自卸车的总布置设计分解

自卸车的研究与方案设计[摘要]随着国内基础设施建设需要不断增加，自卸车产量近年来一直保持较高产销量，在专用车综合产量中保持第一位置，但总体上讲，目前我国自卸车技术与发达国家相比还处于较低水平，主要表现在材料，结构，工艺，技术含量，耐久性，舒适性乃至安全性等方面。本文首先对自卸车的设计特点以及国内外发展现状做了相关的概述。接着，从车厢的设计、举升机构的布置、取力器的设计等方面完成HFC3060自卸车的总体布置设计，并对主车副车架进行了改装与设计。对整个HFC3060自卸车的外廓尺寸、轮距与轴距尺寸、前悬后悬以及整车的装载质量、整备质量、总质量和轴载质量进行了相关的计算与设计。[关键词]自卸汽车总体布置设计副车架轴载质量举升机构自卸车的研究与方案设计Ⅰ目录引言………………………………………………………………………………11.自卸车整车总布置………………………………………………………………21.1自卸车总布置的要求和特点…………………………………………………21.2确定自卸车车总体参数………………………………………………………31.3取力器的布置……………………………………………………………62自卸车车架的改装设计………………………………………………………82.1主车架的改装设计………………………………………………………….82.2副车架的设计……………………………………………………83举升机构的设计……………………………………………………………123.1举升机构结构型式的分类及特………………………………………………123.2举升机构的选择………………………………………………………134自卸车的主要性能计算………………………………………………………144.1汽车行驶阻力………………………………………………………14结论…………………………………………………………………17参考文献……………………………………………………………………………18自卸车的研究与方案设计1引言近年来，随着国民经济的快速发展、基础设施建设的迅猛发展以及我国汽车工业的飞速发展，我国专用车市场也得到迅速发展呈现出繁荣的景象。为了满足国内各种需求和促进国民经济的发展，对专用车产品技术含量和附加值的要求越来越高。在汽车制造市场竞争日益激烈的今天，国内目前专用车的品种还较少，而且重、中、轻，高、中、普、特、新比例严重失调，大多数企业只能生产中型普通专用车、其他类型的专业车产量仍较少且功能简单。去年以来，我国专用车市场取得较好的经营业绩，全国395家改装车企业改装汽车23.06万辆，销售23.05万辆。自卸汽车27125辆，占总量的11.76％。随着国内基础设施建设迅猛发展，自卸车近年来一直保持较高产销量。但是我国生产的自卸车，仍大多是采用东风、解放、斯太尔、依维柯等普通载货(客)车底盘，经过调整轴距等小幅度的改动进行改装的，生产出的大部分自卸车仍基本是技术含量低、售价低的劳动密集型的普通低吨位自卸车。我国自卸汽车的发展经历了快速发展过程，虽然存在不少困难和问题，但随着我国经济的进一步发展，以及国家各项政策的落实，在全行业的共同努力下，我国自卸汽车产业一定会走上更加健康的发展之路，赶上世界发达国家的发展水平，在国际市场上扮演更加重要的角色，由中国制造走向中国创造。自卸车性能的优劣不仅取决于组成汽车的各部件的性能，而且在很大程度上取决于各部件的协调和配合，取决于总体布置。总布置设计是是汽车产品设计中一项很重要的环节，是一项贯穿从商品策划直到汽车投入批量生产为止的整个过程的设计工作，是一个反复协商和调整的过程。自卸车在整车布置时需注意的问题很多，要考虑自卸车的使用要求，选取合适的货箱尺寸；要考虑校核整车的轴荷分配、货物倾卸过程中的运动干涉问题及整车的侧倾问题。只有综合考虑这得事半功倍的效果。自卸车的研究与方案设计21自卸车整车总布置1.1自卸车总布置的要求和特点总体布置的任务是正确选定整车参数，合理布置工作装置和附件。使取力装置、举升工作装置、其它附件与所选定的HFC1061汽车底盘构成相互协调和匹配的整体，达到设计任务书所提出的整车基本性能和专用性能的要求。在进行总体布置时应按照以下原则：1)满足专用工作装置性能的要求，使专用功能得到充分发挥在布置举升机构时避免油缸过长大于主减速器的离地间隙，成为底盘离地间隙的瓶颈。为了降低这一指标，可以选取合适举升机构形式，使其离地间隙大于主减速器离地间隙。所以在进行总布置时，要从多方面综合考虑。2)尽量避免对汽车底盘各总成位置的变动因为一些总成部件位置的变动，不仅会增加成本，而且也可能影响到整车性能。HFC1061轴距不改变，因为改变轴距必须对备胎、自卸油箱、安全支撑杆等其它附件的布置的位置作出适当调整。3)避免工作装置的布置对车架造成集中载荷对于车架总成来说，纵梁首先应满足整车的强度要求，而合理布置横梁及其连接形式则是保证车架具有足够扭转刚度的必要条件，同时车架横梁又是底盘一些总成的安装基体，因此在确定各横梁的位置前必须充分考虑到整车各总成的布置情况，保证其安装的方便性。4)尽量减少专用汽车的整车整备质量，提高装载质量由于自卸车增加举升工作装置，使得整备质量比同类底盘的普通货车要增加。减少整备质量，充分利用底盘的装载质量，增大质量利用系数，是自卸车改装设计过程个要追求的主要指标之一。5)符合有关法规的要求例如对整车的长、宽、高、后悬等尺寸在相关法规中部有明确的规定，一定不能超出标准的要求。自卸车的研究与方案设计31.2确定自卸车总体参数自卸汽车尺寸参数主要有：轴距、轮距、外廓尺寸(车辆长、宽、高)等，如图2-2所示图1-1自卸汽车的主要尺寸参数1.2.1自卸车容积的确定自卸车容积的确定对于自卸车的整车布置具有非常重要的意义。因为只有确定了自卸车容积，才能根据货物的重心位置、整车的轴荷分配等情况，确定车箱的长度和高度，对货箱的位置进行确定。在确定自卸车的容积前，必须了解该自卸车的使用环境、用途。例如，自卸车在平原使用时，用户在实际使用过程中超载量较大，车箱容积一般较大；自卸车运输的货物种类不同时，货物的密度、安息角不同，对车箱容积、车箱的最大举升角的要求也不一样。明确货物种类及目标载重后，即可开始确定车厢容积。例如，有一款自卸车被用于某露天矿坑，货物的密度3/1250mkg，目标载重量3.5t，可按以下公式计算车箱容积：*mV2（1-1）式中:V为车厢容积，3m;2m为目标载重量，kg；自卸车的研究与方案设计4为修正系数（货物装载时，会多堆出一些，车厢栏板高度越高，取值越小），这里取0.6；为货物密度，3/1250mkg。计算可得，车箱容积为4.673m。1.2.3自卸车轴荷分配①自卸车轴荷分配设计在整车布置时应根据汽车的布置型式、使用条件及性能要求合理地选定其轴荷分配。由于自卸车的自身特点，其轴荷分配的情况与普通载货车轴荷分配的情况不一样。首先，为了满足轮胎磨损均匀的要求，希望满载时每个轮胎负荷大致相等。可以根据自卸车结构特点，大致算出自卸车的轴荷分配。ofoxoxofofofxoxEEGGGEGnG1,*,G*nG21fof（1-2）式中，ofG为前轴标准负荷，kg；oxG为后轴标准负荷，kg；fn为前轴轮胎数；xn为后轴轮胎数；G1为单胎最大负荷，kg；2G为双胎最大负荷，kg；ofE为前轴负荷率；oxE为后轴负荷率。其次，在确定轴荷分配时，还要充分考虑汽车的结构特点及性能要求。综合考虑，自卸车的轴荷分配按表1-1选择较为合适：表1-1自卸车的满载轴荷分配驱动形式车型满载，%前轴后轴4×24×26×26×44×2后轮双胎，长头式4×2后轮双胎，平头式6×2双前轮单胎，后轮双胎6×4前轮单胎，双后轮双胎25～2773～7530～3565～7045～4852～5519～2575～81自卸车的研究与方案设计51.2.4车箱长度设计有前面的计算可知车箱容积为5.423m。由该车的用途、使用条件及表2.1，取前轴的轴荷为总轴荷的37%。根据底盘尺寸参数以及参考同类车型，车厢宽度取为2000mm，高度为600mm。考虑车厢栏板厚度，车厢内壁宽度为1900mm，高度600mm。计算得出，车箱内壁长度=4096mm，故取车厢内壁长度4100mm，外尺寸长度为4200mm。1.2.5自卸车轴距，前后悬的确定由于使用的是江淮HFC1061二类底盘，其底盘技术非常专业和成熟，所以为了保证其整车优良性能，对前悬和轴距不加以改变，为了满足自卸车举升工作时稳定的性能要求，需要对HFC1061底盘的后悬加以改变。图1-2底盘力学分析图433221LXL*2**后悬LCOSLXLGLG（2-3）已知汽车整备质量1G3500kg，汽车重心至前轮1580mm,重心至地面660m，所以2L=2235m车厢长度L取4200m～4600m考虑到超载载质量2G取3500kg～7000kg自卸汽车车厢最大举升角θ在50°～60°之间选取自卸车的研究与方案设计6计算得出3L为1117.5m～2235m，X为1050m～1472m,临界点后悬L为2167.5m+4L～3707m+4L根据力学原理，自卸车要保证卸货时动态稳定，不能前轮离地。所以在HFC1061上改装时需要截短后悬，根据公式可得最小临界点为2167.5m+4L，而截短后悬L≤后悬L=2167.5m+4L，因为4L0m，所以只要截短的后悬L≤2167.5mm就能保证自卸车卸货时稳定，不至于前轮离地发生危险。根据车厢长度，初步选取底盘后悬为950mm≤后悬L，整车后悬为1160≤后悬L符合条件。图1-3车箱布置示意图当该车底盘后悬为950mm，后板厚度为50mm，车箱内空宽度为1900mm，车箱后悬长度=210mm，车箱高度=600mm。，通过计算得出该车初步设计，后板在运动过程中不会与地面发生干涉。1.3取力器的布置大多数专用汽车上的专用设备都是以汽车底盘自身的发动机为动力源，经过取力器，用来驱动齿轮液压泵、真空泵、柱塞泵、轻质油液压泵、自吸液压泵、水泵、空气压缩泵等。因此专用车的总布置必须考虑汽车发动机动力输出和传动问题，从而为自卸车、加油车、牛奶车、垃圾车、吸污车、随车起重车、自卸车的研究与方案设计7高空作业车、散装水泥车、拦板起重运输车等诸多专用汽车配套使用。因此，取力器在专用汽车的设计和制造方面显得尤为重要。其中，变速器侧盖取力，由于在设计变速器时已考虑了动力输出，因而一般在变速器左侧和右侧都留有标准的取力接口，也有专门生产与之配套的取力器的厂家，这种取力器较为常用，故本课题中，为了便于设计，节约成本，同时也考虑到大批量生产，采用变速器侧盖取力方式。图1-4变速器侧盖取力器1-气缸；2-活塞；3、4-O型封圈；5-活塞杆；6-弹簧；7-拨叉；8-滑动齿轮；9-接合齿轮；10-油封；11-输出轴；12-滚针轴承；13-中间齿轮；14-外壳；15-定位销；16-十字轴；17、21-传动轴；18-泵架；19-弹性柱销联轴节；20-液压泵；22-连接套筒自卸车的研究与方案设计82.自卸车汽车底盘车架的改装设计车架是汽车的承载基体，贯穿汽车全长。专用汽车的各种专用装置或装备都直接或间接地安装在车架上。由于某些专用汽车的结构和使用条件复杂，使车架承受较大的动载荷和扭矩，特别是驾驶室后围至后轴的一段更为严重，所以必须加强车架。除了对车架纵梁内边进行增补强化以外，尚要在车架之上增加一个副车架。副车架不仅强化了车架，而且可将专用装置和装备的集中载荷较均匀地分布在车架上，并起到缓冲作用，改善车架的受力情况。因此在专用汽车的设计中，必须相应地对车架或负车架进行改装设计。2.1主车架的改装设计车架的纵横梁和其他零件的制造，多采用冷冲压工艺，使钢板在大型压力机上冲孔及成形，也有采用槽钢、工字钢、管料等型材制造的。专用汽车车架的组装多采用冷铆工艺，必要时也可采用特制的放松螺栓连接。为保证车架的装配尺寸，组装时必须有可靠地定位和夹紧，特别应保证有关总成在车架上的定位尺寸及支承点的相对位置