高位自卸车改装设计大学论文

全套设计加197216396或401339828PAGELPAGE8摘要高位自卸汽车是专用自卸汽车一种，高位自卸汽车主要用于运输散装并可以散堆的货物（如沙、土、以及农作物等），还可用于运输成件的货物，主要服务于建材厂、矿山、工地等。高位自卸汽车主要装备有车厢举升和倾卸机构，使用方便，运输效率高，具有高度机动性和卸货机械化的特点。文中一开始阐述了高位自卸汽车改装设计的目的和意义、发展状况以及应用前景。接着分析论证了一种装载质量为5t的高位自卸汽车的总体设计方案，进行了其举升机构、倾卸机构和后厢门开合机构等主要机构的方案分析和选择、分析析以及强度和刚度的计算校核。另外，文中还简单介绍了液压系统的设计计算方法和过程。最后对改装完成后的高位自卸汽车进行了必要的动力性、燃油经济性和稳定性等主要整车性能的计算分析，计算结果表明整车性能满足要求。关键词：改装设计；高位自卸汽车；剪式举升机构AbstractHigh-orderdumptruckisoneofspecial-purposedumptruck,itmainlybeusedtotransportthosegoodswhichcanbescatteredsuchassandstone,soilandsomecrops,andalsobeusedtotransportunitgoods,severingfortectonicgrounds,mines,workshop.High-orderdumptruckhavecarriageriseanddumporganizationtolifttoequipmainly,easytouse,itiswithhighefficiencytotransport,themechanizedcharacteristicthathavehighmobilityandunload.First,ittalkingaboutthepurposeandmeaningofthisdesignaouttheHigh-orderdumptruck.Andthen,analyticalargumentakindofladingqualityforthehighwith5tsHigh-orderdumptruckoftotaldesign,aboutthesportandmotiveanalyticalofit,sliftingandrevolving.Atlast,regardhigh-orderdumptruckastheresearchobject,,hassetupfiniteelementmodeltotheprincipalorganofthehigh-orderdumptruck,carryonstaticscharacteristicanalysetomodel.Moreover,inbriefintroducedthemethodandcalculationprocessofthedesignthattheliquidpresssysteminthetext.Finallycarryonnecessaryofthecalculationofthemainwholecarofthefunctionssuchasmotive,thefueleconomyandstabilityetc.Thentheresultexpressesthatthecarfunctionsatisfydesigningrequest.Keyword:Refitingdesign;High-orderdumptruck;Thesheartypeoflifting目录摘要 IAbstract II目录 1第1章绪论 41.1研究本课题的目的和意义 41.2国内外高位自卸汽车的发展概况 41.3高位自卸汽车分类 51.4高位自卸汽车发展方向与前景 71.5本次设计的主要内容 8第2章高位自卸汽车底盘的选择与计算 92.1高位自卸汽车底盘的选择 91.1.1 底盘型号的选定 92.2基本尺寸参数的确定 112.3质量参数的确定 122.3.1额定装载质量me 122.3.2整车整备质量m0 122.3.3总质量ma 12第3章高位自卸汽车结构方案分析 133.1高位自卸汽车的举升机构的设计与分析 143.1.1平行四边形举升机构 143.1.2L型举升机构 153.1.4多级剪式举升机构 193.1.5举升机构的方案的选定 193.2高位自卸汽车倾卸机构的设计与分析 203.2.1杠杆平衡式倾卸机构 213.2.2单缸直推式倾卸机构 213.2.3油缸前推连杆组合式倾卸机构 213.2.5倾卸机构方案的选定 223.3车厢后拦板开合机构的设计与分析 233.3.1自转开合机构 233.4总体机构设计方案的确定 24第4章高位举升机构的设计计算 264.1高位举升机构的运动分析 264.2高位举升机构的动力分析 294.3高位举升机构参数的确定 304.3.1基本几何尺寸的确定 304.3.2举升液压缸推力T及行程S的确定 314.4高位举升机构的校核 324.4.2各铰接点销的选择与校核 354.4.3油缸作用处杆件尺寸的确定与校核 36第5章高位倾卸机构的设计计算 375.1倾卸机构参数的确定 375.1.3拉杆最大拉力Tmax的确定 385.1.4销的选择与校核 38第6章液压系统设计 396.1油缸的计算与选型 396.1.1油缸直径及行程的确定 396.1.2油缸的选型 416.2油泵的计算与选型 416.2.1油泵工作压力P的计算 416.2.2油泵理论流量QT的计算 416.2.3油泵排量q的计算 426.2.4油泵功率N的计算 426.2.5油泵的选型 426.3油箱与油管的计算与选型 436.3.1油箱容积V的计算 436.3.2油管内径d的计算 436.4取力器的选型 436.4.1取力器布置方案的选定 446.4.2取力器型号的选定 45第7章高位自卸基本性能参数计算 467.1高位自卸汽车整车参数 467.2动力性计算 477.2.1发动机外特性 477.2.2汽车的行驶方程式 497.2.3动力性评价指标的计算 527.2.4高位自卸汽车整车动力性计算 547.3燃油经济性计算 577.4高位自卸汽车稳定性计算 587.4.1高位自卸汽车运输状态稳定性计算 587.4.2高位自卸汽车卸货时稳定性计算 60结论 62致谢 64参考文献 65

第1章绪论1.1研究本课题的目的和意义随着经济的发展和技术的进步，以及对提高作业效率的要求日益增高，作为汽车大家族中一个分支的自卸汽车，陆续出现了多种多样的型式；大、重吨位的自卸车所占的比例的将进一步增大。因此对现有的各型自卸汽车进行改装设计是非常必要的，尤其在当今节约型社会具有很重要的现实意义。目前国内生产的自卸汽车其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下，卸货高度都是固定的。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，目前的自卸汽车就难以满足要求。为此需设计一种高位自卸汽车，使它能将车厢举升到一定高度后再倾斜车厢卸货。未来是节约型社会、智能化时代；因此未来的自卸汽车主要是偏重自卸举升机构的创新与智能化，并且具有节约能耗的特点。1.2国内外高位自卸汽车的发展概况我国自卸汽车生产始于20世纪60年代初，经过40多年的发展，尤其是在20世纪80年代以后通过技贸结合与合作生产方式，从国外引进若干先进的自卸汽车制造技术，并在此基础上形成以若干大型汽车制造厂为主体的机械传动式自卸汽车生产企业集团。公路用自卸汽车的装载质量从2~20t、矿用自卸汽车装载质量从20~154t以下基本形成完整的专用汽车系列，为我国自卸汽车的腾飞打下了坚实的基础。当然，除普通自卸汽车以外，专用自卸汽车的生产也得到了一定的发展，尤其是新世纪以来，随着我国社会经济和交通环境的改善，各行业对专用汽车尤其是工程系列专用汽车的需求越来越大。专用汽车将跟更加注重行业化、专用化、系列化。自卸汽车生产企业无论是在数量上还是在质量上都得到了空前的发展，全国生产和改装汽车的企业由最初不足10家发展到1989年的114家，到1998年的724家，占全国汽车生产企业的86.4%，其中改装车厂631家，主机（整车制造）厂93家。专用汽车企业的性质和生产模式也都发生较大改变。由原有分散的中、小型国有企业，通过联合、兼并、重组、民营等手段形成了企业的集团化、大型化。以前“小而全”的生产格局也不复存在，自卸汽车的生产模式将朝着单一种类、系列化、多品种的专业化模式发展。国外自卸汽车生产始于20世纪30年代，比我国早30多年在其后70多年的发展过程中，其结构不断改进，整车性能已有很大提高。为提高自卸汽车的科技含量，追求高附加值，各国更是不断采用先进技术，其主要表现以下几个方面：全面提高自卸汽车内在质量和使用性能；随着使用范围的不断扩大、用户要求的不断提高，自卸汽车正朝者多品种、系列化、小批量的方向发展；在制造加工方面，自卸汽车朝着底盘生产专业化、零部件生产专业化、工艺专业化和辅助生产专业化方向发展；广泛采用计算机辅助设计，以提高设计的质量和缩短设计研制的周期；在材料配置上，将更多地采用高强度铝合金、不锈钢、工程塑料和聚合材料等。目前，自卸汽车以形成自己独特的结构与车型系列。高位自卸车作为自卸车家族的重要组成，多品种、小批量也是其一大特点。高位自卸汽车生产的另一个特点是零部件专业化生产，大部分专用汽车厂实际是一个总装厂。其产品按结构分工或组织专业化协作生产如自卸车油缸，副车架等均有个专业厂集中生产。目前，高位自卸汽车的市场占有量还很小，但随着我国经济的发展，各种大型项目的实施，高位自卸汽车的市场需求量会逐渐增大，可以预见，在今后一段时间内市场需求将得不到满足。1.3高位自卸汽车分类自卸汽车按其承载质量的大小可分为超重型、重型、中型以及轻型；按其外形尺寸、总质及能否在公路上行驶，又可分为非公路用自卸汽车和公路用自卸汽车。超重型自卸汽车的外部宽度都大于2.5m，每轴载荷质量都远大于13t，就属于非公路用自卸汽车。按其车厢卸货方向的不同，还可以分为后卸式、侧卸式以及三面卸式等。专用自卸汽车是在普通自卸汽车的基础上增设特定的机构来实现自己的功能，以达到特定的目的。普通自卸车，其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下，卸货高度都是固定的。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，就难以满足要求。为此需设计一种专用自卸汽车—高位自卸汽车，它是装备有车厢高位举升和倾卸机构两套装置，能将车厢举升到一定高度后倾卸物料的自卸汽车，适合于高货台卸货。其外形如图1.1所示。所谓高位自卸汽车是指在普通自卸汽车的基础上安装一个特殊装置，该装置能够将车厢举升到一定高度，车辆在这一高度卸货。高位自卸汽车的高位倾卸动作循环方式有两种：其一，首先将处于原始水平位置车厢平移举升到一定高度，保持位置不变，再将车厢倾卸一定角度卸货。卸货完毕，车厢恢复高位水平位置，最后平移下降到原始位置。其二，按上述程序，车厢高位倾卸后，车厢的两种复位动作（即角度复位和平移下降复位）同步进行。图1.1高位自卸汽车高位自卸汽车的专用装置由举升机构、倾卸机构和液压系统两大部分组成。其中举升机构作用是将车厢平移举升到某一预定的高度，从而实现在该高度进行高位卸货。目前为止有剪式、L型、平行四边形等多种举升机构。倾卸机构的作用是使倾斜一定的角度，使车厢中的货物自动卸下，然后再使车厢降落到车架上。它的主要结构型式有直推式倾斜机构、连杆式倾斜机构两种。而液压举升系统作用产生液压能，实现举升机构倾翻的动力源；其结构组成有液压泵、控制阀、限位阀、举升液压缸等。液压泵由取力器驱动，取力器的动力来源于汽车底盘；控制阀改变液压系统回路，由驾驶员在驾驶室中操纵；限位阀限制车厢的最大倾角。大多设在液压缸内，当车辆升至预定的角度时，限位阀起作用，限制车厢继续倾斜；举升液压缸将液压能转变为推动车厢的机械能的直接执行部件。图1.1高位自卸汽车举升和倾卸机构是自卸汽车的重要工作系统，其设计质量直接影响自卸汽车的使用性能。随着自卸汽车产品技术的发展，它们的结构型式也不断增多。若能将不同类型的机构按其各自的特点配备到与之相适应的自卸汽车则无论是高位自卸汽车的工作性能，还是机构的使用效率，都会得到很大的改善。因此如何选择合适的举升和倾卸机构，成为高位自卸汽车设计中的首要问题。高位自卸汽车上现在广泛采用液压倾卸机构。根据油缸与车厢底板的连接方式，常用的倾卸机构可以分为直接推动式和连杆组合式两大类。油缸直接作用在车厢底板上的倾卸机构称为直接推动式倾卸机构，简称直推式倾卸机构。按倾卸点在车厢底板下表面的位置，该类机构又可分为油缸中置和油缸前置两种型式。前者油缸支在车厢中部，油缸行程较小，油缸的举升力较大，多采用双缸双柱式油缸。后者的油缸支在车厢前部，油缸的举升力较小，油缸行程较大；一般用于重型自卸汽车上,，油缸则通常采用多级伸缩油缸。1.4高位自卸汽车发展方向与前景随着经济的发展和技术的进步，以及对提高作业效率的要求日益增高，作为汽车大家族中一个分支的自卸汽车，陆续出现了多种多样的型式；2008年的北京奥运会和2010上海世博会都将拉动对自卸汽车的需求，而且大、重吨位的自卸车所占的比例也将进一步增大。西部大开发，将促进西部地区专用汽车市场的有效增长，西部地区基础设施建设投资达7000亿，10年内将修建公路35万公里。专用汽车有着较大的市场发展空间。诸如“西气东输”、“西电东送”、“南水北调”、青藏铁路及国内几条高速公路建设等大型项目的正式启动，给专用汽车市场特别是重型专用汽车市场注入了巨大活力。任何大工程的启动都需要工程机械的参与，高位自卸汽车将会在这些大型舞台里扮演重要的角色。为使高位自卸汽车能够在不同工况下圆满的完成工作的需求，经过调查、研究，我国高位自卸汽车的品种开发还应从以下方面努力：进一步发展和完善中型高位自卸汽车；进一步开发自动机械装卸机构，以适应农业等部门的需求；进一步提高高位自卸汽车的技术含量以追求其高附加值等。1.5本次设计的主要内容本设计的目标是设计一种载重5t的高位自卸汽车，其性能参数与所选底盘车接近。高位自卸汽车是装备有车厢高位举升机构和倾卸机构两套装置的载货自卸汽车。因此本设计主要研究的内容有：车厢高位举升机构的设计计算、车厢倾卸机构的设计计算、液压传动装置选型，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，完成部部件设计选型，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章高位自卸汽车底盘的选择与计算2.1高位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：适用性、可靠性、先进性、方便性等要求。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，一定要考虑到用户能接受。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。二是汽车底盘供货要有来源，所选用的底盘在市场上须具有一定的保有量。底盘型号的选定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、红岩等系列底盘性能好，价格便宜，市场保有量大，在载重量围4～6t的中型汽车，选用的底盘也多为这些系列的产品。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，选用红岩系列底盘相对较合理。所以选择红岩CQ1113T6F23G461底盘作为本次高位自卸汽车的底盘，其主要技术参数见表2.2。表2.1底盘性能对比列表解放东风红岩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以及部分专用车辆的特殊要求可靠性工作可靠，零部件要有足够的强度和寿命工作性能好，故障率低，零部件有足够的强度和寿命性能可靠，出现故障率低，各部件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价格较便宜比较便宜便宜常见吨位各种吨位车型各种吨位车型轻、中型载货车型表2.2底盘技术参数列表车型CQ1113T6F23G461驾驶室最高点距车架上翼面距离（mm）2056汽车底盘长（mm）8208驾驶室后围距前轴（mm）508轴距（mm）4600外气管距前轴距离（mm）752车架有效长度（mm）5578车架上平面离地高度（满载）（mm）1007车架外宽（mm）780底盘整备质量（kg）4080推荐货物重心（mm）890底盘轴荷前轴/后轴（kg）1680/2400车辆前悬/车架后悬（mm）1548/1800底盘最大承载质量（kg）7320汽车底盘总高（mm）3060厂定最大设计总质量（kg）114002.2基本尺寸参数的确定高位自卸汽车与普通自卸汽车一样，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图2.1CQ1113T6F23G461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2.3质量参数的确定2.3.1额定装载质量me高位自卸汽车是在普通自卸汽车的基础多加了一套举升和倾卸装置，所以其装载质量要比普通自卸汽车小，根据CQ1113T6F23G461车底盘最大承载质量为7320kg，所以初定额定装载质量为5000kg。2.3.2整车整备质量m0整车整备质量是指汽车完全装备好的质量，包括润滑油、燃料、随车工具、备胎等所有装置的质量。参考同类普通自卸汽车的整车整备质量，在此基础上在增加车厢升高装置的质量，便可估算高位自卸汽车的整车整备质量。所选CQ1113T6F23G461车底盘的整备质量为4080kg,因为在本次设计选用的车厢尺寸有较大，为48002000640，因此整车整备质量相对有所增加，取为5000kg；再加上双级剪式举升机构约450kg。即高位自卸汽车整车整备质量为：kg2.3.3总质量ma总质量ma的计算公式为kg式中mp——乘员质量（kg），按每人65kg计。改装后高位自卸汽车最大轴载质量的分配应基本接近原车底盘轴载要求。又由于车厢升高的同时，其质心向后移，因此该高位自卸汽车的整车质心位置可比同类普通自卸汽车的质量略向前移。第3章高位自卸汽车结构方案分析高位自卸汽车装备有车厢高位举升机构和车厢倾卸机构两套装置，它能将车厢平移举升到一定高度后倾卸货物。对高位自卸汽车进行改装设计是，一般应满足以下设计要求：a具有一般自卸汽车的功能；b在举升过程中可在任意高度停留卸货；c举升和翻转机构的安装空间不超过车厢底部与大梁间的空间，后厢门打开机构的安装面不超过车厢侧面；d能将满载货物的车厢在比较水平的状态下平稳地举升到一定高度；e在车厢倾斜卸货时，后厢门随之联动打开；卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭；f为方便卸货，要求车厢在举升过程中逐步后移，为保证车厢的稳定性，其最大后移量amax不得超过1.2a；g结构尽量紧凑、简单、可靠，具有良好的动力传递性能。表3.1参考数据单位:mm车厢尺寸（L×W×H）车厢最大升程Smax车厢最大后移量a额定装载质量W（kg）驾驶室与车厢的距离Lt车厢下表面与车架上表面的距离Hd4800×2000×6401200~1800150~2505000300~65010004000×2000×6401200~1800180~2805000300~4508003900×2000×6401000~1500200~3504800300~4506003900×1800×6301500~2000200~3204500280~4005003800×1800×6301500~1950200~3004000280~3804703.1高位自卸汽车的举升机构的设计与分析在高位自卸车改装设计中对举升升高机构设计要求如下：（1）能将满载货物(5t)的车厢在比较水平的状态下平稳地举升到一定高度；（2）在卸货过程中要保证汽车具有足够的稳定性；（3）在举升过程中可在任意高度停留卸货。(a)(b)图3.1高位自卸汽车示意图a-高位自卸汽车静止状态b-高位自卸汽车卸货状态3.1.1平行四边形举升机构图3.2平行四边形举升机构示意图采用平行四边形的车厢举升装置的自卸汽车如图3.2所示，其结构示意图如图3.3所示。它利用油缸OE驱动平行四边ABCD组成的连杆机构，即可实现车厢的平移升降，但在升降过程中，车厢的纵向位移比较明显。事实上该车就是在普通自卸汽车的基础上加装了平行四边形举升装置，适合于高台卸货或车辆之间装卸货物。图3.2平行四边形举升机构示意图平行四边形举升装置的优点有：（1）能够保证车厢在举升和下降过程中保持水平，稳定性好；（2）液压油缸较小的推程能够完成车厢较大的上移量;（3）结构简单，易于加工、安装和维修。平行四边形举升装置的缺点是：车厢上移时，其后移量很大，为了保证车厢举升到最大高度时，其最大后移量不超过设计要求，需将杆AD、BC做的很长，甚至大大超过了车厢的长度，在稳定性和较小后移量上很难两全，因此，在工程实际中利用较少。图3.4L型双缸直推式举升机构图3.4L型双缸直推式举升机构图3.3平行四边形举升机构示意图3.1.2L型举升机构L型高位自卸汽车是一种常见的高位自卸汽车，如图3.4所示。图3.5所示为车厢举升机构示意图，L形杆BDE一端与铰链B相联（铰链B通过竖直杆固定在车架上），一端与车厢底部的铰链E相联，同时其上绞接一液压油缸2，液压油缸另一端与车厢底部的铰链相联。举升时，液压油缸1伸长，推动L形杆BCD绕铰链B逆时针转过角度，使E端上升；与此同时，液压缸2也联动工作，使车厢也转过角度，从而使车厢在上升过程中保持水平。随着BCD杆的转动，E点后移，同时带动车厢后移，当E点与B点等高时，后移量达到最大。L型高位自卸汽车的举升机构的优点有：（1）该机构充分利用了车厢前面的空间，使车厢底部的机构变得简单；（2）该机构克服了后移量过大的缺点，机构的尺寸也较小。L型高位自卸汽车的举升机构的缺点有：（1）该机构最大的缺点在于车厢全部重量均有L形杆BAI承担，由于IC很长，所以BAI受到很大的扭矩作用。这就对L形杆的强度提出很高要求，同时也限制了车厢的装载量；（2）液压缸1和液压缸2需要联动工作才能保证车厢的水平，使控制机构复杂。图3.5L型双缸直推式举升机构示意图3.1.3单级剪式举升机构图3.6单级剪式举升机构高位自卸车单级剪式举升机构是一种很常见的机械举升，在许多领域都得到了广泛的应用。采用单级剪式机构车厢举升装置的自卸汽车如图3.6所示。如图3.7(a)所示该举升机构是由长度相等的两杆AC和BD彼此铰接于E点；AC杆的A端与水平的液压油缸拉杆铰接，并可在滑槽内移动；BD杆的B图3.6单级剪式举升机构高位自卸车采用此种布置时，在举升后会使CD的距离较小，影响了车厢工作时的稳定性，特别是在车厢翻转卸货时，这种影响尤为显著。为了消除这种影响，将E取为两杆的中点，同时，为了使车厢在上移时能够逐渐后移，需要将C点换成滑动铰接，而D点换成固定铰接（如图3.8所示）。此时，由于E取为两杆的中，所以在车厢上移过程中，A与D，B与C始终在一条直线上；同时由于液压油缸的作用，拉动A点向后移动，因此，D点也随之向后移动使整个车厢也向后移动。(a)(b)图3.7单级剪式举升机构示意图a-油缸水平放置b-油缸垂直放置该剪式举升机构的优点有：（1）结构简单，紧凑；（2）机构的受力情况较好，汽车工作稳定性容易得到保证；（3）能够很好的协调车厢上移与后移量之间的关系，满足工作要求。这种剪式机构的缺点是液压缸水平布置时，在举升初始阶段，传动角较小，不利于工作。图3.8单级剪式举升机构示意图根据以上缺点，可以将液压缸改为竖直布置的形式如图3.7(b)所示；另外还可将A、B两点互换，使A点固定连接，而B点滑动连接。改进后的剪式机构优点是将液压缸竖直布置后，可以很好的解决举升机构传动角过小的问题，而且，它也具有，结构简单紧凑等优点，更改连接方式以后，在整个举升过程中车厢无后移量。此结构在实际生产中应用比较广泛。但是它的缺点跟它的优点一样明显，要实现较大的传动角，那么液压缸的推程就需要很大，甚至多级举升都不易实现，而且车厢不举升时，能供液压油缸布置的地方较小。图3.8单级剪式举升机构示意图为此，可以将液压缸改为斜向布置，即液压缸布置在剪叉机构的右侧，如图3.9所示。将液压缸布置在右侧，不但可以很好的就解决机构传动角小的问题，而且结构紧凑，所用液压缸的活塞推力也较小，因此可以选用直径较小的液压油缸但具有与上面同样缺点，油缸推程较大，但它可供布置的地方较大，布置更灵活。这样的布置结构虽然很好的解决了上述有关空间和传动角的问题，但是在要求车厢被举升到较高高度时，它所需要的AEC杆和BED杆的长度将很大，而且此时液压缸的行程也会变得更大。图3.10双级剪式举升机构示意图图3.9单级剪式举升机构示意图图3.10双级剪式举升机构示意图图3.9单级剪式举升机构示意图3.1.4多级剪式举升机构多级剪式机构是在单级剪式机构的上面再叠加相似的剪式结构，通常有两级或三级甚至更多；但应用在自卸汽车上的举升机构不大于三级。利用多级剪式举升机构可以将车厢垂直举升到相当高的高度，如图3.10所示为双级剪市式机构高位自卸汽车。图3.11所示为双级式举升机构的几种结构示意图。这种机构的油缸作用点布置十分灵活，而且在需要举升高度较大的情况下能够有效减小油缸的行程。该举升机构具有单级剪式举升机构的绝大部分优点；但因为是多级举升，所以举升装置较为复杂，而且会升高汽车的重心位置，剪叉臂相对较短，因此一般只应用于举升高度要求较高的时候。3.1.5举升机构的方案的选定综合上述各举升机构结构的特点以及结合本次改装设计车厢举升高度的要求，选择双级剪式举升机构作为该自卸汽车的举升机构；又因为考虑到车厢起始高度和油缸布置空间的限制，所以采用油缸水平下置的形式，如图3.11(d)所示。经调查研究发现：在实际操作的过程中很难控制两缸同步工作，而且双缸布置所需要的空间相对较大；所以本次设计采用单缸的形式。(b)图3.11单级剪式举升机构示意图(c)(d)图3.11单级剪式举升机构示意图a.油箱倾斜中置b.油箱垂直安置c.油箱水平中置d.油箱水平安置3.2高位自卸汽车倾卸机构的设计与分析高位自卸汽车改装对倾卸机构的设计要求如下：（1）利用连杆机构实现车厢的翻转，其安装空间不能超过车厢底部与托架大梁间的空间；（2）结构要紧凑，可靠，具有很好的动力传递性能；（3）完成倾卸后，要能够复位。现代自卸汽车倾卸机构主要分为两大类：直推式和连杆式，它们均采用液压作为倾卸动力。倾卸机构主要由倾卸杆系机构、车厢和副车架组成。其功能是承载物料，并在液压系统的驱动下完成倾卸动作。3.2.1杠杆平衡式倾卸机构杠杆平衡式倾卸机构示意图如图3.12所示，该机构具有结构紧凑，横向刚度比较好，举升时转动圆滑平顺，杆系受力比较小，举升过程中油缸的摆动角度很小，油缸的行程也比较短等优点。但因为机构集中在车后部，车厢底板受力大，给车身的整体布局带来一定的困难，而且，在推杆推动车厢翻转时，车厢倾翻轴支架的水平间内力非常大，因此，对材料的要求比较高。图3.13单缸直推式倾卸机构示意图图3.12杠杆平衡式倾卸机构图3.13单缸直推式倾卸机构示意图图3.12杠杆平衡式倾卸机构3.2.2单缸直推式倾卸机构单油缸直推式倾卸机构的示意图如图3.13所示，这种机构结构简单紧凑、举升效率高、工艺简单、成本较低。采用单缸时，容易实现三面倾斜。另外，若油缸垂直下置时，油缸的推力可以作为，车厢的举升力，因而所需的油缸功率较小。但是采用单缸时机构横向强度差，而且油缸的推程较大；采用多节伸缩时密封性也稍差。3.2.3油缸前推连杆组合式倾卸机构图3.15杆系倾卸机构图3.14油缸前推连杆组合式倾卸机构示意图油缸前推连杆组合式倾卸机构的示意图如图3.14所示，这种机构横向刚度较好，举升时转动圆滑平顺，三脚架推动车厢举升时，车厢倾翻轴支架的水平反力比较小，车架底部的受力也比较均匀。图3.15杆系倾卸机构图3.14油缸前推连杆组合式倾卸机构但是油缸在车厢翻转过程中摆动角度较大，且活塞行程稍大。图3.15杆系倾卸机构图3.14油缸前推连杆组合式倾卸机构示意图图3.15杆系倾卸机构图3.14油缸前推连杆组合式倾卸机构3.2.4油缸后推连杆组合式倾卸机构油缸后推连杆组合式倾卸机构的示意图如图3.16所示，该机构结构比较紧凑，横向刚度较好，油缸的推程小，举升时转动圆滑平顺且布置容易；但举升力系数大，举升臂较大。油缸后推连杆组合式倾卸结构广泛应用在中轻吨位的自卸汽车上。另外，在改变三角臂的相对尺寸后可以得到连杆放大式机构；经改进后的结构，油缸的举升力更小但其需要的布置空间也相对较大。3.2.5倾卸机构方案的选定图3.16油缸后推连杆组合式倾卸机构示意图图3.16油缸后推连杆组合式倾卸机构示意图根据上述各种倾卸机构的对比分析，以及本次高位自卸汽车的改装设计装载质量和车厢最大倾斜角的要求，最终选择油缸后推连杆组合式倾卸机构。3.3车厢后拦板开合机构的设计与分析高位自卸汽车改装对车厢后拦板开合机构的设计要求如下：（1）在车厢倾斜卸货时，后厢门随之联动打开，并且车厢与托架表面的夹角与后拦板与车厢夹角相等；（2）卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭。3.3.1自转开合机构自转开合机构结构示意图如图3.17所示，这种方案是最容易想到的，因为设计要求中提到在车厢倾斜卸货时，后厢门随之联动打开，卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭。图3.17自转开合机构所以在本设计中，当车厢翻转的时候后厢门是完全依靠自重下垂的，在车厢倾斜卸货的时候，后箱门是可以随之打开的，当车厢恢复水平的时候，后箱门也可以自动的依靠重力而随之关闭。另外，为了保持在后箱门关闭后，不会因为其他的情况而再次打开，须在车厢的底部设计了一个倒锁，它在后箱门关闭后会自动工作把后箱门锁死。图3.17自转开合机构该设计方案的最大优点就是结构简单，容易实现，思路也比较清晰。缺点是该机构在后拦板开启之后就不能再对后拦板的位置进行控制了，这样后拦板就可能会在空中左右晃动。为了防止货物散落，与其配置了锁止机构，其设计如图3.18所示，车厢固定锁将车门自动夹紧在车厢上，以防止车厢在汽车空载行驶时因颠簸而上下跳动，其工作原理是：滚轮1的支座焊接在车厢7上，车厢倾斜时，货物重力使固定锁滚轮1脱离固定锁压板2，迫使压板2连同联接在它上面的带四角形凸轮的转轴一起围绕销3沿顺时针方向旋转。当车厢复位时，后箱门在自重和惯性力的作用下，使固定锁滚轮1进入固定锁压板2，迫使压板2连同联接在它上面的带四角形凸轮的转轴一起围绕销3沿顺时针方向旋转，利用凸轮压迫橡胶块所产生的反力将滚子夹紧，使车厢与后箱门保持紧密可靠。图3.18锁止机构图3.18锁止机构1-滚轮2-压板3-销4-橡胶块5-后箱门6-车厢3.4总体机构设计方案的确定综合上述高位自卸汽车的各主要机构的选定方案，最终所得到的整车装配结构如图3.19所示。图3.19高位自卸车整车总装示意图图3.19高位自卸车整车总装示意图1-二类底盘2-举升液压缸3-倾卸液压缸4-倾卸三角臂5-车厢6-后厢门开合机构7-托架8-剪式举升臂9-副车架第4章高位举升机构的设计计算双级剪式举升机构是一种相对举升位置更高的升高机构，它由相等的八根剪叉臂组成（车厢两侧各四根）。图4.1双级剪式举升机构简图图4.1双级剪式举升机构简图如图4.1所示，臂AE、CE、BD、BF均相等，剪叉臂AE和BF通过H点铰接，臂BD和CE通过G点铰接，臂AE和CE通过E点铰接，臂BD和BF通过B点铰接；F点与副车架铰接，C点与托架铰接；铰接点A在液压缸N的作用下能够在水平滑槽中移动，另外铰接点D也能水平移动，且与A点的运动方向相反。由于点A和D的移动，从而车厢在垂直面内升降并伴随有少量水平位移。4.1高位举升机构的运动分析在车厢举升过程中油缸以一定的速度推动滑快A向后移动，A点的速度为νA；由于A点的水平移动带动双级剪式机构运动，从而使得∠BFA发生变化，即由初始位置的φ0变为φ1=φ0+θ；因为剪式机构的运动带动点D同时向上和向前移动，所以台面DF在整个过程中向上向后移动（为货物的高位倾斜做准备）。其中点B和点H的瞬时速度分别为νB和νH；点D的水平和垂直速度分别为νDx和νDy；车厢支撑台面的水平和垂直平移速度分别为νX和νY。杆BF上B点、H点的瞬时转动中心都为F点，从而可求得（取车厢移动的方向为正方向，即水平向右和垂直向上为正向），其运动简图如图4.2所示。B点的运动速度νB：（4-1）图4.2双级剪式举升机构运动分析简图图4.2双级剪式举升机构运动分析简图（4-2）点H分别相对于点A、F以相同的角速度ω转动，其中点A又以速度νA水平移动,而点F静止不动，于是可得：H点相对于点F的运动速度νHF：（4-3）（4-4）H点相对于点A以角速度ω运动的速度νHA：（4-5）（4-6）则点H的水平和垂直速度和:（4-7）（4-8）且，则：（4-9）D点相对于B点以角速度ω转动，则D点速度:（4-10）（4-11）将式（4-1）、（4-2）代入上式可得：（4-12）D点的升降速度与车厢支撑台面的升降速度一致，因此台面上升速度νY：（4-13）由于等臂双级剪式机构的运动特点—点A、B、C始终在一条垂直线上，同样点D、E、F也始终在同一铅垂线上。从上述计算中可以发现，在车厢被举升的整个过程中，点D、E、F没有发生位移，即D、E、F三点只在垂直方向上有位移；那么车厢在举升过程中的水平移动量只取决于点A的水平移动量，则台面的水平运动速度：又因为滑快A由油缸Ⅰ直接水平推动，所以油缸Ⅰ活塞的运动速度：则：（4-14）（4-15）（4-16）4.2高位举升机构的动力分析高位自卸汽车的双级剪式举升机构，不计剪式机构的重力和各种摩擦力，则该质点系具有理想约束，因此可以用虚位移原理求解其所受各力的相互关系。虚位移原理：又称分析静力学的原理是所有作用在质点系上的主动力对其作用点的虚位移所作的虚功之和为零。对n个质点组成的质点系，其数学表达式为：（4-17）式中Fi和δri分别表示第i个力和它的虚位移。图4.3中双级剪式举升机构所受的主动力为重力G（包括装载质量me，车厢质量m1，车厢支撑台面质量m2）和水平油缸的水平推力FN。图4.3双级剪式举升机构动力分析简图图4.3双级剪式举升机构动力分析简图由虚位移原理可得（4-18）上式中两虚位移的关系则：（4-19）由式（4-19）可知，在一定装载质量的情况下，油缸活塞对滑块A的水平推力随角度θ（θ为杆BF绕点F转过的角度）变化而变化。根据设计要求的荷重和剪叉机构的结构尺寸，可求出在整个升程范围内油缸活塞的推力，以此作为油缸选择设计的依据。4.3高位举升机构参数的确定4.3.1基本几何尺寸的确定如图4.4所示，AE、CE、BD、BF为杆长相等的四杆，AE与BF，CE与BD铰接与中点H、G、A、D为滑动铰接。图4.4图4.4双级剪式举升机构简图设，初始位置，当到达最大升程时；由几何关系可得：（4-20）（4-21）为了使整个举升机构不超过车厢底部安装空间，需满足：（4-22）（4-23）取，联立（4-20）、（4-21）、（4-22）、（4-23）求解并圆整得：4.3.2举升液压缸推力T及行程S的确定考虑到超载的因素，因此计算台面荷重应有一定的安全系数，即台面荷重：N由式（4-19）得：N由于液压缸的作用力同时作用在两等距离的内剪叉臂上，所以油缸对单侧内剪叉臂的作用力P为：N（4-24）Smm4.4高位举升机构的校核本次设计的双级剪式举升机构各铰接点均采用同型号的双头螺纹销连接，因此在对该机构进行校核的时候，除了要对剪叉臂进行强度校核外，还要对各铰接点的销轴进行强度校核。由于在该机构的运动过程中各铰接点的受力在不断变化，只需最大受力点进行校核。4.4.1各铰接点的受力分析结合双级剪式举升机构的结构和运动特点，对其进行整体受力分析，如图4.5所示。设货物重心与C点的距离K，A、D点的滑动摩擦系数为f，不计双级剪式机构的自身重力和内部摩擦力。图4.5双级剪式举升机构简图图4.5双级剪式举升机构简图①将货物对该机构的作用力分解到C、D两点上根据力学定理可得：（4-25）（4-26）（4-27）②将剪式机构看作一个整体，根据力学定理可得A、F点的受力情况：（4-28）（4-29）（4-30）（4-31）③对臂AHE及CGE隔离受力分析，如图4.6所示，根据力学定理可得：图4.6剪叉臂受力简图（a）图4.6剪叉臂受力简图（a）则：（4-32）则：（4-33）联立式（4-32）和（4-33），得（4-34）对E点取矩，（4-35）将式（4-25）、（4-26）、（4-28）、（4-29）及（4-34）代入式（4-35），则：（4-36）（4-37）（4-38）④以臂BGD为隔离研究对象，如图4-7所示。图4.7图4.7剪叉臂受力简图（b）则：（4-39）4.4.2各铰接点销的选择与校核考虑到整车结构的整体布局需要，以及结合高位自卸汽车的整车装配草图，取mm；根据摩擦副的特性，取。对上述各铰接点在任意角度时的计算公式的分析计算，可知H点承受的作用力最大，且当时作用在H点的力最大。由式（4-37）知，当时KNKN销轴均用45钢制造，作调质处理，其屈服强度[]=355MPa，选择安全系数为2，其许用剪切应力[]=0.5[]=177.5MPa。考虑到生产制造的方便、节省制造工时，在使用材料允许的条件下，该机构交接的双头螺纹销均采用同一直径，取mm。MPa因此，该机构所有铰接点选用的销均满足强度要求。4.4.3油缸作用处杆件尺寸的确定与校核考虑到该杆件所受的作用力比剪式机构铰接点处的力大，经比较后取mm。MPa经校核可知，该杆件满足使用的强度要求。第5章高位倾卸机构的设计计算图5.1倾卸机构工作原理简图油缸后推连杆式倾卸机构又称D式倾卸机构，其工作原理如图5.1所示。该倾斜机构由倾卸油缸OB、三角臂ABC、拉杆OA构成。工作状态下油缸充油使活塞杆OB一边旋转一边升高。三角臂通过铰接点C使货厢绕后铰接点K翻转，实现货厢倾斜卸货。当卸货完成后，液压操纵手柄扳到“下降”位置，车厢在自重作用下使油缸回油并复位。图5.1倾卸机构工作原理简图5.1倾卸机构参数的确定油缸后推连杆式倾卸机构主要需确定的尺寸有三角臂的尺寸、拉杆的尺寸、液压缸的推力及行程、整体的安装位置等。5.1.1车厢最大倾卸角的确定自卸汽车是利用倾卸机构使车厢具有一定的倾角，而使货物自动卸下。因而只有当其倾斜角度大于松散货物的安息角后，货物才可能倾卸干净，而大部分货物的安息角都在35°~50°的范围内（见表5.1）。同时考虑到松散货物在湿淋状态下其附着力的增加，故而国内外自斜汽车的最大倾卸角有增加的趋势，目前有的已达到60°。参考绝答部分同类车型以及本次设计的要求，最后确定该高位自斜汽车的最大倾卸角为55°。5.1.2液压缸最大推力Pmax的确定跟据式计算得KN。5.1.3拉杆最大拉力Tmax的确定根据式计算得KN。表5.1部分松散货物的安息角物料名称安息角物料名称安息角无烟煤27°~45°细砂（湿）30°~35°焦碳50°石灰石40°~45°铁矿石40°~45°生石灰40°~50°铜矿35°~45°粘土50°粗砂50°水泥40°~45°5.1.4销的选择与校核销轴均用45钢制造，作调质处理，其屈服强度[]=355MPa，选择安全系数为2，其许用剪切应力[]=0.5[]=177.5Mpa。考虑到生产制造的方便、节省制造工时，在使用材料允许的条件下，该机构交接的双头螺纹销均采用同一直径，取mm。由上述各力的计算分析可知，整个机构中油缸作用点处所受力最大，且在倾卸角时取得极限值。MPa因此，该机构所有铰接点选用的销均满足强度要求。第6章液压系统设计高位自卸汽车液压系统设计的好坏，将直接影响整车的性能和生产效率。高位自卸汽车液压系统一般主要包括举升液压系统、倾卸液压系统以及其他辅助液压系统。本次高位自卸汽车的改装设计主要偏重于机械机构的设计与分析，而其液压系统所采用的油泵、油缸、液压阀等液压系统元件均为高度标准化、系列化与通用化且由专业化液压件厂集中生产供应；因此在改装设计中只需要进行液压元件计算选型。其主要内容包括油缸的直径与行程、油泵工作压力、流量、功率以及各种相关控制阀的选型等。6.1油缸的计算与选型油缸是液压系统执行元件，也是上述举升和倾卸两大机构的直接动力来源。通常油缸分为活塞式和浮拄式两类。活塞式均为单向作用，其缸体长度大而伸缩长度小、使用油压低（一般不超过14MPa）。浮拄式为多级伸缩式油缸，一般有2～5个伸缩节，其结构紧凑，并具有短而粗、伸缩长度大、使用油压高（可达35MPa）,易于安装布置等优点。浮拄式油缸又分为单向作用式与双向作用式。双向作用式用油压辅助车厢降落，因此工作平稳，降落速度快。直推式倾卸机构多采用单作用多级油缸；而杆系组合式倾卸机构多采用单作用单级油缸。6.1.1油缸直径及行程的确定油缸选型主要依据所需的最大作用力以及最大工作行程来确定的。根据液压系统中油缸的工作特点，则：（6-1）式中：—系统效率，通常按=0.8；—液压系统额定工作压力（MPa），参考表6.1选取,越高，对密封要求也越高，成本亦随之上升；根据机构的类型及其工作特点，取MPa。表6.1液压设备常用的工作压力设备类型机床农业机械或中型工程机械液压机、重型机械、起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力P/（MPa）0.8~2.03~52~88~1010~1620~32（1）举升机构油缸直径与行程的计算由式（6-1）可知：mmmm（2）倾卸机构油缸直径与行程的计算由式（6-1）可知：mm参考同类车型机构，取mm。6.1.2油缸的选型根据上述计算的L和d值，查阅相关资料：举升机构油缸选用单级活塞双作用缸HSG-L-01-250/180×800-E2501；倾卸机构油缸选用多级活塞单作用缸3TGI-E150×880。6.2油泵的计算与选型自卸车常用油泵分为齿轮油泵与柱塞泵两类。齿轮泵多为外啮合式，在相同体积下齿轮泵比柱塞泵流量大但油压低。柱塞泵最大特点是油压高（油压范围16～35MPa），且在最低转速下仍能产生全油压，固可缩短举升时间。中轻型自卸车上多采用齿轮泵，常用系列有CB、CBX、CG、CN等；重型自卸车常采用柱塞泵6.2.1油泵工作压力P的计算（6-2）式中：—油缸最大作用力，(N)；—油缸横截面积，(m2)。则：MPa6.2.2油泵理论流量QT的计算（6-3）式中：—油缸最大工作容积（m3），按下式计算：L、、的单位均为m；—举升时间，(s)，一般要求20s，取s；—液压泵容积效率=0.85~0.9。则：L6.2.3油泵排量q的计算mL/r（6-4）式中：——油泵流量，(L/min)；——油泵额定转速，(r/min)。取力器速比：；油缸工作时发动机转速：r/min；则，油泵转速r/min那么：mL/r（6-5）6.2.4油泵功率N的计算（6-6）式中：—油泵最大工作压力，(Pa)；—油泵额定流量，(m3/s)；—油泵总效率=0.8。则：KW6.2.5油泵的选型根据上述计算P、、q和N的值，查阅相关资料，选择CB-FD40型号的单齿轮泵。6.3油箱与油管的计算与选型6.3.1油箱容积V的计算一般要求油箱容积不得小于全部工作油缸工作容积的三倍，即：则：L取L6.3.2油管内径d的计算由即：式中：—油泵理论流量，(L/min)；—管路中油的流速；高压管路中油的流速3.6m/s；低压管路中油的流速m/s。则：高压油管内径mm低压油管内径mm根据管路计算结果选用（HG4-406-66）两层钢丝编织胶管作为高压管，管接头形式为A型扣压式；低压回油管则选用（HG4-406-66）一层钢丝编织低压胶管。液压油冬季选用HJ-20号机械油，夏季HJ-30号机械油。6.4取力器的选型各类专用汽车的专用工作装置主要由汽车发动机提供动力源。取力器就是汽车的一种专用动力输出装置。它从发动机取出部分功率，用于驱动各类液压泵、真空泵、空压机以及各种专用汽车工作机械。6.4.1取力器布置方案的选定专用车取力总布置方案决定于取力方式。常见的取力方式有发动机取力、变速器取力、传动轴取力、分配器取力等四种。从发动机前端取力的特点是采用液压传动，适合于远距离输出动力。固此种取力方式常用于由长头式汽车底盘改装的大型混泥土搅拌运输车。从飞轮后端取力的特点是取力器不受主离合器影响，传动系统与发动机直接相连，取力器到工作装置距离短、传动系统简单可靠、取出的功率大、传动效率高。这种方案应用较广，如平头式汽车改装的大、中型混泥土搅拌车等。从变速器取力有多种方案，如从中间轴末端取力，从道档齿轮取力，从Ⅱ轴上取力等。但最常见的还是从中间轴齿轮取力，称为侧置式取力，又可分为左侧与又侧布置方案。从变速器轴取力的布置方案又称变速器上置式方案。此种方案将取力器叠置于变速器之上，用一惰轮与轴常啮合齿轮啮合获取动力，固需改制原变速器顶盖。此方案应用很广，如自卸车、冷藏车、垃圾车等一般都从变速器上端取力。从传动轴取力方案是将取力器设计成一独立结构，设置于变速器输出轴与汽车万向传动轴之间，该独立的专用取力装置固定在汽车车架上不随传动轴摆动，也不伸缩。设计时应使用可伸缩的附件传动轴与其相连，并应注意动平衡与隔振消振。从分动器取力布置方案主要用于全轮驱动的牵引车、汽车起重机等来驱动绞盘或起重机构。从取力器到工作装置间可采用机械传动或液压传动。根据所选二类底盘的特点，本次设计采用从变速器中间轴取力的方式。6.4.2取力器型号的选定取力器实质上是一种单级变速器。其基本参数有取力器总速比、额定输出转矩、输出轴旋向以及结构质量等。参考同类型车辆，并根据本次高位自卸汽车的改装需要，最终选择4205D1-010型号的取力器。它采用的是法兰盘连接方式，其输出旋向与发动机旋向相反，总速比为1.588。第7章高位自卸基本性能参数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。最基本的性能参数计算包括动力性计算、经济性和稳定性计算。7.1高位自卸汽车整车参数表7.1高位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117KW发动机最大功率时的转速2900r/min发动机最大转矩431Nm发动机最大转矩时的转速1800～2000r/min车轮动力半径0.508m车轮滚动半径0.524m主减速比6.23汽车列车迎风面积6.32m2汽车列车总质量(满载)10700kg表7.2高位自卸汽车变速器速比挡位123456倒挡传动比7.6404.8342.8561.8951.3371.0007.1077.2动力性计算7.2.1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(7-1)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。（1）不知外特性曲线时，按经验公式拟合外特性方程式如果没有所要的发动机外特性，可从发动机铭牌上知道该发动机的最大输出功率及相应转速和该发动机的最大转矩及相应转速时，然后用下列经验公式来描述发动机的外特性:（7-2）式中：—发动机最大输出转矩（N·m）；—发动机最大输出转矩时的转速（r/min）；—发动机最大输出功率时的转速（r/min）；—发动机最大输出功率时的转矩（N·m），。由公式（7-1）和公式（7-2），可得（7-3）发动机外特性曲线是在室内试验台架上测量出来的，应对台架试验数据用修正系数进行修正，才能得到发动机的使用外特性。（2）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（7-1）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:（7-4)将上式展开，按幂次高低合并，然后与（5.1）式比较系数，即可得三个待定系数为：（7-5）7.2.2汽车的行驶方程式高位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：（7-6）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的计算高位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：（7-7）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：（7-8）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、高位自卸汽车行驶的速度。）（3）坡道阻力Fi的计算高位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：（7-9）（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（7-10）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（7-11）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（7-12）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：（7-13）式中。低挡时取上限，高档时取下限。将式（7-7）、（7-8）、（7-9）、（7-10）、（7-11）及（7-1）代入式（7-6），换算后得（7-14）又因为（7-15）将式（7-15）代入（7-14）并整理后，得：（7-16）式中：（7-17）7.2.3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（7-16）可得：将式（7-8）代入上式，有：因所以令（7-18）又因,，可确定专用汽车的最高车速为：（7-19)（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（7-16）可得：(7-20)对上式两边以为自变量求导，可得：（7-21）当时，取最大值，此时有：代入式（7-20），可得：令（7-22）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（7-23）由此可得到专用汽车的最大爬坡度，为：（7-24）3）加速度amax专用车辆在水平路面上的加速度的计算公式如下：（7-25）专用车辆在某一挡位加速过程中最大加速度可由的极值点求出，令：得到极值点的车速：（7-26）将（7-26）式代入（7-25）式，可得专用汽车在该挡时的最大加速度为：（7-27）7.2.4高位自卸汽车整车动力性计算确定动力性计算所需的有关系数表7.3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0.00430.000148表7.4质量换算系数的计算结果档位123456档位2.7811.8041.3481.1931.1281.12.597（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5.1中相关数值代入公式（7-5），可得N·m即得发动机外特性的数学方程如下：（3）计算各档位时的系数A、B、C1、C2和D的值依据公式（7-17）和（7-18），将上面确定的有关参数分别代入计算，计算的结果如表5.5所列。表7.5各档位时的系数A、B、C1、C2和D的计算结果档位1-0.24710.68330.1506-1048600.56192-0.60660.15990.9531-1048600.43003-0.12670.55820.5631-1048600.14504-0.38380.24580.3736-1048600.63005-0.14750.12830.2636-1048600.49716-0.7490.7780.2040-1048600.3530倒档-0.19240.34570.1401-1048600.9640（4）计算高位自卸汽车的最高车速vmax将直接档（第6档位）、、、和值代入式（7-19），可得该高位自卸汽车的最高车速为km/h（5）计算最大坡度imax将最低档（第一档位）、、、的值代入式（7-22），可得：将E代入式（7-23），可得：高位自卸汽车的最大爬坡度为：（6）最大加速度amax将各档的、、的值代入式（7-27）有：表7.6各档的最大加速度档位123456倒档1.0731.0090.7590.5270.3510.2351.0517.3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。首先根据高位自卸汽车的行驶初速度开始，计算出相应的发动机转速，有：(r/min)(7-28)然后计算出高位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）（7-29）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)