm) -63581.3 -26817917.4 X(mm) M(Nmm) 113570885.8图5.18 副车架额定载荷时剪力及弯矩图3、副车架强度刚度校核对于塑性材料，其弯曲正应力强度条件为： （5.13）由 （5.14） 即有 （5.15） 式中梁内最大弯矩截面弯矩值； 抗弯截面模量； 梁截面对中性轴的惯性矩； 最大弯矩截面距中性轴最远处。对与矩形副车架截面，截面惯性矩 （5.16） 即有：= =378.57MPa由于副车架设计成对称的矩形，其截面上下边缘最大抗拉应力与最大抗压应力相等，即有：=378.57MPa510MPa 在所选材料的许用应力范围内。4、副车架弯曲变形校核由以上知道副车架的等效简支梁形式，利用叠加法可求得梁的最大挠度和最大转角，然后进行副车架弯曲变形的校核。当梁的形式为图5.19所示形式时，梁的挠曲线方程为： F A B a b L图5.19 副车架等效简支梁 （5.17） （axl （5.18） 梁的转角方程 （5.19） （5.20） 式中作用在梁上的力，规定其向下为正，向上为负； E梁构成材料的弹性模量，； I梁的惯性矩。 进行叠加后求得，在矿用自卸车车额定装载时，其挠度为： （0xa） （axl）即有最大挠度： （5.21） =0.00064256求得A、B两处转角为：=1.715度 =0.5293度 即梁的最大转角：1.715度由计算的挠度和转角，参照选材的许用挠度和许用最大转角，均在许用数值之内20。5.6本章小结本章主要对自卸汽车副车架进行了计算。主要确定了主、副车架的外形、材料、尺寸；选择了主、副车架的连接形式；对副车架强度刚度弯曲适应性校核；从计算结果可知，副车架能够安全的承受载荷。结 论通过本课题的设计，本人学习到了专用车的设计方法，尤其是对于自卸车的结构，特点和设计规范程序。在设计过程中，我认识到了举升机构的形式和各自的优缺点，了解到了车厢的设计理念，掌握了自卸车的液压系统的设计原则和步骤。 本设计根据传统自卸车设计方法，并结合现代设计方法，确定了自卸车的总体设计方案，先后进行车厢，举升机构，主副车架以及液压系统的结构设计和强度校核，并运用AutoCAD软件绘制出主要零部件的工程图和装配图。设计出了装载质量为10吨级的矿用自卸车，该矿用自卸车适用于短途运输。本课题设计的矿用自卸车的车厢和举升机构的设计。自卸车的车厢是自卸车的重要部分，采用的车厢，考虑到货物的冲击和碰幢，车厢的设计在底板上焊接一些角钢，以增加车厢的刚度和抗冲击能力。 举升机构采用组合前推式，具有举升平顺、油缸活塞的工作行程短等优点，结构紧凑，省力、油压特性好，适用于矿用自卸汽车。本矿用自卸车结构合理，符合实际应用，具有很好的动力性和经济性，其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。但此设计过程仍有许多不足，在设计结构尺寸时，有些设计参数是按照以往经验值得出，这样就带来了一定的误差。另外，在某些方面，由于时间问题，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1徐达，蒋崇贤.专用汽车结构与设计M.北京理工大学出版社，1998.2徐乃镗.矿用自卸汽车举升机构设计J.中环动力重型汽车有限公司.2007.3余志生.汽车理论M.北京：机械工业出版社，2000.4卞学良.专用汽车结构与设计M.机械工业出版社，2008.15张万民，高杰，李发奎，郭庆杰，刘云章.自卸汽车车厢设计要点J.重型汽车.1998,(4)：10-11.6熊建国.大型运输车辆底盘构造与维修M.人民交通出版社，2005.117刘敏杰，刘聚德.几种举升机构的结构与性能分析J.专用汽车.1999, 2 8刘聚德.几种举升机构的结构与性能分析J.青岛建筑工程学院.1999.19唐桂云.自卸车连杆放大式举升机构设计J.专用汽车.1995, (4)：27-31.10张海鹰.3201Z型自卸车举升机构设计及力学分析J.北京市政中燕工程机械制造有限公司.2003.1011余仁义，梁涛.自卸汽车倾卸机构的设计J.专用汽车.2003,（2）：20-21.12齐晓杰.汽车液压与气压传动M.机械工业出版社，2006.813杨耀东，张文明，董翠艳.自卸汽车液压系统设计J.矿山机械.2003,(8)14周士昌.液压系统设计M.机械工业出版社，2005.1015明平顺.汽车运输专用车辆M.人民交通出版社，2006.1216李壮云.液压元件与系统M.北京：机械工业出版社，2005.17汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册M.北京：人民交通出版社，2001.18姚贵升.汽车金属材料应用手册M.北京：北京理工大学出版社，2000.19陈家瑞.汽车构造M.北京：机械工业出版社，2005.20王望予.汽车设计M.北京：机械工业出版社，2004.21张金柱，韩玉敏，石美玉.汽车工程专用英语M.北京：化学工业出版社，2005.22Prince Arthas. The Design of Dump TrucksR.Germany：BMW Co.Ltd，2004：67-89.23Wei xiuling .Aerodynamic Characteristics about Mining Dump Truck and the Improvement of Head Shape.2008.6：713-718.致 谢至此，为期一个学期的毕业设计就要结束了，同时也给自己的大学生活画上一个句号。这次毕业设计可以说对自己大学这几年所学知识进行的一个全面的回顾和复习，这其中也发现了自己的不足和欠缺之处，虽然今后像大学这样系统的学习机会还会有很多，但是能够通过毕业设计发现自己不足之处，能够再一次全面系统的学习一次大学知识，尤其是那些与汽车专业息息相关的内容，将会对自己起到很大的帮助。通过这么长时间的锻炼和学习，使自己学到了很多在课堂上不曾学到的知识和经验，这也是在踏上研究生学习之路以前对自己能力的一个检验。自卸车的设计完成了，但是能否真正符合实际性能要求，还得需要进行实际的检验。由于本人能力和经验的有限，可能会与实际的需要情况出现较大的偏差，但是毕业设计目的不在于实际的应用，而是在于通过这次设计达到锻炼自己独立完成任务的目的。在这次的毕业设计过程中得到了指导老师的大力支持，在此表示深深的敬意和衷心的感谢。对本人设计时所引用到的各种期刊文献的作者表示由衷的谢意。也感谢汽车工程系的各级领导和车辆工程教研室的各位老师，在毕业设计期间他们给了本人莫大的帮助。感谢宿舍的朋友一直以来对我的关心和支持。感谢汽车工程系所有老师和同学的帮助和勉励。同窗之谊，终生难忘！ 感谢我的家人多年来对我无微不至的关怀、始终如一的支持，感谢他们对我的鼓励和生活上的诸多照顾，感谢他们督促我接受良好的教育。最后，向参加论文审阅、答辩的专家和老师表示感谢。附 录附录A.外文文献原文Chinese Mining Dump Truckby Zhang Wensheng1.GeneraI information of domesticmining dump truck sector Since the first Chinese-made mining dump truck was made in 1 969,over two decades have passed,during which,Chinas mining dump truck industry has primarily formed the capacity of producing 20154 ton mining dump trucks.At present,the main manufacturers are as follows;Xiangtan Electric Manufacturing Group CorpLtd,North Hauler Limited Liability Company,Benxi HeavyDuty Truck Limited Liability Company.Changzhou Metallurgical Machinery Plant,Beijing Heavy Duty Truck Plant and so on,and the technologies for mining dump trucks have been introduced through multi-channels,such as the establishment of joint ventures and the co-operation in the way of combining technology and tradeMter digesting and assimilating the technologies introduced,China is capable of producing mining dump trucks with load capacity of 154,108,85,77,65,50,40（4151）,32（3135）,27 and 20 tons,of which,the annual output of 20 t and over is about 4 500units. Now,about 11000 units of mining dump trucks are on service in domestic construction projects,such as mines,electric stations,railways and so on,about 45000 of which are domestic-made,mainly including 13JZ3364 model with load capacity of 20 tons（about 3 000 units）,BJZ 3480 model with load capacity of 27 tons（about 200 units）,3307 model with load capacity of 45 tons（about 600 units）and a small amount of mining dump trucks with load capacity of 77,85,108 and 154 tons respectively.The batch-produced BJZ 3364 which was self designed in the 1 970s based on the similar Trucks abroad is still at the intemational levels from the late 1970s to the early 1980s in terms of the basic structure and technical specificationsBJZ 3480 model truck,a localized one of RD 030 model truck introduced from British Aveling Bedfordis at the international level of around the 1980s.The 3307 and 3311 made by Baotou North Truck MFG CoLtda Sino-AmericanBritish ioint venture located in Baotou,nner Mongoliaare of the TEREX series products with a LCR of about 64and with the key assemblies and parts out-souncedSo the technicallevel of these two models takes the lead domestically and goes advanced in the worldHowever, compared with the similar ones abroad,the home-made SF 3103 and SF 3150 models of 100 ton class motorized wheel mining dump trucks remain poorer in quality,and their production is very small.2.Introduction of Mining dump trucksMining dump trucks are mainly used in various mines and earth sites.Because of their poor working conditions,low level road,and also frequent starting, braking and steering,heavy load,the external loads are complex.At present,designers pay more attention to make the strength and rigidity of the dump truck and their components to meet various requirements,rarely consider their aerodynamic characteristics and aerodynamic design.It is reported that there are about 9000 mining dump trucks in China,general loads of them are more than 20 t,and fuel consumption and pollution emissions have increased significantly.Due to the energy conservation and the demand for environmental protection,it is necessary to improve the fuel economy of dump trucks by reducing their aerodynamic drag. Mining truck is an ideal conveyance in large mines for its high efficiency and good economy,and tends to be larger.Now,the payload of main trucks abroad has been up to 360 tons,but internal manufacturers have not produced mining trucks over 200 tons.Owing to large weight and high speed of trucks and more cuwe and slope in mines,the system of steering,brake and hoisting must be reliableHydraulic power steering,hydraulic hoisting and full hydraulic brake have been applied in mining trucksSo the safety of trucks and production has been affected by hydraulic system seriously.3.Profile of key manufacturers Of mining dump trucksBeijing Heavy Duty Truck Plant,with 1 800 employees,is one that can msss-produce mining dump trucks with load capacity of 20 and 27 tons.Its leading product,BJZ 3364 mining dump trucks taking the lionS share in home market,are working for more than 100 clients engaged in hydropower projects and small& medium mines nationwide with its population of 3000 unitsF0r example,in the world-Famous Three Gorges of Changjiang River project site Alone,over 400 units of BJZ3364 dump trucks are booming there.Its mining dump truck line includes BJZ 3364（with leaf spring）and BJZ 3364Q（with hydro-pneumatic spring suspension）with the load capacity of 20 t,27 t,BJZ 3480 of 27 t,BJZ 5360GSS nfining sprinkler,gallery operation transport truck,guniting vehicle and so on.North Hauler Limited Liability Company （NHL）,a Sino-British-American joint venture located in Baotou city of Inner Mongolia Au- tonomous Regions,has over 400 people in its workforce.and a land area of 110000 m2.With complete sets of equipment and processing facilities of heavy truck production line,the company is capable of producing the TEREX series products of mining dump trucks and articulated vehicles with load capacity of 2085 tons.The annual production program is targeted for 300 unitsThe products are made in accordance with the design drawings,technological process,quality standards and inspection specifications introduced from TEREX Co.NHL persists in introduc