【導(dǎo)讀】發(fā)動機，350馬力，扭矩1650N·m。它主要由汽車底盤，貨箱，舉升機構(gòu)，液。該自卸汽車采用液壓傳動系統(tǒng)，由油泵驅(qū)動傾斜機構(gòu)工作，使。貨箱升起，將運載的貨物從貨箱后方傾卸而出。本設(shè)計主要從自卸車的整體設(shè)計出發(fā)，采用一汽解放公司J6型號。升力的大小、達(dá)到承受額定載荷的標(biāo)準(zhǔn)。對貨箱的長、寬、高進行計算設(shè)計，等各方面的要求。并對自卸車進行Solidworks建模造型，對舉升機構(gòu)做運動分。本文首先對自卸車的設(shè)計特點以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀做了相關(guān)的概述。主車副車架進行了改裝與設(shè)計。對整個自卸車的外廓尺寸、輪距與軸距尺寸、

　　

【正文】 ,AMAMMAMMAMXXYYYYXXXY?????? 8)取 貨箱 作為分離體，根據(jù)力矩平衡 MO=0得： FM’A’=WXG’/D 式中 W— 被舉升的重力（ N）； FM’A’— 作用在直線 A’M’方向的力（ N）； XG’— 被舉升質(zhì)量質(zhì)心的坐標(biāo)（ m） . 9)求 B’點到 C’O2和 M’A’的距離 D2， D3 D2=22222222)()()()()()(,,,OCOCCOCCOCBOCBCOXXYYYYXXXYYXXXYY?????????? D3=22 )()()()()()(,,,,AMAMMAAMAABAMBMAXXYYYYXXXYYXXXYY?????????? 10） 取三角臂 B’C’A’為分離體，根據(jù)力矩平衡 MA=0，得： FC’O2=FM’A’D3/D2 式中 FC’O2—— 對應(yīng)任意舉升角時的油缸推力 (N)。 11）因 FM’A’、 FC’O FB’O1為交匯平衡力系，已知 FM’A’、 FC’O2，故可求出 FB’O1，F(xiàn)B’O1即為拉桿 B’O1所受拉力。 選擇不同的值，重復(fù)上述運算步驟，即可求出相應(yīng)的 FC’O FB’O1的值，取其最大值作為設(shè)計的計算載荷。 經(jīng)過計算可以得出： maxF =105N。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 24 貨箱最大 舉升角的確定 自卸車貨箱的最大傾卸角度應(yīng)根據(jù)其裝載物料的安息角來確定。自卸汽車貨箱的最大傾卸角度一般比裝載物料的安息角大 5176。左右 [35]，為 50176?！?60176。之間。本次設(shè)計取自卸汽車貨箱的最大傾卸角度為 50176。 圖 36 最大舉升角的確定 對于舉升機構(gòu)的有限元分析 根據(jù)第二章介紹的 ANSYS 使用方法，對舉升機構(gòu)模擬 實際 工況進行 有限元分析 。 圖 37 舉升機構(gòu)網(wǎng)格的劃分 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 25 圖 38 貨箱滿載時舉升機構(gòu)分析結(jié)果 從安全系數(shù)的 分析結(jié)果來看，自卸車滿載時，舉升機構(gòu)和副車架完全處于安全狀態(tài)，可以達(dá)到安全的使用標(biāo)準(zhǔn)，延長各個機構(gòu)的疲勞壽命。 圖 39 貨箱超載時舉升機構(gòu)分析結(jié)果 從安全系數(shù)的分析結(jié)果來看，自卸車超載時，副車架和舉升機構(gòu)的連接處，明顯 有變形趨勢，從汽車安全性的角度來看，是非常危險的，在工作中，不超載是保證安全的最基本要求。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 26 本章小結(jié) 舉升機構(gòu)是自卸車的一個重要組成部分，根據(jù)不同的使用要求去選擇不同的舉升類型，并對此舉升機構(gòu)進行相關(guān)的計算設(shè)計是本章著重要闡述的內(nèi)容。通過比對分析，本文最后選擇 T 式 舉升機構(gòu)（前推連桿組合式舉升機構(gòu)），它具有省力，油缸最大推力小，油壓特性好，液壓系統(tǒng)壓力隨舉升角變化平緩等優(yōu)點。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 27 第 4章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 自卸汽車液壓系統(tǒng)設(shè)計的好壞，將直接影響整車的性能和生產(chǎn)效率。自卸汽車液壓系統(tǒng)一般包括舉升液壓系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，有些車還包括液壓制動系統(tǒng)和制動冷卻系統(tǒng)。自卸汽車液壓 系統(tǒng)原理上相對來說比較簡單，但其中有許多具體問題需要認(rèn)真研究。國內(nèi)自卸汽車液壓系統(tǒng)設(shè)計， 基本上采用的是傳統(tǒng)的經(jīng)驗性設(shè)計，整體性能很難 達(dá)到最優(yōu) [36]。 自卸車 液壓系統(tǒng)的工作原理 自卸汽車的液壓系統(tǒng)由動力部分，操縱部 分和執(zhí)行部分組成。動力部分主要有取力器，油泵及連接兩者的傳動機構(gòu)。操縱部分用來控制舉升油缸實現(xiàn) 貨箱 傾翻，它應(yīng)具有舉升，停止和下落三個動?？刂崎y采用三位四通閥，操縱控制閥采用氣動操縱式 [37]。 液壓系統(tǒng)主要元件的性能參數(shù)計算和選型：自卸汽車所用的液壓元件一般為標(biāo)準(zhǔn)件，故只需完成主要液壓元件的性能參數(shù)和液壓元件的選型工作。 液壓系統(tǒng)原理圖 41所示 。 圖 41 自卸汽車的液壓系統(tǒng) 1液壓油箱 2油泵 3單向閥 4溢流閥 5電磁換向閥 6重載下降閥 7液壓油缸 8電開關(guān) 9工 作指示燈 10保險絲 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 28 液壓傾卸機構(gòu)的操作應(yīng)嚴(yán)格按照如下程序進行： 1）準(zhǔn)備 當(dāng)氣壓表顯示制動系統(tǒng)氣壓高于 4Kg/cm2時，方可踏下離合器踏板，切斷動力數(shù)秒后，打開取力器掛檔開關(guān)，掛上擋后，應(yīng)慢慢松放離合器踏板，接通動力，此時取力箱的輸出軸帶動油泵開始運轉(zhuǎn)，液壓油經(jīng)分配閥中的回路流回儲油箱。 2）舉升 打開 貨箱 舉升開關(guān)，此時壓縮空氣由貯氣筒經(jīng)電磁氣閥接通分配閥上的氣缸，分配閥中的滑閥隨氣缸活塞上移而關(guān)閉通路 A，活塞推動三角臂 貨箱 舉升傾卸，活塞上升到限位孔時油缸卸載舉升停止。 3）保持 當(dāng) 貨箱 舉升開關(guān)處于打 開位置時，把取力箱掛檔開關(guān)關(guān)閉，此時取力器脫檔，動力被切斷，油泵停止工作， 貨箱 可以在任意位置停留。 4）降落 降落方法 ： ①正常降落 貨箱 卸貨后，油泵工作不停止，將 貨箱 舉升開關(guān)關(guān)閉，此時電磁氣閥關(guān)閉，壓縮空氣通路，氣缸與大氣相通，氣缸活塞返回，滑閥下移，通路 A重新開啟，油缸下腔的油通過分配閥流回貯油箱，活塞帶動三角臂使 貨箱 落下。 ②繼續(xù)降落 在舉升過程中由于個別原因 貨箱 未來得及卸貨，或未卸貨而還需要負(fù)著載荷降落時，可繼續(xù)開閉 貨箱 舉升開關(guān)，使 貨箱 繼續(xù)降落，從而得到 貨箱 緩降的效果，否則 貨箱 降落太快，將造成事故， 甚至損壞車輛。 液壓缸的相關(guān)計算 依據(jù)最大舉升力 F和液壓系統(tǒng)預(yù)先給出的最高工作壓力 p?？晒┻x擇的工作壓力有： ， ， 10MPa。 最大舉升力 maxF ? p? D2? /4(N) (41) 式中 ?? 液壓系統(tǒng)的效率，通常取 ? =； D—活塞直徑 (m)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 29 D≥ ??pmax/F4 (42) 由舉升機構(gòu)的設(shè)計和計算可知 maxF =105N， 選擇 P=， 由 (42)可得： D≥ 可取 D= (43) 油缸最大工作行程 L： L=SmaxS0 取 L= (44) 式中 Smax—舉升角 max??? 時，油缸上兩 鉸支點的距離 (m) S0—舉升角 為零? 時，油缸兩鉸支點的距離 (m)。 根據(jù)確定的 D、 L及液壓系統(tǒng)最高工作壓力 p選取舉升油缸。 液壓泵的 確定 油缸工作容積 V： V=（ SmaxS0） ? d2*106/4 (cm3) 由 (43)， (44)可得： V=105cm3 液壓油泵額定流量 Q（ ml/s） 應(yīng)滿足下 式要求 ： Q≥vtV? 式中 t—舉升工作時間 （ s） ，舉升機構(gòu)一般應(yīng)在 15s內(nèi)的時間內(nèi)，使 貨箱 傾斜的最大位置。 ? v—液壓系統(tǒng)容積效率 ， ? v=～ 。 由以上可得： Q≥故液壓油泵可由下式確定： q=Q*60/n(ml/r) 式中 n—液壓油泵的額定轉(zhuǎn)速 （ r/min） ， n=1500～ 1800 可求出 q=～ 當(dāng)液壓油泵的排量，額定轉(zhuǎn)速和液壓系統(tǒng)最高工作壓力確定后，即可進行油泵的選型工作。 綜上所述，查手冊選 用齒輪泵 CB50作為液壓泵 較好。 本章小結(jié) 液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的、做直線往復(fù)運動（或擺動運動）的液哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 30 壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實現(xiàn)往復(fù)運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，因此在各種機械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。液壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比；液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置與排氣裝置組成。緩 沖裝置與排氣裝置視具體應(yīng)用場合而定，其他裝置則必不可少。 本章 通過自卸車額定載重，模擬了一個舉升力，通過此舉升力來反求液壓缸 需要提供的力，從而得到液壓缸的排量， 成功的確定了油泵的型號。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 31 第 5章 自卸車車架的優(yōu)化設(shè)計 最優(yōu)化是現(xiàn)代工程產(chǎn)品設(shè)計的目標(biāo)。根據(jù)性能需要合理的選擇方案，以獲得最佳效果。自卸車車架的優(yōu)化將提高汽車的安全性，使其設(shè)計剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于安全規(guī)定 [38]。 主車架的優(yōu)化 主車架是汽車底盤上各總成及專用工作裝置安裝的基礎(chǔ)，改裝時受到的影響最大，因此，要特別引起注意。 主車架的鉆孔和焊接 主車架是受 載荷很大的部件，除承受整車靜載荷外，還要受到車輛行駛時的動載荷，為了保持主車架的強度和剛度，原則上不允許在主車架縱梁上鉆孔和焊接，應(yīng)盡量使用車架上原有的孔。如果安裝專用設(shè)備或其它附件，不得不在車架上鉆孔或焊接時．應(yīng)避免在高應(yīng)力區(qū)鉆孔或焊接。主車架縱梁的高應(yīng)力區(qū)在軸距之間縱梁的下冀面和后懸的上冀面處。 對于主車架縱梁高應(yīng)力區(qū)以外的其余地方需要鉆孔或焊接時，應(yīng)注意以下事項： 1) 盡量減小 孔徑 ，增加孔間距離，對鉆孔的位置和孔徑規(guī)范，應(yīng)滿足圖 51和表 51 的要求。 表 51 主車架鉆孔的尺寸要求 尺寸 車型 重 型車 中型車 輕型車 孔間距 /mm A 70 60 50 B 50 40 30 C 50 40 30 孔徑 /mm Φ 15 13 11 圖 51 主車架的孔徑和孔間距 2) 在縱梁 翼 面高應(yīng)力區(qū)外的其它部位鉆孔，只能在中心處鉆一個孔，如圖51 所示 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 32 3) 在縱梁的邊、角區(qū)域亦禁止鉆孔或焊接，如圖 5圖 53 所示的區(qū)域即為不允許鉆孔和焊接加的部位。因為在這些部位進行鉆孔或焊接，極易引起車架早期開裂。 圖 52 主車架縱梁禁止鉆孔區(qū) 圖 53 主車架縱梁禁止焊接 區(qū) 4) 嚴(yán)禁將車架縱梁或橫梁的男面加工成缺口形狀。 本課題中由于主車架與副車架之間的連接選用止推連接板形式，故主車架不用考慮鉆孔，只需考慮焊接的位置得當(dāng)。 主車架加強板的設(shè)計 1) 設(shè)主車架縱梁加強板的條件 主車架改裝時，為了減少車架縱梁的局部應(yīng)力?；蛘邽榱耸管嚰芗娱L后仍能滿足強度和剛度的要求，對裝載質(zhì)量增加 ； 軸距和總長發(fā)生變化，使車架采用中部拼接或尾部加長時；為了使車架高應(yīng)力區(qū) (危險斷面 )滿足強度和剛度的要求，同時又使車架在某一區(qū)間的截面尺寸變化不致太大 ，這些 情況，常常在車架縱梁上采用加強板 [39]。 圖 54 加強板的湍頭形狀 圖 55 加強板的合理布置 1主車架縱梁； 2加強板 1加強板； 2主車架縱梁； 3副車架 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 33 2) 加強板的形狀 加強板的截面形狀推薦選用 L 型，其厚度應(yīng)不小于車架厚度的 40％。 L型加強板的冀面應(yīng)貼合在車架縱梁翼面受拉伸的一邊。加強板的端頭形狀應(yīng)逐步過渡，如切成小于 45176。的斜角，或在端頭中部開光滑槽，如圖 54 所示。 3) 加強板的布置 加強板布置的合理，可以有效地減少車架的應(yīng)力。 若布置不合理，則可能使車架產(chǎn)生應(yīng)力集中。為了避免應(yīng)力集中，加強板的端頭位置不應(yīng)在剛度變化部位和集中載荷作用的地方。例如，應(yīng)使加強板的端頭和副車架的端頭充分重疊一部分或使二者相互離開足夠的距離，如圖 55 所示。 4) 加強板的控制 加強板和主車架的固定最好采用鉚接。加強板末端和鉚釘孔之間的最小距離為 25mm，鉚釘?shù)拈g距為 70～ 150 mm。當(dāng)鉚接有困難時，可在加強板上加工孔塞焊于縱梁膠板上，塞焊孔直徑為 20～ 30 mm，塞焊孔與加強板端部的最小距離為 25mm，孔間距為 100～ 170 mm。 副車架的設(shè)計 在 自卸車 設(shè)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(jié)構(gòu)，一般多采用副車架過渡。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 C20。 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(yīng)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 56 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(nèi)，應(yīng)按如圖 57 和 圖 58 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。 這樣優(yōu)化就可以保證自卸車的安全性，有很重要的現(xiàn)實意義。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 34 圖 56 副車架的截面形狀 圖 57 加強后的副車架截面形狀 1副車架； 2腹板 圖 58 加強腹板的位置 參照國內(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。 加強板的布置 車架中部所受彎曲、扭曲最大，因此在這一區(qū)域 應(yīng)加加強板，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，加強板緊貼下翼板，為了避免下翼板由于鉆孔而導(dǎo)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。 將一種加強板結(jié)合到一種撓性襯底上的方法，所述方法包括：將一種薄片形熱固形膠粘劑層疊在一種板狀聚酰亞胺樹脂上，以便制備一種加強板；將加強板如此干燥，以便將它的水含量降到最大允許范圍或更低；用熱壓結(jié)合法通過膠粘劑將加強板結(jié)合到撓性襯底上；及通過加熱實際上使膠粘劑固化。 在縱梁上加上加強板，加強板端頭區(qū)域車架容易產(chǎn)生集中應(yīng)力。為了降低應(yīng)力集中，加強板端頭形狀有三 種設(shè)計方式，見圖 59。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 35 圖 59 加強板的三種設(shè)計方式 本副車架為了批量生產(chǎn)時工藝簡單，采用了圖 59 (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)盡量靠近后懸架前支承處的橫梁，最好能位于后框架之內(nèi)。因為這段主車架變形小，所以副車架對其扭轉(zhuǎn)約束力也相應(yīng)減弱，同時保證了舉升機構(gòu)的幾何特性。 3) 在副車架結(jié)構(gòu)要求剛性較高時，可在主、副車架中間 增加一層橡膠墊，當(dāng)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 510 所示。 圖 510 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(yīng)力集中，嚴(yán)重時造成主車架斷裂。這就要求副車架的前端結(jié)構(gòu)要設(shè)計成漸變截面，以減緩應(yīng)力集中 ，見圖 511。 主副車架的連接面薄弱區(qū)域影響自卸車整體的使用壽命，對其進行優(yōu)化設(shè)計很有必要。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 36 圖 511 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 512。 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 313(c)所示： 0 1h mm? ； 0 15 ~ 20l mm? 。 圖 512 副車架的三種前端形狀 （ a） U 形； （ b） 角形； （ c） L 形 如果加工上述形狀困難時，可以采用如圖 513 所示的副車架前端簡易形狀，此時斜 面 尺寸較大。 對于鋼質(zhì)副車架： 0 5 ~ 7h mm? ； 0 20 0 ~ 30 0l mm? 對于硬本質(zhì)副車架； 0 5 ~ 10h mm? ； 0lH? 副車架在汽車底盤上布置時，其前端應(yīng)盡可能地往駕駛室后圍靠近。 圖 315 為某散裝水泥運輸車的 罐 體、副車架相對于汽車底盤的安裝位置。在滿足軸荷分配的前提下，其中 A不宜過大，留足空壓機的位置即可； B 為副車架的前增離主車架拱形橫粱的距離，一般在 100 mm 之內(nèi)； C 為固定副車架的前面第一個 U 型螟栓距拱形橫梁的距離，一般控制在 500~800 mm 的范圍內(nèi)。 改進型自卸車主副車架的連接板，它是一種平板件，材料是 8mm 厚的鋼板。其外形是 9 段直線段，其上有主車架連接孔、副車架連接孔和其它相關(guān)零件專用孔。本實用新型 9 段線段的優(yōu)化設(shè)計，解決了后橋板簧座與連接板的磨碰，同時節(jié)省了材料和降低了成本，具有結(jié)構(gòu)合理、易于操作、 強度高、 可互換性強等優(yōu)點。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 （設(shè)計） 37 圖 513 副車架前端簡易形狀 （ a）剛質(zhì)副車架 ；（ b）硬木質(zhì)副車架 圖 514 副車架的安裝位置 縱梁與橫梁的連接設(shè)計 橫梁與縱梁的連接方式主要有三種，見圖 515。