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非公路自卸车车架工装设计【摘要】非公路自卸车车架的工装设计是针对中小型矿山车的焊接结构车架，文中重点介绍了载重为50吨的矿山车车架工装的设计过程。
设计围绕矿山车工作的核心部件（发动机和减速器）来展开，以六点定位原理为基本的设计准则。
零部件的夹具设计过程中，定位特征多采用平面，目的是充分利用平面定位的优势来满足高精度装配尺寸的要求。
【关键词】非公路自卸车工装车架制造0 引言非公路自卸车包括两大类：铰接式自卸车和刚性自卸车。
刚性自卸汽车按传动方式又分为液力机械传动和电力机械传动自卸车两种[1]。
对非公路自卸车而言，车架部分的制造是整台车的核心部分。
车架的寿命决定了整车的寿命，因为车架会一直伴随整车直至报废。
车架工装设计的主要目的一方面是为了保证车架制造的精度要求，另一方面是为了提高生产效率，改善工人的作业环境。
1 设计基准方案的选择确定方案一、以过前悬挂中心且与传动系中心线平行的直线为水平基准线，以过前悬挂中心且垂直于传动系中心线的直线作为竖直方向的基准线，两直线的交点为设计中心。
方案二、以后悬挂上侧的工艺孔中心线和圆心分别作为设计基准线和设计中心。
方案三、以后尾座上的连接管件的孔中心线和圆心分别作为设计基准线和设计中心。
方案一严格遵守了设计中心提供图纸中关于传动系水平中心线的设计初衷。
该方案可以在车架的前悬挂上准确的定位出其基准的位置，只是前悬挂通常由铸件焊接成型，铸件毛坯在后续焊接过程中产生的焊接应力会对基准定位产生影响，不过这种影响可以通过时效处理[3]和机械加工来辅正。
方案二和方案三分别以铸造工艺孔定位，在经过初步的粗加工和开坡口后即进行焊接组合，孔的内壁加工精度很低甚至不加工。
另外，经过机加的孔会导致后悬挂或者后尾座承受冲击载荷[4]的能力下降，这在工程机械的设计中是不允许的。
经比较，确定为方案一。
2 TTM50车架工装详细设计2.1 前悬挂部分前悬挂包括左前悬挂、右前悬挂和小横梁。
组焊施工的思想是以小横梁的某一粗加工侧面为基准面与部件工装的基板接触，同时在已经过粗加工的矩形端面上开止口，来完成小横梁与左右前悬挂的组焊。
自卸车举升机构设计目录摘要..................................................................................................................................... Abstract.. (Ⅱ)第1章绪论 (3)1.1 课题的提出 (3)1.2 专用汽车设计特点 (5)1.3课题的实际意义 (6)1.4 国内外自卸汽车的发展概况 (7)第2章轻型自卸车主要性能参数的选择 (11)2.1整车尺寸参数的确定 (11)2.2质量参数的确定 (11)2.3其它性能参数 (14)2.4本章小结 (14)第3章自卸车车厢的结构与设计 (15)3.1自卸汽车车厢的结构形式 (15)3.1.1车厢的结构形式 (15)3.1.2车厢选材 (16)3.2车厢的设计规范及尺寸确定 (16)3.2.1车厢尺寸设计 (16)3.2.2车厢内框尺寸及车厢质量 (18)3.3车厢板的锁启机构 (17)3.4本章小结 (17)第4章自卸举升机构的设计 (18)4.1自卸举升机构的选择 (18)4.1.1举升机构的类型 (18)4.1.2自卸汽车倾卸机构性能比较 (21)4.2举升机构运动与受力分析及参数选择 (23)4.2.1机构运动分析 (28)4.2.2举升机构受力分析与参数选择 (29)4.3本章小结 (26)第5章液压系统设计 (27)5.1液压系统工作原理与结构特点 (27)5.1.1工作原理 (27)5.1.2液压系统结构布置 (28)5.1.3液压分配阀 (28)5.2油缸选型与计算 (29)5.3油箱容积与油管内径计算 (30)5.4取力器的设计 (31)5.5本章小结 (39)第6章副车架的设计 (40)6.1副车架的截面形状及尺寸 (40)6.2副车架前段形状及位置 (40)6.2.1副车架的前端形状及安装位置 (40)6.2.2 纵梁与横梁的连接设计 (43)6.2.3 副车架与主车架的连接设计 (36)6.3副车架主要尺寸参数设计计算 (37)6.3.1副车架主要尺寸设计 (37)6.3.2副车架的强度刚度弯曲适应性校核 (37)6.4本章小结 (44)结论 (45)参考文献 (46)致谢 (47)第1章绪论1.1 课题的提出专用自卸车是装有液压举升机构，能将车厢卸下或使车厢倾斜一定角度，货物依靠自重能自行卸下或者水平推挤卸料的专用汽车。
太原理工大学硕士研究生学位论文重型自卸车主副一体式车架的设计摘要目前，国内公路型重型载货自卸汽车整车的生产，主要由改装车厂在整车厂提供的基本型载货汽车平台上派生的自卸汽车底盘上，根据用户需求进行自卸作业系统的设计和改装生产，实现最终的自卸汽车整车。
随着我国重型载货汽车快速发展，专业用户对自卸汽车综合性能及可靠性要求的不断提升，使得改装设计生产模式已经不能适应自卸汽车细分市场的发展需求。
将重型自卸汽车以底盘与上装一体化设计是解决该问题的主要途径。
取消副车架自卸车的设计不仅能实现轻量化，而且可降低整车的重心，提高行驶稳定性，因此，进行取消副车架的重型自卸车主副一体式车架的设计研究具有十分重要的实际意义。
本文从重型自卸汽车车架与上装作业部分一体化设计为主线，通过对装有副车架的TY-1型自卸车车架为分析对象，提出设计硬点参数，在此基础上，取消副车架，提出直接与上装作业部分实现对接的专用自卸车车架总成结构设计方案，并进行分析，为专用自卸汽车整车一体化设计，提供核心部件的设计参考依据。
首先以装有副车架的TY-1型自卸车车架为研究对象，运用有限元方法对其进行静载工况、卸载初工况和货箱举升至45°工况的结构强度分析，并分析其自由模态，获得该车架的应力分布情况和动态特性，并对该车架进行了模态试验，得到车架前8阶自由模态频率和振型，验证有限元模型的可信性。
在此基础上，取消了副车架，并重新设计主副一体式车架。
该车I太原理工大学硕士研究生学位论文架纵梁的结构形式为工字型，基于等强度考虑，纵梁前部采用变截面结构，论文设计了四种纵梁截面尺寸的车架结构，且车架的静弯曲应力都能满足强度要求。
其次，对所设计的新车架进行相同工况下稳态力学分析，并比较各车架结构参数，通过综合分析对比，确定TY-G3型车架为所设计车架形式，该车架的强度优于TY-1型车架，重心降低14.35%，重量降低11.18%，满足设计要求。
TY-G3型车架的有限元模态分析结果显示，车架的一阶频率有所提高，动态性能得以改善。
摘要本文是对侧倾式自卸汽车副车架总成设计的简要说明。
本文首先对自卸车的设计特点以及国内外发展现状做了相关的概述，简要介绍了自卸汽车的历史跟发展前景。
文中通过对所给参数进行分析论证，对副车架纵梁的尺寸参数、材料选择，横梁的参数设计、材料选择，纵梁与横梁之间连接结构，举升机构在副车架上的安装方式进行了设计。
在设计副车架总成纵梁的的过程中，充分考虑了自卸汽车的经济性跟使用功能。
在其他部件的设计过程中，充分考虑了它们之间的相互配合，使它们能够协调工作。
所设计的副车架总成能够满足预期期望。
提供车厢、举升机构的安装位置，改善自卸汽车主车架的应力分布情况。
关键字：自卸汽车副车架总成，纵梁，横梁，连接结构安装位置，举升机构安装位置，设计ABSTRACTThat design specification is a simple explanation for the design of a subframe for a roll-type dump truck.In that design specification,a simple but clear view about the roll-type dump truck was given to help people understand the history of the roll-type dump truck better. To achieve that target,in this design specification,the deputy frame rails,the subframe beams,the connection of the deputy frame rails and the subframe beams,the installation location of lifting mechanism must be well designed.This subframe can achieve the expectation of the roll-type dump truck as that subframe also provide some place to install the lifting mechanism and the people expect,it also can make the roll-type dump truck have a better work situation. When design the subframe beams,the economic effect and the function was so on the others.Key words: subframe for a roll-type dump truck，deputy frame rails，subframe beams，location of connection，location of lifting mechanism，design目录第一章绪论.................................................. 错误!未定义书签。
SWCC75履带自卸车总体设计及方案分析SWCC75履带自卸车是一种适用于矿山、建筑等环境的运输设备，具有自卸、适应恶劣路况以及较高的载重能力等优点。
本文将从总体设计和方案分析两个方面介绍SWCC75履带自卸车的设计和优化。
一、总体设计1. 基本结构：SWCC75履带自卸车采用双层式结构，由底层车架、中层自卸箱和上层驾驶室组成，整体结构牢固，耐久性强。
2. 车架结构：车架采用高强度钢材，由桥架、横梁、纵梁等组成，具有较高的承载能力和稳定性。
3. 自卸箱结构：中层自卸箱采用侧翻卸料方式，结构简单实用，卸料速度快，有效提高了卸货效率。
4. 驾驶室结构：驾驶室采用全封闭式设计，配备空调和暖风，可以在极端环境下保证驾驶员的工作安全和舒适性。
5. 履带结构：车辆采用四履带结构，每个履带由众多小链环组成，具有极强的耐磨性和抗压能力。
6. 动力系统：车辆采用柴油发动机作为动力源，能够提供足够的动力支持车辆的运行，同时还具有低噪音、低排放等优点。
二、方案分析1. 车辆重心：在SWCC75履带自卸车设计过程中，需要考虑车辆的重心问题，因为履带自卸车在翻卸货物的过程中，容易出现倾翻的情况，所以需要通过优化车辆结构和配重等方案，提高车辆的稳定性和安全性。
2. 车辆载重能力：SWCC75履带自卸车的载重能力为约75吨，但在实际使用过程中，需要考虑车辆在不同路况下的行驶情况，如果路况较差或者卸货地点不方便，车辆的载重能力可能受到限制。
3. 自卸箱结构优化：在SWCC75履带自卸车的设计中，需要充分考虑自卸箱的结构优化，尽可能简化车辆的结构，使自卸箱的重量尽可能地轻量化，并且可以适应不同宽度和高度的货物，提高自卸效率。
4. 履带轮胎优化：履带轮胎是履带自卸车重要的组成部分，因此需要考虑轮胎材质和结构优化，使其具有耐磨性强、承载能力高等特点，同时在不同的路面情况下，能够更好地适应车辆的行驶需求。
总之，SWCC75履带自卸车是一种具有高效、稳定和安全等优点的运输设备，其设计和方案优化需要从整体结构、配重、自卸箱、履带轮胎等多个方面进行考虑和改进，以满足车辆的实际使用需求。
课程论文自卸式专用车车架设计课程名称：专用汽车设计姓名：伍达强学号：201131150421专业：车辆工程成绩：指导教师：刘庆庭摘要：介绍了主副一体自卸专用车架的设计过程，着重介绍了该车架的结构形式和特点，论述了车架结构形式的确定、纵梁的设计校核、横梁的布置及结构设计、横梁与纵梁连接形式及自卸结构的布局设计，对自卸车专用车架的设计有一定的指导作用。
关键字：自卸车专用车架结构设计Abstract：Focusing on the structure and characteristics of the frame, the design process of the major and auxiliary special frame in dump truck were described. Frame structure, design and check of the carling, Layout and structural design of beams, the connection of carling and beams, layout of dumping structure were elaborated, which accumulated some useful guidance to the design of special frame of dump truck.Key words： dump truck special frame; structural design1 前言车架作为汽车底盘的基础件，其结构形式直接影响着底盘各零部件的布置安装。
同时，作为底盘及整车的主要承载件，车架对整车的各项性能起着至关重要的作用。
因此在车架设计过程中，除考虑自身的强度要求外，还需考虑其它总成安装的方便性，并兼顾生产工艺条件。
为满足市场的需求，针对自卸汽车的特点，开发了一种主副一体自卸汽车专用车架。
课程论文自卸式专用车车架设计课程名称：专用汽车设计**：***学号：************专业：车辆工程成绩：****：***摘要：介绍了主副一体自卸专用车架的设计过程，着重介绍了该车架的结构形式和特点，论述了车架结构形式的确定、纵梁的设计校核、横梁的布置及结构设计、横梁与纵梁连接形式及自卸结构的布局设计，对自卸车专用车架的设计有一定的指导作用。
关键字：自卸车专用车架结构设计Abstract： Focusing on the structure and characteristics of the frame, the design process of the major and auxiliary special frame in dump truck were described. Frame structure, design and check of the carling, Layout and structural design of beams, the connection of carling and beams, layout of dumping structure were elaborated, which accumulated some useful guidance to the design of special frame of dump truck. Key words： dump truck special frame; structural design1 前言车架作为汽车底盘的基础件，其结构形式直接影响着底盘各零部件的布置安装。
同时，作为底盘及整车的主要承载件，车架对整车的各项性能起着至关重要的作用。
因此在车架设计过程中，除考虑自身的强度要求外，还需考虑其它总成安装的方便性，并兼顾生产工艺条件。
为满足市场的需求，针对自卸汽车的特点，开发了一种主副一体自卸汽车专用车架。
2 方案构思传统自卸车车架由主车架与副车架共同组成，主车架承载着各总成件的载荷，副车架布置自卸结构实现货物的倾卸（图1）。
自卸专用车架初步设想是取消副车架总成，将副车架上自卸结构移植到主车架上，既可以降低整车重心，又降低了成本。
车架结构大致拟定如下：选用边梁式框架式结构，车架由左右分开的两根槽型纵梁和横梁组成。
考虑到自卸车驾驶室后的位置所受弯曲应力较为集中，在重载时易发生变形，故在此段增加第三层纵梁。
车架前悬受力较小，出于轻量化和降低成本的考虑，从车架前端到发动机前托架处，车架纵梁由双层改为6 mm 的单层；后悬架附近重载时所受扭曲作用较大，故在后悬架前后支架处采用背靠背横梁联接，以保证车架后部有足够的强度；车架中部在行驶中应具有一定柔性，在满足强度的前提下车架横梁尽量减少，以减小通过不平路面时车架的扭曲变形(图2) 。
3 车架设计3.1 车架总体尺寸的确定3.1.1 车架纵梁材料的选择纵梁是车架的主要元件，也是车架总成中最大的加工件，其形状力求简单，载货汽车车架纵梁多取平直且断面形状不变或少变，以简化工艺，降低制造成本[1]。
本车架纵梁选用直通双层槽型纵梁，断面尺寸为250 mm ×70 mm ×（ 外层为6 mm ，内层为5mm ），大梁材料采用B510L ，下屈服强度为355 MPa 。
3.1.2 宽度的确定车架宽度必须根据整车总体布置来确定。
车架前段的宽度受前轮最大转向角的限制，最小值取决于发动机的外围宽度，车架后段的宽度受后轮距及悬架安装方式的影响[2]。
该车架前后悬架全采用钢板弹簧悬架，悬架支座均与纵梁下翼面和腹面铆接，为满足悬架的安装要求，确定车架宽度为800 mm 。
3.1.3 长度的确定车架长度主要取决于整车的长度，根据整车自卸货箱尺寸（4400 mm ×2200 mm ×800 mm ）及驾驶室总成等部件的布置情况，确定车架轴距为3800 mm ，其中前悬长1060 mm ，后悬长1225 mm ，总长6085 mm 。
3.1.4 车架纵梁的强度校核车架受力简图如图3所示。
整备质量G s =5000 kg ，载质量G g =20000 kg 。
前支反力：R f =G s (L−2b )+G e (c−2c 2)4Z =22 kN 。
由弯矩平衡dM x dx =0 ，求得最大弯矩点：X =[2R f −G s a L +G e (Z −c 1)c ][G s L +G e c ]⁄=1660mm 最大弯矩：M max=R f x−G s4L(x+a)2−G e4c[c1−(Z−x)]2=1901kN.mm取动载荷系数k d=2.5～4.0，考虑到车架多为疲劳损伤，故取d安全系数n=1.15～1.40[1]。
则动载荷工况下的最大弯矩为M dmax=k∗n∗M max= 6159kN.mm。
对于槽形断面，抗弯截面模量：W=t×h(h+6b)/6=307 083mm3纵梁危险截面的最大应力：σ=M dmax W⁄=200.55MPa由于材料的临界值为[σ]=355 MPa，此时σ≤[σ]，故该车架纵梁的设计满足要求。
3.2 横梁结构及位置的确定对于车架总成来说，纵梁首先应满足整车的强度要求，而合理布置横梁及其连接形式则是保证车架具有足够扭转刚度的必要条件，同时车架横梁又是底盘一些总成的安装基体，因此在确定各横梁的位置前必须充分考虑到整车各总成的布置情况，保证其安装的方便性[2]。
由于发动机前置，为满足驾驶室、发动机的安装要求，提高车架前悬的刚度，在车架前端设置前横梁和第二横梁，以保证前悬架和转向器等操纵的稳定性。
由于前横梁上翼面要装配驾驶室翻转支座，横梁采用6 mm的槽型横梁，在保证强度前提下，在横梁两端增加圆弧缺口，并在各横梁腹面增加工艺孔减重，同时方便制动管路通过。
前、后轴之间横梁的设置，除需考虑满足蓄电池、储气筒及油箱总成等外挂部件的安装要求外，还要考虑传动轴吊架支座的安装要求。
由于自卸车经常在坑洼工地上行驶，要求车架后悬架有较好的扭转刚度，因此须在后悬架前后支架处各加装一组背靠背横梁，但考虑到后悬架前支架处要布置自卸举升结构支持梁，亦可以用其兼做横梁。
车架后悬长度及后横梁的位置要依据自卸货箱尺寸、重心位置和举升角度来确定，除此之外还要考虑备胎、自卸油箱、安全支撑杆等其它附件的布置。
3.3 发动机悬置结构的确定在设计发动机悬置结构时，力求把发动机的振动通过支承体降低到最小，减振效果的好坏主要取决于悬置系统的结构型式、几何位置及悬置软垫的结构、刚度和阻尼等特性。
根据驾驶室内腔结构和发动机外形图确定此车架的发动机采用三点支承，其前悬置采用“V”型两点支承方式，后悬置设置在变速箱上，通过转轴软垫悬挂于横梁，同时在发动机飞轮壳设置辅助悬置，以解决悬置过度定位及前后悬置太长导致离合器壳、变速箱壳体易破裂问题。
3.4 自卸结构设计及各位置点的确定因T型自卸举升结构具有举升力系数小、省力，油压特性好，举升平顺、油缸活塞工作行程短，机构布置灵活等特点，故采用T型自卸举升结构[3]。
3.4.1 自卸油缸安装位置的设计根据T型自卸机构的尺寸参数要求，油缸支座的安装位置应低于车架上翼面位于后悬架处，故在此段增加8 mm内衬纵梁，内衬梁与车架腹面及下翼面铆接为一牢固整体，再在内衬梁内扣8mm槽型自卸纵梁，自卸纵梁与内衬梁内外交错焊接牢固，以避免自卸纵梁与车架纵梁直接焊接的不足。
在自卸纵梁上钻打油缸支座安装孔，装配油缸支座（图4）。
3.4.2 拉杆支撑板的设计自卸拉杆装配孔高出车架上翼面，要求具有较好的抗弯和抗扭特性，故拉杆支撑板采用厚度为20 mm的钢板制作，其下端分别用Φ120×12和Φ84×12的两根圆钢管贯穿并焊接牢固，钢管两端分别与自卸纵梁和内衬梁焊接，拉杆支撑板上端安装孔内加装耐磨轴瓦以减少摩擦，轴瓦与拉杆支撑板焊接牢固。
3.4.3 自卸翻转支座设计自卸翻转支座一般采用铸钢件，设计在车架尾端与车架上翼面和腹面紧贴铆接牢固。
考虑到重载举升时自卸翻转支座处受弯曲和扭曲应力较大，为提高此处强度，将自卸翻转支座、后横梁及车架纵梁铆接在一起，共同承载此处应力。
4 车架横梁的连接4.1 车架纵梁与横梁的连接根据车架前、后悬架以及其它各总成的安装位置，车架前端受力较小且纵梁为单层，为增加刚度将第一、二横梁与车架纵梁上下翼面直接铆接[1]。
4.2 后悬架前后横梁与纵梁的连接由于后悬架前后横梁与前后支架的位置较近，为防止干涉，在槽形横梁的两端增加梯形支架，先将梯形支架与车架纵梁腹面和下翼面铆接形成一个整体，再将横梁的上下翼面与梯形支架铆接，梯形支架的端头形状应逐步过渡，其厚度不得小于车架纵梁厚度的40%[3]。
5 结束语本文对自卸汽车车架从结构布局、材料选择和力学分析等方面进行了论述，介绍了主副一体自卸专用车架产品。
在设计中取消了自卸车传统的副车架总成，在车架左右双层纵梁内各铆接内衬梁，再在其内扣一槽形自卸纵梁，并在槽形自卸纵梁上钻打油缸支座安装用孔，安装油缸，从而降低了油缸安装高度，使整车的重心高度降低了140 mm，局部采用三层纵梁提高了车架的强度和刚度；自卸拉杆板采用三角形钢板结构，下端用两根钢管贯穿焊接牢固，安全可靠，加工简单，安装方便；自卸翻转支座直接铆在车架纵梁尾端，结构简单、成本低、机构运行可靠。
通过大量的研究和试验，该T型主副一体化结构车型性能稳定可靠，降低了成本和重心，同时也解决自卸车侧翻的实际问题，受到市场的欢迎。
该车型投产两年多来，得到了用户的认可，为企业带来了良好的经济效益和社会效益。
参考文献[1] 刘惟信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社,2001.[2] 汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册(设计篇)[M].北京:人民交通出版社,2001.[3] 徐达.专用汽车结构与设计[M].北京:北京理工大学出版社,1998.[4] 陈家瑞.汽车构造(下册)[M].北京:机械工业出版社,2005.。
