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1、第1章 绪论1.1 自卸车的概述自卸汽车是装有液压举升机构,能将车厢卸下或使车厢倾斜一定角度，货物依靠自重能自行卸下或者水平推挤卸料的汽车，又称翻斗车。普通自卸车在工作时向后方卸货物，是依靠自卸车后端的铰接装置来实现车厢的后翻，其动力的来源是依靠装于副车架中的举升缸来实现的。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
2、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。普通自卸汽车按装载质量分为:轻型自卸汽车、中型自卸汽车和重型自卸汽车；按运载货物倾卸方向分为：后倾式、侧倾式、三面倾式和底卸式自卸汽车；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)自卸汽车；按传动系分为：机械传动、液力机械传动和电力传动自卸汽车。随着国内基础设施建设需要不断增加，自卸汽车产量近年来一直保持较高产销量，在专用车综合产量中保持第一位置，但在种类、型式、材料运用方面与国外还有一定的差距。自卸汽车继续快速增长，销量超过载货汽车上升到第一位。主要原因是固定资产投资强劲增长，巨大的投资
3、规模奠定了自卸汽车市场需求基础；自卸汽车品种增加，不仅适应和满足施工需求，同时向运输市场发展；牵引汽车保持较快发展，已成为长距离公路运输的主力车型。举升装置是自卸汽车的主要结构部分。其主要组成如下：取力器、液压泵、副车架、车厢举升机构、车厢、锁钩机构组成。图1-1为普通自卸汽车结构组成图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；在自卸汽车的设计当中，液压举升机构的设计一直处于重要的地位。这是因为液压举升机构是中型自卸汽车的重要工作系统，其设计方案的优劣直接影响着
4、汽车的多个主要性能指标；对提高液压举升机构的设计质量和效率具有重要的意义。1.2 专用自卸汽车设计特点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，除了要满足基本型汽车的性能要求外，还要满足专用功能的要求，这就形成了其自身特点，概括如下： 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 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。 专用汽车设计的主要工作是总体布置和专用工作装置匹配设计时既要保证专用功能
5、满足其性能要求，也要考虑汽车底盘的基本性能不受到影响。在必要时，可适当降低汽车底盘的某些性能指标，以满足实现某些专用工作装置性能的要求。 针对专用汽车品种多、批量少的生产持点。 对专用汽车自制件的设计，应遵循单件或小批量的生产特点并应保证加工的可能性。 对专用汽车工作装置中的某些核心部件和总成，要从专业生产厂家中优选,因专用汽车专项作业性能的好坏，主要决定于这些部件的性能和可靠性。如各种水泵、油泵、气泵、空压机及各种阀等，要从专业生产厂家中优选，因为专用汽车专项作业性能的好坏，主要决定于这些部件的性能和可靠性。 在普通汽车底盘上改装的专用汽车，底盘受载情况可能与原设计不同，因此要对一些重要的总
6、成结构件进行强度校核。专用汽车设计应满足有关机动车辆公路交通安全法规的要求。 某些专用汽车可能会在很恶劣的环境下工作，其使用条件复杂，要了解和掌握国家及行业相应的规范和标准，使专用汽车有良好的适应性，工作可靠性，是要设安全性装置。综上所述，专用汽车的设计有其自身的特点和要求，既要满足汽车设计的一般要求，同时又要获得好的专用性能。这就要求汽车和专用工作装置合理匹配，构成一个协调的整体，使汽车的基本性能和专用功能都得到充分发挥。1.3国内外自卸汽车的发展状况1.3.1国外专用汽车产品的现状 国外最早发展专用汽车产品的是美国和西欧的一些国家，第二次世界大战后，相继在日本、前苏联等国得到了发展。70年
7、代末，当汽车工业出现世界性的萧条和滞销时，发展专用汽车成了当时摆脱汽车工业危机的一条出路。这样，专用汽车在世界范围内迅速发展起来。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1593489辆，其中专用汽车的产量为934690辆，专用汽车的产量占货车产量的58%，美国9-11.81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9t以上载货丰产量的40%左右），大部分为专用挂车。70年代末期，日本专用汽车年平均产量在20万辆左右，其中特装车占73.10%；厢式车占17.9%；
8、特种车占2.2%；半挂车占6.5%。到1990年，日本专用汽车总产量达到25.8万辆，近年来在中型货车中，专用汽车的比例已超过54%。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30 t或40 t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（原西德），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
9、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%)3。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（50%-70%）。1.3.2我国专用汽车的现状及发展趋势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
10、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。我国的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待较高的速度，年平均增长率在24%以上。1992年的产量达到17.22万辆，约占当年载重汽车产量的26%。目前，我国专用汽车生产厂家大致可分四类：一是生产基本型汽车的主机厂，从1992年统计的专用汽车产量看，主机厂（实际是汽车集团、公司下设的分公司或分厂）生产的专用车已占专用汽车总产量的53%，这个比率正在增长；二是专用汽车的专业生产厂，在主机厂提供
11、的汽车底盘上进行改装，这是目前我国专用汽车生产的主要形式，其产量约占45%；三是非专业生产厂，如客车、航天、航空、造船及军工厂等在生产其它产品同时，也生产专用汽车；四是一些部门的修理厂，根据用户需要也改装少量专用车。据1994年“汽车产品目录”统计，全国生产专用汽车企业有759家；专用汽车种类已达121种类，700多个品种。1992年我国专用汽车年产量达到17. 22万辆，其中以厢式车和自卸车比例最大，分别为7.3万辆和6.43万辆。1.4本章小结自卸汽车是利用本车发动机驱动的液压举升机构将车厢倾斜一定角度，然后货物依靠自重自行卸下的汽车。专用自卸汽车是在自卸汽车基础上，增加了某些功能，使其成
12、为具有专门用途的自卸汽车。本设计的目标是设计一种载重4.5t的自卸汽车，其性能参数与所选底盘车接近。自卸汽车是装备有车厢举升机构装置的载货自卸汽车。因此本设计主要研究的内容有：车厢举升机构的设计计算、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，完成各部件设计选型，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。第2章 中型自卸汽车设计计算2.1 基本尺寸参数的确定普通自卸
13、汽车都一样，都是在二类底盘的基础上进行改装而成，主要尺寸参数原则上应于原车底盘尺寸相同，从而保证其整车性能参数与原车基本保持不变。常见二类底盘机构如图2-1所示 图2-1底盘结构 A-轴距； D-驾驶室最高点到车架上表面距离； H-底盘总高； J-后悬 ；K-底盘有效长； L-底盘总长； Y-推荐载物重心； U-前悬；2.2 质量参数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装载质量级别分类中，中型自卸车小于8吨的规定，由于本设计中自卸车装载货物为垃圾，因此这里取最大装载质量为4500kg。2、整备质量整
14、备质量指的是装备齐全、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之和。改装部分质量包括取力器装置、液压系统、举升机构、副车架、货厢以及其它改装附件的质量。在总体设计时，常参考同类样车及总成，进行零部件称重或质量分析，初步估算出改装部分质量与整备质量。这里参考同类车型取整备质量为5215kg。3、厂定最大总质量最大总质量是按规定装满货物、坐满司机乘坐人员的整备质量。可按下式计算： (2.1)式中： 自卸车总质量， （kg）自卸车整备质量，（kg） 自卸车装载质量，（kg） 额定司机乘客人员质量，每人按65kg计算。 4、质量利用系数是装载质量与整车整备质量之比 （2.2）越大，则该车
15、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。一般8吨以下中型自卸车之约为1.0-1.5。5、容积利用系数 即单位容积装载质量。它取决于常运货物的种类。通常堆装部分的体积约占货厢体积的三分之一。确定的原则是既要充分利用汽车额定载重能力；又要避免在运输高比重货物时出现严重超载。2.3自卸汽车底盘的选择专用汽车性能的好坏直接取决于专用汽车底盘的好坏，通常专用车辆所采用的基本底盘按结构分可分为二、三、四类底盘。二类底盘是在整车基础上去掉货厢，三类底盘是从整车上去掉驾驶室与货厢，四类底盘是在三类底盘的上去掉车架总成剩下的散件。一般专用改装车辆在选用底盘时应满足下述要求：1适用性；2可靠性；3先进性；4方便性。除了上述主要要求外，还有两个值得注意的方面，一是汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本中很大的部分，一定要考虑到用户可以接受。这也涉及到专用汽车产品能否很快的占有市场，企业能否增加效益问题。二是汽车底盘供货要有来源，所选用的底盘在市场上必须具有
