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车辆工程毕业设计论文
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车辆工程毕业设计13东风自卸车的改装设计,车辆工程毕业设计论文
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I 本科毕业 生 设计 东风 自卸车的改装 设计 院系 名称 ： 汽车与交通工程学院 专业班级 ： 车辆工程 学生姓名 ： 指导教师 ： 职 称 ： 讲 师 nts II The Graduation Design for Bachelors Degree The Modify and Design of Dongfeng dump truck Candidate： He Wei Specialty： Vehicle Engineering Class： 07-2 Supervisor： Lv Degang Heilongjiang Institute of Technology 摘 要 nts III 自卸车 ，是指通过液压或机械举升而自行卸载货物的车辆。由自卸车底盘、举升机构总成、液压系统总成、锁紧机构总成、大箱总成 5大块组成。 本次设计主要包含有车厢，取力器，液压缸，整车布置等内容。 选择本课题充分考虑了研究课题对车辆工程专业学 生学习和工作的指导作用，能够使 我们 了解专用汽车改装设计方法，通过本课题的研究 我们 可以完成理论课程的实践总结，获得一定的工程设计工作方法和经验。进行相关的设计，可以解决供需矛盾，培养正确的研究方法、理论联系实际的工作作风、严肃求实的学习态度，锻炼使用工具软件的能力，提高综合设计的能力 这次设计为我们了解专用车带来了很大的好处，通过设计我们知道了专用车的结构形式和举升样式等 知识 ， 对我们以后的工作有很大的益处。 关键词 ： 东风 自卸车 ；自卸车；专用汽车；专用车设计； 举升机构；液压系统； nts IV ABSTRACT Dump truck, is also called the car to through the hydraulic or mechanical lifting and unloading goods to the vehicle. By dump of lifting mechanism of assembly, chassis, hydraulic system assembly, locking mechanisms assembly, big box of five large assembly. This design mainly contains the car, take the force, the hydraulic cylinder, the arrangement of the whole car, etc. Choose this topic full consideration of the research on vehicle engineering students to study and work guidance, can make us understand special automobile refitting design method, through this topic research we can complete theory course the practice, access to certain engineering design work methods and experience. Related design, can solve the contradiction between supply and demand, the research methods, cultivate correct theory with practice work style, serious realistic learning attitude, exercise the ability of tool use software, improve the overall design of the ability for us to understand this design has brought great benefits a., through the design we know the special structure of the form and lifting style and etc, to our knowledge later work to have the very big profit. Keywords: dongfeng skip; Equipments; Special vehicle; Special automobile design; Lifting mechanism; Hydraulic system; nts 5 目 录 摘 要 . II ABSTRACT. IV 第 1 章 绪 论 . 7 1.1 课题的 研究现状 . 7 1.2 选题的目的与实际意义 . 8 1.3 国内外自卸汽车的发展概况 . 9 1.4主要研究内容 . 11 1.5本章小结 . 11 第 2 章 东风 自卸车 主要性能参数确定 . 12 2.1整车尺寸参数的确定 . 12 2.1.1自卸车的分类 . 12 2.1.2自卸车的结构 . 12 2.2整车尺寸参数的确定 . 15 2.3质量参数的确定 . 17 2.4其它性能参数 . 18 2.5本章小结 . 19 第 3 章 自 卸车 车厢的结构与设计 . 20 3.1举升汽车 车厢的结构形式 . 20 3.1.1车厢的结构形式 . 20 3.1.2车厢选材 . 21 3.2车厢的设计规范及尺寸确定 . 21 3.2.1车厢尺寸设计 . 21 3.2.2车厢内框尺寸及车厢质量 . 22 3.3车厢板的锁启机构 . 23 3.4 本章小结 . 24 第 4 章 自卸举升机构的设计 . 25 4.1自卸举升机构的选择 . 25 4.1.1举升机构的类型 . 25 4.1.2自卸汽车倾卸机构性能比较 . 29 4.2举升机构受力分析与参数选择 . 31 4.3 本章小结 . 35 第 5 章 液压系统设计 . 36 5.1液压系统工作原理与结构特点 . 36 5.1.1工作原理 . 36 5.1.2液压系统结构布置 . 37 nts 6 5.1.3 液压分配阀 . 38 5.2油缸选型与计算 . 39 5.3取力器的选择 . 45 5.4本章小结 . 47 第 6 章 副车架的设计 . 48 6.1 主车架的改装 . 48 6.1.1 主车架的钻孔和焊接 . 48 6.1.2 主车架的加长设计 . 49 6.1.3 主车架加强板的设计 . 49 6.2 副车架的设计 . 50 6.2.1 副车架的截面形状及尺寸 . 50 6.2.2 加强板的布置 . 51 6.2.3 副车架的前端形状及安装位置 . 52 6.2.4 纵梁与横梁的连接设计 . 53 6.2.5 副车架与主车架的连接设计 . 54 6.2.6 副车架的强度校核 . 56 6.3本章小结 . 57 结 论 . 58 参 考 文 献 . 59 致 谢 . 60 附 录 A . 61 nts 7 第 1 章 绪 论 1.1 课题 的研究现状 美国是专用汽车发展最早的国家之一。专用汽车的生产是美国汽车工业的重要组成部分。据不完全统计，美国 1986年生产货车 l 593 489 辆，其中专用汽车的产量为 934 690辆，专用汽车的产量占货车产量的 58。美国 9 11 8t的中型货车的保有量中，专用汽车占 2 3以上，美国的挂车生产 70年代平均年产挂车已达 15万辆左右 (约占 9 t以上载货车产量的 40左右 )，大部分为专用挂车。美国的挂车主要集中在富荷挂车公司及其它四个较大挂车制造企业生产，其产量占全国总产量的 85。欧洲的专用汽车主要是重型专用汽车，且绝大多数产品为不同规格尺寸和不同承载量的低货台货车、挂车和半挂车，最多的是适宜运输建筑机械的最大总质量为 30t 或 40t的低货台货车。欧洲的大部分专用汽车生产厂家集中在德国， 1979年原西德挂车产量达 15.1万辆，占载货车产量的 51，占专用汽车产量的 87。原苏联自 1966 年以来，汽车工业有较大的发展，但货车在总产量中的比例却在下降 (50 年代占 81， 60 年代占 69， 80 年代占 35 )，不过专用汽车在货车保有量中的比例却逐年上升 (50 年代占 5， 60 年代占 27， 70 年代占 42， 80 年代占 44 9 )。综上所述，近年来，世界各国都大力发展专用汽车生产，致力于专用汽车的研究，扩大汽车使用范围，以利于各种货物的运输。国外主要工业发达国家的专用汽车社会保有量占载货汽车保有量的比率都在 50以上。基本上能达到 60到 80。 专用汽车在国外不只是占很大一份比例，它的生产组织 形式也呈现多样化发展，基本上概括为以下四种： (1)主机厂 (即汽车集团、汽车公司或工厂 )；设分公司或分厂生产专用汽车。主要生产本厂基本车型改装的专用汽车。 (2)专用汽车厂；从底盘厂购买底盘，装配自己生产的专用汽车。 (3)非汽车公司组织专用汽车生产。 (4)用户兼营；有些专用汽车生产运输公司购买一些普通汽车底盘改装为自己所需的专用汽车。但其结构比较简单、数量也不大。 未来国外专用车的发展趋势也可概括为以下五点： (1)专用汽车重型化趋势。近年来，国外专用汽车的产量明显以重型居多，其原因主要是重型专用汽车经济效益好和 重型车功率大、强度高，有中、小型专用车无法替代的优点。随着物流的庞大和公路的高级化，以及特殊作业的需要，重型专用汽车在国外得到迅速发展。 (2)列车化趋势。为了提高散装水泥车的卸料能力，为提高远距离散运经济效益，散装水泥车的列车化正在成为今后的发展趋势。 (3)一车多用化的趋势。为提高专用汽车的适应性，以满足各种特殊需要，有趋势表明国外正在谋求专用汽车的一车多用化，使专用车功能由单一向多功能发展。 (4)专nts 8 用底盘专业化趋势。日本丰田等大汽车公司的专用底盘均已实现系列化、专业化生产。近年来，国外不少汽车厂专门从事专 用汽车底盘生产，尤其重视专用底盘的系列化、专业化生产，满足专用车的特殊需要。 (5)新材料、新技术和微电脑的应用趋势。近年来，国外专用汽车厂家逐步重视新材料、新技术在专用汽车上的应用。 我国专用汽车的生产是从 60 年代初开始，在军用改装车辆、消防改装汽车的基础上逐步发展起来。 70年代，一些专用汽车生产厂根据国民经济各部门的不同需要，形成了自己的产品特色，逐步成为某一门类专业汽车生产的骨干企业。如生产半挂车的汉阳特种汽车制造厂、生产粉罐汽车的武汉专用汽车厂、生产冷藏汽车的镇江冷藏汽车厂等。 80年代，随着国民经济的 发展，专用汽车得到了较大的发展，在汽车行业中形成了独立的专用汽车行业。专用汽车行业经历了近 30年的发展，已具有一定的规模，特别是 1983年以后的 10年，专用汽车的发展一直保持较高的速度，年平均增长率在 24以上。 如今的专用车应用了很多高新技术，大大提高了运输与装卸效率，节约了劳动成本。而且它能在减少汽车运输途中的货损、货差和提高安全性方面有着显著成效。发展专用汽车生产能扩大汽车的应用领域，增加汽车的工业产出，为国民经济带来巨大的经济效益。所以它变得非常重要。我国专用汽车生产企业的发展趋势和国外其他国家相比 较而言有很大不同： 1)集团化发展渐趋明显。专用汽车行业也由分散趋向集中，走集团化道路。各大集团公司都设立了专用汽车的管理部门 。 2)专用汽车产品正向调整生产组织结构和产品结构、向规模化趋势发展，专用汽车的生产集中度增加。 我国的专用车还有以下特点： (1)重型化。国内在运输和各作业领域使用的专用汽车明显以重型居多。这是因为重型车经济效益好、功率大有利于综合利用。 (2)轻型化。小 (或轻 )型适于走街穿巷。随着国民经济的发展，城市需要大量的生活用车、环卫用车、医疗用车、市政用车等各种轻型专用汽车。 (3)“ 四高 ” 。专 用汽车在适应市场发展需求的同时，随着材料的发展和进步，在不断提高专用汽车产品的档次。开发生产 “ 四高 ” (即高水平、高技术、高质量、高附加值 )的专用汽车，以满足国民经济发展的需求，替代进口，使专用汽车产品的出口具有一定的竞争力，能够让我国自主品牌的专用汽车走向国际市场。 1.2 选题的目的 与实际意义 举升汽车 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汽车。 举升汽车 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nts 9 的轻、中、重型 (装载质量在 2 20 t)普通 举升汽车 。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 举升汽车 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。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 举升汽车 ；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 )举升汽车 。 随着国内基础设施建设需要不断增加， 自卸车 近年来一直保持较高产销量。 据统计，自卸车 在中重型卡车市场需求量上约占百分之四十的份额， 并在专用车综合产量中保持第一位置， 成为卡车市场的兵家必争之地。 自卸车 的腾飞为国民经济的 快速发展 做出了不可磨灭的贡献。 自卸车 能够快速兴起的 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 ； 举升汽车 品种增加，不仅适应和满足施工需求，同时 还能 向运输市场发展 ，可以让它成为运输业的主力车型； 但是，如今我国的 自卸车 在种类、型式、材料运用方面与国 外还有一定的差距。所以就需要我国的车辆专家们进行更多的设计研究，使其得到更好的完善与发展。我们只有更加的了解 自卸车 ，才有可能进行以后的学术研究。选择本课题充分考虑了研究课题对车辆工程专业学生学习和工作的指导作用，能够使学生了解专用汽车改装设计方法，通过本课题的研究学生可以完成理论课程的实践总结，获得一定的工程设计工作方法和经验。进行相关的设计，可以解决供需矛盾，培养正确的研究方法、理论联系实际的工作作风、严肃求实的学习态度，锻炼使用工具软件的能力，提高综合设计的能力。对学生的作用是不可言喻的。 1.3 国内 外自卸汽车的发展概况 我国专用车市场 “ 蛋糕 ” 将越做越大。去年以来，我国专用车市场取得较好的经营业绩，全国 395家改装车企业改装汽车 23.06万辆，销售 23.05万辆。客车改装量最大，共改装 103492万辆，占总量的 44.88；载货汽车 44870辆，占总量的 19.46；自卸汽车27125辆，占总量的 11.76；厢式、罐式等专用车销售 40966辆，占总量的 17.77。 去年 1 4月份，各类专用车销售均有较大增幅，乐观估计今年全年专用车产销将达 30万辆。 通过数字来看，去年一年销售专用车达 26 万辆，结合我国 道路、经济等实际情况，应该说数量还是比较可观的。但是问题就在于 395家改装企业才生产 26万辆。可以看出，我国汽车改装企业和汽车制造一样，存在着规模小、技术落后、生产点过多等问题。 从改装车生产分布地区来看，也存在较大不均衡性。江苏、河北、安徽、河南等 8个省去年产量之和约占总产量的 75，其他 21个省仅占总产量的 25。地域的不均衡性也显示出专用车市场前景看好。 目前，我国改装车市场最大销售量约 25万辆左右，改装量最大的除了客车外，主要nts 10 有厢式车、罐式车、自卸车等主要车型。但是总体来看，这些专用车均存在技术附加 值低、工艺较落后等问题。从品种来看，我国改装车品种较少，仅有 400多个品种。那么，未来改装车市场到底是什么市场呢？肯定地说，应该向多品种、高、精、尖方向发展。 这种发展方向除了我国公路条件改善外，还和我国公路货物运输市场息息相关。目前，我国公路货运市场的主体依然是以个体户为主，公路货运甚至还谈不上物流管理，具有运输成本高、随意性大、服务没有保证等特点。随着我国加入世界贸易组织，这种格局将要逐步被打破。我国汽车工业保护期只有五年，但是公路货运市场却可以向外资开放。跨国物流公司正虎视眈眈盯着中国公路货运这块大市 场。这场战斗谁是赢者，不言自明。集团化货运市场对卡车的个性化要求将越来越高，同时需求数量也将越来越大。可以毫不夸张地说，未来的卡车发展方向将是专用车。 美国等发达国家专用车市场十分巨大，专用车具有品种多、技术含金量高等特点。就专用车品种而言，美国就有 5000 多个品种，甚至很多专用车已经被 E 化，装有电脑、卫星导航等系统。确切地说，我国专用车市场最终是向多品种、高精尖的方向发展。尤其是随着我国公路运输主体的逐渐变化，将加快产品结构的变化和技术的升级。 现在 , 各大自卸汽车生产企业生产的自卸车尾钩锁紧机构多数为拉 杆式尾钩锁紧机构、链条式尾钩锁紧机构、液压手动控制式尾钩锁紧机构等 , 这些机构各有特点 , 在运输自卸车中被广泛使用。国内使用的自卸车车箱大部分使用 16Mn 制造而成。其特点是钢板厚 , 车箱沉重 , 截面一般呈方形 , 边板和底板有很多的加强筋。 16Mn 的屈服强度较低 , 硬度较小 , 且冲击性能较差。这些特性决定了不适合用于制造轻量化的车箱。在欧美 , 很多车箱都使用 HARDOX 耐磨钢板材料 , 与传统的方形车箱有着很大的区别 , 其特点是横截面呈 U形或半弧形 , 而且车箱边板和底板几乎没有使用加强筋。 HARDOX 是瑞典钢铁 集团生产的一种耐磨钢板 , 具有较高的屈服强度 , 是 16Mn 的三倍以上 , 并且具有较高的硬度和冲击韧性。在设计装载量相同的情况下 , 用 HARDOX 钢板制造的车箱与 16Mn 用制造的车箱相比 , 板材厚度更薄 , 且不需要加强筋。据国外的一些厂家反馈 , 车箱使用 HARDOX钢板后 , 重量能减少 , 甚至更多。 某些自卸车在产品开发、试验和用户的使用过程中均发现举升机构中三角臂早期断裂问题。实际构件在运动过程中承受一定动载荷的冲击 ,受力大小方向不规则 ,使用传统的方法很难对受力点的受力情况进行测量 ,直接利用现有的有限元软件 ANSYS 也无法对其进行分析 ,很难确定在运动过程中极限应力区域 ;但是软件划分网格功能强大 ;而仿真分析软件ADAMS 虽然处理刚性物体运动精度较高 ,但对于复杂的柔性体的建模和计算都比较困难。为此一些专家利用有限元软件 ANSYS 和动力学软件 ADAMS 进行联合仿真分析 ,找出了三角臂早期断裂的原因 ,并提出改进方案。 nts 11 1.4 主要研究内容 运用 CAD 绘图，结合所学的汽车构造和汽车设计知识，对 自卸车 这种专用汽车进行优化设计，使其结构更合理，性价比更合适。体现汽车设计的重要性，主要解决以下问题： （ 1） 自卸车 不同结构 形式的比较； 通过研究比较出不同结构的 自卸车 所具有的不同特点。在实际应用中，不同结构的 自卸车 各自优缺点。各种不同 自卸车 又应用于哪些领域等。 （ 2）对汽车二类底盘进行参数确定； 通过给定的要求参数，设计一个能用于现实社会中的 自卸车 设计方案。要求能够符合现实需求，并且能够最大限度的满足性价比的要求。 （ 3）对车厢等主要部件进行设计； 能够绘出各部件的 CAD 图。设计的各部件均要求运行平稳，工作可靠。对一些可能的工作异常要做出预测，故障维修要提出相应解决措施。 （ 4）对液压举升机构等部件进行设计； 能够分析常见的液压举升机 构故障，了解油泵的工作原理，分析可能泄露的原因。 1.5 本章小结 本章针对我所做设计的课题做了综合性的阐述，通过查找书籍，以及在网络上查找的资料，我了解了我所做设计自卸车的基本状况；特别是专用车的设计特点及设计思路，还有在以后的设计中中有可能面临的问题，进行了细致的了解与阐述。我国专用车发展时间比较短，历史不够长，整体上看还和欧美有着不小的差距，不过近几年我国的自卸车发展状况良好。在本课题的实际意义中，我着重介绍了此设计中的重要部分，即 液压举升机构时应满足的性能，在下几章的设计计算过程中，这将是我的重点注意 的地方，本章对国内外的自卸车状况进行了分析，了解了我国自卸车行业与欧美等国家的差距与需要发展的地方， 目前，我国改装车市场最大销售量约 25 万辆左右，改装量最大的除了客车外，主要有厢式车、罐式车、自卸车等主要车型。但是总体来看，这些专用车均存在技术附加值低、工艺较落后等问题。从品种来看，我国改装车品种较少，仅有 400多个品种。那么，未来改装车市场到底是什么市场呢？肯定地说，应该向多品种、高、精、尖方向发展。 经过本章的学习了解，相信在下几章的设计学习中会有了依据，为本次设计开了一次好头。 nts 12 第 2 章 东风 自卸车 主要性能参数 确定 2.1 整车尺寸参数的确定 自卸车在土木工程中，常同挖掘机、装载机、带式输送机等联合作业，构成装、运、卸生产线，进行土方、砂石、松散物料的装卸运输。由于装载车厢能自动倾翻一定角度卸料，大大节省卸料时间和劳动力，缩短运输周期，提高生产效率，降低运输成本，并标明装载容积。是常用的运输机械。 发动机、底盘及驾驶室的构造和一般载重汽车相同。车厢可以后向倾翻或侧向倾翻，少数双向倾翻。车厢液压倾翻机构由油箱、液压泵、分配阀、举升液压缸、控制阀和油管等组成。发动机通过变速器、取力装置驱动液压泵，高压油经分 配阀、油管进入举升液压缸，推动活塞杆使车厢倾翻。以后向倾翻较普遍，通过操纵系统控制活塞杆运动，可使车厢停止在任何需要的倾斜位置上。车厢利用自身重力和液压控制复位。 自卸汽车的主要技术参数是装载重量，并标明装载容积。新车或大修出厂车必须进行试运转，使车厢举升过程平稳无窜动。使用时各部位按规定正确选用润滑油，可大大节省卸料时间和劳动力，注意润滑周期，举升机构严格按期更换油料。按额定装载量装运，严禁超载。 2.1.1 自卸车的分类 按底盘承载能力可分为轻卡系列自卸、中吨位系列自卸和大吨位系列自卸；按驱动形式可分单桥 自卸、双桥自卸、前四后八自卸、前四后十等不同系列车型；按卸载液压举升机构不同可分为单顶自卸和双顶自卸。 2.1.2 自卸车的结构 液压倾卸机构和车厢结构是自卸车改装的关键部件，各个改装厂家设计形式不尽相同，以下按车厢和举升机构的型式两个方面说明自卸车的结构。 （ 1）车厢型式 车厢结构型式按用途不同大概可分为：普通方厢和矿用铲斗车厢 普通方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。普通方厢板厚为：前板 4-6，边板 4-8，后板 5-8，底板 6-12。比如：蓬翔牌自卸车普通方厢标准配置板厚为底 6边 4，加强型配置板厚底 8边 6。 nts 13 矿用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，矿用铲斗车厢的设计形状较复杂，用料较厚。比如：青专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。 车厢用于装载和倾卸货物。栏板式车厢一般是由前栏板、左右侧栏板、后栏板和底板等组成。图 4-2所示即为典型的底板横剖而呈矩形的后倾式栏板式车厢结构 。 图 4-2自卸式垃圾车结构组成 1-液压倾卸操作装置 2-举升机构 3-液压缸 4-拉杆 5-车厢 6-后铰链支座 7-安全撑杆 8-油箱 9-液压泵 10-传动轴 11-取力器 （ 2）举升机构型式 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。 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 8-40 吨，车厢长度 4.4-6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 3-4 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，举升平稳性较差，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nts 14 好，液压系统压力较小，但前顶多级缸行程较大，造价较高。 侧翻液压缸受力较小，行程较小，设计可实现单面侧翻，也可双面侧翻；但其液压管路较复杂，造价高，液压举升系统故障率高，举升翻车事故发生率也较高。 从目前国内使用来看，前顶举升结构优点突出，已被普遍采用， F 式和 T 式三角架放大举升机构则逐渐被淘汰， F式几乎已经没有用的， T式只在部分车厢长度较短车型使用。至于双缸举升结构，国外用的较多，国内则一直很少用。随着载重汽车加长加重的发展趋势，前顶举升结构受困于技术瓶颈，无法在车厢长度超过 8米的车型推广使用，车厢长度超过 8米的自卸车都使用侧翻举升结构，侧翻举升也是今后发展的一个趋势。 图 4-3直推式举升机构的布置 a)前置式 b)后置式 举升机构选型时应考虑：液压系统是齿能承受在举升质量作用下的举升力；渡压缸的行程能否满足车厢的最大举升角度；液压系统特别是液压缸 的生产及配套情况。 举升机构分为两大类直推式和连杆组合式，它们均采用液体压力作为举升动力。 直推式举升机构的液压缸直接作用在车厢上，不需要通过杆系作用。按液压缸布置位置不同，直推式举升机构可分为前置式和后置式 (也称中置式 )两种，如图 4-3所示。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，举升时车厢横向刚度大，但液压缸活塞的工作行程长；后置式的情况则与前置式相反。 直推式举升机构布置简单，结构紧凑，举升效率高。但由于液压缸工作 行程，故一般要求采用单作用的 2级或 3级伸缩式套筒液压缸，使液压缸制造工艺复杂，密封性稍差。 连杆组合式举升机构通过杆系和液压缸配合完成举升功能。常用的连杆组合式举升机构布置有两种：液压缸前推式 (又称 T式 )和液压缸后推式 (又称 D式 )，如图 4-4所示。连杆组合式举升机构具有举升平顺、液压缸活塞的工作行程短、机构布置灵活等优点。液压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，适用于中型自卸式垃圾车；液压缸前推式机构举升力系数小，省力，油压特性好，适用于重型自卸式垃圾车。 nts 15 图 4-4连杆组合式举升结构 a) 液压缸前推式 b) 液压缸后推式 l-铰支座 2-车厢 3-液压缸 4-三角臂 在这两种典型结构基础上加以改进变形，还可得到多种不同形式的举升机构。 东风 自卸车 属于常见的普通方厢式货车，根据设计要求，可以采用后卸式前顶举升结构形式。 2.2 整车尺寸参数的确定 1.主要尺寸参数的确定 自卸式垃圾车尺寸参数主要有：轴距、轮距、外廓尺寸 (车辆长、宽、高 )等，如图 4-5所示。由于自卸式垃圾车多在二类货车底盘上改装而成，因此其轴距 L、轮距 B、前悬 FL 、接近角 1 等参数，改装前后均保持不变。车厢与驾驶室的间距 G=100 250mm。车厢长度 HL应根据额定装载质量和主要运输的货物密度，并参照同类车型车厢尺寸确定。 C取 115mm nts 16 图 4-5 自卸式垃圾车的土要尺寸参数 图 4-6自卸式垃圾车后倾最大举升角的确定 承担公路运输的普通自卸车通常是由同种货车变型设计而成。其总体设计程序与载货车相近。首先，进行一系列的市场调研和同类车型资料的收集分析，摸清产 品主要技术经济指标，了解有关设计法规等。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。 本设计的 东风 自卸车 的总质量为 7.33 吨，经查找资料，选用 东风汽车股份有限公司生产的 EQ3075GD4JAC 二类底盘。 在技术设计阶段，首先进行自卸车结构选型，确定举升机构类型与货厢结构形式，然后选择自卸车总布置主要参数 。 nts 17 表 2-1 整车尺寸参数 外形尺寸（长 宽 高） 6998 2495 2920（ mm） 轴距 3950mm 轮距（前 /后） 1640/1650 (mm) 前悬 1424mm 后悬 1624mm 接近角 26 离去角 36 2.3 质量参数的确定 自卸车质量参数包括厂定最大装载质量em、整备质量om、厂定最大总质量am、质量利 用系数c、容积利用系数v，以及重心位置等 3。 1、厂定最大装载质量em根据装载质量级别分类中，重型自卸车小 于 8吨的规定，由于本设计中自卸车装载 的为普通货物，因此这里取额定 装载质量为 2990kg。 2、整备质量om整备质量指的是装备齐全、加满油水的空车质量。它等于底盘的整备质量与汽车改装部分之和。改装部分质量包括取力器装置、液压系统、举升机构、副车架、货厢以及其它改装附件的质量。在总体设计时，常参考同类样车及总成，进行零部件称重或质量分析，初步估算出改装部分质量与整备质量。这里取整备质量为 4145kg。 3、厂定最大总质量am最大总质量是按规定装满货物、坐满司机乘坐人员的整备质量。可按下式计算： mmmmreoa (2.1) 式中： mo 自卸车整备质量 4145kg me 厂定最大装载质量 nts 18 mr 额定司机乘客人员质量， 3人 每人按 65kg计。 总质量 kgma 7330已经给出，求装载质量 me计 算得： me 7330-4145-65*3=2990kg 4、质量利用系数cc是厂定最大装载质量与其整备质量之比 c= 71.0420 0299 0 oemm(2.2) c越大，则该车材料消耗少，材料利用率高。因此c可反映自卸车设计制造水平。提高c的主要措施在于设法减轻倾卸机构与货厢质量。一般 8吨以下 重型自卸车c之 比 约为0.4 0.8，符合要求。 5、质 心位置 质心位置对汽车附着性能和稳定性能等能产生重要影响，因此是一项重要指标。质心位置又分为空载质心与满载质心两种状况。设计时应力求使改装自卸车的质心位置尽量接近原车质心。 2.4 其它性能参数 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。 常见货物的安息角有煤： 27 4s，焦炭： 50，铁矿石： 40 45，铜矿石：35 45，细砂： 30 35，粗砂： 50，石灰石： 40 45，粘土： 50，水泥：40 50。 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。此外，在最大举升角max举升 时，车厢后栏板与地面须保持一定的间距 H，如图 4-6 所示。为了避免车厢倾卸时与底盘纵梁后端发生运动干涉，图 4-6 中的 L 必须大于零。设计时，自卸式垃圾车车厢 最大举升角可在 50 60之间选取。 这里取 55 此外，尚应注意在最大举升角时，车厢后板下垂最低点与地面保持一定卸货高度。举升时间指满载时从开始举升 至最大举升角所需时间。降落时间系指空载时货厢从最大举升角降至车架的时间。此两项参数太长将影响运输生产率；太短又势必增大液压系统负荷。nts 19 故一般设计举升时间要求为 15s-25s取为 20s，降落时间要求为 8s-15s 取为 10s。 2.5 本章小结 本章主要对 东风 举升汽车 的底盘的选择做了介绍， 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对于不能直接采用二类底盘或三类底盘进行改装的专用汽车，也应尽量选用定型的汽车总成和部件进行设计，以缩短产品的开发周期和提高产品的可靠性。对于不能直接采用二类底盘或三类底盘进行改装的专用汽车，也应尽量选用定型的汽车总成和部件进行设计，以缩短产品的开发周期和提高产品的可靠性。 经过参考比对，参考原型车、以及设计的数据，由于底盘的选择以及计算不是自卸车设计的重点本设计选择了 EQ3075GD4JAC 底盘，接着我 确定了此车型的质量参数等基本数据，包括整车的尺寸参数的确定，经过计算 所选的底盘以及车厢体积，计算核对，正符合本自卸车，用途是运送货物 。 nts 20 第 3 章 自卸车 车厢的结构与设计 3.1 举升汽车 车厢的结构形式 3.1.1 车厢的结构形式 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 3-1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篷 ，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。车厢的侧栏板、前后栏板外侧 面通常布置有加强筋。 后倾式车厢广泛用于轻、中和重型自卸汽车。它的左右侧栏板固定，后栏板左右两端上部与侧栏板饺接，后栏板借此即可开启或关闭。 图 3-1 车厢结构图 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 侧倾式及三面倾卸式车厢栏板与底板为直角，如图 3-2所示。其栏板开启、关闭的铰接轴为上置式，开启时，栏板呈自由悬垂状，多用于有侧倾要求的中型自卸汽车。 矿用白卸汽车和重型自卸汽车的车厢多采用簸箕式，以方便装载，倾卸矿石、砂石等。有的簸箕式车厢采用双层底板 结构，以增加底板的强度和刚度，并可减轻自重。簸箕式车厢如图 3-3所示。 nts 21 图 3-2 侧顷式及三面倾卸式车厢图 图 3-3 簸箕式车厢 本文设计的自卸车是承担 货物 运输的普通自卸汽车，没有侧倾要求，故采用后倾式车厢。 3.1.2 车厢选材 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 16Mn工程用钢材。 3.2 车厢的设计规范及尺寸确定 3.2.1 车厢尺寸设计 外廓尺寸应在厢式货车总体设计阶段予以确定。为了防止紧急制动时货厢与驾驶室之间留有 100-250mm的间隙。 取 C为 115mm.为满足汽车的轴荷分配，车厢和货物的质心离后桥中心线的距离为：对于后轮为双胎的长头或短头车，该距离一般为轴距 L的（ 2 -10 ）；对于平头车，该距离一般为轴距的（ 12 -22 ）；根据车厢质心到后桥中心线的距离以及驾驶室后壁的位置，可确定车厢长度，取车厢长度为 4745mm；厢体宽度主要由底盘轮距1650mm、使用要求及法规限宽的因素决定 ,这里取车厢宽度为 2360mm；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，提高汽车行驶稳定性，这里取车厢高为 1010mm。 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nts 22 厢应该有一定的扭转随动性。如果车厢的扭转刚度过大，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
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