某矿用汽车总体设计(打印)

1、成都理工大学工程技术学院毕业论文某矿用汽车总体设计作者姓名：杨兴银专业名称：机械工程及自动化指导教师：谢欣然工程师成都理工大学工程技术学院学位论文诚信承诺书本人慎重承诺和声明：1.本人已认真学习学位论文作假行为处理办法（中华人民共和国教育部第34号令）、成都理工大学工程技术学院学位论文作假行为处理实施细则（试行）（成理工教发201330号）文件并已知晓教育部、学院对论文作假行为处理的有关规定，知晓论文作假可能导致作假者被取消学位申请资格、注销学位证书、开除学籍甚至被追究法律责任等后果。2.本人已认真学习成都理工大学工程技术学院毕业设计指导手册，已知晓学院对论文撰写的内容和格式要求。3.本人所提

2、交的学位论文（题目：某矿用汽车总体设计），是在指导教师指导下独立完成，本人对该论文的真实性、原创性负责。若论文按有关程序调查后被认定存在作假行为，本人自行承担相应的后果。承诺人（学生签名）： 20 年 月 日 注：学位论文指向我校申请学士学位所提交的本科学生毕业实习报告、毕业论文和毕业设计报告。30吨矿用汽车总体设计摘要 矿用汽车总体设计和其它车辆总体设计的流程基本一样，只是30吨矿用汽车是属于特种车辆，总体设计过程中还有不同于其它车辆的特点。尺寸参数是进一步确定整体布置图的细节，质量参数是整合优化空满载时的前后轴轴荷分配和整车的质量利用系数，性能参数是主要用来衡量整车动力性。这些参数所有的确

3、定是为了概念目标值，尤其是在后期的零部件的选择和总体的布置设计时，为了使设计值更加的合理更加的准确，会有一定的修改。 通过计算过程来选定了合适发动机、悬架以及轮胎，设计性能优越的车架车身，对与总布置草图的不一致地方稍作修改，达到前后基本一致。 总布置的设计完成以后，需要对其进行整体的运动校核，以免其发生干涉现象。最后再通过燃油的经济性和尾气的治理来讨论该车的应用经济性。事实上，矿用车总体设计的内容不仅仅是上文提到的这几项，车辆是一个复杂的系统，由许多的子系统组成，把这些子系统达到完美的优化统一，是一项非常复杂的工作。关键词：总体设计矿用汽车- IV -Abstract Mining Truck

4、 overall design and other vehicles overall design process is basically the same, but 30 tons of mining truck belonging special vehicles, the overall design process, there are characteristics different from other vehicles. Size parameter is to further determine the details of general arrangement draw

5、ings, quality parameters before and after the shaft load distribution and vehicle utilization factor of quality, performance, integration and optimization of parameters empty at full load is mainly used to measure the vehicle dynamics. All of these parameters in order to determine the concept of the

6、 target, especially in the selection and design of the latter part of the overall arrangement of parts, in order to make the design more reasonable value more accurate, there will be some changes. By calculating process to select the right engine, suspension and tires, superior design performance of

7、 the frame body, the general arrangement of the inconsistencies and sketch some modifications consistent reach around. After the general arrangement of the design is complete, it needs to be a whole movement check, in order to avoid the occurrence of interference. Finally, to discuss the application

8、 of the economy through the car fuel economy and exhaust gas treatment.In fact, the overall design of content mining vehicles mentioned above, this is not just a number, the vehicle is a complex system composed of many subsystems, these subsystems optimized to achieve the perfect unity, is a very co

9、mplex task. Keywords: the Overall Design, the Mining Truck 目录摘要IAbstractII目录III前言11 矿用汽车总体设计准备21.1 矿用汽车的基本类型21.2 矿用汽车现状与发展趋势21.2.1 国外发展现状21.2.2 国内发展现状31.2.3 发展趋势41.3 矿用汽车的国内需求51.4 研究内容52 30吨矿用汽车的设计目标72.1 矿用汽车应用工况分析72.2 设计目标73 30吨矿用汽车总体设计83.1 整体布置方案选择83.2 整车参数计算分析93.2.1 整车质量参数计算93.2.2 整车主要尺寸参数的计算103.

10、2.3 性能参数的计算与分析113.3 关键零部件的选择123.3.1 零部件选择的一些规律123.3.2 发动机的选择123.3.3 悬架的选择133.3.4轮胎型号的选定143.4 结构设计153.4.1 发动机总成布置及倾角的确定153.4.2 车架总成外形布置163.4.3 自卸结构设计173.4.4车身总布置173.5 绘制总布置图193.6 整车运动校核203.7 本章小结214 30吨矿用汽车的应用经济性224.1 燃油经济性224.1.1 汽车等速行驶时的燃油消耗量224.1.2 汽车循环工况是的耗油量224.2 尾气治理234.2.1 发动机的设计234.2.2 合理的使用2

11、45 总结265.1 全文总结265.2 今后展望27参考文献28致谢29前言矿用汽车的工作环境差、自重和载重比较大，我们在结构设计时候，需要特别注意车辆的承载性、功能性、结构复杂性等性能;而且车辆的制动稳定性、法律法规等方面也比较复杂。矿用车的自身重量比较大，当然其惯性也会很大，加上矿用车自卸车本身的重心较高，它在制动时仍需要较大的制动力，制动的稳定性也不易确定。总体设计的过程中，设计者不仅要关心机构总成的布置合理性和产品技术先进性，还需要慎重的考虑产品性价比和与其他的竞争对手差异化，以增强该产品在市场的竞争力。 总体设计在产品的开发各个阶段都有着关键性的作用，总体设计的进展和成果直接影响着

12、产品的开发和结果，对产品的开发成败起着决定性作用。另外，总体设计是需要设计者具有比较强的组织管理能力以及筛选信息的能力，还需要拥有丰富的经验，通过对这些资料的整体整理分析，对比参照相同类型车辆整体布置方案的设计流程和设计方法，以及根据用户所提要求，首先画出该矿车整体的布置草图，然后再确定整车的主要参数，主要是包括总体尺寸参数、质量参数和性能参数。- 1 -1 矿用汽车总体设计准备1.1 矿用汽车的基本类型 矿用汽车是一种应用于露天矿开采的主要完成短途运输土石方、矿石的大型工程机械。矿用汽车工作环境恶劣，我国北方地区的一些煤矿、加拿大北部寒冷地带的矿场，冬季温度都在零下40摄氏度以下;矿用汽车体

13、型巨大，载重和功率都很大，矿用汽车一般都是载重几十吨甚至几百吨。 矿用汽车按照车厢结构的不同可以分为刚性侧卸式、刚性后卸式、铰接式和整体底卸式;按照传动方式的不同可以分为机械传动式和电传动式。 侧翻式与后翻式矿用汽车相似，只是倾卸方式不同，这种车辆主要运用于运输矿场中的土石方、原矿料等，载重大，结构简单，坚固耐用，使用方便，运输量大。整体底卸式主要运用于运煤车上。铰接式矿用汽车指的是驾驶室与车体之间是通过铰接和摆动环连接起来的，摆动环的存在允许车架相独立于车体而转动，车辆在凹凸不图平的道路上行驶时，所有车轮都能着地，以保证车辆的行驶平顺性和减轻轮胎的负荷率，铰接处的前后车架可达到45度的转向角

14、，从而可以减小最小转弯半径，提高车辆的转弯通过性。 机械传动式矿用汽车一般是通过液力变矩器进行传递动力，但是大功率的液力变矩设备的研制比较困难，100吨以上的大吨位矿用汽车几乎都是电动轮汽车。1.2 矿用汽车现状与发展趋势1.2.1 国外发展现状 1937年，美国的一个矿山首次使用自卸汽车运输，这也是矿用车的雏形。矿用自卸汽车的发展历史，大致可以分为四个时期1（试用期、探索期、发展期和稳定期）。 1. 试用期 二十世纪四十年代，汽车运输方式开始出现在一些矿山中，这个时期的自卸汽车载重较小，只有20吨左右，并且其结构与一般的运输车辆区别不大，仅仅是为了满足承载而加强了底盘和加装倾卸机构。 2.

15、探索期 二十世纪五十年代，汽车运输的优越性已经慢慢显露出来，许多矿山逐渐开始采用汽车运输。矿用汽车需求量迅速增加，许多公司开始研究开发适用于这种场合的汽车，载重吨位也有所增加，汽车的机构形式和总体布置也开始出现适宜于矿山使用的要求和特点。 3. 发展期 二十世纪六十年代，随着经济的发展，矿山规模迅速扩大，矿用自卸汽车的需求量也相应的有很大的提高，对矿用汽车的质量、性能、载重等方面都提出了更高的要求。有些厂家开始专一生产矿用汽车，总产量、载重吨位都有很大的上升。 4. 稳定期 从七十年代开始，世界矿业增长趋势基本稳定，矿用自卸车的生产已经到了供过于求的状态，一些结构技术数后、性能较差的车辆逐渐被

16、淘汰。矿用自卸车形成了从30吨级到154吨级的完整系列，个别厂家生产1-2两种180-230吨级的车型。1.2.2 国内发展现状我国矿用汽车行业形成的比较晚，起源于20世纪60年代末70年代初，刚开始时设计的车辆吨位较低，如天津试制的载重15t (TJ360型)，北京试制的载重20t CBJ370型)，重庆试制的载重28t ( CQ370型)。随着矿山生产的需求发展，有些公司也开始设计较大吨位的车辆，如上海试制的载重32t ( SH380型)和长春试制的载重60t ( CA390型)等矿用108吨电动轮矿用汽车。但由于技术不成熟，零部件质量不合格等因素的影响，只有15t, 20t和32t三种曾

17、经进入了批量生产。 进入70年代中期，湘潭电机厂等企业研制了108t电动轮矿车，各项技术都达到了当时国家合格的标准，经鉴定后进入批量生产几。 到80年代后期，企业通过与国外企业合资合作的方式，从国外引进先进的技术和产品，在一定程度上促进了我国矿用汽车技术的发展。 经过半个世纪的发展，我国已经能生产载重20t, 22t, 25t, 27t, 32t, 36t,42t, SOt, 68t, 77t, 85t, 91t, 108t, 154t, 190t等矿用自卸车，形成了较为完整的系列，除了一些超大型矿用车需要进口以外，其它吨位的矿用车基本上可以实现自给自足，但是矿车产业的利润却不是很大，主要的原

18、因是:国内只是负责生产组装，无法得到一些核心的技术专利，造成了只有量没有质的情形，这也是发展过快遗留下来的问题。1.2.3 发展趋势 矿用汽车从诞生至今已历经了80年的风风雨雨，随着社会经济的进步和市场需求的变化，一直在创新、提高、改进，载重吨位已可覆盖20t-400t的宽大范围。 在现代科学技术和信息技术发展的推动下，矿用汽车的发展取得了一项又一项的重大成就。短短几十年，矿用汽车载重从20吨上升到218吨，甚至更高，结构由原来的卡车改造到企业专一研发适用矿山工作的矿用汽车，在快速发展之后，发展速度有所降低，发展方向也有所改变，主要是融入更多的先进科学技术，体现在下面几个方面: 1. 新结构、

19、新材料层出不穷 多种先进的设计和制造软件的出现，为车辆结构的优化提供支持，加之新型高强度材料的应用，使车体本身简化，质量减轻，效率提高。 2. 基础总成件技术的提升 车辆主要总成开始变化，打破传统、不断创新。出现了可视负荷变化调整的主动式悬挂 (ACS)、电动缓行器(ARC)、自动防抱死系统(ABS)，电子控制系统(EBS)，卫星定位系统(GPS )，轮胎状态实时监测、驾驶可视监控装置(VIMS)等一些利于矿用车使用的总成系统，使其性能得到进一步提升。 3. 节能、环保、高度自动化成为时尚能源与环保受到越来越多的重视，促使了新型的动力装置发展，如:电子自动控制的发动机、变速箱及传动系统。 4.

20、 可靠性不断增强 作为衡量产品质量的传统而又是永恒的重要指标无间隔工作时间和工作寿命明显延长，分别可达3000小时和10年。 5. 电子化、智能化程度提高 控制系统由声光报警向实时监测、随机反馈提示的方向发展，电子技术已经逐渐扩展到对整车的综合控制和管理，如:将车辆的运输量、车辆装载量、车速、主要总成运行状况及保养等信息随时反应给驾驶员，更方便驾驶员的操作和提高车辆的使用效率。 6. 计算机和网络通信技术大显神通 由于矿山、工地空间很大，多辆矿车同时运行，一旦出现事故，会造成很大混乱，因而可以通过卫星全球定位(GPS)和计算机网络系统进行远程实时信息传递、交换，实现全天候、多方位的联网管理，对

21、其统一调度，这样可以极大的提高车辆的利用率及维修效率。 矿用汽车的需求量庞大且增长趋势基本上趋于稳定状态，未来的发展趋势需要从质的方面入手，提高整车的性价比，把先进的科学技术融入其中，优化结构布置，提高其动力性、经济性、操纵舒适性和外形美观性等性能。1.3 矿用汽车的国内需求 我国矿业市场的发展是从计划经济向市场经济的过渡中逐渐开始形成的，目前仍处于发展阶段，我国每年有数百万吨原矿的生产，在这个过程中可能需要运送几十倍甚至上百倍的土方石，所以对矿用汽车的需求量是极大的。我国矿业上市公司在逐年增多，近十年来几乎每年都有几个公司上市，07年更是达到11个。这些数据显示了我国矿业发展的潜力，在未来的

22、几十年中矿业将会持续快速发展。从而对矿用汽车的需求也是源源不断。目前，我国表面上矿用汽车的生产基本上能够满足，还有一些出口到国外市场。实际上我国的矿用车还有很大的可开发市场，国内矿用车的大部分市场被日本的小松、美国的尤尼特瑞格(Unit Rig)等国外的矿用车所占据，原因是国外矿用汽车的质量好、性能高。国内矿用汽车比较便宜，但从性价比上考虑，许多人还是选择国外矿用汽车。国内矿用汽车质量较差的原因是零部件质量差和结构设计不合理。 国内矿用汽车发展的趋势有两个方面：一、优化汽车结构，融入先进的现代科学技术，以国内现有的零部件生产水平生产出性价比较高的矿用汽车;二、增加材料技术的发展和零部件行业的科

23、研投资，从根本上改变矿用汽车的性能。 我国中小型矿用汽车在国内外都占有一定市场，随着社会经济的发展，矿用汽车技术和结构类型也是在不断更新。只有不断的把先进科学技术融入其中，改进矿用汽车的结构设计，才能稳定现有市场，开拓更广大的市场。1.4 研究内容 本论文属于工程设计类，是围绕30吨矿用汽车的总体设计展开的，主要内容如下: 第一章介绍了国内外矿用汽车的生产现状、发展前景和国内矿用车市场需求，并阐明30吨矿用汽车的课题背景。 第二章分析本设计的目标，提出本设计各种性能指标。 第三章总体设计。包括整车布置方案的确定，参数的分析，关键零部件的选择，结构设计和整车运动校核分析。 第四章讨论所设计的30

24、吨矿用汽车的应用经济性和尾气排放处理。 第五章是总结全文，同时对30吨矿用汽车的结构设计和整体布置上有待改进的地方做了一下展望。2 30吨矿用汽车的设计目标2.1 矿用汽车应用工况分析 矿用汽车的工况2主要分为典型工况、特征工况和工况适应性，典型工况主要包括最高车速工况、匀速行驶工况、最大爬坡度工况、超车工况，起步加速工况和持续上下坡工况等，分析这些行驶工况主要是研究车辆极限行驶的能力，也可以显示车辆对动力和能量的需求;特征工况针对矿用汽车的行驶环境特征所涉及的典型循环工况，显示的是车辆正常运作时的性能;矿用汽车工作环境复杂，有高原有盆地，有零下40摄氏度的寒冷地带，也有40摄氏度的炎日环境，

25、适应性工况是研究车辆能否适应持续的高原、盆地、高温和低温环境的工况，这是对其使用环境范围的一种分析。 为便于计算车辆的燃油经济性和便于实现与现有设计资料的比较分析本设计选择典型工况为主进行: 1. 发动机最低转速的确定:最高车速是指汽车在良好路面上能达到的最高速度。矿车主要行驶在由沙石铺成的道路上，路面状况较差，矿车质量大，惯性大，所能行驶的车速不能过高，一般要求是50-60km/h。为满足这项要求，所采用的发动机最高转速不能低于2000r/min。 2. 发动机最小输出扭矩的确定:最大爬坡度是指汽车在满载良好路面上以一档行驶能爬上的最大坡度。矿场路面状况不好，但是在路面是坡度不会太大，一般在

26、10-15度之间。要满足最大爬坡度(5km/h)的要求，发动机的输出扭矩不能低于3000N/m2。 3. 持续上下坡问题:是指车辆长时间上坡或下坡车辆性能发生的一些变化。矿场一般都在山区，经常会出现长坡的现象，连续上坡时，要求车辆有足够的动力和抗扭疲劳性能，长下坡时要求车辆有良好的制动效能恒定性。2.2 设计目标根据论文设计任务书，对本论文设计的一些数据要求如下要求:最高车速：55km/h载重：30000kg最大总质量：55000kg最小转弯半径：10m最大坡度：15°3 30吨矿用汽车总体设计3.1 汽车整体类型选择矿用汽车车厢有“V”、“U”型和平斗式结构。平斗式多用于运输煤炭等

27、，可以充分利用其空间，而矿山上运输土石方的则多用“V”型和“U”，型车厢，“U”型车厢制造工艺复杂，价格昂贵，装载量小;“V”型车厢能使车辆满载时重心前移，把部分载荷分配到前轴上，使前后轴荷均匀分配。目前多数矿用汽车选用的是“V”，型车厢，本车设计也拟采用“V”型车厢。（如图所示）图1.1 “V”型车厢示意图 车辆举升方式分为侧倾式和后倾式3。侧倾式多用于平斗车厢和“U”，型车厢。目前大部分矿车采用宽体布置，车厢较宽，不便侧倾，侧倾时影响两侧布置的附件，而“V“，型车厢便于后倾，因此本车设计采用后倾式。 油箱总成一般是放在车辆右侧，即使发生交通事故时，油箱也不会碰到其它车辆。矿用车油箱很大以便

28、能储存足够的油，一旦受到碰撞损毁，很容易发生火灾爆炸等事故。其它如备胎、储气筒等都放在左侧。 车辆左右配重一般是对称的，这能保证车辆的行驶稳定性和制动稳定性，尤其是转弯时，若是配重不均，很容易翻车。3.2 整车参数计算分析3.2.1 整车质量参数分析 在绘制确定所设计的车辆参数前之前，需要对整车的质量参数进行估算分析，为总成设计和整车性能的计算提供一些数据依据。各总成件的质量，可以通过对样件的实际测量得到，同样也可以参照同类车型的样件取得。本文通过参照同类车型样件的质量，再修正得到。1. 整车质量、载荷分配和质心高度的确定通过对所收集的同类车型数据分析可得:整车质量为：23000kg满载质量为

29、：53000kg2. 质量利用系数 定义:质量利用系数是指汽车的装载质量与汽车整车整备质量之比，即:单位整备质量的汽车所能承受的装载质量表明质量利用系数越大该车型的材料利用率也就越高，设计和工艺水平也越高。车辆设计的过程中，在保证汽车零部件的刚度、强度和可靠性的前提下，尽量减轻其质量。3. 轴荷分配 汽车的轴荷分配是汽车的质量分配到前后轴上的比例，是汽车重要质量参数。轴荷分配对汽车的牵引性、通过性、操纵性和稳定性等使用性能以及轮胎的使用寿命都有一定的影响，设计的过程中需要考虑到轮胎磨损、汽车性能和汽车布置形式等。在总体设计时需要根据汽车的布置形式、使用条件和性能要求进行合理选择来确定其轴荷的分

30、配。由于本设计所设计的车辆是矿用车，形式的道路一般是比较坎坷泥泞，为确保在这种恶劣状况下的通过性和稳定性，前轴符合一般应在30%-35%(4*2),这样可以减小前轮的滚动阻力并且增大后驱动轮的附着力，而空载时后轴的应大于41%，以免后轴过轻而容易引起侧滑。在确定轴荷分配4时还要充分考虑汽车的布置形式以及性能需求，矿用自卸车轴距短、质心高，制动或者下坡时会使前轴负荷增大，故在设计时可适当减小其前轴负荷，加大后轴负荷，从而能更好的均衡前后轴的轴荷分配。 根据该矿用自卸车的结构特点和使用条件以及上述轴荷分布标准，本设计的轴荷分布情况：前轴荷：13000kg（空载）、18000kg（满载）后轴荷：10

31、000kg（空载）、35000kg（满载）3.2.2 整车主要尺寸参数的分析及确定 车辆的主要尺寸参数包括轴距、轮距、总长、总宽、总高、前悬、后悬、接近角、离去角、最小离地间隙等。1. 轴距尺寸L 轴距是车辆上一个很重要的参数。从设计方面来考虑，它关系到汽车的各种性能，大致确定了汽车的重心位置。轴距的选择对整车尺寸参数、质量参数和使用性能都有一定的影响。如果轴距较短，那么汽车的总长、质量、最小转弯半径和纵向通过半径就小一些，对汽车的动力性和通过性都有一定有利的影响，但轴距过短也会有一些不利的影响，轴距过短就会使车厢的长度不足或车辆的后悬过长，汽车行驶时纵向振动过大，汽车加速、制动或上下坡是轴荷

32、转移过大而导致其制动性和操纵稳定性变坏。同样轴距长也有一定的优点和缺点，优点是车厢长度增加，抗俯仰和横摆性能好，缺点是转向灵活性下降、转弯半径增大，汽车机动灵活性变差。综合选择，轴距应当选取:L=4300mm 上面是理论设计时应遵循的原则，实际策划师设计时还需要参照以下的原则:第一，符合系列化车厢长度，在满足轴荷分配的条件下合理确定轴距;第二，考虑平台系列产品间的通用性，与国际标准接轨，2. 前悬和后悬尺寸 前悬处是布置发动机、水箱几、风扇、弹簧支架、驾驶室、保险杠、转向器等部件的位置，需要留有足够的空间，还要考虑到该车辆的美观性。要求既能满足各项性能，也需要有一种协调和强悍有力的视觉感觉。

33、后悬的长度主要有货箱和轴距的长度有关。但确定其长度时还要考虑该车的行驶道路，以免因为后悬过长而使汽车的离去角过小，上下破时有刮地的危险，转弯半径也会增大，转弯不便。综合各种因素：前悬尺寸的设计值为1413mm后悬尺寸的设计值为2800mm3. 轮距尺寸 车辆的轮距其实就是车辆的车轮在车辆支撑面上留下的轨迹中心线之间的距离。如果车辆的车轴的两端是双车轮的时候，那么车辆的轮距则是双车轮的两个中心平面之间的距离。矿用汽车的轮距对车辆的总宽、总重、横向稳定性和安全性都会有很大的影响。就一般情况而言，车辆的轮距越宽，车辆的横向稳定性越好，驾驶舒适性越高。然而对于重型车辆而言，矿用汽车的轮距过宽，会使汽车

34、的总宽和总质量增大，转弯半径增大，车辆的效率和行驶灵活性降低。 前轮距的大小主要取决于车架前部的宽度、前悬架的宽度、轮胎宽度、前轮最大转角、转向纵拉杆与转向轮以及车架间的运动间隙等因素。后轮轮距取决于车架后部宽度，车架与车轮之间的间隙以及轮胎宽度等因素。 该矿用车的轮距参数本设计的前轮轮距B=3350mm 。4. 汽车通过性参数 汽车的通过性参数主要包括:最小转弯半径、接近角、离去角、最小离地间隙、纵向通过角。 最小转弯半径:指方向盘转到极限位置时，外侧前轮的轨迹圆半径。 接近角:满载静止时，汽车车身的前端突出点向车辆的前轮所引切线与地面的夹角。 离去角:满载静止时，地面和汽车车身的后端突出点

35、向车辆的后轮所引切线的夹角。最小离地间隙:地面与车辆刚性物体最低点之间的距离。纵向通过角:满载静止时，在汽车侧视图上，分别通过前后轮外缘做切线交于车体下部最低位置所形成的最小锐角。 最小转弯半径:汽车绕过障碍物的标志，最小离地间隙和纵向通过性是汽车通过障碍物的标志，根据计算得:最小转弯半径:9.7m接近角:54°离去角:55°最小离地间隙:447mm3.2.3 性能参数的计算与分析 车动力性计算 前面已经提到过汽车动力性，衡量汽车动力性的指标有最高车速、最大加速能力和最大爬坡能力。下面我们就从这三个方面进行计算分析:1. 最高车速 汽车的最高车速是体现汽车运输效率的一个重要

36、指标，由于矿场道路不太平坦，矿车载重大，所以矿车最高车速与其他类型的车辆相比差距很大，但是，也必须达到一定数值，对于本车的设计指标是最高车速55km/h。 2. 加速时间t加速时间的影响因素很多，比如换挡时刻，启动模式，燃油经济性等，对于矿用车来说，最高车速比较低，加速时间对车辆的性能影响不是很大，所以忽略对其的计算。3. 最大爬坡度 最大爬坡度是汽车爬坡能力的衡量指标，是指汽车满载时在良好路面能爬上的最大坡度。由于汽车的扭矩与车速成反比，所以最大爬坡度一般是在最低档最低速度时计算得到的，本设计最终取值为：最大坡度0.3。3.3 关键零部件的选择3.3.1 零部件选择的一些规律 1. 符合“三

37、化”标准化、系列化、通用化，这样便于购买、更换零部件，从而降低汽车生产和维修成本。 2. 满足性能要求的前提下，尽量降低质量减小结构尺寸。矿车是用来运输使用的，并且吨位很大，结构尺寸很大，零部件一般也是比较大，为了降低质心，为其它部件留足放置空间，所以必须使其零部件尽可能轻小。 3. 协调选择。选择的过程中，要顾及到彼此间的影响，避免在安装的时候造成干涉，或者在总体布置的时候牺牲一些性能因素来弥补这时留下的缺陷。3.3.2 发动机的选择 选择发动机也就是选择具有某种性能的发动机，主要是根据最大功率及其对应转速的选择。发动机的主要性能是指发动机最大功率以及其对应的发动机转速凡;发动机最大扭矩以及

38、其对应的发动机转速;汽车发动机的另一个重要指标是发动机适应性系数。选择发动机型号的方法有两种：一是根据同类型的对比选择得到，另一种是先确定发要动机的功率，依据选定的发动机最大功率确定最大扭矩，前提条件是要满足汽车的动力性和经济性。主要有以下三种方法: 1. 比功率法 参照同级别同类型的汽车比功率和这些汽车的性能实验数据，选择适合自己设计车辆的比功率值，乘以所设计车型的总质量，就是该车的最大功率 2. 按要求的最高车速的计算方法 设计中，首先我们需要从保证矿用汽车预期的最高车速的这个角度来初步确定所选发动机应有的功率，设计要求的最高车速虽然只是动力性其中的一个指标，但它其实是反应了所设计的矿用汽

39、车的加速能力和汽车的爬坡能力，当设计要求最高车速越高的时候，那么就会发动机功率越大的发动机，因此所设计的汽车的后备功率也就越大大，加速与爬坡能力必然越好。3. 按照要求的最大爬坡度的计算方法 这个方法可以看作是对按照最高车速计算最大公功率的一个补充，对于不同的车辆，有不同的行驶环境，满足最高车速时，不一定能满足最大爬坡度，为了避免这种情况，两者计算得出的结果取较大的。 这三种方法有一定的联系，初步选择发动机时都计算了一下，三则之中选取最大的，保证发动机能同时满足的车辆的爬坡度、最高车速等性能。 综合各方面因素，本矿用车选用的发动机是Cummins QSK 19-C760。3.3.3 悬架的选择

40、 悬架是汽车底盘中最重要的一部分，也是车型变形时经常需要重新设计的部件。它的作用类似与人体结构中骨骼间的软骨组织，传递车架与车桥(或车身与车轮)之间的一切力和力矩，缓冲运动时的惯性力，减轻由发动机和路面带来的振动，悬架的好差直接影响到汽车的平顺性、操纵稳定性等整车性能。为了保证保证所选悬架和整车的系统性能匹配，合理选择所设计汽车的悬架类型非常的重要。影响悬架选型的因素很多，除了之前在设计中所考虑的整车总布置特性外，还有所设计汽车的使用条件、经济性、工艺性以及维修性能也是影响悬架选择的因素。 悬架选型过程中的计算较为复杂，本设计采用参照对比的方法，查询对比相同类型、相似吨位的车辆，来选用合适本车

41、的悬架系统。 综合收集数据所得，前悬选用的是麦弗逊式独立悬架5。这种悬架具有空满载自适应阻尼特性的油气悬缸，结构简单，质量轻，响应速度快，下摇臂和支柱的几何结构使车辆能自动调整车轮外倾角，过弯时能更好的适应路面状况，使轮胎的接地面积最大化，加上取消了上横臂，给发动机的转向布置带来了方便。它的缺点是:其结构是直筒式，对左右方向上的冲击缺乏一定的阻挡力，抗刹车点头作用比较差，稳定性差，转弯侧倾明显。矿用汽车车速较低，对这方面的要不用过高，所以前悬选用麦弗逊式独立悬架。 本设计的后悬选用非独立悬架，这种悬架由自适应变阻尼油气悬挂系统，A型架、横向稳定杆和后桥构成，非独立悬架的结构比较简单，其成本低，

42、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小，虽然舒适性和操纵稳定性较差，但是矿用车本就行驶在路面较差的道路上，整体考虑，选用独立悬架比较合理。3.3.4轮胎型号的选定 轮胎尺寸和型号是计算汽车性能的重要数据之一。总体的设计开始阶段就应选好，选择依据的是参考国内外相同类型的车大致确定一个大概的范围，然后根据这种车的使用条件、轮胎静负荷、额定负荷和汽车的行驶速度来具体确定其型号。 轮胎是汽车在行驶时需要的主要部件之一，轮胎性能的好坏优劣直接影响到汽车的牵引性、通过性、舒适性以及安全性等性能。制作轮胎的主要原料是天然橡胶或人工合成橡胶，其价格昂贵，一辆新车里价格的比例分配是轮胎价格占整车的价格的20%左

43、右，它后期所使用的消耗费用约为汽车的运输成本的10%-15%，正确选用与维护轮胎，会直接影响轮胎的使用寿命、整车性能的以及运输成本，也关系到乘员的人身安全和乘坐舒适性。轮胎选型需要注意几个方面的问题：1. 注意轮胎的速度级别 矿用汽车的轮胎外侧相应的规格标志，正确的了解它们的含义，识别各种轮胎的类型、性能和特点，做到正确的选择和选用。在轮胎规格标志中可以明确的看到速度级别代号，每一条轮胎都有一个对应的速度级别，各个速度级别对应一个最高时速。 子午线轮胎与普通斜交轮胎相比有许多优点，比如滚动阻力小、耐一磨性好，还有行驶过程中产生的热量低、高速行驶性能好、噪音低，矿用车是经济用车，工作时需要考虑其

44、持续工作的能力，所以应优先选择子午线轮胎。矿用车是用于矿山上运输使用，不需要过高的车速，一般在60km/h左右，速度等级应选用B级。使用的时候需要有正确使用方法，从行驶速度上考虑，尽量不要超速行驶，当车辆实际行驶速度超过额定车速的时候，轮胎的温度会快速上升，而轮胎每上升10 摄氏度，轮胎磨损速度就会增加2%，有数据统计表明，若汽车行驶速度增加一倍，轮胎能行驶里程数将会降低50%，所以，车辆行驶的时候不允许超过轮胎规定的车速。2. 使用时注意轮胎的气压负荷 轮胎是整个车辆中最易损坏的部位，后期使用的过程中最需要注意的就是轮胎的胎压。在设计轮胎的过程中，轮胎最恰当气压是通过各种条件确定的，比如轮胎

45、允许载重量、轮胎的类型及使用特点，把这些内容整合分析，通过一系列的计算和试验才确定的。不正常的胎压会导致轮胎不同的变形，轮胎侧变形是不允许超过额定限度的一款轮胎在设计完成后有一个合适的气压使用范围，理论上要求不能超出这个范围，过高过低都会对轮胎的性能造成不利的影响。 当轮胎胎压过低时，轮胎变形变大，侧偏时侧偏角增大，影响驾驶稳定性和制动稳定性;胎压过低的时候，轮胎与地面的接触面积增加，摩擦力增加，车辆的燃油经济性降低;胎压过低时，轮胎变形量增加，胎壁内帘布层会受到加大的拉力和剪切力，会造成生热加剧，帘布层与橡胶层的物理性能下降，严重的情况下，帘布层呈环状断裂，从而会引起爆胎。有数据显示，高速公

46、路上的交通事故有半数以上是由爆胎引起的，而产生爆胎的主要原因就是轮胎长期胎压过低。 胎压不能过高。车辆行驶的过程中轮胎会不可避免的产生热量，或者是由于气温过高，会导致轮胎胎压再次升高，也很容易导致爆胎。当轮胎胎压过高时，轮胎膨胀加剧，与地面的接触面积减小，也就是抓地面积减小，轮胎的磨损急剧增加，制动效能降低。实验证明，轮胎胎压增加25%，寿命降低20%左右;胎压降低25%，寿命降低25%左右。所以需要定期检查轮胎的气压，让其保持在标准值附近，从而能更好的发挥轮胎的性能。 车辆是对称布置，轮胎是车辆的支点，为了保持车辆行驶时的稳定性，必须保证相同位置轮胎有相同的胎压。转向轮胎压不一样时无法保证转

47、向稳定性，很容易出事故;后轴轮胎压力不一致时，会影响汽车行驶时的平稳性;如果双轮胎的胎压不一致，会使车上的压力集中到一个车轮上，导致一个车轮磨损加剧，而另一车轮的功能不能完好发挥。3. 维护时应根据轮胎的磨损特征进行维修保养 汽车轮胎在长期使用过程中，由于轮胎和地面间存在滑动摩擦力作用，轮胎的表面会产生一定的磨损，轮胎磨损有一定规律，正常的磨损一般都是出现在轮胎外缘上，如果从轮胎的断面上看，轮胎磨损均匀一般都是且与轮缘中心线对称。但若使用、维护不当或者驾驶技术不佳，会使轮胎表面产生一些列异常磨损，减低轮胎的使用寿命。分析轮胎异常磨损特性，找出故障原因，及时排除故障。下图表示轮胎的一些不正常磨损

48、现象。综上所述，本矿用车选择的轮胎是:24.00-35 (36/40PR)3.4 结构设计3.4.1 发动机总成布置及倾角的确定1. 发动机总成布置需要考虑的因素 第一，各附件的选择应保证可靠，整车布置基本合理并能适合整车布置的需要，在前悬已确定的情况下，发动机、中冷器和水箱一起应尽可能靠前，使之靠近驾驶室前外罩，从而增加发动机的散热能力。 第二，发动机悬置与布置应保证发动机振动最小和发动机上端与驾驶室底板的空间，前轴或横拉杆在上跳最大位置时与油底壳之间的距离，发动机进排气歧管的布置应尽量保证连接管的方便性和通畅性。 第三，发动机接近性好、维修方便，保证驾驶室内有舒适的乘坐环境，足够的工作空间

49、。第四，发动机的倾角主要受汽车载重影响。2. 发动机的倾角本车是发动机前置，发动机倾角为50°。注：（1） 准重型平台以上都有牵引车辆类型，轴距短，传动角过大;（2） 吨位越大，发动机功率越大，特别是多档箱的应用，导致动力总成总体尺寸增大。3. 发动机悬置结构的确定 发动机的悬置6要是用来减轻发动机振动的传递，支撑汽车动力总成件。在设计发动机悬置结构时，应尽量降低发动机的振动支撑点，这样能够降低重心，减轻振动，减震效果的其它一些影响因素:悬置系统的几何位置、机构形式、悬置软垫的结构和阻尼等特性等。发动机位于底盘和驾驶室之间，需要根据两者之间的空隙来选择悬置的方式，本设计采取的是三点支

50、撑式。该发动机悬置结构前悬采用的是“V”型两点式支撑方式，后悬则是支撑在变速箱上，再通过轴软垫悬挂在横梁上，并且在发动机壳上设置辅助悬置。3.4.2 车架总成外形布置 车架承载着整个车辆的重量，它的尺寸结构直接影响着整个车辆的布局，也影响着车辆的载重和稳定性能等。要评价车架设计和结构的好坏，首先应该了解车辆在行驶时所要承受的各种不同的力，在实际环境中车架主要受到下面四种压力7的影响: 1. 负载弯曲。这是由车架承受，通过轮轴直接传到地面。所以要求车架地步的横梁和纵梁都有较大的刚度。 2. 非水平扭动。这是由于前后对角车轮遇到不平整道路滚动产生的。 3. 横向弯曲。是车辆转弯时引起的。 4. 水

51、平菱形扭动。由于路面问题，车轮受到不同的阻力和牵引力而引起的。图3.1是本设计的车架的示意图。这四个都要求车架有足够的刚度，以防止车架变形过大而引起车辆各部件间的干涉摩擦等不良影响。图3.1 车架示意图3.4.3 自卸结构设计 本设计采用的是T型自卸举升结构。T型自卸举升机构有几项优点，举升力系数小、省力，还有的是油压特性好，油缸活塞工作行程短，举升平顺，机构布置灵活等特点。3.4.4车身总布置汽车车身一般是指车上载人载物的部分，对于本设计的矿用自卸车就是指驾驶室与车厢，车身造型结构是汽车的形体语言，直接影响到汽车的载重、舒适性美观性等性能。1. 车头及驾驶室的布置（1）车头的布置车头是一辆汽

52、车美的集中地，车头的设计要给人一种视觉震撼性，看起来动力十足，强悍有力。本设计车头的布置形式，采用平头型式。图3.2 车头布置立体图（2）驾驶室的布置矿车的主要作用是运输，工作时间长，司机的劳动强度大，设计驾驶室时尤其要注意乘员的乘坐舒适性和操作轻便性。乘坐舒适性，舒适性的因素主要有:人体乘坐的安定姿态;体压分布;座椅尺寸;调节功能及范围;座椅表面形状;座椅蒙皮的触感特性等。 布置过程中尽量协调人、车辆和环境之间的关系，通过对心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术的多个领域的研究，从而把驾驶室布置成一个安全、健康、舒适的空间。 视野的宽阔性，矿车外形巨大，从而转向不便，视野不够开阔，

53、在设计驾驶室的时候一定要注意视野的开阔性，尽量让司机能看到整辆车的位置。司机的视野范围一般由驾驶员的眼椭圆来确定的。 眼椭圆:是驾驶员以正常的架势姿势在座椅中其眼睛位置在车身设计的分布图，由于这种图形呈椭圆状，故称为眼椭圆。驾驶员眼椭圆的确定为研究汽车视野性能提供了科学的视野远点基准。中国的车辆都是靠右行驶，驾驶员一般在左侧，这样视野更宽阔，所以矿车的驾驶室布置在车头的左上方，刚好也避免驾驶员坐在发动机的正上方，减轻振动。左右两侧分别装有后视镜，以便保证转向和倒车时候的视野。图3.3 驾驶室的布置示意图2. 车厢的布置 矿车的主要作用是运输物质，而车厢是所运输物质的载体，车厢的大小决定了运输物

54、质的多少，车厢的形状决定所运输物质的重心，从而会影响到车辆的行驶稳定性。本设计车辆所选择的车厢其特点有: 第一，宽体，在一定运输量的前提，增加车厢的宽度，可以减小车辆的长度，能更好的适应矿场中弯曲的道路。 第二，V型结构，有利于集中物料，降低物料质心，从而增加车辆行驶时的稳定性。3.5 绘制总布置图绘制总布置图对总体目标参数的确定起着重要的作用，考虑的越多、越细，绘制的越认真，初步确定的总体目标参数也会越准确，会给后期的工作带来许多便利性，绘制草图之前需要做充分的准备。1. 总体布置的极限选择 绘图时都需要有一定基准，在这张草图中也需要选择一定的基准线，绘制车辆草图的基准线通常有车架上平面线、

55、地面线、前轮中心线、汽车中心线、前轮铅垂线。 车架上平面线:纵梁在侧视图上的投影线; 地面线:地平面在侧视图和前视图上的投影线，此线是标注汽车高度、接近角、离去角和离地间隙等尺寸的基准线; 前轮中心线:通过前轮中心并垂直车架平面线，是纵向尺寸的基准线; 汽车中心线:横向平分汽车的线，是横向尺寸的基准线; 前轮垂直线:通过前轮中线并且垂直地面，是标注轮距和前悬的基准线。2. 分析整理国内外同类车型的布置形式图 该类型车辆一般是4*2型，发动机前置，后轮驱动，驾驶室单边侧置，邮箱及附件悬挂于车架中部，对称分配，车架车厢呈“V”型。图3.4 总布置图手绘3.6 整车运动校核 在整车布置设计完成以后，

56、必须对车辆进行运动校核，运动校核包括两方面内容:从整车角度出发进行运动学正确性的校核;对于有相对运动的零部件进行运动干涉校核。 汽车是由众多零部件组装而成，总设计师要站在整车的角度，分析各零部件的功能及它们之间的协调性，完成运动正确性校核。例如，当一辆汽车的发动机确定以后，其住传动比也已确定，变速器的的选择直接关系到主减速器的类型;转向盘必须与转向轮转向一直，所以必须转向系统进行运动学分析。 车辆空载和满载时悬架会有一定的变化，在不平道路上行驶时轮胎会有一定的跳动，转向时转向轮会有一定的转角，这些都有可能产生干涉而引起实际失误。原则上有相对运动的零部件都需要进行校核，本节主要是从转向轮跳动、传动轴跳动和转向轮与悬架共同作用三方面进行作图校核。定的跳动，转向时转向轮会有一定的转角，这些都有可能产生干涉而引起实际失误。原则上有相对运动的零部件都需要进行校核，本节主要是