高位自卸汽車設(shè)計【載重5t】

高位自卸汽車設(shè)計【載重5t】,載重5t,高位自卸汽車設(shè)計【載重5t】,高位,汽車,設(shè)計,載重 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（論文） 題 目 高位自卸車設(shè)計 專 業(yè) 交通運輸(汽車運用工程) 學(xué)　　 號 107932226 學(xué) 生 季磊 指 導(dǎo) 教 師 李玉龍 答 辯 日 期 2010年12月29日 哈工大華德學(xué)院 哈工大華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）評語 姓名： 季磊 學(xué)號： 1079312226 專業(yè)： 交通運輸 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 高位自卸車設(shè)計 工作起止日期：__2010__年__10__月_11__日起 __2010__ 年__12__月_28__ 日止 指導(dǎo)教師對畢業(yè)設(shè)計（論文）進行情況，完成質(zhì)量及評分意見： _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 指導(dǎo)教師簽字： 指導(dǎo)教師職稱： 評閱人評閱意見： ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________ 評閱教師簽字：_______________ 評閱教師職稱：_______________ 答辯委員會評語： ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計（論文）的材料和學(xué)生的答辯情況，答辯委員會作出如下評定： 學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯成績評定為： 對畢業(yè)設(shè)計（論文）的特殊評語： 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高位自卸車設(shè)計 立題的目的和意義： 目前國內(nèi)生產(chǎn)的自卸車其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨高度都是固定的，若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，目前的自卸車難以滿足這種需求，為此設(shè)計一種高位自卸汽車，它能將車廂舉升到一定高度后在傾斜車廂卸貨。來滿足難為將貨物卸到或堆積到較高處的難題。 因此，通過對高位自卸車的設(shè)計實踐，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計與機械設(shè)計的全面知識和鍛煉學(xué)生利用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力。 技術(shù)要求與主要內(nèi)容： 一、要求正確進行二類底盤的選擇、主要參數(shù)數(shù)據(jù)齊備，設(shè)計一種高位自卸車（裝載質(zhì)量≥2500kg） 二、本設(shè)計主要研究方法：1.文獻調(diào)研和實際考察，研究前人經(jīng)驗、現(xiàn)實的需要以及存在的問題；2.對所要研究的課題進行初步可行性分析；3.進行實地設(shè)計和改進 三、論文要求1.參考文獻篇數(shù)：10篇以上（其中不少于2篇外文文獻）；2.內(nèi)容充實，結(jié)構(gòu)清晰合理，符合規(guī)范；3.必須進行大量的實地調(diào)查。 四、設(shè)計（論文）完成后應(yīng)提交的成果:1. 根據(jù)相關(guān)參數(shù)完成汽車起重機回轉(zhuǎn)伸縮機構(gòu)及液壓控制系統(tǒng)設(shè)計、計算和校核；2.撰寫設(shè)計說明書10000字以上；3.繪制兩張零號圖紙以上，其中至少有一張CAD圖。 進度安排： 第1~2周（10月13日~10月22日）：收集資料，完成開題報告，完成總體設(shè)計方案并及時寫好畢業(yè)設(shè)計日志；10月22日開題檢查 第3~7周（10月23日~11月26日）：1、完成整體設(shè)計，材料的選擇和相關(guān)計算，完成所有草圖的繪制；2、11月19日指導(dǎo)教師進行中期檢查；3、11月26日全系中期檢查并及時寫好畢業(yè)設(shè)計日志。 第8~9周（11月27日~12月10日）：1、完成所有正式圖紙的繪制和論文草稿；2、12月10日結(jié)題檢查。 第10~11周（12月11日~12月16日）：1、對畢業(yè)設(shè)計論文的內(nèi)容、格式、英、漢文摘要、畢業(yè)論文等內(nèi)容進行修改，2、完成正式論文的裝訂；3、12月16日上交所有畢業(yè)設(shè)計相關(guān)材料。 第12周（12月17日~12月28日）：1、準備畢業(yè)設(shè)計答辯。2、12月28日答辯 同組設(shè)計者及分工： 指導(dǎo)教師簽字___________________ 年 月 日 系（教研室）主任意見： 系（教研室）主任簽字___________________ 年 月 日 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（論文） 摘 要 驅(qū)動橋位于傳動系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和車架或車身之家的作用力。它的性能的好壞直接影響整車性能，而對于載重汽車顯得尤其重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動機輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前載重汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時，必須搭配一個高效、可靠的驅(qū)動橋，所以采用傳動效率高的單級減速驅(qū)動橋已經(jīng)成為未來載重汽車的發(fā)展方向。驅(qū)動橋設(shè)計應(yīng)主要保證汽車在給定的條件下具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟性。本設(shè)計根據(jù)給定的參數(shù)，按照傳統(tǒng)設(shè)計方法并參考同類型車確定汽車總體參數(shù)，再確定主減速器、差速器、半軸、和橋殼的結(jié)構(gòu)類型，最后進行參數(shù)設(shè)計并對主減速器主從動齒輪、半軸齒輪和行星齒輪進行強度以及壽命的校核。驅(qū)動橋設(shè)計過程中基本保證結(jié)構(gòu)合理，符合實際應(yīng)用，總成紀律部件的設(shè)計能盡量滿足零件的標準化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的要求，維修保養(yǎng)方便，機件工藝性好，制造容易。 關(guān)鍵詞：微型貨車；驅(qū)動橋；主減速器；差速器 Abstract Drive axle is at the end of the powertrain, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed, bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance. Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency ,high benefit today heavy truck , must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck developing tendency . drive axle should be designed to ensure the best dynamic and fuel economy on given condition . According to the design parameters given , firstly determine the overall vehicle parametres in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters , then identify the main reducer , differential , axle and axle housing structure type , finally design the parameters of the main gear ,the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle ,we should ensure a resonable structure , practical applications, the standardization of parts , components and products univertiality and the seralization and change , convenience of repair and maintenance , good mechanical technology ,being easy to manufacture. Key words: light truck ; drive axle ; single reduction ;final drive 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1.1目的和意義 1 1.2卸汽車定義、組成、功用 1 1.3國內(nèi)外高位自卸汽車的發(fā)展概況 3 1.4高位自卸汽車發(fā)展方向與前景 5 1.5本次設(shè)計的主要內(nèi)容 5 第2章 高位自卸汽車設(shè)計計算 7 2.1高位自卸汽車升高機構(gòu)設(shè)計與分析 7 2.1.1L型舉升機構(gòu) 7 2.1.2 平行四邊形舉升機構(gòu) 8 2.1.3 剪式舉升機構(gòu) 9 2.2 傾卸機構(gòu)的設(shè)計與分析 11 2.2.1油缸直推式定 11 2.2.2 杠桿平衡式（油缸后推杠桿組合式） 12 2.2.3油缸后推連桿組合式（加伍德舉升臂式） 13 2.2.4油缸浮動連桿式（強力型） 14 2.2.5 前推杠桿組合式 14 2.2.6 俯沖式 15 第3章 高位自卸汽車設(shè)計計算 16 3.1 高位自卸汽車底盤的選擇 16 3.2高位升高機構(gòu)的設(shè)計計算 19 3.2.1 高位升高機構(gòu)的運動學(xué)分析 19 3.3 高位傾卸機構(gòu)的設(shè)計計算 24 3.3.1 舉升工作原理 24 3.3.2 受力分析 25 3.3.3傾卸機構(gòu)參數(shù)校核計算 30 第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 32 4.1液壓系統(tǒng)設(shè)計分析 32 4.1.1油缸選型與計算 32 4.1.2 油箱容積與油管內(nèi)徑計算 34 4.2液壓系統(tǒng)參數(shù)計算 35 4.2.1油缸選型確定 35 4.2.2分配閥選型 36 4.2.3油箱容積與管路內(nèi)徑確定 36 4.3取力器的選擇 37 4.3.1取力器布置方案選擇 37 4.3.2取力器基本參數(shù)選擇 38 第5章 高位自卸基本性能參數(shù)計算 39 5.1 發(fā)動機的動力性 39 5.1.1發(fā)動機的外特性 39 5.1.2 汽車行駛方程式 41 5.1.3 動力性評價指標 42 5.1.4 整車動力性計算 44 5.2 高位自卸汽車穩(wěn)定性計算 47 5.2.1高位自卸汽車運輸狀態(tài)穩(wěn)定性計算 47 5.2.2高位自卸汽車卸貨時穩(wěn)定性計算 48 參考文獻 50 附 錄： 51 致 謝 55 V 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（論文） 摘　　要 高位自卸汽車是專用自卸汽車一種，高位自卸汽車主要用于運輸散裝并可以散堆的貨物（如沙、土、以及農(nóng)作物等），服務(wù)于建材廠、礦山、工地等。還可用于火車與汽車之間的貨物運輸，或者是飛機場內(nèi)運輸行禮。高位自卸汽車主要裝備有車廂舉升和傾卸機構(gòu)，使用方便運輸效率高，具有高度機動性和卸貨機械化的特點。 文中闡述了高位自卸汽車改裝設(shè)計的目的和意義、發(fā)展?fàn)顩r以及應(yīng)用前景。分析了裝載質(zhì)量為5t的高位自卸汽車的總體設(shè)計方案，設(shè)計的主要內(nèi)容有：舉升機構(gòu)、傾卸機構(gòu)和后廂門開合機構(gòu)等主要機構(gòu)的方案分析和選擇、運動分析、動力學(xué)分析以及強度和剛度的計算校核。介紹了液壓系統(tǒng)的計算過程。最后對改裝完成后的高位自卸汽車進行了必要的動力性、燃油經(jīng)濟性和穩(wěn)定性等主要整車性能的計算分析，計算結(jié)果表明整車性能滿足要求。 關(guān)鍵詞：高位自卸汽車；剪式舉升機構(gòu)；傾斜機構(gòu)；力學(xué)分析；改裝設(shè)計； Abstract High-order dump truck is one of special-purpose dump truck, it mainly be used to transport those goods which can be scattered such as sandstone, soil and some crops, and also be used to transport unit goods, severing for tectonic grounds, mines, workshop. High-order dump truck have carriage rise and dump organization to lift to equip mainly, easy to use, it is with high efficiency to transport, the mechanized characteristic that have high mobility and unload. First,it talking about the purpose and meaning of this design aout the High-order dump truck.And then, analytical argument a kind of lading quality for the high with 5ts High-order dump truck of total design,about the sport and motive analytical of it,s lifting and revolving.At last, regard high-order dump truck as the research object, analyse software ANSYS10.0 with the finite element , has set up finite element model to the principal organ of the high-order dump truck, carry on statics characteristic analyse to model. Moreover,in brief introduced the method and calculation process of the design that the liquid press system in the text. Finally carry on necessary of the calculation of the main whole car of the functions such as motive, the fuel economy and stability etc.Then the result expresses that the car function satisfy designing request. Keyword:; High-order dump truck; The shear type of lifting; Finite element; Statics analysis； Refiting design； 第1章 緒　　論 1.1目的和意義 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進步，以及對提高作業(yè)效率的要求日益增高，作為汽車大家族中一個分支的自卸汽車，陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的型式；2008年的北京奧運會和2010上海世博會都拉動對自卸汽車的需求，而且大、重噸位的自卸車所占的比例也將進一步增大。因此對現(xiàn)有的各型自卸汽車進行改裝設(shè)計是非常必要的，尤其在當(dāng)今節(jié)約型社會具有很重要的現(xiàn)實意義。 目前國內(nèi)生產(chǎn)的自卸汽車其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，目前的自卸汽車就難以滿足要求。為此需設(shè)計一種高位自卸汽車，使它能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨。 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進步，以及對提高作業(yè)效率的要求日益增高，作為汽車大家族中一個分支的自卸汽車，陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的型式。自卸汽車按其載質(zhì)量的大小可分為超重型、重型、中型以及輕型；按其外形尺寸、總質(zhì)及能否在公路上行駛，又可分為非公路用自卸汽車和公路用自卸汽車；按其車廂卸貨方向的不同，還可以分為后卸式、側(cè)卸式以及三面卸式。目前國內(nèi)外已經(jīng)研制成功并投入使用的自卸汽車有超重型自卸汽車、重型自卸汽車、三面卸自卸汽車、高通過性自卸汽車以及液壓舉升系統(tǒng)自卸汽車等五種類型；其中三面自卸汽車目前應(yīng)用的比較少，而液壓舉升系統(tǒng)自卸汽則應(yīng)用的日益廣泛。 未來是節(jié)約型社會、智能化時代；因此未來的自卸汽車主要是偏重自卸舉升機構(gòu)的創(chuàng)新與智能化，并且具有節(jié)約能耗的特點。 1.2卸汽車定義、組成、功用 自卸汽車自上世紀初誕生以來不斷發(fā)展，日趨完善，以成為當(dāng)今貨物運輸?shù)闹饕獙Ｓ密囍弧? 自卸汽車利用車輛自身的發(fā)動機驅(qū)動液壓系統(tǒng)，從而使車廂傾卸機構(gòu)按預(yù)定的運動軌跡運行，使車廂傾斜一定角度卸貨——貨物依靠其自重自行卸下，卸貨完畢后車廂依靠其自重復(fù)位。 自卸汽車按其載質(zhì)量的大小可分為超重型、重型、中型以及輕型；按其外形尺寸、總質(zhì)及能否在公路上行駛，又可分為非公路用自卸汽車和公路用自卸汽車。 超重型自卸汽車的外部寬度都大于2.5m，每軸載荷質(zhì)量都遠大于13t，就屬于非公路用自卸汽車。按其車廂卸貨方向的不同，還可以分為后卸式、側(cè)卸式以及三面卸式。具體分類如下： 超重型自卸汽車因其主要用于礦山采掘工程，專用于運送爆破后的巖石、礦石，也多稱為礦用自卸車。其中小噸位的車型和載質(zhì)量30~80t的車型也在大中型水電站施工及大江截流工程中廣泛應(yīng)用，運送巖石、土方等。超重型自卸汽車的主要特點有：一是作業(yè)效率高，每噸運輸成本低；二是用途專一，其車型龐大，只在礦區(qū)或水電站施工區(qū)內(nèi)行駛；三是價格昂貴，與大批量生產(chǎn)的公路用車型相比，這類車型批量很小、專門設(shè)計，按訂貨量組織生產(chǎn)，所以每車價格昂貴；四是轉(zhuǎn)運困難，因整車外形尺寸龐大，多采用總成運輸，現(xiàn)場組裝整車。 專用自卸汽車是在普通自卸汽車的基礎(chǔ)上增設(shè)特定的機構(gòu)來實現(xiàn)自己的功能，以達到特定的目的。普通自卸車，其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，就難以滿足要求。為此需設(shè)計一種專用自卸汽車——高位自卸汽車，它是裝備有車廂高位舉升和傾卸機構(gòu)兩套裝置，能將車廂舉升到一定高度后傾卸物料的自卸汽車，適合于高貨臺卸貨。其外形如圖1-1所示。 圖1-1高位自卸汽車 所謂高位自卸汽車是指在普通自卸汽車的基礎(chǔ)上安裝一個特殊裝置，該裝置能夠?qū)④噹e升到一定高度，車輛在這一高度卸貨。高位自卸汽車的高位傾卸動作循環(huán)方式有兩種：其一，首先將處于原始水平位置車廂平移舉升到一定高度，保持位置不變，再將車廂傾卸一定角度卸貨。卸貨完畢，車廂恢復(fù)高位水平位置，最后平移下降到原始位置。其二，按上述程序，車廂高位傾卸后，車廂的兩種復(fù)位動作（即角度復(fù)位和平移下降復(fù)位）同步進行。 高位自卸汽車的專用裝置由舉升機構(gòu)、傾卸機構(gòu)和液壓系統(tǒng)兩大部分組成。其中舉升機構(gòu)作用是將車廂平移舉升到某一預(yù)定的高度，從而實現(xiàn)在該高度進行高位卸貨。目前為止有剪式、L型、平行四邊形等多種舉升機構(gòu)。傾卸機構(gòu)的作用是使傾斜一定的角度，使車廂中的貨物自動卸下，然后再使車廂降落到車架上。它的主要結(jié)構(gòu)型式有直推式傾斜機構(gòu)、連桿式傾斜機構(gòu)兩種。而液壓舉升系統(tǒng)作用產(chǎn)生液壓能，實現(xiàn)舉升機構(gòu)傾翻的動力源；其結(jié)構(gòu)組成有液壓泵、控制閥、限位閥、舉升液壓缸等。液壓泵由取力器驅(qū)動，取力器的動力來源于汽車底盤；控制閥改變液壓系統(tǒng)回路，由駕駛員在駕駛室中操縱；限位閥限制車廂的最大傾角。大多設(shè)在液壓缸內(nèi)，當(dāng)車輛升至預(yù)定的角度時，限位閥起作用，限制車廂繼續(xù)傾斜；舉升液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿榆噹臋C械能的直接執(zhí)行部件。 舉升和傾卸機構(gòu)是自卸汽車的重要工作系統(tǒng)，其設(shè)計質(zhì)量直接影響自卸汽車的使用性能。隨著自卸汽車產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，它們的結(jié)構(gòu)型式也不斷增多。若能將不同類型的機構(gòu)按其各自的特點配備到與之相適應(yīng)的自卸汽車則無論是高位自卸汽車的工作性能，還是機構(gòu)的使用效率，都會得到很大的改善。因此如何選擇合適的舉升和傾卸機構(gòu)，成為高位自卸汽車設(shè)計中的首要問題。 高位自卸汽車上現(xiàn)在廣泛采用液壓傾卸機構(gòu)。根據(jù)油缸與車廂底板的連接方式，常用的傾卸機構(gòu)可以分為直接推動式和連桿組合式兩大類。油缸直接作用在車廂底板上的傾卸機構(gòu)稱為直接推動式傾卸機構(gòu)，簡稱直推式傾卸機構(gòu)。按傾卸點在車廂底板下表面的位置，該類機構(gòu)又可分為油缸中置和油缸前置兩種型式。前者油缸支在車廂中部，油缸行程較小，油缸的舉升力較大，多采用雙缸雙柱式油缸。后者的油缸支在車廂前部，油缸的舉升力較小，油缸行程較大；一般用于重型自卸汽車上，油缸則通常采用多級伸縮油缸。常用車廂傾卸機構(gòu)如下： 1.3國內(nèi)外高位自卸汽車的發(fā)展概況 我國自卸汽車生產(chǎn)始于20世紀60年代初，經(jīng)過40多年的發(fā)展，尤其是在20世紀80年代以后通過技貿(mào)結(jié)合與合作生產(chǎn)方式，從國外引進若干先進的自卸汽車制造技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上形成以若干大型汽車制造廠為主體的機械傳動式自卸汽車生產(chǎn)企業(yè)集團。公路用自卸汽車的裝載質(zhì)量從2~20t、礦用自卸汽車裝載質(zhì)量從20~154t以下基本形成完整的專用汽車系列，為我國自卸汽車的騰飛打下了堅實的基礎(chǔ)。當(dāng)然，除普通自卸汽車以外，專用自卸汽車的生產(chǎn)也得到了一定的發(fā)展，尤其是新世紀以來，隨著我國社會經(jīng)濟和交通環(huán)境的改善，各行業(yè)對專用汽車尤其是工程系列專用汽車的需求越來越大。專用汽車將跟更加注重行業(yè)化、專用化、系列化。 自卸汽車生產(chǎn)企業(yè)無論是在數(shù)量上還是在質(zhì)量上都得到了空前的發(fā)展，全國生產(chǎn)和改裝汽車的企業(yè)由最初不足11家發(fā)展到1989年的113家，到1998年的721家，占全國汽車生產(chǎn)企業(yè)的86.4%，其中改裝車廠632家，主機（整車制造）廠92家。專用汽車企業(yè)的性質(zhì)和生產(chǎn)模式也都發(fā)生較大改變。由原有分散的中、小型國有企業(yè)，通過聯(lián)合、兼并、重組、民營等手段形成了企業(yè)的集團化、大型化。以前“小而全”的生產(chǎn)格局也不復(fù)存在，自卸汽車的生產(chǎn)模式將朝著單一種類、系列化、多品種的專業(yè)化模式發(fā)展。 國外自卸汽車生產(chǎn)始于20世紀30年代，比我國早30多年在其后70多年的發(fā)展過程中，其結(jié)構(gòu)不斷改進，整車性能已有很大提高。為提高自卸汽車的科技含量，追求高附加值，各國更是不斷采用先進技術(shù)，其主要表現(xiàn)以下幾個方面：全面提高自卸汽車內(nèi)在質(zhì)量和使用性能；隨著使用范圍的不斷擴大、用戶要求的不斷提高，自卸汽車正朝者多品種、系列化、小批量的方向發(fā)展；在制造加工方面，自卸汽車朝著底盤生產(chǎn)專業(yè)化、零部件生產(chǎn)專業(yè)化、工藝專業(yè)化和輔助生產(chǎn)專業(yè)化方向發(fā)展；廣泛采用計算機輔助設(shè)計，以提高設(shè)計的質(zhì)量和縮短設(shè)計研制的周期；在材料配置上，將更多地采用高強度鋁合金、不銹鋼、工程塑料和聚合材料等。目前，自卸汽車以形成自己獨特的結(jié)構(gòu)與車型系列。 高位自卸車作為自卸車家族的重要組成，多品種、小批量也是其一大特點。高位自卸汽車生產(chǎn)的另一個特點是零部件專業(yè)化生產(chǎn)，大部分專用汽車廠實際是一個總裝廠。其產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)分工或組織專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)如自卸車油缸，副車架等均有個專業(yè)廠集中生產(chǎn)。 目前，高位自卸汽車的市場占有量還很小，但隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，各種大型項目的實施，高位自卸汽車的市場需求量會逐漸增大，可以預(yù)見，在今后一段時間內(nèi)市場需求將得不到滿足。 1.4高位自卸汽車發(fā)展方向與前景 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進步，以及對提高作業(yè)效率的要求日益增高，作為汽車大家族中一個分支的自卸汽車，陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的型式；2008年的北京奧運會和2010上海世博會都將拉動對自卸汽車的需求，而且大、重噸位的自卸車所占的比例也將進一步增大。西部大開發(fā)，將促進西部地區(qū)專用汽車市場的有效增長，西部地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資達7000億，10年內(nèi)將修建公路35萬公里。專用汽車有著較大的市場發(fā)展空間。諸如“西氣東輸”、“西電東送”、“南水北調(diào)”、青藏鐵路及國內(nèi)幾條高速公路建設(shè)等大型項目的正式啟動，給專用汽車市場特別是重型專用汽車市場注入了巨大活力。任何大工程的啟動都需要工程機械的參與，高位自卸汽車將會在這些大型舞臺里扮演重要的角色。 為使高位自卸汽車能夠在不同工況下圓滿的完成工作的需求，經(jīng)過調(diào)查、研究，我國高位自卸汽車的品種開發(fā)還應(yīng)從以下方面努力：進一步發(fā)展和完善中型高位自卸汽車；進一步開發(fā)自動機械裝卸機構(gòu)，以適應(yīng)農(nóng)業(yè)等部門的需求；進一步提高高位自卸汽車的技術(shù)含量以追求其高附加值等。 1.5本次設(shè)計的主要內(nèi)容 本設(shè)計的目標是設(shè)計一種載重5t的高位自卸汽車，其性能參數(shù)與所選底盤車接近。高位自卸汽車是裝備有車廂高位舉升機構(gòu)和傾卸機構(gòu)兩套裝置的載貨自卸汽車。因此本設(shè)計主要研究的內(nèi)容有：車廂高位舉升機構(gòu)的設(shè)計計算、車廂傾卸機構(gòu)的設(shè)計計算、液壓傳動裝置設(shè)計計算選型，并進行二類底盤的選擇、主要參數(shù)數(shù)據(jù)齊備、進行二類底盤選型分析、產(chǎn)生具有實踐意義的選型總結(jié)；然后進行車輛的總體布置和性能分析，并用總布置草圖表達主要底盤部件的改動和重要工作裝置的布置；最后通過正確的計算，完成部部件設(shè)計選型，達到工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的設(shè)計要求，并附之以總裝配圖，清楚表達設(shè)計。 第2章 高位自卸汽車設(shè)計計算 2.1基本尺寸參數(shù)的確定 高位自卸汽車與普通自卸汽車一樣，都是在二類底盤的基礎(chǔ)上進行改裝而成，主要尺寸參數(shù)原則上應(yīng)于原車底盤尺寸相同，從而保證參數(shù)與原車基本保持不變。常見二類底盤機構(gòu)如圖2-1所示。 2.2質(zhì)量參數(shù)確定 2.1.1 額定裝載質(zhì)量me 高位自卸汽車是在普通自卸汽車的基礎(chǔ)多加了一套舉升和傾卸裝置，所以其裝載質(zhì)量要比普通自卸汽車小，根據(jù)CQ1133TLG501車底盤最大承載質(zhì)量為7320kg，所以初定額定裝載質(zhì)量為5000kg。 A-軸距 D-駕駛室最高點到車架上表面距離 H-底盤總高 J-后懸 K-底盤有效長 L-底盤總長Y-推薦載物重心 U-前懸 圖2-1 CQ1133TLG501底盤結(jié)構(gòu) 2.2.2整車整備質(zhì)量m0 整車整備質(zhì)量是指汽車完全裝備好的質(zhì)量，包括潤滑油、燃料、隨車工具、備胎等所有裝置的質(zhì)量。參考同類普通自卸汽車的整車整備質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上在增加車廂升高裝置的質(zhì)量，便可估算高位自卸汽車的整車整備質(zhì)量。 所選CQ1133TLG501車底盤的整備質(zhì)量為4080kg,因為在本次設(shè)計選用的車廂尺寸有較大，為48002000640，因此整車整備質(zhì)量相對有所增加，取為5000kg；再加上剪式舉升機構(gòu)約450kg。即高位自卸汽車整車整備質(zhì)量為： 2.1.2總質(zhì)量 總質(zhì)量ma的計算公式為 kg (2-1) 式中mp——乘員質(zhì)量（kg），按每人65kg計。 改裝后高位自卸汽車最大軸載質(zhì)量的分配應(yīng)基本接近原車底盤軸載要求。又由于車廂升高的同時，其質(zhì)心向后移，因此該高位自卸汽車的整車質(zhì)心位置可比同類普通自卸汽車的質(zhì)心略向前移。 2.3高位自卸汽車底盤的選擇 專用汽車性能的好壞直接取決于專用汽車底盤的好壞，通常專用車輛所采用的基本底盤按結(jié)構(gòu)分可分為二、三、四類底盤。二類底盤是在整車基礎(chǔ)上去掉貨廂，三類底盤是從整車上去掉駕駛室與貨廂，四類底盤是在三類底盤的上去掉車架總成剩下的散件。 一般專用改裝車輛在選用底盤時應(yīng)滿足下述要求： 1.用性 對于專用改裝車底盤應(yīng)適用于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標進行改裝造型設(shè)計。 2.可靠性 所選用汽車底盤要求工作可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強度和壽命；且同一車型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于平衡。 3.先進行 應(yīng)使用整車在動力性、經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平的汽車底盤；而且在專用性能上要滿足國家或行業(yè)標準的要求。 4.方便性 所選用的底盤要便用于安裝、檢查保養(yǎng)和維修，處理好結(jié)構(gòu)緊湊與裝配調(diào)試空間合理的矛盾。 除了上述主要要求外，還有兩個值得注意的方面，一是汽車底盤價格，它是專用汽車購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)品能否很快的占有市場，企業(yè)能否增加效益問題。二是汽車底盤供貨要有來源，所選用的底盤在市場上必須具有一定的保有量。 2.3.1底盤型號選定 專用汽車底盤的選擇主要是根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動力匹配等決定，目前，幾乎80%以上的專用車輛采用二類底盤進行改裝設(shè)計。采用二類汽車底盤進行改裝設(shè)計工作重點是整車總體布置和工作裝置設(shè)計，對底盤僅作性能適應(yīng)性分析和必要的強度校核，以確保改裝后的整車性能基本與原車接近。目前國內(nèi)市場上底盤的種類多、品種全，如解放、東風(fēng)、紅巖等系列底盤性能好，價格便宜，市場保有量大，在載重量范圍4～6t的中型汽車，選用的底盤也多為這些系列的產(chǎn)品。底盤性能對比見表2-2。 表2-2底盤性能對比列表 解放 東風(fēng) 紅巖 適用性 適用于各類載重貨車及專用汽車特殊功能的要求 適用于各類載重貨車及專用汽車特殊功能的要求 適用于各噸位載重貨車的改裝設(shè)計要求以及部分專用車輛的特殊要求 可靠性 工作可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強度和壽命 工作性能好，故障率低，零部件要有足夠的強度和壽命 性能可靠，出現(xiàn)故障率低，各部件要有足夠的強度 先進性 動力性、經(jīng)濟性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平 動力性、經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平 動力性、經(jīng)濟性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平 方便性 安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊 安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊 安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊 價格 較便宜 比較便宜 便宜 供貨來源 市場擁有量多 市場擁有量多 市場擁有量較多 常見噸位 各種噸位車型 各種噸位車型 輕、中型載貨車型 經(jīng)過實際調(diào)研和上網(wǎng)搜集各類底盤及其技術(shù)參數(shù)相關(guān)方面的資料，并結(jié)合本次改裝設(shè)計專用車的用途、最大裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動力匹配、成本等各方面的綜合要求，不難發(fā)現(xiàn)，在進行小規(guī)模的輕、中型載貨汽車或?qū)Ｓ密囕v改裝制造時，選用紅巖系列底盤相對較合理。所以選擇紅巖CQ1133TLG501底盤作為本次高位自卸汽車的底盤，其主要技術(shù)參數(shù)見表2-3在實際改裝過程中，后懸改動比較多。為滿足本設(shè)計的要求，需將后懸截短400mm。汽車全長變?yōu)?600mm。 表2-3底盤技術(shù)參數(shù)列表 車型 CQ1133TLG501 駕駛室最高點距車架上翼面距離（mm） 2056 發(fā)動機 WD415.24 YC6A240-20 YC6A260-20 駕駛室最大翻轉(zhuǎn)半徑（mm） 2480 汽車底盤長（mm） 9000 駕駛室后圍距前軸（mm） 508 軸距（mm） 5000 外氣管距前軸距離（mm） 752 車架有效長度（mm） 5578 車架上平面離地高度（滿載）（mm） 1007 車架結(jié)構(gòu)（腹高、板厚） 243、8+5 車輪最大彈跳高度（mm） 188 車架外寬（mm） 780 底盤整備質(zhì)量（kg） 4080 推薦貨物重心（mm） 890 底盤軸荷（kg）前軸/后軸 1680/2400 車輛前懸/車架后懸（mm） 1506/2224 底盤最大承載質(zhì)量（kg） 7320 汽車底盤總高（mm） 3125 廠定最大設(shè)計總質(zhì)量（kg） 11400 駕駛室翻轉(zhuǎn)中心位置（mm） 110、1312 備注 11.00R20胎/T6駕駛室 2.4本章總結(jié) 本章主要進行高位自卸汽車底盤的選型。首先根據(jù)所需底盤的主要設(shè)計參數(shù)查詢各牌號對應(yīng)的底盤，如東風(fēng)、解放以及紅巖等；然后將現(xiàn)有滿足設(shè)計參數(shù)要求的各種底盤進行對比，通過比較他們的適用性、可靠性、先進性、方便性、價格以及供貨來源等各方面因素選擇比較使用的底盤；綜合各方面情況最后選用紅巖CQ1133TLG501底盤作為本次高位自卸汽車的底盤。 第3章 高位自卸汽車結(jié)構(gòu)方案分析 高位自卸汽車裝備有車廂高位舉升機構(gòu)和車廂傾卸機構(gòu)兩套裝置，它能將車廂平移舉升到一定高度后傾卸貨物。 目前國內(nèi)生產(chǎn)的自卸汽車，其卸貨方式為散裝貨物沿車廂地板卸下，卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，目前的自卸汽車就難以滿足要求。為此需設(shè)計一種高位自卸汽車，它能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨。 對高位自卸汽車進行改裝設(shè)計是，一般應(yīng)滿足以下設(shè)計要求： 1.一般自卸汽車的功能； 2.滿載貨物的車廂在比較水平的狀態(tài)下平穩(wěn)地舉升到一定高度，最大升程Smax見表3-1； 3.為方便卸貨，要求車廂在舉升過程中逐步后移，車廂處于最大升程位置時，其后移量a見表3-1。為保證車廂的穩(wěn)定性，其最大后移量amax不得超過1.2a； 4.在舉升過程中可在任意高度停留卸貨； 5.在車廂傾卸貨物時，后廂門隨之聯(lián)動打開；卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉，后廂門和車廂的相對位置見圖3-1； 6.舉升和翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的安裝空間不超過車廂底部與大梁間的空間，后廂門打開機構(gòu)的安裝面不超過車廂側(cè)面； 7.結(jié)構(gòu)盡量緊湊、簡單、可靠，具有良好的動力傳遞性能。 表3-1　參考數(shù)據(jù) 單位:mm 車廂尺寸（L×W×H） 車廂最大升程Smax 車廂最大后移量a 額定裝載質(zhì)量W（kg） 駕駛室與車廂的距離Lt 車廂下表面與車架上表面的距離Hd 4800×2000×640 1200~1800 150~250 5000 300~650 1000 4000×2000×640 1200~1800 180~280 5000 300~450 800 3900×2000×640 1000~1500 200~350 4800 300~450 600 3900×1800×630 1500~2000 200~320 4500 280~400 500 3800×1800×630 1500~1950 200~300 4000 280~380 470 3.1 高位自卸汽車的舉升機構(gòu)的設(shè)計與分析 在高位自卸車改裝設(shè)計中對舉升升高機構(gòu)設(shè)計要求如下： 1.能將滿載貨物(5t)的車廂在比較水平的狀態(tài)下平穩(wěn)地舉升到一定高度； 2.在卸貨過程中要保證汽車具有足夠的穩(wěn)定性； 3.在舉升過程中可在任意高度停留卸貨。 (a) (b) a-高位自卸汽車靜止?fàn)顟B(tài) b-高位自卸汽車卸貨狀態(tài) 圖3-1 高位自卸汽車示意圖 3.1.1多級剪式舉升機構(gòu) 多級剪式機構(gòu)是在單級剪式機 構(gòu)的上面再疊加相似的剪式結(jié)構(gòu)， 通常有兩級或三級甚至更多；但應(yīng) 用在自卸汽車上的舉升機構(gòu)不大于 三級。利用多級剪式舉升機構(gòu)可以 圖3-1-1多級剪式舉升高位自卸車 將車廂垂直舉升到相當(dāng)高的高度，如圖3-2所示為雙級剪市式機構(gòu)高 位自卸汽車。 這種機構(gòu)的油缸作用點布置十分靈活，而且在需要舉升高度較大的情況下能夠有效減小油缸的行程。油缸既可布置在支撐桿的滑動鉸接處，也可以布置在支撐桿的中心鉸接處，還可以直接鉸接在支撐桿上，它能夠很好的解決舉升機構(gòu)傳動角和液壓油缸推程的關(guān)系。該舉升機構(gòu)具有單級剪式舉升機構(gòu)的絕大部分優(yōu)點；但因為是多級舉升，所以舉升裝置較為復(fù)雜，而且會升高汽車的重心位置，剪叉臂相對較短，因此一般只應(yīng)用于舉升高度要求較高的時候。 3.1.2單級剪式舉升機構(gòu) 單級剪式舉升機構(gòu)是一種很常見的機 械舉升，在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。 采用單級剪式機構(gòu)車廂舉升裝置的自卸汽 車如圖3-3所示。如圖3-2所示該舉升機 構(gòu)是由長度相等的兩桿AC和BD彼此鉸 接于E點；AC桿的A端與水平的液壓油 缸拉桿鉸接，并可在滑槽內(nèi)移動；BD桿 圖3-1-2單級剪式舉升高位自卸車 的B端與車廂底部為滑動鉸接。當(dāng)液壓油缸拉桿右移時，車廂上升，同時向后移動；液壓油缸拉桿左移時，車廂下降，同時向前移動 （圖3-1-2為液壓缸垂直安放）。 采用此種布置時，在舉升后會使CD的距離較小，影響了車廂工作時的穩(wěn)定性，特別是在車廂翻轉(zhuǎn)卸貨時，這種影響尤為顯著。為了消除這種影響，將E取為兩桿的中點，同時，為了使車廂在上移時能夠逐漸后移，需要將C點換成滑動鉸接，而D點換成固定鉸接（如圖3-1-2所示）。 3-1-3舉升機構(gòu)的方案的選定 綜合上述各舉升機構(gòu)結(jié)構(gòu)的特點以及結(jié)合本次改裝設(shè)計車廂舉升高度的要求，選擇單級剪式舉升機構(gòu)作為該自卸汽車的舉升機構(gòu)；又因為考慮到車廂起始高度和油缸布置空間的限制，所以采用油缸水平下置的形式，如圖所示。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)：在實際操作的過程中很難控制兩缸同步工作，而且雙缸布置所需要的空間相對較大；所以本次設(shè)計采用單缸的形式，在車廂兩邊下側(cè)的內(nèi)剪叉臂之間用螺栓組安裝一跟桿，然后油缸的作用力在該桿的中間，從而達到類似雙缸同步作用的效果。 圖3-1-3單級剪式舉升機構(gòu)示意圖 3.2高位自卸汽車傾卸機構(gòu)的設(shè)計與分析 高位自卸汽車改裝對傾卸機構(gòu)的設(shè)計要求如下： 1.利用連桿機構(gòu)實現(xiàn)車廂的翻轉(zhuǎn)，其安裝空間不能超過車廂底部與托架大梁間的空間； 2.結(jié)構(gòu)要緊湊，可靠，具有很好的動力傳遞性能； 3.完成傾卸后，要能夠復(fù)位。 現(xiàn)代自卸汽車傾卸機構(gòu)主要分為兩大類：直推式和連桿式，它們均采用液壓作為傾卸動力。傾卸機構(gòu)主要由傾卸桿系機構(gòu)、車廂和副車架組成。其功能是承載物料，并在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動下完成傾卸動作。 3.2.1油缸后推連桿組合式傾卸機構(gòu) 油缸后推連桿組合式傾卸機構(gòu)的示意圖如3-2-1圖所示，該機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較緊湊，橫向剛度較好，油缸的推程小，舉升時轉(zhuǎn)動圓滑平順且布置容易；但舉升力系數(shù)大，舉升臂較大。油缸后推連桿組合式傾卸結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用在中輕噸位的自卸汽車上。另外，在改變?nèi)潜鄣南鄬Τ叽绾罂梢缘玫竭B桿放大式機構(gòu)；經(jīng)改進后的結(jié)構(gòu)，油缸的舉升力更小但其需要的布置空間也相對較大。 代表車型：五十鈴TD50A-D、QD352、HF352。 圖3-2-1油缸后推連桿組合式傾卸機構(gòu)示意圖 3.2.2俯沖式桿系傾卸機構(gòu) 俯沖式桿系傾卸機構(gòu)示意圖如圖3.21所示，它的結(jié)構(gòu)簡單，造價低，橫向剛度好，舉升轉(zhuǎn)動圓滑平順；但油缸必須增大容量。 代表車型：73型。 圖3-2-2俯沖式桿系傾卸機構(gòu) 3.2.3Y形傾卸機構(gòu) Y形桿系傾卸機構(gòu)示意圖如圖3.2.3所示，該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，造價低，舉升轉(zhuǎn)動圓滑平順；但油缸必須增大容量，橫向剛度差，舉升機構(gòu)尺寸大，不易布置。該結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代自卸汽車的生產(chǎn)中應(yīng)用較少。 圖3-2-3 Y型傾卸機構(gòu) 3.2.4傾卸機構(gòu)方案的選定 從以上幾種方案分析中可以看到傾卸式具有的共同特點，它們均采用液壓作為舉升動力。不同的是直推式是利用油缸直接舉升車廂實現(xiàn)傾卸，油缸推動力直接作用在車廂上，不需要桿系作用；而桿系傾卸式的傾卸機構(gòu)由連桿、三角架或推桿等組成。不同的傾卸機構(gòu)的布置和組成也不相同，但他們都具有舉升平順，舉升剛度好，使油缸行程成倍增大，可采用結(jié)構(gòu)簡單、密封性好、易于加工的單缸，布置靈活多樣等優(yōu)點。 根據(jù)上述各種傾卸機構(gòu)的對比分析，以及本次高位自卸汽車的改裝設(shè)計裝載質(zhì)量和車廂最大傾斜角的要求，最終選擇油缸后推連桿組合式傾卸機構(gòu)，如圖3-2-1所示。 3.3車廂后攔板開合機構(gòu)的設(shè)計與分析 高位自卸汽車改裝對車廂后攔板開合機構(gòu)的設(shè)計要求如下： 1.在車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開，并且車廂與托架表面的夾角與后攔板與車廂夾角相等； 2.卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉; 3.3.1自轉(zhuǎn)開合機構(gòu) 圖3-3-1自轉(zhuǎn)開合機構(gòu) 自轉(zhuǎn)開合機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-3-1所示，這種方案是最容易想到的，因為設(shè)計要求中提到在車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開，卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉。 所以在本設(shè)計中，當(dāng)車廂翻轉(zhuǎn)的時候后廂門是完全依靠自重下垂的，在車廂傾斜卸貨的時候，后箱門是可以隨之打開的，當(dāng)車廂恢復(fù)水平的時候，后箱門也可以自動的依靠重力而隨之關(guān)閉。另外，為了保持在后箱門關(guān)閉后，不會因為其他的情況而再次打開，須在車廂的底部設(shè)計了一個倒鎖，它在后箱門關(guān)閉后會自動工作把后箱門鎖死。 該設(shè)計方案的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，思路也比較清晰。缺點是該機構(gòu)在后攔板開啟之后就不能再對后攔板的位置進行控制了，這樣后攔板就可能會在空中左右晃動。 3.3.2滑塊式開合機構(gòu) 圖3-3-2滑塊開合機構(gòu) 圖3-3-2所示為滑塊開合機構(gòu)的示意圖，該機構(gòu)就是一個簡單的四連桿機構(gòu)，其中連桿1是和后箱門固連在一起的，3是一個可以繞車廂體轉(zhuǎn)動的移動副。在車廂翻轉(zhuǎn)時，通過聯(lián)動機構(gòu)使連桿2在3內(nèi)滑動，從而推動1繞C旋轉(zhuǎn)，從而使后廂門開啟。 滑塊開合機構(gòu)的主要優(yōu)點是能夠保證車廂門打開和關(guān)閉的準確位置，比較容易實現(xiàn)和車廂的聯(lián)動關(guān)系；但是桿2在轉(zhuǎn)動的同時還要在移動副中進行滑動，所以，如果個別位置潤滑不良，就很有可能造成機構(gòu)的自鎖，使得后車廂門不能正常的打開。 3.3.3連桿式開合機構(gòu) 圖3-3-3 連桿式開合機構(gòu) 本機構(gòu)完全由四桿機構(gòu)構(gòu)成，如圖3-3-3所示。這是一種簡單的四連桿機構(gòu)，其中連桿3是和后箱門固連在一起的，桿1是一個可以繞車廂體轉(zhuǎn)動的移動副，并且連桿3和連桿1都鉸接在車廂上。當(dāng)車廂翻轉(zhuǎn)時，通過聯(lián)動機構(gòu)使桿3轉(zhuǎn)動，從而帶動后廂門2轉(zhuǎn)動，完成其開啟和關(guān)閉動作。 連桿式開合機構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單；可以實現(xiàn)與其他機構(gòu)的聯(lián)動，能夠確保車廂門的打開關(guān)閉時候的準確位置，而且打開后攔板不會出現(xiàn)前后晃動。該機構(gòu)的缺點就是雖然原理簡單，但對機構(gòu)尺寸的要求較高，而且聯(lián)動機構(gòu)需要從車廂底部連上來，機構(gòu)位于車廂外面，增加了車輛的寬度，而且并不美觀。 3.3.4杠桿式開合機構(gòu) 杠桿式開合機構(gòu)也是由四桿機構(gòu)構(gòu)成，它是在連桿式的基礎(chǔ)上稍做改進而得到的，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-3-4所示。其中連桿ABC是和車廂通過鉸接點B鉸接在一起的，連桿AC 和DE也分別和后廂門鉸接在一起。當(dāng)車廂翻轉(zhuǎn)時，桿ABC繞B點轉(zhuǎn)動，從而帶動后廂門CD轉(zhuǎn)動并上移，完成后廂門的開啟。杠桿式開合機構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單；可以實現(xiàn)與其他機構(gòu)的聯(lián)動，能夠確保車廂門的打開關(guān)閉時候的準確位置，而且打開后后攔板不會出現(xiàn)前后晃動；另外采用這種機構(gòu)不用再額外安裝后廂門關(guān)閉后的鎖止機構(gòu)，從而簡化結(jié)構(gòu)、節(jié)省材料。但該聯(lián)動機構(gòu)需要從車廂底部連上來，機構(gòu)位于車廂外面，增加了車輛的寬度，不美觀。 3.3.5后廂門機構(gòu)方案的選定 通過上述四種開合結(jié)構(gòu)的綜合對比分析，以及對本車型改裝設(shè)計要求的綜合考慮，最后選擇杠桿式開合機構(gòu)，如圖3-3-4所示。 圖3-3-4 杠桿式開合機構(gòu) 3.4車廂未落報警機構(gòu)的設(shè)計與分析 圖3-4舉升裝置報警電路原理圖 自卸汽車具有自動卸料、工效高的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于礦山和土石方施工工程中。自卸汽車常用于基建工程，且多在夜間進行工作，因此在駕駛操作時若稍不注意如在卸完土石料后忘了落下汽車大廂就駕車行駛，則很容易刮斷空中各類線路設(shè)備及發(fā)生人員傷亡事故，造成不應(yīng)有的損失。為了提醒自卸汽車駕駛員，可以在自卸汽車加裝了舉升報警裝置，如圖3-4所示。加裝舉升報警裝置所需的部件有：一只倒車蜂鳴器、一個制動燈開關(guān)、一只舉升指示燈、儀表燈燈泡，以及兩塊角鐵。 安裝方法：將報警蜂鳴器裝于駕駛室儀表盤下面，將舉升指示燈裝在儀表盤上易于安裝且視線好的位置?？紤]到汽車在行駛過程中會引起震動，把報警開關(guān)安裝在汽車的后半部。固定報警開關(guān)的角鐵裝在附梁墊上或焊于附梁上；把另一塊角鐵焊到汽車大廂上,用來控制報警開關(guān)的開閉。在汽車大梁上焊一個螺釘，用來連接報警開關(guān)的負極線。從熔斷器處引出一根火線接在報警蜂鳴器和舉升指示燈的正極上，把報警蜂鳴器和舉升指示燈的負極線接到報警開關(guān)的一端，報警開關(guān)另一端導(dǎo)線接到大梁螺釘上。 全部安裝好后，調(diào)試到報警開關(guān)的通斷間隙能確保：當(dāng)汽車大廂剛舉離附梁時報警蜂鳴器就發(fā)出“嘟嘟”報警聲，同時舉升指示燈點亮；當(dāng)汽車大廂落下剛接觸到附梁時報警蜂鳴器的報警聲就停止，同時舉升指示燈熄滅。 3.5車廂鎖止機構(gòu)的設(shè)計與分析 車廂鎖止機構(gòu)的設(shè)計要求是：結(jié)構(gòu)簡單，能夠可靠防止車廂因路面不平整引起的上下跳動。 鎖止機構(gòu)是防止車輛在運行中由于路面不平等因素引起車廂上下跳動的一種輔助裝置。高位自卸汽車的鎖止機構(gòu)同普通自卸汽車的鎖止機構(gòu)類似，其設(shè)計如圖3-5所示，車廂固定鎖將車廂自動夾緊在托架上，以防止車廂在汽車空載行駛時因顛簸而上下跳動，鎖止機構(gòu)的工作原理是：滾輪1的支座焊接在車廂縱梁7上，車廂下降復(fù)位時，固定鎖滾輪1壓開固定鎖壓板2，迫使壓板2連同聯(lián)接在它上面的帶四角形凸輪的轉(zhuǎn)軸一起圍繞銷3沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，利用凸輪壓迫橡膠塊所產(chǎn)生的反力將滾子夾緊，使車廂與托架保持可靠。 1-滾輪 2-壓板 3-銷 4-橡膠塊 5-副車架縱梁 6-墊木 7-車廂底架縱梁 圖3-5舉升裝置報警電路原理圖 3.6舉升鎖止機構(gòu)的設(shè)計與分析 舉升鎖止機構(gòu)的設(shè)計要求是：結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，能夠可靠保證車廂舉升后在任意高度能停止，防止因自動升降而產(chǎn)生的危險。 實際生活和生產(chǎn)中有摩擦副式和機械式等多種類型的鎖止機構(gòu)，考慮到布置空間的局限和所選單級剪式舉升機構(gòu)的運動特點，可以選用齒輪—齒條式鎖止機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)圖如圖3-6所示。它主要有齒輪1、齒輪2、齒條3、杠桿4以及滑槽5等組成，其中齒輪1可以水平移動但不能轉(zhuǎn)動；而齒輪2只能轉(zhuǎn)動不能移動；齒條3可以水平移動；杠桿4繞O點轉(zhuǎn)動；齒條3與舉升機構(gòu)水平移動的銷鉸接。車廂被舉升的時候，在杠桿4的作用下，齒輪1向左移動，此時齒輪2可以自由轉(zhuǎn)動，齒條3也能水平移動；當(dāng)車廂需要停留在某一高度卸貨時，杠桿4的作用使得齒輪1右移并與齒輪2嚙合，使齒輪2鎖止，此時齒條也被齒輪2鎖止，從而實現(xiàn)了鎖止舉升機構(gòu)的目的。 1-小齒輪 2-大齒輪 3-齒條 4-杠桿 5-滑槽 圖3-6舉升鎖止機構(gòu)示意圖 3.7本章小結(jié) 本章先后采用對比分析以及列舉舉例的方法介紹了高位舉升機構(gòu)、車廂傾卸機構(gòu)以及后廂門開合機構(gòu)等高位自卸汽車的三大主要機構(gòu)的設(shè)計方案。其中車廂高位舉升機構(gòu)有單級剪式和多級剪式等二種設(shè)計方案；車廂傾卸機構(gòu)有油缸后推杠桿組合式、俯沖桿系式以及Y型等三種可用設(shè)計方案；后廂門開合機構(gòu)有自轉(zhuǎn)式、滑塊式、連桿式和杠桿式四種方案。然后通過分析各設(shè)計方案的優(yōu)缺點和適用條件的結(jié)果，結(jié)合當(dāng)前生產(chǎn)生活中的需求選擇最佳機構(gòu)設(shè)計方案——多級剪式舉升機構(gòu)、油缸后推連桿式傾卸機構(gòu)和杠桿式后廂門開合機構(gòu)。 另外，簡單闡述了車廂未落報警機構(gòu)、車廂舉升鎖止機構(gòu)、防止在行駛過程中車廂上下顛簸的車廂鎖止機構(gòu)等其他一些輔助裝置的設(shè)計和安裝。 第4章 高位舉升機構(gòu)的設(shè)計計算 4.1高位舉升機構(gòu)參數(shù)的確定 4.1.1 基本幾何尺寸的確定 如圖4.4所示，AC、BD、為桿長相等的兩桿，AC與BD，鉸接于中點E, A、C、E為滑動鉸接。 圖4.4 雙級剪式舉升機構(gòu)簡圖 設(shè)，初始位置，當(dāng)?shù)竭_最大升程時 由幾何關(guān)系可得： 為了使整個舉升機構(gòu)不超過車廂底部安裝空間，需滿足： 取，聯(lián)立以上方程求解并圓整得： 4.1.2 舉升液壓缸推力T及行程S的確定 考慮到超載的因素，因此計算臺面荷重應(yīng)有一定的安全系數(shù)，即臺面荷重： N 由式得： N 由于液壓缸的作用力同時作用在兩等距離的內(nèi)剪叉臂上，所以油缸對單側(cè)內(nèi)剪叉臂的作用力P為： N 4.2 高位舉升機構(gòu)的校核 本次設(shè)計的剪式舉升機構(gòu)各鉸接點均采用同型號的雙頭螺紋銷連接，因此在對該機構(gòu)進行校核的時候，除了要對剪叉臂進行強度校核外，還要對各鉸接點的銷軸進行強度校核。由于在該機構(gòu)的運動過程中各鉸接點的受力在不斷變化，只需最大受力點進行校核。 4.2.1各鉸接點銷的選擇與校核 考慮到整車結(jié)構(gòu)的整體布局需要，以及結(jié)合高位自卸汽車的整車裝配草圖，取mm9（k為D點到重力作用線的X方向距離）；根據(jù)摩擦副的特性，取。 對上述各鉸接點在任意角度時的計算公式的分析計算，可知E點承受的作用力最大，且當(dāng)時作用在E點的力最大。 由式知，當(dāng)時KN KN 銷軸均用45鋼制造，作調(diào)質(zhì)處理，其屈服強度為[]=355MPa，選擇安全系數(shù)為2，其許用剪切應(yīng)力[]=0.5[]=177.5MPa?？紤]到生產(chǎn)制造的方便、節(jié)省制造工時，在使用材料允許的條件下，該機構(gòu)交接的雙頭螺紋銷均采用同一直徑，取mm。 MPa 因此，該機構(gòu)所有鉸接點選用的銷均滿足強度要求。 4.2.2油缸作用處桿件尺寸的確定與校核 考慮到該桿件所受的作用力比剪式機構(gòu)鉸接點處的力大，經(jīng)比較后取mm。 MPa 經(jīng)校核可知，該桿件滿足使用的強度要求。 4.2.3剪叉臂的校核 舉升剪叉臂的材料均為Q345； 密度：kg/m3； 彈性模量：MPa（根據(jù)胡可定律，彈性模量是反映應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的常數(shù)，與所選的材料有關(guān)）； 最大許用應(yīng)力：345MPa； 由于所有舉升剪叉臂的外形及結(jié)構(gòu)均相同，而直接承受油缸推力作用的臂所受 載荷比其他的大而且復(fù)雜，所以在此只對承受油缸推力的剪叉臂所受負荷最大 （剛舉升）時進行力學(xué)分析 剪叉臂的危險受力狀態(tài)分析 負載位于剪叉臂的中點處，滑動鉸支座A的支反力為 當(dāng)力F的作用點與絞點A的距離為零時剪力的值最大，其值為 當(dāng)力F的作用點與絞點A的距離為時，即負載位于剪叉臂中點時，彎矩M 的最大值為 按彎曲正應(yīng)力強度條件選折截面 由式并根據(jù)彎曲正應(yīng)力強度條件，要求 由表查得，剪叉臂符合彎曲正應(yīng)力強度條件 4.3 本章小結(jié) 本章首先對單級剪式舉升機構(gòu)進行運動分析和動力學(xué)分析，從而詳細敘述了它的運動規(guī)律和力學(xué)規(guī)律，為后面的計算與校核作鋪墊。通過計算發(fā)現(xiàn)，在機構(gòu)舉升車廂的整個過程中，直接承受油缸推力作用的內(nèi)剪叉臂受力最大，且在舉升的初始階段此力達到極限值。 對機械設(shè)計機構(gòu)進行強度校核是保證該機構(gòu)有效工作的前提。通常的校核有多種方式，但本章根據(jù)不同構(gòu)件的不同特點分別采用了計算校核。由于剪叉臂是舉升機構(gòu)中的主要構(gòu)件，經(jīng)校核其強度滿足要求。 第5章 高位傾卸機構(gòu)的設(shè)計計算 圖5-1 傾卸機構(gòu)工作原理簡圖 油缸后推連桿式傾卸機構(gòu)又稱D式傾卸機構(gòu)，其工作原理如圖5.1所示。該傾斜機構(gòu)由傾卸油缸OB、三角臂ABC、拉桿OA構(gòu)成。工作狀態(tài)下油缸充油使活塞桿OB一邊旋轉(zhuǎn)一邊升高。三角臂通過鉸接點C使貨廂繞后鉸接點K翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)貨廂傾斜卸貨。當(dāng)卸貨完成后，液壓操縱手柄扳到“下降”位置，車廂在自重作用下使油缸回油并復(fù)位。 5.1傾卸機構(gòu)參數(shù)的確定 油缸后推連桿式傾卸機構(gòu)主要需確定的尺寸有三角臂的尺寸、拉桿的尺寸、液壓缸的推力及行程、整體的安裝位置等。 5.1.1 車廂最大傾卸角的確定 自卸汽車是利用傾卸機構(gòu)使車廂具有一定的傾角，而使貨物自動卸下。因而只有當(dāng)其傾斜角度大于松散貨物的安息角后，貨物才可能傾卸干凈，而大部分貨物的安息角都在35°~50°的范圍內(nèi)（見表5.1）。同時考慮到松散貨物在濕淋狀態(tài)下其附著力的增加，參考絕答部分同類車型以及本次設(shè)計的要求，最后確定該高位自斜汽車的最大傾卸角為55°。 表5-1　部分松散貨物的安息角 物料名稱 安息角 物料名稱 安息角 無煙煤 27°~45° 細砂（濕） 30°~35° 焦碳 50° 石灰石 40°~45° 鐵礦石 40°~45° 生石灰 40°~50° 銅礦 35°~45° 粘土 50° 粗砂 50° 水泥 40°~45° 5.1.2 基本尺寸參數(shù)的確定 現(xiàn)有的機械機構(gòu)的設(shè)計一般有解析法、作圖法、參考類比法等三種設(shè)計方法，考慮到本設(shè)計的特點，在此選用作圖法進行油缸后推連桿式傾卸機構(gòu)的設(shè)計，其具體設(shè)計過程如下，所示： 1. 根據(jù)高位自卸汽車的整體設(shè)計方案，得車廂最大翻轉(zhuǎn)角，車廂尺寸為4800×2400×640mm。 2. 建立坐標系并確定傾卸機構(gòu)的坐標位置 在此設(shè)定坐標原點為車廂與托架的鉸支點。參考同類型車輛傾卸機構(gòu)，初定傾卸油缸的自由長度mm，油缸的最大工作行程mm。 ①設(shè)傾卸機構(gòu)與車廂鉸支點為 由經(jīng)驗公式，則： mm，取mm。 其中系數(shù)mm，當(dāng)L值較小時，R取下限；反之，R取上限。 為車廂結(jié)構(gòu)允許的最大值，參考同類型結(jié)構(gòu)并結(jié)合本設(shè)計的整車結(jié)構(gòu)，初定mm。 綜上所述，則。 ②設(shè)傾卸機構(gòu)與托架鉸支點為 由經(jīng)驗公式，則： mm，取mm。 為結(jié)構(gòu)允許最小值，參考同類型結(jié)構(gòu)并結(jié)合本設(shè)計的整車結(jié)構(gòu)，初定mm。 綜上所述，則。 3. 過點作線，使其與X軸成夾角（通常）；以E點為圓心，為半徑作圓弧線于點，則即為油缸初始位置的中心線。 4. 連接，并將其繞O點順時針旋轉(zhuǎn)角，則轉(zhuǎn)到C點；再以C點為圓心，以為半徑畫??；又以E點為圓心，以為半徑畫??；兩弧交于點B，則即為時油缸的中心線。 5. 以點B為頂點，作（通常為，也可適當(dāng)增大），再以為頂點作。 6. 作、的垂直平分線交于點F，了；連接；設(shè)線與的延長線夾角為。以點F為頂點，作，且交于；則點、、、和點A、B、C分別為和時三角臂的三個鉸支點。 7. 分別連接、、和、、，則△ABC和△A0B0C0分別為三角臂在初始和終止時的位置。 8. 分別連接、，則它們分別為和時拉桿對應(yīng)的位置。 9. 在圖中測量出線、、和線的長度，從而得到三角臂和拉桿的尺寸參數(shù)。 10. 測量得mm、mm、mm，經(jīng)處理及反復(fù)作圖驗算，最后得mm、mm、mm。 通過相關(guān)的計算與分析表明，該設(shè)計結(jié)構(gòu)滿足本次設(shè)計要求。 圖5.4 后推連桿式傾卸機構(gòu)作圖法 5.1.3液壓缸最大推力Pmax的確定 根據(jù)式計算得KN。 5.1.4拉桿最大拉力Tmax的確定 根據(jù)式計算得KN。 5.1.5拉桿的校核 拉桿的材料均為Q345； 密度：kg/m3； 彈性模量：MPa； 最大許用應(yīng)力：345MPa； 泊松比 ：。 為了保證拉桿安全正常的工作，必須使拉桿內(nèi)的最大工作應(yīng)力不超過材料的拉伸許用應(yīng)力，即 式中，和A分別為危險截面上的軸力與其橫截面面積。 由強度條件可確定桿件安全橫截面面積A，即 5.2本章小結(jié) 本章首先對油缸后推連桿式傾卸機構(gòu)進行運動分析和動力學(xué)分析，從而詳細敘述了它的運動規(guī)律和力學(xué)規(guī)律，為后面的計算與校核作鋪墊。通過計算發(fā)現(xiàn)，在車廂傾卸的整個過程中，三角臂和拉桿均受到很大的作用力。因為三角臂的材料和尺寸都是參考經(jīng)驗選取的。所以強度都能滿足要求。 第6章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 高位自卸汽車液壓系統(tǒng)設(shè)計的好壞，將直接影響整車的性能和生產(chǎn)效率。高位自卸汽車液壓系統(tǒng)一般主要包括舉升液壓系統(tǒng)、傾卸液壓系統(tǒng)以及其他輔助液壓系統(tǒng)。 本次高位自卸汽車的改裝設(shè)計主要偏重于機械機構(gòu)的設(shè)計與分析，而其液壓系統(tǒng)所采用的油泵、油缸、液壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標準化、系列化與通用化且由專業(yè)化液壓件廠集中生產(chǎn)供應(yīng)；因此在改裝設(shè)計中只需要進行液壓元件計算選型。其主要內(nèi)容包括油缸的直徑與行程、油泵工作壓力、流量、功率以及各種相關(guān)控制閥的選型等。 6.1油缸的計算與選型 油缸是液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件，也是上述舉升和傾卸兩大機構(gòu)的直接動力來源。通常油缸分為活塞式和浮拄式兩類。活塞式均為單向作用，其缸體長度大而伸縮長度小、使用油壓低（一般不超過14MPa）。浮拄式為多級伸縮式油缸，一般有2～5個伸縮節(jié)，其結(jié)構(gòu)緊湊，并具有短而粗、伸縮長度大、使用油壓高（可達35MPa）,易于安裝布置等優(yōu)點。浮拄式油缸又分為單向作用式與雙向作用式。雙向作用式用油壓輔助車廂降落，因此工作平穩(wěn)，降落速度快。直推式傾卸機構(gòu)多采用單作用多級油缸；而桿系組合式傾卸機構(gòu)多采用單作用單級油缸[34]。 6.1.1 油缸直徑及行程的確定 油缸選型主要依據(jù)所需的最大作用力以及最大工作行程來確定的。根據(jù)液壓系統(tǒng)中油缸的工作特點，則： 式中：——系統(tǒng)效率，通常按=0.8； ——液壓系統(tǒng)額定工作壓力（MPa）， 參考表6.