25吨前顶自卸车车厢与举升机机构设计

1、25吨前顶自卸车车厢与举升机机构设计目录摘要错误!未定义书签。abstract错误!未定义书签。1 绪论11. 1概述11.2国内外专用汽车的发展概况21. 2. 1国外专用汽车产品的现状21.2.2国外专用汽车生产企业的特点31. 2. 3国外专用汽车的发展趋势31.3我国专用汽车的现状及发展趋势41.3.1我国专用汽车的现状41.3.2我国专用汽车发展存在的问题41.3.3我国专用汽车的发展趋势51.4研究本课题的目的和意义52自卸汽车设计方案确定72. 1自卸汽车设计的特点和要求72.2整车主要参数的确定72. 2. 1整车外廓尺寸72.2.2 轴数82. 2. 3 驱动形式82. 3方

2、案论证82. 3. 1自卸汽车底盘选择82. 3.2举升机构的选择82. 3.3副车架选择102. 3.4车厢的设计103举升机构的设计123. 1举升设计的方案123. 2确定车厢重心位置和车厢后悬123.3最大举升角度的确定133.4算出自卸汽车车厢的质量133. 5确定油缸最大行程133.6计算最大举升力，选取油缸类型143.7校核所选取的油缸是否合理153. 7. 1油缸销校核153. 7.2翻转支座的销校核163. 7.3油缸的选取和校核184车厢设计204. 1 车厢的结构设计204.2车厢的选材224. 3 车厢各部件尺寸224.4车厢的质量234.5 车厢板的锁启机构235副车

3、架的设计245. 1 选用汽车底盘245.2副车架的结构设计255.2. 1副车架的外形设计255.2.2副车架的选材265.2.3 副车架的截面形状265. 3.4副车架的前端形状及安装位置275. 3.5副车架纵梁与横梁的连接方式285. 3.6副车架横梁的设计285. 3.7副车架与主车架的连接设计285. 3.8副车架的尺寸确定316结束语327致谢338 参考文献349 附录351 绪论1.1概述专用汽车也被人民称为特种车。简单的来说专用汽车可以作为载体运输货物或者 把人们从一个地方送到另一个地方。也可以在车辆安装上一定得专用装备使专用车辆 拥有一定的功能，进而完成工作要求。是普通汽

4、车所不能完成的具备专用功能的汽车。 由于汽车牛产技术的提高，专用汽车的种类不断的增加。在汽车市场上常见的专用汽 车有上百种，随着生产厂家的不断研发创新，专用汽车的种类可达进千种。因为种类 的增加，原有的一些有关专用汽车的标准不符合了，所以需要参照实际情况不断修改。 专用汽车是指装置有专用设备、具备专用功能、用于承担专门运输任务或专项作业以 及其他专项用途的汽车。不同的国家对专用汽车的解释和分类不尽相同，同一车型在不同国家的分类也不 同。普通汽车是生产厂商制造幽来后没有在车上加装专用的设备，叫做基木车型。 相对基本车型而言，在基本车型的原有基础上，安装设专用车身或者机构就可以实现 特定的作业和完

5、成普通汽车做不到的项目。因为人们对专用汽车的需求量增加，专用 汽车的牛产水平也不断的发展进步。为了提高专用汽车牛产效率，专用汽车现在基木 在现有的汽车底盘上进行改装设计。现在的生活中，汽车给人们提供使用功能日益增多。社会经济建设要实现快速发 展，就对汽车工业提出了更多的要求。因为人们对车辆的需求己经不单单满足基木 车型的功能，对车辆运输能力、运输效率或者具有专用功能和用途的需求也越来越高。 通过查看数据可知，不单在中国专用汽车的保有量日益增多，在国外的其它国家中专 用汽车的保有量也不断提升。在一些工业发达运输需求大的国家专用汽车占到汽车总 量的半壁江山。所以专用汽车在汽车的发展中的越来越高。专

6、用汽车的优点有：1. 专用汽车能使汽车运输效率成倍增加同时减少运输成本。在建筑工地中，与传统的工作方式相比通过混凝土泵车泵送施工。可以把施工工 期缩短40%左右，减少施工费用20%左右，还能大大的减少人力。将一辆装载5吨的 普通汽车改为半挂式汽车就可装载10吨的货品。成倍的增加装载能力。2. 专用汽车在运输途中能尽最大可能的保证货物质量，减少货损。针对不同的货物合理的选用专用汽车运输，可以有效的保护货物的价值。在农牧 食品运输中，部分食品在运输途中容易破损或者腐烂。这吋就需要具有相应冷藏或者 恒温的等功能的专用汽车来运输。所以合理的选择专用汽车可以有效的保护货物使用价值，进而减少货主在货物运输

7、途中受到的损失。3 专用汽车的使用可以节约社会资源，减低生产成本。在粉粒物料的散装运输中，使用专用汽车来运输可以除去物料的包装袋，节约能 源。由于去除包装这一环节，述可以减少劳动力，节省生产成本。采用相应专用汽车 运送水泥，可以节省许多的包装袋的原料。从实际行动上响应了创建节约型社会的宗 旨。4. 专用汽车能提高货物运输途中的安全性，有效防止货物污染环境。针对易燃易爆和有毒物品的运输，要使用装有特定的装备的专用汽车来运输。这 样可以有效的避免运送途中发生意外，造成交通事故。避免发生环境污染，保证运输 安全性。5. 专用汽车的使用领域越来越广。在铁路和水运不能实现运输的地方，专用汽车可以满足广大

8、客户的运输要求。相 比传统的运输方法，专用汽车具有使用方便、灵活、效率高等特点受到广泛认可。也 不断的扩展应用领域。1.2国内外专用汽车的发展概况1.2.1国外专用汽车产品的现状专用汽车在国外最早研发设计到量产使用的国家是美国和欧洲一些工业发达的 国家。发展专用汽车产品是当时美国和西欧的一些国家摆脱汽车产业萧条的方法。 1945年后，h本和前苏联开始在国内开展经济建设。受到当时欧洲在经济建设中大量 使用专用汽车的影响，也开始研究和发展专用汽车。1970年到1990年中汽车产业的 出现大规模的萧条和滞销，为了从这种困境中走出来，就把汽车生产重心转移到专用 汽车的发展中。这样，专用汽车迅速的在世界

9、范围内发展壮大起来。在发达国家专用 汽车中载货汽车占的比例多。专用汽车发展最早的国家中有美国。在美国，汽车工业生产中，专用汽车的生产 和研发占据着重要的成分。查资料可知，1986年美国生产专用汽车90多万俩货占货 车生产总量的50%以上，在1970年到1979年，美国制造的挂车每年产量在150000 俩左右。美国生产挂车的公司在那时就有4家大型的生产厂。其产量占全国总产量的 85%o同时10吨左右的货车在美国专用汽车占60%以上。随着科学技术的发展，也大 大的提升了汽车生产制造水平。美国在研究专用汽车的投入也不断加大，其中生产了 不少新产品。而且处于领先水平，例如：混凝土搅拌运输车，在中国设计

10、生产的混凝 土搅拌运输车。装料和出料时，需要驾驶人员把装料槽对准混凝土仓出口。出料时， 还需要人员在旁负责指挥使车尾的出料槽对准混凝土泵车的接料槽。但是美国生产的 混凝土搅拌车通过重新设计，已经生产岀前岀料混凝土搅拌运输车避免了这种麻烦省 去了一部分的人工。述有三轮式地面清扫车。和普通的四轮式相比，这种三轮式地面 清扫车采用倒三轮结构。转向轮为一个安装在后面，双轮在前为驱动轮。由于这种布 置可以减小地面清扫车的转弯半径，使三轮式地面清扫车相比与传统的四轮式地面清 扫车清扫的地方更多。能到达更狭小的街道进行作业，完成工作。重型专用汽车在欧洲发展迅速，欧洲大部分生产厂在德国。可以产生的载货汽车 有

11、不同尺寸，各种装载能力的专用汽车，可以满足广大客户的不同需求。可以说在欧 洲，专用汽车涉及的地方包括生活的方方面面，专用汽车的种类繁多。专用汽车在日本的发展呈波浪式，1979年专用汽车的产量在20万辆左右。之后 由于经济不景气，年产量下降。1987年h本专用汽车产量又逐步上升。厢式专用汽车 在h本的专用汽车市场保有量很高。原苏联自1966年以来，专用汽车有一定的发展，专用汽车保有量在货车总量中 的比例上升。从中可以看出，专用汽车的产量和种类越来越多。许多国家都挺重视发展和研究 专用汽车，制造出更多具有不同功能可以满足各种作业的专用汽车来服务社会发展。1.2.2国外专用汽车生产企业的特点1 品种

12、多样，小批量生产。企业一般以一两个主要品牌为主要产品，同时也产生 少量其它品种的专用车。2制造厂规模不大，但制造厂多，生产效率高。3生产厂家的科研人员较多，新产品开发能力强。4. 生产所需的配件和总成已经大部分由专业的供应商系列化生产提供。1.2.3国外专用汽车的发展趋势1 重型专用汽车产量呈增长趋势，因为随着运输业的发展。对运输能力的增加， 重型专用汽车有更好的经济效益。2. 散装水泥车呈列车化发展。3 车多用途的趋势。4. 专用底盘专业化趋势。1.3我国专用汽车的现状及发展趋势1.3.1我国专用汽车的现状中国专用汽车的发展起步于i960年左右，刚开始生产的专用汽车主要偏向于应 用。当时中国

13、专用汽车品种单一，发展速度缓慢。到上世纪80年代，才开始全面发 展专用汽车，发展到现在我国的专用汽车已经有一定的规模。生产专用汽车厂家己经 由1999年的500多家发展到2006年的800多家。制造水平提高，专用汽车的不同车 型的使用功能不断增加。专用汽车的保有量也不断增加，其中专用汽车生产量在载货 汽车产量的比例不断增加。我国儿个制造专用汽车有名的企业。东风集团湖北专用汽车制造厂。这是一家专业从事专用汽车生产、改装、设计的 专用汽车制造企业。重汽集团专用汽车公司。是中国最大的重型专用汽车制造、改装车生产企业。拥 有上百个品种的专用汽车。一汽专用汽车有限公司。具有非常强的整车生产和底盘生产能力

14、。旗下品牌众多。1.3.2我国专用汽车发展存在的问题我国与发达国家相比，专用汽车存在的问题有如下儿点。1科技水平不高，生产成本较高，品牌价值不高。我国专用汽车相比于国外同类车型，在制造成本上偏高。在某些车型上不管生产 企业的规模大小，都可以自行研发生产，造成产能过剩。装载能力相同的载货汽车, 我国的生产的车辆自重比国外生产的车辆重。运输途中由于法规的限制，在运输途中 国外的载货汽车在满载时比国产载货汽车多运货物，空载时自重又比国产载货汽车 轻，节约了燃料和轮胎的磨损。面对着这样类似问题还是需要技术人员深入研究解决。 国外的一些专用汽车技术先进，具有特定的功能用途。而国内没有类似功能的汽车， 所

15、以车型价格昂贵。2.产品耐用性不咼。我国生产的专用汽车的关键件和重要的总成件的生产水平还没有达到较高的水 平。虽然已经可以研究出达到相应要求的零部件，但批量生产成本高。制约了国内的 专用汽车的发展。例如国外某品牌消防车的水泵、泡沫比例混合器调节阀不易发生锈 蚀，故障率低。国内生产的水泵和泡沫比例混合器调节阀使用一段时间后压力变低， 流量变小，容易生锈。增加客户维修成本。3. 缺少某些具有特定功能的大型专用汽车生产能力。对于装载质量在30吨，发动机在224kw以下的自卸车、半挂牵引车、厢式车等 运输类的专用汽车国内企业基本可以生产，满足客户的要求。但是像大型混凝土泵车、 大型消防车等底盘市场只有

16、少数的生产商可以提供。而飞机牵引车、重型沙漠车等具 有先进科技水平，结构要求较高的的专用汽车国内还是不能量产。4. 制造厂做的产品质量问题颇多。由于国内生产专用汽车的生产厂多达近千家，其中包含了不少的中小生产厂，中 小生产厂主要是先采购相应的汽车底盘来进行改装设计。因为这些生产厂的生产设备 落后，机械自动化程度较低，技术人员数量少，生产产品规划不合理。从而就岀现了 不同生产厂商制造出来的产品存在各种质量问题。1.3.3我国专用汽车的发展趋势专用汽车发展所面对的有利条件有以下儿点。1. 到2020年我国要建成小康社会，专用汽车是经济建设过程中的生产工具，经 济建设的发展必定会促进专用汽车的发展。

17、2. 我国对公路基础的建设不断加强，公路交通的发展也促进了作为运输车俩的需 求量。3. 随着城镇建设，需要大量的具有不同功能的专用汽车来服务各行各业的需求。4. 由于国家对基础设施的重视，类似“南水北调”、“西气东输”等大型基础建设 项目的启动，也增加了市场对相应专用汽车的需求。看中得出的结论，专用汽车的发展前最是光明的，充满希望的。专用汽车制造企业的发展趋势。1. 呈集团化发展。专用汽车经过儿十年的发展，专用汽车行业集团化趋势将会更加明显。由以前的 各干各的，慢慢得联合起来，而一些发展较大的企业通过兼并、收购、改组等方法不 断壮大自己。2. 专用汽车生产集中度增加。3. 专用汽车不断向着重型

18、化、轻量化、专业化发展。1-4研究本课题的目的和意义自卸汽车是专用汽车重要的一类，近年来，自卸汽车发展迅速。自改革开放以来，中国把工作重心转移到经济建设，对基础设施的建设投入h益 增多。面对大量的土建、水利等工程，再加上房地产、公路桥梁建设等相关行业的蓬 勃发展。为自卸汽车提供了良好的发展有利条件。自卸汽车作为重要的生产工具，为 中国的生产建设做出了重要的贡献。自卸汽车在土木工程中，配合挖掘机工作实现了装货快，卸货时依靠驾驶员自己 操作就可以完成。去除了传统靠人工卸货的方式，减轻了劳动力，提高了工作效率。 从而直接加快了国家的经济建设速度，同时自卸汽车企业的生产和研发中，也带动了 相关行业的发

19、展，提供了许多就业岗位减缓了就业难的问题。从中可以看岀，以后自 卸汽车是专用汽车企业生产的重点，有更多的相关科研人员也会研究自卸汽车。通过市场考察可知，自卸汽车通过儿十年发展，市场上的自卸汽车品牌数不断增 多，自卸车的的产量保持着较高的增幅。自卸汽车近年来，在专用汽车的产量和销售 数量上都是稳居第一位的，自卸汽车在市场上的保有量越来越多。面对着一个这么广 大的需求市场，为了抢占自卸汽车市场份额，不少专用汽车企业投入大量的资金和技 术人员研发和设计自卸汽车。自卸汽车本身安装有举升机构，举升时通过后翻支座使车厢翻转一定到角度。使 货物从车厢中滑出，实现卸货。在工作时，搭配带式输送机、挖掘机作业，实

20、现装载 货物、运输、卸货机械化的工作方式，高效的完成工作任务。节省了不必要的劳动力, 缩短了项目工期。许多实现证明，自卸汽车越来越受到客户的欢迎。但是，中国的专用汽车企业生 产的自卸车与国外发达国家生产的自卸汽车相比述是存在一定得差距。为了让我们能 生产出更好的自卸汽车，我们首先就要深入了解自卸汽车，才能对自卸汽车的发展做 出贡献。所以我选择了 “25吨前顶自卸车车厢与举升机构设计”为课题，通过到现场 进行实车调研，查找有关资料。进行改装设计。2自卸汽车设计方案确定2.1自卸汽车设计的特点和要求通常自卸汽车设计时，一般先选择相对应的定型的汽车底盘，然后再进行下一步 的改装设计。自卸汽车采用的底

21、盘性能很大程度决定着自卸汽车的性能，自卸汽车底 盘的选择要考虑到自卸汽车的用途、载货质量、使用环境等因素。设计中采用到的零 部件和总成，尽量使用定型汽车的总成件或者专业配件厂牛产的配件。特别是一些核 心总成和配件，一定要保证质量，这关系到以后产品的耐用性。这样的好处是可以减 少项目研发设计的时间，保证生产的产品的质量，也为后期维修保养提供便利性。同 时还要考虑到国内相应产品的牛产情况、供货能力、购货成木等。设计自卸汽车的过程中的专用工作装置和汽车底盘的匹配也十分重要，使用过程 中不能为了保证专用功能的使用，而忽视了原有底盘的承受极限，要保证原有汽车底 盘的基木性能不受影响。自卸汽车设计时要充分

22、考虑国家和行业中的要求和规范准则，设计的自卸汽车要 满足交通安全法规。自卸汽车总体布置时要正确的确定好整车参数，合理布置各总成件和零部件。使 工作过程中各工作部件不产生干涉，满足设计尺寸要求。在自卸汽车设计中，总体布 置还需遵循以下要求。1. 减少对原有汽车底盘总成位置的改变，尽量保持汽车底盘的性能。2. 为使自卸汽车的专用功能的到充分发挥，可以适当的调整工作装置的位置。3. 在设计自卸汽车上装部分时，要尽量避免上装部分工作吋对主车架造成集中载 荷，延长主车架使用寿命。4. 在保证使用性能的前提下合理采用轻质材料，减少自卸汽车自重，提高载重能 力。由此可知，自卸汽车的设计过程中有其自身的要求和

23、特点，在保证专用性能的提 前下还要满足设计的要求。这就需要花一定的时间让专用装置合理布置在汽车上，使 之成为一个整体。2.2整车主要参数的确定2.2.1整车外廓尺寸外廓尺寸即整车的长、宽、高，由所选的汽车底盘及工作装置确定，但最大尺寸 要满足法规要求。2.2.2轴数汽车轴数设计不合理会对整车的使用性能。通常自卸汽车的轴数大概有两轴、三 轴和四轴三种类型，轴数的选择主要是根据整车质量和载重质量来确定的。通过查阅 资料和现场调研同类车型，本次设计采用三轴布置方案。2.2.3驱动形式因为轴数已经确定为三轴，载重25吨的自卸汽车通过参考同类车型可知，普遍 采用6x4驱动形式。本次决定采用6x4驱动形式

24、。2.3方案论证本次课题为“25吨前顶自卸车车厢与举升机构设计”。根据任务书的要求，制定 设计步骤，方案设计分析。2.3.1自卸汽车底盘选择合理的选择汽车底盘，可以最大限度的发挥自卸汽车的使用性能。目前市场上的 汽车底盘主要有二类底盘、三类底盘和少部分特种车俩采用四类底盘。自卸汽车选用 那类型号的汽车底盘，除了需要根据自卸汽车的载重质量、用途、上装部分匹配等因 素。述需要考虑汽车底盘的耐用性、先进性、后期保养维修等。目前市场上的大多数自卸汽车采用二类汽车底盘进行设计改装，二类底盘也是专 用汽车设计中选用数量最多的汽车底盘。选用二类底盘进行改装设计时，主要任务就 是设计工作装置和整车总体布置。在

25、完成上装部分后，自卸汽车基可以保持原车型的 性能。徐工祺龙重卡6x4自卸车nxg3251d4kc所用的二类底盘。可以满足本次设计对载 重质量及自卸汽车对底盘的特殊功能耍求，工作稳定，零部件使用寿命较长，底盘不 易出现故障。这款自卸汽车采用的二类底盘基本性能指标符合本次设计要求，相比同 类车型底盘购置成本较低，市场占有量高，然后保养维修方便。所以本次设计汽车底盘选用二类底盘，即徐工祺龙重卡6x4自卸车nxg3251d3kc 所用的二类底盘。2.3.2举升机构的选择判断自卸汽车的优劣，举升机构是其中一项重要指标。因为自卸汽车最基本的功 能就是举升机构以后翻支座为旋转点使车厢翻转一定的角度，使货物从

26、车厢中滑出， 实现卸货。目前市场上的举升机构有许多形式，但可以分为两大类：连杆组合式和直推式。它们都是依靠液压油缸为举升力把自卸汽车的车厢举起到某个角度。当直推式举升机构安装在自卸汽车的不同位置时，还分为前顶直推和中置直推。在举升相同质量时，前顶直推式举升机构所需要的举升力较小。安装时占用的空间少, 但工作的油缸行程长，必要时需要采用多级油缸。如图2-1所示。中置直推式举升机 构作用在车厢的中间，举升时液压油缸工作行程短，能在较短的时间完成举升。中置 直推式举升机构液压油缸除了可以选用单缸举升方式述可以采用双缸举升。中置式如图2-2所示。图2-1前顶直推式 图2-2屮置直推式连杆组合式举升机构

27、一般布置在自卸汽车的车厢中间的下方，主要由拉杆、三角 臂和液压油缸组成，这三个构件组成的举升机构占用空间小。依靠机构放大系统可 以使油缸举升力变小，而且这种举升方式在举升过程屮横向稳定性好。由于根据拉杆、 液压油缸和三角臂的组装方式不同，还可以分为不同的形式。现在在市场上常见的有 两种举升形式，t式举升机构和f式举升机构。t式举升机构的特点是液压油缸前推，占用空间小容易安装，但是油缸摆动范围 稍大。如图2-3所示。f式举升机构的液压油缸安装位置与t式举升机构相反，液压 油缸安装在上方与自卸汽车车厢相连。如图2-4所示。这种举升方式的优点是刚刚开 始举升时液压油缸工作压力小，车厢翻转到一定角度时

28、液压油缸工作行程短。图2-3 t式举升机构图2-4 f式举升机构虽然连杆组合式举升机构的油缸在举升过程中工作行程较短，举升时间也短，但 是结构复杂在日后维修保养上比较困难。还有在举升质量较大的货物时，连杆组合式 举升机构油缸举升力作用点位于车厢中间，力臂较短。油缸需要提供的举升力大，所 以油缸系统压力较高。油缸系统中的各零部件承受的压力就大，在高强度的工作过程 中容易出故障，影响举升机构的耐用性。考虑到本次课题设计的自卸汽车要求载重质量为25吨，载重要求比较高。为了 装载那么多货物，相应就需要大车厢装载。而举升机构也要和车厢相匹配。由于前顶 式举升机构举升重型货物时，力臂较长举升时所需的举升力

29、相比连杆组合式举升机构 小很多。而且随着举升角度的增大，车厢及货物的重心后移到所需的举升力会越来越 小。通过分析采用前顶直推式举升方式相比连杆组合式相比存在以下的优点：1安装时占用空间小，举升机构工作过程中基本不会与副车架、主车架和车厢发 生干涉。2. 因为本次设计载重质量为25吨。采用前顶直推式举升机构举升时，力臂明显 长于连杆组合式举升机构，所以刚刚开始举升车厢时前顶直推式举升方式比较省力。3故障率低，前顶直推式举升机构由于举升作用力较小使得油缸工作压力也小， 油缸系统中的各零部件承受的压力也小，举升机构系统就不易发生故障。通过市场实车调研和综合考虑决定采用前顶直推式多级缸的举升方式。2.

30、3.3副车架选择自卸汽车工作时让车厢直接和自卸汽车主车架刚性连接，主车架就需要承受车厢 自重和货物的质量。主车架在车厢装满货物行驶的过程中会处于集中载荷的情况。在 装货和卸货时述受到冲击力，行驶中述要受到颠簸，严重时会破坏主车架的原有结构 出现变形。所以就要设计副车架来保护主车架。查资料可知，自卸汽车的副车架按举升方式有4种：马勒里式副车架、浮动油缸 式副车架、双缸式副车架和前顶式副车架。由于本次考虑到本次设计的是重型自卸汽 车，举升机构已经选择了前顶直推式多级缸的举升方式，所以副车架的也相应的选择 前顶式副车架。2.3.4车厢的设计车厢是自卸汽车实现货物装载的载体，虽然车厢质量大概占自卸汽车

31、自重的20%, 却要装载承受比它质量更重的货物。合理的设计车厢的结构形式，采用适当的材料， 在保证车厢的耐用性的提前下，减轻车厢自重从而提高载货能力，才能设计岀一个优 秀的车厢。车厢的结构形式不管怎么变化，都是由若干块钢板焊接而成的整体。市场上常见 的车厢结构形式有3种：铲斗车厢、矩形车厢和u形车厢。矩形车厢结构简单，实用 性强。一般运输土方、沙子等货物，车厢的强度刚度相比铲斗车厢低但制造成本低， 市场占有率高。铲斗钢板较厚，车厢承受冲击力强，适用于运输矿石这类的物料。但 结构较矩形车厢复杂，制造成本也较高。u型车厢采用高强度板再通过结构优化，有 较高的强度。卸货时因为没有焊接死角，所以相比矩

32、形车厢和铲斗车厢卸货干净。但 客户对u型车厢认可度不高，市场上占有率低，述有u型货箱的制造需要一次成型， 生产工艺要求高。通过市场考察，考虑到实际生产问题。矩形车厢在满足设计要求的同时，由于生 产工艺相比铲斗车厢和u形车厢简单，制造成本较低。所以车厢结构设计采用矩形车 厢。3举升机构的设计自卸汽车的主要功能是装卸和运输货物，所以自卸汽车车厢能正常完成举升和下 降是最基木的功能，举升机构系统设计的好坏也决定着自卸汽车的整车性能。如果举升机构由最低点举升到最高点和由最高点下降到最低点的时间过长就会影响 到自卸汽车的工作效率。设计的原则有以下几点。1. 满足所需的举升力，举升行程。2. 保证液压油缸

33、的各个零部件有足够的强度、刚度和耐用性。3. 合理选择液压油缸的尺寸。4. 选择专业生产厂提供的成熟总成件。5. 合理布置安装位置。6. 尽量减少成木。3.1举升设计的方案举升机构的设计是本次课题设计中的重要一项，设计的合理性关系到自卸汽车的 整车使用性能。本次前顶直推式举升机构设计按以下几个步骤来完成。1. 确定车厢重心位置和车厢后悬。2. 最大举升角度的确定。3. 算出自卸汽车车厢的质量。4. 确定油缸工作行程和举升力矩。5. 算出最大举升力，选择油缸。6. 计算校核所选取的油缸是否合理。3.2确定车厢重心位置和车厢后悬由于木次设计的车厢结构为矩形，所以自卸汽车矩形车厢重心位置在车厢的几何

34、 中心上。确定车厢后悬时，需要根据所选底盘的重心位置和车厢重心位置，综合考虑汽车 的工作环境和性质来设计车厢后悬。例如载重自卸汽车在满载时，如果轴距短重心高, 行驶在下坡道路时，自卸汽车的重心会向前轴方向转移，使前轴负载增大，严重吋会 造成前桥损伤。当自卸汽车行驶在松软的道路时，为了使前轮减少摩擦力，车厢重心 位置应该向后移动。当自卸汽车行驶在上坡道路时，如果车厢重心太靠后，就会降低 自卸汽车转向轮的灵活性，同时自卸汽车发生后倾的儿率增加。相关的法规要求汽车 后悬不得超出轴距的55%o然后根据车厢尺寸和车厢举升最大角度后的离地间隙确定 翻转点位置，最后确定车厢后悬长度。综合考虑车厢后悬长度为8

35、50n)ni。3.3最大举升角度的确定举升机构的最大举升角度是由装载的货物的安息角来确定的。在平时散料堆放中，当堆放到某个角度形成后，继续堆放同种散料，散料在自身 重力的作用下自然溜下，散料堆放形成的形状只能保持这个角度，不会继续增加角度。 在细沙、煤、粮食的堆放过程中，经常出现这种现象，但是各类散料安息角都不一定 相同。各类散料安息角见表3-1。散料名称煤铁矿石石灰石细沙水泥安息角27° -45°40° -45°40° -45°30° -35°40° -50°表3-1举升机构的最大举升角度要大

36、于散料的安息角，才能让举升机构举升车厢吋把货 物倾卸干净。其中还有保证举升到达最大角度时车厢后板与地面有一定的距离。所以 木次设计的最大举升角为50。o3.4算出自卸汽车车厢的质量由制图软件测出车厢质量为4063. 0024kg,取整数得4063kgo如图3-1所示。图3-13.5确定油缸最大行程如图3-2所示，当举升到50°时，油缸最大行程为4272. lmmo图3-23.6计算最大举升力，选取油缸类型当车厢刚刚要被举起来时，举升力最大。受力分析简图，如图3-3所示。f/b1%0根据公式:4979图3-3fxzj = gx/2(3. 1)g= (25000+4063) x10=29

37、0630n/, = 4979mm,/2 = 1950mm o 代入公式(3.1)得：gx/9 (25000 + 4063)x10x1950 _& =113x24/v l4979所以最人举升力为113824no前顶油缸一般分为fc式、fe式和fee式三种，这三种前顶油缸的特点。见表5-2o前顶油缸稳定性价格fc式较高较高fe式一般低fee式较差最低表3-2为了保证举升机构工作过程中平稳无跳动，所以选择fc式前顶油缸。3.7校核所选取的油缸是否合理3.7.1油缸销校核因为所选油缸的销是采用材料为45制作的，直径为60mm所以屈服强度为355mpao 为了保证构件有足够的强度，在载荷作用下构

38、件的实际应力力，显然应低于极限应力。 强度计算中，以大于1的因数除极限应力，并将所得结果称为许用应力，用q来表 示叫根据公式：cr = -（3.2）n对于塑性材料n的取值范围1. 2-2. 5,本次n的取值为2。n二2。cr=355mpao 代入公式（3.2）得：l（y = 77.5mpa所以油缸销的许用应力"为107. 5mpao从机械设计计算手册得：日=（050.7）切考虑到安全情况，数值取0.5。许用切应力计得：k = o5x0 = 8& 15mpaf为油缸销受到的最大作用力等于最大举升力。即车厢刚刚要举起时力最大。考 虑到油缸工作效率不能达到100%,举升力按1. 3

39、倍计算。ft.3f举f = 147971.22分析油缸销受力情况，有两个剪切面如图3-4所示。从平衡方程求出:(3. 3)根据公式：代入公式（3.3）得:147971.2 _147971.22m-2x3.14x(30xl03)2= 26.18x10 认= 26.18mpo所以26. 18mpa小于88. 75mpao选择的油缸销符合要求。3.7.2翻转支座的销校核由于车厢在举升过程中货物也会相应的减少，因为货物减少的质量不是按比例减 少是有一定的随机性。对于翻转支座的销的校核一般情况下车厢初始举升的时候翻转支座的销受到的 力最大，因为随着举升高度的增加，车厢上的货物不断减少，翻转支座受到的力也

40、就 减小。所以通过计算车厢举升到0。和15°时翻转支座的销受到的力，举升过程中假 设货物不倾卸。从中取最大的力来校核翻转支座的销的强度。车厢未举升0。时，受力如图3-5所示。1g j/i19剧'r肖-图3-5根据平衡方程得:f举二 195073029所以:g 290630x 3029 = 176806/,+/2 1950 + 3029所以0°吋销受到的力为176806no车厢举升到15°时，受力如图3-6所示。 gxl2= 943342通过正交分解分析:耳举+厲销=g所以：fx 销=94334xsinl07° = 17515nf* 肖=29063

41、0 - 94334 x cosl 0.7° = 198641/v根据作图法求出合力取整数值，作=199412"。如图3-7所示。图3-7所以当车厢翻转到15°时翻转支座的销受到的力最大，所以21994127。翻转支座的销采用的材料为45号钢制作，直径为60mmo所以屈服强度为355mpaocr=355mpa, n二2。代入公式(3.2)得:a = - = l77,5mpa2所以翻转支座销的许用应力j二107. 5mpaok = 0.5b = 8875mpaf=199412n, r=30mm 代入公式(3.3)得：t = = -"42 =199412_p

42、= 35.28x1o6 pa = 35.28mpa人 2/rr22x3.14x(30xl03)2因为35. 28mpa小于88. 7575mpa,所以翻转支座销符合要求。3.7.3油缸的选取和校核因为计算油缸最大举升力时，考虑到油缸工作效率问题，最大举升力要按1.3倍计算。所以：f举=1.3f = 1.3x113824 = 147971.2n选择的油缸工作压力为19mpao效率 = 0.8。根据公式：f = pxs(3.4)得:口_ px7txd2x7l 4»2_4x147971.219x106x3.14x0.80 = 0.11 im所以 d=111mmo所以当选择的油缸伸出第一级直

43、径大111mm就满足要求，但参考同类型车的油 缸基本选偏大。又因为相同车厢配大一级别的油缸比较受客户中意。所以选择油缸第 一级油缸仲出直径为149mm的。所以油缸选择海沃fc149-4-04650-000j-k0343o为了验证油缸举升时，举升力不断减小。每隔10。验算一次，验算过程中假设 货物没有倾卸。计算结果。见表3-3。角度a (mm)l (mni)g(n)f (n)0°4979195029063011382410°4956172929063010139220°488614562906308660630°477711392906306929640&

44、#176;46327872906304937950°445141129063026836表3-3从表3-3可知，随着车厢举升角度变大举升力变小，所以符合实际情况。4车厢设计自卸汽车的车厢是运输货物的直接承载体，为装载的货物提供一定得空间。自卸 汽车的车厢质量占了整车质量的20%左右，在实际进行运输工作时却要承担了是它自 重几倍的货物重量。在行驶过程中车厢底板还要受到因为路面不平通过车轮传递过来 的力。装载货物吋车厢受到冲击力，卸货吋车厢边板和底板又受到频繁的摩擦力。车 厢受到的这些力影响着它的使用寿命。所以自卸汽车的车厢设计是本次课题的重要部分，设计时要考虑以下3点。(1) 在保证车

45、厢容积的前提下还要保证车厢的强度刚度这是车厢设计的基本要 求。要是车厢强度刚度达不到要求，整车动力性能再强，其余配合工作的总成再好， 自卸汽车的车厢也没有办法完成相应的载重要求。如果强行装载也会对自卸汽车产生 损伤。当然设计自卸汽车车厢时也不能设计的强度刚度越高越好，这样车厢过高的强 度会缺少缓冲力，货物的冲击载荷将传到副车架上，严重时会造成副车架变形损坏副 车架。所以还要考虑整车匹配的问题。(2) 由于自卸汽车工作环境恶劣，经常行驶在非铺装路面上，对设计车厢的耐 用性也有一定要求。车厢内侧的底板、后板、前板和左右边板直接和货物接触，装载 的货物也会腐蚀车厢。所以车厢的选材除了要满足一定得强度

46、刚度还要有一定的抗腐 蚀性。(3) 车厢设计要考虑汽车底盘和副车架的尺寸，结合自卸汽车的工作环境和运 载的货物，再确定好车厢的结构形式与尺寸大小。车厢设计过宽容易增大风阻。车厢 设计过高，车厢满载吋质心位置会相应的提高，自卸汽车行驶吋稳定性降低。车厢设 计过长，从翻转支座到车厢后板的距离也会相应增大。最直接带来的影响是增加自卸 汽车的转向空间，行驶在非铺装路面容易因为颠簸车厢自行向后翻转。总之在容积一 定得前提下，合理设计车厢的外形尺寸和结构。4.1车厢的结构设计车厢的结构不管怎么变化都是由许多钢板焊接而成的。由于运输的货物不同，选 用装载货物的车厢结构特点也不同。但车厢还是由前板、左右边板、

47、后板和底板通过 焊接构成一个整体。为避免装载时物料下落碰坏驾驶室顶盖，通常车厢前栏板加做向 上前方延伸的防护挡板因为举升机构在防护挡板的正下方，所以也避免货物落到 举升机构起到保护作用。底板是货箱的主要承载部件，经常曾受物料巨大的重力、装 载物料时的冲击力和倾卸物料时的摩擦力阳。所以车厢底板要加焊纵梁与横梁来加强底板的承受能力。自卸汽车通用的车厢有铲斗车厢、矩形车厢和u形车厢。铲斗车厢由于设计的钢板厚度较厚，车厢能承受的冲击力也强，所以可以用于运 输矿石这类的物料。虽然铲斗式车厢有着较高的强度与刚度，但结构较矩形车厢复杂, 制造成本也较高。所以市场占有率不是很高。铲斗车厢如图4-1所示。图4-

48、1普通矩形车厢结构简单，实用性强的一种车厢结构。它的底板焊有横梁和纵梁加 强强度，左右两侧边板、后板和前板都焊有加强肋保证一-定得强度。车厢后板与左右 两侧边板的连接通过较接机构实现，左右两侧边板与前板都是通过焊接固定在底板上 的。矩形车厢常用于运输土方、沙子等货物，车厢的强度刚度相比铲斗车厢低但制造 成本低，市场占有率高。一般情况普通矩形车厢板厚比铲斗车厢板薄。矩形车厢如图 4-2所示。图4-2u型车厢一般选用高强度板再通过结构优化，在保证车厢强度刚度的前提下。使 自身重量降低，还提升了质量利用系数。因为u型车廂的边角是圆弧形过渡，没有矩 形车厢焊接时存在的死角，在卸货的时候更干净。但通过实

49、地调研，大部分用户对u 型车厢了解不多，市场上占有率低。还有u型货箱的制造需要一次成型，生产工艺要 求高。生产厂商要投入较多的人力、物力和财力，在u型车厢还没有被大多数人认可 的情况下，大多数厂商不愿意生产u型车厢。u型车厢如图4-3所示。图4-3所以结合本次课题考虑，决定车厢结构采用矩形车厢。4.2车厢的选材自卸汽车车厢在保证满足使用性能的前提下，通过考虑经济性车厢的底板、前板、 左右两侧边板和后板采用q235o车厢底板的纵梁采用q345b,底板横梁采用q235。加 强筋、上下边梁、前后立柱采用q235o4.3车厢各部件尺寸在本次车厢设计中，各部件尺寸的设计需要考虑自卸汽车的底盘参数和使用工

50、况，然后依据底盘的布置情况和选取的举升机构形式决定车厢的尺寸。在保证车厢一定装置容积的前提下，尽量降低车厢的高度，适当增加车厢的长度。让设计出的车厢 重心越低越好，这样的设计可以提高行驶的稳定性和降低举升时自卸汽车翻车的概 率。初步确定好车厢设计的尺寸后，还需要根据所选的汽车底盘参数进行相应的调整。 主要是调整整车的后悬长度，使自卸汽车后悬满足一定的离去角。适当的缩短后悬， 保证自卸汽车车厢举升到最高点的过程中，自卸汽车车厢的后板运动过程中不与地面 发生干涉。底板厚度为8mn,前板厚度为6mn,左右两侧边板厚度为6mm,后板厚度为6mm。车厢的长为5600mm,宽为2300m,高为1800mm

51、o所以容积为：7=5.6x2.3x1.8 = 238曲由于本次设计的车厢主要装载散料，像沙子in?重1.4吨左右。车厢的装载质量为：m =23.184x1.4 = 32.458/因为32. 458吨大于课题装载要求的25吨。所以车厢尺寸符合要求。4.4车厢的质量由ug制图软件测的车厢质量为4063. 0024kg,取整数4063kg。如图4-4所示。图4-44.5车厢板的锁启机构后板的启锁零部件选择为固定式。如图4-5所示。图330固定式后板开启牧链fl构i车骼2 后盘;3我怯轴图4-55 副车架的设计在本次自卸汽车设计中，副车架属于自卸车上装部分，副车架是自卸车的设计的 重要部分之一。设计副

52、车架的作用。(1) 副车架在未举升时与车厢底板刚性连接，举升吋以焊接在副车架的后翻支 座为旋转点让车厢翻转到一定角度，使货物从车厢中滑出，实现卸货。(2) 举升机构也是固定在副车架上。(3) 在设计自卸汽车吋，如果让车厢直接和自卸汽车主车架连接，除了要承受 车厢和货物重量。主车架在自卸汽车运输途中会击现集中载荷的现象，在装货和卸货 时还受到冲击力，行驶在不平道路还要受到振动，严重吋会破坏主车架的原有结构出 现变形。为了更好的保护主车架延长使用寿命，所以就需要安装副车架来过渡。5.1选用汽车底盘专用汽车是通过在汽车底盘安装特定的工作装置，来完成特定的工作。自卸汽车 是专用汽车的一种，自卸汽车设计

53、也需要选择汽车底盘。汽车底盘的性能决定自卸车 的基本性能。在专用汽车设计中，选择的汽车底盘主要有二类底盘和三类底盘，少部 分特种车辆采用四类底盘设计。二类底盘是指基木整车除去货箱剩下的基木结构。三类底盘是指基木整车除去货 箱和驾驶室剩下的基本结构。四类底盘是各底盘总成构成的散件形式的集合。选择二类底盘进行改装设计的大多数为厢式汽车和自卸汽车。选用三类底盘进行 改装设计的大多数是客车和客货两用车。选用四类底盘进行改装设计的通常是起重运 输汽车。不管选用哪种底盘，都需要考虑汽车底盘是否能长期可靠的工作，能否适应 各种总成的安装，在安装、检查、维护吋是否便利等。在中国专用汽车的牛产中，自卸汽车大多数

54、选择二类底盘进行研究设计，在没有 货箱的底盘上加装特定的工作装置完成本次课题任务。通过综合考虑本次自卸汽车设计选择徐工祺龙重卡6x4自卸车nxg32501d4kc所 用的二类底盘。这个底盘适用于木次设计的要求，工作可靠，故障率低，维护方便， 零部件供货充足。同时实车的实际油耗、输出扭矩、耐用性和通过性等基本性能指标 都达到同类车型的中上水平。这个汽车底盘在市场有一定得占有率，技术成熟。价格 相比同类底盘比较便宜，在此基础上进行改装设计，可以节省一定得成木。选择的二类底盘其主耍参数如表5-1所示。主要参数车型nxg32501d4kc载重(kg)25000轴距38504-1350mm接近角26&#

55、176;离去角31°整车质量12. 4t车厢长宽高5600x2300x1800最大马力336马力最大输出功率247. okw扭矩1500n m表5-15.2副车架的结构设计在白卸汽车设计时为了不破坏主车架的原有结构，避免集屮载荷对主车架产生 损害，就需要采用副车架过渡网。在主车架上布置副车架时，副车架的结构特点，装 配在哪里，怎么与主车架连接等都需要认真思考。不然副车架刚度的急剧增加还是会 使主车架出现变形断裂的情况。5.2.1副车架的外形设计因为选取的二类底盘只有主车架，为了增加车架的强度刚度，增加车架使用寿命, 所以就在主车架的基础上增加副车架。副车架的主要构成由两根纵梁和几条横

56、梁连接 构成一个整体框架。副车架外形示意简图。如图5-1所示。图5-1由于本次设计举升方式是前顶，考虑到载货重量较重。前顶式自卸汽车卸货时， 载荷量集中在尾部。所以就需要在副车架尾部设计对角线梁或者抗扭管状梁提高抗扭 刚度，提升自卸汽车卸货时的稳定性。查阅有关资料决定使用对角线梁方式。如图3-2 所示。图5-25.2.2副车架的选材自卸汽车副车架的纵梁和横梁主要选用q235和q345b等材料。q235是碳素结构 钢，q345b是低合金结构钢。q235与q345b相比,q345b具有较高的屈服强度和良好 的韧性与塑性。屈服强度比q235高40%以上还有屈强比提高的更明显，用它来制作 副车架可以缩减截面，减轻质量。焊接性能较好，因为合金元素少含碳量低，在焊接 时不容易在焊缝区产生淬火组织和裂纹。同时也具有较好的耐蚀性。同吋考虑到本次 设计的自卸汽车的满载重重量较重，工作环境恶劣等情况。所以副车架的纵梁采用 q345b,副车架横梁采用q345bo5.2.3副车架的截面形状自卸汽车行驶过程中，主车架与副车架共同承担着弯曲和扭转，装载货物和卸货 时还要受到冲击力。所以副车架的截面形状和长宽高尺寸的设计很重要，决定着副车 架能否可靠的工作。副车架截面形状有矩管结