【正文】 輸，地下無軌礦運(yùn)卡車的作用更是無可非議。所以，通過后橋擺動架可保持前、后橋車輪始終著地。按照國外的經(jīng)驗，要使無軌礦山發(fā)揮綜合經(jīng)濟(jì)效益，不僅要使用鏟運(yùn)機(jī)，還要發(fā)展與其配套使用的自卸卡車等輔助設(shè)備?？ㄜ嚱Y(jié)構(gòu)分析在工程中占有重要的地位，它不僅能為新結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供合理的數(shù)據(jù)，而且可以判定原始結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理。 AJK20K井下礦運(yùn)卡車及擺動架 MKA20地下卡車及其擺動架并且通過整個分析和研究過程，不但能鞏固理論力學(xué)和材料力學(xué)的基礎(chǔ)知識，還可適當(dāng)探究虛擬樣機(jī)技術(shù)和工程分析軟件的使用。一般在分析一個機(jī)械結(jié)構(gòu)的受力情況時，常常先考慮分析它的靜力學(xué)狀態(tài)。 動力學(xué)分析動載荷是與時間有關(guān)的載荷，動載荷作用下，結(jié)構(gòu)上相應(yīng)的位移、應(yīng)力和應(yīng)變不僅隨空間位置變化，而且隨時間變化。適合地下、高溫及高海拔地區(qū)使用，具有極佳的動力性，可以承載更大的有效載荷，在同等發(fā)動機(jī)中具有更高的功率和更大的扭矩，即使在低速條件下也具有良好的使用性。G r 是指由懸掛的彈性原件所負(fù)載的的那些部件，如車身、車架以及固定在車身或車架上的所有總成和設(shè)備的重力； G e 是指額定裝載時，行李或貨物的重力。卡車的外載荷受力可以簡化為平面力系，設(shè)力系的作用面為oxy 平面，則各力在z 軸上的投影及對x 軸和y 軸之矩均等于零，因此平衡方程為：ΣFx = 0 ΣFy = 0 ΣMo(F) = 0 AJK—20 型鉸接式自卸卡車采用四輪驅(qū)動，勻速運(yùn)行工況下，地面對卡車的切向反作用力與地面對卡車的滾動摩擦阻力相平衡，因此由Σ FX =0可知：R1x = R2x = 0 卡車滿載勻速行駛時，在水平方向的外力為零，在豎直方向外力為平衡力。由于截面上的合力是一定的，而兩個接觸面的狀態(tài)也基本相同，所以在求解過程中假設(shè)R Y1 與R Y 2 為等值。（四）聯(lián)結(jié)螺栓組的應(yīng)力分析。 單排四點接觸球軸承示意圖一套單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承是如何能同時承受軸向力、徑向力和傾覆力矩的，下面根據(jù)推力向心球軸承進(jìn)行推導(dǎo)。1．軸承的動態(tài)壽命在機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域，當(dāng)作用在軸承上的載荷P等于基本額定動載荷C時，軸承的壽命等于106轉(zhuǎn)。根據(jù)當(dāng)量靜載荷計算公式可分別求得套圈組A 和B 的當(dāng)量靜負(fù)荷PoA 和PoB 。將（3）、（4）、（5）、（6）式代入（1）、（2）得： k1R2R1r2dr0πsinαdα+k2i=118Li=RX6k1R2R1r3dr0πsin2αdα+k2i=118Li2=M2 上述方程組中，兩個方程兩個未知數(shù)，解方程便可的得到kk2的值。為了考慮車架使用時的動載荷情況，在計算中對本節(jié)工況中計算載荷做如下的規(guī)定： 總載荷=（G+N+W）K 其中，G為車架質(zhì)量，N為車廂和物料質(zhì)量，W為發(fā)動機(jī)、動力總成、油箱等質(zhì)量；K為動載荷系數(shù)，根據(jù)道路條件、車速選定，一般取K=~ 。當(dāng)卡車非卸載工作時，液壓系統(tǒng)油壓各處相等，故在本文的三種工況中R3 均為零。遠(yuǎn)擺動架使用的回轉(zhuǎn)支承型號為010401120 。但是綜合考慮后，確定擺動架的最大應(yīng)力出現(xiàn)在鉸接板與基板的焊接處，對于這種情況的校核則不能簡單計算，須用分析軟件結(jié)合實驗方法進(jìn)行校核。而通過對此擺動架的三維分析，我清楚的意識到了此擺動架尺寸大的問題關(guān)鍵，那就是對于擺動架回轉(zhuǎn)支承的選型。化簡后，制動減速度計算公式可為： abmax=φg 重力加速度大小為g = m/ s 2 。各力作用點的位置由其在oxy 坐標(biāo)系的坐標(biāo)來確定。，擺動架與回轉(zhuǎn)支承相接觸的上半部分承受壓力，下邊的螺栓組承受拉力，壓力與拉力之組合起來，抵消傾覆力矩M2，軸向力R X 6 。靜載能力的校核公式為 C0P0S式中：C0為額定靜載荷（N）； P0為當(dāng)量靜載荷（N）； S為靜載的安全系數(shù)，承受較大沖擊載荷情況下，S=~ 。這些支反力計算公式的形式，要視外負(fù)荷是直接加在內(nèi)套圈上還是外套圈上的不同而不同；而視傾覆力矩M 的方向不同而不同；視軸向力Pa 、徑向力Pr 、等效力矩P M 在大小次序上的不同而不同。由于軸承質(zhì)量與整車質(zhì)量相比很小，在進(jìn)行計算時忽略了軸承質(zhì)量。以前橋支撐原點建立擺動架力系的平衡方程：X方向：RX3+RX4RX5=0Y方向：RY3+RY4+G3RY5=0Mo(F)=0： M1+RY3+RY4L6RX3h1+RX4h2+RX5h3=0方程中 L7 是R X 5 、R Y 5 作用點到坐標(biāo)原點在X 方向的水平距離， h3 是R X 5 作用點到坐標(biāo)原點在Y 方向的垂直距離， h h2 節(jié)中意義和數(shù)值相同，h為R X R X 4 兩力作用點之間的距離， 節(jié)中的相同。 后車架受力分析簡圖圖中 G1 、GG2 中的相同。本文分①滿載勻速行駛工況②滿載勻速振動沖擊工況③緊急制動工況三種情況，對主要承載部件前車架、后車架和擺動架進(jìn)行重點分析。 整車受力模型簡化研究力學(xué)問題時，根據(jù)問題的不同要求，首先要選取適當(dāng)?shù)难芯繉ο螅瑸榱伺逅氖芰η闆r，不僅要明確它所受的主動力（既解除約束力以外的所有力，工程上中也稱為載荷），而且還必須把它從周圍的物體中分離出來，將周圍物體對它的作用，用相應(yīng)的約束力來代替。在載荷作用下，構(gòu)件即使有足夠的強(qiáng)度，但若變形過大，仍不能正常工作。靜力分析計算在固定不變的載荷作用下結(jié)構(gòu)的效應(yīng)。為盡量避免卡車在服役期內(nèi)發(fā)生破壞失效，減少經(jīng)濟(jì)損失，在優(yōu)化擺動架的結(jié)構(gòu)和尺寸的同時，非常有必要對卡車前后車架、整車強(qiáng)度尤其是擺動架部件進(jìn)行應(yīng)力分析。地下無軌礦運(yùn)設(shè)備的發(fā)展和廣泛運(yùn)用，加速了鑿巖臺車和自卸式運(yùn)礦卡車等各種無軌礦運(yùn)設(shè)備的推廣應(yīng)用，并推動地下采礦工藝也發(fā)生了深刻的變革，極大地提高了井下作業(yè)的安全性和生產(chǎn)效率。前、后橋都采用剛性懸掛結(jié)構(gòu)，目的是有效減少整車高度。通過先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)和聯(lián)合攻關(guān)，我國礦山機(jī)械的研制開發(fā)技術(shù)有了長足的進(jìn)步，關(guān)鍵部件的進(jìn)口和重大技術(shù)裝備的國產(chǎn)化攻關(guān)研究取得了一批科研成果，大大提高了有色礦山的技術(shù)裝備水平，已成功地研制了多種型號的柴油及電動鏟運(yùn)機(jī)、井下自卸汽車以及無軌輔助設(shè)備等產(chǎn)品，并得到了應(yīng)用。擺動架內(nèi)部安裝一盤滾動回轉(zhuǎn)支撐，整個結(jié)構(gòu)承受多種應(yīng)力。既保證前后機(jī)架的鏈接，還要保證前后機(jī)架之間的縱向擺動。經(jīng)過十幾年的工作，各攻關(guān)項目和課題已取得很大進(jìn)展，這些課題都通過了鑒定或驗收，大部分項目已推廣并取得較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在鉸接處的前車架上設(shè)計的相對擺動結(jié)構(gòu)，可以使卡車在路面不平時前后車架之間產(chǎn)生橫向擺動，使車輛四輪始終著地，整車質(zhì)量均是附著質(zhì)量，保證了車輪與地面之間的附著牽引性能，同時避免車架產(chǎn)生附加載荷。近年來，我國地下礦山以地下無軌礦運(yùn)設(shè)備和礦運(yùn)卡車為核心的采礦裝備得到了極大的發(fā)展，先后研制成功20多種規(guī)格的地下無軌礦運(yùn)設(shè)備，其斗容從0．38m 3發(fā)展到6m 3，礦運(yùn)卡車從8T發(fā)展到25T。 本章小結(jié)鉸接式自卸車是非公路用車輛，工作在礦山或隧道土建工地進(jìn)行短距離運(yùn)輸，由于礦山環(huán)境復(fù)雜、路況惡劣，車架是其中的關(guān)鍵部件，在裝載、運(yùn)輸和卸載中承受主要的載荷，而中央擺動架的受力情況復(fù)雜，因而也是最容易損壞的關(guān)鍵部件之一。以薄板板殼為主的結(jié)構(gòu)，如轎車的底架、車身等。（2）剛度要求?；诒拒囆偷男绿攸c對AJK20型卡車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行詳細(xì)的計算，一邊為中央擺動架的優(yōu)化問題提供基本依據(jù)和優(yōu)化校核?？ㄜ囋谶M(jìn)行卸載工作時，R3需進(jìn)行特殊分析，而當(dāng)卡車非卸載工作時，液壓系統(tǒng)油壓各處相等，即在本文的三種工況中R 3 均為零。 后車架受力分析后車架與擺動架之間的主銷采用關(guān)節(jié)銷聯(lián)結(jié)，關(guān)節(jié)銷只承受剪切力和軸向力，不承受繞z 軸方向的彎矩，下面是后車架的受力分析簡圖。 擺動架受力分析簡圖圖中R X 3 、R X 4 、R Y 3 、R Y 4 分別為R X 1 、R X 2 、R Y1 、R Y 2 的反作用力， G3 為擺動架的重力， M1 是由螺栓預(yù)緊力產(chǎn)生的力矩。當(dāng)X 方向的作用力大到等于螺栓預(yù)緊力時，軸承外圈與擺動架接觸面之間的壓力將等于零，所以， R X 6 、M2 均由螺栓的預(yù)緊力產(chǎn)生。與推力向心型軸承支反力求取的方法相仿，可求得四點接觸球軸承的支反力。2．軸承的靜載能力鉸接式卡車的回轉(zhuǎn)支承屬于較大型的軸承，工作轉(zhuǎn)速不高，但往往處于擺動工作狀態(tài)，這時需要校核其靜載能力。這樣螺栓組的受力只剩下R X 6 、M2 。X方向： R1XRX8=0 Y反向： G1+RY8R1=0 MoF=0 ：M4+G1L1RY8L8=0 滿載勻速運(yùn)行計算結(jié)果設(shè)力系所在的平面與oxy 平面重合，且前橋與前車架連接處為oxy 平面的坐標(biāo)原點O，沿車身方向為x 方向。本工況計算所用的一些公式如下： FXb≤Fφ=FZφ ；即 FXbmax=FZφ FXb=φbG ab=φbg以上式中，F(xiàn)Xb為地面制動力，F(xiàn)? 為地面附著力，F(xiàn) Z —驅(qū)動輪的法向反力，單位N；? 為地面附著系數(shù)， ?b為制動力系數(shù)；a bmax 為制動減速度，單位m/ s2 。原擺動架三維模型通過AJK20礦運(yùn)卡車的擺動架與其他同類產(chǎn)品擺動架的一個比較，可以明顯的察覺到此擺動架存在明顯的富余。通過相關(guān)計算，發(fā)現(xiàn)擺動架在三種工況下求得的最大應(yīng)力遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力，即使按照第一強(qiáng)度理論計算，最大應(yīng)力也為許用應(yīng)力的1/10左右。那么根據(jù)上節(jié)工況三的計算結(jié)果知道最大軸向載荷為235000N，最大傾覆力矩為75261Nm根據(jù)這兩個條件選用徐州羅特艾德0140800回轉(zhuǎn)支承。本文在滿載勻速振動沖擊工況下對車架的計算分析中取動載系數(shù)為K = 2，這樣一來就能將動態(tài)轉(zhuǎn)換成靜態(tài)來處理。顯然，得到kk2的值便可以代入（5）中很容易的求得各螺栓受力。一般來說，直接承受外負(fù)荷的套圈組A的當(dāng)量靜負(fù)荷PoA 的數(shù)值比PoB 來的大，故可只校核套圈組A 的靜載能力，使 C0HP0AS P0A=27158+127158=89621 (N) C0HP0A==S所以靜載能力完全滿足要求。而當(dāng)P不等于C時，經(jīng)過大量試驗和分析，額定壽命L 的計算公式為 L=(CP)ε (Mr兆轉(zhuǎn))式中：C為額定動載荷（N）； P為當(dāng)量動載荷（N）； ?為壽命指數(shù)，擺動架所用四點接觸球軸承?=3 。下圖是兩套推力向心球軸承的受力圖： 兩套推力向心軸承受力示意圖作用在軸承上的任意外負(fù)荷總可以向軸承組合中心點簡化為一組力系，該力系由軸向力Pa、徑向力Pr 、傾覆力矩M 所組成。下面為具體分析：（一） 軸承整體受力分析。由于截面上的合力是一定的，而兩個接觸面的狀態(tài)也基本相同，將R Y1 、R Y 2 取相等的值是可行的。以前車架前橋支撐處為坐標(biāo)原點o ，豎直方向的各力對原點取矩，可列出平衡方程：Y 方向： R1 + R2 － G1－ G2－ G21 － G22 = 0ΣMo(F) = 0 ： R2L5+G1L1G2L2G21L3G22L5=0圖中 G1 為前車體的重力， G2 為后車架的重力， G21 、G22 為車箱與物料的重力在后車架上的分配值。所有這些重力都按集中載荷Fi （或均布載荷）分布在車架的適當(dāng)位置i（i = 1, 2L ）上，即G r + G e = Σ F i 。這種發(fā)動機(jī)兼有廢氣凈化和消音裝置，降低了巷道內(nèi)的噪音分貝，發(fā)動機(jī)排放達(dá)到歐Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)，裝備井下凈化器，滿足礦山空氣環(huán)保要求排放。動力學(xué)要解決的問題主要有兩點：（1）尋求結(jié)構(gòu)的固有頻率和主振型，從而了解結(jié)構(gòu)的振動特性，以便更好地利用或減小振動；（2）分析結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)特性，以計算結(jié)構(gòu)振動時的動力響應(yīng)和動位移的大小及其變化規(guī)律。靜力學(xué)分析是研究結(jié)構(gòu)在力系作用下的平衡條件的科學(xué)。通過三維軟件對擺動架進(jìn)行建模，體會三維軟件在實際工作中的用途。車架是整個卡車的基礎(chǔ)，在它上面安裝著發(fā)動機(jī)、傳動系、行駛系和車身等主要裝置。主要設(shè)備與輔助設(shè)備臺數(shù)之比，一般為1∶4 左右。因此，有了擺動架的地下無軌礦運(yùn)卡車，在不平的路面上行駛時，兩側(cè)車輪可以保證能同時接觸地面，改善車輪的附著條件，充分利用整機(jī)的黏著重量，增大卡車的牽引力，同時確保整體的穩(wěn)定性、通過性和最大生產(chǎn)率。鉸接式卡車設(shè)計與計算畢業(yè)論文目　　錄摘　　要 1Abstract 21 緒論 1 課題背景 1 鉸接式卡車的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 2 2 2 鉸接式卡車車架 3 型鉸接式卡車車架簡介 3 車架研究現(xiàn)狀 5本課題研究內(nèi)容和意義 6 本章小結(jié) 72機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)分析方法 9 理論力學(xué)分析 9 9 動力學(xué)分析 10 材料力學(xué)分析 103 鉸接式卡車受力分析 11 AJK20 型自卸車的新特點 11 整車受力模型簡化 11 滿載勻速行駛工況 13 后車架受力分析 16 中央擺動架與回轉(zhuǎn)支承受力分析 17 前車架受力分析 30 滿載勻速運(yùn)行計算結(jié)果 30 滿載勻速振動沖擊工況 31 緊急制動工況 33 本章小結(jié) 364擺動架部件的重新選型與優(yōu)化 37 擺動架結(jié)構(gòu)形式的認(rèn)識和確定 37 回轉(zhuǎn)支承的選型 37 40 擺動架各項參數(shù)校核 40結(jié) 論 43參 考 文 獻(xiàn) 45附 錄A 46附 錄B 66在 學(xué) 取 得 成 果 80致　　謝 8121 緒論 課題背景隨著現(xiàn)代工業(yè)及科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，用于工業(yè)生產(chǎn)的各種生產(chǎn)設(shè)備也在不斷發(fā)展，這不僅表現(xiàn)在設(shè)備本身功能的不斷完善上，更表現(xiàn)在設(shè)備的自動化程度上，因此，目前工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備正朝著高自動化集成的方向發(fā)展。 鉸接式卡車的發(fā)展及研究現(xiàn)狀礦運(yùn)卡車作為采礦運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ撸诓傻V生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。顯然，我國與此比例相差甚遠(yuǎn)，由于礦山無軌設(shè)備不配套，使鏟運(yùn)機(jī)難以發(fā)揮其生產(chǎn)能力。當(dāng)卡車在崎嶇不平的道路上行駛時，車架可能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形以及在垂直平面內(nèi)的彎曲變形，因而，將會改變各機(jī)構(gòu)之間的相對位