北方奔驰前四后八自卸车改装设计毕业论文.doc

摘 要

本次设计的题目是北方奔驰前四后八自卸车改装设计。以二类底盘为基础，在此基础之上，进行改装设计。北方奔驰前四后八自卸车近几十年来它在国内外获得迅速的发展与普及，它最大的优点是实现了卸货的机械化，从而提高卸货效率。不仅可以减轻工人劳动强度，还可以促进国家的经济建设速度，关系到国家重点建设项目的建设和发展。同时在自卸车研究和生产过程中，也带动了钢铁，化工等其它很多行业，又提供了大量的工作岗位，减轻就业压力，并日趋完善，成为系列化多品种的产品。因此，自卸车的发展是很有必要的。
所以本文以北方奔驰前四后八自卸车为设计题目，设计的主要内容有以下几个方面,确定自卸车的总体设计方案，对举升机构进行选择，对液压控制系统的进行设计，对车厢的结构及副车架进行设计等。最后所设计出来的自卸车能够承载15吨的货物的结实耐用的产品。

关键词：自卸车；车厢；改装；副车架；前四后八
I

ABSTRACT

The design on the topic of north Benz 8×4 dump design modification. Second class based on chassis, based on this, the modification. North Benz 8×4 dump in recent decades it at home and abroad and the development of the speedy popularization, its biggest advantage is realized the mechanization of discharge, so as to improve the efficiency of discharge. It can not only reduce labor intensity, also can promote the country's economic construction speed, related to the national key construction project construction and development. At the same time in the research and production equipments in the process, also contributed to the steel, chemical and other many industries, and provide a great deal of the work, reduce the employment pressure, and improve, become a series of many varieties products. Therefore, the development of tipper is very necessary.
So this paper to north Benz 8×4 equipments for design topic, design of the main content in the following aspects, determine the dump overall design scheme for the lifting mechanism of choice of hydraulic control system, the design of the structure of the carriage, and vice frame design, etc. Finally designed to carry the dump of 15 tons of goods sturdy products.

Keywords: Equipments; Carriage; Modification; Deputy Frame; 8×4
II
目 录

摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 自卸车的发展 1
1.1.1 自卸车的种类 1
1.1.2 研究的意义目的 2
第2章 自卸车主要性能计算 4
2.1概述 4
2.2主要性能计算 4
2.2.1 汽车的行驶方程式 9
2.2.2 汽车最高车速的确定 11
2.2.3 最大爬坡度 13
2.3 燃油经济性计算 13
2.4 整车轴荷分配计算 14
2.5 本章小结 15
第3章 自卸车改装设计 16
3.1 概述 16
3.2 举升机构的种类 16
3.3 举升机构的参数计算及校核 18
3.4 自卸汽车液压系统设计 19
3.4.1 液压系统工作原理与结构特点 19
3.5 车厢主要尺寸参数设计 22
3.5.1 自卸车车厢的简单说明和介绍 22
3.5.2 车厢铰支座的设计 24
3.6 副车架主要尺寸参数设计及零部件的尺寸设计 25
3.6.1 副车架主要尺寸设计 25
3.6.2 副车架上铆钉的选择 27
3.6.3 车厢锁的设计 28
3.6.4 止推连接板的设计 29
3.6.5 车厢导向板的设计 30
3.7 取力器 31
3.7.1 专用车取力器总体布置方案 31
3.7.2 取力器的基本参数与基本结构 32
3.8 自卸过程各项参数计算 33
3.8.1 装载质量的确定 33
3.8.2 举升过程中纵向稳定性的计算 33
3.9 本章小结 34
结 论……………………………………………………………………………………..35
参考文献 36
致 谢 ...………………………………………………………………………………….37
附 录…..…………………………………………………………………………………38

第1章 绪 论

1.1 自卸车的发展
1.1.1 自卸车的种类
自卸车是指通过液压或机械举升而自行卸载货物的车辆。又称翻斗车。由汽车底盘、液压举升机构、货厢和取力装置等部件组成。
自卸车在土木工程中，经常与挖掘机、装载机、带式输送机等工程机械联合作业，构成装、运、卸生产线，进行土方、砂石、散料的装卸运输工作。
前四后八简单通俗的说是商用车的一种类别。即前转向轮为两轴四轮,后驱动轮为两轴(桥)每组双轮共八轮。所谓前四后八就是说前面是四个轮后面是8个轮，前4就是前面是双桥4个轮，后八也是双桥，就是8个轮子驱动，每个桥4个轮，每个桥的左右各2个轮，一般说双桥单桥，都是指后面有几个驱动桥。
汽车是作为一种交通工具而产生的，但发展到今天已经不能把它理解为单纯的行的手段。因为‘汽车化”改变了当代世界的面貌，它已经成为当代物质文明与进步的象征及文明形态的一种代表。中国汽车工业的振兴也必然会使中国的面貌焕然一新，在繁荣经济，促进四个现代化的实现，提高中国人民的生活水平，推动社会与地球上近四分之一的人类进步方面，发挥重大作用。现在人类社会在不断的进步与繁荣，交通的变革与发展在促进社会的发展中起了突出的作用，汽车作为一种交通工具的产生对社会更具有重要的意义。人类社会及人们生活的“汽车化”，大大地扩大了人们日常活动的范围，扩大并加速了地区间、国际间的交往，成倍地提高了人们外出办事的效率，极大地加速了人们的活动节奏，促进了世界经济的大发展与人类的快速进步，开创了现代“汽车社会”这样一个崭新的时代。据统计:在以前蒸汽机轮船与蒸汽机车的问世曾推动了当时的产生革命。继蒸汽机轮船与火车出现之后，1886年德国工程师戴姆勒与奔茨二人以汽油内燃机为动力，分别独立地制成了最早的实用汽车1903年美国人亨利福特创建了福特汽车公司，1908年推出了T型车，并于1913年建成了流水作业装配线进行汽车的大批量生产。这项大生产技术的出现，为提高汽车质量、降低生产成本及以后的汽车工业大发展创造了条件。1921年T型汽车的产量已占世界汽车产量达200万辆。1927年夏T型车成为历史，共售出1500多万辆。
自1963 年由美国Unit-Rig 公司和G.E 公司合作研制出世界上第一台装载质量为77t (85 短吨) 矿用自卸车以来，经过30多年的不断完善和大量新技术、新材料、新工艺的采用，重型矿用自卸车作为汽车中的一类已发展成熟。目前世界上生产重型矿用自卸车(包括机械传动) 的国家有美国、日本、白俄罗斯和法国等，主要生产厂家有小松矿用设备公司、尤克里德—日立公司、尤尼特—里格公司、卡特彼勒、利勃海尔公司、特雷克斯公司和白俄罗斯的别拉斯等。国外生产厂家的共同特点为全系列、专业化，并具有完整的配套体系。形成了以美国德莱赛(Dresser)公司、尤克里德—日立( Euclid) 公司、尤尼特—里格( Unit-Rig)公司等为代表的矿用自卸车生产企业，其装载质量已从第一台车的77t 上升到目前最大的317.5t (350 短吨)，并具有108t、120t、154t、170t、190t、220t、280t 等多个系列。在年开采量千万吨级以上大型露天矿山的运输设备中， 矿用自卸车已占据近2/3 的市场，承担着世界上40%的煤、90%的铁矿的开采运输量。
重型矿用自卸车在我国大型露天矿山的使用始于70 年代中期，到目前为止使用单位已达10 个,主要分布在煤炭、冶金等行业，总购车量达543 台，其装载质量主要为108t 、154t 两种。目前仍然在矿山使用的471 台电动轮自卸车中(已报废72台) ， 进口自卸车219 台，46.5%，中外合作生产车87 台，占18.5%，国产车165 台，占35%。我国重型矿用自卸车的生产大约经历了独立开发、合作生产、国产化三个阶段，生产厂家主要有三家: 湖南湘潭电机厂、辽宁本溪重型汽车厂、江苏常州冶金机械厂。湘潭电机厂于1977 年5月研制出国产第一台SF3100 型108t自卸车样车,以后经过20 余年的不断改进和完善，已形成了SF3102 、SF3103 、SF3102C、SF3102D 型四个系列，并具备年产100 余台车的生产能力。辽宁本溪重型汽车厂生产矿用自卸车的历史与湘潭电机厂类似,亦起步于70年代。该厂于80年代曾生产了10余台LN3101型108t自卸车，其后由于多种原因已停产。江苏常州冶金机械厂主要与美国Unit-Rig 公司合作生产Mark-36 型154t矿用自卸车，其产品在南芬铁矿使用。
汽车问世百余年来，特别是从汽车产品的大批生产以及汽车工业的大发展以来，汽车己经为世界经济的大发展、为人类进入现代生活，产生了无法估量的巨大影响，为人类社会的进步做出了不可磨灭的巨大贡献，掀起了时代的革命。汽车的作用对国际化的发展起着不可磨灭的作用，首先，以美国为例:美国汽车工业早己经发展成为与钢铁、建筑并列的三个最大的行业之一如今美国的信息产业与高薪技术产业发展迅猛，但汽车工业仍不失为美国产业最主要的支柱之一，在全球的汽车保有量中美国生产的汽车占34.8%。日本汽车工业在1941年己经有5万辆的年产能力，1955年就能达到15万辆。
1.1.2 研究的意义目的
针对目前的大量的土建和水利等工程的建设，自卸车得到了越来越广泛的应用，成为了建筑过程中的不可或缺的重要因素。因此，我选择了“北方奔驰前四后八自卸车改装设计”为自己的设计题目。主要目的是针对目前对自卸车的广阔的市场需求来进行设计及改装，以北方奔驰前四后八自卸车为例来进行设计。专用汽车市场愈来愈要求高技术含量、高附加值的产品。
目前，我国经济持续高速的增长，尤其在金融危机到来的时候，在国家的大力扶植下，很好的发展了道桥、测绘及房地产等相关行业，基于此，为自卸车的发展提供了极大的空间。20世纪80年代，我国完成了工业化进程中的清华工业化阶段。经过多年的经济和技术等方面的积累和1998年以后扩大内需政策的支持，以汽车和住宅需求启动为突破口，我国的工业化过程进入资本技术密集的重化工业化阶段，而重工化的中国为专用车带来了广阔的市场，尤其是重型自卸车。
近几十年来它在国内外获得迅速的发展与普及,它最大的优点是实现了卸货的机械化，从而提高卸货效率。自卸车的研究和设计不仅可以减轻工人劳动强度，还可以促进国家的经济建设速度，关系到国家重点建设项目的建设和发展。同时在自卸车研究和生产过程中，也带动了钢铁，化工等其它很多行业，又提供了大量的工作岗位，减轻就业压力，并日趋完善，成为系列化多品种的产品。因此，自卸车的发展是很有必要的。

31

第2章 自卸车主要性能计算

2.1 概述
自卸车的主要性能对于整车在实际运用过程中有着很重要的影响，他直接决定了自卸车完成任务的能力，所以，在这一章中要对自卸车的各项主要参数进行计算，验证设计能够满足使用要求。
2.2主要性能计算
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，除了满足基本型汽车的性能要求外，还要满足专用功能要求，这就形成了其自身的特点。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。在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。能否选到一种好的汽车底盘，是能否设计出一种好的专用汽车的前提。
如上所述，专用汽车底盘选型的好坏对专用汽车性能影响很大。目前，改装专用汽车选用的底盘主要是二类或三类汽车底盘，也有为某些专用汽车设计的专用底盘。目前我国对于常规的自卸汽车通常是采用二类汽车底盘改装设计。这是目前专用汽车设计中选用底盘型式最多的一种。所谓二类底盘，即在基本型整车的基础上，去掉货箱。在改装设计的总布置时，在没有货箱的汽车底盘上，加装所需的工作装置或特种车身。
在专用汽车底盘或总成选型方面，一般应满足下述要求:
1.适用性
对货运车用的总成应适应货运要求，保证货运安全无损;对各种专用改装车的总成
适于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装选型设计
2.可靠性
所选用的各总成工作应可靠，出现故障的机率少，零部件耍有足够的强度和寿命，且同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡。
3.先进性
所选用的底盘或总成，应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同等车型的先进水平。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。
4.方便性
所选用的各总成要便于安装、检查、保养和维修。处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。由上条件考虑，此次设计我所选用的汽车底盘为北方奔驰ND1312D50J 型汽车，其底盘为二类底盘，数据如下：
根据任务书的要求，底盘型号为ND1312D50J ，整备质量为15495kg，额定载质量为15375kg，质量利用系数为1，其主要技术参数如下表所示：
表2.1 自卸车的主要技术参数
汽车总长/mm
11180
汽车总宽/mm
2500
汽车总高/mm
3180
车厢总长/ mm
8500
车厢总宽/mm
2300
车厢总高/mm
950
最大总质量/kg
20900
整车整备质量/kg
15495
最大装载质量/kg
15375
车厢后倾角度/°
50
轴距/mm
1500+5050+1450 
前轮轮距/mm
1995/1995
后轮轮距/mm
1800/1800
轮胎数
12
轮胎规格
12.00-20,12.00R20,11.00-20,11.00R20

发动机的选择：

表2.2 发动机的主要技术参数
WP10.336发动机
型号
WP10.336
系列
WP10国Ⅲ机
生产厂家
潍柴
发动机型号
潍柴WP10.336
汽缸数
6
燃油种类
柴油
气缸排列形式
直列
排量
9.726L
排放标准
国Ⅲ
最大输出功率
247kw
最大马力
336马力
最大扭矩
1250Nm
最大扭距转数
1200-1600r/min
发动机形式
水冷，四冲程，带排气门制动，直喷，增压中冷
发动机净重
875kg
一米外噪音
<104dB
额定转数
2200RPM
发动机尺寸
1525×730×1063mm
气缸行程
130mm
汽缸缸径
126mm
每缸气门数
2
进气形式
增压中冷

发动机的外特性：
发动机的输出转矩和输出功率随着发动机的转速变化的二条重要特性曲线，为非线形曲线。工程实践表明，可用而次三相式来描述汽车发动机的的外特性，即
（2.1）
式中 ——发动机输出转矩(N·m);
——发动机输出转速(r/min);
a、b、c——待定系数，有具体的外特性曲线决定。
根据外特性数值建立外特性方程式
如果已知发动机的外特性，则可利用拉格朗日三点插值法求出公式中的三个待定系数的a、b、c。在外特性曲线上取三点，即、、、及、，依拉氏插值三项式有
（2.2）
将上式展开，按幂次高低合并，即可得三个三个待定系数为：
（2.3）

（2.4）
（2.5）
因为不知道外特性曲线图，故按经验公式拟合外特性方程式。
如果没有所要发动机的外特性，但从发动机铭牌上知道该发动机的最大输出功率及相应转速和该发动机的最大转矩及相应转速时，可用下列经验公式来描述发动机的外特性：
（2.6）
式中 ——发动机最大输出转矩（N·m）；
——发动机最大输出转矩时的转速（r/min）；
——发动机最大输出功率时的转速（r/min）；
——发动机最大输出功率时的转矩（N·m）。
（2.7）
由公式（4.1）和公式（4.2）可得
（2.8）
对台架试验数据用修正系数μ进行修正，才能得到发动机的使用外特性。按GB标准试验中μ=0.85～0.91。

图2.1 发动机万有特性曲线

变速器的选择：
表2.3 变速器的主要参数选择
型号
CA10TA160m直接挡变速器
系列
CA10TA(X)160/190/210m
生产厂家
一汽
变速箱形式
双中间轴，主副箱结构，副箱带同步器
油容量
13/13.5（带取力器）L
重量
342kg
倒档2传动比
3.382
倒档1传动比
15.089
10档传动比
1
9档传动比
1.345
8档传动比
1.83
7档传动比
2.464
6档传动比
3.301
5档传动比
4.464
4档传动比
6.003
3档传动比
8.166
2档传动比
11
1档传动比
14.734
最大输出转矩
1600Nm
换挡方式
手动
操纵方式
直接操纵，远距离单、双杆操纵

2.2.1 汽车的行驶方程式
自卸车在直线行驶时，驱动力和行驶阻力之间的关系式如下： （2.9）
式中 ——驱动力；
——滚动阻力；
——空气阻力；
——坡度阻力；
——加速阻力。

1、驱动力的计算
液化石油气汽车在地面行驶时受到发动机限制所能产生的驱动力与发动机输出转矩的关系为：
（2.10）
式中 ——变速器某一挡的传动比；
——主减速器传动比；
——传动系统某一挡的机械效率；
——驱动轮的动力半径；
——发动机外特性修正系数。
一档传动比ig1=14.734；
主减速器传动比i0=5.128；
一档传动效率=0.86；
发动机外特性修正系数=0.82；
驱动轮的动力半径=733.26mm。发动机输出转矩最大时，驱动力最大，此时Te=1250Nm
所以求的=90830.77N
2、滚动阻力的计算
液化石油气汽车的滚动阻力的计算公式为：
（2.11）
式中 ——整车整备质量；
——道路坡度角；
——滚动阻力系数。
整车整备质量=30870kg；
道路坡度角，按照国家规定取30%，约为16.5°；
滚动阻力系数f的取值范围是：良好的沥青或混凝土路面0.010~0.018。f=f0+kv=0.00928
所以空气阻力=2691.83N
3、坡道阻力的计算
汽车上坡行驶时，整车重力沿坡道的分力为坡道阻力，其计算公式为：
（2.12）
=30870×9.8×16.5°
=85922.03N
4、空气阻力的计算

表3.1 车厢尺寸
车厢长度/mm
8500
车厢宽度/mm
2300
车厢高度/mm
950
车厢钢板厚度/mm
6,8,10
车厢加强肋厚度/mm
6
车厢加强肋宽度/mm
30
3.5.2车厢铰支座的设计
车厢铰支座对于整车来说至关重要，首先要保证它由一定的强度，因为它属于常用件，如果强度不够，那么在长期的使用过程中就会产生变形，甚至损坏。

图3.6 车厢铰接支座
铰支座与销轴之间是间隙配合，销轴主要承受的是径向力，而所受的轴向力很小，所以要求它的轴径要很大，本次设计中取Φ50。

图3.7 车厢翻转图
图3.8 车厢后视图
如上图所示，09为车厢铰支座的后视图，铰支座焊在车厢底部的纵向加强筋上。
3.6 副车架主要尺寸参数设计及零部件的尺寸设计
3.6.1副车架主要尺寸设计
在设计自卸车时，所选取的二类底盘只有主车架，为了增加车架的强度刚度，延长车架的使用寿命，在原有主车架的基础上增加了副车架。其形状同主车架，在主副车架之间加一定厚度的松质木条。其长度同副车架的长度，宽度同副车架的厚度。主副车架用u型螺栓进行加固连接。
对具有较高质心位置及载质量较大的厢式车一般采用槽形通长式副纵粱。制造材料应具有良好的焊接性和机械性能，一般要求抗拉强度 ≥370N／mm2 ．屈服极限 ，≥240N／mm2。，延伸率以≥20％翼缘宽度应与主车架纵粱(简称主纵粱)翼缘宽度相同．不宜大于主纵粱翼缘宽度。副纵粱截面尺寸确定后，要分别对副纵粱和主纵粱进行强度计算，并根据其惯性矩、抗弯截面系数分配弯矩。
在汽车制造工艺中，钢板冲压成型工艺占有十分重要的位置。冲压成形的零件具有互换性好、能保证装配的稳定性、生产效率高和生产成本低等优点。
载重汽车用中板数量较多，受力的车架纵梁和横梁、车厢的纵梁和横梁均采用中板冲制且多以低合金高强度钢板冲压生产，也是适应提高汽车承载能力、延长使用寿命、降低汽车自重和节能节材以及安全行驶等要求的发展趋势。
目前，我国载重汽车车架的纵梁和横梁已经全部采用低合金高强度钢钢板制造。纵梁可以用抗拉强度为510MPa的16MnL和09SiVL(必须是用往复式扎机生产的)、10TiL和B510L钢板生产，横梁可以用抗拉强度为390MPa的08TiL和B420L钢板来生产。
由以上，副车架材料选用载重汽车横纵梁的一般选用材料，纵梁采用16MnL，横梁采用08TiL生产。
副车架对主车架起到加固作用，其宽度和选用的底盘的宽度相同，高度也相同，长度在底盘主车架长度基础上去掉主车架与车厢之间的距离长度。其尺寸设计如下：
表3.2 副车架尺寸
副车架长度/mm
7930
副车架宽度/mm
840
副车架高度/mm
280
纵梁宽度/mm
90
3.6.2副车架上铆钉的选择

图3.9 副车架局部示意图
副车架上面，出去两头，中间部分的横梁与纵梁的链接都是选用铆接。当副车架的强度足够高的时候，就不需要经常维修或者更换，所以选择用铆接，而两边的横梁的连接方式选择用螺栓连接。
铆钉的尺寸均为M16，材料为ML10，许用挤压应力为240-320MPa。
选取半圆头铆钉，铆钉公称杆径d=M16
铆钉长度l=1.12Σδ+1.4d(钢制)
式中 Σδ——被连接件的总厚度，一般取Σδ≤5d;
d——铆钉直径。
d=16mm，δ=6mm，Σδ=12mm
l=1.12×12+1.4×16=35.84mm
钉孔尽量采用钻孔，尤其是受到变载荷的铆接。冲孔的孔壁有冲减的痕迹及硬化裂纹，固只用在不重要的铆接中。所以，此处钉孔的加工选用钻孔。
铆钉直径d小于8mm时，一般只选用精装配通孔尺寸，为了节约加工成本在满足装配要求的前提下尽量选择粗装配，此处选取粗装配即可。
d=16mm时对应的孔径d0=17mm。
铆接结构中应注意的问题：
铆接结构应具有良好的开敞性，以方便操作。进行结构设计时，应尽量为机械化铆接创造条件。
强度高的零件不应夹在强度低的零件之间，厚的、刚性大的零件布置在外侧，铆钉镦头应尽可能安排在材料强度大或厚度大的零件一侧，为减少铆件变形，铆钉镦头可以交替安排在被铆接件的两面。
铆接厚度一般规定不大于5d（d为铆钉直径）；被铆接件的零件不应多于4层。在同一结构上铆钉种类不宜太多，一般不要超过两种。在传力铆接中，排在力作用方向的铆钉数不宜超过6个，且不应少于2个。
冲孔铆接的承载能力比钻孔铆接的承载能力约小20% ,因此，冲孔的方法只可用于不受力或受力较小的构件。
铆钉材科强度高或被铆件材料较软或镦头可能损伤构件时。在铆钉镦头处应加适当材料的薄垫圈。
3.6.3车厢锁的设计
车厢锁对于自卸车来说很重要，它由滚轮、压板、橡胶块等组成。

图3.10 车厢锁

图3.11 锁钩
当自卸车车厢举升时，车厢举升时，滚轮推动压板使橡胶块变形量增大，滚轮与压板脱离，当车厢降落时，滚轮沿压板的弧形面推动压板，落入压板的下弧面而起到固定锁的作用。
3.6.4止推连接板的设计
本次设计中的止推连接板是参考了斯太尔重型专用汽车的设计样式，包括它的样式和安装形式，连接板的上端是通过焊接与副车架相连，下部用螺栓与主车架相连。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。相邻两个止推连接板之间的距离在500～1000mm。根据车体的总长度，为保证受力均匀，力求间隔均匀，经修改，最终将间隔距离确定为800mm。
止推连接板下端的螺栓选用M20型号，选用较大螺栓是为了保证能够承受较大的力，而不至于在使用过程中产生变形。

图3.12 止推连接板
3.6.5车厢导向板的设计
车厢导向板的作用是：当车厢倾卸完成后落回的副车架上时，有可能因为某种原因导致车箱或者整个车体产生倾斜，这时就有可能对液压缸的上下铰支座和车厢铰支座产生很大的轴向力，长时间受到这种力的作用就会降低连接件的使用寿命。
为了减轻这种破坏，选用车厢导向板进行改装设计，加以应用，当车厢即将落回到原位时，车厢底部的加强筋与车厢导向板接触，导向板的顶端有一定的倾斜角，以防止对车厢的回位产生干涉。同时，要避免导向板的上部过长，与车厢底部留有一定间隙。

图3.13 导向板

图3.14 导向板及锁钩
3.7 取力器
各类专用汽车取力器的专用工作装置主耍由汽车发动机提供动力源。取力器就是汽车的一种专用动力输出装置。它从发动机取出部分功率，用于驱动各类液压泵、真空泵、空压机以及各种专用汽车工作机械。
3.7.1专用车取力器总体布置方案
专用汽车取力器总布置方案决定于取力方式。常用的取力方式可分类为：发动机取力:从前端取力;从齿轮后端取力。
变速器取力:从I轴取力(上置式);从中间轴取力;从中间轴末端取力;从B轴取力;从倒挡齿轮取力。
传动轴取力和分动器取力。
a:发动机前端取力方案
它的特点是采用液压传动，适合于远距离输出动力。故此种取力方式常用于由于长头式汽车底盘改装的大型混凝土搅拌运输车。
b:飞轮后端取力方案
它的特点是取力器不受主离合器影响，传动系统与发动机直接相连，取力器到工作装置距离短、传动系统简单可靠、取出的功率大，传动效率高。这种方案应用较广，如平头式汽车改装的大、中型混凝土搅拌车等。
c:变速器I轴取力方案(上置式)
变速器I轴取力方案(上置式)又称变速器上置式方案。此种方案将取力器叠置于变速器之上，用一惰轮与工轴常啮合齿轮啮合获取动力，故需改制原变速器顶盖。此方案应用很广，如自行车、液罐车才冷藏车、垃圾车等一般都从变速器上端取力。
d:从变速器取力的其它各种方案
从亦谏器取力有很种结构形式，包括从中间轴末端取力、从倒挡齿轮取力、从Ⅱ轴取力等。但常见的还是从中间轴齿轮取力。称为侧置式取力方案，又可分为左侧与右侧布置方案。
e:传动轴取力方案
它是将取力器设计成一独立结构，设置于变速器输出轴与汽车万向传动轴之间，该独立的专用取力装置固定在汽车车架上不随传动轴摆动，也不可伸缩。设计时应使用可伸缩的附加传动轴与其相连，并应注意动平衡与隔振消振。
f:分动器取力布置方案
该种布置方案主要用于全轮驱动的牵引车、汽车起重机等来驱动绞盘或起重机构。从取力器到工作装置间可采用机械传动或液压传动。
3.7.2取力器的基本参数与基本结构
a:取力器基本参数
根据变速器的型号，选用的取力器为4207010-A7G。
取力器实质上是一种单级变速器。其基本参数有取力器总速比、额定输出转矩、输出轴旋向以及结构质量等。
以CA101系列汽车取力器为例，该系列有PT012/252, PT012/263, PT012/273等30多种型号。其总速比(发动机转速与取力器输出转速之比)有1.06, 0.82, 1.253, 1.119等多种配比。其额定输出扭矩有210Nm, 170Nm, 100Nm和392Nm等。输出轴旋向均与发动机旋向相反。
b:取力器基本结构
当压缩空气通过管接头进入气缸时，使活塞和拨叉轴轴向移动，安装在拨叉轴上的拨叉拨动从动齿轮与主动轮啮合，带动输出轴转动。当气缸内无压缩空气时，活塞在复位弹簧作用下回位，拨叉使从动齿轮与齿轮脱开，油泵停转。输出轴轴头常以内花键孔与油泵外花键轴连接并将取力器与油泵形成一个整体，使系统结构十分紧凑。对一些大型液压泵、空压机、真空泵、轻质油泵或其它专用工作机具，则多以传动轴与取力器输出端连接，连接方式有平键、外花键、销钉等。是专供定位用的铰制孔螺栓，
面应装以1mm衬垫并涂以密与右侧式取力器。在取力器换挡操纵方式上，除了上述气动操纵结构外，还常采用手动操纵结构，具有换挡可靠灵活、适应用户操纵习惯等特点。
3.8 自卸过程各参数计算
3.8.1装载质量的确定
经过改装后，自卸车的自重发生了变化，本车选取的液压缸是4GT-198×5180，自重为447kg。
副车架质量计算：副车架的材料为16Mn，密度是7.85g/cm3，纵梁一共两根体积为
[（280×6×7930+2×84×6×7930）×2]×10-6=42.64 dm3；
横梁一共十二根，横梁的体积为
[（109×190×6×0.5×2+268×6×828+84×6×828×2）×12]×10-6=27.49 dm3；
抗扭梁一共四根，体积为
[（600×90×280-600×78×268）×3+900×90×280-900×78×268]×10-6=11.60 dm3
减重孔的重量：副车架上面的减重孔的直径为40mm，共58个，减重孔的总体积为
3.14×202×6×58×10-6=0.437 dm3
综上所述，副车架主要部件增加重量为
M=ρV=7.85×（42.64+27.49+11.60-0.437）=638.15kg
所以，车辆改装后，底盘上面增加的重量为约为638.15kg，原车的整备质量为15495kg，额定装载质量为15375kg，改装后，为保证总质量的不变，保证汽车的动力性经济型的不变，整备质量变为16133.15kg，取整为16133kg，则额定装载质量减少为14737kg。
3.8.2举升过程纵向稳定性的计算
当液压缸举升到极限位置时，取满载时的质量,A、B、C、D为各轴的受力点。

图3.15 各轴受力简图
对各点取矩，列方程式得
F1+F2+F3+F4=W
L1F1=L2F2+(L3+L2)F3+(L4+L3+L2)F4
(L1+L2)F1=L3F3+(L3+L4)F4+W×L2
(L1+L2+L3)F1+L3F2=W×(L2+L3)+L4F4
经计算得，
F1=104208N,F2=75840N,F3=62862N,F4=59616N
因为各个点的力都为正值，所以倾泻时不会发生翻车。
后轮承受载荷为104208N，而额定载荷为18t，满足要求。
3.9 本章小结
本章主要是进行举升机构的参数计算及校核、液压油缸的性能参数计算、液压泵的参数计算、车厢的主要尺寸参数设计以及副车架主要参数设计，取力器的选取与布置。通过以上的结构设计和力学分析，该自卸车的改装设计已经基本完成,还需要进一步的校核和对整车的性能进行分析。

结 论

本设计根据传统自卸车设计方法，并结合现代设计方法进行设计的，其设计的主要结论如下：
(1) 本课题设计的自卸车装载质量为15吨，属于重型自卸车；
(2) 本课题设计的自卸车，采用前置直推式举升机构，因此在卸载货物过成中举升
平顺、机构布置简单、维修方便；
(3) 在本设计中，在车体的布置上进行了多重考虑，车厢副车架等关键部件的设计
增加了加强筋抗扭梁等提高部件强度的机构，所以会有很好的结构强度，增加了使用寿命。
本自卸车设计结构合理，符合实际应用，具有很好的动力性和经济性，举升机构及零部件的设计能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易，降低生产成本。
但此设计过程仍有许多不足，本设计还可以通过一些仿真模拟软件进行聚生过程中的动态演示，但由于时间有限，还未能实现，另外，在某些方面，做得还不够仔细，恳请各位老师同学给予批评指正。
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