基于有限元靜力分析的高位自卸汽車改裝設(shè)計(jì)

1、摘要高位自卸汽車是專用自卸汽車一種，高位自卸汽車主要用于運(yùn)輸散裝并可以散堆的貨物（如沙、土、以及農(nóng)作物等），還可用于運(yùn)輸成件的貨物，主要服務(wù)于建材廠、礦山、工地等。高位自卸汽車主要裝備有車廂舉升和傾卸機(jī)構(gòu)，使用方便，運(yùn)輸效率高，具有高度機(jī)動性和卸貨機(jī)械化的特點(diǎn)。文中一開始闡述了高位自卸汽車改裝設(shè)計(jì)的目的和意義、發(fā)展?fàn)顩r以及應(yīng)用前景。接著分析論證了一種裝載質(zhì)量為5t的高位自卸汽車的總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行了其舉升機(jī)構(gòu)、傾卸機(jī)構(gòu)和后廂門開合機(jī)構(gòu)等主要機(jī)構(gòu)的方案分析和選擇、運(yùn)動分析、動力學(xué)分析以及強(qiáng)度和剛度的計(jì)算校核；并對其主要構(gòu)件進(jìn)行了ANSYS10.0建模和靜力學(xué)分析。另外，文中還簡單介紹了液壓系統(tǒng)的

2、設(shè)計(jì)計(jì)算方法和過程。最后對改裝完成后的高位自卸汽車進(jìn)行了必要的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性等主要整車性能的計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果表明整車性能滿足要求。關(guān)鍵詞：改裝設(shè)計(jì)；高位自卸汽車；剪式舉升機(jī)構(gòu)；有限元；靜力學(xué)分析ABSTRACTHigh-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 tr

3、ansport 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 th

4、e 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 rese

5、arch object, analyse software ANSYS10.0 with the finite element , 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

6、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 ofliftin

7、g;Finite element; Statics analysis目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1研究本課題的目的和意義11.2高位自卸汽車定義、組成、功用11.3國內(nèi)外高位自卸汽車的發(fā)展概況41.4高位自卸汽車發(fā)展方向與前景51.5本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容5第2章 高位自卸汽車設(shè)計(jì)計(jì)算72.1基本尺寸參數(shù)的確定72.2質(zhì)量參數(shù)的確定7額定裝載質(zhì)量me7整車整備質(zhì)量m07總質(zhì)量ma82.3高位自卸汽車底盤的選擇8底盤型號的選定92.4本章小結(jié)10第3章 高位自卸汽車結(jié)構(gòu)方案分析123.1高位自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析123.1.1雙缸直推式舉升機(jī)構(gòu)13型舉升機(jī)構(gòu)14平行四邊形

8、舉升機(jī)構(gòu)15人字形舉升機(jī)構(gòu)15單級剪式舉升機(jī)構(gòu)16多級剪式舉升機(jī)構(gòu)18舉升機(jī)構(gòu)的方案的選定183.2高位自卸汽車傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析19單缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)203.2.2杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu)20油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)21前推杠桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)21油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)213.2.6油缸后推杠桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)223.2.7油缸浮動連桿式傾卸機(jī)構(gòu)223.2.8俯沖式桿系傾卸機(jī)構(gòu)23Y形傾卸機(jī)構(gòu)23傾卸機(jī)構(gòu)方案的選定243.3車廂后攔板開合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析243.3.1自轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)243.3.2滑塊式開合機(jī)構(gòu)25連桿式開合機(jī)構(gòu)25杠桿式開合機(jī)構(gòu)26后廂門機(jī)構(gòu)方案的選定263.4車廂未落報(bào)警機(jī)構(gòu)的

9、設(shè)計(jì)與分析263.5車廂鎖止機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析273.6舉升鎖止機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析283.7總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定283.8本章小結(jié)28第4章 高位舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算304.1高位舉升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析304.2高位舉升機(jī)構(gòu)的動力分析324.3高位舉升機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定34基本幾何尺寸的確定34舉升液壓缸推力T及行程S的確定344.4高位舉升機(jī)構(gòu)的校核35各鉸接點(diǎn)的受力分析35各鉸接點(diǎn)銷的選擇與校核38油缸作用處桿件尺寸的確定與校核38剪叉臂的校核38托架的校核414.5本章小結(jié)44第5章 高位傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算455.1傾卸機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析45角度關(guān)系的確定46角速度關(guān)系的確定475.2傾卸機(jī)構(gòu)的動力分析

10、485.3傾卸機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定49車廂最大傾卸角的確定50基本尺寸參數(shù)的確定50液壓缸最大推力Pmax的確定51拉桿最大拉力Tmax的確定515.4傾卸機(jī)構(gòu)的校核51三角臂的校核515.4.2拉桿的校核53銷的選擇與校核565.5本章小結(jié)56第6章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)576.1油缸的計(jì)算與選型57油缸直徑及行程的確定57油缸的選型586.2油泵的計(jì)算與選型58油泵工作壓力P的計(jì)算58油泵理論流量QT的計(jì)算59油泵排量q的計(jì)算59油泵功率N的計(jì)算60油泵的選型606.3油箱與油管的計(jì)算與選型60油箱容積V的計(jì)算60油管內(nèi)徑d的計(jì)算606.4分配閥的選型616.5取力器的選型61取力器布置方案的選定61取

11、力器型號的選定626.6本章小結(jié)62第7章 高位自卸基本性能參數(shù)計(jì)算637.1高位自卸汽車整車參數(shù)637.2動力性計(jì)算63發(fā)動機(jī)外特性63汽車的行駛方程式65動力性評價(jià)指標(biāo)的計(jì)算68高位自卸汽車整車動力性計(jì)算707.3燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算727.4高位自卸汽車穩(wěn)定性計(jì)算73高位自卸汽車運(yùn)輸狀態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算73高位自卸汽車卸貨時(shí)穩(wěn)定性計(jì)算757.5本章小結(jié)75結(jié)論77參考文獻(xiàn)78致謝80第1章 緒論1.1 研究本課題的目的和意義隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，以及對提高作業(yè)效率的要求日益增高，作為汽車大家族中一個分支的自卸汽車，陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的型式；2008年的北京奧運(yùn)會和2010上海世博會都將拉動對自

12、卸汽車的需求，而且大、重噸位的自卸車所占的比例也將進(jìn)一步增大。因此對現(xiàn)有的各型自卸汽車進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)是非常必要的，尤其在當(dāng)今節(jié)約型社會具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前國內(nèi)生產(chǎn)的自卸汽車其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，目前的自卸汽車就難以滿足要求。為此需設(shè)計(jì)一種高位自卸汽車，使它能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，以及對提高作業(yè)效率的要求日益增高，作為汽車大家族中一個分支的自卸汽車，陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的型式。自卸汽車按其載質(zhì)量的大小可分為超重型、重型、中型以及輕型；按其外形尺寸、總質(zhì)及能否在公路上行駛，又

13、可分為非公路用自卸汽車和公路用自卸汽車；按其車廂卸貨方向的不同，還可以分為后卸式、側(cè)卸式以及三面卸式。目前國內(nèi)外已經(jīng)研制成功并投入使用的自卸汽車有超重型自卸汽車、重型自卸汽車、三面卸自卸汽車、高通過性自卸汽車以及液壓舉升系統(tǒng)自卸汽車等五種類型；其中三面自卸汽車目前應(yīng)用的比較少，而液壓舉升系統(tǒng)自卸汽則應(yīng)用的日益廣泛。未來是節(jié)約型社會、智能化時(shí)代；因此未來的自卸汽車主要是偏重自卸舉升機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新與智能化，并且具有節(jié)約能耗的特點(diǎn)。1.2 高位自卸汽車定義、組成、功用自卸汽車自上世紀(jì)初誕生以來不斷發(fā)展，日趨完善，以成為當(dāng)今貨物運(yùn)輸?shù)闹饕獙Ｓ密囍?。自卸汽車?yán)密囕v自身的發(fā)動機(jī)驅(qū)動液壓系統(tǒng)，從而使車廂傾卸

14、機(jī)構(gòu)按預(yù)定的運(yùn)動軌跡運(yùn)行，使車廂傾斜一定角度卸貨貨物依靠其自重自行卸下，卸貨完畢后車廂依靠其自重復(fù)位。自卸汽車按其載質(zhì)量的大小可分為超重型、重型、中型以及輕型；按其外形尺寸、總質(zhì)及能否在公路上行駛，又可分為非公路用自卸汽車和公路用自卸汽車。超重型自卸汽車的外部寬度都大于2.5m，每軸載荷質(zhì)量都遠(yuǎn)大于13t，就屬于非公路用自卸汽車。按其車廂卸貨方向的不同，還可以分為后卸式、側(cè)卸式以及三面卸式。具體分類如下：超重型自卸汽車因其主要用于礦山采掘工程，專用于運(yùn)送爆破后的巖石、礦石，也多稱為礦用自卸車。其中小噸位的車型和載質(zhì)量3080t的車型也在大中型水電站施工及大江截流工程中廣泛應(yīng)用，運(yùn)送巖石、土方等

15、。超重型自卸汽車的主要特點(diǎn)有：一是作業(yè)效率高，每噸運(yùn)輸成本低；二是用途專一，其車型龐大，只在礦區(qū)或水電站施工區(qū)內(nèi)行駛；三是價(jià)格昂貴，與大批量生產(chǎn)的公路用車型相比，這類車型批量很小、專門設(shè)計(jì)，按訂貨量組織生產(chǎn)，所以每車價(jià)格昂貴；四是轉(zhuǎn)運(yùn)困難，因整車外形尺寸龐大，多采用總成運(yùn)輸，現(xiàn)場組裝整車1。專用自卸汽車是在普通自卸汽車的基礎(chǔ)上增設(shè)特定的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)自己的功能，以達(dá)到特定的目的。普通自卸車，其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，就難以滿足要求。為此需設(shè)計(jì)一種專用自卸汽車高位自卸汽車，它是裝備有車廂高位舉升和傾卸機(jī)構(gòu)兩套裝置，能將車廂舉升

16、到一定高度后傾卸物料的自卸汽車，適合于高貨臺卸貨。其外形如圖1.1所示。所謂高位自卸汽車是指在普通自卸汽車的基礎(chǔ)上安裝一個特殊裝置，該裝置能夠?qū)④噹e升到一定高度，車輛在這一高度卸貨。高位自卸汽車的高位傾卸動作循環(huán)方式有兩種：其一，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(fù)高位水平位置，最后平移下降到原始位置。其二，按上述程序，車廂高位傾卸后，車廂的兩種復(fù)位動作（即角度復(fù)位和平移下降復(fù)位）同步進(jìn)行2。圖1.1 高位自卸汽車高位自卸汽車的專用裝置由舉升機(jī)構(gòu)、傾卸機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)兩大部分組成。其中舉升機(jī)構(gòu)作用是將車廂平移舉升到某一預(yù)定的高

17、度，從而實(shí)現(xiàn)在該高度進(jìn)行高位卸貨。目前為止有剪式、L型、平行四邊形等多種舉升機(jī)構(gòu)。傾卸機(jī)構(gòu)的作用是使傾斜一定的角度，使車廂中的貨物自動卸下，然后再使車廂降落到車架上。它的主要結(jié)構(gòu)型式有直推式傾斜機(jī)構(gòu)、連桿式傾斜機(jī)構(gòu)兩種。而液壓舉升系統(tǒng)作用產(chǎn)生液壓能，實(shí)現(xiàn)舉升機(jī)構(gòu)傾翻的動力源；其結(jié)構(gòu)組成有液壓泵、控制閥、限位閥、舉升液壓缸等。液壓泵由取力器驅(qū)動，取力器的動力來源于汽車底盤；控制閥改變液壓系統(tǒng)回路，由駕駛員在駕駛室中操縱；限位閥限制車廂的最大傾角。大多設(shè)在液壓缸內(nèi)，當(dāng)車輛升至預(yù)定的角度時(shí)，限位閥起作用，限制車廂繼續(xù)傾斜；舉升液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿榆噹臋C(jī)械能的直接執(zhí)行部件。舉升和傾卸機(jī)構(gòu)是自卸汽

18、車的重要工作系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響自卸汽車的使用性能。隨著自卸汽車產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，它們的結(jié)構(gòu)型式也不斷增多。若能將不同類型的機(jī)構(gòu)按其各自的特點(diǎn)配備到與之相適應(yīng)的自卸汽車則無論是高位自卸汽車的工作性能，還是機(jī)構(gòu)的使用效率，都會得到很大的改善。因此如何選擇合適的舉升和傾卸機(jī)構(gòu)，成為高位自卸汽車設(shè)計(jì)中的首要問題3。高位自卸汽車上現(xiàn)在廣泛采用液壓傾卸機(jī)構(gòu)。根據(jù)油缸與車廂底板的連接方式，常用的傾卸機(jī)構(gòu)可以分為直接推動式和連桿組合式兩大類。油缸直接作用在車廂底板上的傾卸機(jī)構(gòu)稱為直接推動式傾卸機(jī)構(gòu)，簡稱直推式傾卸機(jī)構(gòu)。按傾卸點(diǎn)在車廂底板下表面的位置，該類機(jī)構(gòu)又可分為油缸中置和油缸前置兩種型式。前者油缸支在

19、車廂中部，油缸行程較小，油缸的舉升力較大，多采用雙缸雙柱式油缸。后者的油缸支在車廂前部，油缸的舉升力較小，油缸行程較大；一般用于重型自卸汽車上,，油缸則通常采用多級伸縮油缸。常用車廂傾卸機(jī)構(gòu)如下：1.3 國內(nèi)外高位自卸汽車的發(fā)展概況我國自卸汽車生產(chǎn)始于20世紀(jì)60年代初，經(jīng)過40多年的發(fā)展，尤其是在20世紀(jì)80年代以后通過技貿(mào)結(jié)合與合作生產(chǎn)方式，從國外引進(jìn)若干先進(jìn)的自卸汽車制造技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上形成以若干大型汽車制造廠為主體的機(jī)械傳動式自卸汽車生產(chǎn)企業(yè)集團(tuán)。公路用自卸汽車的裝載質(zhì)量從220t、礦用自卸汽車裝載質(zhì)量從20154t以下基本形成完整的專用汽車系列，為我國自卸汽車的騰飛打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)

20、。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，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和交通環(huán)境的改善，各行業(yè)對專用汽車尤其是工程系列專用汽車的需求越來越大。專用汽車將跟更加注重行業(yè)化、專用化、系列化。自卸汽車生產(chǎn)企業(yè)無論是在數(shù)量上還是在質(zhì)量上都得到了空前的發(fā)展，全國生產(chǎn)和改裝汽車的企業(yè)由最初不足10家發(fā)展到1989年的114家，到1998年的724家，占全國汽車生產(chǎn)企業(yè)的86.4%，其中改裝車廠631家，主機(jī)（整車制造）廠93家。專用汽車企業(yè)的性質(zhì)和生產(chǎn)模式也都發(fā)生較大改變。由原有分散的中、小型國有企業(yè)，通過聯(lián)合、兼并、重組、民營等手段形成了企業(yè)的集團(tuán)化、大型化。以前“小而全”

21、的生產(chǎn)格局也不復(fù)存在，自卸汽車的生產(chǎn)模式將朝著單一種類、系列化、多品種的專業(yè)化模式發(fā)展4。國外自卸汽車生產(chǎn)始于20世紀(jì)30年代，比我國早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。為提高自卸汽車的科技含量，追求高附加值，各國更是不斷采用先進(jìn)技術(shù)，其主要表現(xiàn)以下幾個方面：全面提高自卸汽車內(nèi)在質(zhì)量和使用性能；隨著使用范圍的不斷擴(kuò)大、用戶要求的不斷提高，自卸汽車正朝者多品種、系列化、小批量的方向發(fā)展；在制造加工方面，自卸汽車朝著底盤生產(chǎn)專業(yè)化、零部件生產(chǎn)專業(yè)化、工藝專業(yè)化和輔助生產(chǎn)專業(yè)化方向發(fā)展；廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，以提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和縮短設(shè)計(jì)研制的周期；在材料配置上

22、，將更多地采用高強(qiáng)度鋁合金、不銹鋼、工程塑料和聚合材料等。目前，自卸汽車以形成自己獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與車型系列。高位自卸車作為自卸車家族的重要組成，多品種、小批量也是其一大特點(diǎn)。高位自卸汽車生產(chǎn)的另一個特點(diǎn)是零部件專業(yè)化生產(chǎn)，大部分專用汽車廠實(shí)際是一個總裝廠。其產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)分工或組織專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)如自卸車油缸，副車架等均有個專業(yè)廠集中生產(chǎn)。目前，高位自卸汽車的市場占有量還很小，但隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種大型項(xiàng)目的實(shí)施，高位自卸汽車的市場需求量會逐漸增大，可以預(yù)見，在今后一段時(shí)間內(nèi)市場需求將得不到滿足。1.4 高位自卸汽車發(fā)展方向與前景隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，以及對提高作業(yè)效率的要求日益增高，作為汽車

23、大家族中一個分支的自卸汽車，陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的型式；2008年的北京奧運(yùn)會和2010上海世博會都將拉動對自卸汽車的需求，而且大、重噸位的自卸車所占的比例也將進(jìn)一步增大。西部大開發(fā)，將促進(jìn)西部地區(qū)專用汽車市場的有效增長，西部地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資達(dá)7000億，10年內(nèi)將修建公路35萬公里。專用汽車有著較大的市場發(fā)展空間。諸如“西氣東輸”、“西電東送”、“南水北調(diào)”、青藏鐵路及國內(nèi)幾條高速公路建設(shè)等大型項(xiàng)目的正式啟動，給專用汽車市場特別是重型專用汽車市場注入了巨大活力。任何大工程的啟動都需要工程機(jī)械的參與，高位自卸汽車將會在這些大型舞臺里扮演重要的角色。為使高位自卸汽車能夠在不同工況下圓滿的完成工

24、作的需求，經(jīng)過調(diào)查、研究，我國高位自卸汽車的品種開發(fā)還應(yīng)從以下方面努力：進(jìn)一步發(fā)展和完善中型高位自卸汽車；進(jìn)一步開發(fā)自動機(jī)械裝卸機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)農(nóng)業(yè)等部門的需求；進(jìn)一步提高高位自卸汽車的技術(shù)含量以追求其高附加值等。1.5 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種載重5t的高位自卸汽車，其性能參數(shù)與所選底盤車接近。高位自卸汽車是裝備有車廂高位舉升機(jī)構(gòu)和傾卸機(jī)構(gòu)兩套裝置的載貨自卸汽車。因此本設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容有：車廂高位舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、車廂傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、液壓傳動裝置設(shè)計(jì)計(jì)算選型，并進(jìn)行二類底盤的選擇、主要參數(shù)數(shù)據(jù)齊備、進(jìn)行二類底盤選型分析、產(chǎn)生具有實(shí)踐意義的選型總結(jié)；然后進(jìn)行車輛的總體布置和

25、性能分析，并用總布置草圖表達(dá)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(jì)算，完成部部件設(shè)計(jì)選型，達(dá)到工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的設(shè)計(jì)要求，并附之以總裝配圖，清楚表達(dá)設(shè)計(jì)。另外，根據(jù)高位自卸汽車舉升和傾卸機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能參數(shù)的要求，在有限元理論的基礎(chǔ)上，建立了舉升桿、托架、拉桿和三角臂的有限元模型，并使用ANSYS10.0進(jìn)行節(jié)點(diǎn)位移，應(yīng)力和應(yīng)力強(qiáng)度分析。第2章 高位自卸汽車設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 基本尺寸參數(shù)的確定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(chǔ)上進(jìn)行改裝而成，主要尺寸參數(shù)原則上應(yīng)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

26、底盤機(jī)構(gòu)如圖2.1所示。A-軸距 D-駕駛室最高點(diǎn)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-前懸圖2.1 CQ1113T6F23G461底盤結(jié)構(gòu)2.2 質(zhì)量參數(shù)的確定2.2.1 額定裝載質(zhì)量me高位自卸汽車是在普通自卸汽車的基礎(chǔ)多加了一套舉升和傾卸裝置，所以其裝載質(zhì)量要比普通自卸汽車小，根據(jù)CQ1113T6F23G461車底盤最大承載質(zhì)量為7320kg，所以初定額定裝載質(zhì)量為5000kg。2.2.2 整車整備質(zhì)量m0整車整備質(zhì)量是指汽車完全裝備好的質(zhì)量，包括潤滑油、燃料、隨車工具、備胎等所有裝置的質(zhì)量。參考同類普通自卸汽車的整車整備質(zhì)量，在此基

27、礎(chǔ)上在增加車廂升高裝置的質(zhì)量，便可估算高位自卸汽車的整車整備質(zhì)量。所選CQ1113T6F23G461車底盤的整備質(zhì)量為4080kg,因?yàn)樵诒敬卧O(shè)計(jì)選用的車廂尺寸有較大，為48002000640，因此整車整備質(zhì)量相對有所增加，取為5000kg；再加上雙級剪式舉升機(jī)構(gòu)約450kg。即高位自卸汽車整車整備質(zhì)量為：kg2.2.3 總質(zhì)量ma總質(zhì)量ma的計(jì)算公式為kg式中mp乘員質(zhì)量（kg），按每人65kg計(jì)。改裝后高位自卸汽車最大軸載質(zhì)量的分配應(yīng)基本接近原車底盤軸載要求。又由于車廂升高的同時(shí)，其質(zhì)心向后移，因此該高位自斜汽車的整車質(zhì)心位置可比同類普通自卸汽車的質(zhì)略向前移。2.3 高位自卸汽車底盤的選擇

28、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(jié)構(gòu)分可分為二、三、四類底盤。二類底盤是在整車基礎(chǔ)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5。一般專用改裝車輛在選用底盤時(shí)應(yīng)滿足下述要求：（1）適用性對于專用改裝車底盤應(yīng)適用于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標(biāo)進(jìn)行改裝造型設(shè)計(jì)。（2）可靠性所選用汽車底盤要求工作可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命；且同一車型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于平衡。（3）先進(jìn)性應(yīng)使用整車在動力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的

29、先進(jìn)水平的汽車底盤；而且在專用性能上要滿足國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。（4）方便性所選用的底盤要便用于安裝、檢查保養(yǎng)和維修，處理好結(jié)構(gòu)緊湊與裝配調(diào)試空間合理的矛盾。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(jià)格，它是專用汽車購置成本中很大的部分，一定要考慮到用戶可以接受。這也涉及到專用汽車產(chǎn)品能否很快的占有市場，企業(yè)能否增加效益問題。二是汽車底盤供貨要有來源，所選用的底盤在市場上必須具有一定的保有量6。2.3.1 底盤型號的選定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(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標(biāo)、專用設(shè)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

30、車輛采用二類底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。采用二類汽車底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)工作重點(diǎn)是整車總體布置和工作裝置設(shè)計(jì)，對底盤僅作性能適應(yīng)性分析和必要的強(qiáng)度校核，以確保改裝后的整車性能基本與原車接近7。目前國內(nèi)市場上底盤的種類多、品種全，如解放、東風(fēng)、紅巖等系列底盤性能好，價(jià)格便宜，市場保有量大，在載重量圍46t的中型汽車，選用的底盤也多為這些系列的產(chǎn)品。表2.1底盤性能對比列表解放東風(fēng)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(shè)計(jì)要求以及部分專用車輛的特殊要求可靠性工作可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命工作性能好，故障率低

31、，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命性能可靠，出現(xiàn)故障率低，各部件要有足夠的強(qiáng)度先進(jìn)性動力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛平順性及通過性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的先進(jìn)水平動力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的先進(jìn)水平動力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛平順性及通過性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的先進(jìn)水平方便性安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊價(jià)格較便宜比較便宜便宜供貨來源市場擁有量多市場擁有量多市場擁有量較多常見噸位各種噸位車型各種噸位車型輕、中型載貨車型經(jīng)過實(shí)際調(diào)研和上網(wǎng)搜集各類底盤及其技術(shù)參數(shù)相關(guān)方面的資料，并結(jié)合本

32、次改裝設(shè)計(jì)專用車的用途、最大裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標(biāo)、專用設(shè)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(jìn)行小規(guī)模的輕、中型載貨汽車或?qū)Ｓ密囕v改裝制造時(shí)，選用紅巖系列底盤相對較合理。所以選擇紅巖CQ1113T6F23G461底盤作為本次高位自卸汽車的底盤，其主要技術(shù)參數(shù)見表2.28。表2.2底盤技術(shù)參數(shù)列表車型CQ1113T6F23G461駕駛室最高點(diǎn)距車架上翼面距離（mm）2056發(fā)動機(jī)YC6105ZLQYC6108ZLQBD6114ZLQ11B駕駛室最大翻轉(zhuǎn)半徑（mm）2480汽車底盤長（mm）8208駕駛室后圍距前軸（mm）508軸距（mm）4600

33、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車架結(jié)構(gòu)（腹高、板厚）243、8+5車輪最大彈跳高度（mm）188車架外寬（mm）780底盤整備質(zhì)量（kg）4080推薦貨物重心（mm）890底盤軸荷（kg）前軸/后軸1680/2400車輛前懸/車架后懸（mm）1548/1800底盤最大承載質(zhì)量（kg）7320汽車底盤總高（mm）3060廠定最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量（kg）11400駕駛室翻轉(zhuǎn)中心位置（mm）110、1312備注11.00R20胎/T6駕駛室2.4 本章小結(jié)本章主要進(jìn)行高位自卸汽車底盤的選型。首先根據(jù)所需底盤的主要設(shè)計(jì)參數(shù)查詢各牌號對應(yīng)的

34、底盤，如東風(fēng)、解放以及紅巖等；然后將現(xiàn)有滿足設(shè)計(jì)參數(shù)要求的各種底盤進(jìn)行對比，通過比較他們的適用性、可靠性、先進(jìn)性、方便性、價(jià)格以及供貨來源等各方面因素選擇比較使用的底盤；綜合各方面情況最后選用紅巖CQ1113T6F23G461底盤作為本次高位自卸汽車的底盤。第3章 高位自卸汽車結(jié)構(gòu)方案分析高位自卸汽車裝備有車廂高位舉升機(jī)構(gòu)和車廂傾卸機(jī)構(gòu)兩套裝置，它能將車廂平移舉升到一定高度后傾卸貨物。目前國內(nèi)生產(chǎn)的自卸汽車，其卸貨方式為散裝貨物沿車廂地板卸下，卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，目前的自卸汽車就難以滿足要求。為此需設(shè)計(jì)一種高位自卸汽車，它能將車廂舉升到一定高度后再傾

35、斜車廂卸貨。對高位自卸汽車進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)是，一般應(yīng)滿足以下設(shè)計(jì)要求：具有一般自卸汽車的功能；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，最大升程Smax見表3.1；為方便卸貨，要求車廂在舉升過程中逐步后移，車廂處于最大升程位置時(shí)，其后移量a見表3.1。為保證車廂的穩(wěn)定性，其最大后移量amax不得超過1.2a；在舉升過程中可在任意高度停留卸貨；在車廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門隨之聯(lián)動打開；卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉，后廂門和車廂的相對位置見圖3.1；舉升和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)的安裝面不超過車廂側(cè)面；結(jié)構(gòu)盡量緊湊、簡單、可靠，具有

36、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(zhì)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Hd4800×2000×64012001800150250500030065010004000×2000×6401200180018028050003004508003900×2000×6401000150020035048003004506003900×1800×63015002000200320450028040050

37、03800×1800×6301500195020030040002803804703.1 高位自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析在高位自卸車改裝設(shè)計(jì)中對舉升升高機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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)a-高位自卸汽車靜止?fàn)顟B(tài)b-高位自卸汽車卸貨狀態(tài)圖3.1 高位自卸汽車示意圖3.1.1 雙缸直推式舉升機(jī)構(gòu)雙缸直推式舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。該結(jié)構(gòu)主要由前后兩組四個液壓油缸組成，在貨廂被舉升的過程中前后兩組油缸同步工作；當(dāng)貨廂到達(dá)

38、預(yù)定的高度后，后組兩個油缸停止工作并被鎖止，而前組兩個油缸則繼續(xù)工作，從而使車廂繞后組個油廂繞后組個油缸的舉升點(diǎn)轉(zhuǎn)動達(dá)到自動卸貨的目的。雙缸直推式該舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)主要有：（1）車廂可以在任意高度停留卸貨；（2）可以不額外裝配傾斜機(jī)構(gòu)。雙缸直推式該舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)主要有：圖3.2 雙缸直推式舉升機(jī)構(gòu)（1）車廂在舉升和下降過程中不易保持水平，穩(wěn)定性不好；（2）對液壓油缸的要求比較高；（3）在實(shí)際生活中很少采用這樣的結(jié)構(gòu)來舉升物體。3.1.2 L型舉升機(jī)構(gòu)L型高位自卸汽車是一種常見的高位自卸汽車，如圖3.3所示。圖3.4所示為車廂舉升機(jī)構(gòu)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

39、車架上），一端與車廂底部的鉸鏈E相聯(lián)，同時(shí)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(shí)，液壓油缸1伸長，推動L形桿BCD繞鉸鏈B逆時(shí)針轉(zhuǎn)過角度，使E端上升；與此同時(shí)，液壓缸2也聯(lián)動工作，使車廂也轉(zhuǎn)過角度，從而使車廂在上升過程中保持水平。隨著BCD桿的轉(zhuǎn)動，E點(diǎn)后移，同時(shí)帶動車廂后移，當(dāng)E點(diǎn)與B點(diǎn)等高時(shí)，后移量達(dá)到最大9。圖3.3 L型雙缸直推式舉升機(jī)構(gòu)圖3.4 L型雙缸直推式舉升機(jī)構(gòu)示意圖L型高位自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）該機(jī)構(gòu)充分利用了車廂前面的空間，使車廂底部的機(jī)構(gòu)變得簡單；（2）該機(jī)構(gòu)克服了后移量過大的缺點(diǎn)，機(jī)構(gòu)的尺寸也較小。L型高位自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)有

40、：（1）該機(jī)構(gòu)最大的缺點(diǎn)在于車廂全部重量均有L形桿BAI承擔(dān)，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(qiáng)度提出很高要求，同時(shí)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(jī)構(gòu)復(fù)雜；（3）液壓油缸的推程較大。3.1.3 平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)采用平行四邊形的車廂舉升裝置的自卸汽車如圖3.5所示，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.6所示。它利用油缸OE驅(qū)動平行四邊ABCD組成的連桿機(jī)構(gòu)，即可實(shí)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(shí)上該車就是在普通自卸汽車的基礎(chǔ)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10。圖3.5平行

41、四邊形舉升機(jī)構(gòu)平行四邊形舉升裝置的優(yōu)點(diǎn)有： （1）結(jié)構(gòu)簡單，易于加工、安裝和維修；（2）能夠保證車廂在舉升和下降過程中保持水平，穩(wěn)定性好；（3）液壓油缸較小的推程能夠完成車廂較大的上移量。平行四邊形舉升裝置的缺點(diǎn)是：車廂上移時(shí)，其后移量很大，為了保證車廂舉升到最大高度時(shí)，其最大后移量不超過設(shè)計(jì)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(shí)際中利用較少。圖3.6 平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)示意圖3.1.4 人字形舉升機(jī)構(gòu)人字形舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。該結(jié)構(gòu)主要由上下兩組液壓油缸組成，在貨廂被舉升的過程中兩組油缸同步工作；當(dāng)貨廂到達(dá)預(yù)定的高度

42、后，油缸1停止工作并被鎖止，而油缸2則繼續(xù)工作，從而使車廂轉(zhuǎn)動達(dá)到自動卸貨的目的。舉升時(shí)，液壓油缸1伸長，推動桿ABC繞鉸鏈A順時(shí)針轉(zhuǎn)過一定角度使C端上升；與此同時(shí)，液壓缸2也聯(lián)動工作，使車廂也轉(zhuǎn)過相應(yīng)角度，從而使車廂在上升過程中保持水平。隨著ABC桿的轉(zhuǎn)動，E點(diǎn)后移，同時(shí)帶動車廂后移，當(dāng)E點(diǎn)與B點(diǎn)等高時(shí)，后移量達(dá)到最大。圖3.7人字形舉升機(jī)構(gòu)示意圖人字形舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）結(jié)構(gòu)簡單，容易操作，易于加工、安裝和維修；（2）不需要額外加傾斜機(jī)構(gòu)，降低成本。人字形舉升機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)有：（1）油缸承受的力很大，而且推桿不耐用；（2）為了保證車廂舉升到最大高度時(shí)，需要的ABC桿較長,從而增加了機(jī)構(gòu)布置

43、的難度。3.1.5 單級剪式舉升機(jī)構(gòu)單級剪式舉升機(jī)構(gòu)是一種很常見的機(jī)械舉升，在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。采用單級剪式機(jī)構(gòu)車廂舉升裝置的自卸汽車如圖3.8所示。如圖3.9(a)所示該舉升機(jī)構(gòu)是由長度相等的兩桿AC和BD彼此鉸圖3.8 單級剪式舉升機(jī)構(gòu)高位自卸汽車接于E點(diǎn)；AC桿的A端與水平的液壓油缸拉桿鉸接，并可在滑槽內(nèi)移動；BD桿的B端與車廂底部為滑動鉸接。當(dāng)液壓油缸拉桿右移時(shí)，車廂上升，同時(shí)向后移動；液壓油缸拉桿左移時(shí)，車廂下降，同時(shí)向前移動（圖3.9(b)為液壓缸垂直安放）。采用此種布置時(shí)，在舉升后會使CD的距離較小，影響了車廂工作時(shí)的穩(wěn)定性，特別是在車廂翻轉(zhuǎn)卸貨時(shí)，這種影響尤為顯著。為

44、了消除這種影響，將E取為兩桿的中點(diǎn)，同時(shí)，為了使車廂在上移時(shí)能夠逐漸后移，需要將C點(diǎn)換成滑動鉸接，而D點(diǎn)換成固定鉸接（如圖3.10所示）11。此時(shí)，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(a) (b)a-油缸水平放置 b-油缸垂直放置圖3.9單級剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖(1)條直線上；同時(shí)由于液壓油缸的作用，拉動A點(diǎn)向后移動，因此，D點(diǎn)也隨之向后移動使整個車廂也向后移動。該剪式舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）結(jié)構(gòu)簡單，緊湊；（2）能夠很好的協(xié)調(diào)車廂上移與后移量之間的關(guān)系，滿足工作要求； 圖3.10 單級剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖(2)（2）（3）機(jī)構(gòu)的受力情況較好，汽車工作穩(wěn)定性容易得到保

45、證。這種剪式機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是液壓缸水平布置時(shí)，在舉升初始階段，傳動角較小，不利于工作。根據(jù)以上缺點(diǎn)，可以將液壓缸改為豎直布置的形式如圖3.9(b)所示；另外還可將A、B兩點(diǎn)互換，使A點(diǎn)固定連接，而B點(diǎn)滑動連接。改進(jìn)后的剪式機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是將液壓缸豎直布置后，可以很好的解決舉升機(jī)構(gòu)傳動角過小的問題，而且，它也具有，結(jié)構(gòu)簡單緊湊等優(yōu)點(diǎn)，更改連接方式以后，在整個舉升過程中車廂無后移量。此結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛。但是它的缺點(diǎn)跟它的優(yōu)點(diǎn)一樣明顯，要實(shí)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(shí)現(xiàn)，而且車廂不舉升時(shí)，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向布置，即液壓缸布置

46、在剪叉機(jī)構(gòu)的右側(cè)，如圖3.11所示。將液壓缸布置在右側(cè)，不但可以很好的就解決機(jī)構(gòu)傳動角小的問題，而且結(jié)構(gòu)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(diǎn)，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(jié)構(gòu)雖然很好的解決了上述有關(guān)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(shí)，它所需要的AEC桿和BED桿的長度將很大，而且此時(shí)液壓缸的行程也會變得更大。圖3.11 單級剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖(3)（3）3.1.6 多級剪式舉升機(jī)構(gòu)多級剪式機(jī)構(gòu)是在單級剪式機(jī)構(gòu)的上面再疊加相似的剪式結(jié)構(gòu)，通常有兩級或三級甚至更多；但應(yīng)用在自卸汽車上的舉升機(jī)構(gòu)不大于三

47、級。利用多級剪式舉升機(jī)構(gòu)可以將車廂垂直舉升到相當(dāng)高的高度，如圖3.12所示為雙級剪市式機(jī)構(gòu)高圖3.12 單級剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖位自卸汽車。圖3.13所示為雙級式舉升機(jī)構(gòu)的幾種結(jié)構(gòu)示意圖。這種機(jī)構(gòu)的油缸作用點(diǎn)布置十分靈活，而且在需要舉升高度叫大的情況下能夠有效減小油缸的行程。油缸既可布置在支撐桿的滑動鉸接處，也可以布置在支撐桿的中心鉸接處，還可以直接鉸接在支撐桿上，它能夠很好的解決舉升機(jī)構(gòu)傳動角和液壓油缸推程的關(guān)系。該舉升機(jī)構(gòu)具有單級剪式舉升機(jī)構(gòu)的絕大部分優(yōu)點(diǎn)；但因?yàn)槭嵌嗉壟e升，所以舉升裝置較為復(fù)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(yīng)用于舉升高度要求較高的時(shí)候。3.1.7 舉

48、升機(jī)構(gòu)的方案的選定綜合上述各舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及結(jié)合本次改裝設(shè)計(jì)車廂舉升高度的要求，選擇雙級剪式舉升機(jī)構(gòu)作為該自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)；又因?yàn)榭紤]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3.13(d)所示。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)：在實(shí)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(shè)計(jì)采用單缸的形式，在車廂兩邊下側(cè)的內(nèi)剪叉臂之間用螺栓組安裝一跟桿，然后油缸的作用力在該桿的中間，從而達(dá)到類似雙缸同步作用的效果。(a) (b) (c) (d)圖3.13 單級剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖a.油箱傾斜中置 b.油箱水平中置 c.油箱垂直安置 d.油箱水平安置3.2

49、高位自卸汽車傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析高位自卸汽車改裝對傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求如下：（1）利用連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車廂的翻轉(zhuǎn)，其安裝空間不能超過車廂底部與托架大梁間的空間；（2）結(jié)構(gòu)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(fù)位。現(xiàn)代自卸汽車傾卸機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)主要由傾卸桿系機(jī)構(gòu)、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(qū)動下完成傾卸動作。3.2.1 單缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)圖3.14 單缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖單油缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖3.14所示，這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、舉升效率高、工藝簡單、成本較低。采用單缸時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)三面

50、傾斜。另外，若油缸垂直下置時(shí)，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(shí)機(jī)構(gòu)橫向強(qiáng)度差，而且油缸的推程較大；采用多節(jié)伸縮時(shí)密封性也稍差。單油缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡單緊湊；且采用單缸時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)三面傾斜；（2）若油缸垂直下置時(shí)，油缸的推力可全部作為車廂的舉升力，因而所需的油缸功率較小。單油缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)橫向強(qiáng)度差，而且其油缸行程較大。代表車型：斯太爾1291.280/K38、瑪斯-5511。3.2.2 杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu)杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖如圖3.15所示，該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，橫向剛度比較好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動圓滑平順，桿系受力比較小，舉升過

51、程中油缸的擺動角度很小，油缸的行程也比較短等優(yōu)點(diǎn)。但因?yàn)闄C(jī)構(gòu)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(zhuǎn)時(shí)，車廂傾翻軸支架的水平間內(nèi)力非常大，因此，對材料的要求比較高。代表車型：日產(chǎn)PTL81SD。圖3.15杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu)3.2.3 油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖3.16所示，這種機(jī)構(gòu)橫向剛度較好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動圓滑平順，三腳架推動車廂舉升時(shí)，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。但是油缸在車廂翻轉(zhuǎn)過程中擺動角度較大，且活塞行程稍大12。代表車型：五十鈴TD50ALCQD、QD362。圖3.16 油

52、缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖3.2.4 前推杠桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)前推杠桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖如圖3.17所示，該機(jī)構(gòu)橫向剛度好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動平順圓滑，舉升過程中舉升力小，構(gòu)件受力改善。但油缸的行程過大，偏擺角大13。代表車型：SX360。圖3.17 桿系傾卸機(jī)構(gòu)（5）（五）3.2.5 油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖3.18所示，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較緊湊，橫向剛度較好，油缸的推程小，舉升時(shí)轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用在中輕噸位的自卸汽車上。另外，在改變?nèi)潜鄣南鄬Τ叽绾罂梢缘玫竭B桿放大式機(jī)構(gòu)；經(jīng)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)，油缸

53、的舉升力更小但其需要的布置空間也相對較大14。代表車型：五十鈴TD50A-D、QD352、HF352。圖3.18 油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖3.2.6 油缸后推杠桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)油缸后推杠連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖3.19所示，該機(jī)構(gòu)橫向剛度好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動平順圓滑，在舉升過程中，舉升力小，構(gòu)件受力改善。但油缸的行程過大，偏擺角大，且機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不緊湊15。圖3.19 油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖3.2.7 油缸浮動連桿式傾卸機(jī)構(gòu)油缸浮動連桿傾卸機(jī)構(gòu)示意圖如圖3.20所示，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，橫向剛度較好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動圓滑平順。油缸進(jìn)出油管活動范圍大，油管長，副車駕受力改善，舉升力系數(shù)較小。

54、但該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較大，油缸固定在節(jié)點(diǎn)上，從而使桿件剛度要求較高；而且油缸轉(zhuǎn)動角度過大。代表車型：YZ-300。圖3.20油缸浮動連桿式傾卸機(jī)構(gòu)3.2.8 俯沖式桿系傾卸機(jī)構(gòu)俯沖式桿系傾卸機(jī)構(gòu)示意圖如圖3.21所示，它的結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，橫向剛度好，舉升轉(zhuǎn)動圓滑平順；但油缸必須增大容量。代表車型：73型。圖3.21 俯沖式桿系傾卸機(jī)構(gòu)3.2.9 Y形傾卸機(jī)構(gòu)Y形桿系傾卸機(jī)構(gòu)示意圖如圖3.22所示，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，舉升轉(zhuǎn)動圓滑平順；但油缸必須增大容量，橫向剛度差，舉升機(jī)構(gòu)尺寸大，不易布置。該結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代自卸汽車的生產(chǎn)中應(yīng)用較少。3.2.10 傾卸機(jī)構(gòu)方案的選定從以上幾種方案分析中可以看到直推式

55、和桿系傾卸式具有的共同特點(diǎn)，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(shí)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(jī)構(gòu)由連桿、三角架或推桿等組成。不同的傾卸機(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu)簡單、密封性好、易于加工的單缸，布置靈活多樣等優(yōu)點(diǎn)。圖3.22 油缸浮動連桿式傾卸機(jī)構(gòu)根據(jù)上述各種傾卸機(jī)構(gòu)的對比分析，以及本次高位自卸汽車的改裝設(shè)計(jì)裝載質(zhì)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(jī)構(gòu)，如圖3.18所示。3.3 車廂后攔板開合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析高位自卸汽車改裝對車廂后攔板開

56、合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求如下：（1）在車廂傾斜卸貨時(shí)，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(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉。3.3.1 自轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)圖3.23 自轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)自轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.23所示，這種方案是最容易想到的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求中提到在車廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門隨之聯(lián)動打開，卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉。所以在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)車廂翻轉(zhuǎn)的時(shí)候后廂門是完全依靠自重下垂的，在車廂傾斜卸貨的時(shí)候，后箱門是可以隨之打開的，當(dāng)車廂恢復(fù)水平的時(shí)候，后箱門也可以自動的依靠重力而隨之關(guān)閉。另外，為了保持在后箱門關(guān)閉后，不會因?yàn)槠渌那闆r而再次打開，須在車廂的底部設(shè)計(jì)了一個倒鎖，它在后箱門關(guān)閉后會自動工作把后箱門鎖死。該設(shè)計(jì)方案的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，思路也比較清晰。缺點(diǎn)是該機(jī)構(gòu)在后攔板開啟之后