东风自卸车的改装设计

本科毕业生设计

东风自卸车的改装设计

院系名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 车辆工程 07-2班 学生姓名： 贺巍 指导教师： 吕德刚 职 称： 讲 师

黑 龙 江 工 程 学 院

二○一一年六月

I

The Graduation Design for Bachelor's Degree

The Modify and Design of Dongfeng dumptruck

Candidate：He Wei

Specialty：Vehicle Engineering Class： 07-2

Supervisor：Lv Degang

Heilongjiang Institute of Technology

2011-06·Harbin

摘 要

自卸车，是指通过液压或机械举升而自行卸载货物的车辆。由自卸车底盘、举升

II

机构总成、液压系统总成、锁紧机构总成、大箱总成5大块组成。本次设计主要包含有车厢，取力器，液压缸，整车布置等内容。选择本课题充分考虑了研究课题对车辆工程专业学生学习和工作的指导作用，能够使我们了解专用汽车改装设计方法，通过本课题的研究我们可以完成理论课程的实践总结，获得一定的工程设计工作方法和经验。进行相关的设计，可以解决供需矛盾，培养正确的研究方法、理论联系实际的工作作风、严肃求实的学习态度，锻炼使用工具软件的能力，提高综合设计的能力这次设计为我们了解专用车带来了很大的好处，通过设计我们知道了专用车的结构形式和举升样式等知识，对我们以后的工作有很大的益处。

关键词：东风自卸车；自卸车；专用汽车；专用车设计；举升机构；液压系统；

ABSTRACT

III

Dump truck, is also called the car to through the hydraulic or mechanical lifting and

unloading goods to the vehicle. By dump of lifting mechanism of assembly, chassis, hydraulic system assembly, locking mechanisms assembly, big box of five large assembly. This design mainly contains the car, take the force, the hydraulic cylinder, the arrangement of the whole car, etc. Choose this topic full consideration of the research on vehicle engineering students to study and work guidance, can make us understand special automobile refitting design method, through this topic research we can complete theory course the practice, access to certain engineering design work methods and experience. Related design, can solve the contradiction between supply and demand, the research methods, cultivate correct theory with practice work style, serious realistic learning attitude, exercise the ability of tool use software, improve the overall design of the ability for us to understand this design has brought great benefits a., through the design we know the special structure of the form and lifting style and etc, to our knowledge later work to have the very big profit.

Keywords: dongfeng skip; Equipments; Special vehicle; Special automobile design; Lifting mechanism; Hydraulic system;

IV

目 录

摘 要 .................................................................... II ABSTRACT.............................................................. IV 第1章 绪 论 ............................................................. 7

1.1 课题的研究现状 ...................................................... 7

1.2 选题的目的与实际意义 ................................................ 8 1.3 国内外自卸汽车的发展概况 ............................................ 9 1.4主要研究内容 ........................................................ 11 1.5本章小结 ............................................................ 11

第2章东风自卸车主要性能参数确定 ..................................... 12

2.1整车尺寸参数的确定 .................................................. 12

2.1.1自卸车的分类 .................................................. 12 2.1.2自卸车的结构 .................................................. 12 2.2整车尺寸参数的确定 .................................................. 15 2.3质量参数的确定 ...................................................... 17 2.4其它性能参数 ........................................................ 18 2.5本章小结 ............................................................ 19

第3章 自卸车车厢的结构与设计 ......................................... 20

3.1举升汽车车厢的结构形式 .............................................. 20 3.1.1车厢的结构形式 .................................................... 20

3.1.2车厢选材 ...................................................... 21 3.2车厢的设计规范及尺寸确定 ............................................ 21

3.2.1车厢尺寸设计 .................................................. 21 3.2.2车厢内框尺寸及车厢质量 ........................................ 22 3.3车厢板的锁启机构 .................................................... 23 3.4 本章小结 ........................................................... 24

第4章 自卸举升机构的设计.............................................. 25

4.1自卸举升机构的选择 .......................................... 25

4.1.1举升机构的类型 ................................................ 25 4.1.2自卸汽车倾卸机构性能比较 ...................... 错误！未定义书签。 4.2举升机构受力分析与参数选择 .......................... 错误！未定义书签。 4.3 本章小结 ........................................... 错误！未定义书签。

第5章 液压系统设计..................................... 错误！未定义书签。

5.1液压系统工作原理与结构特点 .......................... 错误！未定义书签。

5.1.1工作原理 ...................................... 错误！未定义书签。 5.1.2液压系统结构布置 .............................. 错误！未定义书签。

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5.1.3 液压分配阀 .................................................... 29 5.2油缸选型与计算 ...................................................... 30 5.3取力器的选择 ........................................................ 36 5.4本章小结 ............................................................ 38

第6章 副车架的设计..................................................... 38

6.1 主车架的改装 ....................................................... 38

6.1.1 主车架的钻孔和焊接 ............................................ 38 6.1.2 主车架的加长设计 .............................................. 39 6.1.3 主车架加强板的设计 ............................................ 40 6.2 副车架的设计 ....................................................... 41

6.2.1 副车架的截面形状及尺寸 ........................................ 41 6.2.2 加强板的布置 .................................................. 41 6.2.3 副车架的前端形状及安装位置 .................................... 42 6.2.4 纵梁与横梁的连接设计 .......................................... 43 6.2.5 副车架与主车架的连接设计 ...................................... 44 6.2.6 副车架的强度校核 .............................................. 46 6.3本章小结 ............................................................ 47

结 论 .................................................................... 48 参 考 文 献 .............................................................. 48 致 谢 .................................................................... 50 附 录A .................................................................. 51

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第1章 绪 论

1.1 课题的研究现状

美国是专用汽车发展最早的国家之一。专用汽车的生产是美国汽车工业的重要组成部分。据不完全统计，美国1986年生产货车l 593 489辆，其中专用汽车的产量为934 690辆，专用汽车的产量占货车产量的58％。美国9～11．8t的中型货车的保有量中，专用汽车占2／3以上，美国的挂车生产70年代平均年产挂车已达15万辆左右(约占9 t以上载货车产量的40％左右)，大部分为专用挂车。美国的挂车主要集中在富荷挂车公司及其它四个较大挂车制造企业生产，其产量占全国总产量的85％。欧洲的专用汽车主要是重型专用汽车，且绝大多数产品为不同规格尺寸和不同承载量的低货台货车、挂车和半挂车，最多的是适宜运输建筑机械的最大总质量为30t或40t的低货台货车。欧洲的大部分专用汽车生产厂家集中在德国，1979年原西德挂车产量达15.1万辆，占载货车产量的51％，占专用汽车产量的87％。原苏联自1966年以来，汽车工业有较大的发展，但货车在总产量中的比例却在下降(50年代占81％，60年代占69％，80年代占35％)，不过专用汽车在货车保有量中的比例却逐年上升(50年代占5％，60年代占27％，70年代占42％，80年代占44．9％)。综上所述，近年来，世界各国都大力发展专用汽车生产，致力于专用汽车的研究，扩大汽车使用范围，以利于各种货物的运输。国外主要工业发达国家的专用汽车社会保有量占载货汽车保有量的比率都在50％以上。基本上能达到60％到80％。

专用汽车在国外不只是占很大一份比例，它的生产组织形式也呈现多样化发展，基本上概括为以下四种：(1)主机厂(即汽车集团、汽车公司或工厂)；设分公司或分厂生产专用汽车。主要生产本厂基本车型改装的专用汽车。(2)专用汽车厂；从底盘厂购买底盘，装配自己生产的专用汽车。(3)非汽车公司组织专用汽车生产。(4)用户兼营；有些专用汽车生产运输公司购买一些普通汽车底盘改装为自己所需的专用汽车。但其结构比较简单、数量也不大。

未来国外专用车的发展趋势也可概括为以下五点：(1)专用汽车重型化趋势。近年来，国外专用汽车的产量明显以重型居多，其原因主要是重型专用汽车经济效益好和重型车功率大、强度高，有中、小型专用车无法替代的优点。随着物流的庞大和公路的高级化，以及特殊作业的需要，重型专用汽车在国外得到迅速发展。(2)列车化趋势。为了提高散装水泥车的卸料能力，为提高远距离散运经济效益，散装水泥车的列车化正在成为今后的发展趋势。(3)一车多用化的趋势。为提高专用汽车的适应性，以满足各种特殊需要，有趋势表明国外正在谋求专用汽车的一车多用化，使专用车功能由单一向多功能发展。(4)专

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用底盘专业化趋势。日本丰田等大汽车公司的专用底盘均已实现系列化、专业化生产。近年来，国外不少汽车厂专门从事专用汽车底盘生产，尤其重视专用底盘的系列化、专业化生产，满足专用车的特殊需要。(5)新材料、新技术和微电脑的应用趋势。近年来，国外专用汽车厂家逐步重视新材料、新技术在专用汽车上的应用。

我国专用汽车的生产是从60年代初开始，在军用改装车辆、消防改装汽车的基础上逐步发展起来。70年代，一些专用汽车生产厂根据国民经济各部门的不同需要，形成了自己的产品特色，逐步成为某一门类专业汽车生产的骨干企业。如生产半挂车的汉阳特种汽车制造厂、生产粉罐汽车的武汉专用汽车厂、生产冷藏汽车的镇江冷藏汽车厂等。80年代，随着国民经济的发展，专用汽车得到了较大的发展，在汽车行业中形成了独立的专用汽车行业。专用汽车行业经历了近30年的发展，已具有一定的规模，特别是1983年以后的10年，专用汽车的发展一直保持较高的速度，年平均增长率在24％以上。

如今的专用车应用了很多高新技术，大大提高了运输与装卸效率，节约了劳动成本。而且它能在减少汽车运输途中的货损、货差和提高安全性方面有着显著成效。发展专用汽车生产能扩大汽车的应用领域，增加汽车的工业产出，为国民经济带来巨大的经济效益。所以它变得非常重要。我国专用汽车生产企业的发展趋势和国外其他国家相比较而言有很大不同：1)集团化发展渐趋明显。专用汽车行业也由分散趋向集中，走集团化道路。各大集团公司都设立了专用汽车的管理部门 。2)专用汽车产品正向调整生产组织结构和产品结构、向规模化趋势发展，专用汽车的生产集中度增加。

我国的专用车还有以下特点：(1)重型化。国内在运输和各作业领域使用的专用汽车明显以重型居多。这是因为重型车经济效益好、功率大有利于综合利用。(2)轻型化。小(或轻)型适于走街穿巷。随着国民经济的发展，城市需要大量的生活用车、环卫用车、医疗用车、市政用车等各种轻型专用汽车。(3)“四高”。专用汽车在适应市场发展需求的同时，随着材料的发展和进步，在不断提高专用汽车产品的档次。开发生产“四高”(即高水平、高技术、高质量、高附加值)的专用汽车，以满足国民经济发展的需求，替代进口，使专用汽车产品的出口具有一定的竞争力，能够让我国自主品牌的专用汽车走向国际市场。

1.2 选题的目的与实际意义

举升汽车是利用本车发动机动力驱动液压举升机构，将其车厢倾斜一定角度卸货，并依靠车厢自重使其复位的专用汽车。举升汽车按其用途可分为两大类：一类属非公路运输用的重型和超重型(装载质量在20t以上)自卸汽车。主要承担大型矿山、水利工地等运输任务，通常是与挖掘机配套使用。这类汽车也称为矿用自卸汽车。它的长度、宽度、高度以及轴荷等不受公路法规的限制，但它只能在矿山、工地上使用。另一类用于公路运输用

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的轻、中、重型(装载质量在2～20 t)普通举升汽车。它主要承担砂石、泥土、煤炭等松散货物运输，通常是与装载机配套使用。某些举升汽车是针对专门用途设计的，故又称专用自卸汽车。如：摆臂式自装卸汽车、自装卸垃圾汽车等。按运载货物倾卸方向分为：后倾式、侧倾式、三面倾式和底卸式举升汽车；按车厢栏板结构分为：栏板一面开启式、栏板三面开启式和簸箕式(即无后栏板)举升汽车。

随着国内基础设施建设需要不断增加，自卸车近年来一直保持较高产销量。据统计，自卸车在中重型卡车市场需求量上约占百分之四十的份额，并在专用车综合产量中保持第一位置，成为卡车市场的兵家必争之地。自卸车的腾飞为国民经济的快速发展做出了不可磨灭的贡献。自卸车能够快速兴起的主要原因是固定资产投资强劲增长，巨大的投资规模奠定了自卸车市场需求基础；举升汽车品种增加，不仅适应和满足施工需求，同时还能向运输市场发展，可以让它成为运输业的主力车型；

但是，如今我国的自卸车在种类、型式、材料运用方面与国外还有一定的差距。所以就需要我国的车辆专家们进行更多的设计研究，使其得到更好的完善与发展。我们只有更加的了解自卸车，才有可能进行以后的学术研究。选择本课题充分考虑了研究课题对车辆工程专业学生学习和工作的指导作用，能够使学生了解专用汽车改装设计方法，通过本课题的研究学生可以完成理论课程的实践总结，获得一定的工程设计工作方法和经验。进行相关的设计，可以解决供需矛盾，培养正确的研究方法、理论联系实际的工作作风、严肃求实的学习态度，锻炼使用工具软件的能力，提高综合设计的能力。对学生的作用是不可言喻的。

1.3 国内外自卸汽车的发展概况

我国专用车市场“蛋糕”将越做越大。去年以来，我国专用车市场取得较好的经营业绩，全国395家改装车企业改装汽车23.06万辆，销售23.05万辆。客车改装量最大，共改装103492万辆，占总量的44.88％；载货汽车44870辆，占总量的19.46％；自卸汽车27125辆，占总量的11.76％；厢式、罐式等专用车销售40966辆，占总量的17.77％。去年1～4月份，各类专用车销售均有较大增幅，乐观估计今年全年专用车产销将达30万辆。

通过数字来看，去年一年销售专用车达26万辆，结合我国道路、经济等实际情况，应该说数量还是比较可观的。但是问题就在于395家改装企业才生产26万辆。可以看出，我国汽车改装企业和汽车制造一样，存在着规模小、技术落后、生产点过多等问题。

从改装车生产分布地区来看，也存在较大不均衡性。江苏、河北、安徽、河南等8个省去年产量之和约占总产量的75％，其他21个省仅占总产量的25％。地域的不均衡性也显示出专用车市场前景看好。

目前，我国改装车市场最大销售量约25万辆左右，改装量最大的除了客车外，主要

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有厢式车、罐式车、自卸车等主要车型。但是总体来看，这些专用车均存在技术附加值低、工艺较落后等问题。从品种来看，我国改装车品种较少，仅有400多个品种。那么，未来改装车市场到底是什么市场呢？肯定地说，应该向多品种、高、精、尖方向发展。

这种发展方向除了我国公路条件改善外，还和我国公路货物运输市场息息相关。目前，我国公路货运市场的主体依然是以个体户为主，公路货运甚至还谈不上物流管理，具有运输成本高、随意性大、服务没有保证等特点。随着我国加入世界贸易组织，这种格局将要逐步被打破。我国汽车工业保护期只有五年，但是公路货运市场却可以向外资开放。跨国物流公司正虎视眈眈盯着中国公路货运这块大市场。这场战斗谁是赢者，不言自明。集团化货运市场对卡车的个性化要求将越来越高，同时需求数量也将越来越大。可以毫不夸张地说，未来的卡车发展方向将是专用车。

美国等发达国家专用车市场十分巨大，专用车具有品种多、技术含金量高等特点。就专用车品种而言，美国就有5000多个品种，甚至很多专用车已经被E化，装有电脑、卫星导航等系统。确切地说，我国专用车市场最终是向多品种、高精尖的方向发展。尤其是随着我国公路运输主体的逐渐变化，将加快产品结构的变化和技术的升级。

现在, 各大自卸汽车生产企业生产的自卸车尾钩锁紧机构多数为拉杆式尾钩锁紧机构、链条式尾钩锁紧机构、液压手动控制式尾钩锁紧机构等, 这些机构各有特点, 在运输自卸车中被广泛使用。国内使用的自卸车车箱大部分使用16Mn制造而成。其特点是钢板厚, 车箱沉重, 截面一般呈方形, 边板和底板有很多的加强筋。16Mn的屈服强度较低, 硬度较小, 且冲击性能较差。这些特性决定了不适合用于制造轻量化的车箱。在欧美, 很多车箱都使用HARDOX耐磨钢板材料, 与传统的方形车箱有着很大的区别, 其特点是横截面呈U形或半弧形, 而且车箱边板和底板几乎没有使用加强筋。HARDOX是瑞典钢铁集团生产的一种耐磨钢板, 具有较高的屈服强度, 是16Mn的三倍以上, 并且具有较高的硬度和冲击韧性。在设计装载量相同的情况下, 用HARDOX钢板制造的车箱与16Mn用制造的车箱相比, 板材厚度更薄, 且不需要加强筋。据国外的一些厂家反馈, 车箱使用HARDOX钢板后, 重量能减少, 甚至更多。

某些自卸车在产品开发、试验和用户的使用过程中均发现举升机构中三角臂早期断裂问题。实际构件在运动过程中承受一定动载荷的冲击,受力大小方向不规则,使用传统的方法很难对受力点的受力情况进行测量,直接利用现有的有限元软件ANSYS 也无法对其进行分析,很难确定在运动过程中极限应力区域;但是软件划分网格功能强大;而仿真分析软件ADAMS 虽然处理刚性物体运动精度较高,但对于复杂的柔性体的建模和计算都比较困难。为此一些专家利用有限元软件ANSYS 和动力学软件ADAMS 进行联合仿真分析,找出了三角臂早期断裂的原因,并提出改进方案。

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1.4主要研究内容

运用CAD绘图，结合所学的汽车构造和汽车设计知识，对自卸车这种专用汽车进行优化设计，使其结构更合理，性价比更合适。体现汽车设计的重要性，主要解决以下问题： （1）自卸车不同结构形式的比较；通过研究比较出不同结构的自卸车所具有的不同特点。在实际应用中，不同结构的自卸车各自优缺点。各种不同自卸车又应用于哪些领域等。 （2）对汽车二类底盘进行参数确定；通过给定的要求参数，设计一个能用于现实社会中的自卸车设计方案。要求能够符合现实需求，并且能够最大限度的满足性价比的要求。 （3）对车厢等主要部件进行设计；能够绘出各部件的CAD图。设计的各部件均要求运行平稳，工作可靠。对一些可能的工作异常要做出预测，故障维修要提出相应解决措施。 （4）对液压举升机构等部件进行设计；能够分析常见的液压举升机构故障，了解油泵的工作原理，分析可能泄露的原因。

1.5本章小结

本章针对我所做设计的课题做了综合性的阐述，通过查找书籍，以及在网络上查找的资料，我了解了我所做设计自卸车的基本状况；特别是专用车的设计特点及设计思路，还有在以后的设计中中有可能面临的问题，进行了细致的了解与阐述。我国专用车发展时间比较短，历史不够长，整体上看还和欧美有着不小的差距，不过近几年我国的自卸车发展状况良好。在本课题的实际意义中，我着重介绍了此设计中的重要部分，即液压举升机构时应满足的性能，在下几章的设计计算过程中，这将是我的重点注意的地方，本章对国内外的自卸车状况进行了分析，了解了我国自卸车行业与欧美等国家的差距与需要发展的地方，目前，我国改装车市场最大销售量约25万辆左右，改装量最大的除了客车外，主要有厢式车、罐式车、自卸车等主要车型。但是总体来看，这些专用车均存在技术附加值低、工艺较落后等问题。从品种来看，我国改装车品种较少，仅有400多个品种。那么，未来改装车市场到底是什么市场呢？肯定地说，应该向多品种、高、精、尖方向发展。经过本章的学习了解，相信在下几章的设计学习中会有了依据，为本次设计开了一次好头。

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第2章东风自卸车主要性能参数确定

2.1整车尺寸参数的确定

自卸车在土木工程中，常同挖掘机、装载机、带式输送机等联合作业，构成装、运、卸生产线，进行土方、砂石、松散物料的装卸运输。由于装载车厢能自动倾翻一定角度卸料，大大节省卸料时间和劳动力，缩短运输周期，提高生产效率，降低运输成本，并标明装载容积。是常用的运输机械。

发动机、底盘及驾驶室的构造和一般载重汽车相同。车厢可以后向倾翻或侧向倾翻，少数双向倾翻。车厢液压倾翻机构由油箱、液压泵、分配阀、举升液压缸、控制阀和油管等组成。发动机通过变速器、取力装置驱动液压泵，高压油经分配阀、油管进入举升液压缸，推动活塞杆使车厢倾翻。以后向倾翻较普遍，通过操纵系统控制活塞杆运动，可使车厢停止在任何需要的倾斜位置上。车厢利用自身重力和液压控制复位。

自卸汽车的主要技术参数是装载重量，并标明装载容积。新车或大修出厂车必须进行试运转，使车厢举升过程平稳无窜动。使用时各部位按规定正确选用润滑油，可大大节省卸料时间和劳动力，注意润滑周期，举升机构严格按期更换油料。按额定装载量装运，严禁超载。

2.1.1自卸车的分类

按底盘承载能力可分为轻卡系列自卸、中吨位系列自卸和大吨位系列自卸；按驱动形式可分单桥自卸、双桥自卸、前四后八自卸、前四后十等不同系列车型；按卸载液压举升机构不同可分为单顶自卸和双顶自卸。 2.1.2自卸车的结构

液压倾卸机构和车厢结构是自卸车改装的关键部件，各个改装厂家设计形式不尽相同，以下按车厢和举升机构的型式两个方面说明自卸车的结构。 （1）车厢型式

车厢结构型式按用途不同大概可分为：普通方厢和矿用铲斗车厢

普通方厢用于散装货物运输。其后板装有自动开合机构，保证货物顺利卸出。普通方厢板厚为：前板4-6，边板4-8，后板5-8，底板6-12。比如：蓬翔牌自卸车普通方厢标准配置板厚为底6边4，加强型配置板厚底8边6。

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矿用铲斗车厢则适用于大石块等粒度较大货物的运输。考虑到货物的冲击和碰幢，矿用铲斗车厢的设计形状较复杂，用料较厚。比如：青专牌自卸车矿用铲斗车厢标准配置板厚为：前6边6底10，而且有些车型在底板上焊接一些角钢，以增加车厢的刚度和抗冲击能力。

车厢用于装载和倾卸货物。栏板式车厢一般是由前栏板、左右侧栏板、后栏板和底板等组成。图4-2所示即为典型的底板横剖而呈矩形的后倾式栏板式车厢结构。

图4-2自卸式垃圾车结构组成

1-液压倾卸操作装置2-举升机构3-液压缸4-拉杆5-车厢6-后铰链支座7-安全撑杆8-油箱9-液压

泵10-传动轴11-取力器

（2）举升机构型式

举升机构是自卸车的核心，是判别自卸车优劣的首要指标。举升机构的型式目前国内常见的有：F式三角架放大举升机构、T式三角架放大举升机构、双缸举升、前顶举升和双面侧翻。

三角架放大式举升机构是目前国内使用最多的一种举升方式，适用载重量8-40吨，车厢长度4.4-6米。优点为结构成熟、举升平稳、造价低；缺点为车厢底板与主车架上平面的闭合高度较大。

双缸举升形式大多用在6X4自卸车上，是在第二桥前方两侧各安装一支多级缸（一般为3-4级），液压缸上支点直接作用在车厢底板上。双缸举升的优点为车厢底板与主车架上平面的闭合高度较小；缺点是液压系统很难保证两液压缸同步，举升平稳性较差，对车厢底板的整体刚度要求较高。

前顶举升方式结构简单，车厢底板与主车架上平面的闭合高度可以很小，整车稳定性

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好，液压系统压力较小，但前顶多级缸行程较大，造价较高。

侧翻液压缸受力较小，行程较小，设计可实现单面侧翻，也可双面侧翻；但其液压管路较复杂，造价高，液压举升系统故障率高，举升翻车事故发生率也较高。

从目前国内使用来看，前顶举升结构优点突出，已被普遍采用，F式和T式三角架放大举升机构则逐渐被淘汰， F式几乎已经没有用的，T式只在部分车厢长度较短车型使用。至于双缸举升结构，国外用的较多，国内则一直很少用。随着载重汽车加长加重的发展趋势，前顶举升结构受困于技术瓶颈，无法在车厢长度超过8米的车型推广使用，车厢长度超过8米的自卸车都使用侧翻举升结构，侧翻举升也是今后发展的一个趋势。

图4-3直推式举升机构的布置

a)前置式b)后置式

举升机构选型时应考虑：①液压系统是齿能承受在举升质量作用下的举升力；②渡压缸的行程能否满足车厢的最大举升角度；③液压系统特别是液压缸的生产及配套情况。 举升机构分为两大类直推式和连杆组合式，它们均采用液体压力作为举升动力。 直推式举升机构的液压缸直接作用在车厢上，不需要通过杆系作用。按液压缸布置位置不同，直推式举升机构可分为前置式和后置式(也称中置式)两种，如图4-3所示。前置式一般采用单缸，后置式既可采用单缸，也可采用并列双缸。在相同举升载荷条件下，前置式需要的举升力较小，举升时车厢横向刚度大，但液压缸活塞的工作行程长；后置式的情况则与前置式相反。

直推式举升机构布置简单，结构紧凑，举升效率高。但由于液压缸工作行程，故一般要求采用单作用的2级或3级伸缩式套筒液压缸，使液压缸制造工艺复杂，密封性稍差。 连杆组合式举升机构通过杆系和液压缸配合完成举升功能。常用的连杆组合式举升机构布置有两种：液压缸前推式(又称T式)和液压缸后推式(又称D式)，如图4-4所示。连杆组合式举升机构具有举升平顺、液压缸活塞的工作行程短、机构布置灵活等优点。液压缸后推式机构举升力系数适中，结构紧凑，但各部件布置集中在后部，车厢底板受力大，适用于中型自卸式垃圾车；液压缸前推式机构举升力系数小，省力，油压特性好，适用于重型自卸式垃圾车。

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图4-4连杆组合式举升结构 a) 液压缸前推式 b) 液压缸后推式 l-铰支座2-车厢3-液压缸4-三角臂

在这两种典型结构基础上加以改进变形，还可得到多种不同形式的举升机构。

东风自卸车属于常见的普通方厢式货车，根据设计要求，可以采用后卸式前顶举升结构形式。

2.2整车尺寸参数的确定

1.主要尺寸参数的确定

自卸式垃圾车尺寸参数主要有：轴距、轮距、外廓尺寸(车辆长、宽、高)等，如图4-5所示。由于自卸式垃圾车多在二类货车底盘上改装而成，因此其轴距L、轮距B、前悬LF、接近角?1等参数，改装前后均保持不变。车厢与驾驶室的间距G=100～250mm。车厢长度LH应根据额定装载质量和主要运输的货物密度，并参照同类车型车厢尺寸确定。C取115mm

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6.3.6 副车架的强度校核

如果已知车架在危险工况下，危险截面的弯矩为Mmax，则可计算出副车架在危险截面的弯矩M2max，即:

Mmax?J2Mmax?J1?J2?

副车架最大弯曲应力?2max满足以下强度条件:

?2max? 式中: H—副车架截面高度；

HMmax????

2?J1?J2????—许用弯曲应力(可查有关手册)。

以上所得出的副车架弯矩计算和强度校核公式完全可以用于设计计算和指导副车架的结构设计。

自卸汽车车厢在举升过程中，举升力随着举升角度的变化和货物下卸量的变化而变化。为了确定油缸最大举升力和其他支承件的结构强度，必须了解车厢在整个举升过程中力的变化规律，可以用解析法或作图法求得。一般情况下，用作图法比较方便。 从静止开始，每隔5°求一次举升力。作图方法如下:

车厢举升时，整个系统匀速运动，是一个力平衡系统。可根据平衡体三力汇交原则作出力图(见图6-18a)。

已知条件:货厢与货物总质量以及质心作用点A;油缸支承点以及BB'方向;车厢翻转轴对翻转轴套的作用点C;假设车厢；满载不卸货，即G为定值。

作图步骤:第一，取力的比例尺度;第二，作出重力AA';第三，作BB'平行线交于A点;第四，作CA平行线过A'点交于创点;第五，得力平衡三角形AA'创，按力的比例量出力的大小和方向。A' C'为翻转轴对车厢翻转轴套的反力，C\为油缸对车厢支承点的推力，方向如图6-18所示。第六，车厢举升每隔5°重复以上步骤，将数据填入表格，即可得到举升力的变化规律。这种方法简单、快速、较准确，能够指导设计。

图6-18 举升力的作图法

经过计算，得出：

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?max?4.35kg/mm2

去疲劳系数为1.4，考虑到自卸汽车的使用条件较差，取动荷系数为4.7，则最大动应

力为：

?max?4.35?1.4?4.7?28.623kg/mm2

纵梁材料额16MnReL的屈服极限需用应力：

?max?36kg/mm2

从计算结果可知，本车架能够安全的承受载荷。

6.4本章小结

本章主要对重型自卸垃圾车的副车架的结构、连接形式、主要尺寸进行了设计，对副车架的刚度和强度进行了校核。本章对副车架的主要尺寸参数进行了细致的设计计算，包括尺寸设计、强度刚度弯曲适应性的校核，副车架剪刀及弯矩的求解，副车架弯曲变形校核。进过大量的选型与计算完成了副车架的设计计算。最终确定本设计的设计方案。

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结 论

本次自卸汽车的改装设计是在已有的载货汽车上加装一套举升装置，使汽车具有自动卸货功能。本次设计是在选定总体设计方案的基础上，进行对轻型农用汽车的机械部分，即举升机构的设计、尺寸参数确定、校核，及液压元件的选定。在此过程中完成了以下工作。

（1）了解自卸汽车的概念、功用、结构。并在了解目前专用车改装用底盘类型及应用的基础上，确定选用二类底盘作为此次改装设计用底盘。然后，比较分析举升机构、液压系统、副车架等相关不同方案的优缺点，完成对其的方案选择和作出适当的改进。从而完成对整车总体设计方案的最终确定。

（2）完成对自卸车厢的设计以及举升机构的运动学、力学分析，确定举升机构相关尺寸参数。

（3）在选定的液压系统基础上完成了举升液压缸、液压泵、液压油箱的计算与选型，则在保证其功能实现的基础上完成了对其的简要设计。同时对管路内径、液压油等作了简单的计算与选择。

（4）最后对自卸汽车的副车架的尺寸、连接形式进行了设计并对其进行强度校核。 至此，对轻型农用自卸车的改装设计基本完成。通过这次系统的研究，本人认为创新点就在于给自卸车车厢自动开闭装置，选用了杠杆挂钩。这种杠杆挂钩设计不仅会自卸车卸料自如，结构简单便于维护的优点，而且还较好的解决了运输时掉渣和卸货时的操作方便等问题，有利于自卸车工作效率提高。

本自卸车卸货举升机构，操纵方便省力，坚固耐用，满足各种恶劣条件下的使用要求，防护性好，不宜损坏；结构简单，制造成本低，利于推广；车厢自动开闭机构

通用性强，方便各种车型的装配。本自卸车虽然具有许多优点，但本设计还存在一些问题，例如材料强度不高，密封存在死角，以及液压系统的密封等问题。

参 考 文 献

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[21]刘敏杰,刘聚德.几种举升机构的机构与性能分析[J].专用汽车,1999.2:29-48.

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致 谢

在本文即将完成之际，首先感谢我的指导教师吕德刚老师，从选题到设计的展开到设计的完成，一直得到吕德刚老师的支持。吕老师严谨的治学态度、渊博的学识、诲人不倦的奉献和求实肯干的钻研精神给我留下了深刻的印象，也是我上了非常重要的一课，对我以后的工作和学习都会有深远的影响。吕老师积极的教授我知识，使我独立思考问题的能力有了很大的提高。

此外，在课题进行的三个多月的时间了，感谢我教过我的老师们，没有他们教给我的知识，我也不能完成毕业设计。还有我身边鼓励和帮助我的同学，大家互相帮助，他们给了我很多的建议，也是我能够顺利的完成设计。

感谢我的家人对我多年来的照顾和支持，感谢他们对我的鼓励，使我在困惑的时候能够有更大的动力，感谢他们在我迷茫时督促我学习。

最后，向参加论文审阅、答辩的专家和老师表示感谢。

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图3-2 侧顷式及三面倾卸式车厢图 图3-3 簸箕式车厢

本文设计的自卸车是承担货物运输的普通自卸汽车，没有侧倾要求，故采用后倾式车厢。 3.1.2车厢选材

在全面分析车厢的工作条件、受力状态、工作环境和零件失效等各种因素 的前提下，选用16Mn工程用钢材。

3.2车厢的设计规范及尺寸确定

3.2.1车厢尺寸设计

外廓尺寸应在厢式货车总体设计阶段予以确定。为了防止紧急制动时货厢与驾驶室之间留有100-250mm的间隙。取C为115mm.为满足汽车的轴荷分配，车厢和货物的质心离后桥中心线的距离为：对于后轮为双胎的长头或短头车，该距离一般为轴距L的（2-10）；对于平头车，该距离一般为轴距的（12-22）；根据车厢质心到后桥中心线的距离以及驾驶室后壁的位置，可确定车厢长度，取车厢长度为4745mm；厢体宽度主要由底盘轮距1650mm、使用要求及法规限宽的因素决定,这里取车厢宽度为2360mm；厢体高度由改装后的质心高度（影响汽车的行驶稳定性）决定，在满足装载容积及装卸方便的情况下，应尽量减小厢体高度，以降低质心，提高汽车行驶稳定性，这里取车厢高为1010mm。

将全金属焊接车厢设计成等刚度体车厢是自卸汽车设计的重点.但是很难既能保证高强度又能保证轻量化。

就整车而言，可以看成由车轮、前轴、后桥壳、悬架、车架、车厢及其橡胶缓冲块等不同刚度单元组合而成的弹性体，受力时，将按照各自的刚度产生各自的变形，其变形量与刚度成反比，吸收的能量与刚度成正比。

车厢刚度，无论是弯曲刚度还是扭转刚度，都会增加车架的相应刚度，两者的刚度是相辅相成、互相补偿的。当汽车前后左右车轮处于高差较大的路面，车架扭曲较大时，车

21

厢应该有一定的扭转随动性。如果车厢的扭转刚度过大，当车架扭转到一定程度时，车厢前支承缓冲块相应的一侧压到极限位置，车厢纵梁的另一侧可能离开缓冲块，车厢前端的一大部分重量转移到一侧的车架纵梁上，纵梁可能超载损坏。如果车厢扭转刚度过小，能与车架扭转随动，当车架产生较大扭曲时，车厢可能因变形过大而早期损坏。

全金属焊接等刚度车厢设计的规范化的定量的设计计算方法并不是很完善，根据一些经验，可以知道一些设汁规范和经验数据：

车厢底板和侧梁断面应小些，布置应密集，这样易于形成等刚度。自卸汽车车架断面系数也应比同级吨位的货车车架大一倍。 3.2.2车厢内框尺寸及车厢质量 自卸车的装载质量为2990kg，

经查资料自卸车运输货物密度为1500kg／m3（选砂石） 自卸车满载时，装载的质量为

m???v (3.1)

vmin?m?2990?2.0m3 1500?当货物密度为普通货物时，密度按500kg／m3算：

vmax?m?2990?5.98m3 500?

内框尺寸确定了车厢容积的大小。应从车辆用途、装载质量、货物密度以及包装方式、尺寸规格等方面考虑，以便提高运输效率。车厢容积按下式计算

V?lx1bx1hx1 (3.2) 式中：

V——车厢容积（m3）;

lx1bx1hx1 ——厢内有效长度、宽度、高度（mm）。

22

普通重型矩形车厢标准配置板厚为：前板6 mm边板6 mm底板8mm后板8mm。 由此得出：

v?4.8?2.3?1.0?11.0m3

符合要求。

由此，确定出东风自卸车车厢的尺寸如表3-2所示

表3-2 东风自卸车车厢主要尺寸

长(mm) 4745 侧板厚(mm) 6 本车货箱尺寸为474523601010

在全面分析车厢的工作条件、受力状态、工作环境和零件失效等各种因素的前提下，选用16Mn工程用钢材。

宽(mm) 2360 底板倾斜角度(°) 1 高(mm) 1010 底板厚(mm) 8 侧板倾斜角度(°) 1 3.3车厢板的锁启机构

自卸车汽车车厢板的锁启机构有手动和自动两种，现在大多采用自动锁启机构。当自卸汽车卸货时，车厢逐渐倾斜，当倾斜到一定程度，倾斜方向的车厢板便自动开启，使车厢内的货物卸出[4]。卸完货后，车厢逐渐下落，直至落到原始位置，锁启机构使自动将车 厢板锁住。本设计采用自动开闭机构原理简图如下；

图3-4 自动开闭机构1-限位块 2-锁钩

当车厢被举升时，限位块1随着车厢一起升高，这时锁钩2右端钩子一侧在重力作用下绕轴旋转与厢板脱离，这样后厢板打开。当车厢回落时，限位块压着锁钩的左侧，这样钩子就会勾住厢板，使后厢板闭合。

23

3.4 本章小结

本章主要对东风举升汽车的车厢的结构和尺寸以及材料的选择进行设计，自卸汽车车厢的结构形式包括车厢的选材，车厢的外部结构内部结构，以及车厢的质量分别作了设计计算； 同时对车厢后栏板的开闭机构进行设计，车厢后栏板的开闭机构是车厢卸货的重要部件设计的成功与否直接关系到整车的设计，自卸车汽车车厢板的锁启机构有手动和自动两种，现在大多采用自动锁启机构。综合考虑各种方案的优缺点，选择本设计的设计方案。

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第4章 自卸举升机构的设计

4.1自卸举升机构的选择

4.1.1举升机构的类型

自卸车举升机构又称倾卸机构，包括货厢、副车架、车厢铰链、举升油缸及其杠杆系统。现代自卸车的举升机构均以液压能作为举升动力。其功能是承载物料，并在液压系统的驱动下完成倾卸动作。

自卸汽车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。 举升机构的主要类型有： 1、油缸直推式

油缸直推式倾卸机构的示意图如图4-1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。

车厢液压油缸

图4-1 直推式倾卸机构

2、俯冲式

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俯冲式杆系倾卸结构简单，造价低，横向刚度好，举升转动圆滑平顺。但油缸必须增大容量[5]。如图4-2所示。

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图4-2 俯冲式倾卸机构

3、前推杠杆组合式

前推杠杆组合式倾卸机构示意图如图4-3所示，该机构横向刚度好，举升时转动平顺圆滑，在举升过程中，举升力小，构件受力改善。但油缸的行程过大，偏摆角大。

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图4.3前推杠杆组合式倾卸机构

4、杠杆平衡式（油缸后推杠杆组合式）

油缸前推连杆组合式倾卸机构的示意图如图4-4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[6]。

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GACDOB 图4-4杠杆平衡式倾卸机构

5、油缸后推连杆组合式（加伍德举升臂式）

油缸后推连杆组合式倾卸机构的示意图如图4-5所示，该机构结构比较紧凑，横向刚度较好，油缸的推程小，举升时转动圆滑平顺。但举升力系数大，举升臂(三角架)较大[7]。

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图4-5油缸后推连杆组合式倾卸机构

6、油缸浮动连杆式（强力型）

油缸浮动连杆倾卸机构示意图如图4-6所示，该机构结构紧凑，横向刚度较好,举升时转动圆滑平顺。油缸进出油管活动范围大，油管长，副车驾受力改善，举升力系数较小。但该机构结构比较大，油缸固定在节点上，从而使杆件刚度要求较高。而且油缸转动角度过大。

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DCEGOBA

图4-6油缸浮动连杆式倾卸机构

7、油缸前推连杆组合式（马勒里举升臂式）

3、控制部件

包括液压分配阀、限位阀以及操纵系统。控制部件多安装在汽车前部的驾驶室内部或后部，既要方便操纵与维护；又要减少管路的迂回。

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5.1.3 液压分配阀

液压分配阀式控制系统的核心；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、小流量的轻型、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，因此可减轻油泵磨损，并可防止自卸车在行驶中意外举升货厢造成事故，故常开式分配阀在自卸车应用最为广泛。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为广。操纵过程应具有举升、停止、下落三个动作。

机械操纵式：驾驶员通过机械杠杆或钢丝软轴直接拨动液压分配阀实现换向。 液压操纵式：通过手动液压操纵阀建立油压来打开或关闭液动举升阀实习换向。此阀没有中停位置，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气缸工作，实现分配阀换向。

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，在我国引进生产的斯太尔重型自卸车上采用了此种操纵系统。其不足处事反应较慢，没有中停位置。

气动操纵式的优点是功能齐全、操作简便、反应灵敏，结构先进，因此广泛应用于中、重型具备气源的自卸车。其缺点是需同时具备液、气两套管路系统、维修麻烦。

综合以上优缺点本设计采用机械操纵式，其结构简图如图5-1

图5-3 手动转阀

当把手柄拉到极限位置时，液压缸开始举升。当卸完货物后，把手柄拉到降落区间

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时，车厢开始下落，手柄越靠近水平下落的速度越快。

5.2油缸选型与计算

自卸式垃圾车所用的液压元件一般为标准件，故自卸式垃圾车设计者只需完成主要液压元件的性能参数计算和液压元件的选型工作。 液压举升机构的主要技术参数：

（1）举升时间：20s ,降落时间10s （2）上升时速度：0.05m/s ； （3）下降时速度：0.1m/s ； （4）最大举升质量：2.99吨

油缸选型主要依据所需的最大作用力Fmax以及最大工作行程来确定的。根据液压系统中油缸的工作特点，由图3-2可知Fi?Pi 式中：i——第i级活塞缸；

?4Di? （5-1）

2p——液压系统额定工作压力（MPa）；

?——系统效率，通常按?=0.8。

如表5-1所示选取p,p越高，对密封要求也越高，成本亦随之上升；根据机构的类型及其工作特点，取P?10MPa。

表5-1 液压设备常用的工作压力

机床 设备类型 磨床 组合机床 龙门刨床 拉床 农业机液压机、重械或中型型机械、起重工程机械 运输机械 10~16 20~32 工作压力 P/（MPa） 0.8~2.0 3~5 2~8 8~10 其中，单个液压缸的最大作用力：

Fmax?mg?cos55??2990?9.8?cos55??16807N （5-2） 由式（5-1）可知：

D1?4F4?20000??56.43mm （5-3） 6??P1??3.14?10?10?0.830

E——活塞杆材料弹性模量，对于钢材E?2.1?1011Pa；

n——末端条件系数，n?1；

L——活塞杆计算长度 (m)；

根据以上计算活塞杆直径强度及稳定性校验满足强度要求。

5.3取力器的选择

除了少量专用汽车的工作装置因考虑工作可靠相符殊的要求而配备专门动力驱动外(例如部分冷藏汽车的机械制冷系统)，绝大多数专用汽车上的专用设备都是以汽车底盘自身的发动机为动力源，经过取力器，用来驱动齿轮液压泵、真空泵、柱塞泵、轻质油液压泵、自吸液压泵、水泵、空气压缩机等，从而为自卸车、加油车、牛奶车、垃圾车、吸污车、随车起重车、高空作业车、散装水泥车、拦板起重运输车等诸多专用汽车配套使用。因此，取力器在专用汽车的设计和制造方面显得尤为重要。

根据取力器相对于汽车底盘变速器的位置，取力器的取力方式可分为前置、中置和后置三种基本型式，每一种基本形式又包括若干种具体的结构，如下所列。

??发动机前端取力??前置式?发动机后端取力??夹钳式取力?????变速器上盖取力?取力器取力方式?中置式??变速器侧盖取力

??变速器后端盖取力?????分动器取力?后置式???传动轴取力? 其中，传动轴由于在设计变速器时已考虑了动力输出，因而一般在变速器左侧和右侧都留有标准的取力接口，也有专门生产与之配套的取力器的厂家，这种取力器较为常用，故本课题中，为了便于设计，节约成本，同时也考虑到大批量生产，采用传动轴取力方式。

取力器齿轮选择：

发动机型号YC4E140-31 ，排量mL：4260mL ,功率：103KW ，转速：2500r/min 最大扭矩：430N.m 传动比确定：

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i总?n出1450??0.58 n入2500齿轮由下往上为Z1,Z2,Z3

i总?z3z2z3???0.58 z2z1z1 m标准模数3 ， d=mz

d80?26.6 取26 d1取80，z1?1?m3d75?25 取25 d2取75，z2?2?m3i总?z3z3??0.58 所以Z3=15 z126d3?mz3?3?15?45 mm 取标准直齿圆柱齿轮

**?c*)m?(1?0.25)?3??3.75 mm ha?ham?3 h?ha?hf hf?(hada?d?2ha df?d?2hf 齿轮1：z1=26

da1?d1?2?3?86mm df1?d1?2?3.75?72.5mm

ha1?3mm hf1?3.75mm h1?ha1?hf1?6.75 mm 齿轮2：z2=26

da2?d2?2?3?81mm df2?d2?2?3.75?67.5mm

ha2?3mm hf2?3.75mm h2?ha2?hf2?6.75 mm 齿轮3：z3=15

d3?d3?2?3?51mm df3?d3?2?3.75?37.5mm

ha3?3mm hf3?3.75mm h3?ha3?hf3?6.75 mm

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5.4本章小结

本章主要对重型自卸垃圾车的液压系统结构、液压油缸进行了设计，对液压油泵取力器进行了选取，综合考虑各种方案的优缺点，选择本设计的设计方案。其中包括对液压系统的工作原理及结构特点进行了阐述，工作原理中依次对举升、下降、保持进行了一一阐述，液压系统的结构布置，自卸车液压系统由液压能产生部件、工作部件与操纵控制部件三大部分组成。其中还包括液压分配阀的选择，液压分配阀式控制系统的核心。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、小流量的轻型、中型自卸车上。油缸的选择及计算是液压系统设计的重点，也是本设计的重中之重本章对举升液压缸的性能参数进行了计算，对液压泵进行了选择，取力器在专用汽车的设计和制造方面显得尤为重要，除了少量专用汽车的工作装置因考虑工作可靠相符殊的要求而配备专门动力驱动外(例如部分冷藏汽车的机械制冷系统)，绝大多数专用汽车上的专用设备都是以汽车底盘自身的发动机为动力源，经过取力器，用来驱动齿轮液压泵、真空泵、柱塞泵、轻质油液压泵、自吸液压泵、水泵、空气压缩机等，从而为自卸车、加油车、牛奶车、垃圾车、吸污车、随车起重车、高空作业车、散装水泥车、拦板起重运输车等诸多专用汽车配套使用。取力器分为前置式，中置式，后置式，本设计采用了取力器中置式的传动轴取力。

第6章 副车架的设计

6.1 主车架的改装

主车架是汽车底盘上各总成及专用工作装置安装的基础，改装时受到的影响最大，因此，要特别引起注意。

6.1.1 主车架的钻孔和焊接

主车架是受载荷很大的部件，除承受整车静载荷外，还要受到车辆行驶时的动载荷，为了保持主车架的强度和刚度，原则上不允许在主车架纵梁上钻孔和焊接，应尽量使用车架上原有的孔。如果安装专用设备或其它附件，不得不在车架上钻孔或焊接时．应避免在高应力区钻孔或焊接。主车架纵梁的高应力区在轴距之间纵梁的下冀面和后悬的上冀面处。因为这些部位纵梁应力较大，钻孔容易产生应力集中。

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对于主车架纵梁高应力区以外的其余地方需要钻孔或焊接时，应注意以下事项： 1) 尽量减小孔径，增加孔间距离，对钻孔的位置和孔径规范，应满足图6-1和表6-1的要求。

表6-3 主车架钻孔的尺寸要求 尺寸 车型 重型中型车 车 >70 >60 孔间距/mm A B >50 >40 C >50 >40 <15 <13 孔径/mm Φ 轻型车 >50 >30 >30 <11

图6-1 主车架钻孔的孔径

和孔间距

2) 在纵梁翼面高应力区外的其它部位钻孔，只能在中心处钻一个孔，如图6-1所示。 3) 在纵梁的边、角区域亦禁止钻孔或焊接，如图6-2、图6-3所示的区域即为不允许钻孔和焊接加的部位。因为在这些部位进行钻孔或焊接，极易引起车架早期开裂。

图6-2 主车架纵梁禁止钻孔区

图6-3主车架纵梁禁止焊接区

4) 严禁将车架纵梁或横梁的男面加工成缺口形状。

本课题中由于主车架与副车架之间的连接选用止推连接板形式，故主车架不用考虑钻孔，只需考虑焊接的位置得当。 6.2.2 主车架的加长设计

因专用汽车法布置的需要，对主车架有时要进行加长。例如厢式零担货物运输车和轻泡货物运输车，若用普通汽车底盘改装．则需要将轴距加大，改装长货厢来提高运输效率，此时要将车架在其中部断开后再加长。也有将车架后悬部分加长的改装设计。

车架加长部分应尽量采用与原车架纵梁尺寸规格一样、性能相同的材料。车架的加长部分与车架的连接一般采用焊接。首先在纵梁腹板处，按与纵梁轴线成夹角45。或90。的方向把纵梁断开，然后把切口断面加工成坡口形状，如图3-4所示。最后将加部分与车架纵梁对接起来。为了获得v型焊缝对接接头的最佳强度，防止焊缝起点出现焊接缺陷，应朱用引弧焊法或退弧焊法。焊接时应根据纵梁的材料选择合适的焊条型号、直径及焊接规范。可采用手工电孤焊或气体保护焊，并选用磁性焊条，保证在高载荷、变形和振动的情况下的焊接强度。

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图6-4 纵梁的坡口形状

6.2.3 主车架加强板的设计

1) 设主车架纵梁加强板的条件

主车架改装时，为了减少车架纵梁的局部应力。或者为了使车架加长后仍能满足强度和刚度的要求，对装载质量增加；轴距和总长发生变化，使车架采用中部拼接或尾部加长时；为了使车架高应力区(危险断面)满足强度和刚度的要求，同时又使车架在某一区间的截面尺寸变化不致太大，这些情况，常常在车架纵梁上采用加强板。

2) 加强板的形状

加强板的截面形状推荐选用L型，其厚度应不小于车架厚度的40％。L型加强板的冀面应贴合在车架纵梁翼面受拉伸的一边。加强板的端头形状应逐步过渡，如切成小于45°的斜角，或在端头中部开光滑槽，如图6-5所示。

3) 加强板的布置

加强板布置的合理，可以有效地减少车架的应 力。若布置不合理，则可能使车架产生应力集中。为了避免应力集中，加强板的端头位置不应在刚度变化部位和集中载荷作用的地方。例如，应使加强板的端头和副车架的端头充分重叠一部分或使二者相互离开足够的距离，如图6-6所示。

4) 加强板的控制

加强板和主车架的固定最好采用铆接。加强板末端和铆钉孔之间的最小距离为25mm，铆钉的间距为70～150 mm。当铆接有困难时，可在加强板上加工孔塞焊于纵梁胶板上，塞焊孔直径为20～30 mm，塞焊孔与加强板端部的最小距离为25mm，孔间距为100～170 mm。

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图6-5 加强板的湍头形状 1-主车架纵梁；2-加强板

图6-6 加强板的合理布置 1-加强板；2-主车架纵梁；3-副车架

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/t132.html