车辆制造工艺学

1、第七章第七章 仓栅式汽车结构与设计仓栅式汽车结构与设计 本章主要内容： .散装粮食运输车的结构与设计散装粮食运输车的结构与设计 .散装饲料运输车的构造与设计散装饲料运输车的构造与设计 .栅栏式汽车构造与设计栅栏式汽车构造与设计 第七章第七章 仓栅式汽车结构与设计仓栅式汽车结构与设计 o 定义与用途定义与用途 定义：仓栅式汽车是指具有仓笼式或栅栏式定义：仓栅式汽车是指具有仓笼式或栅栏式 结构的车辆。结构的车辆。 用途：主要用于运输散装颗粒实物或饲料、用途：主要用于运输散装颗粒实物或饲料、 牲畜等货物。牲畜等货物。 第一节第一节 散装粮食运输车的结构与设计散装粮食运输车的结构与设计 一、自卸式散装

2、粮食运输车车厢体结构与设计一、自卸式散装粮食运输车车厢体结构与设计 按车厢结构分类： 第一节第一节 散装粮食运输车的结构与设计散装粮食运输车的结构与设计 一、自卸式散装粮食运输车车厢体结构与设计一、自卸式散装粮食运输车车厢体结构与设计 （一）敞开式车厢（一）敞开式车厢 其结构与普通车厢相比有以下特点： 车箱栏板高，车厢容积大，从而保证了相应的载重量。 车箱栏板比普通车箱栏板薄，从而自重降低，载货量增 大。 车厢开启栏板边沿装有密封装置，从而保证运输过程中 中不会发生泄露。 第一节第一节 散装粮食运输车的结构与设计散装粮食运输车的结构与设计 （二）封闭式车厢（二）封闭式车厢 分类：分类： 第一节

3、第一节 散装粮食运输车的结构与设计散装粮食运输车的结构与设计 一、自卸式散装粮食运输车车厢体结构与设计一、自卸式散装粮食运输车车厢体结构与设计 罐式车厢根据罐体中心线与汽车车架保持垂直或平行关 系又分为：卧罐和 单仓式 适适用于装载质量较小的 汽车和半挂车上使用 (a) 单封头（下出料） (b) 双封头（上出料） 多仓式 用于装载质量较大 的汽车和半挂上 1封头；2锥筒；3进料口；4封口加强圈；5分仓滑板；6立筒；7流态化床 第一节第一节 散装粮食运输车的结构与设计散装粮食运输车的结构与设计 一、自卸式散装粮食运输车车厢体结构与设计一、自卸式散装粮食运输车车厢体结构与设计 卧式车厢结构：卧式车

4、厢结构： 单仓式单仓式 1封头；2筒体；3进料口加强筋；4进料口直筒；5出口加强筋；6出料口 多仓式多仓式 （a）贯通式多仓罐体（b）封闭式多藏罐体 单仓式和多仓式两端都有封头，封头的型式一般包括球 形、椭球形和蝶形三种。通常采用椭球形和蝶形封头，而 球形封头由于制造困难而很少采用。 第一节第一节 散装粮食运输车的结构与设计 一、自卸式散装粮食运输车车厢体结构与设计一、自卸式散装粮食运输车车厢体结构与设计 （二）封闭式车厢（二）封闭式车厢 车厢设计的关键部位是侧门、后门、顶门的密封，一般采 用橡胶密封条，保证运输过程中不会发生粮食洒漏现象。 (a) (b) (c) (a) 侧门密封条； (b)

5、 后门密封条； (c) 顶板密封条 第二节第二节 散装饲料运输车的构造与设计散装饲料运输车的构造与设计 一、概述一、概述 散装饲料运输车是装备有密封罐、螺旋输送器及驱动装置， 可通过螺旋输送器将饲料送到一定高度和距离的运输散装饲 料的专用车。 设计要求设计要求 1 不能破坏饲料的混合比 2 必须有足够的卸料能力，并且其剩余要满足有关标准 3 各环节的卸料能力、输送能力必须相互匹配，避免发生饲 料堵塞。 4 罐体应具有足够的强度、刚度和耐磨性。 第二节第二节 散装饲料运输车的构造与设计散装饲料运输车的构造与设计 二、散装饲料运输车的构造与设计二、散装饲料运输车的构造与设计 散装饲料运输车根据其卸

6、装方式不同分为螺旋卸料式、 自卸式和气力卸料式。 螺旋卸料式根据其螺旋机构的驱动方式不同，分为机 械式、液压式、螺旋增压式。 二、机械式螺旋输送散装饲料运输车二、机械式螺旋输送散装饲料运输车 （一）总体结构（一）总体结构 1受压泵；2后保险杠；3、7弯头； 4转向盘；5转向螺杆；6垂直螺旋轴； 8入孔；9卸料螺旋轴；10悬臂支架； 11悬臂；12卸料头；13底部螺旋轴； 14减速器；15操纵杆；16变速器； 17传动轴；18活门开关控制杆； 19正反转向装置；20移动活门； 21液压软管 第二节第二节 散装饲料运输车的构造与设计散装饲料运输车的构造与设计 （二）仓罐结构与设计二）仓罐结构与设计

7、 1.仓罐结构仓罐结构 仓罐紧固在汽车的车架上。其外形多为圆形立仓，截面 呈扇形漏斗状。分仓板壁将仓罐分割成若干仓室。刚体的 结构型式与粮食散装运输车立仓式相同。 2.罐体设计罐体设计 （1）罐体容积）罐体容积 理论容积： 根据罐体的横截面形状和尺寸，计算罐体的实际容积 。 罐体设计时应满足： 第二节第二节 散装饲料运输车的构造与设计 （2）排料孔）排料孔 其底部侧壁倾斜角度应满足下列要求： 式中 罐体侧壁板倾斜部分的水平角； 饲料对罐壁的静摩擦角。 （3）罐壁压力）罐壁压力 在罐壁的上部罐受到的压力为: 式中 罐壁压力； 距物料表面高度； 饲料的堆积重度； 侧压系数。 罐壁下部的倾斜部分压力

8、为： 第二节第二节 散装饲料运输车的构造与设计 （三）螺旋输送卸料机构（三）螺旋输送卸料机构 螺旋输送卸料机构有螺旋机构、转弯传动装置、起伏装置和 移动活门机构组成。 1.螺旋机构螺旋机构 作用：将仓罐中的饲料通过螺旋机构的旋转推进作用，输送 到一定距离和高度，完成卸料工作。 螺旋机构的螺旋面型有实题面型和带式面型。 实体面型是最常用的一种，适用于输 送干燥、粘度低的小颗粒或粉状饲料； 带式面型螺旋机构则适用于输送大块 物料或粘度大的饲料。 （a）实体面型；（b）带式面型 第二节第二节 散装饲料运输车的构造与设计 螺旋直径取决于散装饲料运输车的卸料能力。按下式初定螺 旋径。 螺距节距t根据螺旋

9、面的形式和螺旋直径的大小选取。计算公 式为： 式中 螺旋型式系数，实体螺旋面型： =0.8；带式螺旋 面型： =1. 当螺旋转速超过一定值时，物料将会由于受到过大的切向力被 抛起，以致无法输送，因此螺旋转速n有一个界限值nj: 第二节第二节 散装饲料运输车的构造与设计 最后按下式对充填系数Kd进行验算 验算结果中，如果Kd在推荐值范围内，则圆整后、是适当 的；如果Kd高于推荐值，则应加大螺旋直径；如果Kd低于推荐 值，则应降低螺旋转速。 转弯传动装置转弯传动装置 作用：改变饲料输送方向和螺旋机构的动力传递。 安装位置：底部螺旋机构和垂直螺旋机构之间。 起伏装置起伏装置 作用：使套在卸料螺旋轴外

10、的悬臂能在垂直面内 上下起伏，改变卸料高度。 移动活门机构移动活门机构 作用：保证饲料顺利进入螺旋槽。 安装位置：各仓的底部。 第二节第二节 散装饲料运输车的构造与设计 入孔；容器室； 移动活门；控制杆 底部螺旋轴；涡轮； 垂直螺旋轴； 、轴承； 蜗杆；转向盘； 锥齿轮 悬臂；连杆； 液压缸；弯头 第二节第二节 散装饲料运输车的构造与设计 三、液压式螺旋输送散装饲料运输车三、液压式螺旋输送散装饲料运输车 液压式螺旋输送散装饲料运输车的结构，除驱动方式与机械式不同液压式螺旋输送散装饲料运输车的结构，除驱动方式与机械式不同 外，其余基本相同。外，其余基本相同。 （）外形图；（）后视图；（）控制部分

11、放大图 液压式螺旋输送运输车的螺旋机构、仓罐等的结构与设计与机械式相同液压式螺旋输送运输车的螺旋机构、仓罐等的结构与设计与机械式相同 、控制机构； 悬臂； 、液压马达； 车身后部； 电器开关 第二节第二节 散装饲料运输车的构造与设计 四、增压器式螺旋输送散装饲料运输车四、增压器式螺旋输送散装饲料运输车 （一）机构及原理（一）机构及原理 增压式螺旋输送散装饲料运输车在螺旋机构传输中增加了增压器和增 速器，并设有自动调节仓料量的调节器。各仓室的饲料通过底部螺旋机构 卸料口输送到送料器，然后饲料在增压空气作用下，经输送管和分离器后 卸于料仓。 机械驱动增压器螺旋输送卸料传动示意图 变速器取力器；、传

12、动轴；减速器；链轮； 增速器；增压器；中间离合器；管道；螺 旋送料器；报警器；调节器；盖子；入 孔；移动活门控制杆；移动活门；底板螺旋 轴；节流阀控制杆；离合器操纵杆 液压驱动增压器式输送卸料传动示意图 变速器取力器；、传动轴； 液压泵；增压器；旋风分 离器；旋风送料器；仓罐； 底部螺旋轴；减速液压马达 第二节第二节 散装饲料运输车的构造与设计 （二）旋转送料器（二）旋转送料器 作用：由底部螺旋机构输送的饲料，从仓罐后端的卸料口进入旋转 送料器。旋转送料器利用高速转动的转子将饲料输送速度迅速提高， 并在增压器的高压空气作用下，呈现流态进入旋风分离器。 为了保证散装饲料运输车的卸料能力，旋转送料

13、器的叶片格子空的 总容积应按下式计算： 式中： Q 卸料能力； N叶片式转子转速； r 饲料的重度； Kd叶片格子孔的充填系数。 、叶子；转子 第二节第二节 散装饲料运输车的构造与设计散装饲料运输车的构造与设计 （三）旋风分离器（三）旋风分离器 作用：将饲料由高速气流中分离出来。 原理：高速流动的饲料由分离器切向进入，利用离心力的作用使饲 料贴在分离器壳体内壁继续旋转下落，因空气质量比饲料质量小，饲 料被分离后，空气将从上面的排气孔排出。 分离器筒体直径的计算： 饲料路线；排气孔； 空气路线；分离器壳体 式中: D分离器筒体直径； Q散装饲料运输车的卸料能力； 混合比，指单位时间由输送物料的质

14、量与同 一时间内所需空气质量之比； r0分离器进口处空气的重度； v气流进入分离器的速度。 分离器圆筒部分的高度： 第三节第三节 栅栏式汽车构造与设计 （一）总体结构与类型（一）总体结构与类型 栅栏式汽车是指汽车车厢采用栅栏结构，其主要适用于运输牲畜、家禽。 双层车厢运输车最为常用。根据其第二层车厢底板的结构特点可以分为：可 拆式底板，液压折叠式底板，液压升降式底板。 可拆式底板可拆式底板 在运输牲畜时，将第二层车厢底板插进车厢栏板上的滑槽里，即可形成双 层车厢。不需要时，将其靠装在侧板上，作一般运输车用。 液压折叠式底板液压折叠式底板 该型式的底板是两块鱼鳞板铰链连接在车厢侧壁骨架上，需要时

15、通过液压 缸将其推到水平位置，形成第二层车厢底板。 液压升降式底板液压升降式底板 该型式的第二层车厢底板由分布在车厢四角的四个液压缸实现上升和下降。 装载时首先将活动底板搁在底层地板上，当装满牲畜后，将其举升到一定高 度锁止，然后装载底层车厢。 第三节第三节 栅栏式汽车构造与设计 （二）栅栏式牲畜运输车基本参数确定（二）栅栏式牲畜运输车基本参数确定 牲畜运输车的基本参数包括车厢的有效面积、车厢层数和每层车厢 的高度，以及额定装载牲畜头数。 单头牲畜所占车厢装载面积单头牲畜所占车厢装载面积 根据牲畜形体尺寸，可初步估算单头牲畜在运输时所占据的车厢装 载面积 ： 式中： 牲畜的平均身长； 牲畜的平

16、均胸围 车厢装载面积车厢装载面积 车厢装载面积取决于车厢内部尺寸： 式中：车厢内部长度；车厢内部宽度。 牲畜装载质量牲畜装载质量 根据所选汽车底盘的额定装载质量，估算牲畜装载数量为 式中： 汽车底盘额定装载质量； 牲畜平均质量。 另外，根据车厢的装载面积估算牲畜装载数量： 式中：车厢层数。 车厢层数车厢层数 如果 ，选用单层车厢；如果 ，选用双层车厢； 第三节第三节 栅栏式汽车构造与设计 如果 ，则选用三层车厢。 车厢高度车厢高度 对于每层车厢，车厢内部高度必须满足运输牲畜中体 高最大值的要求，同时应在牲畜与车顶之间留有足够的距 离。设计时按下式估算： 式中 每层车厢高度； 牲畜的平均身高 二

17、、液压升降式活动底板的结构与设计二、液压升降式活动底板的结构与设计 此图为液压升降式活动底板升降机构图。它由 举升机构、同步机构和锁止机构组成。 底板；第二层活动底板；、销轴；柱塞； 举升套；车厢立柱；三脚架；导向套 第三节第三节 栅栏式汽车构造与设计 （一）举升机构（一）举升机构 四个举升柱塞式液压缸垂直布置于车厢底板的四角，活动底板 的四角通过四对销轴、吊在四个举升套的侧壁上，液压举升柱 塞缸总成通过三脚架装在车厢立柱内，三脚架固定在立柱的内壁 上。 当举升活动底板时，因有四对销轴且相互垂直，活动底板可作纵向 和横向摆动，避免了因柱塞运动不同步，而使举升套卡死在立柱内。 举升机构中最主要的

18、是液压刚的选择与设计。为了使底层车厢有足 够的高度，活动底板的上升距离有一定要求，因此液压缸的工作行程 较大。在这种情况下，当液压缸推力大于某一极限值时，液压缸产生 纵向弯曲，出现不稳定现象。因此，必须对液压缸进行压杆稳定性校 核。 （二）同步回路（二）同步回路 为了保证活动底板可靠的上升和下降，避免卡死现象，四个举升液 压缸必须保持运动同步，因此具有同步回路系统。 同步回路主要有以下几种： 第三节第三节 栅栏式汽车构造与设计 分流集流阀同步回路分流集流阀同步回路 举升时，高压油经方向控制阀进入分流集流阀后，被 分成流量相等的两股，分别流经两对分流集流阀，进一步 被分成了流量相等的四股。由于每

19、个举升液压缸的流量和 活塞直径相等，所以四个活塞杆能够同步上升。下降时， 打开单向阀，油液便在活动底板重力的作用下，经分流集 流阀流回油箱。因为无论上升和下降，油液均流经分流集 流阀，所以能够实现四缸同步升降。 该回路系统经济简单，同步精度可达，可 以满足牲畜运输车技术条件中规定的同步误差不超过 的要求。 同步缸同步回路同步缸同步回路 同步缸同步回路有串联式和并联式两种。 分流集流阀同步回路 液压泵；换向阀；、 分流集流阀；单向阀； 举升液压缸；活动底板 第三节第三节 栅栏式汽车构造与设计 在串联式同步缸回路中，四个尺寸大小 相同的同步缸串连成一体，且彼此密封。 通过活塞杆实现四个缸的活塞同步

20、运 动，因此在结构上保证从四个同步缸输送 到四个柱塞式举升缸的油液流量式中相 等，因而达到同步升降。 串联式同步缸结构图 、螺杆；活塞杆；端盖； 液压缸；活塞；单向阀 串联式同步缸同步回路 油缸；液压泵；单向 阀；换向阀；单向可变节 流阀；串联同步缸；顺序 阀；节流阀；举升活塞缸； 升降活动底板；活塞 杆；串联活塞 第三节第三节 栅栏式汽车构造与设计 并联式同步缸同步回路与串联式区别仅在于：四个 同步缸彼此并联，靠液压泵的压力油推动大活塞，并 同时驱动与大活塞相连的四个小活塞同步运动。因 此，在结构上保证了从四个同步缸输送到四个柱塞式 举升缸的油液流量始终相等，从而达到同步升降。 齿轮式同步分

21、流阀同步回路齿轮式同步分流阀同步回路 齿轮式同步分离阀与一般齿轮式液 压马达结构相似，主要区别在于：齿顶 密封面和油的卸荷槽的加工精度要求 高。它相当于四个齿轮液压马达刚性的 串在一起，同轴转动，并将高压油分成 均匀的四股排出。其同步误差与每转排 量之差、容积效率有关。因此，其制造 精度要求较高，同步误差约左右。 并联式同步缸 大油缸；大活塞；活塞 杆；小油缸；小活塞 齿轮式同步分离阀 轴承；侧板；花键轴；主动齿轮； 阀体；从动齿轮 第三节第三节 栅栏式汽车构造与设计 液压马达同步回路液压马达同步回路 液压马达同步回路由三组马达组构成，每组由两个液压马达同步回路由三组马达组构成，每组由两个 液

22、压马达组成，构成液压马达组成，构成“”字型的同步回路。字型的同步回路。 该回路系统的同步精度取决于同组液压马达每转排该回路系统的同步精度取决于同组液压马达每转排 油量之差以及液压马达的容积效率。通常采用容积效率油量之差以及液压马达的容积效率。通常采用容积效率 高的柱塞式液压马达。液压马达同步回路的同步精度较高的柱塞式液压马达。液压马达同步回路的同步精度较 高，但系统的造价也较贵高，但系统的造价也较贵 （三）锁止机构（三）锁止机构 活动底板升至要求高度，仅靠液控单向阀上时间活动底板升至要求高度，仅靠液控单向阀上时间 地将活动底板支撑在该位置，既不安全也不可靠。因地将活动底板支撑在该位置，既不安全

23、也不可靠。因 此，必须采取定位锁止装置。此，必须采取定位锁止装置。 活动底板锁止机构有活动底板锁止机构有“”形销式和棘轮式两种。形销式和棘轮式两种。 “”形销式锁止机构形销式锁止机构 当活动底板升至设计高度后，用可旋转的当活动底板升至设计高度后，用可旋转的“”形销将底板固定；形销将底板固定； 当底板下落时，先稍许上升活动底板，使当底板下落时，先稍许上升活动底板，使“”形销卸荷，通过气缸推杆形销卸荷，通过气缸推杆 、 液压马达同步回路 液压泵；单向阀；换 向阀；液压马达；可调节 流阀；柱塞举缸；升降活 动底板；溢流阀 第三节第三节 栅栏式汽车构造与设计 摇臂推动“”形销转动度，底板即可下降。橡胶

24、块、起缓冲 作用。 强度校核：拉升强度条件： 剪切强度条件： 式中 纵向销杆的直径； 横向销杆的厚度； 拉伸需用应力； 剪切许用应力； 锁止销的载荷。 如果假设每个锁止销的载荷相等，则 “”形销锁止销受力分析 第三节第三节 栅栏式汽车构造与设计 棘轮式自动锁止机构棘轮式自动锁止机构 （）机构及工作原理（）机构及工作原理 棘轮式自动锁止机构主要是由调节螺钉、异形棘轮、限位块、棘轮轴 等组成。其中调节螺钉和限位块通过车厢立柱固定在汽车底盘车架上， 棘轮通过棘轮轴与活动底板连接。这样，棘轮一方面可以通过棘轮轴随 活动底板在液压缸的作用下垂直上升和下降；另一方面，棘轮绕棘轮轴 可以左右旋转，但不能水平

25、移动。 棘轮的锁止过程：当棘轮随活动底 板在液压缸的作用下举升到一定高度后， 棘轮一端的斜面与调节螺钉相撞（图（a） 。随着液压缸的继续举升，棘轮在调节螺 钉的作用下旋转了一个角度（图 （）。然后液压油缸下降，棘轮另一端 的斜面与限位块相撞（图（），使棘轮 又转过一个角度。当棘轮的两个斜面都与 第三节第三节 栅栏式汽车构造与设计 限位块接触后，棘轮既不能转动又不能向下移动，即 为锁止状态（图（），此时活动底板被固定在设 计高度。 锁止状态解除过程 棘轮的锁止过 程 锁止状态接触过程：欲使活动底 板下降，先使液压油缸举升，棘轮 的侧面与调节螺钉相撞（图 （）。随着液压油缸继续上升， 棘轮在螺钉作

26、用下转动了一个角度 （图（）。然后液压油缸下降， 棘轮另一侧与限位块相撞（图 （），并使棘轮又旋转一个角 度，直至棘轮处于垂直状态（图 （）。此时，棘轮便解除锁止 作用，活动底板也就可以顺利下降。 第三节第三节 栅栏式汽车构造与设计 棘轮的强度校核棘轮的强度校核 受力分析：忽略棘轮和限位块接触处的摩擦力，由平衡条件可得： 第一种锁止状态受力平衡方程 第二种锁止状态受力平衡方程： 式中： 限位块对棘轮的支撑反力； 活动底板对棘轮的作用力。 综合上述方程式即得危险截面上的弯曲应力和应当满足的强度条件： 第三节第三节 栅栏式汽车构造与设计 三、液压折叠式活动底板三、液压折叠式活动底板 其第二层底板可以折叠，车厢顶盖 可以升降。第二层活动底板为左右两 块，分别铰接在车厢骨架上，平时收靠 在侧壁上。装完第一层牲畜，即可将底 板、通过液压油缸、打开 形成第二层底板。 放下第二层门梯，即可装第二 层底板的牲畜。门梯的升起、放下通过 绞盘进行。液压油缸左腔进油，通过 绳索、滑轮、和双臂杠杆 可使顶盖升起；反之，液压油缸 右腔进油，顶