





摆臂A2.dwg
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为油缸轴线与轴的正向夹角。
摆臂式垃圾汽车的吊装和吊卸过程中,摆臂受力的两个典型工况当点位于点时,摆臂可以从下极限位置吊装货箱当点位于点时摆臂可以从车架上吊卸车斗。
当吊装车斗时,计算公式如.取摆臂为分离体由,得.式中油缸作用力在轴轴上的投影油缸上铰支点的坐标值吊装重力上式可以进步整理成公式继续整理后得到公式由公式.计算出来的值为油缸提供负载依据,同时它也为摆臂强度和刚度计算提供依据。
有知道摆臂在下限位置时,摆臂转角为式中为与的夹角。
将上三公式代入式.得.式中为结构几何尺寸,均可通过计算获得。
当摆臂处于吊卸初始位置时,点位于根据上述分析同理可得.式.和.分别给出了和时油缸所受的推力和拉力。
通常情况下,以和作为选用油缸和摆臂强度计算的依据。
具体计算结果如下当摆臂在下极限位置时当摆臂在吊卸位置时.倾卸工况由于倾卸工况所需油缸的推力和拉力远小于吊装吊卸工况所需的油缸作用力,故对油缸作用力和摆臂受力和摆臂受力不予以讨论。
通过分析计算,求出吊链所受的最大拉力,以便对吊链进行强度校核。
倾卸工况受力分析如图.所示图.倾卸工况吊链受力分析倾翻初始,左吊链受力为.公式中的和由本身的结构尺寸决定。
当车斗倾卸到最大倾翻角时,左吊链受力为.同理公式中和也有自身的机构决定。
通常的情况下左右吊链尺寸规格均相同时,故设计时只取和中较大值作为选取吊链的依据。
事实上,当车斗倾卸到最大角度时,车斗内的垃圾所剩不多,故般情况下,.。
计算结果如下由公式.得摆臂的设计计算与校核根据图.结构分析得位置为重要位置,所以分析位置,根据总布置可以将摆臂简化成以下简支梁图.摆臂简化简支梁对进行受力分析图.受力分析根据摆臂材料体积估算摆臂重为。
由以上得到根据得得到得到因为,所以,方向向下。
选取摆臂材料为号钢,其许用应力为,许用安全系数,画出摆臂的剪力图和弯矩图,摆臂的危险截面点为点。
图.摆臂剪力图图.摆臂弯矩图摆臂横截面高度可按经济条件结构质量最小计算确定有.式中摆臂承受的最大合成弯矩以作业斗的额定载荷处在最大臂幅时计算厚高比得到.得到摆臂截面图如下图.摆臂截面图惯性矩.由上式得出摆臂式安全的。
.支腿的设计.支腿的结构设计支腿在料斗卸料,在厢斗的提升过程中或者需要时可以独立打开,其结构形状设计成三角形状,采用液压缸实现支腿的打开与伸缩收回。
见识意图.。
图.支腿示意图.支腿的液压缸的选用由于支腿液压缸在工作的过程中,起到打开与收缩支腿的作用,选用双作用单杆液压缸,其结构形状同摆臂液压缸。
.支腿选材在参考同类车型支腿材料选用的基础上,考虑到支腿的受力,选用作为支腿材料。
.总体结构设计由以上对摆臂式垃圾车车厢各结构形状的设计说明,进行优化组合后,可得整车形状结构,如下示意图.。
图.整体结构示意图.本章小结本章主要对摆臂式垃圾车的车厢厢斗摆臂及支腿的结构形状设计进行了说明,对摆臂进行了详细的计算与校核,对关键位置进行受力分析,确保达到要求,确定了本设计的结构设计图样,为下章的设计计算奠定了基础。
第章摆臂式垃圾车副车架设计.副车架的截面形状及尺寸专用汽车副车架的截面形状般和主车架纵梁的截面形状相同,多采用如图.所示的槽形结构,其截面形状尺寸取决于专用汽车的种类及其承受载荷的大小。
图.副车架截面形状副车架的前端形状及安装位置在保证使用可靠的前提下,为了提高挠曲性,减小副车架刚度,应尽量减少副车架的横梁,以减少对纵梁的扭转约束。
副车架油缸支承横梁与翻转轴横梁形成框架。
油缸支承横梁应尽量靠近后悬架前支承处的横梁,最好能位于后框架之内。
因为这段主车架变形小,所以副车架对其扭转约束力也相应减弱,同时保证了举升机构的几何特性。
在副车架结构要求刚性较高时,可在主副车架中间增加层橡胶垫,当主车架变形时以弹性橡胶的变形来减弱副车架对主车架的约束。
副车架前端形状常有三种形状见图.。
对于这三种不同形状的副车架前端,在其与主车架纵梁相接触的翼面上部加工有局部斜面,其斜而尺寸如图.所示。
形角形形图.副车架的三种前端形状如果加工上述形状困难时,可以采用如图.所示的副车架前端简易形状,此时斜面尺寸较大。
对于钢质副车架对于硬本质副车架副车架在汽车底盘上布置时,其前端应尽可能地往驾驶室后围靠近。
纵梁与横梁的连接设计横梁与纵梁的连接方式主要有三种,见图.纵梁连接板横梁图.横梁与纵梁的连接图.横梁与纵梁上下翼板连接,该种连接方式优点是利于提高纵梁的抗扭刚度。
缺点是当车架产生较大扭转变形时,纵梁上下翼面应力将大幅度增加,易引起纵梁上下翼面的早期损坏。
由于车架前后两端扭转变形较小,因此本车架前后两端采用了该种连接方式,为了提高纵梁的扭转刚度采用了纵向连接尺寸较大的连接板。
横梁仅固定在腹板上。
图.横梁仅固定在腹板上,这种连接形式连接刚度较差,允许截面产生自由跷曲,可以在车架下翼面变形较大区域采用,以避免纵梁上下翼面早期损坏。
图.横梁同时与纵梁的腹板及上或下翼板相连,此种连接方式兼有以上两种方式连接的特点,但作用在纵梁上的力直接传递到横梁上,对横梁的强度要求较高。
由于该车平衡悬架的推力杆与平衡悬架支架上的两根横梁连接,因此,这两根横梁与纵梁共同承受平衡悬架传递过来的垂直力反和纵向力牵引力制动力。
综合以上考虑,本副车架的纵梁与横梁的连接采用第种方式,即横梁与纵梁上下翼板连接,同时为了降低成本和适于批量生产,本车架纵梁和横梁的连接方式采用螺栓连接。
副车架与主车架的连接设计副车架与主车架的连接常采用如下几种形式。
.止推连接板图.是采用的止推连接板的结构形状及其安装方式。
连接板上端通过焊接与副车架固定,而下端则利用螺栓与主车架纵梁腹板相连接。
止推板的优点在于可以承受较大的水平载荷,防止副车架与主车架纵梁产生相对水平位移。
相邻两个推止推连接板之间的距离在范围内。
副车架止推连接板主车架纵梁上托架下托架螺栓图.止推连接板的结构图.连接支架.连接支架连接支架由相互独立的上下托架组成,上下托架均通过螺栓分别与副车架和主车架纵梁的腹板相固定,然后再用螺栓将上下托架相连接,见图.所示。
由于上下托架之间留有间隙,因此连接支架所能承受的水平载荷较小,所以连接支架应和止推连接板配合使用。
般布置是在后悬架前支座前用连接支架连接,在后悬架前支座后用止推连接板连接。
.型夹紧螺栓当选用其它连接装置有困难时,可采用型夹紧螺栓。
但在车架受扭转载荷最大的范围内不允许采用型螺栓。
当采用型螺栓固定时,为防止主车架纵梁翼面变形,应在其内侧衬以木块,坦在消声器附近,必须使用角铁等作内衬。
综合考虑三种连接方式的特点,以及装配工艺性,本文设计的自卸车主副车架之间采用止推连接板式。
副车架的形状图.副车架形状.副车架主要尺寸参数设计计算副车架主要尺寸设计由参考文献可知,在设计自卸车时,所选取的二类底盘只有主车架,为了增加车架的强度刚度,延长车架的使用寿命,在原有主车架的基础上增加了副车架。
对具有较高质心位置及载质量较大的厢式车般采用槽形通长式副纵粱。
制造材料应具有良好的焊接性和机械性能,般要求抗拉强度,屈服极限。
延伸率以翼缘宽度应与主车架纵粱简称主纵粱翼缘宽度相同。
不宜大于主纵粱翼缘宽度。
副纵粱截面尺寸确定后,要分别对副纵粱和主纵粱进行强度计算,并根据其惯性矩抗弯截面系数分配弯矩。
在汽车制造工艺中,钢板冲压成型工艺占有十分重要的位置。
冲压成形的零件具有互换性好能保证装配的稳定性生产效率高和生产成本低等优点。
载重汽车用中板数量较多,受力的车架纵梁和横梁车厢的纵梁和横梁均采用中板冲制且多以低合金高强度钢板冲压生产,也是适应提高汽车承载能力延长使用寿命降低汽车自重和节能节材以及安全行驶等要求的发展趋势。
目前,我国载重汽车车架的纵梁和横梁已经全部采用低合金高强度钢钢板制造。
纵梁可以用抗拉强度为的和必须是用往复式扎机生产的和钢板生产,横梁可以用抗拉强度为的和钢板来生产。
由以上,副车架材料选用载重汽车横纵梁的般选用材料,纵梁采用,横梁采用生产。
副车架对主车架起到加固作用,其宽度和选用的底盘的宽度相同,高度可以小于主车架,长度在底盘主车架长度基础上去掉主车架与车厢之间的距离长度。
其尺寸设计如下表.副车架尺寸单位副车架长度副车架宽度副车架高度副车架厚度副车架的强度刚度弯曲适应性校核.额定装载时整车重心作用点的求解对主车架来说,其整车重心后移。
其受力简图如下图.主车架额定装载运输重心作用简图设定自卸车在额定装载质量下,其前后轴承受的载荷相同,即有.由图,可以列出求得.副车架剪力及弯矩的求解由主车架重心作用简图及求得的整车重心作用点,可以画出额定装载质量时自卸车副车架受力简化图如下图图.副车架额定装载受力简图将此时受力的副车架看为简支梁见下图,以便进行强度刚度及弯曲变形的校核。
由下图,可以列方程组图.副车架等效简支梁简图可求得.即大小为.,方向与设定的方向相同。
可求得即大小为.,方向与设定的方向相反。
由以上,可画出实际的副车架等效梁示意图。
图.副车架实际等效梁简图列出弯曲剪力及弯矩方程段段.段.根据以上剪力和弯矩的求解,可以画出剪力及弯矩图如下图图.副车架额定载荷时剪力及弯矩图.副车架强度刚度校核对于塑性材料,其弯曲正应力强度条件为由即有.式中,梁内最大弯矩截面弯矩值抗弯截面模量梁截面对中性轴的惯性矩最大弯矩截面距中性轴最远处。
对与矩形副车架截面,截面惯性矩.即有由于副车架设计成对称的矩形,其截面上下边缘最大抗拉应力与最大抗压应力相等,即有在所选材料的许用应力范围内。
.副车架弯曲变形校核由以上知道副车架的等效简支梁形式,利用叠加法可求得梁的最大挠度和最大转角,然后进行副车架弯曲变形的校核。
当梁的形式为下图所示形式时,
