【文章內(nèi)容簡介】 。 42 二維工程圖的繪制 45 自卸車設(shè)計(jì)內(nèi)容的裝配 47 本章小結(jié) 48 結(jié)論 49 致謝 51 參考文獻(xiàn) 52 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 1 第 1章 緒論 課題研究的意義 自卸車是在大型工程中，最有效、最合理的運(yùn)輸工具之一，是完成專項(xiàng)作業(yè)的移動(dòng)設(shè)備。它不僅滿足交通運(yùn)輸?shù)囊话阋?，還能更好的適應(yīng)工作地點(diǎn)的環(huán)境，更能克服一般運(yùn)輸車輛不足的缺點(diǎn)。 專用自卸車主要是在已有底盤上進(jìn)行改裝，安裝專用的設(shè)備，如專用 貨箱 ，舉升機(jī)構(gòu)，液壓缸等。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，自卸車在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)中確立其重要的地位，尤其是適用于各 類礦山、水利工程，承載能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小的重型車需求量尤為明顯 [1][2]。 由于汽車種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用面廣、開發(fā)期短等待點(diǎn)，所以汽車設(shè)計(jì)人員，既要具備汽車設(shè)計(jì)的知識(shí)相能力．向時(shí)也要掌握專用汽車各種不同工作裝置的原理與設(shè)計(jì)計(jì)算。此外汽車設(shè)計(jì)人員還需要對用戶的要求，市場動(dòng)態(tài)有充分的了解，這樣設(shè)計(jì)的產(chǎn)品才能在性能上先進(jìn)，在市場上適銷對路，在使用上滿足用戶的要求。 汽車性能的優(yōu)劣不僅取決于組成汽車的各部件的性能，而且在很大程度上取決于各部件的協(xié)調(diào)和配合，取決于總體布置；總體設(shè)計(jì)水平的高低對汽車的設(shè)計(jì)質(zhì)量、使用性能和產(chǎn)品的生命力起決定性的影響。針對汽車總布置的性質(zhì)和特點(diǎn)，結(jié)合企業(yè) 實(shí)際，以大型 CAD/CAE/CAM 三維軟件 SolidWorks 為基礎(chǔ)進(jìn)行部件布置、總布置與部件布置相結(jié)合同步進(jìn)行的思路，使設(shè)計(jì)過程直觀、高效。 本論文正是基于上述原因，針對 解放 J6 重卡 64 自卸車的總體設(shè)計(jì)，拓展自己對汽車整體設(shè)計(jì)的思路，掌握一些設(shè)計(jì)的必要技能。 自卸汽車 的 設(shè)計(jì)特點(diǎn) 普通自卸汽車結(jié)構(gòu)組成 如圖 11 所示 [3]， 自卸汽車與 其他卡 車的區(qū)別主要是改裝了具有 自卸 功能的上裝部分，能完成某些特殊的運(yùn)輸和作業(yè)功能。因此在設(shè)計(jì)上，除了要滿足基本型汽車的性能要求外，還要滿足專用 自卸 功能的要求，這就形成了 自卸汽 車設(shè)計(jì)的 自身特點(diǎn)， 總結(jié) 如下： 1） 自卸汽車設(shè)計(jì)多選用定型的基本型汽車底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)，本文選用一哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 2 汽解放 J6 型號(hào)自卸車的相關(guān)配置。 這首先就需要了解國內(nèi)外貨車產(chǎn)品的生產(chǎn)情況、底盤規(guī)格、供貨渠道、銷售價(jià)格及相關(guān)資料。然后根據(jù)所設(shè)計(jì)的自卸汽車的功能和性能指標(biāo)要求，在功率匹配、動(dòng)力輸出、傳動(dòng)方式、外形尺寸、軸載質(zhì)量、購置成本等方面進(jìn)行分析比較，優(yōu)選出一種基本型汽車底盤作為自卸汽車改裝設(shè)計(jì)的底盤。對于不能直接采用二類底盤或三類底盤進(jìn)行改裝的自卸汽車，也應(yīng)盡量選用定型的汽車總成和部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期和提高 產(chǎn)品的可靠性。 2） 自卸汽車設(shè)計(jì)的主要工作是總體布置和專用工作裝置匹配。 設(shè)計(jì)時(shí)既要保證專用功能滿足其性能要求，也要考慮汽車底盤的基本性能不受到影響。在必要時(shí)，可適當(dāng)降低汽車底盤的某些性能指標(biāo)，以滿足實(shí)現(xiàn)某些專用工作裝置性能的要求。 3） 針對自卸汽車品種多、批量少的生產(chǎn)持點(diǎn)。 自卸汽車設(shè)計(jì)應(yīng)考慮產(chǎn)品的系列化，以便根據(jù)不同用戶的需要而能很快的進(jìn)行產(chǎn)品變型 。 對自卸汽車零部件的設(shè)計(jì)，應(yīng)按“三化”的要求進(jìn)行，最大限度地選用標(biāo)難件，或選用已經(jīng)定型產(chǎn)品的零部件，盡量減少自制件。 4） 對自卸汽車自制件的設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循單件 或小批量的生產(chǎn)持點(diǎn)工的可能性。 5） 對自卸汽車工作裝置中的某些核心部件和總成，如各種水泵、油泵、氣泵、空壓機(jī)及各種閥等，要從專業(yè)生產(chǎn)廠家中優(yōu)選 ，這是因?yàn)?自卸汽車專項(xiàng)作業(yè)性能的好壞，主要 取決于 這些部件的性能和可靠性。 6） 在普通汽車底盤上改裝的自卸汽車，底盤受載情況可能與原設(shè)計(jì)不同，因此要對一些重要的總成結(jié)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核。 7） 自卸汽車設(shè)計(jì)應(yīng)滿足有關(guān)機(jī)動(dòng)車輛公路交通安全法規(guī)的要求 。 對于某些特殊車輛，如重型半掛車、油田修井車、機(jī)場寬體客車等，應(yīng)作為特定作業(yè)環(huán)境的特種車輛來處理。 8） 某些自卸汽車可能會(huì)在很惡 劣的環(huán)境下工作，其使用條件復(fù)雜，要了解和掌握國家及行業(yè)相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，使自卸汽車有良好的適應(yīng)性，工作可靠，是要設(shè)安全性裝置。 所以 自卸汽車的設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)和要求， 一邊 要滿足汽車設(shè)計(jì)的一般要求．又要獲得好的專用性能。這就要求汽車和工作裝置合理 匹配，構(gòu)成一個(gè)協(xié)調(diào)的裝配體，使其基本性能和專用功能都得到充分的發(fā)揮。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 3 1液壓傾卸操縱裝置； 2傾卸機(jī)構(gòu)； 3液壓油缸； 4拉桿； 5貨箱 ； 6后鉸鏈支座； 7安全撐桿； 8郵箱； 9油泵； 10傳動(dòng)軸； 11取力器 自卸 汽車 國內(nèi)外 發(fā)展 現(xiàn)狀 2021 年以來，全球金融危機(jī)剛過，我國經(jīng)濟(jì)得到了高速發(fā)展，汽車工業(yè)作為國家支柱產(chǎn)業(yè)獲得了迅猛發(fā)展。專用自卸汽車作為汽車工業(yè)的重要組成部分，也獲得了快速發(fā)展。一方面，隨著產(chǎn)業(yè)政策逐步落實(shí)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)政策不斷完善，從政策標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)上規(guī)范生產(chǎn)、提高技術(shù)水平及產(chǎn)品質(zhì)量；另一方面，隨著我國城市化建設(shè)、高速鐵路建設(shè)、公路建設(shè)及道路運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，為我國專用自卸車提供了大量的市場需求，專用自卸車的產(chǎn)品品種日趨豐富、合理，產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平不斷提高，年產(chǎn)量也大幅提高。 我國專用自卸汽車起步于 20 世紀(jì) 50 年代末 60 年代初， 早期主要側(cè)重于應(yīng)用。雖然應(yīng)用較早，但全面發(fā)展始于 20 世紀(jì) 80 年代，比發(fā)達(dá)國家晚了近 30 年。圖 11 普通自卸汽車結(jié)構(gòu)組成 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 4 經(jīng)過 20 余年的發(fā)展，我國專用自卸車已經(jīng)具有一定規(guī)模，特別是近年來，我國專用自卸車發(fā)展迅速。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)， 1999 年全國專用自卸車生產(chǎn)廠 546 家， 2021年專用自卸車企業(yè) 628 家， 2021 年已經(jīng)增加到 800 家；生產(chǎn)能力也有了長足的發(fā)展， 1999 年產(chǎn)量為 萬輛， 2021 年為 35 萬， 2021 年為 50 萬輛， 2021年已接近 60 萬輛， 2021 年更是達(dá)到了 70 萬輛。目前，我國專用自卸車產(chǎn)量占載貨車總量的 40％左右，有接近 5000 個(gè)產(chǎn)品品種，已經(jīng)成為我國汽車工業(yè)的重要組成部分。 2021 年上半年，自卸車國內(nèi)市場依然走紅，以一汽為首的各大 汽車 廠商 在技術(shù)上 向國際 先進(jìn)水平 靠攏， 準(zhǔn)備 沖擊 國際市場 [4] [5]。 而美國等國外發(fā)達(dá)國家的專用車市場十分巨大，專用車具有品種多、技術(shù)含金量高等特點(diǎn)。就專用車品種而言，美國就有 5000 多個(gè)品種，甚至很多專用車已經(jīng)被智能化，裝有電腦、衛(wèi)星導(dǎo)航等系統(tǒng)。確切地說，我國專用車市場最終是向多品種、高精尖的方向發(fā)展。尤其是隨著我國公路運(yùn)輸主體的逐漸變化，將加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化和技術(shù)的升級(jí) [69]。 自卸車 設(shè) 計(jì)原則 1） 汽車的選型應(yīng)根據(jù)市場的需求、技術(shù)的發(fā)展趨勢和企業(yè)的產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃來進(jìn)行。 2） 自卸車的選型應(yīng)在對同類型產(chǎn)品進(jìn)行深入的市場調(diào)查、使用調(diào)查、生產(chǎn)工藝調(diào)查、樣車結(jié)構(gòu)分析與性能分析及全面的技術(shù)、進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行。 3） 應(yīng)從已有的基礎(chǔ)出發(fā)，對原有車型和引進(jìn)的樣車進(jìn)行分析比較，繼承優(yōu)點(diǎn)，消除缺陷，采用已有且成熟可靠的先進(jìn)技術(shù)與結(jié)構(gòu)，開發(fā)新車型。 4） 涉及應(yīng)遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、法規(guī)、法律，不得侵犯他人專利。 5） 力求零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化。 6） 盡量避免對汽車底盤各總成位置的變動(dòng)。 7） 應(yīng)滿足專 用工作裝置性能的要求，使專用功能得到充分發(fā)揮。 8） 裝載質(zhì)量、軸載質(zhì)量分配等參數(shù)的估算和校核。 9） 應(yīng)避免工作裝置的布置對車架造成集中載荷。 10） 應(yīng)盡量減少專用汽車的整車整備質(zhì)量，提高裝載質(zhì)量。 11） 應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求。 無疑是最佳的方案 [10] [11]。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 5 課題的研究內(nèi)容 和研究方法 課題的研究對象 本文的研究對象 采用一汽解放 J6 64 平頭自卸車，設(shè)計(jì)的主副車架、 貨箱 、舉升機(jī)構(gòu)等均要滿足該型號(hào)自卸車的標(biāo)準(zhǔn) [12]。詳見表 1圖 11。 表 11 一汽 解放自卸車 (CA3250P66K2L1T1A1E) 車型參數(shù) 公告型號(hào) CA3250P66K2L1T1A1E 驅(qū)動(dòng)形式 64 軸距 3800+1350mm 車身長度 米 車身寬度 米 車身高度 米 輪距 前輪距： 2050 后輪距：1830/1830mm 整車重量 12 噸 額定載重 噸 最大總質(zhì)量 25 噸 接近角 24 度 離去角 24 度 貨箱 (斗 )長度 米 貨箱 (斗 )寬度 米 貨箱 (斗 )高度 米 貨箱 (斗 )形式 自卸式 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) 錫柴 CA6DL235E3F 汽缸數(shù) 6 排 量 額定轉(zhuǎn)速 1900RPM 馬力 350 馬力 最大輸出功率 261KW 扭矩 1650Nm 最大扭矩轉(zhuǎn)速 1400 在制造工藝上，解放重卡作為中國物流運(yùn)輸?shù)膬r(jià)值典范，在推向市場之初，就對三大總成、三大工藝平臺(tái)進(jìn)行了國際標(biāo)準(zhǔn)改造，保障了整車性能及品質(zhì)，為解放開發(fā)更具競爭實(shí)力的產(chǎn)品奠定了國際化的高起點(diǎn)。同時(shí)，一汽解放圍繞“以科技為用戶創(chuàng)造價(jià)值”的理念，上百項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)、創(chuàng)新材料應(yīng)用于解放 J6平臺(tái)，滿足了用戶“人歇車不歇”的高強(qiáng)度作業(yè)需求，并在高負(fù)荷運(yùn)營環(huán)境下，解放 J6 跑出了一個(gè)又一個(gè)百萬公里無 大修的品質(zhì)實(shí)力。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 6 圖 11 SolidWorks 環(huán)境下 對 解放 64 自卸車車頭的三維建模 主要 設(shè)計(jì)任務(wù) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是對解放 J6 6 4 自卸車進(jìn)行 Solidworks 建模設(shè)計(jì)，包括舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、 貨箱 和鉸鏈的設(shè)計(jì)等，后期使用 ANSYS 對舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行校核仿真，舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中， 對 其受力的計(jì)算為有限元分析約束和載荷的 施加打下了很好的基礎(chǔ)。 關(guān)于 SolidWorks 軟件 SolidWorks 為達(dá)索系統(tǒng)（ Dassault Systemes ）下的子公司，專門負(fù)責(zé)研發(fā)與銷售機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的視窗產(chǎn)品。達(dá)索 公司是負(fù)責(zé)系統(tǒng)性的軟件供應(yīng)，并為制造廠商提供具有 Inter 整合能力的支援服務(wù)。該集團(tuán)提供涵蓋整個(gè)產(chǎn)品生命周期的系統(tǒng)，包括設(shè)計(jì)、工程、制造和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等各個(gè)領(lǐng)域中的最佳軟件系統(tǒng)，著名的 CATIAV5 就出自該公司之手，目前達(dá)索的 CAD 產(chǎn)品市場占有率居世界前列。 Solidworks 軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 Solidworks 功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是 SolidWorks 的三大特點(diǎn)，使得 SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 7 維 CAD 解決方案。 SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少 設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。 SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡單方便、易學(xué)易用。 SolidWorks 三維造型設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它以單一數(shù)據(jù)、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)性以及工程數(shù)據(jù)再利用等改變了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的觀念，為工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供完整的解決方案，成為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于造型設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、加工制造、機(jī)構(gòu)分析、有限元分析及關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理等各個(gè)領(lǐng)域。 SolidWorks 復(fù)合式建模工具較之純參數(shù)化的系統(tǒng)更靈活和自由，可以有效利用已有 的產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)并充分發(fā)揮其在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的價(jià)值，特別是其自頂向下的設(shè)計(jì)思路，運(yùn)用 Layout 和骨架來傳遞和交流設(shè)計(jì)意圖，大大提高了設(shè)計(jì)效率。 SolidWorks 軟件還提供了強(qiáng)大的裝配功能，包括定義不同零部件之間的位置約束關(guān)系，生成爆炸視圖，進(jìn)行零部件之間的干涉檢查，并計(jì)算裝配體的距離、總重、重心等各種物理屬性等 [1417]。 關(guān)于 ANSYS 軟件 ANSYS 軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國 ANSYS 開發(fā)，它能與多數(shù) CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－ DEAS, AutoCAD 等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí) CAE 工具之一。 CAE的技術(shù)種類有很多，其中包括有限元法 (FEM,即 Finite Element Method),邊界元法 (BEM,即 Boundary Element Method)，有限差法 (FDM， 即 Finite Difference Element Method)等。每一種方法各有其應(yīng)用的領(lǐng)域，而其中有限元法應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣，現(xiàn)已應(yīng)用于結(jié)構(gòu)力 學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)、電路學(xué)、電磁學(xué)等。 本次設(shè)計(jì)主要使用到 ANSYS 結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析平臺(tái)，對舉升機(jī)構(gòu)的瞬態(tài)動(dòng)作進(jìn)行疲勞強(qiáng)度分析 [19]。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 8 第 2章 解放自卸車的 貨箱 設(shè)計(jì) 自卸車貨箱 基本參數(shù) 本文 設(shè)計(jì)的貨箱 的 參數(shù) 如表 21 所示。 表 21 貨箱參數(shù)表 （單位： m） 貨箱 形式 長 寬 高 自卸式 自卸車貨箱 的 設(shè)計(jì) 貨箱外形反映著工業(yè)發(fā)展的水平和我國人民的精神面