喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 學院 畢業(yè)設計(論文) QY3060高位自卸車改裝設計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 本文首先對自卸車的設計特點以及國內外發(fā)展現(xiàn)狀做了相關的概述。接著，從車廂的設計、自卸車構的設計等方面進行了紅巖自卸車的總體設計。本文通過對幾種常見的自卸車構進行逐一分析與比較，然后選擇其中一種方案作為高位自卸車的設計最終方案，然后根據(jù)這種方案進行分析與計算得出結論。最后進行了校核與驗證，得出設計結果的正確性和合理性。 文中一開始闡述了高位自卸汽車改裝設計的目的和意義、發(fā)展狀況以及應用前景。接著分析論證了一種裝載質量為2.5t的高位自卸汽車的總體設計方案，進行了其自卸車構、傾卸機構和后廂門開合機構等主要機構的方案分析和選擇、分析析以及強度和剛度的計算校核。 另外，文中還簡單介紹了液壓系統(tǒng)的設計計算方法和過程。最后對改裝完成后的高位自卸汽車進行了必要的動力性、燃油經濟性和穩(wěn)定性等主要整車性能的計算分析，計算結果表明整車性能滿足要求。 關鍵詞：改裝設計；高位自卸汽車；剪式自卸車構 ABSTRACT High-order dump truck is one of special-purpose dump truck, it mainly be used to transport those goods which can be scattered such as sandstone, soil and some crops, and also be used to transport unit goods, severing for tectonic grounds, mines, workshop. High-order dump truck have carriage rise and dump organization to lift to equip mainly, easy to use, it is with high efficiency to transport, the mechanized characteristic that have high mobility and unload. First,it talking about the purpose and meaning of this design aout the High-order dump truck.And then, analytical argument a kind of lading quality for the high with 5ts High-order dump truck of total design,about the sport and motive analytical of it,s lifting and revolving.At last, regard high-order dump truck as the research object, , has set up finite element model to the principal organ of the high-order dump truck, carry on statics characteristic analyse to model. Moreover,in brief introduced the method and calculation process of the design that the liquid press system in the text. Finally carry on necessary of the calculation of the main whole car of the functions such as motive, the fuel economy and stability etc.Then the result expresses that the car function satisfy designing request. Keyword: Refiting design; High-order dump truck; The shear type of lifting 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 第1章 緒論 1 1.1課題研究的目的 1 1.2自卸車概述 1 1.3課題研究現(xiàn)狀及分析 2 1.4 本課題的研究內容 4 第2章 高位自卸車總體設計 5 2.1總體布置原則 5 2.2 車廂的設計 7 2.3高位自卸汽車底盤的選擇 8 第3章 高位自卸汽車結構方案分析 12 3.1高位自卸汽車的自卸車構的設計與分析 13 3.1.1平行四邊形自卸車構 13 3.1.2 L型自卸車構 15 3.1.4多級剪式自卸車構 18 3.1.5自卸車構的方案的選定 18 3.2高位自卸汽車傾卸機構的設計與分析 19 3.2.1杠桿平衡式傾卸機構 20 3.2.2單缸直推式傾卸機構 20 3.2.3油缸前推連桿組合式傾卸機構 20 3.2.5傾卸機構方案的選定 21 3.3車廂后攔板開合機構的設計與分析 22 3.3.1自轉開合機構 22 3.4總體機構設計方案的確定 23 第4章 高位自卸車機構的設計計算 25 4.1高位自卸車機構的運動分析 25 4.2高位自卸車機構的動力分析 28 4.3高位自卸車機構參數(shù)的確定 29 4.3.1基本幾何尺寸的確定 29 4.3.2舉升液壓缸推力T及行程S的確定 30 4.4高位自卸車機構的校核 31 4.4.2各鉸接點銷的選擇與校核 34 4.4.3油缸作用處桿件尺寸的確定與校核 34 第5章 高位傾卸機構的設計計算 35 5.1傾卸機構參數(shù)的確定 35 5.1.1車廂最大傾卸角的確定 35 5.1.2 液壓缸最大推力Pmax的確定 36 5.1.3拉桿最大拉力Tmax的確定 36 5.2銷的選擇與校核 36 第6章 液壓系統(tǒng)設計 38 6.1油缸的計算與選型 38 6.1.1油缸直徑及行程的確定 38 6.1.2油缸的選型 40 6.2油泵的計算與選型 40 6.2.1油泵工作壓力P的計算 40 6.2.2油泵理論流量QT的計算 41 6.2.3油泵排量q的計算 41 6.2.4油泵功率N的計算 42 6.2.5油泵的選型 42 6.3油箱與油管的計算與選型 42 6.3.1油箱容積V的計算 42 6.3.2油管內徑d的計算 42 總結 44 參考文獻 45 致 謝 46 45 第1章 緒論 1.1課題研究的目的 裝載車廂能自動傾翻一定角度卸料，大大節(jié)省卸料時間和勞動力，縮短運輸周期，提高生產效率，降低運輸成本，是常用的運輸專業(yè)車輛。隨著我國經濟的不斷發(fā)展，尤其是自2001年11月10日起，中國正式成為WTO成員國，國內市場逐漸開放。同時，我國亦確立了以擴大內需為主的經濟政策，實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，加大對基建項目的投資力度，農林牧漁、采礦、水利、軍工、環(huán)保、商業(yè)運輸、交通、通訊、金融、機場、電力、城市建設和石油開采等行業(yè)均快速發(fā)展，使各種類型的專用車需求量大增。在廣大城鄉(xiāng)的沙場、礦山、工地及一般的土木工程等的運輸作業(yè)中，輕型農用自卸車以其靈活機動、價格低廉的優(yōu)點得到了廣泛的應用。自卸車構是輕型農用自卸車卸料作業(yè)的關鍵部件，它直接影響著輕型農用自卸車的整車性能和舉升性能，是自卸車設計時首先需要解決的問題。液動自卸車構是工程自卸車常用的一種自卸車構，它實際上是一種演化形式的四連桿機構，通過外力（液壓舉升油缸施加）作用實現(xiàn)四連桿運動，從而實現(xiàn)將貨物傾卸的目的。 1.2自卸車概述 自卸汽車是利用本車發(fā)動機動力驅動液壓自卸車構，將其車廂傾斜一定角度卸貨，并依靠車廂自重使其復位的專用汽車。 自卸汽車按其用途可分為兩大類：一類屬非公路運輸用的重型和超重型(裝載質量在20t以上)自卸汽車。主要承擔大型礦山、水利工地等運輸任務，通常是與挖掘機配套使用。這類汽車也稱為礦用自卸汽車。它的長度、寬度、高度以及軸荷等不受公路法規(guī)的限制，但它只能在礦山、工地上使用。另一類用于公路運輸用的輕、中、重型(裝載質量在2～20 t)普通自卸汽車。它主要承擔砂石、泥土、煤炭等松散貨物運輸，通常是與裝載機配套使用。 某些自卸汽車是針對專門用途設計的，故又稱專用自卸汽車。如：擺臂式自裝卸汽車、自裝卸垃圾汽車等。圖1-1為普通自卸汽車的結構組成。 普通自卸汽車技裝載質量分為：輕型自卸汽車、中型自卸汽車和重型自卸汽車；按運載貨物傾卸方向分為：后傾式、側傾式、三面傾式和底卸式自卸汽車；按車廂欄板結構分為：欄板一面開啟式、欄板三面開啟式和簸箕式(即無后欄板)自卸汽車。 隨著國內基礎設施建設需要不斷增加，自卸車產量近年來一直保持較高產銷量，在專用車綜合產量中保持第一位置，但在種類、型式、材料運用方面與國外還有一定的差距。自卸汽車繼續(xù)快速增長，銷量超過載貨汽車上升到第一位。主要原因是固定資產投資強勁增長，巨大的投資規(guī)模奠定了自卸車市場需求基礎；自卸汽車品種增加，不僅適應和滿足施工需求，同時向運輸市場發(fā)展；牽引汽車保持較快發(fā)展，已成為長距離公路運輸?shù)闹髁囆汀? 圖1-1 普通自卸汽車結構組成 1-液壓傾卸操縱裝置；2-傾卸機構；3-液壓油缸；4-拉桿；5-車廂； 6-后鉸鏈支座；3-安全撐桿；8-郵箱；9-油泵；10-傳動軸；11-取力器 1.3課題研究現(xiàn)狀及分析 汽車發(fā)明后不久，汽車維修機械師就在想："怎樣才干夠把汽車舉升到空中，從而可以在其下面工作？"自卸車的發(fā)展史告訴我發(fā)明第一臺自動自卸車的靈感來自理發(fā)師的椅子，因為它可以快速升降和旋轉，以適應于不同身高和胖瘦的顧客。早期的單柱地基式液壓自卸車，大大地提高了比它問世還早的千斤頂和臺架的功能，這種早期自卸車的旋轉功能可以在舉起汽車以后，將其旋轉360°。也許你經常去的一個汽車維修廠，現(xiàn)在仍然利用這種自卸車為客戶提供日常的汽車維修服務，這種自卸車大多已經工作了75年了。 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，單柱式自卸車設計上的局限性很快就顯露出來了如果只是汽車四周進行檢測維修工作的話，這種自卸車也就足夠了但是這種自卸車的起重臂和中央立柱會妨礙進入汽車底部的大部分區(qū)域。針對單柱式自卸車的這些局限性，工程師已經提出了很多自卸車的設計方案并作了許多改進工作。現(xiàn)在自卸車的選擇范圍很大，有地基式、托舉式、剪式、平行四邊形式、便攜式、單柱式、雙柱式、四柱式、驅動式、接觸車架式、對稱式、非對稱式、小行程、大升程、隊列式以及其它各種自卸車設計方案。某些自卸車可能同時具有這些設計方案中的幾個特點。汽車維修工業(yè)也迅速壯大。特別是改革開放以來，我國的汽車維修有很大的發(fā)展，為之服務的汽車維修設備行業(yè)已成為我國的新興行業(yè)并不斷壯大作為汽車維修用必備之一的各種汽車自卸車設備如雨后春筍般的涌現(xiàn)。因為移動和拆裝方便，也便于維修中小型汽車，逐漸代替了以前修車的“地溝模式”。隨著我國汽車保有量的增加，自卸車作為維修的重要工具，需求量也大大增加。因此，自卸車的重要性和普及性，決定了它是一種備受專業(yè)人士和經營管理者重視的設備。 目前，發(fā)達國家（如美國）生產的汽車自卸車質量較好、性能較穩(wěn)定、設備操作簡單，在經銷商中口碑良好。我國的汽車自卸車是20世紀90年代依據(jù)國外的產品技術生產的，國內最早研究剪式自卸車的是上海寶得寶，1999年開始，寶得寶機型比較笨重，主要的質量問題集中在油管易爆和平臺不同步，2000年后質量有了改進。但由于不是批量，所以價格偏高。到現(xiàn)在自卸車市場已經擁有近百個中外品牌，產品系列成百上千。然而國內汽車自卸車雖然也相對定型，但很多產品性能還不夠穩(wěn)定，故障多，可靠性差，外觀不夠美觀，在產品設計、技術開發(fā)等方面都還有很多地方有待改進。 剪刀式自卸車是一個使用較廣的自卸車，在最近幾年所有新銷售的自卸車中，至少二分之一都是這種類型的。這種設計之所以很流行，有幾方面的原因的：一就是這種自卸車安裝起來很快，不需要大范圍的開挖，也不需要對維修廠的整體布局進行一些永久性的變動。二是功能的多樣性，它適用于大多數(shù)轎車的維修和保養(yǎng)。三是剪式自卸車使用方便，占地空間較小。四是經濟實惠，剪式自卸車較為精密。 無論是維修多種車型的綜合類修理廠，還是經營范圍單一的街邊（如輪胎店）都適用。 汽車自卸車要求其能夠從兩側將汽車水平同步舉升，不能發(fā)生側偏。而汽車底盤下方必須為空的，以方便工人進行維修作業(yè)，要求汽車自卸車兩側的舉升裝置必須是分離的，且兩側的上升或下降又必須是完全同步的。由于汽車的重量一般都較大，再加上舉升裝置自身的重量，要求舉升力較大，而且升降時要求非常平穩(wěn)，所以汽車自卸車一般都采用液壓系統(tǒng)進行驅動。汽車自卸車在汽車維修行業(yè)是最重要、最基本的工具之一，是將汽車從一個高度提升至另一高度進行維修的設備，具有至關重要和不可替代的作用。它能否正常運轉會直接影響到維修車輛、維修人員的安全，甚至會直接影響到汽車維修業(yè)務的興衰。自卸車一定要安全可靠、維護簡單，使用方便，占地空間較小。否則在一定程度上會影響工作效率。而傳統(tǒng)的機械式自卸車安全性較差，所需的維護工作較多，被液壓式自卸車取代也是大勢所趨。液壓式自卸車，它具有安全性能好、維護周期長以及工作效率高等優(yōu)點。目前，在我國很少出現(xiàn)利用虛擬樣機技術對汽車自卸車進行研究，然而只有將汽車自卸車的工程實踐和虛擬樣機技術結合起來，才能真正加快自卸車產品的發(fā)展歷程。 1.4 本課題的研究內容 本設計主要研究的內容有：車廂高位自卸車機構的設計計算、車廂傾卸機構的設計計算、液壓傳動裝置選型，后進行車輛的總體布置和性能分析，并用總布置草圖表達主要底盤部件的改動和重要工作裝置的布置；最后通過正確的計算，完成部部件設計選型，達到工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的設計要求，并附之以總裝配圖，清楚表達設計。 第2章 高位自卸車總體設計 2.1總體布置原則 在進行總體布置時應按照以下原則： 盡量避免對汽車底盤各總成位置的變動因為一些總成部件位置的變動，不僅會增加成本，而且也可能影響到整車性能。但有時為了滿足專用工作裝置的性能要求，也需要作一些改動，如截短原汽車底盤的后懸、燃油箱和備胎架的位置作適當調整等。但改變的原則是不影響整車性能。 應滿足專用工作裝置性能的要求，使專用功能得到充分發(fā)揮 例如氣卸散裝水泥罐式汽車的專用功能是利用壓縮空氣使水泥流態(tài)化后，通過管道將水泥輸送到具有一定高度和水平距離的水泥庫中。氣卸水泥的主要性能指標是水泥剩余率或剩灰率，為了降低這一指標，可將罐體布置成與水平線成一定角度，如圖2-1所示。但這樣布置會使整車質心提高，減少了側傾穩(wěn)定角，因此也可以水平布置。所以在進行總布置時，要從多方面綜合考慮。 圖2-1 斜臥式粉罐汽車總體布置 1-裝料口；2-排氣閥；3-空氣壓縮機；4-慮氣器；5-安全閥；6-進氣閥；3-二次噴嘴閥；8-壓力表；9-卸料口；10-調速器操縱桿；11-卸料軟管；12-進氣管道 1) 裝載質量、軸載質量分配等參數(shù)的估算和校核 為適應汽車底盤或總成件的承載能力和整車性能要求，在總布置初步完成后應對某些參數(shù)其中最主要涉及的是裝載質量的確定和軸載質量的分配進行估算和校核，這些參數(shù)對整車性能有很大影響。若不滿足要求．應修改總體布置方案。 2) 應避免工作裝置的布置對車架造成集中載荷 例如在圖2-2混凝土攪拌運輸車的布置方案中，圖(a)的布置形成了明顯的集中載荷，而在圖(b)的布置中、由于采用了具有足夠剛性的副車架，因而可將這種集中載荷轉化成均布載荷，有利于改善主車架縱梁的強度和壽命。 圖2-2 主車架縱梁載荷狀態(tài)比較 應盡量減少專用汽車的整車整備質量，提高裝載質量 由于專用汽車工作裝置的增加，使得專用汽車的整備質量比同類底盤的普通貨車要增加。據(jù)統(tǒng)計，一般自卸車要增加耗材5％～10％，一般罐式車要增加耗材15％～25％，因此，減少整備質量，充分利用底盤的裝載質量，增大質量利用系數(shù)，是專用汽車改裝設計過程個要追求的主要指標之一。 應符合有關法規(guī)的要求 例如對整車的長、寬、高、后懸等尺寸在相關法規(guī)中部有明確的規(guī)定，一定不能超出標準的要求。 專用汽車總體布置的任務是正確選定整車參數(shù)，合理布置工作裝置和附件。使取力裝置、專用工作裝置、其它附件與所選定的汽車底盤構成相互協(xié)調和匹配的整體，達到設計任務書所提出的整車基本性能和專用性能的要求。 2.2 車廂的設計 車廂是用于裝載和傾卸貨物。它一般是由前欄板、左右側欄板，圖2-3為典型的底板橫剖面呈矩形的后傾式車廂結構。為避免裝載時物料下落碰壞駕駛室頂孟，通常車廂前欄板加做向上前方延伸的防護擋板。車廂底板固定在車廂底架之上。車廂的側欄板、前后欄板外側面通常布置有加強筋。 后傾式車廂廣泛用于輕、中和重型自卸汽車。它的左右側欄板固定，后欄板左右兩端上部與側欄板餃接，后欄板借此即可開啟或關閉。 圖2-3 車廂結構圖 1-車廂總成；2-后欄板；3、4-鉸鏈座；5-車廂鉸支座； 6-側欄板；3-防護擋板；8-底板 側傾式及三面傾卸式車廂欄板與底板為直角，如圖2-4所示。其欄板開啟、關閉的鉸接軸為上置式，開啟時，欄板呈自由懸垂狀，多用于有側傾要求的中型自卸汽車。 礦用白卸汽車和重型自卸汽車的車廂多采用簸箕式，以方便裝載，傾卸礦石、砂石等。有的簸箕式車廂采用雙層底板結構，以增加底板的強度和剛度，并可減輕自重。簸箕式車廂如圖2-5所示。 圖2-4 側頃式及三面傾卸式車廂 圖2-5 簸箕式車廂 本文設計的紅巖QY3060底盤普通自卸汽車，沒有側傾要求，故采用后傾式車廂。 2.3高位自卸汽車底盤的選擇 專用汽車性能的好壞直接取決于專用汽車底盤的好壞，通常專用車輛所采用的基本底盤按結構分可分為二、三、四類底盤。二類底盤是在整車基礎上去掉貨廂，三類底盤是從整車上去掉駕駛室與貨廂，四類底盤是在三類底盤的上去掉車架總成剩下的散件。 一般專用改裝車輛在選用底盤時應滿足下述要求：適用性、可靠性、先進性、方便性等要求。 除了上述主要要求外，還有兩個值得注意的方面，一是汽車底盤價格，它是專用汽車購置成本中很大的部分，一定要考慮到用戶能接受。這也涉及到專用汽車產品能否很快的占有市場，企業(yè)能否增加效益。二是汽車底盤供貨要有來源，所選用的底盤在市場上須具有一定的保有量。 專用汽車底盤的選擇主要是根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設備或裝置的外形、尺寸、動力匹配等決定，目前，幾乎80%以上的專用車輛采用二類底盤進行改裝設計。采用二類汽車底盤進行改裝設計工作重點是整車總體布置和工作裝置設計，對底盤僅作性能適應性分析和必要的強度校核，以確保改裝后的整車性能基本與原車接近。 目前國內市場上底盤的種類多、品種全，如解放、東風、紅巖等系列底盤性能好，價格便宜，市場保有量大，在載重量圍4～6t的中型汽車，選用的底盤也多為這些系列的產品。 經過實際調研和上網(wǎng)搜集各類底盤及其技術參數(shù)相關方面的資料，并結合本次改裝設計專用車的用途、最大裝載質量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設備或裝置的外形、尺寸、動力匹配、成本等各方面的綜合要求，不難發(fā)現(xiàn)，在進行小規(guī)模的輕、中型載貨汽車或專用車輛改裝制造時，選用紅巖系列底盤相對較合理。所以選擇二類底盤作為本次高位自卸汽車的底盤，其主要技術參數(shù)見表2.2。 表2.1　底盤性能對比列表 解放 東風 紅巖 適用性 適用于各類載重貨車及專用汽車特殊功能的要求 適用于各類載重貨車及專用汽車特殊功能的要求 適用于各噸位載重貨車的改裝設計以及部分專用車輛的特殊要求 可靠性 工作可靠，零部件要有足夠的強度和壽命 工作性能好，故障率低，零部件有足夠的強度和壽命 性能可靠，出現(xiàn)故障率低，各部件有足夠的強度 先進性 動力性、經濟性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平 動力性、經濟性、操縱穩(wěn)定性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平 動力性、經濟性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平 價格 較便宜 比較便宜 便宜 常見噸位 各種噸位車型 各種噸位車型 輕、中型載貨車型 將全金屬焊接車廂設計成等剛度體車廂是自卸汽車設計的重點.但是很難既能保證高強度又能保證輕量化。 就整車而言，可以看成由車輪、前軸、后橋殼、懸架、車架、車廂及其橡膠緩沖塊等不同剛度單元組合而成的彈性體，受力時，將按照各自的剛度產生各自的變形，其變形量與剛度成反比，吸收的能量與剛度成正比。 車廂剛度，無論是彎曲剛度還是扭轉剛度，都會增加車架的相應剛度，兩者的剛度是相輔相成、互相補償?shù)摹．斊嚽昂笞笥臆囕喬幱诟卟钶^大的路面，車架扭曲較大時，車廂應該有一定的扭轉隨動性。如果車相的扭轉剛度過大，當車架扭轉到一定程度時，車廂前支承緩沖塊相應的一側壓到極限位置，車廂縱梁的另一側可能離開緩沖塊，車廂前端的一大部分重量轉移到一側的車架縱梁上，縱梁可能超載損壞。如果車廂扭轉剛度過小，能與車架扭轉隨動，當車架產生較大扭曲時，車廂可能因變形過大而早期損壞。 全金屬焊接等剛度車廂設計的規(guī)范化的定量的設計計算方法并不是很完善，根據(jù)一些經驗，可以知道一些設汁規(guī)范和經驗數(shù)據(jù)： 表2.2 底盤技術參數(shù)列表 車型 QY3060 駕駛室最高點距車架上翼面距離（mm） 2056 汽車底盤長（mm） 8208 駕駛室后圍距前軸（mm） 508 軸距（mm） 4600 外氣管距前軸距離（mm） 752 車架有效長度（mm） 5578 車架上平面離地高度（滿載）（mm） 1007 車架外寬（mm） 780 底盤整備質量（kg） 4080 推薦貨物重心（mm） 890 底盤軸荷前軸/后軸（kg） 1680/2400 車輛前懸/車架后懸（mm） 1548/1800 底盤最大承載質量（kg） 7320 汽車底盤總高（mm） 3060 廠定最大設計總質量（kg） 11400 高位自卸汽車與普通自卸汽車一樣，都是在二類底盤的基礎上進行改裝而成，主要尺寸參數(shù)原則上應于原車底盤尺寸相同，從而保證其整車性能參數(shù)與原車基本保持不變。常見二類底盤機構如圖2.1所示。 圖2.1 CQ1113T6F23G461底盤結構 A-軸距 D-駕駛室最高點到車架上表面距離 H-底盤總高 J-后懸 K-底盤有效長 L-底盤總長Y-推薦載物重心 U-前懸 第3章 高位自卸汽車結構方案分析 高位自卸汽車裝備有車廂高位自卸車機構和車廂傾卸機構兩套裝置，它能將車廂平移舉升到一定高度后傾卸貨物。 對高位自卸汽車進行改裝設計是，一般應滿足以下設計要求： a具有一般自卸汽車的功能； b在舉升過程中可在任意高度停留卸貨； c舉升和翻轉機構的安裝空間不超過車廂底部與大梁間的空間，后廂門打開機構的安裝面不超過車廂側面； d能將滿載貨物的車廂在比較水平的狀態(tài)下平穩(wěn)地舉升到一定高度； e在車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開；卸貨完畢，車廂恢復水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關閉； f為方便卸貨，要求車廂在舉升過程中逐步后移，為保證車廂的穩(wěn)定性，其最大后移量amax不得超過1.2a； g結構盡量緊湊、簡單、可靠，具有良好的動力傳遞性能。 表3.1　參考數(shù)據(jù) 單位:mm 車廂尺寸（L×W×H） 車廂最大升程Smax 車廂最大后移量a 額定裝載質量W（kg） 駕駛室與車廂的距離Lt 車廂下表面與車架上表面的距離Hd 4800×2000×640 1200~1800 150~250 5000 300~650 1000 4000×2000×640 1200~1800 180~280 5000 300~450 800 3900×2000×640 1000~1500 200~350 4800 300~450 600 3900×1800×630 1500~2000 200~320 4500 280~400 500 3800×1800×630 1500~1950 200~300 4000 280~380 470 3.1高位自卸汽車的自卸車構的設計與分析 在高位自卸車改裝設計中對舉升升高機構設計要求如下： （1）能將滿載貨物(5t)的車廂在比較水平的狀態(tài)下平穩(wěn)地舉升到一定高度； （2）在卸貨過程中要保證汽車具有足夠的穩(wěn)定性； （3）在舉升過程中可在任意高度停留卸貨。 (a) (b) 圖3.1 高位自卸汽車示意圖 a-高位自卸汽車靜止狀態(tài) b-高位自卸汽車卸貨狀態(tài) 3.1.1平行四邊形自卸車構 圖3.2 平行四邊形舉升機構示意圖 采用平行四邊形的車廂舉升裝置的自卸汽車如圖3.2所示，其結構示意圖如圖3.3所示。它利用油缸OE驅動平行四邊ABCD組成的連桿機構，即可實現(xiàn)車廂的平移升降，但在升降過程中，車廂的縱向位移比較明顯。事實上該車就是在普通自卸汽車的基礎上加裝了平行四邊形舉升裝置，適合于高臺卸貨或車輛之間裝卸貨物。 平行四邊形舉升裝置的優(yōu)點有： （1）能夠保證車廂在舉升和下降過程中保持水平，穩(wěn)定性好； （2）液壓油缸較小的推程能夠完成車廂較大的上移量; （3）結構簡單，易于加工、安裝和維修。 平行四邊形舉升裝置的缺點是：車廂上移時，其后移量很大，為了保證車廂舉升到最大高度時，其最大后移量不超過設計要求，需將桿AD、BC做的很長，甚至大大超過了車廂的長度，在穩(wěn)定性和較小后移量上很難兩全，因此，在工程實際中利用較少。 圖3.4 L型雙缸直推式舉升機構 圖3.3 平行四邊形自卸車構示意圖 3.1.2 L型自卸車構 L型高位自卸汽車是一種常見的高位自卸汽車，如圖3.4所示。圖3.5所示為車廂自卸車構示意圖，L形桿BDE一端與鉸鏈B相聯(lián)（鉸鏈B通過豎直桿固定在車架上），一端與車廂底部的鉸鏈E相聯(lián)，同時其上絞接一液壓油缸2，液壓油缸另一端與車廂底部的鉸鏈相聯(lián)。 舉升時，液壓油缸1伸長，推動L形桿BCD繞鉸鏈B逆時針轉過角度，使E端上升；與此同時，液壓缸2也聯(lián)動工作，使車廂也轉過角度，從而使車廂在上升過程中保持水平。隨著BCD桿的轉動，E點后移，同時帶動車廂后移，當E點與B點等高時，后移量達到最大。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 L型高位自卸汽車的自卸車構的優(yōu)點有： （1）該機構充分利用了車廂前面的空間，使車廂底部的機構變得簡單； （2）該機構克服了后移量過大的缺點，機構的尺寸也較小。 L型高位自卸汽車的自卸車構的缺點有： （1）該機構最大的缺點在于車廂全部重量均有L形桿BAI承擔，由于IC很長，所以BAI受到很大的扭矩作用。這就對L形桿的強度提出很高要求，同時也限制了車廂的裝載量； （2）液壓缸1和液壓缸2需要聯(lián)動工作才能保證車廂的水平，使控制機構復雜。 圖3.5L型雙缸直推式自卸車構示意圖 3.1.3單級剪式自卸車構 圖3.6 單級剪式舉升機構高位自卸車 單級剪式自卸車構是一種很常見的機械舉升，在許多領域都得到了廣泛的應用。采用單級剪式機構車廂舉升裝置的自卸汽車如圖3.6所示。如圖3.7(a)所示該自卸車構是由長度相等的兩桿AC和BD彼此鉸接于E點；AC桿的A端與水平的液壓油缸拉桿鉸接，并可在滑槽內移動；BD桿的B端與車廂底部為滑動鉸接。當液壓油缸拉桿右移時，車廂上升，同時向后移動；液壓油缸拉桿左移時，車廂下降，同時向前移動（圖3.7(b)為液壓缸垂直安放）。 采用此種布置時，在舉升后會使CD的距離較小，影響了車廂工作時的穩(wěn)定性，特別是在車廂翻轉卸貨時，這種影響尤為顯著。為了消除這種影響，將E取為兩桿的中點，同時，為了使車廂在上移時能夠逐漸后移，需要將C點換成滑動鉸接，而D點換成固定鉸接（如圖3.8所示）。 此時，由于E取為兩桿的中，所以在車廂上移過程中，A與D，B與 C始終在一條直線上；同時由于液壓油缸的作用，拉動A點向后移動，因此，D點也隨之向后移動使整個車廂也向后移動。 (a) 　　 (b) 圖3.7單級剪式自卸車構示意圖 a-油缸水平放置 b-油缸垂直放置 該剪式自卸車構的優(yōu)點有： （1）結構簡單，緊湊； （2）機構的受力情況較好，汽車工作穩(wěn)定性容易得到保證； （3）能夠很好的協(xié)調車廂上移與后移量之間的關系，滿足工作要求。 這種剪式機構的缺點是液壓缸水平布置時，在舉升初始階段，傳動角較小，不利于工作。 圖3.8 單級剪式舉升機構示意圖 根據(jù)以上缺點，可以將液壓缸改為豎直布置的形式如圖3.7(b)所示；另外還可將A、B兩點互換，使A點固定連接，而B點滑動連接。改進后的剪式機構優(yōu)點是將液壓缸豎直布置后，可以很好的解決自卸車構傳動角過小的問題，而且，它也具有，結構簡單緊湊等優(yōu)點，更改連接方式以后，在整個舉升過程中車廂無后移量。此結構在實際生產中應用比較廣泛。但是它的缺點跟它的優(yōu)點一樣明顯，要實現(xiàn)較大的傳動角，那么液壓缸的推程就需要很大，甚至多級舉升都不易實現(xiàn)，而且車廂不舉升時，能供液壓油缸布置的地方較小。 為此，可以將液壓缸改為斜向布置，即液壓缸布置在剪叉機構的右側，如圖3.9所示。將液壓缸布置在右側，不但可以很好的就解決機構傳動角小的問題，而且結構緊湊，所用液壓缸的活塞推力也較小，因此可以選用直徑較小的液壓油缸但具有與上面同樣缺點，油缸推程較大，但它可供布置的地方較大，布置更靈活。這樣的布置結構雖然很好的解決了上述有關空間和傳動角的問題，但是在要求車廂被舉升到較高高度時，它所需要的AEC桿和BED桿的長度將很大，而且此時液壓缸的行程也會變得更大。 圖3.10 雙級剪式舉升機構示意圖 圖3.9 單級剪式舉升機構示意圖 3.1.4多級剪式自卸車構 多級剪式機構是在單級剪式機構的上面再疊加相似的剪式結構，通常有兩級或三級甚至更多；但應用在自卸汽車上的自卸車構不大于三級。利用多級剪式自卸車構可以將車廂垂直舉升到相當高的高度，如圖3.10所示為雙級剪市式機構高位自卸汽車。圖3.11所示為雙級式自卸車構的幾種結構示意圖。 這種機構的油缸作用點布置十分靈活，而且在需要舉升高度較大的情況下能夠有效減小油缸的行程。該自卸車構具有單級剪式自卸車構的絕大部分優(yōu)點；但因為是多級舉升，所以舉升裝置較為復雜，而且會升高汽車的重心位置，剪叉臂相對較短，因此一般只應用于舉升高度要求較高的時候。 3.1.5自卸車構的方案的選定 綜合上述各自卸車構結構的特點以及結合本次改裝設計車廂舉升高度的要求，選擇雙級剪式自卸車構作為該自卸汽車的自卸車構；又因為考慮到車廂起始高度和油缸布置空間的限制，所以采用油缸水平下置的形式，如圖3.11(d)所示。經調查研究發(fā)現(xiàn)：在實際操作的過程中很難控制兩缸同步工作，而且雙缸布置所需要的空間相對較大；所以本次設計采用單缸的形式。 (a) (b) 圖3.11單級剪式舉升機構示意圖 (c) (d) a.油箱傾斜中置 b. 油箱垂直安置c. 油箱水平中置d.油箱水平安置 3.2高位自卸汽車傾卸機構的設計與分析 高位自卸汽車改裝對傾卸機構的設計要求如下： （1）利用連桿機構實現(xiàn)車廂的翻轉，其安裝空間不能超過車廂底部與托架大梁間的空間； （2）結構要緊湊，可靠，具有很好的動力傳遞性能； （3）完成傾卸后，要能夠復位。 現(xiàn)代自卸汽車傾卸機構主要分為兩大類：直推式和連桿式，它們均采用液壓作為傾卸動力。傾卸機構主要由傾卸桿系機構、車廂和副車架組成。其功能是承載物料，并在液壓系統(tǒng)的驅動下完成傾卸動作。 3.2.1杠桿平衡式傾卸機構 杠桿平衡式傾卸機構示意圖如圖3.12所示，該機構具有結構緊湊，橫向剛度比較好，舉升時轉動圓滑平順，桿系受力比較小，舉升過程中油缸的擺動角度很小，油缸的行程也比較短等優(yōu)點。但因為機構集中在車后部，車廂底板受力大，給車身的整體布局帶來一定的困難，而且，在推桿推動車廂翻轉時，車廂傾翻軸支架的水平間內力非常大，因此，對材料的要求比較高。 圖3.13單缸直推式傾卸機構示意圖 圖3.12杠桿平衡式傾卸機構 3.2.2單缸直推式傾卸機構 單油缸直推式傾卸機構的示意圖如圖3.13所示，這種機構結構簡單緊湊、舉升效率高、工藝簡單、成本較低。采用單缸時，容易實現(xiàn)三面傾斜。另外，若油缸垂直下置時，油缸的推力可以作為，車廂的舉升力，因而所需的油缸功率較小。但是采用單缸時機構橫向強度差，而且油缸的推程較大；采用多節(jié)伸縮時密封性也稍差。 3.2.3油缸前推連桿組合式傾卸機構 圖3.15 桿系傾卸機構 圖3.14油缸前推連桿組合式傾卸機構示意圖 油缸前推連桿組合式傾卸機構的示意圖如圖3.14所示，這種機構橫向剛度較好，舉升時轉動圓滑平順，三腳架推動車廂舉升時，車廂傾翻軸支架的水平反力比較小，車架底部的受力也比較均勻。圖3.15 桿系傾卸機構 圖3.14油缸前推連桿組合式傾卸機構 但是油缸在車廂翻轉過程中擺動角度較大，且活塞行程稍大。 3.2.4油缸后推連桿組合式傾卸機構 油缸后推連桿組合式傾卸機構的示意圖如圖3.16所示，該機構結構比較緊湊，橫向剛度較好，油缸的推程小，舉升時轉動圓滑平順且布置容易；但舉升力系數(shù)大，舉升臂較大。油缸后推連桿組合式傾卸結構廣泛應用在中輕噸位的自卸汽車上。另外，在改變三角臂的相對尺寸后可以得到連桿放大式機構；經改進后的結構，油缸的舉升力更小但其需要的布置空間也相對較大。 3.2.5傾卸機構方案的選定 圖3.16 油缸后推連桿組合式傾卸機構示意圖 從以上幾種方案分析中可以看到直推式和桿系傾卸式具有的共同特點，它們均采用液壓作為舉升動力。不同的是直推式是利用油缸直接舉升車廂實現(xiàn)起傾卸，油缸推動力直接作用在車廂上，不需要桿系作用；而桿系傾卸式的傾卸機構由連桿、三角架或推桿等組成。不同的傾卸機構的布置和組成也不相同，但他們都具有舉升平順，舉升剛度好，使油缸行程成倍增大，可采用結構簡單、密封性好、易于加工的單缸，布置靈活多樣等優(yōu)點。 根據(jù)上述各種傾卸機構的對比分析，以及本次高位自卸汽車的改裝設計裝載質量和車廂最大傾斜角的要求，最終選擇油缸后推連桿組合式傾卸機構。 3.3車廂后攔板開合機構的設計與分析 高位自卸汽車改裝對車廂后攔板開合機構的設計要求如下： （1）在車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開，并且車廂與托架表面的夾角與后攔板與車廂夾角相等； （2）卸貨完畢，車廂恢復水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關閉。 3.3.1自轉開合機構 自轉開合機構結構示意圖如圖3.17所示，這種方案是最容易想到的，因為設計要求中提到在車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開，卸貨完畢，車廂恢復水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關閉。 圖3.17自轉開合機構 所以在本設計中，當車廂翻轉的時候后廂門是完全依靠自重下垂的，在車廂傾斜卸貨的時候，后箱門是可以隨之打開的，當車廂恢復水平的時候，后箱門也可以自動的依靠重力而隨之關閉。另外，為了保持在后箱門關閉后，不會因為其他的情況而再次打開，須在車廂的底部設計了一個倒鎖，它在后箱門關閉后會自動工作把后箱門鎖死。 該設計方案的最大優(yōu)點就是結構簡單，容易實現(xiàn)，思路也比較清晰。缺點是該機構在后攔板開啟之后就不能再對后攔板的位置進行控制了，這樣后攔板就可能會在空中左右晃動。 為了防止貨物散落，與其配置了鎖止機構，其設計如圖3.18所示，車廂固定鎖將車門自動夾緊在車廂上，以防止車廂在汽車空載行駛時因顛簸而上下跳動，其工作原理是：滾輪1的支座焊接在車廂7上，車廂傾斜時，貨物重力使固定鎖滾輪1脫離固定鎖壓板2，迫使壓板2連同聯(lián)接在它上面的帶四角形凸輪的轉軸一起圍繞銷3沿順時針方向旋轉。當車廂復位時，后箱門在自重和慣性力的作用下，使固定鎖滾輪1進入固定鎖壓板2，迫使壓板2連同聯(lián)接在它上面的帶四角形凸輪的轉軸一起圍繞銷3沿順時針方向旋轉，利用凸輪壓迫橡膠塊所產生的反力將滾子夾緊，使車廂與后箱門保持緊密可靠。 圖3.18鎖止機構 1-滾輪 2-壓板 3-銷 4-橡膠塊 5-后箱門 6-車廂 3.4總體機構設計方案的確定 綜合上述高位自卸汽車的各主要機構的選定方案，最終所得到的整車裝配結構如圖3.19所示。 圖3.19高位自卸車整車總裝示意圖 1-二類底盤 2-舉升液壓缸 3-傾卸液壓缸 4-傾卸三角臂 5-車廂 6-后廂門開合機構 7-托架 8-剪式舉升臂 9-副車架 第4章 高位自卸車機構的設計計算 雙級剪式自卸車構是一種相對舉升位置更高的升高機構，它由相等的八根剪叉臂組成（車廂兩側各四根）。 圖4.1 雙級剪式舉升機構簡圖 如圖4.1所示，臂AE、CE、BD、BF均相等，剪叉臂AE和BF通過H點鉸接，臂BD和CE通過G點鉸接，臂AE和CE通過E點鉸接，臂BD和BF通過B點鉸接；F點與副車架鉸接，C點與托架鉸接；鉸接點A在液壓缸N的作用下能夠在水平滑槽中移動，另外鉸接點D也能水平移動，且與A點的運動方向相反。由于點A和D的移動，從而車廂在垂直面內升降并伴隨有少量水平位移。 4.1高位自卸車機構的運動分析 在車廂舉升過程中油缸以一定的速度推動滑快A向后移動，A點的速度為νA；由于A點的水平移動帶動雙級剪式機構運動，從而使得∠BFA發(fā)生變化，即由初始位置的φ0變?yōu)棣?=φ0+θ；因為剪式機構的運動帶動點D同時向上和向前移動，所以臺面DF在整個過程中向上向后移動（為貨物的高位傾斜做準備）。其中點B和點H的瞬時速度分別為νB和νH；點D的水平和垂直速度分別為νDx和νDy；車廂支撐臺面的水平和垂直平移速度分別為νX和νY。 桿BF上B點、H點的瞬時轉動中心都為F點，從而可求得（取車廂移動的方向為正方向，即水平向右和垂直向上為正向），其運動簡圖如圖4.2所示。 B點的運動速度νB： （4-1） 圖4.2 雙級剪式舉升機構運動分析簡圖 （4-2） 點H分別相對于點A、F以相同的角速度ω轉動，其中點A又以速度νA水平移動,而點F靜止不動，于是可得： H點相對于點F的運動速度νHF： （4-3） （4-4） H點相對于點A以角速度ω運動的速度νHA： （4-5） （4-6） 則點H的水平和垂直速度和: （4-7） （4-8） 且， 則： （4-9） D點相對于B點以角速度ω轉動，則D點速度: （4-10） （4-11）將式（4-1）、（4-2）代入上式可得： （4-12） D點的升降速度與車廂支撐臺面的升降速度一致，因此臺面上升速度νY： （4-13） 由于等臂雙級剪式機構的運動特點—點A、B、C始終在一條垂直線上，同樣點D、E、F也始終在同一鉛垂線上。從上述計算中可以發(fā)現(xiàn)，在車廂被舉升的整個過程中，點D、E、F沒有發(fā)生位移，即D、E、F三點只在垂直方向上有位移；那么車廂在舉升過程中的水平移動量只取決于點A的水平移動量，則臺面的水平運動速度： 又因為滑快A由油缸Ⅰ直接水平推動，所以油缸Ⅰ活塞的運動速度： 則： （4-14） （4-15） （4-16） 4.2高位自卸車機構的動力分析 高位自卸汽車的雙級剪式自卸車構，不計剪式機構的重力和各種摩擦力，則該質點系具有理想約束，因此可以用虛位移原理求解其所受各力的相互關系。 虛位移原理：又稱分析靜力學的原理是所有作用在質點系上的主動力對其作用點的虛位移所作的虛功之和為零。對n個質點組成的質點系，其數(shù)學表達式為： （4-17） 式中Fi和δri分別表示第i個力和它的虛位移。圖4.3中雙級剪式自卸車構所受的主動力為重力G（包括裝載質量me，車廂質量m1，車廂支撐臺面質量m2）和水平油缸的水平推力FN。 圖4.3 雙級剪式舉升機構動力分析簡圖 由虛位移原理可得 （4-18） 上式中兩虛位移的關系 則： （4-19） 由式（4-19）可知，在一定裝載質量的情況下，油缸活塞對滑塊A的水平推力隨角度θ（θ為桿BF繞點F轉過的角度）變化而變化。根據(jù)設計要求的荷重和剪叉機構的結構尺寸，可求出在整個升程范圍內油缸活塞的推力，以此作為油缸選擇設計的依據(jù)。 4.3高位自卸車機構參數(shù)的確定 4.3.1基本幾何尺寸的確定 如圖4.4所示，AE、CE、BD、BF為桿長相等的四桿，AE與BF，CE與BD鉸接與中點H、G、A、D為滑動鉸接。 圖4.4 雙級剪式舉升機構簡圖 設，初始位置，當?shù)竭_最大升程時；由幾何關系可得： （4-20） （4-21） 為了使整個自卸車構不超過車廂底部安裝空間，需滿足： （4-22） （4-23） 取，聯(lián)立（4-20）、（4-21）、（4-22）、（4-23）求解并圓整得： 4.3.2舉升液壓缸推力T及行程S的確定 考慮到超載的因素，因此計算臺面荷重應有一定的安全系數(shù)，即臺面荷重： N 由式（4-19）得： N 由于液壓缸的作用力同時作用在兩等距離的內剪叉臂上，所以油缸對單側內剪叉臂的作用力P為： N （4-24） Smm 4.4高位自卸車機構的校核 本次設計的雙級剪式自卸車構各鉸接點均采用同型號的雙頭螺紋銷連接，因此在對該機構進行校核的時候，除了要對剪叉臂進行強度校核外，還要對各鉸接點的銷軸進行強度校核。由于在該機構的運動過程中各鉸接點的受力在不斷變化，只需最大受力點進行校核。 4.4.1各鉸接點的受力分析 結合雙級剪式自卸車構的結構和運動特點，對其進行整體受力分析，如圖4.5所示。設貨物重心與C點的距離K，A、D點的滑動摩擦系數(shù)為f，不計雙級剪式機構的自身重力和內部摩擦力。 圖4.5 雙級剪式舉升機構簡圖 ①將貨物對該機構的作用力分解到C、D兩點上 根據(jù)力學定理可得： （4-25） （4-26） （4-27） ②將剪式機構看作一個整體，根據(jù)力學定理可得A、F點的受力情況： （4-28） （4-29） （4-30） （4-31） ③對臂AHE及CGE隔離受力分析，如圖4.6所示，根據(jù)力學定理可得： 圖4.6 剪叉臂受力簡圖（a） 則： （4-32） 則： （4-33） 聯(lián)立式（4-32）和（4-33），得 （4-34） 對E點取矩， （4-35） 將式（4-25）、（4-26）、（4-28）、（4-29）及（4-34）代入式（4-35），則： （4-36） （4-37） （4-38） ④以臂BGD為隔離研究對象，如圖4-7所示。 圖4.7 剪叉臂受力簡圖（b） 則： （4-39） 4.4.2各鉸接點銷的選擇與校核 考慮到整車結構的整體布局需要，以及結合高位自卸汽車的整車裝配草圖，取mm；根據(jù)摩擦副的特性，取。 對上述各鉸接點在任意角度時的計算公式的分析計算，可知H點承受的作用力最大，且當時作用在H點的力最大。 由式（4-37）知，當時 KN KN 銷軸均用45鋼制造，作調質處理，其屈服強度[]=355MPa，選擇安全系數(shù)為2，其許用剪切應力[]=0.5[]=177.5MPa。考慮到生產制造的方便、節(jié)省制造工時，