自卸汽车结构设计

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1、辽宁工程技术大学毕业设计（论文）普通自卸汽车结构设计41目录前言11 自卸汽车主要性能计算51.1 普通自卸汽车底盘选型51.2 动力性计算61.2.1 普通自卸汽车计算有关整车参数61.2.2 变速器速比71.2.3 确定动力性计算时所需的有关系数71.2.4 发动机的外特性81.2.5 汽车行驶方程式91.2.6 动力性评价指标的计算122 自卸汽车的用途与结构特点152.1 自卸汽车用途与结构特点152.1.1 用途与分类152.1.2 结构特点162.2 自卸汽车主要性能参数的选择172.2.1 整车尺寸参数的确定172.2.2 质量参数的确定183 自卸汽车举升机构的设计203.1

2、举升机构的类型与选择203.2 举升机构运动与受力分析及参数选择203.2.1 直推式举升机构的运动与受力分析及参数选择204 普通自卸汽车液压系统设计264.1 液压系统工作原理与结构特点264.1.1 工作原理264.1.2 液压系统结构布置274.2 取力器284.2.1 专用汽车取力器总布置方案选择285 结论31致谢32参考文献33外文翻译34附录A34附录B38前言汽车是作为一种交通工具而产生的,但发展到今天已经不能把它理解为单纯的行的手段.因为“汽车化”改变了当代世界的面貌,它已经成为当代物质文明与进步的象征及文明形态的一种代表.中国汽车工业的振兴也必然会使中国的面貌焕然一新,在

3、繁荣经济,促进四个现代化的实现,提高中国人民的生活水平,推动社会与地球上近四分之一的人类进步方面,发挥重大作用.现在人类社会在不断的进步与繁荣，交通的变革与发展在促进社会的发展中起了突出的作用，汽车作为一种交通工具的产生对社会更具有重要的意义。人类社会及人们生活的“汽车化”，大大地扩大了人们日常活动的范围，扩大并加速了地区间、国际间的交往，成倍地提高了人们外出办事的效率，极大地加速了人们的活动节奏，促进了世界经济的大发展与人类的快速进步，开创了现代“汽车社会”这样一个崭新的时代。据统计:在以前蒸汽机轮船与蒸汽机车的问世曾推动了当时的产生革命。继蒸汽机轮船与火车出现之后，1886年德国工程师戴姆

4、勒与奔茨二人以汽油内燃机为动力，分别独立地制成了最早的实用汽车。1903年美国人亨利福特创建了福特汽车公司，1908年推出了“T”型车，并于1913年建成了流水作业装配线进行汽车的大批量生产。这项大生产技术的出现，为提高汽车质量、降低生产成本及以后的汽车工业大发展创造了条件。1921年“T”型汽车的产量已占世界汽车产量达200万辆。1927年夏。“T”型车成为历史，共售出1500多万辆。汽车问世百余年来,特别是从汽车产品的大批生产以及汽车工业的大发展以来,汽车已经为世界经济的大发展、为人类进入现代生活,产生了无法估量的巨大影响,为人类社会的进步做出了不可磨灭的巨大贡献,掀起了时代的革命.汽车的

5、作用对国际化的发展起着不可磨灭的作用,首先,以美国为例:美国汽车工业早已经发展成为与钢铁、建筑并列的三个最大的行业之一.如今美国的信息产业与高薪技术产业发展迅猛,但汽车工业仍不失为美国产业最主要的支柱之一.在全球的汽车保有量中,美国生产的汽车占34.8%.日本汽车工业在1941年已经有5万辆的年产能力,1955年就能达到15万辆.下面具体介绍一下我国汽车工业的发展.在旧中国没有真正的制造汽车的工业.只有到中华人民共和国成立之初，毛泽东主席、周恩来总理等第一代国家领导人非常关注、亲自参与建立中国汽车工业的重大决策，在前苏联援助中国建设一批重点工业项目中列入建设一座现代化的载货汽车工厂，并在中央重

6、工业部下属机器工业局筹备组建期间，开始了筹建的前期工作。1953年7月，毛主席亲笔题名的第一汽车制造厂在吉林省长春市动工兴建，在中央动员、全国支援和参与建设者的奋力拼搏下，实现了党中央提出“力争三年建成长春汽车厂和出汽车、出人才、出经验”的目标，国产第一辆解放牌载货汽车于1956年7月13日驶下总装配生产线，从此结束了中国自己不能制造汽车的历史，圆了中国人自己生产国产汽车之梦。1957年5月，一汽开始仿照国外样车自行设计轿车；1958年先后试制成功CA71型东风牌小轿车和CA72型红旗牌高级轿车，毛主席等国家领导人亲自试乘了东风牌小轿车，十分高兴地称赞：“坐上自己制造的汽车了”；之后，红旗牌高

7、级轿车被列为国家礼宾用车，并用作国家领导人乘坐的庆典检阅车。 进入60年代，国民经济实行“调整、巩固、充实、提高”方针，在国家和省市支持下，形成了一批汽车制造厂、汽车制配厂和改装车厂，其中，南京、上海、北京和济南共4个较有基础的汽车制配厂，经过技术改造成为继一汽之后第一批地方汽车制造厂，发展汽车品种，相应建立了专业化生产模式的总成和零部件配套厂，为今后发展大批量、多品种生产协作配套体系形成了初步基础。 在这个历史阶段，力求探索汽车工业管理的改革，国家决定试办汽车工业托拉斯，实施了促进汽车工业发展的多项举措，60年代中期工业托拉斯停办。与此同时，汽车改装业和摩托车制造业起步，重点发展了一批军用改

8、装车，民用消防车、救护车、自卸车和牵引车相继问世，并为社会经济发展提供了城市、长途和团体这三大类客车。北京最早试制二轮摩托车提供军用，之后南京、南昌和济南等地相继试制三轮摩托车和机器脚踏车，当时主要用于军事、邮电、体育和城市短途运输，摩托车工业处于起步阶段，与汽车工业创建密切相关的汽车科研事业和专业教育体系初步形成。1964年，国家确定在三线建设以生产越野汽车为主的第二汽车制造厂、四川和陕西汽车制造厂。二汽是国内自行设计、国内提供装备的工厂，采取了“包建”（专业对口老厂包建新厂、小厂包建大厂）和“聚宝”（国内的先进成果移植到二汽）的方法，同时在湖北省内外安排新建、扩建26个重点协作配套厂。一个

9、崭新的大型汽车制造厂在湖北省十堰市兴建和投产，当时主要生产中型载货汽车和越野汽车。与此同时，川汽、陕汽和与陕汽生产配套的陕西汽车齿轮厂，分别在四川省重庆市大足县和陕西省宝鸡市（现已迁西安）兴建和投产，主要生产重型载货汽车和越野汽车。 60年代中后期，国家提出“大打矿山之仗”的决策，矿用自卸车成为其重点装备，上海32吨试制成功投产之后，天津15吨、常州15吨、北京20吨、一汽60吨（后转本溪）和甘肃白银42吨电动轮矿用自卸车也相继试制成功投产，缓解了冶金行业采矿生产装备需要。 为适应国民经济发展对重型载货汽车的需求，济南汽车制造厂扩建黄河牌8吨重型载货汽车的生产能力，安徽淝河、南阳、丹东、黑龙江

10、和湖南等地方汽车也投入同类车型生产。邢台长征牌12吨重型载货汽车（源于北京新都厂迁建）、上海15吨重载载货汽车投产问世。 据不完全统计:在此期间，一汽、南汽、上汽、北汽和济汽5个老厂分别承担了包建和支援三线汽车厂（二汽、川汽、陕汽和陕齿）的建设任务，其自身投入技术改造扩大生产能力；地方发展汽车工业，几乎全部仿制国产车型重复生产；据粗略统计，解放牌车型20多家，北京130车型20多家，跃进车型近20家，北京越野车近10家；改装车生产向多品种、专业化发展，生产厂点近200家；1980年大中轻型客车生产13400辆，其中：长途客车6000多辆；汽车零部件品种增多，厂家增加到2100家；摩托车工业初步

11、形成，1980年24个厂家生产4.9万辆。 在改革开放方针指引下，汽车工业进入全面发展阶段，主要体现在：汽车老产品（解放、跃进、黄河车型）升级换代，结束30年一贯制的历史；调整商用车产品结构，改变“缺重少轻”的生产格局；建设轿车工业，引进技术和资金，生产国产轿车形成生产规模；行业管理体制和企业经营机制改革，汽车、摩托车车型品种、质量和生产能力大幅增长。19811998年，全国生产各类汽车累计1452万辆，其中：轿车260万辆，累计投资（包括引进外资）近1500亿元。至1998年底初步统计，有20多个国家、地区在中国建立了600多家外商投资企业，注册资本100多亿美元。中共十四大和人大八届四次会

12、议确定将汽车工业列为国民经济支柱产业，1994年国家颁布汽车工业产业政策，19921998年是中国汽车工业快速发展的7年，主要体现在：汽车、摩托车产量稳步增长，经济效益有所改善。1992年全国汽车年产量首次超过100万辆，1998年生产162.8万辆，世界排名第10位。1997年全国摩托车年产量突破1000万辆，1998年生产879万辆，成为世界摩托车生产大国，排名第1位。1998年中国汽车工业产品销售收入2504.7亿元，工业总产值（现行价）2527.8元。产品品种增加，开发能力增强。全行业汽车基本车型6大类120多种，各类改装汽车、专用汽车750多种，摩托车15个排量1000多种。主要企业

13、集团用于研究开发的投资，一般为年销售收入的12，有的企业为35，除轿车产品外，具有一定的自主开发能力。生产集中度明显提高，经济规模初见端倪。1998年全国生产汽车162.8万辆中，14家汽车企业集团（公司）生产148.5万辆，其生产集中度占全国年产量的91.21。1998年全国生产轿车50.7万辆，占全国汽车总产量的31.14。1998年全国生产摩托车879万辆中，年产20万辆以上的11家，其生产集中度占全国年产量的60。市场结构、产品结构趋向合理，产品质量进一步提高。1998年全国商用车（货车客车）产量的轻（包括微）、中、重型车比例为78.5:17.8:3.7；全国载货车产量的轻（包括微）、

14、中、重型车比例为67:27.7:5.3；全国载货车与乘用车（轿车客车）的产量比例为40.6:59.4。1991年全国私人汽车保有量96万辆（其中：客车、轿车30万辆）占当年全国民用汽车保有量606万辆的15.8；1998年私人汽车保有量423.7万辆（其中：客车、轿车230.7万辆），占当年全国民用汽车保有量1319万辆的32.1。全国千人汽车保有量，从1991年的5.2辆到1998年增长为10.7辆。中国汽车工业经过50年的发展，特别是改革开放20年来的发展，取得了长足进步。“六五”、“七五”和“八五”这3个5年计划以平均17.54和24.5的速度大幅增长；1994年后产品结构调整，每年以3

15、7的速度持续增长。从此,中国的汽车工业发展形成了,向大规模、专业化、高水平的生产型过渡,以形成在国际上的竞争力. 当前，汽车已进入人类社会的各个领域。工业、农业、商业与国际贸易、教育、科技、文化、艺术、卫生保健、国防以及其他各项建设事业，以至人类的现代生活领域及家庭，都与汽车有紧密联系。汽车已为世界经济的大发展、为人类进入现代生活，产生了无法估量的巨大影响，为人类社会的进步做出了不可磨灭的巨大贡献，掀起了一场划时代的革命。1 自卸汽车主要性能计算1.1 普通自卸汽车底盘选型专用汽车与普通汽车的区别主要是改装了具有专用功能的上装部分，能完成某些特殊的运输和作业功能。因此在设计上，除了满足基本型汽

16、车的性能要求外，还要满足专用功能要求，这就形成了其自身的特点。专用汽车设计多选用定型的基本型汽车底盘进行改装设计。在根据所设计的专用汽车的功能和性能指标要求，在功率匹配、动力输出、传动方式、外形尺寸、轴载质量、购置成本等方面进行分析比较，优选出一种基本型汽车底盘作为专用汽车改装设计的底盘。能否选到一种好的汽车底盘，是能否设计出一种好的专用汽车的前提。如上所述，专用汽车底盘选型的好坏对专用汽车性能影响很大。目前，改装专用汽车选用的底盘主要是二类或三类汽车底盘，也有为某些专用汽车设计的专用底盘。目前我国对于常规的自卸汽车通常是采用二类汽车底盘改装设计。这是目前专用汽车设计中选用底盘型式最多的一种。

17、所谓二类底盘，即在基本型整车的基础上，去掉货箱。在改装设计的总布置时，在没有货箱的汽车底盘上，加装所需的工作装置或特种车身。在专用汽车底盘或总成选型方面，一般应满足下述要求：1 适用性对货运车用的总成应适应货运要求，保证货运安全无损；对各种专用改装车的总成适于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装选型设计。2 可靠性所选用的各总成工作应可靠，出现故障的机率少，零部件要有足够的强度和寿命，且同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡。3 先进性所选用的底盘或总成，应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同等车型的先进水平。而且在专用性能上要

18、满足国家或行业标准的要求。4 方便性所选用的各总成要便于安装、检查、保养和维修。处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。由上条件考虑，此次设计我所选用的汽车底盘为东风EQ3126GD19D型汽车，其底盘为二类底盘。其具体信息如表1-1。表1-1 东风EQ3126GD19D型汽车底盘的具体参数Tablet.1-1 Tablet of Dongfeng EQ3126GD19D car underpens parameter外型尺寸（mm）(长宽高)685024702850货厢栏板内尺寸（mm）（长宽高）45002300800轴数2轴距（mm）3950轮距（前/后）（mm）1910/1800总质量（

19、kg）11995额定载质量（kg）5000整备质量（kg）6800驾驶室前排准乘人数（人）3接近角/离去角（）26/20前悬/后悬（mm）1250/1650发动机参数如表1-2。表1-2 发动机参数Tabler.1-2 Tablet of engine parameter发动机型号YC6J180-21最大功率/转速（kw/ r/min）132/2600最大扭矩/转速 (Nm/ r/min)59017001.2 动力性计算1.2.1 普通自卸汽车计算有关整车参数普通自卸汽车的计算有关整车参数如表1-3所示。表1-3 普通自卸汽车计算有关的整车参数Tablet.1-3 Tablet of cars

20、 count of parameter名 称符 号数值与单位发动机最大功率132 KW发动机最大功率时的转速2600 r/min发动机最大转矩590 Nm发动机最大转矩时的转数1700 r/min车轮动力半径0.520 m车轮滚动半径0.536 m主减速比4.77汽车列车迎风面积5.4435 汽车列车总质量11995 kg其中汽车列车迎风面积的计算式为：=BH，B为轮距（m），H为整车高度（m）。1.2.2 变速器速比此次设计的普通自卸汽车的牵引车变速器速比如表1-4所示。表1-4 牵引车变速器速比Tablet.1-4 Tablet of draught cars transmission 挡

21、 位123456788.356.124.563.382.471.811.351.001.2.3 确定动力性计算时所需的有关系数系数、k和的确定结果如表1-5所示，回转质量换算系数如表1-6所示。表1-5 动力性计算所需确定的有关系数Tablet.1-5 Tablet of dynamic count certain coefficient名 称符 号数 值发动机外特性修正系数0.90直接挡时传动系效率0.89其它挡时传动系效率0.86空气阻力系数0.5滚动阻力系数0.012k0表1-6 回转质量换算系数的计算结果Tablet.1-6 tablet of circumgyrate mass s

22、result挡位123456781.29921.17091.10461.0671.04621.03501.02921.02591.2.4 发动机的外特性发动机的外特性是指发动机油门全开时的速度特性，是汽车动力性计算的重要依据。外特性一般有三种获得的方法，即由发动机厂家或汽车底盘制造长家提供，直接由发动机台架实验测出或由经验公式拟合。工程实践表明，可用二次三项式来描述发动机的外特性，即：=a+b+c (1-1)式中 发动机输出转矩（Nm）； n发动机输出转速（r/min）； a、b、c待定系数，由具体外特性曲线决定。根据经验公式可得：=-（1-2）式中 发动机最大输出转矩（Nm）； 发动机最大输

23、出转矩时的转速（r/min）； 发动机最大输出功率时的转速（r/min）； 发动机最大输出功率时的转矩（Nm），=9549。由式（2-1）和（2-2）式，可得：a= b= c=-发动机最大输出功率时的转矩：=9549=9549=484.795 Nm由此可得：a=-0.1299b=0.4416 c=-=590-=214.639即发动机的外特性方程为：1.2.5 汽车行驶方程式汽车的动力性可由汽车的行驶方程式表示，其计算公式为：(1-3)式中 驱动力（N）； 滚动阻力（N）； 空气阻力（N）； 坡道阻力（N）； 加速阻力（N）。a:驱动力专用汽车在地面行驶时受到发动机的限制所能产生的驱动力与发动机

24、输出转矩的关系为：=(1-4)式中 变速器某一挡的传动比； 主减速器速比； 传动系统某一挡的机械效率； 驱动轮的动力半径（m）； 发动机外特性修正系数。b:滚动阻力专用汽车的滚动阻力由下式计算：=cos式中 专用汽车的总质量（kg）； 道路坡度角（）； f滚动阻力系数。滚动阻力系数f取决于轮胎的结构型式及气压、车辆的行驶速度、路面条件等因素。当车速在50/h以下时，f可取常数。当车速大于50/h时，f可表达成车速V的线性函数，有：f=+kvc:坡道阻力专用汽车上坡行驶时，整车重力沿着坡道的分力为坡道阻力，其计算公式为：=d:空气阻力大量实验表明，汽车的空气阻力与车速v的平方成正比，即：=式中

25、空气阻力系数，专用汽车可取为0.50.9。本次设计所取为0.5。 迎风面积（），可按A=BH计算。B为轮距（m），H为整车高度（m）。e:加速阻力加速阻力是汽车加速行驶时所需克服的惯性阻力，有：=式中 j汽车加速度（m/）； 传动系统回转质量换算系数。将（1-1）式、（1-4）式代入（1-3）式可得：(1-5)又因 ，并将其代入（1-5）式，整理后，得：(1-6)式中 (1-7)1.2.6 动力性评价指标的计算a:最高车速按照汽车最高车速的定义，有，代入式（1-6）可得：将上式代入得：因则令 (1-8)又因通常A0,所以方程的第二个根即是所求专用汽车的最高车速,有: (1-9)根据式(1-5)

26、和式(1-6)计算各挡位时的系数A、B、和D值。计算结果如表（1-7）所示。表1-7 各挡的A、B、和D的计算结果Tablet.1-7 Tablet of block A、B、 and Ds result挡 位ABD1-0.34830.52800.1302-0.11760.66562-0.13720.28370.9543-0.11760.33213-0.56840.15750.7111-0.11760.19434-0.23220.86520.5271-0.11760.10525-0.91410.46200.3852-0.11760.55026-0.3674100.24810.2822-0.11

27、760.28697-0.1599100.13800.2105-0.11760.15328-0.7260.75730.1559-0.11760.7851将直接挡（第8挡位）的A、B、和D值代入式（1-9），可得该自卸汽车的最高车速，即：/hb:计算最大爬坡度将最低挡（第一挡位）的A、B、和D值代入式可得：将E值代入式可得：所以该车的最大爬坡度为：2 自卸汽车的用途与结构特点2.1 自卸汽车用途与结构特点2.1.1 用途与分类自卸汽车又称翻斗车（tipper，dump car），它是依靠自身动力驱动液压举升机构，使货箱具有自动倾卸货物功能与复位功能的一种重要专用汽车。自卸汽车主要运输砂、石、土、垃

28、圾、建材、煤、矿石、粮食和农产品等散装并可三堆的货物。其最大的优点是实现了卸货的机械化，从而提高了卸货效率，减轻劳动强度，节约劳动力。因此，几十年来它在国内外获得迅速发展与普及，至今其保有量大约占专用汽车的25，并日趋完善，成为系列化多品种的产品。它具有以下多种分类方式。1. 按用途分类一般按用途分为两大类：一类属于公路运输的普通自卸车；另一类属于非公路运输的重型自卸车，重要用于矿区装卸作业与大中型土建工程。2. 按装载质量级别分类可分为轻型自卸车（其装载质量一般小于3.5t）；中型自卸车（4t8t）；重型自卸车（大于8t）。3按传动类型分类可分为机械传动、液力机械传动和电传动三种类型。载重3

29、0t以下的自卸车主要采用机械传动；载重80t以上的重型自卸车多采用电传动。4 按卸货方式分类有后倾式、侧倾式、三面倾式、底卸式，以及货箱升高后倾式等多种形式。其中以后倾式应用最广。侧倾式仅适用于车道狭窄与卸货方向变换困难的场合。货箱升高后倾式适用于货物堆集、变换货位和往高处卸货的场合。底卸式与三面卸式用于少数特殊场合。5 按倾卸机构分类分直推式自卸车与杠杆举升式自卸车。直推式又可细分为单缸式、双缸式、多级式等。杠杆式又可细分为杠杆前置式、杠杆后置式、杠杆中置式等。6 按车厢结构分类按栏板结构分一面开启式、三面开启式、与无后栏板式（簸箕式）。按底板横断面形状分矩形式、船底式、弧底式。2.1.2

30、结构特点普通自卸汽车一般是在载货汽车二类底盘（当载货汽车拆除货厢后便称为二类底盘）的基础上，经变型设计而成。通常由底盘、动力传动装置、液压倾卸机构、副车架以及专用货箱等主要部分组成。总质量小于19t的普通自卸车，一般才用FR42式二类底盘，即发动机前置后轴驱动的布置形式。总质量超过19t的自卸车多采用64或62的驱动形式。车厢是用于装载和倾卸货物。它一般是由前栏板、左右侧栏板、后栏板和底板等组成。图2-1为典型的底板横剖面呈矩形的后倾式车厢结构。为避免装载时物料下落碰坏驾驶室顶盖，通常车厢前栏板加做向上前方延伸的防护挡板。车厢底板固定在才车厢底架之上。车厢的侧栏板、前后栏板外侧面通常布置有加强

31、筋。图2-1 车厢结构图Fig.2-1 The diagram of railway configuration fig举升机构的动力传动装置一般从变速器总成的顶部或侧面安装取力器输出动力。取力器直接带动油泵或通过传动轴带动油泵，从而产生油压驱动力。自卸汽车的倾卸装置由以下三个基本部分组成：倾卸机构 由货厢、副车架、铰链轴以及倾卸杠杆机构等组成。液压驱动系统 由取力器、传动轴、油泵、管路系统、举升油缸以及分配阀等组成。附件系统 由安全撑杆、举升限位装置、后箱板自动启闭装置、货箱下落导向板、以及副车架连接装置等组成。矿用重型自卸车由于受特殊的使用要求与使用环境制约，具有与普通自卸车不同的许多特点

32、。如装载量大、车速低、运距短、其轴荷不受公路法规限制可以选择较大，以及在恶劣道路条件下有良好的通过性与机动性等。因此，需专门设计底盘，其整车基本采用FR42短轴距后卸货形式。其驾驶室一般为平头偏置式。该密封良好的单座驾驶室平行布置在发动机的一侧，具有视野宽阔，通风良好、便于动力维修、整车面积利用率高等优点。传动系有机械传动与电传动两种并存的形式。悬架大多采用钢板弹簧，也有采用橡胶悬架或硅油悬架。制动系均为动力制动。其中，中、小吨位车多采用气压制动，大吨位车则多采用油气制动（气顶油），并已出现先进的高压全液压制动。货箱举升机构普遍采用前端直推式。2.2 自卸汽车主要性能参数的选择 承担公路运输的

33、普通自卸车通常是由同种货车变型设计而成。其总体设计程序与载货车基本相近。总体设计人员应进行一系列的市场调研和同类车型资料的收集分析，摸清产品的重要技术经济指标，了解有关设计标准法规等。在此基础上拟定设计原则，协调使用、制造与经济三方面矛盾，处理好产品技术先进性与工艺继承性、零部件通用化程度以及生产成本的辨证关系然后进入具体技术设计阶段。在技术设计阶段，首先进行自卸车的结构选型，确定举升机构类型与货厢结构形式，然后选择自卸车总布置主要参数。2.2.1 整车尺寸参数的确定 自卸汽车主要尺寸参数包括轴距、轮距、外廓尺寸、前悬、后悬、接近角、离去角等。详见图2-2.多数自卸汽车是同吨位级载货车的变型改

34、装车，故其轴距L、轮距B、前悬、接近角均可不变。后悬则减短，离去角增大。货厢与驾驶室之间距C常在100mm250mm范围内选取。货厢长根据装载质量和货物密度确定。图2-2 自卸汽车主要尺寸参数Fig.2-2 The diagram of cars main size parameter2.2.2 质量参数的确定 自卸车质量参数包括厂定最大装载质量、整备质量、厂定最大总质量、质量利用系数、容积利用系数，以及重心位置等。1.厂定最大装载质量根据用途、使用条件、用户要求以及所选用底盘允许承载能力综合确定。同时应主机到吨位的合理分档与产品的系列化。由此并根据所选车辆的具体参数，确定其=5t。2.整备质

35、量指的是装备齐全、加满油水的空车质量。它等于底盘的整备质量与汽车改装部分质量之和。改装部分质量包括取力装置、液压系统、举升机构、副车架、货厢以及其它改装附件的质量。由此并根据所选车辆的具体参数，确定其=6.8t。3.厂定最大总质量是按规定装满货物、坐满司乘人员的整备质量。可按下式计算：式中：自卸车整备质量，kg； 厂定最大装载质量，kg； 额定司乘人员质量，每人按65kg计。因此并根据所选车辆的的具体参数，确定其=11995kg。4质量利用系数是厂定最大装载质量与其整车干质量之比。越大，则该车材料消耗少，材料利用率高。因此可反映自卸车设计制造水平提高的主要措施在于设法减轻倾卸机构与货厢质量。承

36、担公路运输15t以下的中、重型自卸车之约为1.11.5;15t以上矿用自卸车约为11.15。改装自卸车的一般均比基本车型低。5.货厢最大举升角、举升时间、降落时间货厢最大举升角是当货厢举升至设计极限位置时，货厢底部与车架平面之夹角。它取决于常运货物静安息角的大小。多数货物静安息角在4045范围。故为保证卸货干净，一般自卸汽车最大举升角常取5060。此外，尚应注意在最大举升角时，车厢后板下垂至最低点与地面保持一定卸货高度。举升时间指满载时从开始举升至最大举升角所需的时间。降落时间是指空载时货厢从最大举升角降至车架的时间。3 自卸汽车举升机构的设计3.1 举升机构的类型与选择 自卸汽车举升机构又称

37、倾卸机构，包括货厢、副车架、车厢铰链、举升油缸等。现代自卸汽车的举升机构均以液压能作为举升动力。目前，自卸汽车上常用的举升机构一般分为两大类：直推式和连杆组合式。直推式按照油缸与车厢连接点的位置又分为前置式与后置式。按照举升油缸的级数分为单级与多级。按照油缸数目分为单缸与双缸。直推式举升机构具有结构简单、易于设计、布置简单、结构紧凑、油缸行程小、举升效率高等优点，但通常采用多级液压缸，制造成本高，密封性要求高等缺点；连杆组合式一般由三角臂、副车架和车厢构成。此类举升机构具有举升平顺，举升刚度好，使油缸行程成倍增长，可采用结构简单、密封性好、易与加工的单缸，布置灵活多样，制造工艺相对简单等优点，

38、但其结构布置比较复杂，系统质量较大等缺点。此次设计，采用东风EQ3126GD19D型自卸汽车底盘，举升机构采用双缸三级直推式举升机构。3.2 举升机构运动与受力分析及参数选择 3.2.1 直推式举升机构的运动与受力分析及参数选择 东风EQ3126GD19D型自卸汽车举升机构采用单缸三级直推式举升机构，入图3-1所示。a：机构运动分析该车总布置基本参数如下：厂定最大装载质量：5000kg;最大举升角：552用作图法进行机构的运动分析，其结构详见图4-1。图中OAB为举升初始位置，其举升总质量质心为C。由总布置获得：a=55、b=1860、=160。油缸总行程L计算：总行程L应保证最大举升角的设计

39、要求。可根据余弦定理，从OA中解出： (3-1)式中 1.693 4.75 代入式(3-1)得: 根据L=1670mm,选取油缸型号为3TG-D100L1670,其三级行程分别为。图3-1 东风EQ3126GD19D型自卸汽车举升机构运动图Fig.3-1 The diagram of Dongfeng EQ3126GD19D car raise exercise figb：举升机构受力分析与参数选择如前所述，自卸汽车之油缸举升力应保证最大举升质量时所需的举升力矩。为此，对东风EQ3126GD19D型自卸汽车举升机构的最大受力状况（即举升初始状态）进行受力分析，如图3-2所示。图3-2 东风EQ

40、3126GD19D型自卸汽车举升机构受力图Fig.3-2 The diagram of Dongfeng EQ3126GD19D cars raise press fig通过受力分析，求得油缸举升力P、各级油缸直径，以及各级油缸力矩比系数等主要参数如下：a:油缸举升力P油缸举升力P对货厢翻转中心O产生的举升力矩与对举升总质量对O点的阻力矩应取得平衡。即：油缸举升力矩最大举升阻力矩由此可知：所以，油缸举升力 (3-2)式中 举升总质量，等于厂定最大装载质量与货厢质量之和。本次设计中之； 质心至翻转中心水平坐标，它是随车厢举升角变化。，当=0时，为最大值，； 油缸轴心线与底座OA之夹角，在举升过程

41、中为变量，因此油缸举升力也随之成为变量。 由式（4-2）可知，当为最大，角为最小时，油缸举升力P为最大举升力，由图可知：； 又因为： 由此可求得： c:油缸直径的确定 油缸推力与油缸直径的关系式为： (3-3)式中 p液压系统额定工作压力，由于p越高，对密封要求也就越高，成本亦上升，故本次设计所选p为10M。将式（3-3）代入式（3-2）中，即可得到各级油缸的最小直径：由此可得：按上式可计算出各级油缸的最小直径后，再经过标准化，选定油缸直径系列为：由式（3-3）可计算出各节油缸总推力分别为：d:各级油缸力矩比系数各级油缸刚要伸出时的力矩比系数等于相应的举升力矩与阻力矩之比。即：举升力矩按式：可

42、求得如下：NmNmNm阻力矩可按式：可求得如下： Nm Nm Nm代入式：可求得如下：将上述全部计算结果汇总如表3-1。表3-1 东风EQ3126GD19D举升机构特性参数汇总表Tablet.3-1 Tablet of Dongfeng EQ3126GD19D car raise identity confluence tablet名称单位符号计算结果运动参数车厢举升角()017.8135.8555油缸与底座夹角()69.6574.8667.6158.77油缸行程L(mm)056011151670各级缸径d(mm)1008060力学参数各级缸初推力P(Nm)785050232825举升力矩(N

43、m)1370090004860力矩比系数1.891.311.024 普通自卸汽车液压系统设计4.1 液压系统工作原理与结构特点 4.1.1 工作原理 图4-1为普通自卸汽车液压系统工作原理。该系统由取力器、油泵、液压控制阀、油缸、限位阀、油箱、操纵系统以及油管系统等组成。图4-1 举升机构液压系统工作原理Fig.4-1 The diagram of cars raise hydraulic pressure system theory其工作原理如下：a:准备先使自卸汽车处于驻车制动状态，并将变速器置于空挡。将转阀手柄置于水平初始位置。启动发动机，然后踩离合器，结合取力器使油泵进入工作状态。此时

44、液压油经油泵、单向阀、液压换向阀流回油箱。b:举升将转阀手柄逐渐向上转动关闭换向阀。此时从油泵经单向阀来的高压油，经分流体后分别进入左、右油缸，实现举升。油缸举升到最大行程时，拨动限位阀，将高压油路与回油路接通而卸荷，举升停止，货厢处于举升最高位置。c:保持将转阀手柄置于“保持举升区间”，并切断取力器停止油泵工作。此时压力油被锁死在油缸内。可按需使货厢处于任意举升位置保持。d:降落 分缓慢降落和快速降落将转阀手柄推至慢落位置，回油路仅部分打开，实现车箱缓慢降落。若将转阀手柄推到底，则回油路被全部打开，油泵下腔油液经分流体向油箱快速回油。4.1.2 液压系统结构布置自卸汽车液压系统由液压能产生部

45、件、工作部件与操纵控制部件三大部分组成。a:液压能产生部件液压能产生部件包括取力器、油泵及单向阀、油箱及油泵传动机构。取力器通常均与变速器直接安装成一体。取力方式可分为左侧取力、右倾取力或箱顶取力三种。油箱的安装位置则比较灵活，主要视副车架与货厢间的空间便于安装维护液压管路系统并尽量缩短油管长度。b:工作部件工作部件主要指油缸与翻倾杠杆系统。油缸通过油缸支座暗转在副车架中部或后部的加强横梁上。由于工作部件受力极大，要求各连接铰支点处有足够的连接强度、刚度，所有摩擦副应有良好的配合精度与润滑。c:控制部件控制部件主要包括液压分配阀、限位阀以及操纵系统。控制部件多安装在自卸车前部的驾驶室内部或后部

46、，既要方便操纵与维护，又要减少管路的迂回。液压分配阀是控制系统的核心，分为滑阀和转阀两大类。三位四通阀应用范围比较广；而转阀多用于低压、小流量的轻、中型自卸车上。分配阀又分为常开式和常压式。常开式分配阀在车厢不举升时，油泵的压力油经分配阀后又返回油箱，在系统中不产生高压，因此可减轻油泵的磨损，并可防止自卸汽车在行驶中以外举升货厢造成事故，故常开式分配阀在自卸汽车应用最广。分配阀选型主要考虑额定工作压力、流量及操纵方式。分配阀操纵机构的形式有机械操纵式、气压操纵式和液压操纵式；以气压操纵式应用最广。（详见图4-2）操纵过程应具有举升、流量及下落三个部分。机械操纵式：驾驶员通过机械杠杆或钢丝软轴直

47、接拨动液压分配阀实现换向。液压操纵式：通过手动液压控制阀建立油压来打开或关闭液动举升阀实现换向。此种阀没有中停位置，故必须切断油泵动力才能实现中停。气动操纵式：利用贮气筒的压缩空气，通过气动操纵阀控制操纵气管，驱动气动分配阀上的汽缸工作，实现分配阀换向。图4-2 自卸汽车分配阀操纵机构形式Fig.4-2 The diagram of cars assign valve control format机械操纵式的优点是可靠性好、通用性强、维修方便；缺点是杆件布置比较麻烦，不适合可翻转驾驶室采用。液压操纵式的优点是可实现远距离控制，操纵可靠，在我国过引进生产的斯太尔重型自卸汽车上采用了此种操纵系统。

48、其不足处是反应比较慢，没有中停位置。气动操纵式的优点是功能齐全、操作简便、反应灵活，结构先进，因此广泛应用于中、重型具备气源的自卸汽车。其缺点是需同时具备液、气两套管路系统，维修麻烦。4.2 取力器各类专用汽车取力器的专用工作装置主要由汽车发动机提供动力源。取力器就是汽车的一种专用动力输出装置。它从发动机取出部分功率，用于驱动各类液压泵、真空泵、空压机以及各种专用汽车工作机械。4.2.1 专用汽车取力器总布置方案选择专用汽车取力器总布置方案决定于取力方式。常用的取力方式可分类为：发动机取力：从前端取力；从齿轮后端取力。变速器取力：从轴取力（上置式）；从中间轴取力；从中间轴末端取力；从轴取力；从

49、倒挡齿轮取力。传动轴取力和分动器取力。a:发动机前端取力方案它的特点是采用液压传动，适合于远距离输出动力。故此种取力方式常用于由于长头式汽车底盘改装的大型混凝土搅拌运输车。b:飞轮后端取力方案它的特点是取力器不受主离合器影响，传动系统与发动机直接相连，取力器到工作装置距离短、传动系统简单可靠、取出的功率大，传动效率高。这种方案应用较广，如平头式汽车改装的大、中型混凝土搅拌车等。c:变速器轴取力方案（上置式）变速器轴取力方案（上置式）又称变速器上置式方案。此种方案将取力器叠置于变速器之上，用一惰轮与轴常啮合齿轮啮合获取动力，故需改制原变速器顶盖。此方案应用很广，如自行车、液罐车、冷藏车、垃圾车等

50、一般都从变速器上端取力。d:从变速器取力的其它各种方案从变速器取力有很种结构形式，包括从中间轴末端取力、从倒挡齿轮取力、从轴取力等。但常见的还是从中间轴齿轮取力。称为侧置式取力方案，又可分为左侧与右侧布置方案。e:传动轴取力方案它是将取力器设计成一独立结构，设置于变速器输出轴与汽车万向传动轴之间，该独立的专用取力装置固定在汽车车架上不随传动轴摆动，也不可伸缩。设计时应使用可伸缩的附加传动轴与其相连，并应注意动平衡与隔振消振。f:分动器取力布置方案该种布置方案主要用于全轮驱动的牵引车、汽车起重机等来驱动绞盘或起重机构。从取力器到工作装置间可采用机械传动或液压传动。4.2.1 取力器的基本参数与基

51、本结构 a:取力器基本参数取力器实质上是一种单级变速器。其基本参数有取力器总速比、额定输出转矩、输出轴旋向以及结构质量等。以CA101系列汽车取力器为例，该系列有PT012/252、PT012/263、PT012/273等30多种型号。其总速比（发动机转速与取力器输出转速之比）有1.06、0.82、1.253、1.119等多种配比。其额定输出扭矩有210Nm、170 Nm、100 Nm和392 Nm等。输出轴旋向均与发动机旋向相反。b:取力器基本结构当压缩空气通过管接头进入气缸时，使活塞和拨叉轴轴向移动，安装在拨叉轴上的拨叉拨动从动齿轮与主动轮啮合，带动输出轴转动。当气缸内无压缩空气时，活塞在

52、复位弹簧作用下回位，拨叉使从动齿轮与齿轮脱开，油泵停转。输出轴轴头常以内花键孔与油泵外花键轴连接并将取力器与油泵形成一个整体，使系统结构十分紧凑。对一些大型液压泵、空压机、真空泵、轻质油泵或其它专用工作机具，则多以传动轴与取力器输出端连接，连接方式有平键、外花键、销钉等。取力器通过8个连接螺栓与变速器壳体相连，其中有两个是专供定位用的铰制孔螺栓，以保证取力器的可靠定位与齿轮正确啮合。在变速器取力孔面应装以1mm衬垫并涂以密封胶。按照取力器在变速器上安装位置可分为左侧式取力器与右侧式取力器。在取力器换挡操纵方式上，除了上述气动操纵结构外，还常采用手动操纵结构，具有换挡可靠灵活、适应用户操纵习惯等

53、特点。5 结论通过这次对普通自卸汽车的结构设计，不仅使我巩固了大学四年以来所学到的专业基础知识，也对自卸汽车设计有了一个初步的了解。同时也对自卸汽车在现实生活中的应用得到了一定程度的掌握。由于时间仓促，本设计还有很多可以改进的地方，例如，自卸汽车的卸货方式可以有侧倾式和三面倾式，由于它们所适应的场合和条件不同，所以在选择时，要根据不同的需求进行选择；举升机构可以选择加伍德式和马勒里式，这两种举升机构有自身的优点和缺点，而且能够举升的重量也有不同，所以我们要根据自卸汽车应用的场合进行选择；取力方式可以选择发动机前端取力和飞轮后端取力等方面。由于本人知识有限，在设计中难免存在缺点和错误，敬请老师批

54、评指正。致谢值此成文之际，首先我要衷心地感谢我的指导老师冷岳峰教授半年年来对我的精心指导。老师严谨的治学作风、兢兢业业的工作精神和求精、求实的科学研究理念将对我以后独立从事科学研究产生深刻的影响。在我学习和做研究的过程中，每当遇到困惑和疑难时，在我彷徨、不知所措时，冷老师总能及时查明学生心态、帮助我克服学习和生活中的困难，给予我充分信任、鼓励和支持，并为我提供十分宝贵的学习机会。其辛劳和对学生的良苦栽培无以言表。论文定稿之前的细致修改无不铭刻着老师为人师表和呕心沥血的烙印，而这种治学精神将成为学生终身受用不尽、用之不竭的宝贵财富。谨向老师致以深深的敬意和最诚挚的谢意。最后，感谢那些默默地关心和

55、支持我而在此无法一一提及的师长、同学。参考文献1 范迪彬.汽车构造M.第一版.安徽：安徽科技出版社，2001.2 刘惟信.汽车设计M.第一版.北京:清华大学出版社，2001.3 隗金文.液压传动M.沈阳:东北大学出版社,2001.4 唐大放.机械设计工程学M 北京:中国矿业大学出版社，2001年9月.5 余梦生机械零部件手册选型 设计 指南北京：机械工业出版社，20016 徐达. 专用汽车结构与设计M. 北京：北京理工大学出版社,1998.7 徐萃萍.何凡.现在机械设计方法与应用M.第一版.北京:高等教育出版社，2004.8 严家杰.机械原理M.上海:同济大学出版社，2002.9 10 马志力

56、.自卸汽车液压系统闭式油路的改进J.专用汽车,2005,05:40-51.11 Harris, David, Weatherford Enterra Inc.Abrahamsen, Egill, Weatherford Enterra Norge A/S.The Mechanization of the Tubular Running and Handling Process,SPE/IADC Asia Pacific Drilling Technology, 9-11,1996 September.外文翻译附录A适应性离合器在机械自动传动中的加工控制刘海鸥，陈慧岩，丁华荣，何忠波（机械和车辆

57、工程学校，北京技术学院，北京 100081，中国）摘要：依靠对离合器运行过程的详细分析控制目标和适应的要求，一个主要依靠速度信号而不是那些依靠离合器的移动信号的控制策略被迅速发展。这既要考虑到紧缩的工作又要考虑到松弛的工作，而这些工作大多使用车辆在初始状态下的质量评估索引。适应性控制系统和它所涉及到的模式都已经被深入的分析。我们所讨论的是对不同起始齿轮和不同公路条件的适应性。例如，大多数已经被证明了的结果被用于证明起始阶段大多数的适应性控制策略，验证实验测试数据得到一个令人比较满意的结果。关键词：自动机械传输（AMT）；传输技术；适应性控制；主要齿轮捏合无论潮湿或干燥，主要离合器的捏合加工控制

58、策略的摩擦力是车辆技术领域的焦点，一些控制策略是依靠主离合器的移动信号，在我们的调查研究中，那些依靠主要离合器外在轴速度信号的适应性控制策略已经得到发展，这已经被证明有广泛的适应性。1.控制对象和适应的要求 那些普遍用于车辆起始阶段的质量评估指标是紧缩和松弛工作。紧缩就如车辆起始阶段的平滑指标评估，紧缩是车辆纵向加速度的比率。根据定义，紧缩的公式为：j=da/dt=d2v/dt2 (1)式中j为紧缩，v和a分别是车辆行驶速度和加速度根据车辆动力学，车辆行驶速度是由平衡时发动机索引力和运动阻力决定，它可以表达为： (2)式中是发动机空载时的转矩，G是车辆总质量，r是车轮半径，f和分别是道路阻力系数和坡道阻力，为空气阻力系数。机构的功用是作为机械作用的一个部分从一个刚体到另一个刚体传送即传递运动，一般能用作机构基本零件的机械装置有三种类型：1：齿轮装置。那是在回转轴之间进行接触传动的啮合构件。2：凸轮装置。把输入构件的均匀运动转换成输出构件的非均匀运动的装置。3：平面机构和空间机构。是能使一个点或一个刚体产生机械运动的有用装置。机构是形成许多机械装置的基本几何结构单元，这些机械装置包括自动