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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 課題的提出
自卸汽車(chē)又稱(chēng)翻斗車(chē)（tipper,dump car）,它是依靠自身動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)，使貨箱具有自動(dòng)傾卸貨物的能力和復(fù)位功能的一種重要專(zhuān)用汽車(chē)。自卸汽車(chē)主要運(yùn)輸砂、石、土、垃圾、建材、煤炭、礦石、糧食、化肥和農(nóng)產(chǎn)品等散裝貨物。它具有以下多種分類(lèi)方式:
1、按用途分類(lèi)：公路運(yùn)輸?shù)钠胀ㄗ孕盾?chē)；非公路運(yùn)輸?shù)闹匦妥孕盾?chē)，主要用于礦區(qū)裝卸作業(yè)與大中型土建工程。
2、按最大總質(zhì)量級(jí)別分類(lèi)：輕型自卸車(chē)（1.8-6噸）；中型自卸車(chē)（6噸-14噸）；重型自卸車(chē)（大于14噸）。
3、按傳動(dòng)類(lèi)型分類(lèi)：機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)和電力傳動(dòng)三種類(lèi)型。
4、按卸貨方式分類(lèi)：有后傾式、側(cè)傾卸式、三面卸式，以及貨廂升高后傾式等多種形式。其中以后傾式應(yīng)用最廣。
5、按傾卸機(jī)構(gòu)分類(lèi)：直推式與連桿舉升式自卸車(chē)。直推式又可細(xì)分為前置式、后置式等。連桿式又可細(xì)分為液壓缸前推連桿式、液壓缸后推連桿式。
6、按車(chē)廂結(jié)構(gòu)分類(lèi)：一面開(kāi)啟式、三面開(kāi)啟式與無(wú)后欄板式。
自卸車(chē)在土木工程中，常與挖掘機(jī)、裝載機(jī)、帶式輸送機(jī)等聯(lián)合作業(yè)，構(gòu)成裝、運(yùn)、卸生產(chǎn)線(xiàn)，進(jìn)行土方，沙石、松散物料的裝載運(yùn)輸。由于自卸車(chē)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，并標(biāo)明裝載，是常用的運(yùn)輸機(jī)械。自卸汽車(chē)自20世紀(jì)初出現(xiàn)以來(lái)，不斷發(fā)展，日趨完善，已成為當(dāng)今貨物運(yùn)輸?shù)闹饕?chē)輛之一。自卸汽車(chē)需求快速增長(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；自卸汽車(chē)保持較快發(fā)展，已成為公路運(yùn)輸?shù)闹髁?chē)型。
隨著國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要不斷增加，自卸汽車(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)量中保持領(lǐng)先位置，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。
中型自卸車(chē)是隨著我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，上世紀(jì)80年代末發(fā)展起來(lái)的自卸運(yùn)輸車(chē)輛，其最大總重量在6t-14t之間。國(guó)家和地方均出臺(tái)專(zhuān)門(mén)的法規(guī)對(duì)商用車(chē)尺寸、排放、車(chē)速等各方面性能進(jìn)行規(guī)范，從而促進(jìn)了中型自卸車(chē)的健康發(fā)展。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、工地及般的十木工程等的運(yùn)輸作業(yè)中型自卸車(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。
傾卸裝置是自卸汽車(chē)的主要結(jié)構(gòu)部分。其主要組成如下：
普通自卸汽車(chē)機(jī)構(gòu)組成圖如下圖1.1所示：
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；7-安全撐桿；8-油箱；9-油泵10-傳動(dòng)軸；11-取力器
圖1.1 普通自卸汽車(chē)結(jié)構(gòu)組成
在中型自卸車(chē)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，液壓舉升機(jī)構(gòu)和車(chē)廂的設(shè)計(jì)一直處于重要的地位。這是因?yàn)橐簤号e升機(jī)構(gòu)是自卸車(chē)的重要工作系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣直接影響著汽車(chē)的多個(gè)主要性能指標(biāo);對(duì)提高液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率具有重要的意義。
非公路運(yùn)輸自卸汽車(chē)主要應(yīng)用于大型礦山、水利工地等場(chǎng)所，運(yùn)輸?shù)呢浳锿ǔＪ怯膳c其配套的挖掘機(jī)械來(lái)完成裝載的。這類(lèi)汽車(chē)也稱(chēng)為礦用自卸汽車(chē)。這類(lèi)自卸車(chē)輛在長(zhǎng)度、寬度、高度以及軸荷等方面不受公路法規(guī)的限制，但同時(shí)它也只能在礦山、工地上使用，而不得用于公路運(yùn)輸。另一類(lèi)是公路運(yùn)輸用的輕、中、重型（裝載質(zhì)量在2～10t）普通自卸汽車(chē)。這種自卸車(chē)主要承擔(dān)著泥土、砂石、煤炭等松散貨物的運(yùn)輸工作，它通常也是與裝載機(jī)械配套使用的。
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，東風(fēng)尖頭140自卸汽車(chē)成為了公路運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備。城市建筑的增加，運(yùn)輸?shù)缆返淖兓?，鐵路運(yùn)輸效率降低，曲率半徑受到限制，爬坡能力低，很難適應(yīng)短途運(yùn)輸?shù)囊?，從而為中型自卸?chē)的發(fā)展提供了機(jī)遇。其中東風(fēng)尖頭140自卸汽車(chē)更是應(yīng)用廣泛。
東風(fēng)尖頭140自卸汽車(chē)隨著城市建筑規(guī)模的擴(kuò)大，裝載質(zhì)量的增大，多數(shù)自卸汽車(chē)經(jīng)常是滿(mǎn)載連續(xù)行駛，又需要連續(xù)制動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，因此東風(fēng)尖頭140自卸汽車(chē)的使用可靠性要求很高，這也是其售價(jià)適中，銷(xiāo)售量很高的原因。
1.2 課題來(lái)源及研究意義
當(dāng)今汽車(chē)工業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)是買(mǎi)方市場(chǎng)的形成和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的日益加快。汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一個(gè)主要手段就是變型設(shè)計(jì)，即以現(xiàn)有產(chǎn)品為基礎(chǔ)，保持其基本結(jié)構(gòu)和功能不變，對(duì)其局部結(jié)構(gòu)、尺寸或配置進(jìn)行一定范圍內(nèi)的變動(dòng)和調(diào)整，以此快速形成適應(yīng)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品。
自卸汽車(chē)是以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，經(jīng)過(guò)變速器的取力機(jī)構(gòu)和液壓傾卸裝置，進(jìn)行車(chē)廂自動(dòng)傾卸，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸貨的一種車(chē)輛。因其短途卸載方便，動(dòng)力性、機(jī)動(dòng)性均較好，與裝載機(jī)，帶式輸送機(jī)，吊車(chē)等其它吊裝機(jī)具配合使生產(chǎn)效率明顯提高，被廣泛應(yīng)用于建設(shè)工地、礦山、港口、碼頭等，用來(lái)搬運(yùn)巖石，廢土，煤，沙子等物資。
當(dāng)今汽車(chē)工業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)是買(mǎi)方市場(chǎng)的形成和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的日益加快。汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一個(gè)主要手段就是變型設(shè)計(jì)，即以現(xiàn)有產(chǎn)品為基礎(chǔ)，保持其基本結(jié)構(gòu)和功能不變，對(duì)其局部結(jié)構(gòu)、尺寸或配置進(jìn)行一定范圍內(nèi)的變動(dòng)和調(diào)整，以此快速形成適應(yīng)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品。
東風(fēng)尖頭140自卸汽車(chē)是一種專(zhuān)用汽車(chē)，技術(shù)要求適中，社會(huì)需求量高。過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，國(guó)內(nèi)卸汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家主要靠引進(jìn)國(guó)外車(chē)型，通過(guò)仿制和部分改造開(kāi)發(fā)自己的新車(chē)型。隨著設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)能力逐漸提高，部分自卸汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家開(kāi)始與高校等科研機(jī)構(gòu)合作，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自卸汽車(chē)。如北京首鋼重型汽車(chē)制造廠(chǎng)與北京科技大學(xué)合作，開(kāi)發(fā)的SGA3550型礦用自卸汽車(chē)。
在 SGA3550型自卸汽車(chē)樣機(jī)裝配過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了一些設(shè)計(jì)上的失誤，造成部分零件的返工，延長(zhǎng)了樣機(jī)制作時(shí)間?？梢?jiàn)，有必要采用新的設(shè)計(jì)方法，如國(guó)外部分自卸汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家采用的虛擬樣機(jī)技術(shù)，保證整車(chē)一次裝配成功，減少甚至避免零件的返工，縮短新車(chē)型的研制時(shí)間，降低研制成本，提高整車(chē)性能。自卸汽車(chē)液壓系統(tǒng)是自卸汽車(chē)重要組成部分，液壓系統(tǒng)性能好壞直接影響整車(chē)的工作性能和可靠性。
本課題在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求下，對(duì)東風(fēng)尖頭140自卸車(chē)的車(chē)廂和舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理的選擇和設(shè)計(jì)，并為進(jìn)一步研究整車(chē)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而提高自卸汽車(chē)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。同時(shí)，也希望能為推廣虛擬樣機(jī)等先進(jìn)CAD技術(shù)的應(yīng)用，以及為提高我國(guó)專(zhuān)用汽車(chē)的設(shè)計(jì)水平進(jìn)行一些有益的探索。
1.3 自卸汽車(chē)國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)專(zhuān)用車(chē)市場(chǎng)“蛋糕”將越做越大。去年以來(lái)，我國(guó)專(zhuān)用車(chē)市場(chǎng)取得較好的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)，全國(guó)395家改裝車(chē)企業(yè)改裝汽車(chē)23.06萬(wàn)輛，銷(xiāo)售23.05萬(wàn)輛?？蛙?chē)改裝量最大，共改裝103492萬(wàn)輛，占總量的44.88％；載貨汽車(chē)44870輛，占總量的19.46％；自卸汽車(chē)27125輛，占總量的11.76％；廂式、罐式等專(zhuān)用車(chē)銷(xiāo)售40966輛，占總量的17.77％。今年1～8月份，各類(lèi)專(zhuān)用車(chē)銷(xiāo)售均有較大增幅，樂(lè)觀估計(jì)今年全年專(zhuān)用車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)將達(dá)30萬(wàn)輛。
通過(guò)數(shù)字來(lái)看，去年一年銷(xiāo)售專(zhuān)用車(chē)達(dá)23萬(wàn)輛，結(jié)合我國(guó)道路、經(jīng)濟(jì)等實(shí)際情況，應(yīng)該說(shuō)數(shù)量還是比較可觀的。但是問(wèn)題就在于395家改裝企業(yè)才生產(chǎn)23萬(wàn)輛?？梢钥闯?，我國(guó)汽車(chē)改裝企業(yè)和汽車(chē)制造一樣，存在著規(guī)模小、技術(shù)落后、生產(chǎn)點(diǎn)過(guò)多等問(wèn)題。
從改裝車(chē)生產(chǎn)分布地區(qū)來(lái)看，也存在較大不均衡性。江蘇、河北、安徽、河南等8個(gè)省去年產(chǎn)量之和約占總產(chǎn)量的75％，其他21個(gè)省僅占總產(chǎn)量的25％。地域的不均衡性也顯示出專(zhuān)用車(chē)市場(chǎng)前景看好。
目前，我國(guó)改裝車(chē)市場(chǎng)最大銷(xiāo)售量約25萬(wàn)輛左右，改裝量最大的除了客車(chē)外，主要有廂式車(chē)、罐式車(chē)、自卸車(chē)等主要車(chē)型。但是總體來(lái)看，這些專(zhuān)用車(chē)均存在技術(shù)附加值低、工藝較落后等問(wèn)題。從品種來(lái)看，我國(guó)改裝車(chē)品種較少，僅有400多個(gè)品種。那么，未來(lái)改裝車(chē)市場(chǎng)到底是什么市場(chǎng)呢？肯定地說(shuō)，應(yīng)該向多品種、高、精、尖方向發(fā)展。
這種發(fā)展方向除了我國(guó)公路條件改善外，還和我國(guó)公路貨物運(yùn)輸市場(chǎng)息息相關(guān)。目前，我國(guó)公路貨運(yùn)市場(chǎng)的主體依然是以個(gè)體戶(hù)為主，公路貨運(yùn)甚至還談不上物流管理，具有運(yùn)輸成本高、隨意性大、服務(wù)沒(méi)有保證等特點(diǎn)。隨著我國(guó)加入世界貿(mào)易組織，這種格局將要逐步被打破。我國(guó)汽車(chē)工業(yè)保護(hù)期只有五年，但是公路貨運(yùn)市場(chǎng)卻可以向外資開(kāi)放?？鐕?guó)物流公司正虎視眈眈盯著中國(guó)公路貨運(yùn)這塊大市場(chǎng)。這場(chǎng)戰(zhàn)斗誰(shuí)是贏者，不言自明。集團(tuán)化貨運(yùn)市場(chǎng)對(duì)卡車(chē)的個(gè)性化要求將越來(lái)越高，同時(shí)需求數(shù)量也將越來(lái)越大?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，未來(lái)的卡車(chē)發(fā)展方向?qū)⑹菍?zhuān)用車(chē)。
美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家專(zhuān)用車(chē)市場(chǎng)十分巨大，專(zhuān)用車(chē)具有品種多、技術(shù)含金量高等特點(diǎn)。就專(zhuān)用車(chē)品種而言，美國(guó)就有5000多個(gè)品種，甚至很多專(zhuān)用車(chē)已經(jīng)被E化，裝有電腦、衛(wèi)星導(dǎo)航等系統(tǒng)。確切地說(shuō)，我國(guó)專(zhuān)用車(chē)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(guó)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)。
我國(guó)自卸汽車(chē)生產(chǎn)始于上世紀(jì)60年代初，經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，尤其是在上世紀(jì)80年代以后通過(guò)技貿(mào)結(jié)合與合作生產(chǎn)方式，從國(guó)外引進(jìn)若干先進(jìn)的自卸汽車(chē)制造技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上形成以若干大型汽車(chē)制造廠(chǎng)為主體的機(jī)械傳動(dòng)式自卸汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)集團(tuán)。當(dāng)然除普通自卸汽車(chē)以外，專(zhuān)用自卸汽車(chē)的生產(chǎn)也得到了一定的發(fā)展，尤其是新世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通環(huán)境的改善，各行業(yè)對(duì)專(zhuān)用汽車(chē)尤其是工程系列專(zhuān)用汽車(chē)的需求越來(lái)越大。專(zhuān)用汽車(chē)將跟更加注重行業(yè)化、專(zhuān)用化、系列化[1]。
國(guó)外自卸汽車(chē)生產(chǎn)始于上世紀(jì)30年代，比我國(guó)早30多年在其后70多年的發(fā)展過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，整車(chē)性能已有很大提高。為提高自卸汽車(chē)的科技含量，追求高附加值，各國(guó)更是不斷采用先進(jìn)技術(shù)，其主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：全面提高自卸汽車(chē)內(nèi)在質(zhì)量和使用性能；在制造加工方面，自卸汽車(chē)朝著底盤(pán)生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化、零部件生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化、工藝專(zhuān)業(yè)化和輔助生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化方向發(fā)展；廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，以提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和縮短設(shè)計(jì)研制的周期；在材料配置上，將更多地采用高強(qiáng)度鋁合金、不銹鋼、工程塑料和聚合材料等。目前，自卸汽車(chē)以形成自己獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與車(chē)型系列。
目前, 各大自卸汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的自卸車(chē)尾鉤鎖緊機(jī)構(gòu)多數(shù)為拉桿式尾鉤鎖緊機(jī)構(gòu)、鏈條式尾鉤鎖緊機(jī)構(gòu)、液壓手動(dòng)控制式尾鉤鎖緊機(jī)構(gòu)等, 這些機(jī)構(gòu)各有特點(diǎn), 在運(yùn)輸自卸車(chē)中被廣泛使用。國(guó)內(nèi)使用的自卸車(chē)車(chē)箱大部分使用16Mn制造而成。其特點(diǎn)是鋼板厚, 車(chē)箱沉重, 截面一般呈方形, 邊板和底板有很多的加強(qiáng)筋。16Mn的屈服強(qiáng)度較低, 硬度較小, 且沖擊性能較差。這些特性決定了不適合用于制造輕量化的車(chē)箱。在歐美, 很多車(chē)箱都使用HARDOX耐磨鋼板材料, 與傳統(tǒng)的方形車(chē)箱有著很大的區(qū)別, 其特點(diǎn)是橫截面呈U形或半弧形, 而且車(chē)箱邊板和底板幾乎沒(méi)有使用加強(qiáng)筋。HARDOX是瑞典鋼鐵集團(tuán)生產(chǎn)的一種耐磨鋼板, 具有較高的屈服強(qiáng)度, 是16Mn的三倍以上, 并且具有較高的硬度和沖擊韌性。在設(shè)計(jì)裝載量相同的情況下, 用HARDOX鋼板制造的車(chē)箱與16Mn用制造的車(chē)箱相比, 板材厚度更薄, 且不需要加強(qiáng)筋。據(jù)國(guó)外的一些廠(chǎng)家反饋, 車(chē)箱使用HARDOX鋼板后, 重量能減少很多。
作為專(zhuān)用車(chē)輛的東風(fēng)尖頭140自卸汽車(chē)，幾十年來(lái)在國(guó)內(nèi)獲得迅速發(fā)展與普及，至今其保留量大約占專(zhuān)用汽車(chē)的25%，并且日趨完善，成為系列化多品種的產(chǎn)品。東風(fēng)尖頭140自卸汽車(chē)有兩個(gè)比較顯著的發(fā)展趨勢(shì)：穩(wěn)定化和智能化。
對(duì)于自卸汽車(chē)，一般不專(zhuān)門(mén)作底盤(pán)設(shè)計(jì)，而是用具有相同裝載質(zhì)量的載貨汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行改裝。因此，自卸汽車(chē)的設(shè)計(jì)主要是舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量是影響自卸汽車(chē)使用性能的關(guān)鍵因素。
雖然舉升機(jī)構(gòu)是自卸汽車(chē)的關(guān)鍵部件，但是很多廠(chǎng)家在進(jìn)行舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)所采用的方法還比較落后，其主要方法是對(duì)于不同裝載質(zhì)量的自卸汽車(chē)舉升機(jī)構(gòu)，根據(jù)現(xiàn)有自卸汽車(chē)舉升機(jī)構(gòu)的大小，憑經(jīng)驗(yàn)按照一定的比例加大或縮小相應(yīng)構(gòu)件的尺寸設(shè)計(jì)成的，這就是傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法。采用這種設(shè)計(jì)方法，由于舉升機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性以及機(jī)構(gòu)鉸點(diǎn)位置布置的復(fù)雜性等問(wèn)題，所以在決定實(shí)際結(jié)構(gòu)時(shí)往往取較大的安全系數(shù)，結(jié)果是材料的潛力不能充分發(fā)揮，產(chǎn)品性能也難以發(fā)揮。只能靠一次次的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)改進(jìn)，這樣設(shè)計(jì)出的舉升機(jī)構(gòu)必然存在許多不合理的因素，影響自卸汽車(chē)舉升性能的提高，也必然導(dǎo)致設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)，成本高。因此，要先獲得良好工作性能的舉升機(jī)構(gòu)，就必須從根本上改進(jìn)設(shè)計(jì)手段和方法，提高舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。.電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展為此提供了有利條件，以計(jì)算機(jī)為輔助手段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，使得自卸汽車(chē)舉升機(jī)構(gòu)的虛擬設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)，這一設(shè)計(jì)上的巨大進(jìn)步帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是巨大的[1]。
中型專(zhuān)用汽車(chē)在專(zhuān)用汽車(chē)中所占的比例繼續(xù)上升，與此同時(shí)，中型專(zhuān)用汽車(chē)在汽車(chē)市場(chǎng)中所占份額也將繼續(xù)提高，預(yù)計(jì)幾年內(nèi)將超過(guò)普通重型車(chē)所占的市場(chǎng)份額；專(zhuān)用車(chē)需求進(jìn)一步向?qū)I(yè)化高技術(shù)含量發(fā)展，專(zhuān)用車(chē)生產(chǎn)向柔性化、自動(dòng)化方向發(fā)展，產(chǎn)品配套國(guó)際化、模塊化；市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更趨激烈，具有較強(qiáng)市場(chǎng)應(yīng)變能力的企業(yè)將不斷發(fā)展壯大，而應(yīng)變能力較差的企業(yè)將逐步被市場(chǎng)所淘汰；我國(guó)專(zhuān)用汽車(chē)企業(yè)的勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì)與國(guó)外專(zhuān)用汽車(chē)企業(yè)的資金優(yōu)勢(shì)將逐步弱化，競(jìng)爭(zhēng)力主要體現(xiàn)在企業(yè)的創(chuàng)新能力和市場(chǎng)應(yīng)變能力；重型專(zhuān)用汽車(chē)產(chǎn)量集中度相對(duì)提高，逐步形成行業(yè)內(nèi)的知名企業(yè)。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，50年代發(fā)展起來(lái)的以線(xiàn)性規(guī)劃和非線(xiàn)性規(guī)劃為主要內(nèi)容的新的數(shù)學(xué)分支一數(shù)學(xué)規(guī)劃被應(yīng)用于解決工程設(shè)計(jì)問(wèn)題，形成了工程設(shè)計(jì)的新理論和新方法，即工程優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法。特別從60年代以來(lái)，最優(yōu)化技術(shù)發(fā)展迅速，而且得到了廣泛的應(yīng)用。在汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)的歐、美、日等國(guó)家，汽車(chē)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法已應(yīng)用于汽車(chē)諸多領(lǐng)域的很多環(huán)節(jié)，從汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、車(chē)身等主要總成的優(yōu)化到整車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配，優(yōu)化設(shè)計(jì)使他們的汽車(chē)工業(yè)保持了世界領(lǐng)先地位。
1.4 研究的內(nèi)容
專(zhuān)用汽車(chē)與普通汽車(chē)的區(qū)別主要是改裝了具有專(zhuān)用功能的上裝部分，能完成某些特殊的運(yùn)輸和作業(yè)功能。因此在設(shè)計(jì)上，除了要滿(mǎn)足基本型汽車(chē)的性能要求外，還要滿(mǎn)足專(zhuān)用功能的要求，這就形成了其自身特點(diǎn)，概括如下：
1、 專(zhuān)用汽車(chē)設(shè)計(jì)多選用定型的基本型汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)
這首先就需要了解國(guó)內(nèi)外汽車(chē)產(chǎn)品，特別是貨車(chē)產(chǎn)品的生產(chǎn)情況、底盤(pán)規(guī)格、供貨渠道、銷(xiāo)售價(jià)格及相關(guān)資料等。然后根據(jù)所設(shè)計(jì)的專(zhuān)用汽車(chē)的功能和性能指標(biāo)要求，在功率匹配、動(dòng)力輸出、傳動(dòng)方式、外形尺寸、軸載質(zhì)量、購(gòu)置成本等方面進(jìn)行分析比較，優(yōu)選出一種基本型汽車(chē)底盤(pán)作為專(zhuān)用汽車(chē)改裝設(shè)計(jì)的底盤(pán)。能否選到一種好的汽車(chē)底盤(pán)，是能否設(shè)計(jì)出一種好的專(zhuān)用汽車(chē)的前提。對(duì)于不能直接采用二類(lèi)底盤(pán)或三類(lèi)底盤(pán)進(jìn)行改裝的專(zhuān)用汽車(chē)，也應(yīng)盡量選用定型的汽車(chē)總成和部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期和提高產(chǎn)品的可靠性。
2、專(zhuān)用汽車(chē)設(shè)計(jì)的主要工作是總體布置和專(zhuān)用工作裝置匹配
設(shè)計(jì)時(shí)既要保證專(zhuān)用功能滿(mǎn)足其性能要求，也要考慮汽車(chē)底盤(pán)的基本性能不受到影響。在必要時(shí)，可適當(dāng)降低汽車(chē)底盤(pán)的某些性能指標(biāo)，以滿(mǎn)足實(shí)現(xiàn)某些專(zhuān)用工作裝置性能的要求。
3、針對(duì)專(zhuān)用汽車(chē)品種多、批量少的生產(chǎn)持點(diǎn)
專(zhuān)用汽車(chē)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮產(chǎn)品的系列化，以便根據(jù)不同用戶(hù)的需要而能很快的進(jìn)行產(chǎn)品變型。對(duì)專(zhuān)用汽車(chē)零部件的設(shè)計(jì)，應(yīng)按“三化”的要求進(jìn)行，最大限度地選用標(biāo)難件，或選用已經(jīng)定型產(chǎn)品的零部件，盡量減少自制件。
4、對(duì)專(zhuān)用汽車(chē)自制件的設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循單件或小批量的生產(chǎn)持點(diǎn)工的可能性。
5、對(duì)專(zhuān)用汽車(chē)工作裝置中的某些核心部件和總成
如各種水泵、油泵、氣泵、空壓機(jī)及各種閥等，要從專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)家中優(yōu)選。因?qū)Ｓ闷?chē)專(zhuān)項(xiàng)作業(yè)性能的好壞，主要決定干這些部件的性能和可靠性。
6、在普通汽車(chē)底盤(pán)上改裝的專(zhuān)用汽車(chē)，底盤(pán)受載情況可能與原設(shè)計(jì)不同，因此要對(duì)一些重要的總成結(jié)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核。
7、專(zhuān)用汽車(chē)設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足有關(guān)機(jī)動(dòng)車(chē)輛公路交通安全法規(guī)的要求
8、某些專(zhuān)用汽車(chē)可能會(huì)在很惡劣的環(huán)境下工作，其使用條件復(fù)雜，要了解和掌握國(guó)家及行業(yè)相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，使專(zhuān)用汽車(chē)有良好的適應(yīng)性，工作可靠，是要設(shè)安全性裝置。
由于專(zhuān)用汽車(chē)種類(lèi)繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用面廣、開(kāi)發(fā)期短等待點(diǎn)，所以專(zhuān)用汽車(chē)設(shè)計(jì)人員既要具備汽車(chē)設(shè)計(jì)的知識(shí)相能力．向時(shí)也要掌握專(zhuān)用汽車(chē)各種不同工作裝置的原理與設(shè)計(jì)計(jì)算。此外專(zhuān)用汽車(chē)設(shè)計(jì)人員還需要對(duì)用戶(hù)的要求，市場(chǎng)動(dòng)態(tài)有充分的了解，這樣設(shè)計(jì)的產(chǎn)品才能在性能上先進(jìn)，在市場(chǎng)上適銷(xiāo)對(duì)路，在使用上滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。
隨著中型自卸車(chē)變得越來(lái)越重要，則有關(guān)它的設(shè)計(jì)領(lǐng)域也變得日益重要起來(lái)。它的總體設(shè)計(jì)程序與載貨車(chē)基本相近。在此基礎(chǔ)上擬定設(shè)計(jì)原則，協(xié)調(diào)使用、制造與經(jīng)濟(jì)三方面矛盾，處理好產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性與工藝?yán)^承性、零部件通用化程度以及生產(chǎn)成本的辯證關(guān)系，然后進(jìn)入具體技術(shù)設(shè)計(jì)階段。
綜上所述，專(zhuān)用汽車(chē)的設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)和要求，既要滿(mǎn)足汽車(chē)設(shè)計(jì)的一般要求。同時(shí)又要獲得好的專(zhuān)用性能。這就要求汽車(chē)和專(zhuān)用工作裝置合理匹配，構(gòu)成一個(gè)協(xié)調(diào)的整體，使汽車(chē)的基本性能和專(zhuān)用功能都得到充分發(fā)揮[2]。
第2章 整車(chē)參數(shù)的確定及校核
2.1二類(lèi)底盤(pán)的選擇及校核
目前，改裝專(zhuān)用汽車(chē)選用的底盤(pán)主要是二類(lèi)或三類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)，也有為某些專(zhuān)用汽車(chē)設(shè)計(jì)的專(zhuān)用底盤(pán)。汽車(chē)底盤(pán)的選擇或設(shè)計(jì)專(zhuān)用底盤(pán)主要根據(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)力匹配等來(lái)決定。
我國(guó)對(duì)于常規(guī)的廂式車(chē)、罐式車(chē)、自卸車(chē)等通常是采用二類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)改裝設(shè)計(jì)。這是目前專(zhuān)用汽車(chē)設(shè)計(jì)中選用底盤(pán)型式最多的一種。所謂二類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)，即在基本型整車(chē)的基礎(chǔ)上去掉貨箱。在改裝設(shè)計(jì)的總布置時(shí)，在沒(méi)有貨箱的汽車(chē)底盤(pán)上，加裝所需的工作裝置或特種車(chē)身。采用二類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)是整車(chē)總體布置和工作裝置設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)若嚴(yán)格控制了整車(chē)總質(zhì)量、軸載質(zhì)量分配、質(zhì)心高度位置等，則基本上能保持原車(chē)型的主要性能。但是，還要對(duì)改裝后的整車(chē)重新作出性能分析和計(jì)算。
對(duì)客車(chē)、客貨兩用車(chē)、廂式貨車(chē)等則通常采用三類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)改裝設(shè)計(jì)。所謂三類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)，—般是在基本型車(chē)的基礎(chǔ)上，去掉貨箱和駕駛室。近年來(lái)，我國(guó)乘用車(chē)發(fā)展很快，對(duì)乘用車(chē)使用性能的要求也在不斷提高，再用原來(lái)的三類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)改裝的客車(chē)已越來(lái)越不受歡迎。因此，各類(lèi)專(zhuān)用客車(chē)底盤(pán)應(yīng)運(yùn)而生。這些專(zhuān)用客車(chē)底盤(pán)的基本特點(diǎn)是利用基本型總成，按客車(chē)性能要求更新進(jìn)行整車(chē)布置，更新設(shè)計(jì)懸架系統(tǒng)。這種底盤(pán)不僅在質(zhì)心位置、整車(chē)性能特別是平順性方面有很大的變化，而且在傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力匹配、以及制動(dòng)系統(tǒng)等總成方面也有較大的改裝設(shè)計(jì)。
目前在用普通汽車(chē)底盤(pán)作改裝設(shè)計(jì)時(shí)。把更換了發(fā)動(dòng)機(jī)的底盤(pán)，如將汽油發(fā)動(dòng)機(jī)改換成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)．亦當(dāng)作三類(lèi)底盤(pán)處理[3]。
在專(zhuān)用汽車(chē)底盤(pán)或總成選型方面，一般應(yīng)滿(mǎn)足下述要求：
1)適用性
對(duì)貨運(yùn)車(chē)用的總成應(yīng)適應(yīng)貨運(yùn)要求，保證貨運(yùn)安全無(wú)損；對(duì)乘用車(chē)用的總成應(yīng)適于乘客的需要．達(dá)到乘座安全舒適；對(duì)各種專(zhuān)用改裝車(chē)的總成應(yīng)適于專(zhuān)用汽車(chē)特殊功能的要求，并以此為主要目標(biāo)進(jìn)行改裝選型設(shè)計(jì)。
2)可靠性
所選用的各總成工作應(yīng)可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命，且同一車(chē)型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于均衡
3)先進(jìn)性
所選用的底盤(pán)或總成。應(yīng)使整車(chē)在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、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。而且在專(zhuān)用性能上要滿(mǎn)足國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)緊湊與裝配調(diào)試空間合理的矛盾。在選用專(zhuān)用汽車(chē)底盤(pán)時(shí)，除了上述因素外，還有以下兩個(gè)很重要的方面：一是汽車(chē)底盤(pán)價(jià)格，它是專(zhuān)用汽車(chē)購(gòu)置成本小很大約部分，一定要考慮到用戶(hù)可以接受。這也涉及到專(zhuān)用汽車(chē)產(chǎn)品能否很快地占有市場(chǎng)、企業(yè)能否增加效益等問(wèn)題。二是汽車(chē)底盤(pán)供貨要有來(lái)源，要同生產(chǎn)汽車(chē)底盤(pán)的主機(jī)廠(chǎng)有明確的協(xié)議或合同，無(wú)論汽車(chē)底盤(pán)滯銷(xiāo)或緊俏，一定要按時(shí)將底盤(pán)供貨。
綜上所述，本文改裝的自卸車(chē)選擇EQ3092FJ底盤(pán)。
2.1.1 整車(chē)尺寸參數(shù)的確定
承擔(dān)公路運(yùn)輸?shù)钠胀ㄗ孕盾?chē)通常是由同種貨車(chē)變型設(shè)計(jì)而成。其總體設(shè)計(jì)程序與載貨車(chē)相近。首先，進(jìn)行一系列的市場(chǎng)調(diào)研和同類(lèi)車(chē)型資料的收集分析，摸清產(chǎn)品主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，了解有關(guān)設(shè)計(jì)法規(guī)等。在此基礎(chǔ)上擬定設(shè)計(jì)原則，協(xié)調(diào)使用、制造與經(jīng)濟(jì)三方矛盾，處理好產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性與工藝?yán)^承性、零部件通用化程度以及生產(chǎn)成本的辯證關(guān)系，然后進(jìn)入具體技術(shù)設(shè)計(jì)階段。
在技術(shù)設(shè)計(jì)階段，首先進(jìn)行自卸車(chē)結(jié)構(gòu)選型，確定舉升機(jī)構(gòu)類(lèi)型與貨廂結(jié)構(gòu)形式，然后選擇自卸車(chē)總布置主要參數(shù)。
東風(fēng)尖頭140自卸汽車(chē)是選擇EQ3092FJ型自卸車(chē)底盤(pán)，利用該車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)取力器-傳動(dòng)軸-液壓泵-舉升油缸，將車(chē)廂舉升到一定角度卸貨，并依靠車(chē)廂自重使其復(fù)位的專(zhuān)用汽車(chē)。該車(chē)最大裝載質(zhì)量為4.3t，是適用于公路運(yùn)輸?shù)闹行妥孕镀?chē)。傾卸機(jī)構(gòu)采用油缸前推式舉升機(jī)構(gòu)。該自卸汽車(chē)主要由車(chē)廂、副梁、液壓舉升機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)等部件組成，主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2.1。
表2.1整車(chē)參數(shù)
汽車(chē)外形尺寸
最大裝載質(zhì)量kg
4300
整備質(zhì)量kg
5255
軸距mm
3950
輪距（前∕后）mm
1810∕1800
前懸 mm
1065
后懸 mm
1485
接近角
離去角
貨箱尺寸mm
傾斜時(shí)間（舉升∕落下）
15s∕13s
最大舉升角
總質(zhì)量kg
9750
最高車(chē)速（km∕h）
85
額定裝載質(zhì)量是自卸汽車(chē)的基本使用性能參數(shù)之一?？紤]到廠(chǎng)家的額定裝載質(zhì)量的合理分級(jí)，以利于產(chǎn)品系列化、部件通用化和零件標(biāo)準(zhǔn)化。此外，額定裝載質(zhì)量還必須與選用的二類(lèi)貨車(chē)底盤(pán)允許的最大總質(zhì)量相適應(yīng)。
改裝部分質(zhì)量主要包括：車(chē)廂質(zhì)量、副車(chē)架質(zhì)量、液壓系統(tǒng)質(zhì)量、舉升機(jī)構(gòu)質(zhì)量以及其他改裝部件的質(zhì)量。改裝部分質(zhì)量既可通過(guò)計(jì)算、稱(chēng)重求得，也可以根據(jù)同類(lèi)產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算。
自卸汽車(chē)整車(chē)整備質(zhì)量是指裝備齊全、加夠油料、液壓油和冷卻液的空車(chē)質(zhì)量[3]。它一般是二類(lèi)底盤(pán)整備質(zhì)量與改裝部分質(zhì)量的總合，是自卸汽車(chē)總體設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)參數(shù)之一。
整備質(zhì)量： 5255kg；
裝載質(zhì)量： 選取4300kg；
駕駛員質(zhì)量：65kg/人，額定載員3人，kg；
自卸汽車(chē)總質(zhì)量是指裝備齊全，包括駕駛員，并按規(guī)定裝滿(mǎn)貨物的質(zhì)量。其值可按下式確定: =5255+4300+195kg=9750Kg
貨廂最大舉升角是當(dāng)貨廂舉升角是當(dāng)貨廂舉升至設(shè)計(jì)極限位置時(shí)，貨廂底部與車(chē)架平面之夾角。它取決于常運(yùn)貨物靜安息角的大小。多數(shù)貨物靜安息角在40—45范圍。故為保證卸貨干凈，一般自卸車(chē)最大舉升角常取50—60。此外，尚應(yīng)注意在最大舉升角時(shí)，車(chē)廂后板下垂最低點(diǎn)與地面保持一定卸貨高度。舉升時(shí)間指滿(mǎn)載時(shí)從開(kāi)始舉升至最大舉升角所需時(shí)間。降落時(shí)間系指空載時(shí)貨廂從最大舉升角降至車(chē)架的時(shí)間。此兩項(xiàng)參數(shù)太長(zhǎng)將影響運(yùn)輸生產(chǎn)率；太短又勢(shì)必增大液壓系統(tǒng)負(fù)荷。故一般設(shè)計(jì)舉升時(shí)間要求為15s-25s，降落時(shí)間要求為8s-15s[4]。
2.1.2總體布局的設(shè)計(jì)
專(zhuān)用車(chē)的總體布局要滿(mǎn)足車(chē)輛自身的質(zhì)量及專(zhuān)用車(chē)的特殊用途。東風(fēng)尖頭140自卸汽車(chē)的總體布局要求各部滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及使用安全，各個(gè)部件間要滿(mǎn)足配合要求，尤其是車(chē)廂及舉升機(jī)構(gòu)的布局要使自身車(chē)輛使用方便，美觀。
2.1.3取力器布置方案的選定
取力器，除少數(shù)專(zhuān)用汽車(chē)的工作裝置因考慮工作的可靠性和特殊要求而配備專(zhuān)門(mén)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)外（例如部分冷藏汽車(chē)的的制冷系統(tǒng)），絕大多數(shù)專(zhuān)用汽車(chē)上的的專(zhuān)用設(shè)備都是以汽車(chē)自身的發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源。
各類(lèi)專(zhuān)用汽車(chē)的專(zhuān)用工作裝置的動(dòng)力來(lái)源，主要由汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)提供。取力器就是其中一種動(dòng)力輸出的專(zhuān)用裝置，它能夠?qū)崿F(xiàn)從發(fā)動(dòng)機(jī)取出部分功率，用于驅(qū)動(dòng)各類(lèi)液壓泵、真空泵、空壓機(jī)以及各類(lèi)專(zhuān)用汽車(chē)工作機(jī)械。除了少量專(zhuān)用汽車(chē)的工作裝置因考慮工作可靠相符殊的要求而配備專(zhuān)門(mén)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)外，絕大多數(shù)專(zhuān)用汽車(chē)上的專(zhuān)用設(shè)備都是以汽車(chē)底盤(pán)自身的發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，經(jīng)過(guò)取力器，用來(lái)驅(qū)動(dòng)齒輪液壓泵、真空泵、柱塞泵、輕質(zhì)油液壓泵、自吸液壓泵、水泵、空氣壓縮機(jī)等，從而為自卸車(chē)、加油車(chē)、牛奶車(chē)、垃圾車(chē)、吸污車(chē)、隨車(chē)起重車(chē)、高空作業(yè)車(chē)、散裝水泥車(chē)、攔板起重運(yùn)輸車(chē)等諸多專(zhuān)用汽車(chē)配套使用。因此，取力器在專(zhuān)用汽車(chē)的設(shè)計(jì)和制造方面顯得尤為重要。 根據(jù)取力器相對(duì)于汽車(chē)底盤(pán)變速器的位置，取力器的取力方式可分為前置、中置和后置三種基本型式，每一種基本形式又包括若干種具體的結(jié)構(gòu)[5]。
常見(jiàn)的取力方式分類(lèi)：
下面著重介紹幾種常用的取力方式：
1）發(fā)動(dòng)機(jī)前端取力
發(fā)動(dòng)機(jī)前端取力是一種常用的形式，一般是有正時(shí)齒輪室或由發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇，水泵的皮帶輪輸出。
圖2.1是有一種發(fā)動(dòng)機(jī)前端取力的布置方式，取力后用來(lái)驅(qū)動(dòng)混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的滾筒。這種取力方式適用于有普通長(zhǎng)頭式汽車(chē)底盤(pán)改裝的專(zhuān)用車(chē)輛。由于該取力方式的取力器到裝用裝置的距離太長(zhǎng)，且需要轉(zhuǎn)換傳動(dòng)方向，若采用機(jī)械傳動(dòng)其機(jī)構(gòu)就很復(fù)雜，因此一般采用液力傳動(dòng)。
圖2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)前端取力
2）夾鉗式取力
圖2.2是飛輪前端取力的布置方案，在飛輪前端的曲軸齒輪通過(guò)中間軸齒輪帶動(dòng)取力器齒輪，從而驅(qū)動(dòng)取力器的輸出軸。這種取力方式的有點(diǎn)是不受主離合器的控制，但因改變了曲軸末端的結(jié)構(gòu)，對(duì)其平衡發(fā)動(dòng)機(jī)制造會(huì)有一些影響。這種布置在機(jī)場(chǎng)消防中應(yīng)用較多。
1—發(fā)動(dòng)機(jī) 2—取力器 3—水泵離合器 4—高壓水泵 5—變速器 6—離合器
圖2.2夾鉗式取力
3）發(fā)動(dòng)機(jī)后端取力
如圖2.3所示，這種取力方式類(lèi)似飛輪前端取力，取力器不受主離合器的控制，但區(qū)里齒輪位于主離合器之后。這種取力方式常用于有平頭式汽車(chē)底盤(pán)改裝的大、中、型混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)，取力器到滾筒的距離較短，因而傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率較高。
1—閥 2—液壓泵 3—取力器輸出 4—變速器 5—發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸及飛輪
圖2.3發(fā)動(dòng)機(jī)后端取力的傳動(dòng)路線(xiàn)
4）變速器上蓋取力
這種布置方案是改制原變速器的上蓋，將取力器置于變速器之上，用一個(gè)惰輪和變速器的第一軸輸人齒輪常嚙合，再由該惰輪將動(dòng)力傳給取力器的輸出軸，固需改制原變速器頂蓋，如圖2.4所示。這種取力方式亦具有和發(fā)動(dòng)機(jī)同轉(zhuǎn)速輸出的特點(diǎn)，因而適合于需要高轉(zhuǎn)速輸入的工作裝置，如自卸車(chē)、冷藏車(chē)、垃圾車(chē)等一般都從變速器上端取力。
1—齒輪軸 2—離合器套 3—花鍵軸 4—蝸桿 5—渦輪 6—離合手柄 7—法蘭
8—變速器第一軸 9—撥叉 10—拉桿 11—取力器殼體 12—惰性齒輪13—小齒輪
圖2.4變速器上蓋取力器
5）變速器后端蓋取力
1—發(fā)動(dòng)機(jī) 2—離合器 3—變速箱 4—取力器 5—汽車(chē)傳動(dòng)軸
圖2.5變速器后蓋取力示意圖
如圖2.5為一種變速器后端蓋取力傳動(dòng)示意圖。動(dòng)力有中間軸直接取出，并在中軸的后端蓋處輸出。
6）變速器側(cè)蓋取力
圖2.6變速器側(cè)蓋取力器
1-氣缸；2-活塞；3、4-O型封圈；5-活塞桿；6-彈簧；7-撥叉；8-滑動(dòng)齒輪；9-接合齒輪；10-油封；11-輸出軸；12-滾針軸承；13-中間齒輪；14-外殼；15-定位銷(xiāo)；16-十字軸；17、21-傳動(dòng)軸；18-泵架；19-彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸節(jié)；20-液壓泵；22-連接套筒
根據(jù)所選二類(lèi)底盤(pán)的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用發(fā)動(dòng)機(jī)前端取力的方式。
2.1.4整車(chē)性能分析
自卸車(chē)的整車(chē)性能分析也很重要,下面是對(duì)自卸車(chē)的各項(xiàng)性能進(jìn)行了逐一分析,確保自卸車(chē)在使用過(guò)程中安全可靠。
一．汽車(chē)動(dòng)力性能分析
1.基本參數(shù)確定
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(xiàn)，為非線(xiàn)形曲線(xiàn)。工程實(shí)踐表明，可用二次三相式來(lái)描述汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的的外特性，即
（2.1）
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)，由具體的外特性曲線(xiàn)決定。
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(xiàn)上取三點(diǎn)，即、、、及、，依拉氏插值三項(xiàng)式有
(2.2)
將上式展開(kāi)，按冪次高低合并，即可得三個(gè)三個(gè)待定系數(shù)為：
（2.3）
(2.4)
（2.5）
因?yàn)椴恢劳馓匦郧€(xiàn)圖，故按經(jīng)驗(yàn)公式擬合外特性方程式。
如果沒(méi)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(lái)描述發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性：
（2.6）
式中 ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩（N·m）,取283N·m；
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速（r/min），2667r/min；
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率時(shí)的轉(zhuǎn)速（r/min）,4000r/min；
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩（N·m）。
=9550×99÷4000=236.36N·m
由上述公式可得：
所以a=-2.62×10-5 ；b=0.14；c=96.3.
2.汽車(chē)的行駛方程式
自卸車(chē)在直線(xiàn)行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力之間的關(guān)系式如下： （2.7）
式中: ——驅(qū)動(dòng)力； ——滾動(dòng)阻力；——空氣阻力；——坡度阻力；
——加速阻力。
1）驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算
自卸車(chē)在地面行駛時(shí)受到發(fā)動(dòng)機(jī)限制所能產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：
（2.8）
式中 ——變速器某一擋的傳動(dòng)比，分別為4.65,3.42,2.51,1.85,1.36：
——主減速器傳動(dòng)比，6.28；
——傳動(dòng)系統(tǒng)某一擋的機(jī)械效率，0.87；
——驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力半徑,0.469m；
——發(fā)動(dòng)機(jī)外特性修正系數(shù)，按GB標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中μ=0.85。
2）滾動(dòng)阻力的計(jì)算
自卸車(chē)的滾動(dòng)阻力的計(jì)算公式為：
（2.9）
式中 ——汽車(chē)的總質(zhì)量，9750kg；
——道路坡度角,16.7。；
——滾動(dòng)阻力系數(shù)，0.02。
滾動(dòng)阻力系數(shù)取決于輪胎的結(jié)構(gòu)形式及氣壓、車(chē)輛的行駛速度、路面條件等因素。當(dāng)車(chē)速在km/h以下時(shí)，可取常數(shù)；當(dāng)車(chē)速超過(guò)km/h時(shí)，可用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)求得[7]。（式中、、分別為常數(shù)項(xiàng)、比例系數(shù)、道路清障車(chē)行駛的速度）
3）坡道阻力的計(jì)算
汽車(chē)上坡行駛時(shí)，整車(chē)重力沿坡道的分力為坡道阻力，其計(jì)算公式為：
（2.10）
4)空氣阻力的計(jì)算
汽車(chē)的空氣阻力與車(chē)速的平方成反比，即：
（2.11）
式中 ——空氣阻力系數(shù)，0.85；
——迎風(fēng)面積（m2），4.7m2。
5)加速阻力的計(jì)算
加速阻力是汽車(chē)加速行駛時(shí)所需克服的慣性阻力計(jì)算公式為：
（2.12）
式中 ——汽車(chē)加速度（m/s2）；
——汽車(chē)整備質(zhì)量（kg）；
——傳統(tǒng)系統(tǒng)回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，0.03～0.05。
的計(jì)算公式為：
（2.13）
式中 ——車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·m2）；
——發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·m2）；
——車(chē)輪的滾動(dòng)半徑（m）。
進(jìn)行動(dòng)力性計(jì)算時(shí)，若、的值不確定，則可按下述經(jīng)驗(yàn)公式估算值：
（2.14）
式中 。低擋時(shí)取上限，高檔時(shí)取下限。
將式（2.8）、（2.9）、（2.10）、（2.11）、（2.12）綜合，得： （2.15）
又因?yàn)? （2.16）
將式（2.16）代入（2.15）中得：
（2.17）
式中：
3 .汽車(chē)最高車(chē)速的確定
當(dāng)汽車(chē)以直接擋行使時(shí)有公式：
=—1.9398
=87.005
= 1284.28
=—95550
=1031.52
表2.2汽車(chē)參數(shù)
名稱(chēng)
符號(hào)
數(shù)值與單位
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率
99kw
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速
4000r/min
發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩
283N·m
發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速
2667 r/min
車(chē)輪動(dòng)力半徑
0.483 m
車(chē)輪滾動(dòng)半徑
r
0.469 m
主減速比
6.278
汽車(chē)迎風(fēng)面積
4.7m2
汽車(chē)滿(mǎn)載總質(zhì)量
9750kg
表2.3 各檔位時(shí)的系數(shù)A、B、C1、C2和D的計(jì)算結(jié)果
檔位
1
-66..448
1021.25
4391.09
-95550
1244.21
2
-43.144
725.68
3229.57
-95550
1211.20
3
-20.621
544.37
2370.24
-95550
1154.61
4
-8.978
206.27
1746.99
-95550
1098.47
5
-1.9398
87.005
1284.28
-95550
1031.52
二． 燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算
專(zhuān)用汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性通常用車(chē)輛在水平的混凝土或?yàn)r青路面上，以經(jīng)濟(jì)車(chē)速v滿(mǎn)載行駛的百公里油耗量來(lái)評(píng)價(jià)，百公里油耗，單位L/100km?？梢愿鶕?jù)發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性來(lái)計(jì)算。根據(jù)和的計(jì)算值，在萬(wàn)有特性圖上查出有效燃油消耗率（g/kW·h），再利用下式計(jì)算百公里燃油消耗量（kg/100km）：
(L/100km) (2.18)
式中：——燃油的密度，（kg/L）。汽油可取=6.96N/L～7.15N/L；柴油可取=7.94N/L～8.13N/L[8]。 自卸車(chē)的最高車(chē)速為85km/h,
則 =4104.54r/min
在經(jīng)濟(jì)車(chē)速下發(fā)動(dòng)機(jī)功率為:
=99.65KW
由（2.18）式得：
=18.56L/100km
三 .整車(chē)穩(wěn)定性分析
行駛穩(wěn)定是保證自卸車(chē)安全的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)自卸車(chē)空載質(zhì)心高度、空載側(cè)傾角和最小轉(zhuǎn)彎直徑進(jìn)行了計(jì)算，保證行駛的安全性[9]。
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(lái)確定專(zhuān)用車(chē)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(chē)的質(zhì)心位置。
針對(duì)東風(fēng)尖頭140自卸車(chē)已有的資料，又因輪距為3950mm ，可得 重心離地高度為m。
自卸車(chē)空載的側(cè)傾角是評(píng)價(jià)整車(chē)穩(wěn)定性的重要參數(shù)。如圖2.7所示。
自卸車(chē)空載側(cè)傾角的計(jì)算公式為
（2.19）
B——車(chē)輪外側(cè)傾翻點(diǎn)寬度 ，為2460mm;
h——自卸車(chē)質(zhì)心高度，為1893mm；
則 38。
根據(jù)規(guī)定，自卸車(chē)空載側(cè)傾角應(yīng)大于等于，故設(shè)計(jì)滿(mǎn)足側(cè)向穩(wěn)定性條件。
圖2.7自卸車(chē)側(cè)傾角
在計(jì)算本設(shè)計(jì)的自卸車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎直徑時(shí)，取自卸車(chē)的轉(zhuǎn)彎極限位置計(jì)算。如圖
2.8所示圖例，由此自卸車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎半徑:
R=4.2 （2.20）
故計(jì)算最小轉(zhuǎn)彎直徑:D=8.4m
由與所選底盤(pán)的最小轉(zhuǎn)彎直徑為16m，圖2.8的極限位置打不到，所以汽車(chē)的轉(zhuǎn)彎直徑為16m。
圖2.8最小轉(zhuǎn)彎半徑
2.2本章小結(jié).
本章分別從整車(chē)動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、最大托舉重量的穩(wěn)定性等幾個(gè)方面，對(duì)改裝后的自卸車(chē)進(jìn)行了合理性的性能計(jì)算分析。從計(jì)算分析的結(jié)果可以看出，該設(shè)計(jì)方案滿(mǎn)足各方面的性能要求。
第3章 液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.1 液壓舉升機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足的性能
對(duì)于液壓舉升機(jī)構(gòu)考慮到工作環(huán)境、工作性質(zhì)及工作內(nèi)容等的要求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)滿(mǎn)足以下功能：
1、較強(qiáng)的免維護(hù)性
2、良好的動(dòng)力性
舉升機(jī)構(gòu)作為自卸車(chē)卸料時(shí)的動(dòng)力來(lái)源，為保證卸料順利完成，要求其必須具有良好的動(dòng)力性能。自卸車(chē)由于其特定的使用環(huán)境和用戶(hù)群體決定了它經(jīng)常處于超載狀態(tài)，這就要求舉升機(jī)構(gòu)要具有一定的過(guò)載系數(shù)。
3、平穩(wěn)性
要求舉升機(jī)構(gòu)在傾卸貨物時(shí)具有較好的平穩(wěn)性，不得有較大的動(dòng)力沖擊，降低沖擊力對(duì)機(jī)構(gòu)各部件的損傷概率，保證機(jī)構(gòu)的使用壽命。
4、卸料性
自卸車(chē)顧名思義就是省卻了人力卸料之苦，通過(guò)特定的機(jī)構(gòu)使用液壓力自動(dòng)卸料。因此，自卸車(chē)舉升機(jī)構(gòu)應(yīng)達(dá)到的卸料目標(biāo)是：在較短的時(shí)間內(nèi)使貨箱舉升一定的角度，即舉升機(jī)構(gòu)將貨箱舉升到最大舉升角所需的時(shí)間（對(duì)此國(guó)家規(guī)定了時(shí)間限值）；貨箱被舉升機(jī)構(gòu)舉升到最大轉(zhuǎn)角時(shí)，貨物應(yīng)順利地傾卸完畢（即最大舉升角達(dá)到貨物的安息角）。
5、緊湊性
自卸車(chē)多數(shù)是大噸位的工程運(yùn)輸車(chē)輛，其裝載工具多為大型裝載機(jī)械。為了裝載方便，自卸車(chē)的貨箱布置位置一般較低，同時(shí)又要考慮到自卸車(chē)的工作環(huán)境，應(yīng)使其具有較好的通過(guò)性（即離地間隙受限），因此，自卸車(chē)的舉升機(jī)構(gòu)布置空間就受到很大的限制，這就要求機(jī)構(gòu)具有較好的緊湊性，占用較少的空間。
6、協(xié)調(diào)性
液壓舉升機(jī)構(gòu)實(shí)際上是一種演化的四連桿機(jī)構(gòu)，在外力作用下，各部件能沿自己的鉸支點(diǎn)按設(shè)計(jì)者的意圖順利轉(zhuǎn)動(dòng)，不得出現(xiàn)傳動(dòng)角小于許用傳動(dòng)角的情況，更不能有死點(diǎn)位置的存在。
目前大多數(shù)企業(yè)一直沿用傳統(tǒng)的“類(lèi)比作圖試湊法”進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種方法存在效率低、工作量大以及設(shè)計(jì)方案難以達(dá)到最優(yōu)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)方案難以同時(shí)兼顧以上各性能要求。這與當(dāng)今高科技環(huán)境下的相關(guān)領(lǐng)域相比，缺少科學(xué)性，人的主觀經(jīng)驗(yàn)決定了車(chē)輛的性能。由此帶來(lái)的問(wèn)題是，車(chē)輛性能低下，難以適應(yīng)市場(chǎng)的需求。同時(shí)由于設(shè)計(jì)手段的落后，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，產(chǎn)品投放市場(chǎng)遲緩，不能適應(yīng)市場(chǎng)多變的要求。因此借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用最優(yōu)化方法，改善液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)手段和方法，快速、高效、保值、保量完成液壓舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求，意義重大，有著重大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
3.2 舉升系統(tǒng)性能主要評(píng)價(jià)參數(shù)
自卸汽車(chē)的舉升機(jī)構(gòu)由液壓缸驅(qū)動(dòng)，其性能的好壞，表現(xiàn)為舉升貨物的最大舉升力和最大舉升傾角，以及對(duì)液壓系統(tǒng)的要求兩方面。液壓舉升機(jī)構(gòu)的性能評(píng)價(jià)參數(shù)有如下幾方面：
1、舉升力系數(shù)K
舉升力系數(shù)是評(píng)價(jià)液壓舉升機(jī)構(gòu)舉升性能的參數(shù)，指單位舉升重力所需要的油缸推力，即：
K=F/mg （3.1）
式中：F一油缸的有效推力（N）；
m一 舉升質(zhì)量 （Kg）；
g一 重力加速度 （m/）。
對(duì)于具體形式的舉升機(jī)構(gòu)，舉升力系數(shù)K與汽車(chē)總布置參數(shù)和機(jī)構(gòu)的性能特征有關(guān)，K值只能比較同類(lèi)型舉升機(jī)構(gòu)的工作效率。對(duì)于相同的舉升質(zhì)量，舉升力系數(shù)越小，則液壓舉升力越小，油缸的油壓也越小，這樣舉升機(jī)構(gòu)耗能也較少。
2、舉升油缸最大行程
是指貨箱達(dá)到最大舉升角時(shí)，舉升油缸的最大伸長(zhǎng)量。它既是舉升油缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，又是舉升機(jī)構(gòu)的性能參數(shù)。舉升油缸最大行程較小，可減少舉升油缸的級(jí)數(shù)，降低制造成本，同時(shí)舉升機(jī)構(gòu)的布置也較方便。
3、舉升高度
是指舉升機(jī)構(gòu)所占用的空間高度。對(duì)于重型礦用自卸汽車(chē)的后置雙缸舉升機(jī)構(gòu)，空間高度決定于舉升缸的安裝長(zhǎng)度和舉升缸的初始方位角。舉升缸初始安裝長(zhǎng)度越小，舉升缸在車(chē)上就越好布置。
4、最大舉升角
指舉升機(jī)構(gòu)能使貨箱傾翻的最大角度。它是決定能否把貨箱內(nèi)貨物傾卸干凈的參數(shù)。一般的松散物在水平面上堆積成圓錐體，錐體角稱(chēng)為松散物的安息角。安息角也稱(chēng)休止角、堆積角，一般為35-55度。將松散物置于光滑的平板上，使此平板傾斜到松散物開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)的角度，為松散物滑動(dòng)角，一般為30～40度。松散物安息角和滑動(dòng)角是評(píng)價(jià)松散物流動(dòng)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。它們與松散物的粒徑、含水率、塵粒形狀、塵粒表面光滑程度、松散物粘附性等因素有關(guān)。設(shè)計(jì)的貨箱最大舉升角必須大于貨物的安息角，這樣才可保證將貨箱內(nèi)的貨物傾斜干凈。
表3.1常運(yùn)貨物的安息角
物料名稱(chēng)
煤
焦炭
鐵礦石
銅礦
細(xì)沙
粗沙
石灰石
安息角（度）
27～45
50
40～50
35～45
30～35
50
40～45
5、油壓特性曲線(xiàn)
舉升過(guò)程中，油缸工作壓力是舉升角的函數(shù)。理想的油壓特性曲線(xiàn)應(yīng)是油壓波動(dòng)很小，但對(duì)于重型礦用自卸汽車(chē)常用的后置直推式雙缸舉升機(jī)構(gòu)，由于多級(jí)伸縮油缸自身結(jié)構(gòu)原因，油壓特性曲線(xiàn)只能是階躍型的，在每一級(jí)油缸伸出瞬時(shí)缸內(nèi)油壓都有一個(gè)沖擊。設(shè)計(jì)時(shí)，需要控制最大油壓峰值在可允許的范圍內(nèi)。
6、舉升機(jī)構(gòu)的耗能量
舉升機(jī)構(gòu)要將貨物傾卸到位就必定要消耗一定的能量，這些能量的消耗影響著整車(chē)的使用經(jīng)濟(jì)性，但這只是占其能量消耗的一小部分，因此能耗量是評(píng)價(jià)舉升機(jī)構(gòu)性能好壞的一個(gè)次要參數(shù)。
上述六個(gè)性能參數(shù)構(gòu)成了對(duì)舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的基本指標(biāo)。
3.3 液壓舉升機(jī)構(gòu)方案的確定
3.3.1 液壓舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述
普通自卸汽車(chē)和專(zhuān)用自卸汽車(chē)設(shè)計(jì)的主要工作是在定型的汽車(chē)二類(lèi)底盤(pán)上合理的布置車(chē)廂，適當(dāng)?shù)倪x用和設(shè)計(jì)舉升機(jī)構(gòu)，使汽車(chē)具有自卸功能。舉升機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)自卸汽車(chē)功能的基本部件。舉升機(jī)構(gòu)的好壞直接影響到自卸汽車(chē)的性能，因此是自卸汽車(chē)設(shè)計(jì)中最為重要的部分。
舉升機(jī)構(gòu)種類(lèi)繁多，設(shè)計(jì)方法也不盡相同。目前，在自卸車(chē)上廣泛采用液壓舉升機(jī)構(gòu)，根據(jù)油缸與車(chē)廂底板的連接方式，常用的舉升機(jī)構(gòu)有兩種形式：油缸直接推動(dòng)式和連桿組合式兩大類(lèi)。
直推式舉升機(jī)構(gòu)利用液壓油缸直接舉升貨廂傾卸貨物。此結(jié)構(gòu)布局簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高。但由于液壓油缸工作行程長(zhǎng)，故一般要求采用單作用的2級(jí)或3級(jí)伸縮式套筒油缸.按油缸布置位置不同，直推式舉升機(jī)構(gòu)可分為前置式和后置式（亦稱(chēng)為中置式）兩種，前置式一般采用單缸，后置式既可采用單缸，也可采用并列雙缸。在相同舉升載荷條件下，前置式需要的舉升力較小，舉升時(shí)貨箱橫向剛度大，但油缸活塞的工作行程長(zhǎng)；后置式的情況則與前置式的相反。
油缸與車(chē)廂底板之間通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)相連接，這種舉升機(jī)構(gòu)稱(chēng)為連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)。在生產(chǎn)實(shí)踐中連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)因其具有舉升平順、油缸活塞工作行程短，舉升機(jī)構(gòu)布置靈活等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的采用，發(fā)展出了多種連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)形式，如油缸前推（后推）連桿放大式、油缸前推（后推）杠桿平衡式、油缸浮動(dòng)式等。
a） 前置式 b） 中置（后置）式
圖3.1直推式舉升機(jī)構(gòu)
1-車(chē)廂；2-拉桿；3-三角形拉桿；4-舉升油缸；5-副車(chē)架
圖3.2油缸前推連桿組合式
1-車(chē)廂；2-拉桿；3-三角形拉桿；4-舉升油缸；5.副車(chē)架
圖3.3油缸后推連桿組合式
1-車(chē)廂；2-拉桿；3-三角形拉桿；4-舉升油缸；5-副車(chē)架
圖3.4油缸前推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu)
1-車(chē)廂；2-拉桿；3-三角形拉桿；4-舉升油缸；5.副車(chē)架
圖3.5 油缸后推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu)
1-車(chē)廂；2-拉桿；3-三角形拉桿；4-舉升油缸；5-副車(chē)架
圖3.6 油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu)
上面各種機(jī)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，使用時(shí)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。相對(duì)來(lái)說(shuō)，直推式舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，而連桿組合式的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜和靈活。
3.3.2 液壓舉升機(jī)構(gòu)方案的選擇
直推式舉升機(jī)構(gòu)利用液壓油缸直接舉升車(chē)廂傾卸。該機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高，但液壓油缸工作行程長(zhǎng)，因此，一般要求采用單作用的2級(jí)或多級(jí)伸縮式套筒油缸。另外單缸系統(tǒng)其橫向剛度不足，系統(tǒng)傾卸穩(wěn)定性差，還存在工作壽命短、成本高等缺點(diǎn)。
表3.2推動(dòng)式和連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)的綜合比較
項(xiàng)目 類(lèi)別
直推式
連桿組合式
結(jié)構(gòu)布置
簡(jiǎn)單，易于布置
比較復(fù)雜
系統(tǒng)布置
較小
較大
建造高度
較底
較高
油缸加工工藝性
多級(jí)缸，加工精度高，工藝性差
單級(jí)缸，制造簡(jiǎn)便，工藝性好
油壓特性
較差
較好
系統(tǒng)密封性
密封環(huán)節(jié)多，易滲漏
密封環(huán)節(jié)少，密封性好
工作壽命
磨損大，易損壞，工作壽命較
不易損壞，工作壽命較長(zhǎng)
制造成本
較高
較底
系統(tǒng)穩(wěn)定性
較差
較好
系統(tǒng)耐沖擊性
較好
較差
連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)具有舉升平順、油缸活塞的工作行程短、機(jī)構(gòu)布置靈活等優(yōu)點(diǎn)。該機(jī)構(gòu)又分油缸后推式和油缸前推式兩種，油缸后推式機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)適中，結(jié)構(gòu)緊湊，但各部件布置集中在后部，車(chē)廂底板受力大，適用于中型自卸汽車(chē)油缸前推式機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)小、省力、油壓特性好，適用于重型自卸汽車(chē)。
綜合考慮以上因素，我們決定選用油缸前推式連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)。
3.4 舉升機(jī)構(gòu)幾何尺寸的確定
油缸前推式四連桿舉升機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖3.7），主要由舉升油缸EC、拉桿BD和三角臂ABC構(gòu)成。點(diǎn)O是車(chē)廂與副梁的鉸接點(diǎn)。工作時(shí)油缸充油，使油缸EC伸長(zhǎng)，三角臂ABC和拉桿BD隨著轉(zhuǎn)動(dòng)并升高，舉升車(chē)廂，使其繞O點(diǎn)傾翻。貨物卸完后，車(chē)廂靠自重復(fù)位。舉升機(jī)構(gòu)在初始位置所占據(jù)的空間愈小愈好，以保證機(jī)構(gòu)緊湊，各構(gòu)件不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，可協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。用作圖法初選各鉸支點(diǎn)的位置及各構(gòu)件的幾何尺寸。
圖3.7機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖
3.4.1 舉升機(jī)構(gòu)安裝位置的設(shè)計(jì)
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