車輛工程畢業(yè)設計12遼寧工程技術大學普通自卸汽車結(jié)構設計

遼寧工程技術大學 畢業(yè)設計 （論文） 1 前言 汽車是作為一種交通工具而產(chǎn)生的 ,但發(fā)展到今天已經(jīng)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(jīng)成為當代物質(zhì)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(jīng)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(chǎn)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?nèi)粘；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(jīng)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(jù)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(chǎn)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(nèi)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(chǎn)。這 項大生產(chǎn)技術的出現(xiàn)，為提高汽車質(zhì)量、降低生產(chǎn)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(chǎn)量已占世界汽車產(chǎn)量達 200 萬輛。 1927 年夏。 “T”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(chǎn)品的大批生產(chǎn)以及汽車工業(yè)的大發(fā)展以來 ,汽車已經(jīng)為世界經(jīng)濟的大發(fā)展、為人類進入現(xiàn)代生活 ,產(chǎn)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(jīng)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(chǎn)業(yè)與高薪技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛 ,但汽車工業(yè)仍不失為美國產(chǎn)業(yè)最主要的支柱之一 .在全球的汽車保有量中 ,美國生產(chǎn)的汽車占 34.8%.日本汽車工業(yè)在 1941 年已經(jīng)有 5 萬輛的年產(chǎn)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，毛主席親筆賀國翹：普通自卸汽車結(jié)構設計 2 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(jīng)驗 ”的目標，國產(chǎn)第一輛解放牌載貨汽車于 1956 年 7 月 13 日駛下總裝配生產(chǎn)線，從此結(jié)束了中國自己不能制造汽車的歷史，圓了中國人自己生產(chǎn)國產(chǎn)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(jīng)濟實行 “調(diào)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(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)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(nèi)自行設計、國內(nèi)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(nèi)的先進成果移植到二汽）的方法，同時在湖北省內(nèi)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(chǎn)，當時主要生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)，主要生產(chǎn)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(chǎn)之后，天津 15 噸、常州 15 噸、北京 20 噸、 一 汽 60 噸（后轉(zhuǎn)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(chǎn)，緩解了冶金行業(yè)采礦生產(chǎn)裝備需遼寧工程技術大學 畢業(yè)設計 （論文） 3 要。 為適應國民經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)。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(chǎn)問世。 據(jù)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(chǎn)能力；地方發(fā)展汽車工業(yè)，幾乎全部仿制國產(chǎn)車型重復生產(chǎn)；據(jù)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(chǎn)向多品種、專業(yè)化發(fā)展，生產(chǎn)廠點近 200 家； 1980 年大中輕型客車生產(chǎn) 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(chǎn) 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(chǎn)品（解放、躍進、黃河車型）升級換代，結(jié)束 30 年一貫制的歷史；調(diào)整商用車產(chǎn)品結(jié)構，改變 “缺重少輕 ”的生產(chǎn)格局；建設轎車工業(yè)，引進技術和資金，生產(chǎn)國產(chǎn)轎車形成生產(chǎn)規(guī)模；行業(yè)管理體制和企業(yè)經(jīng)營機制改革，汽車、摩托車車型品種、質(zhì)量和生產(chǎn)能力大幅增長。 1981 1998 年，全國生產(chǎn)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(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)， 1994 年國家頒布汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策， 1992 1998 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(chǎn)量穩(wěn)步增長，經(jīng)濟效益有所改善。 1992 年全國汽車年產(chǎn)量首次超過100 萬輛， 1998 年生產(chǎn) 162.8 萬輛，世界排名第 10 位。 1997 年全國摩托車年產(chǎn)量突破 1000萬輛， 1998 年生產(chǎn) 879 萬輛，成為世界摩托車生產(chǎn)大國，排名第 1 位。 1998 年中國汽車工業(yè)產(chǎn)品銷售收入 2504.7 億元，工業(yè)總產(chǎn)值（現(xiàn)行價） 2527.8 元。 產(chǎn)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 1 2，有的企業(yè)為 3 5，除轎車產(chǎn)品外，具有一定的自主開發(fā)能力。 生產(chǎn)集中度明顯提高，經(jīng)濟規(guī)模初見端倪。 1998 年全國生產(chǎn)汽車 162.8 萬輛中， 14 家賀國翹：普通自卸汽車結(jié)構設計 4 汽車企業(yè)集團（公司）生產(chǎn) 148.5 萬輛，其生產(chǎn)集中度占全國年產(chǎn)量的 91.21。 1998 年全國生產(chǎn)轎車 50.7 萬輛，占全國汽車總產(chǎn)量的 31.14。 1998 年全國生產(chǎn)摩托車 879 萬 輛中，年產(chǎn) 20 萬輛以上的 11 家，其生產(chǎn)集中度占全國年產(chǎn)量的 60。 市場結(jié)構、產(chǎn)品結(jié)構趨向合理，產(chǎn)品質(zhì)量進一步提高。 1998 年全國商用車（貨車客車）產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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。“六五 ”、 “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(chǎn)品結(jié)構調(diào)整，每年以 3 7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(chǎn)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(nóng) 業(yè)、商業(yè)與國際貿(mào)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(jīng)濟的大發(fā)展、為人類進入現(xiàn)代生活，產(chǎn)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。 遼寧工程技術大學 畢業(yè)設計 （論文） 5 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(jù)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(zhì)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(jīng)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(jié)構緊湊與裝配調(diào)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，其底盤賀國翹：普通自卸汽車結(jié)構設計 6 為二類底盤 1 。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(nèi)尺寸（ mm）（長 寬 高 ） 45002300800 軸數(shù) 2 軸距（ mm） 3950 輪距（前 /后）（ mm） 1910/1800 總質(zhì)量（ kg） 11995 額定載質(zhì)量（ kg） 5000 整備質(zhì)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(zhuǎn)速（ kw/ r/min） 132/2600 最大扭矩 /轉(zhuǎn)速 (Nm/ r/min) 5901700 1.2 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。 遼寧工程技術大學 畢業(yè)設計 （論文） 7 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 emP132 KW 發(fā)動機最大功率時的轉(zhuǎn)速 pn2600 r/min 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 emT590 Nm 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)數(shù) Tn 1700 r/min 車輪動力半徑 dr0.520 m 車輪滾動半徑 r 0.536 m 主減速比 0i4.77 汽車列車迎風面積 DA 5.4435 2m 汽車列車總質(zhì)量 am11995 kg 其中汽車列車迎風面積 DA 的計算式為： DA =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 2 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 1 2 3 4 5 6 7 8 gi8.35 6.12 4.56 3.38 2.47 1.81 1.35 1.00 1.2.3 確定動力性計算時所需的有關系數(shù) 系數(shù) 、 、0f、 k 和 DC 的確定結(jié)果如表 1-5 所示，回轉(zhuǎn)質(zhì)量 換算系數(shù) 如表 1-6 所示。 賀國翹：普通自卸汽車結(jié)構設計 8 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) DC 0.5 滾動阻力系數(shù) 0f0.012 k 0 表 1-6 回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù) 的計算結(jié)果 Tablet.1-6 tablet of circumgyrate mass s result 擋位 1 2 3 4 5 6 7 8 1.2992 1.1709 1.1046 1.067 1.0462 1.0350 1.0292 1.0259 1.2.4 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(jù)。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(jīng) 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： eT=a 2en+ben+c (1-1) 3 式中 eT發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩（ Nm）； ne發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速（ r/min）； a、 b、 c待定系數(shù)，由具體外特性曲線決定。 根據(jù)經(jīng)驗公式可得： eT=emT-22 )()( etptpem nnnnTT （ 1-2） 式中 emT發(fā)動機最大輸出轉(zhuǎn)矩（ Nm） ； tn發(fā)動機最大輸出轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)速（ r/min）； 遼寧工程技術大學 畢業(yè)設計 （論文） 9 pn發(fā)動機最大輸出功 率時的轉(zhuǎn)速（ r/min）； pT發(fā)動機最大輸出功率時的轉(zhuǎn)矩（ Nm），p T=9549pemnP。 由式（ 2-1）和（ 2-2）式，可得： a=2)( ptpemnnTT b=2)()(2ptpemtnnTTn c=emT-22)()(pttpemnnnTT 發(fā)動機最大輸出功率 時的轉(zhuǎn)矩： pT=9549pemnP=95492600132=484.795 Nm 由此可得： a=2)( ptpemnnTT =2)26001700(795.484590 =-0.1299 310 b=2)()(2ptpemtnnTTn =2)2 6 0 01 7 0 0()759.484590(1 7 0 02 =0.4416 c=emT-22)()(pttpemnnnTT =590-22)2 6 0 01 7 0 0(1 7 0 0)7 9 5.4 8 450( =214.639 即發(fā)動機的外特性方程為： 693.2144416.0101299.0 232 eeeee nncbnanT 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： jiwft FFFFF (1-3) 式中 tF驅(qū)動力（ N）； fF滾動阻力（ N）； 賀國翹：普通自卸汽車結(jié)構設計 10 wF空氣阻力（ N）； iF坡道阻力（ N）； jF加速阻力（ N）。 a:驅(qū)動力tF專用汽車在地面行駛時受到發(fā)動機的限制所能產(chǎn)生的驅(qū)動力tF與發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩eT的關系為： tF=dge riiT 0 (1-4) 式中 gi變速器某一擋的傳動比； 0i主減速器速比； 傳動系統(tǒng)某一擋的機械效率； dr驅(qū)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fF專用汽車的滾動阻力fF由下式計算： fF= gfmacos 式中 am專用汽車的總質(zhì)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(jié)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=0f+kv c:坡道阻力iF遼寧工程技術大學 畢業(yè)設計 （論文） 11 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： iF= agma sind:空氣阻力wF大 量實驗表明，汽車的空氣阻力與車速 v 的平方成正比，即： wF= 2047.0 vAC DD 式中 DC 空氣阻力系數(shù)，專用汽車 DC 可取為 0.50.9。本次設計所取 DC 為 0.5。 DA 迎風面積（ 2m ），可按 A=BH 計算。 B 為輪距 （ m）， H 為整車高度（ m）。 e:加速阻力jF加速阻力是汽車加速行駛時所需克服的慣性阻力，有： jF= jma式中 j汽車加速度（ m/ 2s ）； 傳動系統(tǒng)回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。 將（ 1-1）式、（ 1-4）式代入（ 1-3）式可得： jmvACafgmriicbnan aDDadgee 202 047.0)s i nc o s()( (1-5) 又因 rviin ge 377.0 0，并將其代入（ 1-5）式，整理后，得： )s inc o s(212 afCCBvAvjm a (1-6) 式中 gmCrciiCrrbiiBACrraiiAadgdgDDdg20120223033 7 7.00 4 7.01 4 2.0 (1-7) 賀國翹：普通自卸汽車結(jié)構設計 12 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 0,0 j ，代入式（ 1-6）可得： 0212 fCCBvAv 將上式代入 kvff 0得： 0)()( 20122 CfCvkCBAv 因 0)(4)( 20122 CfCAkCB 則令 )(4)( 20122 CfCAkCBD (1-8) 又因通常 A0,所以方程的第二個根即是所求專用汽車的最高車速maxv,有 : A DkCBv 2 )( 2m ax (1-9) 根據(jù)式 (1-5)和式 (1-6)計算各擋位時的系數(shù) A、 B、 21 CC、 和 D 值。 計算結(jié)果如表（ 1-7）所示。 遼寧工程技術大學 畢業(yè)設計 （論文） 13 表 1-7 各擋的 A、 B、 21 CC、 和 D 的計算結(jié)果 Tablet.1-7 Tablet of block A、 B、 1C 、 2C and Ds result 擋 位 A B 1C 2C D 1 -0.3483310 0.5280 410 0.1302 510 -0.1176 610 0.6656 410 2 -0.1372310 0.2837 410 0.9543 410 -0.1176 610 0.3321 410 3 -0.5684210 0.1575 410 0.7111 410 -0.1176 610 0.1943 410 4 -0.2322210 0.8652 310 0.5271 410 -0.1176 610 0.1052 410 5 -0.914110 0.4620310 0.3852 410 -0.1176 610 0.5502 310 6 -0.367410 0.2481310 0.2822 410 -0.1176 610 0.2869 310 7 -0.159910 0.1380310 0.2105 410 -0.1176 610 0.1532 310 8 -0.726010 0.7573 210 0.1559 410 -0.1176 610 0.7851 210 將直接擋（第 8 擋位）的 A、 B、 21 CC、 和 D 值代入式（ 1-9），可 得該自卸汽車的最高車速maxv，即： 23.106)107260.0(2 107851.0)101176.0(0107573.02 )( 0 2622m a x A DkCBv /h b:計算最大爬坡度maxi將最低擋（第一擋位）的 A、 B、 21 CC、 和 D 值代入式 2124 4AC ACBE 可得： 2809.0101176.0103483.04 101302.0103483.04105280.04 4 63 5324212 ）（）（ ）（）（AC ACBE將 E 值代入式 ）（ 20m a x 1a r c s in EfE 賀國翹：普通自卸汽車結(jié)構設計 14 可得： 63.15)2809.01012.02809.0a r c s i n (1a r c s i n 220m a x ）（ EfE 所 以該車的最大爬坡度maxi為： 2798.063.15maxmax tgtgi 遼寧工程技術大學 畢業(yè)設計 （論文） 15 2 自卸汽車的用途與結(jié)構特點 2.1 自卸汽車用途與結(jié)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(qū)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(nóng)產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)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?；另一類屬于非公路運輸?shù)?重型自卸車，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(zhì)量級別分類 可分為輕型自卸車（其裝載質(zhì)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(cè)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(cè)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(jié)構分類 按 欄板結(jié)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。 賀國翹：普通自卸汽車結(jié)構設計 16 2.1.2 結(jié)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(jīng)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|(zhì)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(qū)動的布置形式。總質(zhì)量超過 19t 的自卸車多采用 64 或 62 的驅(qū)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(cè)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(jié)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(cè)欄板、前后欄板外側(cè)面通常布置有加強筋。 圖 2-1 車廂結(jié)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(cè)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(chǎn)生油壓驅(qū)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(qū)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、以遼寧工程技術大學 畢業(yè)設計 （論文） 17 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(cè)，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(diào)研和同類車型資料的收集分析，摸清產(chǎn)品的重要技術經(jīng)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(diào)使用、制造與經(jīng)濟三方面矛盾，處理好產(chǎn)品技術先進性與工藝繼承性、零部件通用化程度以及生產(chǎn)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(jié)構選型，確定舉升機構類型與貨廂結(jié)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 4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 FL 、接近角 1r 均可不變。后懸則減短，離去角 2r 增大。貨廂與駕駛室之間距 C 常在100mm250mm 范圍內(nèi)選取。貨廂長 HL 根據(jù)裝載質(zhì)量和貨物密度確定。 賀國翹：普通自卸汽車結(jié)構設計 18 圖 2-2 自卸汽車主要尺寸參數(shù) Fig.2-2 The diagram of cars main size parameter 2.2.2 質(zhì)量參數(shù)的確定 自卸車質(zhì)量參數(shù)包括廠定最大裝載質(zhì)量em、整備質(zhì)量om、廠定最大總質(zhì)量am、質(zhì)量利用系數(shù)G、容積利用系數(shù)V，以及重心位置等。 1.廠定最大裝載質(zhì)量em根據(jù)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(chǎn)品的系列化。 由此并根據(jù)所選車輛的具體參數(shù)，確定其em=5t。 2.整備質(zhì)量omom指的是裝備齊全、加滿油水的空車質(zhì)量。它等于底盤的整備質(zhì)量與汽車改裝部分質(zhì)量之和。改裝部分質(zhì)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(zhì)量。 由此并根據(jù)所選車輛的具體參數(shù)，確定其om=6.8t。 3.廠定最大總質(zhì)量amam是按規(guī)定裝滿貨物、坐滿司乘人員的整備質(zhì)量?？砂聪率接嬎悖?rea mmmm 0遼寧工程技術大學 畢業(yè)設計 （論文） 19 式中：0m自卸車整備質(zhì)量， kg； em廠定最大裝載質(zhì)量， kg； rm 額定司乘人員質(zhì)量，每人按 65kg 計。 因此并根據(jù)所選車輛的的具體 參數(shù)，確定其am=11995kg。 4 質(zhì)量利用系數(shù)GG是廠定最大裝載質(zhì)量em與其整車干質(zhì)量gom之比。 goeG mmG越大，則該車材料消耗少，材料利用率高。因此G可反映自卸 車設計制造水平 提高G的主要措施在于設法減輕傾卸機構與貨廂質(zhì)量。承擔公路運輸 15t 以下的中、重型自卸車之G約為 1.1 1.5;15t 以上礦用自卸車G約為 1 1.15。改裝自卸車的G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。 賀國翹：普通自卸汽車結(jié)構設計 20 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(jié)構簡單、易于設計、布置簡單、結(jié)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(jié)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(jié)構布置比較復雜，系統(tǒng)質(zhì)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(zhì)量am： 5000kg; 最大舉升角max： 55 2 用作圖法進行機構的運動分析，其結(jié)構詳見圖 4-1。圖中 OAB 為舉升初始位置，其舉升總質(zhì)量質(zhì)心為 C。由總布置獲得： a=55、 b=1860、 18000 b、 1L =160。 油缸總行程 L 計算：總行程 L 應保證最大舉升角max的設計要求?？筛鶕?jù)余弦定理，從 OA ,B 中解出： 12m a x,2,2 )c o s (2( LOBOAOBOAL (3-1) 5 遼寧工程技術大學 畢業(yè)設計 （論文） 21 式中 1861186055 2222 baOA )1 8 6 055a r c t a n ()a r c t a n (1 ba1.693 1020212)(a r c t a n babbL 4.75 4.1811)c o s ( 21 0, bOB 代入式 (3-1)得 : mmL 16701607.1829160)75.455c o s (4.1811186124.18111861 0022 根據(jù) L=1670mm, 選 取 油 缸 型 號 為 3TG-D100L1670, 其 三 級 行 程 分 別 為555,555,560 321 LLL 。 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 fig b：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(zhì)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。 賀國翹：普通自卸汽車結(jié)構設計 22 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321 ddd 、，以及各級油缸力矩比系數(shù)321 、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(zhuǎn)中心 O 產(chǎn)生的舉升力矩pM與對舉升總質(zhì)量wm對 O 點的阻力矩wM應取得平衡。即： wp MM 油缸舉升力矩 s in OAPMp最大舉升阻力矩 iwww XmM 由此可知： iww XmOAP s in 所以，油缸舉升力 wiw mOAXP sin(3-2) 遼寧工程技術大學 畢業(yè)設計 （論文） 23 式中 wm舉升總質(zhì)量，等于廠定最大裝載質(zhì)量em與貨廂質(zhì)量gm之和。本次設計中之602410245000 gew mmm ； iwX質(zhì)心至翻轉(zhuǎn)中心水平坐標，它是隨車廂舉升角 變化 。 )c o s (0 OCX iw，當 =0時， iwX為最大值， mmOCOCXw 1 7 0 0c o s 0m ax ； 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 iwX為最大， 角為最小時，油缸舉升力 P 為最大舉升力，由圖 可知： mmOCOCX w 1 7 0 0c o s 0m ax ； 又因為： 77.58min 由此可求得maxP 6： 14.69136024796.01861 170077.58s i n m a xm a x wow mOA XP c:油缸直徑的確定 油缸推力 與油缸直徑的關系式為： pdP i4 2 (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 10MaP。 將式（ 3-3）代入式（ 3-2）中，即可得到各級油缸的最 小直徑： wwi mOAXpds in42由 此 可得： pOAmXd wwi sin4 賀國翹：普通自卸汽車結(jié)構設計 24 按上式可計算出各級油缸的最小直徑后，再經(jīng)過標準化，選定油缸直徑系列為：。， mmdmmdmmd 6080100 321 由式（ 3-3）可計算出各節(jié)油缸總推力分別為： Npdp 7854104 1.04 62211 Npdp 5027104 08.04 62222 Npdp 2 8 2 7104 06.04 62233 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： wipii MM 舉升力矩piM按式： s in OAPM p 可求得如下： 1 3 7 0 065.69s i n18617854s i n 111 op OAPM Nm 900086.74s in18615027s in 222 op OAPM Nm 486061.67s in18612827s in 333 op OAPM Nm 阻力矩wiM可按式： c o sm axwwiwwwi XmXmM 可求得如下： 1444600c o s170085041 wM Nm 1376081.17c o s170085042 wMNm 950085.35c o s170085043 wM Nm 代入式： 遼寧工程技術大學 畢業(yè)設計 （論文） 25 wipii MM 可求得如下： 89.1106.144 1013722 5 5111 wpMM 31.1106.137 109022 55222 wpMM 02.11095 106.4822 5 5333 wpMM 將上述全部計算結(jié)果匯總?cè)绫?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(jié)果 運動參數(shù) 車廂舉升角 () 0 17.81 35.85 55 油缸與底座夾角 () 69.65 74.86 67.61 58.77 油缸行程 L(mm) 0 560 1115 1670 各級缸徑 d(mm) 100 80 60 力學參數(shù) 各級缸初推力 P(Nm) 7850 5023 2825 舉升力矩 pM (Nm) 13700 9000 4860 力矩比系數(shù) 1.89 1.31 1.02 賀國翹：普通自卸汽車結(jié)構設計 26 4 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(jié)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 7 ： 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(zhuǎn)閥手柄置于水平初始位置。啟動發(fā)動機，然后踩離合器，結(jié)合取力器使油泵進入工作狀態(tài)。此時液壓油經(jīng)油泵、單向閥、液壓換向閥流回油箱。 b:舉升 將轉(zhuǎn)閥手柄逐漸向上轉(zhuǎn)動關閉換向閥。此時從油泵經(jīng)單向閥來的高壓油，經(jīng)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。 遼寧工程技術大學 畢業(yè)設計 （論文） 27 c:保持 將轉(zhuǎn)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(nèi)。可按需使貨廂處于任意舉升位置保持。 d:降落 分緩慢降落和快速降落 將轉(zhuǎn)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(zhuǎn)閥手柄推到底，則回油路被全部打開，油泵下腔油液經(jīng)分流體向油箱快速回油。 4.1.2 液壓系統(tǒng)結(jié)構布置 自卸汽車液壓系統(tǒng)由液壓能產(chǎn)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(chǎn)生部件 液壓