3201Z型自卸车改装设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

购买文档送全套 纸 咨询 14951605 下载文档送对应的 纸 14951605 或 1304139763 本科学生毕业 设计 3201系部名称： 汽车工程系 专业班级： 车辆工程 学生姓名： 郭庆生 指导教师： 王永梅 职 称： 讲 师 黑 龙 江 工 程 学 院 二 九年六月 购买文档送全套 纸 咨询 14951605 下载文档送对应的 纸 14951605 或 1304139763 s 201009龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘 要 本次设计的题目是 3201自卸汽车是以 自卸车底盘改装 , 3201Z 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。 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 3201Z 型自卸车为设计题目，设计的主要内容有以下几个方面 ,确定3201Z 型自卸车的总体设计方案 ;对举升机构结构进行设计及其力学分析 ;对液压系统的设计 ;对车厢的结构及副车架的设 计 ;对 3201Z 型自卸车进行整车性能分析。最后所设计出来的自卸车能够承载 11吨的货物 ,举升时间为 15 关键词 ：系统；车厢；改装；设计；分析；机械化黑龙江工程学院本科生毕业设计 he is of 201is 3201at in it of is to a of of to s to At in a of as a of of is 201of of as 3201to On of of 3201Z of by 1 of of a 5s. 目 录 摘 要 . I . 1 章 绪 论 . 1 卸车的发展 1 卸车的种类 1 升机构的种类 2 究的意义目的 3 计的主要内容 3 第 2 章 设计方案的确定 . 4 4 案的选择 4 升装置几何尺寸的确定 5 厢与副梁铰支点的确定 5 厢放平时举升机构与车厢前铰支点的确定 5 压缸与副梁铰支点的确定 6 厢放平时三角臂中 支点坐标和左侧长度的确定 6 厢放平时拉杆与三角臂铰接点的确定 6 杆与副梁铰接点及 拉杆长度的确定 7 本章小结 7 第 3 章 . 8 述 8 升机构的参数计算及校核 8 杆截面尺寸的确定 9 压系统设计 10 压油缸性能参数计算 10 压泵性能参数计算 12 压系统油箱容积计算 13 压管路内径的计算 13 黑龙江工程学院本科生毕业设计 向控制阀的选型 14 纵方式的选型 14 压系统原理 15 厢主要尺寸参数设计 16 斗外钢板尺寸确定 16 斗内层尺寸确定 17 斗上摆臂链结点尺寸确定 17 车架主要尺寸参数设计计算 17 车架主要尺寸设计 17 车架的强度刚度弯曲适应性校核 18 章小结 24 第 4 章 整车性能分析 . 25 述 25 车动力性能分析 25 本参数确定 25 车的行驶方程式 26 车最高车速的确定 28 油经济性计算 30 车轴荷分配计算 31 车稳定性分析 31 定性分析内容 31 载质心高度的计算 31 载侧倾角的计算 32 小转弯直径的计算 32 章小结 33 结 论 .考文献 35 致 谢 . 录 . 38 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1章 绪 论 卸车的发展 卸车的种类 自卸车又称翻斗车（ 它是依靠自身动力驱动液压举升机构，使货箱具有自动倾卸货物的能力和复位功能的一种重要专用汽车。自 1963 年由美国司和 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 (司、尤克里德 日立 ( 公司、尤尼特 里格 ( 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 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 ， 中外合作生产车 87 台 ， 占 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 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 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 108 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 司合作生产 154 其产品在南芬铁矿使用。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 升机构的种类 由专用车结构与设计 14可知 :自卸汽车举升机构分为两大类 ，即直推式举升机构和连杆组合式举升机构。它们采 用液体压力作为举升动力。 图 推式自卸车的结构形式图 直推式举升机构利用液压油缸直接举升车厢倾卸。该 机构布置简单、结构紧凑、举升效率高 ， 但液压油缸工作行程长 ， 因此 ,一般要求采用单作用的 2级 或多级伸缩式套筒油缸。另外单缸系统其横向刚度不足 ,系统倾卸稳定性差 ， 还存在工作寿命短、成本高等缺点。 如图 示 :a 表示前置直推式自卸车； b 表示中置直推式自卸车； 连杆组合式举升机构具有举升平顺、油缸活塞的工作行程短、机构布置灵活等优点。该机构又分油缸后推式和油缸前推式两种油缸后推式机构举升力系数适中 ， 结构紧凑 ， 但各部件布置集中在后部 ， 车厢底板受力大 ， 适用于中型自卸汽车油缸前推式机构举升力系 数小、省力、油压特性好 ， 适用于重型自卸汽车。 图 合连杆举升机构的结构简图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 究的意义目的 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。 计的主要内容 自卸车的整车设计，举升机构力学分析，举升装置尺寸确定，车厢设计，液压系统主要性能参数计算和车厢时间的校核，整车性能分析，利用 件建立自卸车举升机构的装配图以及零部件图。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 第 2章 设计方案的确定 述 3201压系统和车厢结构为其重要组成部分 ， 它直接关系着自卸车使用性能和整体布置 ， 它是决定自卸汽车改装设计优劣的主要因素。因此首先着重对举升机构进行设计分析。 案的选择 由参考文献 16可知 :最大装载质量为 11吨，符合本次的设计需求，因此选用 主要技术参数如下表所示： 表 卸车的主要技术参数 汽车总长 /830 汽车总宽 /480 汽车总高 /150 车厢容积 / m 大总质量 /0900 整车整备质量 /800 最大装载质量 /1100 车厢举升时间 /s 15 车厢降落时间 /s 厢后倾角度 /。 50 轴距 /200+1300 前轮轮距 /940 中后桥轮距 /860 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 自卸汽车举升机构分为两大类 ， 即直推式举升机构和连杆组合式举升机构。它们均采用液体压力作为举升动力。 直推式举升机构利用液压油缸直接举升车厢倾卸。该机构布置简单、结构紧凑、举升效率高 ， 但液压油缸工作行程长 ， 因此 ， 一般要求采用单作用的 2 级或多级伸缩式套筒油缸。另外单缸系统其横向刚度不足 ， 系统倾卸稳定性差 ， 还存在工作寿命短、成本高等缺点。 连杆组合式举升机构具有举升平顺、油缸活塞的工作行程短、机构布置灵活等优点。该机构又分油缸后推式和油 缸前推式两种油缸后推式机构举升力系数适中，结构紧凑 ， 但各部件布置集中在后部 ， 车厢底板受力大 ， 适用于中型自卸汽车油缸前推式机构举升力系数小、省力、油压特性好 ， 适用于重型自卸汽车。 3201Z 型自卸车的装载质量由表 知，装载质量为 11 吨，属于中型自卸车，所以 本设计中所应用的举升机构为连杆组合式举升机构（前推式即 T 式）。 其工作原理图如图 示： 图 举升机构设计示意图 升装置几何尺寸的确定 厢与副梁铰支点的确定 如图 示， 车厢后铰支点 O 应尽量靠近车 架大梁的尾端。已知车厢副梁高205长 4505兼顾结构安排空间取水平方向离副梁尾端 146直方向离副梁下沿 118作为车厢后铰支点 ， 并以车厢后铰支点作为四连杆运动的坐标原点(0， 0)。轴平行于副梁的平面 ， 指向汽车前方。 厢放平时举升机构与车厢前铰支点的确定。 车厢前铰支点0 00 , X。可按经验公式计算。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 m （ 中 : L 油缸最大工作行程 ， 参考同类车型油缸型号 ， 初选油缸自由长度0L=1165最大有效工作行程 80 ； 车厢最大举升角 ， 根据车厢倾卸动作要求和所运物料的安息角 ， 选取 50 R 经验系数 ， 根据 L 尺寸 ， 选取 R=175。 因此则得 ， 2730501801750 取 27250 0 充分利用车厢底部空间 ， 减少油缸下支点沉人副梁中的深度。确定03 已知底板纵梁高 180 因此 ，02725， 184)。 压缸与副梁铰支点的确定 由图 2可看出 E 点为 液压缸与副梁铰支点 ， 由于油缸具有相当大的尺寸 ， 以及 开始举升时 ， 为减少油缸的工作压力 ， 油缸必须具有一定数值的倾斜角 ， 因此 ， 点的垂直距离 取 4， E 点 X 轴坐标由经验公式求得： 2 3 8 6 2 0 （ 根据结构安排取 2378则 E 点坐标为（ 2378， 厢放平时三角臂中支点坐标和 左侧 长度的确定 由图 2示，0厢放平时 ，0 要充分利用上部空间 ， 从而减少油缸下支点 E 沉人副梁中的深度。过0 轴夹角 为： 09Y. （ 式中 结构允许的拉杆 副车架铰支点 D 的最高位置，一般； 取75再以 E 为圆心，0接00时的位置。 03530， 94）， 0010 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 厢放平时拉杆与三角臂铰接点的确定 由图 2示， 连接0将0 点向上转 50，角0 点，以 C 为圆心，00以 E 为圆心，一液压缸自由长度与最大有效工作行程之和为半径画弧。两弧交于 B 点，连接 作 6 又以00作 C 000，根据结构允许尺寸，取 0050接00此确定03615， 即000 别为 0 和 50 时三脚 架所处的位置。 杆与副梁铰接点及拉杆长度的确定 由图 示， 作 于 D 点 ， 调整 D 点位置使0 最后确定 D 点坐标为 (2170， 175) 。拉杆长度0160 本章 小结 本章主要是对自卸车的举升机构进行了结构设计。首先选用的举升机构为组合连杆式的前推式举升机构，之后根据汽车的固有结构以及参考其它同类车型，确定举升机构的位置以及举升机构的尺寸。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 第 3 章 自卸车改装设计 述 举升机构力学分析的目的就是要求得各构件在车厢任意举升角 时的受力最大值为液压系统参数确定和构件截面尺寸的计算提供依据。举升力系数是体现举升机构动力性的指 标 ， 是指单位举升质量所需要的液压缸推力。液压缸推力直接影响自卸汽车的经济性能 ， 其值越小越好。随着车厢举升角的变化 ，液压缸推力的 值是变化的。考虑到机构在初始位置时车厢内货物最多 ， 阻力臂也最大 ， 车厢启动时又有惯性阻力作用 ， 此时油缸推力最大。因此 ,下面只对初始位置时各构件进行力学分析。 升机构的参数计算及校核 由参考文献 16可知，其方法如下： 当 0 时 有上述可知： 152,36150 A 94,35300B 184,27250C 175,21700D 14,2378 E 在 0 时直线 直线 方程分别为 : 0000000 （ 0000000 （ 0 00 , 式 求解得：0821， 08 在 0 时，点 O 至直线00 （ 车厢作为分离体， 根据力矩平衡 得： （ 式中 W 表示被举升的重力 ； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 00 用在直线00 在 0 时，点0 53000000000000 2（ 0 时，点0 （ 取三角臂000 据力 矩平衡 00 得 （ 式中 对应任意举升角 0 的液压缸推力 。 在 0 时，0 （ 当 0 时 ， 到 0为 （ 取三角臂000 据力矩平衡 00 得 7 2 6 6000000 （ 式中 对任意举升角 0 时的拉杆最大拉 力。 杆截面尺寸的确定 如图 示， 拉杆 作用力对称分布在两根拉杆上 ， 因此作用在每根拉杆上的最大拉力为 ： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 F= （ 初选拉杆材质为 从 机械 手册 5可查 得 s=230000000N/m， 取安全系数 n=2， 由公式 =n F 拉 /A s， 可知拉杆最小横截面面积 A n F 拉 / s=2230000000= A=1280实际上 =280000000=m 校核安全系数 n= s/ =n 因此 ， 拉杆截面面积 A=1280足强度要求。 压系统设计 压油缸性能参数计算 液压缸作为液压系统中的执行组件，以直线往复 运动或回转摆动的形式，将液压能转变为机械能输出。液压缸种类繁多。按供油方式可分为单作用缸和双作用缸。单作用缸只往缸的一侧输入压力油，活塞仅作单向出力运动，靠外力使活塞杆返回。双作用缸则分别向缸的两侧输入压力油，活塞的正反向运动均靠液压力来完成。 按结构形式可以分为活塞缸柱塞缸和伸缩缸；按活塞杆形式可以分为单活塞缸和双活塞缸；按液压缸的特殊用途分为串联缸增压缸增速缸多位缸步进缸等此类液压缸不是一个单纯的缸筒，而是和其他的缸筒或构件组合而成，又称组合缸。 从经济性出发，在满足使用要求的情况下，选用双作用单活塞杆液 压缸。车厢在整个倾翻过程中液压油缸最大举升力为 考同类车型 ， 初选最高工作压力 P=16最大举升力公式 ： P d （ 式中 液压缸机械效率，取 = d 举升油缸缸径。 因此， d (4 )=143(有上述可知 L=800 1、 液压缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定 由 22212 44 （ 122212 4 FD （ 式中 1P 液压缸工作压力 ； 2P 液压缸回油腔背压力 ； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 活塞杆直径与液压缸内径之比 ； F 工作循环中最大外负载 ； 液压缸密封处摩擦力 。 （ 式中 液压缸的机械效率，一般取 将入（ 2可求得 D 为 （ 由上式可求出 D =3102、 液压 缸工作行程的确定 液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定 3、 缸盖厚度的确定 一般液压缸缸盖有效厚度 t 按强度要求可用下面两式进行近似计算 （ 中 t 缸盖有效厚度 2D 缸盖止口内径 由以上计算可 i 求出缸盖有效厚度为 48 4、 最小导向长度的确定 2121 114黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面终点到缸盖滑动支承面终点的距离称为最小导向长度。对一般液压缸，最小导向长度 H 应满足以下要求 220 （ 中 L 液压缸最大行程 ； D 液压缸的内径 。 活塞的宽度 B 一般取（ D ；缸盖滑动支承面的长度 1l ，根据液压缸内径 D 而定； 当 D 80 1l =（ d ； 所以最小导向长度 1l 取 125 5、 缸体长度的确定 液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外型长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内经的 20 30倍。 压泵性能参数计算 一般常用的液压泵分为齿轮泵、柱塞泵、叶片泵、螺杆泵。按泵的流量特性，可分为定量泵和变量泵两种。前者在泵转速不变时，不能调节流量，后者当泵转速不变时，通过变量机构的调节，可使具有不同的流量。齿轮泵一般为定流量式，叶片泵和柱塞泵 有定量式及变量式两种。对变量泵，按输由方式，又可分为单向变向泵和双向变量泵。前者工作时，输由方向不可变，后者工作时，通过调节，可以改变输出油流的方向。 齿轮泵分为外啮合及内啮合中两种。前者构造简单，价格便宜，工作可靠，维护方便，对冲击负荷适应性好，旋转部分惯性小，多用于速度中等，作用力不大的简单液压系统中，应用广泛。 所以选用单级齿轮泵。 国家标准规定：车厢举升到最大举升角的时间不超过 5s. 液压缸工作容积 V=L d=780 180 180/4=19849压泵额定流量 Q 应满足以下公式 )( 式中 t 举升时间， t=15s； 液压系统容积效率，取 因此， Q V/(t )=s。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 液压泵转速 为 e （ 式中 发动机转速，取 2000r/ i 传动比，取 i = 因此， n =2000/ 选取液压泵额定转速 n=2000r/ 液压泵排量 q Q /n 60 000 60=r。 根据以上参数， 查机械手册 5选择齿轮油泵 其主要参数如下： 公称排量 q=63ml/r； 额定压力 p=16公称转速 n=2000r/ 压系统油箱容积计算 液压系统的用途主要是储油和散热。如果容量过大，占地增加，增加了设备重量，而且操作不变；过小，则油温升高会超过许用值，诱掖将会溢出油箱。液压系统的油箱容积应满足一下要求： (1) 设备停止运行时，液压油液能够靠重力作用返回油箱； (2) 操作时，油面保持适当高度位置； (3) 能散发操作时产生的热量； (4) 能够分离出油中的空气和杂物等。 油箱容积 V 一般不小于全部工作液压缸容积 V 的三倍，即 221 2 5 1 6 0 0 4 0 1 0 4 344 (拟设定液压系统油箱尺寸为 6 0 5 0 2 0m m m m m m。即油箱选择 2876 81 系列中 63公称容量。 压管路内径的计算 由计算公式 6 2 3110 106 0 4TQ d V (可以计算出高压管路内径 112 1 . 2 2 (黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 式中 0 1 4 / s； 1 V m s，取1 5/V m s。 即有 41 30 . 5 7 1 4 1 02 1 . 2 2 2 2 . 6 75 1 0d m m 取用 23 低压管路内径 222 1 式中，2 V m s，取2 2/V m s。 即有 42 30 . 5 7 1 4 1 02 1 . 2 2 3 5 . 8 62 1 0d m m 取用2 36d 向控制阀的选型 方向控制阀是用来使液压系统中的油路通断或改变油液的流动方向，从而控制液压执行组件的起动或停止，改变其运动方向的阀类。包括单向阀、换向阀、压力表开关等。单向阀又称止回阀，只允许液流沿着一个方向通过，而反向液流被截止的方向阀，又包括普通单向阀和液控单向阀两类。换向阀是利用阀心和阀体相对位置的不同，来变换阀体上各主油口的通断关系，实现各油路连通切断或改变液流方向的阀类。换向阀在液压系统中应用最多，按结构特点，分为滑阀型、锥阀型和转阀型；按换向阀的工作位置和控制的信道数，可分为二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等；按换向阀的操纵方式，可分为手动、机动、电磁、液动、电动和 气动。 根据 自卸车 使用与要求，选用通用性强可靠性好，维修方便的三位四通手动换向阀。 纵方式的选型 液压系统的操纵方式分为以下几种： 1、 机械操纵式机械 机械操纵式可靠性好、通用性强、维修方便，但是它的杆件较多，同时布置复杂； 2、 液压操纵式 液压式操纵方式借助于手动阀控制油压，以实现关闭或打开举升方向控制，实现黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 摆臂的举升与下落。它是通过切断动力来实现工作进程的停止，便于远距离控制，操纵可靠，缺点是反应较慢； 3、 气动操作式 依靠汽车贮气筒压缩空气，通过控制操纵气控液压换向阀，控制油路方向实现 摆臂的举升下降。该系统操作简单、功能齐全、结构较为先进，适用于中重型车。缺点是气动转化成液动需要两套管路。 由于机械操纵式的可靠性好、通用性强、维修方便等优点，本设计中的液压操作系统均采用机械操作式。 压系统原理 图 卸车车液压系统设计简图 在 3201Z 型自卸车的设计中， 两个液压缸和起到 支撑作用的两个支腿液压缸用到了液压，属于液压系统的设计范畴。 液压系统中用到了 1016 单级齿轮泵和140D G J C E E型液压缸， 二级同心先导溢流阀，三位四通手动换向阀，溢流节流阀，及滤油器、油箱、高低压油管等液压元器件，由它们共同构成了液压系统，完成指定的动作，实现摆臂垃圾车的黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 功能要求。 要进行提升装载着 货物厢斗的工作过程时，先将控制支腿液压缸的三位四通手动换向阀向上推