【正文】 濟(jì)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。這種發(fā)展方向除了我國公路條件改善外，還和我國公路貨物運(yùn)輸市場息息相關(guān) 。 在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)換初期，由于汽車領(lǐng)域不象航天等領(lǐng)域受到重視，國內(nèi)大多數(shù)輕型礦用自卸車生產(chǎn)企業(yè)在 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中一直沿用傳統(tǒng)的“類比作圖試湊法”，這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法主要是憑借設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，參照相同或類似的較為成熟的設(shè)計(jì)方案，輔以必要的分析計(jì)算，確定一個(gè)初始的設(shè)計(jì)方案，并通過估算，初步確定有關(guān)參數(shù)；然后對初定方案進(jìn)行必要的分析及校核計(jì)算；如果某些設(shè)計(jì)要求得不到滿足，則可進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的修改，設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整，并再一次進(jìn)行分析及校核計(jì)算，如此多次反復(fù)，直到獲得相對合適的設(shè)計(jì)方案為止。 自卸汽車具有 高度機(jī)動(dòng)性和卸貨機(jī)械化等優(yōu)點(diǎn)，通常與鏟式轉(zhuǎn)載機(jī)、挖掘機(jī)或皮帶運(yùn)輸機(jī)等配套使用，實(shí)現(xiàn)裝卸機(jī)械化，從而可以大大縮短裝卸時(shí)間，提高運(yùn)輸效率并可以節(jié)省勞動(dòng)力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。 20 世紀(jì) 80 年代末發(fā)展起來的自卸 車 ， 一般 裝載重量在 之間。Hydraulic。不僅減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還促進(jìn)國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度，關(guān)系到國家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)。 本文以自卸 汽 車為 設(shè)計(jì) 題目，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 為 以下幾個(gè)方面 :確定自卸 汽 車的總體設(shè)計(jì)方案、對舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及力學(xué)分析、對車廂的結(jié)構(gòu)及副車架 的設(shè)計(jì)、對液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、對自卸 汽 車進(jìn)行整車性能 的 分析。 不同的用途就有不同的種類， 非公路運(yùn)輸重型 車 和超重型 的 自卸汽車 為一類 。 促使一般運(yùn)輸車和特種運(yùn)輸車的增長和發(fā)展 。 由于 自卸汽車減輕了裝卸工作量、提高了工作效率、車廂可以密閉等原因，越來越被廣大用戶所接受，市場容量也越來越大。優(yōu)化技術(shù)將越來越得到更為廣泛的應(yīng)用?？梢院敛豢鋸埖卣f，未來的卡車發(fā)展方向?qū)⑹菍Ｓ密嚒樘岣咦孕镀嚨目萍己?，追求高附加值，各國更是不斷采用先進(jìn)技術(shù)，其主要表現(xiàn) 以下幾個(gè)方面：全面提高自卸汽車內(nèi)在質(zhì)量和使用性能；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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，以提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和縮短設(shè)計(jì)研制的周期；在材料配置上，將更多地采用高強(qiáng)度鋁合金、不銹鋼、工程塑料和聚合材料等。 Hardox 是瑞典鋼鐵集團(tuán)生產(chǎn)的一種耐磨鋼板 , 具有較高的屈服強(qiáng)度 , 是16Mn的三倍以上 , 并且具有較高的硬度和沖擊韌性。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對汽車運(yùn)輸工具在各種功能和性能方面要求越來越高，對運(yùn)輸服務(wù)的品質(zhì)以及運(yùn)輸服務(wù)的多元化、個(gè)性化要求越來越強(qiáng)，從而推動(dòng)著專用車的迅速發(fā)展。針對上述問題和課題的研究需要，本文的主要工作是自卸汽車車廂和舉升機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。 第 二 章 自卸車總體設(shè)計(jì)及 方案選擇 質(zhì)量參數(shù)的確定 額定裝載質(zhì)量是自卸汽車的基本使用性能參數(shù)之一。 整備質(zhì)量 0m ： 選取 5000kg； 裝載質(zhì)量 em ： 選取 5500kg； 駕駛員質(zhì)量 rm ： 65kg/人，額定載員 3人， 3 65 195kg kg??； 自卸汽車總質(zhì)量是指裝備齊全，包括駕駛員，并按規(guī)定裝滿貨物的質(zhì)量。為避免裝載時(shí)物料下落碰壞駕駛室頂孟，通常車廂前欄板加做向上前方延伸的防護(hù)擋板?？紤]到貨物的沖擊和碰幢，鏟斗車廂的設(shè)計(jì)形狀較復(fù)雜，用料較厚。 （ 2）工藝性能 :材料加工的工藝流程要適合批量生產(chǎn)。如果車廂扭轉(zhuǎn)剛度過小，能與車架扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)，當(dāng)車架產(chǎn)生較大扭曲時(shí)，車廂可能因變形過大而早期損壞。該機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)是靠車廂舉升機(jī)構(gòu)的擺差來鎖啟車廂板。隨著車廂舉升角度的增大，和軌跡的差就也相應(yīng)的增大，由拉桿拉動(dòng)鎖鉤下銷 7 左移，克服扭轉(zhuǎn)彈簧的彈力， 迫使鎖鉤開啟，打開車廂板，使車廂中的貨物卸下。因此需要自卸機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮到鉸支點(diǎn)和油缸的免維護(hù)性。 協(xié)調(diào)性 液壓舉升機(jī)構(gòu)實(shí)際上是一種演化的四連桿機(jī)構(gòu)，在外力作用下，各 部件能沿自己 的鉸支點(diǎn)按設(shè)計(jì)者的意圖順利轉(zhuǎn)動(dòng)，不得出現(xiàn)傳動(dòng)角小于許用傳動(dòng)角的情況，更不能有死點(diǎn)位置的存在。 對于具體形式的舉升機(jī)構(gòu)，舉升力系數(shù) K 與汽車總布置參數(shù)和機(jī)構(gòu)的性能特征有關(guān)， K 值只能比較同類型舉升機(jī)構(gòu)的工作效率。 最大舉升角 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 指舉升機(jī)構(gòu)能使貨箱傾翻的最大角度。 表 常運(yùn)貨物的安息角 物料名稱 煤 焦炭 鐵礦石 銅礦 細(xì)沙 粗沙 石灰石 安息角（度） 27～ 45 50 40～ 50 35～ 45 30～ 35 50 40～ 45 油壓特性曲線 舉升過程中，油缸工作壓力是舉升角的函數(shù)。舉升機(jī)構(gòu)種類繁多，設(shè)計(jì)方法也不盡相同。 a） 前置式 b） 中置（后置）式 圖 直推式舉升機(jī)構(gòu) 1車廂； 2拉桿； 3三角形拉桿； 4舉升油缸； 5副車架 圖 油缸前推連桿組合式 1車廂； 2拉桿； 3三角形拉桿； 4舉升油缸； 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 油缸后推連桿組合式 1車廂； 2拉桿； 3三角形拉桿； 4舉升油缸； 5副車架 圖 油缸前推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) 1車 廂； 2拉桿； 3三角形拉桿； 4舉升油缸； 圖 油缸后推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) 1車廂； 2拉桿； 3三角形拉桿； 4舉升油缸； 5副車架 圖 油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu) 上面各種機(jī)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，使用時(shí)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。 舉升機(jī)構(gòu)幾何尺寸的確定 油缸前推式四連桿舉升機(jī)構(gòu)（見圖 ），主要由舉升油缸 EB、拉桿 AD和三角臂 ABC 構(gòu)成。 車廂放平時(shí)舉升機(jī)構(gòu)與車廂前鉸支點(diǎn) C0的確定 車廂前鉸支點(diǎn)的坐標(biāo)（ Cox ， Coy ）可按經(jīng)驗(yàn)公式（ ）計(jì)算 max?RLxCo? （ ） 式中 L— 油缸最大工作行程，參考同類車型油缸型號，初選油缸自由長度=1165mm，最大有效工作行程 L=780mm； max? — 車廂最大舉升角，根據(jù)車廂傾卸動(dòng)作要求和所運(yùn)物料的安息角， 選取 max? = ?50 R— 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根據(jù) L尺寸，選取 R=175 因此可得， Cox = 50780175? =2730mm 考慮結(jié)構(gòu)安排，取 Cox =2725mm 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 0C 點(diǎn)的垂直方向應(yīng)盡量靠近車廂底面，充分利用車廂底部空間，減少油缸下支點(diǎn)沉人副梁中的深度。時(shí)的位置。如果出現(xiàn)點(diǎn) 0B 至車廂底板距離小于點(diǎn) OC 至車廂底板距離的情況，則應(yīng)加大 00CB 線與 x軸平行線的夾角的數(shù)值，重新計(jì)算各鉸支點(diǎn)參數(shù)值。 校核安全系數(shù) n=σ s/σ =n 因此，拉桿截面面積 A=600 2mm 滿足強(qiáng)度要求。雙作用缸則分別向缸的兩側(cè)輸入壓力油，活塞的正反向運(yùn)動(dòng)均靠液壓力來完成。 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 液壓泵性能參數(shù)計(jì)算 一般常用的液壓泵分為齒輪泵、柱塞泵、葉片泵、螺桿泵。所以選用單級齒輪泵。 系統(tǒng)最大壓力 ??? Ap ECmax F 已知 EBF = ? = 42dA ?? = 2? =7850m 2m =7850 610?? 2m ??? Ap ECmax F = 6 ?? ? = 610? N∕ 2m =15Mpa16Mpa。對于可翻轉(zhuǎn)式駕駛室不宜采用這種方式。 理 液壓系統(tǒng)原理圖如圖所 示 1油箱； 2安全閥； 3分配閥； 4油缸； 5單向閥； 6油泵 液壓系統(tǒng)原理： 舉升狀態(tài) 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 首先，液壓泵將液壓油從油箱抽取，通過三位四通閥，處于左部 狀態(tài)，油液上流流向油缸左端，經(jīng)過右端，流向油箱通過。因此，取力器在專用汽車的設(shè)計(jì) 和制造方面顯得尤為重要。 本章主要對自卸汽車舉升液壓系統(tǒng)進(jìn)行了選型計(jì)算。 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 圖 副車架示意簡圖 在汽車制造工藝中，鋼板沖壓成型工藝占有十分重要的位置。 和圖 ，以提高副車架的抗扭和抗彎能力?？v梁可以用抗拉強(qiáng)度為 510MPa的 16MnL和 09SiVL（必須是用往復(fù)式扎機(jī)生產(chǎn)的） 10TiL和 B510L鋼板生產(chǎn)，橫梁可以用抗拉強(qiáng)度為 390MPa的 08TiL和 B420L鋼板來生產(chǎn)。其形狀同主車架，在主副車架之間加一定厚度的松質(zhì)木條。此方案應(yīng)用很廣，如自卸車、冷藏車、垃圾車等一般都從變速器上端取力。車廂開始回位，使車廂保持下降狀態(tài)。但反應(yīng)較慢。按換向閥的工作位置和控制的通道數(shù)，可分為二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位 五通等；按換向閥的操縱方式，可分為手動(dòng)、電磁、液動(dòng)、電動(dòng)和氣動(dòng)。液壓系統(tǒng)的油箱容積應(yīng)滿足一下要求： （ 1）設(shè)備停止運(yùn)行時(shí)，液壓油液能夠靠重力作用返回油箱； （ 2）操作時(shí)，油面保持適當(dāng)高度位置； （ 3）能散發(fā)操作時(shí)產(chǎn)生的熱量。對變量泵，按輸由方式，又可分為單向變向泵和雙向變量泵。 因此， d≧ (4EBF0/P η )189。 液壓油缸性能參數(shù)計(jì)算 液壓缸作為液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行組件，以直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)擺動(dòng)的形式，將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出。 拉桿截面尺寸確定 拉桿 DA0 為二力受拉桿件，作用力對稱分布在兩根拉桿上，因此作用在每根拉桿上的最大拉力為： F= DAF0/2= 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 初選拉桿材質(zhì)為 Q235， 從《機(jī)械手冊》 [5]可查得σ s=230000000N/m178。兩弧交于 B 點(diǎn)，連接 EB和 BC ，作 ??? 6EBA ，又以 0B 為頂點(diǎn)， 00AB 為邊，作CBAABC ??? 000 ，根據(jù)結(jié)構(gòu)允許尺寸，取 AB = 00AB =250mm，連接 00AB ， AC，由此江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 確定 0A 點(diǎn)的坐標(biāo)為 (3615， 152)，即△ 000 CBA 和△ ABC分別為 ???0 和 ??? 50 時(shí)三腳架所處的位置。 E 點(diǎn) x 軸坐標(biāo)由經(jīng)驗(yàn)公式求得 4 0 ???? LLxx oAoE （ ） = 1 6 7 2 5 ????? =2387mm 根據(jù)結(jié)構(gòu)安排，令 Ex 為 2378，則 E點(diǎn)坐標(biāo)為（ 2378， 14）。舉升機(jī)構(gòu)在初始位置所占據(jù)的空間愈小愈好，以保證機(jī)構(gòu)緊湊，各構(gòu)件不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，可協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。 另外單缸系統(tǒng)其橫向剛度不足，系統(tǒng)傾卸穩(wěn)定性差，還存在工作壽命短、成本高等缺點(diǎn)。但由于液壓油缸工作行程長，故一般要求采用單作用的 2 級或 3 級江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 伸縮式套筒油缸 .按油缸布置位置不同，直推式舉升機(jī)構(gòu)可分為前置式和后置式（亦稱為中置式）兩種，前置式一般采用單缸，后置式既可采用單缸，也可采用并列雙缸。 上述六個(gè)性能參數(shù)構(gòu)成了對舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行綜合評價(jià)的基本指標(biāo)。將松散物置于光滑的平板上，使此平板傾斜到松散物開始 滑動(dòng)時(shí)的角度，為松散物滑動(dòng)角，一般為 30～ 40 度。舉升油缸最大行程 較小，可減少舉升油缸的級數(shù)，降低制造成本，同時(shí)舉升機(jī)構(gòu)的布置也較方便。同時(shí)由于設(shè)計(jì)手段的落后，設(shè)計(jì)周期長，產(chǎn)品投放市場遲緩，不能適應(yīng)市場多變的要求。 卸料性 礦用自卸車顧名思義就是省卻了人力卸料之苦，通過特定的機(jī)構(gòu)使用液壓力自動(dòng)卸料。整車參數(shù)將會對自卸車的車廂設(shè)計(jì)起到至關(guān)重要的作用，質(zhì)量參數(shù)會對自卸車的舉升機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有這決定性的作用。鎖鉤 4固定在車廂底架上，了繞其鎖鉤軸 6 轉(zhuǎn)動(dòng)。 表 車廂的整體尺寸 車廂長度 5200mm 車廂寬度 2280mm 車廂高度 1530mm 車廂前后板厚度 5mm 車廂底板厚度 6mm 車廂欄板厚度 150mm 車廂欄板高度 1528mm 擋板鋼板厚度 6mm 擋板肋寬度 100mm 擋板肋厚度 50mm 車廂內(nèi)部尺寸參數(shù) 車廂內(nèi)部長寬各為車廂的長寬 相應(yīng)減掉廂板鋼板和車廂加強(qiáng)肋的厚度，高度減去鋼板厚度，即有車廂內(nèi)層的長，寬，高為： 車廂長度： 4500mm 車廂寬度： 2280mm 車廂高度： 900mm 即有，車廂的有效體積為： ?V ?? = 3m 車廂質(zhì)量 kgm 1144? 車廂底梁的強(qiáng)度