【導(dǎo)讀】本次設(shè)計(jì)的題目是3201Z型自卸車改裝設(shè)計(jì)。該自卸汽車是以EQ3208型自卸車底。點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了卸貨的機(jī)械化，從而提高卸貨效率。不僅可以減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還可以。促進(jìn)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度，關(guān)系到國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)和發(fā)展。究和生產(chǎn)過(guò)程中，也帶動(dòng)了鋼鐵，化工等其它很多行業(yè)，又提供了大量的工作崗位，減輕就業(yè)壓力，并日趨完善，成為系列化多品種的產(chǎn)品。因此，自卸車的發(fā)展是很有。的設(shè)計(jì);對(duì)車廂的結(jié)構(gòu)及副車架的設(shè)計(jì);對(duì)3201Z型自卸車進(jìn)行整車性能分析。設(shè)計(jì)出來(lái)的自卸車能夠承載11噸的貨物,舉升時(shí)間為15s的一款自卸車。

　　

【正文】 mV ???? 。 廂斗上擺臂鏈結(jié)點(diǎn)尺寸確定 廂斗鏈結(jié)點(diǎn)定在廂斗前后尺寸長(zhǎng)度的四分之一處，高度定在廂斗高度的三分之二處， 即有鏈接點(diǎn)尺寸： 鏈接點(diǎn)距前后廂斗尺寸： 762mm 鏈接點(diǎn)高度： 890mm（距離廂板高度） 副車架主要尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 副車架主要尺寸設(shè)計(jì) 由參考文獻(xiàn) [12]可知，在設(shè)計(jì)自卸車 時(shí)，所選取的二類底盤只有主車架，為了增加車架的強(qiáng)度剛度，延長(zhǎng)車架的使用壽命，在原有主車架的基礎(chǔ)上增加了副車架。其形狀同主車架，在主副車架之間加一定厚度的松質(zhì)木條。其長(zhǎng)度同副車架的長(zhǎng)度，寬度同副車架的 厚度。主副車架用 u型螺栓進(jìn)行加固連接。 對(duì)具有較高質(zhì)心位置及載質(zhì)量較大的廂式車一般采用槽形通長(zhǎng)式副縱粱。制造材料應(yīng)具有良好的焊接性和機(jī)械性能，一般要求抗拉強(qiáng)度 b? ≥ 370N／ mm2 ．屈服極限 ，1? ≥ 240N／ mm2。，延伸率以s? ≥ 20％ 翼緣寬度應(yīng)與主車架縱粱 (簡(jiǎn)稱主縱粱 )翼緣寬度相同．不宜大于主縱粱翼緣寬度。副縱粱截面尺寸確定后，要分別對(duì)副縱粱和主縱粱進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，并根據(jù)其慣 性矩、抗彎截面系數(shù)分配彎矩 。 在汽車制造工藝中，鋼板沖壓成型工藝占有十分重要的位置。沖壓成形的零件具有互換性好、能保證裝配的穩(wěn)定性、生產(chǎn)效率高和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。 載重汽車用中板數(shù)量較多，受力的車架縱梁和橫梁、車廂的縱梁和橫梁均采用中本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 18 板沖制且多以低合金高強(qiáng)度鋼板沖壓生產(chǎn)，也是適應(yīng)提高汽車承載能力、延長(zhǎng)使用壽命、降低汽車自重和節(jié)能節(jié)材以及安全行駛等要求的發(fā)展趨勢(shì)。 目前，我國(guó)載重汽車車架的縱梁和橫梁已經(jīng)全部采用低合金高強(qiáng)度鋼鋼板制造?？v梁可以用抗拉強(qiáng)度為 510MPa 的 16MnL 和 09SiVL(必須是用往復(fù)式 扎機(jī)生產(chǎn)的 )、10TiL 和 B510L 鋼板生產(chǎn)，橫梁可以用抗拉強(qiáng)度為 390MPa 的 08TiL 和 B420L 鋼板來(lái)生產(chǎn)。 由以上，副車架材料選用載重汽車橫縱梁的一般選用材料 ， 縱梁采用 16MnL，橫梁采用 08TiL 生產(chǎn)。 副車架對(duì)主車架起到加固作用，其寬度和選用的底盤的寬度相同，高度也相同，長(zhǎng)度在底盤主車架長(zhǎng)度基礎(chǔ)上去掉主車架與車廂之間的距離長(zhǎng)度。其尺寸設(shè)計(jì)如下： 表 副車架尺寸 副車架長(zhǎng)度 /mm 3600 副車架寬度 /mm 860 副車架高度 /mm 120 副車架厚度 /mm 60 副車架 的強(qiáng)度剛度彎曲適應(yīng)性校核 額定裝載時(shí)整車重心作用點(diǎn)的求解 對(duì)主車架來(lái)說(shuō)，其整車重心后移。其受力簡(jiǎn)圖 如下 圖 主車架額定裝載運(yùn)輸重心作用簡(jiǎn)圖 設(shè)定 自卸車 在額定裝載質(zhì)量下，其前后軸承受的載荷相同，即有 ： 12 8 3 9 5 9 . 8 4 1 1 3 5 . 52F F N?? ? ? （ ） 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 19 由圖，可以列出： ? ?1 2 1 23 9 5 0 1 5 9 0 1 5 9 0 2 2F F G x F x F x? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 求得 ? ?3 9 5 0 1 5 9 0 2 35652x m m???? 2.、 副車架剪力及彎矩的求解 由主車架重心 作用簡(jiǎn)圖及求得的整車重心作用點(diǎn)，可以畫出額定裝載質(zhì)量時(shí)自卸車 副車架受力簡(jiǎn)化圖 如下圖： 圖 副車架額定裝載受力簡(jiǎn)圖 將此時(shí)受力的副車架看為簡(jiǎn)支梁 (見(jiàn)下圖 )，以便進(jìn)行強(qiáng)度剛度及彎曲變形的校核。由 下圖 ，可以列方程組： 圖 副車架等效簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)圖 1OG AC F OC F BC? ? ? ? ? 1CG AO F OC F BO? ? ? ? ? 可求得： OF = 1G AC F BCOC? ? ? 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 20 = 183 95 32 69 83 95 12 9423600? ? ? ? ? ? ? 即 OF 大小為 ，方向與設(shè)定的方向相同。 可求得： CF = 1G AO F BOOC? ? ? = 183 95 33 1 83 95 23 0623600? ? ? ? ? ? ?? 即 CF 大小為 ，方向與設(shè)定的方向相反。 由 以上，可畫出實(shí)際的副車架等效梁示意圖。 圖 副車架實(shí)際等效梁簡(jiǎn)圖 列出彎曲剪力及彎矩方程： OA 段 ? ?1QFX= OF = N (0X331) （ ） ? ?1MX = OFX = (0? X? 331) （ ） AB 段 ? ?2QFX= OFG? = ? 82271 =? (331X2306) （ ） ? ?2MX = ? ?331OF X G X??= 27231701 X? (331? ? 2306) （ ） BC 段 ? ?3QFX= 1OF G F?? = (2306X3600) () 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 21 ? ?3MX = ? ? ? ?3 3 1 2 3 0 62O GF X G X X? ? ? ?= ? 67626762 (2306? X? 3600) （ ） 根據(jù)以上剪力和彎矩的求解，可以畫出剪力及彎矩圖 如下圖 ： 圖 副車架額定載荷時(shí)剪力及彎矩圖 3 副車架強(qiáng)度剛度校核 對(duì)于塑性材料，其彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件為： ? ?m axm ax zMW???? 由maxzz IW y? 即有 m ax m axm ax zMyI? ? （ ） 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 22 式中， maxM —— 梁內(nèi)最大彎矩截面彎矩值； zW —— 抗彎截面模量； zI —— 梁截面對(duì)中性軸的慣性矩； maxy —— 最大彎矩截面距中性軸最遠(yuǎn)處。 對(duì)與矩形副車架截面，截面慣性矩 zI 2322112hhzI by dy bh???? （ ） 即有： ? ?3m a x 333243 774 60 10160 10 120 1012 mN m mm????? ? ??? ? ? ? ? 由于副車架設(shè)計(jì)成對(duì)稱的矩形，其截面上下邊緣最大抗拉應(yīng)力 t? 與最大抗壓應(yīng)力c? 相等，即有： ? ? ? ?m a x m a x m a x M P a? ? ?? ? ?510MPa? 在所選材料的許用應(yīng)力范圍內(nèi)。 4. 副車架彎曲變形校核 由以上知道副車架的等效簡(jiǎn)支梁形式，利用疊加法可求得梁的最大撓度 maxy 和最大轉(zhuǎn)角 max? ，然后進(jìn)行副車架彎曲變形的校核。 當(dāng)梁的形式為 下 圖所示形式時(shí)，梁的撓曲線方程為： ? ?2 2 26F bxy l x bEIl? ? ? ? (0? x? a) （ ） ? ? ? ?3 2 2 316F b xy x a l b x xE I l b??? ? ? ? ? ????? (a? x? l) （ ） 梁的轉(zhuǎn)角方程 為： ? ?6A Fab l bEIl? ??? （ ） ? ?6B Fab l aEIl? ??? （ ） 式中， F —— 作用在梁上的力，規(guī)定其向下為正 ， 向上為負(fù)； E—— 梁構(gòu)成材料的彈性模量 ， 10E MPa?? ； I—— 為梁的慣性矩。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 23 進(jìn)行疊加后求得，在擺臂垃圾車額定裝載時(shí) ， 其撓度 y 為： 15 3 10 274 507 10y x x??? ? ? ? ? (0? x? a) 15 3 6 0 10 002 745 07 10 128 632 57 10y x x? ? ?? ? ? ? ? ? ? (a? x? l) 即有最大撓度 maxy ： 1 5 3m ax 10yx??? 15 35. 50 10 36 00?? ? ? ? 求得 A、 B 兩處轉(zhuǎn)角 ? 為： A?? ? ? ? ?158 2 2 7 1 3 3 1 3 2 6 9 3 6 0 0 3 2 6 9 4 1 1 3 5 . 5 2 3 0 6 1 2 9 4 3 6 0 0 1 29439191040 10? ? ? ? ? ? ? ? ?? 10??? ? ? ? ?158 2 2 7 1 3 3 1 3 2 6 9 3 6 0 0 3 3 1 4 1 1 3 5 . 5 2 3 0 6 1 2 9 4 3 6 0 0 2 3 0639191040 10B? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? 80. 95 68 60 52 2 10 ??? 即梁的最大轉(zhuǎn)角 max? ： max? ? 810?? 度 由計(jì)算的撓度和轉(zhuǎn)角，參照選材的許用撓度和許用最大轉(zhuǎn)角， 均在許用數(shù)值之內(nèi)。 圖 副車架等效簡(jiǎn)支梁 本章小結(jié) 本章主要是進(jìn)行舉升機(jī)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算及校核、拉桿的尺寸確定、液壓油缸的性能本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 24 參數(shù)計(jì)算、液壓泵的參數(shù)計(jì)算、車廂的主要尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)以及副車架主要參數(shù)設(shè)計(jì)。通過(guò)以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)分析，該自卸車的改裝設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成 ,還需要進(jìn)一步的校核和對(duì)整車的性能進(jìn)行分析。本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 25 第 4章 整車性能分析 概述 從 上 述分析過(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 。 因此對(duì) 3201Z型自卸車的整車性能分析也很重要 ,本章主要是對(duì)自卸車的各項(xiàng)性能進(jìn)行了逐一分析 ,確保自卸車在使用過(guò)程中安全可靠 。 汽車動(dòng)力性能分析 基本參數(shù)確定 發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化的二條重要特性曲線，為非線形曲線。工程實(shí)踐表明，可用而次三相式來(lái)描述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的的外特性，即 cbnanT eee ??? 2 （ ） 式中 eT —— 發(fā)動(dòng)機(jī) 輸出轉(zhuǎn)矩 (Nm)。 en —— 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速 (r/min)。 a、 b、 c—— 待定系數(shù)，有具體的外特性曲線決定。 根據(jù)外特性數(shù)值建立外特性方程式 如果已知發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性，則可利用拉格朗日三點(diǎn)插值法求出公式中的三個(gè)待定系數(shù)的 a、 b、 c。在外特性曲線上取三點(diǎn)，即 1eT 、 1en 、 2eT 、 2en 及 3eT 、 3n ，依拉氏插值三項(xiàng)式有 ))(( ))(())(( ))(())(( ))(( 2313 2131232 1323121 321 eeee eeeeeeeee eeeeeeeee eeeeee nnnn nnnnTnnnn nnnnTnnnn nnnnTT ?? ????? ????? ??? （ ） 將上式展開(kāi)，按冪次高低合并，即可得三個(gè)三個(gè)待定系數(shù)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 ????????? （ ） 因?yàn)椴恢劳馓匦郧€圖，故按經(jīng)驗(yàn)公式擬合外特性方程式。 如果沒(méi)有 所要發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性，但從發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上知道該發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速和該發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速時(shí)，可用下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)描述發(fā)動(dòng)機(jī)的本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 26 外特性： 22 )()( etpt pememe nnnnTTTT ????? （ ） 式中 emT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩（ Nm）； tn —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速（ r/min）； pn —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率時(shí)的轉(zhuǎn)速（ r/min）； pT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩（ Nm）。 pemp nPT 9550? 由公式（ ）和公式（ ）可得 ??????????????????????2222)()()()(2)(pttpememptpemtptpemnnnTTTcnnTTnbnnTTa （ ） 對(duì)臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)用修正系數(shù) μ進(jìn)行修正，才能得到發(fā)動(dòng)機(jī)的使用外特性。按 GB 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中 μ=～ 。 汽車的行駛方程式 液化石油氣罐車在直線行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力之間的關(guān)系式如下： t f w i jF F F F F? ? ? ? （ ） 式中 tF—— 驅(qū)動(dòng)力； fF —— 滾動(dòng)阻力； wF —— 空氣阻力； iF —— 坡度阻力； jF —— 加速阻力。 驅(qū)動(dòng)力 tF 的計(jì)算 液化石油氣汽車在地面行駛時(shí)受到發(fā)動(dòng)機(jī)限制所能產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力 tF 與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 eT 的關(guān)系為： 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 27 dget riiTF ??0? （ ） 式中 gi —— 變速器某一擋的傳動(dòng)比； 加速阻力是汽車加速行駛時(shí)所需克服的慣性阻力計(jì)算公式為