第三章自卸汽車構造與設計.pdf

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1、Page: 1 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 第三章 自卸汽車構造與設計Page: 2 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.1 概述 自卸車概念： 自卸汽車利用本身的發(fā)動機動力驅(qū) 動液壓舉升機構，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。Page: 3 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.1 概述 自卸車特點： 自卸汽車主要用于運輸散裝并可以散堆的貨物，如砂、土、礦石以及農(nóng)作物等，還可 以

2、用于運輸成件的貨物。自卸汽車主要服務于建材場、礦山、工地等。 帶自舉升機構、車廂裝卸貨物方便快捷。 常與裝載機、挖掘機、皮帶運輸機等配套使用，實現(xiàn)全部運輸機械化，提高運輸生產(chǎn) 率。自卸汽車的質(zhì)量利用系數(shù)較低，適用于短途運輸，以充分發(fā)揮其卸貨機械化的優(yōu)點。 自卸車分類： 目前，自卸汽車應用相當廣泛，隨著我國建設速度加快，對自卸車需求量越來越大， 自卸汽車的種類越來越多。從不同的角度，有不同的分類。Page: 4 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.1 概述 其它分類法： 1. 按用途來分：普通自卸車（一般用途）、礦用自卸車（礦山或大型

3、工地用）、專 用自卸車（帶專用車廂） 2. 按傳動系分：機械傳動自卸車（中型以下）、液力機械傳動自卸車（重型）和電 力傳動自卸車（礦用超重型）Page: 5 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 普通自卸車結構組成： 底盤：二類底盤 上裝部分：車廂、副車架、舉升機構（核心 部件）、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等 車廂的結構形式： 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、后欄板和底板等組成。 側傾式及三面傾卸式車廂欄板與底板為直角 。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

4、的中型 自卸車。 礦用自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。Page: 6 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 舉升機構的結構形式： 自卸是自卸車的基本功能，舉升機構是自卸汽車結構的核心。 通過舉升機構，將貨廂繞后鉸鏈旋轉一定角度，將車廂內(nèi)的貨物 卸掉。均采用液體壓力作為舉升動力。 1. 直推式 利用液壓油缸直接舉升車廂傾卸。 特點：布置簡單、結構緊湊、舉升效 率高。但由于液壓油缸工作行程長， 故一般要求采用

5、單作用的2 級或3 級伸 縮式套筒油缸。但多級缸成本高，價 格昂貴，其應用范圍受到限制。Page: 7 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 2. 連桿組合式 主要部件：液壓油缸、三角臂和拉桿 特點 ：舉升平順、油缸活塞的工作行程短， 舉升機構布置靈活等優(yōu)點。橫向穩(wěn)定性好、 剛性足、舉升平順、舉升力小、機構放大系 統(tǒng)可產(chǎn)生較大的傾斜角度，應用廣泛。 種類 ：油缸前推式（T 式）、油缸后推式（D 式）、F 式舉升機構。Page: 8 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

6、 3.2 普通自卸車 自卸汽車舉升機構特性比較：Page: 9 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 直推式與連桿組合式舉升機構綜合比較：Page: 10 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 常見類型自卸車結構分析： 1. 連桿組合式舉升機構自卸車 1 ）結構分析 常用類型：T 式、F 式舉升機構 結構布置：提高整車橫向穩(wěn)定性，降低重心、降低油壓 舉升機構閉合高度控制：400440mm 最高油壓控制：<20MPaPage: 11 GUANG X

7、I UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 2 ）液壓系統(tǒng) 工作原理：發(fā)動機動力輸出 離合器、變速器 取力器油泵 油壓輸出油缸工作 活塞上升 車廂傾斜一定角度、卸料車廂下降、復位 工作過程：舉升過程、中停位置、下降過程Page: 12 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 2. 前頂式多級缸舉升機構自卸車 1 ）結構分析 適用范圍：大車廂重型自卸車，車廂長度為6 8m 。 結構特點：力臂較長，省力，油缸行程長不好布置，安裝多級缸，加 裝橫向穩(wěn)定器。Page: 13

8、GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 2 ）液壓系統(tǒng) 工作原理：取力器取力后通過傳動軸傳遞給油泵，操縱氣控閥控制換向閥換向，油缸 進油或者回油，實現(xiàn)自卸車上升、中停和下降。 工作過程：舉升過程、中停位置、下降過程Page: 14 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 3. 后置式直推舉升機構自卸車 注：降低重心高度，采用雙油缸工作平穩(wěn)，液壓壓力較小，保證兩缸同步性。Page: 15 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AN

9、D TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 自卸車主要構件： 1. 自卸車車廂 在車廂前欄板上通常加做向前方延伸的防護擋板（避免裝載時物料下落砸壞駕駛室頂 蓋），底板下面焊有縱梁、橫梁等底架（車廂底板強度剛度要求高些）。車廂的側欄板， 前、后欄板外面布置有加強筋。 車廂形式：矩形車廂、鏟斗形（簸箕式）車廂 矩形廂鋼板厚度為(mm)： 底8 、邊4 、前4 、后5 簸箕廂鋼板厚度為(mm)： 底12、邊6Page: 16 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 2. 自卸車副車架 位于車廂底部與汽車底盤主車架之間，通過騎

10、馬螺栓和連接板等與主車架固定，副 車架后端焊有鉸接支座，車廂與副車架通過該鉸鏈支座相連，車廂在舉升機構作用下， 繞著這個鉸鏈支座轉動。 副車架有縱梁和橫梁，材料都為高強度錳鋼，一般用16MnL 材料折彎成型，對于長 軸距大貨廂自卸車的副車架往往采用加強型副車架。 3. 橫向穩(wěn)定器 前頂式大車廂，卸載時存在偏載，物料分布不均勻，橫向穩(wěn)定性差。 加裝橫向穩(wěn)定器，限制車廂側向傾斜。Page: 17 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 4. 自卸車安全限制索 主要用于鏟斗式車廂和特殊用途車廂。 鋼絲繩兩端加鎖扣，其一端聯(lián)接在副

11、車架上，另一端聯(lián)接在車廂上。它的主要作用是 防止車廂舉升過程中，由于物料對車廂后端的反沖作用，造成車廂迅速后翻。對“拔缸”現(xiàn) 象產(chǎn)生牽制作用。 5. 自卸車加蓋 功用：防止運輸途中貨損，灑落造成環(huán)境污染。 材料：金屬蓋、帆布蓋Page: 18 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 6. 自卸車車廂后板開啟鉸鏈機構 （1 ）固定鉸鏈機構：適于車廂長4 6m （2 ）浮動式后板鉸鏈機構：適于車廂長6.5m以上Page: 19 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2

12、普通自卸車 自卸車主要尺寸和質(zhì)量參數(shù)： 1. 主要尺寸參數(shù) 主要尺寸參數(shù)為：軸距、輪距、外廓尺寸 輪距B：前輪距B 1 、后輪距B 2 確定軸距L 的依據(jù)：運送輕拋貨物、載貨量多L 大； 機動性要求高L 小 軸距計算：Page: 20 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 2. 主要質(zhì)量參數(shù) 質(zhì)量參數(shù)：改裝部分質(zhì)量、整備質(zhì)量、裝載質(zhì)量、總質(zhì)量。 改裝部分質(zhì)量指在底盤上改裝時附加的部件質(zhì)量，包括車廂、副車架、液壓系統(tǒng) 、舉升機構以及其他改裝部件質(zhì)量。 整備質(zhì)量m 0 指車上帶有全部裝備(包括隨車工具、備胎等），加滿燃料、

13、水，但 沒有裝貨和載人時的整車質(zhì)量。二類底盤與改裝部分質(zhì)量總和。 影響m 0 的因素 ：汽車成本、使用經(jīng)濟性 m 0 的估算： 1 ）對樣車m0及其相應部件的質(zhì)量進行測定和分析初步估算新車各部件質(zhì)量新 車m0 2 ） 按人均占整車質(zhì)量的統(tǒng)計平均值新車m0 裝載質(zhì)量m e ：指在硬質(zhì)良好路面上行駛時汽車所允許的額定裝載質(zhì)量 總質(zhì)量m a ：指裝備齊全、并按規(guī)定裝滿客、貨時的整車質(zhì)量Page: 21 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.2 普通自卸車 自卸汽車質(zhì)量利用系數(shù) G0 ：裝載質(zhì)量m e 與整車整備質(zhì)量m 0 之比 反映設計和制造

14、的總和水平。新技術、新材料、新工藝減輕自重提高性能 通常：國產(chǎn)自卸車 G0 =1.01.5 ，國外自卸車 G0 =1.32.0 3. 最大舉升角 確定 max 的依據(jù)：所傾卸貨物的安息角 安息角：建筑學上的詞匯，指一堆散料保持自然穩(wěn)定狀態(tài)的最大角度，一旦這個角度 形成后，再往上堆加散料，就會自然滑下，并保持這個角度。 確定 max 的原則： max 必須大于所傾卸貨物的安息角，保證貨物卸載干凈。 一般地： max= 50 60 。在最大舉升角時，后欄板與地面保持一定的H 。為了 避免車廂傾斜時與底盤縱梁后端發(fā)生運動干涉，保持一定的 L 。Page: 22 GUANG XI UNIVERSITY

15、 OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 舉升機構的結構與設計： 1. 直推式舉升機構設計（以單缸前置直推式舉升機構為例） 受力特點：隨著舉升角，質(zhì)心點C 到后鉸支點O 的距離 Xc，舉升阻力矩M F 亦隨之減小。 力矩比：當任意一節(jié)伸縮缸套筒將要伸出時，舉升機構提 供的舉升力矩與阻力矩之比, 記為 i 。 一般?。寒?1 =34， n =12 ， i 按等比級數(shù)在 1 和 n 之間取值。 1 ）伸縮油缸總節(jié)數(shù)n 單節(jié)伸縮工作行程l ：各單節(jié)工作行程相等，參照同類油缸工作行程、產(chǎn)品系列化 標準化、所允許的油缸布置空間選取。 伸縮油缸總行程L ： 伸縮油缸總

16、節(jié)數(shù)n ：Page: 23 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 2 ）舉升機構油缸直徑d a. 當?shù)谝还?jié)油缸套筒將 要伸出時：Page: 24 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 b. 當?shù)趇 節(jié)油缸套筒將要 伸出時：Page: 25 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 2. 單缸后置直推式舉升機構設計： 與單缸前置直推式舉升機構設計的計算方法相同。 3.

17、雙缸直推式舉升機構設計： 折算到單缸的計算載荷： W j =KW 式中：W j 計算的單缸舉升質(zhì)量（kg）； W 實際的舉升質(zhì)量（kg ）； K 修正系數(shù)，K=0.550.65 。 以W j 為單缸的計算載荷，然后再按單油缸舉升機構計算方法進行設計計算。Page: 26 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 2. 連桿組合式舉升機構設計 （1 ）后推連桿組合式舉升機構設計 D 式舉升機構（加伍德式） 特點：后鉸支軸反力較小、舉升力系數(shù)大、 活塞行程短、舉升臂放大系數(shù)大 設 計計算：油缸推力、拉桿拉力Page: 27

18、GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 設計計算（續(xù)） 初始位置（舉升角為0 時）質(zhì)心點G 0 (x G0 ,y G0 )，車廂后鉸支點O(0,0)Page: 28 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 設計計算（續(xù)）Page: 29 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 設計計算（續(xù)） 對不同的舉升角, 重復上述計算，可得到不同舉升角時的油缸推力F EB 和拉力F

19、 EA , 選擇最大值作為設計的依據(jù)！Page: 30 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 設計步驟： 第一階段：根據(jù)總體設計要求的max和車廂結構尺寸，利用作圖法初定各桿件和 各鉸支點的坐標參數(shù)。Page: 31 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 第一階段設計（續(xù)）Page: 32 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 第一階段設計（續(xù)） 小結：以作圖法得

20、到B 0 、C 0 、A 0 、E各鉸點的x、y坐標，進而確定拉桿EA 0 和三角臂 的幾何尺寸，以此作為第二階段設計的已知條件進行解析計算。 第二階段：計算當舉升角= 0 max之間變化時，最大油缸推力F EBmax 與最大拉 桿受力F EAmax 作為設計的依據(jù), 分別對液壓系統(tǒng)和拉桿進行強度校核計算。Page: 33 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 （2 ）前推連桿組合式舉升機構設計 T 式舉升機構（馬德里式） 特點：省力、油缸最大推力F max 較小 、油壓特性好、液壓系統(tǒng)壓力P隨舉升角 變化平緩, 但

21、油缸擺角大、油缸行程大。 設 計計算：油缸推力、拉桿拉力Page: 34 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 設計計算（續(xù)）Page: 35 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 設計計算（續(xù)）Page: 36 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 受力分析（續(xù)） 由平面匯交力系求出F DA 。對不同的舉升角, 重復上述計算，可得到不同舉升角 時的油缸推力F B

22、E , 選擇最大值作為設計的計算載荷。Page: 37 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 設計步驟： 第一階段：根據(jù)總體設計要求的max和車廂結構尺寸，利用作圖法初步定出各桿 件和各鉸支點的坐標參數(shù)。Page: 38 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 第一階段設計（續(xù)）Page: 39 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 第一階段設計（續(xù)） 小結 ：以作

23、圖法得到B、C 、A、E、D 各鉸點的x、y坐標，進而確定拉桿DA 和三角 臂的幾何尺寸，以此作為第二階段設計的已知條件進行解析計算。 設計第二階段：計算當舉升角= 0 max之間變化時，最大油缸推力F EBmax 與最 大拉桿受力F DAmax 作為設計的依據(jù), 分別對液壓系統(tǒng)和拉桿進行強度計算校核。 連桿組合式舉升機構應用：Page: 40 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 2. 其它連桿組合式舉升機構設計 （1 ）后推杠桿放大式 特點：結構簡單，占據(jù)空間小，放大倍數(shù)增加、工 作效率高 應用：420t 自卸汽

24、車 （2 ）浮動油缸連桿組合式 “F” 式特點: 結構較緊湊、橫向剛度好、舉升時轉動 圓滑、桿系受力合理。 應用 ：特別適合于雙后軸大噸位重型自卸汽車 “Z” 式特點: 兩個舉升臂聯(lián)動, 進一步放大了油缸的行 程, 橫向剛度好、桿系受力合理、單節(jié)油缸制造工藝簡單 ；但結構較復雜, 液壓管路設計、布置有困難 應用：大噸位、較長軸距的自卸汽車Page: 41 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 舉升機構的優(yōu)化設計： 1. 舉升機構性能的主要評價參數(shù) （1 ）舉升力系數(shù)K單位舉升重力所需要的油缸推力，即：K=F/mg

25、式中：F 油缸的有效推力(N)，K值較小為好；m舉升質(zhì)量(kg)。 （2 ）機構高度在汽車底盤上布置某一舉升機構所需的空間高度。 （3 ）最大舉升角max 舉升機構能使車廂傾翻的最大角度。即： 一般自卸車：max=5060 ; 重型自卸車: max=6570 （4 ）油缸最大行程車廂達到最大舉升角時，油缸的最大伸長量。既是油缸的結構參 數(shù)，也是舉升機構的性能參數(shù)。 （5 ）起始油壓P 0 機構在開始舉升時所要求的油缸工作壓力。 應滿足：P 0 0.85Pmax 。 式中：P 0 開始舉升時油缸的工作壓力(MPa); P max 舉升過程中液壓系統(tǒng)的最大工作壓力(MPa)Page: 42 GUA

26、NG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 （6 ） 油壓特性曲線 油缸工作壓力：P=P( ) 特點 ：P max 應出現(xiàn)在<15 的范圍內(nèi)；P min 應出現(xiàn)在30 max 階段。 (MPa) 小結：上述六個性能參數(shù)構成了對舉升機構進行綜合評價的基木指標。為舉升機構優(yōu) 化設計提供了目標函數(shù)。通常（1 ）、（5 ）、（6 ）三個性能參數(shù)具有密切的內(nèi)在聯(lián)系，可 作為優(yōu)化目標函數(shù)提出。性能參數(shù)（2 ）可作為優(yōu)化的約束條件提出；（3 ）、（4 ）應在總 布置設計中初選，并通過機構分析得到確定。 理想油壓特性曲線Page: 43 GUA

27、NG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 2. 優(yōu)化設計變量 （1 ）不變參數(shù) 舉升連桿尺寸、油缸直徑、行程與安裝尺寸、整個舉升機構所占空間尺寸等 （2 ）可變參數(shù) 車廂長度、車廂與副車架的后鉸支點縱向位置和汽車后懸長度、舉升質(zhì)量的質(zhì)心至車 廂后鉸支點的距離、舉升機構在升程中的位置等。 3. 優(yōu)化設計的目標函數(shù) （1 ）舉升力系數(shù)K: 目標函數(shù)min(K 0 ) 或 max(K max ) 。 （2 ）油壓波動系數(shù): 4. 優(yōu)化設計的約束條件 應根據(jù)總布置允許占用的空間決定。且舉升機構各構件之間、或構件與副車架、車 廂地板之間

28、不發(fā)生運動干涉！Page: 44 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 自卸車液壓系統(tǒng)的設計： 1. 液壓系統(tǒng)的組成 動力部分（取力器、油泵等）、操縱部分（控制閥）、執(zhí)行部分（舉升油缸）Page: 45 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 2. 舉升油缸的選用 選型依據(jù)：最大舉升力F max （油缸直徑、最大工作行程）與液壓系統(tǒng)最高工作壓力P 一般?。篜=20.6MPa 、15.7MPa 、13.6MPa 、10MPaPage: 46

29、GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 2. 液壓油泵的選型 根據(jù)液壓油泵的排量q 、額定轉速n Be 和液壓系統(tǒng)最高工作壓力p 進行油泵的選型。自 卸汽車多采用齒輪泵，常用型式有CB 、CG 、CN等系列。Page: 47 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 3. 液壓舉升機構操縱方式的選擇 （1 ）機械操縱式 特點 ：可靠性好、通用性強、維修方便，但其桿件較多、布置復雜。 （2 ）液壓操縱式 特點 ：依靠手動閥建立起來的油壓來關閉或打開

30、舉升方向控制閥，實現(xiàn)車廂的舉升 和下降。它便于遠程控制，操縱可靠。但反應較慢。Page: 48 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.3 普通自卸車設計 （3 ）氣動操縱式 依靠汽車貯氣筒的壓縮空氣，通過控制氣閥操縱氣控液壓換向閥，控制油路方向?qū)崿F(xiàn) 車廂舉升、中停和下降。 特點：操縱簡便、功能齊全、結構較先進、適用于中、重型自卸車。但結構較復雜、 氣動轉化成液動需兩套管路。Page: 49 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 高位自卸車的總體結構與設

31、計： 一. 高位自卸車及其舉升機構 1. 基本概念 高位自卸汽車是專用自卸汽車的一種。它可以將車廂及廂內(nèi) 的貨物舉升到一定的高度后將貨物卸出。 高位自卸汽車裝備有車廂高度升高和傾卸兩套機構。 適用于高貨臺卸貨，但結構復雜，裝載質(zhì)量小，造價高。 高位傾卸動作方式： 首 先將處于原始水平位置車廂平移舉升到一定高度，保 持位置不變，再將車廂傾卸一定角度卸貨。卸貨完畢，車廂恢復 高位水平位置，最后平移下降到原始位置。 按 照上述程序，車廂高位傾卸后，車廂的兩種復位動作 （即角度復位和平移下降復位）同步進行。Page: 50 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECH

32、NOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 2. 基本構造 舉升主要部件：舉升油缸OA ，轉臂BA，舉升臂BLC ， 同步油缸DE ， 工作原理： 當舉升油缸從OA 移動到OA 1 位置時，轉臂BA逆時針轉 過角度到達BA 1 ，舉升臂BLC 同時繞B點轉過角度到達 B 1 L 1 C 1 位置。 假如在這一過程中同步油缸DE 不參與工作，則車廂底 架將由CE 轉移至C 1 E 0 位置，車廂呈傾斜狀。顯然同步油缸 DE 必須與舉升油缸OA 同步工作，即當舉升臂BLC 繞B點轉 過角度時，車廂底架與此同時繞C 1 點相對舉升臂BLC 轉過 相同的角度。 舉升過程中車廂還要產(chǎn)生一定的縱向位移。并

33、且當C 1 與 B兩點等高時，車廂后移量最大。 最大后移量：縱向穩(wěn)定性，貨物傾卸落料的徹底性Page: 51 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 3. 剪式舉升機構 該舉升機構是采用長度相等的支撐桿AB和CD彼此鉸接 于中點E，且AB桿的B端與車廂底架為滑動鉸接；CD桿的D 端與水平放置的活塞桿端鉸接。當活塞桿向右移動時，車廂 垂直下落。反之，車廂垂直上升。舉升機構工作時車廂無前 后位移。 多級剪式舉升機構： 增加舉升高度，油缸作用點布置靈活。Page: 52 GUANG XI UNIVERSITY OF S

34、CIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 4. 平形四邊形舉升機構 利用油缸OE 驅(qū)動平行四邊形ABCD 構成的連桿機構， 即可實現(xiàn)車廂的平移升降，但在升降過程中，車廂將發(fā)生明 顯的縱向位移。 在普通自卸汽車工作原理基礎之上加裝一套平行四邊形 舉升機構，適合于高臺卸貨或車輛之間裝卸貨物。Page: 53 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 5. 高位自卸車總體設計 （1 ）尺寸參數(shù) 高位自卸汽車和普通自卸汽車一樣，一般也是在二類貨車底盤基礎之上改裝而成。 主要尺寸參數(shù)原則上應與

35、原車底盤尺寸參數(shù)相同，保證原車使用性能基本不變。 （2 ）質(zhì)量參數(shù) a. 額定裝載質(zhì)量m e ： 高位自卸汽車的額定裝載質(zhì)量應比同一類型汽車底盤改裝的普通自卸汽車裝載質(zhì)量 小。這主要是由于它比普通自卸汽車多了一套車廂升高裝置。 b. 整車整備質(zhì)量m 0 ： 參考同類普通自卸汽車的整車整備質(zhì)量，在此基礎上再增加車廂升高裝置的質(zhì)量， 便可估算出高位自卸汽車的整車整備質(zhì)量。 c. 總質(zhì)量m a ： m a m e +m 0 +m p （其中mp為乘員質(zhì)量，一般按65Kg/ 人） d. 軸載質(zhì)量m 1 、m 2 ：軸載質(zhì)量分配應基本接近原車底盤的要求。 為補償車廂升高時質(zhì)心略向后移，整車質(zhì)心位置可比同

36、類普通自卸汽車的質(zhì)心略向 前移。Page: 54 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 高位自卸車舉升機構的設計計算： 一. 高位自卸車舉升機構的運動分析 在舉升過程的第一階段即升高機構工作時，應盡量使車廂保持 水平狀態(tài)。 當舉升油缸OA 伸長到OA 1 時，舉升臂由初始位置BLC 繞B旋 轉到BL 1 C 1 ，車廂升高到最大高度。與此同時C 點轉到C 1 點。H （ H=h c1 -h c ）)為車廂的最大升高量。H c1 、h c 分別為C 1 點和C 點的高 度。與此同時，舉升臂繞B點轉過最大角度。

37、根據(jù)使用要求，車廂在升高過程中應保持水平狀態(tài)。因此， 車廂升高過程中，必須保證：Page: 55 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 二. 高位升高機構計算 1. 舉升油缸、同步油缸初始長度： 2. 舉升油缸、同步油缸最大長度：Page: 56 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 3. 舉升油缸、同步油缸最大最大工作行程： 4. 車廂升高高度： 5. 升高過程中車廂最大后移量： 當B點高度與C 點高度相同時，車廂后移量達到最

38、大。Page: 57 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 三. 高位升高和傾斜機構受力分析 車廂底架在整個升高過程中保持水平狀態(tài)，其受力分 析如圖所示。 車廂作用于底架的均布載荷，在討論同步油缸推力時 可簡化為集中載荷。Page: 58 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 同步油缸推力計算： 以車廂底架為分離體，進行受力分析。 同步油缸布置在車廂的縱向?qū)ΨQ平面上，D 1 E 1 同步油缸軸線，舉升臂對車廂底架支 反力也簡化到

39、縱向?qū)ΨQ平面上。Page: 59 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 舉升油缸推力計算： 對三角舉升臂OA 受力分析的目的是 確定舉升油缸的推力，以此作為液壓系 統(tǒng)設計和三角臂強度校核的依據(jù)。Page: 60 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 舉升油缸推力計算（續(xù)）：Page: 61 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 高位自卸車液壓系

40、統(tǒng)的設計計算： 一. 舉升油缸與同步油缸的同步條件 在車廂升高過程中，應盡量使車廂保持水平狀態(tài)。Page: 62 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 理論上，采用并聯(lián)雙泵（雙變量泵或一個定量泵一個變量泵），只要合理控制變量 泵的流量，就能實現(xiàn)同步條件。實際上無論在技術上還是在經(jīng)濟上采用雙泵實現(xiàn)同步條 件都存在一定難度。 如果采用單級推力油缸作為舉升油缸，串聯(lián)兩節(jié)伸縮式油缸作為同步油缸，并引入 控制變量，再采用計算機優(yōu)選設計參數(shù)，使能實現(xiàn)準同步的使用條樣。Page: 63 GUANG XI UNIVERSITY

41、 OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 一. 油缸主要結構參數(shù)及液壓系統(tǒng)壓力的確定 （1 ）油缸主要結構參數(shù)確定Page: 64 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 （2 ）液壓系統(tǒng)壓力確定 （3 ）液壓系統(tǒng)的最大流量確定Page: 65 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 高位自卸車穩(wěn)定性計算： 一. 高位自卸車升高過 程中的縱向穩(wěn)定性計算Page: 66 GUANG XI U

42、NIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.4 高位自卸車結構與設計 二. 最高位后傾卸貨物時的穩(wěn)定性計算 三. 整車側向穩(wěn)定性計算 舉升部分質(zhì)心升高，將導致整車側向穩(wěn)定性變壞。車廂位于最高位、車廂傾卸角最 大時的整車側向穩(wěn)定性最差。通常采用普通汽車的側向穩(wěn)定性計算方法。Page: 67 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 擺臂式自裝卸車的總體結構與設計： 一. 擺臂式自裝卸車的總體結構Page: 68 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND

43、 TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 1. 基本概念 在二類汽車底盤上裝有使車廂或貨斗具有裝卸功能的擺臂裝置的專用汽車。擺臂可懸 吊貨斗或集裝箱之類載貨容器，并隨之回轉作平移起落，實現(xiàn)載貨容器與汽車的結合（吊 裝）與分離（吊卸）。還可以實現(xiàn)車廂貨物的傾斜功能。 2. 主要部件 二類汽車底盤、副車架、擺臂、液壓系統(tǒng)、車廂Page: 69 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 3. 應用范圍 可以配置滿足運輸各種物料要求 的數(shù)個貨廂，又具有自卸功能，能更 充分發(fā)揮擺臂自裝卸汽車的效率，因 此

44、適用于城市內(nèi)短途運輸，目前，擺 臂式自裝卸汽車已廣泛應用于城市環(huán) 衛(wèi)部門、廠礦、建筑行業(yè)、散裝谷物 運輸和冶金行業(yè)等。 4. 吊裝過程 放下支腿油缸5 的支腿，并與地面 支牢 通過擺臂油缸7 的活塞桿向右伸 出，將擺臂沿順時針方向旋轉到吊裝 前的位置 將擺臂上的吊鏈掛在車廂 吊耳軸上 傾卸鉤6 處于非工作位置 擺臂油缸7 反向收縮，驅(qū)使擺臂4 逆時 針方向回轉 在擺臂作用下，車廂平 移提升在副車架上定位固定。車廂吊 卸與吊裝過程恰好相反。Page: 70 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 5. 傾卸過

45、程 先放下支腿油缸5 的支腿，并且與地面支牢 副車架上的傾卸鉤6 應鉤在車廂1 的傾卸 軸上 將擺臂油缸活塞桿向右伸出，驅(qū)動擺臂4 按順時針轉動 車廂在擺臂的作用下繞鉸支 點向后轉動傾卸 傾卸完畢，擺臂油缸活塞桿反向收回，車廂即復位。Page: 71 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 二. 擺臂式自裝卸車的總體設計 后裝卸式（應用廣泛）、側裝卸式 1. 總體設計特點 （1 ） 選擇合適的汽車底盤 選型依據(jù)：裝載質(zhì)量、道路條件、運輸貨物的特性、運距等。 在無專用汽車底盤的情況下，通常選用短后懸的普通自卸汽

46、車底盤，這有利于擺臂布 置，使結構緊湊。 （2 ）選擇主要尺寸參數(shù) 車輛外廓尺寸（長、寬、高）原則外不應超過選用汽車的外廓尺寸，若因布置困難略 有突破，但也要控制在法規(guī)允許的界限以內(nèi)。 （3 ）裝載質(zhì)量m e 隨車輛用途而異。一般用途時，多采用中、輕型貨車底盤改裝而成；而工地、礦山則 采用重型貨車底盤改裝而成。Page: 72 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 （4 ）載質(zhì)量利用系數(shù) 擺臂式自裝卸汽車的質(zhì)量利用系數(shù)比原貨車的要低，通常在0.9 左右。 （5 ）軸載質(zhì)量及其分配 分配原則：應與所選原貨車相

47、接近。由于改裝部分的主要部件，如油缸支腿、擺臂、 副車架等均布置在汽車后部，易導致后軸軸載質(zhì)量超限。因此，總布置設計時應將車廂適 當前移，以滿足軸載質(zhì)量及其分配比例符合原車要求。 （6 ）其它主要性能參數(shù) 動力性、燃油經(jīng)濟性、制動性、平順性及行駛穩(wěn)定性等應與所選原貨車的相接近。 因為設置有油缸支腿，離去角有所減小，但不得小于17 。 （7 ）擺臂最大擺角 指擺臂從初始位置繞擺軸旋轉到極限位置時轉過的角度。決定了車廂傾卸角和車廂起 吊深度的大小。 （8 ）車廂滿載吊裝（或者吊卸）時間 車廂滿載吊裝時間小于60s ，車廂滿載吊卸時間小于50s 。過小會造成沖擊，影響液壓 元件性能。Page: 73

48、 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 2. 總布置圖設計 目的：通過作圖法確定總體方案，并校核初步選定的各部件結構尺寸是否符合整車尺 寸和參數(shù)要求，以尋求最佳總布置方案。 主要內(nèi)容： （1 ）標出各部件的相對位置、外部連接尺寸及裝配關系； （2 ）繪出擺臂、車廂、支腿等運動件的運動軌跡及極限位置； （3 ）繪出汽車的主要外廓尺寸、通過性的幾何參數(shù)； （4 ）標出車廂質(zhì)心。Page: 74 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構

49、與設計 繪制過程： （1 ）繪制選定的汽車底盤總布置圖 主視圖：軸距L 、前后車輪的滾動半徑、車架上平面線及其高度、前懸、后懸、接近 角、離去角、駕駛室后壁到前輪中心距離等。 后視圖：后輪距、整車寬度、擺臂寬度等。 （2 ）繪制副車架的有關尺寸 副車架上平面高度、副車架縱梁截面尺寸 （3 ）車廂長度和高度尺寸確定 先按選定貨車裝載質(zhì)量的0.850.90 倍初步確定擺臂式自裝卸汽車的裝載質(zhì)量，再根 據(jù)常載貨物密度估算車廂容積，然后根據(jù)車廂容積確定車廂的外廓尺寸（長、寬、高）。 （4 ）擺臂回轉軸線位置及回轉半徑確定 擺臂回轉半徑r：擺臂回轉軸線到吊鏈軸線之間的距離。 在滿足使用要求的前提下，擺臂

50、回轉半徑越小越好。Page: 75 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 擺臂總布置原則： a. 總布置時，一般先在副車架上選擇一點作為擺臂回轉中心(軸線)，擺臂上端的吊鏈 軸線位置應使車廂放在副車架上時其投影正好通過車廂的質(zhì)心。 b. 在作車廂吊卸運動軌跡圖時，應保證車廂在整個運動過程中與副車架的間距不小于 100mm 。 c. 確定擺臂外形尺寸、擺臂與油缸鉸支點位置的設計原則： 車廂吊裝和吊卸過程中油缸工作壓力變化應平緩，其最大值應小于系統(tǒng)的額定壓力。 （5 ）支腿的布置 a. 保證汽車具有足夠大的離去

51、角，支腿一般布置在靠近擺臂軸線處； b. 支腿油缸一般布置在垂直于地面的方向； c. 支腿上端與擺臂位于極限后傾角時的最近距離應不小于20mm; d. 支腿油缸收攏時，車輛離去角應大于17 ，必要時采用非垂直安裝或者可折疊式布 置形式。Page: 76 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 （6 ）車廂傾卸運動圖 傾卸鉤軸與擺臂軸同軸。 作車廂后傾卸運動圖時，應檢查車廂的最大傾卸角（一般大于85 ）。 當達到最大傾卸角時，車廂吊耳軸應位于車廂傾卸鉸支點A和吊鏈軸的連線下側，以 保證吊鏈2 此時受拉力作用，即

52、E點必須在AC 聯(lián)線的下方。 3. 整車穩(wěn)定性校核 校核的兩種工況： a. 汽車行駛時穩(wěn)定性校核。 b. 專用裝置工作時的穩(wěn)定性校核。此時支腿起作用，滿載車廂從地面剛起吊時的駐 車穩(wěn)定性最差。此時汽車前、后輪均有離開地面趨勢，汽車將以支腿為支點向后翻轉。 駐車工況穩(wěn)定性校核的臨界條件：汽車后輪對地面作用力正好消失。Page: 77 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 擺臂裝置的結構與 設計： 一. 傾卸鉤 1. 結構 轉臂式傾卸鉤 1 鉸接在副車架8 的 橫軸2 上，可繞其 轉動。此外，傾卸 鉤同時承受

53、彈簧5 、6 的拉力作用， 但兩者作用在傾卸 鉤上的轉矩方向相 反。Page: 78 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 2. 工作原理 （1 ）鎖止動作：車廂被傾卸鉤鎖住在副車架上的位置。 拉緊油缸7 的活塞桿向左收縮 彈簧5 作用在傾卸鉤上的轉矩增加 當其大于彈簧6 作用 在傾卸鉤上的轉矩時，傾卸鉤開始沿逆時針方向轉動 傾卸鉤鎖住車廂上的傾卸軸。 （2 ）吊裝或吊卸作業(yè)動作： 拉緊油缸7 向右伸出 彈簧5 對傾卸鉤作用的轉矩減小 當其小于彈簧6 作用于傾卸鉤的 轉矩時，傾卸鉤便沿順時針方向轉動 解除傾

54、卸鉤對車廂傾卸軸的約束。Page: 79 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 二. 定幅擺臂的結構與受力分析 1. 定幅擺臂、變幅擺臂（根據(jù)擺臂的回轉半徑是否可變來分） 定幅擺臂：常用型式，具有結構簡單、工作可靠、承載能力大等特點。 變幅擺臂：細分為折疊式、伸縮式、綜合式三種，主要用于特殊場合。 定幅擺臂結構主要部件： 擺臂（箱型截面，足夠的強度、剛度）、橫梁（具有一定強度、剛度，保證左右臂同 步性）、吊鏈軸（擺臂上部，通過吊鏈與車廂吊耳軸相連）、擺臂軸（與副車架相連）、 傾卸軸（傾卸時車廂傾翻的支點）P

55、age: 80 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 2. 擺臂的受力分析 （1 ）吊裝工況 當B點位于B 1 時，擺臂可從下極限位置吊裝 貨廂。 取擺臂為分離體，進行受力分析。Page: 81 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 由式(3-54) 計算得出的F a 值為油缸選用、擺臂強度和剛度計算提供載荷依據(jù)。Page: 82 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

56、 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 （2 ）吊卸工況 當B點位于B 0 時，擺臂可從副車架上吊卸貨物。 取擺臂為分離體，進行受力分析。同理可以求 得：Page: 83 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 通常左、右吊鏈尺寸、規(guī)格相同，因此， 取F Dy 、F Dz 中的較大值作為設計依據(jù)。當貨廂 傾卸到最大傾翻角時，廂內(nèi)貨物已所剩不多， 故一般地， F Dy

57、析計算，求出吊鏈所受到的最大拉力，以便對吊鏈進 行強度校核。Page: 84 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 擺臂式自裝卸車的液壓系統(tǒng)設計： 一. 液壓系統(tǒng)布置方案、工作 原理Page: 85 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 二. 液壓元件選用 1. 擺臂油缸 根據(jù)初定的系統(tǒng)額定工作壓力、擺臂油缸推力和拉力，并參考油缸標準系列選 擇合適的油缸。Page: 86 GUANG XI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 3.5 擺臂式自裝卸車結構與設計 2. 液壓泵 首先確定系統(tǒng)的最大流量，一般按吊卸時間小于50s計算。擺臂油缸最大行程由總體 布置確定。 然后根據(jù)液壓泵工作轉速計算出液壓泵排量，結合給定的系統(tǒng)額定壓力選擇合適的 齒輪泵。 擺臂自裝卸汽車多采用高壓、高速齒輪泵，如CBN,CBX,CBZ 等系列齒輪泵。 3. 各種閥類 多路閥、雙向液壓鎖、單向平衡閥