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畢業(yè)設計（論文）開題報告
設計（論文）題目: 東風天龍自卸汽車改裝設計
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院
專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-2班
學 生 姓 名: 王洪東
導 師 姓 名: 楊兆
開 題 時 間: 2011年3月11日
指導委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
SY-025-BY-3
畢業(yè)設計（論文）開題報告
學生姓名
王洪東
系部
汽車與交通工程學院
專業(yè)、班級
車輛B07-2
指導教師姓名
楊兆
職稱
講師
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
東風天龍自卸汽車改裝設計
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1、 國內專用車發(fā)展狀況
我國專用車市場“蛋糕”將越做越大。去年以來，我國專用車市場取得較好的經(jīng)營業(yè)績，全國395家改裝車企業(yè)改裝汽車23.06萬輛，銷售23.05萬輛?？蛙嚫难b量最大，共改裝103492萬輛，占總量的44.88％；載貨汽車44870輛，占總量的19.46％；自卸汽車27125輛，占總量的11.76％；廂式、罐式等專用車銷售40966輛，占總量的17.77％。今年1～8月份，各類專用車銷售均有較大增幅，樂觀估計今年全年專用車產(chǎn)銷將達30萬輛。
通過數(shù)字來看，去年一年銷售專用車達23萬輛，結合我國道路、經(jīng)濟等實際情況，應該說數(shù)量還是比較可觀的。但是問題就在于395家改裝企業(yè)才生產(chǎn)23萬輛?？梢钥闯?，我國汽車改裝企業(yè)和汽車制造一樣，存在著規(guī)模小、技術落后、生產(chǎn)點過多等問題。
從改裝車生產(chǎn)分布地區(qū)來看，也存在較大不均衡性。江蘇、河北、安徽、河南等8個省去年產(chǎn)量之和約占總產(chǎn)量的75％，其他21個省僅占總產(chǎn)量的25％。地域的不均衡性也顯示出專用車市場前景看好。
目前，我國改裝車市場最大銷售量約25萬輛左右，改裝量最大的除了客車外，主要有廂式車、罐式車、自卸車等主要車型。但是總體來看，這些專用車均存在技術附加值低、工藝較落后等問題。從品種來看，我國改裝車品種較少，僅有400多個品種。那么，未來改裝車市場到底是什么市場呢？肯定地說，應該向多品種、高、精、尖方向發(fā)展。
這種發(fā)展方向除了我國公路條件改善外，還和我國公路貨物運輸市場息息相關。目前，我國公路貨運市場的主體依然是以個體戶為主，公路貨運甚至還談不上物流管理，具有運輸成本高、隨意性大、服務沒有保證等特點。隨著我國加入世界貿易組織，這種格局將要逐步被打破。我國汽車工業(yè)保護期只有五年，但是公路貨運市場卻可以向外資開放。跨國物流公司正虎視眈眈盯著中國公路貨運這塊大市場。這場戰(zhàn)斗誰是贏者，不言自明。集團化貨運市場對卡車的個性化要求將越來越高，同時需求數(shù)量也將越來越大?？梢院敛豢鋸埖卣f，未來的卡車發(fā)展方向將是專用車。
美國等發(fā)達國家專用車市場十分巨大，專用車具有品種多、技術含金量高等特點。就專用車品種而言，美國就有5000多個品種，甚至很多專用車已經(jīng)被E化，裝有電腦、衛(wèi)星導航等系統(tǒng)。確切地說，我國專用車市場最終是向多品種、高精尖的方向發(fā)展。尤其是隨著我國公路運輸主體的逐漸變化，將加快產(chǎn)品結構的變化和技術的升級。
2.自卸車發(fā)展狀況
非公路自卸車是汽車產(chǎn)品競爭激烈，滿足差異化需求，細分市場的一種必然結果。非公路礦用自卸車在功能上滿足公路型運輸自卸車的超載、重載、爬坡等特點外，在法規(guī)政策上卻像工程機械類產(chǎn)品靠攏，極少受到國家約束的條款限制如超載超限，在生產(chǎn)、制造、作業(yè)的過程中有很大的靈活性和便捷性。
非公路自卸車與其他車輛相比，其產(chǎn)量不大，但國內缺乏規(guī)模較大、較為齊全的零部件配置體系。而工程用的發(fā)動機和變速箱，因為工況條件惡劣，國內進入這一領域的廠家很少，而且在技術上還難以突破，還待提高。所以大部分非公路自卸車核心零部件，如發(fā)動機、變速箱、液壓元件等仍須從國外進口
從噸位上看，國內生產(chǎn)廠家主要集中在載質量100t一下的領域。而100t以下的車輛主要集中在電動輪自卸車，應用在大型的露天礦區(qū)和施工場合，其載重質量大，但其市場需求量不大，這類產(chǎn)品屬于附加值高，技術門檻高，國內廠家這方面的研究未進入該領域的前沿。國外100t以上的非公路自卸車技術不斷得到發(fā)展和突破，如liebberr公司的圖282大型汽車載重量327t，裝備了2052kwDeboit柴油發(fā)動機和Siemens交流電驅動系統(tǒng)，這種交流電控系統(tǒng)可提供更大的制動量。
非公路自卸車本身是一個很有發(fā)展?jié)摿Φ男袠I(yè)，也是市場急需的產(chǎn)品。改革開放以來，我國正進入工業(yè)化時代，國家重大工程的不斷實施以及對礦產(chǎn)資源的極大需求，都對運輸車輛提出很高的要求，隨著生產(chǎn)廠家的不斷增加，社會需求量和保有量的逐漸增大，整個行業(yè)形成一種至上面下的產(chǎn)業(yè)開發(fā)趨勢，產(chǎn)業(yè)鏈能夠很快形成，步入良性循環(huán)軌道，就其發(fā)展趨勢而言，非公路自卸車的需求量逐年遞增，其產(chǎn)銷量每年都以10%左右的幅度增長。所以非公路自卸車行業(yè)是一個朝陽行業(yè)，具有很大的發(fā)展空間。
3.選題目的和意義
專用自卸車與普通汽車的區(qū)別主要是改裝了具有專用功能的上裝部分，能完成某些特殊的運輸和作業(yè)功能。因此在設計上，除了要滿足基本型汽車的性能要求外，還要滿足專用功能的要求，這就形成了其自身特點，概括如下：
專用自卸車設計多選用定型的基本型汽車底盤進行改裝設計
這首先就需要了解國內外汽車產(chǎn)品，特別是貨車產(chǎn)品的生產(chǎn)情況、底盤規(guī)格、供貨渠道、銷售價格及相關資料等。然后根據(jù)所設計的專用自卸車的功能和性能指標要求，在功率匹配、動力輸出、傳動方式、外形尺寸、軸載質量、購置成本等方面進行分析比較，優(yōu)選出一種基本型汽車底盤作為專用自卸車改裝設計的底盤。能否選到一種好的汽車底盤，是能否設計出一種好的專用自卸車的前提。
對于不能直接采用二類底盤或三類底盤進行改裝的專用自卸車，也應盡量選用定型的汽車總成和部件進行設計，以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期和提高產(chǎn)品的可靠性。
專用自卸車設計的主要工作是總體布置和專用工作裝置匹配
設計時既要保證專用功能滿足其性能要求，也要考慮汽車底盤的基本性能不受到影響。在必要時，可適當降低汽車底盤的某些性能指標，以滿足實現(xiàn)某些專用工作裝置性能的要求。
針對專用自卸車品種多、批量少的生產(chǎn)持點
專用自卸車設計應考慮產(chǎn)品的系列化，以便根據(jù)不同用戶的需要而能很快的進行產(chǎn)品變型。對專用自卸車零部件的設計，應按“三化”的要求進行，最大限度地選用標難件，或選用已經(jīng)定型產(chǎn)品的零部件，盡量減少自制件。對專用自卸車自制件的設計，應遵循單件或小批量的生產(chǎn)持點工的可能性。對專用自卸車工作裝置中的某些核心部件和總成，如各種水泵、油泵、氣泵、空壓機及各種閥等，要從專業(yè)生產(chǎn)廠家中優(yōu)選 因專用自卸車專項作業(yè)性能的好壞，主要決定干這些部件的性能和可靠性。在普通汽車底盤上改裝的專用自卸車，底盤受載情況可能與原設計不同，因此要對一些重要的總成結構件進行強度校核。
專用自卸車設計應滿足有關機動車輛公路交通安全法規(guī)的要求 對于某些特殊車輛，如重型半掛車、油田修井車、機場寬體客車等，應作為特定作業(yè)環(huán)境的特種車輛來處理。
某些專用自卸車可能會在很惡劣的環(huán)境下工作，其使用條件復雜，要了解和掌握國家及行業(yè)相應的規(guī)范和標準，使專用自卸車有良好的適應性，工作可靠，是要設安全性裝置。
綜上所述，專用自卸車的設計有其自身的特點和要求，既要滿足汽車設計的一般要求．同時又要獲得好的專用性能。這就要求汽車和專用工作裝置合理匹配，構成一個協(xié)調的整體，使汽車的基本性能和專用功能都得到充分發(fā)揮。
由于專用自卸汽車種類繁多、結構復雜、使用面廣、開發(fā)期短等待點，所以專用自卸汽車設計人員．既要具備汽車設計的知識相能力．向時也要掌握專用自卸車各種不同工作裝置的原理與設計計算。此外專用自卸車設計人員還需要對用戶的要求，市場動態(tài)有充分的了解，這樣設計的產(chǎn)品才能在性能上先進，在市場上適銷對路，在使用上滿足用戶的要求。
通過此次設計，可以使我對汽車有更好的了解，對這種汽車在不同用途時的不同設計有了更加深刻的理解，對計算機軟件在產(chǎn)品設計中的大量應用更加熟悉，能夠更好的幫助我們對各種輔助軟件的熟練運用，有助于我們在設計時更好的做到更加精確和合理，使我們的設計達到更高的設計可行性。
二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題
（一）設計內容
選擇一款自卸車車型，找出相關設計參數(shù)， 對主車架進行改裝并設計舉升機構、車廂，完成整車裝配設計，并對計算數(shù)據(jù)進行anasys校核，以驗證設計結果的合理性，完成總裝配圖
（二）擬解決問題
（1）底盤設計
1. 正確進行二類底盤的選擇
2. 選擇參數(shù)數(shù)據(jù)
3. 進行二類底盤選型分析
4. 做選型總結
（2）舉升機構設計
1. 計算參數(shù)數(shù)據(jù)
2. 完成部件設計選型
（3）車廂設計
（4）對設計結果進行ANASYS校核
（5）完成總裝配圖，完成整車性能分析計算，以評價和分析整車設計情況。
調研并查閱相關資料
三、技術路線（研究方法）
總體方案的確定
總體布置設計
地盤車架的改裝
完成畢業(yè)設計和設計說明書
利用AutoCAD繪圖
舉升機構設計
車廂設計
四、進度安排
（1）調研、查閱相關資料、完成開題報告 第1～2周（2月28日～3月12日） （2）根據(jù)給出的相關尺寸參數(shù)進行相關部件的參數(shù)計算，并進行驗證第 3、4、5周（3月13日～4月2日） （3）繪制裝配圖并進行驗證 第6、7、8周（4月3日～4月23日） （4）繪制零件圖 第9、10、11周（4月24日～5月14日）
（5）設計1.5萬字說明書一份，零件圖一套（包括PRO/E零件圖）第12、13、14周（5月15日～6月4日）
（5）畢業(yè)設計審核、修改 第15、16周（6月5日～6月18日）
（6）畢業(yè)設計答辯準備及答辯 第17周（6月19日～6月25日）
五、參考文獻
1.孫博，胡順安，周俊，周世來，任相廣.國內非公路礦用自卸車發(fā)展現(xiàn)狀研究[A].煤礦機械,2010年08月第31卷第08期.
2.俞東海，蘇軍琪，田海洲.自卸車專用車架設計專用汽車[A].汽車論壇，2009.12.
3.李純玉，鄭沖擊，池憲國.工礦自卸車輛的結構設計探討[A].設計制造鐵道車輛,第37卷第2期1999年2月.
4.寧紹斌.紅巖自卸車的結構改進[A].公路與汽運,第3期2001年6月.
5.曉青.東風系列工程自卸車簡介[A].汽車與配件,2001-21.
6.閆士界.新型側翻式底板自卸車設計與研究[A].專用汽車與配件,2010.11.
7.趙立軍，劉濤.一種多角度自卸車的設計[B].液壓與氣動,2006年第2期.
8.楊裕強.有多節(jié)伸縮蓋板的自卸車大廂的設計[B].機械設計與制造,2006年3月第3期.
9.黨育哲.一種控制自卸車升降的平衡器[A].礦山機械,2004.08.
10.李萍，匡西友.一種新型雙側卸貨自卸車[B].專用汽車,2002.3.
11.吳建華.重型自卸車車廂頂蓋啟閉系統(tǒng)的設計[A].汽車研究與開發(fā),2004.06.
12.周延美，崔元捷，王仲范.重型自卸車舉升機構的計算機輔助設計[A].專用汽車,2001.04.
13. 劉晉霞，張文明，董翠燕. 鉸接式自卸車與剛性自卸車的比較[A].礦山機械,2003.9.
14. David Gartman ，Publisher Routledge，Auto Opium: A Social History of American Automobile Design[J].1994.10
15. Jonathan Bell ，Publisher Rotovision ，Concept Car Design: Product Design[J]， 2003 .
六、備注
指導教師意見：
簽字： 年 月 日
黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計
摘 要
去年以來，我國專用車市場取得較好的經(jīng)營業(yè)績，全國395家改裝車企業(yè)改裝汽車23.06萬輛，銷售23.05萬輛。自卸汽車27125輛，占總量的11.76％。隨著國內基礎設施建設需要不斷增加，自卸車產(chǎn)量近年來一直保持較高產(chǎn)銷量，在專用車綜合產(chǎn)量中保持第一位置，但在種類、型式、材料運用方面與國外還有一定的差距。
本文首先對自卸車的設計特點以及國內外發(fā)展現(xiàn)狀做了相關的概述。接著，從車廂的設計、舉升機構的設計、取力器的設計等方面進行了EQ3090自卸車的總體設計，并對主車副車架進行了改裝與設計。對整個EQ3090自卸車的外廓尺寸、輪距與軸距尺寸、前懸后懸以及整車的裝載質量、整備質量、總質量和軸載質量進行了相關的計算與設計。
關鍵字：自卸汽車；總體布置設計；副車架；軸載質量；舉升機構
ABSTRACT
Since last year, our country Special Purpose Vehicle industry is in the boom, with 395 car refit enterprise all around the country refitting 230.6 thousand cars, selling 230.5 thousand. auto unload vehicle the 27125 car, account for 11.76% of total deal. along with the development of local foundation facilities, in recent years auto unload vehicle yield has been keeping in higher production & sales, remains in the first place in Special Purpose Vehicle production. However, in aspects of category, pattern, material application, compared with foreign countries there is still a long way to go.
In this paper, firstly, I made a general about the auto unload vehicle design and its development domestic and abroad. Then, at the point of compartment, rising organization etc, I started the design of the EQ3090 auto unload vehicle. Also, I refit and designed the vice-car stalk.
To whole EQ3090 the lading quantity, reorganization quantity, measure, tread, wheelbase, forward suspension behind，proceeded the related calculation and design.
Key words: auto unload vehicle；total arrangement；vice-car stalk；raising organizati
III
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 專用自卸車的概述 1
1.2 專用自卸車設計特點概述 1
1.3 國內專用自卸車發(fā)展現(xiàn)狀概述 3
第2章 總體設計 8
2.1 總體布置及主要參數(shù)的確定 8
2.2 參數(shù)的確定 8
2.3 底盤選擇 9
2.4 車廂尺寸計算 9
2.5 本章總結 10
第3章 舉升機構設計 11
3.1 直接推動式舉升機構 11
3.2 最大舉升角的確定 11
3.3 油缸總行程L的確定 12
3.4油缸舉升力 12
3.5 液壓缸選取 13
3.6 本章總結 15
第4章 車架的改裝 16
4.1主車架的鉆孔和焊接 16
4.2 主車架加強板的設計 17
4.3 副車架的設計 18
4.4 縱梁與橫梁的連接設計 21
4.5 副車架與主車架的連接設計 22
4.6 車架校核 23
4.7 功率和比功率計算 25
4.8 本章總結 26
第5章 液壓系統(tǒng)設計 27
5.1 油泵的選型計算 27
5.2油箱設計 27
5.3 液壓系統(tǒng)原理 28
5.4 本章總結 29
第6章 天龍自卸車動力性能的計算 30
6.1 動力學方程的建立 30
6.2 發(fā)動機外特性 30
6.3 汽車動力性指標的計算 32
6.4 燃油經(jīng)濟性計算 32
6.5 本章總結 33
結論 34
參考文獻 35
致謝 36
第1章 緒 論
1.1 專用自卸車的概述
專用自卸車是利用本車發(fā)動機動力驅動液壓舉升機構，將其車廂傾斜一定角度卸貨，并依靠車廂自重使其復位的專用自卸車。
自卸汽車按其用途可分為兩大類：一類屬非公路運輸用的重型和超重型(裝載質量在20t以上)自卸汽車。主要承擔大型礦山、水利工地等運輸任務，通常是與挖掘機配套使用。這類汽車也稱為礦用自卸汽車。它的長度、寬度、高度以及軸荷等不受公路法規(guī)的限制，但它只能在礦山、工地上使用。另一類用于公路運輸用的輕、中、重型(裝載質量在2～20 t)普通自卸汽車。它主要承擔砂石、泥土、煤炭等松散貨物運輸，通常是與裝載機配套使用。
某些自卸汽車是針對專門用途設計的，故又稱專用自卸汽車。如：擺臂式自裝卸汽車、自裝卸垃圾汽車等。
普通自卸汽車技裝載質量mε分為：輕型自卸汽車（＜1.5t）、中型自卸汽車（3.5≤＜8t）和重型自卸汽車（＞8t）；按運載貨物傾卸方向分為：后傾式、側傾式、三面傾式和底卸式自卸汽車；按車廂欄板結構分為：欄板一面開啟式、欄板三面開啟式和簸箕式(即無后欄板)自卸汽車。
隨著國內基礎設施建設需要不斷增加，自卸車產(chǎn)量近年來一直保持較高產(chǎn)銷量，在專用車綜合產(chǎn)量中保持第一位置，但在種類、型式、材料運用方面與國外還有一定的差距。自卸汽車繼續(xù)快速增長，銷量超過載貨汽車上升到第一位。主要原因是固定資產(chǎn)投資強勁增長，巨大的投資規(guī)模奠定了自卸車市場需求基礎；自卸汽車品種增加，不僅適應和滿足施工需求，同時向運輸市場發(fā)展；牽引汽車保持較快發(fā)展，已成為長距離公路運輸?shù)闹髁囆汀?
1.2 專用自卸車設計特點概述
專用自卸車與普通汽車的區(qū)別主要是改裝了具有專用功能的上裝部分，能完成某些特殊的運輸和作業(yè)功能。因此在設計上，除了要滿足基本型汽車的性能要求外，還要滿足專用功能的要求，這就形成了其自身特點，概括如下：
這首先就需要了解國內外汽車產(chǎn)品，特別是貨車產(chǎn)品的生產(chǎn)情況、底盤規(guī)格、供貨渠道、銷售價格及相關資料等。然后根據(jù)所設計的專用自卸車的功能和性能指標要求，在功率匹配、動力輸出、傳動方式、外形尺寸、軸載質量、購置成本等方面進行分析比較，優(yōu)選出一種基本型汽車底盤作為專用自卸車改裝設計的底盤。能否選到一種好的汽車底盤，是能否設計出一種好的專用自卸車的前提。
對于不能直接采用二類底盤或三類底盤進行改裝的專用自卸車，也應盡量選用定型的汽車總成和部件進行設計，以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期和提高產(chǎn)品的可靠性。
設計時既要保證專用功能滿足其性能要求，也要考慮汽車底盤的基本性能不受到影響。在必要時，可適當降低汽車底盤的某些性能指標，以滿足實現(xiàn)某些專用工作裝置性能的要求。
專用自卸車設計應考慮產(chǎn)品的系列化，以便根據(jù)不同用戶的需要而能很快的進行產(chǎn)品變型。對專用自卸車零部件的設計，應按“三化”的要求進行，最大限度地選用標難件，或選用已經(jīng)定型產(chǎn)品的零部件，盡量減少自制件。對專用自卸車自制件的設計，應遵循單件或小批量的生產(chǎn)持點工的可能性。對專用自卸車工作裝置中的某些核心部件和總成，如各種水泵、油泵、氣泵、空壓機及各種閥等，要從專業(yè)生產(chǎn)廠家中優(yōu)選 因專用自卸車專項作業(yè)性能的好壞，主要決定干這些部件的性能和可靠性。在普通汽車底盤上改裝的專用自卸車，底盤受載情況可能與原設計不同，因此要對一些重要的總成結構件進行強度校核。
專用自卸車設計應滿足有關機動車輛公路交通安全法規(guī)的要求 對于某些特殊車輛，如重型半掛車、油田修井車、機場寬體客車等，應作為特定作業(yè)環(huán)境的特種車輛來處理。
某些專用自卸車可能會在很惡劣的環(huán)境下工作，其使用條件復雜，要了解和掌握國家及行業(yè)相應的規(guī)范和標準，使專用自卸車有良好的適應性，工作可靠，是要設安全性裝置。
綜上所述，專用自卸車的設計有其自身的特點和要求，既要滿足汽車設計的一般要求．同時又要獲得好的專用性能。這就要求汽車和專用工作裝置合理匹配，構成一個協(xié)調的整體，使汽車的基本性能和專用功能都得到充分發(fā)揮。
由于專用自卸汽車種類繁多、結構復雜、使用面廣、開發(fā)期短等待點，所以專用自卸汽車設計人員．既要具備汽車設計的知識相能力．向時也要掌握專用自卸車各種不同工作裝置的原理與設計計算。此外專用自卸車設計人員還需要對用戶的要求，市場動態(tài)有充分的了解，這樣設計的產(chǎn)品才能在性能上先進，在市場上適銷對路，在使用上滿足用戶的要求。
1.3 國內專用自卸車發(fā)展現(xiàn)狀概述
近年來隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，汽車工業(yè)作為國家支柱產(chǎn)業(yè)獲得了迅猛發(fā)展。專用自卸汽車作為汽車工業(yè)的重要組成部分，也獲得了快速發(fā)展。一方面，隨著產(chǎn)業(yè)政策逐步落實和行業(yè)標準法規(guī)政策不斷完善，從政策標準法規(guī)上規(guī)范生產(chǎn)、提高技術水平及產(chǎn)品質量；另一方面，隨著我國城市化建設、高速鐵路建設、公路建設及道路運輸業(yè)的快速發(fā)展，為我國專用自卸車提供了大量的市場需求，專用自卸車的產(chǎn)品品種日趨豐富、合理，產(chǎn)品質量、技術水平不斷提高，年產(chǎn)量也大幅提高。
我國專用自卸汽車起步于20世紀50年代末60年代初，早期主要側重于應用。雖然應用較早，但全面發(fā)展始于20世紀80年代，比發(fā)達國家晚了近30年。經(jīng)過20余年的發(fā)展，我國專用自卸車已經(jīng)具有一定規(guī)模，特別是近年來，我國專用自卸車發(fā)展迅速。據(jù)資料統(tǒng)計，1999年全國專用自卸車生產(chǎn)廠546家，2005年專用自卸車企業(yè)628家，2006年已經(jīng)增加到800家；生產(chǎn)能力也有了長足的發(fā)展，1999年產(chǎn)量為17.42萬輛，2004年為35萬，2005年為50萬輛，2006年已接近60萬輛，2007年更是達到了70萬輛。目前，我國專用自卸車產(chǎn)量占載貨車總量的40％左右，有接近5000個產(chǎn)品品種，已經(jīng)成為我國汽車工業(yè)的重要組成部分。預計“十一五”期間，我國專用自卸車產(chǎn)品將達到6000個品種，年產(chǎn)量90萬輛，占當年載貨車產(chǎn)量的65%。
另外，我國專用自卸車產(chǎn)品與發(fā)達國家和地區(qū)的專用自卸車產(chǎn)品相比已基本接近，雖然在一些方面和發(fā)達國家和地區(qū)的同類產(chǎn)品相比還有一定差距，但總體上我國專用自卸車行業(yè)在國際專用自卸車行業(yè)中已占有重要地位，已經(jīng)基本具備參與國際市場競爭的能力。產(chǎn)品品種、檔次、工藝裝備、自主研發(fā)等方面都有了很大提高，基本實現(xiàn)了從進口向出口的轉變?！笆濉逼陂g，專用車企業(yè)大多進行了結構調整，很多中小企業(yè)通過改制、兼并、重組等方式基本實現(xiàn)了企業(yè)性質的轉變。大多數(shù)專用車企業(yè)擁有完備的產(chǎn)品研發(fā)體系，少部分產(chǎn)品已達到國際先進水平。毋庸置疑，我國專用自卸車發(fā)展還存在著一些嚴重的問題，如果這些問題得不到及時解決，將在很大程度上影響到我國專用汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。 首先，研發(fā)能力不強，同質化現(xiàn)象嚴重。我國目前除自卸車、掛車、廂式貨車等專用車批量較大外，其它技術含量較高的專用車大多是小批量多品種，開發(fā)新產(chǎn)品及技術改造投入大，見效慢，收效小，加上大多數(shù)企業(yè)缺乏資金，不愿做長期投資，于是采用簡易的工藝裝備，產(chǎn)品質量得不到保證，致使產(chǎn)品質量難以有較大的提高。資金缺乏、技術投入不足，更容易走上仿造之路，大多數(shù)企業(yè)都是仿造國外車型，然后再相互模仿，同質化現(xiàn)象十分嚴重。 其次，專用底盤缺乏。目前國內基本上沒有一家專業(yè)生產(chǎn)專用自卸車底盤的企業(yè)，國內800多家專用車生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的各類專用自卸車中，大多數(shù)是在普通載貨車底盤的基礎上改裝而成，而在這些企業(yè)中又大多數(shù)為外購底盤進行改裝生產(chǎn)的中小企業(yè)，機械化程度低，產(chǎn)品質量參差不齊，與發(fā)達國家有很大差距，這一現(xiàn)狀極大地制約了我國專用自卸車的發(fā)展。 第三，產(chǎn)品結構不合理。目前，我國專用車的市場份額占全部載貨車的40%，與發(fā)達國家專用車70%以上的市場份額相比，仍有很大差距。目前國外載貨類專用車中，輕、中、重型比例為3∶4∶3，而我國目前僅為3∶5∶2，中型專用車多而重型專用車少。產(chǎn)品結構的不合理與日益增長的多樣化、個性化的用戶需求形成了巨大的反差。 第四，行業(yè)集中度較低，專用自卸車生產(chǎn)企業(yè)不“?！?，專用自卸車生產(chǎn)存在散、亂、差的現(xiàn)狀。1個產(chǎn)品有幾十家甚至幾百家企業(yè)生產(chǎn)，以及1家企業(yè)又生產(chǎn)很多種產(chǎn)品；而發(fā)達國家，1個產(chǎn)品最多3到5家企業(yè)生產(chǎn)，1家企業(yè)最多只生產(chǎn)幾種產(chǎn)品。相比之下，我國專用自卸車行業(yè)集中度較低，專用自卸車生產(chǎn)企業(yè)不“?！?。 第五，現(xiàn)有專用裝置的開發(fā)能力和制造水平對專用自卸車限制較大。我國專用自卸車專用裝置的關鍵件總體水平不高，如液壓件、泵類、閥類、控制儀表等還未達到較高的技術水平，仍需進口，制約了高水平專用自卸車的開發(fā)生產(chǎn)。 最后，國內專用自卸車與世界先進國家的技術水平存在一定差距。以美國為例，通常1個48(14m)、載荷量20t的二軸廂式半掛車，車輛自重在7t以下，換算成我國目前的13m長標準二軸廂式半掛車，自重約為6t；而我國目前通常13m二軸廂式半掛車的自重均在8t以上。如果二軸半掛車軸荷受同樣法規(guī)的限制，美國的廂式掛車在滿載時將比我國車輛多裝約2t左右的貨物，空載運輸時自重又輕2t，這對汽車的油耗、輪胎損耗都有較大的影響，其先進的運輸經(jīng)濟性不言而喻。
專用車行業(yè)是依附在底盤制造業(yè)基礎上發(fā)展起來的，同時又有批量小、品種多、科技含量高的特點，與主機廠有著密切的聯(lián)系。但主機廠開發(fā)的專用車底盤能否滿足專用車日益多元化、專業(yè)化的需要，能否滿足用戶及市場需求，直接影響到主機廠底盤的市場銷售，因此主機廠對于專用車廠家及用戶的要求應給予充分重視，要專門開發(fā)適應市場需求的專用車底盤。主機廠如何研制滿足用戶及市場需求的專用車底盤，應從以下幾方面考慮：
第一 與專用車廠家進行改裝方面的技術交流，了解上裝部分的專用性能要求、技術要求，開發(fā)滿足專用要求的底盤。
第二 充分了解專用車使用環(huán)境及工況，對某些部件進行相應改進，以適應特定的環(huán)境及工況。
第三 召集行業(yè)內有影響力的專用車企業(yè)及用戶進行技術交流，廣泛聽取各方面的意見及要求，開發(fā)或不斷改進專用車底盤。
第四 密切關注發(fā)達國家專用車的發(fā)展動向，結合國際、國內市場的需求趨勢，開發(fā)高技術、高附加值專用自卸車底盤，填補國內空白并搶占國際市場。
未來我國專用自卸車的主流市場將主要集中在城市建設、服務和高等級公路運輸、管理兩大板塊，專用自卸車的發(fā)展將主要呈現(xiàn)以下幾大趨勢：
(1) 產(chǎn)品品種多樣化趨勢。從品種上看，發(fā)達國家如德國的專用自卸車品種有6000多種；從需求量上看，目前德國、日本、英國等國也是完全根據(jù)市場和用戶的需要而進行生產(chǎn)的。正是由于專用自卸車服務的廣泛性和專業(yè)性，才形成了專用車多品種的特點。據(jù)統(tǒng)計，目前我國專用自卸車已達228個種、1553個品種。由于各行業(yè)的特點不同，對具體品種的需求量也不同。專用自卸車市場可以出現(xiàn)多個熱點同時并存的局面，從而形成市場的多元化，為生產(chǎn)企業(yè)提供廣闊的發(fā)展空間。
(2) 重型化、大功率、多軸化。
(3) 從近年來的統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，重型卡車的市場銷量2002年為24萬輛，發(fā)動機功率大多在205kW(280hp)以下，而到2007年則迅速增長到48萬輛，發(fā)動機功率大多在205～257kW(280~350hp)，重卡尤其是重卡底盤的發(fā)展趨勢充分印證了專用車重型化、大功率發(fā)展的趨勢。道路條件的改善和交通運輸業(yè)的發(fā)展為公路運輸?shù)母咚倩?、集裝箱化創(chuàng)造了良好條件，同時，為大噸位、大功率、多軸化專用自卸車的廣泛應用提供了廣闊空間。專家預測，“十一五”期間，高速公路運輸車輛，如重型牽引車、廂式車、廂式半掛車、集裝箱運輸車、專用半掛車、保溫冷藏車等將成為市場的主角。
(4) 輕量化。新材料和新工藝的采用對于減輕自重、提高運輸效率、推動和促進 我國專用自卸車技術進步、縮短與國外產(chǎn)品的差距，無疑具有重要意義。歐美專用車企業(yè)對鋁合金及不銹鋼材料的罐體、廂體的應用已有20多年歷史，日本企業(yè)也已經(jīng)在專用車的上裝部分大量應用鋁合金等輕型材料，而輕型材料在我國專用自卸車行業(yè)的應用才剛剛起步。這意味著，我國的專用自卸車產(chǎn)品也將朝著這個方向發(fā)展，只不過輕量化發(fā)展的速度會因為不同的國情而有所不同，我國專用自卸車之所以在輕量化方面與歐、美、日企業(yè)存在很大差距，一是因為我國專用自卸車的消費水平目前還比較低；二是國內運輸企業(yè)為了節(jié)省運輸費用，千方百計地超載，而沒有意識到超載本身會大大增加車輛的燃油費用；三是我國某些地區(qū)治理超載的力度不夠。
因此，推進我國專用自卸車的輕量化，國家有關部門在加大管理、改革稅收的同時，還應該引導用戶去購買經(jīng)濟性好的輕量化產(chǎn)品。
(5) 廂式化和城市專用自卸車的輕型化趨勢。 大力推廣廂式運輸已在“十五”計劃中提出，發(fā)展趨勢已被行業(yè)公認。尤其是隨著高速公路的發(fā)展，廂式半掛車、集裝廂半掛車已成為物流企業(yè)的主力車型。隨著人民生活水平的提高，冷藏集裝廂半掛車也會逐漸成為今后的發(fā)展方向。同時，世界商業(yè)巨頭紛紛進入中國市場，超市比比皆是，輕型廂式車需求量將越來越大，城市專用自卸車的輕型化趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)。
(6) 高技術、高附加值發(fā)展趨勢。隨著國民經(jīng)濟總量構成的變化，市場對專用自卸車品種的需求格局將相應改變。普通自卸汽車需求量將會隨基礎設施的不斷完善逐漸減少，廂式車、半掛車以及用于城市配套服務車輛的需求量將大大增加。同時，市場競爭趨勢的加劇，產(chǎn)品成本的增加，勞動密集型產(chǎn)品以價格取勝的競爭優(yōu)勢將被進一步弱化，以技術創(chuàng)新的替代性經(jīng)濟增長將成為專用自卸車行業(yè)新的經(jīng)濟增長方式。此外，市場對高技術高附加值產(chǎn)品的需求將大大增加，這種趨勢將提高專用車企業(yè)開發(fā)高技術、高附加值產(chǎn)品的積極性。機、電、氣、液、微電子一體化技術及GPS技術等在專用車上的應用能夠大大增強專用車產(chǎn)品的附加值和技術含量。專家預測，今后一段時期內，高新技術的大量應用，加上我國專用自卸車產(chǎn)品傳統(tǒng)的成本優(yōu)勢會使國產(chǎn)專用自卸車在出口方。
(7) 人性化、安全性和節(jié)能環(huán)保趨勢。專用自卸車底盤的設計越來越人性化，一是充分考慮舒適性，為駕駛員提供更好的工作環(huán)境；二是允許個性化設置性能參數(shù)。隨著社會的進步，技術水平的提高，汽車設計的安全性越來越受到人們的重視，保證駕駛人員的安全成為設計人員重點考慮的問題，除停車、行車制動等基本安全措施外，通過配備功能齊全的監(jiān)控系統(tǒng)，防側翻系統(tǒng)，以及采用電控、液壓、機械3套獨立制動系統(tǒng)，大大提高了整車的安全可靠性。同時，電子技術的發(fā)展與運用，使車輛安全性研究向智能化方向發(fā)展。
國際國內油價的不斷攀高、全國各地不斷出現(xiàn)的“油荒”和氣候變暖，使節(jié)能、環(huán)保成為整個社會關心的主題。我國也推出了一系列措施政策推動環(huán)境的改善，汽車的節(jié)能、環(huán)保也成為不可逆轉的發(fā)展趨勢。對用戶來說，節(jié)油不僅從能源考慮，關系著他們切身的經(jīng)濟利益。環(huán)保要求推動了動力技術的更新，電子燃燒噴射和共軌技術成為強制性規(guī)定。
(8) 合資合作、資產(chǎn)重組趨勢。 從國際市場形勢來看，發(fā)達國家因受勞動力價格及經(jīng)濟低迷狀況的制約，近年來制造業(yè)紛紛外移，給我國專用自卸車進入國際市場提供了一定機遇。一方面，國內專用自卸車靠其價格優(yōu)勢在東南亞、中東、非洲、中亞及俄羅斯市場不斷增加市場份額，為國內專用自卸車進入國際市場奠定了良好基礎；另一方面，國外專用自卸車企業(yè)為尋求新的經(jīng)濟增長點，將會積極開拓海外市場，在高端產(chǎn)品方面占據(jù)絕對優(yōu)勢，通過合資合作，將會對促進我國高附加值產(chǎn)品的開發(fā)起到一定的積極作用。
(9) 區(qū)域化的產(chǎn)業(yè)集中趨勢。 國家鼓勵優(yōu)勢企業(yè)強強聯(lián)合，形成有較強綜合競爭力的規(guī)模企業(yè)發(fā)展政策，這一政策將推動行業(yè)優(yōu)勢資源的重新配置，有實力的企業(yè)將進一步整合行業(yè)產(chǎn)品結構，提高專用自卸車產(chǎn)品行業(yè)生產(chǎn)集中度。
我國專用自卸車的發(fā)展經(jīng)歷了快速發(fā)展過程，雖然存在不少困難和問題，但隨著我國經(jīng)濟的進一步發(fā)展，以及國家各項政策的落實，在全行業(yè)的共同努力下，我國專用自卸車產(chǎn)業(yè)一定會走上更加健康的發(fā)展之路，趕上世界發(fā)達國家的發(fā)展水平，在國際市場上扮演更加重要的角色，由中國制造走向中國創(chuàng)造。
一個好的專用車底盤如要打開市場，獲得比較高的市場占有率，除了以上提到的必須滿足用戶及市場的要求及專用性能等要求外，還要結合市場特點做好市場推廣工作，對專用車企業(yè)申報專用車整車產(chǎn)品公告給予一定的經(jīng)濟補償。面上一個新臺階。
第2章 總體設計
2.1 總體布置及主要參數(shù)的確定
2.1.1 總體布置
1、軸數(shù)
根據(jù)汽車的總質量、道路法規(guī)對軸載質量的限制和輪胎的負荷能力以及汽車的構造來選擇汽車的軸數(shù)。本設計中軸數(shù)選擇為三軸。
2、驅動形式
根據(jù)汽車的用途、總質量以及對車輛通過性的要求來確定驅動形式。本設計驅動形式的選擇為后輪驅動。
3、布置形式
布置形式分為發(fā)動機的布置和駕駛室的布置。
發(fā)動機的布置有以下幾種形式：發(fā)動機前置后輪驅動、發(fā)動機前置前輪驅動、發(fā)動機后置前輪驅動、發(fā)動機后置后輪驅動、全輪驅動。根據(jù)性能的要求、行駛要求及經(jīng)濟性來確定發(fā)動機的布置。本設計中發(fā)動機的布置形式為前置。
駕駛室的布置有以下幾種形式：平頭式、短頭式、長頭式、偏置式?；谄嚨目傮w設計及安全性的考慮，本設計中駕駛室的布置形式為長頭式。
2.2 參數(shù)的確定
1、 汽車外廓尺寸
它包括長、寬、高。它的大小直接與軸距、輪距、駕駛室、車身和專用設備的布置有關。本設計中汽車的外廓尺寸為8500×2500×3200毫米。
2、軸距
根據(jù)汽車的長度、質量和許多使用性能來確定軸距。本設計中軸距確定為3800+1350毫米。
3、輪距
根據(jù)汽車的質量、寬度、橫向通過半徑和橫向穩(wěn)定性及汽車的機動性能來確定。本設計中前輪距確定為2040毫米，后輪距確定為1850毫米。
4、其余參數(shù)
總質量為24800kg，接近離去角為30/25整備質量為10305kg。
2.3 底盤選擇
2.3.1 底盤選擇
在選擇底盤時，一般是按經(jīng)濟效益來考慮的，比如：底盤的價格，裝載質量，超載能力，百公里油耗，養(yǎng)路費等，除此之外，還要考慮如下參數(shù)：
1、底盤車架上平面離地高度。一般6×4底盤車架上平面離地高度為1050~1200.該數(shù)值越大整車重心越高，越容易造成翻車。影響該數(shù)值的因素主要是輪胎直徑，懸掛的布置和主車架截面高度。
2、底盤后懸。該數(shù)值過大會影響自卸車舉升穩(wěn)定性，造成舉升翻車事故。此數(shù)值一般在500~1100之間（側翻自卸車除外）。
3、整車匹配合理，使用可靠。
本設計選用東風大力神平板運輸車的底盤，如圖2.3.1。
圖2.3.1 東風大力神平板運輸車
表2.3.1 底盤參數(shù)
底盤型號
DF3251A7
輪胎數(shù)
10
彈簧片數(shù)
9/13
軸數(shù)
3
燃油類型
柴油
額定質量（mm）
14500
軸距（mm）
3800+1350
前輪距（mm）
2040
—
—
駕駛室乘坐人數(shù)
3
后輪距（mm）
1850
—
—
2.4 車廂尺寸計算
2.4.1 車廂結構形式
車廂結構形式按用途不同大概可分為：普通矩形車廂和礦用鏟斗車廂。
普通矩形車廂用于散裝貨物運輸，其后板裝有自動開合機構，保證貨物的順利卸出，普通矩形車廂板厚為：前板4~6，邊板4~8，后板5~8，底板6~12。
本車以煤炭運輸為例進行計算。
煤炭密度為0.5~0.75t/， 取ρ=0.7t/
（2.1）
車廂長
取車廂長度為6m。
表2.4.1 車廂厚度表 單位：mm
貨物
車廂厚度
底板
邊板
后板
土石方
8
4
5
建筑垃圾
10
6
6
大塊9（礦）石
12
8
8
煤炭
6
4
4
粘土
8
4
5
鐵礦粉
10
8
8
糧食，化肥
6
4
5
由表2.4.1確定出車廂的尺寸如表2.4.2。
表2.4.2 車廂尺寸表 單位：mm
長
寬
高
前板厚
后板厚
底板厚
邊板后
6000
2300
1350
4
4
6
4
本車廂選用16Mn材料，16Mn材料比普通A3材料強度好，但成本也高。
2.5 本章總結
本章主要確定總體設計方案，選取本設計適用的底盤，本設計選用東風大力神平板運輸車的底盤，根據(jù)在質量計算車廂尺寸。
第3章 舉升機構設計
自卸汽車上,現(xiàn)在廣泛采用液壓舉升機構。根據(jù)油缸與車廂底板的連接方式,常用的舉升機構可以分為直接推動式和連桿組合式兩大類,本設計采用直推式舉升機構。
3.1 直接推動式舉升機構
油缸直接作用在車廂底板上的舉升機構稱為直接推動式舉升機構,簡稱直推式舉升機構。按舉升點在車廂底板下表面的位置,該類舉升機構又可分為油缸中置(圖1a)和油缸前置(圖1b)兩種型式。前者油缸支在車廂中部,油缸行程較小,油缸的舉升力較大,多采用雙缸雙柱式油缸。后者的油缸支在車廂前部,油缸的舉升力較小,油缸行程較大,一般用于重型自卸汽車上,油缸則通常采用多級伸縮油缸。
圖3.1 油缸直推式舉升機構
本設計選用油缸前置式。
3.2 最大舉升角的確定
確定車廂最大舉升角的依據(jù)是傾卸貨物的安息角。常見貨物的安息角如表3.1所列。
表3.1 常見貨物的安息角
物料
煤
焦炭
鐵礦石
細砂
安息角
27°～45°
50°
40°～45°
30°～45°
物料
粗砂
石灰石
粘土
水泥
安息角
50°
40°～45°
50°
40°～50°
設計的車廂最大舉升角必須大于貨物安息角，以保證把車廂內的貨物卸凈，如圖3.2所示。本設計以煤炭為例取最大舉升角 =55°。
圖 3.2 舉升結構圖
3.3 油缸總行程L的確定
取距車廂末端1/4處為轉軸點，如圖3.3所示
圖3.3 舉升示意圖
3.4油缸舉升力
（3.1）
m—舉升總質量
Xw—質心至翻轉中心的水平坐標
α—油缸中心與底座的夾角
當舉升開始階段由于各鉸鏈支點靜摩擦力矩較大，所以車廂的最大阻力矩發(fā)生在此刻為最大值，此時P為最大值，當舉升剛開始時，α=90°。
3.5 液壓缸選取
自卸汽車用多級液壓缸有TG、TMG和TSG三個系列。其中TG系列為單位用式（圖3.4）、TMG系列為末級雙作用式（圖3.5）、TSG系列為雙作用式多級液壓缸（圖3.6）。適用于工程及礦山用自卸汽車和特種車輛車廂的后卸、側卸和三向卸。
（1） 型號說明
4 TG-E 150×1500 EQ
①② ③ ④ ⑤ ?、?
①伸出級數(shù)：4級
②液壓缸型式
TG----單作用式多級液壓缸
TMG----末級雙作用式多級液壓缸
TSG----雙作用式多級液壓缸
③壓力級
E---10Mpa
④伸出套筒最大外徑（mm）
⑥安裝方式
EQ----上端球鉸，下端耳環(huán)
EE----兩端耳環(huán)
QQ----兩端球鉸
ZQ----上端秋鉸，中部耳軸
圖3.4 TG系列為單位用式
1-彈性圓柱銷；2-卡環(huán)；3-油杯；4-孔用彈性擋圈；5-關節(jié)軸節(jié)；6-下連接頭；7-密封墊；8-鉸接螺栓；9-鉸接管接頭；10-軸用彈性擋圈；11-導向環(huán)；12-缸筒；13、14、15-1-3級套筒；16-柱塞；17-擋圈；18-O形密封圈；19-防塵圈；20-上連接頭；21-鎖緊鋼絲
圖3.5 TMG系列為末級雙作用式
1-油杯；2-關節(jié)軸承；3-下連接頭；4-內油管；5-防塵圈；6-O形密封全；7-外缸；8-一級缸；9-二級缸；10-中間鉸軸；11-活塞環(huán)；12-支承環(huán)；13-擋圈；14-缸蓋
圖3.6 TSG作用式多級液壓缸
1-孔用彈性擋圈；2-關節(jié)軸承；3-O形密封圈；4-鋼絲檔圈；5-支承環(huán)；6-后端蓋；7-鎖緊鋼絲；8-Y形密封圈；9-活塞環(huán)；10-缸筒；11-一級活塞；12-二級活塞；13-三級活塞；14-內油管；15-防塵圈；16-連接頭
(2) 性能參數(shù)
K共七種：伸出級數(shù)為2～6級，單級行程125～1500mm，共16個行程等級(符合國家標準GB2349-80);額定壓力16MPa。
表3.2 TG系列多級液壓缸性能參數(shù) 單位：mm
型號
級數(shù)
單級行程
總行程
安裝中心距范圍
全伸后中心距
*TG-E*×*QQ
3
300～500
900～1500
525～740
1425～2240
*TG-E*×*EE
2～5
160～300
320～1500
340～495
660～1990
2～6
750～1500
1400～7200
1040～1950
2440～1990
3
400～630
1200～1890
670～940
1870～2830
2～6
700～1500
1400～7200
1060～1980
2460～9180
*TG-E*×*ZQ
2～5
160～300
320～1500
125～160
445～1660
*TG-E*×*EQ
2～6
700～1500
1400～7200
1050～1960
2450～9160
*TG-E*×*QQ
3
300～630
900～1890
650～1010
1550～2900
*TG-E*×*EE
2～3
400～800
800～2400
760～1350
1560～3750
液壓缸氣缸活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表3.3選用。
表3.3 液壓缸活塞行程參數(shù)表 （mm）
25
50
80
100
125
160
200
250
320
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3200
4000
—
40
—
—
63
—
90
110
140
180
220
280
360
450
550
700
900
1100
1400
1800
2200
2800
3600
—
—
—
—
—
—
—
240
260
300
340
380
420
480
530
600
650
750
850
950
1050
1200
1300
1500
1700
1900
2100
2400
2600
3000
3400
3800
—
—
—
—
—
油缸推力與第一節(jié)油缸直徑的關系為：
（3.2）
式中：p----液壓系統(tǒng)工作壓力，Mpa。
本設計中液壓工作系統(tǒng)的壓力位10 Mpa。
可求得第一節(jié)油缸的最小直徑：
根據(jù)國標選定液壓缸為4TG-E100*4160EE。
四級行程分別為1250mm，1250mm，1250mm，500mm。
3.6 本章總結
本章主要內容是選擇合適的舉升方式，確定舉升缸安裝位置，計算舉升缸尺寸，根據(jù)設計需要，本設計選用直推式舉升機構，液壓缸安裝位置選擇前置式安裝，通過計算獲得液壓缸內徑為100mm。
第4章 車架的改裝
主車架是汽車底盤上各總成及專用工作裝置安裝的基礎，改裝時受到的影響最大，因此，要特別引起注意。
4.1主車架的鉆孔和焊接
主車架是受載荷很大的部件，除承受整車靜載荷外，還要受到車輛行駛時的動載荷，為了保持主車架的強度和剛度，原則上不允許在主車架縱梁上鉆孔和焊接，應盡量使用車架上原有的孔。如果安裝專用設備或其它附件，不得不在車架上鉆孔或焊接時．應避免在高應力區(qū)鉆孔或焊接。主車架縱梁的高應力區(qū)在軸距之間縱梁的下冀面和后懸的上冀面處。因為這些部位縱梁應力較大，鉆孔容易產(chǎn)生應力集中。
對于主車架縱梁高應力區(qū)以外的其余地方需要鉆孔或焊接時，應注意以下事項：
（1）盡量減小孔徑，增加孔間距離，對鉆孔的位置和孔徑規(guī)范，應滿足圖4.1和表4.1的要求。
表4.1 主車架鉆孔的尺寸要求
尺寸
車型
重型車
中型車
輕型車
孔間距/mm
A
>70
>60
>50
B
>50
>40
>30
C
>50
>40
>30
孔徑/mm
Φ
<15
<13
<11
圖4.1 主車架鉆孔的孔徑和孔間距
（2）在縱梁翼面高應力區(qū)外的其它部位鉆孔，只能在中心處鉆一個孔，如圖4.1。
（3）在縱梁的邊、角區(qū)域亦禁止鉆孔或焊接，如圖4.2、圖4.3所示的區(qū)域即為不允許鉆孔和焊接加的部位。因為在這些部位進行鉆孔或焊接，極易引起車架早期開裂。
圖4.2 主車架縱梁禁止鉆孔區(qū)
圖4.3主車架縱梁禁止焊接區(qū)
1) 嚴禁將車架縱梁或橫梁的男面加工成缺口形狀。
本課題中由于主車架與副車架之間的連接選用止推連接板形式，故主車架不用考慮鉆孔，只需考慮焊接的位置得當。
4.2 主車架加強板的設計
（1）設主車架縱梁加強板的條件
主車架改裝時，為了減少車架縱梁的局部應力?；蛘邽榱耸管嚰芗娱L后仍能滿足強度和剛度的要求，對裝載質量增加；軸距和總長發(fā)生變化，使車架采用中部拼接或尾部加長時；為了使車架高應力區(qū)(危險斷面)滿足強度和剛度的要求，同時又使車架在某一區(qū)間的截面尺寸變化不致太大，這些情況，常常在車架縱梁上采用加強板。
（2）加強板的形狀
加強板的截面形狀推薦選用L型，其厚度應不小于車架厚度的40％。L型加強板的冀面應貼合在車架縱梁翼面受拉伸的一邊。加強板的端頭形狀應逐步過渡，如切成小于45°的斜角，或在端頭中部開光滑槽，如圖4.4所示。
圖4.4 加強板的湍頭形狀
1-主車架縱梁；2-加強板
（3）加強板的布置
加強板布置的合理，可以有效地減少車架的應力。若布置不合理，則可能使車架產(chǎn)生應力集中。為了避免應力集中，加強板的端頭位置不應在剛度變化部位和集中載荷作用的地方。例如，應使加強板的端頭和副車架的端頭充分重疊一部分或使二者相互離開足夠的距離，如圖4.5所示。
圖4.5 加強板的合理布置
1- 加強板；2-主車架縱梁；3-副車架
（4）加強板的控制
加強板和主車架的固定最好采用鉚接。加強板末端和鉚釘孔之間的最小距離為25mm，鉚釘?shù)拈g距為70～150 mm。當鉚接有困難時，可在加強板上加工孔塞焊于縱梁膠板上，塞焊孔直徑為20～30 mm，塞焊孔與加強板端部的最小距離為25mm，孔間距為100～170 mm。
4.3 副車架的設計
在專用汽車設計時，為了改善主車架的承載情況，避免集中載荷，同時也為了不破壞主車架的結構，一般多采用副車架(副梁)過渡。本車在工作中受較大的彎曲應力。因此，本車副車架縱梁采用兩根抗彎性能較好的平直槽行梁，材料為16MnReL。
在增加副車架的同時，為了避免由于副車架剛度的急劇變化而引起主車架上的應力集中，所以對副車架的形狀、安裝位置及與主車架的連接方式都有一定的要求。
4.3.1 副車架的截面形狀及尺寸
專用汽車副車架的截面形狀一般和主車架縱梁的截面形狀相同，多采用如圖4.6所示的槽形結構，其截面形狀尺寸取決于專用汽車的種類及其承受載荷的大小。對于隨車起重運輸車的副車架來說，在安裝起重裝置的范圍內，應按如圖4.7和圖4.8所示的方式用一塊腹板將副車架截面封閉起來，以提高副車架的抗扭和抗彎能力。
圖4.6 副車架的截面形狀
圖4.7 加強后的副車架截面形狀
1-副車架；2-腹板
圖4.8加強腹板的位置
參照國內外總質量相近車型的副車架縱梁端面尺寸，確定副車架縱梁端面尺寸為100、80、6mm。
4.3.2 加強板的布置
車架中部(液壓舉升機構位置)所受彎曲、扭曲最大，因此在這一區(qū)域應加加強板，考慮到零件的工藝性，由于下翼板所受彎曲應力較大，因此，加強板緊貼下翼板，為了避免下翼板由于鉆孔而導致抗彎強度下降，除與后加強板重疊部位，該加強板主要與腹板連接。
在縱梁上加上加強板，加強板端頭區(qū)域車架容易產(chǎn)生集中應力。為了降低應力集中，加強板端頭形狀有三種設計方式，見圖4.9。
圖4.9 加強板的三種設計方式
本副車架為了批量生產(chǎn)時工藝簡單，采用了圖4.9（b）角型的端頭形狀。
4.3.3 副車架的前端形狀及安裝位置
（1）在保證使用可靠的前提下，為了提高撓曲性，減小副車架剛度，應盡量減少副車架的橫梁，以減少對縱梁的扭轉約束。
（2）副車架油缸支承橫梁與翻轉軸橫梁形成框架。油缸支承橫梁應盡量靠近后懸架前支承處的橫梁，最好能位于后框架之內。因為這段主車架變形小，所以副車架對其扭轉約束力也相應減弱，同時保證了舉升機構的幾何特性。
（3）在副車架結構要求剛性較高時，可在主、副車架中間增加一層橡膠墊，當主車架變形時以彈性橡膠的變形來減弱副車架對主車架的約束。
（4）副車架與主車架連接如圖4.10所示。
圖4.10副車架與主車架的連接
A-A處是截面突變點，在受沖擊載荷時，此處出現(xiàn)應力集中，嚴重時造成主車架斷裂。這就要求副車架的前端結構要設計成漸變截面，以減緩應力集中(見圖4.11)。
圖4.11 副車架的前端結構
副車架前端形狀常有三種形狀(見圖4.12)。
對于這三種不同形狀的副車架前端，在其與主車架縱梁相接觸的翼面上部加工有局部斜面，其斜而尺寸如圖4.12(c)所示：h0=1mm；l0=15~20mm。
圖4.12 副車架的三種前端形狀
（a）U形；（b）角形；（c）L形
如果加工上述形狀困難時，可以采用如圖4.13所示的副車架前端簡易形狀，此時斜面尺寸較大。
對于鋼質副車架：=5~7；=200~300
對于硬本質副車架；~10；
副車架在汽車底盤上布置時，其前端應盡可能地往駕駛室后圍靠近。
圖4.14為某散裝水泥運輸車的罐體、副車架相對于汽車底盤的安裝位置。在滿足軸荷分配的前提下，其中A不宜過大，留足空壓機的位置即可；B為副車架的前增離主車架拱形橫粱的距離，一般在100之內；C為固定副車架的前面第一個U型螟栓距拱形橫梁的距離，一般控制在500~800的范圍內。
圖4.13 副車架前端簡易形狀
（a）剛質副車架 ；（b）硬木質副車架
圖4.14 副車架的安裝位置
4.4 縱梁與橫梁的連接設計
橫梁與縱梁的連接方式主要有三種，見圖4.15。
（a）橫梁與縱梁上下翼板連接（b）橫梁僅固定在腹板上 （c）橫梁同時與縱梁的腹板
及上或下翼板相連
圖4.15橫梁與縱梁的連接
1-縱梁；2-連接板；3橫梁
圖4.15（a）橫梁與縱梁上下翼板連接，該種連接方式優(yōu)點是利于提高縱梁的抗扭剛度。缺點是當車架產(chǎn)生較大扭轉變形時，縱梁上下翼面應力將大幅度增加，易引起縱梁上下翼面的早期損壞。由于車架前后兩端扭轉變形較小，因此本車架前后兩端采用了該種連接方式，為了提高縱梁的扭轉剛度采用了縱向連接尺寸較大的連接板橫梁僅固定在腹板上。
圖4.15（b）橫梁僅固定在腹板上，這種連接形式連接剛度較差，允許截面產(chǎn)生自由蹺曲，可以在車架下翼面變形較大區(qū)域采用，以避免縱梁上下翼面早期損壞。
圖4.15（c）橫梁同時與縱梁的腹板及上或下翼板相連，此種連接方式兼有以上兩種方式連接的特點，但作用在縱梁上的力直接傳遞到橫梁上，對橫梁的強度要求較高。由于該車平衡懸架的推力桿與平衡懸架支架上的兩根橫梁連接，因此，這兩根橫梁與縱梁共同承受平衡懸架傳遞過來的垂直力(反)和縱向力(牽引力、制動力)。
綜合以上考慮，本副車架的縱梁與橫梁的連接采用第3種方式，即橫梁同時與縱梁的腹板及上或下翼板相連，同時為了降低成本和適于批量生產(chǎn)，本車架縱梁和橫梁的連接方式采用鉚接。
4.5 副車架與主車架的連接設計
副車架與主車架的連接常采用如下幾種形式。
（1）止推連接板
圖4.16是斯泰爾重型專用汽車所采用的止推連接板的結構形狀及其安裝方式。連接板上端通過焊接與副車架固定，而下端則利用螺栓與主車架縱梁腹板相連接。止推板的優(yōu)點在于可以承受較大的水平載荷，防止副車架與主車架縱梁產(chǎn)生相對水平位移。相鄰兩個推止推連接板之間的距離在500～1000范圍內。
圖4.16 止推連接板的結構
1—副車架；2—止推連接板；3—主車架縱梁
（2）連接支架
連接支架由相互獨立的上、下托架組成，上、下托架均通過螺栓分別與副車架和主車架縱梁的腹板相固定，然后再用螺栓將上、下托架相連接，見圖4.17所示。由于上、下托架之間留有間隙，因此連接支架所能承受的水平載荷較小，所以連接支架應和止推連接板配合使用。一般布置是在后懸架前支座前用連接支架連接，在后懸架前支座后用止推連接板連接。
圖4.17 連接支架
1-上托架；2-下托架；3螺栓
（3）U型夾緊螺栓
當選用其它連接裝置有困難時，可采用U型夾緊螺栓。但在車架受扭轉載荷最大的范圍內不允許采用U型螺栓。當采用U型螺栓固定時，為防止主車架縱梁翼面變形，應在其內側襯以木塊，坦在消聲器附近，必須使用角鐵等作內襯。
綜合考慮三種連接方式的特點，以及裝配工藝性，本文設計的天龍自卸車主副車架之間采用止推連接板式。
4.6 車架校核
4.6.1車架受力分析及校核
當車架縱梁承受的是均勻分布的載荷（見圖4.18）時，車架的簡化計算可按下述進行，但需要一定的假設。即認為縱梁為支承在前、后軸上的簡支梁；空車是簧上負荷 (貨車可取，為汽車整備質量)均布在左、右縱梁的全長上，滿載時有效載荷則均布在車廂長度范圍內的縱梁上；忽略不計局部扭矩的影響。
圖4.18 貨車車架上均布載荷的分布情況
在圖4.18中，為一根縱梁的前支承反力，由該圖可求得：
（4.1）
在駕駛室的長度范圍內這一段縱梁的彎矩為：
（4.2）
駕駛室后端至后周這一段縱梁的彎矩為：
（4.3）
顯然，最大彎矩就發(fā)生在這一段縱梁內，可用對上式中求導數(shù)并令其為零的方法求出最大彎矩發(fā)生的位置x，即
由此求得：
（4.4）
將上式代入公式（8.3），即可求出縱梁承受的最大彎矩。
已知7350，5150，=1500，700，=6000，
=3900，=2100。
=146950N
=34803686.21Nmm
如果考慮到動載荷系數(shù)及疲勞安全系數(shù)，并將它們代入式（4.5），則可求出縱梁的最大彎矩為：
（4.5）
取n=1.40，=4.0
則彎曲應力可按下式求得：
（4.6）
式中：——縱梁在計算斷面處的彎曲截面系數(shù)，對于槽型斷面系數(shù)，對于槽型斷面縱梁
（4.7）
式中：—— 槽型斷面的腹板高，mm；
—— 翼緣寬，mm；
—— 梁斷面的厚度，mm。
式(8.7)中 h=300mm b=90mm t=8mm
因此最大彎應力為：
16Mn鋼板的疲勞極限=220～260MPa
<
所以可以安全承受載荷。
4.7 功率和比功率計算
4.7.1 功率平衡計算
專用汽車在行駛過程中所需的驅動功率Pt按下式計算：
（4.8）
式中 ——整車總質量；
——滾動阻力系數(shù)；
——汽車底盤傳動系的機械效率；
——空氣阻力系數(shù)；
——整車迎風面積；
——最高車速；
若考慮發(fā)動機功率有一定的儲備，則需要給發(fā)動機確定一定的負荷率，其范圍一般在75％～90％。當外載負荷變化大，或車輛行駛所需的功率估算不準確時，應取下限值，即0.75；當外載負荷變化小，或所需的功率估算較準確時，取上限值，即0.90，一般負荷率不大于0.90。這樣可計算出專用汽車發(fā)動機所需要的總功率為：
（4.9）
4.7.2 比功率計算
所謂汽車的比功率是指單位汽車總質量的發(fā)動機功率，若不計風阻，其計算式有
（4.10）
據(jù)統(tǒng)計，專用汽車（含汽車列車）比功率的大致范圍是：
目前，隨著公路條件的改善，車輛運輸速度的提高，比功率有增加的趨勢。例如有的國家規(guī)定，對于大客車、貨車(專用車)及汽車列車，其比功率不能低于0.006，以防止車輛的動力性不足，阻礙車流。
4.8 本章總結
本章主要完成對所選的車架根據(jù)設計需要進行改裝，本設計中主、副車架之間選用止推板鏈接，并完成對車架的校核，經(jīng)校核所選車架可以安全承載，本章還對發(fā)動機功率進行校核，經(jīng)校核發(fā)動機功率符合設計要求。
第5章 液壓系統(tǒng)設計
5.1 油泵的選型計算
本設計選用單向定量齒輪泵，液壓缸的額定壓力是10MPa.
表5.1齒輪泵部分產(chǎn)品技術參數(shù)
類別
型號
排量
mL﹒
壓力
MPa
轉速
容積效率
%
額定
最高
額定
最高
外嚙合齒輪泵
CB
32,50,100
10
12.5
1450
1650
≥90
CBB
6,10,14
14
17.5
2000
3000
≥90
CB-B
2.5~125
2.5
－
1450
—
≥70~95
CB-C
10~32
10
14
1800
2400
≥90
CB-D
32~70
由上表可確定齒輪泵型號為CB。
5.2油箱設計
油箱用于儲存油液，以保證供給液壓烯烴充分的工作油液，同時還具有散發(fā)油液中的熱量，釋放出混在油液中的氣體，沉淀油液中的污物等作用。油箱可分為開式油箱和閉式油箱兩種。開式油箱中的油液的液面與大氣相同，而閉式油箱中的油液的液面與大氣隔絕。液壓系統(tǒng)多數(shù)采用開式油箱，本設計選用開式油箱。
油箱的設計要點：
（1）應有足夠的強度和剛度
油箱一般用2.5~4mm厚的鋼板焊成，尺寸高大的油箱要加焊角鐵和筋板，以能加剛性。
（2）油箱應有足夠的容量
在液壓系統(tǒng)工作時，液面應保持一定的高度，以防止液壓泵吸空。為保證系統(tǒng)中的油液全部流回油箱時不致溢出，油箱液面不應超過油箱高度的80%，油箱的有效容積可按經(jīng)驗公式（3.1）計算，