【文章內(nèi)容簡介】 卸汽車要求載重質(zhì)量為25噸，載重要求比較高。為了裝載那么多貨物，相應(yīng)就需要大車廂裝載。而舉升機(jī)構(gòu)也要和車廂相匹配。由于前頂式舉升機(jī)構(gòu)舉升重型貨物時，力臂較長舉升時所需的舉升力相比連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)小很多。而且隨著舉升角度的增大，車廂及貨物的重心后移到所需的舉升力會越來越小。通過分析采用前頂直推式舉升方式相比連桿組合式相比存在以下的優(yōu)點：1. 安裝時占用空間小，舉升機(jī)構(gòu)工作過程中基本不會與副車架、主車架和車廂發(fā)生干涉。2. 因為本次設(shè)計載重質(zhì)量為25噸。采用前頂直推式舉升機(jī)構(gòu)舉升時，力臂明顯長于連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)，所以剛剛開始舉升車廂時前頂直推式舉升方式比較省力。，前頂直推式舉升機(jī)構(gòu)由于舉升作用力較小使得油缸工作壓力也小，油缸系統(tǒng)中的各零部件承受的壓力也小，舉升機(jī)構(gòu)系統(tǒng)就不易發(fā)生故障。通過市場實車調(diào)研和綜合考慮決定采用前頂直推式多級缸的舉升方式。 副車架選擇自卸汽車工作時讓車廂直接和自卸汽車主車架剛性連接，主車架就需要承受車廂自重和貨物的質(zhì)量。主車架在車廂裝滿貨物行駛的過程中會處于集中載荷的情況。在裝貨和卸貨時還受到?jīng)_擊力，行駛中還要受到顛簸，嚴(yán)重時會破壞主車架的原有結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形。所以就要設(shè)計副車架來保護(hù)主車架。查資料可知，自卸汽車的副車架按舉升方式有4種：馬勒里式副車架、浮動油缸式副車架、雙缸式副車架和前頂式副車架。由于本次考慮到本次設(shè)計的是重型自卸汽車，舉升機(jī)構(gòu)已經(jīng)選擇了前頂直推式多級缸的舉升方式，所以副車架的也相應(yīng)的選擇前頂式副車架。 車廂的設(shè)計車廂是自卸汽車實現(xiàn)貨物裝載的載體，雖然車廂質(zhì)量大概占自卸汽車自重的20%，卻要裝載承受比它質(zhì)量更重的貨物。合理的設(shè)計車廂的結(jié)構(gòu)形式，采用適當(dāng)?shù)牟牧希诒ＷC車廂的耐用性的提前下，減輕車廂自重從而提高載貨能力，才能設(shè)計出一個優(yōu)秀的車廂。車廂的結(jié)構(gòu)形式不管怎么變化，都是由若干塊鋼板焊接而成的整體。市場上常見的車廂結(jié)構(gòu)形式有3種：鏟斗車廂、矩形車廂和U形車廂。矩形車廂結(jié)構(gòu)簡單，實用性強(qiáng)。一般運(yùn)輸土方、沙子等貨物，車廂的強(qiáng)度剛度相比鏟斗車廂低但制造成本低，市場占有率高。鏟斗鋼板較厚，車廂承受沖擊力強(qiáng)，適用于運(yùn)輸?shù)V石這類的物料。但結(jié)構(gòu)較矩形車廂復(fù)雜，制造成本也較高。U型車廂采用高強(qiáng)度板再通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，有較高的強(qiáng)度。卸貨時因為沒有焊接死角，所以相比矩形車廂和鏟斗車廂卸貨干凈。但客戶對U型車廂認(rèn)可度不高，市場上占有率低，還有U型貨箱的制造需要一次成型，生產(chǎn)工藝要求高。通過市場考察，考慮到實際生產(chǎn)問題。矩形車廂在滿足設(shè)計要求的同時，由于生產(chǎn)工藝相比鏟斗車廂和U形車廂簡單，制造成本較低。所以車廂結(jié)構(gòu)設(shè)計采用矩形車廂。3 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計自卸汽車的主要功能是裝卸和運(yùn)輸貨物，所以自卸汽車車廂能正常完成舉升和下降是最基本的功能，舉升機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計的好壞也決定著自卸汽車的整車性能。如果舉升機(jī)構(gòu)由最低點舉升到最高點和由最高點下降到最低點的時間過長就會影響到自卸汽車的工作效率。設(shè)計的原則有以下幾點。1. 滿足所需的舉升力，舉升行程。2. 保證液壓油缸的各個零部件有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐用性。3. 合理選擇液壓油缸的尺寸。4. 選擇專業(yè)生產(chǎn)廠提供的成熟總成件。5. 合理布置安裝位置。6. 盡量減少成本。 舉升設(shè)計的方案舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計是本次課題設(shè)計中的重要一項，設(shè)計的合理性關(guān)系到自卸汽車的整車使用性能。本次前頂直推式舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計按以下幾個步驟來完成。1. 確定車廂重心位置和車廂后懸。2. 最大舉升角度的確定。3. 算出自卸汽車車廂的質(zhì)量。4. 確定油缸工作行程和舉升力矩。5. 算出最大舉升力，選擇油缸。6. 計算校核所選取的油缸是否合理。 確定車廂重心位置和車廂后懸由于本次設(shè)計的車廂結(jié)構(gòu)為矩形，所以自卸汽車矩形車廂重心位置在車廂的幾何中心上。確定車廂后懸時，需要根據(jù)所選底盤的重心位置和車廂重心位置，綜合考慮汽車的工作環(huán)境和性質(zhì)來設(shè)計車廂后懸。例如載重自卸汽車在滿載時，如果軸距短重心高，行駛在下坡道路時，自卸汽車的重心會向前軸方向轉(zhuǎn)移，使前軸負(fù)載增大，嚴(yán)重時會造成前橋損傷。當(dāng)自卸汽車行駛在松軟的道路時，為了使前輪減少摩擦力，車廂重心位置應(yīng)該向后移動。當(dāng)自卸汽車行駛在上坡道路時，如果車廂重心太靠后，就會降低自卸汽車轉(zhuǎn)向輪的靈活性，同時自卸汽車發(fā)生后傾的幾率增加。相關(guān)的法規(guī)要求汽車后懸不得超出軸距的55%。然后根據(jù)車廂尺寸和車廂舉升最大角度后的離地間隙確定翻轉(zhuǎn)點位置，最后確定車廂后懸長度。綜合考慮車廂后懸長度為850mm。 最大舉升角度的確定舉升機(jī)構(gòu)的最大舉升角度是由裝載的貨物的安息角來確定的。在平時散料堆放中，當(dāng)堆放到某個角度形成后，繼續(xù)堆放同種散料，散料在自身重力的作用下自然溜下，散料堆放形成的形狀只能保持這個角度，不會繼續(xù)增加角度。在細(xì)沙、煤、糧食的堆放過程中，經(jīng)常出現(xiàn)這種現(xiàn)象，但是各類散料安息角都不一定相同。各類散料安息角見表31。散料名稱煤鐵礦石石灰石細(xì)沙水泥安息角27176。45176。40176。45176。40176。45176。30176。35176。40176。50176。表31舉升機(jī)構(gòu)的最大舉升角度要大于散料的安息角，才能讓舉升機(jī)構(gòu)舉升車廂時把貨物傾卸干凈。其中還有保證舉升到達(dá)最大角度時車廂后板與地面有一定的距離。所以本次設(shè)計的最大舉升角為50176。 算出自卸汽車車廂的質(zhì)量，取整數(shù)得4063kg。如圖31所示。圖31 確定油缸最大行程如圖32所示，當(dāng)舉升到50176。時。 圖32 計算最大舉升力，選取油缸類型當(dāng)車廂剛剛要被舉起來時，舉升力最大。受力分析簡圖，如圖33所示。 圖33根據(jù)公式： （）G=（25000+4063）10=290630N。代入公式（）得： 所以最大舉升力為113824N。前頂油缸一般分為FC式、FE式和FEE式三種，這三種前頂油缸的特點。見表52。前頂油缸穩(wěn)定性價格FC式較高較高FE式一般低FEE式較差最低表32為了保證舉升機(jī)構(gòu)工作過程中平穩(wěn)無跳動，所以選擇FC式前頂油缸。 校核所選取的油缸是否合理 油缸銷校核因為所選油缸的銷是采用材料為45制作的，直徑為60mm所以屈服強(qiáng)度為355MPa。為了保證構(gòu)件有足夠的強(qiáng)度，在載荷作用下構(gòu)件的實際應(yīng)力，顯然應(yīng)低于極限應(yīng)力。強(qiáng)度計算中，以大于1的因數(shù)除極限應(yīng)力，并將所得結(jié)果稱為許用應(yīng)力，用來表示[]。根據(jù)公式： （），本次n的取值為2。n=2。=355MPa。代入公式（）得：。從機(jī)械設(shè)計計算手冊得：考慮到安全情況。許用切應(yīng)力得：F為油缸銷受到的最大作用力等于最大舉升力。即車廂剛剛要舉起時力最大?？紤]到油缸工作效率不能達(dá)到100%。分析油缸銷受力情況。 圖34從平衡方程求出：根據(jù)公式： ()代入公式（）得： 。選擇的油缸銷符合要求。 翻轉(zhuǎn)支座的銷校核由于車廂在舉升過程中貨物也會相應(yīng)的減少，因為貨物減少的質(zhì)量不是按比例減少是有一定的隨機(jī)性。對于翻轉(zhuǎn)支座的銷的校核一般情況下車廂初始舉升的時候翻轉(zhuǎn)支座的銷受到的力最大，因為隨著舉升高度的增加，車廂上的貨物不斷減少，翻轉(zhuǎn)支座受到的力也就減小。所以通過計算車廂舉升到0176。和15176。時翻轉(zhuǎn)支座的銷受到的力，舉升過程中假設(shè)貨物不傾卸。從中取最大的力來校核翻轉(zhuǎn)支座的銷的強(qiáng)度。車廂未舉升0176。時，受力如圖35所示。 圖35根據(jù)平衡方程得： 所以： 所以0176。時銷受到的力為176806N。車廂舉升到15176。時，受力如圖36所示。圖36所示。代入公式（）得：通過正交分解分析：所以：根據(jù)作圖法求出合力取整數(shù)值。如圖37所示。圖37所以當(dāng)車廂翻轉(zhuǎn)到15176。時翻轉(zhuǎn)支座的銷受到的力最大，所以F=199412N。翻轉(zhuǎn)支座的銷采用的材料為45號鋼制作，直徑為60mm。所以屈服強(qiáng)度為355MPa。=355MPa，n=2。代入公式（）得：所以翻轉(zhuǎn)支座銷的許用應(yīng)力=。F=199412N,r=30mm代入公式（）得： ，所以翻轉(zhuǎn)支座銷符合要求。 油缸的選取和校核因為計算油缸最大舉升力時，考慮到油缸工作效率問題。所以：選擇的油缸工作壓力為19MPa。效率。根據(jù)公式： （）得： 所以D=111mm。所以當(dāng)選擇的油缸伸出第一級直徑大111mm就滿足要求，但參考同類型車的油缸基本選偏大。又因為相同車廂配大一級別的油缸比較受客戶中意。所以選擇油缸第一級油缸伸出直徑為149mm的。所以油缸選擇海沃FC149404650000JK0343。為了驗證油缸舉升時，舉升力不斷減小。每隔10176。驗算一次，驗算過程中假設(shè)貨物沒