车辆工程毕业设计论文-北方奔驰前四后八自卸车改装设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-北方奔驰前四后八自卸车改装设计(编辑修改稿)内容摘要：

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 SF3100 型 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 SF3102 、 SF3103 、 SF3102C、 SF3102D 型四个系列，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 LN3101 型108t 自卸车，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 UnitRig 公司合作生产 Mark36 型 154t 矿用自卸车，其产品在南芬铁矿使用。 汽车问 世百余年来，特别是从汽车产品的大批生产以及汽车工业的大发展以来，汽车己经为世界经济的大发展、为人类进入现代生活，产生了无法估量的巨大影响，为人类社会的进步做出了不可磨灭的巨大贡献，掀起了时代的革命。 汽车的作用对国际化的发展起着不可磨灭的作用，首先，以美国为例 :美国汽车工业早己经发展成为与钢铁、建筑并列的三个最大的行业之一如今美国的信息产业与高薪技术产业发展迅猛，但汽车工业仍不失为美国产业最主要的支柱之一，在全球的汽车保有量中美国生产的汽车占 %。 日本汽车工业在 1941 年己经有 5 万辆的年产能力， 1955 年就能达到15 万辆。 研究的意义目的 针对目前的大量的土建和水利等工程的建设，自卸车得到了越来越广泛的应用，成为了建筑过程中的不可或缺的重要因素。 因此，我选择了“ 北方奔驰前四后八自卸 3 车改装设计”为自己的设计题目。 主要目的是针对目前对自卸车的广阔的市场需求来进行设计及改装，以北方奔驰前四后八自卸车为例来进行设计。 专用汽车市场愈来愈要求高技术含量、高附加值的产品。 目前，我国经济持续高速的增长，尤其在金融危机到来的时候，在国家的大力扶植下，很好的发展了道桥、测绘及房地产等相关行业，基于此，为自卸车的 发展提供了极大的空间。 20 世纪 80 年代，我国完成了工业化进程中的清华工业化阶段。 经过多年的经济和技术等方面的积累和 1998 年以后扩大内需政策的支持，以汽车和住宅需求启动为突破口，我国的工业化过程进入资本技术密集的重化工业化阶段，而重工化的中国为专用车带来了广阔的市场，尤其是重型自卸车。 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。 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。 4 第 2 章 自卸车主要性能计算 概述 自卸车的主要性能对于整车在实际运用过程中有着很重要的影响，他直接决定了自卸车完成任务的能力， 所以，在这一章中要对自卸车的各项主要参数进行计算，验证设计能够满足使用要求。 主要性能计算 专用汽车与普通汽车的区别主要是改装了具有专用功能的上装部分，能完成某些特殊的运输和作业功能。 因此在设计上，除了满足 基本型汽车的性能要求外，还要满足专用功能要求，这就形成了其自身的特点。 专用汽车设计多选用定型的基本型汽车底盘进行改装设计。 在根据所设计的专用汽车的功能和性能指标要求，在功率匹配、动力输出、传动方式、外形尺寸、轴载质量、购置成本等方面进行分析比较，优选出一种基本型汽车底盘作为专用汽车改装设计的底盘。 能否选到一种好的汽车底盘，是能否设计出一种好的专用汽车的前提。 如上所述，专用汽车底盘选型的好坏对专用汽车性能影响很大。 目前，改装专用汽车选用的底盘主 要是二类或三类汽车底盘，也有为某些专用汽车设计的专用底盘。 目前我国对于常规的自卸汽车通常是采用二类汽车底盘改装设计。 这是目前专用汽车设计中选用底盘型式最多的一种。 所谓 二类底盘，即在基本型整车的基础上，去掉货箱。 在改装设计的总布置时，在没有货箱的汽车底盘上，加装所需的工作装置或特种车身。 在专用汽车底盘或总成选型方面，一般应满足下述 要 求 : 对货运车用的总成应适应货运要求，保证货运安全无损。 对各种专用改装车的总成 适于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装选型设计 所选用的各总成工作应可靠，出现故障的机率少， 零部件耍有足够的强度和寿命，且同一车型各总成零部件的寿命应趋 于均衡。 5 所选用的底盘或总成，应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同等车型的先进水平。 而且在专用性能上 要 满足国家或行业标准的 要 求。 所选用的各总成要 便于安装、检查、保养和维修。 处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。 由上条件考虑，此次设计我所选用的汽车底盘为北方奔驰ND1312D50J 型汽车，其底盘为二类底盘，数据如下： 根据任务书的要 求，底盘型号为 ND1312D50J ，整备质量为 15495kg，额定载质量为 15375kg，质量利用系数为 1， 其主要技术参数如下表所示： 表 自卸车的主要技术参数 汽车总长 /mm 11180 汽车总宽 /mm 2500 汽车总高 /mm 3180 车厢 总长 / mm 8500 车厢总宽 /mm 2300 车厢总高 /mm 950 最大总质量 /kg 20900 整车整备质量 /kg 15495 最大装载质量 /kg 15375 车厢后倾角度 /176。 50 轴距 /mm 1500+5050+1450 前轮轮距 /mm 1995/1995 后 轮 轮距 /mm 1800/1800 轮胎数 12 轮胎规格 , 发动机的选择： 6 表 发动机 的主要技术参数 发动机 型号 系列 WP10 国 Ⅲ 机 生产厂家 潍柴 发动机型号 潍柴 汽缸数 6 燃油种类 柴油 气缸排列形式 直列 排量 排放标准 国 Ⅲ 最大输出功率 247kw 最大马力 336 马力 最大扭 矩 1250Nm 最大扭距转数 12001600r/min 发动机形式 水冷，四冲程，带排气门制动，直喷，增压中 冷 发动机净重 875kg 一米外噪音 104dB 额定转数 2200RPM 发动机尺寸 1525 730 1063mm 气缸行程 130mm 汽缸缸径 126mm 每缸气门数 2 进气形式 增压中冷 发动机的外特性： 发动机的输出转矩和输出功率随着发动机的转速变化的二条重要特性曲线，为非 7 线形曲线。 工程实践表明，可用而次三相式来描述汽车发动机的的外特性，即 cbnanT eee  2 （ ） 式中 eT —— 发动机输出转矩 (Nm)。 en —— 发动机输出转速 (r/min)。 a、 b、 c—— 待定系数，有具体的外特性曲线决定。 根据外特性数值建立外特性方程式 如果已知发动机的外特性，则可利用拉格朗日三点插值法求出公式中的三个待定系数的 a、 b、 c。 在外特性曲线上取三点，即 1eT 、 1en 、 2eT 、 2en 及 3eT 、 3n ，依拉氏插值三项式有 ))(( ))(())(( ))(())(( ))(( 2313 2131232 1323121 321 eeee eeeeeeeee eeeeeeeee eeeeee nnnn nnnnTnnnn nnnnTnnnn nnnnTT     （ ） 将上式展开，按幂次高低合并，即可得三个三个待定系数为： ))(())(())(( 2313 33212 23121 1 eeee eeeee eeeee e nnnn Tnnnn Tnnnn Ta  （ ） ))(( )())(( )())(( )( 2313 3213212 2313121 132 eeee eeeeeee eeeeeee eee nnnn Tnnnnnn Tnnnnnn Tnnb     （ ） ))(())(())(( 2313 3213212 2313121 132 eeee eeeeeee eeeeeee eee nnnn Tnnnnnn Tnnnnnn Tnnc  （ ） 因为不知道外特性曲线图，故按经验公式拟合外特性方程式。 如果没有所要发动机的外特性，但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，可用下列经验公式来描述发动机的外特性： 22 )()( etpt pememe nnnnTTTT  （ ） 式中 emT —— 发动机最大输出转矩（ Nm）； tn —— 发动机最大输出转矩时的转速（ r/min）； pn —— 发动机最大输出功率时的转速（ r/min）； pT —— 发动机最大输出功率时的转矩（ Nm）。 pemp nPT 9550 （ ） 由公式（ ）和公式（ ）可得 8 2222)()()()(2)(pttpememptpemtptpemnnnTTTcnnTTnbnnTTa （ ） 对台架试验数据用修正系数 μ 进行修正，才能得到发动机的使用外特性。 按 GB标准试验中 μ=～。 图 发动机万有特性曲线 变速器的 选择： 表 变速器的主要参数选择 型号 CA10TA160m 直接挡变速器 系列 CA10TA(X)160/190/210m 生产厂家 一汽 9 变速箱形式 双中间轴，主副箱结构，副箱带同步器 油 容量 13/（带取力器） L 重量 342kg 倒档 2 传动比 倒档 1 传动比 10 档传动比 1 9 档传动比 8 档传动比 7 档传动比 6 档传动比 5 档传动比 4 档传动比 3 档传动比 2 档传动比 11 1 档传动比 最大输出转矩 1600Nm 换挡方式 手动 操纵方式 直接操纵，远距离单、双杆操纵 汽车的行驶方程式 自卸车 在直线行驶时，驱动力 和行驶阻力之间的关系式如下： t f w i jF F F F F    （ ） 式中 tF—— 驱动力； fF —— 滚动阻力； wF —— 空气阻力； iF —— 坡度阻力； jF —— 加速阻力。 10 驱动力 tF 的计算 液化石油气汽车在地面行驶时受到发动机限制所能产生的驱动力 tF 与发动机输出转矩 eT 的关系为： dget riiTF ημ0= （ ） 式中 gi —— 变速器某一挡的传动比； 0i —— 主减速器传动比； —— 传动系统某一挡的机械效率； dr —— 驱动轮的动力半径；  —— 发动机外特性修正系数。 一档传动比 ig1=； 主减速器传动比 i0=； 一档传动效率  =； 发动机外特性修正系数  =； 驱动轮的动力半径 dr =。 发动机输出转矩最大时，驱动力最大，此时Te=1250Nm 所以求的 tF = 滚动阻力 fF 的计算 液化石油气汽车的滚动阻力 fF 的计算公式为： c osgfmF af  （ ） 式中 am —— 整车整备质量 ；  —— 道路坡度角； f —— 滚动阻力系数。 整车整备质量 am =30870kg； 道路坡度角，按照国家规定取 30%，约为 176。 ； 滚动阻力系数 f的取值范围是：良好的沥青或混凝土路面 ~。 f=f0+kv= 所以空气阻力 fF = 坡道阻 力 iF 的计算 11 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： s ingmF ai  （ ） =30870 sin 176。 = 空气阻力 wF 的计算 汽车的空气阻力与车速 v 的平方成反比，即 20 4 vACF DDw  （ ） 式中 DC —— 空气阻力系数可取为 ～ ； DA —— 迎风面积（ m2），可按 BHA 估算，轮距 B 为 2500mm，整车高度 H 为3180mm，所以求得 DA =。 所以 20 . 0 4 7 0 . 6 7 . 9 5 5 0 5 6 . 0 4 7 5wF     N 加速阻力 jF 的计算 加速阻力是汽车加速行驶时所需克服的惯性阻力计算公式为 jmF aj  （ ） 式中 j —— 汽车加速度（ m/s2）； am —— 汽车整备质量（ kg）；  —— 传统系统回转质量换算系数。 可按下述经验公式估算  值： 2211 gi  （ ） 代入得： )s inc o s(212   fCCBvAvjm aaa 求解得： jmF aj  = 综上，发动机提供的驱动力能够克服各种阻力驱使汽车行驶。 汽车最高车速的确定 汽车最高车速的计算（其它参数见表 ）。 1769 5 5 0 9 5 5 0 7 0 02400emppPT n     0. 0013450 15001900/2479549)( T 22em ===pte nnTa 12 222472 1 4 5 0 ( 1 5 0 0 9 5 4 9 )2 ( )1900 3 . 7 0 3 8( ) ( 1 4 5 0 1 9 0 0 )t e m ptpn T Tbnn     2 222() ( 1 5 0 0 1 2 4 1 .3 7 ) 1 4 5 01 5 0 0 1 1 8 5 .2 8( ) ( 1 4 5 0 1 9 0。