自卸車改裝設(shè)計

圖1-1普通自卸汽車結(jié)構(gòu)組成1-液壓傾卸操縱裝置；2-傾卸機構(gòu)；3-液壓油缸；4-拉桿；5-車廂；6-后鉸鏈支座；7-安全撐桿；8-郵箱；9-油泵；10-傳動軸；11-取力器2總體布置設(shè)計2.1專用汽車總體布置原則專用汽車總體布置的任務(wù)是正確選定整車參數(shù)，合理布置工作裝置和附件。使取力裝置、專用工作裝置、其它附件與所選定的汽車底盤構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體，達到設(shè)計任務(wù)書所提出的整車基本性能和專用性能的要求。在進行總體布置時應(yīng)按照以下原則：盡量避免對汽車底盤各總成位置的變動因為一些總成部件位置的變動，不僅會增加成本，而且也可能影響到整車性能。但有時為了滿足專用工作裝置的性能要求，也需要作一些改動，如截短原汽車底盤的后懸、燃油箱和備胎架的位置作適當調(diào)整等。但改變的原則是不影響整車性能。應(yīng)滿足專用工作裝置性能的要求，使專用功能得到充分發(fā)揮例如氣卸散裝水泥罐式汽車的專用功能是利用壓縮空氣使水泥流態(tài)化后，通過管道將水泥輸送到具有一定高度和水平距離的水泥庫中。氣卸水泥的主要性能指標是水泥剩余率或?；衣?，為了降低這一指標，可將罐體布置成與水平線成一定角度，如圖2-1所示。但這樣布置會使整車質(zhì)心提高，減少了側(cè)傾穩(wěn)定角，因此也可以水平布置。所以在進行總布置時，要從多方面綜合考慮。圖2-1斜臥式粉罐汽車總體布置1-裝料口；2-排氣閥；3-空氣壓縮機；4-慮氣器；5-安全閥；6-進氣閥；7-二次噴嘴閥；8-壓力表；9-卸料口；10-調(diào)速器操縱桿；11-卸料軟管；12-進氣管道裝載質(zhì)量、軸載質(zhì)量分配等參數(shù)的估算和校核為適應(yīng)汽車底盤或總成件的承載能力和整車性能要求，在總布置初步完成后應(yīng)對某些參數(shù)其中最主要涉及的是裝載質(zhì)量的確定和軸載質(zhì)量的分配進行估算和校核，這些參數(shù)對整車性能有很大影響。若不滿足要求.應(yīng)修改總體布置方案。應(yīng)避免工作裝置的布置對車架造成集中載荷例如在圖2-2混凝土攪拌運輸車的布置方案中，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，有利于改善主車架縱梁的強度和壽命。圖2-2主車架縱梁載荷狀態(tài)比較5） 應(yīng)盡量減少專用汽車的整車整備質(zhì)量，提高裝載質(zhì)量由于專用汽車工作裝置的增加，使得專用汽車的整備質(zhì)量比同類底盤的普通貨車要增加。據(jù)統(tǒng)計，一般自卸車要增加耗材5%?10%,一般罐式車要增加耗材15%?25%，因此，減少整備質(zhì)量，充分利用底盤的裝載質(zhì)量，增大質(zhì)量利用系數(shù)，是專用汽車改裝設(shè)計過程個要追求的主要指標之一。6） 應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求例如對整車的長、寬、高、后懸等尺寸在相關(guān)法規(guī)中部有明確的規(guī)定，一定不能超出標準的要求。2.2車廂的設(shè)計2.1.1自卸汽車車廂的結(jié)構(gòu)形式車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廂結(jié)構(gòu)。為避免裝載時物料下落碰壞駕駛室頂孟，通常車廂前欄板加做向上前方延伸的防護擋板。車廂底板固定在車廂底架之上。車廂的側(cè)欄板、前后欄板外側(cè)面通常布置有加強筋。后傾式車廂廣泛用于輕、中和重型自卸汽車。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，后欄板借此即可開啟或關(guān)閉。

圖2-3車廂結(jié)構(gòu)圖1-車廂總成；2-后欄板；3、4-鉸鏈座；5-車廂鉸支座;6-側(cè)欄板；7-防護擋板；8-底板側(cè)傾式及三面傾卸式車廂欄板與底板為直角，如圖2-4所示。其欄板開啟、關(guān)閉的鉸接軸為上置式，開啟時，欄板呈自由懸垂狀，多用于有側(cè)傾要求的中型自卸汽車。礦用白卸汽車和重型自卸汽車的車廂多采用簸箕式，以方便裝載，傾卸礦石、砂石等。有的簸箕式車廂采用雙層底板結(jié)構(gòu)，以增加底板的強度和剛度，并可減輕自重。簸箕式車廂如圖2-5所示。圖2-4側(cè)頃式及三面傾卸式車廂 圖2-5簸箕式車廂本文設(shè)計的EQ3090是承擔市區(qū)或市郊短途運輸?shù)钠胀ㄗ孕镀?，沒有側(cè)傾要求，故采用后傾式車廂。2.1.2車廂的設(shè)計規(guī)范及尺寸確定將全金屬焊接車廂設(shè)計成等剛度體車廂是自卸汽車設(shè)計的重點.但是很難既能保證高強度又能保證輕量化。就整車而言，可以看成由車輪、前軸、后橋殼、懸架、車架、車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，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。車廂剛度，無論是彎曲剛度還是扭轉(zhuǎn)剛度，都會增加車架的相應(yīng)剛度，兩者的剛度是相輔相成、互相補償?shù)?。當汽車前后左右車輪處于高差較大的路面，車架扭曲較大時，車廂應(yīng)該有一定的扭轉(zhuǎn)隨動性。如果車相的扭轉(zhuǎn)剛度過大，當車架扭轉(zhuǎn)到一定程度時，車廂前支承緩沖塊相應(yīng)的一側(cè)壓到極限位置，車廂縱梁的另一側(cè)可能離開緩沖塊，車廂前端的一大部分重量轉(zhuǎn)移到一側(cè)的車架縱梁上，縱梁可能超載損壞。如果車廂扭轉(zhuǎn)剛度過小，能與車架扭轉(zhuǎn)隨動，當車架產(chǎn)生較大扭曲時，車廂可能因變形過大而早期損壞。全金屬焊接等剛度車廂設(shè)計的規(guī)范化的定量的設(shè)計計算方法并不是很完善，根據(jù)一些經(jīng)驗，可以知道一些設(shè)汁規(guī)范和經(jīng)驗數(shù)據(jù)：車廂底板和側(cè)梁斷面應(yīng)小些，布置應(yīng)密集，這樣易于形成等剛度。自卸汽車的車架斷面系數(shù)也應(yīng)比同級噸位的貨車車架大一倍。對于兩軸載質(zhì)為10t的車廂，車架按1.5t整體重物從lm高處落人車廂的沖擊負荷進行計算，車廂底板厚度應(yīng)不小于10mm，其選材強度等級大于60kg級。5t自卸汽車的車廂底板厚度應(yīng)不小于6mm，本文所設(shè)計的EQ3090自卸車，其額定載荷為4.5t，故其車廂底板厚度取6mm。車廂的內(nèi)部形狀應(yīng)為簸箕形，底板前窄后寬，單邊角度1°?1.5°，橫端面下窄上寬，單邊角度1°?1.5°。這樣，當車廂傾卸時，貨物不易在車廂內(nèi)卡住，易于傾卸。由此，確定出EQ3090車廂的尺寸如表2-1：表2-1EQ3090車廂主要尺寸長(mm)寬(mm)高(mm)底板厚(mm)365022948006側(cè)板厚(mm)底板傾斜角度(°)側(cè)板傾斜角度(°)6112.3舉升機構(gòu)的設(shè)計2.3.1舉升機構(gòu)形式的選擇舉升機構(gòu)分為兩大類：直推式和連桿組合式，它們均采用液體壓力作為舉升動力直推式舉升機構(gòu)利用液壓油缸直接舉升車廂傾卸。該機構(gòu)布置簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高。但由于液壓油缸工作行程長，故一般要求采用單作用的2級或3級伸縮式套筒油缸。按油缸布置位置不同，直推式舉升機構(gòu)可分為前置和后置(也稱中置)兩種，如圖2-6所示。前置式油缸支在車廂前部，油缸的舉升力較小，油缸行程較大，一般用于重型自卸汽車上,油缸則通常采用多級伸縮油缸。，后置式油缸支在車廂中部,油缸行程較小，油缸的舉升力較大,多采用雙缸雙柱式油缸。在相同舉升載荷條件下，前置式需要的舉升力較小，舉升時車廂橫向剛度大，但油缸活塞的工作行程長；后置式的情況則與前置式的相反。W) <b)圖2-6直推式舉升機構(gòu)的布置

(a)前置式；(b)后置式

常用的連桿組合式舉升機構(gòu)布置有兩種：油缸前推式（又稱T式）和油缸后推式（又稱D式），如圖2-7所示。1-鉸支座；2-車廂；3-油缸；4-三角臂直推式和連桿組合式舉升機構(gòu)的綜合比較見表2-2：表2-2直推式與連桿組合式舉升機構(gòu)的綜合比較別項 目、^直推式桿系傾卸式結(jié)構(gòu)布置簡便，易于布置比較復(fù)雜系統(tǒng)質(zhì)量較小較大建造高度較低較高油缸加工工藝多級缸，加工精度高，工藝性差單級缸，制造簡便，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，密封性差密封環(huán)節(jié)少，不易滲漏，密封性好工作壽命磨損大，易損壞，工作壽命短不易磨損，工作壽命長制造成本較高較低系統(tǒng)傾卸穩(wěn)定性較差較好系統(tǒng)耐沖性較好較差直推式舉升機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，較易于設(shè)計。但由于是油缸直接頂起車廂，為了達到一定的舉升角度，往往需采用多級油缸，而為了提高整車的穩(wěn)定性，又常采用雙油缸結(jié)構(gòu)。這樣易導致油缸泄漏或雙缸不同步，進而造成車廂舉升受力不均。目前，該類舉升機構(gòu)主要用于重型自卸汽車。連桿組合式舉升機構(gòu)利用三角形連桿機構(gòu)的放大特性，減小了油缸行程,同時還能借助于連桿系的橫向跨距來加強卸貨時的穩(wěn)定性，只需采用單級單缸的油缸型式就可滿足要求。因此，該類舉升機構(gòu)制造工藝相對簡單，在生產(chǎn)實際中獲得了廣泛應(yīng)用。油缸前推式舉升機構(gòu)適用于中、重型自卸汽車；油缸后推式適用于中、輕型自卸汽車。綜上所述，對于EQ3090自卸車，本文選用油缸后推式舉升機構(gòu)。該種舉升機構(gòu)通過三角板于車廂底板相連推動車廂，啟動性能較好，并能承受較大的偏置載荷；舉升支店在車廂中心附近，車廂受力狀況較好。

圖2-8后推連桿組合舉升機構(gòu)原理圖2.3.2最大舉升角的確定確定車廂最大舉升角的依據(jù)是傾卸貨物的安息角。常見貨物的安息角如表2-3所列。表2-3常見貨物的安患角物料煤焦炭鐵礦石細砂安息角27°?45°50°40°?45°30°?45°物料粗砂石灰石粘土水泥安息角50°40°?45°50°40°?50°設(shè)計的車廂最大舉升角6必須大于貨物安息角，以保證把車廂內(nèi)的貨物卸凈。此外，max在最大舉升角6。時，車廂后欄板與地面須保持一定的間距H，如圖2-9所示。為了避max免車廂傾卸時與底盤縱梁后端發(fā)生運動干涉，故圖2-9中的AL必須大于零。設(shè)計時，自卸汽車車廂最大舉升角可在50°?60°之間選取。對于EQ3090自卸車，這里定其最大舉升角為55°。圖2-9自卸汽車后傾最大舉升角的確定2.4取力器的設(shè)計除了少量專用汽車的工作裝置因考慮工作可靠相符殊的要求而配備專門動力驅(qū)動外（例如部分冷藏汽車的機械制冷系統(tǒng)），絕大多數(shù)專用汽車上的專用設(shè)備都是以汽車底盤自身的發(fā)動機為動力源，經(jīng)過取力器，用來驅(qū)動齒輪液壓泵、真空泵、柱塞泵、輕質(zhì)油液壓泵、自吸液壓泵、水泵、空氣壓縮機等，從而為自卸車、加油車、牛奶車、垃圾車、吸污車、隨車起重車、高空作業(yè)車、散裝水泥車、攔板起重運輸車等諸多專用汽車配套使用。因此，取力器在專用汽車的設(shè)計和制造方面顯得尤為重要。根據(jù)取力器相對于汽車底盤變速器的位置，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)，如下所列。

［發(fā)動機前端取力前置式［發(fā)動機后端取力［夾鉗式取力［變速器上蓋取力取力器取力方式｛中置式［變速器側(cè)蓋取力變速器后端蓋取力后置式分動器取力后置式分動器取力傳動軸取力其中，變速器側(cè)蓋取力，由于在設(shè)計變速器時已考慮了動力輸出，因而一般在變速器左側(cè)和右側(cè)都留有標準的取力接口，也有專門生產(chǎn)與之配套的取力器的廠家，這種取力器較為常用，故本課題中，為了便于設(shè)計，節(jié)約成本，同時也考慮到大批量生產(chǎn)，采用變速器側(cè)蓋取力方式。圖2-10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；16-十字軸；17、21-傳動軸；18-泵架；19-彈性柱銷聯(lián)軸節(jié)；20-液壓泵；22-連接套筒2.5功率和比功率計算2.5.1功率平衡計算專用汽車在行駛過程中所需的驅(qū)動功率Pt按下式計算:門k門k3600maxfV376140max式中 m^——整車總質(zhì)量(kg);滾動阻力系數(shù);

門一一汽車底盤傳動系的機械效率;Cd——空氣阻力系數(shù)；A 整車迎風面積(m2)；v 最高車速(km/h)；P——專用工作裝置在車輛行駛中從汽車底盤所取的功率(kW)；門0——專用工作裝置的機械效率。若考慮發(fā)動機功率有一定的儲備，則需要給發(fā)動機確定一定的負荷率，其范圍一般在75%?90%。當外載負荷變化大，或車輛行駛所需的功率估算不準確時，應(yīng)取下限值，即0.75；當外載負荷變化小，或所需的功率估算較準確時，取上限值，即0.90，一般負荷率不大于0.90。這樣可計算出專用汽車發(fā)動機所需要的總功率P為：P=（0.75：0.90）^kW）2.5.2比功率計算所謂汽車的比功率q是指單位汽車總質(zhì)量的發(fā)動機功率，若不計風阻，其計算式有P=d據(jù)統(tǒng)計，專用汽車(含汽車列車)5X103kgW5X10P=d據(jù)統(tǒng)計，專用汽車(含汽車列車)5X103kgW5X103kg19x103kgmamamamaP=0.015?0.021kW：kgP=0.0075~0.011kW/kgP=0.00478?0.007kWjkg目前，隨著公路條件的改善，車輛運輸速度的提高，比功率有增加的趨勢。例如有的國家規(guī)定，對于大客車、貨車(專用車)及汽車列車，其比功率不能低于0.006kW：kg，以防止車輛的動力性不足，阻礙車流。經(jīng)Matlab編程可以得到以下結(jié)果：P=99.3947(kW)；。=0.01080965(kW.,，'kg)3底盤車架的改裝3.1底盤的選擇目前.改裝專用汽車選用的底盤主要是二類或三類汽車底盤，也有為某些專用汽車設(shè)計的專用底盤。汽車底盤的選擇或設(shè)計專用底盤主要根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設(shè)備或裝置的外形尺寸、動力匹配等來決定。目前我國對于常規(guī)的廂式車、罐式車、自卸車等通常是采用二類汽車底盤改裝設(shè)汁。這是目前專用汽車設(shè)計中選用底盤型式最多的一種。所謂二類汽車底盤，即在基本型整車的基礎(chǔ)上。去掉貨箱。在改裝設(shè)計的總布置時，在沒有貨箱的汽車底盤上，加裝所需的工作裝置或特種車身。采用二類汽車底盤進行改裝設(shè)計工作的重點是整車總體布置和工作裝置設(shè)計。在設(shè)計時若嚴格控制了整車總質(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型的主要性能。但是，還要對改裝后的整車重新作出性能分析和計算。對客車、客貨兩用車、廂式貨車等則通常采用三類汽車底盤改裝設(shè)計。所謂三類汽車底盤，一般是在基本型車的基礎(chǔ)上，去掉貨箱和駕駛室。近年來，我國乘用車發(fā)展很快，對乘用車使用性能的要求也在不斷提高，再用原來的三類汽車底盤改裝的客車已越來越不受歡迎。因此，各類專用客車底盤應(yīng)運而生。這些專用客車底盤的基本特點是利用基本型總成，按客車性能要求更新進行整車布置，更新設(shè)計懸架系統(tǒng)。這種底盤不僅在質(zhì)心位置、整車性能特別是平順性方面有很大的變化，而且在傳動系統(tǒng)和動力匹配、以及制動系統(tǒng)等總成方面也有較大的改裝設(shè)計。目前在用普通汽車底盤作改裝設(shè)計時.把更換了發(fā)動機的底盤，如將汽油發(fā)動機改換成柴油發(fā)動機.亦當作三類底盤處理。無論選用二類或三類汽車底盤，很難完全滿足某些專用汽車的性能要求。例如用普通汽車底盤改裝廂式貨車、存在質(zhì)心過高，軸荷分配不合理的問題；改裝消防車，首先是底盤車速就達不到要求；改裝客廂式專用車，存在平順性差的問題。因此，可以這樣說，若要使我國的專用汽車上質(zhì)量、上檔次，一定要開發(fā)出一些具有特點的專用汽車底盤。在專用汽車底盤或總成選型方面，一般應(yīng)滿足下述要求：1） 適用性對貨運車用的總成應(yīng)適應(yīng)貨運要求，保證貨運安全無損；對乘用車用的總成應(yīng)適于乘客的需要.達到乘座安全舒適；對各種專用改裝車的總成應(yīng)適于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標進行改裝選型設(shè)計，例如各種取力器的輸出接口等。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度和壽命，且同一車型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于均衡。3） 先進性所選用的底盤或總成.應(yīng)使整車在動力性、經(jīng)濟性、制動性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平。而且在專用性能上要滿足國家或行業(yè)標準的要求。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。在選用專用汽車底盤時，除了上述因素外，還有以下兩個很重要的方面：一是汽車底盤價格，它是專用汽車購置成本小很大約部分，一定要考慮到用戶可以接受。這也涉及到專用汽車產(chǎn)品能否很快地占有市場、企業(yè)能否增加效益等問題。二是汽車底盤供貨要有來源，要同生產(chǎn)汽車底盤的主機廠有明確的協(xié)議或合同，無論汽車底盤滯銷或緊俏，一定要按時將底盤供貨。

本文設(shè)計的EQ3090自卸車是在EQ1090的基礎(chǔ)上改裝而成，故其底盤選用EQ1090的底盤。3.2主車架的改裝主車架是汽車底盤上各總成及專用工作裝置安裝的基礎(chǔ)，改裝時受到的影響最大，因此，要特別引起注意。3.2.1主車架的鉆孔和焊接主車架是受載荷很大的部件，除承受整車靜載荷外，還要受到車輛行駛時的動載荷，為了保持主車架的強度和剛度，原則上不允許在主車架縱梁上鉆孔和焊接，應(yīng)盡量使用車架上原有的孔。如果安裝專用設(shè)備或其它附件，不得不在車架上鉆孔或焊接時.應(yīng)避免在高應(yīng)力區(qū)鉆孔或焊接。主車架縱梁的高應(yīng)力區(qū)在軸距之間縱梁的下冀面和后懸的上冀面處。因為這些部位縱梁應(yīng)力較大，鉆孔容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。對于主車架縱梁高應(yīng)力區(qū)以外的其余地方需要鉆孔或焊接時，應(yīng)注意以下事項:尺寸車型重型車中型車輕型車孑L間距/mmA>70>60>50尺寸車型重型車中型車輕型車孑L間距/mmA>70>60>50B>50>40>30C>50>40>30孑L徑/mm中<15<13<11表1-3主車架鉆孔的尺寸要求圖3-1主車架鉆孔的孔徑和孔間距只能在中心處鉆一個孔，如圖3-1所示。如圖3-2、圖3-3所示的區(qū)域即為不允許2） 在縱梁翼面高應(yīng)力區(qū)外的其它部位鉆孔，3） 在縱梁的邊、角區(qū)域亦禁止鉆孔或焊接，圖3-3主車架縱梁禁止焊接區(qū)圖3-3主車架縱梁禁止焊接區(qū)圖3-2主車架縱梁禁止鉆孔區(qū)4）嚴禁將車架縱梁或橫梁的男面加工成缺口形狀。本課題中由于主車架與副車架之間的連接選用止推連接板形式，故主車架不用考慮鉆孔，只需考慮焊接的位置得當。3.2.2主車架的加長設(shè)計因?qū)Ｓ闷嚪ú贾玫男枰?，對主車架有時要進行加長。例如廂式零擔貨物運輸車和輕泡貨物運輸車，若用普通汽車底盤改裝.則需要將軸距加大，改裝長貨廂來提高運輸效率，此時要將車架在其中部斷開后再加長。也有將車架后懸部分加長的改裝設(shè)計。

車架加長部分應(yīng)盡量采用與原車架縱梁尺寸規(guī)格一樣、性能相同的材料。車架的加長部分與車架的連接一般采用焊接。首先在縱梁腹板處，按與縱梁軸線成夾角45?；?0。的方向把縱梁斷開，然后把切口斷面加工成坡口形狀，如圖3-4所示。最后將加部分與車架縱梁對接起來。為了獲得v型焊縫對接接頭的最佳強度，防止焊縫起點出現(xiàn)焊接缺陷，應(yīng)朱用引孤焊法或退孤焊法。焊接時應(yīng)根據(jù)縱梁的材料選擇合適的焊條型號、直徑及焊接規(guī)范?？刹捎檬止る姽潞富驓怏w保護焊，并選用磁性焊條，保證在高載荷、變形和振動的情況下的焊接強度。圖3-5加強板的湍頭形狀1-圖3-5加強板的湍頭形狀1-主車架縱梁；2-加強板圖3-6加強板的合理布置1-加強板；2-主車架縱梁；3-副車架圖3-4縱梁的坡口形狀3.2.3主車架加強板的設(shè)計1）設(shè)主車架縱梁加強板的條件主車架改裝時，為了減少車架縱梁的局部應(yīng)力?；蛘邽榱耸管嚰芗娱L后仍能滿足強度和剛度的要求，對裝載質(zhì)量增加；軸距和總長發(fā)生變化，使車架采用中部拼接或尾部加長時；為了使車架高應(yīng)力區(qū)（危險斷面）滿足強度和剛度的要求，同時又使車架在某一區(qū)間的截面尺寸變化不致太大，這些情況，常常在車架縱梁上采用加強板。2） 加強板的形狀加強板的截面形狀推薦選用L型，其厚度應(yīng)不小于車架厚度的40%。L型加強板的冀面應(yīng)貼合在車架縱梁翼面受拉伸的一邊。加強板的端頭形狀應(yīng)逐步過渡，如切成小于45°的斜角，或在端頭中部開光滑槽，如圖3-5所示。3） 加強板的布置加強板布置的合理，可以有效地減少車架的應(yīng)力。若布置不合理，則可能使車架產(chǎn)生應(yīng)力集中。為了避免應(yīng)力集中，加強板的端頭位置不應(yīng)在剛度變化部位和集中載荷作用的地方。例如，應(yīng)使加強板的端頭和副車架的端頭充分重疊一部分或使二者相互離開足夠的距離，如圖3-6所示。4） 加強板的控制加強板和主車架的固定最好采用鉚接。加強板末端和鉚釘孔之間的最小距離為25mm，鉚釘?shù)拈g距為70?150mm。當鉚接有困難時，可在加強板上加工孔塞焊于縱梁膠板上，塞焊孔直徑為20?30mm，塞焊孔與加強板端部的最小距離為25mm，孔間距為100?170mm。

3.3副車架的設(shè)計在專用汽車設(shè)計時，為了改善主車架的承載情況，避免集中載荷，同時也為了不破壞主車架的結(jié)構(gòu)，一般多采用副車架（副梁）過渡。本車在工作中受較大的彎曲應(yīng)力。因此，本車副車架縱梁采用兩根抗彎性能較好的平直槽行梁，材料為16MnReL。在增加副車架的同時，為了避免由于副車架剛度的急劇變化而引起主車架上的應(yīng)力集中，所以對副車架的形狀、安裝位置及與主車架的連接方式都有一定的要求。3.3.1副車架的截面形狀及尺寸專用汽車副車架的截面形狀一般和主車架縱梁的截面形狀相同，多采用如圖3-7所示的槽形結(jié)構(gòu)，其截面形狀尺寸取決于專用汽車的種類及其承受載荷的大小。對于隨車起重運輸車的副車架來說，在安裝起重裝置的范圍內(nèi)，應(yīng)按如圖3-8和圖3-9所示的方式用一塊腹板將副車架截面封閉起來，以提高副車架的抗扭和抗彎能力。圖3-7副車架的截面形狀圖3-8圖3-7副車架的截面形狀圖3-8加強后的副車架截面形狀1-副車架；2-腹板圖3-9加強腹板的位置參照國內(nèi)外總質(zhì)量相近車型的副車架縱梁端面尺寸，確定副車架縱梁端面尺寸為100、80、6mm。3.3.2加強板的布置車架中部（液壓舉升機構(gòu)位置）所受彎曲、扭曲最大，因此在這一區(qū)域應(yīng)加加強板，考慮到零件的工藝性，由于下翼板所受彎曲應(yīng)力較大，因此，加強板緊貼下翼板，為了避免下翼板由于鉆孔而導致抗彎強度下降，除與后加強板重疊部位，該加強板主要與腹板連接。在縱梁上加上加強板，加強板端頭區(qū)域車架容易產(chǎn)生集中應(yīng)力。為了降低應(yīng)力集中，加強板端頭形狀有三種設(shè)計方式，見圖3-10。

圖3-10加強板的三種設(shè)計方式本副車架為了批量生產(chǎn)時工藝簡單，采用了圖3-10（b）角型的端頭形狀。3.3.3副車架的前端形狀及安裝位置1） 在保證使用可靠的前提下，為了提高撓曲性，減小副車架剛度，應(yīng)盡量減少副車架的橫梁，以減少對縱梁的扭轉(zhuǎn)約束。2） 副車架油缸支承橫梁與翻轉(zhuǎn)軸橫梁形成框架。油缸支承橫梁應(yīng)盡量靠近后懸架前支承處的橫梁，最好能位于后框架之內(nèi)。因為這段主車架變形小，所以副車架對其扭轉(zhuǎn)約束力也相應(yīng)減弱，同時保證了舉升機構(gòu)的幾何特性。3） 在副車架結(jié)構(gòu)要求剛性較高時，可在主、副車架中間增加一層橡膠墊，當主車架變形時以彈性橡膠的變形來減弱副車架對主車架的約束4） 副車架與主車架連接如圖3-11所示。圖3-11副車架與主車架的連接A-A處是截面突變點，在受沖擊載荷時，此處出現(xiàn)應(yīng)力集中，嚴重時造成主車架斷裂。這就要求副車架的前端結(jié)構(gòu)要設(shè)計成漸變截面，以減緩應(yīng)力集中（見圖3-12）圖3-12副車架的前端結(jié)構(gòu)副車架前端形狀常有三種形狀（見圖3-13）。對于這三種不同形狀的副車架前端，在其與主車架縱梁相接觸的翼面上部加工有局部斜面，其斜而尺寸如圖3-13（c）所示：^Tmm；I。=15~20mm。

圖3-13副車架的三種前端形狀（a）U形；（b）角形；（c）L形如果加工上述形狀困難時，可以采用如圖3-14所示的副車架前端簡易形狀，此時斜面尺寸較大。對于鋼質(zhì)副車架：h=5~7mm；l=200~300mm對于硬本質(zhì)副車架;0h=5~10mm；l=H副車架在汽車底盤上布置時，其前端應(yīng)盡可能地往駕駛室后圍靠近。圖3-15為某散裝水泥運輸車的罐體、副車架相對于汽車底盤的安裝位置。在滿足軸荷分配的前提下，其中A不宜過大，留足空壓機的位置即可；B為副車架的前增離主車架拱形橫粱的距離，一般在100mm之內(nèi)；C為固定副車架的前面第一個U型螟栓距拱形橫梁的距離，一般控制在500~800mm的范圍內(nèi)。圖3-14圖3-14副車架前端簡易形狀（a）剛質(zhì)副車架；（b）硬木質(zhì)副車架圖3-15副車架的安裝位置3.3.4縱梁與橫梁的連接設(shè)計橫梁與縱梁的連接方式主要有三種，見圖3-16圖3-16橫梁與縱梁的連接1-縱梁；2-連接板；3橫梁圖3-16（a）橫梁與縱梁上下翼板連接，該種連接方式優(yōu)點是利于提高縱梁的抗扭剛度。缺點是當車架產(chǎn)生較大扭轉(zhuǎn)變形時，縱梁上下翼面應(yīng)力將大幅度增加，易引起縱梁上下翼面的早期損壞。由于車架前后兩端扭轉(zhuǎn)變形較小，因此本車架前后兩端采用了該種連接方式，為了提高縱梁的扭轉(zhuǎn)剛度采用了縱向連接尺寸較大的連接板。橫梁僅固定在腹板上圖3-16（b）橫梁僅固定在腹板上，這種連接形式連接剛度較差，允許截面產(chǎn)生自由蹺

曲，可以在車架下翼面變形較大區(qū)域采用，以避免縱梁上下翼面早期損壞。圖3-16（c）橫梁同時與縱梁的腹板及上或下翼板相連，此種連接方式兼有以上兩種方式連接的特點，但作用在縱梁上的力直接傳遞到橫梁上，對橫梁的強度要求較高。由于該車平衡懸架的推力桿與平衡懸架支架上的兩根橫梁連接，因此，這兩根橫梁與縱梁共同承受平衡懸架傳遞過來的垂直力（反）和縱向力（牽引力、制動力）。綜合以上考慮，本副車架的縱梁與橫梁的連接采用第3種方式，即橫梁同時與縱梁的腹板及上或下翼板相連，同時為了降低成本和適于批量生產(chǎn)，本車架縱梁和橫梁的連接方式采用鉚接。3.3.5副車架與主車架的連接設(shè)計副車架與主車架的連接常采用如下幾種形式。1） 止推連接板圖3-17是斯泰爾重型專用汽車所采用的止推連接板的結(jié)構(gòu)形狀及其安裝方式。連接板上端通過焊接與副車架固定，而下端則利用螺栓與主車架縱梁腹板相連接。止推板的優(yōu)點在于可以承受較大的水平載荷，防止副車架與主車架縱梁產(chǎn)生相對水平位移。相鄰兩個推止推連接板之間的距離在500?1000mm范圍內(nèi)。2） 連接支架連接支架由相互獨立的上、下托架組成，上、下托架均通過螺栓分別與副車架和主車架縱梁的腹板相固定，然后再用螺栓將上、下托架相連接，見圖3-18所示。由于上、下托架之間留有間隙，因此連接支架所能承受的水平載荷較小，所以連接支架應(yīng)和止推連接板配合使用。一般布置是在后懸架前支座前用連接支架連接，在后懸架前支座后用止推連接板連接。3） U型夾緊螺栓當選用其它連接裝置有困難時，可采用U型夾緊螺栓。但在車架受扭轉(zhuǎn)載荷最大的范圍內(nèi)不允許采用U型螺栓。當采用U型螺栓固定時，為防止主車架縱梁翼面變形，應(yīng)在其內(nèi)側(cè)襯以木塊，坦在消聲器附近，必須使用角鐵等作內(nèi)襯。圖3-17止推連接板的結(jié)構(gòu)1-副車架；2-止推連接板；圖3-17止推連接板的結(jié)構(gòu)1-副車架；2-止推連接板；3-主車架縱梁圖3-18連接支架1-上托架；2-下托架；3螺栓3.3.6副車架的強度校核如果已知車架在危險工況下，危險截面的彎矩為M ，則可計算出副車架在危險截面的彎矩M2max，即： maxMm廣J2Mm3i+匕）副車架最大彎曲應(yīng)力c 滿足以下強度條件：2maxHMC= ——max <[C]2max2J+J)式中:H一副車架截面高度；［。］一許用彎曲應(yīng)力（可查有關(guān)手冊）。以上所得出的副車架彎矩計算和強度校核公式完全可以用于設(shè)計計算和指導副車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計。自卸汽車車廂在舉升過程中，舉升力隨著舉升角度的變化和貨物下卸量的變化而變化。為了確定油缸最大舉升力和其他支承件的結(jié)構(gòu)強度，必須了解車廂在整個舉升過程中力的變化規(guī)律，可以用解析法或作圖法求得。一般情況下，用作圖法比較方便。從靜止開始，每隔5°求一次舉升力。作圖方法如下：車廂舉升時，整個系統(tǒng)勻速運動，是一個力平衡系統(tǒng)?？筛鶕?jù)平衡體三力匯交原則作出力圖（見圖3-18a）。已知條件:貨廂與貨物總質(zhì)量以及質(zhì)心作用點A;油缸支承點以及BB'方向;車廂翻轉(zhuǎn)軸對翻轉(zhuǎn)軸套的作用點C;假設(shè)車廂；滿載不卸貨，即G為定值。作圖步驟:第一，取力的比例尺度;第二，作出重力AA';第三，作BB'平行線交于A點;第四，作CA平行線過A'點交于創(chuàng)點;第五，得力平衡三角形AA'創(chuàng)，按力的比例量出力的大小和方向。A'C'為翻轉(zhuǎn)軸對車廂翻轉(zhuǎn)軸套的反力，C"A為油缸對車廂支承點的推力，方向如圖3-18所示。第六，車廂舉升每隔5°重復(fù)以上步驟，將數(shù)據(jù)填入表格，即可得到舉升力的變化規(guī)律。這種方法簡單、快速、較準確，能夠指導設(shè)計。圖3-18舉升力的作圖法經(jīng)過計算，得出：c =4.35kg/mm2去疲勞系數(shù)為1.4，考慮到自卸汽車的使用條件較差，取動荷系數(shù)為4.7，則最大動應(yīng)力為：=4.35x1.4x4.7=28.623kg/mm2max縱梁材料額16MnReL的屈服極限需用應(yīng)力:b -36kg/mm2從計算結(jié)果可知，本車架能夠安全的承受載荷。4整車總體參數(shù)的選擇和確定4.1主要尺寸參數(shù)自卸汽車尺寸參數(shù)主要有：軸距、輪距、外廓尺寸（車輛長、寬、高）等，如圖4-1所示由于自卸汽車多在二類貨車底盤上改裝而成，因此其軸距乙、輪距8、前懸乙F、接近角Y等參數(shù)，改裝前后均保持不變。車廂與駕駛室的間距C=100?250mm。車廂長度LH應(yīng)根據(jù)額定裝載質(zhì)量和主要運輸?shù)呢浳锩芏?，并參照同類車型車廂尺寸確定。圖4-1自卸汽車的主要尺寸參數(shù)4.1.1外廓尺寸外廓尺寸即指整車的長、寬、高，由所選的汽車底盤及工作裝置確定，但最大尺寸要滿足法規(guī)要求。例如在我國GB1589-79“汽車外廓尺寸的界限”中，明確規(guī)定：車輛高不超過4m；車輛寬（不包括后視鏡）不超過2.5m；外開窗、后視鏡等突出部分距車身不超過250mm，車輛長：貨車不超過12m，半掛汽車列車不超過16.5m，全掛汽車列車不超過20m。但有的國家已放寬某些限制，如英國、德國已有4.2m高的廂式車（見圖4-2）。圖4-2奔馳1838/4X2牽引車帶箱式半掛車對于超重型或其它一些特種車輛屬于非公路運輸車輛，不在此規(guī)定的限制之內(nèi)。由于EQ3090是經(jīng)EQ1090改裝而成，故其車高、寬及一些參數(shù)都沒有很大的變化，參考EQ1090以及國內(nèi)外一些同額定總質(zhì)量，裝載質(zhì)量自卸車的尺寸參數(shù)，確定本課題設(shè)計的EQ3090的外廓尺寸如表4-1：表4-1EQ3090的外廓尺寸（mm）長寬高6926247024904.1.2軸距與輪距軸距影響到車輛總長，最小轉(zhuǎn)向直徑、縱向通過半徑或縱向通過角、軸荷分配和質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，也影響到車輛的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。同普通貨車相比；自卸汽車要求軸距變短。輪距影響到車輛總寬、橫向通過半徑、轉(zhuǎn)向時的通道寬度以及車軸的橫向穩(wěn)定性。輪距要與車寬相適應(yīng)，對汽車列車，要求掛車輪距和牽引車輪距一致。EQ1090底盤選用EQ1090的底盤，其軸距和輪距應(yīng)與EQ1090相同，故可確定EQ3090的軸距L=3950mm；輪距輪距8=1810mm。4.1.3前、后懸汽車的前、后懸直接涉及到汽車的接近角和離去角，一般要求都在25°以上，至少不小于20°。前懸應(yīng)滿足車輛接近角和軸荷分配的要求。前懸與駕駛室、發(fā)動機、轉(zhuǎn)向器、前保險杠等總成布置有關(guān)。后懸應(yīng)滿足車輛離去角和軸荷分配的要求，同時還要滿足有關(guān)標準的規(guī)定，即對于客車和全封閉廂式車輛，后懸不得超出軸距的0.65倍；對于其它車輛，后懸不得超出軸距的0.55倍，但最長不得超出3.5m。在實際改裝過程中，后懸變動比較多。對于自卸車，一般要將所選得普通汽車底盤的后懸變短。本文設(shè)計的EQ3090的前懸Lf=1049mm，后懸LR=2043mm。4.2質(zhì)量參數(shù)4.2.1裝載質(zhì)量me對裝載質(zhì)量，要考慮以下兩方面：1） 用途和使用條件如對于貨流大，運距長的運輸，則宜采用大噸位車輛，以便于

提高生產(chǎn)率、降低運輸成本；而對于貨流多變、運距短的運輸，則宜采用中、小噸位車輛。2） 合理分級在裝載噸位級別上，要分布合理，以利于專用車產(chǎn)品的系列化、通用化和標準化。對于同一底盤，在設(shè)計時應(yīng)盡量提高裝載質(zhì)量。額定裝載質(zhì)量是自卸汽車的基本使用性能參數(shù)之一。目前，中、長距離公路運輸趨向使用重型自卸汽車，以便提高運輸效率、降低運輸成本，額定裝載質(zhì)量一般為9?19t；而承擔市區(qū)或市郊短途運輸?shù)淖孕镀囶~定裝載質(zhì)量為4.5?9t。同時，還應(yīng)考慮到廠家的額定裝載質(zhì)量的合理分級，以利于產(chǎn)品系列化、部件通用化和零件標準化。此外.額定裝載質(zhì)量還必須與選用的二類貨車底盤允許的最大總質(zhì)量相適應(yīng)。EQ3090是承擔市區(qū)或市郊短途運輸?shù)淖孕镀?，綜合考慮其額定轉(zhuǎn)載質(zhì)量范圍和EQ3090的最大總質(zhì)量，并參考其他自卸車，確定其裝載質(zhì)量m=4500kg。4.2.2整備質(zhì)量m0所謂整備質(zhì)量是指專用汽車帶有全部工作裝置及底盤所有的附屬設(shè)備，加滿油和水，但未載人和載貨時的整車質(zhì)量。整備質(zhì)量是一個重要設(shè)計指標，對運輸型專用汽車的動力性和經(jīng)濟性有很大影響。據(jù)估計，載重汽車整備質(zhì)量減少10%，可使經(jīng)濟性提高8.5%。因此從設(shè)計原則上講，應(yīng)減少整備質(zhì)量，盡量采用輕質(zhì)金屬材料和非金屬材料，減少原材料消耗，降低制造成本。當然整備質(zhì)量在設(shè)計時要受到一些條件的制約，如車輛使用的公路條件、原材料質(zhì)量、制造工藝水平等，這些方面都需要綜合考慮。自卸汽車整車整備質(zhì)量是指裝備齊全、加夠燃料、液壓油和冷卻掖的空車質(zhì)量。它一