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1、,第一节 概述,自卸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。,自卸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的轻、中、重型(装载质量在 220 t)普通自卸汽车。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。,1,第一节 概述,2,第二节 普通自卸汽车结构与设计,一、
2、自卸汽车总体结构与设计,(一)自卸汽车的结构型式,1.车厢的结构形式 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。,3,第二节 普通自卸汽车结构与设计,一、自卸汽车总体结构与设计,(一)自卸汽车的结构型式,侧倾式及三面倾卸式车厢栏板与底板为直角，如图所示。其栏板开 启、关闭的铰接轴为上置式，开启时，栏板呈自由悬垂状，多用于有侧 倾要求的中型自卸汽车。,4,第二节 普通自卸汽车结构与设计,一、自卸汽车总体结构与设计,(一)自卸汽车的结构型式 2举升机构的结构型式,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。,直推式举升机构利用液
3、压,油缸直接举升车厢倾卸。该机 构布置简单、结构紧凑、举升 效率高。但由于液压油缸工作 行程长，故一般要求采用单作 用的2级或3级伸缩式套筒油缸。,6,第二节 普通自卸汽车结构与设计,一、自卸汽车总体结构与设计,(一)自卸汽车的结构型式,连杆组合式举,升机构具有举升平 顺、油缸活塞的工 作行程短，举升机 构布置灵活等优点 常用的连杆组合式 举升机构布置有两 种：油缸前推式(又 称T式)和油缸后推 式(又称D式)。,7,第二节 普通自卸汽车结构与设计,一、自卸汽车总体结构与设计,(一)自卸汽车的结构型式,8,第二节 普通自卸汽车结构与设计,一、自卸汽车总体结构与设计,(一)自卸汽车的结构型式,9
4、,第二节 普通自卸汽车结构与设计,一、自卸汽车总体结构与设计,(一)自卸汽车的结构型式,10,第二节 普通自卸汽车结构与设计,一、自卸汽车总体结构与设计,(二) 自卸汽车主要尺寸和质量参数的确定,1.主要尺寸参数的确定,自卸汽车尺寸参数主要有：轴距、轮距、外廓尺寸(车辆长、宽、高),等，如图所示。,11,第二节 普通自卸汽车结构与设计,一、自卸汽车总体结构与设计,(二) 自卸汽车主要尺寸和质量参数的确定,2质量参数的确定,额定装载质量是自卸汽车的基本使用性能参数之一。,改装部分质量主要包括：车厢质量、副车架质量、液压系统质量、举 升机构质量以及其他改装部件的质量。改装部分质量既可通过计算、称
5、重求得，也可以根据同类产品提供的数据进行估算。,自卸汽车整车整备质量是指装备齐全、加够燃料、液压油和冷却液的 空车质量。它一般是类底盘整各质量与改装部分质量的总和，是自卸汽 车总体设计的重要设计参数之一。,自卸汽车总质量是指装备齐全，包括驾驶员，并按规定装满货物的质,量。,12,之,第二节 普通自卸汽车结构与设计 一、自卸汽车总体结构与设计 (二) 自卸汽车主要尺寸和质量参数的确定,自卸汽车质量利用系数 是指装载质量,，与整车整备质量,比。 该系数是一项评价汽车设计、制造水平的综合性指标。因此，新车 型设计时，就应力求采用新工艺、新材料、新技术，不断减轻汽车自 重，提高汽车性能。 有时候质量利
6、用系数也可用装载质量与汽车干质量之比来表示。干 质量是指汽车整备质量减去燃料、冷却液和附属设备的质量。这一质量 利用系数更准确地反映该车的金屑和其他材料的利用率。 13,第二节 普通自卸汽车结构与设计,一、自卸汽车总体结构与设计,(二) 自卸汽车主要尺寸和质量参数的确定,3最大举升角的确定,确定车厢最大举升角的依据是倾卸货物的安息角。,14,第二节 普通自卸汽车结构与设计 一、自卸汽车总体结构与设计 (二) 自卸汽车主要尺寸和质量参数的确定,设计的车厢最大举升角,必须大于货物安息角，以保证把车厢内,的货物卸净。此外，在最大举升角 时，车厢后栏板与地面须保持 一定的间距H，如图所示。为了避 免车
7、厢倾卸时与底盘纵梁后端发生,运动干涉，故图中的,必须大,于零。设计时，自卸汽车车厢最大 举升角可在50-60度之间选取。 15,第二节 普通自卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(一)直推式举升机构设计,16,第二节 普通自卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(一)直推式举升机构设计,对直推式举升机构进行受力分析和设计计算时，可引入力矩比 ， 其定义为：当任意一节伸缩油缸套筒将要伸出时，举升机构提供的举升 力矩与阻力矩之比。 和 分别为第i节和最后一节伸缩油缸套简将要伸 出时，举升机构提供的举升力矩与阻力矩之比。,考虑到举升开始阶段各铰支点静摩接力矩较大(阻力矩
8、较大)，为使液,压系统工作平稳，避免发生过大冲击，通常取 3-4。,通常取1-2，油缸节数较多时 可取较小值。 可按等比级数在 和 之间取值。,17,第二节 普通自卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(一)直推式举升机构设计 1. 伸缩油缸总节数n的确定,18,第二节 普通自卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(一)直推式举升机构设计 2.举升机构的油缸直径确定,19,第二节 普通自卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(一)直推式举升机构设计 2.举升机构的油缸直径确定,20,第二节 普通自卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(一
9、)直推式举升机构设计 2.举升机构的油缸直径确定,21,第二节 普通自卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(二)连杆组合式举升机构设计,1后推连杆组合式举升机构设计,22,第二节 普通自卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(二)连杆组合式举升机构设计,1后推连杆组,合式举升机构设计,23,第二节 普通自卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(二)连杆组合式举升机构设计,1后推连杆组合式举升机构设计,24,第二节 普通自卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(二)连杆组合式举升机构设计,1后推连杆组合式举升机构设计,25,第二节 普通自
10、卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(二)连杆组合式举升机构设计,2前推连杆组合式举升机构设计计算,26,第二节 普通自卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(二)连杆组合式举升机构设计,2前推连杆组合式举升机构设计计算,27,第二节 普通自卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(二)连杆组合式举升机构设计,2前推连杆组合式举升机构设计计算,28,第二节 普通自卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(三)其他连杆组合式举升机构,29,第二节 普通自卸汽车结构与设计,二、自卸汽车举升机构的结构与设计,(三)其他连杆组合式举升机构,30,第
11、二节 普通自卸汽车结构与设计,三、自卸汽车举升机构的优化设计,(一) 举升机构性能的主要评价参数,1举升力系数K,指单位举升重力所需要的油缸推力，即：,式中 F-油缸的有效推力(N)；,m-举升质量(Kg)。,对于具体型式的举升机构，举升力系数K与汽车总布置参数相机构 的性能待征有关，K值只能比较同类型举升机构的工作效率，K值较小为 好。,31,第二节 普通自卸汽车结构与设计,三、自卸汽车举升机构的优化设计,(一) 举升机构性能的主要评价参数,2机构高度,是指在汽车底盘上布置某一举升机构所需的空间高度。设计时要求 举升机构布置高度在满足性能前提下尽可能小，以利于降低车厢高度。,3最大举升角,指
12、举升机构能使车厢倾翻的最大角度。它是决定能否把车厢内货物 倾卸干净的参数。最大举升角一般应在50-60。重型汽车车厢多为簸 箕式，故最大举升角应为65-70。,4油缸最大行程,是指车厢达到最大举升角时，油缸的最大伸长量。它既是油缸的结 构参数点是举升机构的性能参数。油缸最大行程较小，则举升机构的结 构较紧凑、机构的布置较方便。,32,第二节 普通自卸汽车结构与设计 三、自卸汽车举升机构的优化设计 (一) 举升机构性能的主要评价参数 5起始油压 即机构在开始举升时所要求的油缸工作压力。车厢在举升过程中， 举升质量的阻力矩不断减小，而在启动时举升机构的各铰支点的静摩擦 阻力矩和惯性阻力矩最大。故应
13、使举升机构举升开始时的油缸工作压力 低于油缸最大工作压力，即：,式中,-开始举升时的油缸工作压力(MPa)； -举升过程中液压系统的最大工作压力(MPa)。,33,。,第二节 普通自卸汽车结构与设计 三、自卸汽车举升机构的优化设计 (一) 举升机构性能的主要评价参数 6油压特性曲线 举升过程中。油缸工作压力p是举升角的函数，即,应出现在 理想的,。的范围内。 曲线见图所示。,应出现在,阶段。,34,第二节 普通自卸汽车结构与设计,三、自卸汽车举升机构的优化设计,(一) 举升机构性能的主要评价参数,上述六个性能参数构成了对举升机构进行综合评价的基本指标。为 举升机构优化设计提供了目标函数。通常1
14、、5、6三个性能参数具有密切 的内在联系，可作为优化目标函数提出。性能参数2可作为优化的约束条 件提出；3、4应在总布置设计中初选，并通过机构分析得到确定。,35,第二节 普通自卸汽车结构与设计,三、自卸汽车举升机构的优化设计,(二)优化设计变量,为使优化问题得以简化，并考虑系列化生产，通常将设计参数分为不 变设计参数和可变设计参数(简称不变参数和可变参数)。以前推连杆组合 式举升机构为例说明。,36,37,第二节 普通自卸汽车结构与设计,三、自卸汽车举升机构的优化设计,(二)优化设计变量,1.不变参数,如上图所示，对于该举升机构而言，可将举升连杆(包括三角臂)尺 寸、油缸缸径、行程与安装尺寸
15、、整个举升机构所占据的空间尺寸等作 为不变参数。这样可使设计工作简化、举升机构急成实现系列化。,2可变参数,为适应不同货物与不同装载质量的运输，选用不同类型的汽车底盘 等，这些因素将直接影响到车厢的长度及其在汽车上的纵向位置。因 此，车厢长度可视为可变参数。并且，由此影响到的车厢与副车架的后 铰支点纵向位置与汽车后悬长度，也可将其视为可变参数。 举升质量的质心至车厢后铰支点的距离、也是一个可变参数。 举升机构在举升过程中的位置也是可变参数。对前推连杆组合式举,升机构图A、B、C三点位置为可变参数。,第二节 普通自卸汽车结构与设计,三、自卸汽车举升机构的优化设计,(二)优化设计变量,不变参数和可
16、变参数在一定条件下是可以互相转化的。若优化结果 不满意时可适当地将部分不变参数视为可变参数进行调整，例如对构 件几何尺寸进行优化以求获得最佳结果；相反，若可变参数太多，致使 优化问题过于复杂，则可将一些可变参数作为不变参数处理，这佯可 减少优化设计的工作量。,38,第二节 普通自卸汽车结构与设计,三、自卸汽车举升机构的优化设计,(三)优化设计的目标函数,在举升机构选型确定以后，进行机构优化设计时，常用的优化目标,函数如下：,1举升力系数K,在举升过程中的不同位置，K值不同通常以K0(举升初始位置的K 值)和Kmax(举升过程中的最大K值)为优化目标。故目标函数可取作 min(K0)或max(Kmax)。,2.油压波动系数,以举升力系数K作为评价指标，存在一定的局限性。如对某一种形式 的举升机构只要加大油缸行程K值(K0或KMAX)均会降低。故引入油压 波动系数作为举升机构优劣的评价参数。,39,第二节 普通自卸汽车结构与设计,三、自卸汽车举升机构的优
