【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第 2 章 方案設(shè)計(jì)分析與整車總布置 方案設(shè)計(jì)與分析 專用汽車總體布置的任務(wù)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(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體，達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)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(zhì)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(hào)為 20 的熱軋槽鋼（ GB/T7071988），中間設(shè)置加強(qiáng)梁。 擺臂 形式的選取與布置 目前 , 在自卸車行業(yè)有多種結(jié)構(gòu)型式。舉升機(jī)構(gòu)的型式目前國(guó)內(nèi)常見的有 : 三角架放大舉升機(jī)構(gòu) ( F 式、 T 式 )、雙缸舉升、前頂舉升和雙面?zhèn)确?。其?,中輕型自卸汽車多采用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、布置尺寸較小的舉升機(jī)構(gòu) , 如加伍德機(jī)構(gòu) (D 式 )； 中、大型自卸汽車多采用油壓特性曲線較好的舉升機(jī)構(gòu) , 如馬勒里機(jī)構(gòu) (T 式 )； 大型自卸汽黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 車多采用舉升力系數(shù)較小的舉升機(jī)構(gòu) ， 如浮動(dòng)油缸連桿放大組合式 (F 式和 Z 式 )或者前頂舉升式。 其中國(guó)際上尤其是歐美等國(guó)大都采用前舉升自卸方式。這種自卸方式 20xx年在國(guó)內(nèi)也得到了許多應(yīng)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(chǎng)也得到了用戶的認(rèn)可。 1． 結(jié)構(gòu)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(jí)油缸等組成 , 結(jié)構(gòu) 非常簡(jiǎn)單。 2． 結(jié)構(gòu)性能優(yōu)點(diǎn)。 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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)壓力較小； 2） 在機(jī)構(gòu)式自卸汽車設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)發(fā)生機(jī)構(gòu)與底盤橫梁干涉 , 從而需對(duì)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(shè)計(jì)者不必再費(fèi)勁 地做很多的校核圖了 ,大大地提高了產(chǎn)品的開發(fā)速度； 3）現(xiàn)在的用戶對(duì)車廂的要求越來(lái)越大 ,垃圾車 的軸距也較原來(lái)大 ,傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)式舉升無(wú)法將較長(zhǎng)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(qiáng)的機(jī)構(gòu)。但這樣整車的重心必然提高了 , 重心越高 , 行車尤其是在調(diào)整或轉(zhuǎn)彎時(shí)很不穩(wěn)定 , 存在安全隱患； 4） 傳統(tǒng)的 T 式機(jī)構(gòu)一般應(yīng)用在載重 8t或以下的裝卸汽車中 , F式機(jī)構(gòu)應(yīng)用在 15t左右的裝卸汽車中。這種機(jī)構(gòu)的裝卸汽車在超載時(shí)由于液壓系統(tǒng)的壓力過(guò)大 , 經(jīng)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(lái)。因而前擺臂的油壓特性非常好。液壓元件不會(huì)因壓力過(guò)高而損壞 , 液壓系統(tǒng)的使用壽命更長(zhǎng) , 液壓系統(tǒng)的故障比很低； 5） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 安裝維護(hù)較方便。機(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu)非常復(fù)雜 , 前舉升是一種用多級(jí)油缸直推車廂前部從而達(dá)到卸貨的一種方式只有油缸而無(wú)其它零部件。這種結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單 , 制造成本低 , 工藝性好[7]。 隨著技術(shù)發(fā)展，今年來(lái)國(guó)內(nèi)的前頂舉升機(jī)構(gòu)也得到較大發(fā)展，其中的代表是已國(guó)產(chǎn)的荷蘭 海沃整機(jī)系統(tǒng)，其成本也趨于合理。基于以上優(yōu)點(diǎn)并參考國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品，本設(shè)計(jì)的舉升系統(tǒng)采用前置前頂舉升機(jī)構(gòu)。其底座與副車架連接，液壓缸通過(guò)焊接在廂體前端的支架鉸接在一起，隨舉升位置不同而轉(zhuǎn)動(dòng)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(chǎn)品日常使用維護(hù)保養(yǎng)方便，再綜合考慮產(chǎn)品造價(jià)，初步選擇東風(fēng)牌 EQ1092F19DJ型二類地盤，其詳細(xì)參數(shù)如表 。結(jié)合上裝實(shí)際，需要對(duì)二類地盤尺寸進(jìn)行修改。 考慮到動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及滿足環(huán)保法規(guī)的要求，發(fā)動(dòng)機(jī)選用東風(fēng)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司生產(chǎn)的 C26020 型柴油增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其 參數(shù)見表 。變速器選擇 DF6S750，六檔手動(dòng)變速器 ，該采用雙桿遠(yuǎn)距離操縱，傳動(dòng)比見表 。 表 東風(fēng) EQ1092F19DJ 參數(shù) 外型尺寸 (長(zhǎng) ?寬 ?高 )(mm) 71852 4703015 車廂尺寸 (長(zhǎng) ?寬 ?高 )(mm) 278016781365 總質(zhì)量 (Kg) 9765 整備質(zhì)量 (kg) 5570 額定載質(zhì)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(dòng)機(jī)型號(hào) EQB14020 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 (kw) 103 發(fā)動(dòng)機(jī)排量 3920 發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商 東風(fēng)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司 底盤依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) GB38471999 GB1769120xx 輪胎 二類底盤裝載質(zhì)量的初步校核 東風(fēng) EQ1092F19DJ 裝載質(zhì)量為 4000kg， 由于廂體材料 16MnR 的密度為 7900 kg/m3，則廂體直段質(zhì)量 m1 。 m1=? dLh? = 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 由《 JBT473795 橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)》得封頭質(zhì)量 m2 。 m2 =2? = 則整個(gè)廂體的質(zhì)量 M= m1+ m2 =1 。 初步計(jì)算裝載質(zhì)量為 14 000+1 =15 ，東風(fēng) EQ1092F19DJ 二類底盤滿足要求。 表 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù) 型式 直列六缸、四沖程水冷柴油增壓發(fā)動(dòng)機(jī) 型號(hào) C26020 額定轉(zhuǎn)速 r/min 2 200 額定功率 KW (2200r/m) 191 最大轉(zhuǎn)矩 NM(1400r/min) 1 025 最低燃油消耗率 g/(KWh) 200 缸徑?jīng)_程 mm 114 135 排量 L 8 壓縮比 ： 1 工作順序 153624 燃油：夏季： 0 號(hào)輕柴油：冬季：根據(jù)氣溫選用合適的輕柴油 表 變速器傳動(dòng)比 一檔 二檔 三檔 四檔 五檔 六檔 本章小結(jié) 本章對(duì)整體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析對(duì)比，確定了整車方案設(shè)計(jì)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(zhì)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(xì)介紹了二類底盤及動(dòng)力總成的參數(shù)，為下一步整車總布置做好準(zhǔn)備。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 3 章 車廂裝置副車架設(shè)計(jì)計(jì)算 車廂外形尺寸設(shè)計(jì) 初步確定箱體尺寸及材料 根據(jù)任務(wù)書要求，需設(shè)計(jì)裝載質(zhì)量大于 6t 的擺臂式垃圾車。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際中對(duì)長(zhǎng)距離大質(zhì)量運(yùn)輸?shù)囊螅紘?guó)內(nèi)外同類產(chǎn)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(shè)計(jì)規(guī)范及尺寸確定 將全金屬焊接車廂設(shè)計(jì)成等剛度體車廂是專用汽車設(shè)計(jì)的重點(diǎn) .但是很難既能保證高強(qiáng)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(shí)，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(wú)論是彎曲剛度還是扭轉(zhuǎn)剛度，都會(huì)增加車架的相應(yīng)剛度，兩者的剛度是相輔相成、互相補(bǔ)償?shù)摹．?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(shí)，車廂應(yīng)該有一定的扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)性。如果車相的扭 轉(zhuǎn)剛度過(guò)大，當(dāng)車架扭轉(zhuǎn)到一定程度時(shí)，車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。如果黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 車廂扭轉(zhuǎn)剛度過(guò)小，能與車架扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)，當(dāng)車架產(chǎn)生較大扭曲時(shí)，車廂可能因變形過(guò)大而早期損壞。 全金屬焊接等剛度車廂設(shè)計(jì)的規(guī)范化的定量的設(shè)計(jì)計(jì)算方法并不是很完善，根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)，可以知道一些設(shè)汁規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)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。垃圾汽車的車架斷面系數(shù)也應(yīng)比同級(jí)噸位的貨車車架大一倍。 對(duì)于兩軸載質(zhì)為 6t的車廂，車架按 整體重物從 lm 高處落人車廂的沖擊負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，車廂底板厚度應(yīng)不小于 10mm，其選材強(qiáng)度等級(jí)大于 60kg 級(jí)。 5t 自卸汽車的車廂底板厚度應(yīng)不小于 6mm，本文所設(shè)計(jì)的垃圾車，其額定載荷為 ，故其車廂底板厚度取 8mm。 車廂的內(nèi)部形狀應(yīng)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(dāng)車廂傾卸時(shí)，貨物不易在車廂內(nèi)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(zhǎng) (mm) 寬 (mm) 高 (mm) 底板厚 (mm) 2896 1857 960 8 側(cè)板厚 (mm) 底板傾斜角度 (176。 ) 側(cè)板傾斜角度 (176。 ) 8 1 1 副車架的設(shè)計(jì) 在專用汽車設(shè)計(jì)時(shí)，為了改善主車架的承載情況，避免集中載荷，同時(shí)也為了不破壞主車架的結(jié)構(gòu)，一般多采用副車架 (副梁 )過(guò)渡。本車在工作中受較大的彎曲應(yīng)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(shí)，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(yīng)力集中，所以對(duì)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(jié)構(gòu)，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(duì)于隨車起重運(yùn)輸車的副車架來(lái)說(shuō)，在安裝起重裝置的范圍內(nèi)，應(yīng)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(lái)，以提高副車架的抗扭和抗彎能力。 參照國(guó)內(nèi)外總質(zhì)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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 副車架 的截面形狀 圖 加強(qiáng)后的副車架截面形狀 1副車架； 2腹板 圖 加強(qiáng)腹板的位置 加強(qiáng)板的布置 車架中部 (液壓舉升機(jī)構(gòu)位置 )所受彎曲、扭曲最大，因此在這一區(qū)域應(yīng)加加強(qiáng)板，考慮到零件的工藝性，由于下翼板所受彎曲應(yīng)力較大，因此，加強(qiáng)板緊貼下翼板，為了避免下翼板由于鉆孔而導(dǎo)致抗彎強(qiáng)度下降，除與后加強(qiáng)板重疊部位，該加強(qiáng)板主要與腹板連接。 在縱梁上加上加強(qiáng)板，加強(qiáng)板端頭區(qū)域車架容易產(chǎn)生集中應(yīng)力。為了降低應(yīng)力集中，加強(qiáng)板端頭形狀有三種設(shè)計(jì)方式，見圖 。 圖 加強(qiáng)板的 三種設(shè)計(jì)方式 本副車架為了批量生產(chǎn)時(shí)工藝簡(jiǎn)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(yīng)盡量減少副車架的橫梁，以減少對(duì)縱梁的扭轉(zhuǎn)約束。 2) 副車架油缸支承橫梁與翻轉(zhuǎn)軸橫梁形成框架。油缸支承橫梁應(yīng)盡量靠近后懸架黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 前支承處的橫梁，最好能位于后框架之內(nèi)。因?yàn)檫@段主車架變形小，所以副車架對(duì)其扭轉(zhuǎn)約束力也相應(yīng)減弱，同時(shí)保證了舉升機(jī)構(gòu)的幾何特性。 3) 在副車架結(jié)構(gòu)要求剛性較高時(shí)，可在主、副車架中間增加一層橡膠墊，當(dāng)主車架變形時(shí)以彈性橡膠 的變形來(lái)減弱副車架對(duì)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(diǎn)，在受沖擊載荷時(shí)，此處出現(xiàn)應(yīng)力集中，嚴(yán)重時(shí)造成主車架斷裂。這就要求副車架的前端結(jié)構(gòu)要設(shè)計(jì)成漸變截面，以減緩應(yīng)力集中 (見圖 37) 圖 副車架的前端結(jié)構(gòu) 副車架前端形狀常有三種形狀 (見圖 )。 對(duì)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? 。