【文章內(nèi)容簡介】 工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 9 圖 鏟斗車廂 車廂對自卸汽車的質(zhì)量利用系數(shù)影響很大，對其使用壽命也有一定的影響。因此，自卸車的車廂是自卸 車的重要部分。目前，國內(nèi)外自卸車車廂都是用鋼制成的，從質(zhì)量分配來看，車廂質(zhì)量大約占自卸車整備質(zhì)量的 1∕ 4。綜合上述，車廂采用普通車廂。 車廂的選材 車廂選材原則 工程材料的一般選用原則：具有良好的使用性能，優(yōu)良的工藝性及合理的經(jīng)濟性。對于自卸汽車車廂應(yīng)考慮以下性能： （ 1）使用性能 :使用性能是選材考慮的主要問題。 （ 2）工藝性能 :材料加工的工藝流程要適合批量生產(chǎn)。 （ 3）經(jīng)濟性能 :選擇材料的經(jīng)濟性是當(dāng)前注意的問題。 車廂鋼板選材 在遵循滿足使用性能要求，較好工藝性和較 好經(jīng)濟性的前提下，車廂選用選用Q235 工程用鋼材。 車廂的設(shè)計規(guī)范及尺寸確定 將全金屬焊接車廂設(shè)計成等剛度體車廂是自卸汽車設(shè)計的重點，但是很難既能保證高強度又能保證輕量化。就整車而言，可以看成由車輪、前軸、后橋殼、懸架、車架、車廂及其橡膠緩沖塊等不同剛度單元組合而成的彈性體，受力時，將按照各自的剛度產(chǎn)生各自的變形，其變形量與剛度成反比，吸收的能量與剛度成正比。車廂剛度，無論是彎曲剛度還是扭轉(zhuǎn)剛度，都會增加車架的相應(yīng)剛度，兩者的剛度是相輔相成、互相補償?shù)?。?dāng)汽車前后左右車輪處于高差較大的路面，車架扭曲 較大時，車廂應(yīng)該有一定的扭轉(zhuǎn)隨動性。如果車相的扭轉(zhuǎn)剛度過大，當(dāng)車架扭轉(zhuǎn)到一定程度時，車江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 10 廂前支承緩沖塊相應(yīng)的一側(cè)壓到極限位置，車廂縱梁的另一側(cè)可能離開緩沖塊，車廂前端的一大部分重量轉(zhuǎn)移到一側(cè)的車架縱梁上，縱梁可能超載損壞。如果車廂扭轉(zhuǎn)剛度過小，能與車架扭轉(zhuǎn)隨動，當(dāng)車架產(chǎn)生較大扭曲時，車廂可能因變形過大而早期損壞。 全金屬焊接等剛度車廂設(shè)計的規(guī)范化的定量的設(shè)計計算方法并不是很完善，根據(jù)一些經(jīng)驗，可以知道一些設(shè)汁規(guī)范和經(jīng)驗數(shù)據(jù)： 車廂底板和側(cè)梁斷面應(yīng)小些，布置應(yīng)密集，這樣易于形成等剛度。自卸汽車的車架斷面系數(shù)也應(yīng) 比同級噸位的貨車車架大一倍， 5t自卸汽車的車廂底板厚度應(yīng)不小于 6mm。 車廂外部尺寸參數(shù) 參考同類車型的車廂的尺寸，可確定自卸車的車廂的尺寸。 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? 車廂底梁的強度校核 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 11 1 6 4 1 5 0 0 022 ??? LFM m axm axm ax yIM z?? maxyIW zz ? 則有 zWMmaxmax ?? 對于矩形面 62bhWz ? ?? Q235 的抗拉強度在 375460，符合強度要求。 車廂 鎖止 機構(gòu) 的選擇與設(shè)計 自卸汽車改裝對車廂后攔板開合機構(gòu)設(shè)計要求如下： 在車廂傾斜卸貨時，舉升機構(gòu)升至一定高度后，后廂板在重力的 作用下自行打開，貨物開始傾卸。卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，車廂復(fù)位。 1車廂； 2后板掛鎖總成； 3后廂板； 4鎖鉤； 5扭轉(zhuǎn)彈簧； 6鎖鉤軸； 7鎖鉤下銷； 8轉(zhuǎn)軸； 9銷軸； 10支承架； 11調(diào)節(jié)螺母； 12拉桿 圖 后廂板示意圖 如圖所示為車廂板鎖啟機構(gòu)。該機構(gòu)的主要特點是靠車廂舉升機構(gòu)的擺差來鎖啟車廂板。它主要由鎖鉤 4 扭轉(zhuǎn)彈簧 5 拉桿 11 等組成。轉(zhuǎn)軸 8中間穿有拉桿 12，轉(zhuǎn)軸8兩端與支承架 10 鉸接，以滿足拉桿 12 以轉(zhuǎn)軸為圓心轉(zhuǎn)動。支承架的下端通過銷軸9固定在副車架上， 車廂 1可以繞該軸轉(zhuǎn)動，而支承架相對于車架來說是不動的。鎖鉤 4固定在車廂底架上，了繞其鎖鉤軸 6 轉(zhuǎn)動。扭轉(zhuǎn)彈簧 5 力圖使鎖鉤逆時針轉(zhuǎn)動，使之緊緊地鎖在車廂板 3。 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 12 當(dāng)自卸汽車車廂舉升時，由于鎖軸和轉(zhuǎn)軸通過支承架固定在副車架上，車廂以銷軸 9為圓心，以為半徑轉(zhuǎn)動。與此同時 ， 拉桿以轉(zhuǎn)軸 8為圓心，以為半徑轉(zhuǎn)動。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。隨著車廂的降落 ,與軌跡的距離逐漸縮小，直至兩軌跡相交，扭轉(zhuǎn)彈簧使鎖鉤鎖住 車廂板。而且從圖中可以看出，若車廂再繼續(xù)逆時針轉(zhuǎn)動，與軌跡間則產(chǎn)生負(fù)間隙，使調(diào)節(jié)螺母11 左移而離開轉(zhuǎn)軸 8一定的距離。 本章小結(jié) 本章主要確定自卸汽車整車參數(shù)及對自卸汽車車廂進行了選型計算。整車參數(shù)將會對自卸車的車廂設(shè)計起到至關(guān)重要的作用，質(zhì)量參數(shù)會對自卸車的舉升機構(gòu)和液壓系統(tǒng)的設(shè)計有這決定性的作用。整車參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)選擇是自卸車的設(shè)計的主要依據(jù)，因此，它們是設(shè)計的重點。車廂的設(shè)計主要對自卸車車廂的形式選擇、材料的選擇；對車廂和其底板、攔板等主要尺寸的確定；對車廂后攔板開合機構(gòu)設(shè)計和分析；通過以上結(jié)構(gòu)設(shè) 計和力學(xué)分析，該自卸車車廂的強度和廂后攔板開合機構(gòu)均符合要求。 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 13 第三章 自卸車 液壓舉升機構(gòu)的設(shè)計 液壓舉升機構(gòu)應(yīng)滿足的性能 對于液壓舉升機構(gòu)考慮到工作環(huán)境、工作性質(zhì)及工作內(nèi)容等的要求，在設(shè)計過程中應(yīng)滿足以下功能 ： 較強的免維護性 自卸車主要應(yīng)用場所是沙場、礦山、工地等，這些場所沙塵肆虐，工作環(huán)境惡劣，自卸機構(gòu)的維護條件較差，甚至有時根本談不上什么維護。因此需要自卸機構(gòu)在設(shè)計時就要考慮到鉸支點和油缸的免維護性。 良好的動力性 舉升 機構(gòu)作為礦用自卸車卸料時的動力來源，為保證卸料順利完成，要求其必須具有良好的動力性能。自卸車由于其特定的使用環(huán)境和用戶群體決定了它經(jīng)常處于超載狀態(tài)，這就要求舉升機構(gòu)要具有一定的過載系數(shù)。 平穩(wěn)性 要求舉升機構(gòu)在傾卸貨物時具有較好的平穩(wěn)性，不得有較大的動力沖擊，降低沖擊力對機構(gòu)各部件的損傷概率，保證機構(gòu)的使用壽命。 卸料性 礦用自卸車顧名思義就是省卻了人力卸料之苦，通過特定的機構(gòu)使用液壓力自動卸料。因此，自卸車舉升機構(gòu)應(yīng)達(dá)到的卸料目標(biāo)是：在較短的時間內(nèi)使貨箱舉升一定的角度，即舉升機構(gòu)將貨箱舉升 到最大舉升角所需的時間（對此國家規(guī)定了時間限值）；貨箱被舉升機構(gòu)舉升到最大轉(zhuǎn)角時，貨物應(yīng)順利地傾卸完畢（即最大舉升角達(dá)到貨物的安息角）。 緊湊性 礦用自卸車多數(shù)是大噸位的工程運輸車輛，其裝載工具多為大型裝載機械。為了裝載方便，礦用自卸車的貨箱布置位置一般較低，同時又要考慮到礦用自卸車的工作環(huán)境，應(yīng)使其具有較好的通過性（即離地間隙受限），因此，自卸車的舉升機構(gòu)布置空間就受到很大的限制，這就要求機構(gòu)具有較好的緊湊性，占用較少的空間。 協(xié)調(diào)性 液壓舉升機構(gòu)實際上是一種演化的四連桿機構(gòu)，在外力作用下，各 部件能沿自己 的鉸支點按設(shè)計者的意圖順利轉(zhuǎn)動，不得出現(xiàn)傳動角小于許用傳動角的情況，更不能有死點位置的存在。 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 14 目前大多數(shù)企業(yè)一直沿用傳統(tǒng)的“類比作圖試湊法”進行設(shè)計，這種方法存在效率低、工作量大以及設(shè)計方案難以達(dá)到最優(yōu)的缺點，設(shè)計方案難以同時兼顧以上各性能要求。這與當(dāng)今高科技環(huán)境下的相關(guān)領(lǐng)域相比，缺少科學(xué)性，人的主觀經(jīng)驗決定了車輛的性能。由此帶來的問題是，車輛性能低下，難以適應(yīng)市場的需求。同時由于設(shè)計手段的落后，設(shè)計周期長，產(chǎn)品投放市場遲緩，不能適應(yīng)市場多變的要求。因此借助計算機技術(shù)，運用最優(yōu)化方法，改善液壓 舉升機構(gòu)的設(shè)計手段和方法，快速、高效、保值、保量完成液壓舉升機構(gòu)的設(shè)計，適應(yīng)市場競爭的需求，意義重大，有著重大的社會價值和經(jīng)濟價值。 舉升系統(tǒng)性能主要評價參數(shù) 自卸汽車的舉升機構(gòu)由液壓缸驅(qū)動，其性能的好壞，表現(xiàn)為舉升貨物的最大舉升力和最大舉升傾角，以及對液壓系統(tǒng)的要求兩方面。液壓舉升機構(gòu)的性能評價參數(shù)有如下幾方面： 舉升力系數(shù) K 舉升力系數(shù)是評價液壓舉升機構(gòu)舉升性能的參數(shù)，指單位舉升重力所需要的油缸推力，即： K=F/mg （ ） 式中： F一油缸的有效推力（ N）； m一 舉升質(zhì)量 （ Kg）； g一 重力加速度 （ m/）。 對于具體形式的舉升機構(gòu)，舉升力系數(shù) K 與汽車總布置參數(shù)和機構(gòu)的性能特征有關(guān)， K 值只能比較同類型舉升機構(gòu)的工作效率。對于相同的舉升質(zhì)量，舉升力系數(shù)越小，則液壓舉升力越小，油缸的油壓也越小，這樣舉升機構(gòu)耗能也較少。 舉升油缸最大行程 是指貨箱達(dá)到最大舉升角時，舉升油缸的最大伸長量。它既是舉升油缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，又是舉升機構(gòu)的性能參數(shù)。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，同時舉升機構(gòu)的布置也較方便。 舉升高度 是指舉升機構(gòu)所占用的空間高度。對于重型礦用自卸汽車的后置雙缸舉升機構(gòu)，空間高度決定于舉升缸的安裝長度和舉升缸的初始方位角。舉升缸初始安裝長度越 小，舉升缸在車上就越好布置。 最大舉升角 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 15 指舉升機構(gòu)能使貨箱傾翻的最大角度。它是決定能否把貨箱內(nèi)貨物傾卸干凈的參數(shù)。一般的松散物在水平面上堆積成圓錐體，錐體角稱為松散物的安息角。安息角也稱休止角、堆積角，一般為 3555 度。將松散物置于光滑的平板上，使此平板傾斜到松散物開始 滑動時的角度，為松散物滑動角，一般為 30～ 40 度。松散物安息角和滑動角是評價松散物流動特性的一個重要指標(biāo)。它們與松散物的粒徑、含水率、塵粒形狀、塵粒表面光滑程度、松散物粘附性等因素有關(guān)。設(shè)計的貨箱最大舉升角必須大于貨物的安息角，這樣才可保證將貨箱內(nèi)的貨物傾斜干凈。 表 常運貨物的安息角 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)。理想的油壓特性曲 線應(yīng)是油壓波動很小，但對于重型礦用自卸汽車常用的后置直推式雙缸舉升機構(gòu)，由于多級伸縮油缸自身結(jié)構(gòu)原因，油壓特性曲線只能是階躍型的，在每一級油缸伸出瞬時缸內(nèi)油壓都有一個沖擊。設(shè)計時，需要控制最大油壓峰值在可允許的范圍內(nèi)。 舉升機構(gòu)的耗能量 舉升機構(gòu)要將貨物傾卸到位就必定要消耗一定的能量，這些能量的消耗影響著整車的使用經(jīng)濟性，但這只是占其能量消耗的一小部分，因此能耗量是評價舉升機構(gòu)性能好壞的一個次要參數(shù)。 上述六個性能參數(shù)構(gòu)成了對舉升機構(gòu)進行綜合評價的基本指標(biāo)。 液壓舉升機構(gòu) 參數(shù)的選擇與確定 液壓舉升機構(gòu)簡述 普通自卸汽車和專用自卸汽車設(shè)計的主要工作是在定型的汽車二類底盤上合理的布置車廂，適當(dāng)?shù)倪x用和設(shè)計舉升機構(gòu)，使汽車具有自卸功能。舉升機構(gòu)是實現(xiàn)自卸汽車功能的基本部件。舉升機構(gòu)的好壞直接影響到自卸汽車的性能，因此是自卸汽車設(shè)計中最為重要的部分。舉升機構(gòu)種類繁多，設(shè)計方法也不盡相同。目前，在自卸車上廣泛采用液壓舉升機構(gòu)，根據(jù)油缸與車廂底板的連接方式，常用的舉升機構(gòu)有兩種形式：油缸直接推動式和連桿組合式兩大類。 直推式舉升機構(gòu)利用液壓油缸直接舉升貨廂傾卸貨物。此結(jié)構(gòu)布局簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效 率高。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 16 伸縮式套筒油缸 .按油缸布置位置不同，直推式舉升機構(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。在相同舉升載荷條件下，前置式需要的舉升力較小，舉升時貨箱橫向剛度大，但油缸活塞的工作行程長；后置式的情況則與前置式的相反。 油缸與車廂底板之間通過連桿機構(gòu)相連接，這種舉升機構(gòu)稱為連桿組合式舉升機構(gòu)。在生產(chǎn)實踐中連桿組合式舉升機構(gòu)因其具有舉升平順、油缸活塞工作行程短，舉升機構(gòu)布置靈活等優(yōu)點， 得到了廣泛的采用，發(fā)展出了多種連桿組合式舉升機構(gòu)形式，如油缸前推（后推）連桿放大式、油缸