1、黑龙江工程学院本科生毕业设计1目 录第 1章 绪论 31.1 课题的提出 .31.2 专用汽车设计特点 .51.3 课题的实际意义 61.4 国内外自卸汽车的发展概况 .7第 2章 轻型自卸车主要性能参数的选择 102.1 整车尺寸参数的确定 102.2 质量参数的确定 102.3 其它性能参数 122.4 本章小结 12第 3章 自卸车车厢的结构与设计 133.1 自卸汽车车厢的结构形式 .133.1.1 车厢的结构形式 .133.1.2 车厢选材 .143.2 车厢的设计规范及尺寸确定 143.2.1 车厢尺寸设计 .153.2.2 车厢内框尺寸及车厢质量 .163.3 车厢板的锁启机构
2、173.4 本章小结 .17第 4章 自卸举升机构的设计 .184.1 自卸举升机构的选择 184.1.1 举升机构的类型 .184.1.2 自卸汽车倾卸机构性能比较 .214.2 举升机构运动与受力分析及参数选择 234.2.1 机构运动分析 .23黑龙江工程学院本科生毕业设计24.2.2 举升机构受力分析与参数选择 .244.3 本章小结 26第 5章 液压系统设计 .275.1 液压系统工作原理与结构特点 275.1.1 工作原理 .275.1.2 液压系统结构布置 .285.1.3 液压分配阀 285.2 油缸选型与计算 295.3 油箱容积与油管内径计算 305.4 取力器的设计 3
3、15.5 本章小结 32第 6章 副车架的设计 .336.1 副车架的截面形状及尺寸 336.2 副车架前段形状及位置 336.2.1 副车架的前端形状及安装位置 336.2.2 纵梁与横梁的连接设计 356.2.3 副车架与主车架的连接设计 366.3 副车架主要尺寸参数设计计算 376.3.1 副车架主要尺寸设计 .376.3.2 副车架的强度刚度弯曲适应性校核 .376.4 本章小结 44结论 45参考文献 .46致谢 47黑龙江工程学院本科生毕业设计3第 1章 绪 论1.1 课题的提出专用自卸车是装有液压举升机构，能将车厢卸下或使车厢倾斜一定角度，货物依靠自重能自行卸下或者水平推挤卸料
4、的专用汽车。自卸汽车主要运输砂、石、土、垃圾、建材、煤炭、矿石、粮食、化肥和农产品等散装货物 。它具有以下多种分类方式。1、按用途分类：公路运输的普通自卸车；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：轻型自卸车（一般小于3.5吨） ；中型自卸车（4吨-8吨） ；重型自卸车（大于8吨） 。3、按传动类型分类：机械传动、液力机械传动和电动三种类型。4、按卸货方式分类：有后倾式、三面倾卸式、底卸式，以及货厢升高后倾式等多种形式。其中以后倾式应用最广。5、按倾卸机构分类：直推式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
5、前置式、杠杆后置式、杠杆中置式等。6、按车厢结构分类：一面开启式、三面开启式与无后栏板式。轻型农用自卸车是随着我国农村经济的不断发展，上世纪 80 年代末发展起来的黑龙江工程学院本科生毕业设计4、 倾 自卸运输车辆，其装载重量在 1t-4t 之间。国家和地方均出台专门的法规对农用车尺寸、排放、车速等各方面性能进行规范，从而促进了轻型农用自卸车的健康发展。自2001 年 11 月 10 日起，中国正式成为 WTO 成员国，国内市场逐渐开放。同时，我国亦确立了以扩大内需为主的经济政策，实施西部大开发战略，加大对基建项目的投资力度，农林牧渔、采矿、水利、军工、环保、商业运输、交通、通讯、金融、机场、
6、电力、城市建设和石油开采等行业均快速发展，使各种类型的专用车需求量大增。在广大城乡的沙场、矿山、工地及般的十木工程等的运输作业中轻型农用自卸车以其灵活机动、价格低廉的优点得到了广泛的应用。倾卸装置是自卸汽车的主要结构部分。其主要组成如下：普通自卸汽 车机构组成图如下图 1.1 所示：黑龙江工程学院本科生毕业设计51-液压倾卸操纵装置；2-倾卸机构；3-液压油缸；4-拉杆；5-车厢；6-后铰链支座；7-安全撑杆；8-油箱；9-油泵 10-传动轴；11-取力器图 1.1 普通自卸汽车结构组成在轻型农用自卸车的设计当中，液压举升机构和车厢的设计一直处于重要的地位。这是因为液压举升机构是轻型农用自卸车
7、的重要工作系统，其设计方案的优劣直接影响着汽车的多个主要性能指标;对提高液压举升机构的设计质量和效率具有重要的意义。1.2 专用汽车设计特点专用汽车与普通汽车的区别主要是改装了具有专用功能的上装部分，能完成某些特殊的运输和作业功能。因此在设计上，除了要满足基本型汽车的性能要求外，还要满足专用功能的要求，这就形成了其自身特点，概括如下：1、专用汽车设计多选用定型的基本型汽车底盘进行改装设计 这首先就需要了解国内外汽车产品，特别是货车产品的生产情况、底盘规格、供货渠道、销售价格及相关资料等。然后根据所设计的专用汽车的功能和性能指标要求，在功率匹配、动力输出、传动方式、外形尺寸、轴载质量、购置成本等
8、方面进行分析比较，优选出一种基本型汽车底盘作为专用汽车改装设计的底盘。能否选到一种好的汽车底盘，是能否设计出一种好的专用汽车的前提。对于不能直接采用二类底盘或三类底盘进行改装的专用汽车，也应尽量选用定型的汽车总成和部件进行设计，以缩短产品的开发周期和提高产品的可靠性。2、专用汽车设计的主要工作是总体布置和专用工作装置匹配黑龙江工程学院本科生毕业设计6设计时既要保证专用功能满足其性能要求，也要考虑汽车底盘的基本性能不受到影响。在必要时，可适当降低汽车底盘的某些性能指标，以满足实现某些专用工作装置性能的要求。3、针对专用汽车品种多、批量少的生产持点专用汽车设计应考虑产品的系列化，以便根据不同用户的
9、需要而能很快的进行产品变型 图 11 为菜厂牵引车、半挂车和全挂车系列型谱。对专用汽车零部件的设计，应按“三化”的要求进行，最大限度地选用标难件，或选用已经定型产品的零部件，尽量减少自制件。4、对专用汽车自制件的设计，应遵循单件或小批量的生产持点工的可能性。5、对专用汽车工作装置中的某些核心部件和总成如各种水泵、油泵、气泵、空压机及各种阀等，要从专业生产厂家中优选 因专用汽车专项作业性能的好坏，主要决定干这些部件的性能和可靠性。6、在普通汽车底盘上改装的专用汽车，底盘受载情况可能与原设计不同，因此要对一些重要的总成结构件进行强度校核。7、专用汽车设计应满足有关机动车辆公路交通安全法规的要求 对
10、于某些特殊车辆，如重型半挂车、油田修井车、机场宽体客车等，应作为特定作业环境的特种车辆来处理。8、某些专用汽车可能会在很恶劣的环境下工作，其使用条件复杂，要了解和掌握国家及行业相应的规范和标准，使专用汽车有良好的适应性，工作可靠，是要设安全性装置。综上所述，专用汽车的设计有其自身的特点和要求，既要满足汽车设计的一般要求。同时又要获得好的专用性能。这就要求汽车和专用工作装置合理匹配，构成一个协调的整体，使汽车的基本性能和专用功能都得到充分发挥 2。由于专用汽车种类繁多、结构复杂、使用面广、开发期短等待点，所以专用汽车设计人员。既要具备汽车设计的知识相能力向时也要掌握专用汽车各种不同工作装置的原理
11、与设计计算。此外专用汽车设计人员还需要对用户的要求，市场动态有充分的了解，这样设计的产品才能在性能上先进，在市场上适销对路，在使用上满足用户的要求。1.3课题的实际意义对于液压举升机构考虑到工作环境、工作性质及工作内容等的要求，在设黑龙江工程学院本科生毕业设计7计液压举升机构时应满足的性能有:1、较强的免维护性 自卸车主要应用场所是沙场、矿山、工地等，这些场所沙尘肆虐，工作环境恶劣，自卸机构的维护条件较差，甚至有时根本谈不上什么维护。因此需要自卸机构在设计时就要考虑到铰支点和油缸的免维护性。2、良好的动力性 举升机构作为轻型农用自卸车卸料时的动力来源，为保证卸料顺利完成，要求其必须具有良好的动
12、力性能。轻型农用自卸车由于其特定的使用环境和用户群体决定了它经常处于超载状态，这就要求举升机构要具有一定的过载系数。3、平稳性 要求举升机构在倾卸货物时具有较好的平稳性，不得有较大的动力冲击，降低冲击力对机构各部件的损伤概率，保证机构的使用寿命。4、卸料性 轻型农用自卸车顾名思义就是省却了人力卸料之苦，通过特定的机构使用液压力自动卸料。因此，自卸车举升机构应达到的卸料目标是:a、在较短的时间内使货箱举升一定的角度，即举升机构将货箱举升到最大举升角所需的时间(对此国家规定了时间限值);b、货箱被举升机构举升到最大转角时，货物应顺利地倾卸完毕(即最大举升角达到货物的安息角)。5、紧凑性 轻型农用自
13、卸车多数是中小吨位的工程运输车辆，其装载工具多为小型装载机械。为了装载方便，轻型农用自卸车的货箱布置位置一般较低，同时又要考虑到轻型农用自卸车的工作环境，应使其具有较好的通过性(即离地间隙受限)，因此，自卸车的举升机构布置空间就受到很大的限制，这就要求机构具有较好的紧凑性，占用较少的空间。6、协调性液压举升机构实际上是一种演化的四连杆机构，在外力作用下，各部件能沿自己的铰支点按设计者的意图顺利转动，不得出现传动角小于许用传动角的情况，更不能有死点位置的存在。黑龙江工程学院本科生毕业设计81.4 国内外自卸汽车的发展概况我国专用车市场“蛋糕”将越做越大。去年以来，我国专用车市场取得较好的经营业绩
14、，全国 395 家改装车企业改装汽车 23.06 万辆，销售 23.05 万辆。客车改装量最大，共改装 103492 万辆，占总量的 44.88；载货汽车 44870 辆，占总量的19.46；自卸汽车 27125 辆，占总量的 11.76；厢式、罐式等专用车销售 40966辆，占总量的 17.77。今年 18 月份，各类专用车销售均有较大增幅，乐观估计今年全年专用车产销将达 30 万辆。通过数字来看，去年一年销售专用车达 23 万辆，结合我国道路、经济等实际情况，应该说数量还是比较可观的。但是问题就在于 395 家改装企业才生产 23 万辆。可以看出，我国汽车改装企业和汽车制造一样，存在着规模
15、小、技术落后、生产点过多等问题。从改装车生产分布地区来看，也存在较大不均衡性。江苏、河北、安徽、河南等8 个省去年产量之和约占总产量的 75，其他 21 个省仅占总产量的 25。地域的不均衡性也显示出专用车市场前景看好。目前，我国改装车市场最大销售量约 25 万辆左右，改装量最大的除了客车外，主要有厢式车、罐式车、自卸车等主要车型。但是总体来看，这些专用车均存在技术附加值低、工艺较落后等问题。从品种来看，我国改装车品种较少，仅有 400 多个品种。那么，未来改装车市场到底是什么市场呢？肯定地说，应该向多品种、高、精、尖方向发展。这种发展方向除了我国公路条件改善外，还和我国公路货物运输市场息息相
16、关。目前，我国公路货运市场的主体依然是以个体户为主，公路货运甚至还谈不上物流管理，具有运输成本高、随意性大、服务没有保证等特点。随着我国加入世界贸易组织，这种格局将要逐步被打破。我国汽车工业保护期只有五年，但是公路货运市场却可以向外资开放。跨国物流公司正虎视眈眈盯着中国公路货运这块大市场。这场战斗谁是赢者，不言自明。集团化货运市场对卡车的个性化要求将越来越高，同时需求数量也将越来越大。可以毫不夸张地说，未来的卡车发展方向将是专用车。美国等发达国家专用车市场十分巨大，专用车具有品种多、技术含金量高等特点。就专用车品种而言，美国就有 5000 多个品种，甚至很多专用车已经被 E 化，装有电脑、卫星
17、导航等系统。确切地说，我国专用车市场最终是向多品种、高精尖的方向发展。尤其是随着我国公路运输主体的逐渐变化，将加快产品结构的变化和技术的升级。黑龙江工程学院本科生毕业设计9我国自卸汽车生产始于上世纪 60 年代初，经过 40 多年的发展，尤其是在上世纪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 以基本形成完整的自卸汽车系列，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
18、了一定的发展，尤其是新世纪以来，随着我国社会经济和交通环境的改善，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。国外自卸汽车生产始于上世纪 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；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
19、地采用高强度铝合金、不锈钢、工程塑料和聚合材料等。目前，自卸汽车以形成自己独特的结构与车型系列。目前, 各大自卸汽车生产企业生产的自卸车尾钩锁紧机构多数为拉杆式尾钩锁紧机构、链条式尾钩锁紧机构、液压手动控制式尾钩锁紧机构等, 这些机构各有特点, 在运输自卸车中被广泛使用。国内使用的自卸车车箱大部分使用16Mn制造而成。其特点是钢板厚, 车箱沉重, 截面一般呈方形, 边板和底板有很多的加强筋。16Mn 的屈服强度较低, 硬度较小, 且冲击性能较差。这些特性决定了不适合用于制造轻量化的车箱。在欧美, 很多车箱都使用 HARDOX耐磨钢板材料, 与传统的方形车箱有着很大的区别, 其特点是横截面呈 U
20、形或半弧形, 而且车箱边板和底板几乎没有使用加强筋。HARDOX是瑞典钢铁集团生产的一种耐磨钢板 , 具有较高的屈服强度, 是16Mn的三倍以上, 并且具有较高的硬度和冲击韧性。在设计装载量相同的情况下, 用HARDOX钢板制造的车箱与16Mn用制造的车箱相比, 板材厚度更薄, 且不需要加强筋。据国外的一些厂家反馈, 车箱使用HARDOX 钢板后, 重量能减少, 甚至更多。某些自卸车在产品开发、试验和用户的使用过程中均发现举升机构中三角臂早期断裂问题。实际构件在运动过程中承受一定动载荷的冲击,受力大小方向不规则,使用传统的方法很难对受力点的受力情况进行测量,直接利用现有的有限元软件 ANSYS
21、 也无法对其进行分析,很难确定在运动过程中极限应力区域 ;但是软件划分网格功能强大;而黑龙江工程学院本科生毕业设计10仿真分析软件ADAMS 虽然处理刚性物体运动精度较高,但对于复杂的柔性体的建模和计算都比较困难。为此一些专家利用有限元软件ANSYS 和动力学软件ADAMS 进行联合仿真分析,找出了三角臂早期断裂的原因,并提出改进方案。黑龙江工程学院本科生毕业设计11第 2章 轻型自卸车主要性能参数的选择承担公路运输的普通自卸车通常是由同种货车变型设计而成。其总体设计程序与载货车相近。首先，进行一系列的市场调研和同类车型资料的收集分析，摸清产品主要技术经济指标，了解有关设计法规等。在此基础上拟
22、定设计原则，协调使用、制造与经济三方矛盾，处理好产品技术先进性与工艺继承性、零部件通用化程度以及生产成本的辩证关系，然后进入具体技术设计阶段。在技术设计阶段，首先进行自卸车结构选型，确定举升机构类型与货厢结构形式，然后选择自卸车总布置主要参数。2.1整车尺寸参数的确定表 2.1 整车尺寸参数外形尺寸（长 宽 高） 4540 1800 1980（mm） 轴距 2800mm轮距（前/后） 1480/1470(mm)前悬 970mm后悬 770mm接近角 25离去角 36最小离地间隙 185mm2.2质量参数的确定自卸车质量参数包括厂定最大装载质量 、整备质量 、厂定最大总质量 、 质量利用系数 、
23、容积利用系数 ，以及重心位置等 3。 1、厂定最大装载质量 me根据装载质量级别分类中，轻型自卸车小于3.5吨的规定，由于本设计中自卸车装载货物为农产品，因此这里取最大装载质量 为1500kg。黑龙江工程学院本科生毕业设计122、整备质量 mo整备质量 指的是装备齐全、加满油水的空车质量。它等于底盘的整备质量与汽车改装部分之和。改装部分质量包括取力器装置、液压系统、举升机构、副车架、货厢以及其它改装附件的质量。在总体设计时，常参考同类样车及总成，进行零部件称重或质量分析，初步估算出改装部分质量与整备质量。这里参考同类车型取整备质量为2100kg。3、 厂定最大总质量 ma最大总质量 是按规定装
24、满货物、坐满司机乘坐人员的整备质量。可按下式计算：(2.1)=+式中： 自卸车整备质量， kg厂定最大装载质量，kg额定司机乘客人员质量，每人按65kg计。kg=2100+1500+130=37304、质量利用系数 G是厂定最大装载质量与其整备质量之比 (2.2)=15002100=0.71越大，则该车材料消耗少，材料利用率高。因此 可反映自卸车设计制造水平。提 高 的主要措施在于设法减轻倾卸机构与货厢质量。一般3吨以下轻型自卸车之 约 为0.5-1.0。5、容积利用系数 V即单位容积装载质量。它取决于常运货物的种类。通常堆装部分的体积约占 货厢体积的三分之一。确定 的原则是既要充分利用汽车额
25、定载重能力；又要避免 在运输高比重货物时出现严重超载。对普通自卸车常取 =1650kg/ 。 36、质心位置质心位置对汽车附着性能和稳定性能等能产生重要影响，因此是一项重要指标。质心位置又分为空载质心与满载质心两种状况。设计时应力求使改装自卸车的质心位黑龙江工程学院本科生毕业设计13置尽量接近原车质心。质心计算公式如下：质心水平位置 (2.3)1=2质心垂直位置 h= =+(2.4)式中： 自卸车厂定最大总质量，kg；自卸车前、后轴轴载质量，kg；1、 2底盘质量， kg；改装部分各总成质量，kg；厂定最大装载质量，kg；、 底盘质心坐标； 、 改装部分各总成质量质心坐标； 、 装载质量质心坐
26、标。 2.3其它性能参数货厢最大举升角是当货厢举升角是当货厢举升至设计极限位置时，货厢底部与车架平面之夹角。它取决于常运货物静安息角的大小。多数货物静安息角在4045 范围。故为保证卸货干净，一般自卸车最大举升角常取5060 。此外，尚应注意在最大举升角时，车厢后板下垂最低点与地面保持一定卸货高度。举升时间指满载时从开始举升至最大举升角所需时间。降落时间系指空载时货厢从最大举升角降至车架的时间。此两项参数太长将影响运输生产率；太短又势必增大液压系统负荷。故一般设计举升时间要求为15s-25s，降落时间要求为8s-15s。2.4本章小结本章主要对轻型农用自卸汽车的整车尺寸参数、质量参数以及其他性
27、能参数进黑龙江工程学院本科生毕业设计14行了确定，综合考虑各种方案的优缺点，选择本设计的设计方案。黑龙江工程学院本科生毕业设计15第 3章 自卸车车厢的结构与设计3.1 自卸汽车车厢的结构形式3.1.1车厢的结构形式车厢是用于装载和倾卸货物。它一般是由前栏板、左右侧栏板，图 3.1 为典型的底板横剖面呈矩形的后倾式车厢结构。为避免装载时物料下落碰坏驾驶室顶孟，通常车厢前栏板加做向上前方延伸的防护挡板。车厢底板固定在车厢底架之上。车厢的侧栏板、前后栏板外侧面通常布置有加强筋。后倾式车厢广泛用于轻、中和重型自卸汽车。它的左右侧栏板固定，后栏板左右两端上部与侧栏板饺接，后栏板借此即可开启或关闭。1-
28、车厢总成；2-后栏板；3、4-铰链座；5-车厢铰支座；6-侧栏板；7-防护挡板；8-底板图 3.1 车厢结构图侧倾式及三面倾卸式车厢栏板与底板为直角，如图 3.2 所示。其栏板开启、关闭黑龙江工程学院本科生毕业设计16的铰接轴为上置式，开启时，栏板呈自由悬垂状，多用于有侧倾要求的中型自卸汽车。矿用白卸汽车和重型自卸汽车的车厢多采用簸箕式，以方便装载，倾卸矿石、砂石等。有的簸箕式车厢采用双层底板结构，以增加底板的强度和刚度，并可减轻自重。簸箕式车厢如图 3.3 所示。图 3.2 侧顷式及三面倾卸式车厢 图 3.3 簸箕式车厢本文设计的自卸车是承担农村乡镇短途运输的普通自卸汽车，没有侧倾要求，故采
29、用后倾式车厢。3.1.2车厢选材在全面分析车厢的工作条件、受力状态、工作环境和零件失效等各种因素的前提下，选用 16Mn 工程用钢材。3.2车厢的设计规范及尺寸确定3.2.1车厢尺寸设计外廓尺寸应在厢式货车总体设计阶段予以确定。为了防止紧急制动时货厢与驾驶室之间留有150-250mm的间隙。为满足汽车的轴荷分配，车厢和货物的质心离后桥中心线的距离为：对于后轮为双胎的长头或短头车，该距离一般为轴距L的（2 -10）；对于平头车，该距离一般为轴距的（12 -22 ）；根据车厢质心到后桥中心线的距离以及驾驶室后壁的位置，可确定车厢长度，取车厢长度为2700mm；厢体宽度主要由底盘轮距1480mm、使
30、用要求及法规限宽的因素决定,这里取车厢宽度为1800 mm；厢体高度由改装后的质心高度（影响汽车的行驶稳定性）决定，在满足装载容积及装卸方便的情况下，应尽量减小厢体高度，以降低质心，提高汽车行驶稳定性，黑龙江工程学院本科生毕业设计17这里取车厢高为400 mm。将全金属焊接车厢设计成等刚度体车厢是自卸汽车设计的重点.但是很难既能保证高强度又能保证轻量化。就整车而言，可以看成由车轮、前轴、后桥壳、悬架、车架、车厢及其橡胶缓冲块等不同刚度单元组合而成的弹性体，受力时，将按照各自的刚度产生各自的变形，其变形量与刚度成反比，吸收的能量与刚度成正比。车厢刚度，无论是弯曲刚度还是扭转刚度，都会增加车架的相
31、应刚度，两者的刚度是相辅相成、互相补偿的。当汽车前后左右车轮处于高差较大的路面，车架扭曲较大时，车厢应该有一定的扭转随动性。如果车厢的扭转刚度过大，当车架扭转到一定程度时，车厢前支承缓冲块相应的一侧压到极限位置，车厢纵梁的另一侧可能离开缓冲块，车厢前端的一大部分重量转移到一侧的车架纵梁上，纵梁可能超载损坏。如果车厢扭转刚度过小，能与车架扭转随动，当车架产生较大扭曲时，车厢可能因变形过大而早期损坏。全金属焊接等刚度车厢设计的规范化的定量的设计计算方法并不是很完善，根据一些经验，可以知道一些设汁规范和经验数据：车厢底板和侧梁断面应小些，布置应密集，这样易于形成等刚度。自卸汽车车架断面系数也应比同级
32、吨位的货车车架大一倍。对于两轴载质为 10t 的车厢，车架按 1.5t 整体重物从 lm 高处落人车厢的冲击负荷进行计算，车厢底板厚度应不小于 10mm，其选材强度等级大于 60kg 级。3t 自卸汽车的车厢底板厚度应不小于 6mm，本文所设计的自卸车，其额定载荷为 1.5t，故其车厢底板厚度取 6mm。车厢的内部形状应为簸箕形，底板前窄后宽，单边角度 11.5，横端面下窄上宽，单边角度 11.5。这样，当车厢倾卸时，货物不易在车厢内卡住，易于倾卸。3.2.2车厢内框尺寸及车厢质量自卸车的装载质量为 1500kg，农用自卸车常运货物密度如表 3.1：表 3.1 农用自卸车常运货物密度土豆 玉米
33、 小麦 甜菜680kg/3 640kg/3 730kg/3 650kg/3黑龙江工程学院本科生毕业设计18自卸车满载时，装载的质量为M (3.1) =1500730=2.0553内框尺寸确定了车厢容积的大小。应从车辆用途、装载质量、货物密度以及包装方式、尺寸规格等方面考虑，以便提高运输效率。车厢容积按下式计算V (3.2)=11h1109式中V车厢容积（ ）; 3厢内有效长度、宽度、高度（ mm）。1、 1、 1普通矩形车厢标准配置板厚为：前板 4 mm 边板 4 mm 底板 6mm 后板 5 mm。由此得出，V =27001800400109=1.9443符合要求。由此，确定出 EQ3040
34、B 车厢的尺寸如表 3.2：表 3.2 NTQ3040B 车厢主要尺寸长(mm) 宽(mm) 高(mm) 底板厚(mm)2700 1800 400 6侧板厚(mm) 底板倾斜角度() 侧板倾斜角度()4 1 1本车货箱尺寸为 2360 1800 400 货箱各板体积V=400 1800 9+400 2700 4 2+1800 2700 6 =442800003在全面分析车厢的工作条件、受力状态、工作环境和零件失效等各种因素的前提下，选用 16Mn 工程用钢材。货箱材料锰钢密度 7.81=3货箱质量为 m 308.7kg.=取过载系数为 90 ，则车厢及满载时的质量为 1500 90 +308.
35、7 2000kg% % 3.2.3车厢地板高度黑龙江工程学院本科生毕业设计19车厢地板高度直接影响货物装卸的方便性和汽车质心的高度。该高度过高，对行驶稳定性产生不利影响；过低，则轮胎与地板下平面容易发生运动干涉，这是不允许的。影响车厢地板高度的主要因素有：轮胎直径、道路条件、悬架动挠度以及车辆空载时车轮与地板下平面之间预留的空间等。设计时该预留空间一般取230 左右。 mm3.3车厢板的锁启机构自卸车汽车车厢板的锁启机构有手动和自动两种，现在大多采用自动锁启机构。当自卸汽车卸货时，车厢逐渐倾斜，当倾斜到一定程度，倾斜方向的车厢板便自动开启，使车厢内的货物卸出 4。卸完货后，车厢逐渐下落，直至落
36、到原始位置，锁启机构使自动将车厢板锁住。本设计采用自动开闭机构原理简图如下，1-限位块，2-锁钩图 3.4 自动开闭机构当车厢被举升时，限位块 1 随着车厢一起升高，这时锁钩 2 右端钩子一侧在重力作用下绕轴旋转与厢板脱离，这样后厢板打开。当车厢回落时，限位块压着锁钩的左侧，这样钩子就会勾住厢板，使后厢板闭合。3.4 本章小结本章主要对轻型农用自卸汽车的车厢的结构和尺寸以及材料的选择进行设计，同时对车厢后栏板的自动开闭机构进行设计，综合考虑各种方案的优缺点，选择本设计的设计方案。黑龙江工程学院本科生毕业设计20第 4章 自卸举升机构的设计4.1自卸举升机构的选择4.1.1举升机构的类型自卸车举
37、升机构又称倾卸机构，包括货厢、副车架、车厢铰链、举升油缸及其杠杆系统。现代自卸车的举升机构均以液压能作为举升动力。其功能是承载物料，并在液压系统的驱动下完成倾卸动作。自卸汽车对倾卸机构的设计要求如下：（1）利用连杆机构实现车厢的翻转，其安装空间不能超过车厢底部与托架大梁间的空间；（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 5。举升机构的主要类型有：1、油缸直推式油缸直推式倾卸机构的示意图如图 4.1 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
38、功率较小。但是采用单缸时机构横向强度差，而且油缸的推程较大；采用多节伸缩时密封性也稍差。 液 压 油 缸 车 厢图 4.1 直推式倾卸机构黑龙江工程学院本科生毕业设计212、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 5。如图 4.2 所示。 OGBACD3、前推杠杆组合式前推杠杆组合式倾卸机构示意图如图 4.3 所示，该机构横向刚度好，举升时转动平顺圆滑，在举升过程中，举升力小，构件受力改善。但油缸的行程过大，偏摆角大。 GCOBAED4、杠杆平衡式（油缸后推杠杆组合式）油缸前推连杆组合式倾卸机构的示意图如图 4.4 所示，这种机构横向刚度较好，举
39、升时转动圆滑平顺，三脚架推动车厢举升时，车厢倾翻轴支架的水平反力比较小，车架底部的受力也比较均匀。但是油缸在车厢翻转过程中摆动角度较大，且活塞行程稍大 6。图 4.3 前推杠杆组合式倾卸机构图 4.2 俯冲式倾卸机构黑龙江工程学院本科生毕业设计225、油缸后推连杆组合式（加伍德举升臂式）油缸后推连杆组合式倾卸机构的示意图如图 4.5 所示，该机构结构比较紧凑，横向刚度较好，油缸的推程小，举升时转动圆滑平顺。但举升力系数大，举升臂(三角架)较大 7。 GADCBOAGDBCO图 4.5 油缸后推连杆组合式倾卸机构6、油缸浮动连杆式（强力型）油缸浮动连杆倾卸机构示意图如图 4.6 所示，该机构结构
40、紧凑，横向刚度较好,举升时转动圆滑平顺。油缸进出油管活动范围大，油管长，副车驾受力改善，举升力系数较小。但该机构结构比较大，油缸固定在节点上，从而使杆件刚度要求较高。而且油缸转动角度过大。7、油缸前推连杆组合式（马勒里举升臂式）图 4.4 杠杆平衡式倾卸机构黑龙江工程学院本科生毕业设计23油缸前推连杆组合式倾卸机构的示意图如图 4.7 所示，这种机构横向刚度较好，举升时转动圆滑平顺，三脚架推动车厢举升时，车厢倾翻轴支架的水平反力比较小，车架底部的受力也比较均匀。但是油缸在车厢翻转过程中摆动角度较大，且活塞行程稍大。 OGEDCBA图 4.6 油缸浮动连杆式倾卸机构 GFBAEDC4.1.2 自
41、卸汽车倾卸机构性能比较倾卸机构是自卸汽车的重要装置，它直接关系到自卸车的结构与举升性能。国内外典型倾卸机构的结构型、性能特征，见表 4.1。目前，轻型、中型自卸车广泛采用直推式倾斜机构，三面倾卸式自卸车均采用直推式倾斜机构。该机构不仅具有结构紧凑、改装方便等优点，而且通过合理地选取各支撑点的位置、液压缸直径（特别是多级液压缸各节的直径）等参数，可以获得比较图 4.7 油缸前推连杆组合式倾卸机构黑龙江工程学院本科生毕业设计24理想的油压特性（即液压缸推举过程中油压变化很小，且初始时的油压略低于最高油压） 。而中、重型自卸车大多采用连杆式倾卸机构，其中中型自卸车一般采用油缸后推连杆式和油缸后推杠杆
42、式，其他 4 种型式的倾卸机构多用在重型自卸车上。这主要是因为更容易达到省力的目的，更能使车厢在举升过程中获得较好的横向稳定性，并可获得更理想的油压特性与倾卸性能。表 4.1 自卸汽车举升机构特性比较结构形式 车型举例 性能特征前置 斯太尔 1291 280 K38 卡玛斯5511单缸中置 斯太尔 991 200 K38 依发 50L KCA340直推式双缸 QD3151EQ340结构紧凑、举升效率高、工艺简单、成本较低，采用单缸时，横向刚度不足，采用多节伸缩时密封性较差马勒里举升臂式 五十铃 TD50ALCQDJN3180QD362举升力系数小、省力、油压特性好，但缸摆角大活塞行程稍大加伍德
43、举升臂式 TD50A-DQD352HF352转轴反力小，举升力系数大，举升臂较大，活塞行程短连杆组合式油缸前推杠杆组合式 SX3180 举升力小，构件受力改善，油缸摆角大油缸后推杠杆组合式 日产 PTL81SD 举升力适中，结构紧凑但布置集中后部，车厢底板受力大油缸液动连杆组合式 YZ300 油缸进出油管活动范围大，油管长俯冲式 东急 73 型横向刚度好、举升转动圆滑平顺杆系结构极简，造价低，但黑龙江工程学院本科生毕业设计25综上所述，对于本设计自卸车，本文选用油缸直推式倾卸机构。该种举升机构直接与车厢底板相连推动车厢，启动性能较好，并能承受较大的偏置载荷；举升支点在车厢中心附近，车厢受力状况
44、较好。4.2举升机构运动与受力分析及参数选择4.2.1.机构运动分析该车总体布置基本参数如下：厂定最大装载质量 :1500kg；ma举升总质量 :2000kg;mw最大举升角 :50 2 max用作图法进行机构的运动分析，其结果详见图 4.8。油缸必须增大容量黑龙江工程学院本科生毕业设计26图 4.8 机构运动分析图图中 OAB 为举升初始位置，其举升总质量质心为 ； OA 为举升终了位置，其举C0 升总质量质心为 由总布置获得： 0a ;b=50 =1670; 0=1400;1=200油缸总行程 L 计算：总行程 L 应保证最大举升角 的设计要求 5。可根据余弦定 理，从 OA 解出：中L
45、) (4.1)=( 2+22cos(+2)1式中：OA =2+2=1400.92.051=tan1=4.92 2=tan112(0)2+ 0 1=O = 0cos(1+2)=1236d =tan(1+2)=171.2代入式(3.1)得L=1064.9mm根据 L=1065 其三级行程分别为 , 。1=5332=532,3=5324.2.2.举升机构受力分析与参数选择自卸车之油缸举升力应保证最大举升质量时所需的举升力矩。为此，对NTQ3040B 轻型农用自卸车举升机构的最大受力状况（即举升初始状态）进行受力分析，如图 4.9。通过受力分析求得油缸举升力 P、各级油缸直径 、 、 ，以及各1 2
46、3级油缸力矩比系数 、 、 等主要参数如下： 1 2 3（1）油缸举升力 P油缸推力 P 对货箱翻转中心 O 产生的举升力矩 与举升总质量 m 对 O 点的阻黑龙江工程学院本科生毕业设计27力矩 应取得平衡 67。即：(4.2)=油缸举升力矩 =sin最大举升阻力矩 =代入（4.2）得:P sin=油缸举升力P (4.3)= sin式中： 举升总质量，等于厂定最大装载质量和货箱质量之和， kg; =2000X质心至翻转中心水平坐标，它是随车厢举升角 变化的函数，当时，=0图 4.9 机构受力分析图X 为最大值 X=1030;油缸轴心线与底座 OA 之夹角，在举升过程中 为变量，因此油缸举升力
47、黑龙江工程学院本科生毕业设计28也随之为变量 89。（2）油缸直径确定油缸推力与油缸直径的关系为：P (4.4)=24式中：p液压系统最大工作压力，取 p=10MP10。将式（4.4）代入式（4.3）即可求得各级油缸之最小直径：24= sin= 4sin按上式可计算出各级油缸的最小直径后，再经标准化选定油缸直径系列为:=100 mm、 mm、 =60mm。d1 d2=80 d3由式（4.4）计算出各节油缸总推力分别为：= = =7854N12140.124 106= = =5027N22240.0824 106= = =2827N32340.0624 1064.3 本章小结本章主要对轻型农用自卸汽车的举升机构的形式进行了选择，对举升机构进行运动分析和参数的选择，根据所求出举升力的大小确定了油缸的直径。综合考虑各种方案的优缺点，选择本设计的设计方案。黑龙江工
