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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
本次設(shè)計(jì)的題目是后欄板起重運(yùn)輸車的設(shè)計(jì)。欄板起重運(yùn)輸車采用汽車車廂的欄板或附加起重欄板為起重裝置，并利用車身的動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)欄板進(jìn)行升降以裝卸貨物，從而從一定程度上實(shí)現(xiàn)了快速貨運(yùn)。
它適用于箱、袋、桶、捆等包裝方式的貨物的裝卸運(yùn)輸作業(yè)，因此在商業(yè)、郵政、地質(zhì)勘探、圖書發(fā)行、等部門的貨物運(yùn)輸中表現(xiàn)出較好的優(yōu)越性。
本次設(shè)計(jì)在查閱大量相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，深入分析了后欄板起重運(yùn)輸汽車設(shè)計(jì)的總體方案，對(duì)底盤、升降機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、后欄板以及相關(guān)附件等進(jìn)行了合理選擇。并通過對(duì)底盤型號(hào)的選取，確定了整車性能參數(shù)。以此為基礎(chǔ)，加上對(duì)升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)的分析，對(duì)升降機(jī)構(gòu)各部分尺寸參數(shù)進(jìn)行了確定和校核。采用液壓系統(tǒng)對(duì)各個(gè)元件進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)其起重、舉升、裝卸貨物的功能，并通過對(duì)各液壓元件的設(shè)計(jì)計(jì)算，確定系統(tǒng)采用的液壓元件的型號(hào)。確定了對(duì)后欄板起重運(yùn)輸汽車的總體參數(shù)。對(duì)改裝后的整車性能也進(jìn)行了分析和計(jì)算，以確定是否能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：改裝設(shè)計(jì)；后欄板；起重裝置；升降機(jī)構(gòu)；液壓系統(tǒng)
ABSTRACT
The project topic is the design of the tailgate lift truck.Platecrane truck used car plate or additional lifting device for lifting and using the body's power source to drive take-off and landing plate for loading and unloading of car goods ，thereby brings out the fast freight on some degree.
It applies to boxes, bags, barrels, bundles, such as packaging of the loading and unloading of goods transport operations, so in the commercial, postal services, geological prospecting, book publishing, such as transport of goods sector showed the superiority of better.
The article makes in-depth analysis of the program of the overall design on the basis of searching for a large number of relevant information, make a reasonable choice for chassis,
Lifting mechanism, hydraulic system, tailgate and the related accessories. And also through the selection of the chassis, the article determines the performance parameters of the vehicle. On this basis, adding to the kinematics and mechanical analysis of the tailgate lift mechanism, it makes the identification and verification of the size of the tailgate lift’s movements. Meanwhile, adopting a hydraulic control system to controll each component, it carrys on the function of rising goods, lifting, and unloading goods, and though the design of hydraulic components, it determines the components of the hydraulic models. At this point, the article determines the overall parameters of the whole vechile. In addition, it makes the analysis and calculation for the whole after repacking to test whether it can meet the national standard.
Keyword:Design modifications；Tailgate；Hauling-up device；Lifting mechanism；Hydraulic system
II
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目:HQ5120XLB后欄板起重
運(yùn)輸汽車改裝設(shè)計(jì)
院 系 名 稱:汽車與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí):車輛工程07-9班
學(xué) 生 姓 名:宋成達(dá)
導(dǎo) 師 姓 名:趙雨旸
開 題 時(shí) 間:
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見：
簽字： 年 月 日
開題報(bào)告撰寫要求
一、“開題報(bào)告”參考提綱
1. 課題研究目的和意義；
2. 文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）；
3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題；
4. 技術(shù)路線或研究方法；
5. 進(jìn)度安排；
6. 主要參考文獻(xiàn)。
二、“開題報(bào)告”撰寫規(guī)范
請(qǐng)參照《黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。
SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
學(xué)生姓名
宋成達(dá)
系部
汽車工程系
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程07-9班
指導(dǎo)教師姓名
趙雨旸
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
交通工程
是否外聘
□是否
題目名稱
HQ5120XLB后欄板起重運(yùn)輸汽車改裝設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
專用車一詞在國外大致起始于20世紀(jì)50年代。二戰(zhàn)結(jié)束后，歐美各國經(jīng)濟(jì)逐步發(fā)展，為了縮短作業(yè)時(shí)間，提高作業(yè)效率，出現(xiàn)了各類專項(xiàng)作業(yè)車輛。由此，相對(duì)于普通貨車來說，把以普通底盤為基礎(chǔ)，加裝專用裝備，使其具有專項(xiàng)作業(yè)功能的汽車，統(tǒng)稱為專用汽車。欄板起重運(yùn)輸車采用汽車車廂的欄板或附加起重欄板為其重裝置并利用車身的動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)欄板進(jìn)行升降以裝卸貨物。它適合于以箱、袋、桶、捆等包裝方式的貨物的裝卸運(yùn)輸作業(yè)，因此在商業(yè)、郵政、地質(zhì)勘探、圖書發(fā)行等部門的貨物運(yùn)輸中表現(xiàn)出較好的優(yōu)越性，能夠在很大程度上節(jié)約裝卸貨物時(shí)所需的人力和時(shí)間。
近年來美國等發(fā)達(dá)國家專用車市場(chǎng)十分巨大，就專用車品種而言，美國就有5000多個(gè)品種，國外自卸車的生產(chǎn)主要以重型為主，其主要原因重型車經(jīng)濟(jì)效益好、功率大、強(qiáng)度高有中小型車無法代替的優(yōu)點(diǎn)。隨著一些礦業(yè)的開發(fā)需要和運(yùn)輸性能、及特殊作業(yè)的要求，重型自卸車在國外得到了迅速的發(fā)展。專用底盤的專業(yè)化非常明顯，例如日本豐田等大汽車公司底盤系列化專業(yè)化生產(chǎn)，新材料、新技術(shù)的應(yīng)用越來越突出如高強(qiáng)度的合金和鋁合金材料的應(yīng)用大大減輕的整車的整備質(zhì)量、提高了車輛的使用壽命。由此國外市場(chǎng)對(duì)專用車產(chǎn)品技術(shù)含量和附加值的要求越來越高，一些高新技術(shù)開始在專用汽車上得到廣泛的應(yīng)用，很多專用車已經(jīng)被E化，裝有電腦、衛(wèi)星導(dǎo)航等系統(tǒng)，一些能夠滿足特殊功能要求的專用車底盤被開發(fā)研制。不論是液壓舉升裝置、排料卸料裝置、計(jì)量測(cè)量裝置、機(jī)械作業(yè)裝置，還是制冷保溫裝置、安全防護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置、作業(yè)監(jiān)視裝置；不論是各類缸、泵、閥、儀表等總成，還是各種箱體、罐體等車身結(jié)構(gòu)，均在專用汽車上得到了廣泛應(yīng)用，在一定程度上滿足了新形勢(shì)下用戶對(duì)專用車產(chǎn)品的多樣化需求。在專用車在功能、結(jié)構(gòu)、外觀上進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，注重個(gè)性化和人性化設(shè)計(jì)。欄板起重運(yùn)輸車因其在商業(yè)運(yùn)輸行業(yè)中突出的優(yōu)越性，正在國外發(fā)達(dá)國家的郵政、商業(yè)等行業(yè)中占據(jù)了巨大的市場(chǎng)和競(jìng)爭(zhēng)力。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展展以及國內(nèi)大量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要等因素，專用汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)隨國內(nèi)市場(chǎng)需求格局較過去有很大變化，重型車和輕型車比例處于增長趨勢(shì)，中型車比例繼續(xù)下降；體現(xiàn)專用汽車產(chǎn)品專用功能特性的產(chǎn)品在總量中的比重加大；專用汽車品種數(shù)得到大幅增加；整個(gè)專用汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)趨于更合理化的發(fā)展。 專用功能較強(qiáng)的城建類專用車等均有大幅增長，今后隨著市場(chǎng)需求變化，適合高等級(jí)公路運(yùn)輸車輛,滿足專項(xiàng)作業(yè)功能車輛將會(huì)繼續(xù)增加，而普通傳統(tǒng)型運(yùn)輸類車輛如自卸車將會(huì)隨著國民經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展而逐漸減少。 由于國內(nèi)專用汽車生產(chǎn)企業(yè)較多，市場(chǎng)總需求量有限等原因，為滿足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，近幾年多數(shù)企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)需要注重新產(chǎn)品開發(fā)力度,產(chǎn)品范圍基本涉及到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)。
但是目前，國產(chǎn)專用車從技術(shù)角度而言，雖經(jīng)過十多年的苦練內(nèi)功與摔打磨練，不斷地汲取國外技術(shù)，取得了很大進(jìn)步，但同國外著名品牌相比，仍然存在較大差距，仍基本停留在仿制階段，開發(fā)設(shè)計(jì)雷同現(xiàn)象十分普遍，專用車的品種還較少，而且產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象十分嚴(yán)重。表現(xiàn)在核心技術(shù)缺失，重、中、輕，高、中、普、特、新比例嚴(yán)重失調(diào)，大多數(shù)企業(yè)只能生產(chǎn)中型普通專用車、其他類型的專用車產(chǎn)量仍較少且功能簡(jiǎn)單。高技術(shù)含量、高附加值、高可靠性的國產(chǎn)專用車還不夠多，底盤企業(yè)與專用車企業(yè)嚴(yán)重脫節(jié)，這些都嚴(yán)重影響了我國專用車行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。確切地說，我國專用車市場(chǎng)最終是向多品種、高精尖的方向發(fā)展。尤其是隨著我國公路運(yùn)輸主體的逐漸變化，將加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化和技術(shù)的升級(jí)。去年以來，我國專用車市場(chǎng)取得較好的經(jīng)營業(yè)績，全國395家改裝車企業(yè)改裝汽車23.06萬輛，銷售23.05萬輛?？蛙嚫难b量最大，共改裝103492萬輛，占總量的44.88％；載貨汽車44870輛，占總量的19.46％；自卸汽車27125輛，占總量的11.76％；廂式、罐式等專用車銷售40966輛，占總量的17.77％。通過數(shù)字來看，去年一年銷售專用車達(dá)23萬輛，結(jié)合我國道路、經(jīng)濟(jì)等實(shí)際情況，應(yīng)該說數(shù)量還是比較可觀的。但是問題就在于395家改裝企業(yè)才生產(chǎn)23萬輛?？梢钥闯?，我國汽車改裝企業(yè)和汽車制造一樣，存在著規(guī)模小、技術(shù)落后、生產(chǎn)點(diǎn)過多等問題。后欄板起重運(yùn)輸車在國內(nèi)的發(fā)展前景十分廣闊，更是因?yàn)閲医逃?、輕工、物流等行業(yè)的飛速發(fā)展，其突出的運(yùn)輸效率將會(huì)在這些行業(yè)中逐步取代普通貨車的位置。
近年來，跟著我國的高速公路的迅速發(fā)展，貨物的箱式運(yùn)輸不斷增加，欄板起重運(yùn)輸車是在箱式車上的優(yōu)化改版，在專門運(yùn)輸和專項(xiàng)功課中的優(yōu)勝性也越來越顯著，用戶對(duì)欄板起重運(yùn)輸汽車優(yōu)勝性的熟悉逐漸加深，對(duì)其需求也日益增加。欄板起重運(yùn)輸汽車工業(yè)因此而被稱之為向陽工業(yè)。在很多專門行業(yè)的公路運(yùn)輸中以欄板起重運(yùn)輸汽車取代普通載貨汽車已經(jīng)成為汽車行業(yè)和公路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展方向，欄板起重運(yùn)輸車的市場(chǎng)逐漸擴(kuò)大，產(chǎn)品品種發(fā)展迅速，產(chǎn)量逐年上升。
在“十二五”期間，中央政府和各地方政府的重點(diǎn)投資城市化進(jìn)程、新農(nóng)村建沒、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。特別是近幾年來，國家近年來持續(xù)擴(kuò)大內(nèi)需，迅速繁榮的商品運(yùn)輸促使廂式運(yùn)輸類專用車的需求快速升溫，加快了物資的流通。郵政、商業(yè)和物流運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)發(fā)展更加迅速對(duì)運(yùn)輸類專用車需求量巨大，欄板起重車在這種市場(chǎng)需求條件下?lián)碛姓邚V闊的發(fā)展前景，和巨大的銷售空間。
由此可見，經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)于專用車的發(fā)展也具有顯著的拉動(dòng)作用，并為專用車提供廣闊的市場(chǎng)空間。特別是全球金融危機(jī)前后，國家4萬億投資的工程項(xiàng)目加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，工程建筑專用車和自卸車等車型的產(chǎn)銷量逐步增長，實(shí)現(xiàn)超常規(guī)發(fā)展。此外，迅速繁榮的商品運(yùn)輸促使廂式運(yùn)輸類專用車的需求快速升溫。后欄板起重運(yùn)輸車是專用自卸車的一種，是在二類汽車底盤上裝有車廂和具有裝卸功能的欄板起重裝置的專用汽車。根據(jù)現(xiàn)今已有的自卸車的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，從專用的整體設(shè)計(jì)出發(fā)，主要是對(duì)后欄板起重運(yùn)輸車的整體形式與主要性能參數(shù)的確定、專用貨箱、欄板起重裝置等裝置的詳細(xì)設(shè)計(jì)，通過計(jì)算，對(duì)自卸汽車的重要部件如液壓系統(tǒng),進(jìn)行了定性的分析，以確定舉升力的大小、達(dá)到設(shè)計(jì)載荷是所需的要求,，并對(duì)車廂的長、寬、高進(jìn)行了計(jì)算設(shè)計(jì)，以達(dá)到底盤最大總質(zhì)量的要求，使自卸車的前后軸的載荷在最大承載質(zhì)量的范圍之內(nèi)，完善專用汽車的功用。后欄板起重運(yùn)輸車主要有二類底盤、貨箱、欄板起重裝置等組成。按欄板起重裝置的動(dòng)力源不同可分為發(fā)動(dòng)機(jī)式和蓄電池式。欄板起重裝置在發(fā)展初期為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通過取力器帶動(dòng)液壓泵驅(qū)動(dòng)，但工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)需要怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，目前基本都采用微型液壓泵站驅(qū)動(dòng)，以汽車蓄電池為動(dòng)力源。同時(shí)按欄板起重裝置升降機(jī)構(gòu)的液壓缸布置形式又可分為單缸對(duì)中式、雙杠對(duì)稱式和多缸式。欄板起重運(yùn)輸車采用汽車車廂的欄板或附加起重欄板為其重裝置并利用車身的動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)欄板進(jìn)行升降以裝卸貨物。具有使用方便，節(jié)約裝卸成本，運(yùn)輸效率高，于在商業(yè)、郵政地質(zhì)勘探、圖書發(fā)行等部門大量使用，在以箱、袋、桶、捆等包裝方式的貨物運(yùn)輸中具有較好的優(yōu)越性。
由于專用汽車是一種在許多特征不同于本型汽車或經(jīng)過特殊改裝之后才用于運(yùn)輸?shù)?，而我國專用汽車的品種還比較單一、生產(chǎn)規(guī)模小、數(shù)量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。因此，不斷開發(fā)新產(chǎn)品，增加產(chǎn)品和品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量是擺在專用汽車廠家一項(xiàng)迫切且艱巨的任務(wù)。后欄板起重運(yùn)輸車作為專用車的一種，在基于專用車原有的特點(diǎn)性能上，把降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)質(zhì)量等作為此次設(shè)計(jì)的主要目的。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
1、基本內(nèi)容：
（1）研究后欄板起重運(yùn)輸汽車的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)；
（2）進(jìn)行后欄板起重運(yùn)輸汽車的總體結(jié)構(gòu)布置；
（3）進(jìn)行二類底盤的選擇；
（4）進(jìn)行后欄板起重機(jī)構(gòu)、車廂設(shè)計(jì)、輔助裝置設(shè)計(jì)選型；
（5）整車性能計(jì)算分析。
2擬解決的主要問題：
（1）車輛的總體布置；
（2）副車架設(shè)計(jì)、副車架和主車架的連接；
（3）舉升機(jī)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)；
（3）液壓裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算選型；
（4）整車性能分析計(jì)算。
主要解決的問題有：
（1）正確進(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)；
（2）進(jìn)行車輛的總體布置，用總布置草圖表達(dá)主要底盤部件的改動(dòng)和重要工作裝置的布置；
（3）進(jìn)行起重裝置的詳細(xì)設(shè)計(jì)，在正確計(jì)算的基礎(chǔ)上，完成部部件設(shè)計(jì)選型，要求工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高；
（4）進(jìn)行液壓裝置設(shè)計(jì)計(jì)算選型；
（5）分析整車改裝設(shè)計(jì)后的主要性能。
三、技術(shù)路線（研究方法）
二類底盤選型
總體布置
舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、分析
車廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)
液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
繪制設(shè)計(jì)裝配圖與零件圖
整車性能計(jì)算分析
整車設(shè)計(jì)修正
副車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、分析
升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
微型液壓泵站（取力器）的選型
確定設(shè)計(jì)步驟，方案設(shè)計(jì)分析
四、進(jìn)度安排
（1）調(diào)研、資料收集，完成開題報(bào)告 第1、2周
（2）研究專用車改裝設(shè)計(jì)步驟，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)與分析 第3周
（3）二類底盤的選擇（調(diào)研與分析） 第4周
（4）總體布置 第5周
（5）后欄板起重機(jī)構(gòu)、動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算選型 第6、7周
（6）管路系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算與選型 第8周
（7）完成所設(shè)計(jì)裝配圖與零件圖圖紙 第9～11周
（8）整車性能計(jì)算分析；整車設(shè)計(jì)修正；第12周
（9）完成設(shè)計(jì)說明書的撰寫，指導(dǎo)教師審核 第13周
（10）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）修改、完善 第14周
（11）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審核、預(yù)審 第15周
（12）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）修改、完善 第15、16周
（13）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周
五、參考文獻(xiàn)
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六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日
本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
HQ5120XLB后欄板起重運(yùn)輸汽車
改裝設(shè)計(jì)
系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)： 車輛工程 B07-9班
學(xué)生姓名： 宋成達(dá)
指導(dǎo)教師： 趙雨旸
職 稱： 副教授
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○一一年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Refiting Design of the HQ5120XLB Tail-lift truck
Candidate：Song Chengda
Specialty：Vehicle Engineering
Class：B07-9
Supervisor：Associate Prof. Zhao Yuyang
Heilongjiang Institute of Technology
2011-06·Harbin
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目 錄 摘要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 1 1 課題研究的目的和意義 1 1 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1 3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與技術(shù)路線 2 第 2 章 后欄板起重汽車方案設(shè)計(jì)與分析 4 2 1 后欄板起重運(yùn)輸汽車的結(jié)構(gòu)與分類 4 2 2 后欄板起重汽車升降機(jī)構(gòu)的分類與選型 5 2 2 1 單缸對(duì)中式升降機(jī)構(gòu) 6 2 2 2 雙缸對(duì)稱式升降機(jī)構(gòu) 7 2 2 3 四缸驅(qū)動(dòng)式升降機(jī)構(gòu) 10 2 2 4 五缸驅(qū)動(dòng)式升降機(jī)構(gòu) 11 2 3 后欄板起重裝置的液壓系統(tǒng) 11 2 3 1 單缸驅(qū)動(dòng)欄板起重裝置的液壓系統(tǒng) 12 2 4 后欄板起重裝置動(dòng)力源結(jié)構(gòu)型式 13 2 5 安全機(jī)構(gòu) 14 2 6 本章小結(jié) 14 第 3 章 后欄板起重運(yùn)輸車底盤的選取 15 3 1 底盤的選取 15 3 1 1 汽車底盤選型要求 15 3 1 2 底盤選型 15 3 1 3 底盤的選取 16 3 2 選用的底盤主車架的主要尺寸 16 3 3 欄板起重車質(zhì)量參數(shù)的估算 17 3 4 本章小結(jié) 17 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) IV 第 4 章 車廂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 4 1 車廂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 4 2 本章小結(jié) 21 第 5 章 后欄板起重車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 5 1 副車架的改裝設(shè)計(jì) 22 5 1 1 副車架外形設(shè)計(jì) 22 5 1 2 副車架選材 22 5 2 升降機(jī)構(gòu)支架的設(shè) 23 5 3 升降機(jī)構(gòu)各桿的初步設(shè)計(jì)計(jì)算 23 5 3 1 升降桿的長度計(jì)算 23 5 3 2 拐臂半徑 r 和液壓缸的初始長度 L1 24 5 3 3 擺動(dòng)液壓缸的校核 25 5 4 本章小結(jié) 26 第 6 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選型 27 6 1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 27 6 1 1 液壓缸的選型與設(shè)計(jì) 27 6 1 2 液壓泵的選型計(jì)算 28 6 1 3 油箱容積的計(jì)算 29 6 2 本章小結(jié) 29 第 7 章 整車性能計(jì)算 30 7 1 汽車最高車速的計(jì)算 30 7 2 最大爬坡度計(jì)算 34 7 3 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算 35 7 4 后欄板起重運(yùn)輸汽車裝卸時(shí)穩(wěn)定性計(jì)算 36 7 5 本章小結(jié) 38 結(jié)論 39 參考文獻(xiàn) 40 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) V 致謝 41 附錄 A 外文文獻(xiàn)原文 42 附錄 B 外文文獻(xiàn)中文翻譯 47 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
1.1課題研究的目的意義
隨著現(xiàn)代物流業(yè)的迅速發(fā)展，汽車的運(yùn)輸量迅速增長，貨物的裝卸量和頻率也隨之加大。對(duì)于大噸位的廂式載貨汽車而言，由于車廂地板離地較高,且貨物質(zhì)量較大，裝卸困難,特別是在單人操作時(shí)，貨物裝卸很不方便，工作效率低。基于此，許多廂式載貨汽車裝有舉升欄板[1]。起重欄板可大幅度提高運(yùn)輸及裝卸效率, 減輕操作人勞動(dòng)強(qiáng)度, 廣泛用于郵政、金融、石化、商業(yè)、制造等行業(yè)。
欄板起重運(yùn)輸汽車是在普通載貨汽車基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由其安裝在汽車尾部而得名。載貨類汽車最初都是完全人力化裝運(yùn)，近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速、健康的發(fā)展。中央政府和各地方政府的重點(diǎn)投資城市化進(jìn)程、新農(nóng)村建沒、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。特別是近幾年來，國家近年來持續(xù)擴(kuò)大內(nèi)需，迅速繁榮的商品運(yùn)輸促使物流量成倍的增長，再加上各類型公路的建設(shè)速度加快，公路貨運(yùn)發(fā)展得到迅猛的增長，專業(yè)運(yùn)輸單位和個(gè)體運(yùn)輸經(jīng)營者如雨后春筍般地多了起來。很多公司都有了自己的運(yùn)輸車隊(duì)，僅靠手工作業(yè)，不能充分發(fā)揮車輛的效能以提高企業(yè)效率。同時(shí)由于汽車運(yùn)輸量成倍增長，隨著貨物的裝卸量和頻率也隨之加大，大噸位載貨汽車比例逐漸增大。對(duì)于大噸位的廂式載貨汽車而言，由于車廂地板離地較高，且貨物質(zhì)量較大，裝卸困難。這種分情況下?lián)碛袡C(jī)械化裝卸裝備，特別是在單人操作時(shí)，能夠極大地提高裝卸貨物的工作效率?？梢姡瑢?shí)現(xiàn)貨車裝運(yùn)的機(jī)械化是勢(shì)在必行的，為此迫切的需一種可實(shí)現(xiàn)自起重裝卸功能的專用載貨汽車。后欄板起重運(yùn)輸汽車，僅利用一套后欄板起重裝置就可以實(shí)現(xiàn)貨物的機(jī)械化裝運(yùn)，因而被逐漸重視。
1.2后欄板起重運(yùn)輸汽車國內(nèi)外研究概況
欄板起重裝置的發(fā)展, 在國外大體上可分為四個(gè)時(shí)期。第一代產(chǎn)品產(chǎn)生于20世紀(jì)30 年代末, 其特點(diǎn)主要是單缸舉升, 而欄板翻轉(zhuǎn)靠手動(dòng), 起升質(zhì)量為500kg左右, 欄板(又稱載物平臺(tái)) 觸地傾角9°～10°。目前, 這種產(chǎn)品在東南亞、日本仍在使用, 20世紀(jì)90年代, 還在美國得到了新的發(fā)展。第二代產(chǎn)品產(chǎn)生于20世紀(jì)50年代初的歐洲市場(chǎng), 在第一代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上增加了翻轉(zhuǎn)關(guān)門油缸。舉升與翻轉(zhuǎn)分別由二個(gè)獨(dú)立油缸實(shí)現(xiàn)。最常見的是四只油缸的型式, 也有雙缸的。起升質(zhì)量在500kg以上, 載物平臺(tái)觸地傾角10°, 翻轉(zhuǎn)動(dòng)作憑操作者經(jīng)驗(yàn)控制。該種產(chǎn)品目前主要用于美洲及東南亞地區(qū)。第三代產(chǎn)品產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代末的歐洲市場(chǎng), 是在第二代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上增加第五只油缸。這只油缸在液壓系統(tǒng)中主要起相對(duì)位置的記憶功能, 使載物平臺(tái)觸地、離地的翻轉(zhuǎn)動(dòng)作不再由操作者控制而由液壓系統(tǒng)本身控制, 從而使升降過程相對(duì)平穩(wěn)與安全。觸地傾角一般為8°～10°。若兼作廂門用, 因平臺(tái)尺寸增大, 傾角也可能小于8°。目前該類產(chǎn)品普遍用于歐美地區(qū)。第四代產(chǎn)品產(chǎn)生于29世紀(jì)90年代初, 其液壓系統(tǒng)及功能原理同第三代產(chǎn)品, 只增加了記憶油缸的尺寸, 使記憶動(dòng)作的范圍進(jìn)一步增大。它不同于第三代產(chǎn)品的關(guān)鍵在于其載物平臺(tái)增加特殊結(jié)構(gòu), 由一體改為兩體活動(dòng)聯(lián)接, 使平臺(tái)觸地后不僅能自動(dòng)翻轉(zhuǎn), 而且有一個(gè)下沉的動(dòng)作, 使觸地傾角達(dá)到6°, 甚至在6°以下。目前該產(chǎn)品在荷蘭、南斯拉夫和中國已申請(qǐng)了實(shí)用新型發(fā)明專利。國內(nèi)已有定型產(chǎn)品投放市場(chǎng)。從操作性能、安全可靠性等使用效果上, 第四代產(chǎn)品將逐漸取代了第二、三代產(chǎn)品。而第一代產(chǎn)品,由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 重量輕, 雖然技術(shù)含量低, 但具有便于維修等優(yōu)點(diǎn)在發(fā)展中國家將仍擁有巨大的市場(chǎng)。
欄板起重裝置在國內(nèi)的發(fā)展只是近二十幾年的事情。國產(chǎn)化產(chǎn)品早期用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。1992年實(shí)現(xiàn)以汽車蓄電池作為液壓泵站的驅(qū)動(dòng)力。1992年以后, 欄板起重裝置因國內(nèi)廂式車的發(fā)展而開始發(fā)展起來, 技術(shù)水平也逐漸向國際靠近。但就其發(fā)展而言, 仍處于起步階段。國內(nèi)市場(chǎng)的擴(kuò)展, 還需要時(shí)間與機(jī)遇。從時(shí)間上講可能不會(huì)太久, 從品種上講, 短時(shí)期內(nèi)將仍是以多種型式并存, 但最終可能是單缸產(chǎn)品和五缸產(chǎn)品為主。
現(xiàn)代車輛的裝備技術(shù)必需與生態(tài)型、現(xiàn)代化國際大都市發(fā)展相適應(yīng)，具有國際先進(jìn)、技術(shù)創(chuàng)新的裝備特征,必需從滿足單一的普通作業(yè)需求，向滿足文明作業(yè)、環(huán)境保護(hù)、質(zhì)量監(jiān)管、城市容貌等作業(yè)和管理需求方向發(fā)展[2]。
1.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與技術(shù)路線
本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是對(duì)后欄板起重運(yùn)輸汽車的后欄板起重裝置采用的各種方案進(jìn)行比較分析，并分別列出各方案的優(yōu)劣點(diǎn)，以便選擇最合適方案。
本次的設(shè)計(jì)目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種整車總質(zhì)量為12t，起重質(zhì)量大于500kg的后欄板起重運(yùn)輸汽車的后欄板起重運(yùn)輸汽車，其性能參數(shù)與原載貨車接近。后欄板起重運(yùn)輸汽車是裝備有欄板起重裝置的載貨汽車，因此本設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容：
（1）研究后欄板起重運(yùn)輸汽車的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)；
（2）進(jìn)行后欄板起重運(yùn)輸汽車的總體結(jié)構(gòu)布置；
（3）進(jìn)行二類底盤的選擇；
（4）進(jìn)行后欄板起重機(jī)構(gòu)、車廂設(shè)計(jì)、輔助裝置設(shè)計(jì)選型；
（5）整車性能計(jì)算分析。
擬解決的主要問題：
（1）車輛的總體布置；
（2）副車架設(shè)計(jì)、副車架和主車架的連接；
（3）舉升機(jī)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)；
（3）液壓裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算選型；
（4）整車性能分析計(jì)算。
技術(shù)路線如圖1.1所示。
二類底盤選型
總體布置
舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、分析
車廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)
液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
繪制設(shè)計(jì)裝配圖與零件圖
整車性能計(jì)算分析
整車設(shè)計(jì)修正
副車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、分析
升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
取力器的選型
確定設(shè)計(jì)步驟，方案設(shè)計(jì)分析
圖1.1
第2章 后欄板起重汽車方案設(shè)計(jì)與分析
2.1后欄板起重運(yùn)輸汽車的結(jié)構(gòu)與分類
欄板起重運(yùn)輸車采用汽車車廂的欄板或附加起重欄板為起重裝置，并利用車身的動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)欄板進(jìn)行升降以裝卸貨物。
后欄板起重運(yùn)輸汽車按欄板起重裝置的動(dòng)力源分可分為發(fā)動(dòng)機(jī)式和蓄電池式。前者通過取力器，利用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)欄板起重裝置工作；后者則依靠車載蓄電池向欄板起重裝置提供動(dòng)力。按起重欄板的功用分可分為后欄板起重式和附加欄板起重式。前者的起重欄板是經(jīng)加固的車廂欄板，因此它具有雙重功能。后者的起重欄板僅作為起重裝置用，不起車廂欄板的作用，它用于廂式汽車的后欄板起重裝置，如圖2.1所示。
圖2.1后欄板起重運(yùn)輸汽車
后欄板起重運(yùn)輸汽車由兩大部分組成，即二類底盤和后欄板起重裝置。其中后欄板起重裝置是后欄板起重運(yùn)輸汽車的主要結(jié)構(gòu)部分。其主要組成如下：
單缸對(duì)中式欄板起重裝置的結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。
1—取力器；2—齒輪液壓泵；3—液壓油箱；4—濾清器；
5—液壓控制箱；6—液壓缸；7—升降機(jī)構(gòu)；8—起重欄板
圖2.2 一種欄板起重裝置結(jié)構(gòu)
欄板起重運(yùn)輸汽車在進(jìn)行裝卸作業(yè)時(shí)，即欄板起重裝置工作時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)獲得的動(dòng)力帶動(dòng)齒輪液壓泵工作，并向液壓系統(tǒng)提供壓力油，液壓缸在液壓油的作用下，活塞桿推動(dòng)升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，最后起重欄板在升降機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，完成起重、舉升、裝卸貨物的功能。
2.2后欄板起重汽車升降機(jī)構(gòu)的分類與選型
在后欄板起重汽車改裝設(shè)計(jì)中對(duì)升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求：
1.能上下平移，使起重欄板能完成翻轉(zhuǎn)起閉和著地傾斜等不同形式的運(yùn)動(dòng)。
2.工作可靠，在液壓系統(tǒng)停止工作時(shí)，升降機(jī)構(gòu)不得有明顯的自動(dòng)沉降現(xiàn)象。
3.使起重欄板能將最少500kg貨物平穩(wěn)地升降到一定高度，且能在任意位置停住。
后欄板起重裝置的升降機(jī)構(gòu)的基本原理：
后欄板起重裝置的種類很多，但其基本原理卻是相同的, 即平行四連桿機(jī)構(gòu)的平行移動(dòng)原理, 如圖2.3所示。
圖2.3 平行四連桿機(jī)構(gòu)
圖中、、、四連桿鉸結(jié)，，，，固定桿，給桿一力矩，使其以為圓心轉(zhuǎn)動(dòng)，則桿始終與桿保持平行狀態(tài)。如果使桿處于豎直狀態(tài)，桿擴(kuò)展為，那么，就能始終以水平狀態(tài)升降，其中即為所說的后欄板，如圖2.4所示。
圖2.4 轉(zhuǎn)化后的后欄板起重裝置機(jī)構(gòu)圖
2.2.1單缸對(duì)中式升降機(jī)構(gòu)
單缸對(duì)中式升降機(jī)構(gòu)如圖2.5所示，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。其運(yùn)動(dòng)由三部分組成, 一是欄板的上下平移運(yùn)動(dòng)； 二是欄板運(yùn)動(dòng)到著地點(diǎn)的傾斜運(yùn)動(dòng)；三是欄板在上止點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中欄板的上下平動(dòng)及著地點(diǎn)的傾斜運(yùn)動(dòng)是由油缸1活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換而成。對(duì)于翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則是由彈簧助力靠人完成的。
上下平動(dòng)時(shí)，、兩點(diǎn)固定，鉸接點(diǎn)受限位桿3的推力板下端調(diào)整螺釘點(diǎn)的限制而固定，整個(gè)機(jī)構(gòu)可視為以為固定邊的平行四邊形機(jī)構(gòu)，完成上下平動(dòng)的要求。傾斜運(yùn)動(dòng)時(shí)，、兩支點(diǎn)固定，但鉸接點(diǎn)的約束解除，整個(gè)機(jī)構(gòu)可視為以為固定邊的鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)下止點(diǎn)位置的傾斜運(yùn)動(dòng)。
1—支架；2、5、7、12、13—銷軸；3—滾子；4—階梯銷軸； 6—拐臂軸；8—鎖片；9—螺釘；10—調(diào)整螺釘；11—下桿；14—連桿；15—轉(zhuǎn)換限位桿；16—上桿；17—限位塊；18—鉸銷；19—鎖緊桿；20—限位板；21—側(cè)拐臂
圖2.5 單缸對(duì)中式舉升機(jī)構(gòu)
1—油缸總成；2—推力板總成；3—限位桿；4—下桿；5—上桿；6—限位塊；7—欄板
圖2.6 單缸對(duì)中式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
單缸對(duì)中式舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，同時(shí)可以避免雙缸工作時(shí)的不同步問題；缺點(diǎn)是舉升重力較小，要求車架下有較大的安裝空間，制造工藝較復(fù)雜。
2.2.2雙缸對(duì)稱式升降機(jī)構(gòu)
圖2.7為雙缸對(duì)稱式升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，其特點(diǎn)是采用雙液壓缸分別驅(qū)動(dòng)兩套對(duì)稱布置的平面連桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)欄板的翻轉(zhuǎn)、升降、平移和著地后的傾斜運(yùn)動(dòng)。
1—固定支座；2、5、7—銷軸；3、11、12—圓柱銷；4—活動(dòng)支座；6—浮動(dòng)鉸鏈；8—液壓缸；9—下桿；10—上桿；13—欄板支座；14—滑座；15—撥叉軸；16—滑塊；17—連接角鐵
圖2.7 雙缸對(duì)稱式升降機(jī)構(gòu)
該機(jī)構(gòu)利用變換平行四桿機(jī)構(gòu)的固定邊，實(shí)現(xiàn)欄板的翻轉(zhuǎn)及升降平移運(yùn)動(dòng)。而欄板著地后的傾斜則是將平行四連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為五桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。
圖2.8為欄板的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。為了實(shí)現(xiàn)欄板的翻轉(zhuǎn)，點(diǎn)固定，使上桿3成為固定桿，即在平行四桿機(jī)構(gòu)中，為固定邊。當(dāng)液壓缸2的活塞桿伸長時(shí)，浮動(dòng)鉸鏈板4推動(dòng)活動(dòng)支座1繞點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)欄板6繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)至豎直位置時(shí)，欄板則轉(zhuǎn)到水平位置，如圖雙點(diǎn)畫線所示。
圖2.9為欄板的升降運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。此時(shí)，在平行四桿機(jī)構(gòu)中，為固定邊。點(diǎn)的約束，上桿3由固定桿變?yōu)榛顒?dòng)桿。當(dāng)液壓活塞桿收縮，該機(jī)構(gòu)在重力的作用下繞、兩點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，欄板6為平行四桿機(jī)構(gòu)中的邊，因而平行下降至地面。反之，若活塞桿伸長，推動(dòng)浮動(dòng)鉸鏈板4，同時(shí)帶動(dòng)平行四桿機(jī)構(gòu)中繞、兩點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，欄板則平行上升。
1—活動(dòng)支座；2—液壓缸；3—上桿；4—浮動(dòng)鉸鏈；5—下桿；6—欄板
圖2.8 欄板翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
1—活動(dòng)支座；2—液壓缸；3—上桿；4—浮動(dòng)鉸鏈；5—下桿；6—欄板
圖2.9 欄板升降運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
圖2.10為欄板著地后傾的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，欄板著地后，由于地面的約束，點(diǎn)只能沿地面平移。同時(shí)地面對(duì)的支反力形成一個(gè)繞點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩作用在下桿5上。此時(shí)若液壓缸2活塞桿收縮，浮動(dòng)鉸鏈板4繞點(diǎn)作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，下桿5桿頭平面的
約束被解決，此時(shí)的機(jī)構(gòu)變?yōu)槲鍡U機(jī)構(gòu)，當(dāng)浮動(dòng)鉸鏈板4作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上桿3繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，下桿5與欄板6則作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)。當(dāng)移至 (因位移小，圖中沒有畫出)時(shí)，欄板后端觸地，至此完成欄板著地的后傾運(yùn)動(dòng)。
1—活動(dòng)支座；2—液壓缸；3—上桿；4—浮動(dòng)鉸鏈；5—下桿；6—欄板
圖2.10 欄板著地后傾的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
雙缸對(duì)稱式升降機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可減小液壓缸的直徑，缺點(diǎn)是安裝調(diào)試復(fù)雜。
2.2.3四缸驅(qū)動(dòng)式升降機(jī)構(gòu)
四缸驅(qū)動(dòng)欄板如圖2.11所示，欄板工作過程中，翻轉(zhuǎn)缸和舉升缸交替工作,裝卸平臺(tái)下降，起升過程與之相反。在結(jié)構(gòu)上，該設(shè)計(jì)充分考慮了空間問題，把直流電機(jī)與齒輪油泵通過彈性聯(lián)軸器相連，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，且能傳遞較大的扭矩。
1－翻轉(zhuǎn)缸；2－舉升缸(帶杠桿)；3－支承座
圖2.11 四缸驅(qū)動(dòng)欄板
四缸結(jié)構(gòu)中桿、桿均為油缸，這是不同于單缸的區(qū)別，其結(jié)構(gòu)如圖2.12所示。
四缸機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是四缸同時(shí)工作可使液壓缸的直徑進(jìn)一步減小，安裝空間減小。其缺點(diǎn)是采用四個(gè)液壓缸，較單缸和雙缸機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)復(fù)雜。
圖2.12 四缸式升降機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
2.2.4五缸驅(qū)動(dòng)式升降機(jī)構(gòu)
五缸驅(qū)動(dòng)式后欄板結(jié)構(gòu)如圖2.13所示。五缸結(jié)構(gòu)中的第五缸是液壓記憶缸, 在液壓回路中，只參與載物平臺(tái)觸地后平臺(tái)的翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，而不參與平臺(tái)升降，其基本結(jié)構(gòu)與四缸相同。
圖2.13 五缸驅(qū)動(dòng)式欄板結(jié)構(gòu)
一般舉升重力小于8kn時(shí)，選用單缸不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，還可避免雙缸工作時(shí)的不同步問題。綜上所述，從機(jī)構(gòu)制造難度、安裝方便性、舉升重量等多方面考慮，選用單缸對(duì)中式。
2.3后欄板起重裝置的液壓系統(tǒng)
后欄板起重裝置的液壓系統(tǒng)的改裝設(shè)計(jì)要求：
（1）應(yīng)能保證升降機(jī)構(gòu)平穩(wěn)地上下平移。在額定起重量全程上升、下降時(shí)間均應(yīng)控制10~15 s之間。
（2）在額定起重量升降過程中的任一位置停留5min，其靜沉量應(yīng)小于20 mm。
（3）液壓系統(tǒng)應(yīng)有執(zhí)行元件安全保護(hù)裝置等液壓系統(tǒng)的通用要求。
2.3.1單缸驅(qū)動(dòng)欄板起重裝置的液壓系統(tǒng)
單缸對(duì)中式后欄板起重裝置的液壓系統(tǒng)由液壓泵、油箱、濾清器、液壓控制箱及液壓缸組成，如圖2.2所示。在液壓控制箱中，裝有溢流閥、手動(dòng)換向閥、雙向液壓鎖及單向節(jié)流閥等。其液壓系統(tǒng)的管路布置見圖2.14。溢流閥5調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力；節(jié)流閥調(diào)節(jié)液壓缸活塞桿的移動(dòng)速度；手動(dòng)換向閥7(手動(dòng)，P、O連接三位四通)控制活塞桿的移動(dòng)方向。來自液壓泵的多余的油液經(jīng)溢流閥1流向油箱。
雙向液壓鎖8能使液壓缸中的活塞在行程中任何位置停住，防止升降機(jī)構(gòu)自行沉降。其鎖緊的可靠程度僅受液壓缸內(nèi)部泄露的影響。雙向液壓鎖實(shí)際上是兩個(gè)液控單向閥的組合閥，其結(jié)構(gòu)如圖2.14所示。兩個(gè)液控單向閥的油口P1、P2分別與換向閥的油口A、B相通；油口T1、T2分別與液壓缸的無桿腔和有桿腔接通。當(dāng)手動(dòng)換向閥手柄位于舉升位置時(shí)，壓力油從油口P1進(jìn)入雙向液壓鎖，一方面頂開左端閥芯從油口T1流入液壓缸的無桿腔，另一方面壓力油推動(dòng)活塞向右移動(dòng)，頂開右端閥芯，使油口P2與T2想通，于是液壓缸有桿腔的液壓油經(jīng)油口T2 、P2流向換向閥的開油口，使得液壓缸的活塞桿向外伸出。反之，則液壓缸的活塞桿向內(nèi)收回。當(dāng)換向閥手柄處于中位時(shí)，雙向液壓鎖的兩油口P1、P2與換向閥的通路切斷，無液壓油通過，因此，兩端閥芯在各自復(fù)位彈簧的作用下關(guān)閉閥口，使得液壓缸兩腔的壓力油處于封閉狀態(tài)，從而起到鎖定活塞的作用。
1－油箱；2－濾油器；3－液壓泵；4－節(jié)流閥；5－溢流閥；6－單向閥；7－手動(dòng)換向閥；8—液壓鎖；9—液壓缸
圖2.14 一種單缸液壓控制系統(tǒng)原理圖
單缸液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，只有一個(gè)液壓缸，因而其液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單。價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是，由于只有一個(gè)液壓缸，且僅用于實(shí)現(xiàn)舉升作用，欄板的翻轉(zhuǎn)必須靠手動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。
2.4后欄板起重裝置動(dòng)力源結(jié)構(gòu)型式
1、通過一個(gè)取力器從發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪箱引出動(dòng)力傳動(dòng)給液壓油泵，帶動(dòng)液壓油泵旋轉(zhuǎn)供給高壓油推動(dòng)液壓系統(tǒng)執(zhí)行裝置油缸動(dòng)作。
優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)機(jī)構(gòu)要求配備相應(yīng)取力器獲得不同功率及轉(zhuǎn)速的動(dòng)力源以滿足機(jī)構(gòu)工作要求；可連續(xù)長時(shí)間工作、功率大、結(jié)構(gòu)普通、成本低，適于大功率工作場(chǎng)所如自卸翻斗車、汽車起重機(jī)、壓縮式垃圾車及交通拯救車等專用車。
缺點(diǎn)：安裝復(fù)雜、結(jié)構(gòu)散亂、液壓系統(tǒng)管路接頭多、液壓油漏點(diǎn)多、維護(hù)難，且只有在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)才能工作。
2、利用汽車自帶的蓄電池作電源，采用集液壓油箱、液壓油泵、直流電機(jī)及控制閥于一體的動(dòng)力裝置供給高壓油推動(dòng)液壓裝置油缸動(dòng)作。
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡(jiǎn)單、液壓系統(tǒng)管路接頭少、液壓油漏點(diǎn)少、外形美觀，且工作時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可不必起動(dòng)。
缺點(diǎn)：功率偏小、電機(jī)工作電流大、易發(fā)熱。這種裝置用于間歇式工作的場(chǎng)所，但成本高。
根據(jù)在小批量生產(chǎn)中盡量降低成本的原則，因此，此次設(shè)計(jì)中后欄板起重裝置為采用取力器為動(dòng)力源，以驅(qū)動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而使承載平臺(tái)完成上升下降等各種動(dòng)作
2.5安全機(jī)構(gòu)
由于后欄板起重裝置是裝置于車輛尾部而跟隨著車輛移動(dòng)的設(shè)備，為了確保行車安全和保護(hù)設(shè)備，就必須有及安全裝置。
本次設(shè)計(jì)中選擇采用添加后欄板鎖止機(jī)構(gòu)，后欄板鎖止機(jī)構(gòu)既能保持后欄板的關(guān)閉狀態(tài)。
2.6本章小結(jié)
本章主要對(duì)后欄板起重運(yùn)輸汽車的升降機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)進(jìn)行了方案的設(shè)計(jì)與比較分析，最后確定了滿足要求的升降機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)類型。同時(shí)也對(duì)后欄板、后欄板起重裝置的性能參數(shù)、動(dòng)力源型式、安全機(jī)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的比較分析和確定。
第3章 后欄板起重運(yùn)輸車底盤的選取
根據(jù)我國目前生產(chǎn)的各類型專用車輛的基本模式，大多是為了滿足國民經(jīng)濟(jì)某一服務(wù)領(lǐng)域的特定使用要求，主要是在已定型的基本車型底盤的基礎(chǔ)上，進(jìn)行車身及工作裝置的設(shè)計(jì)，與此同時(shí)對(duì)底盤各總成的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行局部的更改設(shè)計(jì)與合理匹配，以達(dá)到滿足使用需求的較為理想的整車性能。
3.1 底盤的選取
3.1.1汽車底盤選型要求
汽車底盤一般應(yīng)滿足以下要求：
1、適用性
專用汽車底盤應(yīng)適用于專用汽車的特殊使用功能要求,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝造型設(shè)計(jì)；
2、可靠性
汽車底盤工作可靠,出現(xiàn)故障的幾率要小，零部件要有足夠的強(qiáng)度剛度和使用壽命，并且各總成零部件的使用壽命趨于一致；
3、先進(jìn)性
所選汽車底盤,在動(dòng)力性,經(jīng)濟(jì)性，操作穩(wěn)定性，行駛穩(wěn)定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，并且滿足國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；
4、方便性
所選底盤要便于改裝，檢查保養(yǎng)及維修，結(jié)構(gòu)緊湊與調(diào)試裝配空間合理匹配。
3.1.2底盤選型
專用車輛采用的底盤主要分為二類和三類。二類底盤，是在整車的基礎(chǔ)之上去掉廂體；三類底盤，是從整車上去掉貨箱和駕駛室。
選取的底盤的好壞，直接影響到專用車的性能。在選取汽車底盤時(shí)，主要是根據(jù)專用車的用途，裝載質(zhì)量，使用條件，性能指標(biāo)，專用裝置或設(shè)備的外形尺寸及動(dòng)力匹配等進(jìn)行。目前，進(jìn)80%的專用車輛采用二類底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。
選取二類汽車底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)工作是整車總體布置和有特殊工作需求的裝置的設(shè)計(jì)，對(duì)底盤僅做輔助的性能分析和必要的強(qiáng)度校核，確保改裝后的整車性能在基本上與底盤接近,達(dá)到合理的匹配。
3.1.3底盤的選取
根據(jù)以上，本設(shè)計(jì)所主要從解放汽車中選擇。所選二類汽車底盤為：解放牌CA1127L5載貨貨車，具體參數(shù)如表3.1。
表3.1 解放牌CA1127L5載貨貨車底盤參數(shù)
底盤型號(hào)
CA1127L5
額定載質(zhì)量(kg)
6805+600-1500=5905
整備質(zhì)量(kg)
5200-600+1500=6100
外形尺寸(mm)
9000×2476×2400
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)
CA6102B6
排量 (ml)
5560/155
額定功率/轉(zhuǎn)速（KW/(r/min)）
108/3000
軸距(mm)
5160
前輪距/后輪距(mm)
1800/1740
接近角/離去角(度)
30/17
前懸/后懸(mm)
1190/2650
燃油類型
柴油
軸數(shù)/輪胎數(shù)
2/6
輪胎規(guī)格
9.00-20
最高車速(km/h)
96
原貨箱尺寸： 6000×2300×550mm
以原貨箱鋼板厚度為3mm，密度為7.85kg/m3 估算原貨箱質(zhì)量
原貨箱質(zhì)量m=（650×230×0.3+2×650×60×0.3+2×230×60×0.3）×7.85=6007605g≈600kg
3.2選用的底盤主車架的主要尺寸
由上選用的底盤CA1127L5底盤,其主車架尺寸如下：
主車架的縱梁截面尺寸: 235×75×6mm
主車架上面尺寸到地面高度: 860mm
3.3欄板起重車質(zhì)量參數(shù)的估算
額定載重質(zhì)量是欄板起重車基本使用性能的參數(shù)。由上面的敘述知道，本設(shè)計(jì)的欄板車輛額定載質(zhì)量定位5900kg。
整車整備質(zhì)量也是欄板起重車的重要性能參數(shù)。在欄板起重車的設(shè)計(jì)過程中，主要采用同類產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算整車整備質(zhì)量。整車整備質(zhì)量包括底盤質(zhì)量、底盤以外外加的副車架、車廂、起重裝置、支架以及液壓系統(tǒng)等裝置的質(zhì)量，是加滿各種油液料后的質(zhì)量。本設(shè)計(jì)的后欄板起重車整車整備質(zhì)量估算為6100kg。
裝載質(zhì)量 ，選取為5900kg：
整車整備質(zhì)量，估算為6100kg：
駕駛員質(zhì)量，按 65kg/人,額定載員2人,65kg×2=130kg
汽車總質(zhì)量是指裝備齊全，裝滿額定貨物后的汽車質(zhì)量，包括駕駛員在內(nèi)的額定載員質(zhì)量。即：
M=m1+m2+m3=5900kg+130kg+6100kg=12130kg
3.4本章小結(jié)
本章按確定的設(shè)計(jì)目標(biāo)，選擇了這次設(shè)計(jì)的底盤CA1127L5，給出了選用底盤的主要參數(shù),并對(duì)所設(shè)計(jì)的后欄板起重運(yùn)輸車進(jìn)行了主要參數(shù)計(jì)算。
第4章 車廂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1車廂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
目前，由于用戶對(duì)廂式貨車產(chǎn)品有不同的要求，鋼板廂式貨車仍有一定的市場(chǎng)。其材料有彩鋼板、鍍鋅板、鍍塑板等。利用此種材料具有兩種制作方式：一種是有骨架式，一種是無骨架式。
1.有骨架式
利用1．2 mm的鋼板覆在骨架外面形成平板式或瓦楞式廂式貨車，利用鉚釘進(jìn)行聯(lián)結(jié)。此種結(jié)構(gòu)比無骨架式使用材料要多一些，加工簡(jiǎn)便，售價(jià)低，便于無設(shè)備企業(yè)小批量生產(chǎn)。
2.無骨架式
利用82 mm鋼板加工成集裝箱型豎瓦楞，側(cè)板、頂和門的用材均為豎瓦楞型，因而不需骨架。但此種結(jié)構(gòu)對(duì)加工及設(shè)備要求較高，售價(jià)較低，目前較受客戶歡迎。
廂式車輛的產(chǎn)品名稱和型號(hào)編制應(yīng)符合JB 2321-78《改裝車輛產(chǎn)品名稱、型號(hào)編制方法》的有關(guān)規(guī)定。廂式車輛的總高和總寬不應(yīng)超過GB 1589-79( (汽車外廓尺寸限界》的有關(guān)規(guī)定，即“總高4m，總寬(不包括后視鏡)2.5m"。如特殊需要時(shí)，總寬最大不應(yīng)超過2.6m。
根據(jù)本次設(shè)計(jì)的宗旨理念要求：工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高，選擇有骨架車廂架構(gòu)。
3.車廂骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
骨架結(jié)構(gòu)形式既要滿足車廂強(qiáng)度和剛度要求，又應(yīng)盡量減小車廂自重。在材料、截面積相等及壁厚不變的條件下，管形截面的抗扭剛度最佳，箱形截面次之，開口截面最差。從抗彎的觀點(diǎn)看，閉口截面稍次于開口截面。從提高整個(gè)廂體的剛度出發(fā)，宜采用閉口截面。此外，骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還要考慮內(nèi)外蒙皮裝配的工藝性要求及內(nèi)外蒙皮、底架、門框（扇）等零部件通用化程度，以縮短設(shè)計(jì)和制造周期，降低生產(chǎn)成本。車廂骨架一般都設(shè)計(jì)成“井”字形的矩形框架結(jié)構(gòu)。在制造工序上，首先將組成車廂頂蓋、底板（包括副車架的縱梁、橫梁）、前圍、后圍、左右側(cè)圍六大塊，分別加工為骨架分總成，然后將這六大塊骨架分總成焊接成一個(gè)完整的車廂骨架。地板是整個(gè)車廂的基礎(chǔ)，受力比較嚴(yán)重，因此其縱梁和橫梁均采用槽型截面縱橫搭接的結(jié)構(gòu)，以提高強(qiáng)度和剛度?？v梁間距應(yīng)與所選底盤車架的縱橫間距相等，以便安裝。各橫梁的縱向位置應(yīng)根據(jù)汽車后軸軸線位置確定。與后軸軸線相鄰的兩橫梁要避免因輪胎跳動(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，因此間距要比其他橫梁間距大，一般取1000mm左右，其他橫梁間距取500~700mm，本次設(shè)計(jì)底板如圖4.1所示。
圖4.1
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB 2320-84廂式車輛可知廂式車輛的車廂長度和側(cè)立柱跨度應(yīng)符合表4.1的規(guī)定。
表 4.1
車廂型式
車廂長度
側(cè)立往跨度
開式
3900
1720
閉式
3900, 4200, 4700
5000, 5500, 6300
740, 800
調(diào)溫式
產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定
冷藏式
產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定‘
轎車式
7800, 9100
SIB
本次設(shè)計(jì)采用材料為Q195尺寸為75X45X2的方矩管作為底板橫梁，尺寸為30x40x1.5的方矩管作為側(cè)立柱和頂部骨架的材料，骨架之間的連接方式為焊接。根據(jù)主車架寬度確定底板縱梁的寬度為865mm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB1589—79《汽車外廓尺寸界線》的有關(guān)規(guī)定，即“總高4m，總寬(不包括后視鏡)2.5m”。如特殊需要時(shí)，總寬最大不應(yīng)超過2.6m。選擇本次設(shè)計(jì)車廂高度2500mm，同時(shí)根據(jù)表4.1確定閉式車廂長度為5500mm，側(cè)立柱跨度為800mm。車廂側(cè)壁、前壁、上壁骨架分別如圖4.2、圖4.3、圖4.4所示。
1——車廂頂壁橫梁；2——車廂底板橫梁
圖4.2
圖4.3
圖4.4
4．蒙皮的設(shè)計(jì)選用
蒙皮是薄壁板件。通過一定的固接方式（如鉚接、焊接、粘接等）覆蓋在骨架上，成為車廂的內(nèi)外表面。蒙皮通常采用0.8~1.5mm厚的薄鋼板。非金屬蒙皮厚度為2~3mm。本次設(shè)計(jì)以厚度為1，2mm材料為Q195的鋼板作為內(nèi)外蒙皮，以厚度為3mm，材料為Q195的鋼板作為車廂底板用鉚釘鏈接，在底板上鋪毛氈或5mm厚防水膠合板。蒙皮采用整體平整蒙皮共9塊。
車廂質(zhì)量估算75X45X2方矩管質(zhì)量約為30kg/m ,30x40x1.5方矩管質(zhì)量約為10kg/m
所以車廂質(zhì)量
m≈5.5X10X12+2.5X10X18+2.45X30X9+2.45X10X10=1422kg≈1500kg
4.2本章小結(jié)
本章主要對(duì)車廂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了選型設(shè)計(jì),確定了各個(gè)壁面橫梁與縱梁的位置關(guān)系及車廂高度，并選擇了車廂骨架及蒙皮材料，估算了車廂質(zhì)量。
第5章 后欄板起重車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1副車架的改裝設(shè)計(jì)
5.1.1副車架外形設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)后欄板起重車時(shí)，所選取的二類底盤只有主車架，為了增加車架的強(qiáng)度剛度，延長車架的使用壽命，在原有主車架的基礎(chǔ)上增加了副車架。其形狀同主車架，在主副車架之間加一定厚度的松質(zhì)木條。其長度同副車架的長度，寬度同副車架的厚度。主副車架用u型螺栓和止推連接板進(jìn)行加固連接。副車架示意簡(jiǎn)圖見圖4.1。
圖4.1 副車架示意簡(jiǎn)圖
5.1.2副車架選材
在汽車制造工藝中，鋼板沖壓成型工藝占有十分重要的位置。沖壓成形的零件具有互換性好、能保證裝配的穩(wěn)定性、生產(chǎn)效率高和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
載重汽車用中板數(shù)量較多，受力的車架縱梁和橫梁、車廂的縱梁和橫梁均采用中板沖制且多以低合金高強(qiáng)度鋼板沖壓生產(chǎn)，也是適應(yīng)提高汽車承載能力、延長使用壽命、降低汽車自重和節(jié)能節(jié)材以及安全行駛等要求的發(fā)展趨勢(shì)。
目前，我國載重汽車車架的縱梁和橫梁已經(jīng)全部采用低合金高強(qiáng)度鋼鋼板制造。縱梁可以用抗拉強(qiáng)度為510MPa的16MnL和09SiVL(必須是用往復(fù)式扎機(jī)生產(chǎn)的)、10TiL和B510L鋼板生產(chǎn)。由以上，副車架材料選用載重汽車橫縱梁的一般選用材料,縱梁采用16MnL。
5.2升降機(jī)構(gòu)支架的設(shè)
1、支架的外形設(shè)計(jì)
升降機(jī)構(gòu)的支架在裝卸中起到承載的作用，它是安裝連桿機(jī)構(gòu)、液壓缸以及和車架連接的構(gòu)件，其長度和寬度尺寸要根據(jù)所選底盤車架的結(jié)構(gòu)及升降機(jī)構(gòu)的型式確定。按照升降機(jī)構(gòu)的支架和汽車底盤車架的連接關(guān)系，可看出，在確定支架寬度是需要給出足夠 的安裝空間位置。支架用螺栓和鉚焊在車架梁腹板上的連接角鐵固定，因此應(yīng)根據(jù)所選螺栓的規(guī)格，留出適當(dāng)?shù)陌馐挚臻g。
支架的長度根據(jù)車架的具體結(jié)構(gòu)確定。支架的長度與副車架上的兩根縱梁的間距0接近，方便支架和車架的連接。
2、支架選材
在全面分析支架的工作條件、受力狀態(tài)、工作環(huán)境和零件失效等各種因素的前提下，選用槽鋼焊接而成。
5.3升降機(jī)構(gòu)各桿的初步設(shè)計(jì)計(jì)算
5.3.1升降桿的長度計(jì)算
升降桿的理論長度為簡(jiǎn)化后的平行四桿機(jī)構(gòu)的兩搖桿的長度，這一尺寸應(yīng)根據(jù)所選底盤的結(jié)構(gòu)和改裝車廂的布置確定。初定時(shí)，此長度不宜過大，因?yàn)殚L度過大，起重欄板的載荷對(duì)拐臂軸所形成的力矩也大，所需液壓缸的推力大。但也不應(yīng)過小。
一般以起重欄板上、下兩個(gè)極限位置確定上、下桿的理論長度，此時(shí)，上、下桿的理論中線與水平線的夾角為40°～ 50°，如圖4.2所示，
圖5.2 起重欄板的上下極限位置 圖5.3欄板升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
由圖5.2可知，上下桿的理論長度L0為：
=/ (m) (5.1)
式中 ——車廂地板平面到上桿與支架鏈接點(diǎn)的垂直距離（m）;
——上桿在上極限位置時(shí)與水平線的夾角（°）。
初步分析，設(shè)上下桿在極限位置時(shí)與水平線的夾角均為a，于是得：
= (m) (5.2)
式中 C——平行四桿機(jī)構(gòu)中連桿的長度（m），一般可取C=0.15 L0。
代入式(4.1)得：
= （m） （5.3）
即 ＝ ?。╩） （5.4）
當(dāng)取40°～ 50°時(shí)，=0.64～0.77,于是有：
=（0.7～0.6） （m） （5.5）
車廂底板距地面高度為1170mm，于是可取得=730mm.
5.3.2拐臂半徑r和液壓缸的初始長度L1
由圖4.3，可得液壓缸、支架和中間拐臂等構(gòu)件的幾何尺寸的關(guān)系為：
（5.6）
式中 ——液壓缸初始狀態(tài)時(shí)，活塞桿頭部鉸接點(diǎn)到液壓缸鉸接點(diǎn)之間的距離（m）；
——支架OA的長度（m）;
r——中間拐臂的曲柄半徑（m）；
——初始角（°）。
將上式兩端同除以，并令液壓缸初始位置相對(duì)長度，拐壁半徑相對(duì)長度，則得到以相對(duì)長度所表示的構(gòu)件尺寸關(guān)系為：
（5.7）
同理可得，在液壓缸活塞處于終止位置時(shí)，個(gè)構(gòu)件的尺寸關(guān)系為：
（5.8）
式中——液壓缸終止位置時(shí)，活塞桿頭部鉸接點(diǎn)到液壓缸鉸接帶點(diǎn)之間的距離(m);
——終止角（°）。
將上式兩端同除以，并令，其中為活塞伸出系數(shù)，一般可取～，可得：
（5.9）
取=0.3
（5.10）
式中
確定、后，可求出式中、、等值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在20°～30°之間，則等于升降機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角與的和。取=20，d=600。
于是得出=462mm，=666mm ，所以取液壓缸的行程為204mm，取r=150mm。
5.3.3擺動(dòng)液壓缸的校核
圖5.4液壓缸傳動(dòng)角的校核
擺動(dòng)液壓缸軸線或延長線與拐臂軸線的夾角γ，稱為擺動(dòng)液壓缸的傳動(dòng)角，且γ≤90°。該角度直接影響機(jī)構(gòu)的傳力效果。當(dāng)主要參數(shù)初步確定后，應(yīng)進(jìn)行傳動(dòng)角校核。如圖5-28所示，機(jī)構(gòu)由初始位置向終止位置運(yùn)動(dòng)過程中，γ角由γ1逐漸增大到90°，然后又逐漸減小到γ2.由此可判定，傳動(dòng)角r的最小值必然出現(xiàn)在機(jī)構(gòu)兩極限位置上。按照△0AB1的幾何關(guān)系有：
cos（180°-γ1）=（d2-r2-）/2rL1 （5.11）
式中 γ1——初始位置傳動(dòng)角。
將上式代入上式。且在等式右邊除以d2，則可以拐臂半徑相對(duì)長度σ表示的初始位置傳動(dòng)角γ1的計(jì)算公式為
cosγ1==-0.881865
所以 γ1=164°
同理，終止位置傳動(dòng)角γ2的計(jì)算公式為
cosγ2==.564128
所以 γ2=58°
傳動(dòng)角γ的最小允許值[γ]一般為40°,
滿足機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角要求的條件是 γ≥[γ]
γ1＞[γ]
γ2＞[γ]
所以擺動(dòng)液壓缸傳動(dòng)角滿足要求[2][13]。
5.4本章小結(jié)
本章主要對(duì)舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析，確定了舉升機(jī)構(gòu)的主要尺寸參數(shù)并加以校核。充分證明所得升降機(jī)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)符合其工作要求。
第6章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選型
6.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析
后欄板起重運(yùn)輸汽車的液壓系統(tǒng)原理圖已在前面第2章《方案設(shè)計(jì)與分析》中分析及設(shè)計(jì)確定，本章主要完成對(duì)液壓元件的計(jì)算、選型以及設(shè)計(jì)。由于取力器、液壓泵、舉升液壓油缸、液壓閥等常見液壓元件已實(shí)現(xiàn)高度標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化并由專業(yè)化液壓件廠集中生產(chǎn)供應(yīng)。因此對(duì)于這些液壓元件只需要計(jì)算選型，其內(nèi)容為液壓缸的直徑與行程、液壓泵的工作壓力與流量、液壓閥的通徑、以及油箱的容積與管路內(nèi)徑等。
6.1.1液壓缸的選型與設(shè)計(jì)
液壓缸的選型主要依據(jù)后欄板起重運(yùn)輸汽車完成起重、升降所需的最大作用力Fmax以及液壓缸實(shí)際工作行程。前者用以確定液壓缸的直徑，后者則用來確定液壓缸的工作行程。
1.設(shè)計(jì)要求
起重欄板在升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下應(yīng)能完成上下平移、翻轉(zhuǎn)啟閉和著地傾斜等運(yùn)動(dòng)。
工作可靠，在液壓系統(tǒng)停止工作時(shí)，升降機(jī)構(gòu)不得有明顯的自動(dòng)沉降現(xiàn)象。
機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，便于安裝。
欄板起重裝置安裝后，仍能保證整車的軸載質(zhì)量分配及離去角等參數(shù)的設(shè)計(jì)要求。
2、液壓缸工作行程的確定
（6.1）
式中 ——工作時(shí)液壓缸兩鉸接點(diǎn)的最長距離，mm；
——工作時(shí)液壓缸兩鉸接點(diǎn)的最短距離，mm。
根據(jù)舉升機(jī)構(gòu)及支架長度初選液壓缸為DG J 110 C EE車用重型液壓缸，缸內(nèi)徑D=110mm。=462mm
6.1.2液壓泵的選型計(jì)算
1. 液壓控制系統(tǒng)最大工作壓力P 的確定
（1）欄板起重裝置四桿機(jī)構(gòu)受力分析
四桿機(jī)構(gòu)的受力見圖6.1。欄板起重裝置的起重力為5 kN。CD桿件處的最大工作阻力矩M=0.5WL，式中：L為欄板上載荷質(zhì)心至鉸鏈點(diǎn)C的距離；W為作用在欄板上的總載荷。
（2）油缸最大推力
圖6.1四桿機(jī)構(gòu)的外載
由圖6.1可得到油缸最大推力F ，即
(6.2)
式中：LAB ——鉸鏈AB間的距離；
LAD —— 活塞桿端鉸接點(diǎn)到鉸鏈A的距離；
—— 油缸機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角
（3） 液壓系統(tǒng)的最大壓力
(6.3)
式中：d—— 油缸的內(nèi)徑。
將有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)代入上式，如 =730 mm．L=150 mm ，d= 110 mm ，W =5 kN ，L=740mm，得到P=14MPa。即溢流閥的限流壓力為14MPa。
（4） 油泵排量的確定
首先應(yīng)確定由圖1中完成起重欄板上下平動(dòng)及著地點(diǎn)的傾斜運(yùn)動(dòng)油缸的行程。該欄板起重裝置的行程S=204mm,則油泵所需的流量
(6.4)
式中：K —— 系統(tǒng)的泄透系數(shù)，取K—1．2；
A —— 活塞的面積；
t ——升降時(shí)間，由設(shè)計(jì)要求可取，取 t=12s;
——液壓泵的容積效率，取0.85。
代入計(jì)算得：Q=3.8L／min。
常見的液壓泵有齒輪泵、柱塞泵、葉片泵類型。齒輪泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、體積小、重量輕、維護(hù)方便，使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，葉片泵和柱塞泵結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、價(jià)格較高。在后欄板起重運(yùn)輸汽車的液壓系統(tǒng)中采用齒輪泵即可滿足工作的需要，常用系列有CB、CBX、CG、CN等。由系統(tǒng)的Pmax及油泵所需的排量Q可從標(biāo)準(zhǔn)油泵系列中選取所需油泵型號(hào)為CB-32，其技術(shù)參數(shù)如下額定轉(zhuǎn)速為1500r/min；額定功率為8.7KW。.
根據(jù)底盤型號(hào)確定取力器型號(hào)為CA6-80G，其連接方式為內(nèi)花鍵6-25×20.6×6，最大輸出扭矩33kg/m,輸出轉(zhuǎn)速比為0.95,旋向與發(fā)動(dòng)機(jī)相反。
6.1.3油箱容積的計(jì)算
油箱尺寸的確定，不僅要滿足系統(tǒng)供油的要求．還要保證油缸全部排油而不溢出．并且系統(tǒng)在最大可能充滿油時(shí)，油箱的油位不低于最低限度。
油箱的容積一般可取為：V=(3～5)Qmin=11.4～19L
式中：q —— 液壓泵的最大排量
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)該欄板起重裝置的液壓系統(tǒng)油箱可選取為AB40－01－060B，工作容積20L。
6.2本章小結(jié)
本章主要是對(duì)欄板裝置及液壓缸的受力進(jìn)行了分析，并對(duì)液壓系統(tǒng)的各組成元件進(jìn)行了主要參數(shù)計(jì)算，從而完成了對(duì)液壓缸、液壓泵、取力器、油箱的選型。另外，還對(duì)油箱容積作了簡(jiǎn)單的計(jì)算選型。
第7章 整車性能計(jì)算
7.1汽車最高車速的計(jì)算
在外特性圖上，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化的二條重要特性曲線（見圖7. 1），為非線形曲線。工程實(shí)踐表明，可用而次三相式來描述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的的外特性，即
（7.1）
式中 —發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩(N·m);
—發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速 (r/min);
a、b、c—待定系數(shù)，有具體的外特性曲線決定。
已知外特性曲線時(shí)，根據(jù)外特性數(shù)值建立外特性方程式如果已知發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性，則可利用拉格朗日三點(diǎn)插值法求出公式中的三個(gè)待定系數(shù)的a、b、c。在外特性曲線上取三點(diǎn)，即、、、及、，依拉氏插值三項(xiàng)式有：
（7.2）
圖7.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線
將上式展開，按冪次高低合并，然后和式（7. 1）比較系數(shù)，即可得三個(gè)待定系數(shù)為：
（7.3）
（7.4）
（7.5）
因?yàn)椴恢劳馓匦郧€圖，故按經(jīng)驗(yàn)公式擬合外特性方程式。如果沒有所要發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性，但從發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上知道該發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速和該發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速時(shí)，可用下列經(jīng)驗(yàn)公式來描述發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性：
（7.6）
式中
—發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩（N·m）；
—發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速（r/min）；
—發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率時(shí)的轉(zhuǎn)速（r/min）；
—發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩（N·m），
（7.7）
由公式（7.1）、（7.2）、（7.3）、（7.4）和（7.5）可得
（7.8）
發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線是在市內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)架上測(cè)量出來的。臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)未帶附件，且試驗(yàn)工況相對(duì)穩(wěn)定，帶上全部附件設(shè)備時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線稱為使用外特性曲線。使用外特性的功率小于外特性的功率，因此應(yīng)對(duì)臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)用修正系數(shù)μ進(jìn)行修正，才能得到發(fā)動(dòng)機(jī)的使用外特性。
按GB標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)（中）μ=0.85～0.91
表7.1 汽車的動(dòng)力參數(shù)
名稱
符號(hào)
數(shù)值與單位
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率/kw
108
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速/ r/min
3000
發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩/ N·m
410
發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速/ r/min
1600
車輪動(dòng)力半徑/ m
0.520
車輪滾動(dòng)半徑/ m
0.536
主減速比
6.25
汽車迎風(fēng)面積
5.67
汽車滿載總質(zhì)量/ kg
12200
表7.2 動(dòng)力性相關(guān)系數(shù)
名稱
符號(hào)
數(shù)值
發(fā)動(dòng)機(jī)外特性修正系數(shù)
μ
0.82
直接擋時(shí)傳動(dòng)效率
η
0.89
其他擋時(shí)傳動(dòng)效率
η
0.86
空氣阻力系數(shù)
CD
0.8
滾動(dòng)阻力系數(shù)
fo
0.0086
0
汽車最高車速的計(jì)算，利用公式（7.7）計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為：
＝—0.338×10-4
=0.1081
≈323.53
當(dāng)汽車以直接擋行使時(shí)有公式：
（7.9）
= — 0.4971
（7.10）
=32.809
（7.11）
=2837.97
（7.12）= - 122000
（7.13）=
又因?yàn)锳＜0，D＞0，所以方程的底二個(gè)根即是所求專用汽車的最高車速，有：
（7.14）
≈ 92.39 km/h
7.2最大爬坡度計(jì)算
按照汽車以最低擋穩(wěn)定速度爬坡，有j=0,為簡(jiǎn)化起見，設(shè)f=fo,則可得到下面的公式
（7.15）
對(duì)上式兩邊以為自變量求導(dǎo)，可得：
（7.16）
當(dāng)時(shí)，得到最大值時(shí)，此時(shí)有：
將上式代入（7.15）式，可得：
令 （7.17）
則
對(duì)上式進(jìn)行整理后可得：
（7.18）
當(dāng)時(shí)，，但實(shí)際上阻力總是存在，并且滾動(dòng)阻力系數(shù)愈大，汽車的爬坡度能力愈小。因此對(duì)上式中取負(fù)號(hào)，便得到專用汽車的最大爬坡角；
（7.19）
因，，則上式可簡(jiǎn)化為：
（7.20）
= 14°
由此可得到專用汽車的最大爬坡度，為：
（7.21）
=0.25
7.3汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算
專用汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性通常用車輛在水平的混凝土或?yàn)r青路面上，以經(jīng)濟(jì)車速v滿載行駛的百公里油耗量來評(píng)價(jià)，百公里油耗，單位L/100km?？梢愿鶕?jù)發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性來計(jì)算。公式為：
（7.22）
式中 ——燃油的密度，（kg/L）。柴油可取7.94N/L～8.13N/L；
——重力加速度。
汽油的可取6.96～7.15,柴油可取7.94～8.13
首先計(jì)算出經(jīng)濟(jì)車速下相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
(r/min) （7.23）
所選車的經(jīng)濟(jì)車速為65km/h
則 1237(r/min)
在經(jīng)濟(jì)車速下發(fā)動(dòng)機(jī)功率為
=35.96KW
由（7.22）式得：
=15.46L/100km
7.4后欄板起重運(yùn)輸汽車裝卸時(shí)穩(wěn)定性計(jì)算
由普通汽車底盤改裝成的專用汽車，其質(zhì)心位置均較普通貨車為高，其原因是由于副車架或工作裝置的布置，使裝載部分的位置提高了，因此需對(duì)整車的靜態(tài)穩(wěn)定性重新進(jìn)行計(jì)算。
分析專用汽車的靜態(tài)穩(wěn)定性，首先應(yīng)計(jì)算出整車的質(zhì)心位置。當(dāng)后欄板起重運(yùn)輸
汽車的總布置基本完成后（見總裝配圖），即可對(duì)該車的質(zhì)心位置進(jìn)行計(jì)算。
計(jì)算時(shí)可根據(jù)已有的資料，或利用試驗(yàn)結(jié)果，也可用計(jì)算方法來確定專用車各總成的質(zhì)量及其質(zhì)心位置坐標(biāo)，然后按照力矩平衡方程式，求出整車的質(zhì)心位置。
根據(jù)CA5120L5載貨汽車滿載軸荷分配（前軸3800kg，后軸8400kg），可以估算出后欄板起重運(yùn)輸汽車滿載軸荷分配情況，因前軸至后軸中心的距離是5.16m，則整車重心離前軸長為m，離后軸中心距離為m。
在工作時(shí)貨物裝載在打開的后欄板上，故此時(shí)后欄板起重運(yùn)輸汽車的重心向右移，且副車架的承載力變大。因此應(yīng)對(duì)處于裝卸狀態(tài)的后欄板起重運(yùn)輸汽車的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算和分析以確保整車工作時(shí)的穩(wěn)定。
對(duì)于后欄板起重運(yùn)輸汽車而言，最易發(fā)生側(cè)翻的狀態(tài)是在最初空車裝貨或裝最后500kg貨物時(shí)，因此若分析得出此時(shí)的整車不會(huì)發(fā)生側(cè)翻，那么在其后的裝貨過程中就不可能出現(xiàn)側(cè)翻現(xiàn)象。
假定空載裝貨時(shí)汽車處于側(cè)翻的極限狀態(tài)，即汽車前輪剛好離地，分析此時(shí)汽車的受力如下圖6.2所示。
圖6.2 極限狀態(tài)時(shí)汽車受力簡(jiǎn)圖
圖6.1中為前軸中心線在地面的投影，為整車質(zhì)心在地面的投影，為后軸中心線在地面的投影，為整車整備質(zhì)量，為貨物在地面上的投影，為貨物的重量，此時(shí)將貨物的重心視為位于欄板的極限位置處，即欄板的最右端。
已知m，m，m，N，N，則m。
對(duì)支點(diǎn)取矩，則得
由此可見，此后欄板起重運(yùn)輸汽車在裝貨過程中不會(huì)發(fā)生側(cè)翻現(xiàn)象。
當(dāng)后欄板起重運(yùn)輸汽車正在裝最后500kg貨物時(shí)，此時(shí)后軸受到的載荷是工作過程中最大的。若此時(shí)后軸載荷小于原載貨車后軸允許的最大載荷，則整個(gè)工作工程中都不會(huì)出現(xiàn)后軸超負(fù)荷的問題，換個(gè)角度說，即此次設(shè)計(jì)的后欄板起重運(yùn)輸汽車不必安裝支腿來減輕后軸載荷。
此時(shí)，后欄板起重運(yùn)輸汽車的受力如圖6.3所示，為后軸的支反力。