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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
1.1課題的研究目的和意義
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著中國(guó)的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市數(shù)量及人口顯著增加，城市規(guī)模和范圍不斷擴(kuò)大。隨著城市化進(jìn)程的加快，中國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)，年增長(zhǎng)速度在過(guò)去幾年曾達(dá)到5%—8%。到2001年,中國(guó)的城市生活垃圾清運(yùn)量近1.4億噸。近幾年，中國(guó)城市生活垃圾清運(yùn)量的增長(zhǎng)趨勢(shì)開(kāi)始變緩，進(jìn)入了一個(gè)低增長(zhǎng)階段。但是，隨著城市垃圾的累積量越來(lái)越大，高效的城市垃圾處理已變的刻不容緩。
為了避免垃圾在運(yùn)輸中造成二次污染，因此，保持垃圾在運(yùn)輸過(guò)程中的全程密閉，是現(xiàn)代垃圾車最基本的要求。
據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)大量使用的密閉垃圾車主要有自卸式垃圾車、擺臂式垃圾車、車廂可卸式垃圾車以及壓縮式垃圾車。其中，自卸式垃圾車在市場(chǎng)價(jià)格上占有較大優(yōu)勢(shì)，但其在使用上要配備垃圾的裝載車輛，增加了人力和物力的成本；車廂可卸式垃圾車，同樣需要附加垃圾裝載車輛，增加了運(yùn)作費(fèi)用；壓縮式垃圾車，相當(dāng)于一個(gè)流動(dòng)垃圾中轉(zhuǎn)站，能夠把垃圾擠入車廂壓實(shí)，并具有垃圾自動(dòng)推卸等功能。壓縮式垃圾車收集垃圾方式簡(jiǎn)便、高效、壓縮比高、裝載量大，特別是其突出的密閉性好、更環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是垃圾車的主要發(fā)展趨勢(shì)。但是我國(guó)大多城市現(xiàn)有的垃圾收集是定點(diǎn)收集方式，要變固定方式為流動(dòng)方式，不僅要改變?nèi)藗兊牧?xí)慣，還要耗費(fèi)大量人力物力重建垃圾收集站。同時(shí)，垃圾車的購(gòu)買(mǎi)大部分依靠財(cái)政撥款，資金成為又一不利因素。因此，壓縮式垃圾車在很多城市無(wú)法迅速推廣，只在上海、武漢、廣州等大城市有較大比例的使用。而擺臂式垃圾車，能夠在一定程度上集括了上述幾種垃圾車的長(zhǎng)處。該車的特點(diǎn)是貨斗與車體分開(kāi)，能夠?qū)崿F(xiàn)一臺(tái)車與多個(gè)貨斗聯(lián)合作業(yè)，循環(huán)運(yùn)輸，充分提高了車輛的運(yùn)輸能力，特別適用于短途運(yùn)輸，在價(jià)格上也同樣占有較大優(yōu)勢(shì)。
本設(shè)計(jì)針對(duì)中型汽車底盤(pán)，在其性能允許范圍內(nèi)，進(jìn)行擺臂式垃圾車的車廂、擺臂、垃圾廂斗、車尾支腿及液壓系統(tǒng)的加置設(shè)計(jì)，使其能夠輕易完成垃圾清置部門(mén)的各項(xiàng)使用要求。同時(shí)，增大垃圾廂斗的盛載容積，增加一次運(yùn)輸垃圾貨物的數(shù)量，加強(qiáng)實(shí)用性。
1.2課題的研究現(xiàn)狀
擺臂式自裝卸汽車有后裝卸式和側(cè)裝卸式兩種。后裝卸式被廣泛的應(yīng)用，設(shè)計(jì)擺臂式自裝卸汽車時(shí)，首先要選擇合適的底盤(pán)。選擇底盤(pán)的主要依據(jù)是：裝載質(zhì)量、道路條件、運(yùn)輸貨物的特性（如密度、安息角等）、運(yùn)距等。在沒(méi)有專用汽車底盤(pán)的情況下，通常選用短后懸的普通自卸汽車底盤(pán)，這有利于擺臂布置、結(jié)構(gòu)緊湊。
汽車底盤(pán)選定后，擺臂式自裝卸汽車的主要尺寸參數(shù)如軸距、輪距等也就隨之確定了。車輛的外廓尺寸（長(zhǎng)、寬、高）原則上不應(yīng)超過(guò)選用汽車的外廓尺寸，若因布置困難略有突破，但也要控制在法規(guī)允許的尺寸界限以內(nèi)。
擺臂式自裝卸汽車的裝載質(zhì)量me隨車輛用途而異。用于一般運(yùn)輸?shù)臄[臂式自裝卸汽車，多采用中、輕型貨車底盤(pán)改裝而成；而工地礦山專用擺臂式自裝卸汽車采用重型貨車底盤(pán)改裝而成。目前，國(guó)產(chǎn)擺臂式自裝卸汽車裝載質(zhì)量me有2t、4.5t、8t和12t幾種[2]。
擺臂式自裝卸汽車的質(zhì)量利用系數(shù)比所選原車的低，通常=0.9左右。擺臂式自裝卸汽車的軸載質(zhì)量及其分配，原則上應(yīng)該與原選的車輛相接近。但是，由于增加了主要部件，例如油缸支腿、擺臂、副車架等均布置在汽車后部，容易導(dǎo)致后軸軸載質(zhì)量超限。因此，總布置設(shè)計(jì)是應(yīng)將車廂適當(dāng)前移，以滿足軸載質(zhì)量及其分配比例符合原車要求。
擺臂式自裝卸汽車的離去角最小值不能小于17o。擺臂的最大擺角是指擺臂從初始位置繞擺臂軸旋轉(zhuǎn)到極限位置時(shí)擺臂所轉(zhuǎn)過(guò)的角度。值決定了車廂傾卸角的大小，同時(shí)也決定了車廂起吊的深度h。因此是擺臂式自裝卸汽車設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的參數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)車輛用途，并參考同類型汽車來(lái)選取。
設(shè)計(jì)時(shí)，車廂的滿載吊裝時(shí)間不應(yīng)該超過(guò)60s。而滿載吊卸時(shí)間可縮短為50s左右，吊裝、吊卸時(shí)間相對(duì)整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程來(lái)說(shuō)是相當(dāng)短的，故對(duì)運(yùn)輸生產(chǎn)率的影響不會(huì)很大，沒(méi)有必要追求過(guò)快的吊裝、吊卸速度。此外，過(guò)快的吊裝、吊卸還會(huì)造成沖擊，對(duì)液壓元件提出較高的要求。
近年來(lái)國(guó)外自卸車的生產(chǎn)主要以重型為主，其主要原因重型車經(jīng)濟(jì)效益好、功率大、強(qiáng)度高有中小型車無(wú)法代替的優(yōu)點(diǎn)。隨著一些礦業(yè)的開(kāi)發(fā)需要和運(yùn)輸性能、及特殊作業(yè)的要求，重型自卸車在國(guó)外得到了迅速的發(fā)展。專用底盤(pán)的專業(yè)化非常明顯，例如日本豐田等大汽車公司底盤(pán)系列化專業(yè)化生產(chǎn)，新材料、新技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越突出如高強(qiáng)度的合金和鋁合金材料的應(yīng)用大大減輕的整車的整備質(zhì)量、提高了車輛的使用壽命。在國(guó)外，微電腦的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，重型自卸車也不例外微電腦已廣泛應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)控制、自動(dòng)變速、專用裝置動(dòng)力傳遞電器故障診斷等方面，使專用車的使用價(jià)值逐漸擴(kuò)大，技術(shù)性能明顯提高[3]。
隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略計(jì)劃的實(shí)施，自卸車的發(fā)展也向重型化有了更進(jìn)一步的發(fā)展。重型自卸車主要用于大型露天礦山和大型土木工程，西部大開(kāi)發(fā)期間露天有色金屬礦山和露天煤礦的開(kāi)發(fā)利用大幅增長(zhǎng)，國(guó)民基礎(chǔ)建設(shè)更是增長(zhǎng)迅速，對(duì)重型自卸車需求大幅增加，適用于各類礦山、水利工程，承載能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小的重型車需求量尤為明顯?。
如今我們的自卸車在一定條件下還不是很完善，不能滿足使用需求，這樣會(huì)浪費(fèi)勞動(dòng)力，一定程度上降低工作效率，浪費(fèi)大量人力物力。擺臂式自卸車是裝備有可回轉(zhuǎn)的起重?cái)[臂，車斗或集裝箱懸吊在起重臂上，隨起重?cái)[臂回轉(zhuǎn)、起落臂式垃圾斗，可一車多斗，帶自卸功能，達(dá)到安全穩(wěn)定，性能可靠。垃圾斗廂體分為按擺臂式和地坑地面兩用式配置不同形式的垃圾斗?？杉友b密封蓋，防止泄露飛揚(yáng)污染，以適應(yīng)不同環(huán)境使用要求，實(shí)現(xiàn)物體的自裝自卸的專用自卸汽車。
1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與技術(shù)路線
1.3.1研究的基本路線
本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種擺臂自卸汽車，其性能參數(shù)與所選底盤(pán)車接近。通過(guò)正確的計(jì)算，完成部部件設(shè)計(jì)選型，達(dá)到工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的設(shè)計(jì)要求，并附之以總裝配圖，清楚表達(dá)設(shè)計(jì)。因此本設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容有：
（1）研究擺臂式自卸汽車的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)；
（2）進(jìn)行擺臂式自卸汽車的總體結(jié)構(gòu)布置；
（3）進(jìn)行二類底盤(pán)選擇；
（4）進(jìn)行擺臂機(jī)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)、傾卸機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、輔助裝置設(shè)計(jì)；
（5）整車性能計(jì)算分析；
1.3.2解決的主要問(wèn)題
（1）對(duì)二類底盤(pán)的正確選擇；
（2）使液壓系統(tǒng)于翻轉(zhuǎn)輔助設(shè)置保持協(xié)調(diào)性；
（3）保證裝卸過(guò)程中箱體穩(wěn)定。
1.3.3技術(shù)路線
本設(shè)計(jì)技術(shù)路線如圖1.1所示。
收集相關(guān)資料
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寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告
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選取設(shè)計(jì)參數(shù)
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確定二類底盤(pán)?
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車廂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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舉升機(jī)構(gòu)，液壓系統(tǒng)，擺臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
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校核
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輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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繪制草圖
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整車性能計(jì)算
技術(shù)路線圖1.1
第2章 方案分析和選擇
2.1 底盤(pán)選擇
我國(guó)目前生產(chǎn)的各類型專用車輛的基本模式，大多是為了滿足在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的某一服務(wù)區(qū)域的特定使用要求，主要在已經(jīng)定型的已有車型底盤(pán)基礎(chǔ)之上，再進(jìn)行車身及有特殊工作要求的裝置的再設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)已有的汽車底盤(pán)進(jìn)行必要的更改，以達(dá)到滿足工作需求的要求，具有合理的匹配,良好的性能。
專用車輛采用的底盤(pán)主要分為二類，三類和四類。二類底盤(pán)，是在整車的基礎(chǔ)之上去掉廂體；三類底盤(pán)，是從整車上去掉貨箱和駕駛室；四類底盤(pán)，是在三類底盤(pán)上再去掉車架總成后剩余的散件。
選取的底盤(pán)的好壞，直接影響到專用車的性能。在選取汽車底盤(pán)時(shí)，主要是根據(jù)專用車的用途，裝載質(zhì)量，使用條件，性能指標(biāo)，專用裝置或設(shè)備的外形尺寸及動(dòng)力匹配等進(jìn)行。目前，進(jìn)80%的專用車輛采用二類底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。
選取二類汽車底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)工作是整車總體布置和有特殊工作需求的裝置的設(shè)計(jì)，對(duì)底盤(pán)僅做輔助的性能分析和必要的強(qiáng)度校核，確保改裝后的整車性能在基本上與底盤(pán)接近,達(dá)到合理的匹配。
2.1.1 二類底盤(pán)選擇應(yīng)遵循如下原則
1、適用性
對(duì)貨運(yùn)車輛的總成應(yīng)適應(yīng)貨運(yùn)的要求，保證貨運(yùn)的安全無(wú)損。
2、可靠性
所選用的總成應(yīng)該工作可靠，出現(xiàn)故障的幾率要小、零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命，而且同一車型總成的零部件的壽命要趨于均衡。
3、先進(jìn)性
所選用的底盤(pán)或總成.應(yīng)使整車在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性、通過(guò)性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的先進(jìn)水平.而且在專用性能上要滿足國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
除了以上的原則外底盤(pán)的選擇還有兩個(gè)不可忽略的因素，一是汽車底盤(pán)價(jià)格，它是專用汽車購(gòu)置成本中很大的部分，一定要考慮到用戶可以接受。這也涉及到專用汽車產(chǎn)品能否很快地占有市場(chǎng)、企業(yè)能否增加效益等問(wèn)題。二是汽車底盤(pán)供貨要有來(lái)源，要同生產(chǎn)汽車底盤(pán)的主機(jī)廠有明確的協(xié)議或合同，無(wú)論汽車底盤(pán)滯銷或緊俏，一定要按時(shí)將底盤(pán)供貨。
2.1.2底盤(pán)選擇
基于以上的原則本設(shè)計(jì)在最初方案是選擇了3.1兩種底盤(pán)以備最后方案的確定：
表3.1 CA1083P9K2E和EQ1090底盤(pán)參數(shù)
主要參數(shù)
車型
CA1083P9K2E
EQ1090
裝載質(zhì)量(kg)
4500
整車整備質(zhì)量(kg)
3544
4590
總質(zhì)量(kg)
8495
9275
底盤(pán)型號(hào)
CA1083P9K2E
EQ1090
車廂尺寸(長(zhǎng)*寬*高)mm
5806×2244×2550
3300×2170×530
軸距(mm)
3300
3950
最小離地間隙(mm)
205
265
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)
BF4M2012-13E3
EQ6100-1
最高車速(km/h)
99
90
最小轉(zhuǎn)彎半徑(m)
7
8
最大爬坡度
32%
28%
百公里油耗
26.5
26.5
制動(dòng)距離(m/30km/h)
8
8
車胎類型與規(guī)格
9.00-20
9.00-20
從表3.1中，可以發(fā)現(xiàn)CA1097K2E與 EQ1090在整體性能上差不多，且市場(chǎng)價(jià)格和在市場(chǎng)上的占有率都差不多，因此，這兩種底盤(pán)無(wú)論那一個(gè)都是上佳選擇，因?yàn)槭荂A1083底盤(pán)更適合于高位自卸汽車改裝設(shè)計(jì)，所以選擇CA1083P9K2E底盤(pán)作為本次設(shè)計(jì)汽車所用底盤(pán)。
2.2副車架的設(shè)計(jì)
為了是汽車主車架承受盡可能均衡的載荷，在專用車廂或?qū)Ｓ醚b置與車架之間多采用副車架過(guò)度。
1、副梁的截面尺寸及形狀
圖2.1 副梁截面形狀
專用車輛副車架的縱梁（副梁）多采用如圖2.1所示的槽形截面。其截面主要尺寸取決于專用車輛的種類及其所受載荷的大小。
2、副梁的前端形狀及其位置
(a) (b)
(c)
(a)U行(b)角行(c)L行
圖2.2 副梁的前端形式
（a) 鋼質(zhì)副梁 （b) 硬木質(zhì)副梁
圖2.3副梁形式
為了避免由于副梁剛度的突然變化而引起汽車車架縱梁的應(yīng)力集中，副梁前端形式應(yīng)該采用逐步過(guò)渡的方式。例如采用如圖2.2的三種過(guò)渡形式。
3、副梁的前端簡(jiǎn)易形狀
副梁在車架上安裝的時(shí)候，其前端應(yīng)該盡量靠近駕駛室越近越好[8]。
以上的三種形式中角形端面的副梁被廣泛的應(yīng)用，考慮到本設(shè)計(jì)的需要和車輛的負(fù)載情況，本設(shè)計(jì)中選擇了角形截面的副梁作為擺臂式自裝卸汽車的副梁。
4、副車架與車架的連接
可以采用多種結(jié)構(gòu)形式的連接裝置將副車架連接到車架上，常用的有三種形式分別是：止推板連接、連接支架連接、U形夾緊螺栓連接。
本設(shè)計(jì)中選用了多種連接結(jié)構(gòu)相結(jié)合的連接方法。其中主要是止推板和U形夾緊螺栓。
5、副車架的形狀
本設(shè)計(jì)最初的方案中副車架形式有三種，其中兩種如圖2.4 和圖2.5，圖2.4所示的副車架是最常見(jiàn)的形式，其副梁和橫梁均采用標(biāo)準(zhǔn)的槽鋼，副梁采用的是碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235型號(hào)是12.6，橫梁采用的是同樣的材料型號(hào)是18a。圖2.5所示的副車架是根據(jù)本設(shè)計(jì)中的需要而設(shè)計(jì)的，但是其加工工藝過(guò)于復(fù)雜，而且它安裝在主車架上是高度降低了，但是副車架的高度沒(méi)有超過(guò)輪胎，所以如果采用這樣的設(shè)計(jì)方案，輪胎就需要有一部分在副車架的上方，使的專用裝置的布置受到限制，故此方案舍棄了。其中第三種采用的形式就是沒(méi)有副車架所有的承載只由托架直接過(guò)渡給主車架，但是由于考慮到主車架的承載應(yīng)力的問(wèn)題，將第三種方案舍棄了，方案中托架的具體形狀將在下面介紹。綜上所述，本設(shè)計(jì)中選擇了方案一種的設(shè)計(jì)，即圖2.4中的結(jié)構(gòu)。
(a) 副車架 ( b) 副梁斷面
圖2.4 副車架的形式
圖2.5 副車架的形式
2.3 托架的設(shè)計(jì)
托架布置在副車架上，它的上面可以布置專用裝置，例如：液壓缸、擺臂、貨廂等。托架通過(guò)副車架將車上的承載傳遞給主車架。托架的形式也有很多種，本設(shè)計(jì)初設(shè)計(jì)的托架的形式有三種，現(xiàn)介紹如下：
2.3.1 方案一
如圖2.6所示，本方案中的托架有四根縱梁，其中中間的兩根縱梁采用的形式和副車架的相同，外邊的兩根縱梁采用同樣的材料，主要布置液壓缸，其中尾部是布置擺臂軸的，托架的橫梁采用的是與副車架的橫梁同樣的材料同樣的型號(hào)，中間的縱梁是用來(lái)與副車架的連接的，本方案最初設(shè)計(jì)時(shí)是沒(méi)有副車架的，直接用托架的中縱梁與主車架連接，但是考慮到載荷的均布，和托架的承載，還有對(duì)本設(shè)計(jì)中的車輛，如果將托架及其上的專用裝置一起去掉，剩下的二類底盤(pán)及副車架還可以進(jìn)行其他的改裝設(shè)計(jì)，即再次應(yīng)用，所以還是選擇了有副車架的方案。
圖2.6 托架
2.3.2 方案二
本方案中的托架形式基本與上一方案相同，主要區(qū)別在于沒(méi)有中間的縱梁，其橫梁直接與副車架相連接，連接采用擋塊和U形螺栓相結(jié)合的方法，擋快是用于控制托架相對(duì)于副車架的縱向竄動(dòng)，但是此方案的連接機(jī)構(gòu)過(guò)于繁瑣，增加了制造成本。所以本設(shè)計(jì)中舍棄了此方案[11]。
2.3.3 方案三
如圖2.7所示，此方案中托架的形式也是在沒(méi)有副車架的情況下應(yīng)用的，如果有副車架增加了整車的高度，同時(shí)也提高重心的位置，這樣將對(duì)本設(shè)計(jì)中的車輛的性能有很大影響。
圖2.7 托架
綜上所述，考慮到以上的各種特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中選擇了最合適的托架形式，就是方案一中的托架的形式，即圖2.4所示的形式。
2.4總布置方案分析與選擇
2.4.1總布置的原則
專用汽車總體布置的任務(wù)是正確選定整車參數(shù)，合理布置工作裝置和附件，使取力裝置、專用工作裝置、其它附件與所選定的汽車底盤(pán)構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體，達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所提出的整車基本性能和專用性能的要求[12]。
（1）盡量避免對(duì)汽車底盤(pán)各總成位置的變動(dòng)，因?yàn)橐恍┛偝刹考恢玫淖儎?dòng)，不僅會(huì)增加成本，而且也可能影響到整車性能。但有時(shí)為了滿足專用工作裝置的性能要求，也需要作一些改動(dòng)，如截短原汽車底盤(pán)的后懸、燃油箱和備胎架的位置作適當(dāng)調(diào)整等。但改變的原則是不影響整車性能。
（2）應(yīng)滿足專用工作裝置性能的要求，使專用功能得到充分發(fā)揮，氣卸散裝水泥罐式汽車的專用功能是利用壓縮空氣使水泥流態(tài)化后，通過(guò)管道將水泥輸送到具有一定高度和水平距離的水泥庫(kù)中。氣卸水泥的主要性能指標(biāo)是水泥剩余率或?；衣剩瑸榱私档瓦@一指標(biāo)，可將罐體布置成與水平線成一定角度。但這樣布置會(huì)使整車質(zhì)心提高，減少了側(cè)傾穩(wěn)定角，所以應(yīng)盡量水平布置。進(jìn)行總布置時(shí)，要從多方面綜合考慮。
（3）裝載質(zhì)量、軸載質(zhì)量分配等參數(shù)的估算和校核為適應(yīng)汽車底盤(pán)或總成件的承載能力和整車性能要求，在總布置初步完成后應(yīng)對(duì)某些參數(shù)其中最主要涉及的是裝載質(zhì)量的定和軸載質(zhì)量的分配進(jìn)行估算和校核，這些參數(shù)對(duì)整車性能有很大影響。若不滿足要求.應(yīng)修改總體布置方案[13]。
（4）減少整備質(zhì)量，提高裝載質(zhì)量由于專用汽車工作裝置的增加，使得專用汽車的整備質(zhì)量比同類底盤(pán)的普通貨車要增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般自卸車要增加耗材5%～10%，一般罐式車要增加耗材15%～25%，因此，減少整備質(zhì)量，充分利用底盤(pán)的裝載質(zhì)量，增大裝載質(zhì)量，是專用汽車總布置的一個(gè)重要的原則。
（5）應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求例如對(duì)整車的長(zhǎng)、寬、高、后懸等尺寸在相關(guān)法規(guī)中都有明確的規(guī)定，一定不能超出標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2.4.2總布置方案的確定
本設(shè)計(jì)中考慮到以上總布置的原則，做出了以下的布置方案：
1、尺寸參數(shù)參數(shù)的確定
尺寸參數(shù)主要是指汽車的車輛長(zhǎng)、車輛寬、車廂尺寸、前懸和后懸。
（1）車輛長(zhǎng)、寬、高
外廓尺寸直接影響汽車的總體布置和結(jié)構(gòu)尺寸、質(zhì)量分配和各種使用性能。一般情況下，在保證基本性能和結(jié)構(gòu)布置允許時(shí)，應(yīng)該盡可能地減小軸距。汽車軸距減小，將可以減輕汽車的自身質(zhì)量，提高質(zhì)量利用率，充分發(fā)揮汽車的動(dòng)力性和通過(guò)能力。但過(guò)小的軸距將會(huì)影響運(yùn)動(dòng)中的質(zhì)量分配，使汽車的制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞。軸距的選定有一個(gè)認(rèn)識(shí)的過(guò)程，一般是通過(guò)類比的方法，考慮到專用設(shè)備的安裝和使用，初選一個(gè)數(shù)值，再對(duì)汽車的各種使用性能進(jìn)行計(jì)算以及其他相關(guān)尺寸的確定后，在綜合選定一個(gè)滿意的數(shù)值。對(duì)于專用汽車特殊性，選取汽車軸距時(shí)，也一定考慮所設(shè)計(jì)汽車的使用性。
一般說(shuō)來(lái)，在標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定極限尺寸下，降低汽車的的高度，將降低汽車的質(zhì)心，對(duì)汽車的各種使用性能都有好處。
本設(shè)計(jì)中車輛的長(zhǎng)、寬、高的尺寸是：5806 mm2244mm2550mm。
（2）車廂尺寸
汽車的車廂尺寸主要指的是車廂的內(nèi)部尺寸，即車廂內(nèi)部有效裝載容積。車廂尺寸對(duì)汽車的質(zhì)量分配而帶來(lái)的汽車使用性能的變化十分顯著。設(shè)計(jì)時(shí)必須引起足夠的重視。考慮車廂的裝載能力，對(duì)于貨車必須根據(jù)所載貨物的平均容積質(zhì)量以及所設(shè)計(jì)汽車的裝載能力，對(duì)于客車則依據(jù)人體的平均質(zhì)量以及由人體工程學(xué)做推薦的乘坐空間[15]。
本設(shè)計(jì)中的車廂根據(jù)所裝載貨物的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了半封閉的車廂，為了防止所裝載的貨物會(huì)對(duì)環(huán)境進(jìn)行二次污染。尺寸是 2650mm1870mm968mm。
（3）前懸和后懸
多數(shù)專用汽車在改裝設(shè)計(jì)中，一般都沿用所選底盤(pán)的前懸和后懸尺寸，因此，影響汽車的總體尺寸和有質(zhì)量分配所帶來(lái)的各種使用性能的變化主要是汽車后懸與軸距的選取。軸距初定后，后懸增長(zhǎng)將會(huì)減少汽車的前軸的軸載質(zhì)量，從而影響汽車的操縱性，甚至導(dǎo)致后軸的超載。同時(shí)，過(guò)長(zhǎng)的后懸將使汽車的機(jī)動(dòng)性能和通過(guò)性，還有行駛安全性破壞。因此，應(yīng)該在結(jié)構(gòu)許可的范圍內(nèi)盡可能地縮短汽車的后懸尺寸。
本設(shè)計(jì)中的車輛的前后懸的具體尺寸是前懸：1236mm 后懸：1373mm
根據(jù)結(jié)構(gòu)布置的可能，以及汽車的各種使用性能的要求，綜合選定了合理的數(shù)值。
2、質(zhì)量參數(shù)的確定
專用汽車的質(zhì)量參數(shù)包括汽車的最大總質(zhì)量、最大整備質(zhì)量、裝載質(zhì)量以及以及汽車的軸載質(zhì)量分配。汽車最大總質(zhì)量以及軸間分配，直接影響汽車的各種性能。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該參考原來(lái)底盤(pán)對(duì)汽車質(zhì)量參數(shù)的要求，合理的加以選取[16]。
（1）車輛的最大總質(zhì)量
最大總質(zhì)量指汽車裝備齊全，并按照規(guī)定裝滿貨物的總質(zhì)量，其大小對(duì)貨車為總質(zhì)量與貨物質(zhì)量之和，對(duì)于乘用汽車為整車整背質(zhì)量與所有乘員質(zhì)量之和。專用汽車設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)所選擇底盤(pán)的承載能力，首先確定汽車的最大總質(zhì)量，以便依據(jù)該數(shù)據(jù)對(duì)汽車各種性能進(jìn)行全面估算。對(duì)于貨車國(guó)內(nèi)外汽車廠家現(xiàn)今大都是以汽車的最大總質(zhì)量作為不同級(jí)別汽車的分類標(biāo)準(zhǔn)。因此，所選擇汽車的最大總質(zhì)量一定要符合國(guó)家的相關(guān)規(guī)定。
（2）車輛的整車整備質(zhì)量
整車整備質(zhì)量指帶有全部裝備、加滿油料和冷卻水時(shí)空車總質(zhì)量。這一參數(shù)是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，它必須不可以少的。當(dāng)汽車處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的時(shí)候，則希望該值越小越好。設(shè)計(jì)時(shí)的原則是既要考慮減少整被質(zhì)量對(duì)汽車的使用性能的好處，以及充分利用好材料，又要充分充分考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的可能，在滿足結(jié)構(gòu)和功能的前提下，盡可能地減小它。
（3）車輛的裝載質(zhì)量
汽車的裝載質(zhì)量是汽車的一個(gè)和重要的參數(shù)。它直直接決定汽車的運(yùn)輸效率。專用汽車設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該結(jié)合整車最大總質(zhì)量，整車整備質(zhì)量的選取，盡可能的增大汽車的裝載能力[17]。
本設(shè)計(jì)中車輛的裝載質(zhì)量是8385kg。
（4）汽車的軸載質(zhì)量
軸載質(zhì)量是整車總質(zhì)量在汽車的各個(gè)軸上的分配值。軸載質(zhì)量分配值直接影響汽車的各種性能以及各軸輪胎的磨損狀況。我國(guó)公路工程標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，總質(zhì)量20t的汽車，單后軸軸載質(zhì)量不得超過(guò)13t，總質(zhì)量為30t的汽車雙后軸軸載質(zhì)量不得超過(guò)26t。這一原則主要是從公路設(shè)施安全角度來(lái)規(guī)定的。從汽車的使用性能來(lái)看，考慮到軸輪胎的磨損的均勻性，應(yīng)該將汽車的質(zhì)量均勻地分配給各個(gè)輪胎。
專用汽車設(shè)計(jì)時(shí)，由于考慮裝載質(zhì)量布置以及專用裝置布置得可能性，往往很難使軸載質(zhì)量分配符合輪胎均勻磨損的原則，加之還要考慮軸載質(zhì)量分配對(duì)其它性能的影響，此時(shí)的軸載質(zhì)量分配必須滿足GB7258-2004《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條例》的規(guī)定，即前軸軸載質(zhì)量不得小于總質(zhì)量的20%。
本設(shè)計(jì)中車輛的前后軸軸載質(zhì)量分別是：3950kg和4850kg。
綜上所述，在專用汽車的設(shè)計(jì)中，汽車設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)選取的時(shí)候一定要遵循有關(guān)的規(guī)定。在規(guī)定的范圍內(nèi)，根據(jù)結(jié)構(gòu)布置得可能性要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)的最優(yōu)化的選擇。
2.5 液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置
自卸汽車液壓系統(tǒng)由液壓能產(chǎn)生件、工作部件和操縱控制部件三大部分組成。
（1）液壓能產(chǎn)生件 包括取力器、油泵及單向閥、油箱以及油泵傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。取力器通常均與變速器直接安裝成一體。本設(shè)計(jì)中采用的是直接與變速器中間軸連接。
（2）工作部件 主要指油缸與翻傾杠桿系統(tǒng)。
（3）控制部件 包括液壓分配閥、限位閥以及操縱系統(tǒng)?？刂撇考喟惭b在汽車前部的駕駛室內(nèi)或者后部，既要方便操縱與維護(hù)；又要減少管路迂回。
液壓分配閥是控制系統(tǒng)的核心，分配閥分為常開(kāi)式和常壓式。常開(kāi)式分配閥在車廂不舉升的時(shí)候，油泵的壓力油經(jīng)分配閥后返回油箱，在系統(tǒng)中不產(chǎn)生高壓，因此可減輕油泵磨損，并可防止自卸汽車在行駛中意外的舉升貨箱而造成事故，故常開(kāi)式分配閥在汽車應(yīng)用最廣泛。分配閥選擇型號(hào)的時(shí)候主要考慮額定工作壓力、流量以及操縱方式。本設(shè)計(jì)中采用的是常開(kāi)式[18]。
分配閥的操縱方式由機(jī)械式，氣壓式和液壓式；氣動(dòng)的應(yīng)用最為廣泛。機(jī)械操縱式機(jī)構(gòu)的形式有機(jī)械杠桿或者鋼絲軟軸直接撥動(dòng)液壓分配閥實(shí)現(xiàn)換向。液壓操縱式通過(guò)手動(dòng)液壓操縱閥建立油壓來(lái)打開(kāi)或者關(guān)閉液動(dòng)舉升閥實(shí)現(xiàn)換向。此種閥沒(méi)有中停位置，故必須切斷油泵動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)中停。氣動(dòng)操縱方式是利用儲(chǔ)氣筒的壓縮空氣，通過(guò)氣動(dòng)操縱閥控制操縱氣管，驅(qū)動(dòng)分配閥上的氣缸工作，來(lái)實(shí)現(xiàn)分配閥換向。
機(jī)械操縱式的優(yōu)點(diǎn)是可靠性好、通用性強(qiáng)、維修方便；缺點(diǎn)是杠桿布置比較麻煩，不適合可翻轉(zhuǎn)的駕駛室采用。液壓操縱的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，操縱可靠，我國(guó)引進(jìn)生產(chǎn)的斯太爾重型自卸汽車就是采用了這樣的操縱方式。其中不足的地方是反應(yīng)慢，沒(méi)有中停位置。氣動(dòng)操縱式的優(yōu)點(diǎn)是功能齊全、操縱簡(jiǎn)便、反應(yīng)靈敏、就夠先進(jìn)，因此被廣泛應(yīng)用于中、重型具備氣源的自卸汽車。它的缺點(diǎn)是需要同時(shí)具備液、氣兩套管路系統(tǒng)、維修麻煩。
鑒于以上的比較本設(shè)計(jì)中采用了機(jī)械式的操縱方式。
2.6 取力器的選用
液壓閥是用來(lái)控制液壓系統(tǒng)中的油液的流動(dòng)方向或者調(diào)節(jié)其壓力和流量的，因此它可以分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類。一個(gè)形狀相同的閥，可以因?yàn)樽饔脵C(jī)制的不同，而具有不同的功能壓力閥和流量閥利用通流截面的節(jié)流作用控制系統(tǒng)的壓力和流量，而方向閥則利用通流通道的更換控制著油液的流動(dòng)方向。這就是說(shuō)，盡管液壓閥存在著各種各樣不同的類型，它們之間還是保持著一些基本的共同之點(diǎn)的，在結(jié)構(gòu)上，所有的閥體、閥心和驅(qū)使閥心動(dòng)作的元件、部件組成。在工作原理上，所有的筏的開(kāi)口的大小，閥進(jìn)、出口的壓力差以及流過(guò)閥的流量之間的關(guān)心都符合孔口流量公式，僅是各種閥體的參數(shù)各不相同而已[19]。
各種類型的專用汽車的專用裝置主要都是由汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的。取力器就是汽車的一種專用的動(dòng)力輸出裝置。它從發(fā)動(dòng)機(jī)取出部分功率，用于驅(qū)動(dòng)各類液壓泵、真空泵、空壓機(jī)以及各種專用汽車工作機(jī)械。
2.6.1 專用汽車取力器的總布置方案選擇
專用車取力器總布置方案決定于取力方式。常用的取力方式分類如下：
主要分為發(fā)動(dòng)機(jī)取力、變速器取力、傳動(dòng)軸取力和分動(dòng)器取力，其中發(fā)動(dòng)機(jī)取力又分為從前端取力和從飛輪取力，變速器取力又分為從I軸取力、從中間軸取力、從中間軸末端取力、叢Ⅱ軸取力和從倒檔齒輪取力。
（1）發(fā)動(dòng)機(jī)前端取力方案
其特點(diǎn)是采用液壓傳動(dòng)，適合于遠(yuǎn)距離輸出動(dòng)力。故此種取力方式常用于由長(zhǎng)頭式汽車底盤(pán)改裝的大型混凝土攪拌運(yùn)輸車。
（2）飛輪后端取力方案
此方案特點(diǎn)是取力器不受主離合器影響，傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)直接相連，取力器到工作裝置距離短、傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、取出的功率大、傳動(dòng)效率高。這種方案應(yīng)用較廣，如由平頭式汽車改裝的大、中型混凝土攪拌車等。
（3）變速器Ⅰ軸取力方案
圖2.8是從變速器Ⅰ軸取力的布置方案。該方案又稱變速器上置式方案，此種方案將取力器跌置于變速器之上，用一惰輪與Ⅰ軸常嚙合齒輪嚙合獲得動(dòng)力，故需改制原變速器頂蓋。此方案應(yīng)用很廣，如自卸車、液罐車、冷藏車、垃圾車等一般都從變速器上端取力。
圖2.8 變速器Ⅰ軸取力布置方案
1-齒輪軸；2-離合嚙合；3-花鍵軸；4-蝸桿；5-蝸輪；6-離合手柄；7-輸出凸緣；
8-變速器Ⅰ軸；9-撥叉；10-拉桿；11-取力器殼體；12-惰輪；13-小齒輪
（4）從變速器取力的其它各種方案
從變速器取力還有多種結(jié)構(gòu)形式，圖2.9是從Ⅱ軸取力方案。最常見(jiàn)的是中間軸齒輪取力，稱為側(cè)置式取力器，又可分為左側(cè)與右側(cè)布置方案，如CA1097系列汽車取力器、EQ1091系列汽車取力器均為側(cè)置取力器[20]。
圖2.9 變速器Ⅱ軸取力方案
1-發(fā)動(dòng)機(jī)；2-離合器；3-變速器；4-取力器；5-水泵
（5）傳動(dòng)軸取力方案
圖2.10是將取力器設(shè)計(jì)成一獨(dú)立結(jié)構(gòu)，設(shè)置于變速器輸出軸與汽車萬(wàn)向傳動(dòng)軸之間，該獨(dú)立的專用取力裝置固定汽車車架上不隨傳動(dòng)軸擺動(dòng)，也不可伸縮。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使用可伸縮的附加傳動(dòng)軸與其相連，并注意動(dòng)平衡與隔振消振。
圖2.10 傳動(dòng)軸取力布置方案
1-發(fā)動(dòng)機(jī)；2-離合器；3-變速器；4-取力器；5-水泵圖
（6）分動(dòng)器取力布置方案
此方案主要用于全輪驅(qū)動(dòng)的牽引車、汽車起重機(jī)等來(lái)驅(qū)動(dòng)絞盤(pán)或起重機(jī)構(gòu)。從取力器到工作裝置間可采用機(jī)械傳動(dòng)或液壓傳動(dòng)。
2.6.2取力器的基本參數(shù)與基本結(jié)構(gòu)
（1）取力器的基本參數(shù)
取力器實(shí)質(zhì)上是一種單級(jí)變速器。其基本參數(shù)有取力器總速比、額定輸出轉(zhuǎn)矩、輸出軸旋向以及結(jié)構(gòu)質(zhì)量等。以CA1097系列汽車取力器為例，該系列有PT012/252、PT012/263、PT012/264、PT012/273等30多多種型號(hào)。其總速比（發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與取力器輸出轉(zhuǎn)速之比）有1.06、0.892、1.253、1.199等多種配比。其額定輸出扭矩有210Nm、170Nm、100Nm和392Nm 等。輸出軸旋向均與發(fā)動(dòng)機(jī)旋向相反。結(jié)構(gòu)參考質(zhì)量12、12.5Kg。
本設(shè)計(jì)中選用的是PT062型號(hào)，因?yàn)榇巳×ζ鬟m合本設(shè)計(jì)中車輛的變速器。
（2）取力器基本結(jié)構(gòu)
取力器的典型的工作原理：當(dāng)壓縮空氣通過(guò)管接頭進(jìn)入氣缸時(shí)，使活塞和撥叉軸移動(dòng)，安裝在撥叉軸上的撥叉撥動(dòng)從動(dòng)齒輪與主動(dòng)輪嚙合，帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)氣缸內(nèi)無(wú)壓縮空氣時(shí)，活塞與復(fù)位彈簧作用下回位，撥叉使從動(dòng)齒輪與齒輪脫開(kāi)，油停轉(zhuǎn)。
取力器通過(guò)8個(gè)連接螺栓與變速器殼體相連，其中有兩個(gè)是專供定位用的鉸制孔螺栓，以保證取力器的可靠定位與齒輪正確嚙合。在變速器取力孔面應(yīng)安裝以1mm襯墊并涂以密封膠。按照取力器在變速器上的安裝位置可分為左側(cè)式取力器與右側(cè)式取力器。在取力器換檔操作方式上，除了上述氣動(dòng)操縱結(jié)構(gòu)外，還常采用手動(dòng)操動(dòng)結(jié)構(gòu)，具有換檔可靠、靈活適應(yīng)用戶操作習(xí)慣等特點(diǎn)。
本設(shè)計(jì)中采用的是變速器站中間軸取力。
2.7本章小結(jié)
本章首先對(duì)二類地盤(pán)進(jìn)行了明確的選擇，在二類底盤(pán)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了副車架的設(shè)計(jì)。通過(guò)了三種設(shè)計(jì)方案的分析篩選，最終確定了托架的形式，為下一章節(jié)的設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。
第3章 擺臂計(jì)算與分析
3.1擺臂的受力分析及計(jì)算
擺臂的受力分析可按吊裝和傾卸兩種工況進(jìn)行討論。受力分析如圖3.1所示。
圖3.1 吊裝、吊卸工況擺臂受力分析
（1）吊裝、吊卸工況（如圖3.1所示），o點(diǎn)為油缸與托架的鉸接點(diǎn)，點(diǎn)為油缸與擺臂的鉸接點(diǎn)；雙作用油缸作用力 的大小和方向隨擺臂的轉(zhuǎn)動(dòng)而改變，并為擺臂轉(zhuǎn)角(為擺臂與x軸的正向夾角)的單值函數(shù)；點(diǎn)為吊鏈位置，為吊卸初始狀態(tài)的吊鏈軸位置； 為吊鏈軸在吊裝工況初始狀態(tài)的位置。為油缸軸線與x軸的正向夾角。
擺臂式自裝卸汽車的吊裝和吊卸過(guò)程中，擺臂受力的兩個(gè)典型工況：當(dāng)點(diǎn)位于點(diǎn)時(shí)，擺臂可以從下極限位置吊裝貨廂；當(dāng)點(diǎn)位于 點(diǎn)時(shí)擺臂可以從托架上吊卸貨廂[22]。
當(dāng)?shù)跹b貨廂時(shí)，計(jì)算公式如（3.1）取擺臂為分離體：
由，得：
（3.1）
式中 、――油缸作用力在軸、軸上的投影（N）；
、――油缸上鉸支點(diǎn)的、坐標(biāo)值（）；
―― 吊裝重力（）；
――點(diǎn)的坐標(biāo)值（）。
上式可以進(jìn)一步整理成公式（3.2）：
（3.2）
繼續(xù)整理后得到公式（3.3）：
（3.3）
由公式（3.3）計(jì)算出來(lái)的值為油缸提供負(fù)載依據(jù)，同時(shí)它也為擺臂強(qiáng)度和剛度計(jì)算提供依據(jù)。
有知道擺臂在下限位置時(shí)，擺臂轉(zhuǎn)角為，，，，式中為與的夾角。將上三公式代入式（3.3）得：
（3.4）
式中、、、為結(jié)構(gòu)幾何尺寸，均可通過(guò)計(jì)算獲得。
當(dāng)擺臂處于吊卸初始位置時(shí)，點(diǎn)位于，，根據(jù)上述分析同理可得：
（3.5）
式（3.4）和（3.5）分別給出了和時(shí)油缸所受到的推力和拉力。通常情況下，以和作為選用油缸和擺臂強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)。
具體計(jì)算結(jié)果如下：
由公式（3.3）得
當(dāng)擺臂在下極限位置時(shí)：
當(dāng)擺臂在吊卸位置時(shí)：
3.2傾卸工況分析
通過(guò)分析計(jì)算，求出吊鏈所受到的最大拉力，以便對(duì)吊鏈進(jìn)行強(qiáng)度校核。傾卸工況受力分析如圖3.2所示：
圖3.2 傾卸工況吊鏈?zhǔn)芰Ψ治?
傾翻初始，左吊鏈?zhǔn)芰椋?
（3.6）
公式中的和由本身的結(jié)構(gòu)尺寸決定。
當(dāng)貨廂傾卸到最大傾翻角時(shí)，右吊鏈?zhǔn)芰椋?
（3.7）
同理公式中和也有自身的結(jié)構(gòu)決定。通常的情況下左、右吊鏈尺寸、規(guī)格均相同，故設(shè)計(jì)時(shí)只取和中較大值作為選取吊鏈的依據(jù)。事實(shí)上，當(dāng)貨廂傾卸到最大角度時(shí)，貨廂內(nèi)的貨物所剩不多了，故一般情況下，。
計(jì)算結(jié)果如下：
因?yàn)?
由公式（3.6）得： N
3.3本章小結(jié)
本章分別對(duì)擺臂自卸車的擺臂在吊裝、吊斜工況和傾斜工況下進(jìn)行了受力分析和計(jì)算，結(jié)果表明擺臂符合設(shè)計(jì)需求。通過(guò)擺臂的受力計(jì)算，便于下一章節(jié)液壓缸的計(jì)算選擇。
第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1液壓系統(tǒng)工作循環(huán)
液壓系統(tǒng)完成的主要?jiǎng)幼饔熊噹e升和貨物傾卸，開(kāi)始工作時(shí)先使高位自卸車處于駐車制動(dòng)狀態(tài)，并將變速器置于空擋。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，然后踩離合器，結(jié)合取力器使油泵進(jìn)入工作狀態(tài)。電磁鐵1DT、2DT、5DT通電，當(dāng)三位四通電磁換向閥左位接入時(shí)，壓力油經(jīng)過(guò)左邊的液控單向閥進(jìn)入舉升油缸的左腔，活塞向右運(yùn)動(dòng)。到了最高位置，只要使三位四通電磁換向閥處于中位，因其中位機(jī)能，兩個(gè)液控單向閥均關(guān)閉，使活塞雙向鎖緊。此時(shí)擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)2XK，發(fā)出信號(hào)使電磁換向閥4DT通電，則傾卸液壓缸伸出，當(dāng)車廂舉升到550 時(shí)，擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)4XK，發(fā)出延時(shí)信號(hào)，待貨物傾卸完畢，發(fā)出信號(hào)使4DT斷電，傾卸液壓缸縮回到原位，此時(shí)擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)3XK，發(fā)出信號(hào)3DT通電，舉升液壓缸縮回，回到原位時(shí)擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)1XK，發(fā)出信號(hào)表明工作循環(huán)結(jié)束
4.1 液壓原理圖
表4.2 電磁鐵工作表
1DT
2DT
3DT
4DT
5DT
舉升油缸伸出
+
+
-
-
+
傾卸油缸伸出
+
+
-
+
+
舉升油缸縮回
-
-
+
-
+
動(dòng)作循環(huán)停止
-
-
-
-
-
4.2 液壓系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
液壓系統(tǒng)擺臂式自卸汽車的專用裝置的總要得組成部分，一般液壓系統(tǒng)包括取力器、油泵、液壓控制閥油缸、限位閥、油箱、操縱系統(tǒng)以及油管系統(tǒng)等組成。其工作原理如下：
（1）準(zhǔn)備：先使擺臂自卸汽車處于駐車狀態(tài)，并將變速器處于空擋然后起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，踩離合器結(jié)合取力器是液壓泵開(kāi)始工作。此時(shí)液壓油經(jīng)過(guò)溢流閥流回油箱。
（2）舉升：將手動(dòng)開(kāi)關(guān)打到舉升的位置，此時(shí)從油泵出來(lái)的高壓油，經(jīng)分流體后分別進(jìn)入左、右油缸到達(dá)最大行程的時(shí)候，將電磁閥達(dá)到停止的位置。此時(shí)舉升停止。
（3）保持：當(dāng)切斷取力器的時(shí)候，液壓油鎖死在油缸內(nèi)?？梢詫?shí)現(xiàn)貨物的傾卸和裝載[24]。
4.3液壓系統(tǒng)的計(jì)算與選擇
（1）液壓缸的選擇
據(jù)初定的系統(tǒng)的額定工作壓力，同時(shí)可按照公式（4.1）和（4.2）求出和，在參考油缸標(biāo)準(zhǔn)系列選擇合適的油缸。油缸活塞直徑必須滿足吊裝工況的要求，即：
（4.1）
公式中 D--活塞桿直徑（m）；
--為；等。
按照公式（4.1）選取的油缸直徑D還應(yīng)該滿足吊卸工況要求，即：
（4.2）
如果不滿足公式（4.2）的要求就需要重新選取油缸直徑。
計(jì)算結(jié)果如下：
初定系統(tǒng)的額定工作壓力為16，取
所以取=100mm（GB/T2348—1993）
驗(yàn)證： 由公式（3.9）得
所以選擇的油缸是DG-J100CEL。
（2）液壓泵的選用
選用前應(yīng)該計(jì)算系統(tǒng)的最大流量，一般按吊裝時(shí)間小于50s計(jì)算。擺臂油缸最大行程為，應(yīng)由擺臂式自卸汽車總體布置確定。那么系統(tǒng)的最大流量為：
（4.3）
有總布置得：
公式中的單位為。計(jì)算結(jié)果如下：
知道了最大流量，在按照液壓泵工作轉(zhuǎn)速可計(jì)算液壓泵排量，結(jié)合給定的系統(tǒng)額定壓力，選擇合適的齒輪泵即可。擺臂自裝卸汽車多采用高壓、高速齒輪泵。
本設(shè)計(jì)中選用的是A2F2型的液壓泵。各種閥類的選用：
液壓閥是用來(lái)控制液壓系統(tǒng)中的油液的流動(dòng)方向或者調(diào)節(jié)其壓力和流量的，因此它可以分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類。一個(gè)形狀相同的閥，可以因?yàn)樽饔脵C(jī)制的不同，而具有不同的功能。壓力閥和流量閥利用通流截面的節(jié)流作用控制著系統(tǒng)的壓力和流量，而方向閥則利用通流道的更換控制著油液的流動(dòng)方向。這就是說(shuō) ，盡管液壓閥存在著各種各樣的不同類型，它們之間還是保持著一些基本的共同之點(diǎn)的。譬如在結(jié)構(gòu)上，所有的閥都由閥體、閥心和驅(qū)使閥心動(dòng)作的元、部件組成。在工作原理上，所有閥的開(kāi)口大小，閥進(jìn)、出的壓差以及流過(guò)閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式，僅是各種閥控制的參數(shù)各不相同而已。
借用工程機(jī)械使用的多路多用閥，本設(shè)計(jì)中支腿油缸配用的雙向液壓鎖的型號(hào)是DDFY-1.8H-O。擺臂工作回路中設(shè)置的單向平衡閥的型號(hào)為BQ223。
4.4本章小結(jié)
本章通過(guò)計(jì)算分析分別對(duì)液壓系統(tǒng)液壓元件進(jìn)行了選擇，選擇油缸是DG-J100CE,液壓泵A2F2，支腿油缸配用的雙向液壓鎖DDFY-1.8H-0, 擺臂工作回路中設(shè)置的單向平衡閥的型號(hào)為BQ223。
第5章主要元件強(qiáng)度的校核計(jì)算
5.1副車架主要尺寸設(shè)計(jì)
副車架對(duì)主車架起到加固作用，其寬度和選用的底盤(pán)的寬度相同，高度也相同，長(zhǎng)度在底盤(pán)主車架長(zhǎng)度基礎(chǔ)上去掉主車架與車廂之間的距離長(zhǎng)度。其尺寸設(shè)計(jì)如下：
副車架長(zhǎng)度： 3600mm
副車架寬度： 860mm
副車架高度： 120mm
副車架厚度： 60mm
5.1.1副車架的強(qiáng)度剛度彎曲適應(yīng)性校核
（1）額定裝載時(shí)整車重心作用點(diǎn)的求解
在擺臂垃圾車按額定裝載質(zhì)量進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，對(duì)主車架來(lái)說(shuō)，其整車重心后移。其受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖5.1。
圖5.1 主車架額定裝載運(yùn)輸重心作用簡(jiǎn)圖
設(shè)定擺臂垃圾車在額定裝載質(zhì)量下，其前后軸承受的載荷相同，即有：
由圖，可以列出：
求得
（2）副車架剪力及彎矩的求解
副車架和主車架通過(guò)U型螺栓相聯(lián)，在擺臂垃圾車額定裝載時(shí)，由主車架重心作用簡(jiǎn)圖及求得的整車重心作用點(diǎn)，可以畫(huà)出額定裝載質(zhì)量時(shí)擺臂垃圾車副車架受力簡(jiǎn)化圖5.2。
圖5.2 副車架額定裝載受力簡(jiǎn)圖
將此時(shí)受力的副車架看為簡(jiǎn)支梁(見(jiàn)下圖5.3)，以便進(jìn)行強(qiáng)度剛度及彎曲變形的校核。由圖5.4，可以列方程組：
圖5.3 副車架等效簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)圖
可求得：
=
=
即大小為59920.71N，方向與設(shè)定的方向相同。
可求得：
=
=
即大小為18773.79N，方向與設(shè)定的方向相反。
由以上，可畫(huà)出實(shí)際的副車架等效梁示意圖5.4。
圖5.4 副車架實(shí)際等效梁簡(jiǎn)圖
列出彎曲剪力及彎矩方程：
OA段 = = 59920.71 N (0
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