高位自卸車改裝設(shè)計(jì)大學(xué)論文

全套設(shè)計(jì)加197216396或401339828PAGELPAGE8摘要高位自卸汽車是專用自卸汽車一種，高位自卸汽車主要用于運(yùn)輸散裝并可以散堆的貨物（如沙、土、以及農(nóng)作物等），還可用于運(yùn)輸成件的貨物，主要服務(wù)于建材廠、礦山、工地等。高位自卸汽車主要裝備有車廂舉升和傾卸機(jī)構(gòu)，使用方便，運(yùn)輸效率高，具有高度機(jī)動(dòng)性和卸貨機(jī)械化的特點(diǎn)。文中一開始闡述了高位自卸汽車改裝設(shè)計(jì)的目的和意義、發(fā)展?fàn)顩r以及應(yīng)用前景。接著分析論證了一種裝載質(zhì)量為5t的高位自卸汽車的總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行了其舉升機(jī)構(gòu)、傾卸機(jī)構(gòu)和后廂門開合機(jī)構(gòu)等主要機(jī)構(gòu)的方案分析和選擇、分析析以及強(qiáng)度和剛度的計(jì)算校核。另外，文中還簡(jiǎn)單介紹了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和過程。最后對(duì)改裝完成后的高位自卸汽車進(jìn)行了必要的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性等主要整車性能的計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果表明整車性能滿足要求。關(guān)鍵詞：改裝設(shè)計(jì)；高位自卸汽車；剪式舉升機(jī)構(gòu)AbstractHigh-orderdumptruckisoneofspecial-purposedumptruck,itmainlybeusedtotransportthosegoodswhichcanbescatteredsuchassandstone,soilandsomecrops,andalsobeusedtotransportunitgoods,severingfortectonicgrounds,mines,workshop.High-orderdumptruckhavecarriageriseanddumporganizationtolifttoequipmainly,easytouse,itiswithhighefficiencytotransport,themechanizedcharacteristicthathavehighmobilityandunload.First,ittalkingaboutthepurposeandmeaningofthisdesignaouttheHigh-orderdumptruck.Andthen,analyticalargumentakindofladingqualityforthehighwith5tsHigh-orderdumptruckoftotaldesign,aboutthesportandmotiveanalyticalofit,sliftingandrevolving.Atlast,regardhigh-orderdumptruckastheresearchobject,,hassetupfiniteelementmodeltotheprincipalorganofthehigh-orderdumptruck,carryonstaticscharacteristicanalysetomodel.Moreover,inbriefintroducedthemethodandcalculationprocessofthedesignthattheliquidpresssysteminthetext.Finallycarryonnecessaryofthecalculationofthemainwholecarofthefunctionssuchasmotive,thefueleconomyandstabilityetc.Thentheresultexpressesthatthecarfunctionsatisfydesigningrequest.Keyword:Refitingdesign;High-orderdumptruck;Thesheartypeoflifting目錄摘要 IAbstract II目錄 1第1章緒論 41.1研究本課題的目的和意義 41.2國內(nèi)外高位自卸汽車的發(fā)展概況 41.3高位自卸汽車分類 51.4高位自卸汽車發(fā)展方向與前景 71.5本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 8第2章高位自卸汽車底盤的選擇與計(jì)算 92.1高位自卸汽車底盤的選擇 91.1.1 底盤型號(hào)的選定 92.2基本尺寸參數(shù)的確定 112.3質(zhì)量參數(shù)的確定 122.3.1額定裝載質(zhì)量me 122.3.2整車整備質(zhì)量m0 122.3.3總質(zhì)量ma 12第3章高位自卸汽車結(jié)構(gòu)方案分析 133.1高位自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 143.1.1平行四邊形舉升機(jī)構(gòu) 143.1.2L型舉升機(jī)構(gòu) 153.1.4多級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu) 193.1.5舉升機(jī)構(gòu)的方案的選定 193.2高位自卸汽車傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 203.2.1杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu) 213.2.2單缸直推式傾卸機(jī)構(gòu) 213.2.3油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu) 213.2.5傾卸機(jī)構(gòu)方案的選定 223.3車廂后攔板開合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 233.3.1自轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu) 233.4總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定 24第4章高位舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 264.1高位舉升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 264.2高位舉升機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析 294.3高位舉升機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定 304.3.1基本幾何尺寸的確定 304.3.2舉升液壓缸推力T及行程S的確定 314.4高位舉升機(jī)構(gòu)的校核 324.4.2各鉸接點(diǎn)銷的選擇與校核 354.4.3油缸作用處桿件尺寸的確定與校核 36第5章高位傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 375.1傾卸機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定 375.1.3拉桿最大拉力Tmax的確定 385.1.4銷的選擇與校核 38第6章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 396.1油缸的計(jì)算與選型 396.1.1油缸直徑及行程的確定 396.1.2油缸的選型 416.2油泵的計(jì)算與選型 416.2.1油泵工作壓力P的計(jì)算 416.2.2油泵理論流量QT的計(jì)算 416.2.3油泵排量q的計(jì)算 426.2.4油泵功率N的計(jì)算 426.2.5油泵的選型 426.3油箱與油管的計(jì)算與選型 436.3.1油箱容積V的計(jì)算 436.3.2油管內(nèi)徑d的計(jì)算 436.4取力器的選型 436.4.1取力器布置方案的選定 446.4.2取力器型號(hào)的選定 45第7章高位自卸基本性能參數(shù)計(jì)算 467.1高位自卸汽車整車參數(shù) 467.2動(dòng)力性計(jì)算 477.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性 477.2.2汽車的行駛方程式 497.2.3動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算 527.2.4高位自卸汽車整車動(dòng)力性計(jì)算 547.3燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算 577.4高位自卸汽車穩(wěn)定性計(jì)算 587.4.1高位自卸汽車運(yùn)輸狀態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算 587.4.2高位自卸汽車卸貨時(shí)穩(wěn)定性計(jì)算 60結(jié)論 62致謝 64參考文獻(xiàn) 65

第1章緒論1.1研究本課題的目的和意義隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，以及對(duì)提高作業(yè)效率的要求日益增高，作為汽車大家族中一個(gè)分支的自卸汽車，陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的型式；大、重噸位的自卸車所占的比例的將進(jìn)一步增大。因此對(duì)現(xiàn)有的各型自卸汽車進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)是非常必要的，尤其在當(dāng)今節(jié)約型社會(huì)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前國內(nèi)生產(chǎn)的自卸汽車其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，目前的自卸汽車就難以滿足要求。為此需設(shè)計(jì)一種高位自卸汽車，使它能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨。未來是節(jié)約型社會(huì)、智能化時(shí)代；因此未來的自卸汽車主要是偏重自卸舉升機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新與智能化，并且具有節(jié)約能耗的特點(diǎn)。1.2國內(nèi)外高位自卸汽車的發(fā)展概況我國自卸汽車生產(chǎn)始于20世紀(jì)60年代初，經(jīng)過40多年的發(fā)展，尤其是在20世紀(jì)80年代以后通過技貿(mào)結(jié)合與合作生產(chǎn)方式，從國外引進(jìn)若干先進(jìn)的自卸汽車制造技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上形成以若干大型汽車制造廠為主體的機(jī)械傳動(dòng)式自卸汽車生產(chǎn)企業(yè)集團(tuán)。公路用自卸汽車的裝載質(zhì)量從2~20t、礦用自卸汽車裝載質(zhì)量從20~154t以下基本形成完整的專用汽車系列，為我國自卸汽車的騰飛打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)然，除普通自卸汽車以外，專用自卸汽車的生產(chǎn)也得到了一定的發(fā)展，尤其是新世紀(jì)以來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通環(huán)境的改善，各行業(yè)對(duì)專用汽車尤其是工程系列專用汽車的需求越來越大。專用汽車將跟更加注重行業(yè)化、專用化、系列化。自卸汽車生產(chǎn)企業(yè)無論是在數(shù)量上還是在質(zhì)量上都得到了空前的發(fā)展，全國生產(chǎn)和改裝汽車的企業(yè)由最初不足10家發(fā)展到1989年的114家，到1998年的724家，占全國汽車生產(chǎn)企業(yè)的86.4%，其中改裝車廠631家，主機(jī)（整車制造）廠93家。專用汽車企業(yè)的性質(zhì)和生產(chǎn)模式也都發(fā)生較大改變。由原有分散的中、小型國有企業(yè)，通過聯(lián)合、兼并、重組、民營等手段形成了企業(yè)的集團(tuán)化、大型化。以前“小而全”的生產(chǎn)格局也不復(fù)存在，自卸汽車的生產(chǎn)模式將朝著單一種類、系列化、多品種的專業(yè)化模式發(fā)展。國外自卸汽車生產(chǎn)始于20世紀(jì)30年代，比我國早30多年在其后70多年的發(fā)展過程中，其結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，整車性能已有很大提高。為提高自卸汽車的科技含量，追求高附加值，各國更是不斷采用先進(jìn)技術(shù)，其主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：全面提高自卸汽車內(nèi)在質(zhì)量和使用性能；隨著使用范圍的不斷擴(kuò)大、用戶要求的不斷提高，自卸汽車正朝者多品種、系列化、小批量的方向發(fā)展；在制造加工方面，自卸汽車朝著底盤生產(chǎn)專業(yè)化、零部件生產(chǎn)專業(yè)化、工藝專業(yè)化和輔助生產(chǎn)專業(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，自卸汽車以形成自己獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與車型系列。高位自卸車作為自卸車家族的重要組成，多品種、小批量也是其一大特點(diǎn)。高位自卸汽車生產(chǎn)的另一個(gè)特點(diǎn)是零部件專業(yè)化生產(chǎn)，大部分專用汽車廠實(shí)際是一個(gè)總裝廠。其產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)分工或組織專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)如自卸車油缸，副車架等均有個(gè)專業(yè)廠集中生產(chǎn)。目前，高位自卸汽車的市場(chǎng)占有量還很小，但隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種大型項(xiàng)目的實(shí)施，高位自卸汽車的市場(chǎng)需求量會(huì)逐漸增大，可以預(yù)見，在今后一段時(shí)間內(nèi)市場(chǎng)需求將得不到滿足。1.3高位自卸汽車分類自卸汽車按其承載質(zhì)量的大小可分為超重型、重型、中型以及輕型；按其外形尺寸、總質(zhì)及能否在公路上行駛，又可分為非公路用自卸汽車和公路用自卸汽車。超重型自卸汽車的外部寬度都大于2.5m，每軸載荷質(zhì)量都遠(yuǎn)大于13t，就屬于非公路用自卸汽車。按其車廂卸貨方向的不同，還可以分為后卸式、側(cè)卸式以及三面卸式等。專用自卸汽車是在普通自卸汽車的基礎(chǔ)上增設(shè)特定的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)自己的功能，以達(dá)到特定的目的。普通自卸車，其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，就難以滿足要求。為此需設(shè)計(jì)一種專用自卸汽車—高位自卸汽車，它是裝備有車廂高位舉升和傾卸機(jī)構(gòu)兩套裝置，能將車廂舉升到一定高度后傾卸物料的自卸汽車，適合于高貨臺(tái)卸貨。其外形如圖1.1所示。所謂高位自卸汽車是指在普通自卸汽車的基礎(chǔ)上安裝一個(gè)特殊裝置，該裝置能夠?qū)④噹e升到一定高度，車輛在這一高度卸貨。高位自卸汽車的高位傾卸動(dòng)作循環(huán)方式有兩種：其一，首先將處于原始水平位置車廂平移舉升到一定高度，保持位置不變，再將車廂傾卸一定角度卸貨。卸貨完畢，車廂恢復(fù)高位水平位置，最后平移下降到原始位置。其二，按上述程序，車廂高位傾卸后，車廂的兩種復(fù)位動(dòng)作（即角度復(fù)位和平移下降復(fù)位）同步進(jìn)行。圖1.1高位自卸汽車高位自卸汽車的專用裝置由舉升機(jī)構(gòu)、傾卸機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)兩大部分組成。其中舉升機(jī)構(gòu)作用是將車廂平移舉升到某一預(yù)定的高度，從而實(shí)現(xiàn)在該高度進(jìn)行高位卸貨。目前為止有剪式、L型、平行四邊形等多種舉升機(jī)構(gòu)。傾卸機(jī)構(gòu)的作用是使傾斜一定的角度，使車廂中的貨物自動(dòng)卸下，然后再使車廂降落到車架上。它的主要結(jié)構(gòu)型式有直推式傾斜機(jī)構(gòu)、連桿式傾斜機(jī)構(gòu)兩種。而液壓舉升系統(tǒng)作用產(chǎn)生液壓能，實(shí)現(xiàn)舉升機(jī)構(gòu)傾翻的動(dòng)力源；其結(jié)構(gòu)組成有液壓泵、控制閥、限位閥、舉升液壓缸等。液壓泵由取力器驅(qū)動(dòng)，取力器的動(dòng)力來源于汽車底盤；控制閥改變液壓系統(tǒng)回路，由駕駛員在駕駛室中操縱；限位閥限制車廂的最大傾角。大多設(shè)在液壓缸內(nèi)，當(dāng)車輛升至預(yù)定的角度時(shí)，限位閥起作用，限制車廂繼續(xù)傾斜；舉升液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿?dòng)車廂的機(jī)械能的直接執(zhí)行部件。圖1.1高位自卸汽車舉升和傾卸機(jī)構(gòu)是自卸汽車的重要工作系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響自卸汽車的使用性能。隨著自卸汽車產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，它們的結(jié)構(gòu)型式也不斷增多。若能將不同類型的機(jī)構(gòu)按其各自的特點(diǎn)配備到與之相適應(yīng)的自卸汽車則無論是高位自卸汽車的工作性能，還是機(jī)構(gòu)的使用效率，都會(huì)得到很大的改善。因此如何選擇合適的舉升和傾卸機(jī)構(gòu)，成為高位自卸汽車設(shè)計(jì)中的首要問題。高位自卸汽車上現(xiàn)在廣泛采用液壓傾卸機(jī)構(gòu)。根據(jù)油缸與車廂底板的連接方式，常用的傾卸機(jī)構(gòu)可以分為直接推動(dòng)式和連桿組合式兩大類。油缸直接作用在車廂底板上的傾卸機(jī)構(gòu)稱為直接推動(dòng)式傾卸機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)稱直推式傾卸機(jī)構(gòu)。按傾卸點(diǎn)在車廂底板下表面的位置，該類機(jī)構(gòu)又可分為油缸中置和油缸前置兩種型式。前者油缸支在車廂中部，油缸行程較小，油缸的舉升力較大，多采用雙缸雙柱式油缸。后者的油缸支在車廂前部，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(jí)伸縮油缸。1.4高位自卸汽車發(fā)展方向與前景隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，以及對(duì)提高作業(yè)效率的要求日益增高，作為汽車大家族中一個(gè)分支的自卸汽車，陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的型式；2008年的北京奧運(yùn)會(huì)和2010上海世博會(huì)都將拉動(dòng)對(duì)自卸汽車的需求，而且大、重噸位的自卸車所占的比例也將進(jìn)一步增大。西部大開發(fā)，將促進(jìn)西部地區(qū)專用汽車市場(chǎng)的有效增長，西部地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資達(dá)7000億，10年內(nèi)將修建公路35萬公里。專用汽車有著較大的市場(chǎng)發(fā)展空間。諸如“西氣東輸”、“西電東送”、“南水北調(diào)”、青藏鐵路及國內(nèi)幾條高速公路建設(shè)等大型項(xiàng)目的正式啟動(dòng)，給專用汽車市場(chǎng)特別是重型專用汽車市場(chǎng)注入了巨大活力。任何大工程的啟動(dòng)都需要工程機(jī)械的參與，高位自卸汽車將會(huì)在這些大型舞臺(tái)里扮演重要的角色。為使高位自卸汽車能夠在不同工況下圓滿的完成工作的需求，經(jīng)過調(diào)查、研究，我國高位自卸汽車的品種開發(fā)還應(yīng)從以下方面努力：進(jìn)一步發(fā)展和完善中型高位自卸汽車；進(jìn)一步開發(fā)自動(dòng)機(jī)械裝卸機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)農(nóng)業(yè)等部門的需求；進(jìn)一步提高高位自卸汽車的技術(shù)含量以追求其高附加值等。1.5本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種載重5t的高位自卸汽車，其性能參數(shù)與所選底盤車接近。高位自卸汽車是裝備有車廂高位舉升機(jī)構(gòu)和傾卸機(jī)構(gòu)兩套裝置的載貨自卸汽車。因此本設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容有：車廂高位舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、車廂傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、液壓傳動(dòng)裝置選型，并進(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)；然后進(jìn)行車輛的總體布置和性能分析，并用總布置草圖表達(dá)主要底盤部件的改動(dòng)和重要工作裝置的布置；最后通過正確的計(jì)算，完成部部件設(shè)計(jì)選型，達(dá)到工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的設(shè)計(jì)要求，并附之以總裝配圖，清楚表達(dá)設(shè)計(jì)。第2章高位自卸汽車底盤的選擇與計(jì)算2.1高位自卸汽車底盤的選擇專用汽車性能的好壞直接取決于專用汽車底盤的好壞，通常專用車輛所采用的基本底盤按結(jié)構(gòu)分可分為二、三、四類底盤。二類底盤是在整車基礎(chǔ)上去掉貨廂，三類底盤是從整車上去掉駕駛室與貨廂，四類底盤是在三類底盤的上去掉車架總成剩下的散件。一般專用改裝車輛在選用底盤時(shí)應(yīng)滿足下述要求：適用性、可靠性、先進(jìn)性、方便性等要求。除了上述主要要求外，還有兩個(gè)值得注意的方面，一是汽車底盤價(jià)格，它是專用汽車購置成本中很大的部分，一定要考慮到用戶能接受。這也涉及到專用汽車產(chǎn)品能否很快的占有市場(chǎng)，企業(yè)能否增加效益。二是汽車底盤供貨要有來源，所選用的底盤在市場(chǎng)上須具有一定的保有量。底盤型號(hào)的選定專用汽車底盤的選擇主要是根據(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(biāo)、專用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動(dòng)力匹配等決定，目前，幾乎80%以上的專用車輛采用二類底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。采用二類汽車底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)工作重點(diǎn)是整車總體布置和工作裝置設(shè)計(jì)，對(duì)底盤僅作性能適應(yīng)性分析和必要的強(qiáng)度校核，以確保改裝后的整車性能基本與原車接近。目前國內(nèi)市場(chǎng)上底盤的種類多、品種全，如解放、東風(fēng)、紅巖等系列底盤性能好，價(jià)格便宜，市場(chǎng)保有量大，在載重量圍4～6t的中型汽車，選用的底盤也多為這些系列的產(chǎn)品。經(jīng)過實(shí)際調(diào)研和上網(wǎng)搜集各類底盤及其技術(shù)參數(shù)相關(guān)方面的資料，并結(jié)合本次改裝設(shè)計(jì)專用車的用途、最大裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標(biāo)、專用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動(dòng)力匹配、成本等各方面的綜合要求，不難發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行小規(guī)模的輕、中型載貨汽車或?qū)Ｓ密囕v改裝制造時(shí)，選用紅巖系列底盤相對(duì)較合理。所以選擇紅巖CQ1113T6F23G461底盤作為本次高位自卸汽車的底盤，其主要技術(shù)參數(shù)見表2.2。表2.1底盤性能對(duì)比列表解放東風(fēng)紅巖適用性適用于各類載重貨車及專用汽車特殊功能的要求適用于各類載重貨車及專用汽車特殊功能的要求適用于各噸位載重貨車的改裝設(shè)計(jì)以及部分專用車輛的特殊要求可靠性工作可靠，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命工作性能好，故障率低，零部件有足夠的強(qiáng)度和壽命性能可靠，出現(xiàn)故障率低，各部件有足夠的強(qiáng)度先進(jìn)性動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛平順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)水平動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的先進(jìn)水平動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛平順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)水平價(jià)格較便宜比較便宜便宜常見噸位各種噸位車型各種噸位車型輕、中型載貨車型表2.2底盤技術(shù)參數(shù)列表車型CQ1113T6F23G461駕駛室最高點(diǎn)距車架上翼面距離（mm）2056汽車底盤長（mm）8208駕駛室后圍距前軸（mm）508軸距（mm）4600外氣管距前軸距離（mm）752車架有效長度（mm）5578車架上平面離地高度（滿載）（mm）1007車架外寬（mm）780底盤整備質(zhì)量（kg）4080推薦貨物重心（mm）890底盤軸荷前軸/后軸（kg）1680/2400車輛前懸/車架后懸（mm）1548/1800底盤最大承載質(zhì)量（kg）7320汽車底盤總高（mm）3060廠定最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量（kg）114002.2基本尺寸參數(shù)的確定高位自卸汽車與普通自卸汽車一樣，都是在二類底盤的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝而成，主要尺寸參數(shù)原則上應(yīng)于原車底盤尺寸相同，從而保證其整車性能參數(shù)與原車基本保持不變。常見二類底盤機(jī)構(gòu)如圖2.1所示。圖2.1圖2.1CQ1113T6F23G461底盤結(jié)構(gòu)A-軸距D-駕駛室最高點(diǎn)到車架上表面距離H-底盤總高J-后懸K-底盤有效長L-底盤總長Y-推薦載物重心U-前懸2.3質(zhì)量參數(shù)的確定2.3.1額定裝載質(zhì)量me高位自卸汽車是在普通自卸汽車的基礎(chǔ)多加了一套舉升和傾卸裝置，所以其裝載質(zhì)量要比普通自卸汽車小，根據(jù)CQ1113T6F23G461車底盤最大承載質(zhì)量為7320kg，所以初定額定裝載質(zhì)量為5000kg。2.3.2整車整備質(zhì)量m0整車整備質(zhì)量是指汽車完全裝備好的質(zhì)量，包括潤滑油、燃料、隨車工具、備胎等所有裝置的質(zhì)量。參考同類普通自卸汽車的整車整備質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上在增加車廂升高裝置的質(zhì)量，便可估算高位自卸汽車的整車整備質(zhì)量。所選CQ1113T6F23G461車底盤的整備質(zhì)量為4080kg,因?yàn)樵诒敬卧O(shè)計(jì)選用的車廂尺寸有較大，為48002000640，因此整車整備質(zhì)量相對(duì)有所增加，取為5000kg；再加上雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)約450kg。即高位自卸汽車整車整備質(zhì)量為：kg2.3.3總質(zhì)量ma總質(zhì)量ma的計(jì)算公式為kg式中mp——乘員質(zhì)量（kg），按每人65kg計(jì)。改裝后高位自卸汽車最大軸載質(zhì)量的分配應(yīng)基本接近原車底盤軸載要求。又由于車廂升高的同時(shí)，其質(zhì)心向后移，因此該高位自卸汽車的整車質(zhì)心位置可比同類普通自卸汽車的質(zhì)量略向前移。第3章高位自卸汽車結(jié)構(gòu)方案分析高位自卸汽車裝備有車廂高位舉升機(jī)構(gòu)和車廂傾卸機(jī)構(gòu)兩套裝置，它能將車廂平移舉升到一定高度后傾卸貨物。對(duì)高位自卸汽車進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)是，一般應(yīng)滿足以下設(shè)計(jì)要求：a具有一般自卸汽車的功能；b在舉升過程中可在任意高度停留卸貨；c舉升和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的安裝空間不超過車廂底部與大梁間的空間，后廂門打開機(jī)構(gòu)的安裝面不超過車廂側(cè)面；d能將滿載貨物的車廂在比較水平的狀態(tài)下平穩(wěn)地舉升到一定高度；e在車廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門隨之聯(lián)動(dòng)打開；卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉；f為方便卸貨，要求車廂在舉升過程中逐步后移，為保證車廂的穩(wěn)定性，其最大后移量amax不得超過1.2a；g結(jié)構(gòu)盡量緊湊、簡(jiǎn)單、可靠，具有良好的動(dòng)力傳遞性能。表3.1參考數(shù)據(jù)單位:mm車廂尺寸（L×W×H）車廂最大升程Smax車廂最大后移量a額定裝載質(zhì)量W（kg）駕駛室與車廂的距離Lt車廂下表面與車架上表面的距離Hd4800×2000×6401200~1800150~2505000300~65010004000×2000×6401200~1800180~2805000300~4508003900×2000×6401000~1500200~3504800300~4506003900×1800×6301500~2000200~3204500280~4005003800×1800×6301500~1950200~3004000280~3804703.1高位自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析在高位自卸車改裝設(shè)計(jì)中對(duì)舉升升高機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求如下：（1）能將滿載貨物(5t)的車廂在比較水平的狀態(tài)下平穩(wěn)地舉升到一定高度；（2）在卸貨過程中要保證汽車具有足夠的穩(wěn)定性；（3）在舉升過程中可在任意高度停留卸貨。(a)(b)圖3.1高位自卸汽車示意圖a-高位自卸汽車靜止?fàn)顟B(tài)b-高位自卸汽車卸貨狀態(tài)3.1.1平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)圖3.2平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)示意圖采用平行四邊形的車廂舉升裝置的自卸汽車如圖3.2所示，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.3所示。它利用油缸OE驅(qū)動(dòng)平行四邊ABCD組成的連桿機(jī)構(gòu)，即可實(shí)現(xiàn)車廂的平移升降，但在升降過程中，車廂的縱向位移比較明顯。事實(shí)上該車就是在普通自卸汽車的基礎(chǔ)上加裝了平行四邊形舉升裝置，適合于高臺(tái)卸貨或車輛之間裝卸貨物。圖3.2平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)示意圖平行四邊形舉升裝置的優(yōu)點(diǎn)有：（1）能夠保證車廂在舉升和下降過程中保持水平，穩(wěn)定性好；（2）液壓油缸較小的推程能夠完成車廂較大的上移量;（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工、安裝和維修。平行四邊形舉升裝置的缺點(diǎn)是：車廂上移時(shí)，其后移量很大，為了保證車廂舉升到最大高度時(shí)，其最大后移量不超過設(shè)計(jì)要求，需將桿AD、BC做的很長，甚至大大超過了車廂的長度，在穩(wěn)定性和較小后移量上很難兩全，因此，在工程實(shí)際中利用較少。圖3.4L型雙缸直推式舉升機(jī)構(gòu)圖3.4L型雙缸直推式舉升機(jī)構(gòu)圖3.3平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)示意圖3.1.2L型舉升機(jī)構(gòu)L型高位自卸汽車是一種常見的高位自卸汽車，如圖3.4所示。圖3.5所示為車廂舉升機(jī)構(gòu)示意圖，L形桿BDE一端與鉸鏈B相聯(lián)（鉸鏈B通過豎直桿固定在車架上），一端與車廂底部的鉸鏈E相聯(lián)，同時(shí)其上絞接一液壓油缸2，液壓油缸另一端與車廂底部的鉸鏈相聯(lián)。舉升時(shí)，液壓油缸1伸長，推動(dòng)L形桿BCD繞鉸鏈B逆時(shí)針轉(zhuǎn)過角度，使E端上升；與此同時(shí)，液壓缸2也聯(lián)動(dòng)工作，使車廂也轉(zhuǎn)過角度，從而使車廂在上升過程中保持水平。隨著BCD桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，E點(diǎn)后移，同時(shí)帶動(dòng)車廂后移，當(dāng)E點(diǎn)與B點(diǎn)等高時(shí)，后移量達(dá)到最大。L型高位自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）該機(jī)構(gòu)充分利用了車廂前面的空間，使車廂底部的機(jī)構(gòu)變得簡(jiǎn)單；（2）該機(jī)構(gòu)克服了后移量過大的缺點(diǎn)，機(jī)構(gòu)的尺寸也較小。L型高位自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)有：（1）該機(jī)構(gòu)最大的缺點(diǎn)在于車廂全部重量均有L形桿BAI承擔(dān)，由于IC很長，所以BAI受到很大的扭矩作用。這就對(duì)L形桿的強(qiáng)度提出很高要求，同時(shí)也限制了車廂的裝載量；（2）液壓缸1和液壓缸2需要聯(lián)動(dòng)工作才能保證車廂的水平，使控制機(jī)構(gòu)復(fù)雜。圖3.5L型雙缸直推式舉升機(jī)構(gòu)示意圖3.1.3單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)圖3.6單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)高位自卸車單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)是一種很常見的機(jī)械舉升，在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。采用單級(jí)剪式機(jī)構(gòu)車廂舉升裝置的自卸汽車如圖3.6所示。如圖3.7(a)所示該舉升機(jī)構(gòu)是由長度相等的兩桿AC和BD彼此鉸接于E點(diǎn)；AC桿的A端與水平的液壓油缸拉桿鉸接，并可在滑槽內(nèi)移動(dòng)；BD桿的B圖3.6單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)高位自卸車采用此種布置時(shí)，在舉升后會(huì)使CD的距離較小，影響了車廂工作時(shí)的穩(wěn)定性，特別是在車廂翻轉(zhuǎn)卸貨時(shí)，這種影響尤為顯著。為了消除這種影響，將E取為兩桿的中點(diǎn)，同時(shí)，為了使車廂在上移時(shí)能夠逐漸后移，需要將C點(diǎn)換成滑動(dòng)鉸接，而D點(diǎn)換成固定鉸接（如圖3.8所示）。此時(shí)，由于E取為兩桿的中，所以在車廂上移過程中，A與D，B與C始終在一條直線上；同時(shí)由于液壓油缸的作用，拉動(dòng)A點(diǎn)向后移動(dòng)，因此，D點(diǎn)也隨之向后移動(dòng)使整個(gè)車廂也向后移動(dòng)。(a)(b)圖3.7單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖a-油缸水平放置b-油缸垂直放置該剪式舉升機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊；（2）機(jī)構(gòu)的受力情況較好，汽車工作穩(wěn)定性容易得到保證；（3）能夠很好的協(xié)調(diào)車廂上移與后移量之間的關(guān)系，滿足工作要求。這種剪式機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是液壓缸水平布置時(shí)，在舉升初始階段，傳動(dòng)角較小，不利于工作。圖3.8單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖根據(jù)以上缺點(diǎn)，可以將液壓缸改為豎直布置的形式如圖3.7(b)所示；另外還可將A、B兩點(diǎn)互換，使A點(diǎn)固定連接，而B點(diǎn)滑動(dòng)連接。改進(jìn)后的剪式機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是將液壓缸豎直布置后，可以很好的解決舉升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角過小的問題，而且，它也具有，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊等優(yōu)點(diǎn)，更改連接方式以后，在整個(gè)舉升過程中車廂無后移量。此結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛。但是它的缺點(diǎn)跟它的優(yōu)點(diǎn)一樣明顯，要實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)角，那么液壓缸的推程就需要很大，甚至多級(jí)舉升都不易實(shí)現(xiàn)，而且車廂不舉升時(shí)，能供液壓油缸布置的地方較小。圖3.8單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖為此，可以將液壓缸改為斜向布置，即液壓缸布置在剪叉機(jī)構(gòu)的右側(cè)，如圖3.9所示。將液壓缸布置在右側(cè)，不但可以很好的就解決機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角小的問題，而且結(jié)構(gòu)緊湊，所用液壓缸的活塞推力也較小，因此可以選用直徑較小的液壓油缸但具有與上面同樣缺點(diǎn)，油缸推程較大，但它可供布置的地方較大，布置更靈活。這樣的布置結(jié)構(gòu)雖然很好的解決了上述有關(guān)空間和傳動(dòng)角的問題，但是在要求車廂被舉升到較高高度時(shí)，它所需要的AEC桿和BED桿的長度將很大，而且此時(shí)液壓缸的行程也會(huì)變得更大。圖3.10雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖圖3.9單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖圖3.10雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖圖3.9單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖3.1.4多級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)多級(jí)剪式機(jī)構(gòu)是在單級(jí)剪式機(jī)構(gòu)的上面再疊加相似的剪式結(jié)構(gòu)，通常有兩級(jí)或三級(jí)甚至更多；但應(yīng)用在自卸汽車上的舉升機(jī)構(gòu)不大于三級(jí)。利用多級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)可以將車廂垂直舉升到相當(dāng)高的高度，如圖3.10所示為雙級(jí)剪市式機(jī)構(gòu)高位自卸汽車。圖3.11所示為雙級(jí)式舉升機(jī)構(gòu)的幾種結(jié)構(gòu)示意圖。這種機(jī)構(gòu)的油缸作用點(diǎn)布置十分靈活，而且在需要舉升高度較大的情況下能夠有效減小油缸的行程。該舉升機(jī)構(gòu)具有單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)的絕大部分優(yōu)點(diǎn)；但因?yàn)槭嵌嗉?jí)舉升，所以舉升裝置較為復(fù)雜，而且會(huì)升高汽車的重心位置，剪叉臂相對(duì)較短，因此一般只應(yīng)用于舉升高度要求較高的時(shí)候。3.1.5舉升機(jī)構(gòu)的方案的選定綜合上述各舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及結(jié)合本次改裝設(shè)計(jì)車廂舉升高度的要求，選擇雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)作為該自卸汽車的舉升機(jī)構(gòu)；又因?yàn)榭紤]到車廂起始高度和油缸布置空間的限制，所以采用油缸水平下置的形式，如圖3.11(d)所示。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)：在實(shí)際操作的過程中很難控制兩缸同步工作，而且雙缸布置所需要的空間相對(duì)較大；所以本次設(shè)計(jì)采用單缸的形式。(b)圖3.11單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖(c)(d)圖3.11單級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)示意圖a.油箱傾斜中置b.油箱垂直安置c.油箱水平中置d.油箱水平安置3.2高位自卸汽車傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析高位自卸汽車改裝對(duì)傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求如下：（1）利用連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車廂的翻轉(zhuǎn)，其安裝空間不能超過車廂底部與托架大梁間的空間；（2）結(jié)構(gòu)要緊湊，可靠，具有很好的動(dòng)力傳遞性能；（3）完成傾卸后，要能夠復(fù)位?，F(xiàn)代自卸汽車傾卸機(jī)構(gòu)主要分為兩大類：直推式和連桿式，它們均采用液壓作為傾卸動(dòng)力。傾卸機(jī)構(gòu)主要由傾卸桿系機(jī)構(gòu)、車廂和副車架組成。其功能是承載物料，并在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下完成傾卸動(dòng)作。3.2.1杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu)杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖如圖3.12所示，該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，橫向剛度比較好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑平順，桿系受力比較小，舉升過程中油缸的擺動(dòng)角度很小，油缸的行程也比較短等優(yōu)點(diǎn)。但因?yàn)闄C(jī)構(gòu)集中在車后部，車廂底板受力大，給車身的整體布局帶來一定的困難，而且，在推桿推動(dòng)車廂翻轉(zhuǎn)時(shí)，車廂傾翻軸支架的水平間內(nèi)力非常大，因此，對(duì)材料的要求比較高。圖3.13單缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖圖3.12杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu)圖3.13單缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖圖3.12杠桿平衡式傾卸機(jī)構(gòu)3.2.2單缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)單油缸直推式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖3.13所示，這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、舉升效率高、工藝簡(jiǎn)單、成本較低。采用單缸時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)三面傾斜。另外，若油缸垂直下置時(shí)，油缸的推力可以作為，車廂的舉升力，因而所需的油缸功率較小。但是采用單缸時(shí)機(jī)構(gòu)橫向強(qiáng)度差，而且油缸的推程較大；采用多節(jié)伸縮時(shí)密封性也稍差。3.2.3油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)圖3.15桿系傾卸機(jī)構(gòu)圖3.14油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖3.14所示，這種機(jī)構(gòu)橫向剛度較好，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑平順，三腳架推動(dòng)車廂舉升時(shí)，車廂傾翻軸支架的水平反力比較小，車架底部的受力也比較均勻。圖3.15桿系傾卸機(jī)構(gòu)圖3.14油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)但是油缸在車廂翻轉(zhuǎn)過程中擺動(dòng)角度較大，且活塞行程稍大。圖3.15桿系傾卸機(jī)構(gòu)圖3.14油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖圖3.15桿系傾卸機(jī)構(gòu)圖3.14油缸前推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)3.2.4油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)的示意圖如圖3.16所示，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較緊湊，橫向剛度較好，油缸的推程小，舉升時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑平順且布置容易；但舉升力系數(shù)大，舉升臂較大。油缸后推連桿組合式傾卸結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用在中輕噸位的自卸汽車上。另外，在改變?nèi)潜鄣南鄬?duì)尺寸后可以得到連桿放大式機(jī)構(gòu)；經(jīng)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)，油缸的舉升力更小但其需要的布置空間也相對(duì)較大。3.2.5傾卸機(jī)構(gòu)方案的選定圖3.16油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖圖3.16油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)示意圖根據(jù)上述各種傾卸機(jī)構(gòu)的對(duì)比分析，以及本次高位自卸汽車的改裝設(shè)計(jì)裝載質(zhì)量和車廂最大傾斜角的要求，最終選擇油缸后推連桿組合式傾卸機(jī)構(gòu)。3.3車廂后攔板開合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析高位自卸汽車改裝對(duì)車廂后攔板開合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求如下：（1）在車廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門隨之聯(lián)動(dòng)打開，并且車廂與托架表面的夾角與后攔板與車廂夾角相等；（2）卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉。3.3.1自轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)自轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.17所示，這種方案是最容易想到的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求中提到在車廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門隨之聯(lián)動(dòng)打開，卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉。圖3.17自轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)所以在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)車廂翻轉(zhuǎn)的時(shí)候后廂門是完全依靠自重下垂的，在車廂傾斜卸貨的時(shí)候，后箱門是可以隨之打開的，當(dāng)車廂恢復(fù)水平的時(shí)候，后箱門也可以自動(dòng)的依靠重力而隨之關(guān)閉。另外，為了保持在后箱門關(guān)閉后，不會(huì)因?yàn)槠渌那闆r而再次打開，須在車廂的底部設(shè)計(jì)了一個(gè)倒鎖，它在后箱門關(guān)閉后會(huì)自動(dòng)工作把后箱門鎖死。圖3.17自轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)該設(shè)計(jì)方案的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，思路也比較清晰。缺點(diǎn)是該機(jī)構(gòu)在后攔板開啟之后就不能再對(duì)后攔板的位置進(jìn)行控制了，這樣后攔板就可能會(huì)在空中左右晃動(dòng)。為了防止貨物散落，與其配置了鎖止機(jī)構(gòu)，其設(shè)計(jì)如圖3.18所示，車廂固定鎖將車門自動(dòng)夾緊在車廂上，以防止車廂在汽車空載行駛時(shí)因顛簸而上下跳動(dòng)，其工作原理是：滾輪1的支座焊接在車廂7上，車廂傾斜時(shí)，貨物重力使固定鎖滾輪1脫離固定鎖壓板2，迫使壓板2連同聯(lián)接在它上面的帶四角形凸輪的轉(zhuǎn)軸一起圍繞銷3沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)車廂復(fù)位時(shí)，后箱門在自重和慣性力的作用下，使固定鎖滾輪1進(jìn)入固定鎖壓板2，迫使壓板2連同聯(lián)接在它上面的帶四角形凸輪的轉(zhuǎn)軸一起圍繞銷3沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，利用凸輪壓迫橡膠塊所產(chǎn)生的反力將滾子夾緊，使車廂與后箱門保持緊密可靠。圖3.18鎖止機(jī)構(gòu)圖3.18鎖止機(jī)構(gòu)1-滾輪2-壓板3-銷4-橡膠塊5-后箱門6-車廂3.4總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定綜合上述高位自卸汽車的各主要機(jī)構(gòu)的選定方案，最終所得到的整車裝配結(jié)構(gòu)如圖3.19所示。圖3.19高位自卸車整車總裝示意圖圖3.19高位自卸車整車總裝示意圖1-二類底盤2-舉升液壓缸3-傾卸液壓缸4-傾卸三角臂5-車廂6-后廂門開合機(jī)構(gòu)7-托架8-剪式舉升臂9-副車架第4章高位舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)是一種相對(duì)舉升位置更高的升高機(jī)構(gòu)，它由相等的八根剪叉臂組成（車廂兩側(cè)各四根）。圖4.1雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖4.1雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4.1所示，臂AE、CE、BD、BF均相等，剪叉臂AE和BF通過H點(diǎn)鉸接，臂BD和CE通過G點(diǎn)鉸接，臂AE和CE通過E點(diǎn)鉸接，臂BD和BF通過B點(diǎn)鉸接；F點(diǎn)與副車架鉸接，C點(diǎn)與托架鉸接；鉸接點(diǎn)A在液壓缸N的作用下能夠在水平滑槽中移動(dòng)，另外鉸接點(diǎn)D也能水平移動(dòng)，且與A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向相反。由于點(diǎn)A和D的移動(dòng)，從而車廂在垂直面內(nèi)升降并伴隨有少量水平位移。4.1高位舉升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析在車廂舉升過程中油缸以一定的速度推動(dòng)滑快A向后移動(dòng)，A點(diǎn)的速度為νA；由于A點(diǎn)的水平移動(dòng)帶動(dòng)雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而使得∠BFA發(fā)生變化，即由初始位置的φ0變?yōu)棣?=φ0+θ；因?yàn)榧羰綑C(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)點(diǎn)D同時(shí)向上和向前移動(dòng)，所以臺(tái)面DF在整個(gè)過程中向上向后移動(dòng)（為貨物的高位傾斜做準(zhǔn)備）。其中點(diǎn)B和點(diǎn)H的瞬時(shí)速度分別為νB和νH；點(diǎn)D的水平和垂直速度分別為νDx和νDy；車廂支撐臺(tái)面的水平和垂直平移速度分別為νX和νY。桿BF上B點(diǎn)、H點(diǎn)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心都為F點(diǎn)，從而可求得（取車廂移動(dòng)的方向?yàn)檎较?，即水平向右和垂直向上為正向），其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖4.2所示。B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度νB：（4-1）圖4.2雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)圖圖4.2雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)圖（4-2）點(diǎn)H分別相對(duì)于點(diǎn)A、F以相同的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，其中點(diǎn)A又以速度νA水平移動(dòng),而點(diǎn)F靜止不動(dòng)，于是可得：H點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)速度νHF：（4-3）（4-4）H點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)A以角速度ω運(yùn)動(dòng)的速度νHA：（4-5）（4-6）則點(diǎn)H的水平和垂直速度和:（4-7）（4-8）且，則：（4-9）D點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，則D點(diǎn)速度:（4-10）（4-11）將式（4-1）、（4-2）代入上式可得：（4-12）D點(diǎn)的升降速度與車廂支撐臺(tái)面的升降速度一致，因此臺(tái)面上升速度νY：（4-13）由于等臂雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)—點(diǎn)A、B、C始終在一條垂直線上，同樣點(diǎn)D、E、F也始終在同一鉛垂線上。從上述計(jì)算中可以發(fā)現(xiàn)，在車廂被舉升的整個(gè)過程中，點(diǎn)D、E、F沒有發(fā)生位移，即D、E、F三點(diǎn)只在垂直方向上有位移；那么車廂在舉升過程中的水平移動(dòng)量只取決于點(diǎn)A的水平移動(dòng)量，則臺(tái)面的水平運(yùn)動(dòng)速度：又因?yàn)榛霢由油缸Ⅰ直接水平推動(dòng)，所以油缸Ⅰ活塞的運(yùn)動(dòng)速度：則：（4-14）（4-15）（4-16）4.2高位舉升機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析高位自卸汽車的雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)，不計(jì)剪式機(jī)構(gòu)的重力和各種摩擦力，則該質(zhì)點(diǎn)系具有理想約束，因此可以用虛位移原理求解其所受各力的相互關(guān)系。虛位移原理：又稱分析靜力學(xué)的原理是所有作用在質(zhì)點(diǎn)系上的主動(dòng)力對(duì)其作用點(diǎn)的虛位移所作的虛功之和為零。對(duì)n個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)系，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：（4-17）式中Fi和δri分別表示第i個(gè)力和它的虛位移。圖4.3中雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)所受的主動(dòng)力為重力G（包括裝載質(zhì)量me，車廂質(zhì)量m1，車廂支撐臺(tái)面質(zhì)量m2）和水平油缸的水平推力FN。圖4.3雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析簡(jiǎn)圖圖4.3雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析簡(jiǎn)圖由虛位移原理可得（4-18）上式中兩虛位移的關(guān)系則：（4-19）由式（4-19）可知，在一定裝載質(zhì)量的情況下，油缸活塞對(duì)滑塊A的水平推力隨角度θ（θ為桿BF繞點(diǎn)F轉(zhuǎn)過的角度）變化而變化。根據(jù)設(shè)計(jì)要求的荷重和剪叉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸，可求出在整個(gè)升程范圍內(nèi)油缸活塞的推力，以此作為油缸選擇設(shè)計(jì)的依據(jù)。4.3高位舉升機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定4.3.1基本幾何尺寸的確定如圖4.4所示，AE、CE、BD、BF為桿長相等的四桿，AE與BF，CE與BD鉸接與中點(diǎn)H、G、A、D為滑動(dòng)鉸接。圖4.4圖4.4雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖設(shè)，初始位置，當(dāng)?shù)竭_(dá)最大升程時(shí)；由幾何關(guān)系可得：（4-20）（4-21）為了使整個(gè)舉升機(jī)構(gòu)不超過車廂底部安裝空間，需滿足：（4-22）（4-23）取，聯(lián)立（4-20）、（4-21）、（4-22）、（4-23）求解并圓整得：4.3.2舉升液壓缸推力T及行程S的確定考慮到超載的因素，因此計(jì)算臺(tái)面荷重應(yīng)有一定的安全系數(shù)，即臺(tái)面荷重：N由式（4-19）得：N由于液壓缸的作用力同時(shí)作用在兩等距離的內(nèi)剪叉臂上，所以油缸對(duì)單側(cè)內(nèi)剪叉臂的作用力P為：N（4-24）Smm4.4高位舉升機(jī)構(gòu)的校核本次設(shè)計(jì)的雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)各鉸接點(diǎn)均采用同型號(hào)的雙頭螺紋銷連接，因此在對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行校核的時(shí)候，除了要對(duì)剪叉臂進(jìn)行強(qiáng)度校核外，還要對(duì)各鉸接點(diǎn)的銷軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于在該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中各鉸接點(diǎn)的受力在不斷變化，只需最大受力點(diǎn)進(jìn)行校核。4.4.1各鉸接點(diǎn)的受力分析結(jié)合雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行整體受力分析，如圖4.5所示。設(shè)貨物重心與C點(diǎn)的距離K，A、D點(diǎn)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為f，不計(jì)雙級(jí)剪式機(jī)構(gòu)的自身重力和內(nèi)部摩擦力。圖4.5雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖4.5雙級(jí)剪式舉升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖①將貨物對(duì)該機(jī)構(gòu)的作用力分解到C、D兩點(diǎn)上根據(jù)力學(xué)定理可得：（4-25）（4-26）（4-27）②將剪式機(jī)構(gòu)看作一個(gè)整體，根據(jù)力學(xué)定理可得A、F點(diǎn)的受力情況：（4-28）（4-29）（4-30）（4-31）③對(duì)臂AHE及CGE隔離受力分析，如圖4.6所示，根據(jù)力學(xué)定理可得：圖4.6剪叉臂受力簡(jiǎn)圖（a）圖4.6剪叉臂受力簡(jiǎn)圖（a）則：（4-32）則：（4-33）聯(lián)立式（4-32）和（4-33），得（4-34）對(duì)E點(diǎn)取矩，（4-35）將式（4-25）、（4-26）、（4-28）、（4-29）及（4-34）代入式（4-35），則：（4-36）（4-37）（4-38）④以臂BGD為隔離研究對(duì)象，如圖4-7所示。圖4.7圖4.7剪叉臂受力簡(jiǎn)圖（b）則：（4-39）4.4.2各鉸接點(diǎn)銷的選擇與校核考慮到整車結(jié)構(gòu)的整體布局需要，以及結(jié)合高位自卸汽車的整車裝配草圖，取mm；根據(jù)摩擦副的特性，取。對(duì)上述各鉸接點(diǎn)在任意角度時(shí)的計(jì)算公式的分析計(jì)算，可知H點(diǎn)承受的作用力最大，且當(dāng)時(shí)作用在H點(diǎn)的力最大。由式（4-37）知，當(dāng)時(shí)KNKN銷軸均用45鋼制造，作調(diào)質(zhì)處理，其屈服強(qiáng)度[]=355MPa，選擇安全系數(shù)為2，其許用剪切應(yīng)力[]=0.5[]=177.5MPa?？紤]到生產(chǎn)制造的方便、節(jié)省制造工時(shí)，在使用材料允許的條件下，該機(jī)構(gòu)交接的雙頭螺紋銷均采用同一直徑，取mm。MPa因此，該機(jī)構(gòu)所有鉸接點(diǎn)選用的銷均滿足強(qiáng)度要求。4.4.3油缸作用處桿件尺寸的確定與校核考慮到該桿件所受的作用力比剪式機(jī)構(gòu)鉸接點(diǎn)處的力大，經(jīng)比較后取mm。MPa經(jīng)校核可知，該桿件滿足使用的強(qiáng)度要求。第5章高位傾卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算圖5.1傾卸機(jī)構(gòu)工作原理簡(jiǎn)圖油缸后推連桿式傾卸機(jī)構(gòu)又稱D式傾卸機(jī)構(gòu)，其工作原理如圖5.1所示。該傾斜機(jī)構(gòu)由傾卸油缸OB、三角臂ABC、拉桿OA構(gòu)成。工作狀態(tài)下油缸充油使活塞桿OB一邊旋轉(zhuǎn)一邊升高。三角臂通過鉸接點(diǎn)C使貨廂繞后鉸接點(diǎn)K翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)貨廂傾斜卸貨。當(dāng)卸貨完成后，液壓操縱手柄扳到“下降”位置，車廂在自重作用下使油缸回油并復(fù)位。圖5.1傾卸機(jī)構(gòu)工作原理簡(jiǎn)圖5.1傾卸機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定油缸后推連桿式傾卸機(jī)構(gòu)主要需確定的尺寸有三角臂的尺寸、拉桿的尺寸、液壓缸的推力及行程、整體的安裝位置等。5.1.1車廂最大傾卸角的確定自卸汽車是利用傾卸機(jī)構(gòu)使車廂具有一定的傾角，而使貨物自動(dòng)卸下。因而只有當(dāng)其傾斜角度大于松散貨物的安息角后，貨物才可能傾卸干凈，而大部分貨物的安息角都在35°~50°的范圍內(nèi)（見表5.1）。同時(shí)考慮到松散貨物在濕淋狀態(tài)下其附著力的增加，故而國內(nèi)外自斜汽車的最大傾卸角有增加的趨勢(shì)，目前有的已達(dá)到60°。參考絕答部分同類車型以及本次設(shè)計(jì)的要求，最后確定該高位自斜汽車的最大傾卸角為55°。5.1.2液壓缸最大推力Pmax的確定跟據(jù)式計(jì)算得KN。5.1.3拉桿最大拉力Tmax的確定根據(jù)式計(jì)算得KN。表5.1部分松散貨物的安息角物料名稱安息角物料名稱安息角無煙煤27°~45°細(xì)砂（濕）30°~35°焦碳50°石灰石40°~45°鐵礦石40°~45°生石灰40°~50°銅礦35°~45°粘土50°粗砂50°水泥40°~45°5.1.4銷的選擇與校核銷軸均用45鋼制造，作調(diào)質(zhì)處理，其屈服強(qiáng)度[]=355MPa，選擇安全系數(shù)為2，其許用剪切應(yīng)力[]=0.5[]=177.5Mpa?？紤]到生產(chǎn)制造的方便、節(jié)省制造工時(shí)，在使用材料允許的條件下，該機(jī)構(gòu)交接的雙頭螺紋銷均采用同一直徑，取mm。由上述各力的計(jì)算分析可知，整個(gè)機(jī)構(gòu)中油缸作用點(diǎn)處所受力最大，且在傾卸角時(shí)取得極限值。MPa因此，該機(jī)構(gòu)所有鉸接點(diǎn)選用的銷均滿足強(qiáng)度要求。第6章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)高位自卸汽車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，將直接影響整車的性能和生產(chǎn)效率。高位自卸汽車液壓系統(tǒng)一般主要包括舉升液壓系統(tǒng)、傾卸液壓系統(tǒng)以及其他輔助液壓系統(tǒng)。本次高位自卸汽車的改裝設(shè)計(jì)主要偏重于機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析，而其液壓系統(tǒng)所采用的油泵、油缸、液壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化且由專業(yè)化液壓件廠集中生產(chǎn)供應(yīng)；因此在改裝設(shè)計(jì)中只需要進(jìn)行液壓元件計(jì)算選型。其主要內(nèi)容包括油缸的直徑與行程、油泵工作壓力、流量、功率以及各種相關(guān)控制閥的選型等。6.1油缸的計(jì)算與選型油缸是液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件，也是上述舉升和傾卸兩大機(jī)構(gòu)的直接動(dòng)力來源。通常油缸分為活塞式和浮拄式兩類?；钊骄鶠閱蜗蜃饔茫涓左w長度大而伸縮長度小、使用油壓低（一般不超過14MPa）。浮拄式為多級(jí)伸縮式油缸，一般有2～5個(gè)伸縮節(jié)，其結(jié)構(gòu)緊湊，并具有短而粗、伸縮長度大、使用油壓高（可達(dá)35MPa）,易于安裝布置等優(yōu)點(diǎn)。浮拄式油缸又分為單向作用式與雙向作用式。雙向作用式用油壓輔助車廂降落，因此工作平穩(wěn)，降落速度快。直推式傾卸機(jī)構(gòu)多采用單作用多級(jí)油缸；而桿系組合式傾卸機(jī)構(gòu)多采用單作用單級(jí)油缸。6.1.1油缸直徑及行程的確定油缸選型主要依據(jù)所需的最大作用力以及最大工作行程來確定的。根據(jù)液壓系統(tǒng)中油缸的工作特點(diǎn)，則：（6-1）式中：—系統(tǒng)效率，通常按=0.8；—液壓系統(tǒng)額定工作壓力（MPa），參考表6.1選取,越高，對(duì)密封要求也越高，成本亦隨之上升；根據(jù)機(jī)構(gòu)的類型及其工作特點(diǎn)，取MPa。表6.1液壓設(shè)備常用的工作壓力設(shè)備類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械或中型工程機(jī)械液壓機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力P/（MPa）0.8~2.03~52~88~1010~1620~32（1）舉升機(jī)構(gòu)油缸直徑與行程的計(jì)算由式（6-1）可知：mmmm（2）傾卸機(jī)構(gòu)油缸直徑與行程的計(jì)算由式（6-1）可知：mm參考同類車型機(jī)構(gòu)，取mm。6.1.2油缸的選型根據(jù)上述計(jì)算的L和d值，查閱相關(guān)資料：舉升機(jī)構(gòu)油缸選用單級(jí)活塞雙作用缸HSG-L-01-250/180×800-E2501；傾卸機(jī)構(gòu)油缸選用多級(jí)活塞單作用缸3TGI-E150×880。6.2油泵的計(jì)算與選型自卸車常用油泵分為齒輪油泵與柱塞泵兩類。齒輪泵多為外嚙合式，在相同體積下齒輪泵比柱塞泵流量大但油壓低。柱塞泵最大特點(diǎn)是油壓高（油壓范圍16～35MPa），且在最低轉(zhuǎn)速下仍能產(chǎn)生全油壓，固可縮短舉升時(shí)間。中輕型自卸車上多采用齒輪泵，常用系列有CB、CBX、CG、CN等；重型自卸車常采用柱塞泵6.2.1油泵工作壓力P的計(jì)算（6-2）式中：—油缸最大作用力，(N)；—油缸橫截面積，(m2)。則：MPa6.2.2油泵理論流量QT的計(jì)算（6-3）式中：—油缸最大工作容積（m3），按下式計(jì)算：L、、的單位均為m；—舉升時(shí)間，(s)，一般要求20s，取s；—液壓泵容積效率=0.85~0.9。則：L6.2.3油泵排量q的計(jì)算mL/r（6-4）式中：——油泵流量，(L/min)；——油泵額定轉(zhuǎn)速，(r/min)。取力器速比：；油缸工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：r/min；則，油泵轉(zhuǎn)速r/min那么：mL/r（6-5）6.2.4油泵功率N的計(jì)算（6-6）式中：—油泵最大工作壓力，(Pa)；—油泵額定流量，(m3/s)；—油泵總效率=0.8。則：KW6.2.5油泵的選型根據(jù)上述計(jì)算P、、q和N的值，查閱相關(guān)資料，選擇CB-FD40型號(hào)的單齒輪泵。6.3油箱與油管的計(jì)算與選型6.3.1油箱容積V的計(jì)算一般要求油箱容積不得小于全部工作油缸工作容積的三倍，即：則：L取L6.3.2油管內(nèi)徑d的計(jì)算由即：式中：—油泵理論流量，(L/min)；—管路中油的流速；高壓管路中油的流速3.6m/s；低壓管路中油的流速m/s。則：高壓油管內(nèi)徑mm低壓油管內(nèi)徑mm根據(jù)管路計(jì)算結(jié)果選用（HG4-406-66）兩層鋼絲編織膠管作為高壓管，管接頭形式為A型扣壓式；低壓回油管則選用（HG4-406-66）一層鋼絲編織低壓膠管。液壓油冬季選用HJ-20號(hào)機(jī)械油，夏季HJ-30號(hào)機(jī)械油。6.4取力器的選型各類專用汽車的專用工作裝置主要由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源。取力器就是汽車的一種專用動(dòng)力輸出裝置。它從發(fā)動(dòng)機(jī)取出部分功率，用于驅(qū)動(dòng)各類液壓泵、真空泵、空壓機(jī)以及各種專用汽車工作機(jī)械。6.4.1取力器布置方案的選定專用車取力總布置方案決定于取力方式。常見的取力方式有發(fā)動(dòng)機(jī)取力、變速器取力、傳動(dòng)軸取力、分配器取力等四種。從發(fā)動(dòng)機(jī)前端取力的特點(diǎn)是采用液壓傳動(dòng)，適合于遠(yuǎn)距離輸出動(dòng)力。固此種取力方式常用于由長頭式汽車底盤改裝的大型混泥土攪拌運(yùn)輸車。從飛輪后端取力的特點(diǎn)是取力器不受主離合器影響，傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)直接相連，取力器到工作裝置距離短、傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、取出的功率大、傳動(dòng)效率高。這種方案應(yīng)用較廣，如平頭式汽車改裝的大、中型混泥土攪拌車等。從變速器取力有多種方案，如從中間軸末端取力，從道檔齒輪取力，從Ⅱ軸上取力等。但最常見的還是從中間軸齒輪取力，稱為側(cè)置式取力，又可分為左側(cè)與又側(cè)布置方案。從變速器軸取力的布置方案又稱變速器上置式方案。此種方案將取力器疊置于變速器之上，用一惰輪與軸常嚙合齒輪嚙合獲取動(dòng)力，固需改制原變速器頂蓋。此方案應(yīng)用很廣，如自卸車、冷藏車、垃圾車等一般都從變速器上端取力。從傳動(dòng)軸取力方案是將取力器設(shè)計(jì)成一獨(dú)立結(jié)構(gòu)，設(shè)置于變速器輸出軸與汽車萬向傳動(dòng)軸之間，該獨(dú)立的專用取力裝置固定在汽車車架上不隨傳動(dòng)軸擺動(dòng)，也不伸縮。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使用可伸縮的附件傳動(dòng)軸與其相連，并應(yīng)注意動(dòng)平衡與隔振消振。從分動(dòng)器取力布置方案主要用于全輪驅(qū)動(dòng)的牽引車、汽車起重機(jī)等來驅(qū)動(dòng)絞盤或起重機(jī)構(gòu)。從取力器到工作裝置間可采用機(jī)械傳動(dòng)或液壓傳動(dòng)。根據(jù)所選二類底盤的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用從變速器中間軸取力的方式。6.4.2取力器型號(hào)的選定取力器實(shí)質(zhì)上是一種單級(jí)變速器。其基本參數(shù)有取力器總速比、額定輸出轉(zhuǎn)矩、輸出軸旋向以及結(jié)構(gòu)質(zhì)量等。參考同類型車輛，并根據(jù)本次高位自卸汽車的改裝需要，最終選擇4205D1-010型號(hào)的取力器。它采用的是法蘭盤連接方式，其輸出旋向與發(fā)動(dòng)機(jī)旋向相反，總速比為1.588。第7章高位自卸基本性能參數(shù)計(jì)算專用汽車性能參數(shù)計(jì)算是總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，其目的是檢驗(yàn)整車參數(shù)選擇是否合理，使用性能參數(shù)能否滿足要求。最基本的性能參數(shù)計(jì)算包括動(dòng)力性計(jì)算、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性計(jì)算。7.1高位自卸汽車整車參數(shù)表7.1高位自卸汽車部分整車參數(shù)名稱符號(hào)數(shù)值與單位發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率117KW發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速2900r/min發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩431Nm發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速1800～2000r/min車輪動(dòng)力半徑0.508m車輪滾動(dòng)半徑0.524m主減速比6.23汽車列車迎風(fēng)面積6.32m2汽車列車總質(zhì)量(滿載)10700kg表7.2高位自卸汽車變速器速比擋位123456倒擋傳動(dòng)比7.6404.8342.8561.8951.3371.0007.1077.2動(dòng)力性計(jì)算7.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性發(fā)動(dòng)機(jī)外特性是指發(fā)動(dòng)機(jī)油門全開時(shí)的速度特性，是汽車動(dòng)力性計(jì)算的主要依據(jù)。在外特性圖上，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的二條重要特性曲線，為非對(duì)稱曲線。工程實(shí)踐表明，可用二次三項(xiàng)式來描述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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）；、、—待定系數(shù)，由具體的外特性曲線決定；、、可由多種途徑獲得,下面是常用的兩種計(jì)算方法。（1）不知外特性曲線時(shí)，按經(jīng)驗(yàn)公式擬合外特性方程式如果沒有所要的發(fā)動(dòng)機(jī)外特性，可從發(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)，然后用下列經(jīng)驗(yàn)公式來描述發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性:（7-2）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），。由公式（7-1）和公式（7-2），可得（7-3）發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線是在室內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)架上測(cè)量出來的，應(yīng)對(duì)臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)用修正系數(shù)進(jìn)行修正，才能得到發(fā)動(dòng)機(jī)的使用外特性。（2）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知道發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線時(shí)，則可利用拉格朗日三點(diǎn)插值法求出公式（7-1）中的待定系數(shù)、、。在外特性曲線上選取三個(gè)點(diǎn)，即、，、，、，依拉氏插值三項(xiàng)式有:（7-4)將上式展開，按冪次高低合并，然后與（5.1）式比較系數(shù)，即可得三個(gè)待定系數(shù)為：（7-5）7.2.2汽車的行駛方程式高位自卸汽車在直線行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力之間存在如下平衡關(guān)系：（7-6）式中：—驅(qū)動(dòng)力，（）；—滾動(dòng)阻力，（）；—坡道阻力，（）；—空氣阻力，（）；—加速阻力，（）。（1）驅(qū)動(dòng)Ft的計(jì)算高位自卸汽車在地面行駛時(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：（7-7）式中—變速器某一擋的傳動(dòng)比；—主減速器傳動(dòng)比；—傳動(dòng)系統(tǒng)某一擋的機(jī)械效率；—驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力半徑，（m）；—發(fā)動(dòng)機(jī)外特性修正系數(shù)。（2）滾動(dòng)阻力Ff的計(jì)算高位自卸汽車的滾動(dòng)阻力由下式計(jì)算：（7-8）式中—后欄板起重運(yùn)輸汽車的總質(zhì)量（Kg）；—道路坡度角（°）；—滾動(dòng)阻力系數(shù)。滾動(dòng)阻力系數(shù)取決于輪胎的結(jié)構(gòu)形式及氣壓、車輛的行駛速度、路面條件等因素。當(dāng)車速在km/h以下時(shí)，可取常數(shù)；當(dāng)車速超過km/h時(shí)，可用經(jīng)驗(yàn)公式來求得。（式中、、分別為常數(shù)項(xiàng)、比例系數(shù)、高位自卸汽車行駛的速度。）（3）坡道阻力Fi的計(jì)算高位自卸汽車上坡行駛時(shí)，整車重力沿坡道的分力為坡道阻力，其計(jì)算公式為：（7-9）（4）空氣阻力Fω的計(jì)算大量試驗(yàn)結(jié)果表明，汽車的空氣阻力與車速的平方成反比，即（7-10）式中—空氣阻力系數(shù)，高位自卸汽車可取為0.5～0.9；—迎風(fēng)面積（m2），可按估算，為輪距（m），為整車高度（m）。（5）加速阻力Fj的計(jì)算加速阻力是汽車加速行駛時(shí)所需克服的慣性（7-11）式中—汽車加速度（m/s2）；—汽車整備質(zhì)量（kg）；—傳統(tǒng)系統(tǒng)回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。的計(jì)算公式為（7-12）式中—車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·m2）；—發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·m2）；—車輪的滾動(dòng)半徑（m）。進(jìn)行動(dòng)力性計(jì)算時(shí)，若不知道、值，則可按下述經(jīng)驗(yàn)公式估算值：（7-13）式中。低擋時(shí)取上限，高檔時(shí)取下限。將式（7-7）、（7-8）、（7-9）、（7-10）、（7-11）及（7-1）代入式（7-6），換算后得（7-14）又因?yàn)椋?-15）將式（7-15）代入（7-14）并整理后，得：（7-16）式中：（7-17）7.2.3動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算衡量汽車動(dòng)力性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)有最高車速、最大爬坡度和加速性能。（1）最高車速vmax根據(jù)最高車速的定義，有,,，由式（7-16）可得：將式（7-8）代入上式，有：因所以令（7-18）又因,，可確定專用汽車的最高車速為：（7-19)（2）最大爬坡度imax當(dāng)汽車以最低擋穩(wěn)定速度爬坡時(shí)，有，為簡(jiǎn)化，可設(shè)，則由式（7-16）可得：(7-20)對(duì)上式兩邊以為自變量求導(dǎo)，可得：（7-21）當(dāng)時(shí)，取最大值，此時(shí)有：代入式（7-20），可得：令（7-22）則：對(duì)上式進(jìn)行整理后可得：當(dāng)時(shí)，，但實(shí)際上滾動(dòng)阻力總是存在，并且滾動(dòng)阻力系數(shù)愈大，汽車爬坡能力愈小。因此上式中應(yīng)取負(fù)號(hào)，又因，則上式可簡(jiǎn)化為（7-23）由此可得到專用汽車的最大爬坡度，為：（7-24）3）加速度amax專用車輛在水平路面上的加速度的計(jì)算公式如下：（7-25）專用車輛在某一擋位加速過程中最大加速度可由的極值點(diǎn)求出，令：得到極值點(diǎn)的車速：（7-26）將（7-26）式代入（7-25）式，可得專用汽車在該擋時(shí)的最大加速度為：（7-27）7.2.4高位自卸汽車整車動(dòng)力性計(jì)算確定動(dòng)力性計(jì)算所需的有關(guān)系數(shù)表7.3動(dòng)力性計(jì)算需確定的有關(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)0.90直接擋時(shí)傳動(dòng)系效率0.90其它擋時(shí)傳動(dòng)系效率0.87空氣阻力系數(shù)0.68滾動(dòng)阻力系數(shù)0.00430.000148表7.4質(zhì)量換算系數(shù)的計(jì)算結(jié)果檔位123456檔位2.7811.8041.3481.1931.1281.12.597（2）確定發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線的數(shù)學(xué)方程由于沒有所要的發(fā)動(dòng)機(jī)外特性，故采用經(jīng)驗(yàn)公式擬合外特性方程式。將表5.1中相關(guān)數(shù)值代入公式（7-5），可得N·m即得發(fā)動(dòng)機(jī)外特性的數(shù)學(xué)方程如下：（3）計(jì)算各檔位時(shí)的系數(shù)A、B、C1、C2和D的值依據(jù)公式（7-17）和（7-18），將上面確定的有關(guān)參數(shù)分別代入計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果如表5.5所列。表7.5各檔位時(shí)的系數(shù)A、B、C1、C2和D的計(jì)算結(jié)果檔位1-0.24710.68330.1506-1048600.56192-0.60660.15990.9531-1048600.43003-0.12670.55820.5631-1048600.14504-0.38380.24580.3736-1048600.63005-0.14750.12830.2636-1048600.49716-0.7490.7780.2040-1048600.3530倒檔-0.19240.34570.1401-1048600.9640（4）計(jì)算高位自卸汽車的最高車速vmax將直接檔（第6檔位）、、、和值代入式（7-19），可得該高位自卸汽車的最高車速為km/h（5）計(jì)算最大坡度imax將最低檔（第一檔位）、、、的值代入式（7-22），可得：將E代入式（7-23），可得：高位自卸汽車的最大爬坡度為：（6）最大加速度amax將各檔的、、的值代入式（7-27）有：表7.6各檔的最大加速度檔位123456倒檔1.0731.0090.7590.5270.3510.2351.0517.3燃油經(jīng)濟(jì)性計(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)車速滿載行駛的百公里油耗量來評(píng)價(jià)，也稱百公里油耗或等速百公里油耗，它可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性或萬有特性來計(jì)算。首先根據(jù)高位自卸汽車的行駛初速度開始，計(jì)算出相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，有：(r/min)(7-28)然后計(jì)算出高位自卸汽車在該車速時(shí)的整車驅(qū)動(dòng)功率或發(fā)動(dòng)機(jī)的有效輸出功率（平坦路面上勻速行駛時(shí)，=0，=0）（KW）（7-29）根據(jù)和的計(jì)算值，在萬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)