自卸車改裝設計畢業(yè)設計論文

摘要去年以來，我國專用車市場獲得很好的經營業(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。自卸汽車27125輛，占總量的11.76％。伴隨國內基礎設施建設需要不停增長，自卸車產量近年來一直保持較高產銷量，在專用車綜合產量中保持第一位置，但在種類、型式、材料運用方面與國外尚有一定的差距。本文首先對自卸車的設計特點以及國內外發(fā)展現實狀況做了有關的概述。接著，從車廂的設計、舉升機構的設計、取力器的設計等方面進行了EQ3090自卸車的總體設計，并對主車副車架進行了改裝與設計。對整個EQ3090自卸車的外廓尺寸、輪距與軸距尺寸、前懸后懸以及整車的裝載質量、整備質量、總質量和軸載質量進行了有關的計算與設計。關鍵字：自卸汽車總體布置設計副車架軸載質量舉升機構

AbstractSincelastyear,ourcountrySpecialPurposeVehicleindustryisintheboom,with395carrefitenterpriseallaroundthecountryrefitting230.6thousandcars,selling230.5thousand.autounloadvehiclethe27125car,accountfor11.76%oftotaldeal.alongwiththedevelopmentoflocalfoundationfacilities,inrecentyearsautounloadvehicleyieldhasbeenkeepinginhigherproduction&sales,remainsinthefirstplaceinSpecialPurposeVehicleproduction.However,inaspectsofcategory,pattern,materialapplication,comparedwithforeigncountriesthereisstillalongwaytogo.

Inthispaper,firstly,Imadeageneralabouttheautounloadvehicledesignanditsdevelopmentdomesticandabroad.Then,atthepointofcompartment,risingorganizationetc,IstartedthedesignoftheEQ3090autounloadvehicle.Also,Irefitanddesignedthevice-carstalk.TowholeEQ3090theladingquantity,reorganizationquantity,measure,tread,wheelbase,forwardsuspensionbehind，proceededtherelatedcalculationanddesign.Keywords:autounloadvehicletotalarrangementvice-carstalkraisingorganization1概述1.1專用汽車設計特點 專用汽車與一般汽車的區(qū)別重要是改裝了具有專用功能的上裝部分，能完畢某些特殊的運送和作業(yè)功能。因此在設計上，除了要滿足基本型汽車的性能規(guī)定外，還要滿足專用功能的規(guī)定，這就形成了其自身特點，概括如下：專用汽車設計多選用定型的基本型汽車底盤進行改裝設計 這首先就需要理解國內外汽車產品，尤其是貨車產品的生產狀況、底盤規(guī)格、供貨渠道、銷售價格及有關資料等。然后根據所設計的專用汽車的功能和性能指標規(guī)定，在功率匹配、動力輸出、傳動方式、外形尺寸、軸載質量、購置成本等方面進行分析比較，優(yōu)選出一種基本型汽車底盤作為專用汽車改裝設計的底盤。能否選到一種好的汽車底盤，是能否設計出一種好的專用汽車的前提。對于不能直接采用二類底盤或三類底盤進行改裝的專用汽車，也應盡量選用定型的汽車總成和部件進行設計，以縮短產品的開發(fā)周期和提高產品的可靠性。專用汽車設計的重要工作是總體布置和專用工作裝置匹配設計時既要保證專用功能滿足其性能規(guī)定，也要考慮汽車底盤的基本性能不受到影響。在必要時，可合適減少汽車底盤的某些性能指標，以滿足實現某些專用工作裝置性能的規(guī)定。針對專用汽車品種多、批量少的生產持點 專用汽車設計應考慮產品的系列化，以便根據不一樣顧客的需要而能很快的進行產品變型圖1—1為菜廠牽引車、半掛車和全掛車系列型譜。對專用汽車零部件的設計，應按“三化”的規(guī)定進行，最大程度地選用標難件，或選用已經定型產品的零部件，盡量減少自制件。對專用汽車自制件的設計，應遵照單件或小批量的生產持點工的也許性。對專用汽車工作裝置中的某些關鍵部件和總成，如多種水泵、油泵、氣泵、空壓機及多種閥等，要從專業(yè)生產廠家中優(yōu)選因專用汽車專題作業(yè)性能的好壞，重要決定干這些部件的性能和可靠性。在一般汽車底盤上改裝的專用汽車，底盤受載狀況也許與原設計不一樣，因此要對某些重要的總成構造件進行強度校核。專用汽車設計應滿足有關機動車輛公路交通安全法規(guī)的規(guī)定對于某些特殊車輛，如重型半掛車、油田修井車、機場寬體客車等，應作為特定作業(yè)環(huán)境的特種車輛來處理。某些專用汽車也許會在很惡劣的環(huán)境下工作，其使用條件復雜，要理解和掌握國家及行業(yè)對應的規(guī)范和原則，使專用汽車有良好的適應性，工作可靠，是要設安全性裝置。綜上所述，專用汽車的設計有其自身的特點和規(guī)定，既要滿足汽車設計的一般規(guī)定．同步又要獲得好的專用性能。這就規(guī)定汽車和專用工作裝置合理匹配，構成一種協(xié)調的整體，使汽車的基本性能和專用功能都得到充足發(fā)揮。由于專用汽車種類繁多、構造復雜、使用面廣、開發(fā)期短等待點，因此專用汽車設計人員．既要具有汽車設計的知識相能力．向時也要掌握專用汽車多種不一樣工作裝置的原理與設計計算。此外專用汽車設計人員還需要對顧客的規(guī)定，市場動態(tài)有充足的理解，這樣設計的產品才能在性能上先進，在市場上適銷對路，在使用上滿足顧客的規(guī)定。1.2國內專用車發(fā)展現實狀況我國專用車市場“蛋糕”將越做越大。去年以來，我國專用車市場獲得很好的經營業(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％。今年1～8月份，各類專用車銷售均有較大增幅，樂觀估計今年整年專用車產銷將達30萬輛。通過數字來看，去年一年銷售專用車達23萬輛，結合我國道路、經濟等實際狀況，應當說數量還是比較可觀的。不過問題就在于395家改裝企業(yè)才生產23萬輛?？梢钥闯?，我國汽車改裝企業(yè)和汽車制造同樣，存在著規(guī)模小、技術落后、生產點過多等問題。從改裝車生產分布地區(qū)來看，也存在較大不均衡性。江蘇、河北、安徽、河南等8個省去年產量之和約占總產量的75％，其他21個省僅占總產量的25％。地區(qū)的不均衡性也顯示出專用車市場前景看好。目前，我國改裝車市場最大銷售量約25萬輛左右，改裝量最大的除了客車外，重要有廂式車、罐式車、自卸車等重要車型。不過總體來看，這些專用車均存在技術附加值低、工藝較落后等問題。從品種來看，我國改裝車品種較少，僅有400多種品種。那么，未來改裝車市場究竟是什么市場呢？肯定地說，應當向多品種、高、精、尖方向發(fā)展。這種發(fā)展方向除了我國公路條件改善外，還和我國公路貨品運送市場息息有關。目前，我國公路貨運市場的主體仍然是以個體戶為主，公路貨運甚至還談不上物流管理，具有運送成本高、隨意性大、服務沒有保證等特點。伴隨我國加入世界貿易組織，這種格局將要逐漸被打破。我國汽車工業(yè)保護期只有五年，不過公路貨運市場卻可以向外資開放。跨國物流企業(yè)正虎視眈眈盯著中國公路貨運這塊大市場。這場戰(zhàn)斗誰是贏者，不言自明。集團化貨運市場對卡車的個性化規(guī)定將越來越高，同步需求數量也將越來越大。可以毫不夸張地說，未來的卡車發(fā)展方向將是專用車。美國等發(fā)達國家專用車市場十分巨大，專用車具有品種多、技術含金量高等特點。就專用車品種而言，美國就有5000多種品種，甚至諸多專用車已經被E化，裝有電腦、衛(wèi)星導航等系統(tǒng)。確切地說，我國專用車市場最終是向多品種、高精尖的方向發(fā)展。尤其是伴隨我國公路運送主體的逐漸變化，將加緊產品構造的變化和技術的升級。1.3自卸車概述自卸汽車是運用本車發(fā)動機動力驅動液壓舉升機構，將其車廂傾斜一定角度卸貨，并依托車廂自重使其復位的專用汽車。自卸汽車按其用途可分為兩大類：一類屬非公路運送用的重型和超重型(裝載質量在20t以上)自卸汽車。重要承擔大型礦山、水利工地等運送任務，一般是與挖掘機配套使用。此類汽車也稱為礦用自卸汽車。它的長度、寬度、高度以及軸荷等不受公路法規(guī)的限制，但它只能在礦山、工地上使用。另一類用于公路運送用的輕、中、重型(裝載質量在2～20t)一般自卸汽車。它重要承擔砂石、泥土、煤炭等松散貨品運送，一般是與裝載機配套使用。某些自卸汽車是針對專門用途設計的，故又稱專用自卸汽車。如：擺臂式自裝卸汽車、自裝卸垃圾汽車等。圖1-1為一般自卸汽車的構造構成。一般自卸汽車技裝載質量分為：輕型自卸汽車、中型自卸汽車和重型自卸汽車；按運載貨品傾卸方向分為：后傾式、側傾式、三面傾式和底卸式自卸汽車；按車廂欄板構造分為：欄板一面啟動式、欄板三面啟動式和簸箕式(即無后欄板)自卸汽車。伴隨國內基礎設施建設需要不停增長，自卸車產量近年來一直保持較高產銷量，在專用車綜合產量中保持第一位置，但在種類、型式、材料運用方面與國外尚有一定的差距。自卸汽車繼續(xù)迅速增長，銷量超過載貨汽車上升到第一位。重要原因是固定資產投資強勁增長，巨大的投資規(guī)模奠定了自卸車市場需求基礎；自卸汽車品種增長，不僅適應和滿足施工需求，同步向運送市場發(fā)展；牽引汽車保持較快發(fā)展，已成為長距離公路運送的主力車型。圖1-1一般自卸汽車構造構成1-液壓傾卸操縱裝置；2-傾卸機構；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總體布置設計2.1專用汽車總體布置原則專用汽車總體布置的任務是對的選定整車參數，合理布置工作裝置和附件。使取力裝置、專用工作裝置、其他附件與所選定的汽車底盤構成互相協(xié)調和匹配的整體，到達設計任務書所提出的整車基本性能和專用性能的規(guī)定。在進行總體布置時應按照如下原則：盡量防止對汽車底盤各總成位置的變動由于某些總成部件位置的變動，不僅會增長成本，并且也也許影響到整車性能。但有時為了滿足專用工作裝置的性能規(guī)定，也需要作某些改動，如截短原汽車底盤的后懸、燃油箱和備胎架的位置作合適調整等。但變化的原則是不影響整車性能。應滿足專用工作裝置性能的規(guī)定，使專用功能得到充足發(fā)揮例如氣卸散裝水泥罐式汽車的專用功能是運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。氣卸水泥的重要性能指標是水泥剩余率或?；衣?，為了減少這一指標，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心提高，減少了側傾穩(wěn)定角，因此也可以水平布置。因此在進行總布置時，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-調速器操縱桿；11-卸料軟管；12-進氣管道裝載質量、軸載質量分派等參數的估算和校核為適應汽車底盤或總成件的承載能力和整車性能規(guī)定，在總布置初步完畢后應對某些參數其中最重要波及的是裝載質量確實定和軸載質量的分派進行估算和校核，這些參數對整車性能有很大影響。若不滿足規(guī)定．應修改總體布置方案。應防止工作裝置的布置對車架導致集中載荷例如在圖2-2混凝土攪拌運送車的布置方案中，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化成均布載荷，有助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)比較應盡量減少專用汽車的整車整備質量，提高裝載質量由于專用汽車工作裝置的增長，使得專用汽車的整備質量比同類底盤的一般貨車要增長。據記錄，一般自卸車要增長耗材5％～10％，一般罐式車要增長耗材15％～25％，因此，減少整備質量，充足運用底盤的裝載質量，增大質量運用系數，是專用汽車改裝設計過程個要追求的重要指標之一。應符合有關法規(guī)的規(guī)定例如對整車的長、寬、高、后懸等尺寸在有關法規(guī)中部有明確的規(guī)定，一定不能超過原則的規(guī)定。2.2車廂的設計2.1.1自卸汽車車廂的構造形式車廂是用于裝載和傾卸貨品。它一般是由前欄板、左右側欄板，圖2-3為經典的底板橫剖面呈矩形的后傾式車廂構造。為防止裝載時物料下落碰壞駕駛室頂孟，一般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。車廂的側欄板、前后欄板外側面一般布置有加強筋。后傾式車廂廣泛用于輕、中和重型自卸汽車。它的左右側欄板固定，后欄板左右兩端上部與側欄板餃接，后欄板借此即可啟動或關閉。圖2-3車廂構造圖1-車廂總成；2-后欄板；3、4-鉸鏈座；5-車廂鉸支座；6-側欄板；7-防護擋板；8-底板側傾式及三面傾卸式車廂欄板與底板為直角，如圖2-4所示。其欄板啟動、關閉的鉸接軸為上置式，啟動時，欄板呈自由懸垂狀，多用于有側傾規(guī)定的中型自卸汽車。礦用白卸汽車和重型自卸汽車的車廂多采用簸箕式，以以便裝載，傾卸礦石、砂石等。有的簸箕式車廂采用雙層底板構造，以增長底板的強度和剛度，并可減輕自重。簸箕式車廂如圖2-5所示。圖2-4側頃式及三面傾卸式車廂圖2-5簸箕式車廂 本文設計的EQ3090是承擔市區(qū)或市郊短途運送的一般自卸汽車，沒有側傾規(guī)定，故采用后傾式車廂。2.1.2車廂的設計規(guī)范及尺寸確定將全金屬焊接車廂設計成等剛度體車廂是自卸汽車設計的重點.不過很難既能保證高強度又能保證輕量化。就整車而言，可以當作由車輪、前軸、后橋殼、懸架、車架、車廂及其橡膠緩沖塊等不一樣剛度單元組合而成的彈性體，受力時，將按照各自的剛度產生各自的變形，其變形量與剛度成反比，吸取的能量與剛度成正比。車廂剛度，無論是彎曲剛度還是扭轉剛度，都會增長車架的對應剛度，兩者的剛度是相輔相成、互相賠償的。當汽車前后左右車輪處在高差較大的路面，車架扭曲較大時，車廂應當有一定的扭轉隨動性。假如車相的扭轉剛度過大，當車架扭轉到一定程度時，車廂前支承緩沖塊對應的一側壓到極限位置，車廂縱梁的另一側也許離開緩沖塊，車廂前端的一大部分重量轉移到一側的車架縱梁上，縱梁也許超載損壞。假如車廂扭轉剛度過小，能與車架扭轉隨動，當車架產生較大扭曲時，車廂也許因變形過大而初期損壞。全金屬焊接等剛度車廂設計的規(guī)范化的定量的設計計算措施并不是很完善，根據某些經驗，可以懂得某些設汁規(guī)范和經驗數據：車廂底板和側梁斷面應小些，布置應密集，這樣易于形成等剛度。自卸汽車的車架斷面系數也應比同級噸位的貨車車架大一倍。對于兩軸載質為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，車廂底板厚度應不不不小于10mm，其選材強度等級不小于60kg級。5t自卸汽車的車廂底板厚度應不不不小于6mm，本文所設計的EQ3090自卸車，其額定載荷為4.5t車廂的內部形狀應為簸箕形，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，貨品不易在車廂內卡住，易于傾卸。由此，確定出EQ3090車廂的尺寸如表2-1：表2-1EQ3090車廂重要尺寸長(mm)寬(mm)高(mm)底板厚(mm)365022948006側板厚(mm)底板傾斜角度(°)側板傾斜角度(°)6112.3舉升機構的設計2.3.1舉升機構形式的選擇舉升機構分為兩大類：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運用液壓油缸直接舉升車廂傾卸。該機構布置簡樸、構造緊湊、舉升效率高。但由于液壓油缸工作行程長，故一般規(guī)定采用單作用的2級或3級伸縮式套筒油缸。按油缸布置位置不一樣，直推式舉升機構可分為前置和后置(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,油缸則一般采用多級伸縮油缸。，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。在相似舉升載荷條件下，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；后置式的狀況則與前置式的相反。圖2-6直推式舉升機構的布置(a)前置式；(b)后置式常用的連桿組合式舉升機構布置有兩種：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。圖2-7連桿組合式舉升機構油缸前推式；(b)油缸后推式鉸支座；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的綜合比較類別項目直推式桿系傾卸式構造布置簡便，易于布置比較復雜系統(tǒng)質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很好系統(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，工作壽命長制導致本較高較低系統(tǒng)傾卸穩(wěn)定性較差很好系統(tǒng)耐沖性很好較差直推式舉升機構構造簡樸,較易于設計。但由于是油缸直接頂起車廂,為了到達一定的舉升角度,往往需采用多級油缸,而為了提高整車的穩(wěn)定性,又常采用雙油缸構造。這樣易導致油缸泄漏或雙缸不一樣步,進而導致車廂舉升受力不均。目前,該類舉升機構重要用于重型自卸汽車。連桿組合式舉升機構運用三角形連桿機構的放大特性,減小了油缸行程,同步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規(guī)定。因此,該類舉升機構制造工藝相對簡樸,在生產實際中獲得了廣泛應用。油缸前推式舉升機構合用于中、重型自卸汽車；油缸后推式合用于中、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。該種舉升機構通過三角板于車廂底板相連推進車廂，啟動性能很好，并能承受較大的偏置載荷；舉升支店在車廂中心附近，車廂受力狀況很好。圖2-8后推連桿組合舉升機構原理圖2.3.2最大舉升角確實定確定車廂最大舉升角的根據是傾卸貨品的安息角。常見貨品的安息角如表2-3所列。表2-3常見貨品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°設計的車廂最大舉升角必須不小于貨品安息角，以保證把車廂內的貨品卸凈。此外，在最大舉升角。時，車廂后欄板與地面須保持一定的間距H，如圖2-9所示。為了防止車廂傾卸時與底盤縱梁后端發(fā)生運動干涉，故圖2-9中的必須不小于零。設計時，自卸汽車車廂最大舉升角可在50°～60°之間選用。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確實定2.4取力器的設計除了少許專用汽車的工作裝置因考慮工作可靠相符殊的規(guī)定而配置專門動力驅動外(例如部分冷藏汽車的機械制冷系統(tǒng))，絕大多數專用汽車上的專用設備都是以汽車底盤自身的發(fā)動機為動力源，通過取力器，用來驅動齒輪液壓泵、真空泵、柱塞泵、輕質油液壓泵、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、攔板起重運送車等諸多專用汽車配套使用。因此，取力器在專用汽車的設計和制造方面顯得尤為重要。根據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詳細的構造，如下所列。 其中，變速器側蓋取力，由于在設計變速器時已考慮了動力輸出，因而一般在變速器左側和右側都留有原則的取力接口，也有專門生產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，為了便于設計，節(jié)省成本，同步也考慮到大批量生產，采用變速器側蓋取力方式。圖2-10變速器側蓋取力器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動功率Pt按下式計算：式中——整車總質量；——滾動阻力系數；——汽車底盤傳動系的機械效率；——空氣阻力系數；——整車迎風面積；——最高車速；——專用工作裝置在車輛行駛中從汽車底盤所取的功率；——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精確時，應取下限值，即0.75；當外載負荷變化小，或所需的功率估算較精確時，取上限值，即0.90，一般負荷率不不小于0.90。這樣可計算出專用汽車發(fā)動機所需要的總功率為：2.5.2比功率計算所謂汽車的比功率是指單位汽車總質量的發(fā)動機功率，若不計風阻，其計算式有據記錄，專用汽車（含汽車列車）比功率的大體范圍是：目前，伴隨公路條件的改善，車輛運送速度的提高，比功率有增長的趨勢。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0.006，以防止車輛的動力性局限性，阻礙車流。經Matlab編程可以得到如下成果：；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重要是二類或三類汽車底盤，也有為某些專用汽車設計的專用底盤。汽車底盤的選擇或設計專用底盤重要根據專用汽車的類型、用途、裝載質量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設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、自卸車等一般是采用二類汽車底盤改裝設汁。這是目前專用汽車設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上。去掉貨箱。在改裝設計的總布置時，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計工作的重點是整車總體布置和工作裝置設計。在設計時若嚴格控制了整車總質量、軸載質量分派、質心高度位置等，則基本上能保持原車型的重要性能。不過，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、廂式貨車等則一般采用三類汽車底盤改裝設計。所謂三類汽車底盤，—般是在基本型車的基礎上，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規(guī)定也在不停提高，再用本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運而生。這些專用客車底盤的基本特點是運用基本型總成，按客車性能規(guī)定更新進行整車布置，更新設計懸架系統(tǒng)。這種底盤不僅在質心位置、整車性能尤其是平順性方面有很大的變化，并且在傳動系統(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計。目前在用一般汽車底盤作改裝設計時．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規(guī)定。例如用一般汽車底盤改裝廂式貨車、存在質心過高，軸荷分派不合理的問題；改裝消防車，首先是底盤車速就達不到規(guī)定；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量、上檔次，一定要開發(fā)出某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，一般應滿足下述規(guī)定：合用性對貨運車用的總成應適應貨運規(guī)定，保證貨運安全無損；對乘用車用的總成應適于乘客的需要．到達乘座安全舒適；對多種專用改裝車的總成應適于專用汽車特殊功能的規(guī)定，并以此為重要目的進行改裝選型設計，例如多種取力器的輸出接口等?？煽啃运x用的各總成工作應可靠，出現故障的幾率少，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趨于均衡。先進性所選用的底盤或總成．應使整車在動力性、經濟性、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到達同類車型的先進水平。并且在專用性能上要滿足國家或行業(yè)原則的規(guī)定。以便性所選用的各總成要便于安裝、檢查、保養(yǎng)和維修。處理好構造緊湊與裝配調試空間合理的矛盾。在選用專用汽車底盤時，除了上述原因外，尚有如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概部分，一定要考慮到顧客可以接受。這也波及到專用汽車產品能否很快地占有市場、企業(yè)能否增長效益等問題。二是汽車底盤供貨要有來源，要同生產汽車底盤的主機廠有明確的協(xié)議或協(xié)議，無論汽車底盤滯銷或緊俏，一定要準時將底盤供貨。本文設計的EQ3090自卸車是在EQ1090的基礎上改裝而成，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，改裝時受到的影響最大，因此，要尤其引起注意。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，原則上不容許在主車架縱梁上鉆孔和焊接，應盡量使用車架上原有的孔。假如安裝專用設備或其他附件，不得不在車架上鉆孔或焊接時．應防止在高應力區(qū)鉆孔或焊接。主車架縱梁的高應力區(qū)在軸距之間縱梁的下冀面和后懸的上冀面處。由于這些部位縱梁應力較大，鉆孔輕易產生應力集中。對于主車架縱梁高應力區(qū)以外的其他地方需要鉆孔或焊接時，應注意如下事項：盡量減小孔徑，增長孔間距離，對鉆孔的位置和孔徑規(guī)范，應滿足圖3-1和表3-1的規(guī)定。表1-3主車架鉆孔的尺寸規(guī)定尺寸車型重型車中型車輕型車孔間距/mmA>70>60>50B>50>40>30C>50>40>30孔徑/mmΦ<15<13<11圖3-1主車架鉆孔的孔徑和孔間距在縱梁翼面高應力區(qū)外的其他部位鉆孔，只能在中心處鉆一種孔，如圖3-1所示。在縱梁的邊、角區(qū)域亦嚴禁鉆孔或焊接，如圖3-2、圖3-3所示的區(qū)域即為不容許鉆孔和焊接加的部位。由于在這些部位進行鉆孔或焊接，極易引起車架初期開裂。圖3-2主車架縱梁嚴禁鉆孔區(qū)圖3-3主車架縱梁嚴禁焊接區(qū)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主車架的加長設計因專用汽車法布置的需要，對主車架有時要進行加長。例如廂式零擔貨品運送車和輕泡貨品運送車，若用一般汽車底盤改裝．則需要將軸距加大，改裝長貨廂來提高運送效率，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計。車架加長部分應盡量采用與原車架縱梁尺寸規(guī)格同樣、性能相似的材料。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。最終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，防止焊縫起點出現焊接缺陷，應朱用引弧焊法或退弧焊法。焊接時應根據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、變形和振動的狀況下的焊接強度。圖3-4縱梁的坡口形狀3.2.3主車架加強板的設計設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力?；蛘邽榱耸管嚰芗娱L后仍能滿足強度和剛度的規(guī)定，對裝載質量增長；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；為了使車架高應力區(qū)(危險斷面)滿足強度和剛度的規(guī)定，同步又使車架在某一區(qū)間的截面尺寸變化不致太大，這些狀況，常常在車架縱梁上采用加強板。加強板的形狀加強板的截面形狀推薦選用L型，其厚度應不不不小于車架厚度的40％。L型加強板的冀面應貼合在車架縱梁翼面受拉伸的一邊。加強板的端頭形狀應逐漸過渡，如切成不不小于45°的斜角，或在端頭中部開光滑槽，如圖3-5所示。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力。若布置不合理，則也許使車架產生應力集中。為了防止應力集中，加強板的端頭位置不應在剛度變化部位和集中載荷作用的地方。例如，應使加強板的端頭和副車架的端頭充足重疊一部分或使兩者互相離開足夠的距離，如圖3-6所示。加強板的控制加強板和主車架的固定最佳采用鉚接。加強板末端和鉚釘孔之間的最小距離為25mm，鉚釘的間距為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。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3.3副車架的設計在專用汽車設計時，為了改善主車架的承載狀況，防止集中載荷，同步也為了不破壞主車架的構造，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力。因此，本車副車架縱梁采用兩根抗彎性能很好的平直槽行梁，材料為16MnReL。在增長副車架的同步，為了防止由于副車架剛度的急劇變化而引起主車架上的應力集中，因此對副車架的形狀、安裝位置及與主車架的連接方式均有一定的規(guī)定。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似，多采用如圖3-7所示的槽形構造，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。對于隨車起重運送車的副車架來說，在安裝起重裝置的范圍內，應按如圖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外總質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(液壓舉升機構位置)所受彎曲、扭曲最大，因此在這一區(qū)域應加加強板，考慮到零件的工藝性，由于下翼板所受彎曲應力較大，因此，加強板緊貼下翼板，為了防止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，該加強板重要與腹板連接。在縱梁上加上加強板，加強板端頭區(qū)域車架輕易產生集中應力。為了減少應力集中，加強板端頭形狀有三種設計方式，見圖3-10。圖3-10加強板的三種設計方式本副車架為了批量生產時工藝簡樸，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，應盡量減少副車架的橫梁，以減少對縱梁的扭轉約束。副車架油缸支承橫梁與翻轉軸橫梁形成框架。油缸支承橫梁應盡量靠近后懸架前支承處的橫梁，最佳能位于后框架之內。由于這段主車架變形小，因此副車架對其扭轉約束力也對應減弱，同步保證了舉升機構的幾何特性。在副車架構造規(guī)定剛性較高時，可在主、副車架中間增長一層橡膠墊，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，此處出現應力集中，嚴重時導致主車架斷裂。這就規(guī)定副車架的前端構造要設計成漸變截面，以減緩應力集中(見圖3-12)圖3-12副車架的前端構造副車架前端形狀常有三種形狀(見圖3-13)。對于這三種不一樣形狀的副車架前端，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：；。圖3-13副車架的三種前端形狀（a）U形；（b）角形；（c）L形假如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。對于鋼質副車架：；對于硬本質副車架；；副車架在汽車底盤上布置時，其前端應盡量地往駕駛室后圍靠近。圖3-15為某散裝水泥運送車的罐體、副車架相對于汽車底盤的安裝位置。在滿足軸荷分派的前提下，其中A不適宜過大，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；C為固定副車架的前面第一種U型螟栓距拱形橫梁的距離，一般控制在500~800mm的范圍內。圖3-14副車架前端簡易形狀（a）剛質副車架；（b）硬木質副車架圖3-15副車架的安裝位置3.3.4縱梁與橫梁的連接設計橫梁與縱梁的連接方式重要有三種，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，該種連接方式長處是利于提高縱梁的抗扭剛度。缺陷是當車架產生較大扭轉變形時，縱梁上下翼面應力將大幅度增長，易引起縱梁上下翼面的初期損壞。由于車架前后兩端扭轉變形較小，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，容許截面產生自由蹺曲，可以在車架下翼面變形較大區(qū)域采用，以防止縱梁上下翼面初期損壞。圖3-16（c）橫梁同步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，對橫梁的強度規(guī)定較高。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，即橫梁同步與縱梁的腹板及上或下翼板相連，同步為了減少成本和適于批量生產，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計副車架與主車架的連接常采用如下幾種形式。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構造形狀及其安裝方式。連接板上端通過焊接與副車架固定，而下端則運用螺栓與主車架縱梁腹板相連接。止推板的長處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連接支架連接支架由互相獨立的上、下托架構成，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，因此連接支架應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。U型夾緊螺栓當選用其他連接裝置有困難時，可采用U型夾緊螺栓。但在車架受扭轉載荷最大的范圍內不容許采用U型螺栓。當采用U型螺栓固定期，為防止主車架縱梁翼面變形，應在其內側襯以木塊，坦在消聲器附近，必須使用角鐵等作內襯。圖3-17止推連接板的構造副車架；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 綜合考慮三種連接方式的特點，以及裝配工藝性，本文設計的EQ3090主副車架之間采用止推連接板式。3.3.6副車架的強度校核假如已知車架在危險工況下，危險截面的彎矩為，則可計算出副車架在危險截面的彎矩，即:副車架最大彎曲應力滿足如下強度條件:式中: H—副車架截面高度；—許用彎曲應力(可查有關手冊)。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計計算和指導副車架的構造設計。自卸汽車車廂在舉升過程中，舉升力伴隨舉升角度的變化和貨品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構造強度，必須理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。一般狀況下，用作圖法比較以便。從靜止開始，每隔5°求一次舉升力。作圖措施如下:車廂舉升時，整個系統(tǒng)勻速運動，是一種力平衡系統(tǒng)。可根據平衡體三力匯交原則作出力圖(見圖3-18a)。已知條件:貨廂與貨品總質量以及質心作用點A;油缸支承點以及BB'方向;車廂翻轉軸對翻轉軸套的作用點C;假設車廂；滿載不卸貨，即G為定值。作圖環(huán)節(jié):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'為翻轉軸對車廂翻轉軸套的反力，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°反復以上環(huán)節(jié)，將數據填入表格，即可得到舉升力的變化規(guī)律。這種措施簡樸、迅速、較精確，可以指導設計。圖3-18舉升力的作圖法通過計算，得出： 去疲勞系數為1.4，考慮到自卸汽車的使用條件較差，取動荷系數為4.7，則最大動應力為： 縱梁材料額16MnReL的屈服極限需用應力： 從計算成果可知，本車架可以安全的承受載荷。4整車總體參數的選擇和確定4.1重要尺寸參數自卸汽車尺寸參數重要有：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L、輪距B、前懸LF、靠近角γ1等參數，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應根據額定裝載質量和重要運送的貨品密度，并參照同類車型車廂尺寸確定。圖4-1自卸汽車的重要尺寸參數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)規(guī)定。例如在我國GB1589—79“汽車外廓尺寸的界線”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、德國已經有4.2m高的廂式車(見圖4-2)。圖4-2奔馳1838/4×2牽引車帶箱式半掛車對于超重型或其他某些特種車輛屬于非公路運送車輛，不在此規(guī)定的限制之內。由于EQ3090是經EQ1090改裝而成，故其車高、寬及某些參數都沒有很大的變化，參照EQ1090以及國內外某些同額定總質量，裝載質量自卸車的尺寸參數，確定本課題設計的EQ3090的外廓尺寸如表4-1：表4-1 EQ3090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，最小轉向直徑、縱向通過半徑或縱向通過角、軸荷分派和質量轉移系數，也影響到車輛的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。同一般貨車相比；自卸汽車規(guī)定軸距變短。輪距影響到車輛總寬、橫向通過半徑、轉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，對汽車列車，規(guī)定掛車輪距和牽引車輪距一致。EQ1090底盤選用EQ1090的底盤，其軸距和輪距應與EQ1090相似，故可確定EQ3090的軸距L＝3950mm；輪距輪距B＝1810mm。4.1.3前、后懸汽車的前、后懸直接波及到汽車的靠近角和拜別角，一般規(guī)定都在25°以上，至少不不不小于20°。前懸應滿足車輛靠近角和軸荷分派的規(guī)定。前懸與駕駛室、發(fā)動機、轉向器、前保險杠等總成布置有關。后懸應滿足車輛拜別角和軸荷分派的規(guī)定，同步還要滿足有關原則的規(guī)定，即對于客車和全封閉廂式車輛，后懸不得超過軸距的0.65倍；對于其他車輛，后懸不得超過軸距的0.55倍，但最長不得超過3.5m。在實際改裝過程中，后懸變動比較多。對于自卸車，一般要將所選得一般汽車底盤的后懸變短。本文設計的EQ3090的前懸LF＝1049mm，后懸LR＝20434.2質量參數4.2.1裝載質量對裝載質量，要考慮如下兩方面：用途和使用條件如對于貨流大，運距長的運送，則宜采用大噸位車輛，以便于提高生產率、減少運送成本；而對于貨流多變、運距短的運送，則宜采用中、小噸位車輛。合理分級在裝載噸位級別上，要分布合理，以利于專用車產品的系列化、通用化和原則化。對于同一底盤，在設計時應盡量提高裝載質量。額定裝載質量是自卸汽車的基本使用性能參數之一。目前，中、長距離公路運送趨向使用重型自卸汽車，以便提高運送效率、減少運送成本，額定裝載質量一般為9～19t；而承擔市區(qū)或市郊短途運送的自卸汽車額定裝載質量為4.5～9t。同步，還應考慮到廠家的額定裝載質量的合理分級，以利于產品系列化、部件通用化和零件原則化。此外．額定裝載質量還必須與選用的二類貨車底盤容許的最大總質量相適應。EQ3090是承擔市區(qū)或市郊短途運送的自卸汽車，綜合考慮其額定轉載質量范圍和EQ3090的最大總質量，并參照其他自卸車，確定其裝載質量＝4500kg。4.2.2整備質量所謂整備質量是指專用汽車帶有所有工作裝置及底盤所有的附屬設備，加滿油和水，但未載人和載貨時的整車質量。整備質量是一種重要設計指標，對運送型專用汽車的動力性和經濟性有很大影響。據估計，載重汽車整備質量減少10％，可使經濟性提高8.5％。因此從設計原則上講，應減少整備質量，盡量采用輕質金屬材料和非金屬材料，減少原材料消耗，減少制導致本。當然整備質量在設計時要受到某些條件的制約，如車輛使用的公路條件、原材料質量、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量是指裝備齊全、加夠燃料、液壓油和冷卻掖的空車質量。它一般是：二類底盤整各質量與改裝部分質量的總和，是自卸汽車總體設計的重要設計參數之一。綜合以上原因，根據EQ1090的整備質量并考慮改裝部分質量，確定EQ3090的整備質量。4.2.3總質量自卸汽車整車整備質量是指裝備齊全、加夠燃料、液壓油和冷卻掖的空車質量。它一般是：類底盤整各質量與改裝部分質量的總和，是自卸汽車總體設計的重要設計參數之一。自卸汽車總質量是指裝備齊全，包括駕駛員，并按規(guī)定裝滿貨品的質量。其值可按下式確：式中： —自卸汽車總質量；—自卸汽車整車整備質量； —裝載質量； —駕駛員質量，按計算。對于本文設計的EQ3090,其總質量為：自卸汽車質量運用系數是指裝載質量，與整車整備質量之比該系數是一項評價汽車設計、制造水平的綜合性指標。因此，新車型設計時，就應力爭采用新工藝、新材料、新技術，不停減輕汽車自重，提高汽車性能。有時候質量運用系數也可用裝載質量與汽車干質量之比來表達。干質量是指汽車整備質量減去燃料、冷卻液和附屑設備的質量。這一質量運用系數更精確地反應當車的金屑和其他銹料的運用串。不過在一般技術資料中很少簡介有關自卸汽車干質量記錄數值。一般由二類貨車底盤改裝的自卸汽車(＜15t)質量運用系數略低于原貨車的質量運用系數。國產自卸汽車的＝1.0~1.5，國外自卸汽車的＝1.3~2.0。對于本文設計的EQ3090,其質量運用系數為：自卸汽車的質心位置是指滿載或空載時整車質量中心位置。自卸汽車的質心位置對使用性能(例如汽車的制動性、操縱穩(wěn)定性等)影響很大。因此，自卸汽車總體設計時應盡量使質心位置靠近原貨車的質心位置。4.2.4軸載質量最大軸載質量是專用汽車在公路行駛時使用受限制的一種技術參數，也是公路和橋梁設計載荷原則的根據。所謂軸載質量分派是指車輛某一軸的承載質量占整車總質量的比例，應分空載和滿載兩種工況考慮。改裝后的專用汽車軸載質量分派應盡量和原車型靠近。對于單車在滿載條件下，長頭車