毕业设计（论文）-栏板起重运输车机构的设计

栏板起重运输车结构设计栏板起重运输车结构设计摘要本次设计的题目是栏板起重运输车结构设计。其目的是根据特殊用途车辆的原始特性和性能来降低生产成本并提高生产质量。此次设计的关键在于比较分析栏板起重运输车的后栏板起重装置可以采用的方案， 并一一列举出各项方案的优缺点，最终选择最优方案。该设计在已经翻阅许多关于栏板起重运输车资料的基础上，透彻的分析了栏板起重运输车辆结构设计的总体方案，最主要的设计部分为底盘的选取，举升机构的设计，液压系统的选型以及后栏板装置的设计。通过对底盘型号的的选择，为确定整车性能参数打下基础。在此基础上，详细分析了举升机构的运动学，确定并且详细的检查了举升机构各部分的尺寸和参数是否符合标准。液压系统的用途则是用于控制每个可以活动的部件以实现货物起升装卸的功能。 通过计算和选择各种液压元件，为的是确定系统中使用的液压元件的类型更为准确。确定了栏板起重运输车的一般参数。对改装车辆的性能进行分析和计算校核，确定其是否符合国家标准要求。关键词：；后栏板；起重装置；升降机构；液压系统全套图 纸加扣 3012250582VABSTRACTThe title of this design is the structural design of the lifting and transportation trucks. Its purpose is to reduce production costs and improve production quality based on the original characteristics and performance of special purpose vehicles.The key to this design is to compare and analyze the solutions that can be adopted for the tailgate lifting devices of the lifting trucks, and to list the advantages and disadvantages of each solution, and finally select the optimal solution.The design has been based on a lot of information on the lifting trucks of the corrugated plate. It thoroughly analyzes the overall design of the structure design of the corrugated lifting transport vehicles. The most important part of the design is the selection of the chassis and the design of the lifting mechanism. Selection of hydraulic system and design of the tailgate device. The selection of the chassis model lays the foundation for determining the performance parameters of the vehicle. On this basis, the kinematics of the lifting mechanism was analyzed in detail, and the dimensions and parameters of each part of the lifting mechanism were determined and checked in detail to meet the standards. The purpose of the hydraulic system is to control each movable part to achieve lifting and loading of the goods. By calculating and selecting various hydraulic components, it is more accurate to determine the type of hydraulic components used in the system. Determined the general parameters of the hoisting truck. Analyze and calculate the performance of modified vehicles to determine whether they meet the requirements of national standards.Keyword:Tailgate；Hauling-up device；Lifting mechanism；Hydraulic system目录摘要IABSTRACTII1. 绪论11.1 课题研究的目的意义11.2 后栏板起重运输车国内外研究概况11.3 设计的主要内容与技术路线22 .后栏板起重运输车方案设计与分析32.1 后栏板起重运输车的结构与分类32.2 后栏板起重汽车举升机构的分类与选型52.2.1 单缸对中式升降机构62.2.2 双缸对称式升降机构72.3 后栏板起重装置的液压系统102.3.1 单缸驱动栏板起重装置的液压系统102.4 后栏板起重装置动力源结构型式12根据小批量生产成本最小化的原则，本设计中的后轨提升装置以力源为动力源，带动四连杆机构的运动，使得承载平台完成各种动作， 如上升和下降。122.5 安全机构122.6 本章小结133. 后栏板起重运输车底盘的选取143.1 底盘的选取143.1.1 汽车底盘选型要求143.1.2 底盘选型143.1.3 底盘的选取143.2 选用的底盘主车架的主要尺寸163.3 栏板起重车质量参数的估算163.4 本章小结174. 车厢的结构设计184.1 车厢的结构设计184.2 本章小结215. 后栏板起重车结构设计225.1 副车架的改装设计225.1.1 副车架设计225.1.2 副车架选材225.2 升降机构支架的设计221、支架的外形设计225.3 举升机构各杆的初步设计计算235.3.1 升降杆的长度计算235.3.2 拐臂半径 r 和液压缸的初始长度 L1245.3.3 摆动液压缸的校核255.4 本章小结266. 液压系统的设计与选型276.1 液压系统设计分析276.1.1 液压缸的选型与设计276.1.2 液压泵的选型计算286.2 本章小结307 . 整车性能计算31整车的性能计算需要包括最高车速，最大爬坡度，燃油经济性和稳定性等。. 317.1 汽车最高车速的计算317.2 最大爬坡度计算367.3 汽车燃油经济性的计算377.4 后栏板起重运输车装卸时稳定性计算387.5 本章小结39结论40参考文献41致谢42TAILGATE LIFTING DEVICE STRUCTURE AND DESIGN431.栏板起重装置的发展482.栏板起重装置的基本原理493.动力系统494.动力传递形式及作用点495. CD 杆的转动506.栏板起重装置技术参数的确定50栏板起重运输车结构设计1. 绪论1.1 课题研究的目的意义随着现代物流业的快速发展，汽车运输量迅速增加，货物装卸频次和货物频率也有所增加。 对于大吨位运输车来说，货物搬运非常不方便，工作效率低，因为运输地板较高，货物质量较大，装卸难度较大，尤其是单人操作。基于此，许多厢式载货汽车装有举升栏板1。起吊栏板可以大大提高运输和装卸效率，降低操作人员的劳动强度。 它们广泛用于邮政，金融，石化，商业，制造业和其他行业。起重运输车辆是在普通卡车的基础上发展起来的，以其安装在汽车后部的名称命名。载货类汽车最初都是完全人力化装运，近年来，随着我国国民经济持续健康的发展。中央政府和地方政府大力投资城镇化，新农村建设和基础设施建设。近年来，国内近年来不断扩大内需，商品运输快速繁荣促使物流业务成倍增长，各类公路建设快速增长，快速增长 在公路货运发展中，专业运输单位和个体运输经营者如雨后春笋般涌现。许多公司都有自己的运输车队，只能依靠人工操作。 他们不能充分发挥车辆的有效性来提高他们的效率。 与此同时，随着车辆运输量呈指数增长，大吨位卡车的比重也随着装载和卸载频率的增加而增加。对于大吨位的货车，由于车底距离地面较远， 货物质量较大，装货和卸货都很困难。在这种情况下，通过机械化装卸设备，特别是单独作业时，可以大大提高装货和卸货的效率。显然，实现卡车装载的机械化势在必行。 因此，急需一辆能够实现起重和装载功能的专用卡车。栏板起重运输车，仅利用一套栏板起重装置就可以实现货物的机械化装运，因而被逐渐重视。1.2 后栏板起重运输车国内外研究概况栏板起重装置的发展, 在国外大体上可分为四个时期。第一代产品产生于20世纪30 年代末, 其特点主要是单缸举升, 而栏板翻转靠手动, 起升质量为500kg左右, 栏板(又称载物平台) 触地倾角910。目前, 这种产品在东南亚、日本仍在使用, 20世纪90年代, 还在美国得到了新的发展。第二代产品产生于20世纪50年代初的欧洲市场, 在第一代产品的基础上增加了翻转关门油缸。举升与翻转分别由二个独立油缸实现。最常见的是四只油缸的型式, 也有双缸的。起升质量在500kg以上, 载物平台触地倾角10, 翻转动作凭操作者经验控制。该种产品目前主要用于美洲及东南亚地区。第三代产品产生于20世纪70年代末的欧洲市场, 是在第二代产品的基础上增加第五只油缸。这只油缸在液压系统中主要起相对位置的记忆功能, 使载物平台触地、离地的翻转动作不再由操作者控制而由液压系统本身控制, 从而使升降过程相对平稳与安全。触地倾角一般为810。若兼作厢门用, 因平台尺寸增大, 倾角也可能小于8。目前该类9产品普遍用于欧美地区。第四代产品产生于29世纪90年代初, 其液压系统及功能原理同第三代产品, 只增加了记忆油缸的尺寸, 使记忆动作的范围进一步增大。它不同于第三代产品的关键在于其载物平台增加特殊结构, 由一体改为两体活动联接, 使平台触地后不仅能自动翻转, 而且有一个下沉的动作, 使触地倾角达到6, 甚至在6以下。目前该产品在荷兰、南斯拉夫和中国已申请了实用新型发明专利。国内已有定型产品投放市场。从操作性能、安全可靠性等使用效果上, 第四代产品将逐渐取代了第二、三代产品。而第一代产品,由于其结构简单, 重量轻, 虽然技术含量低, 但具有便于维修等优点在发展中国家将仍拥有巨大的市场。栏板起重装置在国内的发展只是近二十几年的事情。国产化产品早期用汽车发动机作为动力。1992年实现以汽车蓄电池作为液压泵站的驱动力。1992年以后, 栏板起重装置因国内厢式车的发展而开始发展起来, 技术水平也逐渐向国际靠近。但就其发展而言, 仍处于起步阶段。国内市场的扩展, 还需要时间与机遇。从时间上讲可能不会太久, 从品种上讲, 短时期内将仍是以多种型式并存, 但最终可能是单缸产品和五缸产品为主。现代车辆的装备技术必需与生态型、现代化国际大都市发展相适应，具有国际先进、技术创新的装备特征,必需从满足单一的普通作业需求，向满足文明作业、环境保护、质量监管、城市容貌等作业和管理需求方向发展2。1.3 设计的主要内容与技术路线本次设计的重点是对栏板起重运输车的后栏板起重装置采用的各种方案进行比较分析，并分别列出各方案的优劣点，以便于选择出最合适方案。本次的设计目标是设计出一种整车总质量为 12t，起重质量大于 500kg 的后栏板起重运输汽车的后栏板起重运输汽车，其性能参数与原载货车接近。后栏板起重运输车是装备有栏板起重装置的载货汽车，因此本设计的基本内容：（1）研究后栏板起重运输汽车的组成、结构与设计；（2）进行后栏板起重运输汽车的结构总体布置；（3）进行二类底盘的选择；（4）进行后栏板起重机构、车厢设计、辅助装置设计选型；（5）整车性能计算分析。拟解决的主要问题：（1）车辆的总体布置；（2）副车架设计、副车架和主车架的连接；（3）举升机构的详细设计；（3）液压装置进行设计计算选型；（4）整车性能分析计算。技术路线如图 1.1 所示。确定设计步骤，方案设计分析二类底盘选型副车架结构设计计算、分析总体布置举升机构设计计算、分析车厢结构设计液压系统设计升降机构设计取力器的选型绘制设计装配图与零件图整车性能计算分析整车设计修正图 1.1 技术线路图2 .后栏板起重运输车方案设计与分析2.1 后栏板起重运输车的结构与分类本设计的车辆一般使用车厢本身附带的栏板或者另外附加的栏板起重装置来作为车辆的起重装置，而驱动起重装置的动力源则为车体本身的发动机或者是蓄电池来完成驱动栏板运动从而达到装卸货物的目的。蓄电池式和发动机式是本次设计的车辆的主要驱动方式。发动机式取决于取力器， 驱动栏板起重装置来工作是通过发动机的驱动力来完成的；蓄电池式则是通过蓄电池对栏板起重装置提供电力支持。另外一种划分方式则是根据栏板起重装置的功用来区分的，可以分为后栏板起重式和附加栏板起重式两种方案。起重栏板在后栏板起重式方案中有两种作用，一是当车厢的栏板，对车厢起到加固作用，二是充当举升杆，可以举升重物。而附加栏板起重式的作用相对来说就比较单一了，仅仅用来起重装置来使用，不能用来充当栏板来实现运输过程的货物安全，它仅用于厢式汽车的后栏板起重装置，如图2.1所示。图 2.1 后栏板起重运输车二类底盘完成选型，后栏板起重装置的设计计算是本次设计车辆最主要的两个部分。在这两部分中最为重要的还是后栏板起重装置。其主要组成如下：二类底盘后栏板起重运输车升降机构后起重栏板后栏板起重装置液压系统动力系统后栏板锁止机构单缸对中式栏板起重装置的结构如图 2.2 所示。1取力器；2齿轮液压泵；3液压油箱；4滤清器；5液压控制箱；6液压缸；7升降机构；8起重栏板图 2.2 一种栏板起重装置结构栏板起重运输车在进行装卸作业工作时，其主要驱动力是由电力系统供给的动力驱动齿轮液压泵进行工作，并且在驱动的同时向液压系统内泵入液压油，液压缸中的液压杆在液压油压力的推动下，举升机构的举升杆进行上下平动或者翻转运动，最终起重栏板在举升机构的带动下进行相应的移动，从而完成起重、举升、装货和卸货的功能。2.2 后栏板起重汽车举升机构的分类与选型后栏板起重运输车改装设计中对举升机构的设计要求有以下几点要求：1.可以上下移动，使起重装置能够完成不同形式的运动，如转动，关闭和着陆。2.当液压系统的液压杆停止工作时，举升机构不能有大幅度的自动沉降现象。3.举升机构需要将最少重 500kg 的货物平稳地运送到可控范围的高度，并且可以停留在任何位置不发生意外。后栏板起重装置的举升机构的工作基本原理如下：平行四杆机构的平行移动原理是这次栏板起重装置的主要原理。 如图 2.3 所示。图2.3 平行四连行四连图为四连杆机构，其中上下两杆处于平行状态，将 AB 杆固定住，给 BC 杆一个力矩，使 BC 杆绕着 B 杆做圆周运动，在此运动中CD杆与 AB 杆一直都是平动。如果让AB 杆处于竖直状态， DC 杆扩展为 DCE 杆，此时， DE 杆就能一直保持成一个水平面完成上下运动，即 DCE 为后栏板，如图 2.4 所示。图2.4 转化后的后栏板起重装置机构机2.2.1 单缸对中式升降机构单缸对中式升降机构如图 2.5 所示，结构简化后如图 2.6 所示。栏板的运动形式主要有三种，有上下平动，着地时的倾斜运动和翻转运动。其中油缸 1 活塞的来回往复运动可以让栏板完成上下平动和着地点的倾斜运动。而翻转运动则是必须由弹簧助力的同时依靠人力手动完成来实现的。D 、 A 两点是固定住的，杆 3 由于受到推力和 F 点的限制，整个机构则可以看成以 DA为固定边的 DABC四杆机构，从而来完成上下平行移动。D 、 A 两支点是固定的，但铰接点 E 的约束已经解除，整个机构可以看成以 DA为固定边的 DAEBC 铰链五杆机构，从而完成下止点位置的倾斜运动。图2.5 单缸对中式举升机构图2.6 单缸对中式结构简图单缸对中式的举升机构最主要的优点就是结构简单，成本相对来说比较低廉，同时也可以规避双缸工作时所出现的两边不同步的问题；缺点就是是举升重力不够大， 并且需要车架下有比较大的安装空间，另一方面则是制造工艺相对来说比较复杂。2.2.2 双缸对称式升降机构图 2.7 为双缸对称式举升机构的结构图，它的主要的特点是让栏板完成平动，举升，倾斜运动和翻转运动是通过两个液压缸分别对称布置的连杆机构来控制的。图2.7 双缸对缸对称式升降该举升机构实现栏板完成不同运动状态的方式通过利用固定四杆机构不同的边完成的。但是固定边无法完成倾斜运动，需要将四杆机构变成五杆机构才可以完成。图 2.8 为栏板的翻转运动简图。为了完成栏板的翻转运动状态，起重栏板的后端D 点将固定，同时也需要将杆 3 变为固定杆。当液压缸的液压杆伸长运动时，板 4 推动支座 1 以 O 点为圆心绕O 点顺时针转动。同时栏板 6 将做绕 D 点转动。当OA运动到竖直位置时，栏板也跟着旋转到了水平位置，在图上有所所示。图 2.9 为栏板的升降运动简图。此时，在此四杆机构当中， OA边将被固定起来。D 点也被约束起来，此时的杆 3 从翻转运动的固定杆变成了活动杆。当液压缸的液压杆收回时，机构在自身重力的作用下进行绕O 、A 两个点的顺时针运动，栏板 6 是四杆机构中 ACDO的 DC 的边，将平移运动到地面。反之，如果液压杆伸长，推动板 4， 同时将带动四杆机构中 ACDO绕O 、 A 两个点进行逆时针运动，栏板将进行平移上升运动一直运动到上止点位置。图2.8 栏板翻转运动简图图2.9 栏板升降运动简图图 2.10 是栏板着地后倾斜运动的结构简图，C 点在栏板着地后只能完成沿着地面的平动，不能完成其他运动。于此同时地面对栏板前端的支反力绕 B 点逆时针转动的力矩作用在杆 5 上。此时如果液压缸的液压杆开始收缩，使得板 4 绕 A 点作顺时针运动，杆 5 杆头的约束将被解除，此时的四杆机构将变为五杆机构；当板 4 作顺时针转动时，杆 3 将做绕O 点运动，杆 5 与栏板 6 则在平面内做复合运动。当C 移至C 时， 栏板后端触地，从而完成栏板着地的后倾运动。图2.10 栏板着地后倾的运动简图此机构的缺点是安装起来相对来说比较复杂，但是它的优点是可减小液压缸的直径。一般举升重力不大时，例如 8kn，选用单缸举升机构是最佳的选择，它不仅结构简洁、成本低廉，同时还可规避双缸工作时所出现的不同步问题。双缸对称式由于安装相对来说复杂，与本次设计的轻便快捷的理念不符合。综上所述，此次设计主要选择单缸对中式。2.3 后栏板起重装置的液压系统后栏板起重装置的液压系统的改装设计要求有以下几点：（1）升降机构应保证平稳上下移动。 额定重量的负载在上升和下降的时间需要控制在 10?15s 之间。（2）在起吊或起吊过程中 5min 处于任何位置时，静态沉降应小于 20mm。（3）液压系统应具有液压系统的一般要求，例如执行器，安全装置等一些部件。2.3.1 单缸驱动栏板起重装置的液压系统单缸对中式后栏板起重装置的液压系统由液压泵、油箱、滤清器、液压控制箱及液压缸组成，如图 2.2 所示。其液压系统的管路布置见图 2.14。溢流阀 5 可以调节液压系统的压力；节流阀的作用是调节液压缸中液压杆的移动速度；手动换向阀 7(手动，19P、O 连接三位四通)控制液压杆的移动方向5。来自液压泵的多余的油液经溢流阀 1 流向油箱5。12双向液压锁 8 能使液压缸中的活塞在行程中任何位置停住，防止举升机构出现自行沉降的现象。其锁紧的可靠程度仅受液压缸内部泄露的影响。双向液压锁实际上是两个液控单向阀的组合阀，其结构如图 2.14 所示。两个液控单向阀的油口 P1、P2 分别与换向阀的油口 A、B 相通；油口 T 、T 分别与液压缸的无杆腔和有杆腔接通5。当手动换向阀手柄位于举升位置时，压力油从油口 P1 进入双向液压锁，一方面顶开左端阀芯从油口 T1 流入液压缸的无杆腔，另一方面压力油推动活塞向右移动，顶开右端阀芯， 使油口 P2 与 T2 想通，于是液压缸有杆腔的液压油经油口 T2 、P2 流向换向阀的开油口， 使得液压缸的活塞杆向外伸出5。反之，则液压缸的活塞杆向内收回5。当换向阀手柄处于中位时，双向液压锁的两油口 P1、P2 与换向阀的通路切断，无液压油通过，因此， 两端阀芯在各自复位弹簧的作用下关闭阀口，使得液压缸两腔的压力油处于封闭状态， 从而起到锁定活塞的作用5。图2.14 一种种单缸液压控制系原理图单缸液压系统因只有一个液压缸，所以栏板的翻转运动则必须依靠助力弹簧加上手翻转来实现成为了其缺点。也正是因为只有一个液压缸，所构成的液压系统相对来说就比较简单，价格也就会相应的便宜很多，这就成为了单缸液压系统的一个优点。2.4 后栏板起重装置动力源结构型式起重装置的动力源也是不可或缺的一个重要部分。1、液压油泵是由发动机变速箱通过集力器驱动来运动，并且液压油泵旋转以供应高压油来推动液压系统以致液压缸运动。优点：可以根据机构的要求以便获得不同功率和速度的电源，在此情况下满足机构的工作要求。与此同时它有着长时间连续工作，功率其他的相比较大，结构可以满足大部分的要求，成本也相对较低。 适用于众多专用车辆，例如自卸车，汽车起重机， 压缩式垃圾车，交通救援车等专用车辆。缺点：安装步骤相对比较复杂，结构也比较分散，液压系统中的接头也很多，同时液压油的泄漏量偏大，维修也有一定的困难。2、选取蓄电池作为电源，则液压装置的油缸的推动需要有液压油箱和液压油泵等来提供。优点：结构紧凑，方便安装，液压系统的管接头数量较少，液压油泄漏的情况很少出现，外形美观，而且汽车发动机不需要启动便可以工作。缺点：蓄电池的功率较小，电机在工作时电流较大且发热量大。 该设备适用于间歇性工作场所，但是成本相对来说比较高。本次设计的原则为轻便简洁，所以零件需要小批量生产，所以起重装置的动力源选用力源，推动四杆机构的运动，这样可以使主承载重量的平台可以完成各种动作， 例如上升和下降，翻转和倾斜运动。2.5 安全机构由于此次设计的起重装置位于车辆后部，为了能更好的保障货物的安全和行车安全，需要安装一个安全装置。初步选用防震锁机构，这个锁止机构是通过四个螺钉与侧门蒙皮共同定位的，锁芯使用弹簧压紧装置，可以更好地使栏板保持关闭状态，增加了行车安全，也保证了货物的安全。此次改装设计中选取添加后栏板锁止机构的安全装置，因为后栏板锁止机构能保持后栏板的关闭状态，而且结构相对比较简单，所以选取它。由于这次锁止机构并非重点，所以选型就行。2.6 本章小结本章的主要任务是对液压系统的各种形式进行简单的分析，然后对液压系统进行了选型；接着是对举升机构的主要参数进行详细的计算分析，最终决定使用单缸对中式升降机构和单缸液压系统，动力源则是选取的取力器。3. 后栏板起重运输车底盘的选取因为我国大部分的专用车辆都是在一定的特殊领域进行服务的，所以需要具体要求具体分析。车身和其他工作装置的设计为了更好地适应工作要求就在已经建立好的二类底盘的基础上进行改装。 改装设计和合理匹配以达到理想的车辆性能以满足需求。3.1 底盘的选取3.1.1 汽车底盘选型要求汽车底盘选取使用通常需要满足下面几点要求：1、适用性特殊种类车辆的底盘应该适用于特殊种类车辆的特殊功能要求；2、可靠性底盘具有足够的强度要求和刚度要求和使用寿命，出现故障的概率较低，最好是每个部件的使用寿命能趋于一致；3、先进性所选车型的底盘应该在动力性，燃油经济性，运行稳定性，行驶稳定性，通行能力等方面同时达到同类车型的先进水平，并且符合国家或行业使用标准；4、方便性底盘易于改装，再出现问题时要易于维修，完成任务后易于维护。 结构紧凑，有合适的调试和组装的空间。3.1.2 底盘选型货车底盘主要分为二类底盘和三类底盘两种类型。二类底盘，是以整车为基础， 去掉了车辆厢体；三类底盘，也是以整车为基础，去掉了货箱和驾驶室。特殊种类车辆的性能与二类底盘的性能好坏有着非常密切的联系。在选择汽车底盘时，重点关注的是特殊种类车辆的使用性能情况，装载总质量，使用条件，性能指标，形状尺寸以及特殊装置或设备的功率匹配问题。到目前为止，市面上的特殊种类车辆基本都是使用二类底盘进行改装设计的。在选择二类底盘后进行重新改装设计，最主要需要考虑的是整车的整体布局和具有特殊工作要求的设备设计。性能分析和必要的强度检查只需要对底盘参数计算完成即可。 改装完成后的底盘性能需要与车辆要求的性能达到最合理的一致。3.1.3 底盘的选取根据上面提到的要求，此次设计的底盘主要从解放汽车中选择。选用的底盘为：解放牌 CA1127L5 载货货车图 3.1，具体参数如表 3.1。图 3.1 底盘表 3.1 型号为 CA1127L5 货车的底盘相关参数原来货箱的尺寸：6000 2300 550 mm以原来货箱钢板厚度为 3mm，密度为 7.85kg/m3 来估量计算原货箱的质量原货箱的质量 m=（6502300.3+2650600.3+2230600.3）7.85=6007605g600kg3.2 选用的底盘主车架的主要尺寸选用的底盘为 CA1127L5 底盘,其主车架尺寸如下：主车架的纵梁截面尺寸:235 75 6mm主车架上面尺寸到地面高度:860mm3.3 栏板起重车质量参数的估算额定载重质量是最基本性能的参数，这次设计的额定载质量初步定为 5900kg。整车整备质量在此次设计中占有着相当重要性能参数位置。在此次栏板起重车的设计过程中，车辆设计的质量可以通过同类型的产品的数据估算。整车整备质量车辆带上所有部件和各种邮箱满油的状态，此次整车整备质量估算为 6100kg 。装载质量m1，选取 5900kg：整车整备质量m2 ，估算为 6100kg：驾驶员质量m3 ，按 65kg/人, 额定载员 2 人,65kg 2 = 130kg车辆总质量是指车辆在满负荷时的质量。即：M = m1 + m2 + m3 = 5900kg +130kg + 6100kg = 12130kg3.4 本章小结根据此次设计目标，本章主要任务是对二类底盘进行选型，并且给出了底盘选型的主要参数，最后计算了栏板起重运输车需要考虑到的一些设计的主要参数。4. 车厢的结构设计4.1 车厢的结构设计由于用户对厢式货车产品有不同的要求，有骨架式的车厢和无骨架式的车厢成为了市场上最主要的车厢骨架形式，这两种形式也是顾客们最常见的要求。1.有骨架式将1.2mm厚的钢板制成货车车厢，利用铆钉进行连接。这种结构相对无骨架式车厢来说，虽然使用的材料要多一些，但是加工相对来说比较方便，售价也相对便宜，便于小规模生产，没有设备的限制。2.无骨架式垂直波纹型可以利用82 mm厚的钢板加工成集装箱，侧板、顶和门的用材，因此不需要骨架。这种结构对加工和设备要求相对来说比较高，但是价格比较低廉，而且更受客户的欢迎。根据改装车辆产品名称、型号编制方法的相关规定。厢式车辆的总高和总宽度都不能超过GB 1589-79( (汽车外廓尺寸限界的相关规定，即“总高度4m，总宽度2.5m。如果有特殊需求的时候，总宽度最大不能超过2.6m。根据本设计的目的和要求：技术合格、小批量易于加工、价格相对比较便宜、可靠性较高，所以选择有骨架车厢作为本次设计的车厢。3.车厢骨架结构设计骨架结构需要在满足车架刚度和强度的要求的前提下，需要设计车辆的自身重量越小越好。从抗弯曲的角度来看，封闭截面稍稍比开放截面要好点。为了提高整个车身的刚度，所以选择采用封闭截面。车架通常都设计为“井”字形状的矩形框架结构。在制造过程中，车顶和底板的前六个部分，包括纵梁，副车架横梁，前围，后围，左右两侧，将它们分别加工成骨架组件，然后将六个大骨架组件焊接成完整的车厢骨架。底板是整个车厢的基础，它是整个车厢最主要的承重结构，所以车架的纵梁和横梁都使用槽型截面，以用来提高车架结构的强度和刚度。车架的横梁之间的距离和纵梁之间的距离应该相等，这样有利于安装。同时，每根横梁的位置可以根据此次设计的车辆的后轴轴线的位置来确定。为了防止轮胎跳动产生的运动干涉现象，需要将后轴轴线相毗邻的俩横梁的距离需要较其余横梁间距要稍大一些，一般选择在1000mm左右， 其余横梁之间的距离选取在500700mm即可，这次设计底板如图4.1所示。图4.1底板模型根据标准JB 2320-84厢式车量，货车的相关数据应符合表4.1。表 4.1 车厢相关参数在此次设计中，使用的材料为Q195，其尺寸为75x45x2的方形矩形管用来作为底梁，尺寸为30x40x1.5的方形矩形管则用来作为侧柱和顶部骨架的使用材料，各骨架之间使用焊接的方式。由于主框架有宽度的要求，所以纵梁的宽度初步定为865mm。根据标准GB158979汽车外廓尺寸界线的有关规定，即“总高度4m，总宽度2.5m”。对于特殊需要的情况下，最大宽度不能超过2.6米。 所以此次设计选择使用2500mm的汽车高度，依据表4.1确定闭式车厢定为5500mm的长度，800mm的侧立柱跨度。车厢的侧壁、前壁、上壁骨架可由图4.2、图4.3、图4.4所示。1车厢顶壁横梁；2车厢底板横梁图4.2顶板模型图4.3侧板模型29图4.4车厢上臂模型简图4蒙皮设计选用蒙皮是薄壁板件。通过一定的固定方式，如铆钉连接，焊接，粘接等方法，它们都可以覆盖在车厢骨架上，最终成为车厢的内外表面。蒙皮一般使用 0.81.5mm 厚的薄钢板。非金属蒙皮的厚度一般为 23mm。此次设计用为 1mm 或者 2mm 厚的 Q195 的钢板作为内外表面蒙皮，本次设计用 3mm 厚的钢板铺在车辆内部的底板上，连接方式为铆钉连接。用 1.2mm 厚的钢板铺设在车厢的外表面上作为外部的蒙皮，最后在车厢内部的底板上铺一层毛毡即可。估算 75x45x2 方形矩形管的质量大约为 30kg/m， 30x40x1.5 方形矩形管的质量大约为 10kg/m。车厢质量为：m 5.5x10x12 + 2.5x10x18 + 2.45x30x9 + 2.45x10x10 = 1422kg 1500kg4.2 本章小结本章主要是针对车架结构进行选型和设计，选择了有骨架式的车厢，另外还选了蒙皮的材料，并粗略的计算了需要运输的总质量。在车厢结构的设计中确定了横梁和纵梁的位置关系和车架需要的高度。5. 后栏板起重车结构设计5.1 副车架的改装设计5.1.1 副车架设计由于此次设计所选用的底盘没有副车架，为了能够提升主车架的使用寿命和刚度， 强度，需要增加一个副车架。副车架示意简图见图 4.1。图 5.1 副车架模型图5.1.2 副车架选材车架的大部分零件和车厢的大部分零件大多数都是用低合金高强度钢板冲压而成的，满足提升汽车的承载能力、延长其使用寿命、降低汽车的车身重量、节约能源和安全驾驶的要求也是一种趋势。目前为止，我国的载重货车车架的纵梁和横梁都是使用低合金高强度钢板冲压制造而成的。纵梁可以用抗拉强度为 510MPa 的 16MnL 和 09SiVL、10TiL 和 B510L 钢板生产。由此可以得出副车架横纵梁一般选用 10TiL 作为生产材料,纵梁选用 16MnL 作为生产材料。5.2 升降机构支架的设计1、支架的外形设计举升机构的支架在举升机构进行装卸的过程中起着非常重要的作用，同时它也是连杆、液压缸的主要固定零部件，所以可以根据车架的结构和举升机构的结构来共同确定出支架所需要的结构参数。从举升机构的支架和汽车底盘车架的连接方式可以看出，在确定支撑件的宽度时很有必要留出足够的安装空间来完成安装。支架用螺栓连接并用铆钉连接在框架腹板梁上的连接角铁上，因此需要根据所选用的螺栓的规格留出合适的扳手操作空间。支架的长度数据可以依据车架的具体结构参数来确定。支架的长度与副车架上的两根纵梁之间的距离 a0 接近，有利于支架和车架之间的连接。如图 5.2 所示.图 5.2 支架结构示意图2、支架选材在全面分析支架的工作状态，应力状态，工作环境和部件故障等各种因素的前提下，选择使用焊接槽钢的方式来进行连接。5.3 举升机构各杆的初步设计计算5.3.1 升降杆的长度计算升降杆理论长度是简化了的平行四杆机构的两个摇臂的长度，因此需要根据所选底盘的结构和改装后的骨架的布置具体情况来确定。初步拟定时，这个长度不需要太大，因为由于负载的长度过长，栏杆轴上的载荷太大，并且所需液压缸的推力很大。但它不应该太小。通常，上部和下部杆的理论长度由上部和下部栏杆板的两个限制位置确定，此时， 上、下杆的理论中线位置与水平线位置之间的夹角为 40 50，如图 4.2 所示，图 5.2 栏板可以运动的上下极限图 5.3 栏板运动示意简图从图 5.2 可知，四杆机构需要的杆件长度 L0 为：L0 = H1 / sina(m)(5.1)式中H1 底板的水平面到上杆与支架链接点的垂直距离（m）;a上极限位置时，上杆与水平线之间的夹角（）。设四杆机构的杆件在极限位置时与水平线之间的夹角均为 a，可得出：H = 1 (H - C)(m)(5.2)12式中C四杆机构中连杆的长度（m），通常可以取得 C=0.15 L0。代入式(4.1)得：L = 1 (H - C)1（m）（5.3）02sina即L 0.5H（m）（5.4）0sina+ 0.075当a取 40 50时， sina=0.640.77,则有：L0 =（0.70.6） H （m）（5.5） 车厢底板距离地面的高度为1170mm ，则可取得 L0 = 730mm .5.3.2 拐臂半径 r 和液压缸的初始长度 L1从图 4.3 可以得出液压缸、支架和中间拐臂等构件之间的几何尺寸关系为：L = d 2 + r 2 - 2dr cosj（5.6）11式中L1 液压缸在初始状态时，液压杆头部铰接点到液压缸铰接点之间的长度（m）；d 支架OA的长度（m）;r拐臂划过的曲柄半径（m）；j1 初始角的度数（）。11将上述等式两端同除以d 2 ，并且假设液压缸初始位置相对长度为r = L/ d ，拐壁的半径相对长度为s= r / d ，因此可以得到以相对长度所表示的构件尺寸关系为：11r2 = 1+s2 - 2scosj（5.7）同理可得出，在液压缸活塞位于终了位置的时候，各构件之间的尺寸关系为：22L2 = d 2 + r 2 - 2dr cosj（5.8）式中 L2 液压杆头部铰接点在液压缸终了位置时到液压缸铰接带点之间的距离(m);终止角（）。将上述等式两端同时除以d 2 ，并且假设 L = lL ，其中l为活塞伸出系数，通常21可取l= 1.51.7 ，从而可得出：s=1 + s2 - 2scosj1r1 = 0.2652 - 3.7699- B B 2 - 4 AC2 A取s=0.3= 0.756（5.9）（5.10）式中A = C = l2 - 112B = -2(l2 cosj - cosj )确定了j1 、j2 俩角度后，便可以求出式中 A 、B 、 C 的值。根据统计，通常情 况下j1 在 2030之间，j2 则等于举升机构转角与j1 的和。取j1 =20，d=600。从而得出 L1 =462mm，L2 =666mm ，所以取液压缸的行程为 204mm，取 r=150mm。5.3.3 摆动液压缸的校核图 5.4 液压缸的传动角示意图摆动液压缸的传动角是其自身的轴线和自身的延长线和拐臂之间的夹角 ，且90。这个角度直接影响机制的力量效应。在初步选定摆动液压缸的时候需要对主要参数进行确认，最主要的是对传输角度的检查。如图 5-28 所示，机构由初始位置运动至终了位置时，角由1 逐渐增大到了 90，然后又逐渐减小到了2。由此可以得到一个结论，传动角 r 的最小值必然出现在机构两极限位置之一。按照0AB1 的几何关系可知：1cos（180-1）=（d2-r2- L2 ）/2rL1（5.11）式中1初始位置传动角。将上面等式代入上面等式。且在等式的右边除以 d2，则可以用拐臂半径相对长度表示初始位置传动角1 的计算公式为：cos1=s- cosj11 + s2 - 2scosj1=-0.881865所以1=164同理可得出，终了位置传动角2 的计算公式为：cos2=s- cosj21 + s2 - 2scosj2=.564128所以2=58传动角 的最小许用值通常为 40,此机构传动角需要满足的条件是： 1 2所以摆动液压缸传动角满足要求213。 如图 5.5 所示图 5.5 设计结果工程图5.4 本章小结本章主要任务是先通过对举升机构的主要参数尺寸进行核算，验算出举升机构的相关参数符合自身需要的工作要求，也符合国家改装要求。6. 液压系统的设计与选型6.1 液压系统设计分析在本文的第 2 章中已经对栏板起重运输车的液压系统的原理图进行了必要的分析和设计确定，本章最主要的任务则是完成对液压元件的计算和选型任务。由于取力器、液压泵、举升液压油缸、液压阀等常见液压器件目前已经实现了高度的标准化和通用化并且都是由专业的液压件厂统一生产供应。所以这些液压元件需要进行的是选型工作，其内容可以简略的概括为液压缸所需的直径与工作行程等其他一些参数。图 6.1 其中一种单缸液压系统的工作原理图6.1.1 液压缸的选型与设计完成液压缸的选型需要知道车辆完成的起重和举升时的最大作用力和液压缸在实际工作时的工作行程长度可以完成。1.设计要求l 栏板完成翻转运动，倾斜运动和上下平动是需要依靠举升机构所发出的驱动力。l 工作时有较高的可靠性，液压系统在停止工作时，举升机构的举升杆不得有明显的自动沉降现象出现。l 机构简单而紧凑，易于安装。l 设计完成的起重栏板安装完成后，不能改变原车的轴荷分布和其他一些相关的参数，这些参数依然要符合这次设计的要求。2、液压缸实际的工作行程拟定：式中 ：S = lmax -lmin = 666- 462= 204mmlmax液压缸在工作时的两铰接点间的最长距离，mm；lmin液压缸在工作时的两铰接点间的最短距离，mm。（6.1）初步选定液压缸为 DG J 110 C EE 车用重型液压缸， 缸内径为 D=110mm 。lmin=462mm6.1.2 液压泵的选型计算1. 液压系统需要