QY3060高位自卸車(chē)改裝設(shè)計(jì)-含液壓缸圖紙【11張cad圖紙+說(shuō)明書(shū)完整資料】

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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 the 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 research object, , 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 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 of lifting 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 第1章 緒論 1 1.1課題研究的目的 1 1.2自卸車(chē)概述 1 1.3課題研究現(xiàn)狀及分析 2 1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容 4 第2章 高位自卸車(chē)總體設(shè)計(jì) 5 2.1總體布置原則 5 2.2 車(chē)廂的設(shè)計(jì) 7 2.3高位自卸汽車(chē)底盤(pán)的選擇 8 第3章 高位自卸汽車(chē)結(jié)構(gòu)方案分析 12 3.1高位自卸汽車(chē)的自卸車(chē)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 13 3.1.1平行四邊形自卸車(chē)構(gòu) 13 3.1.2 L型自卸車(chē)構(gòu) 15 3.1.4多級(jí)剪式自卸車(chē)構(gòu) 18 3.1.5自卸車(chē)構(gòu)的方案的選定 18 3.2高位自卸汽車(chē)傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 19 3.2.1杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu) 20 3.2.2單缸直推式傾卸機(jī)構(gòu) 20 3.2.3油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu) 20 3.2.5傾卸機(jī)構(gòu)方案的選定 21 3.3車(chē)廂后攔板開(kāi)合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 22 3.3.1自轉(zhuǎn)開(kāi)合機(jī)構(gòu) 22 3.4總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定 23 第4章 高位自卸車(chē)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 25 4.1高位自卸車(chē)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 25 4.2高位自卸車(chē)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析 28 4.3高位自卸車(chē)機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定 29 4.3.1基本幾何尺寸的確定 29 4.3.2舉升液壓缸推力T及行程S的確定 30 4.4高位自卸車(chē)機(jī)構(gòu)的校核 31 4.4.2各鉸接點(diǎn)銷(xiāo)的選擇與校核 34 4.4.3油缸作用處桿件尺寸的確定與校核 34 第5章 高位傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 35 5.1傾卸機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定 35 5.1.1車(chē)廂最大傾卸角的確定 35 5.1.2 液壓缸最大推力Pmax的確定 36 5.1.3拉桿最大拉力Tmax的確定 36 5.2銷(xiāo)的選擇與校核 36 第6章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 38 6.1油缸的計(jì)算與選型 38 6.1.1油缸直徑及行程的確定 38 6.1.2油缸的選型 40 6.2油泵的計(jì)算與選型 40 6.2.1油泵工作壓力P的計(jì)算 40 6.2.2油泵理論流量QT的計(jì)算 41 6.2.3油泵排量q的計(jì)算 41 6.2.4油泵功率N的計(jì)算 42 6.2.5油泵的選型 42 6.3油箱與油管的計(jì)算與選型 42 6.3.1油箱容積V的計(jì)算 42 6.3.2油管內(nèi)徑d的計(jì)算 42 總結(jié) 44 參考文獻(xiàn) 45 致 謝 46 44 第1章 緒論 1.1課題研究的目的 裝載車(chē)廂能自動(dòng)傾翻一定角度卸料，大大節(jié)省卸料時(shí)間和勞動(dòng)力，縮短運(yùn)輸周期，提高生產(chǎn)效率，降低運(yùn)輸成本，是常用的運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)車(chē)輛。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，尤其是自2001年11月10日起，中國(guó)正式成為WTO成員國(guó)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)逐漸開(kāi)放。同時(shí)，我國(guó)亦確立了以擴(kuò)大內(nèi)需為主的經(jīng)濟(jì)政策，實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略，加大對(duì)基建項(xiàng)目的投資力度，農(nóng)林牧漁、采礦、水利、軍工、環(huán)保、商業(yè)運(yùn)輸、交通、通訊、金融、機(jī)場(chǎng)、電力、城市建設(shè)和石油開(kāi)采等行業(yè)均快速發(fā)展，使各種類(lèi)型的專(zhuān)用車(chē)需求量大增。在廣大城鄉(xiāng)的沙場(chǎng)、礦山、工地及一般的土木工程等的運(yùn)輸作業(yè)中，輕型農(nóng)用自卸車(chē)以其靈活機(jī)動(dòng)、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。自卸車(chē)構(gòu)是輕型農(nóng)用自卸車(chē)卸料作業(yè)的關(guān)鍵部件，它直接影響著輕型農(nóng)用自卸車(chē)的整車(chē)性能和舉升性能，是自卸車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)首先需要解決的問(wèn)題。液動(dòng)自卸車(chē)構(gòu)是工程自卸車(chē)常用的一種自卸車(chē)構(gòu)，它實(shí)際上是一種演化形式的四連桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)外力（液壓舉升油缸施加）作用實(shí)現(xiàn)四連桿運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)將貨物傾卸的目的。 1.2自卸車(chē)概述 自卸汽車(chē)是利用本車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓自卸車(chē)構(gòu)，將其車(chē)廂傾斜一定角度卸貨，并依靠車(chē)廂自重使其復(fù)位的專(zhuān)用汽車(chē)。 自卸汽車(chē)按其用途可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)屬非公路運(yùn)輸用的重型和超重型(裝載質(zhì)量在20t以上)自卸汽車(chē)。主要承擔(dān)大型礦山、水利工地等運(yùn)輸任務(wù)，通常是與挖掘機(jī)配套使用。這類(lèi)汽車(chē)也稱(chēng)為礦用自卸汽車(chē)。它的長(zhǎng)度、寬度、高度以及軸荷等不受公路法規(guī)的限制，但它只能在礦山、工地上使用。另一類(lèi)用于公路運(yùn)輸用的輕、中、重型(裝載質(zhì)量在2～20 t)普通自卸汽車(chē)。它主要承擔(dān)砂石、泥土、煤炭等松散貨物運(yùn)輸，通常是與裝載機(jī)配套使用。 某些自卸汽車(chē)是針對(duì)專(zhuān)門(mén)用途設(shè)計(jì)的，故又稱(chēng)專(zhuān)用自卸汽車(chē)。如：擺臂式自裝卸汽車(chē)、自裝卸垃圾汽車(chē)等。圖1-1為普通自卸汽車(chē)的結(jié)構(gòu)組成。 普通自卸汽車(chē)技裝載質(zhì)量分為：輕型自卸汽車(chē)、中型自卸汽車(chē)和重型自卸汽車(chē)；按運(yùn)載貨物傾卸方向分為：后傾式、側(cè)傾式、三面傾式和底卸式自卸汽車(chē)；按車(chē)廂欄板結(jié)構(gòu)分為：欄板一面開(kāi)啟式、欄板三面開(kāi)啟式和簸箕式(即無(wú)后欄板)自卸汽車(chē)。 隨著國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要不斷增加，自卸車(chē)產(chǎn)量近年來(lái)一直保持較高產(chǎn)銷(xiāo)量，在專(zhuān)用車(chē)綜合產(chǎn)量中保持第一位置，但在種類(lèi)、型式、材料運(yùn)用方面與國(guó)外還有一定的差距。自卸汽車(chē)?yán)^續(xù)快速增長(zhǎng)，銷(xiāo)量超過(guò)載貨汽車(chē)上升到第一位。主要原因是固定資產(chǎn)投資強(qiáng)勁增長(zhǎng)，巨大的投資規(guī)模奠定了自卸車(chē)市場(chǎng)需求基礎(chǔ)；自卸汽車(chē)品種增加，不僅適應(yīng)和滿(mǎn)足施工需求，同時(shí)向運(yùn)輸市場(chǎng)發(fā)展；牽引汽車(chē)保持較快發(fā)展，已成為長(zhǎng)距離公路運(yùn)輸?shù)闹髁?chē)型。 圖1-1 普通自卸汽車(chē)結(jié)構(gòu)組成 1-液壓傾卸操縱裝置；2-傾卸機(jī)構(gòu)；3-液壓油缸；4-拉桿；5-車(chē)廂； 6-后鉸鏈支座；3-安全撐桿；8-郵箱；9-油泵；10-傳動(dòng)軸；11-取力器 1.3課題研究現(xiàn)狀及分析 汽車(chē)發(fā)明后不久，汽車(chē)維修機(jī)械師就在想："怎樣才干夠把汽車(chē)舉升到空中，從而可以在其下面工作？"自卸車(chē)的發(fā)展史告訴我發(fā)明第一臺(tái)自動(dòng)自卸車(chē)的靈感來(lái)自理發(fā)師的椅子，因?yàn)樗梢钥焖偕岛托D(zhuǎn)，以適應(yīng)于不同身高和胖瘦的顧客。早期的單柱地基式液壓自卸車(chē)，大大地提高了比它問(wèn)世還早的千斤頂和臺(tái)架的功能，這種早期自卸車(chē)的旋轉(zhuǎn)功能可以在舉起汽車(chē)以后，將其旋轉(zhuǎn)360°。也許你經(jīng)常去的一個(gè)汽車(chē)維修廠(chǎng)，現(xiàn)在仍然利用這種自卸車(chē)為客戶(hù)提供日常的汽車(chē)維修服務(wù)，這種自卸車(chē)大多已經(jīng)工作了75年了。 隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，單柱式自卸車(chē)設(shè)計(jì)上的局限性很快就顯露出來(lái)了如果只是汽車(chē)四周進(jìn)行檢測(cè)維修工作的話(huà)，這種自卸車(chē)也就足夠了但是這種自卸車(chē)的起重臂和中央立柱會(huì)妨礙進(jìn)入汽車(chē)底部的大部分區(qū)域。針對(duì)單柱式自卸車(chē)的這些局限性，工程師已經(jīng)提出了很多自卸車(chē)的設(shè)計(jì)方案并作了許多改進(jìn)工作?，F(xiàn)在自卸車(chē)的選擇范圍很大，有地基式、托舉式、剪式、平行四邊形式、便攜式、單柱式、雙柱式、四柱式、驅(qū)動(dòng)式、接觸車(chē)架式、對(duì)稱(chēng)式、非對(duì)稱(chēng)式、小行程、大升程、隊(duì)列式以及其它各種自卸車(chē)設(shè)計(jì)方案。某些自卸車(chē)可能同時(shí)具有這些設(shè)計(jì)方案中的幾個(gè)特點(diǎn)。汽車(chē)維修工業(yè)也迅速壯大。特別是改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的汽車(chē)維修有很大的發(fā)展，為之服務(wù)的汽車(chē)維修設(shè)備行業(yè)已成為我國(guó)的新興行業(yè)并不斷壯大作為汽車(chē)維修用必備之一的各種汽車(chē)自卸車(chē)設(shè)備如雨后春筍般的涌現(xiàn)。因?yàn)橐苿?dòng)和拆裝方便，也便于維修中小型汽車(chē)，逐漸代替了以前修車(chē)的“地溝模式”。隨著我國(guó)汽車(chē)保有量的增加，自卸車(chē)作為維修的重要工具，需求量也大大增加。因此，自卸車(chē)的重要性和普及性，決定了它是一種備受專(zhuān)業(yè)人士和經(jīng)營(yíng)管理者重視的設(shè)備。 目前，發(fā)達(dá)國(guó)家（如美國(guó)）生產(chǎn)的汽車(chē)自卸車(chē)質(zhì)量較好、性能較穩(wěn)定、設(shè)備操作簡(jiǎn)單，在經(jīng)銷(xiāo)商中口碑良好。我國(guó)的汽車(chē)自卸車(chē)是20世紀(jì)90年代依據(jù)國(guó)外的產(chǎn)品技術(shù)生產(chǎn)的，國(guó)內(nèi)最早研究剪式自卸車(chē)的是上海寶得寶，1999年開(kāi)始，寶得寶機(jī)型比較笨重，主要的質(zhì)量問(wèn)題集中在油管易爆和平臺(tái)不同步，2000年后質(zhì)量有了改進(jìn)。但由于不是批量，所以?xún)r(jià)格偏高。到現(xiàn)在自卸車(chē)市場(chǎng)已經(jīng)擁有近百個(gè)中外品牌，產(chǎn)品系列成百上千。然而國(guó)內(nèi)汽車(chē)自卸車(chē)雖然也相對(duì)定型，但很多產(chǎn)品性能還不夠穩(wěn)定，故障多，可靠性差，外觀不夠美觀，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)等方面都還有很多地方有待改進(jìn)。 剪刀式自卸車(chē)是一個(gè)使用較廣的自卸車(chē)，在最近幾年所有新銷(xiāo)售的自卸車(chē)中，至少二分之一都是這種類(lèi)型的。這種設(shè)計(jì)之所以很流行，有幾方面的原因的：一就是這種自卸車(chē)安裝起來(lái)很快，不需要大范圍的開(kāi)挖，也不需要對(duì)維修廠(chǎng)的整體布局進(jìn)行一些永久性的變動(dòng)。二是功能的多樣性，它適用于大多數(shù)轎車(chē)的維修和保養(yǎng)。三是剪式自卸車(chē)使用方便，占地空間較小。四是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，剪式自卸車(chē)較為精密。 無(wú)論是維修多種車(chē)型的綜合類(lèi)修理廠(chǎng)，還是經(jīng)營(yíng)范圍單一的街邊（如輪胎店）都適用。 汽車(chē)自卸車(chē)要求其能夠從兩側(cè)將汽車(chē)水平同步舉升，不能發(fā)生側(cè)偏。而汽車(chē)底盤(pán)下方必須為空的，以方便工人進(jìn)行維修作業(yè)，要求汽車(chē)自卸車(chē)兩側(cè)的舉升裝置必須是分離的，且兩側(cè)的上升或下降又必須是完全同步的。由于汽車(chē)的重量一般都較大，再加上舉升裝置自身的重量，要求舉升力較大，而且升降時(shí)要求非常平穩(wěn)，所以汽車(chē)自卸車(chē)一般都采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。汽車(chē)自卸車(chē)在汽車(chē)維修行業(yè)是最重要、最基本的工具之一，是將汽車(chē)從一個(gè)高度提升至另一高度進(jìn)行維修的設(shè)備，具有至關(guān)重要和不可替代的作用。它能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)直接影響到維修車(chē)輛、維修人員的安全，甚至?xí)苯佑绊懙狡?chē)維修業(yè)務(wù)的興衰。自卸車(chē)一定要安全可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單，使用方便，占地空間較小。否則在一定程度上會(huì)影響工作效率。而傳統(tǒng)的機(jī)械式自卸車(chē)安全性較差，所需的維護(hù)工作較多，被液壓式自卸車(chē)取代也是大勢(shì)所趨。液壓式自卸車(chē)，它具有安全性能好、維護(hù)周期長(zhǎng)以及工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。目前，在我國(guó)很少出現(xiàn)利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)汽車(chē)自卸車(chē)進(jìn)行研究，然而只有將汽車(chē)自卸車(chē)的工程實(shí)踐和虛擬樣機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，才能真正加快自卸車(chē)產(chǎn)品的發(fā)展歷程。 1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容有：車(chē)廂高位自卸車(chē)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、車(chē)廂傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、液壓傳動(dòng)裝置選型，后進(jìn)行車(chē)輛的總體布置和性能分析，并用總布置草圖表達(dá)主要底盤(pán)部件的改動(dòng)和重要工作裝置的布置；最后通過(guò)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)。 第2章 高位自卸車(chē)總體設(shè)計(jì) 2.1總體布置原則 在進(jìn)行總體布置時(shí)應(yīng)按照以下原則： 盡量避免對(duì)汽車(chē)底盤(pán)各總成位置的變動(dòng)因?yàn)橐恍┛偝刹考恢玫淖儎?dòng)，不僅會(huì)增加成本，而且也可能影響到整車(chē)性能。但有時(shí)為了滿(mǎn)足專(zhuān)用工作裝置的性能要求，也需要作一些改動(dòng)，如截短原汽車(chē)底盤(pán)的后懸、燃油箱和備胎架的位置作適當(dāng)調(diào)整等。但改變的原則是不影響整車(chē)性能。 應(yīng)滿(mǎn)足專(zhuān)用工作裝置性能的要求，使專(zhuān)用功能得到充分發(fā)揮 例如氣卸散裝水泥罐式汽車(chē)的專(zhuān)用功能是利用壓縮空氣使水泥流態(tài)化后，通過(guò)管道將水泥輸送到具有一定高度和水平距離的水泥庫(kù)中。氣卸水泥的主要性能指標(biāo)是水泥剩余率或?；衣?，為了降低這一指標(biāo)，可將罐體布置成與水平線(xiàn)成一定角度，如圖2-1所示。但這樣布置會(huì)使整車(chē)質(zhì)心提高，減少了側(cè)傾穩(wěn)定角，因此也可以水平布置。所以在進(jìn)行總布置時(shí)，要從多方面綜合考慮。 圖2-1 斜臥式粉罐汽車(chē)總體布置 1-裝料口；2-排氣閥；3-空氣壓縮機(jī)；4-慮氣器；5-安全閥；6-進(jìn)氣閥；3-二次噴嘴閥；8-壓力表；9-卸料口；10-調(diào)速器操縱桿；11-卸料軟管；12-進(jìn)氣管道 1) 裝載質(zhì)量、軸載質(zhì)量分配等參數(shù)的估算和校核 為適應(yīng)汽車(chē)底盤(pán)或總成件的承載能力和整車(chē)性能要求，在總布置初步完成后應(yīng)對(duì)某些參數(shù)其中最主要涉及的是裝載質(zhì)量的確定和軸載質(zhì)量的分配進(jìn)行估算和校核，這些參數(shù)對(duì)整車(chē)性能有很大影響。若不滿(mǎn)足要求．應(yīng)修改總體布置方案。 2) 應(yīng)避免工作裝置的布置對(duì)車(chē)架造成集中載荷 例如在圖2-2混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的布置方案中，圖(a)的布置形成了明顯的集中載荷，而在圖(b)的布置中、由于采用了具有足夠剛性的副車(chē)架，因而可將這種集中載荷轉(zhuǎn)化成均布載荷，有利于改善主車(chē)架縱梁的強(qiáng)度和壽命。 圖2-2 主車(chē)架縱梁載荷狀態(tài)比較 應(yīng)盡量減少專(zhuān)用汽車(chē)的整車(chē)整備質(zhì)量，提高裝載質(zhì)量 由于專(zhuān)用汽車(chē)工作裝置的增加，使得專(zhuān)用汽車(chē)的整備質(zhì)量比同類(lèi)底盤(pán)的普通貨車(chē)要增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般自卸車(chē)要增加耗材5％～10％，一般罐式車(chē)要增加耗材15％～25％，因此，減少整備質(zhì)量，充分利用底盤(pán)的裝載質(zhì)量，增大質(zhì)量利用系數(shù)，是專(zhuān)用汽車(chē)改裝設(shè)計(jì)過(guò)程個(gè)要追求的主要指標(biāo)之一。 應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求 例如對(duì)整車(chē)的長(zhǎng)、寬、高、后懸等尺寸在相關(guān)法規(guī)中部有明確的規(guī)定，一定不能超出標(biāo)準(zhǔn)的要求。 專(zhuān)用汽車(chē)總體布置的任務(wù)是正確選定整車(chē)參數(shù)，合理布置工作裝置和附件。使取力裝置、專(zhuān)用工作裝置、其它附件與所選定的汽車(chē)底盤(pán)構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體，達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所提出的整車(chē)基本性能和專(zhuān)用性能的要求。 2.2 車(chē)廂的設(shè)計(jì) 車(chē)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，圖2-3為典型的底板橫剖面呈矩形的后傾式車(chē)廂結(jié)構(gòu)。為避免裝載時(shí)物料下落碰壞駕駛室頂孟，通常車(chē)廂前欄板加做向上前方延伸的防護(hù)擋板。車(chē)廂底板固定在車(chē)廂底架之上。車(chē)廂的側(cè)欄板、前后欄板外側(cè)面通常布置有加強(qiáng)筋。 后傾式車(chē)廂廣泛用于輕、中和重型自卸汽車(chē)。它的左右側(cè)欄板固定，后欄板左右兩端上部與側(cè)欄板餃接，后欄板借此即可開(kāi)啟或關(guān)閉。 圖2-3 車(chē)廂結(jié)構(gòu)圖 1-車(chē)廂總成；2-后欄板；3、4-鉸鏈座；5-車(chē)廂鉸支座； 6-側(cè)欄板；3-防護(hù)擋板；8-底板 側(cè)傾式及三面傾卸式車(chē)廂欄板與底板為直角，如圖2-4所示。其欄板開(kāi)啟、關(guān)閉的鉸接軸為上置式，開(kāi)啟時(shí)，欄板呈自由懸垂?fàn)?，多用于有?cè)傾要求的中型自卸汽車(chē)。 礦用白卸汽車(chē)和重型自卸汽車(chē)的車(chē)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(chē)廂采用雙層底板結(jié)構(gòu)，以增加底板的強(qiáng)度和剛度，并可減輕自重。簸箕式車(chē)廂如圖2-5所示。 圖2-4 側(cè)頃式及三面傾卸式車(chē)廂 圖2-5 簸箕式車(chē)廂 本文設(shè)計(jì)的紅巖QY3060底盤(pán)普通自卸汽車(chē)，沒(méi)有側(cè)傾要求，故采用后傾式車(chē)廂。 2.3高位自卸汽車(chē)底盤(pán)的選擇 專(zhuān)用汽車(chē)性能的好壞直接取決于專(zhuān)用汽車(chē)底盤(pán)的好壞，通常專(zhuān)用車(chē)輛所采用的基本底盤(pán)按結(jié)構(gòu)分可分為二、三、四類(lèi)底盤(pán)。二類(lèi)底盤(pán)是在整車(chē)基礎(chǔ)上去掉貨廂，三類(lèi)底盤(pán)是從整車(chē)上去掉駕駛室與貨廂，四類(lèi)底盤(pán)是在三類(lèi)底盤(pán)的上去掉車(chē)架總成剩下的散件。 一般專(zhuān)用改裝車(chē)輛在選用底盤(pán)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足下述要求：適用性、可靠性、先進(jìn)性、方便性等要求。 除了上述主要要求外，還有兩個(gè)值得注意的方面，一是汽車(chē)底盤(pán)價(jià)格，它是專(zhuān)用汽車(chē)購(gòu)置成本中很大的部分，一定要考慮到用戶(hù)能接受。這也涉及到專(zhuān)用汽車(chē)產(chǎn)品能否很快的占有市場(chǎng)，企業(yè)能否增加效益。二是汽車(chē)底盤(pán)供貨要有來(lái)源，所選用的底盤(pán)在市場(chǎng)上須具有一定的保有量。 專(zhuān)用汽車(chē)底盤(pán)的選擇主要是根據(jù)專(zhuān)用汽車(chē)的類(lèi)型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專(zhuān)用汽車(chē)的性能指標(biāo)、專(zhuān)用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動(dòng)力匹配等決定，目前，幾乎80%以上的專(zhuān)用車(chē)輛采用二類(lèi)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。采用二類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)工作重點(diǎn)是整車(chē)總體布置和工作裝置設(shè)計(jì)，對(duì)底盤(pán)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(chē)性能基本與原車(chē)接近。 目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上底盤(pán)的種類(lèi)多、品種全，如解放、東風(fēng)、紅巖等系列底盤(pán)性能好，價(jià)格便宜，市場(chǎng)保有量大，在載重量圍4～6t的中型汽車(chē)，選用的底盤(pán)也多為這些系列的產(chǎn)品。 經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)研和上網(wǎng)搜集各類(lèi)底盤(pán)及其技術(shù)參數(shù)相關(guān)方面的資料，并結(jié)合本次改裝設(shè)計(jì)專(zhuān)用車(chē)的用途、最大裝載質(zhì)量、使用條件、專(zhuān)用汽車(chē)的性能指標(biāo)、專(zhuān)用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動(dòng)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(chē)或?qū)Ｓ密?chē)輛改裝制造時(shí)，選用紅巖系列底盤(pán)相對(duì)較合理。所以選擇二類(lèi)底盤(pán)作為本次高位自卸汽車(chē)的底盤(pán)，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2.2。 表2.1　底盤(pán)性能對(duì)比列表 解放 東風(fēng) 紅巖 適用性 適用于各類(lèi)載重貨車(chē)及專(zhuān)用汽車(chē)特殊功能的要求 適用于各類(lèi)載重貨車(chē)及專(zhuān)用汽車(chē)特殊功能的要求 適用于各噸位載重貨車(chē)的改裝設(shè)計(jì)以及部分專(zhuān)用車(chē)輛的特殊要求 可靠性 工作可靠，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命 工作性能好，故障率低，零部件有足夠的強(qiáng)度和壽命 性能可靠，出現(xiàn)故障率低，各部件有足夠的強(qiáng)度 先進(jìn)性 動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛平順性及通過(guò)性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平 動(dòng)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(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平 動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛平順性及通過(guò)性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平 價(jià)格 較便宜 比較便宜 便宜 常見(jiàn)噸位 各種噸位車(chē)型 各種噸位車(chē)型 輕、中型載貨車(chē)型 將全金屬焊接車(chē)廂設(shè)計(jì)成等剛度體車(chē)廂是自卸汽車(chē)設(shè)計(jì)的重點(diǎn).但是很難既能保證高強(qiáng)度又能保證輕量化。 就整車(chē)而言，可以看成由車(chē)輪、前軸、后橋殼、懸架、車(chē)架、車(chē)廂及其橡膠緩沖塊等不同剛度單元組合而成的彈性體，受力時(shí)，將按照各自的剛度產(chǎn)生各自的變形，其變形量與剛度成反比，吸收的能量與剛度成正比。 車(chē)廂剛度，無(wú)論是彎曲剛度還是扭轉(zhuǎn)剛度，都會(huì)增加車(chē)架的相應(yīng)剛度，兩者的剛度是相輔相成、互相補(bǔ)償?shù)摹．?dāng)汽車(chē)前后左右車(chē)輪處于高差較大的路面，車(chē)架扭曲較大時(shí)，車(chē)廂應(yīng)該有一定的扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)性。如果車(chē)相的扭轉(zhuǎn)剛度過(guò)大，當(dāng)車(chē)架扭轉(zhuǎn)到一定程度時(shí)，車(chē)廂前支承緩沖塊相應(yīng)的一側(cè)壓到極限位置，車(chē)廂縱梁的另一側(cè)可能離開(kāi)緩沖塊，車(chē)廂前端的一大部分重量轉(zhuǎn)移到一側(cè)的車(chē)架縱梁上，縱梁可能超載損壞。如果車(chē)廂扭轉(zhuǎn)剛度過(guò)小，能與車(chē)架扭轉(zhuǎn)隨動(dòng)，當(dāng)車(chē)架產(chǎn)生較大扭曲時(shí)，車(chē)廂可能因變形過(guò)大而早期損壞。 全金屬焊接等剛度車(chē)廂設(shè)計(jì)的規(guī)范化的定量的設(shè)計(jì)計(jì)算方法并不是很完善，根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)，可以知道一些設(shè)汁規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 表2.2 底盤(pán)技術(shù)參數(shù)列表 車(chē)型 QY3060 駕駛室最高點(diǎn)距車(chē)架上翼面距離（mm） 2056 汽車(chē)底盤(pán)長(zhǎng)（mm） 8208 駕駛室后圍距前軸（mm） 508 軸距（mm） 4600 外氣管距前軸距離（mm） 752 車(chē)架有效長(zhǎng)度（mm） 5578 車(chē)架上平面離地高度（滿(mǎn)載）（mm） 1007 車(chē)架外寬（mm） 780 底盤(pán)整備質(zhì)量（kg） 4080 推薦貨物重心（mm） 890 底盤(pán)軸荷前軸/后軸（kg） 1680/2400 車(chē)輛前懸/車(chē)架后懸（mm） 1548/1800 底盤(pán)最大承載質(zhì)量（kg） 7320 汽車(chē)底盤(pán)總高（mm） 3060 廠(chǎng)定最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量（kg） 11400 高位自卸汽車(chē)與普通自卸汽車(chē)一樣，都是在二類(lèi)底盤(pán)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(chē)底盤(pán)尺寸相同，從而保證其整車(chē)性能參數(shù)與原車(chē)基本保持不變。常見(jiàn)二類(lèi)底盤(pán)機(jī)構(gòu)如圖2.1所示。 圖2.1 CQ1113T6F23G461底盤(pán)結(jié)構(gòu) A-軸距 D-駕駛室最高點(diǎn)到車(chē)架上表面距離 H-底盤(pán)總高 J-后懸 K-底盤(pán)有效長(zhǎng) L-底盤(pán)總長(zhǎng)Y-推薦載物重心 U-前懸 第3章 高位自卸汽車(chē)結(jié)構(gòu)方案分析 高位自卸汽車(chē)裝備有車(chē)廂高位自卸車(chē)機(jī)構(gòu)和車(chē)廂傾卸機(jī)構(gòu)兩套裝置，它能將車(chē)廂平移舉升到一定高度后傾卸貨物。 對(duì)高位自卸汽車(chē)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)是，一般應(yīng)滿(mǎn)足以下設(shè)計(jì)要求： a具有一般自卸汽車(chē)的功能； b在舉升過(guò)程中可在任意高度停留卸貨； c舉升和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的安裝空間不超過(guò)車(chē)廂底部與大梁間的空間，后廂門(mén)打開(kāi)機(jī)構(gòu)的安裝面不超過(guò)車(chē)廂側(cè)面； d能將滿(mǎn)載貨物的車(chē)廂在比較水平的狀態(tài)下平穩(wěn)地舉升到一定高度； e在車(chē)廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門(mén)隨之聯(lián)動(dòng)打開(kāi)；卸貨完畢，車(chē)廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門(mén)也隨之可靠關(guān)閉； f為方便卸貨，要求車(chē)廂在舉升過(guò)程中逐步后移，為保證車(chē)廂的穩(wěn)定性，其最大后移量amax不得超過(guò)1.2a； g結(jié)構(gòu)盡量緊湊、簡(jiǎn)單、可靠，具有良好的動(dòng)力傳遞性能。 表3.1　參考數(shù)據(jù) 單位:mm 車(chē)廂尺寸（L×W×H） 車(chē)廂最大升程Smax 車(chē)廂最大后移量a 額定裝載質(zhì)量W（kg） 駕駛室與車(chē)廂的距離Lt 車(chē)廂下表面與車(chē)架上表面的距離Hd 4800×2000×640 1200~1800 150~250 5000 300~650 1000 4000×2000×640 1200~1800 180~280 5000 300~450 800 3900×2000×640 1000~1500 200~350 4800 300~450 600 3900×1800×630 1500~2000 200~320 4500 280~400 500 3800×1800×630 1500~1950 200~300 4000 280~380 470 3.1高位自卸汽車(chē)的自卸車(chē)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 在高位自卸車(chē)改裝設(shè)計(jì)中對(duì)舉升升高機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求如下： （1）能將滿(mǎn)載貨物(5t)的車(chē)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(guò)程中要保證汽車(chē)具有足夠的穩(wěn)定性； （3）在舉升過(guò)程中可在任意高度停留卸貨。 (a) (b) 圖3.1 高位自卸汽車(chē)示意圖 a-高位自卸汽車(chē)靜止?fàn)顟B(tài) b-高位自卸汽車(chē)卸貨狀態(tài) 3.1.1平行四邊形自卸車(chē)構(gòu) 圖3.2 平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)示意圖 采用平行四邊形的車(chē)廂舉升裝置的自卸汽車(chē)如圖3.2所示，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.3所示。它利用油缸OE驅(qū)動(dòng)平行四邊ABCD組成的連桿機(jī)構(gòu)，即可實(shí)現(xiàn)車(chē)廂的平移升降，但在升降過(guò)程中，車(chē)廂的縱向位移比較明顯。事實(shí)上該車(chē)就是在普通自卸汽車(chē)的基礎(chǔ)上加裝了平行四邊形舉升裝置，適合于高臺(tái)卸貨或車(chē)輛之間裝卸貨物。 平行四邊形舉升裝置的優(yōu)點(diǎn)有： （1）能夠保證車(chē)廂在舉升和下降過(guò)程中保持水平，穩(wěn)定性好； （2）液壓油缸較小的推程能夠完成車(chē)廂較大的上移量; （3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工、安裝和維修。 平行四邊形舉升裝置的缺點(diǎn)是：車(chē)廂上移時(shí)，其后移量很大，為了保證車(chē)廂舉升到最大高度時(shí)，其最大后移量不超過(guò)設(shè)計(jì)要求，需將桿AD、BC做的很長(zhǎng)，甚至大大超過(guò)了車(chē)廂的長(zhǎng)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3.4 L型雙缸直推式舉升機(jī)構(gòu) 圖3.3 平行四邊形自卸車(chē)構(gòu)示意圖 3.1.2 L型自卸車(chē)構(gòu) L型高位自卸汽車(chē)是一種常見(jiàn)的高位自卸汽車(chē)，如圖3.4所示。圖3.5所示為車(chē)廂自卸車(chē)構(gòu)示意圖，L形桿BDE一端與鉸鏈B相聯(lián)（鉸鏈B通過(guò)豎直桿固定在車(chē)架上），一端與車(chē)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(chē)廂底部的鉸鏈相聯(lián)。 舉升時(shí)，液壓油缸1伸長(zhǎng)，推動(dòng)L形桿BCD繞鉸鏈B逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)角度，使E端上升；與此同時(shí)，液壓缸2也聯(lián)動(dòng)工作，使車(chē)廂也轉(zhuǎn)過(guò)角度，從而使車(chē)廂在上升過(guò)程中保持水平。隨著B(niǎo)CD桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，E點(diǎn)后移，同時(shí)帶動(dòng)車(chē)廂后移，當(dāng)E點(diǎn)與B點(diǎn)等高時(shí)，后移量達(dá)到最大。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 L型高位自卸汽車(chē)的自卸車(chē)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有： （1）該機(jī)構(gòu)充分利用了車(chē)廂前面的空間，使車(chē)廂底部的機(jī)構(gòu)變得簡(jiǎn)單； （2）該機(jī)構(gòu)克服了后移量過(guò)大的缺點(diǎn)，機(jī)構(gòu)的尺寸也較小。 L型高位自卸汽車(chē)的自卸車(chē)構(gòu)的缺點(diǎn)有： （1）該機(jī)構(gòu)最大的缺點(diǎn)在于車(chē)廂全部重量均有L形桿BAI承擔(dān)，由于IC很長(zhǎng)，所以BAI受到很大的扭矩作用。這就對(duì)L形桿的強(qiáng)度提出很高要求，同時(shí)也限制了車(chē)廂的裝載量； （2）液壓缸1和液壓缸2需要聯(lián)動(dòng)工作才能保證車(chē)廂的水平，使控制機(jī)構(gòu)復(fù)雜。 圖3.5L型雙缸直推式自卸車(chē)構(gòu)示意圖 3.1.3單級(jí)剪式自卸車(chē)構(gòu) 圖3.6 單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)高位自卸車(chē) 單級(jí)剪式自卸車(chē)構(gòu)是一種很常見(jiàn)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(jí)剪式機(jī)構(gòu)車(chē)廂舉升裝置的自卸汽車(chē)如圖3.6所示。如圖3.7(a)所示該自卸車(chē)構(gòu)是由長(zhǎng)度相等的兩桿AC和BD彼此鉸接于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(dòng)；BD桿的B端與車(chē)廂底部為滑動(dòng)鉸接。當(dāng)液壓油缸拉桿右移時(shí)，車(chē)廂上升，同時(shí)向后移動(dòng)；液壓油缸拉桿左移時(shí)，車(chē)廂下降，同時(shí)向前移動(dòng)（圖3.7(b)為液壓缸垂直安放）。 采用此種布置時(shí)，在舉升后會(huì)使CD的距離較小，影響了車(chē)廂工作時(shí)的穩(wěn)定性，特別是在車(chē)廂翻轉(zhuǎn)卸貨時(shí)，這種影響尤為顯著。為了消除這種影響，將E取為兩桿的中點(diǎn)，同時(shí)，為了使車(chē)廂在上移時(shí)能夠逐漸后移，需要將C點(diǎn)換成滑動(dòng)鉸接，而D點(diǎn)換成固定鉸接（如圖3.8所示）。 此時(shí)，由于E取為兩桿的中，所以在車(chē)廂上移過(guò)程中，A與D，B與 C始終在一條直線(xiàn)上；同時(shí)由于液壓油缸的作用，拉動(dòng)A點(diǎn)向后移動(dòng)，因此，D點(diǎn)也隨之向后移動(dòng)使整個(gè)車(chē)廂也向后移動(dòng)。 (a) 　　 (b) 圖3.7單級(jí)剪式自卸車(chē)構(gòu)示意圖 a-油缸水平放置 b-油缸垂直放置 該剪式自卸車(chē)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有： （1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊； （2）機(jī)構(gòu)的受力情況較好，汽車(chē)工作穩(wěn)定性容易得到保證； （3）能夠很好的協(xié)調(diào)車(chē)廂上移與后移量之間的關(guān)系，滿(mǎn)足工作要求。 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(dòng)角較小，不利于工作。 圖3.8 單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖 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3.7(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(niǎo)點(diǎn)滑動(dòng)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，可以很好的解決自卸車(chē)構(gòu)傳動(dòng)角過(guò)小的問(wèn)題，而且，它也具有，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊等優(yōu)點(diǎn)，更改連接方式以后，在整個(gè)舉升過(guò)程中車(chē)廂無(wú)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(dòng)角，那么液壓缸的推程就需要很大，甚至多級(jí)舉升都不易實(shí)現(xiàn)，而且車(chē)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布置，即液壓缸布置在剪叉機(jī)構(gòu)的右側(cè)，如圖3.9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(dòng)角小的問(wèn)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(dòng)角的問(wèn)題，但是在要求車(chē)廂被舉升到較高高度時(shí)，它所需要的AEC桿和BED桿的長(zhǎng)度將很大，而且此時(shí)液壓缸的行程也會(huì)變得更大。 圖3.10 雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖 圖3.9 單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖 3.1.4多級(jí)剪式自卸車(chē)構(gòu) 多級(jí)剪式機(jī)構(gòu)是在單級(jí)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(jí)或三級(jí)甚至更多；但應(yīng)用在自卸汽車(chē)上的自卸車(chē)構(gòu)不大于三級(jí)。利用多級(jí)剪式自卸車(chē)構(gòu)可以將車(chē)廂垂直舉升到相當(dāng)高的高度，如圖3.10所示為雙級(jí)剪市式機(jī)構(gòu)高位自卸汽車(chē)。圖3.11所示為雙級(jí)式自卸車(chē)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較大的情況下能夠有效減小油缸的行程。該自卸車(chē)構(gòu)具有單級(jí)剪式自卸車(chē)構(gòu)的絕大部分優(yōu)點(diǎn)；但因?yàn)槭嵌嗉?jí)舉升，所以舉升裝置較為復(fù)雜，而且會(huì)升高汽車(chē)的重心位置，剪叉臂相對(duì)較短，因此一般只應(yīng)用于舉升高度要求較高的時(shí)候。 3.1.5自卸車(chē)構(gòu)的方案的選定 綜合上述各自卸車(chē)構(gòu)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及結(jié)合本次改裝設(shè)計(jì)車(chē)廂舉升高度的要求，選擇雙級(jí)剪式自卸車(chē)構(gòu)作為該自卸汽車(chē)的自卸車(chē)構(gòu)；又因?yàn)榭紤]到車(chē)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3.11(d)所示。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)：在實(shí)際操作的過(guò)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(duì)較大；所以本次設(shè)計(jì)采用單缸的形式。 (a) (b) 圖3.11單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖 (c) (d) a.油箱傾斜中置 b. 油箱垂直安置c. 油箱水平中置d.油箱水平安置 3.2高位自卸汽車(chē)傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 高位自卸汽車(chē)改裝對(duì)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(chē)廂的翻轉(zhuǎn)，其安裝空間不能超過(guò)車(chē)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(dòng)力傳遞性能； （3）完成傾卸后，要能夠復(fù)位。 現(xiàn)代自卸汽車(chē)傾卸機(jī)構(gòu)主要分為兩大類(lèi)：直推式和連桿式，它們均采用液壓作為傾卸動(dòng)力。傾卸機(jī)構(gòu)主要由傾卸桿系機(jī)構(gòu)、車(chē)廂和副車(chē)架組成。其功能是承載物料，并在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下完成傾卸動(dòng)作。 3.2.1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3.12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(dòng)圓滑平順，桿系受力比較小，舉升過(guò)程中油缸的擺動(dòng)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(chē)后部，車(chē)廂底板受力大，給車(chē)身的整體布局帶來(lái)一定的困難，而且，在推桿推動(dòng)車(chē)廂翻轉(zhuǎn)時(shí)，車(chē)廂傾翻軸支架的水平間內(nèi)力非常大，因此，對(duì)材料的要求比較高。 圖3.13單缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖 圖3.12杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu) 3.2.2單缸直推式傾卸機(jī)構(gòu) 單油缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖3.13所示，這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、舉升效率高、工藝簡(jiǎn)單、成本較低。采用單缸時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)三面傾斜。另外，若油缸垂直下置時(shí)，油缸的推力可以作為，車(chē)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。 3.2.3油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu) 圖3.15 桿系傾卸機(jī)構(gòu) 圖3.14油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖 油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖3.14所示，這種機(jī)構(gòu)橫向剛度較好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑平順，三腳架推動(dòng)車(chē)廂舉升時(shí)，車(chē)廂傾翻軸支架的水平反力比較小，車(chē)架底部的受力也比較均勻。圖3.15 桿系傾卸機(jī)構(gòu) 圖3.14油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu) 但是油缸在車(chē)廂翻轉(zhuǎn)過(guò)程中擺動(dòng)角度較大，且活塞行程稍大。 3.2.4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3.16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(dòng)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(chē)上。另外，在改變?nèi)潜鄣南鄬?duì)尺寸后可以得到連桿放大式機(jī)構(gòu)；經(jīng)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)，油缸的舉升力更小但其需要的布置空間也相對(duì)較大。 3.2.5傾卸機(jī)構(gòu)方案的選定 圖3.16 油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖 從以上幾種方案分析中可以看到直推式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(dòng)力。不同的是直推式是利用油缸直接舉升車(chē)廂實(shí)現(xiàn)起傾卸，油缸推動(dòng)力直接作用在車(chē)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(jiǎn)單、密封性好、易于加工的單缸，布置靈活多樣等優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)上述各種傾卸機(jī)構(gòu)的對(duì)比分析，以及本次高位自卸汽車(chē)的改裝設(shè)計(jì)裝載質(zhì)量和車(chē)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)。 3.3車(chē)廂后攔板開(kāi)合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 高位自卸汽車(chē)改裝對(duì)車(chē)廂后攔板開(kāi)合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求如下： （1）在車(chē)廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門(mén)隨之聯(lián)動(dòng)打開(kāi)，并且車(chē)廂與托架表面的夾角與后攔板與車(chē)廂夾角相等； （2）卸貨完畢，車(chē)廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門(mén)也隨之可靠關(guān)閉。 3.3.1自轉(zhuǎn)開(kāi)合機(jī)構(gòu) 自轉(zhuǎn)開(kāi)合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.17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(chē)廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門(mén)隨之聯(lián)動(dòng)打開(kāi)，卸貨完畢，車(chē)廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門(mén)也隨之可靠關(guān)閉。 圖3.17自轉(zhuǎn)開(kāi)合機(jī)構(gòu) 所以在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)車(chē)廂翻轉(zhuǎn)的時(shí)候后廂門(mén)是完全依靠自重下垂的，在車(chē)廂傾斜卸貨的時(shí)候，后箱門(mén)是可以隨之打開(kāi)的，當(dāng)車(chē)廂恢復(fù)水平的時(shí)候，后箱門(mén)也可以自動(dòng)的依靠重力而隨之關(guān)閉。另外，為了保持在后箱門(mén)關(guān)閉后，不會(huì)因?yàn)槠渌那闆r而再次打開(kāi)，須在車(chē)廂的底部設(shè)計(jì)了一個(gè)倒鎖，它在后箱門(mén)關(guān)閉后會(huì)自動(dòng)工作把后箱門(mén)鎖死。 該設(shè)計(jì)方案的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(kāi)啟之后就不能再對(duì)后攔板的位置進(jìn)行控制了，這樣后攔板就可能會(huì)在空中左右晃動(dòng)。 為了防止貨物散落，與其配置了鎖止機(jī)構(gòu)，其設(shè)計(jì)如圖3.18所示，車(chē)廂固定鎖將車(chē)門(mén)自動(dòng)夾緊在車(chē)廂上，以防止車(chē)廂在汽車(chē)空載行駛時(shí)因顛簸而上下跳動(dòng)，其工作原理是：滾輪1的支座焊接在車(chē)廂7上，車(chē)廂傾斜時(shí)，貨物重力使固定鎖滾輪1脫離固定鎖壓板2，迫使壓板2連同聯(lián)接在它上面的帶四角形凸輪的轉(zhuǎn)軸一起圍繞銷(xiāo)3沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。當(dāng)車(chē)廂復(fù)位時(shí)，后箱門(mén)在自重和慣性力的作用下，使固定鎖滾輪1進(jìn)入固定鎖壓板2，迫使壓板2連同聯(lián)接在它上面的帶四角形凸輪的轉(zhuǎn)軸一起圍繞銷(xiāo)3沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，利用凸輪壓迫橡膠塊所產(chǎn)生的反力將滾子夾緊，使車(chē)廂與后箱門(mén)保持緊密可靠。 圖3.18鎖止機(jī)構(gòu) 1-滾輪 2-壓板 3-銷(xiāo) 4-橡膠塊 5-后箱門(mén) 6-車(chē)廂 3.4總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定 綜合上述高位自卸汽車(chē)的各主要機(jī)構(gòu)的選定方案，最終所得到的整車(chē)裝配結(jié)構(gòu)如圖3.19所示。 圖3.19高位自卸車(chē)整車(chē)總裝示意圖 1-二類(lèi)底盤(pán) 2-舉升液壓缸 3-傾卸液壓缸 4-傾卸三角臂 5-車(chē)廂 6-后廂門(mén)開(kāi)合機(jī)構(gòu) 7-托架 8-剪式舉升臂 9-副車(chē)架 第4章 高位自卸車(chē)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 雙級(jí)剪式自卸車(chē)構(gòu)是一種相對(duì)舉升位置更高的升高機(jī)構(gòu)，它由相等的八根剪叉臂組成（車(chē)廂兩側(cè)各四根）。 圖4.1 雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 如圖4.1所示，臂AE、CE、BD、BF均相等，剪叉臂AE和BF通過(guò)H點(diǎn)鉸接，臂BD和CE通過(guò)G點(diǎn)鉸接，臂AE和CE通過(guò)E點(diǎn)鉸接，臂BD和BF通過(guò)B點(diǎn)鉸接；F點(diǎn)與副車(chē)架鉸接，C點(diǎn)與托架鉸接；鉸接點(diǎn)A在液壓缸N的作用下能夠在水平滑槽中移動(dòng)，另外鉸接點(diǎn)D也能水平移動(dòng)，且與A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向相反。由于點(diǎn)A和D的移動(dòng)，從而車(chē)廂在垂直面內(nèi)升降并伴隨有少量水平位移。 4.1高位自卸車(chē)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 在車(chē)廂舉升過(guò)程中油缸以一定的速度推動(dòng)滑快A向后移動(dòng)，A點(diǎn)的速度為νA；由于A點(diǎn)的水平移動(dòng)帶動(dòng)雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而使得∠BFA發(fā)生變化，即由初始位置的φ0變?yōu)棣?=φ0+θ；因?yàn)榧羰綑C(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)點(diǎn)D同時(shí)向上和向前移動(dòng)，所以臺(tái)面DF在整個(gè)過(guò)程中向上向后移動(dòng)（為貨物的高位傾斜做準(zhǔn)備）。其中點(diǎn)B和點(diǎn)H的瞬時(shí)速度分別為νB和νH；點(diǎn)D的水平和垂直速度分別為νDx和νDy；車(chē)廂支撐臺(tái)面的水平和垂直平移速度分別為νX和νY。 桿BF上B點(diǎn)、H點(diǎn)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心都為F點(diǎn)，從而可求得（取車(chē)廂移動(dòng)的方向?yàn)檎较?，即水平向右和垂直向上為正向），其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖4.2所示。 B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度νB： （4-1） 圖4.2 雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)圖 （4-2） 點(diǎn)H分別相對(duì)于點(diǎn)A、F以相同的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，其中點(diǎn)A又以速度νA水平移動(dòng),而點(diǎn)F靜止不動(dòng)，于是可得： H點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)速度νHF： （4-3） （4-4） H點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)A以角速度ω運(yùn)動(dòng)的速度νHA： （4-5） （4-6） 則點(diǎn)H的水平和垂直速度和: （4-7） （4-8） 且， 則： （4-9） D點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，則D點(diǎn)速度: （4-10） （4-11）將式（4-1）、（4-2）代入上式可得： （4-12） D點(diǎn)的升降速度與車(chē)廂支撐臺(tái)面的升降速度一致，因此臺(tái)面上升速度νY： （4-13） 由于等臂雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)—點(diǎn)A、B、C始終在一條垂直線(xiàn)上，同樣點(diǎn)D、E、F也始終在同一鉛垂線(xiàn)上。從上述計(jì)算中可以發(fā)現(xiàn)，在車(chē)廂被舉升的整個(gè)過(guò)程中，點(diǎn)D、E、F沒(méi)有發(fā)生位移，即D、E、F三點(diǎn)只在垂直方向上有位移；那么車(chē)廂在舉升過(guò)程中的水平移動(dòng)量只取決于點(diǎn)A的水平移動(dòng)量，則臺(tái)面的水平運(yùn)動(dòng)速度： 又因?yàn)榛霢由油缸Ⅰ直接水平推動(dòng)，所以油缸Ⅰ活塞的運(yùn)動(dòng)速度： 則： （4-14） （4-15） （4-16） 4.2高位自卸車(chē)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析 高位自卸汽車(chē)的雙級(jí)剪式自卸車(chē)構(gòu)，不計(jì)剪式機(jī)構(gòu)的重力和各種摩擦力，則該質(zhì)點(diǎn)系具有理想約束，因此可以用虛位移原理求解其所受各力的相互關(guān)系。 虛位移原理：又稱(chēng)分析靜力學(xué)的原理是所有作用在質(zhì)點(diǎn)系上的主動(dòng)力對(duì)其作用點(diǎn)的虛位移所作的虛功之和為零。對(duì)n個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)系，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： （4-17） 式中Fi和δri分別表示第i個(gè)力和它的虛位移。圖4.3中雙級(jí)剪式自卸車(chē)構(gòu)所受的主動(dòng)力為重力G（包括裝載質(zhì)量me，車(chē)廂質(zhì)量m1，車(chē)廂支撐臺(tái)面質(zhì)量m2）和水平油缸的水平推力FN。 圖4.3 雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析簡(jiǎn)圖 由虛位移原理可得 （4-18） 上式中兩虛位移的關(guān)系 則： （4-19） 由式（4-19）可知，在一定裝載質(zhì)量的情況下，油缸活塞對(duì)滑塊A的水平推力隨角度θ（θ為桿BF繞點(diǎn)F轉(zhuǎn)過(guò)的角度）變化而變化。根據(jù)設(shè)計(jì)要求的荷重和剪叉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸，可求出在整個(gè)升程范圍內(nèi)油缸活塞的推力，以此作為油缸選擇設(shè)計(jì)的依據(jù)。 4.3高位自卸車(chē)機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定 4.3.1基本幾何尺寸的確定 如圖4.4所示，AE、CE、BD、BF為桿長(zhǎng)相等的四桿，AE與BF，CE與BD鉸接與中點(diǎn)H、G、A、D為滑動(dòng)鉸接。 圖4.4 雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 設(shè)，初始位置，當(dāng)?shù)竭_(dá)最大升程時(shí)；由幾何關(guān)系可得： （4-20） （4-21） 為了使整個(gè)自卸車(chē)構(gòu)不超過(guò)車(chē)廂底部安裝空間，需滿(mǎn)足： （4-22） （4-23） 取，聯(lián)立（4-20）、（4-21）、（4-22）、（4-23）求解并圓整得： 4.3.2舉升液壓缸推力T及行程S的確定 考慮到超載的因素，因此計(jì)算臺(tái)面荷重應(yīng)有一定的安全系數(shù)，即臺(tái)面荷重： N 由式（4-19）得： N 由于液壓缸的作用力同時(shí)作用在兩等距離的內(nèi)剪叉臂上，所以油缸對(duì)單側(cè)內(nèi)剪叉臂的作用力P為： N （4-24） Smm 4.4高位自卸車(chē)機(jī)構(gòu)的校核 本次設(shè)計(jì)的雙級(jí)剪式自卸車(chē)構(gòu)各鉸接點(diǎn)均采用同型號(hào)的雙頭螺紋銷(xiāo)連接，因此在對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行校核的時(shí)候，除了要對(duì)剪叉臂進(jìn)行強(qiáng)度校核外，還要對(duì)各鉸接點(diǎn)的銷(xiāo)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于在該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各鉸接點(diǎn)的受力在不斷變化，只需最大受力點(diǎn)進(jìn)行校核。 4.4.1各鉸接點(diǎn)的受力分析 結(jié)合雙級(jí)剪式自卸車(chē)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行整體受力分析，如圖4.5所示。設(shè)貨物重心與C點(diǎn)的距離K，A、D點(diǎn)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為f，不計(jì)雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)的自身重力和內(nèi)部摩擦力。 圖4.5 雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 ①將貨物對(duì)該機(jī)構(gòu)的作用力分解到C、D兩點(diǎn)上 根據(jù)力學(xué)定理可得： （4-25） （4-26） （4-27） ②將剪式機(jī)構(gòu)看作一個(gè)整體，根據(jù)力學(xué)定理可得A、F點(diǎn)的受力情況： （4-28） （4-29） （4-30） （4-31） ③對(duì)臂AHE及CGE隔離受力分析，如圖4.6所示，根據(jù)力學(xué)定理可得： 圖4.6 剪叉臂受力簡(jiǎn)圖（a） 則： （4-32） 則： （4-33） 聯(lián)立式（4-32）和（4-33），得 （4-34） 對(duì)E點(diǎn)取矩， （4-35） 將式（4-25）、（4-26）、（4-28）、（4-29）及（4-34）代入式（4-35），則： （4-36） （4-37） （4-38） ④以臂BGD為隔離研究對(duì)象，如圖4-7所示。 圖4.7 剪叉臂受力簡(jiǎn)圖（b） 則： （4-39） 4.4.2各鉸接點(diǎn)銷(xiāo)的選擇與校核 考慮到整車(chē)結(jié)構(gòu)的整體布局需要，以及結(jié)合高位自卸汽車(chē)的整車(chē)裝配草圖，取mm；根據(jù)摩擦副的特性，取。 對(duì)上述各鉸接點(diǎn)在任意角度時(shí)的計(jì)算公式的分析計(jì)算，可知H點(diǎn)承受的作用力最大，且當(dāng)時(shí)作用在H點(diǎn)的力最大。 由式（4-37）知，當(dāng)時(shí) KN KN 銷(xiāo)軸均用45鋼制造，作調(diào)質(zhì)處理，其屈服強(qiáng)度[]=355MPa，選擇安全系數(shù)為2，其許用剪切應(yīng)力[]=0.5[]=177.5MPa?？紤]到生產(chǎn)制造的方便、節(jié)省制造工時(shí)，在使用材