东风eq1102自卸垃圾运输车改装设计.doc

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2～20 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。
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：
⑴ 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。
⑵ 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。
⑶ 针对专用汽车品种多、批量少的生产持点。
⑷ 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。
⑸ 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。
⑹ 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成结构件进行强度校核。
⑺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。
⑻ 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%；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一定的保有量。
专用汽车底盘的选择主要是根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形、尺寸、动力匹配等决定，目前，几乎80%以上的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。采用二类汽车底盘进行改装设计工作重点是整车总体布置和工作装置设计，对底盘仅作性能适应性分析和必要的强度校核，以确保改装后的整车性能基本与原车接近。
目前国内市场上底盘的种类多、品种全，如解放、东风、斯太尔等系列底盘性能好，价格便宜，市场保有量大，在载重量范围4～8t的中型汽车，选用的底盘也多为这些系列的产品。底盘性能对比见表2-1。

表2-1　底盘性能对比列表

解放
东风
斯太尔
适用性
适用于各类载重货车及专用汽车特殊功能的要求
适用于各类载重货车及专用汽车特殊功能的要求
适用于各吨位载重货车的改装设计要求以及部分专用车辆的特殊要求
可靠性
工作可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命
工作性能好，故障率低，零部件要有足够的强度和寿命
性能可靠，出现故障率低，各部件要有足够的强度
先进性
动力性、经济性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平
动力性、经济性、操纵稳定性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平
动力性、经济性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平
方便性
安装、检查保养和维修方便，结构紧凑
安装、检查保养和维修方便，结构紧凑
安装、检查保养和维修方便，结构紧凑

经过实际调研和上网搜集各类底盘及其技术参数相关方面的资料，并结合本次改装设计专用车的用途、最大装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形、尺寸、动力匹配、成本等各方面的综合要求，不难发现，在进行小规模的轻、中型载货汽车或专用车辆改装制造时，选用东风系列底盘相对较合理。所以选择东风EQ1102FLJ5底盘作为本次自卸汽车的底盘。 其参数如表2-2所示。
表2-2　底盘技术参数列表
车型
东风EQ1102FLJ5
发动机
YC4E140-30
外形尺寸（mm）
长宽高
690024702660
货箱（mm）
长宽高
418024001250
轮距（前/后mm）
1800/1800
前悬/后悬(mm)
1065/1785
整备质量（kg）
4955
额定载质量(kg)
4500
轴距（mm）
3950
轮胎规格
9.00-20/9.00-20
2.4本章小结
本章主要进行自卸汽车底盘的选型。首先根据所需底盘的主要设计参数查询各牌号对应的底盘，如东风、解放以及斯太尔等；然后将现有满足设计参数要求的各种底盘进行对比，通过比较他们的适用性、可靠性、先进性、方便性、价格以及供货来源等各方面因素选择比较使用的底盘；综合各方面情况最后选用东风EQ1102FLJ5底盘作为本次自卸汽车的底盘。汽车型式：后开栏板，矩形车厢，D式三角臂组合式举升机构，后倾式自卸汽车。

第3章 举升机构的结构设计

油缸后推连杆组合式举升机构工作原理如图3—1所示。该机构主要由举升液压缸OB、拉杆AO和三角臂ABC构成。点K是车厢与副车架的铰接点。工作时液压缸充油，使液压缸OB伸长，三角臂ABC和拉杆AO随着转动并升高，举升车厢，使其绕点K倾翻。货物卸完后，车厢靠自重复位。举升机构在初始位置所占据的空间越小越好，以保证机构紧凑，各构件不发生运动干涉，可协调运转。

图3-1 举升机构工作原理简图
3.1 举升机构的运动分析
举升机构是自卸汽车的关键部件，它直接影响自卸汽车的整体结构和结构性能。而油缸后推连杆放大式举升机构（如图3-2所示）以其具有横向刚度好，举升过程转动圆滑平顺、机构紧凑、油缸行程小、布置容易等优点而广泛用于中轻吨位自卸汽车上。对该种举升机构进行运动学分析可以准确掌握其运动参数变化的全过程，这对于全面分析举升机构的性能及设计合理的举升机构具有重要的意义。要对举升机构进行运动学分析，建立其数学模型是关键。

3-2 油缸后推连杆式倾卸机构运动简图
3.1.1 角度关系的确定
根据解析几何的计算关系，可求得点A、B、C的坐标值：

其中和，且的坐标为已知定值，式中为车厢倾卸的角度。
①如图3-2所示，由几何关系可得出以下关系式：

（3.1）
②根据几何关系和运动特点得向量方程式为

（3.2）
③根据几何关系和运动特点得向量方程式为：

（3.3）
其中。
④根据几何关系和运动特点得向量方程式为：

（3.4）
3.1.2 角速度关系的确定
将两边对时间求导，则：

分别将式（3-1）、（3-2）、（3-3）和（3-4）的两边对时间求导，则：

（3.5）
（3.6）

（3.7）
（3.8）
（3.9）
3.2 举升机构的动力分析
油缸后推连杆式倾卸机构的油缸通过三角臂ABO3间接作用到货厢上；油缸两端通过铰链O2、B分别与车架、三角臂相连；拉杆两端通过铰链O2、A分别与车架、三角臂相连；三角臂通过铰链O3与货厢相连。如图3-3所示为其受力示意图。

图3-3 举升机构受力示意图
设车厢与车架间铰接点到车厢底部的距离为h，车厢及货物的重心到K点的距离为。
（1）将车厢隔离进行受力分析，并对点取矩，则：

（3.10）

架连接，在后悬架前支座后用止推连接板连接。

3、U型夹紧螺栓
当选用其它连接装置有困难时，可采用U型夹紧螺栓。但在车架受扭转载荷最大的范围内不允许采用U型螺栓。当采用U型螺栓固定时，为防止主车架纵梁翼面变形，应在其内侧衬以木块，放在消声器附近，必须使用角铁等作内衬。
综合考虑三种连接方式的特点，以及装配工艺性，本文设计的自卸车主副车架之间采用止推连接板式。
5.3 材料的选用
专用汽车副车架的材料一般用低碳钢,材料的型材（如槽钢、I字钢等）。材料自身强度的不足是引起副车架各种缺陷的主要原因之一，选用A3材料，必须设置较多的腹板才能满足其强度。如果工艺条件允许，副车架材料可采用疲劳强度高的16Mn钢板冲压成型，以提高其抗疲劳扭转强度及其他机械性能。
5.4 本章小结
专用汽车在使用中，其副车架纵梁出现的裂纹、断裂及焊缝撕裂现象，以自卸车尤为严重。着重对副车架所受的静载荷、动载荷和疲劳破坏三方面进行分析，强度符合，结构合理。

第4章 自卸汽车基本性能参数的计算

专用汽车性能参数计算是总体设计的主要内容之一，其目的是检验整车参数选择是否合理，使用性能参数能否满足要求。
6.1自卸汽车整车参数
表6-1　自卸汽车部分整车参数
名称
符号
数值与单位
发动机最大功率

193KW
发动机最大功率时的转速

2200r/min
发动机最大转矩

1100Nm
发动机最大转矩时的转速

1300～1600r/min
车轮动力半径

0.508m
车轮滚动半径

0.524m
6.2 动力性计算
6.2.1 发动机外特性
发动机外特性是指发动机油门全开时的速度特性，是汽车动力性计算的主要依据。
在外特性图上，发动机的输出转矩和输出功率随发动机转速变化的二条重要特性曲线，为非对称曲线。工程实践表明，可用二次三项式来描述汽车发动机的外特性，即
(6-1)
式中 —发动机输出转矩，（N·m）；
—发动机输出转速，（r/min）；
、、—待定系数，由具体的外特性曲线决定；
、、可由多种途径获得,下面是常用的两种计算方法。
已知外特性曲线时，根据外特性数值建立外特性方程式
如果知道发动机外特性曲线时，则可利用拉格朗日三点插值法求出公式（6-1）中的待定系数、、。在外特性曲线上选取三个点，即、，、，、，依拉氏插值三项式有:
（6-2）
将上式展开，按幂次高低合并，然后与（3-1）式比较系数，即可得三个待定系数为：
（6-3）
6.2.2 汽车的行驶方程式
自卸汽车在直线行驶时，驱动力和行驶阻力之间存在如下平衡关系：
（6-4）
式中：——驱动力，（）；
——滚动阻力，（）；
——坡道阻力，（）；
——空气阻力，（）；
——加速阻力，（）。
（1）驱动Ft的计算
自卸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：
（6-5）
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，（m）；
——发动机外特性修正系数。
（2）滚动阻力Ff的计算
高位自卸汽车的滚动阻力由下式计算：
（6-6）
式中 ——后栏板起重运输汽车的总质量（Kg）；
——道路坡度角；
——滚动阻力系数。
滚动阻力系数取决于轮胎的结构形式及气压、车辆的行驶速度、路面条件等因素。当车速在km/h以下时，可取常数；当车速超过km/h时，可用经验公式来求得。（式中、、分别为常数项、比例系数、自卸汽车行驶的速度。）
（3）坡道阻力Fi的计算
自卸汽车上坡行驶时，整车重力沿坡道的分力为坡道阻力，其计算公式为：
（6-7）
（4）空气阻力Fω的计算
大量试验结果表明，汽车的空气阻力与车速的平方成反比，即
（6-8）
式中 ——空气阻力系数，高位自卸汽车可取为0.5～0.9；
——迎风面积（m2），可按估算，为轮距（m），为整车高度（m）。
（5）加速阻力Fj的计算
加速阻力是汽车加速行驶时所需克服的惯性阻力，有：
（6-9）
式中 ——汽车加速度（m/s2）；
——汽车整备质量（kg）；
——传统系统回转质量换算系数。
的计算公式为
（6-10）
式中 ——车轮的转动惯量（kg·m2）；
——发动机飞轮的转动惯量（kg·m2）；
——车轮的滚动半径（m）。
进行动力性计算时，若不知道、值，则可按下述经验公式估算值：
（6-11）
式中 。低挡时取上限，高档时取下限。
将式（6-5）、（6-6）、（6-7）、（6-8）、（6-9）及（6-1）代入式（6-4），换算后得
（6-12）
又因为
（6-13）
将式（6-13）代入（6-12）并整理后，得：
（6-14）
式中： （6-15）
6.2.3 动力性评价指标的计算
衡量汽车动力性能的评价指标有最高车速、最大爬坡度和加速性能。
（1）最高车速vmax
根据最高车速的定义，有,,，由式（6-14）可得：

将式（6-6）代入上式，有：

因
所以 （6-16）
又因,，可确定专用汽车的最高车速为：
（6-17）
（2）最大爬坡度imax
当汽车以最低挡稳定速度爬坡时，有，为简化，可设，则由式（6-14）可得：
（6-18）
对上式两边以为自变量求导，可得：
（6-19）
当时，取最大值，此时有：
代入式（6-18），可得：

令 （6-20）
则：
对上式进行整理后可得：

当时，，但实际上滚动阻力总是存在，并且滚动阻力系数愈大，汽车爬坡能力愈小。因此上式中应取负号，又因，则上式可简化为
（6-21）
由此可得到专用汽车的最大爬坡度，为：
（6-22）
6.2.4自卸汽车整车动力性计算
（1）确定动力性计算所需的有关系数,其需要确定的有关参数如表6-2所示。其质量换算系数如表6-3所示。
表6-2　动力性计算需确定的有关系数
名称
符号
数值
发动机外特性修正系数

0.90
直接挡时传动系效率

0.90
其它挡时传动系效率

0.87
空气阻力系数

0.68
滚动阻力系数
F
0.0043

0.000148

表6-3　质量换算系数的计算结果
挡位
1
2
3
4
5
6
倒挡

2.781
1.804
1.348
1.193
1.128
1.1
2.597
（2）确定发动机外特性曲线的数学方程
由于没有所要的发动机外特性，故采用经验公式拟合外特性方程式。
将表3.1中相关数值代入公式（6-3），可得
N·m

即得发动机外特性的数学方程如下：

（3）计算自卸汽车的最高车速vmax
将直接档（第6档位）、、、和值代入式（6-17），可得该自卸汽车的最高车速为
km/h
（4）计算最大坡度imax
将最低档（第一档位）、、、的值代入式（6-20），可得：
将E代入式（6-21），可得：

自卸汽车的最大爬坡度为：

6.3燃油经济性计算
专用汽车的燃油经济性通常用车辆在水平的混凝土或沥青路面上，以经济车速满载行驶的百公里油耗量来评价，也称百公里油耗或等速百公里油耗，它可以根据发动机的负荷特性或万有特性来计算。
首先根据自卸汽车的行驶初速度开始，计算出相应的发动机转，有：
(r/min) (6-23)
然后计算出自卸汽车在该车速时的整车驱动功率或发动机的有效输出功率（平坦路面上匀速行驶时，=0，=0）
（KW） （6-24）
根据和的计算值，在万有特性图上查出有效燃油消耗率（g/kW·h），再利用下式计算百公里燃油消耗量（kg/100km）：
(L/100km) (6-25)
式中：——燃油的密度，（kg/L）。汽油可取=6.96N/L～7.15N/L；柴油可取=7.94N/L～8.13N/L。
随着车速的不同，各挡位燃油消耗量也不同，下面来计算一下自卸汽车在直接挡时经济速度（40～55km/h）下的燃油消耗量，代入式（6-23）得：
r/min
由公式（6-24）得：

KW
由式（6-25）得：
kg/100km
6.4 本章小结
对改装设计完成后的整车进行其整车性能计算分析是必不可少的步骤，分析后结果决定整个设计的成功与否。
本章分别从整车动力性、燃油经济性、行驶的稳定性等几个方面，对改装后的自卸汽车进行了合理性的性能计算分析。从计算分析的结果可以看出，该设计方案满足各方面的性能要求。

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，使汽车具有自行卸货的功能。本次设计是在选定的总体设计方案的基础上，进行对中型汽车的机械部分，即举升机构的设计、尺寸参数确定、校核、及液压元件的选定。举升机构则使车厢绕某一铰接点翻转一定角度（本设计为50°），整个过程中货物便自动卸下；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. 完成对举升机构的运动学、力学分析，确定举升机构相关尺寸。
3. 在选定的液压系统基础上完成举升液压缸、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，对中型自卸汽车的改装设计基本完成。本自卸汽车卸货的举升机构，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，不易损坏；结构简单，制造成本低，利于推广。
本文虽然介绍了自卸汽车的整个设计过程，但由于知识水平和时间的限制，本设计许多过程介绍的过于简单，另外，部分机构的相关参数是参考同类型车辆取得的，在实际生产过程中可能会有所偏差，应根据实际情况详加考虑。

致 谢

至此，为期一个学期的毕业设计就要结束了，同时也给自己的大学生活画上一个句号。这次毕业设计可以说对自己大学这几年所学知识进行的一个全面的回顾和复习，这其中也发现了自己的不足和欠缺之处，虽然今后像大学这样系统的学习机会还会有很多，但是能够通过毕业设计发现自己不足之处，能够再一次全面系统的学习一次大学知识，尤其是那些与汽车专业息息相关的内容，将会对自己起到很大的帮助。
通过这么长时间的锻炼和学习，使自己学到了很多在课堂上不曾学到的知识和经验，这也是在踏上研究生学习之路以前对自己能力的一个检验。
自卸汽车举升机构的设计完成了，但是能否真正符合实际性能要求，还得需要进行实际的检验。由于本人能力和经验的有限，可能会与实际的需要情况出现较大的偏差，但是毕业设计目的不在于实际的应用，而是在于通过这次设计达到锻炼自己独立完成任务的目的。
本设计是在王国田老师的悉心指导下完成的。从选题到理论研究和设计，一直到论文的撰写，整个过程都得到了导师的精心指导和全力帮助。导师渊博的学识、严谨治学的态度和忘我工作的精神，使我深受教益，铭记在心。从导师那里学到的东西将使我终身受益，在此对尊敬的导师表示衷心的感谢和崇高的敬意。本课题的设计还得到汽车工程系其他老师的帮助和指导在此表示衷心的感谢。

参考文献

[1]明平顺.汽车运输专用车辆[M]. 北京：人民交通出版社，2006,12.
[2]雷琼红.自卸车三角臂的工艺分析及改进[J].专用汽车,2006,7.
[3]黄天泽.汽车车身结构与设计[M].北京：机械工业出版社，2000,8.
[4]赵晶,罗爱民.自卸车定式锁启机构的设计[J].专用汽车,2003, 4：12-13.
[5]王柱江.自卸汽车最大举升角的确定[J].专用汽车,1999, 2：13-14.
[6]白海英,刘德仁.自卸汽车举升机构的受力分析[J].建筑机械,2005, 5：15-1.
[7]鲍际辉.自卸车举升机构设计计算[J]. 专用汽车,2005,1.
[8]余仁义.梁涛.自卸汽车倾卸机构的设计[J].专用汽车,2003,2.
[9]尹雄武.轻型自卸车举升机构的优化设计[J]. 专用汽车,2003,5.
[10]刘伟.轻型自卸车举升机构的设计[J].陕西汽车,2001, 2.
[11]李芝.液压传动[M]. 北京：机械工业出版社,2003,10.
[12]杨耀东.张文明,董翠艳.自卸汽车液压系统设计[J].矿山机械,2003,8.
[13]高健. 机械优化设计基础[M].北京: 科学出版社, 2000,7.
[14]蒋崇贤.专用汽车设计[M] .武汉:武汉工业大学出版社,2002,5.
[15]郑文纬, 吴克坚.机械原理[M].北京:高等教育出版社,2004,4.
[16]徐达.专用汽车结构与设计[M] .北京: 北京理工大学出版社,1998,8 .
[17]Martin W.Stockel,Martin T.Stockel.Auto Fundamentals[R].U.S.A：Goodheart Wilcox Company,2003：102-110.
[18]Prince Arthas. The Design of Dump Trucks[R].Germany：BMW Co.Ltd,2004：67-89.

附录1

自卸车举升系统设计浅谈
摘要:本文通过对自卸车的简要设计分析, 针对长度较大的重型自卸车的特点, 从举升系统的结构设计及液压设计方面提出了相应的措施, 对重型自卸车的举升系统设计有一定的指导作用。
关键词:重载；举升；系统
1、自卸车主要结构
自卸车的结构主要包括举升系统、底盘、副车架、车厢等组成,
2、举升机构设计分析
重型自卸车举升系统在设计过程中需要解决的主要问题包括:举升形式的选取、车箱在举升过程中的稳定性、前后桥的轴荷分配合理性及液压系统的可靠性。下面将通过底盘上设计7.2米自卸车这一具体事例,阐述自卸车举升机构系统设计的一般思路。
2.1初步确定车厢容积
根据二类底盘的参数:轴距3900mm+1350mm,后悬900mm,载质量17500kg,及整后悬为1600mm的要求,车箱尺寸确定5600mm*2300mm*1500mm。初步确定车箱在底盘上的位置为车箱后端出去底盘车架后端870mm。在确定举升形式后,需要再通过分析计算前后桥的轴荷分配情况,验证车箱在二类车上的位置是否合理。
2.2举升形式的确定
自卸车常用的举升形式主要是有F式、T式、前置直顶式等形式。要在F式、T式、前置直顶式三种举升形式中确定一种最合适的,就需要分别就三种情况进行分析校核。三种举升形式各有其优缺点,前置直顶式结构紧凑、举升效率高。工艺简单、成本较低。但举升后稳定性差,对路面情况要求较高;F式和T式举升机构横向钢度好、举升转动圆滑平顺,油缸活塞的工作行程短,但举升力系数较大。
为了确定究竟选用哪一种举升形式最合适,笔者分别就三种情况做了理论分析。如果选用F式和T式举升形式,最重要的对其举升力系数进行计算比较。经计算F式举升形式的举升力系数最小是1.751,T式举升形式举升力系数最小是1.799,都不是很理想(通常举升力系数为1.6~1.7时效果较好)。而前置直顶式油缸举升力T大于8吨就可以了。考虑到采用F式或T式举升机构,举升非常费力,需要大的举升油缸,而且对三角臂等要求很高,不易实现。结合前述的分析,决定采用前置直顶式举升形式。
2.3提高举升稳定性措施
因本次设计的车箱长度较大,同时又采用前置直顶式举升形式,所以车箱的稳定性非常重要,需要采取措施来提高车厢举升过程中整车的稳定性,防止整车发生侧翻。通常情况自卸车车箱连接设计采用铰轴与副车架连接,副车架通过U型螺栓和连接板与主车架连接的结构。本次设计我们采用了新的结构,扁钢通过焊在侧面的连接板用螺栓固定在主车架上,这样就大大降低了整车的重心,增加了稳定性。由于车箱是通过铰轴和铰轴座来实现举升转动