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- 内容简介：
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文 献 综 述题 目： 基于有限元静力分析的 高位自卸汽车改装设计 学生姓名： 倪 鹏 专业班级： 车辆工程 B0315 系部名称： 汽车工程系 指导教师： 李涵武 职 称： 副教授 黑 龙 江 工 程 学 院二七年三- 10 -自卸汽车改装设计文献综述摘要：本文首先从整体上分析了我国专用汽车的发展情况以及到目前为止还存在的不足，另外又简单叙述了近年来国外专用汽车的发展状况。随着我国建设事业的发展，尤其是在成功申办2008年奥运会之际，我国的基础设施建设还将继续的大力发展，各种市政工程、建筑工程以及城市环卫事业的物料运输量等将不断增加，对自卸汽车的需求也将不断增加，以满足工程运输的快捷、便利、实惠、安全的要求。近些年国内外自卸汽车取得了一定的成就，许多新型自卸汽车已研制成功并已投入使用。就目前的形式来分析，对自卸汽车的改装设计主要可以集中在其自卸举升机构的智能化和优化设计以及动力系统的改进等几个方面。关键词：自卸汽车 专用车 倾卸机构 举升机构 力学分析The cultural heritage overview of dump refit designAbstract：This text first analyses the appropriation car of development of our country and so far still existence of shortage, then describes the abroad appropriation car of development in recent years.Along with the development of construction business of our country, particularly at success bid for 2008 Olympic Game moment,the infrastructure construction of our country will continue developing strongly, the material of various municipal services engineering, construction engineering and the city wreath business conveyance will continuously increase. The need of dump will continuously increase,with which satisfy engineering conveyance of fast,convenience, real benefit and safety of request.These years the dump of domestic and international have had certain of achievement, many new from dump already develop success combine and already devotion usage.Look about modern situation, the refit design of dump main can concentration at its unload raised organization of intelligence and motive system of improvement etc. Key words: dump;appropriation car;the qing unload organization;raise to rise organization;mechanics analysis引言专用汽车品种繁多，是汽车工业的重要组成部分，有着广阔的发展前景。在我国的汽车工业产业政策中，专用车列为货车类唯一发展的重点产品。按国家发展规划要求，到21世纪初和21世纪中，我国的专用汽车品种将发展到近3000余种，专用汽车的年产量占载货汽车产量将提高到55%左右。随着经济的发展和技术的进步，以及对提高作业效率的要求日益增高，作为汽车大家族中一个分支的自卸汽车，陆续出现了多种多样的型式；2008年的北京奥运会和2010上海世博会都将拉动对自卸汽车的需求，而且大、重吨位的自卸车所占的比例也将进一步增大。本文简单介绍了近年来国内外有关自卸汽车的应用情况以其发展历程，并大体列举了部分研制成功且投入使用的车型和新近设计车型。另外，对目前拥有的自卸汽车的自卸机构进行优化设计。由于知识面不够宽以及水平有限，文章中难免存在不足和欠妥之处，恳请读者原谅并给予批评指正。一、近十年来国内外专用汽车及自卸汽车的发展史改革开放以来，汽车工业作为国家支柱产业获得了迅猛发展。尤其是加入WTO后，我国稳定的政治与经济环境，广阔的市场和丰富廉价的人力资源，使我国正成为世界先进技术与资本的重要汇聚地。与此同时，国外各大汽车巨头纷纷以合资合作、技贸合作、输出先进总成部件及管理经验等方式进入我国汽车工业，极大地促进了我国汽车工业的发展。随着我国城市建设、公路建设及道路运输业的快速发展，专用汽车更是日新月异，市场逐年增长，并出现了专业化、多元化、重型化、多功能化、智能化等发展趋势。专用汽车作为生产资料，因各种用途需要，形成了上百种结构和数千个品种，需求量也是千差万别的。如厢式运输车、工程自卸车、半挂汽车列车等年需求量大，均超过数万辆随着时间推移，有品种应不再划归专用汽车；而大多数种类的需求量仅数百辆至数千辆不等，有的只有几十辆。许多专用汽车， 如电视转播车等的价格较其底盘提高了很多，而且用户越来越希望专用汽车交货期不断缩短，这促使许多企业不得不及时转换生产经营方式。为适应专用汽车品种多、批量小、开发周期短的生产特点，绝大多数专用汽车企业采取了以销定产的灵活供货方式，库存很少。多数企业采用了柔性化生产即一条生产线上可组装多个品种；有的企业则采用了专业化生产即一条生产线只组装单个品种或少数近似品种。有的企业只生产单一或少数近似品种，有的则生产许多品种，如10个以上。多品种经营虽然可以多方位适应市场需求，增加生存适应能力，但由于产品线过宽不利于组织专业化和规模化生产，而给生产、经营带来诸多不利；反之，将有利于实现专业化和规模化生产，把有限的优势和精力集中投入到少数优势品种上去。近十年来专用车品种特别是自卸汽车及产量上都有了较大的发展：1998年我国生产各种专用车含自卸、牵引车12.22万辆，而到了2002年我国生产专用车35.20万辆，年间增长了1.88倍，平均每年递增30.3%专用车中的自卸车。2002年三种车分别生产了17.3万辆、6.1万辆和1.02万辆，分别占专用车总量49.1%、17.3%和2.8%；其它产量较大的品种还有混凝土搅拌车(6504辆)、加油车(5248辆)、集装箱运输车(5254辆)、运钞车(5162辆)等。19982002年平均每年递增223.2%（车辆运输车）；19982002年平均每年递增421.6%（半挂汽车）；19982002年平均每年递增45.6%。1984年12月，北京重型汽车厂引进英国阿维林公司的RD025、RD03重型自卸车技术。1987年11月，内蒙古第二机械厂引进英国特雷克斯公司矿用自卸车技术。1988年6月，常熟专用汽车厂与日本大河贸易合资成立常熟华东专用车公司生产专用车。1991年12月，江苏通运集团公司与美国KIC国际控股公司!中银集团投资公司合资成立扬州通华半挂车公司生产半挂车。1993年9月，重汽集团与泰国三友机器制造有限公司合资成立济南三友专用车公司(年产改装自卸车能力1000辆)。1993年11月，解放军6444工厂与香港联谊工程公司合资成立秦皇岛新谊公司引进澳大利亚技术生产后压缩式垃圾自卸车。 1997年，济南重型汽车制造厂与德国哈勒合资成立济南哈勒汽车制造有限公司，生产压缩式垃圾车。1997年，天津宏达储运公司与法国劳尔公司合资成立天津劳尔工业有限公司,引进法国技术生产轿车运输半挂车。2001年，北京宏世达商贸集团、中辉投资公司和美国安德西国际贸易股份有限公司三方合资生产旅居车，生产能力6600辆/年；警用车生产能力1200辆/年；加长礼宾车生产能力300辆/年。2003年，南京晨光航天应用技术股份公司与韩国山水特装株式会社合资组建山水电液特装有限公司生产高空作业车。二、我国专用汽车及自卸汽存在的问题我国目前专用汽车自卸汽车的发展虽然取得了一些成绩，但与世界先进国家的专用汽车发展水平还有一定的距离。目前我国专用汽车行业存在的问题主要有：（）盲目扩大投资且低水平重复建设严重。近一个时期以来，由于国民经济稳步增长，专用汽车行业取得了空前发展，企业效益普遍较好；此外，由于国家对新增企业准入门槛设置较低等原因，一方面，原有企业在原始资本积累后，积极扩大厂房设备和产能，另一方面，非汽车行业资本大量向汽车行业转移，这使得国内专用汽车行业企业现厂房面积、规模及工艺装备水平得到空前发展，整个行业积聚了大量产能。但是，国内企业在产品研发、市场开拓、企业管理水平等方面投入相对较少，造成低水平重复建设严重。在未来一个时期内，我的市场竞争将更加激烈；此外，国内专用汽车生产企业普遍存在做大而不是做强的思想，造成企业大而不强、产品多而不精的局面，综合竞争实力较差。（）高技术、高附加值产品发展缓慢。一些企业过分依赖国外技术，自主开发能力薄弱。我国现有专用汽车企业中，约70%的企业产品雷同，基本上以自卸车、厢式车、半挂车、罐式车（粉罐、油罐）为主，产品附加值低。一些高技术、高附加值的专用汽车由于企业在产品研发和市场开发方面投入有限，仍摆脱不了进口的局面，如飞机加油车、飞机牵引车、航空食品车等机场用车，城建用下水道污泥清洗车、桥梁检测车等。高技术、高附加值产品发展缓慢，对带动我国专用汽车整体技术水平的提高起到消极作用。（）国内专用汽车底盘开发生产不能适应发展需要。一直以来，我国专用汽车特别是作业类专用汽车大多在汽车二类底盘基础上改装生产，很多的专用汽车系统匹配性能差，专用功能不能完全发挥。由于作业类专用汽车品种多、批量小，主机厂不愿意每年为几十辆甚至几辆份的底盘投入过多的资金研发生产，一般的企业也没有条件和实力进行研发生产，而国外的同类产品只要满足安全、环保要求，根据需要可以对底盘进行范围较大的改动。这种差异在一定程度上制约了我国专用汽车向更高水平发展，要从根本上解决这个问题，除了国家政策的引导外，还需全行业共同努力。（）行业管理、标准法规不尽完善。目前汽车行业管理正处于转型期，现行的汽车产品管理制度不尽完善。如国家发改委公告管理制度、国家认监委强制性产品认证制度、国家及地方环保目录制度、车辆上牌管理制度等，多重管理制度给专用汽车生产企业的发展带来了很多制约；此外，标准法规的制修订跟不上产品开发的进度，且行业标准法规体系混乱，执行有很大的随意性，缺乏科学管理，企业不好好执行和把握，严重制约了专用汽车行业的发展。三、我国现有自卸汽车车型及其特点作为专用汽车家族中一个分支的自卸汽车，陆续出现了多种多样的型式。2008年的北京奥运会和2010年上海世博会都将拉动对自卸汽车的需求，而且大、重吨位的自卸车所占的比例也将进一步增大。自卸汽车按其载质量的大小可分为超重型、重型、中型以及轻型；按其外形尺寸、总质及能否在公路上行驶，又可分为非公路用自卸汽车和公路用自卸汽车。超重型自卸汽车的外部宽度都大于2.5m，每轴载荷质量都远大于13t，就属于非公路用自卸汽车。按其车厢卸货方向的不同，还可以分为后卸式、侧卸式以及三面卸式。超重型自卸汽车因其主要用于矿山采掘工程，专用于运送爆破后的岩石、矿石，也多称为矿用自卸车。其中小吨位的车型和载质量3080t的车型也在大中型水电站施工及大江截流工程中广泛应用，运送岩石、土方等。超重型自卸汽车的主要特点有：一是作业效率高，每吨运输成本低；二是用途专一，其车型庞大，只在矿区或水电站施工区内行驶；三是价格昂贵，与大批量生产的公路用车型相比，这类车型批量很小、专门设计，按订货量组织生产，所以每车价格昂贵；四是转运困难，因整车外形尺寸庞大，多采用总成运输，现场组装整车。按我国汽车行业标准的规定，单车载质量8t以上的车型属重型汽车，而其单车最大总质量相应为32t，外部宽度符合公路法规标准，均不大于2500mm。重型自卸汽车具有以下特点：一是用途专一，专业高效。仅用于装运砂、石土方或建筑废弃物料，卸货作业轻便快捷，驾驶员在驾驶室内拉动举升操纵把手，液压油缸即可迅速将车厢举起，完成倾斜作业的时间均不大于25s。二是短路往返，车速不高，自卸汽车运送沙石土方。装货点与卸货点之间的运输距离一般都在510km以内，不可能是像运输货车那样长距离行驶，也不可能是高速行驶。其设计最高车速都在75km/h以下。公路行驶的常用车速一般都在5060km/h左右。三是由短轴距的载货汽车底盘改装而成。自卸汽车本身的用途是单一的，但其底盘则是通用型、多用途，通过不同的改装方式组装成各种罐式车、厢式车、散装水泥运输车、混凝土搅拌车，甚至消防车等专用汽车。三面卸自卸汽车站的车厢前后共有4个翻转铰链支点，举升缸垂直安装在车厢地板中心点的下方。当装卸工地或通过的地面为软土泥泞路况时，仅后桥驱动的公路通用型自卸汽车将很难顺利通过；这时必须使用高通过性自卸汽车即全轮驱动、单胎、大花纹加宽轮胎。我国生产的北方奔驰、铁马、红岩、斯太尔等重型汽车都有这种高通过性的全轮驱动底盘。采用全轮驱动可以全部利用所有车轮的地面附着力；采用加宽轮胎以降低轮胎对泥泞松软地面的强；采用大花纹轮胎可以充分利用轮胎对地面的抓着力，减少打滑的可能性；采用各轴距相同的单胎可以减少行驶滚动阻力，直线行驶时中后轮可以沿着已压实的前轮迹行驶。四、现代自卸汽车的组成及各组成部分的结构特点 自卸汽车的专用装置由举升机构和液压系统两大部分组成。其中举升机构作用是将车厢倾斜一定的角度，使车厢中的货物自动卸下，然后再使车厢降落到车架上。它的主要结构型式有直推式倾斜机构、连杆式倾斜机构两种。而液压举升系统作用产生液压能，实现举升机构倾翻的动力源；其结构组成有液压泵、控制阀、限位阀、举升液压缸等。液压泵由取力器驱动，取力器的动力来源于汽车底盘；控制阀改变液压系统回路，由驾驶员在驾驶室中操纵；限位阀限制车厢的最大倾角。大多设在液压缸内，当车辆升至预定的角度时，限位阀起作用，限制车厢继续倾斜；举升液压缸将液压能转变为推动车厢的机械能的直接执行部件。举升机构是自卸汽车的重要工作系统之一，其设计质量直接影响自卸汽车的使用性能。随着自卸汽车产品技术的发展, 举升机构的结构型式也不断增多。若能将不同类型的举升机构按其各自的特点配备到与之相适应的自卸汽车则无论是自卸汽车的工作性能, 还是举升机构的使用效率, 都会得到很大的改善。因此, 如何选择合适的举升机构，成为自卸汽车设计中的首要问题。自卸汽车上, 现在广泛采用液压举升机构。根据油缸与车厢底板的连接方式, 常用的举升机构可以分为直接推动式和连杆组合式两大类。油缸直接作用在车厢底板上的举升机构称为直接推动式举升机构, 简称直推式举升机构。按举升点在车厢底板下表面的位置, 该类举升机构又可分为油缸中置和油缸前置两种型式（如图1所示）。前者油缸支在车厢中部, 油缸行程较小, 油缸的举升力较大, 多采用双缸双柱式油缸。后者的油缸支在车厢前部, 油缸的举升力较小, 油缸行程较大, 一般用于重型自卸汽车上, 油缸则通常采用多级伸缩油缸。 图1 油缸直推式举升机构 a. 油缸中置b. 油缸前置 油缸与车厢底板之间通过连杆机构相连接, 此种举升结构称之为连杆组合式举升机构。生产实践表明, 连杆组合式举升机构具有很大的优越性。近十几年来, 这种类型的举升机构发展较快, 已出现了多种型式。根据油缸的安装特点, 连杆组合式举升机构又可分为油缸前推（后推）连杆放大式、油缸前推（后推）杠杆平衡式、油缸浮动等多种结构型式。油缸前推连杆放大式（马勒里式）举升机构通过三角板与车厢底板相连, 车厢的举升支点较靠近车厢的前部, 故车厢受力状况较好; 当达到最大举升角度时, 油缸几乎处于垂直状态, 车厢上升到最高位置不易倾下,稳定性好; 油缸最大推力较小, 油压特性好。但整个机构较庞大, 油缸在举升过程中的摆角较大, 工作行程也较大（如图2所示）。 图2油缸前推连杆放大式举升机构油缸前推杠杆平衡式举升机构通过拉杆与车厢底板相连, 举升支点较靠近车厢的前部, 故车厢受力状况较好; 初始时拉杆几乎是垂直顶起车厢, 因此机构启动性能好。但该机构三角形连杆的几何尺寸较大, 结构不紧凑; 油缸摆角较大, 工作行程较大液压管路不易布置（如图3所示）。 图3油缸前推杠杆平衡式举升机构油缸后推连杆放大式（加伍德式）举升机构通过三角板与车厢底板相连推动车厢, 启动性能较好, 并能承受较大的偏置载荷; 举升支点在车厢几何中心附近, 车厢受力状况较好。但该机构举升力系数较大, 工作效率较低（如图4所示）。 图4油缸后推连杆放大式举升机构油缸后推杠杆平衡式举升机构的油缸下铰点、三角板的固定铰点、车厢翻转铰点几乎均匀分布在副车架上, 减少了车架后部的集中载荷; 同时, 这种三点支承方式有利于改善机构的整体横向刚性。举升过程中油缸摆角小, 机构的工作效率也较高, 但机构举升力系数较大, 使相同举升质量所需举升力较其他举升机构大（如图5所示）。图5油缸后推杠杆平衡式举升机构油缸浮动式举升机构油缸的一端直接与车厢底板相连, 另一端不是固定在车架上, 而是可以随着车厢的翻转而运动, 故称为油缸浮动式举升机构。该机构的拉杆也与车厢底板直接相连, 举升支点较靠近车厢的前部, 故车厢受力状况较好, 工作效率较高。但该机构几何尺寸较大, 结构不紧凑; 举升过程中油缸摆角较大, 使得液压管路难于布置（如图6所示）。 图6油缸浮动式举升机构通过上述分析比较, 可见: a.直推式举升机构主要用于重型或有侧倾要求的自卸汽车；b.油缸前推式举升机构通常用于中、重型自卸汽车； c.油缸后推式举升机构适合用于中、轻型自卸汽车； d.油缸浮动式举升机构通常用于重型自卸汽车。总之, 在选择举升机构时, 应从装载质量、油缸行程、机构效率、管路的布置以及经济效益等各方面综合考虑, 采用合适的举升机构, 最大限度地提高自卸汽车的工作性能。另外，针对目前国内外 自卸汽车存在的举升车厢后，不落斗就行驶造成刮碰事故较多的现象，提出了安装举升与制动联锁机构的解决措施；一般有三种，即举升时禁止离舍器结合的锁止机构、举升时禁止变速器挂档的锁止机构、举升时禁止解除驻车制动 (手制动)的锁。图7是一辆高位自卸汽车的卸货示意图，图中能大体了解高位自卸汽车的作业情况，从而对其有初步印象。 图7高位自卸汽车卸货结论随着我国国民经济的进一步健康发展，在我国实施西部大开发和振兴东北老工业基地的影响和带动下，今后一段时期内，我国专用汽车市场特别是自卸汽车市场仍将保持较快的增长速度，并在整个汽车市场中拥有自己的一席之地。参考文献1 吴融华.多种型式的自卸汽车J.货车天地商用汽车版,2001,11:24-25.2 张海鹰.3201Z型自卸车举升机构设计及力学分析J.市政技术,2004,22（1）:22-25.3 庄武生.高位装卸自卸两用型农用车设计J.福建农机,1999,1:19-20. 4 陈瑞芳,蒯苏苏.机构创新设计智能化方法的研究J.机械设计与制造工程,2001 30（5）:6-9.5 张毅,马力,李鹏飞.基于ADAMS的自卸车举升机构优化设计J. 6 尹雄武.轻型自卸车举升机构的优化设计J.专
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