副车架设计说明书.doc
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1、摘要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,
2、连接结构安装位置,举升机构安 装位置,设计2/35ABSTRACTThat design specification is a simple explanation for the design of a subframe for a roll-type dump truckIn 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 be
3、tter. To achieve that targetjn this design specificationjhe deputy frame rails,the subframe beamsJhe connection of the deputy frame rails and the subframe beams,the installation location of lifting mechanism must be well designedThis subframe can achieve the expectation of the roll-type dump truck a
4、s required.And that subframe also provide some place to install the lifting mechanism and the compartment.As people expectjt also can make the roll-type dump truck have a better work situation When design the subframe beamsthe economic effect and the function was considered.And so on the others.Key
5、words: subframe for a roll-type dump truck, deputy frame rails, subframe beams, location of connection, location of lifting mechanism, design第一章绪论11.1课题的研究背景、意义11.1.1、课题的研究背景11.1.2、课题的研究意义1第二章副车架总体方案设计42. 1副车架截面形状及尺寸的设计62. 2副车架前端形状的设计72. 3举升机构位置的设计82. 4连接结构安装位置的选择92. 5狡支座位置的设计112. 6副车架在二类底盘上的布置12第三章
6、副车架及相关零部件结构设计133. 1纵梁的设计133.1.1纵梁结构、材料设计133. 1. 1纵梁强度校核133. 2横梁的设计193. 3连接结构的设计203. 3. 1副车架纵梁与横梁的连接方式的选择203. 3. 2钏缝的强度计算213. 3.2焊接强度的计算223. 4铁支座的设计233.4. 1车厢与副车架连接钱支座的设计233.4.2举升机构与副车架连接铁支座的设计24第四章结论25致谢28参考文献29附录3010/35第一章绪论1.1课题的研究背景、意义1.1.1v课题的研究背景自卸汽车是利用汽车本身的发动机动力驱动液圧举升机构,使车厢倾斜一 定角度进行卸货,并依幕车厢自重自
7、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44.9%, 2008年为 57.4%。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
8、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乂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.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 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 载悄况,避免集中
9、载荷。副车架通常通过U形螺栓和连接板等与主车架固定, 副车架后端焊有較接支座,车厢与副车架通过该钱链支座相连。车厢在举升机 构的作用下,绕着这个狡链支座转动。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,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
10、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,要根据询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 是钏接。焊接与钏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计时,需要留意以下儿点。尽量使 所设讣的副车架总成能够很好的满足自卸汽车使用要求。1)副
11、车架截面形状及尺寸的设讣;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,多釆用槽 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汁的优劣直接影响到主车架的应力分布悄况。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500800mm的范围内。4)副车架与主车架之间连接结构的设讣;当副车架固定在主车架上时,副粱与车
12、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、选择合适的钏接工艺,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
13、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
14、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,为了避免山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CA3258PlK2BTlo详细参数见表2-1。表2-1 CA3258P1K2BT1二类底盘尺寸底盘型号CA3258P1K2BT1质虽参数底盘整备质量7900kg整备质量时前(后)轴荷3535/4365kg最大允许总质量25490kg前(后)轴允许最大载荷5490/20000kg性能参数
15、最髙车速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最髙档60km/h等速油耗27L/100km制动距离W 36. 7m尺寸参数总长7290mm总宽2455mm总髙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CA6DE2CA6DF2CA6DF2-24-21-26最大功率(kw/rpm)177/2300177/2300192/2300最大扭矩
16、n. m/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而尺寸280mmX 90mmX8mm加强板尺寸264mmX 82mmX 5mm车架总成宽度865mm车架上表而离地髙度1075mm车架有效长度(底盘/满载)后桥中心处车架 上平而至地而高度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)1350X100X20-10辅助弹簧(长X宽X厚mm-片数
17、底盘如图2-1 o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。2.1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,多釆用如 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,以提高副车架 的抗扭和抗弯能力。图22副车架的截面形状图2-3加强
18、后的副车架截面形状1 副车架;2腹板图2-4加強腹板的位置参照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。2. 2副车架前端形状的设计为了避免山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接触的翼面上部图25副车架的三种前端形状(a) U 形;(b
19、)角形;(c) L 形表2-2副车架前端的结构尺寸序号类别1lohhcciaU形(101.2) H1520mm(0. 60.7) H1mmb角形1520mm(0. 20.3) H1mmH1520mm(0. 250. 35) H1mm50如果加工上述形状困难时,可以釆用如图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:ho=57mm; lo=2OOmm300mm。对于硬木质副车架;h()=5mm10mm; 1()=H。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 ho=57mm;
20、lo=2OOmm。2. 3举升机构位置的设计举升机构的液压油缸通过油缸支座较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,举升液压缸的安装狡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副车架液圧缸较支座安装横梁详细内容见cad图纸。2. 4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儿种形式。1)止推连接板图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
21、状及 其安装方式。连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500 1000 mm范圉内。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询支座前用 连接支
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