【文章內(nèi)容簡介】 32 本章小結(jié) 33 結(jié) 論 ………………… ………………………………………………………………… ..34 參考文獻 35 致 謝 ...… ……………………………………………………………………………… .37 附 錄 … ..………………………………………………………………………………… 38 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 1 第 1章 緒 論 自卸車的發(fā)展 自卸車的種類 自卸車又稱翻斗車（ tipper,dump car）， 它是依靠自身動力驅(qū)動液壓舉升機構(gòu)，使貨箱具有自動傾卸貨物的能力和復(fù)位功能的一種重要專用汽車。自 1963 年由美國UnitRig 公司和 公司合作研制出世界上第一臺裝載質(zhì)量為 77t (85 短噸 ) 礦用自卸車以來 ， 經(jīng)過 30 多年的不斷完善和大量新技術(shù)、新材料、新工藝的采用 ， 重型礦用自卸車作為汽車中 的一類已發(fā)展成熟。目前世界上生產(chǎn)重型礦用自卸車 (包括機械傳動 ) 的國家有美國、日本、白俄羅斯和法國等 ， 主要生產(chǎn)廠家有小松礦用設(shè)備公司、尤克里德 — 日立公司、尤尼特 — 里格公司、卡特彼勒、利勃海爾公司、特雷克斯公司和白俄羅斯的別拉斯等。國外生產(chǎn)廠家的共同特點為全系列、專業(yè)化 ， 并具有完整的配套體系。形成了以美國德萊賽 (Dresser)公司、尤克里德 — 日立 ( Euclid) 公司、尤尼特 — 里格 ( UnitRig)公司等為代表的礦用自卸車生產(chǎn)企業(yè) ， 其裝載質(zhì)量已從第一臺車的 77t 上升到目前最大的 (350 短噸 )， 并具有 108t、 120t、 154t、 170t、190t、 220t、 280t 等多個系列。在年開采量千萬噸級以上大型露天礦山的運輸設(shè)備中 ， 礦用自卸車已占據(jù)近 2/3 的市場 ， 承擔(dān)著世界上 40%的煤、 90%的鐵礦的開采運輸量。 重型礦用自卸車在我國大型露天礦山的使用始于 70 年代中期 ， 到目前為止使用單位已達 10 個 ,主要分布在煤炭、冶金等行業(yè) ， 總購車量達 543 臺 ， 其裝載質(zhì)量主要為 108t 、 154t 兩種。目前仍然在礦山使用的 471 臺電動輪自卸車中 (已報廢 72臺 ) ， 進口自卸車 219 臺 ， %， 中外合作生產(chǎn)車 87 臺 ， 占 %， 國產(chǎn)車 165 臺 ， 占35%。我國重型礦用自卸車的生產(chǎn)大約經(jīng)歷了獨立開發(fā)、合作生產(chǎn)、國產(chǎn)化三個階段 ，生產(chǎn)廠家主要有三家 : 湖南湘潭電機廠、遼寧本溪重型汽車廠、江蘇常州冶金機械廠。湘潭電機廠于 1977 年 5 月研制出國產(chǎn)第一臺 SF3100 型 108t 自卸車樣車 ,以后經(jīng)過20 余年的不斷改進和完善 ， 已形成了 SF3102 、 SF3103 、 SF3102C、 SF3102D 型四個系列 ， 并具備年產(chǎn) 100 余臺車的生產(chǎn)能力。遼寧本溪重型汽車廠生產(chǎn)礦用自卸車的歷史與湘潭電機廠類似 ,亦起步于 70 年代。該廠于 80 年代曾生產(chǎn)了 10余臺 LN3101 型108t 自卸車 ， 其后由于多種原因已停產(chǎn)。江蘇常州冶金機械廠主要與美國 UnitRig 公司合作生產(chǎn) Mark36 型 154t 礦用自卸車 ， 其產(chǎn)品在南芬鐵礦使用。 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 2 舉升機構(gòu)的種類 由《專用車結(jié)構(gòu)與設(shè)計》 [14]可知 :自卸汽車舉升機構(gòu)分為兩大類 ，即直推式舉升機構(gòu)和連桿組合式舉升機構(gòu)。它們采 用液體壓力作為舉升動力。 圖 直推式自卸車的結(jié)構(gòu)形式圖 直推式舉升機構(gòu)利用液壓油缸直接舉升車廂傾卸。該機 構(gòu)布置簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高 ， 但液壓油缸工作行程長 ， 因此 ,一般要求采用單作用的 2級 或多級伸縮式套筒油缸。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。 如圖 所示 :a 表示前置直推式自卸車； b 表示中置直推式自卸車； c表示雙缸前置直推式自卸車。 連桿組合式舉升機構(gòu)具有舉升平順、油缸活塞的工作行程短、機構(gòu)布置靈活等優(yōu)點。該機構(gòu)又分油缸后推式和油缸前推式兩種油缸后推式機構(gòu)舉升力系數(shù)適中 ， 結(jié)構(gòu)緊湊 ， 但各部件布置集中在后部 ， 車廂底板受力大 ， 適用于中型自卸汽車油缸前推式機構(gòu)舉升力系數(shù) 小、省力、油壓特性好 ， 適用于重型自卸汽車。 圖 組合連桿舉升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 3 研究的意義目的 近幾十年來它在國內(nèi)外獲得迅速的發(fā)展與普及 ,它最大的優(yōu)點是實現(xiàn)了卸貨的機械化，從而提高卸貨效率。 自卸車的研究和設(shè)計不僅可以減輕工人勞動強度，還可以促進國家的經(jīng)濟建設(shè)速度， 關(guān)系到國家重點建設(shè)項目的建設(shè)和發(fā)展。同時在自卸車研究和生產(chǎn)過程中，也帶動了鋼鐵，化工等其它很多行業(yè)，又提供了大量的工作崗位，減輕就業(yè)壓力， 并日趨完善，成為系列化多品種的產(chǎn)品。 因此，自卸 車的發(fā)展是很有必要的。 設(shè)計的主要內(nèi)容 自卸車的整車設(shè)計，舉升機構(gòu)力學(xué)分析，舉升裝置尺寸確定，車廂設(shè)計，液壓系統(tǒng)主要性能參數(shù)計算和車廂時間的校核，整車性能分析，利用 CAD 軟件建立自卸車舉升機構(gòu)的裝配圖以及零部件圖。 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 4 第 2章 設(shè)計方案的確定 概述 3201Z 型自卸汽車改裝結(jié)構(gòu)中舉升機構(gòu)；液壓系統(tǒng)和車廂結(jié)構(gòu)為其重要組成部分 ， 它直接關(guān)系著自卸車使用性能和整體布置 ， 它是決定自卸汽車改裝設(shè)計優(yōu)劣的主要因素。因此首先著重對舉升機構(gòu)進行設(shè)計分析。 方案的選擇 由參考文獻 [16]可知 :EQ3208 型自卸車 的最大裝載質(zhì)量為 11 噸，符合本次的設(shè)計需求，因此選用 EQ3298 作為改裝地盤，其主要技術(shù)參數(shù)如下表所示： 表 自卸車的主要技術(shù)參數(shù) 汽車總長 /mm 8830 汽車總寬 /mm 2480 汽車總高 /mm 3150 車廂容積 / m179。 最大總質(zhì)量 /kg 20900 整車整備質(zhì)量 /kg 9800 最大裝載質(zhì)量 /kg 11100 車廂舉升時間 /s 15 車廂降落時間 /s 車廂后傾角度 /。 50 軸距 /mm 4200+1300 前輪輪距 /mm 1940 中后橋輪距 /mm 1860 自卸汽車舉升機構(gòu)分為兩大類 ， 即直推式舉升機構(gòu)和連桿組合式舉升機構(gòu)。它們本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 5 均采用液體壓力作為舉升動力。 直推式舉升機構(gòu)利用液壓油缸直接舉升車廂傾卸。該機構(gòu)布置簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高 ， 但液壓油缸工作行程長 ， 因此 ， 一般要求采用單作用的 2 級或多級伸縮式套筒油缸。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。 連桿組合式舉升機構(gòu)具有舉升平順、油缸活塞的工作行程短、機構(gòu)布置靈活等優(yōu)點。該機構(gòu)又分油缸后推式和油缸前 推式兩種油缸后推式機構(gòu)舉升力系數(shù)適中，結(jié)構(gòu)緊湊 ， 但各部件布置集中在后部 ， 車廂底板受力大 ， 適用于中型自卸汽車油缸前推式機構(gòu)舉升力系數(shù)小、省力、油壓特性好 ， 適用于重型自卸汽車。 3201Z 型自卸車的裝載質(zhì)量由表 可知，裝載質(zhì)量為 11 噸，屬于中型自卸車，所以 本設(shè)計中所應(yīng)用的舉升機構(gòu)為連桿組合式舉升機構(gòu)（前推式即 T 式）。 其工作原理圖如圖 所示： 圖 舉升機構(gòu)設(shè)計示意圖 舉升裝置幾何尺寸的確定 車廂與副梁鉸支點的確定 如圖 所示， 車廂后鉸支點 O 應(yīng)盡量靠近車架大 梁的尾端。已知車廂副梁高205mm， 長 4505mm， 兼顧結(jié)構(gòu)安排空間取水平方向離副梁尾端 146mm、垂直方向離副梁下沿 118mm處作為車廂后鉸支點 ， 并以車廂后鉸支點作為四連桿運動的坐標原點(0， 0)。軸平行于副梁的平面 ， 指向汽車前方。 車廂放平時舉升機構(gòu)與車廂前鉸支點的確定。 車廂前鉸支點 0A 的坐標為 ? ?00, CC YX。可按經(jīng)驗公式計算。 max0 ?? RLXC （ ） 式中 : L —— 油缸最大工作行程 ， 參考同類車型油缸型號 ， 初選油缸自由長度本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 6 0L =1165mm， 最大有效工作行程 mmL 780? ； max? —— 車廂最大舉升角 ， 根據(jù)車廂傾卸動作要求和所運物料的安息角 ， 選取??? 50max ； R—— 經(jīng)驗系數(shù) ， 根據(jù) L 尺寸 ， 選取 R=175。 因此則得 ， 2730501801750 ???CX 考慮結(jié)構(gòu)安排 ， 取 27250 ?CX。 0C 點的垂直方向應(yīng)盡量靠近車廂底面 ， 充分利用車廂底部空間 ， 減少油缸下支點沉人副梁中的深度。確定 0A 距車廂底板的距離為 83mm， 已知底板縱梁高 180mm， 因此 ， 0C 點坐標為 (2725， 184)。 液壓缸與副梁鉸支點的確定 由圖 21 中可看出 E 點為 液壓缸與副梁鉸支點 ， 由于油缸具有相當(dāng)大的尺寸 ， 以及開始 舉升時 ， 為減少油缸的工作壓力 ， 油缸必須具有一定數(shù)值的傾斜角 ， 因此 ， E點相對 O 點的垂直距離 eY 由結(jié)構(gòu)允許的最小值確定 ， 取 mmYe 14?? ， E 點 X 軸坐標由經(jīng)驗公式求得： 2 3 8 1 6 7 2 00 ??????????? LLXX be （ ） 根據(jù)結(jié)構(gòu)安排取 2378?eX ， 則 E 點坐標為（ 2378， 14）。 車廂放平時三角臂中支點坐標和 左側(cè) 長度的確定 由圖 21 所示， 0B 點即油缸上支點。車廂放平時 ， 0B 點應(yīng)盡量靠近車廂底面 ， 要充分利用上部空間 ， 從而減少油缸下支點 E 沉人副梁中的深度。過 0C 點作 00CB 線式該線與 X 軸夾角 為： ???????09Cd YY? . （ ） 式中 dY —— 結(jié)構(gòu)允許的拉桿 AD 與副車架鉸支點 D 的最高位置，一般 dY 0； 取 dY =175mm， 再以 E 為圓心， 0L 為半徑畫弧交 00CB 線于 0B 點，連接 0EB ， 0EB即為 液壓缸中心線在舉升角Θ =0176。時的位置。 0B 點坐標為（ 3530， 94）， BC = 00CB =810mm。 車廂放平時拉桿與三角臂鉸接點的確定 由圖 21 所示， 連接 0OC ，并將 0OC 繞 O 點向上轉(zhuǎn) 50176。，角 0C 轉(zhuǎn)到 C 點，以 C 為本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 7 圓心， 00CB 為半徑畫弧，再以 E 為圓心，一液壓缸自由長度與最大有效工作行程之和為半徑畫弧。兩弧交于 B 點，連接 EB 和 BC ，作 ??? 6EBA ， 又以 0B 為頂點， 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，由此確定 0A 點的坐標為 (3615， 152)，即△ 000 CBA 和△ ABC 分別為 ??? 0 和 ??? 50 時三腳架所 處的位置。 拉桿與副梁鉸接點及拉桿長度的確定 由圖 所示， 作 AA0 的垂直平分線交于 dYY? 線于 D 點 ， 調(diào)整 D 點位置使 0DA 為整數(shù) ， 最后確定 D 點坐標為 (2170， 175) 。拉桿長度 0DA =2160mm。 本章小結(jié) 本章主要是對自卸車的舉升機構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。首先選用的舉升機構(gòu)為組合連桿式的前推式舉升機構(gòu)，之后根據(jù)汽車的固有結(jié)構(gòu)以及參考其它同類車型，確定舉升機構(gòu)的位置以及舉升機構(gòu)的尺寸。 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 8 第 3 章 自卸車改裝設(shè)計 概述 舉升機構(gòu)力學(xué)分析的目的就是要求得各構(gòu)件在車廂任意舉升角 ? 時的受力最大值為液壓系統(tǒng)參數(shù)確定和構(gòu)件截面尺寸的計算提供依據(jù)。舉升力系數(shù)是體現(xiàn)舉升機構(gòu)動力性的指標 ， 是指單位舉升質(zhì)量所需要的液壓缸推力。液壓缸推力直接影響自卸汽車的經(jīng)濟性能 ， 其值越小 越好。隨著車廂舉升角的變化 ，液壓缸推力的 值是變化的?？紤]到機構(gòu)在初始位置時車廂內(nèi)貨物最多 ， 阻力臂也最大 ， 車廂啟動時又有慣性阻力作用 ， 此時油缸推力最大。因此 ,下面只對初始位置時各構(gòu)件進行力學(xué)分析。 舉升機構(gòu)的參數(shù)計算及校核 由參考文獻 [16]可知，其方法如下： 當(dāng) ??0? 時 有上述可知： ? ?152,36150 ?A ? ?94,35300B ? ?184,27250C ? ?175,21700D ? ?14,2378 ?E 在 ??0? 時直線 AoD 和直線 BoE 的方程分別為 : ? ? ? ? ? ? ? ? 0000000 ???????? adaadadaad YYXXXYYXXXYY （ ） ? ? ? ? ? ? ? ? 0000000 ???????? bdbbebebbe YYXXXYYXXXYY （ ） 0A 和 EB0 交點 0F 的坐標 ? ?00, ff YX 可以通過①和②式 求解得：0fX=2821， 0fY=28 在 ??0? 時，點 O 至直線 00CF 的距離000 CFD為 ? ? ? ?? ? ? ? mmXXYYYYXXXYDCFCFFCFFCFCF 00000000000 ???????? （ ） 取車廂作為分離體，根據(jù)力矩平衡Σ Mo=0 得： 00000 0 ?? CFXGCF DWF （ ） 式中 W—— 表示被舉升的重力 ； 00CFF—— 用在直線 00CF 方向的力 。 在 ??0? 時，點 0A 至直線 0EB 的距離00EBAD為： 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文 CAD 圖紙 401339828 9 ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? mmXXYYYYXXXYYXXXYYDEBEBBEBBEBAEBABEEBA 253000000000000 2 ???????????