【導讀】本次設計的題目是北方奔馳前四后八自卸車改裝設計。以二類底盤為基礎，在此。北方奔馳前四后八自卸車近幾十年來它在國內(nèi)外獲得迅速。的發(fā)展與普及，它最大的優(yōu)點是實現(xiàn)了卸貨的機械化，從而提高卸貨效率。同時在自卸車研究和生產(chǎn)過程中，也帶動了鋼鐵，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)展是很有必要的。面,確定自卸車的總體設計方案，對舉升機構(gòu)進行選擇，對液壓控制系統(tǒng)的進行設計，對車廂的結(jié)構(gòu)及副車架進行設計等。最后所設計出來的自卸車能夠承載15噸的貨物的。結(jié)實耐用的產(chǎn)品。

　　

【正文】 其形狀同主車架，在主副 26 車架之間加一定厚度的松質(zhì)木條。其長度同副車架的長度，寬度同副車架的厚度。主副車架用 u型螺栓進行加固連接。 對具有較高質(zhì)心位置及載質(zhì)量較大的廂式車一般采用槽形通長式副縱 粱。制造材料應具有良好的焊接性和機械性能，一般要求抗拉強度 b? ≥ 370N／ mm2 ．屈服極限 ，1? ≥ 240N／ mm2。，延伸率以s? ≥ 20％ 翼緣寬度應與主車架縱粱 (簡稱主縱粱 )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，要分別對副縱粱和主縱粱進行強度計算，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。 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板沖制且多以低合金高強度鋼板沖壓生產(chǎn)，也是適應提高汽車承載能力、延長使用壽命、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。 目前，我國載重汽車車架的縱梁和橫梁已經(jīng)全部采用低合金高強度鋼鋼板制造?？v梁可以用抗拉強度為 510MPa 的 16MnL 和 09SiVL(必須是用往復式扎機生產(chǎn)的 )、10TiL 和 B510L 鋼板生產(chǎn)，橫梁可以用抗拉強度為 390MPa 的 08TiL 和 B420L 鋼板來生產(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，長度在底盤主車架長度基礎上去掉主車架與車廂之間的距離長度。其尺寸設計如下： 表 副車架尺寸 副車架長度 /mm 7930 副車架寬度 /mm 840 副車架高度 /mm 280 縱梁寬度 /mm 90 27 副車架上鉚釘?shù)倪x擇 圖 副車架局部示意圖 副車架上面，出去兩頭，中間部分的橫梁與縱梁的鏈接都是選用鉚 接。當副車架的強度足夠高的時候，就不需要經(jīng)常維修或者更換，所以選擇用鉚接，而兩邊的橫梁的連接方式選擇用螺栓連接。 鉚釘?shù)某叽缇鶠?M16，材料為 ML10，許用擠壓應力為 240320MPa。 選取半圓頭鉚釘，鉚釘公稱桿徑 d=M16 鉚釘長度 l= +(鋼制 ) 式中 Σδ —— 被連接件的總厚度，一般取Σδ≤ 5d。 d—— 鉚釘直徑。 d=16mm，δ =6mm，Σδ =12mm l= 12+ 16= 釘孔盡量采用鉆孔，尤其是受到變載荷的鉚接。沖孔的孔壁有沖減的痕跡及硬化裂紋 ，固只用在不重要的鉚接中。所以，此處釘孔的加工選用鉆孔。 鉚釘直徑 d 小于 8mm時，一般只選用精裝配通孔尺寸，為了節(jié)約加工成本在滿足裝配要求的前提下盡量選擇粗裝配，此處選取粗裝配即可。 d=16mm時對應的孔徑 d0=17mm。 鉚接結(jié)構(gòu)中應注意的問題： 28 鉚接結(jié)構(gòu)應具有良好的開敞性，以方便操作。進行結(jié)構(gòu)設計時，應盡量為機械化鉚接創(chuàng)造條件。 強度高的零件不應夾在強度低的零件之間，厚的、剛性大的零件布置在外側(cè)，鉚釘鐓頭應盡可能安排在材料強度大或厚度大的零件一側(cè)，為減少鉚件變形，鉚釘鐓頭可以交替安排在被鉚接件的兩面。 鉚接厚度一般規(guī)定不大于 5d（ d 為鉚釘直徑）；被鉚接件的零件不應多于 4 層。在同一結(jié)構(gòu)上鉚釘種類不宜太多，一般不要超過兩種。在傳力鉚接中，排在力作用方向的鉚釘數(shù)不宜超過 6 個，且不應少于 2 個。 沖孔鉚接的承載能力比鉆孔鉚接的承載能力約小 20% ,因此，沖孔的方法只可用于不受力或受力較小的構(gòu)件。 鉚釘材科強度高或被鉚件材料較軟或鐓頭可能損傷構(gòu)件時。在鉚釘鐓頭處應加適當材料的薄墊圈。 車廂鎖的設計 車廂鎖對于自卸車來說很重要，它由滾輪、壓板、橡膠塊等組成。 圖 車廂鎖 29 圖 鎖鉤 當 自卸車車廂舉升時，車廂舉升時，滾輪推動壓板使橡膠塊變形量增大，滾輪與壓板脫離，當車廂降落時，滾輪沿壓板的弧形面推動壓板，落入壓板的下弧面而起到固定鎖的作用。 止推連接板的設計 本次設計中的止推連接板是參考了斯太爾重型專用汽車的設計樣式，包括它的樣式和安裝形式，連接板的上端是通過焊接與副車架相連，下部用螺栓與主車架相連。止推板的優(yōu)點在于可以承受較大的水平載荷，防止副車架與主車架縱梁產(chǎn)生相對水平位移。相鄰兩個止推連接板之間的距離在 500～ 1000mm。根據(jù)車體的總長度，為保證受力均勻，力求間隔均勻，經(jīng) 修改，最終 將間隔距離 確定為 800mm。 止推連接板下端的螺栓選用 M20 型號，選用較大螺栓是為了保證能夠承受較大的力，而不至于在使用過程中產(chǎn)生變形。 30 圖 止推連接板 車廂 導向板的設計 車廂導向板的作用是：當車廂傾卸完成后落回的副車架上時，有可能因為某種原因?qū)е萝囅浠蛘哒麄€車體產(chǎn)生傾斜，這時就有可能對液壓缸的上下鉸支座和車廂鉸支座產(chǎn)生很大的軸向力， 長時間受到這種力的作用就會降低連接件的使用壽命。 為了減輕這種破壞，選用車廂導向板進行改裝設計，加以應用，當車廂即將落回到原位時，車廂底部的加強 筋與車廂導向板接觸，導向板的頂端有一定的傾斜角，以防止對車廂的回位產(chǎn)生干涉。同時，要避免導向板的上部過長，與車廂底部留有一定間隙。 圖 導向板 31 圖 導向板及鎖鉤 取力器 各類專用汽車取力器的專用工作裝置主耍由汽車發(fā)動機提供動力源。取力器就是汽車的一種專用動力輸出裝置。它從發(fā)動機取出部分功率，用于驅(qū)動各類液壓泵、真空泵、空壓機以及各種專用汽車工作機械。 專用車取力器總體布置方案 專用汽車取力器總布置方案決定于取力方式。常用的取力方式可分類為 ： 發(fā)動機取力 :從前端取力 。從 齒輪后端取力。 變速器取力 :從 I軸取力 (上置式 )。從中間軸取力 。從中間軸末端取力 。從 B軸取力 。從倒擋齒輪取力。 傳動軸取力和分動器取力。 a:發(fā)動機前端取力方案 它的特點是采用液壓傳動，適合于遠距離輸出動力。故此種取力方式常用于由于長頭式汽車底盤改裝的大型混凝土攪拌運輸車。 b:飛輪后端取力方案 它的特點是取力器不受主離合器影響，傳動系統(tǒng)與發(fā)動機直接相連，取力器到工作裝置距離短、傳動系統(tǒng)簡單可靠、取出的功率大，傳動效率高。這種方案應用較廣， 32 如平頭式汽車改裝的大、中型混凝土攪拌車等。 c:變速器 I軸取力方案 (上置式 ) 變速器 I 軸取力方案 (上置式 )又稱變速器上置式方案。此種方案將取力器疊置于變速器之上，用一惰輪與工軸常嚙合齒輪嚙合獲取動力，故需改制原變速器頂蓋。此方案應用很廣，如自行車、液罐車才冷藏車、垃圾車等一般都從變速器上端取力。 d:從變速器取力的其它各種方案 從亦諫器取力有很種結(jié)構(gòu)形式，包括從中間軸末端取力、從倒擋齒輪取力、從Ⅱ軸取力等。但常見的還是從中間軸齒輪取力。稱為側(cè)置式取力方案，又可分為左側(cè)與右側(cè)布置方案。 e:傳動軸取力方案 它是將取力器設計成一獨立結(jié)構(gòu)，設置于變速器輸出軸與汽車萬向傳 動軸之間，該獨立的專用取力裝置固定在汽車車架上不隨傳動軸擺動，也不可伸縮。設計時應使用可伸縮的附加傳動軸與其相連，并應注意動平衡與隔振消振。 f:分動器取力布置方案 該種布置方案主要用于全輪驅(qū)動的牽引車、汽車起重機等來驅(qū)動絞盤或起重機構(gòu)。從取力器到工作裝置間可采用機械傳動或液壓傳動。 取力器的基本參數(shù)與基本結(jié)構(gòu) a:取力器基本參數(shù) 根據(jù)變速器的型號，選用的取力器為 4207010A7G。 取力器實質(zhì)上是一種單級變速器。其基本參數(shù)有取力器總速比、額定輸出轉(zhuǎn)矩、輸出軸旋向以及結(jié)構(gòu)質(zhì)量等。 以 CA101 系列汽車取力器為例，該系列有 PT012/252, PT012/263, PT012/273 等30 多種型號。其總速比 (發(fā)動機轉(zhuǎn)速與取力器輸出轉(zhuǎn)速之比 )有 , , , 等多種配比。其額定輸出扭矩有 210Nm, 170Nm, 100Nm 和 392Nm 等。輸出軸旋向均與發(fā)動機旋向相反。 b:取力器基本結(jié)構(gòu) 當壓縮空氣通過管接頭進入氣缸時，使活塞和撥叉軸軸向移動，安裝在撥叉軸上的撥叉撥動從動齒輪與主動輪嚙合，帶動輸出軸轉(zhuǎn)動。當氣缸內(nèi)無壓縮空氣時，活塞在復位彈簧作用下回位，撥叉使從動齒輪 與齒輪脫開，油泵停轉(zhuǎn)。輸出軸軸頭常以內(nèi)花鍵孔與油泵外花鍵軸連接并將取力器與油泵形成一個整體，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分緊湊。對一些大型液壓泵、空壓機、真空泵、輕質(zhì)油泵或其它專用工作機具，則多以傳動軸與取力器輸出端連接，連接方式有平鍵、外花鍵、銷釘?shù)?。是專供定位用的鉸制孔螺 33 栓， 面應裝以 1mm 襯墊并涂以密與右側(cè)式取力器。在取力器換擋操縱方式上，除了上述氣動操縱結(jié)構(gòu)外，還常采用手動操縱結(jié)構(gòu)，具有換擋可靠靈活、適應用戶操縱習慣等特點。 自卸過程各參數(shù)計算 裝載質(zhì)量的確定 經(jīng)過改裝后 ，自卸車的自重發(fā)生了變化， 本車選取的液壓缸是 4GT198 5180，自重為 447kg。 副車架質(zhì)量計算： 副車架的材料為 16Mn，密度是 ，縱梁 一共兩根 體積為 [（ 280 6 7930+2 84 6 7930） 2] 106= dm3； 橫梁一共十二根，橫梁的體積為 [（ 109 190 6 2+268 6 828+84 6 828 2） 12] 106= dm3； 抗扭梁一共四根，體積為 [（ 600 90 280600 78 268） 3+900 90 280900 78 268] 106= dm3 減重孔的重量：副車架上面的減重孔的直徑為 40mm，共 58 個，減重孔的總體積為 202 6 58 106= dm3 綜上所述，副車架主要部件增加重量為 M=ρ V= （ ++） = 所以，車輛改裝后，底盤上面增加的重量為約為 ，原車的整備質(zhì)量為15495kg，額定裝載質(zhì)量為 15375kg，改裝后，為保證總質(zhì)量的不變，保證汽車的動力性經(jīng)濟型的不變，整備質(zhì)量變?yōu)?，取整 為 16133kg，則額定裝載質(zhì)量減少為 14737kg。 舉升過程縱向穩(wěn)定性的計算 當液壓缸舉升到極限位置時，取滿載時的質(zhì)量 ,A、 B、 C、 D 為各軸的受力點。 34 圖 各軸受力簡圖 對各點取矩，列方程式得 F1+F2+F3+F4=W L1F1=L2F2+(L3+L2)F3+(L4+L3+L2)F4 (L1+L2)F1=L3F3+(L3+L4)F4+W L2 (L1+L2+L3)F1+L3F2=W (L2+L3)+L4F4 經(jīng)計算得， F1=104208N,F2=75840N,F3=62862N,F4=59616N 因為各個點的力都為正值，所以傾瀉時不會發(fā)生翻車。 后輪承受載荷為 104208N，而額定載荷為 18t，滿足要求。 本章小結(jié) 本章主要是進行舉升機構(gòu)的參數(shù)計算及校核、液壓油缸的性能參數(shù)計算、液壓泵的參數(shù)計算、車廂的主要尺寸參數(shù)設計以及副車架主要參數(shù)設計 ， 取力器的選取與布置。 通過以上的結(jié)構(gòu)設計和力學分析，該自卸車的改裝設計已經(jīng)基本完成 ,還需要進一步的校核和對整車的性能進行分析。 35 結(jié) 論 本設計根據(jù)傳統(tǒng) 自卸車 設計方法，并結(jié)合現(xiàn)代設計方法 進行設計的 ， 其設計的主要結(jié)論如下： (1) 本課題設 計的自卸車裝載質(zhì)量為 15 噸，屬于重型 自卸 車 ； (2) 本課題設計的自卸車，采用 前置直推式舉升機構(gòu) ，因此在卸載貨物過 成 中 舉升 平順、機構(gòu)布置簡單、維修方便 ； (3) 在本設計中，在 車體的布置上進行了多重考慮，車廂副車架等關(guān)鍵部件的設計 增加了加強筋抗扭梁等 提高部件 強度 的機構(gòu)，所以會有很好的結(jié)構(gòu)強度，增加了使用壽命 。 本自卸車設計結(jié)構(gòu)合理，符合實際應用，具有很好的動力性和經(jīng)濟性，舉升機構(gòu)及零部件的設計能盡量滿足零件的標準化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的要求，修理、保養(yǎng)方便，機件工藝性好，制造容易 ，降低生產(chǎn)成本 。 但此 設計過程仍有許多不足， 本設計還可以通過一些 仿真模擬軟件進行聚生過程中的動態(tài)演示 ，但由于時間有限，還未能實現(xiàn)，另外，在某些方面， 做得還不夠仔細，懇請各位老師同學給予批評指正。 36 參考文獻 [1]徐達，蔣崇賢 .專用汽車結(jié)構(gòu)與設計 [M].北京 .北京理工大學出版社， 1998. 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[20]Yamaji K,Horita Y,Ishikawa M,et of the electrolyte for SOFCs[J].Solid State Ionics,1998,108:415421. 37 致 謝 首先，我要感謝我的 畢業(yè)設計 指導老師齊曉杰老師，齊老師作為汽車與交通工程學院的院長平時的工作任務很多，工作量很大，但是都 能始終如一的 對我 的設計進行指導 幫助 ，指出設計過程中出現(xiàn)的錯誤 與不足 ， 對我的 畢業(yè)設計的完成提供了莫大的幫助。齊老師治學嚴謹，學識淵博，而又平易近人，每一次的指導都一絲不茍，認認真真，給我留下了深刻的印象。 齊老師及時的指導與幫助使我能夠如期的完成設計任務，由衷的感謝齊老師。 通過此次畢業(yè)設計，我對汽車構(gòu)造、機械制圖、機械設計、專用車設計等各個方面的知識有了進一步的了解，尤其是對自卸車的各方面知識，有了重新的認識，相信在今后的工作過程中一定會有好的應用。 此外要 感謝蘇清原老師和紀峻嶺老師，感謝他們在汽車設計和汽車 理論等知識方面的教導； 感謝薛大為 老師的幫助，作為專用車設計的授課 教師， 此次 設計的完成與他也是密不可分的。 感謝王永梅老師在開題答辯以及中期答辯對我設計的不足之處做出的指導與糾正，使我發(fā)現(xiàn)問題，改正問題。 感謝我的同學，在我陷入困惑，止步不前的時候?qū)ξ覠o微不至的關(guān)懷以及在設計過程中的溝通與討論，真心感謝他們。 感謝我的家人對我的支持以及 及時的敦促，感謝他們對我的鼓勵 和生活上的幫助。 感謝答辯組的各位評審老師， 感謝你們在預答辯時的敦敦教誨，你們的付出換來了我的收獲， 你們辛苦了。