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轻型
卸车
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现代科技学院 毕业设计（论文）开题报告 毕业设计（论文）题目 ： 轻型 自卸车设计 学 生 姓 名 ： 连鹏程 指 导 教 师 姓 名 ： 王 铁 专 业： 车辆工程 2014 年 4 月 4 日 1. 课题名称： 轻型 自卸车设计 2. 课题研究背景： 自卸车是装有由本车发动机驱动的液压举升机构，能将车厢卸下，或将车厢倾斜一定角度卸货，并靠车厢自行回位的专用汽车。利用该车发动机动力驱动液压举升机构（变速器一取力器一液压泵一分配器一举升油缸 )， 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。后方倾卸采用双缸直推式液压举升机构。该自卸汽车主要由底盘、货箱、副梁、液压举升机构、液压系统等部件组成。随着生产力的发展，货物运输合理化和装卸机构机械化的要求，使自卸车得到了很快的发展，并且日趋完善。 机械制造行业的应用最早使用也最为广泛。目前其最主要的应用涉及到机械，电子， 建筑等工程领域。世界各大航空，航天及汽车等制造业巨头不但广泛应 术进行产品设计，而且投入大量的人力，物力及财力进行 件的开发，以保持行己技术上的领先地位和国际市场上的优势。 在复杂机械工程中应用，这样不但可以提髙设计质量，缩短工程周期，还 可以节约大量的建设投资。 传统的卸车设计与开发，一般在完成概念设计、方案论证和产品设计后 ,还要进行样机试制及验证。随着三维 拟样机技术逐渐成熟起来，借此工程技术人员可以在计算机上建立自卸车的三维模型，模拟在现实环境下自卸车举升机构的运动和动力特性，并根据仿真结果 进行优化设计，确定举升机构的布置方案，以在设计早期确定关键的设计 参数，达到缩短开发周 期，降低成本，提高产品质量的期望。 近年来，自卸车逐渐成为市场热点，其产销量大幅度增长，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，成为卡车市场的兵家必争之地。我国目前自卸车的发展向重型化和轻型化两极发展。 2013 年上半年，国内重卡市场增长远远好于年初的预期。国家的政策支持也使得在 3、 4 月份工程类重卡走俏。 4 月中下旬之后 ,工程类重卡新增和更新需求逐渐放缓 ,重卡市场步入了以牵引车销售为增长动力的行情阶段。 8 月份，重卡销售 5. 68 万辆，环比增长 5. 93%,同比增长 71. 84%。半 挂牵引车销量继续好转。从短期看来，重卡业还将受益于计重收费带来的卡车重型化深度变迁中，国家积极的财政政策将带来重卡业的渐进式复苏。目前 ,各项宏观经济指标显示物流回暖 ,出口亦有复苏 ,重卡业形势良好。预计 2014 年汽车全行业销售 1347 万辆 , 同比增长 33%左右。其中 :重卡销售 57 万辆，环比增长 5. 5%。随着重卡销量快速回升。利润增长主要来自于毛利率的提高。因此行业将完全恢复正常。 国务院推出了拉动内需的 4 万亿投资计划，其中大部分资金投向了基础设施建设领域。政府提出的十项规划中强调要加快保障性安居工 程建设、加快农村基础设施建设、加快铁路及公路和机场等重大基础设施建设等要求。这些项目的建设将需要相当数景的重型卡车，这对于重卡 行业尤其是重型自卸车来说，产生了明显的拉动作用。随着自 2009 年以后基础建社的开工和灾后重建工作的逐步完工，对重型自卸车的需求是逐月增加。近几年虽然重型货车总销景平均在前 5 个月出现以 3 月为最大值，开口向下的抛物线状，但是重型自卸车逐月不降反升，对重型货车的贡献度是逐月增大。目前我国有重型自卸货车生产企业 90 多家，但主要的生产企业仅有十多家，这十多家企业占据着市场 85%的份额，这十 多家企业中最大部分企业仅有一个重卡品牌，所以企业的高度集中必然带来品牌的髙度集中。我国的重型自卸货车品牌主要集中在福田、东风等前 12 个品牌上，这 12 个品牌占据着该行业 80%以上的市场份额。 其余品牌占据着市场不到 20%的市场份额。由于重卡市场的起伏与国民经济的发展脉搏几乎同步，因此，重卡的销售走势，背后反映出国内 投资指数的逐渐复苏。 3. 课题研究意义： 选取卸车设计会项目贯穿机械的多方面，为我们了解技术研发、产品 生产过程、参加生产性实习提供了很好的媒介实例，同时为了解车辆专业的新工艺、新技术、新方法提供了一个很好的平台。并且也把三维 术应用到了机械的实际设计开发中。 目前有许多研究人员在从事专用自卸车的设计，国内对宽体自卸车液压系统油压特性分析与结构优化的研究主要集中在采矿单位，李少东，张根志的文章对该问题作了具体的阐述。他们通过模拟宽体矿用自卸车卸货模式，建立了举升模型和计算模型，计算出多级缸各临界工作位置的系统油压 ，并绘制了油压特性曲线，分析了系统最大油压出现的位置点 ，为液压系统与货箱结构的合理匹配提供了一种设计方法 1。 自卸车厂家在货箱举升控制系统和车辆制动系统的设计上是互相独立的，驾驶员如果按照操作标准严格操作，即等待货箱完全落回到副车架后行驶，便不会出现货箱拉断架空管道、电缆等恶性事故。但是，一方面由于日常工作中人为因素的影响，比如驾驶员忘记关闭取力开关、举升操纵阀，使取力装置运行，举升状态未改变；另一方面车辆本身举升取力系统老化或出现故障，机构不分离，均可导致车辆在货箱处于举升状态下行驶，拉断管道、电缆的恶性事故屡禁不止。史凯，贾敏对这个安全盲区进行了改良。在举升控制系统和制动气路间建立联锁控制装置，使自卸车工作时做 到本质化安全。史凯，贾敏在设计中一方面使车辆的举升状态控制在制动状态，杜绝在货箱举升状态时行驶而引发事故，实现本质化安全；另一方面在卸车过程中，实现驾驶员手动操作联锁装置，使车辆在货箱举升的状态下能够实现短距离移动，方便卸车 2。 车架作为汽车底盘的基础件，其结构形式直接影响着底盘各零部件的布置安装。同时，作为底盘及整车的主要承载件，车架对整车的各项性能起着至关重要的作用。王涛对某型矿用自卸车车架进行了有限元分析和模态分析，通过 究该车架静态和动态性能，了解 该车架的整体受力状况，以此为设计依据对车架的局部的应力集中区域进行了结构改进 3。陈艳娟 ， 王朋波 利用有限单元法对一款冲压铆接自卸车车架进行了仿真分析，计算得到该车架在典型极限工况下的变形和应力，从而对该车架的结构进行了分析4。 2011 年，刘永香介绍了主副一体自卸专用车架的设计过程，着重介绍了该车 架的结构形式和特点，并论述了车架结构形式的确定、纵梁的设计校核、横梁的布置及结构设计、横梁与纵梁连接形式及自卸结构的布局设计，对自卸车专用车架的设计有一定的指导作用。并介绍了副车架主要结构的设计原则 5。赵 衍平 通过自卸车副车架与底盘主车架几种连接方式的对比和分析，选出了最佳的方案并在设计和生产中得到了应用 6。屈葵林用 限元分析法对自卸车车架进行了分析，找出了自卸车车架在应用中比较容易出现问题的部位，提出了改进的建议 7。 唐昊根据重型自卸车的使用特点，进行了重卡自卸车双前桥转向系统的设计。应用 件建立了转向系统的三维模型，并应用 件从运动学的角度，对转向系统进行设计校核和优化，设计出适应重型 8 4 自卸车使用要求的转向系统 8。 陈树勋，黄宁和刘金禄利用结构有限 元分析软件 某矿用重型自卸车进行结构参数化建模并对该模型在 8 种运载卸料工况载荷作用下的变形与应力分布进行有限元分析计算。采用以 分析器的结构优化导重法对该矿用重型自卸车结构进行轻量化设计。结果表明，在保证结构强度的前提下，结构优化后整车质量由 9 324t 减轻为 6 862t实现了轻量化目标。为保证矿用自卸车的使用可靠性和寿命，降低设计成本，缩短设计周期，董志明介绍了矿用自卸车的结构特点，论述对其进行有限元分析时的软件模块选取、单元选取、网格精度控制、材料定义、实常数定义、求解和结果处理 等环节中的要点。他以驾驶室变形分析和后桥总成强度分析为例说明采用有限元技术可以定量地掌握矿用自卸车的各方面性能，从而为设计提供了参考 9。 自卸车的货箱设计在近些年得到了很快的发展。三钢汽运公司的邓华忠对专用自卸车货箱的现状及存在问题做了详细概述，通过顶盖密闭系统改造，斯太尔自卸车防洒漏总体设计，车厢的后门锁止结构设计及后门钩气路设计改造等使自卸车运输达到了安全环保经济的要求 10。 冯建伟 基于 列零件设计方案及自卸车货箱结构设计特点对其进行参数化驱动，从而自动生成指定规格的自卸车货箱图纸，实现合乎要求的自动化设计 11。 为保证矿用自卸车的使用可靠性和寿命，降低设计成本，缩短设计周期，介绍矿用自卸车的结构特点，论述对其进行有限元分析时的软件模块选取、单元选取、网格精度控制、材料定义、实常数定义、求解和结果处理等环节中的要点董志明以驾驶室变形分析和后桥总成强度分析为例说明采用有限元技术可以定量地掌握矿用自卸车的各方面性能，从而为设计提供参考 12 仲学华基于参数化、人机交互 人性化和模块化的思想对 件进行了二次开发，对自卸车上装各部分进行快速建模。缩短自卸车上装的设计周期，提高设计效率 13。 李立顺以整体自装卸车的功能和工作原理为依据，设计了以工程车辆专用可编程控制器为核心的电气控制系统，给出了硬件结构和软件流程图 14。 在近几年有非常多的研究人员研究从事于自卸车的举升机构。 田海英对某专用汽车有限公司的 自卸车液压举升机构，开发了该机构的参数化设计系统，并建立了基于 有限元分析参数化设计分析模型，为自卸车举升 机构系统的快速及优化设计提供了平台 15。 此外，张桢华据多年的工作经验，摸索出了一套适用于前置举升机构的快速设计方法，通过计算验证了设计的合理性，并快速计算自卸汽车举升系统的各必要参数 16。他还对汽车设计过程中常用的疲劳分析方法一名义应力法与局部应力应变法进行了分析、对比和总结，给出了进行疲劳分析的一般性的步骤，并对有限元法在疲劳分析中的作用进行了阐述。通过以举升缸下支座分析为例，详细论述了以通用有限元软件和疲劳分析软件为平台，对汽车零件进行疲劳分析的过程 17。 由于石油、钢材价格的大幅上 涨，以及道路计重收费政策的实施，给市场用户增加了营运成本，给自卸车生产厂家带来很大的成本压力，基于此，为了轻量化车身重量， 梁冲就高强度钢板在自卸车上进行强度等代设计，进行了研究，用有限元法分析了原结构的强度、刚度。讨论了不同强度的钢板替代方案，最后对典型产品进行了强度等代设计，使其自身总质量减小了约 1000得良好的轻量化效果 18。 普利司通公司的 出了通过减轻自卸车车轮重量已达到使整个车身减重的目的。他提出， 减少轮胎的中心块与地面之间的摩擦 以 改善磨损阻力 ，使得在减轻车胎的重量的同时，还能够保证车身的制动安全 19。 , 在 研究中 用 数学模型 模拟建筑用砂 回收和自动倾卸卡车调度 ，从系统优化的角 度， 采用时空网络技术制定自动倾卸卡车和 建筑用砂 物质流在时间和空间的维度 ， 最大限度地减少建筑垃圾和降低环境影响 ，提高自卸卡车的工作效率 20。 论文）的 主要内容 （ 1） 专用 自卸车总体设计。 （ 2） 专用 自卸车各部分三维模型设计与建模。 （ 3） 专用 自卸车各部分三维模型调整与匹配 . （ 4） 完成整车三维装配。 论文）提交 形式 （ 1） 开题报告一份：不少于 5千字，查阅文献 20篇（其中 5篇英文）以上，格式符合学 院要求； （ 2） 外文文献原文与翻译一份：文献应与课题相关， 1 2篇，原文字符数不少于 1万（对 应译文汉字约 5千字），装订在设计说明书最后。 （ 3） 设计说明书一本：打印，不少于 2万字，格式符合教务处要求； （ 4） 工程设计图：折合成 张； （ 5） 三维设计图：应用三维设计软件进行设计、计算与绘图，至少进行一个中等复杂度零件的三维建模。 （ 6） 毕业设计任务书一份。 7 排 第四周 翻译英文文献。 第五周 查找与课题相关文献。 第六周 完成开题报告初稿。 第七周 修改并完成开题报告。 第八周 修改并完成翻译。 第九周 递交最终的翻译结果。 第十周 完成已有零件三维图的修改与装配。 第十一周 查找或自己建模完成缺少的零部件的三维模型。 第十二周 检查完善三维模型。 第十三周 完成整车装配。 第十四周 编写设计计算说明书。 第十五周 形成毕业设计全部文件。 第十六周 全面的进行修改，整理。 第十七周 准备答辩。 第十八周 毕业答辩。 1 李少东，张根志 . 宽体矿用自卸车液压系统油压特性分析与结构优化 J. 农业装备与车辆工程 , 20132013 年 12 期 ):932 史凯，贾敏 . 举升报警联锁制动系统的研制与改进 J. 矿山机械 , 20142014 年 02 期 ):413 王涛 . 矿用自卸车车架静动态性能分析 J. 专用汽车 , 2010(第 3 期 ). 4 陈艳娟 ， 王朋波 . 某重型自卸车车架结构强度有限元分析 J. 专用汽车 , 2011(第 11 期 ):705 刘永香 . 重型前顶自卸车副车架设计 J. 拖拉机与农用运输车 , 20092009 年 04 期 ):546 赵衍平 . 自卸车副车架与底盘主车架几种联接方式的对比分析 J. 专用汽车 , 2011, 3(第 3 期 ):787 屈葵林 . 基于 自卸车车架有限元分析及优化设计 J. 装备制造技术 , 20122012 年 06 期 ):348 唐昊 . 重型 8 4 自卸车转向系统设计 J. 专用汽车 , 20122012 年 05期 ):249 陈树勋，黄
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