副车架设计说明书

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1、本文是对侧倾式自卸汽车副车架总成设计的简要说明。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，简要介 绍了自卸汽车的历史跟发展前景。文中通过对所给参数进行分析论证，对副车架 纵梁的尺寸参数、材料选择，横梁的参数设计、材料选择，纵梁与横梁之间连接 结构，举升机构在副车架上的安装方式进行了设计。在设计副车架总成纵梁的的 过程中，充分考虑了自卸汽车的经济性跟使用功能。在其他部件的设计过程中， 充分考虑了它们之间的相互配合，使它们能够协调工作。所设计的副车架总成能够满足预期期望。提供车厢、举升机构的安装位置， 改善自卸汽车主车架的应力分布情况。关键字：自卸汽车副车架总成，纵梁，横梁，连接

2、结构安装位置，举升机构安装 位置，设计ABSTRACTThat design specification is a simple explanation for the design of a subframe for a roll-type dump truck.In that design specification,a simple but clear view about the roll-type dump truck was given to help people understand the history of the roll-type dump truck better.

3、 To achieve that target,in this design specification,the deputy frame rails,the subframe beams,the connection of the deputy frame rails and the subframe beams,the installation location of lifting mechanism must be well designed.This subframe can achieve the expectation of the roll-type dump truck as

4、 that subframe also provide some place to install the lifting mechanism and the people expect,it also can make the roll-type dump truck have a better work situation. When design the subframe beams,the economic effect and the function was so on the others.Key words: subframe for a roll-type dump truc

5、k， deputy frame rails， subframe beams， location of connection， location of lifting mechanism, design第一章绪论错误!未定义书签。课题的研究背景、意义错误!未定义书签。、课题的研究背景错误!未定义书签。、课题的研究意义错误!未定义书签。第二章副车架总体方案设计错误!未定义书签。副车架截面形状及尺寸的设计错误!未定义书签。副车架前端形状的设计错误!未定义书签。举升机构位置的设计错误!未定义书签。连接结构安装位置的选择错误!未定义书签。较支座位置的设计错误!未定义书签。副车架在二类底盘上的布置错误!未

6、定义书签。第三章副车架及相关零部件结构设计错误!未定义书签。纵梁的设计错误!未定义书签。纵梁结构、材料设计错误!未定义书签。纵梁强度校核错误!未定义书签。横梁的设计错误!未定义书签。连接结构的设计错误!未定义书签。副车架纵梁与横梁的连接方式的选择错误!未定义书签。铆缝的强度计算错误!未定义书签。焊接强度的计算错误!未定义书签。较支座的设计错误!未定义书签。车厢与副车架连接较支座的设计错误!未定义书签。举升机构与副车架连接较支座的设计错误!未定义书签。第四章结论错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。附录错误!未定义书签。第一章绪论课题的研究背景、意义1.1.1、课题的

7、研究背景自卸汽车是利用汽车本身的发动机动力驱动液压举升机构，使车厢倾斜一定 角度进行卸货，并依靠车厢自重自动落下复位的专用汽车。目前，自卸汽车的应用相当广泛，随着我国建设速度的加快，对自卸汽车的 需求量越来越大。2007年自卸汽车产量为271830辆，2008年为242712辆。其 中，重型自卸汽车在2007年产量占自卸汽车总产量的，2008年为。1自卸汽车有多种不同的类型，通常按照用途可以分为两类：用于非公路运 输用的重型和超重型自卸汽车，装载质量一般在20t以上，主要承担大型矿山、 水利工地等的运输任务，通常与挖掘机配套使用，这类自卸汽车称为矿用自卸汽 车，其长度、宽度、高度及轴荷不受公路

8、法规限制，但是只能在工地、矿山或指 定的地方使用；用于公路运输的车辆，分为轻、中、重型自卸汽车，装载质量 为2到20t，主要承担沙石、泥土、煤炭等松散物质的运输，通常与装载机配套 使用，称为普通自卸汽车。自卸汽车按照结构分类又可以分为后倾式自卸汽车、侧卸自卸汽车、三面卸 自卸汽车和底卸式自卸汽车。重型自卸汽车多采用侧倾式结构，以避免后倾式引 起的失稳或卸货不完全等问题。本课题就是针对总质量为26吨的重型侧倾式自 卸汽车进行副车架总成设计。1.1.2、课题的研究意义自卸汽车的设计主要是根据用户需求，在定型的二类底盘上合理布置车厢、 举升机构等零部件，使汽车具有自卸功能。自卸汽车的副车架位于车厢底

9、部与汽 车底盘主车架之间。副车架可以起到一个缓冲的作用，改善主车架的承载情况， 避免集中载荷。副车架通常通过U形螺栓和连接板等与主车架固定，副车架后端 焊有铰接支座，车厢与副车架通过该铰链支座相连。车厢在举升机构的作用下， 绕着这个铰链支座转动。副车架实际上就是自卸汽车车厢与自卸汽车主车架连接的一个缓冲带，在不 破坏主车架的结构情况下，自卸汽车车厢跟自卸汽车主车架之间采用副车架过 渡，可以改善自卸汽车主车架的承载情况，避免集中载荷。副车架可以有效的保 护主车架，延长自卸汽车的使用寿命。副车架总成的设计有着很重要的现实意义。重型自卸汽车装载质量大，对副 车架的的要求更加严格。采用刚性足够的副车架

10、，可以使主车架纵梁所承受的载 荷均匀分布，所受应力值较小，有效的避免了载荷集中，有利于增加车架纵梁的 强度和寿命。本课题的基本内容为：1）根据给定的设计参数，确定副车架结构型式、尺寸；首先，要根据前人经验预定好副车架的结构形式、尺寸，然后对副车架纵梁 进行强度校核，使设计的副车架总成做到充分利用材料，以期达到用料结构性能 与其经济性的良好结合。2）设计副车架连接结构，主、副车架连接结构；根据所读资料，初步选定副车架的连接结构有两种，一种是焊接，另一种是 铆接。焊接与铆接各自的特点在下文中会有叙述。3）绘制副车架总成图，主、副车架连接总成图，组件装配图、零件图；根据给定的基本内容进行副车架总成设

11、计时，需要留意以下几点。尽量使所 设计的副车架总成能够很好的满足自卸汽车使用要求。1）副车架截面形状及尺寸的设计；自卸汽车副车架的截面形状一般与主车架的纵梁截面形状相同，多采用槽型 结构。在本设计中，副车架的纵梁初步设计成采用8mm钢板冲压成形。2）副车架前端形状的设计；副车架的前端形状设计的优劣直接影响到主车架的应力分布情况。3）副车架在二类底盘上的布置；副车架在汽车底盘上布置时，其前端应尽可能的往驾驶室后围靠近。在满足 轴荷分配的前提下，车厢与驾驶室的距离不宜太大，副车架前端离主车架拱形横 梁的距离，一般在100mm之内，固定副车架的前面第一个U形螺栓距拱形横梁的 距离一般控制在50080

12、0mm的范围内。4）副车架与主车架之间连接结构的设计；当副车架固定在主车架上时，副粱与车架压紧缓冲垫后，副粱与车架上的连 接支架之间还应保留20mm左右的间隙。可采用多种结构形式的联接装置将副车 架固定在主车架上。主、副车架的连接有三种形式：1、连接支架；2、止推连接 板；3、U形螺栓。5）副车架练接结构的设计；1、选择合适的焊接工艺，焊接材料。使焊接残余应力降到最小。2、选择合适的铆接工艺，连接材料。尽量使应力集中降到最小。6）材料的选择及强度校核；选定二类底盘后，进行副车架总体方案的设计时，应该在设计过程中考虑副 车架自身结构、刚性分布等，要尽量符合主车架在承载状况下的变形规律，使副 车架

13、顺应主车架的扭曲，达到主、副车架的刚性尽量匹配合理。副车架上还要设 计出举升机构的安装位置。在副车架的相关零部件结构设计中，根据主车架的横梁、纵梁的尺寸来确定 副车架横梁、纵梁的尺寸。根据主车架的纵梁截面形式选择副车架的纵梁截面形 式。主、副车架的截面形状一般相同。主、副车架联接结构的设计。连接支架应该和止推连接板配合使用。一般布 置是在后悬架前支座前用连接支架连接，后悬架前支座后用止推连接板连接，相 邻的俩个止推连接板之间的距离在5001000mm的范围内。U形螺栓不能用在车 架受扭转载荷最大的范围内。第二章副车架总体方案设计在专用汽车设计时，为了改善主车架的承载情况，避免集中载荷，同时也为

14、 了不破坏主车架的结构，一般多采用副车架过渡。本车最大允许总质量为26T， 在工作中可能会受较大的弯曲应力。因此，本车副车架纵梁将采用抗弯性能较好 的材料，材料为16MnL，即Q345钢。这种材料在工程上一般用于汽车纵梁的生 产制造。在增加副车架的同时，为了避免由于副车架刚度的急剧变化而引起主车架上 的应力集中，所以对副车架的形状、安装位置及与主车架的连接方式都有一定的 要求。专用汽车二类底盘选用CA3258P1K2BT1。详细参数见表2-1。表2-1 CA3258P1K2BT1二类底盘尺寸底盘型号CA3258P1K2BT1质量参数底盘整备质量7900kg整备质量时前（后）轴荷3535/436

15、5kg最大允许总质量25490kg前（后）轴允许最大载荷5490/20000kg性能参数最高车速92km/h最大爬坡度43%加速行驶车外最大噪声88dB(A)最小转弯直径16.8m续驶里程950km最高档60km/h等速油耗27L/100km制动距离M尺寸参数总长7290mm总宽2455mm总高2730mm驾驶室翻转半径前、后悬1240/1200mm轴距3500+1350mm轮距1914/1847mm空（满）最小离地间隙245mm接近角30离去角32重心至前轴中心距2300mm底盘重心高度910mm推荐车厢长度5400mm发动机型号CA6DE2-24CA6DF2-24CA6DF2-26最大功率

16、（kw/rpm）177/2300177/2300192/2300最大扭矩rpm）890/1400890/1400930/1400生产厂家一汽集团离合器型式单片、干式、膜片弹簧压紧式离合 器，摩擦片外径430mm；机械式操 纵机构生产商一汽集团变速器型号CA7T156型式机械式变速器生产商一汽集团车架总量断面尺寸280mmX90mmX8mm加强板尺寸264mmX 82mmX 5 mm车架总成宽度865mm车架上表面离地高度1075mm车架有效长度（底盘/满载）后桥中心处车架 上平面至地面高度1082/1034mm悬架前簧（长X宽X厚mm-片数）1350X90X10-12后簧（长X宽X厚mm-片数

17、）1350X100X20-10辅助弹簧（长X宽X厚mm-片数）底盘如图2-1。探st图2-1 CA3258P1K2BT1自卸车底盘车架总成图自卸汽车副车架的总体方案设计就是在CA3258P1K2BT1自卸车底盘车架总 成的基础上进行。CA3258P1K2BT1自卸车底盘车架总成详细资料见附录1。副车架截面形状及尺寸的设计专用汽车副车架的截面形状一般和主车架纵梁的截面形状相同，多采用如图 2-2所示的槽形结构，其截面形状尺寸取决于专用汽车的种类及其承受载荷的大 小。对于随车起重运输车的副车架来说，在安装起重装置的范围内，应按如图 2-3和图2-4所示的方式用一块腹板将副车架截面封闭起来，以提高副

18、车架的抗 扭和抗弯能力。图2-2副车架的截面形状图2-3加强后的副车架截面形状1-副车架；2-腹板15Bmm图2-4加强腹板的位置参照CA3258P1K2BT1二类底盘主车架车架纵梁端面尺寸（见表2-1,详见附录3），初步选定副车架纵梁端面尺寸为200 mmX90 mmX8mm。所设计的副车架截面形状如图2-2。腹板可根据实际情况补充添加，如果添加，其副车架的截面形状如图2-3。副车架前端形状的设计为了避免由于副车架截面高度尺寸的突然变化而引起主车架纵梁的应力集 中，副车架的前端形状应采用逐步过渡的方式。例如采用如图2-2所示的3种过 渡方式。对于这三种不同形状的副车架前端，在其与主车架纵梁相

19、接触的翼面上部加图2-5副车架的三种前端形状（a） U 形；（b）角形；（c） L 形表2-2副车架前端的结构尺寸序号类别ll 0hh 0aaU形()H1520mm()H1mmb角形1520mm()H1mmH1520mmH1mm50如果加工上述形状困难时，可以采用如图2-6所示的副车架前端简易形状，此时斜面尺寸较大。对于钢质副车架：h0=57mm； l=200mm300mm2 对于硬木质副车架；h0=5mm10mm； l0=Ho 2图2-6副车架前端简易形状（a）刚质副车架；（b）硬木质副车架本课题即采用图2-6副车架前端简易形状中的（a）刚质副车架。初步选定 其尺寸 h0=57mm； l0=

20、200mm。举升机构位置的设计举升机构的液压油缸通过油缸支座铰接固定于副梁油缸支座横梁上，油缸可 绕油缸下轴线在油缸支座内摆动。油缸下销轴位于副车架对称面并平行于副梁的 对称中心线。副车架上的副梁油缸支座横梁形状如图2-7所示。在本设计中，举升液压缸的安装铰支座是有两根横梁组成的。如图，每根横 梁上各自安装有轴承，这样的设计，在自卸汽车车厢侧倾的情况下，能够方便举 升液压缸的安装。图2-7副车架液压缸铰支座安装横梁详细内容见cad图纸。连接结构安装位置的选择副车架与主车架的连接常采用如下几种形式。1）止推连接板2图2-8是一种重型专用汽车（斯太尔）所采用的止推连接板的结构形状及其 安装方式。连

21、接板上端通过焊接与副车架固定，而下端则利用螺栓与主车架纵梁 腹板相连接。止推板的优点在于可以承受较大的水平载荷，防止副车架与主车架 纵梁产生相对水平位移。相邻两个推止推连接板之间的距离在5001000 mm范 围内。图2-8止推连接板的结构1-副车架；2-止推连接板；3-主车架纵梁2)连接支架连接支架由相互独立的上、下托架组成，上、下托架均通过螺栓分别与副车 架和主车架纵梁的腹板相固定，然后再用螺栓将上、下托架相连接，见图2-9 所示。由于上、下托架之间留有间隙，因此连接支架所能承受的水平载荷较小， 所以连接支架应和止推连接板配合使用。一般布置是在后悬架前支座前用连接支 架连接，在后悬架前支座

22、后用止推连接板连接。图2-9连接支架1-上托架；2-下托架；3螺栓3) U形夹紧螺栓当选用其它连接装置有困难时，可采用U形夹紧螺栓。但在车架受扭转 载荷最大的范围内不允许采用U形螺栓。当采用U形螺栓固定时，为防止主 车架纵梁翼面变形，应在其内侧衬以木块，坦在消声器附近，必须使用角铁 等作内衬。图2-10是一种U形螺栓的实物图。图2-10 一种U形螺栓的实物图综合考虑三种连接方式的特点、以及装配工艺性，本课题的连接结构方式选 择止推连接板和连接支架两种形式。自卸汽车主车架、副车架的具体连接位置尺寸参见附录2。较支座位置的设计本课题要求此侧倾式自卸汽车的车厢应当能够满足往左右倾斜卸货，以满足 不同

23、工况下的使用情况。在副车架的两根纵梁上都安装铰支座、同时配合车厢上 的铰支座，便可满足这一要求。为了减轻铰支座上的载荷，每根纵梁上采用5 个铰支座。其安装位置如图2-11所示。g1电SE皿SE50 .1-目-研图2-11副车架上铰支座位置图副车架上与车厢连接的铰支座具体位置在附录2里也有体现。副车架在二类底盘上的布置侧倾式自卸汽车副车架在二类底盘上的布置应大体按照以下两个原则进行:1）在保证自卸汽车使用安全、可靠的前提下，为了提高挠曲性、减小副车 架刚度，应尽量减少副车架横梁的数量，以减少对纵梁扭转的约束。2）当副车架结构刚性要求较高时，可在主、副车架的中间增加一层橡胶垫 或软木。这样，当主车

24、架变形时可以用弹性橡胶或软木的变形来减弱副车架对主 车架的约束。副车架与主车架连接如图2-12所示。| =着3：11 =1 = 11 = 11： E-V图2-12副车架与主车架的连接第三章副车架及相关零部件结构设计纵梁的设计3.1.1纵梁结构、材料设计副车架纵梁初步选用16MnL来制造，即Q345钢。这种材料在工程上一般用 于汽车纵梁的生产制造。在本设计中，副车架纵梁已初步选定用8mm钢板冲压而 成。截面尺寸初步选为200mmX90mmX8mm。腹板尺寸也为8mm，材料初步定为 Q235。3.1.1纵梁强度校核纵梁的弯矩计算。在实际使用状况下，主、副车架的受力情况比较复杂。在 车架的初始设计时

25、，一般把对车架的强度校核简化为对车架纵梁进行弯曲强度校 核。在对车架纵梁进行强度校核时，作以下假设：1、纵梁是支撑在悬架支座上 的简支梁；2、所有作用力均通过车架纵梁断面的弯曲中心（即纵梁只发生纯弯 曲）；空车簧载质量均匀分布在汽车左、右纵梁上；3、满载时的有效载质量为集 中载荷（在平稳行驶工况下，满载时车厢内的货物易简化为均布载荷，卸货过程 中并须按照集中力处理）；主、副车架为刚性连接，即主、副车架的桡度完全相 同。当满载时有效在质量作为集中力处理时，车架受力分析如下图3-1所示:Dde fflJi1ri irm1 111 J L.J44 c _AbL图3-1满载有效载荷作为集中载荷处理时的

26、车架受力分析其中G为有效载质量的集中载荷。G G为前、后支架所承受的有效载质量。e由上装平衡条件计算可得:ef erGef =f f + 2 Jf d # n、+ e + f + 22 J（3-1）f e + d 2Ger = Ge - Gef = Ge f( 3-2) + e + f + 22 JFf、F为前、后轴对车架的支反力。由车架平衡条件计算可得:FfGsf- - a + Ge(b +1 - f - n) 2 J （3-3）G(? -1 +f + n -1)（3-4）G为空车簧载质量，取G =竺遂（m是汽车整备质量）。 ss 30在这种情况下，车架纵梁弯矩计算公式见下：宜 GX2Mi

27、= 一司M2 =+ F-a)2dM 华 + f (x - a)-勺 & -a -c3 2L fM4 =GX2s2L+ Ff (x - a )- Gef (x - a-c - d )M5=-G (X - a - b)-erGs(X - a - b *2La+ b X a + b +1 nGX a b 1 + n J Ger Cx a b 1 + n )2+ b + 】 x l2L 2nan 在平稳行驶时，自卸汽车的有效载质量可以简化为均布载荷。在这种情况下， 自卸汽车车架受到的弯矩的计算方法与上述不同。本课题中，汽车弯矩的计算方法取第二种，即自卸汽车的有效载质量简化为 均布载荷。其受力分析图如图

28、3-2。图3-2在这种情况下，F顼a 2（3-5）F Rb 2（3-6）剪力计算公式：qiFs = - qx（3-7）弯矩计算公式：a” qlx qx2M =-22（3-8）在本设计中，经过计算，副车架（纵梁、横梁、与车厢的连接铰支座）的近似体积为：纵梁：V = 2 x（20 + 9 + 9）x 550 x 0.8 =33440cma 1横梁：V2二（15 +15 + 20）x 68.5 x 0.8 x 2 + （10 +10 +18.4）x 84.9 x 0.8 x 4=15912cm3与车厢的连接铰支座：V= 39 x 10 x 0.8 x 10 +1 x 10 x 34 x 10 =65

29、20 cm3； 3V= V+ V +V =55872 cm3； 123又知道钢的密度为：cm3；所以，副车架的质量为m= vxp =。又因为底盘的整备质量为，自卸汽车的最大允许载质量为26t，故当汽车满 载时，加在主、副车架上的质量共有。（3-9）均布载荷计算公式：q=M二;g为重力加速度，此处取值kg。L为副车架的长度，即5.5m。经过计算，均布载荷为q=m。已知弯矩计算公式：M =坐-E。代入数据：q=m，0X。22经过计算，最大弯矩发生在车架中部，Mmam。主、副车架的弯矩计算副车架纵梁所受的弯矩为（3-10）（3-11）（3-12）设在车架最大弯矩处，主车架纵梁的弯矩为Mz，Mf，则有

30、以下关系式：Mz + Mf = MmaxDyMz zdF-EJ-D MldxEfJfyf（3-13）式中，yf、yz是副、主车架的挠度；Ez、Ef是主、副车架纵梁材料的弹性模 量；七、Jf是主、副车架纵梁的截面惯性矩。假设主、副车架纵梁的材料基本一 致，即Ez=Ef，则可得出副车架的最大弯矩：M = MmaxJf（3-14）fmax JJ7截面惯性矩的算法槽型钢跟腹板的组合可以近似认为为矩形截面粱，其近似形状见图3-3。图3-3矩形截面的对Z轴的截面惯性矩计算公式为:TBH3bh3(3-15)Jz =1212文中已经说明，副车架的截面尺寸初步选定为200mmX90mmX8mm。根据二 类底盘主

31、车架资料，其长度选定为5500mm。即 B二；H=；b二；h二。带入数据求得副车架的截面惯性矩为：m4。同理可得主车架的截面惯性矩为m4。并代入上I 二m， max根据公式：Mg =泓，上文已求得车架的最大弯矩M z f述数据可求得：副车架最大弯矩Mfmax二kN/m。对此预选副车架纵梁强度进行强度校核。副车架纵梁最大动弯曲应力计算公式:(3-16)ofs为副车架纵梁材料的%=Jitsz + f式中，Hf为副车架纵梁高度，其高度为200mm； 许用应力。代入数据，求得 ofd=v Ofs=345Gpa。於查机械设计手册可得。计算可得，此副车架能够满足强度要求。为提高自卸汽车的经济性，减少底盘质

32、量，决定减少副车架纵梁的高度，降 为 140mm。在本设计中，经过计算，副车架(纵梁、横梁、与车厢的连接铰支座)的近 似体积为：纵梁：V = 2 x(14 + 9 + 9)x 550 x 0.8 二28160cm3 ； 1横梁：V2= (15 +15 +14)x 68.5 x 0.8 x 2 + (10 +10 +12.4)x 84.9 x 0.8 x 4 =13625cm3；与车厢的连接铰支座：V =39 x 10x 0.8 x 10 +1 x 10x 34x 10 =6520 cm3；3V= V1+ 七+匕=48305 cm3；又知道钢的密度为：cm3；所以，副车架的质量为m=vxp二。又

33、因为底盘的整备质量为，自卸汽车的最大允许载质量为26t，故当汽车满 载时，加在主、副车架上的质量共有。均布载荷计算公式：q二MgLM=；g为重力加速度，此处取值kg。L为副车架的长度，即5.5m。经过计算，均布载荷为q=m。代入数据求得，副车架的截面惯性矩为。主车架的截面惯性矩为m4。副车架最大弯矩为：Mf 二m对此副车架的纵梁进行强度校核。副车架纵梁最大动弯曲应力：(3-16)式中，HfM为副车架纵梁高度；。於副车架纵梁材料的许用应力。代入数据，求得ofv fs=345Gpa。於查机械设计手册可得。此副车架总成设计能够满足自卸汽车的强度要求。对副车架强度的校核公式观察可以发现，在一定条件下，

34、副车架分得的弯矩 虽其高度发生变化，其惯性截面矩的变化相对较小。故，在一定条件下，其副车 架的高度无论多少，都能达到其强度要求。不过为了优化自卸汽车主车架的应力分析，副车架的总成高度不能再降低， 副车架的截面尺寸选定：140X90X8。横梁的设计横梁的材料为Q235钢。本课题中的自卸汽车是侧倾式的，举升液压缸有2个，故必须设计出2个举 升液压缸的安装支座。其具体位置详见附录2。横梁的具体安装位置详见附录2。各横梁的具体形状见图3-5、3-6、3-7：图3-4第一横梁图3-5第六横梁O 0 0O O OO O Cl图3-6举升横梁第一横梁跟第六横梁大小、截面尺寸相同，在cad图纸中，两者只给出第

35、一 横梁的图纸。举升液压缸的安装绞支座由两根举升横梁组成。设计中给出两个举 升铰支座，故必须有4根举升横梁。又，为了满足自卸汽车的弯扭要求，不再设计其他的横梁。故所设计的横梁 共有六根。Cad图纸中给出了一根第一横梁图、举升横梁图。连接结构的设计连接结构的坚固与否直接关系到自卸汽车的工作状况。连接结构的设计是副 车架总成设计中比较重要的环节。3.3.1副车架纵梁与横梁的连接方式的选择副车架的纵梁与举升横梁的连接方式采用铆接。其结构形式见图3-7：图3-7纵梁副梁铆接图利用铆钉把两个以上的被铆件联接在一起的不可拆联接，称为铆钉联接，简 称铆接。铆钉是一种金属制一端有帽的杆状零件，穿入被联接的构件

36、后，在杆的 外端打、压出另一头，将构件压紧、固定。铆钉分为实心、的和空心的两种。空 心铆钉用于受力较小的薄板或非金属零件的联接。在本课题的情况下，铆钉选用 实心、铆钉。铆钉材料选用合金钢ML20MNA。形式采用平锥头铆钉。铆钉和被铆件铆合部分一起构成铆缝，根据工作情况要求，铆缝分为：强固 铆缝、强密铆缝、紧密铆缝。根据被铆件的相接位置，铆缝分为搭接和对接两种。 对接又分为单搭板对接和双搭板对接两种。每一种又可制成单排、双排和多排等 形式。如图所示。3.3.2铆缝的强度计算铆钉间的距离称为钉距，垂直于载荷方向的钉距称为节距，用t表示。如图所示（图缺待补）铆缝的载荷垂直于铆钉中心连线，其合力通过铆

37、钉组形心， 每个铆钉分担的载荷为F。现取宽度等于节距t的一条铆缝进行分析，由被铆件 的拉伸强度条件，得知这条铆缝所能传递的载荷为：F=（1 - d 七（3-17）由被铆件的挤压强度条件，可得这个载荷为:(3-18)F2 = ds%由铆钉的剪切强度条件，可得:T(3-19)以上式中，。被铆件的许用拉应力；。被铆件孔壁的许用挤 压应力；t铆钉的许用切应力；s被铆件的厚度（此处设两件的厚度 相等）；d针孔直径，也是铆钉的计算直径。决定这条铆缝的承载能力的是F、F、F中的最小值。整个铆缝的承载能力 就是这条铆缝承载能力乘以此单排中的铆钉数目。不同钢材的强固铆缝在静载荷下的许用应力见下表:表3-1许用应

38、力Q23516Mn。200300t11517532042515MnVZG230-450ZG310-570335180240195105140435290370铆钉材料为ML2或ML3钢时的许用应力t为：1类孔为185Mpa；II类孔 为155Mpa。铆钉头的许用拉应力为120Mpa。在本课题的选材条件下，。、。、t分别为200、320. 115 Mpa。铆钉的许用应力为185Mpa。经过验算，可以满足强度要求。3.3.2焊接强度的计算副车架的纵梁与横梁1、横梁4的连接方式采用焊接。焊接是借助加热（有 时还需要加压）使两个以上的金属件在连接处形成分子或原子间结合从而构成不 可拆连接的连接方式。根

39、据实现金属原子或分子间结合的方式不同，焊接可以分 为熔化焊（电弧焊、气焊、电渣焊等）、压力焊（电阻焊、摩擦焊）、钎焊。其 中电弧焊应用最广。电弧焊操作灵活，适用范围广，连接强度高，是目前最重要、 用的最多的一种焊接方法。埋弧自动焊，氩弧焊等方法发明后，电弧焊的生产率 大大提高。质量也得到了进一步的改善。根据被焊件在空间的相互位置，焊接接头基本上分为对接接头、搭接接头、 和正交接头（T形和L形）三种形式。坡口的基本形式和尺寸可参看GB985-88。 计算焊缝时假设：1）载荷沿焊缝均匀分布；2）焊缝中的工作应力也在其相应的截面上均匀分布。副车架纵梁与副梁1、副梁4的焊缝选择填角焊缝。其焊缝强度计算

40、属于端焊缝计算:(3-20)F F 八 =V t sin45kl 0.7klt为熔积金属的许用条件应力，见下表：表3-2许用应力Q236-E43XX16Mn-E50XX15MnV-E55XXt160200220经过验算，焊接强度能够满足副车架总成的强度要求。铰支座的设计铰支座设计直接关系到自卸汽车车厢的举升侧倾。是副车架设计中较为重要 的一个环节。在本设计中需要进行的铰支座设计有两种：1、车厢与副车架连接 铰支座的设计；2、举升机构与副车架连接铰支座的设计。二者的具体设计过程 见下文：3.4.1车厢与副车架连接铰支座的设计因为本课题所设计的自卸汽车要实现左右侧倾，因此必须在副车架的两根纵梁上各

41、安装绞支座。铰支座的位置结构详见附录2。图3-8是此铰支座的示意图。图3-8车厢与副车架连接铰支座示意图其具体尺寸参数详见车厢铰支座零件图跟车厢铰支座装配图。侧倾式自卸汽车车厢进行举升时，当想要实现左侧倾的时候，只需要将车厢 左侧铰支与副车架左侧的铰支座连接，右侧活动。在举升液压缸的推动下，便可 实现自卸汽车车厢的左侧倾。同理，可以实现自卸汽车车厢的右侧倾。3.4.2举升机构与副车架连接较支座的设计选用的举升液压缸为4TG-E150X830Z-L3。即四级单作用伸缩式套筒液压 缸。其第一缸径是150mm。举升机构与副车架连接铰支座就是在此基础上设计出 来的。举升机构安装在副车架举升横梁上。副车

42、架举升横梁的结构形式见图3-8。 eo o o待7 7 O 0& 1 Cl C- D O 戏。 &0 0图3-9举升横梁在本设计中，举升液压缸的安装铰支座要由两根举升横梁组成。故共有四根 举升横梁。其具体参数祥见cad图纸。第四章结论副车架总成设计相对于车的其它零部件设计来说，其设计计算相对简单。在 设计副车架的时候，一般只考虑副车架的结构要求、强度要求。近年来，随着科 技的发展，以及化石燃料价格的日益增长。为了达到良好的经济型，副车架总成 设计在满足车架强度要求前提下，也开始追求车架质量的最小化。随着科技的进步，一些以前只应用于飞机、军事的材料也开始走向民用市场。 例如，比钢材的密度小的铝合

43、金、钛合金，特别是高强度钢材。这些高科技材料 的应用大大减轻了车架重量。在一些只能采用钢材的部位，为了降低钢板厚度、 减轻车辆重量，可以采用用高强度的钢板。车架用的热轧钢板，也可采用高强度 钢材。欧美车系的重卡（例如斯堪尼亚）一般均采用高强度钢。不过我国国产的 重卡在这一领域才刚刚起步。重汽集团专用汽车公司“青专”牌工程王自卸汽车 的主车架钢板材料选用高强度特种合金钢板，主车架的强度比一般主车架的强度 要高120%左右。高强度的材料出现也使得车架在结构方面变的日趋简单。随着设计水平、制 造工艺的提高以及材料性能的提高。没有副车架的单层主车架完全可以胜任自卸 汽车标准载荷工况。2008年北的京国

44、际车展，东风、解放、陕汽等国产汽车开 始展示车架采用单层结构的重卡牵引车。其采用单层车架将是车架发展的潮流趋 势。重汽集团专用汽车公司“青专”牌工程王自卸汽车为了降低重心，采用了这 种结构，整车无副车架，这种车的重心较一般自卸车重心、降低200mm。本课题要为总质量为26t、采用侧倾式卸货方式的重型自卸汽车设计副车架 总成。在设计过程中，主要解决的问题有：1、副车架的结构尺寸。副车架的结构尺寸直接关系到自卸汽车车厢、举升 机构及各种辅助装置的安装。副车架的截面形状尺寸与其截面惯性矩有关，这与 它能分到的弯矩有必然关系。副车架的纵梁高度与其截面最大应力也有着必然的 联系。这两个方面直接影响到副车

45、架的选材。为了能有一个比较好的经济性，在 副车架的结构尺寸的选择设计上必须谨慎选择。副车架纵梁的材料为Q235钢，其具体截面结构尺寸为140X90X8。详细资 料见CAD图纸。横梁的材料为Q235钢，其结构尺寸详见CAD图纸。2、副车架与主车架之间连接结构的设计。要使自卸汽车能够稳定行驶，主、副车架之间的连接必须稳固。其连接强度、 刚度、稳定性都要得到保障。这就要求主、副车架连接结构的选材、结构尺寸、 连接位置都必须谨慎选择。本设计共采用两种连接方式：止推连接板与连接支架。两者的具体安放位置 详见主、副车架的连接图。在副车架的纵梁零件图上也有体现。3、副车架纵梁、横梁之间的连接。副车架纵梁、横

46、梁之间的连接，直接关系到副车架的工作稳定性。本课题的 副车架纵梁、横梁之间的连接采用焊接、铆接两种方式。其中，第一与第五横梁与副车架纵梁焊接，第二、第三、第四横梁与副车架 纵梁铆接。铆接连接稳固，常常在受严重冲击或震动载荷的金属结构中代替焊接。 故在本设计中。举升横梁与副车架纵梁的连接方式便采用铆接。第一、第六横梁 与副车架纵梁的连接强度要求不高，故可采用焊接。4、举升液压缸的安装。为了实现自卸汽车车厢的侧倾，副车架要为举升机构设计出举升机构安装位 置。此举升机构安装位置由两根举升横梁构成。在举升横梁中还装有轴承，使举 升机构在举升过程中能够顺利、无干涉的运动。从而使自卸汽车车厢能够顺利的 实

47、现侧倾卸货。构成自卸汽车举升液压缸安装铰支座的各部件形状、截面尺寸、安放位置详 见附录。5、与车厢连接方式的设计。为了满足自卸汽车能够左右侧倾的要求。车厢与副车架的连接结构必须在其 副车架纵梁两侧都装有能够使自卸汽车车厢左右翻转活动的铰支座。其具体形式 详见附录。本课题有CAD图纸11张。分别是车厢铰支座零件图、车厢铰支座装配图、 第一横梁零件图、副车架装配图、举升横梁零件图、连接支架零件图、连接支架 装配图、止推连接板零件图、纵梁零件图、主副车架的连接图、车厢铰支座轴承 图。经过分析验证，所设计的副车架总成能够满足自卸汽车车厢左右翻转卸货的 要求，同时能够很好的避免主车架应力集中，提高了整车

48、使用寿命。本文是在指导老师的悉心指导下完成的。在毕业设计这近三个月的时间里， 指导老师十分关心开题报告、说明书的进度。在开题报告的批注中，指导老师详 尽的阐述了开题报告的书写格式。在资料的收集过程中，指导老师给予了大量的资料，包括自卸汽车实物图、 各类二类底盘资料以及如何在满足自卸汽车本身功能的前提下尽量减轻车架质 量，达到良好的经济性。在说明书的写作过程中，指导老师每周都给予了大量帮 助和指导。在此谨向尊敬的指导老师致以崇高的敬意和衷心的感谢。感谢本毕设小组组长王亮同学，在毕设期间，王亮同学任劳任怨，为本说明 书的顺利完成提供有力保障。在资料的收集过程中，李亚东、李文波同学也给予了很大的帮助

49、。在此谨向 李亚东、李文波同学致以衷心的感谢。同时感谢同组者的支持。感谢学校为我们说明书写作提供的种种支持跟良好的环境。参考文献1 恽海等.2008年专用汽车产销量统计分析.2 徐达等.专用汽车构造与设计M.北京：人民交通出版社，3 陈家瑞.汽车构造（下册）M.北京：机械工业出版社，4 王望予.汽车设计M.北京：机械工业出版社，（）5 罗国刚.新型全挂侧翻式自卸汽车的结构设计B/OL.6 刘鸿文.材料力学M.北京：高等教育出版社，（2008）7 邱宣怀.机械设计M.北京：高等教育出版社，（2009）8 From web. Types of dump trucks.9 From TRUCKS: BODY AND CHASSIS.1 贝-1一 140 LD00Wi11 12图第一横梁