自卸汽車結構設計

遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）普通自卸汽車結構設計45目錄前言11 自卸汽車主要性能計算51.1 普通自卸汽車底盤選型51.2 動力性計算61.2.1 普通自卸汽車計算有關整車參數(shù)61.2.2 變速器速比71.2.3 確定動力性計算時所需的有關系數(shù)71.2.4 發(fā)動機的外特性81.2.5 汽車行駛方程式91.2.6 動力性評價指標的計算122 自卸汽車的用途與結構特點152.1 自卸汽車用途與結構特點152.1.1 用途與分類152.1.2 結構特點162.2 自卸汽車主要性能參數(shù)的選擇172.2.1 整車尺寸參數(shù)的確定172.2.2 質量參數(shù)的確定183 自卸汽車舉升機構的設計203.1 舉升機構的類型與選擇203.2 舉升機構運動與受力分析及參數(shù)選擇203.2.1 直推式舉升機構的運動與受力分析及參數(shù)選擇204 普通自卸汽車液壓系統(tǒng)設計264.1 液壓系統(tǒng)工作原理與結構特點264.1.1 工作原理264.1.2 液壓系統(tǒng)結構布置274.2 取力器284.2.1 專用汽車取力器總布置方案選擇285 結論31致謝32參考文獻33外文翻譯34附錄A34附錄B38前言汽車是作為一種交通工具而產生的,但發(fā)展到今天已經不能把它理解為單純的行的手段.因為“汽車化”改變了當代世界的面貌,它已經成為當代物質文明與進步的象征及文明形態(tài)的一種代表.中國汽車工業(yè)的振興也必然會使中國的面貌煥然一新,在繁榮經濟,促進四個現(xiàn)代化的實現(xiàn),提高中國人民的生活水平,推動社會與地球上近四分之一的人類進步方面,發(fā)揮重大作用.現(xiàn)在人類社會在不斷的進步與繁榮，交通的變革與發(fā)展在促進社會的發(fā)展中起了突出的作用，汽車作為一種交通工具的產生對社會更具有重要的意義。人類社會及人們生活的“汽車化”，大大地擴大了人們日?；顒拥姆秶?，擴大并加速了地區(qū)間、國際間的交往，成倍地提高了人們外出辦事的效率，極大地加速了人們的活動節(jié)奏，促進了世界經濟的大發(fā)展與人類的快速進步，開創(chuàng)了現(xiàn)代“汽車社會”這樣一個嶄新的時代。據統(tǒng)計:在以前蒸汽機輪船與蒸汽機車的問世曾推動了當時的產生革命。繼蒸汽機輪船與火車出現(xiàn)之后，1886年德國工程師戴姆勒與奔茨二人以汽油內燃機為動力，分別獨立地制成了最早的實用汽車。1903年美國人亨利福特創(chuàng)建了福特汽車公司，1908年推出了“T”型車，并于1913年建成了流水作業(yè)裝配線進行汽車的大批量生產。這項大生產技術的出現(xiàn)，為提高汽車質量、降低生產成本及以后的汽車工業(yè)大發(fā)展創(chuàng)造了條件。1921年“T”型汽車的產量已占世界汽車產量達200萬輛。1927年夏?！癟”型車成為歷史，共售出1500多萬輛。汽車問世百余年來,特別是從汽車產品的大批生產以及汽車工業(yè)的大發(fā)展以來,汽車已經為世界經濟的大發(fā)展、為人類進入現(xiàn)代生活,產生了無法估量的巨大影響,為人類社會的進步做出了不可磨滅的巨大貢獻,掀起了時代的革命.汽車的作用對國際化的發(fā)展起著不可磨滅的作用,首先,以美國為例:美國汽車工業(yè)早已經發(fā)展成為與鋼鐵、建筑并列的三個最大的行業(yè)之一.如今美國的信息產業(yè)與高薪技術產業(yè)發(fā)展迅猛,但汽車工業(yè)仍不失為美國產業(yè)最主要的支柱之一.在全球的汽車保有量中,美國生產的汽車占34.8%.日本汽車工業(yè)在1941年已經有5萬輛的年產能力,1955年就能達到15萬輛.下面具體介紹一下我國汽車工業(yè)的發(fā)展.在舊中國沒有真正的制造汽車的工業(yè).只有到中華人民共和國成立之初，毛澤東主席、周恩來總理等第一代國家領導人非常關注、親自參與建立中國汽車工業(yè)的重大決策，在前蘇聯(lián)援助中國建設一批重點工業(yè)項目中列入建設一座現(xiàn)代化的載貨汽車工廠，并在中央重工業(yè)部下屬機器工業(yè)局籌備組建期間，開始了籌建的前期工作。1953年7月，毛主席親筆題名的第一汽車制造廠在吉林省長春市動工興建，在中央動員、全國支援和參與建設者的奮力拼搏下，實現(xiàn)了黨中央提出“力爭三年建成長春汽車廠和出汽車、出人才、出經驗”的目標，國產第一輛解放牌載貨汽車于1956年7月13日駛下總裝配生產線，從此結束了中國自己不能制造汽車的歷史，圓了中國人自己生產國產汽車之夢。1957年5月，一汽開始仿照國外樣車自行設計轎車；1958年先后試制成功CA71型東風牌小轎車和CA72型紅旗牌高級轎車，毛主席等國家領導人親自試乘了東風牌小轎車，十分高興地稱贊：“坐上自己制造的汽車了”；之后，紅旗牌高級轎車被列為國家禮賓用車，并用作國家領導人乘坐的慶典檢閱車。 進入60年代，國民經濟實行“調整、鞏固、充實、提高”方針，在國家和省市支持下，形成了一批汽車制造廠、汽車制配廠和改裝車廠，其中，南京、上海、北京和濟南共4個較有基礎的汽車制配廠，經過技術改造成為繼一汽之后第一批地方汽車制造廠，發(fā)展汽車品種，相應建立了專業(yè)化生產模式的總成和零部件配套廠，為今后發(fā)展大批量、多品種生產協(xié)作配套體系形成了初步基礎。 在這個歷史階段，力求探索汽車工業(yè)管理的改革，國家決定試辦汽車工業(yè)托拉斯，實施了促進汽車工業(yè)發(fā)展的多項舉措，60年代中期工業(yè)托拉斯停辦。與此同時，汽車改裝業(yè)和摩托車制造業(yè)起步，重點發(fā)展了一批軍用改裝車，民用消防車、救護車、自卸車和牽引車相繼問世，并為社會經濟發(fā)展提供了城市、長途和團體這三大類客車。北京最早試制二輪摩托車提供軍用，之后南京、南昌和濟南等地相繼試制三輪摩托車和機器腳踏車，當時主要用于軍事、郵電、體育和城市短途運輸，摩托車工業(yè)處于起步階段，與汽車工業(yè)創(chuàng)建密切相關的汽車科研事業(yè)和專業(yè)教育體系初步形成。1964年，國家確定在三線建設以生產越野汽車為主的第二汽車制造廠、四川和陜西汽車制造廠。二汽是國內自行設計、國內提供裝備的工廠，采取了“包建”（專業(yè)對口老廠包建新廠、小廠包建大廠）和“聚寶”（國內的先進成果移植到二汽）的方法，同時在湖北省內外安排新建、擴建26個重點協(xié)作配套廠。一個嶄新的大型汽車制造廠在湖北省十堰市興建和投產，當時主要生產中型載貨汽車和越野汽車。與此同時，川汽、陜汽和與陜汽生產配套的陜西汽車齒輪廠，分別在四川省重慶市大足縣和陜西省寶雞市（現(xiàn)已遷西安）興建和投產，主要生產重型載貨汽車和越野汽車。 60年代中后期，國家提出“大打礦山之仗”的決策，礦用自卸車成為其重點裝備，上海32噸試制成功投產之后，天津15噸、常州15噸、北京20噸、一汽60噸（后轉本溪）和甘肅白銀42噸電動輪礦用自卸車也相繼試制成功投產，緩解了冶金行業(yè)采礦生產裝備需要。 為適應國民經濟發(fā)展對重型載貨汽車的需求，濟南汽車制造廠擴建黃河牌8噸重型載貨汽車的生產能力，安徽淝河、南陽、丹東、黑龍江和湖南等地方汽車也投入同類車型生產。邢臺長征牌12噸重型載貨汽車（源于北京新都廠遷建）、上海15噸重載載貨汽車投產問世。 據不完全統(tǒng)計:在此期間，一汽、南汽、上汽、北汽和濟汽5個老廠分別承擔了包建和支援三線汽車廠（二汽、川汽、陜汽和陜齒）的建設任務，其自身投入技術改造擴大生產能力；地方發(fā)展汽車工業(yè)，幾乎全部仿制國產車型重復生產；據粗略統(tǒng)計，解放牌車型20多家，北京130車型20多家，躍進車型近20家，北京越野車近10家；改裝車生產向多品種、專業(yè)化發(fā)展，生產廠點近200家；1980年大中輕型客車生產13400輛，其中：長途客車6000多輛；汽車零部件品種增多，廠家增加到2100家；摩托車工業(yè)初步形成，1980年24個廠家生產4.9萬輛。 在改革開放方針指引下，汽車工業(yè)進入全面發(fā)展階段，主要體現(xiàn)在：汽車老產品（解放、躍進、黃河車型）升級換代，結束30年一貫制的歷史；調整商用車產品結構，改變“缺重少輕”的生產格局；建設轎車工業(yè)，引進技術和資金，生產國產轎車形成生產規(guī)模；行業(yè)管理體制和企業(yè)經營機制改革，汽車、摩托車車型品種、質量和生產能力大幅增長。19811998年，全國生產各類汽車累計1452萬輛，其中：轎車260萬輛，累計投資（包括引進外資）近1500億元。至1998年底初步統(tǒng)計，有20多個國家、地區(qū)在中國建立了600多家外商投資企業(yè)，注冊資本100多億美元。中共十四大和人大八屆四次會議確定將汽車工業(yè)列為國民經濟支柱產業(yè)，1994年國家頒布汽車工業(yè)產業(yè)政策，19921998年是中國汽車工業(yè)快速發(fā)展的7年，主要體現(xiàn)在：汽車、摩托車產量穩(wěn)步增長，經濟效益有所改善。1992年全國汽車年產量首次超過100萬輛，1998年生產162.8萬輛，世界排名第10位。1997年全國摩托車年產量突破1000萬輛，1998年生產879萬輛，成為世界摩托車生產大國，排名第1位。1998年中國汽車工業(yè)產品銷售收入2504.7億元，工業(yè)總產值（現(xiàn)行價）2527.8元。產品品種增加，開發(fā)能力增強。全行業(yè)汽車基本車型6大類120多種，各類改裝汽車、專用汽車750多種，摩托車15個排量1000多種。主要企業(yè)集團用于研究開發(fā)的投資，一般為年銷售收入的12，有的企業(yè)為35，除轎車產品外，具有一定的自主開發(fā)能力。生產集中度明顯提高，經濟規(guī)模初見端倪。1998年全國生產汽車162.8萬輛中，14家汽車企業(yè)集團（公司）生產148.5萬輛，其生產集中度占全國年產量的91.21。1998年全國生產轎車50.7萬輛，占全國汽車總產量的31.14。1998年全國生產摩托車879萬輛中，年產20萬輛以上的11家，其生產集中度占全國年產量的60。市場結構、產品結構趨向合理，產品質量進一步提高。1998年全國商用車（貨車客車）產量的輕（包括微）、中、重型車比例為78.5:17.8:3.7；全國載貨車產量的輕（包括微）、中、重型車比例為67:27.7:5.3；全國載貨車與乘用車（轎車客車）的產量比例為40.6:59.4。1991年全國私人汽車保有量96萬輛（其中：客車、轎車30萬輛）占當年全國民用汽車保有量606萬輛的15.8；1998年私人汽車保有量423.7萬輛（其中：客車、轎車230.7萬輛），占當年全國民用汽車保有量1319萬輛的32.1。全國千人汽車保有量，從1991年的5.2輛到1998年增長為10.7輛。中國汽車工業(yè)經過50年的發(fā)展，特別是改革開放20年來的發(fā)展，取得了長足進步?！傲濉?、“七五”和“八五”這3個5年計劃以平均17.54和24.5的速度大幅增長；1994年后產品結構調整，每年以37的速度持續(xù)增長。從此,中國的汽車工業(yè)發(fā)展形成了,向大規(guī)模、專業(yè)化、高水平的生產型過渡,以形成在國際上的競爭力. 當前，汽車已進入人類社會的各個領域。工業(yè)、農業(yè)、商業(yè)與國際貿易、教育、科技、文化、藝術、衛(wèi)生保健、國防以及其他各項建設事業(yè)，以至人類的現(xiàn)代生活領域及家庭，都與汽車有緊密聯(lián)系。汽車已為世界經濟的大發(fā)展、為人類進入現(xiàn)代生活，產生了無法估量的巨大影響，為人類社會的進步做出了不可磨滅的巨大貢獻，掀起了一場劃時代的革命。1 自卸汽車主要性能計算1.1 普通自卸汽車底盤選型專用汽車與普通汽車的區(qū)別主要是改裝了具有專用功能的上裝部分，能完成某些特殊的運輸和作業(yè)功能。因此在設計上，除了滿足基本型汽車的性能要求外，還要滿足專用功能要求，這就形成了其自身的特點。專用汽車設計多選用定型的基本型汽車底盤進行改裝設計。在根據所設計的專用汽車的功能和性能指標要求，在功率匹配、動力輸出、傳動方式、外形尺寸、軸載質量、購置成本等方面進行分析比較，優(yōu)選出一種基本型汽車底盤作為專用汽車改裝設計的底盤。能否選到一種好的汽車底盤，是能否設計出一種好的專用汽車的前提。如上所述，專用汽車底盤選型的好壞對專用汽車性能影響很大。目前，改裝專用汽車選用的底盤主要是二類或三類汽車底盤，也有為某些專用汽車設計的專用底盤。目前我國對于常規(guī)的自卸汽車通常是采用二類汽車底盤改裝設計。這是目前專用汽車設計中選用底盤型式最多的一種。所謂二類底盤，即在基本型整車的基礎上，去掉貨箱。在改裝設計的總布置時，在沒有貨箱的汽車底盤上，加裝所需的工作裝置或特種車身。在專用汽車底盤或總成選型方面，一般應滿足下述要求：1 適用性對貨運車用的總成應適應貨運要求，保證貨運安全無損；對各種專用改裝車的總成適于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標進行改裝選型設計。2 可靠性所選用的各總成工作應可靠，出現(xiàn)故障的機率少，零部件要有足夠的強度和壽命，且同一車型各總成零部件的壽命應趨于均衡。3 先進性所選用的底盤或總成，應使整車在動力性、經濟性、制動性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同等車型的先進水平。而且在專用性能上要滿足國家或行業(yè)標準的要求。4 方便性所選用的各總成要便于安裝、檢查、保養(yǎng)和維修。處理好結構緊湊與裝配調試空間合理的矛盾。由上條件考慮，此次設計我所選用的汽車底盤為東風EQ3126GD19D型汽車，其底盤為二類底盤。其具體信息如表1-1。表1-1 東風EQ3126GD19D型汽車底盤的具體參數(shù)Tablet.1-1 Tablet of Dongfeng EQ3126GD19D car underpens parameter外型尺寸（mm）(長寬高)685024702850貨廂欄板內尺寸（mm）（長寬高）45002300800軸數(shù)2軸距（mm）3950輪距（前/后）（mm）1910/1800總質量（kg）11995額定載質量（kg）5000整備質量（kg）6800駕駛室前排準乘人數(shù)（人）3接近角/離去角（）26/20前懸/后懸（mm）1250/1650發(fā)動機參數(shù)如表1-2。表1-2 發(fā)動機參數(shù)Tabler.1-2 Tablet of engine parameter發(fā)動機型號YC6J180-21最大功率/轉速（kw/ r/min）132/2600最大扭矩/轉速 (Nm/ r/min)59017001.2 動力性計算1.2.1 普通自卸汽車計算有關整車參數(shù)普通自卸汽車的計算有關整車參數(shù)如表1-3所示。表1-3 普通自卸汽車計算有關的整車參數(shù)Tablet.1-3 Tablet of cars count of parameter名 稱符 號數(shù)值與單位發(fā)動機最大功率132 KW發(fā)動機最大功率時的轉速2600 r/min發(fā)動機最大轉矩590 Nm發(fā)動機最大轉矩時的轉數(shù)1700 r/min車輪動力半徑0.520 m車輪滾動半徑0.536 m主減速比4.77汽車列車迎風面積5.4435 汽車列車總質量11995 kg其中汽車列車迎風面積的計算式為：=BH，B為輪距（m），H為整車高度（m）。1.2.2 變速器速比此次設計的普通自卸汽車的牽引車變速器速比如表1-4所示。表1-4 牽引車變速器速比Tablet.1-4 Tablet of draught cars transmission 擋 位123456788.356.124.563.382.471.811.351.001.2.3 確定動力性計算時所需的有關系數(shù)系數(shù)、k和的確定結果如表1-5所示，回轉質量換算系數(shù)如表1-6所示。表1-5 動力性計算所需確定的有關系數(shù)Tablet.1-5 Tablet of dynamic count certain coefficient名 稱符 號數(shù) 值發(fā)動機外特性修正系數(shù)0.90直接擋時傳動系效率0.89其它擋時傳動系效率0.86空氣阻力系數(shù)0.5滾動阻力系數(shù)0.012k0表1-6 回轉質量換算系數(shù)的計算結果Tablet.1-6 tablet of circumgyrate mass s result擋位123456781.29921.17091.10461.0671.04621.03501.02921.02591.2.4 發(fā)動機的外特性發(fā)動機的外特性是指發(fā)動機油門全開時的速度特性，是汽車動力性計算的重要依據。外特性一般有三種獲得的方法，即由發(fā)動機廠家或汽車底盤制造長家提供，直接由發(fā)動機臺架實驗測出或由經驗公式擬合。工程實踐表明，可用二次三項式來描述發(fā)動機的外特性，即：=a+b+c (1-1)式中 發(fā)動機輸出轉矩（Nm）； n發(fā)動機輸出轉速（r/min）； a、b、c待定系數(shù)，由具體外特性曲線決定。根據經驗公式可得：=-（1-2）式中 發(fā)動機最大輸出轉矩（Nm）； 發(fā)動機最大輸出轉矩時的轉速（r/min）； 發(fā)動機最大輸出功率時的轉速（r/min）； 發(fā)動機最大輸出功率時的轉矩（Nm），=9549。由式（2-1）和（2-2）式，可得：a= b= c=-發(fā)動機最大輸出功率時的轉矩：=9549=9549=484.795 Nm由此可得：a=-0.1299b=0.4416 c=-=590-=214.639即發(fā)動機的外特性方程為：1.2.5 汽車行駛方程式汽車的動力性可由汽車的行駛方程式表示，其計算公式為：(1-3)式中 驅動力（N）； 滾動阻力（N）； 空氣阻力（N）； 坡道阻力（N）； 加速阻力（N）。a:驅動力專用汽車在地面行駛時受到發(fā)動機的限制所能產生的驅動力與發(fā)動機輸出轉矩的關系為：=(1-4)式中 變速器某一擋的傳動比； 主減速器速比； 傳動系統(tǒng)某一擋的機械效率； 驅動輪的動力半徑（m）； 發(fā)動機外特性修正系數(shù)。b:滾動阻力專用汽車的滾動阻力由下式計算：=cos式中 專用汽車的總質量（kg）； 道路坡度角（）； f滾動阻力系數(shù)。滾動阻力系數(shù)f取決于輪胎的結構型式及氣壓、車輛的行駛速度、路面條件等因素。當車速在50/h以下時，f可取常數(shù)。當車速大于50/h時，f可表達成車速V的線性函數(shù)，有：f=+kvc:坡道阻力專用汽車上坡行駛時，整車重力沿著坡道的分力為坡道阻力，其計算公式為：=d:空氣阻力大量實驗表明，汽車的空氣阻力與車速v的平方成正比，即：=式中 空氣阻力系數(shù)，專用汽車可取為0.50.9。本次設計所取為0.5。 迎風面積（），可按A=BH計算。B為輪距（m），H為整車高度（m）。e:加速阻力加速阻力是汽車加速行駛時所需克服的慣性阻力，有：=式中 j汽車加速度（m/）； 傳動系統(tǒng)回轉質量換算系數(shù)。將（1-1）式、（1-4）式代入（1-3）式可得：(1-5)又因 ，并將其代入（1-5）式，整理后，得：(1-6)式中 (1-7)1.2.6 動力性評價指標的計算a:最高車速按照汽車最高車速的定義，有，代入式（1-6）可得：將上式代入得：因則令 (1-8)又因通常A<0,D>0,所以方程的第二個根即是所求專用汽車的最高車速,有: (1-9)根據式(1-5)和式(1-6)計算各擋位時的系數(shù)A、B、和D值。計算結果如表（1-7）所示。表1-7 各擋的A、B、和D的計算結果Tablet.1-7 Tablet of block A、B、 and Ds result擋 位ABD1-0.34830.52800.1302-0.11760.66562-0.13720.28370.9543-0.11760.33213-0.56840.15750.7111-0.11760.19434-0.23220.86520.5271-0.11760.10525-0.91410.46200.3852-0.11760.55026-0.3674100.24810.2822-0.11760.28697-0.1599100.13800.2105-0.11760.15328-0.7260.75730.1559-0.11760.7851將直接擋（第8擋位）的A、B、和D值代入式（1-9），可得該自卸汽車的最高車速，即：/hb:計算最大爬坡度將最低擋（第一擋位）的A、B、和D值代入式可得：將E值代入式可得：所以該車的最大爬坡度為：2 自卸汽車的用途與結構特點2.1 自卸汽車用途與結構特點2.1.1 用途與分類自卸汽車又稱翻斗車（tipper，dump car），它是依靠自身動力驅動液壓舉升機構，使貨箱具有自動傾卸貨物功能與復位功能的一種重要專用汽車。自卸汽車主要運輸砂、石、土、垃圾、建材、煤、礦石、糧食和農產品等散裝并可三堆的貨物。其最大的優(yōu)點是實現(xiàn)了卸貨的機械化，從而提高了卸貨效率，減輕勞動強度，節(jié)約勞動力。因此，幾十年來它在國內外獲得迅速發(fā)展與普及，至今其保有量大約占專用汽車的25，并日趨完善，成為系列化多品種的產品。它具有以下多種分類方式。1. 按用途分類一般按用途分為兩大類：一類屬于公路運輸?shù)钠胀ㄗ孕盾嚕涣硪活悓儆诜枪愤\輸?shù)闹匦妥孕盾?，重要用于礦區(qū)裝卸作業(yè)與大中型土建工程。2. 按裝載質量級別分類可分為輕型自卸車（其裝載質量一般小于3.5t）；中型自卸車（4t8t）；重型自卸車（大于8t）。3按傳動類型分類可分為機械傳動、液力機械傳動和電傳動三種類型。載重30t以下的自卸車主要采用機械傳動；載重80t以上的重型自卸車多采用電傳動。4 按卸貨方式分類有后傾式、側傾式、三面傾式、底卸式，以及貨箱升高后傾式等多種形式。其中以后傾式應用最廣。側傾式僅適用于車道狹窄與卸貨方向變換困難的場合。貨箱升高后傾式適用于貨物堆集、變換貨位和往高處卸貨的場合。底卸式與三面卸式用于少數(shù)特殊場合。5 按傾卸機構分類分直推式自卸車與杠桿舉升式自卸車。直推式又可細分為單缸式、雙缸式、多級式等。杠桿式又可細分為杠桿前置式、杠桿后置式、杠桿中置式等。6 按車廂結構分類按欄板結構分一面開啟式、三面開啟式、與無后欄板式（簸箕式）。按底板橫斷面形狀分矩形式、船底式、弧底式。2.1.2 結構特點普通自卸汽車一般是在載貨汽車二類底盤（當載貨汽車拆除貨廂后便稱為二類底盤）的基礎上，經變型設計而成。通常由底盤、動力傳動裝置、液壓傾卸機構、副車架以及專用貨箱等主要部分組成?？傎|量小于19t的普通自卸車，一般才用FR42式二類底盤，即發(fā)動機前置后軸驅動的布置形式?？傎|量超過19t的自卸車多采用64或62的驅動形式。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。圖2-1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蓋，通常車廂前欄板加做向上前方延伸的防護擋板。車廂底板固定在才車廂底架之上。車廂的側欄板、前后欄板外側面通常布置有加強筋。圖2-1 車廂結構圖Fig.2-1 The diagram of railway configuration fig舉升機構的動力傳動裝置一般從變速器總成的頂部或側面安裝取力器輸出動力。取力器直接帶動油泵或通過傳動軸帶動油泵，從而產生油壓驅動力。自卸汽車的傾卸裝置由以下三個基本部分組成：傾卸機構 由貨廂、副車架、鉸鏈軸以及傾卸杠桿機構等組成。液壓驅動系統(tǒng) 由取力器、傳動軸、油泵、管路系統(tǒng)、舉升油缸以及分配閥等組成。附件系統(tǒng) 由安全撐桿、舉升限位裝置、后箱板自動啟閉裝置、貨箱下落導向板、以及副車架連接裝置等組成。礦用重型自卸車由于受特殊的使用要求與使用環(huán)境制約，具有與普通自卸車不同的許多特點。如裝載量大、車速低、運距短、其軸荷不受公路法規(guī)限制可以選擇較大，以及在惡劣道路條件下有良好的通過性與機動性等。因此，需專門設計底盤，其整車基本采用FR42短軸距后卸貨形式。其駕駛室一般為平頭偏置式。該密封良好的單座駕駛室平行布置在發(fā)動機的一側，具有視野寬闊，通風良好、便于動力維修、整車面積利用率高等優(yōu)點。傳動系有機械傳動與電傳動兩種并存的形式。懸架大多采用鋼板彈簧，也有采用橡膠懸架或硅油懸架。制動系均為動力制動。其中，中、小噸位車多采用氣壓制動，大噸位車則多采用油氣制動（氣頂油），并已出現(xiàn)先進的高壓全液壓制動。貨箱舉升機構普遍采用前端直推式。2.2 自卸汽車主要性能參數(shù)的選擇 承擔公路運輸?shù)钠胀ㄗ孕盾囃ǔＪ怯赏N貨車變型設計而成。其總體設計程序與載貨車基本相近?？傮w設計人員應進行一系列的市場調研和同類車型資料的收集分析，摸清產品的重要技術經濟指標，了解有關設計標準法規(guī)等。在此基礎上擬定設計原則，協(xié)調使用、制造與經濟三方面矛盾，處理好產品技術先進性與工藝繼承性、零部件通用化程度以及生產成本的辨證關系然后進入具體技術設計階段。在技術設計階段，首先進行自卸車的結構選型，確定舉升機構類型與貨廂結構形式，然后選擇自卸車總布置主要參數(shù)。2.2.1 整車尺寸參數(shù)的確定 自卸汽車主要尺寸參數(shù)包括軸距、輪距、外廓尺寸、前懸、后懸、接近角、離去角等。詳見圖2-2.多數(shù)自卸汽車是同噸位級載貨車的變型改裝車，故其軸距L、輪距B、前懸、接近角均可不變。后懸則減短，離去角增大。貨廂與駕駛室之間距C常在100mm250mm范圍內選取。貨廂長根據裝載質量和貨物密度確定。圖2-2 自卸汽車主要尺寸參數(shù)Fig.2-2 The diagram of cars main size parameter2.2.2 質量參數(shù)的確定 自卸車質量參數(shù)包括廠定最大裝載質量、整備質量、廠定最大總質量、質量利用系數(shù)、容積利用系數(shù)，以及重心位置等。1.廠定最大裝載質量根據用途、使用條件、用戶要求以及所選用底盤允許承載能力綜合確定。同時應主機到噸位的合理分檔與產品的系列化。由此并根據所選車輛的具體參數(shù)，確定其=5t。2.整備質量指的是裝備齊全、加滿油水的空車質量。它等于底盤的整備質量與汽車改裝部分質量之和。改裝部分質量包括取力裝置、液壓系統(tǒng)、舉升機構、副車架、貨廂以及其它改裝附件的質量。由此并根據所選車輛的具體參數(shù)，確定其=6.8t。3.廠定最大總質量是按規(guī)定裝滿貨物、坐滿司乘人員的整備質量。可按下式計算：式中：自卸車整備質量，kg； 廠定最大裝載質量，kg； 額定司乘人員質量，每人按65kg計。因此并根據所選車輛的的具體參數(shù)，確定其=11995kg。4質量利用系數(shù)是廠定最大裝載質量與其整車干質量之比。越大，則該車材料消耗少，材料利用率高。因此可反映自卸車設計制造水平提高的主要措施在于設法減輕傾卸機構與貨廂質量。承擔公路運輸15t以下的中、重型自卸車之約為1.11.5;15t以上礦用自卸車約為11.15。改裝自卸車的一般均比基本車型低。5.貨廂最大舉升角、舉升時間、降落時間貨廂最大舉升角是當貨廂舉升至設計極限位置時，貨廂底部與車架平面之夾角。它取決于常運貨物靜安息角的大小。多數(shù)貨物靜安息角在4045范圍。故為保證卸貨干凈，一般自卸汽車最大舉升角常取5060。此外，尚應注意在最大舉升角時，車廂后板下垂至最低點與地面保持一定卸貨高度。舉升時間指滿載時從開始舉升至最大舉升角所需的時間。降落時間是指空載時貨廂從最大舉升角降至車架的時間。3 自卸汽車舉升機構的設計3.1 舉升機構的類型與選擇 自卸汽車舉升機構又稱傾卸機構，包括貨廂、副車架、車廂鉸鏈、舉升油缸等。現(xiàn)代自卸汽車的舉升機構均以液壓能作為舉升動力。目前，自卸汽車上常用的舉升機構一般分為兩大類：直推式和連桿組合式。直推式按照油缸與車廂連接點的位置又分為前置式與后置式。按照舉升油缸的級數(shù)分為單級與多級。按照油缸數(shù)目分為單缸與雙缸。直推式舉升機構具有結構簡單、易于設計、布置簡單、結構緊湊、油缸行程小、舉升效率高等優(yōu)點，但通常采用多級液壓缸，制造成本高，密封性要求高等缺點；連桿組合式一般由三角臂、副車架和車廂構成。此類舉升機構具有舉升平順，舉升剛度好，使油缸行程成倍增長，可采用結構簡單、密封性好、易與加工的單缸，布置靈活多樣，制造工藝相對簡單等優(yōu)點，但其結構布置比較復雜，系統(tǒng)質量較大等缺點。此次設計，采用東風EQ3126GD19D型自卸汽車底盤，舉升機構采用雙缸三級直推式舉升機構。3.2 舉升機構運動與受力分析及參數(shù)選擇 3.2.1 直推式舉升機構的運動與受力分析及參數(shù)選擇 東風EQ3126GD19D型自卸汽車舉升機構采用單缸三級直推式舉升機構，入圖3-1所示。a：機構運動分析該車總布置基本參數(shù)如下：廠定最大裝載質量：5000kg;最大舉升角：552用作圖法進行機構的運動分析，其結構詳見圖4-1。圖中OAB為舉升初始位置，其舉升總質量質心為C。由總布置獲得：a=55、b=1860、=160。油缸總行程L計算：總行程L應保證最大舉升角的設計要求?？筛鶕嘞叶ɡ?，從OA中解出： (3-1)式中 1.693 4.75 代入式(3-1)得: 根據L=1670mm,選取油缸型號為3TG-D100L1670,其三級行程分別為。圖3-1 東風EQ3126GD19D型自卸汽車舉升機構運動圖Fig.3-1 The diagram of Dongfeng EQ3126GD19D car raise exercise figb：舉升機構受力分析與參數(shù)選擇如前所述，自卸汽車之油缸舉升力應保證最大舉升質量時所需的舉升力矩。為此，對東風EQ3126GD19D型自卸汽車舉升機構的最大受力狀況（即舉升初始狀態(tài)）進行受力分析，如圖3-2所示。圖3-2 東風EQ3126GD19D型自卸汽車舉升機構受力圖Fig.3-2 The diagram of Dongfeng EQ3126GD19D cars raise press fig通過受力分析，求得油缸舉升力P、各級油缸直徑，以及各級油缸力矩比系數(shù)等主要參數(shù)如下：a:油缸舉升力P油缸舉升力P對貨廂翻轉中心O產生的舉升力矩與對舉升總質量對O點的阻力矩應取得平衡。即：油缸舉升力矩最大舉升阻力矩由此可知：所以，油缸舉升力 (3-2)式中 舉升總質量，等于廠定最大裝載質量與貨廂質量之和。本次設計中之； 質心至翻轉中心水平坐標，它是隨車廂舉升角變化。，當=0時，為最大值，； 油缸軸心線與底座OA之夾角，在舉升過程中為變量，因此油缸舉升力也隨之成為變量。 由式（4-2）可知，當為最大，角為最小時，油缸舉升力P為最大舉升力，由圖可知：； 又因為： 由此可求得： c:油缸直徑的確定 油缸推力與油缸直徑的關系式為： (3-3)式中 p液壓系統(tǒng)額定工作壓力，由于p越高，對密封要求也就越高，成本亦上升，故本次設計所選p為10M。將式（3-3）代入式（3-2）中，即可得到各級油缸的最小直徑：由此可得：按上式可計算出各級油缸的最小直徑后，再經過標準化，選定油缸直徑系列為：由式（3-3）可計算出各節(jié)油缸總推力分別為：d:各級油缸力矩比系數(shù)各級油缸剛要伸出時的力矩比系數(shù)等于相應的舉升力矩與阻力矩之比。即：舉升力矩按式：可求得如下：NmNmNm阻力矩可按式：可求得如下： Nm Nm Nm代入式：可求得如下：將上述全部計算結果匯總如表3-1。表3-1 東風EQ3126GD19D舉升機構特性參數(shù)匯總表Tablet.3-1 Tablet of Dongfeng EQ3126GD19D car raise identity confluence tablet名稱單位符號計算結果運動參數(shù)車廂舉升角()017.8135.8555油缸與底座夾角()69.6574.8667.6158.77油缸行程L(mm)056011151670各級缸徑d(mm)1008060力學參數(shù)各級缸初推力P(Nm)785050232825舉升力矩(Nm)1370090004860力矩比系數(shù)1.891.311.024 普通自卸汽車液壓系統(tǒng)設計4.1 液壓系統(tǒng)工作原理與結構特點 4.1.1 工作原理 圖4-1為普通自卸汽車液壓系統(tǒng)工作原理。該系統(tǒng)由取力器、油泵、液壓控制閥、油缸、限位閥、油箱、操縱系統(tǒng)以及油管系統(tǒng)等組成。圖4-1 舉升機構液壓系統(tǒng)工作原理Fig.4-1 The diagram of cars raise hydraulic pressure system theory其工作原理如下：a:準備先使自卸汽車處于駐車制動狀態(tài)，并將變速器置于空擋。將轉閥手柄置于水平初始位置。啟動發(fā)動機，然后踩離合器，結合取力器使油泵進入工作狀態(tài)。此時液壓油經油泵、單向閥、液壓換向閥流回油箱。b:舉升將轉閥手柄逐漸向上轉動關閉換向閥。此時從油泵經單向閥來的高壓油，經分流體后分別進入左、右油缸，實現(xiàn)舉升。油缸舉升到最大行程時，撥動限位閥，將高壓油路與回油路接通而卸荷，舉升停止，貨廂處于舉升最高位置。c:保持將轉閥手柄置于“保持舉升區(qū)間”，并切斷取力器停止油泵工作。此時壓力油被鎖死在油缸內?？砂葱枋关泿幱谌我馀e升位置保持。d:降落 分緩慢降落和快速降落將轉閥手柄推至慢落位置，回油路僅部分打開，實現(xiàn)車箱緩慢降落。若將轉閥手柄推到底，則回油路被全部打開，油泵下腔油液經分流體向油箱快速回油。4.1.2 液壓系統(tǒng)結構布置自卸汽車液壓系統(tǒng)由液壓能產生部件、工作部件與操縱控制部件三大部分組成。a:液壓能產生部件液壓能產生部件包括取力器、油泵及單向閥、油箱及油泵傳動機構。取力器通常均與變速器直接安裝成一體。取力方式可分為左側取力、右傾取力或箱頂取力三種。油箱的安裝位置則比較靈活，主要視副車架與貨廂間的空間便于安裝維護液壓管路系統(tǒng)并盡量縮短油管長度。b:工作部件工作部件主要指油缸與翻傾杠桿系統(tǒng)。油缸通過油缸支座暗轉在副車架中部或后部的加強橫梁上。由于工作部件受力極大，要求各連接鉸支點處有足夠的連接強度、剛度，所有摩擦副應有良好的配合精度與潤滑。c:控制部件控制部件主要包括液壓分配閥、限位閥以及操縱系統(tǒng)?？刂撇考喟惭b在自卸車前部的駕駛室內部或后部，既要方便操縱與維護，又要減少管路的迂回。液壓分配閥是控制系統(tǒng)的核心，分為滑閥和轉閥兩大類。三位四通閥應用范圍比較廣；而轉閥多用于低壓、小流量的輕、中型自卸車上。分配閥又分為常開式和常壓式。常開式分配閥在車廂不舉升時，油泵的壓力油經分配閥后又返回油箱，在系統(tǒng)中不產生高壓，因此可減輕油泵的磨損，并可防止自卸汽車在行駛中以外舉升貨廂造成事故，故常開式分配閥在自卸汽車應用最廣。分配閥選型主要考慮額定工作壓力、流量及操縱方式。分配閥操縱機構的形式有機械操縱式、氣壓操縱式和液壓操縱式；以氣壓操縱式應用最廣。（詳見圖4-2）操縱過程應具有舉升、流量及下落三個部分。機械操縱式：駕駛員通過機械杠桿或鋼絲軟軸直接撥動液壓分配閥實現(xiàn)換向。液壓操縱式：通過手動液壓控制閥建立油壓來打開或關閉液動舉升閥實現(xiàn)換向。此種閥沒有中停位置，故必須切斷油泵動力才能實現(xiàn)中停。氣動操縱式：利用貯氣筒的壓縮空氣，通過氣動操縱閥控制操縱氣管，驅動氣動分配閥上的汽缸工作，實現(xiàn)分配閥換向。圖4-2 自卸汽車分配閥操縱機構形式Fig.4-2 The diagram of cars assign valve control format機械操縱式的優(yōu)點是可靠性好、通用性強、維修方便；缺點是桿件布置比較麻煩，不適合可翻轉駕駛室采用。液壓操縱式的優(yōu)點是可實現(xiàn)遠距離控制，操縱可靠，在我國過引進生產的斯太爾重型自卸汽車上采用了此種操縱系統(tǒng)。其不足處是反應比較慢，沒有中停位置。氣動操縱式的優(yōu)點是功能齊全、操作簡便、反應靈活，結構先進，因此廣泛應用于中、重型具備氣源的自卸汽車。其缺點是需同時具備液、氣兩套管路系統(tǒng)，維修麻煩。4.2 取力器各類專用汽車取力器的專用工作裝置主要由汽車發(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，用于驅動各類液壓泵、真空泵、空壓機以及各種專用汽車工作機械。4.2.1 專用汽車取力器總布置方案選擇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：從軸取力（上置式）；從中間軸取力；從中間軸末端取力；從軸取力；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，如平頭式汽車改裝的大、中型混凝土攪拌車等。c:變速器軸取力方案（上置式）變速器軸取力方案（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、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變速器取力有很種結構形式，包括從中間軸末端取力、從倒擋齒輪取力、從軸取力等。但常見的還是從中間軸齒輪取力。稱為側置式取力方案，又可分為左側與右側布置方案。e:傳動軸取力方案它是將取力器設計成一獨立結構，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動的牽引車、汽車起重機等來驅動絞盤或起重機構。從取力器到工作裝置間可采用機械傳動或液壓傳動。4.2.1 取力器的基本參數(shù)與基本結構 a:取力器基本參數(shù)取力器實質上是一種單級變速器。其基本參數(shù)有取力器總速比、額定輸出轉矩、輸出軸旋向以及結構質量等。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)動機轉速與取力器輸出轉速之比）有1.06、0.82、1.253、1.119等多種配比。其額定輸出扭矩有210Nm、170 Nm、100 Nm和392 Nm等。輸出軸旋向均與發(fā)動機旋向相反。b:取力器基本結構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，帶動輸出軸轉動。當氣缸內無壓縮空氣時，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。輸出軸軸頭常以內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)結構十分緊湊。對一些大型液壓泵、空壓機、真空泵、輕質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)取Ｈ×ζ魍ㄟ^8個連接螺栓與變速器殼體相連，其中有兩個是專供定位用的鉸制孔螺栓，以保證取力器的可靠定位與齒輪正確嚙合。在變速器取力孔面應裝以1mm襯墊并涂以密封膠。按照取力器在變速器上安裝位置可分為左側式取力器與右側式取力器。在取力器換擋操縱方式上，除了上述氣動操縱結構外，還常采用手動操縱結構，具有換擋可靠靈活、適應用戶操縱習慣等特點。5 結論通過這次對普通自卸汽車的結構設計，不僅使我鞏固了大學四年以來所學到的專業(yè)基礎知識，也對自卸汽車設計有了一個初步的了解。同時也對自卸汽車在現(xiàn)實生活中的應用得到了一定程度的掌握。由于時間倉促，本設計還有很多可以改進的地方，例如，自卸汽車的卸貨方式可以有側傾式和三面傾式，由于它們所適應的場合和條件不同，所以在選擇時，要根據不同的需求進行選擇；舉升機構可以選擇加伍德式和馬勒里式，這兩種舉升機構有自身的優(yōu)點和缺點，而且能夠舉升的重量也有不同，所以我們要根據自卸汽車應用的場合進行選擇；取力方式可以選擇發(fā)動機前端取力和飛輪后端取力等方面。由于本人知識有限，在設計中難免存在缺點和錯誤，敬請老師批評指正。致謝值此成文之際，首先我要衷心地感謝我的指導老師冷岳峰教授半年年來對我的精心指導。老師嚴謹?shù)闹螌W作風、兢兢業(yè)業(yè)的工作精神和求精、求實的科學研究理念將對我以后獨立從事科學研究產生深刻的影響。在我學習和做研究的過程中，每當遇到困惑和疑難時，在我彷徨、不知所措時，冷老師總能及時查明學生心態(tài)、幫助我克服學習和生活中的困難，給予我充分信任、鼓勵和支持，并為我提供十分寶貴的學習機會。其辛勞和對學生的良苦栽培無以言表。論文定稿之前的細致修改無不銘刻著老師為人師表和嘔心瀝血的烙印，而這種治學精神將成為學生終身受用不盡、用之不竭的寶貴財富。謹向老師致以深深的敬意和最誠摯的謝意。最后，感謝那些默默地關心和支持我而在此無法一一提及的師長、同學。參考文獻1 范迪彬.汽車構造M.第一版.安徽：安徽科技出版社，2001.2 劉惟信.汽車設計M.第一版.北京:清華大學出版社，2001.3 隗金文.液壓傳動M.沈陽:東北大學出版社,2001.4 唐大放.機械設計工程學M 北京:中國礦業(yè)大學出版社，2001年9月.5 余夢生機械零部件手冊選型 設計 指南北京：機械工業(yè)出版社，20016 徐達. 專用汽車結構與設計M. 北京：北京理工大學出版社,1998.7 徐萃萍.何凡.現(xiàn)在機械設計方法與應用M.第一版.北京:高等教育出版社，2004.8 嚴家杰.機械原理M.上海:同濟大學出版社，2002.9 10 馬志力.自卸汽車液壓系統(tǒng)閉式油路的改進J.專用汽車,2005,05:40-51.11 Harris, David, Weatherford Enterra Inc.Abrahamsen, Egill, Weatherford Enterra Norge A/S.The Mechanization of the Tubular Running and Handling Process,SPE/IADC Asia Pacific Drilling Technology, 9-11,1996 September.外文翻譯附錄A適應性離合器在機械自動傳動中的加工控制劉海鷗，陳慧巖，丁華榮，何忠波（機械和車輛工程學校，北京技術學院，北京 100081，中國）摘要：依靠對離合器運行過程的詳細分析控制目標和適應的要求，一個主要依靠速度信號而不是那些依靠離合器的移動信號的控制策略被迅速發(fā)展。這既要考慮到緊縮的工作又要考慮到松弛的工作，而這些工作大多使用車輛在初始狀態(tài)下的質量評估索引。適應性控制系統(tǒng)和它所涉及到的模式都已經被深入的分析。我們所討論的是對不同起始齒輪和不同公路條件的適應性。例如，大多數(shù)已經被證明了的結果被用于證明起始階段大多數(shù)的適應性控制策略，驗證實驗測試數(shù)據得到一個令人比較滿意的結果。關鍵詞：自動機械傳輸（AMT）；傳輸技術；適應性控制；主要齒輪捏合無論潮濕或干燥，主要離合器的捏合加工控制策略的摩擦力是車輛技術領域的焦點，一些控制策略是依靠主離合器的移動信號，在我們的調查研究中，那些依靠主要離合器外在軸速度信號的適應性控制策略已經得到發(fā)展，這已經被證明有廣泛的適應性。1.控制對象和適應的要求 那些普遍用于車輛起始階段的質量評估指標是緊縮和松弛工作。緊縮就如車輛起始階段的平滑指標評估，緊縮是車輛縱向加速度的比率。根據定義，緊縮的公式為：j=da/dt=d2v/dt2 (1)式中j為緊縮，v和a分別是車輛行駛速度和加速度根據車輛動力學，車輛行駛速度是由平衡時發(fā)動機索引力和運動阻力決定，它可以表達為： (2)式中是發(fā)動機空載時的轉矩，G是車輛總質量，r是車輪半徑，f和分別是道路阻力系數(shù)和坡道阻力，為空氣阻力系數(shù)。機構的功用是作為機械作用的一個部分從一個剛體到另一個剛體傳送即傳遞運動，一般能用作機構基本零件的機械裝置有三種類型：1：齒輪裝置。那是在回轉軸之間進行接觸傳動的嚙合構件。2：凸輪裝置。把輸入構件的均勻運動轉換成輸出構件的非均勻運動的裝置。3：平面機構和空間機構。是能使一個點或一個剛體產生機械運動的有用裝置。機構是形成許多機械裝置的基本幾何結構單元，這些機械裝置包括自