【文章內容簡介】 第 2 章 方案設計分析與整車總布置 方案設計與分析 專用汽車總體布置的任務是正確選定整車參數(shù)，合理布置工作裝置和附件。使取力裝置、專用工作裝置、其它附件與所選定的汽車底盤構成相互協(xié)調和匹配的整體，達到設計任務書所提出的整車基本性能和專用性能的要求。 1. 汽車底盤 2. 副車架 3. 液壓系統(tǒng) 4. 擺臂 5. 支腿 圖 整車總布置 車廂廂 體的布置及副車架外型尺寸的確定 為 使前后軸荷分配合理，整車質量分配均勻，車輛重心低穩(wěn)定性高，廂體的位置為封頭前端面距駕駛室前端 3400mm 處，底面與副車架接觸，副車架外型尺寸為 2896?1705? 200mm，材料型號為 20 的熱軋槽鋼（ GB/T7071988），中間設置加強梁。 擺臂 形式的選取與布置 目前 , 在自卸車行業(yè)有多種結構型式。舉升機構的型式目前國內常見的有 : 三角架放大舉升機構 ( F 式、 T 式 )、雙缸舉升、前頂舉升和雙面?zhèn)确Ｆ渲?,中輕型自卸汽車多采用結構比較簡單、布置尺寸較小的舉升機構 , 如加伍德機構 (D 式 )； 中、大型自卸汽車多采用油壓特性曲線較好的舉升機構 , 如馬勒里機構 (T 式 )； 大型自卸汽黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 車多采用舉升力系數(shù)較小的舉升機構 ， 如浮動油缸連桿放大組合式 (F 式和 Z 式 )或者前頂舉升式。 其中國際上尤其是歐美等國大都采用前舉升自卸方式。這種自卸方式 20xx年在國內也得到了許多應用 , 如解放的 CA3260 8重汽的 ZZ3382 8川汽的 CQ3300 84 等車型先后問世 , 在市場也得到了用戶的認可。 1． 結構組成。 擺臂式垃圾汽車主要是由二類底盤、上裝副車架、車廂及多級油缸等組成 , 結構 非常簡單。 2． 結構性能優(yōu)點。 1）整車重心低 , 行車穩(wěn)定性好 , 只要后擋不干涉 , 副車架縱梁可以做得很低 , 最小可以與載貨車相同。其結構簡單、車廂底板與主車架上平面的閉合高度可以很小 , 整車穩(wěn)定性好 , 液壓系統(tǒng)壓力較??； 2） 在機構式自卸汽車設計中經常會發(fā)生機構與底盤橫梁干涉 , 從而需對底盤橫梁改制 ,很麻煩。而前擺臂方式則不必考慮上裝與底盤干涉的問題 ,因而設計者不必再費勁 地做很多的校核圖了 ,大大地提高了產品的開發(fā)速度； 3）現(xiàn)在的用戶對車廂的要求越來越大 ,垃圾車 的軸距也較原來大 ,傳統(tǒng)的機構式舉升無法將較長車廂舉升到能卸貨的角度 ,除非將副車架縱梁和車廂底盤縱梁的高度做得很大 ,才能布置下加大加強的機構。但這樣整車的重心必然提高了 , 重心越高 , 行車尤其是在調整或轉彎時很不穩(wěn)定 , 存在安全隱患； 4） 傳統(tǒng)的 T 式機構一般應用在載重 8t或以下的裝卸汽車中 , F式機構應用在 15t左右的裝卸汽車中。這種機構的裝卸汽車在超載時由于液壓系統(tǒng)的壓力過大 , 經常發(fā)生燒油泵、密封件損壞和根本不舉 升等問題 , 而垃圾擺臂汽車不需將油缸的推力放大到舉升架和拉桿上便可以將車廂舉升起來。因而前擺臂的油壓特性非常好。液壓元件不會因壓力過高而損壞 , 液壓系統(tǒng)的使用壽命更長 , 液壓系統(tǒng)的故障比很低； 5） 結構簡單 , 安裝維護較方便。機構式擺臂由臂桿、吊鏈、舉升油缸及其安裝聯(lián)接的座和軸組成 , 結構非常復雜 , 前舉升是一種用多級油缸直推車廂前部從而達到卸貨的一種方式只有油缸而無其它零部件。這種結構非常簡單 , 制造成本低 , 工藝性好[7]。 隨著技術發(fā)展，今年來國內的前頂舉升機構也得到較大發(fā)展，其中的代表是已國產的荷蘭 海沃整機系統(tǒng)，其成本也趨于合理?；谝陨蟽?yōu)點并參考國內外同類產品，本設計的舉升系統(tǒng)采用前置前頂舉升機構。其底座與副車架連接，液壓缸通過焊接在廂體前端的支架鉸接在一起，隨舉升位置不同而轉動。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 二類底盤選型 二類底盤初選 根據(jù)上裝廂體尺寸參數(shù)及產品日常使用維護保養(yǎng)方便，再綜合考慮產品造價，初步選擇東風牌 EQ1092F19DJ型二類地盤，其詳細參數(shù)如表 。結合上裝實際，需要對二類地盤尺寸進行修改。 考慮到動力性、經濟性及滿足環(huán)保法規(guī)的要求，發(fā)動機選用東風康明斯發(fā)動機有限公司生產的 C26020 型柴油增壓發(fā)動機，其 參數(shù)見表 。變速器選擇 DF6S750，六檔手動變速器 ，該采用雙桿遠距離操縱，傳動比見表 。 表 東風 EQ1092F19DJ 參數(shù) 外型尺寸 (長 ?寬 ?高 )(mm) 71852 4703015 車廂尺寸 (長 ?寬 ?高 )(mm) 278016781365 總質量 (Kg) 9765 整備質量 (kg) 5570 額定載質量 (kg) 4000 接近角 /離去角 (176。) 29/15 前懸 /后懸 (mm) 1065/2170 軸距 (mm) 3950 軸數(shù) 2 最高車速 (km/h) 90 發(fā)動機型號 EQB14020 發(fā)動機功率 (kw) 103 發(fā)動機排量 3920 發(fā)動機生產商 東風康明斯發(fā)動機有限公司 底盤依據(jù)標準 GB38471999 GB1769120xx 輪胎 二類底盤裝載質量的初步校核 東風 EQ1092F19DJ 裝載質量為 4000kg， 由于廂體材料 16MnR 的密度為 7900 kg/m3，則廂體直段質量 m1 。 m1=? dLh? = 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 由《 JBT473795 橢圓形封頭標準》得封頭質量 m2 。 m2 =2? = 則整個廂體的質量 M= m1+ m2 =1 。 初步計算裝載質量為 14 000+1 =15 ，東風 EQ1092F19DJ 二類底盤滿足要求。 表 發(fā)動機參數(shù) 型式 直列六缸、四沖程水冷柴油增壓發(fā)動機 型號 C26020 額定轉速 r/min 2 200 額定功率 KW (2200r/m) 191 最大轉矩 NM(1400r/min) 1 025 最低燃油消耗率 g/(KWh) 200 缸徑沖程 mm 114 135 排量 L 8 壓縮比 ： 1 工作順序 153624 燃油：夏季： 0 號輕柴油：冬季：根據(jù)氣溫選用合適的輕柴油 表 變速器傳動比 一檔 二檔 三檔 四檔 五檔 六檔 本章小結 本章對整體設計方案進行了分析對比，確定了整車方案設計分析與整車的布置、車廂廂體體的形式、擺臂選型、尺寸參數(shù)、裝載質量及制造 材料，以及廂體的舉升形式和副車架的布置。選定了專用車的二類底盤，并詳細介紹了二類底盤及動力總成的參數(shù)，為下一步整車總布置做好準備。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 第 3 章 車廂裝置副車架設計計算 車廂外形尺寸設計 初步確定箱體尺寸及材料 根據(jù)任務書要求，需設計裝載質量大于 6t 的擺臂式垃圾車。結合生產實際中對長距離大質量運輸?shù)囊?，考國內外同類產品及材料性能，廂體材料選擇 16MnR。廂體尺寸如圖 所示。 圖 廂體 車廂的設計規(guī)范及尺寸確定 將全金屬焊接車廂設計成等剛度體車廂是專用汽車設計的重點 .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剛度，都會增加車架的相應剛度，兩者的剛度是相輔相成、互相補償?shù)?。當汽車前后左右車輪處于高差較大的路面，車架扭曲較大時，車廂應該有一定的扭轉隨動性。如果車相的扭 轉剛度過大，當車架扭轉到一定程度時，車廂前支承緩沖塊相應的一側壓到極限位置，車廂縱梁的另一側可能離開緩沖塊，車廂前端的一大部分重量轉移到一側的車架縱梁上，縱梁可能超載損壞。如果黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 車廂扭轉剛度過小，能與車架扭轉隨動，當車架產生較大扭曲時，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計的規(guī)范化的定量的設計計算方法并不是很完善，根據(jù)一些經驗，可以知道一些設汁規(guī)范和經驗數(shù)據(jù)： 車廂底板和側梁斷面應小些，布置應密集，這樣易于形成等剛度。垃圾汽車的車架斷面系數(shù)也應比同級噸位的貨車車架大一倍。 對于兩軸載質為 6t的車廂，車架按 整體重物從 lm 高處落人車廂的沖擊負荷進行計算，車廂底板厚度應不小于 10mm，其選材強度等級大于 60kg 級。 5t 自卸汽車的車廂底板厚度應不小于 6mm，本文所設計的垃圾車，其額定載荷為 ，故其車廂底板厚度取 8mm。 車廂的內部形狀應為簸箕形，底板前窄后寬，單邊角度 1176?！?176。，橫端面下窄上寬，單邊角度 1176?！?176。這樣，當車廂傾卸時，貨物不易在車廂內卡住，易于傾卸。 由此，確定出 EQ1092F19DJ 車廂的尺寸如表 ： 表 EQ1092F19DJ 車廂主要尺寸 長 (mm) 寬 (mm) 高 (mm) 底板厚 (mm) 2896 1857 960 8 側板厚 (mm) 底板傾斜角度 (176。 ) 側板傾斜角度 (176。 ) 8 1 1 副車架的設計 在專用汽車設計時，為了改善主車架的承載情況，避免集中載荷，同時也為了不破壞主車架的結構，一般多采用副車架 (副梁 )過渡。本車在工作中受較大的彎曲應力。因此，本車副車架縱梁采用兩根抗彎性能較好的平直槽行梁，材料為 16MnReL。 在增加副車架的同時，為了避免由于副車架剛度的急劇變化而引起主車架上的應力集中，所以對副車架 的形狀、安裝位置及與主車架的連接方式都有一定的要求。 副車架的截面形狀及尺寸 專用汽車副車架的截面形狀一般和主車架縱梁的截面形狀相同，多采用如圖 所示的槽形結構，其截面形狀尺寸取決于專用汽車的種類及其承受載荷的大小。對于隨車起重運輸車的副車架來說，在安裝起重裝置的范圍內，應按如圖 和圖 所示的方式用一塊腹板將副車架截面封閉起來，以提高副車架的抗扭和抗彎能力。 參照國內外總質量相近車型的副車架縱梁端面尺寸，確定副車架縱梁端面尺寸為100、 80、 6mm。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 圖 副車架 的截面形狀 圖 加強后的副車架截面形狀 1副車架； 2腹板 圖 加強腹板的位置 加強板的布置 車架中部 (液壓舉升機構位置 )所受彎曲、扭曲最大，因此在這一區(qū)域應加加強板，考慮到零件的工藝性，由于下翼板所受彎曲應力較大，因此，加強板緊貼下翼板，為了避免下翼板由于鉆孔而導致抗彎強度下降，除與后加強板重疊部位，該加強板主要與腹板連接。 在縱梁上加上加強板，加強板端頭區(qū)域車架容易產生集中應力。為了降低應力集中，加強板端頭形狀有三種設計方式，見圖 。 圖 加強板的 三種設計方式 本副車架為了批量生產時工藝簡單，采用了圖 （ b）角型的端頭形狀。 副車架的前端形狀及安裝位置 1) 在保證使用可靠的前提下，為了提高撓曲性，減小副車架剛度，應盡量減少副車架的橫梁，以減少對縱梁的扭轉約束。 2) 副車架油缸支承橫梁與翻轉軸橫梁形成框架。油缸支承橫梁應盡量靠近后懸架黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 12 前支承處的橫梁，最好能位于后框架之內。因為這段主車架變形小，所以副車架對其扭轉約束力也相應減弱，同時保證了舉升機構的幾何特性。 3) 在副車架結構要求剛性較高時，可在主、副車架中間增加一層橡膠墊，當主車架變形時以彈性橡膠 的變形來減弱副車架對主車架的約束。 4) 副車架與主車架連接如圖 所示。 圖 副車架與主車架的連接 AA處是截面突變點，在受沖擊載荷時，此處出現(xiàn)應力集中，嚴重時造成主車架斷裂。這就要求副車架的前端結構要設計成漸變截面，以減緩應力集中 (見圖 37) 圖 副車架的前端結構 副車架前端形狀常有三種形狀 (見圖 )。 對于這三種不同形狀的副車架前端，在其與主車架縱梁相接觸的翼面上部加工有局部斜面，其斜而尺寸如圖 (c)所示： 0 1h mm? ； 0 15 ~ 20l mm? 。