【導(dǎo)讀】自卸汽車又稱翻斗車,它是依靠自身動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)，使貨箱具有自動(dòng)傾卸貨物的能力和復(fù)位功能的一種重要專用汽車。自卸汽車主要運(yùn)輸。區(qū)裝卸作業(yè)與大中型土建工程。直推式又可細(xì)分為前置式、后。運(yùn)、卸生產(chǎn)線，進(jìn)行土方，沙石、松散物料的裝載運(yùn)輸。由于自卸車的裝載車廂能自。降低運(yùn)輸成本，并標(biāo)明裝載，是常用的運(yùn)輸機(jī)械。自卸汽車自20世紀(jì)初出現(xiàn)以來(lái)，不。斷發(fā)展，日趨完善，已成為當(dāng)今貨物運(yùn)輸?shù)闹饕囕v之一。自卸汽車需求快速增長(zhǎng)，銷量超過(guò)載貨汽車上升到第一位。向運(yùn)輸市場(chǎng)發(fā)展；自卸汽車保持較快發(fā)展，已成為公路運(yùn)輸?shù)闹髁囆?。排放、車速等各方面性能進(jìn)行規(guī)范，從而促進(jìn)了中型自卸車的健康發(fā)展。11月10日起，中國(guó)正式成為WTO成員國(guó)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)逐漸開(kāi)放。東風(fēng)尖頭140自卸汽車是一種專用汽車，技術(shù)要求適中，社會(huì)需求量高。等科研機(jī)構(gòu)合作，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自卸汽車。

　　

【正文】 設(shè)計(jì) 1）車廂與副梁鉸支點(diǎn) O的確定 車廂后鉸支點(diǎn) O應(yīng)盡量靠近車架大梁的尾端。已知車廂副梁高 205mm，長(zhǎng) 2900mm，兼顧結(jié)構(gòu)安排空間，取 水平方向離副梁尾端 100mm、垂直方向離副梁下沿 157mm 處，作為車廂后鉸支點(diǎn)，并以車廂后鉸支點(diǎn)作為四連桿運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)原點(diǎn)（ 0， 0）， x軸平行于副梁的上平面，指向汽車前方。 2 ）車廂放平時(shí)舉升機(jī)構(gòu)與車廂前鉸支點(diǎn) A0的確定。 車廂前鉸支點(diǎn)的坐標(biāo)（ Aox ， Aoy ）可按經(jīng)驗(yàn)公式（ ）計(jì)算 max?RLxAo? （ ） 式中 L—油缸最大工作行程，參考同類車型油缸型號(hào)，初選油缸自由長(zhǎng)度=1165mm，最大有效工作行程 L=780mm； max? —車廂最大舉升角，根據(jù)車廂傾卸動(dòng)作要求和所運(yùn)物料的安息角， 選取 max? = ?50 R—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根據(jù) L 尺寸，選取 R=175 因此可得， Aox = 50780175? =2730mm 考慮結(jié)構(gòu)安排，取 Aox =2055mm 0A 點(diǎn)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(diǎn)沉人副梁中的深度。確定 0A 距車廂底板的距離為 84mm，已知底板縱梁高 205mm，因此。點(diǎn) 0A 坐標(biāo)為（ 2055， 122）。 3） 液壓油缸與副梁鉸支點(diǎn)的確定 由于油缸具有相當(dāng)大的尺寸，以及開(kāi)始舉升時(shí)，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(diǎn)相對(duì)點(diǎn) O 的垂直距離由結(jié)構(gòu)允許最小值確定。E 點(diǎn) x 軸坐標(biāo)由經(jīng)驗(yàn)公式求得 4 0 ???? LLxx oAoE （ ） 33 = 1 6 0 5 5 ????? =1687mm 根據(jù)結(jié)構(gòu)安排，令 Ex 為 2378，則 E 點(diǎn)坐標(biāo)為（ 1678， 43）。 三角臂的設(shè)計(jì) 1）車廂放平時(shí)三角臂中支點(diǎn) C0座標(biāo)和 A0C0長(zhǎng)度的確定 oc 點(diǎn)即油缸上支點(diǎn)。車廂放平時(shí)，點(diǎn) oc 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(diǎn)沉人副梁中的深度。令 oc 點(diǎn)垂直方向在 0A 點(diǎn)下 90mm。又車廂放平時(shí)，油缸長(zhǎng)度應(yīng)略大于油缸最小長(zhǎng)度 15mm，以保證車廂確實(shí)能放平，油缸不會(huì)產(chǎn)生干涉。根據(jù)結(jié)構(gòu)安排，定水平方向 oc 在點(diǎn) 0A 前 805mm，則 C0點(diǎn)坐標(biāo)為（ 2507，37）， AC = ooCA =460mm。 2） 車廂放平時(shí)拉桿與三角臂鉸接點(diǎn) B0的確定 連接 oOA ，并將 oOA 繞 O 點(diǎn)向上 ?50 轉(zhuǎn)到點(diǎn)。以 A? 為圓心， ooCA 為半徑畫弧，再以 E 為圓心以 1165+78010=1935mm 為半徑畫弧，兩弧交 C? 點(diǎn)，連接 CE? 和 CA?? ，作BCE ? = ?5 又以 oc 為頂點(diǎn)， 00BC 為邊， 000 BCA? = BCA ???? 根據(jù)結(jié)構(gòu)允許尺寸，取BC?? = 00BC =128mm，連接 00BA 、 BA?? 調(diào)整 B 點(diǎn)位置，使 AB、 BC 為整數(shù)， AB= 00BA =572mm， 由此確定 B0點(diǎn)的坐標(biāo)為（ 2600， 50）， △ ABC 和 △ CBA ??? 為 ?? 0? 和 ?? 50?時(shí)三角架所處的位置。 拉桿長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）拉桿與副梁鉸接點(diǎn) D 及拉桿長(zhǎng)度的確定 作 BB?0 的垂直平分線交 Dyy? 線于 D 點(diǎn)， Dy 為結(jié)構(gòu)允許的連桿與副梁鉸支點(diǎn)的最高位置，取 Dy =172。調(diào)整點(diǎn) D 位置使 0DB 為整數(shù)，最后確定點(diǎn)坐標(biāo)為（ 900， 72），拉桿長(zhǎng)度 DBL =1945mm。 34 用作圖法初選出各鉸支點(diǎn)位置后，需要對(duì)不同舉升 角作運(yùn)動(dòng)軌跡校核。如果出現(xiàn)點(diǎn) C 至車廂底板距離小于點(diǎn) A 至車廂底板距離的情況，則應(yīng)加大 AC 線與 x 軸平行線的夾角的數(shù)值，重新計(jì)算各鉸支點(diǎn)參數(shù)值。 力學(xué)計(jì)算與校核 舉升機(jī)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(shí)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(jì)算提供依據(jù)。舉升力系數(shù) K 是體現(xiàn)舉升機(jī)構(gòu)動(dòng)力性的指標(biāo)，是指單位舉升質(zhì)量所需要的液壓缸推力 [10]。 GFK EC? （ ） 式中： ECF —液壓油缸最大舉升力； G—車廂滿載時(shí)，車廂質(zhì)量與貨物質(zhì)量之和。 已知 G=9750? =95550N K 直接影響自卸汽車的經(jīng)濟(jì)性能，其值越小越好。隨著車廂舉升角的變化， K 值是變化的。考慮到機(jī)構(gòu)在初始位置時(shí)車廂內(nèi)貨物最多，阻力臂最大，車廂啟動(dòng)時(shí)又有慣性阻力作用，此時(shí)油缸推力最大。因此，下面只 對(duì)初始位置時(shí)各構(gòu)件進(jìn)行力學(xué)分析。 機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)計(jì)算 A、 G、 B、 C、 F 的坐標(biāo)及 OFAD 、 BECD 、 BAFD 、 AECD 、 ABDD 的計(jì)算（見(jiàn)圖 ） 圖 舉升機(jī)構(gòu)坐標(biāo)分析簡(jiǎn)圖 已知當(dāng)舉升 ?? 0? 時(shí)，三角臂 0A 、 0B 、 0C 點(diǎn)及車廂滿載重心 0G 坐標(biāo)值如下： 0Ax =2055， 0Ay =182 0Gx =1196， 0Gy =130 0Cx =2507， 0Cy =37 35 Gx =， Gy = 在舉升角 ?? 0? 時(shí)， DB0 和 EC0 和交點(diǎn) 0F 的坐標(biāo) 000000BDBDBFBF xx yyxx yy ????? （ ） （ 0Fx ， 0Fy ）通過(guò)求解方程 000000CECECFCF xx yyxx yy ????? （ ） 可得 0Fx =1260， 0Fy =272 在舉升角 ?? 0? 時(shí)，點(diǎn) O 至直線 00AF 的距離 OFAD ： 202000 000000 )()()()(FAFAFAFFAFO F A xxyy yyxxxyD ??? ???? =347 （ ） 在舉升角 ?? 0? 時(shí)，點(diǎn) OB 至直線 ECO 的距離 BECD 和點(diǎn) OB 至直線 00FA 的距離BAFD ： 2020000000000 )()( )()()()(ECECCECCECECBCEBBEC xxyy yyxxxyxxyyyxD ??? ???????? =320 （ ） 202000000000000000 )()( )()()()(AFAFFAFFAFAFBFABBAF xxyy yyxxxyxxyyyxD ??? ???????? =208（ ） 在舉升角 ?? 0? 時(shí)，點(diǎn) 0A 至直線 EC0 的距離 AECD 和點(diǎn) 0A 至直線 DB0 的距離 ABDD ： 202000000000 )()( )()()()(ECECCECCECECACEAAEC xxyy yyxxxyxxyyyxD ??? ???????? =125（ ） 202000000000 )()( )()()()(DBDBBEBBDBDBABDAABD xxyy yyxxxyxxyyyxD ??? ???????? =132 （ ） 以上 數(shù)值也可以通過(guò)作圖法直接測(cè)量，可以省去大量繁瑣的計(jì)算，在實(shí)際工作中應(yīng)用比比較廣泛。兩種方法各有所長(zhǎng)，可根據(jù)個(gè)人習(xí)慣選擇。 機(jī)構(gòu)受力分析 取車廂為分離體（見(jiàn)圖 ） 36 圖 舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)分析圖 由力矩平衡方程可知 ?oM =0 即 00 ???? O F AFAG DFxG （ ） 代入已知數(shù)據(jù)得： FAF =OFAGDxG 0? = 347119610000? = 取三角架 ABC 為分離體（見(jiàn)圖 ） 圖 舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)分析圖 由力矩平衡方程可知 ?BM =0 0???? BAFAFBECEC DFDF （ ） 已知： AFFA FF ? ，得油缸最大舉升力 BECBAFAFEC D DFF ?? 320 ?? = ?AM =0 即 0???? AECECABDBD DFDF 得拉桿最大拉力 37 BDF = ABDAECDDFEC? = 132 ? = （ ） 可以求得舉升力系數(shù) GFK EC? = = 拉桿截面尺寸的確定 拉桿 BD 為二力受拉桿件，作用力對(duì)稱分布在兩根拉桿上，因此作用在每根拉桿上的最大拉力： 拉F 2BDF? = 2 = （ ） 初選拉桿材質(zhì)為 Q235，從手冊(cè)可查得 s? = 230 610? N/ 2m ,取安全系數(shù) n=2，由公式 σ=nF拉 /A≦ σs， 拉桿最小橫截面面積 : A610230 072 ????? sFn ?拉=93 2m （ ） 所 以根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)取 A=400，實(shí)際上 : 610400 07??? SF?? 拉= ? N/ 2m （ ） 校核安全系數(shù) = ???S 187。=,因此，拉桿截面面積耐滿足強(qiáng)度要求 [11]。 本章小結(jié) 從分 析過(guò)程中可以看出，自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要綜合考慮各項(xiàng)因素，既要結(jié)構(gòu)緊湊又要具有較大的舉升力，更要安全可靠。 本章對(duì)自卸車舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算包括：主要尺寸參數(shù)的選擇的確定；舉升工作原理、油缸推力的計(jì)算以及舉升機(jī)構(gòu)參數(shù)的校核計(jì)算等。 通過(guò)以上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)分析，該自卸車舉升機(jī)構(gòu)選用合理。 38 第 4 章 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 自卸車車采用的液壓泵、液壓缸、液壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化且由專業(yè)化液壓元件廠集中生產(chǎn)供應(yīng)。因此在自卸車車改裝設(shè)計(jì)中 只需要進(jìn)行液壓元件選型計(jì)算。其主要內(nèi)容包括液壓缸直徑與行程、液壓泵工作壓力、流量、功率以及油箱容積與內(nèi)徑等。 作為液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的油缸分為活塞式和浮拄式兩類。活塞式均為單向作用，其缸體長(zhǎng)度大而伸縮長(zhǎng)度小、使用油壓低（一般不超過(guò) 14MPa）。浮拄式為多級(jí)伸縮式油缸，一般有 2～ 5個(gè)伸縮節(jié)，其結(jié)構(gòu)緊湊，并具有短而粗、伸縮長(zhǎng)度大、使用油壓高（可達(dá) 35MPa），易于安裝布置等優(yōu)點(diǎn)。浮拄式油缸又分為單向作用式與雙向作用式。雙向作用式用油壓輔助車廂降落，因此工作平穩(wěn)，降落速度快。直推式傾卸機(jī) 構(gòu)多采用單作用多級(jí)油缸；而桿系組合式傾卸機(jī)構(gòu)多采用單作用單級(jí)油缸。 液壓缸作為液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件， 按結(jié)構(gòu)形式可以分為活塞缸柱塞缸和伸縮缸，按活塞桿形式可以分為單活塞缸和雙活塞缸。按液壓缸的特殊用途分為串聯(lián)缸增壓缸增速缸多位缸步進(jìn)缸等此類液壓缸不是一個(gè)單純的缸筒，而是和其他的缸筒或構(gòu)件組合而成，又稱組合缸。 從經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，在滿足使用要求的情況下，選用雙作用單活塞桿液壓缸。 車廂在整個(gè)傾翻過(guò)程中液壓油缸最大舉升力為 ECF =。 參考同類車型，初選最高工作壓力 p=16Mpa。 最大舉升力 : ?? ???? 4 2dpFEC （ ） 式中 —液壓缸機(jī)械效率，取 =； d—舉升油缸缸徑， mm。 可推出 24 0 344 ????? ??p Fd EC= 又知 L=780mm 根據(jù)以上計(jì)算，選擇自卸車專用油缸 GB287681，其主要參數(shù)為缸徑 d=160mm， 39 油缸桿徑，油缸行程 L=780mm。 液壓泵性能參數(shù)計(jì)算 一般常用的液壓泵分為齒輪泵、柱塞泵、葉片泵、螺桿泵。按泵的流量特性，可分為定量泵和變量泵兩種。前者在泵轉(zhuǎn)速不變時(shí)，不能調(diào)節(jié)流量，后者當(dāng)泵轉(zhuǎn)速不變時(shí)，通過(guò)變量機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)，可使具有不同的流量。齒輪泵一般為定流量式，葉片泵和柱塞泵有定量式及變量式兩種。對(duì)變量泵，按輸由方式，又可分為單向變向泵和雙向變量泵。前者工作時(shí)，輸由方向不可變，后者通過(guò)調(diào)節(jié)，可以改變輸出油流的方向。 自卸車常用油泵分為齒輪油泵與柱 塞泵兩類。齒輪泵多為外嚙合式，在相同體積下齒輪泵比柱塞泵流量大但油壓低。柱塞泵最大特點(diǎn)是油壓高（油壓范圍 16～ 35MPa），且在最低轉(zhuǎn)速下仍能產(chǎn)生全油壓，固可縮短舉升時(shí)間。中輕型自卸車上多采用齒輪泵，常用系列有 CB、 CBX、 CG、 CN 等。 由以上 理論及以往經(jīng)驗(yàn) ，選用單級(jí)齒輪泵。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定車廂舉升最大舉升角的時(shí)間不超 15s，我們初選舉升時(shí)間為 15s，液壓缸工作容積