【導讀】目前，已有很多專用車廠家生產這。工作周期，降低運輸成本，對國民經濟的發(fā)展有著重要的意義。文中介紹了總質量為20t的翼開啟廂式汽車的改裝設計說明。門、翼門作業(yè)機構、翼門機械鎖止機構、液壓系統(tǒng)和取力系統(tǒng)進行了詳細設計，廂底架和頂架支撐梁進行實體建模和ANSYS分析，確保設計合理。

　　

【正文】 310 kW = ? = 液壓泵初選 Y 1B 25 32 液壓閥選擇 主要依據壓力閥所在油路的最大工作壓力和通過該閥的最大流量。 溢流閥 溢流閥 符號意義 如圖 所示。 圖 溢流閥型號說明 型號 BG0332 調壓范圍 ；最大流量 100L/min；重量 手動換向閥 手動換向閥 符號意義 如圖 。 圖 手動換向閥型號說明 型號 4WMM6W 型 10 RB 型平衡閥 RB 型平衡閥 符號意義 如圖 所示。 33 圖 RB平衡閥型號說明 型號 RBG03R 分流集流閥 分流集流閥 符號意義 如圖 所示。 圖 分流集流閥型號說明 型號 3FJLE=L20130H 單向閥 單向閥 符號意義 如圖 所示。 圖 單向閥型號說明 型號 CRG=030450 液壓油箱及管徑確定 液壓管徑確定 油泵排量 179。/s 初選管路都一樣，故由油泵排量均分為 4份，當一側翼門工作時，均分兩份， 故 Q=179。/s，開啟和關閉都用同一管，故按壓油管路計算， 36m/s，取最大值 6m/s，算出 d=，所以軟管內徑取 10mm。 34 液壓油箱容積確定 V=α vQ m179。 α —— 經驗系數； vQ —— 液壓泵每分鐘排出的液體體積 m179。，為 179。/min。 根據 JB82466,，然該設計的車為行走機械，故α =1 ∴ V=179。 取力器選型 除了少量專用汽車的工作裝置因考慮工作可靠相符殊的要求而配備專門動力驅動外 (例如部分冷藏汽車的機械制冷系統(tǒng) )，絕大多數專用汽車上的專用設備都是以汽車底盤自身的發(fā)動機為動力源，經過取力器，用來驅動齒輪液壓泵、真空泵、柱塞泵、輕質油液 壓泵、自吸液壓泵、水泵、空氣壓縮機等，從而為自卸車、加油車、牛奶車、垃圾車、吸污車、隨車起重車、高空作業(yè)車、散裝水泥車、攔板起重運輸車等諸多專用汽車配套使用。因此，取力器在專用汽車的設計和制造方面顯得尤為重要。 根據取力器相對于汽車底盤變速器的位置，取力器的取力方式可分為前置、中置和后置三種基本型式，每一種基本形式又包括若干種具體的結構，如下所列。 ? ?? ???????? ?? ?? ?? ???????????發(fā) 動 機 前 端 取 力前 置 式 發(fā) 動 機 后 端 取 力夾 鉗 式 取 力變 速 器 上 蓋 取 力取 力 器 取 力 方 式 中 置 式 變 速 器 側 蓋 取 力變 速 器 后 端 蓋 取 力分 動 器 取 力后 置 式傳 動 軸 取 力 其中，變速器側蓋取力，由于在設計變速器時已考慮了動力輸出，因而一般在變速器左側和右側都留有標準的取力接口 ，也有專門生產與之配套的取力器的廠家，這種取力器較為常用，故本課題中，為了便于設計，節(jié)約成本，同時也考慮到大批量生產，采用變速器側蓋取力方式。 根據所選底盤對應廠家提供的取力器進行選擇，選擇型號 4207010110A， 35 結構如圖 所示，輸出功率為 45kW，遠遠大于液壓泵的驅動功率，故滿足設計要求。 圖 取力器 液壓、取力系統(tǒng)布置及安裝 液壓泵固定安裝 如圖 所示，兩塊鋼板用螺栓分別連接到液壓泵和副車架橫梁上。 圖 液壓泵固定板 液壓缸安裝 36 固定支架由兩個角鐵焊接而成，中間用一個銷子，兩端有兩組墊片來調整液壓缸位置，用螺母緊固，結構如圖 。 圖 液壓缸連接支座 取力器 與液壓泵連接 連接方案確定 提出兩種方案，傳動軸和法蘭盤連接，由于傳動軸連接，結構復雜，部件較多，成本較高，而法蘭盤連接對安裝精度要求較高，但結構簡單，故選擇法蘭盤連接，在法蘭盤加工和安裝時要特別強調其精度要求。 法蘭盤設計 法蘭盤特別提出一點，為保證取力器輸出軸和液壓泵驅 動軸的通軸度，所以要保證法蘭盤大面和軸孔的垂直度，具體尺寸和技術要求在圖紙 RL5200006上體現(xiàn)，也可如圖 。 圖 37 閥箱及液壓油箱總成安裝 圖 箱體總成安裝位置 將液壓油箱和閥箱做成一體，總成尺寸在圖紙上有詳細介紹，考慮到人操作時手臂長度，總成不易距離翼門太遠，這個距離為 430mm，可供人員合理操作。故在此不做調整。由異型 鋼管和角鐵焊成兩個支撐架，分別用螺栓固定，結構簡單，可行性大，具有實際意義。 本章小結 本章所包含內容是本設 計的核心內容，包括液壓系統(tǒng)的設計和取力系統(tǒng)的布置等，到此本設計已經進行一多半了，而在液壓系統(tǒng)設計時考慮到簡化原理圖，故液壓機構不包括鎖止功能，在接下來一章中所設計的輔助系統(tǒng)關鍵就是機械機構鎖止翼門，之后加上校核分析修正，即可完成本設計。故本章的核心部分要結合圖紙進行詳細了解。 38 第 5 章 輔助系統(tǒng)設計 本設計 輔助系統(tǒng)主要是 指翼門機械鎖止機構設計，故在此進行詳細介紹。 鎖止機構方案確定 為了在一定的空間內，安裝一套機械鎖止機構，以保證翼門開啟后能夠自動鎖止，在此提出三種方案： 方案一： 三連桿機構； 在車廂內部設置一套三連桿機構，結構簡單，運動軌跡復雜，工作空間較大，而且考慮到液壓缸的安裝之后，空間不夠，故決定放棄。 方案二： 滑到連桿機構； 在車廂骨架中間橫梁上焊裝一條滑到，而將連桿鉸接到翼門頂部縱梁上，結構復雜，需外力控制，出現(xiàn)與方案二同樣的問題，空間不夠，亦放棄。 方案三： 棘輪停止器； 在翼門前后圍外側固定棘輪，在前后圍骨架中間橫梁外側設置一個棘爪，沿著支架設置操縱機構，這種方案實施起來較可行，但對棘輪和棘爪的強度要求較大，故在此進行專門設計，也可選取相關零部件廠生產的標 準件，考慮到本方案對空間要求小，針對機構較復雜，在設計時遵循盡量減少零件的原則優(yōu)化設計。 棘輪設計 棘輪結構及參數如圖 、 所示： 圖 棘輪尺寸結構 39 棘輪參數如表 。 表 棘輪參數 模數 m 12 齒數 z 12 周節(jié) （分度圓直徑） p 齒頂高系數 ha* 1 頂隙系數 C* 全齒高 h 精度等級 12GB100952020 齒寬系數 棘爪設計 棘輪結構如圖所示： 圖 棘爪尺寸結構 由于，棘輪棘爪的工作環(huán)境是在車廂外側，有時甚至可露天工作，而對其表面粗糙度要求很低，而操縱棘爪的動力來源于人，其精度要求也很低，在此取汽車常用精度 IT7即可。材料用齒輪 常用 材料 40Cr。 操縱機構總成設計 為了精簡機構，設計成連桿機構，如圖 所示。 40 圖 操縱機構總成 一共四根桿，連接處為鉸接，第二三桿用鋼管即套筒套住，中間添加橡膠充當緩沖塊。 當翼門開啟到最高點時，第四桿自身重力，支撐一桿頂著棘爪卡住棘輪，當翼門關閉時，操縱人員向上推一下四桿，隨即帶著棘爪脫離卡位，而防止運動 干涉和保證機構有自由度，故將二三桿分離，用緩沖橡膠保證運動平順。 本章小結 本章的輔助系統(tǒng)主要就是翼門鎖止機構的設計，而本章的設計屬理論創(chuàng)新，實際現(xiàn)行車型并無此機構，由于本人能力有限，無法深入設計，但經過理論分析，依舊覺得此方案可行性較大。因為該機構，在液壓系統(tǒng)具有鎖止功能時也可加設，而機械機構鎖止較之液壓鎖止，可保證翼門長期保持開啟狀態(tài)，而且利用桿件自身重力回位的巧妙設計也值得深入研究。 41 第 6 章 整車性能分析 汽車動力性能分析 基本參數的確定 發(fā)動機的輸出轉矩和輸出功率隨著發(fā)動機的轉速變化的二條重要特性曲線，為非線形曲線。工程實踐表明，可用而次三相式來描述汽車發(fā)動機的的外特性，即 cbnanT eee ??? 2 （ ） 式中 : eT —— 發(fā)動機輸出轉矩 (Nm)； en —— 發(fā)動機輸出轉速 (r/min)； a、 b、 c—— 待定系數，有具體的外特性曲線決定 。 根據外特性數值建立外特 性方程式 。 如果已知發(fā)動機的外特性，則可利用拉格朗日三點插值法求出公式中的三個待定系數的 a、 b、 c。在外特性曲線上取三點，即 1eT 、 1en 、 2eT 、 2en 及 3eT 、 3n ，依拉氏插值三項式有 ))(( ))(())(( ))(())(( ))(( 2313 2131232 1323121 321 eeee eeeeeeeee eeeeeeeee eeeeee nnnn nnnnTnnnn nnnnTnnnn nnnnTT ?? ????? ????? ??? 將上式展開，按冪次高低合并，即可得 三個三個待定系數為 ))(())(())(( 2313 33212 23121 1 eeee eeeee eeeee e nnnn Tnnnn Tnnnn Ta ????????? ))(( )())(( )())(( )( 2313 3213212 2313121 132 eeee eeeeeee eeeeeee eee nnnn Tnnnnnn Tnnnnnn Tnnb ?? ???? ???? ??? ))(())(())(( 2313 3213212 2313121 132 eeee eeeeeee eeeeeee eee nnnn Tnnnnnn Tnnnnnn Tnnc ????????? 在發(fā)動機 外特性曲線圖 未知的情況下 ， 可 按經驗公式擬合外特性方程式。如缺少 所 需 發(fā)動機的外特性，但從發(fā)動機銘牌上 可以得到 該發(fā)動機的最大輸出功率emP 及相應轉速和該發(fā)動 機的最大轉矩及相應轉速時，可用下列經驗公式來描述 42 發(fā)動機的外特性 。 22 )()( etpt pememe nnnnTTTT ????? （ ） 式中 : emT —— 發(fā)動機最大輸出轉矩（ Nm）； tn —— 發(fā)動機最大輸出轉矩時的轉速（ r/min）； pn —— 發(fā)動機最大輸出功率時的轉速（ r/min）； pT —— 發(fā)動機最大輸出功率時的轉矩（ Nm）。 pemp nPT 9550? 由公式（ ）和公式（ ）可得 ： ??????????????????????2222)()()()(2)(pttpememptpemtptpemnnnTTTcnnTTnbnnTTa 對臺架試驗數據用修正系數 μ 進行修正，才能得到發(fā)動機的使用外特性。按 GB/T214042020 標準試驗中 μ= ～ 。 汽車的行駛方程式 汽 車在直線行駛時，驅動力和行駛阻力之間 的關系式如下 。 t f w i jF F F F F? ? ? ? （ ） 式中 : tF —— 驅動力； fF —— 滾動阻力； wF —— 空氣阻力； iF —— 坡 度 阻力； jF —— 加速阻力。 tF 的計算 43 汽 車在地面行駛時受到發(fā)動機限制所能產 生的驅動力 tF 與發(fā)動機輸出轉矩eT 的關系為 dget riiTF ??0? （ ） 式中 : gi —— 變速器某一擋的傳動比； 0i —— 主減速器傳動比； ? —— 傳動系統(tǒng)某一擋的機械效率； dr —— 驅動輪的動力半徑； ? —— 發(fā)動機外特性修正系數。 fF 的計算 汽 車的滾動阻力 fF 的 計算 公式為 ?cosgfmF af ? （ ） 式中 : am —— 翼開啟廂式汽車 的總質量； ? —— 道路坡度角； f —— 滾動阻力系數。 iF 的計算 汽車上坡行駛時，整車重力沿坡道的分力為坡道阻力，其計算公式為 ?singmF ai ? （ ） wF 的計算 汽車的空氣阻力與車速 v 的平方成反比，即 vACF DDW ? （ ） 式中 : DC —— 空氣阻力系數， 翼開啟廂式 汽車可取為 ～ ； DA —— 迎風面積（ m