黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 本科學生畢業(yè)設(shè)計 基于逆向工程的 C51 變速器設(shè)計 系部名稱 ： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級 ： 車輛工程 07-1 班 學生姓名 ： 指導教師 ： 職 稱 ： 黑 龍 江 工 程 學 院 二一一年六月 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 I 摘 要 翼開啟廂式汽車是 一種能適 應現(xiàn)代物流發(fā)展需要的新型運輸車型 ,將會有廣闊的市場前景。 其最主要特點是裝卸效率高。目前，已有很多專用車廠家生產(chǎn)這種車型，翼開啟廂式汽車的推廣可大大彌補普通廂式車裝卸效率低的不足，縮短工作周期，降低運輸成本，對國民經(jīng)濟的發(fā)展有著重要的意義。 文中介紹了總質(zhì)量為 20t的翼開啟廂式汽車的改裝設(shè)計說明。對車廂、翼開門、翼門作業(yè)機構(gòu)、翼門機械鎖止機構(gòu)、液壓系統(tǒng)和取力系統(tǒng)進行了詳細設(shè)計，并對不同方案進行了比較分析，保證了翼開啟廂式汽車的先進性及實用性，對車廂底架和頂架支撐梁進行實體建模和 ANSYS分析，確保設(shè)計合理。敘 述了在改裝翼開啟廂式汽車過程中容易出現(xiàn)的問題及相關(guān)專用設(shè)備的工作原理，并對整車性能進行了分析。 關(guān)鍵詞： 專用汽車；翼開啟廂式汽車；翼門； ANSYS 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 II Abstract Wings open the van is a vehicle to adapt to the new needs of modern transport logistics development models, will have broad market prospects. The most notable feature of loading and unloading efficiency. Currently, there are a lot of special vehicle manufacturers to produce such models, the promotion of wing opening van car can greatly make up for van loading and unloading general lack of low efficiency, shorten cycle times, lower transportation costs, the development of the national economy has important significance. This paper introduces the total mass of the wing open 20t conversion van car design specification. On the car, open the door wing, wing doors operational agencies, wing doors mechanical locking mechanism, hydraulic system, and take a detailed design of power system, and a comparative analysis of different options to ensure that the wings open the van and utility vehicle advanced nature of the car chassis and top shelf support beams of solid modeling and ANSYS, ensuring the design is reasonable. Described in the modified car during wing opening van prone to problems and works related equipment, and vehicle performance is analyzed. Key words: Special Vehicle； Wing Opening Box van； Wing door； ANSYS 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 目 錄 摘 要 . I Abstract . II 第 1 章 緒 論 . 1 1.1 改裝翼開啟廂式汽車的目的和意義 . 1 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展前景 . 1 1.2.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 . 1 1.2.2 翼開啟廂式汽車的發(fā)展前景 . 2 1.3 翼開啟廂式汽車的特點 . 3 1.4 課題主要內(nèi)容 . 3 1.4.1 設(shè)計內(nèi)容 . 3 1.4.2 可能遇到解決的主要問題 . 3 1.4.3 技術(shù)路線 . 4 1.4.4 進度安排 . 4 第 2 章 總布置方案及二類底盤選型 . 6 2.1 整車總布置 . 6 2.1.1 翼開門形式方案 . 6 2.1.2 方案分析與選擇 . 8 2.2 二類底盤選型 . 9 2.2.1 二類底盤選擇方案 . 9 2.2.2 二類底盤初選 . 9 2.2.3 所選底盤具體參數(shù) . 10 2.3 本章小結(jié) . 11 第 3 章 車廂設(shè)計 . 12 3.1 車廂尺寸參數(shù)的確定 . 12 3.1.1 車廂外廓尺寸 . 12 3.1.2 車廂內(nèi)框尺寸 . 12 3.2 車廂結(jié)構(gòu)與設(shè)計 . 12 3.2.1 車廂骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 12 3.2.2 蒙皮的設(shè)計 . 21 3.3 車廂門、密封條的設(shè)計 . 21 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 3.3.1 車廂后門的設(shè)計 . 21 3.3.2 密封條的設(shè)計 . 22 3.4 車廂設(shè)計校核 . 22 3.4.1 車廂質(zhì)量 . 22 3.4.2 使用 ANSYS12.0 對車廂底架靜態(tài)分析 . 22 3.4.3 使用 ANSYS 對車廂頂架支撐梁靜態(tài)分析 . 25 3.5 本章小結(jié) . 28 第 4 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計與取力系統(tǒng)布置 . 28 4.1 液壓控制系統(tǒng)設(shè)計 . 29 4.1.1 工作原理 . 29 4.1.2 液壓系統(tǒng)原理布置 . 29 4.2 液壓缸選型 . 31 4.3 液壓泵及液壓控制閥的選擇 . 32 4.3.1 液壓泵選擇 . 32 4.3.2 液壓閥選擇 . 33 4.4 液壓油箱及管徑確定 . 34 4.4.1 液壓管徑確定 . 34 4.4.2 液壓油箱容積確定 . 34 4.5 取力器選型 . 35 4.6 液壓、取力系統(tǒng)布置及安裝 . 36 4.6.1 液壓泵固定安裝 . 36 4.6.2 液壓缸安裝 . 36 4.6.3 取力器與液壓泵連接 . 37 4.6.4 閥箱及液壓油箱總成安裝 . 37 4.7 本章小結(jié) . 38 第 5 章 輔助系統(tǒng)設(shè)計 . 39 5.1 鎖止機構(gòu)方案確定 . 39 5.2 棘輪設(shè)計 . 39 5.3 棘爪設(shè)計 . 40 5.4 操縱機構(gòu)總成設(shè)計 . 41 5.5 本章小結(jié) . 41 第 6 章 整車性能分析 . 42 6.1 汽車動力性能分析 . 42 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 6.1.1 基本參數(shù)的確定 . 42 6.1.2 汽車的行駛方程式 . 43 6.1.3 汽車動力性能計算 . 45 6.2 燃油經(jīng)濟性計算 . 48 6.3 整車穩(wěn)定性分析 . 49 6.3.1 空載質(zhì)心高度的計算 . 49 6.3.2 空載側(cè)傾角的計算 . 49 6.4 整車軸荷分配計算 . 50 6.5 本章小結(jié) . 50 結(jié) 論 . 51 參考文獻 . 52 致 謝 . 53 附 錄 .錯誤 !未定義書簽。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒 論 1.1 改裝翼開啟廂式汽車的目的和意義 翼開啟廂式車 以本車動力驅(qū)動液壓裝置，使貨廂翼頂或側(cè)翼自行開啟和關(guān)閉，用于運輸貨物的廂式專用運輸汽車。 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和交通、物流業(yè)的發(fā)展，社會對汽車的運輸效率、經(jīng)濟性提出了越來越高 的要求，汽車的專用化趨勢也越來越明顯。 在 21世紀的今天，物流業(yè)的發(fā)展已成為衡量一個國家現(xiàn)代化程度和綜合國力的重要指標，現(xiàn)代物流產(chǎn)業(yè)已成為我國經(jīng)濟新的增長點，也是現(xiàn)代物流產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié)，發(fā)展現(xiàn)代物流運輸為我國汽車工業(yè)的發(fā)展，特別是廂式汽車的發(fā)展帶來了無限商機。 大力發(fā)展廂式貨車，是適應我國快速發(fā)展和現(xiàn)代物流發(fā)展要求的必然趨勢。本課題研究設(shè)計的翼開啟廂式車作為一種新型運輸車型，與傳統(tǒng)的廂式貨車相比，能起到提高裝卸貨物效率，節(jié)省物流運輸成本的作用。也可實現(xiàn)單翼展開和雙翼展開，適用于流動展銷各類家用電器，日常百貨 等等。該項產(chǎn)品的開發(fā)應用，將會有非常廣闊的市場前景。 通過對 翼開啟廂式汽車的改裝設(shè)計，滿足市場對此種類型專用汽車的需求，在滿足基本使用性能的基礎(chǔ)上，對市場上現(xiàn)有產(chǎn)品進行研究改進，增強產(chǎn)品競爭力。 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展前景 1.2.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 隨著我國工業(yè)化與城鎮(zhèn)化的同步加速，中國專用汽車市場仍將保持高位需求。 2020 年之前，中國仍將處于工業(yè)化和城市化同步加速的發(fā)展階段，具有投資規(guī)模大、產(chǎn)業(yè)鏈長、加工度高、中間產(chǎn)品多、增長持續(xù)時間長的特點，且由于我國資源分布很不均勻，中部原煤產(chǎn)量高，東部鋼材產(chǎn)量 大，運輸強度依然很高，專用汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨機遇。 到 2020年前中國商用車市場將保持年均 9%左右的增長速度，從而為專用汽車的發(fā)展提供良好的發(fā)展空間。龐大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目將給工程類專用汽車帶來極大的需求空間和市場增量，高等級公路建設(shè)總量依然巨大，帶動修建公路的工程車輛、維護公路的特種作業(yè)車輛、公路運營車輛的快速發(fā)展。同時，我國能源消耗總量巨大，能源物資的運輸也會擴大專用車總需求量。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 2 城市化進程加快，城市功能的提高，對建筑、環(huán)衛(wèi)、園林、電力、通信、公安、司法、機場、金融以及各類商業(yè)運輸?shù)瘸鞘薪ㄔO(shè)和 服務方面的專用汽車將產(chǎn)生較大的需求 ；物流業(yè)的快速發(fā)展，也將極大帶動廂式汽車、保溫、冷藏汽車、半掛廂式汽車等專用汽車的快速發(fā)展。 國際專用汽車產(chǎn)業(yè)正加速與中國專用汽車行業(yè)的合資合作步伐和力度。同時，中國政府為促進汽車產(chǎn)業(yè)更快、更好地發(fā)展下去，也相繼出臺了各項政策與標準法規(guī)，包括國家汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策、國家汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃等，這些政策為專用汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。 隨著經(jīng)濟發(fā)展及物流效率的提升，中重型專用車的需求結(jié)構(gòu)和需求特性將發(fā)生顯著變化，公路用車比重將平穩(wěn)增長，以公路使用為主的物流類和作業(yè) 類專用車市場發(fā)展空間將更為廣闊，工程類專用車比重會逐年下降到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。 目前商用車產(chǎn)品的技術(shù)水平很低。這主要是由目前的現(xiàn)實國情所決定：購車能力低，駕駛者收入低 ；運輸?shù)呢浳飪r值量低 ；標準低，管理不嚴 ；行走路況差，很多商用車不走高速公路。隨著這些情況的改變，如購買能力不斷提高，運輸貨物價值也隨高品質(zhì)、高附加值產(chǎn)品需求上升，國家節(jié)能標準法規(guī)、安全標準法規(guī)等加速出臺和提高以及國家高速公路網(wǎng)的形成，商用車產(chǎn)品高端化趨勢將越發(fā)明顯，商用車產(chǎn)品升級對專用車將提出更高的要求。 1.2.2 翼開啟廂式汽車的發(fā)展前 景 目前中國的專用車市場處于性能提升階段，產(chǎn)品以中端市場需求為主，隨著城市經(jīng)濟的高速發(fā)展，高性能、高品質(zhì)的高端產(chǎn)品市場規(guī)模將進一步擴大，而隨著中國新農(nóng)村的城鎮(zhèn)化建設(shè)，滿足基本功能、價格相對便宜的低端產(chǎn)品需求也將進一步擴大。東風商用車公司正在進行全系列中重型專用車底盤平臺的研發(fā)，以應對需求趨勢的變化。 兩翼開啟廂體式我國近年來發(fā)展起來的一種新型廂體。兩側(cè)翼能完全展開，后門也可打開，形成開放式車廂，利用叉車裝卸可實現(xiàn)機械集裝化裝卸作業(yè)，即降低了工人的勞動強度又大大提高裝卸效率，該產(chǎn)品在物流運輸業(yè)有相當廣闊 的市場和良好的發(fā)展前景。 發(fā)達國家?guī)截涇嚻贩N繁多，廂門的型式也多種多樣。不同材料、不同型式的廂貨車、蓬布車，可以設(shè)計成安全推拉式、板推拉式、側(cè)門、推拉門、卷閘門、兩翼式、全開式門等，可為用戶提供廣闊的選擇空間。在廂式汽車領(lǐng)域，發(fā)達國家的車型種類、材料選取、連結(jié)方式、廂內(nèi)設(shè)置等諸多方面都值得國內(nèi)企業(yè)學習和借鑒。同時，國內(nèi)企業(yè)也應認識到，只要正視挑戰(zhàn)，抓住時機，抓緊時間大膽黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 3 改革，用新的思考方式設(shè)計和裝備自己的廂式汽車，國產(chǎn)廂式汽車趕超世界先進水平指日可待。 1.3 翼開啟廂式汽車的特點 （ 1） 裝卸效率高：目前 國內(nèi)物流業(yè)裝卸采用人工方式，依照裝配一個 9.6 米廂式車為例， 4個勞動工人至少要花費 2個小時，單臺裝卸工時在 8小時以上，而采用翼開啟式車廂則只需 2 個工人配合叉車花費 0.5 個小時，單臺裝卸只需 1個小時。從單臺裝卸效率上整體提高 7個小時。通過此一改變，使物流企業(yè)在合理發(fā)揮物流設(shè)備的利用效率上，單產(chǎn)大大提高，從而使物流企業(yè)綜合裝備投入減少，總體收益率也會大大提高。 （ 2） 能有效降低物流成本：隨著物流企業(yè)的精益化管理和國際石油價格的持續(xù)上揚，物流企業(yè)的競爭其實就是物流效率的競爭，誰能在如火如荼的物流大戰(zhàn)中站穩(wěn)腳跟， 穩(wěn)健發(fā)展，大家都把競爭的立足點放在內(nèi)部管理上，利用翼開啟式車可以大大節(jié)約物流裝卸人工成本，從而使物流企業(yè)在成本上占領(lǐng)優(yōu)勢。 1.4 課題主要內(nèi)容 1.4.1 設(shè)計內(nèi)容 改裝設(shè)計一種翼開啟廂式汽車?？傎|(zhì)量 20 000Kg，滿足專用汽車相關(guān)設(shè)計要求。 1、 二類汽車底盤選取 2、 底盤改裝部件的布置 （ 1） 副車架連接； （ 2） 取力系統(tǒng)布置； 3、 車廂設(shè)計 （ 1） 車廂尺寸參數(shù)確定； （ 2）車廂結(jié)構(gòu)； 4、 舉升裝置設(shè)計 （ 1）頂翼翼開啟裝置輔助裝置設(shè)計 （ 2） 側(cè)翼翼開啟裝置輔助設(shè)計計算選型 （ 3） 輔助控制系統(tǒng)設(shè)計 1.4.2 可能遇到解決的主要問題 （ 1）在設(shè)計時如何保證頂翼開啟后能自鎖？ 擬定解決方案：擬定設(shè)計液壓自鎖裝置或利用齒輪自鎖進行創(chuàng)新 （ 2）如何保證車廂頂部不漏雨？ 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 擬定解決方案：由于頂部篷布隨著頂翼的啟閉始終處于運動狀態(tài)，且敞露在外面長期受風吹日曬，所以擬定選用防水行好，抗老化的材料。 （ 3）如何開啟頂翼車門？ 擬定設(shè)計方案：初步擬定兩個方案，用油缸直接去頂車翼，或者利用連桿機構(gòu)，用液壓缸驅(qū)動連桿機構(gòu)實現(xiàn)開啟。 1.4.3 技術(shù)路線 經(jīng)分析對比，設(shè)定技術(shù)路線如圖 1.1所示。 圖 1.1 技術(shù)路線圖 1.4.4 進度安排 1、調(diào)研、資料收集，完成開題報告； 3月 1日到 3月 13 日； 2、方案設(shè)計與分析、二類底盤選型（調(diào)研與分析）； 3月 14日到 3月 27日； 3、總布置設(shè)計； 3月 28日到 4月 3日； 4、車廂設(shè)計計算選型； 4月 4日到 4月 10 日； 5、頂翼翼開啟裝置輔助裝置設(shè)計計算； 4月 4日到 4月 10 日； 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 6、側(cè)翼翼開啟裝置設(shè)計計算選型； 4月 11日到 4月 17日； 7、輔助系統(tǒng)設(shè)計； 4月 18日到 4月 24日； 8、完成設(shè)計圖紙； 4月 25日到 5月 8日； 9、整車性能計算分析；整車設(shè)計修正； 5月 9日到 5月 15 日； 10、完成設(shè)計說明書的撰寫； 5月 16日到 5月 22日； 11、提交指導教師審核、修正設(shè)計； 5月 23日到 5月 29日； 11、設(shè)計評閱、修改； 5月 30日到 6月 12日； 12、畢業(yè)設(shè)計答辯準備及答辯； 6月 13日后。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 第 2 章 總布置方案及二類底盤選型 2.1 整車總布置 2.1.1 翼開門形式方案 由于本課題要設(shè)計一款翼開啟廂式汽車，較之其他專用車，其副車架是車廂底板縱梁，而副車架布置在后面車廂設(shè)計部分有詳細介紹，該車的總布置就是核心部件即車廂翼開門形式的布置， 故在此對翼開門的結(jié)構(gòu)形式做出三種方案，參照現(xiàn)有車型及有關(guān)資料，還有一種頂板為一體，在車廂兩側(cè)與頂板連接處設(shè)置鉸鏈，而這種設(shè)計工作空間大，開啟關(guān)閉時驅(qū)動力大，結(jié)構(gòu)復雜，在此不做對比分析。 方案一如圖 2.1所示 圖 2.1 翼開門上掀式示意圖 說明：車廂兩翼由四個液壓缸支起，翼開門為一整體，向上支起。每側(cè)們都可單獨開啟，后門為對開手動控制。停車取力。廣泛應用于中長途運輸。適應各種惡劣條件工作。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，開啟方便，翼門開啟后可最大程度提高裝卸效率，裝卸方便。副車架，取力裝置布置容易，控制系統(tǒng)簡單，維修方 便，成本低，工作空間相對較小。 缺點：翼開門開啟角度大，對翼開門支撐軸連接處強度要求高。 難點：車廂底部與翼開門處密封；翼開門支撐軸連接處強度；翼開門上部密封性。 方案二如圖 2.2所示。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 圖 2.2 車廂包含欄板的翼開車示意圖 說明：車廂兩翼車門中間分段，上端由液壓缸控制向上開啟。下端向下開至水平，也可垂直放下，適合于舞臺演出車，臨時展銷車。每側(cè)翼門都可單獨開啟。 優(yōu)點：車廂底部面積大，上段翼開門開啟角度小，可在狹窄環(huán)境下工作。 缺點：結(jié)構(gòu)相對復雜，下段翼開門開啟關(guān)閉需人工控制，控制困難，在長時間惡劣環(huán) 境下開啟后下段車門關(guān)閉困難。維修相對困難。 難點：每側(cè)車門兩段連接處密封；下段車門水平開啟時自鎖；車廂底部與廂體處密封；翼開門支撐軸連接處強度；翼開門上部密封性。 方案三如圖 2.3所示。 圖 2.3 翼門斷開式翼開車示意圖 說明：車廂整體每側(cè)分前后兩個翼門，分別由兩個液壓缸控制開啟關(guān)閉，四個門可分別單獨開啟。且每個車門都可單獨開啟，適合中近途運輸。 優(yōu)點：翼開門開啟方便，便于少量貨物裝卸。 缺點：結(jié)構(gòu)復雜，液壓控制系統(tǒng)麻煩，用叉車裝卸大量時角度小導致效率低，維修困難，成本高。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 難點：液壓缸布置；控制系統(tǒng) 設(shè)計，取力系統(tǒng)布置。 2.1.2 方案分析與選擇 由于本設(shè)計要設(shè)計一款總質(zhì)量為 20噸的翼開啟廂式貨車，屬于重型貨車，應用于中遠途高效率運輸。方案一結(jié)構(gòu)簡單，開啟方便，翼門開啟后可最大程度提高裝卸效率，裝卸方便。副車架，取力裝置布置容易，控制系統(tǒng)簡單，維修方便，成本低。優(yōu)勢較之方案二、三明顯。 方案二適用于舞臺演出車，而方案三的四個翼開門的設(shè)計適用于載重量很大的貨車。在滿足設(shè)計要求的前提下，盡量選擇更實用經(jīng)濟的設(shè)計，可大大提高該車生產(chǎn)后期的市場競爭力。該車應用環(huán)境可能會十分惡劣，再考慮到日后的維修成本， 方案一維修方便，也是一個核心競爭力。而對于方案一的翼開門開啟時，翼門劃過角度大的問題，在設(shè)計車廂時可合理調(diào)整長寬高的比例，最大限度的減小劃過角度。對于翼開門支撐軸支撐處強度問題，可在車廂設(shè)計時在車廂主體上添加幾根梁提高強度，問題也就迎刃而解了。 綜上所述，初步選擇方案一的設(shè)計。車廂兩翼由四個液壓缸支起，翼開門為一整體，向上支起。每側(cè)們都可單獨開啟，后門為對開手動控制。停車取力。廣泛應用于中長途運輸。適應各種惡劣條件工作。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 2.2 二類底盤選型 2.2.1 二類底盤選擇方案 針對方案 一選擇一汽解放三款底盤進行對比分析，見表 2.1，確定最終方案。 表 2.1 底盤參數(shù) 主要參數(shù) 方案一 方案二 方案三 質(zhì)量參數(shù) 載質(zhì)量 15.5T 15.6T 14.1T 整備質(zhì)量 9.3T 9.2T 10.6T 總質(zhì)量 25T 24.99T 性能參數(shù) 最高車速 102 93 85 最大爬坡度 30 36 36.7 等速油耗 30 29 29 最小轉(zhuǎn)彎直徑 23.4 23.8 23.8 制動距離 36.7 36.7 36.7 駐車停放坡度 12 18 18 續(xù)行使里程 800 1300 1200 最高檔經(jīng)濟車速 50-75 45-68 40-60 尺寸參數(shù) 外廓 尺寸 長 11980 11910 10170 寬 2495 2490 2490 高 3530 2850/3290 2830 軸距（滿載） 1950+5600 1900+5650 4725+1350 前懸（滿載） 1400 1375/1385 1375 后懸（滿載） 3480 3045 2720 輪距 前輪 1950 1950/1928 1928 后輪 1840 1847 1847 后橋中心處上車架表面離地高度 空載 1847 1038 滿載 1127 988 車型號 CA1250P63K1L6T3E CA1233P7K2L11T3AE CA1253P7K1L71E 2.2.2 二類底盤初選 通過以上方案主要參數(shù)對比分析，方案一車速快，方案三動力性最好，而方黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 案二比較適中，既保證了良好的動力性也保證車速快且經(jīng)濟性較好，具有其他兩車型的優(yōu)點。方案二具有低自重、低重心、低油耗、寬車架、高車速、便于維修保養(yǎng)等優(yōu)點。方案二可適用于總重 15 30噸車上，對于該車系列化生產(chǎn)最適合。 選擇方案二。 2.2.3 所選底盤具體參數(shù) 1、發(fā)動機型號 BF6M1013-24E3； 2、變速器 CA7T156； 3、傳動軸：開式，四開，五個萬向節(jié)及三套中間支承承，軸管尺寸 110 6mm； 4、前軸：整體式鍛壓成型，“工”字形斷面，中間斷面，寬 90mm，高 103mm，彈簧座處落差 100mm，主銷中心距 1723mm 5、驅(qū)動橋：一汽解放 13噸級單級減速器，主減速器從動錐齒輪節(jié)圓直徑 457mm.鍛造橋殼，全浮式半軸，直齒錐齒輪減速器，主減速比 i0=4.875/4.444/4.111 6、車架：縱梁最大斷面尺寸（斷面高翼面高板料厚）： 280 90（ 7+5） mm。車架外寬 865mm。 7、懸架：前懸架鋼板彈簧為少片簧，后端為吊環(huán)結(jié)構(gòu)；后多片簧，后懸架有副簧。 8、結(jié)構(gòu)參數(shù)：前簧 1510 90（ 20-9.5） mm-4片 后簧 1700 90 16mm-10片 1250 90 10mm-9 片 鋼板彈簧中心距：前簧 830mm 后簧 1035mm 9、車輪，輪胎： 輪輞 7.50V 20，輪胎 10.00-2010.00R20、 11.00-2011.00R20 10、轉(zhuǎn)向器： 循環(huán)球整體式動力轉(zhuǎn)向器，缸徑 100.傳動比 20.5 11、駕駛室及裝備： 09 款全浮改臉駕駛室，駕駛室內(nèi)寬 2.2 米，整體式儀表板及轎車化內(nèi)飾，三人座，手動式液壓舉升翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，帶預警顯示的駕駛室鎖緊機構(gòu)；多功能可調(diào)高靠背座椅，靠背角度可調(diào)的乘客座椅，均帶安全帶。中間座椅，裝安全帶；三檔電動刮水器，單臂式玻璃升降器，卡板式門鎖，風窗洗滌器，地毯、冷氣，大型球面后視鏡，空氣混合型暖風系統(tǒng)，多點噴出式除霜裝置，選裝空調(diào)。 12、制動系： 手動 調(diào)整臂，前后獨立雙回路氣制動；裝有快放閥，空氣處理單元，制動管路采用快插接頭，四通道 ABS。具體參數(shù)如表 2.2所示。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 表 2.2 制動系具體配置參數(shù) 行車制動器 前后均為氣動鼓式，前制動鼓內(nèi)徑 440，后制動鼓內(nèi)徑 410；蹄片寬度；前輪 135,；后輪 150. 駐車制動器 系統(tǒng)中裝有繼動閥，活塞式制動缸，手動閥控制，作用于后橋上。 空氣壓縮機 單缸水冷，發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速時， 800kPa 壓力下，實際排氣量不小于380L/min。 貯氣筒 共有三個，兩個容積 35L，分別供前橋，后橋制用氣；另一個容積 15L 的駐車及輔助制動供氣； 輔助制動器 發(fā)動機排氣制動閥及控制氣缸，電磁氣動操縱。 13、電器、儀表：具體參數(shù)如表 2.3所示。 表 2.3 電器裝置具體參數(shù) 電氣系統(tǒng) 整車電氣系統(tǒng) 24V，負極搭鐵 蓄電池 6-QAW-120D，兩只串聯(lián)。 發(fā)電機 整體交流發(fā)電機，負極搭鐵，電壓 28V，電流 45A，功率 1kw 起動機 電磁操縱式，電壓 24V，最大輸出功率 6kw 儀表 組合儀表 組合開關(guān) 轉(zhuǎn)向信號、變光，刮水器和洗滌器，燈光開關(guān)組成，設(shè)有轉(zhuǎn)向開關(guān)自動回位裝置；起動開關(guān)有自鎖轉(zhuǎn)向盤的防盜機構(gòu)及停機裝置；功 能開關(guān)；預熱，電氣喇叭轉(zhuǎn)化、排氣制動、前霧燈、后霧燈、危險警報開關(guān)組成； 燈光系統(tǒng) 組合式前照燈：含遠光燈、近光燈、前轉(zhuǎn)向燈、前位燈、轉(zhuǎn)向輔助照明燈；前霧燈；組合式后燈；含制動燈、轉(zhuǎn)向信號燈、后位燈和反射器、倒車燈、牌照燈、危險警報燈、后示廓燈 暖風 暖風電動， 24V永磁式，輸出功率 85W 刮水器 刮水器電動機，永磁雙速直流電動機 電路保護 4路大功率熔斷器及 32路片式熔斷器組成； 電路控制 保險絲盒總成，控制盒總成及電源賠點盒總成組成。 2.3 本章小結(jié) 本章對整體設(shè)計方案進行了分析對比，確定 了整車結(jié)構(gòu)形式。選定了專用車的二類底盤，并詳細介紹了二類底盤及動力總成的參數(shù)，為下一步車廂設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 第 3 章 車廂設(shè)計 3.1 車廂尺寸參數(shù)的確定 3.1.1 車廂外廓尺寸 外廓尺寸應在廂式貨車總體設(shè)計階段予以確定。其中：廂體長度主要由前后軸荷分配系數(shù)決定，鷹接近原車廂長度，以便保持原底盤性能；廂體寬度主要由底盤輪距、使用要求及法規(guī)限寬等因素決定；廂體高度由改裝后的質(zhì)心高度（影響汽車的行駛穩(wěn)定性）決定，在滿足裝載容積及裝卸方便的情況下，應盡量減小廂體高度，以降低質(zhì)心，提高汽車行駛的穩(wěn)定性。 初選車廂 長寬高： 9640 2490 2252 3.1.2 車廂內(nèi)框尺寸 內(nèi)框尺寸確定了車廂容積的大小。應從車輛用途、裝載質(zhì)量、貨物密度以及包裝方式、尺寸規(guī)格等方面考慮，以便提高運輸效率。車廂容積按下式計算 V=1xl xlb xlh 910 式中 V 車廂容積（ m）； 1xl、 xlb 、 xlh 廂內(nèi)有效長度、寬度、高度（ mm） 。 初定質(zhì)量利用系數(shù)為 0.8，總質(zhì)量為 20噸，故載質(zhì)量為 9噸，考慮 5%超載率，可裝10噸貨物。初定內(nèi)框尺寸長寬高： 9500 2290 2052 可裝貨物密度為： 0.211 310 kg/m，故貨物密度只要大于該密度就可裝進車廂，而一般貨物均大于該密度，該車是限定質(zhì)量而非裝滿，只要能將 9.45噸貨物裝進車廂即可。 3.2 車廂結(jié)構(gòu)與設(shè)計 3.2.1 車廂骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計 （ 1）支架總成 支架即車廂骨架支撐部分，承受車廂的受力，支架總成由異性鋼管焊接而成，其結(jié)構(gòu)見圖 3.1。 選用異性鋼管：初選 A B S:80 60 7 理論重量 13.19kg/m 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 圖 3.1 支架總成結(jié)構(gòu)示意圖 （ 2）前圍骨架 前圍為封閉型結(jié)構(gòu)，由異性鋼管骨架和鋼板組合而成，阻擋貨物沖擊。前圍骨架由外支撐架、內(nèi)骨架和液壓缸支撐架組成。參照相關(guān)原有車型。如圖 3.2所示。 外支撐架選用異性鋼管：初選 A B S:80 60 7 理論重量 13.19kg/m 內(nèi)骨架選用異性鋼管：初選 A B S:50 32 3 理論 重量 3.46kg/m 液壓缸支撐架選用異性鋼管：初選 A B S:80 60 7 理論重量 13.19kg/m 圖 3.2 前圍結(jié)構(gòu) （ 3）后圍骨架 后圍由支撐框架和后門組成，框架由異性鋼管焊接成，框架內(nèi)部為一對開后門，后門可 270開啟與車廂外壁相疊。 外支撐架選用異性鋼管：初選 A B S:80 60 7 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 理論重量 13.19kg/m 液壓缸支撐架選用異性鋼管：初選 A B S:80 60 7 理論重量 13.19kg/m 1、門鎖總成； 2、后門； 3、鉸鏈總成； 4、外支架 圖 3.3 后圍結(jié)構(gòu) 還包括門鎖總成和 鉸鏈總成結(jié)構(gòu)如圖 3.3所示。考慮車門與支架之間的密封上下各預留 5mm密封條間隙，左右預留 10mm間隙，而考慮到鉸鏈的安裝，故又在外支架內(nèi)側(cè)又焊接一條梁，材料型號同外骨架，鉸鏈為六個，鎖兩個，而考慮液壓缸的安裝位置，與前圍一樣都在中間梁上加焊一條梁。 （ 4）底架 底架是整車車廂的安裝基礎(chǔ)，受力比較大，因此底架的縱梁和橫梁均采用槽型鋼，并采用縱橫搭接的結(jié)構(gòu)，以提高底架的強度和剛度。底架縱梁即是副車架。 1、縱梁選用槽型鋼：熱軋槽鋼（ GB/T707-1988）型號 32b 理論重量 43.107kg/m 圖 3.4 底架縱梁槽鋼尺寸 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 2、橫梁選用槽型鋼：熱軋槽鋼（ GB/T707-1988）型號 10 理論重量 10.007kg/m 圖 3.5 底架橫梁槽鋼尺寸 內(nèi)骨架選用異性鋼管：初選 A B S:50 32 3 理論重量 3.46kg/m 圖 3.6 底架結(jié)構(gòu)及外形尺寸 3、副車架設(shè)計 在專用汽車設(shè)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(jié)構(gòu)，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。 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。 副車架的截面形狀及尺寸 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，多采用如圖黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 16 3.4所示的槽形結(jié)構(gòu)，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。 參照國內(nèi)外總質(zhì)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圖所示。 副車架的前端形狀及安裝位置 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(zhuǎn)約束。 副車架油缸支承 橫梁與翻轉(zhuǎn)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(nèi)。因為這段主車架變形小，所以副車架對其扭轉(zhuǎn)約束力也相應減弱，同時保證了舉升機構(gòu)的幾何特性。 在副車架結(jié)構(gòu)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。 副車架與主車架連接如圖 3.7所示。 圖 3.7 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(jié)構(gòu)要設(shè)計成漸變截面，以減緩應力集中。 副車架前端形狀常有三種形狀 (見圖 3.8)。 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 3.8(c)所示：0 1h mm；0 1 5 2 0l m m。 （ a） U形；（ b）角形；（ c） L形 圖 3.8副車架的三種前端形狀 如果加工上述形狀困難時，可以采用如圖 3.9所示的副車架前端簡易形狀，此時斜面尺寸較大。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 對于鋼質(zhì)副車架：0 5 7h m m；0 2 0 0 3 0 0l m m 對于硬本質(zhì)副車架；0 5 1 0h m m；0lH 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 3.10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 100mm 之內(nèi)； 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 500-800mm 的范圍內(nèi)。 （ a）剛質(zhì)副車架 ；（ b）硬木質(zhì)副車架 圖 3.9 副車架前端簡易形狀 圖 3.10 副車架的安裝位置 確定副車架方案 參照相關(guān)車型，本設(shè)計選用 3.7(a)所示結(jié)構(gòu)。 其中 H=320， h=120， l=320. 副車架與主車架的連接設(shè)計 副車架與主車架的連接常采用如下幾種形式。 止推連接板 圖 3.11是采用的止推連接板的結(jié)構(gòu)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 1000mm 范圍內(nèi)。 1-副車架； 2-止推連接板； 3-主車架縱梁 1-上托架； 2-下托架； 3-螺栓 圖 3.11 止推連接板的結(jié)構(gòu) 圖 3.12 連接支架 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 18 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 3.12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。 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(zhuǎn)載荷最大的范圍內(nèi)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(nèi)側(cè)襯以木塊，坦在消聲器附近，必須使用角鐵等作內(nèi)襯。 綜合考慮三種連接方式的特點，以及裝配工藝性，本文設(shè)計的自卸車主副車架之間采用止推連接板和連接支架配合使用。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。 每側(cè)設(shè)置三個止 推連接板，如圖 3.13所示。 圖 3.13 副車架尺寸 止推連接板尺寸如圖 3.14所示。 圖 3.14 止推連接板尺寸 副車架對主車架起到加固作用，其寬度和選用的底盤的寬度相同，高度也相同，長度在底盤主車架長度基礎(chǔ)上去掉主車架與車廂之間的距離長度。其尺寸設(shè)黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 19 計如下： 副車架長度： 9745mm 副車架寬度： 865mm 副車架高度： 320mm 連接支架孔的確定 參照主車架對鉆孔的要求如圖 3.15所示 。 圖 3.15 主車架鉆孔的孔徑與孔間距 再根據(jù)表 3.1中對應數(shù)據(jù)，本設(shè)計為總質(zhì)量 20 噸車，為重型車，故選 A=80mm，孔徑 =14，距槽鋼最下端距離取 60mm。對應 B=200，滿足要求，可繼續(xù)進行。 表 3.1 鉆孔尺寸要求 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 15 13 11 （ 5）頂板 頂板為兩條縱梁焊接在一起，再焊接在前圍和后圍的上梁上。 所選異性鋼管型號與支架型號一樣，故不在此重復說明。 （ 6）翼門 翼門是本設(shè)計的核心部分，盡量減小開啟關(guān)閉時的劃過空間，進而解決開始所提出的問題。翼門分三個部分，側(cè)翼、頂翼、鉸鏈連接總成。 側(cè)翼： 側(cè)翼骨架初選異性鋼管：初選 A B S:50 32 3 理論重量 3.46kg/m 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 圖 3.16 側(cè)翼骨架結(jié)構(gòu) 側(cè)翼結(jié)構(gòu)如圖 3.16所示，其余各梁之間距離均為 950mm。 頂翼： 中間橫梁選用異性鋼管：初選 A B S:80 60 7 理論重量 13.19kg/m 其余骨架選用異性鋼管：初選 A B S:50 32 3 理 論重量 3.46kg/m 頂翼骨架結(jié)構(gòu)尺寸見圖 3.17。 圖 3.17 頂翼骨架結(jié)構(gòu) 鉸鏈連接總成： 鉸鏈是連接和保證翼門旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)示意圖為圖 3.18。 圖 3.18 鉸鏈總成 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 21 3.2.2 蒙皮的設(shè)計 蒙皮是薄壁板件。通過一定的固接方式（如鉚接、焊接、粘接等）覆蓋在骨架上，成為車廂的內(nèi)外表面。蒙皮通常采用 0.8-1.5mm厚的薄鋼板，也有的采用鋁板或玻璃鋼板。非金屬蒙皮厚度為 2-3mm。為了提高蒙皮的剛度，在蒙皮上壓制成各種截面形式的加強肋。其中弧形剛度最佳，其次是三角形和矩形。蒙皮之間應 留有 15mm左右的搭接量，這既是結(jié)構(gòu)上的需要，也是借此補償骨架開擋和蒙皮本身的尺寸誤差。 車廂內(nèi)飾多采用人造夾層板制作。人造夾層板較厚，不能搭接，只能對接，并采用裝飾壓條進行封口。由于壓條較寬，故對接縫的要求不高，允許有小于 3mm的間隙存在。內(nèi)飾的外表面覆蓋一層壓制有加強肋的內(nèi)蒙皮。為減輕質(zhì)量，可將內(nèi)蒙皮制成條狀，從下至上間斷布置。這樣既可以保護內(nèi)飾件，有可使貨物直接與內(nèi)蒙皮接觸。 前圍內(nèi)蒙皮，翼門內(nèi)外蒙皮，選用 0.8mm薄鋼板，底架由于受載荷較大，內(nèi)蒙皮選用 4mm鋼板。 3.3 車廂門、密封條的設(shè)計 3.3.1 車廂后門的設(shè)計 車廂一般設(shè)置后門，有利于貨物的裝卸和行車安全。對于較長車廂，應增設(shè)側(cè)門。 廂門的形狀采用矩形平面結(jié)構(gòu)。廂門及門框占據(jù)了整個車廂后圍，門可以轉(zhuǎn)過 270與車廂外側(cè)壁相疊，這樣開門不占空間，有利于在狹窄作業(yè)地點工作。 后門開啟方式分單開式、對開式和上掀式三種。單開式后門開啟時掃過的空間大、操作不安全，門框受力集中，結(jié)構(gòu)不合理，但廂門開啟、關(guān)閉機構(gòu)簡單、可靠。左右對開式后門設(shè)計較合理，它客服了單開式的缺點，得到廣泛應用。側(cè)門開啟方式分單開式、對開式和推拉式三種，其開啟角度均為 180。推拉 式側(cè)門啟閉不占外部空間，方便裝卸作業(yè)。側(cè)門中心線與車廂前段的距離應為車廂總長的 1/2左右。 車門骨架選用異性鋼管：初選 A B S:80 60 7 理論重量 13.19kg/m 結(jié)構(gòu)尺寸為寬 1130mm，高 1790mm的骨架，再在中間焊兩條橫梁分別距上下橫梁為 600mm，如圖 3.19所示。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 22 圖 3.19 后門骨架 3.3.2 密封條的設(shè)計 車廂應具有良好的密封性，以防止灰塵和雨水滲入車廂。車廂用密封條應滿足以下要求： 1）有良好的彈性和機械強度，以保證密封可靠。 2）有良好的耐磨性，不易老化，使用壽命長，耐候 性好，即在 -40-50的溫度范圍內(nèi)均保持良好的使用性能。 3）便于成行和裝配。 根據(jù)以上要求，常選用 VAG4-543-67型黑色橡膠作為密封條。 3.4 車廂設(shè)計校核 3.4.1車廂質(zhì)量 車廂的尺寸結(jié)構(gòu)校核放在最后分析，在此只對車廂質(zhì)量進行計算，以保證質(zhì)量利用系數(shù)在 0.8-1之間。 忽略連接處鋼管質(zhì)量，由于在后面強度校核時可能連接時可能要加焊角鐵等方式連接，忽略的質(zhì)量在一定程度上彌補了該質(zhì)量。 液壓取力系統(tǒng)不計其中，車廂總質(zhì)量為： 總m 3.595（ t） 初設(shè)取力系 統(tǒng)為 0.25t 整車整備質(zhì)量為 7.2 3.595 0.25=11.045（ t） 載質(zhì)量： 9t 載 3人，每人按 65kg計算 質(zhì)量利用系數(shù)： 9/（ 11.045 0.065 3） =0.8007 在柴油機 0.8-1之間，故在這步看來設(shè)計合理。 3.4.2 使用 ANSYS12.0對車廂底架靜態(tài)分析 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 23 1、對車廂底架進行 proe建模 使用 ProE Wildfire 4.0版本對車廂底架進行實體建模，經(jīng)多次拉伸、鏡像、復制等操作，可得實體模型如圖 3.20所示。 圖 3.20 車廂底架實體模型 2、導入 ansys12.0中并劃分網(wǎng)格 將實體模型導入 ansys12.0中，確定 所用為 Q235鋼材，材料物性參數(shù)如表 3.2所示。數(shù)據(jù)輸入用 Kg-mm-s單位制，輸出結(jié)果中應變的單位為 mm，應力的單位為 pa。計算結(jié)果中最大應力小于 235 Mpa，即可滿足強度條件。 表 3.2 Q235材料特性 名稱 彈性模量（ Gpa） 泊松比 密度 （ kg/mm） 屈服強度（ Mpa） Q235 210 0.3 7.85610 235 設(shè)置完材料屬性后，對實體模型進行網(wǎng)格劃分，為了減小內(nèi)存和分 析時間，在劃分網(wǎng)格時將網(wǎng)格劃分密度調(diào)到最大 10，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖 3.21所示。 3、加約束和載荷 在連接支架螺栓孔處加全約束，在止推連接板與主車架接觸處加全約束。 在底架橫梁上表面加載荷。載荷大小為滿載時的 3930pa。 4、進行分析 分析結(jié)果位移變形、應力分布情況如圖 3.22、 3.23所示。 最大位移變形量出現(xiàn)在底架最前端的焊接點處，為 0.48mm，變形量小，而在設(shè)計中在此處焊裝前圍，還有一根內(nèi)骨架橫梁在實體建模中沒有體現(xiàn)，可中和變形量，故在此步可滿足設(shè)計要求。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 24 圖 3.21 車廂底架 實體網(wǎng)格劃分 圖 3.22底架位移變形圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 25 圖 3.23底架實體應力分布圖 由圖可看出，最大強度為 99.9Mpa 235Mpa，強度要求滿足設(shè)計要求。 綜上所訴，經(jīng)過 ANSYS分析，車廂底架滿足設(shè)計要求，其各種性能均滿足要求。 3.4.3 使用 ANSYS對車廂頂架支撐梁靜態(tài)分析 1、實體建模 由于頂架支撐梁在車靜止時工作，所承受的最大載荷是翼門完全開啟時，翼門的重力。由此可將頂架支撐梁整合成如圖 3.24所示的實體模型。 3.24頂架支撐梁實體模型 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 26 2、網(wǎng)格劃分 劃分情況如圖 3.25 所示。同車廂底架網(wǎng)格劃分密度調(diào)到最大。 3.25頂架支撐梁網(wǎng)格劃分 3、加約束和載荷 在頂架支撐梁兩端面上加全約束。 由于頂架支撐梁只是負責翼門的支撐，故在此將翼門看成一整體，通過鉸鏈將自身重力傳到支撐梁上，而所選鉸鏈一側(cè)有 20個之多，可近似看成是均勻分布在支撐梁上，整合的結(jié)果為在梁的上表面加載 7700pa的壓強。 4、進行分 析 分析結(jié)果位移變形、應力分布情況如圖 3.26、 3.27所示。 最大變形量發(fā)上在梁的中間，由圖可看出，變形量為 7mm，考慮整個梁的長度是 9425mm，這樣來看這個變形量不 大，而變形為彈性變形，即翼門完全開啟時會發(fā)生約 7mm的變形，而翼門關(guān)閉后變形消失，故對頂梁支撐架的影響很小，可不予考慮，故設(shè)計合理。 由圖可知， 最大強度為 61.4Mpa 235Mpa，強度要求滿足設(shè)計要求。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 27 圖 3.26頂架支撐梁位移變形圖 圖 3.27頂架支撐梁實體應力分布圖 綜上所述，頂梁設(shè)計滿足設(shè)計要求。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 28 對整車的前圍和后圍的分析，要考慮多種工況，如制動時，轉(zhuǎn)彎時，加速時等。在此就不對其進行分析了。 3.5 本章小結(jié) 本章確定了車廂的材料結(jié)構(gòu)及外形尺寸，對車廂的前圍，后圍，翼門，底 架，頂板支撐梁做了詳細的設(shè)計選型，確定了翼開門的質(zhì)量。并對車廂底架和頂架支撐梁進行了有限元分析，保證所選材料滿足設(shè)計要求，為下一步液壓取力系統(tǒng)設(shè)計做好基礎(chǔ)。 第 4 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計與取力系統(tǒng)布置 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 29 4.1 液壓控制系統(tǒng)設(shè)計 液壓系統(tǒng)由液壓能產(chǎn)生部件、工作部件與操縱控制部件三大部分組成。 翼開啟廂式汽車所采用的油泵、油缸、液壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標準化、系列化與通用化且由專業(yè)化液壓件廠集中生產(chǎn)供應。因此在自卸車改裝設(shè)計中只需要進行液壓元件選型計算。其主要內(nèi)容包括 油缸的直徑與行程、油泵工作壓力、流量、功率以及油箱容積與管路內(nèi)徑等。 4.1.1 工作原理 該系統(tǒng)由取力器、油泵、液壓控制閥、油缸、油箱、操縱系統(tǒng)以及油管系統(tǒng)等組成。其工作原理如下： 1、準備 先將自卸車處于駐車制動狀態(tài)，并將變速器置于空擋。將轉(zhuǎn)閥手柄置于水平位置。啟動發(fā)動機，然后踩離合器結(jié)合取力器使油泵進入工作狀態(tài)。此時液壓油經(jīng)油泵、單向閥、液壓換向閥流回油箱。 2、舉升 將轉(zhuǎn)閥手柄逐漸向上轉(zhuǎn)動關(guān)閉換向閥。此時，從油泵經(jīng)單向閥來的高壓油，進入油缸實現(xiàn)舉升。油缸舉升到最大行程時撥動限位閥，將高壓油路與回油 路接通而卸荷，舉升停止，貨廂處于舉升最高位置。 3、保持 將轉(zhuǎn)閥手柄置于“保持舉升區(qū)間”，并切斷取力器停止油泵工作。此時壓力油被鎖死在油缸內(nèi)?？砂葱枋关泿幱谌我馀e升位置保持。 4、降落 將轉(zhuǎn)閥手柄推至慢落位置，回油路僅部分打開，實現(xiàn)車廂緩慢降落。若將轉(zhuǎn)閥手柄推到底，則回油路被全部打開，油缸下腔油液經(jīng)分流體向油箱快速回油。 4.1.2 液壓系統(tǒng)原理布置 本設(shè)計車型與其他裝用車相比，在保證其他專用車的要求的基礎(chǔ)上，最關(guān)鍵的部分是要保證單側(cè)翼門兩個液壓缸同步。這就在設(shè)計原理圖時增大了難度。 初步設(shè)計兩種方案，見 圖 4.1： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 30 （ a） （ b） 圖 4.1 液壓系統(tǒng)原理圖 對比以上兩種方案，換向閥均為電磁換向閥，均帶鎖止功能，但結(jié)構(gòu)復雜，考慮經(jīng)濟型，遵循在滿足要求的前提，盡量減少控制閥的原則，設(shè)計第三種方案如圖 4.2所示。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 31 圖 4.2 液壓系統(tǒng)原理圖 方案三結(jié)構(gòu)簡單，但是不能進行鎖止，選擇方案（ c），再加設(shè)一個機械鎖止機構(gòu)，棘輪棘爪機構(gòu)，在后面輔助機構(gòu)設(shè)計中進行詳細介紹。 4.2 液壓缸選型 初選系統(tǒng)壓力 6.3MPa，液壓缸最大行程 400mm，工作時間 20s。 選擇車輛用液壓缸，圖 4.3為液壓缸型號說明 圖 4.3 液壓缸型號說明 選擇液壓缸型號為 DG-J63C-2E，液壓缸尺寸如圖 4.4所示。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 32 圖 4.4 液壓缸尺寸 4.3 液壓泵及液壓控制閥的選擇 4.3.1 液壓泵選擇 根據(jù)液壓泵的最大工作壓力選擇泵類型，根據(jù)流量選擇規(guī)格。 液壓缸推力的確定： 翼門質(zhì)量為 449.6846（ kg） 由于鉸鏈處受力為單個翼門質(zhì)量的 5-10倍，故液壓缸推力初步確定為翼門重力的 5倍 22250N=22.25kN 確定液壓泵的流量： PQ =k max） Qi（( k=1.1-1.3取 1.3 PQ =1.3（ 4 A maxV 610 ） m/s A=3115.665 2mm maxV 液壓缸最大輸出速度 m/s 最大行程 400mm，初選 20s開啟 maxV=20mm/s 則 PQ =19440ml/min 驅(qū)動功率 P = P PQ / P 310 kW =8.1kW 液壓泵初選 Y 1B -25 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 33 4.3.2 液壓閥選擇 主要依據(jù)壓力閥所在油路的最大工作壓力和通過該閥的最大流量。 1、 溢流閥 符號意義 型號 BG-03-32 調(diào)壓范圍 0.5-25.0Mpa；最大流量 100L/min；重量 5.0kg 2、手動換向閥 符號意義 型號 4WMM6W型 10 3、 RB型平衡閥 符號意義 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 34 型號 RBG-03-R 4、分流集流閥 符號意義 型號 3FJLE=L20-130H 5、單向閥 符號意義 型號 CRG=03-04-50 4.4 液壓油箱及管徑確定 4.4.1 液壓管徑確定 油泵排量 1.44m/s 初選管路都一樣，故由油泵排量均分為 4份，當一側(cè)翼門工作時，均分兩份， 故 Q=0.0002m/s，開啟和關(guān)閉都用同一管，故按壓油管路計算， 3-6m/s，取 最大值 6m/s，算出 d=6.5，所以軟管內(nèi)徑取 10mm。 4.4.2 液壓油箱容積確定 V=vQm 經(jīng)驗系數(shù)； 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 35 vQ 液壓泵每分鐘排出的液體體積 m，為 0.024m/min。 根據(jù) JB824-66,6.3算中壓，然該設(shè)計的車為行走機械，故 =1 V=0.024m 4.5 取力器選型 除了少量專用汽車的工作裝置因考慮工作可靠相符殊的要求而配備專門動力驅(qū)動外 (例如部分冷藏汽車的機械制冷系統(tǒng) )，絕大多 數(shù)專用汽車上的專用設(shè)備都是以汽車底盤自身的發(fā)動機為動力源，經(jīng)過取力器，用來驅(qū)動齒輪液壓泵、真空泵、柱塞泵、輕質(zhì)油液壓泵、自吸液壓泵、水泵、空氣壓縮機等，從而為自卸車、加油車、牛奶車、垃圾車、吸污車、隨車起重車、高空作業(yè)車、散裝水泥車、攔板起重運輸車等諸多專用汽車配套使用。因此，取力器在專用汽車的設(shè)計和制造方面顯得尤為重要。 根據(jù)取力器相對于汽車底盤變速器的位置，取力器的取力方式可分為前置、中置和后置三種基本型式，每一種基本形式又包括若干種具體的結(jié)構(gòu)，如下所列。 發(fā) 動 機 前 端 取 力前 置 式 發(fā) 動 機 后 端 取 力夾 鉗 式 取 力變 速 器 上 蓋 取 力取 力 器 取 力 方 式 中 置 式 變 速 器 側(cè) 蓋 取 力變 速 器 后 端 蓋 取 力分 動 器 取 力后 置 式傳 動 軸 取 力 其中，變速器側(cè)蓋取力，由于在設(shè)計變速器時已考慮了動力輸出，因而一般在變速器左側(cè)和右側(cè)都留有標準的取力接口，也有專門生產(chǎn)與之配套的取力器的廠家，這種取力器較為常用，故本課題中，為了便于設(shè)計，節(jié)約成本，同時也考慮到大批量生產(chǎn)，采用變速器側(cè)蓋取力方式。 根據(jù)所選底盤對應廠家提供的取力器進行選擇，選擇型號 4207010-110A，結(jié)構(gòu)如圖 4.5所示，輸出功率為 45kW，遠遠大于液壓泵的驅(qū)動功率，故滿足設(shè)計要求。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 36 圖 4.5 取力器 4.6 液壓、取力系統(tǒng)布置及安裝 4.6.1 液壓泵固定安裝 圖 4.6 液壓泵固定板 如圖 4.6所示，兩塊鋼板用螺栓分別連接到液壓泵和副車架橫梁上。 4.6.2 液壓缸安裝 固定支架由兩個角鐵焊接而成，中間用一個銷子，兩端有兩組墊片來調(diào)整液壓缸位置，用螺母緊固。，結(jié)構(gòu)如圖 4.7所示。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 37 圖 4.7 液壓缸連接支座 4.6.3 取力器與液壓泵連接 1、連接方案確定 提出兩種方案，傳動軸和法蘭盤連接，由于傳動軸連接，結(jié)構(gòu)復雜，部件較多，成本較高，而法蘭盤連接對安裝精度要求較高，但結(jié)構(gòu)簡單，故選擇法蘭盤連接，在法蘭盤加工和安裝時要特別強調(diào)其精度要求。 2、 法蘭盤設(shè)計 法蘭盤特別提出一點，為保證取力器輸出軸和液壓泵驅(qū)動軸的通軸度，所以要保證法蘭盤大面和軸孔的垂直度，具體尺寸和技術(shù)要求在圖紙 RL5200-006上體現(xiàn)，也可如圖 4.8所示。 圖 4.8 法蘭盤 4.6.4 閥箱及液壓油箱總成安裝 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 38 圖 4.9 箱體總成安裝位置 將液壓油箱和閥箱做成一體，總成尺寸在圖紙上有詳細介紹，考慮到人操作時手臂長度，總成不易距離翼門太遠，這個距離為 430mm，可供人員合理操作。故在此不做調(diào)整。由異型鋼管和角鐵焊成兩個支撐架，分別用螺栓固定，結(jié)構(gòu)簡單，可行性大，具有實際意義。 4.7 本章小結(jié) 本章所包含內(nèi)容是本設(shè)計的核心內(nèi)容，包括液壓系統(tǒng)的設(shè)計和取力系統(tǒng)的布置等，到此本設(shè)計已經(jīng)進行一多半了，而在液壓系統(tǒng)設(shè)計時考慮到簡化原理圖，故液壓機構(gòu)不包括鎖止功能，在接下來一章中所設(shè)計的輔助系統(tǒng)關(guān)鍵就是機械機構(gòu)鎖止翼門，之后加上校核分析修正，即可完成本設(shè)計。故本章的核心部分要結(jié)合圖紙進行詳細了解。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 39 第 5 章 輔助系統(tǒng)設(shè)計 本設(shè)計 輔助系統(tǒng)主要是 指翼門機械鎖止機構(gòu)設(shè)計，故在此進行詳細介紹。 5.1 鎖止機構(gòu)方案確定 為了在一定的空間內(nèi)，安裝一套機械鎖止機構(gòu)，以保證翼 門開啟后能夠自動鎖止，在此提出三種方案： 方案一： 三連桿機構(gòu)； 在車廂內(nèi)部設(shè)置一套三連桿機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，運動軌跡復雜，工作空間較大，而且考慮到液壓缸的安裝之后，空間不夠，故決定放棄。 方案二： 滑到連桿機構(gòu)； 在車廂骨架中間橫梁上焊裝一條滑到，而將連桿鉸接到翼門頂部縱梁上，結(jié)構(gòu)復雜，需外力控制，出現(xiàn)與方案二同樣的問題，空間不夠，亦放棄。 方案三： 棘輪停止器； 在翼門前后圍外側(cè)固定棘輪，在前后圍骨架中間橫梁外側(cè)設(shè)置一個棘爪，沿著支架設(shè)置操縱機構(gòu)，這種方案實施起來較可行，但對棘輪和棘爪的強度要求較大，故在此 進行專門設(shè)計，也可選取相關(guān)零部件廠生產(chǎn)的標準件，考慮到本方案對空間要求小，針對機構(gòu)較復雜，在設(shè)計時遵循盡量減少零件的原則優(yōu)化設(shè)計。 5.2 棘輪設(shè)計 棘輪結(jié)構(gòu)及參數(shù)如圖 5.1、 5.2所示： 圖 5.1 棘輪尺寸結(jié)構(gòu) 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 40 棘輪參數(shù)如表 5.1所示 表 5.1 棘輪參數(shù) 模數(shù) m 12 齒數(shù) z 12 周節(jié)（分度圓直徑） p 37.68 齒頂高系數(shù) ha* 1 頂隙系數(shù) C* 0.35 全齒高 h 13.188 精度等級 12-GB10095-2001 齒寬系數(shù) 1.667 5.3 棘爪設(shè)計 棘輪結(jié) 構(gòu)如圖所示： 圖 5.2 棘爪尺寸結(jié)構(gòu) 棘爪強度計算： 35 0 AFzM M=彎矩 Nmm M=Fe z-棘爪危險截面的截面系數(shù) A-棘爪危險截面的面積 經(jīng)計算，所設(shè)計滿足設(shè)計要求 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 41 5.4 操縱機構(gòu)總成設(shè)計 為了精簡機構(gòu)，設(shè)計成連桿機構(gòu)，如圖 5.3 所示。 圖 5.3 操縱機構(gòu)總成 一共四根桿，連接處為鉸接，第二三桿用鋼管即套筒套住，中間添加橡膠充當緩沖塊。 當翼門開啟到最高點時，第四桿自身重力，支撐一桿頂著棘爪卡住棘輪，當翼門關(guān)閉時，操縱人員向上推一下四桿，隨即帶著棘爪脫離卡位， 而防止運動干涉和保證機構(gòu)有自由度，故將二三桿分離，用緩沖橡膠保證運動平順。 5.5 本章小結(jié) 本章的輔助系統(tǒng)主要就是翼門鎖止機構(gòu)的設(shè)計，而本章的設(shè)計屬理論創(chuàng)新，