【正文】 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。用作圖法初選各鉸支點(diǎn)的位置及各構(gòu)件的幾何尺寸。貨物卸完后，車廂靠自重復(fù)位。點(diǎn) O 是車廂與副梁的鉸接點(diǎn)。 綜合考慮以上因素，我們決定選用油缸前推式連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)。 表 推動(dòng)式和連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)的綜合比較 項(xiàng)目 類別 直推式 連桿組合式 結(jié)構(gòu)布置 簡(jiǎn)單，易于布置 比較復(fù)雜 系統(tǒng)布置 較小 較大 建造高度 較底 較高 油缸加工工藝性 多級(jí)缸，加工精度高，工藝性差 單級(jí)缸，制造簡(jiǎn)便，工藝性好 油壓特性 較差 較好 系統(tǒng)密封性 密封環(huán)節(jié)多，易滲漏 密封環(huán)節(jié)少，密封性好 工作壽命 磨損大，易損壞，工作壽命較 不易損壞，工作壽命較長(zhǎng) 制造成本 較 高 較底 系統(tǒng)穩(wěn)定性 較差 較好 系統(tǒng)耐沖擊性 較好 較差 連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)具有舉升平順、油缸活塞的工作行程短、機(jī)構(gòu)布置靈活等優(yōu)點(diǎn)。該機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高，但液壓油缸工作行程長(zhǎng)，因此，一般要求采用單作用的 2 級(jí)或多級(jí)伸縮式套筒油缸。相對(duì)來說，直推式舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，而連桿組合式的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜和靈活。在生產(chǎn)實(shí)踐中連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)因其具有舉升平順、油缸活塞工作行程短，舉升機(jī)構(gòu)布置靈活等優(yōu)點(diǎn)， 得到了廣泛的采用，發(fā)展出了多種連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)形式，如油缸前推（后推）連桿放大式、油缸前推（后推）杠桿平衡式、油缸浮動(dòng)式等。在相同舉升載荷條件下，前置式需要的舉升力較小，舉升時(shí)貨箱橫向剛度大，但油缸活塞的工作行程長(zhǎng)；后置式的情況則與前置式的相反。此結(jié)構(gòu)布局簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效 率高。目前，在自卸車上廣泛采用液壓舉升機(jī)構(gòu)，根據(jù)油缸與車廂底板的連接方式，常用的舉升機(jī)構(gòu)有兩種形式：油缸直接推動(dòng)式和連桿組合式兩大類。舉升機(jī)構(gòu)的好壞直接影響到自卸汽車的性能，因此是自卸汽車設(shè)計(jì)中最為重要的部分。 液壓舉升機(jī)構(gòu) 參數(shù)的選擇與確定 液壓舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述 普通自卸汽車和專用自卸汽車設(shè)計(jì)的主要工作是在定型的汽車二類底盤上合理的布置車廂，適當(dāng)?shù)倪x用和設(shè)計(jì)舉升機(jī)構(gòu)，使汽車具有自卸功能。 舉升機(jī)構(gòu)的耗能量 舉升機(jī)構(gòu)要將貨物傾卸到位就必定要消耗一定的能量，這些能量的消耗影響著整車的使用經(jīng)濟(jì)性，但這只是占其能量消耗的一小部分，因此能耗量是評(píng)價(jià)舉升機(jī)構(gòu)性能好壞的一個(gè)次要參數(shù)。理想的油壓特性曲 線應(yīng)是油壓波動(dòng)很小，但對(duì)于重型礦用自卸汽車常用的后置直推式雙缸舉升機(jī)構(gòu)，由于多級(jí)伸縮油缸自身結(jié)構(gòu)原因，油壓特性曲線只能是階躍型的，在每一級(jí)油缸伸出瞬時(shí)缸內(nèi)油壓都有一個(gè)沖擊。設(shè)計(jì)的貨箱最大舉升角必須大于貨物的安息角，這樣才可保證將貨箱內(nèi)的貨物傾斜干凈。松散物安息角和滑動(dòng)角是評(píng)價(jià)松散物流動(dòng)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。安息角也稱休止角、堆積角，一般為 3555 度。它是決定能否把貨箱內(nèi)貨物傾卸干凈的參數(shù)。舉升缸初始安裝長(zhǎng)度越 小，舉升缸在車上就越好布置。 舉升高度 是指舉升機(jī)構(gòu)所占用的空間高度。它既是舉升油缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，又是舉升機(jī)構(gòu)的性能參數(shù)。對(duì)于相同的舉升質(zhì)量，舉升力系數(shù)越小，則液壓舉升力越小，油缸的油壓也越小，這樣舉升機(jī)構(gòu)耗能也較少。液壓舉升機(jī)構(gòu)的性能評(píng)價(jià)參數(shù)有如下幾方面： 舉升力系數(shù) K 舉升力系數(shù)是評(píng)價(jià)液壓舉升機(jī)構(gòu)舉升性能的參數(shù)，指單位舉升重力所需要的油缸推力，即： K=F/mg （ ） 式中： F一油缸的有效推力（ N）； m一 舉升質(zhì)量 （ Kg）； g一 重力加速度 （ m/）。因此借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用最優(yōu)化方法，改善液壓 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)手段和方法，快速、高效、保值、保量完成液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求，意義重大，有著重大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。由此帶來的問題是，車輛性能低下，難以適應(yīng)市場(chǎng)的需求。 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 目前大多數(shù)企業(yè)一直沿用傳統(tǒng)的“類比作圖試湊法”進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種方法存在效率低、工作量大以及設(shè)計(jì)方案難以達(dá)到最優(yōu)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)方案難以同時(shí)兼顧以上各性能要求。為了裝載方便，礦用自卸車的貨箱布置位置一般較低，同時(shí)又要考慮到礦用自卸車的工作環(huán)境，應(yīng)使其具有較好的通過性（即離地間隙受限），因此，自卸車的舉升機(jī)構(gòu)布置空間就受到很大的限制，這就要求機(jī)構(gòu)具有較好的緊湊性，占用較少的空間。因此，自卸車舉升機(jī)構(gòu)應(yīng)達(dá)到的卸料目標(biāo)是：在較短的時(shí)間內(nèi)使貨箱舉升一定的角度，即舉升機(jī)構(gòu)將貨箱舉升 到最大舉升角所需的時(shí)間（對(duì)此國(guó)家規(guī)定了時(shí)間限值）；貨箱被舉升機(jī)構(gòu)舉升到最大轉(zhuǎn)角時(shí)，貨物應(yīng)順利地傾卸完畢（即最大舉升角達(dá)到貨物的安息角）。 平穩(wěn)性 要求舉升機(jī)構(gòu)在傾卸貨物時(shí)具有較好的平穩(wěn)性，不得有較大的動(dòng)力沖擊，降低沖擊力對(duì)機(jī)構(gòu)各部件的損傷概率，保證機(jī)構(gòu)的使用壽命。 良好的動(dòng)力性 舉升 機(jī)構(gòu)作為礦用自卸車卸料時(shí)的動(dòng)力來源，為保證卸料順利完成，要求其必須具有良好的動(dòng)力性能。 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第三章 自卸車 液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 液壓舉升機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足的性能 對(duì)于液壓舉升機(jī)構(gòu)考慮到工作環(huán)境、工作性質(zhì)及工作內(nèi)容等的要求，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)滿足以下功能 ： 較強(qiáng)的免維護(hù)性 自卸車主要應(yīng)用場(chǎng)所是沙場(chǎng)、礦山、工地等，這些場(chǎng)所沙塵肆虐，工作環(huán)境惡劣，自卸機(jī)構(gòu)的維護(hù)條件較差，甚至有時(shí)根本談不上什么維護(hù)。整車參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)選擇是自卸車的設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，因此，它們是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 本章小結(jié) 本章主要確定自卸汽車整車參數(shù)及對(duì)自卸汽車車廂進(jìn)行了選型計(jì)算。隨著車廂的降落 ,與軌跡的距離逐漸縮小，直至兩軌跡相交，扭轉(zhuǎn)彈簧使鎖鉤鎖住 車廂板。與此同時(shí) ， 拉桿以轉(zhuǎn)軸 8為圓心，以為半徑轉(zhuǎn)動(dòng)。扭轉(zhuǎn)彈簧 5 力圖使鎖鉤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使之緊緊地鎖在車廂板 3。支承架的下端通過銷軸9固定在副車架上， 車廂 1可以繞該軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而支承架相對(duì)于車架來說是不動(dòng)的。它主要由鎖鉤 4 扭轉(zhuǎn)彈簧 5 拉桿 11 等組成。 1車廂； 2后板掛鎖總成； 3后廂板； 4鎖鉤； 5扭轉(zhuǎn)彈簧； 6鎖鉤軸； 7鎖鉤下銷； 8轉(zhuǎn)軸； 9銷軸； 10支承架； 11調(diào)節(jié)螺母； 12拉桿 圖 后廂板示意圖 如圖所示為車廂板鎖啟機(jī)構(gòu)。 車廂 鎖止 機(jī)構(gòu) 的選擇與設(shè)計(jì) 自卸汽車改裝對(duì)車廂后攔板開合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求如下： 在車廂傾斜卸貨時(shí)，舉升機(jī)構(gòu)升至一定高度后，后廂板在重力的 作用下自行打開，貨物開始傾卸。 車廂外部尺寸參數(shù) 參考同類車型的車廂的尺寸，可確定自卸車的車廂的尺寸。 全金屬焊接等剛度車廂設(shè)計(jì)的規(guī)范化的定量的設(shè)計(jì)計(jì)算方法并不是很完善，根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)，可以知道一些設(shè)汁規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 車廂底板和側(cè)梁斷面應(yīng)小些，布置應(yīng)密集，這樣易于形成等剛度。如果車相的扭轉(zhuǎn)剛度過大，當(dāng)車架扭轉(zhuǎn)到一定程度時(shí)，車江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 廂前支承緩沖塊相應(yīng)的一側(cè)壓到極限位置，車廂縱梁的另一側(cè)可能離開緩沖塊，車廂前端的一大部分重量轉(zhuǎn)移到一側(cè)的車架縱梁上，縱梁可能超載損壞。車廂剛度，無論是彎曲剛度還是扭轉(zhuǎn)剛度，都會(huì)增加車架的相應(yīng)剛度，兩者的剛度是相輔相成、互相補(bǔ)償?shù)摹? 車廂的設(shè)計(jì)規(guī)范及尺寸確定 將全金屬焊接車廂設(shè)計(jì)成等剛度體車廂是自卸汽車設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，但是很難既能保證高強(qiáng)度又能保證輕量化。 （ 3）經(jīng)濟(jì)性能 :選擇材料的經(jīng)濟(jì)性是當(dāng)前注意的問題。對(duì)于自卸汽車車廂應(yīng)考慮以下性能： （ 1）使用性能 :使用性能是選材考慮的主要問題。綜合上述，車廂采用普通車廂。因此，自卸車的車廂是自卸 車的重要部分。比如：程力牌自卸車礦用鏟斗車廂標(biāo)準(zhǔn)配置板厚為：前 6邊 6底 10，而且有些車型在底板上焊接一些角鋼，以增加車廂的剛度和抗沖擊能力。 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 1車廂總成； 2后欄板； 4鉸鏈座； 5車廂鉸支座； 6側(cè)欄板； 7防護(hù)擋板； 8底板 圖 車廂結(jié)構(gòu)圖 鏟斗車廂則適用于大石塊等粒度較大貨物的運(yùn)輸。普通矩形車廂板厚為：前板 4～ 6，邊板 4 ～ 8，后板 5～ 8， 底板 6～ 12。 普通矩形車廂用于散裝貨物運(yùn)輸。車廂底板固定在車廂底架之上孟，車廂的側(cè)欄板、前后欄板外側(cè)面通常布置有加強(qiáng)筋。它一般是由前欄板、左 右側(cè)欄板，圖 為典型的底板橫剖面呈矩形的后傾式車廂結(jié)構(gòu)。該自卸汽車主要由貨箱、副梁、液壓舉升機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)等部 件組成，主要技術(shù)參數(shù)見表 。該車最大裝載質(zhì)量為 ，是適用于公路運(yùn)輸?shù)?中型自卸汽車。其值可按下式確定。它一般是二類底盤整備質(zhì)量與改裝部分質(zhì)量的總合，是自卸汽車總體設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)參數(shù)之一。改裝部分質(zhì)量 既可通過計(jì)算、稱重求得，也可以根據(jù)同類產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算。此外，額定裝載質(zhì)量還必須與選用的二類貨車底盤允許的最大總質(zhì)量相適應(yīng)。目前，中、長(zhǎng)距離公路運(yùn)輸趨向使用重型自卸汽車，以便提高運(yùn)輸效率、降低運(yùn)輸成本，額定裝載質(zhì)量一般為江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 9～ 19t；而承擔(dān)市區(qū)或市郊短途運(yùn)輸?shù)淖孕镀囶~定裝載質(zhì)量為 ～ 9t。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。 3.、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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)。 車廂的設(shè)計(jì) 參考同類車型的車廂的尺寸參數(shù)，確定其上長(zhǎng)寬高。具體工作如下： 舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 用機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的知識(shí)對(duì)油缸前推連桿組合式自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)舉升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行了說明。在此基礎(chǔ)上擬定設(shè)計(jì)原則，協(xié)調(diào)使用、制造與經(jīng)濟(jì)三方面矛盾，處理好產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性與工藝?yán)^承性、零部件通用化程度以及生產(chǎn)成本的辯證關(guān)系，然后進(jìn)入具體技術(shù)設(shè)計(jì)階段。它的總體設(shè)計(jì)程序與載 貨車基本相近。只有專用汽車，才能更好地適應(yīng)客貨運(yùn)輸現(xiàn)代化、多樣化和個(gè)性化的要求，滿足特定條件下的各種專項(xiàng)作業(yè)的需求，更有效地發(fā)揮汽車在運(yùn)輸結(jié)構(gòu)中的作用，建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)。從某種意義上講，基本車型只能簡(jiǎn)單的滿足數(shù)量上的要求，而專用汽車才能更好地滿足用戶的使用要求，更有效地發(fā)揮汽車的經(jīng)濟(jì)效益。汽車的經(jīng)濟(jì)效益不只在于汽車生產(chǎn)的本身，而是更集中體現(xiàn)在汽車使用和流通的全過程。在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的歐、美、日等國(guó)家，汽車優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法已應(yīng)用于汽車諸多領(lǐng)域的很多環(huán)節(jié)，從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身等主要總成的優(yōu)化到整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配，優(yōu)化設(shè)計(jì)使他們的汽車工業(yè)保持了世界領(lǐng)先地位。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用， 50年代發(fā)展起來的以線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃為主要內(nèi)容的新的數(shù)學(xué)分支一數(shù)學(xué)規(guī)劃被應(yīng)用于解決工程設(shè)計(jì)問題，形成了工程設(shè)計(jì)的新理論和新方法，即工程優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法。在設(shè)計(jì)裝載量相同的情況下 , 用 Haordx 鋼板制造的車箱與 16Mn用制造的車箱相比 , 板材厚度更薄 , 且不需要加強(qiáng)筋。在歐美 , 很多車箱都使用 Haordx (耐磨鋼板材料 ), 與傳統(tǒng)的方形車箱 有著很大的區(qū)別 , 其特點(diǎn)是橫截面呈 U 形或半弧形 , 而且車箱邊板和底板幾乎沒有使用加強(qiáng)筋。 16Mn的江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 屈服強(qiáng)度較低 , 硬度較小 , 且沖擊性能較差。國(guó)內(nèi)使用的 自卸車車箱大部分使用 16Mn制造而成。目前，自卸汽車以形成自己獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與車型系列。 國(guó)外研究發(fā)展概況 國(guó)外自卸汽車生產(chǎn)始于上世紀(jì) 30 年代，比我國(guó)早 30 多年在其后 70 多年的發(fā)展過程中，其結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，整車性能已有很大提高。當(dāng)然除普通自卸汽車以外，專用自卸汽車的生產(chǎn)也得到了一定的發(fā)展，尤其是新世紀(jì)以來，隨 著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通環(huán)境的改善，各行業(yè)對(duì)專用汽車尤其是工程系列專用汽車的需 求越來越大。隨著我國(guó)公路運(yùn)輸主體的逐漸變化，將加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化和技術(shù)的升級(jí)。美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家專用車市場(chǎng)十分巨大，專用車具有品種多、技術(shù)含金量高等特點(diǎn)。 而且 集團(tuán)化貨運(yùn)市場(chǎng)對(duì)卡車的個(gè)性化要求將越來越高，同時(shí)需求數(shù)量也將越來越大。這種發(fā)展方向除了我國(guó)公路條件改善外，還和我國(guó)公路貨物運(yùn)輸市場(chǎng)息息相關(guān) 。從品種來看，我國(guó)改裝車品種較少，僅有 400 多個(gè)品種。 目前，我國(guó)改裝車市場(chǎng)最大銷售量約 25 萬輛左右，改裝量最大的除了客車外，主要有廂式車、罐式車、自卸車等主要車型。優(yōu)化設(shè)計(jì)作為一種新的設(shè)計(jì)方法具有綜合的本質(zhì)，它能夠把過去的設(shè)計(jì)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)，尋找出更優(yōu)的結(jié)構(gòu)。 在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)換初期，由于汽車領(lǐng)域不象航天等領(lǐng)域受到重視，國(guó)內(nèi)大多數(shù)輕型礦用自卸車生產(chǎn)企業(yè)在 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中一直沿用傳統(tǒng)的“類比作圖試湊法”，這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法主要是憑借設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，參照相同或類似的較為成熟的設(shè)計(jì)方案，輔以必要的分析計(jì)算，確定一個(gè)初始的設(shè)計(jì)方案，并通過估算，初步確定有關(guān)參數(shù)；然后對(duì)初定方案進(jìn)行必要的分析及校核計(jì)算；如果某些設(shè)計(jì)要求得不到滿足，則可進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的修改，設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整，并再一次進(jìn)行分析