车辆工程毕业设计(论文)-设计一种载重5t的高位自卸汽车【全套图纸】 .doc
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1、 第1章 绪论1.1目的和意义随着经济的发展和技术的进步,以及对提高作业效率的要求日益增高,作为汽车大家族中一个分支的自卸汽车,陆续出现了多种多样的型式;2008年的北京奥运会和2010上海世博会都拉动对自卸汽车的需求,而且大、重吨位的自卸车所占的比例也将进一步增大。因此对现有的各型自卸汽车进行改装设计是非常必要的,尤其在当今节约型社会具有很重要的现实意义。全套图纸,加153893706目前国内生产的自卸汽车其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下,卸货高度都是固定的。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些,目前的自卸汽车就难以满足要求。为此需设计一种高位自卸汽车,使它能将车厢举升到一定高度后再
2、倾斜车厢卸货。随着经济的发展和技术的进步,以及对提高作业效率的要求日益增高,作为汽车大家族中一个分支的自卸汽车,陆续出现了多种多样的型式。自卸汽车按其载质量的大小可分为超重型、重型、中型以及轻型;按其外形尺寸、总质及能否在公路上行驶,又可分为非公路用自卸汽车和公路用自卸汽车;按其车厢卸货方向的不同,还可以分为后卸式、侧卸式以及三面卸式。目前国内外已经研制成功并投入使用的自卸汽车有超重型自卸汽车、重型自卸汽车、三面卸自卸汽车、高通过性自卸汽车以及液压举升系统自卸汽车等五种类型;其中三面自卸汽车目前应用的比较少,而液压举升系统自卸汽则应用的日益广泛。未来是节约型社会、智能化时代;因此未来的自卸汽车
3、主要是偏重自卸举升机构的创新与智能化,并且具有节约能耗的特点。1.2卸汽车定义、组成、功用自卸汽车是利用本车发动机驱动液压举升机构,将其车厢倾斜一定角度卸货,货物依靠其自重自行卸下,车厢依靠其自重复位的专用汽车。自卸汽车自上世纪初诞生以来,不断发展,日趋完善,以成为当今货物运输的主要专用车之一。自卸汽车按用途可分为两类:一类为矿用自卸汽车,属于非公路运输车;另一类属于公路运输的轻(23.5t)、中(48t)、重型(812t)自卸汽车。公路运输用自卸汽车按是否具有特殊功用可分为普通自卸汽车和专用自卸汽车。普通自卸汽车有两大部分组成,即二类汽车底盘和倾卸装置。其中倾卸装置是自卸汽车的主要结构部分。
4、其主要组成如下:典型的倾卸装置结构如图1.1所示。 专用自卸汽车是在普通自卸汽车的基础上增设特定的机构来实现自己的功能,以达到特定的目的,因此结构上专用自卸汽车比普通自卸汽车复杂。图1.1普通自卸汽车结构组成1-液压倾卸操纵装置;2-倾卸机构;3-液压油缸;4-拉杆;5-车厢;6-后铰链支座;7-安全撑杆;8-油箱;9-油泵; 10-传动轴;11-取力器 缸;目前,国内生产的载货自卸汽车多为普通自卸车,其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下,卸货高度都是固定的。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些,就难以满足要求。为此需设计一种专用自卸汽车高位自卸汽车,它是装备有车厢高位举升和倾卸机构两套装
5、置,能将车厢举升到一定高度后倾卸物料的自卸汽车,适合于高货台卸货。其外形如图1.2所示。图1.2 高位自卸汽车高位自卸汽车的高位倾卸动作循环方式有两种:其一,首先将处于原始水平位置车厢平移举升到一定高度,保持位置不变,再将车厢倾卸一定角度卸货。卸货完毕,车厢恢复高位水平位置,最后平移下降到原始位置。其二,按上述程序,车厢高位倾卸后,车厢的两种复位动作(即角度复位和平移下降复位)同步进行。1.3国内外高位自卸汽车的发展概况我国自卸汽车生产始于20世纪60年代初,经过40多年的发展,尤其是在20世纪80年代以后通过技贸结合与合作生产方式,从国外引进若干先进的自卸汽车制造技术,并在此基础上形成以若干
6、大型汽车制造厂为主体的机械传动式自卸汽车生产企业集团。公路用自卸汽车的装载质量从220t、矿用自卸汽车装载质量从20154t以下基本形成完整的专用汽车系列,为我国自卸汽车的腾飞打下了坚实的基础。当然,除普通自卸汽车以外,专用自卸汽车的生产也得到了一定的发展,尤其是新世纪以来,随着我国社会经济和交通环境的改善,各行业对专用汽车尤其是工程系列专用汽车的需求越来越大。专用汽车将跟更加注重行业化、专用化、系列化。自卸汽车生产企业无论是在数量上还是在质量上都得到了空前的发展,全国生产和改装汽车的企业由最初不足11家发展到1989年的113家,到1998年的721家,占全国汽车生产企业的86.4%,其中改
7、装车厂632家,主机(整车制造)厂92家。专用汽车企业的性质和生产模式也都发生较大改变。由原有分散的中、小型国有企业,通过联合、兼并、重组、民营等手段形成了企业的集团化、大型化。以前“小而全”的生产格局也不复存在,自卸汽车的生产模式将朝着单一种类、系列化、多品种的专业化模式发展。国外自卸汽车生产始于20世纪30年代,比我国早30多年在其后70多年的发展过程中,其结构不断改进,整车性能已有很大提高。为提高自卸汽车的科技含量,追求高附加值,各国更是不断采用先进技术,其主要表现以下几个方面:全面提高自卸汽车内在质量和使用性能;随着使用范围的不断扩大、用户要求的不断提高,自卸汽车正朝者多品种、系列化、
8、小批量的方向发展;在制造加工方面,自卸汽车朝着底盘生产专业化、零部件生产专业化、工艺专业化和辅助生产专业化方向发展;广泛采用计算机辅助设计,以提高设计的质量和缩短设计研制的周期;在材料配置上,将更多地采用高强度铝合金、不锈钢、工程塑料和聚合材料等。目前,自卸汽车以形成自己独特的结构与车型系列。高位自卸车作为自卸车家族的重要组成,多品种、小批量也是其一大特点。高位自卸汽车生产的另一个特点是零部件专业化生产,大部分专用汽车厂实际是一个总装厂。其产品按结构分工或组织专业化协作生产如自卸车油缸,副车架等均有个专业厂集中生产。目前,高位自卸汽车的市场占有量还很小,但随着我国经济的发展,各种大型项目的实施
9、,高位自卸汽车的市场需求量会逐渐增大,可以预见,在今后一段时间内市场需求将得不到满足。1.4高位自卸汽车发展方向与前景 随着国民经济的快速增长,加入WTO后市场的开放,西部大开发战略的实施,北京申奥的成功,东北三省的振兴等,无不在预示着专用汽车发展新机遇的来临。2001年北京申奥成功,北京就决定在5年内对城市基础设施建设投入1800亿元资金,重点项目达142个,因此,近几年,北京将是中国最大的专用汽车市场。西部大开发,将促进西部地区专用汽车市场的有效增长,西部地区基础设施建设投资达7000亿,10年内将修建公路35万公里。专用汽车有着较大的市场发展空间。诸如“西气东输”、“西电东送”、“南水北
10、调”、青藏铁路及国内几条高速公路建设等大型项目的正式启动,给专用汽车市场特别是重型专用汽车市场注入了巨大活力。任何大工程的启动都需要工程机械的参与,高位自卸汽车将会在这些大型舞台里扮演重要的角色。为使高位自卸汽车能够在不同工况下圆满的完成工作的需求,经过调查、研究,我国高位自卸汽车的品种开发还应从以下方面努力:进一步发展和完善中型高位自卸汽车;进一步开发自装卸机构,以适应农业等部门的需求;进一步提高高位自卸汽车的技术含量以追求其高附加值等。在以经济建设为中心的大环境里,在世界经济复苏的浪潮中。高位自卸汽车发展前景将是一片美好的,但是机遇与挑战是并成的,只有抓住机遇迎接挑战,才能实现我国专用汽车
11、事业的真正腾飞。1.5本次设计的主要内容本设计的目标是设计一种载重5t的高位自卸汽车,其性能参数与所选底盘车接近。高位自卸汽车是装备有车厢高位举升机构和倾卸机构两套装置的载货自卸汽车。因此本设计主要研究的内容有:车厢高位举升机构的设计计算、车厢倾卸机构的设计计算、液压传动装置设计计算选型,并进行二类底盘的选择、主要参数数据齐备、进行二类底盘选型分析、产生具有实践意义的选型总结;然后进行车辆的总体布置和性能分析,并用总布置草图表达主要底盘部件的改动和重要工作装置的布置;最后通过正确的计算,完成部部件设计选型,达到工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的设计要求,并附之以总装配图,清楚表达设计
12、。第2章 高位自卸汽车设计计算2.1高位自卸汽车升高机构设计与分析在高位自卸车改装设计中对升高机构设计要求如下:1)能将满载货物(4t)的车厢在比较水平的状态下平稳地举升到一定高度。2)在卸货过程中要保证汽车具有足够的稳定性。3)在举升过程中可在任意高度停留卸货。2.1.1L型举升机构图2.2 车厢举升装置原理图图2.1L型高位自卸汽车 L型高为自卸汽车,是一种常见的高位自卸汽车,如图2.1所示,图2.2为其车厢举升机构示意图,L形杆BIC一端与铰链B相联(铰链B通过竖直杆固定在车架上),一端与车厢底部的铰链C相联,同时其上绞接一液压油缸2,液压油缸2另一端与车厢底部的铰链相联。举升时,液压油
13、缸1伸长,推动L形杆BIC绕铰链B逆时针转过角度,使C端上升;与此同时,同步液压油缸2也联动工作,使车厢也转过角度,从而使车厢在上升过程中保持水平。随着BIC杆的转动,C点后移,同时带动车厢后移,当点与B点等高时,后移量达到最大。 L型高位自卸汽车的举升机构的优点有:1)该机构充分利用了车厢前面的空间,使车厢底部的机构变得简单;2)该机构克服了后移量过大的缺点,机构的尺寸也较小。 L型高位自卸汽车的举升机构的缺点有:1)该机构最大的缺点在于车厢全部重量均有L形杆BAI承担,由于IC很长,所以BAI受到很大的扭矩作用。这就对L形杆的强度提出很高要求,同时也限制了车厢的装载量。2)液压缸1和液压缸
14、2需要联动工作才能保证车厢的水平,使控制机构复杂。图2.4平行四边形举升装置图2.3 升降式自卸汽车3)液压油缸的推程较大。2.1.2 平行四边形举升机构采用平行四边形的车厢举升装置的自卸汽车如图2.3所示,其工作原理图如图2.4所示。它利用油缸OE驱动平行四边ABCD组成的连杆机构,即可实现车厢的平移升降,但在升降过程中,车厢的纵向位移比较明显。事实上该车就是在普通自卸汽车的基础上加装了平行四边形举升装置,适合于高台卸货或车辆之间装卸货物。平行四边形举升装置的优点有:1)结构简单,易于加工、安装和维修;2)能够保证车厢在举升和下降过程中保持水平,稳定性好;3)液压油缸较小的推程能够完成车厢较
15、大的上移量。平行四边形举升装置的缺点是:车厢上移时,其后移量很大,为了保证车厢举升到最大高度时,其最大后移量不超过设计要求,需将杆AD、BC做的很长,甚至大大超过了车厢的长度,在稳定性和较小后移量上很难两全,因此,在工程实际中利用较少图2.6 后移量分析原理图图2.5 剪式举升装置(1)2.1.3 剪式举升机构如图2.5所示,该举升机构是由长度相等的两杆AC和BD彼此铰接于E点;AC杆的A端与水平的液压油缸拉杆铰接,并可在滑槽内移动;BD杆的B端与车厢底部为滑动铰接。当液压油缸拉杆右移时,车厢上升,同时向后移动;液压油缸拉杆左移时,车厢下降,同时向前移动。下面来具体分析一下车厢的后移原理:如图
16、2.6所示,设AE=BE=a,CE=DE=b,举升前,举升后,则有上移量:后移量:化简后得可见,后移量与a,b的差值有关,故采用此种布置形式时,铰接点E不能为两杆的中点。图2.7剪式举升机构装置(2)采用此种布置时,会使CD的距离较小,影响了车厢工作时的稳定性,特别是在车厢翻转卸货时,这种影响尤为显著。为了消除这种影响,将E取为两杆的中点,同时,为了使车厢在上移时能够逐渐后移,需要将C点换成滑动铰接,而D点换成固定铰接。如图2.7所示:此时,由于E取为两杆的中,所以在车厢上移过程中,A与D,B与C始终在一条直线上;同时由于液压油缸的作用,拉动A点向后移动,因此,D点也随之向后移动使整个车厢也向
17、后移动。设AC=BD=1,举升前,举升后,则有:上移量: 后移量:该剪式举升机构的优点有:1)结构简单,紧凑;2)能够很好的协调车厢上移量与后移量之间的关系,满足工作要求;3)机构的受力情况较好,汽车工作稳定性容易得到保证。这种剪式机构的缺点是液压缸水平布置时,在举升初始阶段,传动角较小,不利于工作。图2.9 剪式举升机构(4)图2.8 剪式举升机构(3) 根据以上缺点,可以将液压缸改为竖直布置的形式,同时将A、B两点互换,使A点固定连接,而B点滑动连接,如图2.8和图2.9所示。图2.10升降式装卸汽车改进后的剪式机构优点是将液压缸竖直布置后,可以很好的解决举升机构传动角过小的问题,而且,它
18、也具有,结构简单紧凑等优点,更改连接方式以后,在整个举升过程中车厢无后移量。但是它的缺点跟它的优点一样明显,要实现较大的传动角,那么液压缸的推程就需要很大,甚至多级举升都不易实现,而且车厢不举升时,能供液压油缸布置的地方较小。实际应用如图2.10所示。为此,可以将液压缸改为斜向向布置,即液压缸布置在剪叉机构的右侧,如图2.9所示。将液压缸布置在右侧,不但可以很好的就解决机构传动角小的问题,而且结构紧凑,所用液压缸的活塞推力也较小,因此可以选用直径较小的液压油缸但具有与上面同样缺点,油缸推程较大,但它可供布置的地方较大,布置更灵活。2.2 倾卸机构的设计与分析现代自卸汽车倾卸机构主要分为两大类:
19、直推式和杆系倾卸式,它们均采用液压作为举升动力。倾卸机构主要由倾卸杆系机构、车厢和副车架组成。其功能是承载物料,并在液压系统的驱动下完成倾卸动作。高位自卸汽车改装对倾卸机构的设计要求如下:1)利用连杆机构实现车厢的翻转,其安装空间不能超过车厢底部与托架大梁间的空间。2)结构要紧凑,可靠,具有很好的动力传递性能。3)完成倾卸后,要能够复位。2.2.1油缸直推式图2.12单缸直推式倾卸机构油缸直推式倾卸机构的示意图如图2.12所示,这种机构结构简单紧凑、举升效率高、工艺简单、成本较低。采用单缸时,容易实现三面倾斜。另外,若油缸垂直下置时,油缸的推力可以作为,车厢的举升力,因而所需的油缸功率较小。但
20、是采用单缸时机构横向强度差,而且油缸的推程较大;采用多节伸缩时密封性也稍差。典型车型有 1)单缸:前置斯太尔1291.280/K38、玛斯-5511;后置斯太尔991.200/K38、CA340。2)双缸:QD351、EQ340。2.2.2 杠杆平衡式(油缸后推杠杆组合式)图2.13杆系倾卸机构(1)油缸后推杠杆组合式倾卸机构的示意图如图2.13,这种机构具有结构紧凑,横向刚度比较好,举升时转动圆滑平顺,杆系受力比较小,举升过程中油缸的摆动角度很小,油缸的行程也比较短等优点。但因为机构集中在车后部,车厢底板受力大,给车身的整体布局带来一定的困难,而且,在推杆推动车厢翻转时,车厢倾翻轴支架的水平
21、间内力非常大,因此,对材料的要求比较高。典型车型举例:日产PTL81SD。2.2.3 油缸前推连杆组合式(马勒里举升臂式)图2.14杆系倾卸机构(2)油缸前推连杆组合式倾卸机构的示意图如图2.14所示,这种机构横向刚度较好,举升时转动圆滑平顺,三脚架推动车厢举升时,车厢倾翻轴支架的水平反力比较小,车架底部的受力也比较均匀。但是油缸在车厢翻转过程中摆动角度较大,且活塞行程稍大。典型车型举例:五十铃TD50ALCQD、QD362。2.2.4 油缸后推连杆组合式(加伍德举升臂式)图2.15杆系倾卸机构(3)油缸后推连杆组合式倾卸机构的示意图如图2.15所示,该机构结构比较紧凑,横向刚度较好,油缸的推
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