自卸车主体设计27490.pdf

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1、第 1 章 绪论 引言 随着国民经济的持续快速增长，我国专用汽车市场进入了快速成长时期。以国外专用汽车发展为例，20 世纪 7080 年代，主要发达国家的专用汽车保有量占载货汽车保有量的 50左右，现在已经增加 80%左右。在我国，截至 2005 年七月专用汽车生产企业已有 628 家，国内专用汽车品种已达到 4900 多个，2005 年专用汽车产量达 70 万辆，占载货汽车总产量的 40%1。作为专用汽车中一个分支的自卸汽车，陆续出现了多种多样的型式，其中最常见的是后倾式自卸汽车，在当今社会自卸车中占绝大部分，其已经具有了一定的规模和体系，但对侧倾式自卸汽车而言其生产量很少，在生产和运输中就

2、更难见到。侧倾式自卸车在当今节约型社会中对汽车装卸停歇时间的缩短和运输效率提高具有很重要的现实意义。汽车工业发展的经济效益不只是汽车本身，而是集中表现在汽车使用和流通的全过程中，随着汽车工业的发展必然是汽车运输业的发展。由于社会对汽车的运输效率和经济性，以及各种功能和性能的要求也越来越高，从而使汽车运输工具向专用化发展成为然趋势2。世界各国专用汽车在汽车工业中都占有举足轻重的地位。从保有量来看，各国专用汽车的保有量在逐年增加，国际上各发达国家，其专用汽车的保有量约占载货汽车保有量的 50%70%。专用汽车的研制、生产和应用不仅在实现门到门的专业化运输和作业方面受到社会的广泛重视和欢迎，而且更直

3、接的在大幅度地提高运输效率、降低运输成本、扩大汽车的应用领域等方面都发挥着极重要的作用。我国专用汽车生产近 10 年来虽然发展速度很快，成绩巨大，但纵观国内经济发展藉求和世界工业发达国家专用汽车发展趋势，我国专用汽车的品种还比较集中、单一，数量和品质还远不能满足国民经济发展需要。因此，不断开发新产品，增加产量和品种，提高产品品质是摆在专用汽车厂家面前的一项紧迫而艰巨的任务。国内外专用汽车的发展概况 国外专用汽车产品的现状 国外最早发展专用汽车产品的是美国和西欧的一些国家，第二次世界大战后，相继在日本、前苏联等国得到了发展。70 年代末，当汽车工业出现世界性的萧条和滞销时，发展专用汽车成了当时摆

4、脱汽车工业危机的一条出路。这样，专用汽车在世界范围内迅速发展起来。美国是专用汽车发展最早的国家之一。专用汽车的生产是美国汽车工业的重要组成部分。据不完全统计，美国 1986 年生产货车 1 593 489 辆，其中专用汽车的产量为 934 690 辆，专用汽车的产量占货车产量的 58%,美国的中型货车的保有量中，专用汽车占 2/3 以上，美国的挂车生产 70年代平均年产挂车已达 15 万辆左右（约占 9t 以上载货丰产量的 40 左右），大部分为专用桂车。美国的挂车主要集中在富荷挂车公司及其它四个较大挂车制造企业生产，其产量占全国总产量的 85%。欧洲的专用汽车主要是重型专用汽车，且绝大多数产

5、品为不同规格尺寸和不同承载量的低货台货车、挂车和半挂车，最多的是适宜运输建筑机械的最大总质量为 30 t 或 40 t 的低货台货车。欧洲的大部分专用汽车生产厂家集中在德国（原西德），1979 年原西德挂车产量达万辆，占载货车产量的 51%，占专用汽车产量的 87%。原苏联自 1966 年以来，汽车工业有较大的发展，但货车在总产量中的比例却在下降（50 年代占 81%，60 年代占 69%，80 年代占 35%），不过专用汽车在货车保有量中的比例却逐年上升（50 年代占 5%，60 年代占 27%，70 年代占 42%，80 年代占%)3。综上所述，近年来，世界各国都大力发展专用汽车生产，致力

6、于专用汽车的研究，扩大汽车使用范围，以利于各种货物的运输国外主要工业发达国家的专用汽车社会保有量占载货汽车保有量的比率都在 50%以上（50%-70%）。我国专用汽车的现状及发展趋势 我国专用汽车的生产是从 60 年代初开始，在军用改装车辆、消防改装汽车的基础上逐步发展起来。70 年代，一些专用汽车生产厂根据国民经济各部门的不同需要，形成了自己的产品特色，逐步成为某一门类专业汽车生产的骨干企业。如生产半挂车的汉阳特种汽车制造厂、生产粉罐汽车的武汉专用汽车厂、生产冷藏汽车的镇江冷藏汽车厂等。80 年代，随着国民经济的发展，专用汽车得到了较大的发展，在汽车行业中形成了独立的专用汽车行业。我国的专用

7、汽车行业经历了近 30 年的发展，已具有一定的规模；特别是 1983 年以后的 10 年，专用汽车的发展一直保待较高的速度，年平均增长率在 24%以上。1992 年的产量达到万辆，约占当年载重汽车产量的26%4。目前，我国专用汽车生产厂家大致可分四类：一是生产基本型汽车的主机厂，从 1992 年统计的专用汽车产量看，主机厂（实际是汽车集团、公司下设的分公司或分厂）生产的专用车已占专用汽车总产量的 53%，这个比率正在增长；二是专用汽车的专业生产厂，在主机厂提供的汽车底盘上进行改装，这是目前我国专用汽车生产的主要形式，其产量约占 45%；三是非专业生产厂，如客车、航天、航空、造船及军工厂等在生产

8、其它产品同时，也生产专用汽车；四是一些部门的修理厂，根据用户需要也改装少量专用车。研究本课题的目的和意义 我国自卸汽车生产始于 20 世纪 60 年代初，经过 40 多年的发展，尤其是在 20 世纪 80 年代以后通过技贸结合与合作生产方式，从国外引进若干先进的自卸汽车制造技术，并在此基础上形成以若干大型汽车制造厂为主体的机械传动式自卸汽车生产企业集团。公路用自卸汽车的装载质量从220t、矿用自卸汽车装载质量从 20154t 以下基本形成完整的专用汽车系列，为我国自卸汽车的腾飞打下了坚实的基础。当然，除普通自卸汽车以外，专用自卸汽车的生产也得到了一定的发展，尤其是新世纪以来，随着我国社会经济和

9、交通环境的改善，各行业对专用汽车尤其是工程系列专用汽车的需求越来越大。专用汽车将跟更加注重行业化、专用化、系列化。自卸汽车生产企业无论是在数量上还是在质量上都得到了空前的发展，全国生产和改装汽车的企业由最初不足 10 家发展到 1989 年的 114家，到 1998 年的 724 家，占全国汽车生产企业的%，其中改装车厂 631家，主机（整车制造）厂 93 家。专用汽车企业的性质和生产模式也都发生较大改变。由原有分散的中、小型国有企业，通过联合、兼并、重组、民营等手段形成了企业的集团化、大型化。以前“小而全”的生产格局也不复存在，自卸汽车的生产模式将朝着单一种类、系列化、多品种的专业化模式发展

10、。国外自卸汽车生产始于 20 世纪 30 年代，比我国早 30 多年在其后 70多年的发展过程中，其结构不断改进，整车性能已有很大提高。为提高自卸汽车的科技含量，追求高附加值，各国更是不断采用先进技术，其主要表现以下几个方面：全面提高自卸汽车内在质量和使用性能；随着使用范围的不断扩大、用户要求的不断提高，自卸汽车正朝者多品种、系列化、小批量的方向发展；在制造加工方面，自卸汽车朝着底盘生产专业化、零部件生产专业化、工艺专业化和辅助生产专业化方向发展；广泛采用计算机辅助设计，以提高设计的质量和缩短设计研制的周期；在材料配置上，将更多地采用高强度铝合金、不锈钢、工程塑料和聚合材料等。目前，自卸汽车以

11、形成自己独特的结构与车型系列。自卸车的概述 自卸汽车又称翻斗车，它是依靠自身动力驱动液压举升机构，使货箱具有自动倾卸货物功能与复位功能的一种重要专用汽车。自卸汽车主要运输砂、石、土、垃圾、建材、煤、矿石、粮食和农产品等散装并可散堆的货物。其最大优点是实现了卸货的机械化，从而提高卸货效率，减轻劳动强度，节约劳动力。因此，几十年来它在国内外获得迅速发展与普及，至今其保有量大约占专用汽车的 25%，并日趋完善，成为系列化多品种的产品。随着国际经济的发展，自卸车其中以后倾式应用最广。货箱升高后倾式适用于货物堆集、变换货位和往高处卸货的场合。底卸式与三面倾卸式用于少数特殊场合。当车道狭窄与卸货方向变换困

12、难场合，对于侧倾式自卸车来说是最适合的，这种侧倾式要比后倾式应用的场合要多，而且可以进行间歇式卸货，避免了货物过多造成不必要的损失。由于三侧倾式汽车具有诸多的特点和能够满足广大用户的特殊需求，由此我决定对三侧倾式自卸汽车进行设计，这样不但能使社会机械化程度提高而且对汽车工业的发展也有一定的促进作用。自卸车分类 1、按用途分类 一般按用途分为两大类：一类属于公路运输的普通自卸车；另一类属于非公路运输的重型自卸车，主要用于矿区装卸作业与大中型土建工程。2、按装载质量级别分类 可分为轻型自卸车（其装载质量一般小于）；中型自卸车（4t8t）；重型自卸车（大于 8t）。3、按传动类型分类 可分为机械传动

13、、液压机械传动和电传动三种类型。载重 30t 以下的自卸车主要采用机械传动；载重 80t 以上的重型自卸车多采用电传动。4、按倾卸机构分类 分直推式自卸车与杠杆举升式自卸车。直推式又可细分为单缸式、双缸式、多级式等。杠杆式又可细分为杠杆前置式、杠杆后置式和杠杆中置式等。5、按车厢结构分类 按栏板结构分一面开启式、三面开启式与无后栏板式（簸箕式）。按底板横断面形状分矩形式、船底式和弧底式。6、按卸货方式分类 有后倾式、侧倾式、三面倾卸式、底卸式以及货箱升高后倾式等多种形式。本章小结 本章主要介绍了自卸车的国内外的发展状况及发展形式，还有自卸车的分类形式。对自卸车进行了初步的介绍。第 2 章 自卸

14、车主体设计 总体设计方案确定 设计一辆载重量为 5 吨的三翻式自卸车，设计主要包括以下几个关键部分：1、汽车底盘，自卸车的底盘拟选用 EQ3116GJ 二类底盘。底盘的好坏对最后自卸车的性能有直接的影响，所以选好底盘非常重要；2、自卸车的车厢，因为是三侧倾式的，所以设计的车厢要能达到三侧翻的目的，选择的材料要满足强度的需要，车厢的容积要符合我们载重量的要求；3、举升机构，举升机构的设计要根据空间的大小、倾卸的方向和要达到的倾卸角度来设计，充分考虑到结构约束、机构传动性约束和油压特性约束；4、铰接机构，铰接机构在运输和倾卸过程中要保证安全，在行驶过程中不能意外打开，在倾卸过程中不能发生干涉，设计

15、过程中要保证足够的强度，满足倾卸的要求；5、液压系统，液压系统要保证为车厢侧翻提供足够的举升力，并且力不能过大，不能对车厢底部造成破坏。液压系统的动力来源可以选用取力器。取力器的取力来源有很多种，常见的是变速箱取力，还有发动机取力、离合器取力、传动轴取力等，根据需要在合适的位置取力。液压系统还要有液压泵、液压阀、油箱和液压油缸等。液压缸的选择我们可以通过最大举升力和油缸行程来选取，在选取过程中还要考虑到空间结构的影响，油缸活塞头有球头式和锁销式两种。当选择球头式的时候我们还要设计球头座，确定球头的安装位置。当选择锁销式活塞头的时候，我们要设计铰接座和选择销轴。在设计液压油缸铰支座时，要在副车架

16、上装有横梁。然后将其安装到横梁上去。具体位置在设计过程中决定；6、附属装置，当需要时还要有一些附属的装置。例如，双侧倾式自卸车车厢底架与副车架之间的固定方式在举升时应是活动的，这样才能使车厢双方向倾卸，但是在汽车行驶时车厢就应该是固定的，怎样判断是否固定，这就需要有相应的装置来保证。还有需要高强度的部分还要安装加强筋或者加强板。由于本车辆可用于城市街道的建设，所以在运输物料时，在物料上面应该有苫布以保证在运输过程中不能将东西散落于街道，造成污染。这样在车厢上就要设计用来挂苫布的挂钩。还要给苫布留有安装位置，初步定在驾驶室上挡板下侧。根据选用的二类底盘进行三翻式自卸车的设计，使其具有三侧倾斜货物

17、的功能。二类底盘的选择 汽车底盘通常是指除车身以外的其余部分。在车架上安装好发动机系统、传动系统、行走系统、悬架系统以及转向和制动系统等。在选择底盘时，一般是按经济效益来考虑的，比如：底盘的价格、装载质量、超载能力、百公里油耗、养路费等。除此之外，用户还要考虑底盘车架上平面离地高度。该数值越大整车重心越高，越容易造成翻车。影响该数值的因素主要是轮胎直径、悬挂的布置和主车架截面高度。专用车辆所采用的基本底盘按结构组成可分为二、三、四类底盘。根据整车的结构的需要，本设计采用了二类底盘，它是从基本整车上去掉货箱装置而形成的。目前，几乎 80%以上的专用车辆均采用二类地盘进行改装设计，其设计时要注意货

18、箱和工作装置的设计，而且还要对其进行适应性分析和必要的强度校核。汽车底盘总成的满足要求 1、适用性 对于专用改装车的总成应适用于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装造型设计。2、可靠性 所选用的各总成工作应可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命，且同一车型各总成零部件的寿命应趋于平衡。3、先进性 所选用的底盘或总成，应使用整车在动力性、经济性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。4、方便性 所选用的各总成要便于安装、检查保养和维修，处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。在选用底盘时，

19、除了上述因素外，还有以下两个很重要的方面：一是汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本中很大的部分，一定要考虑到用户可以接受。这也涉及到专用汽车产品能否很快的占有市场、企业能否增加效益等问题；二是汽车底盘供货要有来源。东风车 EQ3116GJ 适用于各类载重货车及专用汽车特殊功能的要求，工作可靠，出现故障的几率少，零部件有足够的强度和寿命。动力性、经济性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面都能达到同类车型的先进水平，安装、检查保养和维修方便，结构紧凑，价格也比较便宜，市场拥有量多，适合各种吨位的车型。经过全面的考虑，选择 EQ3116G 型载货车汽的二类底盘作为本设计自卸车的底盘，在此基础上

20、进行改装设计。其主要参数如表 21 所示。表 21 EQ3116G 汽车底盘参数 底盘型号 EQ3116GJ 驱动型式 42 满载轴荷分配（前/3568/7532 轴距(mm)3800 后）（kg）轮距（前/中/后）(mm)1800/1740 前悬/后悬(mm)1155/2000 接近角/离去角(o)28/50 最小离地间隙(mm)265 总质量(kg)11520 满载质量(kg)5000 最高车速(km/h)88 最大爬坡度 24%发动机型号 6BT 型式 四冲程直列六缸 缸径行程(mm)102114 压缩比 额定转速下功率（KW/r/min）118/2800 最大扭矩（Nm/r/min）5

21、83/12001400 最低燃油消耗率(g/KWh)306 百公里油耗(L/100km)20 车厢的设计 车厢是用于装载和倾卸货物，一般是由前栏板、左右侧栏板、后栏板和底板等组成。它对自卸汽车的质量利用系数影响很大，对其使用寿命也有一定的影响。自卸汽车车厢的基本结构形状有平底式、船底式、尾部上翘的半簸箕式和全长上翘簸箕式四种。其中侧倾式自卸车主要用平底式车厢，箱体的前后板固定，左右栏板的上部采用铰链活动固定可以展开为展翼状。在设计车厢时其载重量拟定为 5 吨，为了算出车厢质量，首先确定车厢的体积。车厢选择材料 车厢材料的选择比较重要，既要满足刚度、强度方面的要求又要节省材料，降低制造成本。车厢

22、底板主要受到货物重力的作用，还有在装卸时的惯性冲击作用；车厢侧板主要是运输货物过程中货物对板的作用力比较大，相对受到力的作用要稍小于车厢底板；车厢后板的受力情况和侧板相似，但还要考虑安全防护作用。综合以上因素考虑：车厢底板选热轧钢板（GB/T 7091988）厚度4.0mm；车厢侧板和后板选热轧钢板（GB/T 7091988）厚度 3.0mm；车厢的前板选热轧钢板（GB/T 7091988）厚度。车厢立柱的作用是固定侧板和后板使车厢成为一个厢式结构。车厢立柱选热轧扁钢（GB7041988）：宽度为 80mm，厚度为 63mm。车厢底架主要承受来自货物以及厢板的重力和惯性力作用，为了避免拖带泥土

23、及其它货物再加上外观美观问题，皆选择结构用矩形冷弯空心型钢（GB/T 67282002），其结构如图所示。H长边 B短边 t厚度 R外圆弧半径 图 矩形冷弯空心型钢 估算车厢质量 车厢质量对后面的设计相当重要，一是根据其选取液压缸（位置与最大承受压力），二是确定车厢位置来分配轴荷。车厢底架所选矩形冷弯空心型钢的数据如表 22 所示。1、车厢侧板结构 如图所示。为了加强车厢侧板和后厢板的承受能力，在侧厢板和后厢板上加装了加强肋，材料是用热轧槽钢（GB/T 7071988），其截面型式如图所示。所选的热轧槽钢的尺寸规格如表 23 所示。侧厢板质量的计算：表 22 矩形冷弯空心型钢截面尺寸参数（GB

24、/T 67282002）H(mm)B(mm)t(mm)理论重量Mkg m 50 40 3 60 40 3 90 40 4 90 60 4 注：表中理论重量是按密度为 7.85g/cm3计算。图 车厢侧板结构图 h高度 b腿宽 d腰厚 t平均腿厚 r内圆弧半径 1r腿端圆弧半径 图 热轧槽钢截面图 表 23 热轧槽钢的尺寸规格（GB/T 7071988）型号 h(mm)b(mm)d(mm)t(mm)r(mm)r1(mm)理论重量Mkg m 5 50 37 加强肋质量的计算：斜肋长度l 224562 5041450 mm=mm 总长度 L=406424562509.15 mm =mm 加强肋质量3

25、15.4389549.15 10kg51.83kgm 钢板质量327.85456 3 104.064 kg43.64kgm 侧厢板总质量1251.8343.64 kg95.47kgmmm侧厢板 2、车厢后板结构型式 图 车厢后板结构图 车厢后厢板质量的计算：（结构形式如图所示）加强肋质量的计算：长度21302456245650 22 mm5884mmL 质量315.438 5884 10kg32.00kgm 钢板质量327.85456 3 102.13 kg22.87kgm 后厢板总质量1232.0022.87 kg54.87kgmmm后厢板 3、车厢前厢板质量的计算 加强肋质量的计算：长度2

26、140 2 1065.5 2 966 2 64.78 3 mm8537.34mmL 质量315.438 8537.34 10kg46.43kgm 钢板质量327.85 1404.6 10 102.14 kg235.96kgm 前厢板总质量1246.43235.96 kg282.39kgmmm前厢板 4、车厢底架与底板的结构型式 车厢底架与底板总质量的计算：（结构形式如图所示）两根长梁质量31210040 22 108.594 kg34.72kgm 四周矩形管质量321150221002104.245 kg27.59kgm 两根长梁之间的短梁质量337454 107.338 kg21.87kgm

27、 其它十根短梁质量34677.5 10 103.775 kg25.58kgm 图车厢底架结构图 底板质量357.85 11504 102.1 kg75.83kgm 总质量为：1234534.72 27.59 21.87 25.58 75.83 kg 185.59kgmmmmmm底板 5、车厢立柱质量的计算 立柱长度4564 mm1824mmL 立柱质量37.85 80 63 101.824 kg72.16kgm立柱 根据以上各厢板的质量算出车厢总质量为：95.47 54.87 282.39 185.59 72.16kg 690.5kgMmmmmm侧厢板后厢板前厢板底板立柱 副车架的设计 为了改

28、善主车架的承载情况，避免集中载荷。同时也为了不破坏主车架的结构，一般多采用副车架(副梁)过渡。在增加副车架的同时，为了避免由于副车架刚度的急剧变化而引起主车架上的应力集中，所以对副车架的形状、安装位置及与主车架的连接方式都有一定的要求。副车架承受来自车厢的自重、物料重，装载时的瞬间冲击力，行驶在不平道路上的随机颠簸力、卸载时的冲击力。副车架承受弯曲、剪切及起共同作用下的复杂力。所以对副车架的要求就非常高，在选材与校核上更应该加以慎重。副车架的形状、尺寸及材料的选定 副车架的截面形状一般和主车架纵梁的截面形状相同，多采用槽形结构，其截面形状尺寸取决于自卸车的型式及其承受载荷的大小。副车架的材料采

29、用 16Mn 板材压制的型钢经铆接和焊接而成。为了避免由于副车架刚度的突然改变而引起的汽车车架纵梁的应力集中，副梁前端形式采用 U形过渡方式。其尺寸形状如图所示：l=H h=H 图 U 形过度方式 副车架主架主要由两个纵梁六个横梁组成。两个纵梁的材料和尺寸：槽钢=150mmh、=75mmb、=6mmd，其截面型式如图所示。两个铰接横梁材料：外径为 102mm 普通钢管（GB/T 173951998）。其余四个梁材料：热轧槽钢型号为 10，其截面型式参照图尺寸规格如表 24 所示。副车架的结构如图所示。表 24 热轧槽钢的尺寸规格（GB/T 173951988）型号 h(mm)b(mm)d(mm

30、)t(mm)r(mm)r1(mm)理论重量Mkg m 10 100 48 副车架铰接横梁的校核 对副车架的两根横梁进行受力分析，只要考虑两根梁受力最大时满足要求即可。当车厢翻转 450时铰接横梁受力最大，车厢整体重量落在副车架的两根横梁的一端，其受力形式如图所示。1、受力分析 两个梁受力 G=G+G=40009.8 2.39+691 9.8N=100460 N总载超超 （21）图 副车架结构图 图 副车架横梁的受力分析图 一个梁受力2100460 2N50230NGG总 1=sin54pG （22）1=Sin54pp （23）由（22）和（23）得：22=sin 5450230sin 5432

31、876Np G 由静力平衡A0M，对A点求力矩得：（已知条件：605.6mmOA，865mmAB，1040.5mmOG）605.68650Bpp （24）由（24）得：32876605.6 865N23017 NBp 所以5023023017 N=73247NABPGP 2、作剪力图和弯矩图（如图所示）AABBFQ/KNM/KNmOO50.2323.01730.42图 剪力图和弯矩图 3、应力校核 从图上梁上所受的最大弯矩Mmax=30.42KN 作用在梁上的最大应力：433322maxmax max zmaxz=M y/IMW30.4210 101021 9410216 N mm 146Nm

32、m 材料为 16Mn 的钢管许用应力 2b52kg mm12 159179GB 许用应力 22bb=146/9.8kg/mm15kg/mm 所以梁的强度符合要求。另外在副车架横梁和副车架纵梁焊接处加装了加强板，可以有效的增加了结合强度。副车架与车架的安装方式 副车架与车架之间有 20mm的缓冲垫。缓冲垫常选用木质、橡胶、聚合材料等。缓冲垫不仅能衰弱冲击，使载荷分布更均匀，也使副梁避开车架铆钉头等高起物。副车架在车架上固定时，副梁的前端应尽可能向前伸，副梁前端越靠近驾驶室越好，有利于改善该处的受力情况。止推连接板上端通过焊接与副梁固定，而下端则利用螺栓与车架纵梁腹板相连接。止推连接板的优点在于可

33、以承受较大的水平载荷，防止副梁与车架纵梁产生相对水平移动。相邻两止推连接板之间的距离在5001000mm 范围内。止推连接板的设计和校核 止推连接板的布置方式是一侧两个，结构如图所示。止推连接板的材料为：Q235 号钢：s=205235Mpa（材料的屈服极限）。：1、当车厢举升 540时副车架所受的水平力3p 如图所示。1p=Gsin54 （25）31 p=pcos54 （26）由公式（27）和（28）得：3p=Gsin54cos5450230 sin54cos54 N23886N 因为每侧有 2 个止推连接板，所以平均每个止推连接板受力为：133p=p223886 2N11943N 2、松联

34、接螺栓轴向载荷 许用拉应力：s=1.7=205/1.7=120.6 Mpa 1/2 1-633d1.3p=1.3 11943 10 120.6 10mm=11.35mm （27）通过查询机械设计手册选择了 M24 型的 GB/T 57822000 的角头螺栓，螺母选 GB/T 61702000 的 M24 螺母。图 止推连接板的结构 1-副车架；2-止推连接板；3-主车架纵梁 举升机构的设计 自卸汽车举升机构又称倾卸机构，包括车箱、车厢板锁紧机构、液压举升系统和举升连杆等组成。其作用是将车厢倾斜一定的角度，使车厢中的货物自动倾卸下来，然后再使车厢降落到车架上。自卸汽车举升机构的结构形式 根据举

35、升液压缸与车厢的连接形式的不同，分为直推式举升机构和连杆式举升机构两大类。自卸汽车对举升机构的设计要求如下：1、利用举升机构实现车厢的翻转，其安装空间不能超过车厢底部与主车架间的空间；2、结构要紧凑，可靠，具有很好的动力传递性能；3、完成倾卸后，要能够复位；4、在最大举升角时，车厢后板下垂最低点与地面保持一定斜货高度。1、油缸直推式 直推式举升机构的举升液压缸直接作用在车厢底架上，示意图如图所示。这种机构结构简单紧凑、举升效率高、工艺简单、成本较低。采用单缸时，容易实现三面倾斜。另外，若油缸垂直下置时，油缸的推力可以作为，车厢的举升力，因而所需的油缸功率较小。但是采用单缸时机构横向强度差，而且

36、油缸的推程较大；采用多节伸缩时密封性也稍差。2、俯冲式 俯冲式杆系倾卸结构简单，造价低，横向刚度好，举升转动圆滑平顺。但油缸必须增大容量。示意图如图所示：直推式与杆系组合式两大类倾卸机构各项性能比较祥见表 25 从以上几种方案分析中可以看到直推式和杆系倾卸式具有的共同特点是均采用液压作为举升动力。不同的是直推式是利用油缸直接举升车厢实现起倾卸，油缸推动力直接作用在车厢上，不需要杆系作用；而杆系倾卸式的倾卸机构由连杆、三角架或推杆等组成。不同的倾卸机构的布置和组成也不相同，但他们都具有举升平顺，举升刚度好，使油缸行程成倍增大，可采用结构简单、密封性好、易于加工的单缸，布置灵活多样等优点。图单缸直

37、推式倾卸机构 表 25 直推式与杆系倾卸式的比较 项目 直推式 杆系倾卸式 结构布置 简便,易于布置 比较复杂 系统质量 较小 较大 建造高度 较低 较高 油缸加工工艺性 多级缸，加工精度高，工艺性差 单级缸，制造简便，工艺性好 油压特性 较差 较好 系统密封性 密封环节多，易渗漏，密封性差 密封环节少，不易渗漏，密封性好 工作寿命 磨损大，易损坏，工作寿命较短 不易损坏，工作寿命较长 制造成本 较高 较低 系统倾卸稳定性 较差 较好 系统耐冲击性 较好 较差 针对双侧倾式自卸车选择举升形式和设计 通过之前的介绍与比较，适合双侧倾式自卸车两面倾卸的机构有：双缸直推式倾卸机构、单缸直推式倾卸机构

38、、油缸前推连杆组合式倾卸机构。但是由于双缸直推式倾卸机构的油缸由前后两组四个液压油缸组成，当一图俯冲式杆系倾卸机构 组油缸同时运动时很难达到同步，容易产生干涉现象，而且对液压缸的要求较高，对油路的控制也比较复杂。油缸前推连杆组合式倾卸机构的油缸行程大，偏摆角大，而且应用于车厢两面倾卸时举升力不一样，一边由于举升过快而容易发生侧翻现象，另一边由于举升过慢造成时间的浪费，对自卸车的装卸效率有所影响，这样就限制了它特有的功能，满足不了双侧倾式自卸车的要求，所以从多方面考虑我选择了单缸直推式倾卸机构。如图所示。举升机构是自卸汽车上的重要工作系统之一，其设计质量直接影响自卸汽车的使用能。而对于举升机构的

39、设计，国内设计单位通常采用传统的“类比作图试凑法”。这种方法工作量大，效率低，而且设计出的举升机构往往存在许多不合理的因素，影响自卸汽车举升性能，对自卸汽车产品的系列化不利。因此，要想获得具有良好工作性能，就必须从根本上改进设计手段和方法。该双侧倾式自卸车的举升机构采用的是直推式的，要考虑到以下因素：伸缩油缸的总节数和举升机构的油缸直径。举升机构各铰点的位置、构件尺寸等应满足自卸汽车的有关参数要求，并且不与底盘上各部件发生干涉，本身各构件之间也无运动干涉 图直推式举升机构工作示意图 首先，为保证机构进行有效的动力传递，举升过程的传动角应不小于许用传动角。由于举升质量阻力矩随着举升角度的增加而逐

40、渐减小，因此可不要求传动角在整个举升过程中都不小于同一许用角，仅需对举升初始位置时的传动角如图 217 所示BAC 和BCA（或与它们相对应的补角）加以限制即可。其次，举升过程中应保证BCA0，该角度在举升终了时达到最小值，故只需对其终值进行约束。该角度约束的具体值可通过逐步试算进行确定。基于以上分析以下是我们对举升机构进行设计。伸缩油缸的总节数的确定：初估伸缩油缸的单节伸缩工作行程287lmm。由设计的已知条件知：169ABmm，1042.8OAmm，21040.5OBmm，max50，9AOB，如图所示。图举升机构起始与终了位置简图 图直推式举升机构工作示意图 如图所示，根据余弦定理可知：

41、L=)maxcos(2222OBOAOBOA-L1 （28）在式中：OA=22ba=222110130=2114 5.32110130arctanarctan1ba 5.485.3451max OB=22ba=22211010=2110 代入式：L=140c2110211422110211422ox L=1594.88 根据 L=选取油缸型号为 5QTG D140 L1600其五级行程分别为:mmlllll32054321 液压系统的设计 液压系统是完成倾卸过程中最主要的部分。自卸汽车的液压系统由三部分组成:动力部分、操纵部分和执行部分(举升油缸)。动力部分主要有：取力器、油泵以及连接两者的传

42、动机构。操纵部分用来控制举升油缸实现车厢倾翻，它应具有举升、停止和下落三个动作。控制阀多采用三位四通阀，操纵控制阀的方式可分为：手动机械杠杆式、手动液压伺服式和气动操纵式三种。其工作原理如下：液压原理参见图所示:1、准备：使自卸车处于驻车制动状态，并将变速器置于空挡。启动发动机，然后踩离合器结合取力器使油泵进入工作状态。此时液压油经油泵、单向阀流回油箱；2、举升：扳动手柄使三位四通阀的油路接通，此时从油泵来的高压油进入油缸实现举升。油缸举升到最大行程时拨动限位阀，将高压油路与回油路接通而卸荷，举升停止，货厢处于举升最高位置；3、保持：控制手柄使三位四通阀的油路关闭，并切断取力器停止油泵工作。此

43、时压力油被三位四通阀锁死在油缸内。可按需要使货厢处于任意举升位置保持；4、降落：分缓慢降落与快速降落。将手柄推至一定位置，回油路仅部分打开，实现车厢缓慢降落。若将手柄推到底，则回油路被全部打开，油缸下腔油液向油箱快速回油。图液压原理图 液压缸的选取与计算 作为液压系统执行元件的油缸分为活塞式和浮柱式两类。活塞式均为单向作用，其缸体长度大而伸缩长度小、使用油压低（一般不超过14Mpa）。浮柱式为多级伸缩式油缸，一般有 2-5 个伸缩节，其结构紧凑，并且有短而粗、伸缩长度大、使用油压高（可达 35Mpa），易于安装布置等优点。浮柱式油缸又分为单向作用式与双向作用式。双向作用式用油压辅助车厢降落，因

44、此工作平稳、降落速度快。直推式倾卸机构多采用单作用多级油缸；而杆系组合式倾卸机构多采用单作用单级油缸。本次设计中为了达到倾卸的高度和对举升过程的控制，采用的是双作用多级油缸。1、油缸直径的确定 油缸选型主要依据自卸车翻倾机构所需的最大举升力以及最大举升角。最大举升力maxF=G+G=40009.82.39+7009.8N=100548 N载超超 2max4dFpN （29）max644 1005480.1265126.510 100.8Fdmmmp 式中：系统效率，通常按=；p液压系统额定工作压力Mpa，这里10Mpap。2、油缸工作行程的确定 通过前面求得：L=1600mm 根据 L=160

45、0mm 选取油缸型号 5QTG-140X320 该油缸的实际工作压力max22100548 4Mpa8.16Mpa1400.84Fpd（210）液压缸的基本数据如表 26 所示。表 26 5QTG-140X320 型液压缸的相关参数 参数 型号 D L1 L2 L3 L4 L5 额定压力 总行程 5QTG-140X320 140mm 320mm 320mm 320mm 320mm 320mm 16Mpa 1600mm 液压泵的选型计算 自卸车常用的油泵分为齿轮泵和柱塞泵两种。齿轮泵多为外啮合式，在相同体积下齿轮泵比柱塞泵流量大但油压低。柱塞泵最大特点是油压高（油压范围 1635Mpa），且在最

46、低转速下仍能产生全油压，故可缩短举升时间。中型自卸车上多采用齿轮泵，常用系列有 CB、CBX、CG、CN 等。重型自卸车常采用柱塞泵。液压缸工作容积V计算：2261408611013.25L44dVL （211）油泵流量TQ：6060 13.25L min58.9L min0.9 15TVQvt （212）式中：t举升时间，s，一般要求 t20s；液压泵容积效率=0.9。取力器速比i：0.892i 举升时发动机工作转速1338r minen 油泵转速1338r/min1500r/min0.892enni （213）油泵每转流量 q：3358.91010 mL/r39.27mL/r1500TQq

47、n （214）根据以上计算结果，选取 CB-D70 型齿轮油泵，其性能参数如下：额定流量65.92L/minTQ L/min（实需流量）额定压力10Mpanp Mpa（实际使用油压）额定转速1800r/minn 1500r/min(实际转速)CB-D70 型齿轮油泵性能参数如表 27 所示：表 27 油泵的性能参数 型号 流量 额定压力 最高压力 额定转速 最高转速 额定效率 驱动功率 重量 CB-D70 L/min 10Mpa 14Mpa 1800r/min 2400r/min 91%16.5kg 油箱容积与管路内径计算 1、油箱容积V的计算 油箱容积根据油箱公称容量系列（GB2876-81

48、）选取油箱容量为 40L。403.02313.25VV倍 2、管路内径的计算 高压管路的内径1158.94.64.6mm17.65mm4TQdV 低压管路的内径2258.94.64.6mm35.3mm1TQdV 式中：TQ油泵理论流量，L/min；1V高压管路中油的流速，1V3.6m/s；2V低压管路中油的流速，2V1m/s。根据管路计算结果选用型号 19-150 内径公称尺寸为 19mm、工作压力为 15Mpa、最小弯曲半径为 300mm 的两层钢丝编织胶管作为高压管，管接头形式为 A 型扣压式(JB 1885-77)；低压回油管则选用 38-50 内径公称尺寸为 38mm、工作压力为 5M

49、pa、最小弯曲半径为 500mm 的一层钢丝编织胶管（HG 4-40675）。液压油冬季选用柴油机油 8 号，夏季选用 11号柴油机油。其它液压阀的选型 详见表 25。表 25 液压阀选型 名称 公称通径 额定流量 压力调整范围 螺纹连接 单向顺序阀 20mm 50L/min 5070kg/cm2 XD1F-L20F 低压溢流阀 20mm 100L/min 510 kg/cm2 XF-L20B 卸荷溢流阀 20mm 100L/min 40160 kg/cm2 HY-Hb20 取力器的选择 取力器是汽车的一种专用的动力输出装置，它从发动机取出部分功率，用于驱动各类液压泵、真空泵、空压机以及各种专

50、用汽车工作机械。常用的取力方式可分为发动机取力、变速器取力、传动轴取力和分动器取力四种取力方式。由于我们选择的底盘的变速箱侧面上留有取力器连接口，而且考虑到传动行程短等因素，确定取力方式为变速箱取力。取力原理如图所示。图 变速器 II 轴取力方案 1-发动机；2-离合器；3-变速器；4-取力器；5-油泵 取力器实质上是一种单级变速器。其基本参数有取力器总速比、额定输出转矩、输出轴旋向以及结构质量等。其中 CA1091 系列汽车取力器有PT012/252、PT012/263、PT012/264、PT012/273 等 30 几种型号。其总速比有、等多种配比。其额定输出扭矩有210Nm、170Nm