重型自卸车主副一体式专用车架设计
重型自卸车主副一体式专用车架设计
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。
8米无垫木中顶自卸车的副车架设计
近 几年 来 ，随 着用 户 对 大 型 自卸 车 的 市 场 需 求 越 来 越 大 ，我 厂 也 紧跟市场步伐 ，自主研究开发 了多个品种的大型 自卸汽车 ，但 是 ８米 中顶 自卸 车 目前 在 国内 仍无 汽 车 厂 开 发 ，在 国 内仍 属 空 缺 。 而 我 厂 敢 于 创 新 ，大 胆 提 出了 ８米 自卸 车 的副 车 架 设 计 理 念 ，并 取 消 了传统的垫木设计 ，在降低了车子重心的 同时仍能保证车子平衡 。 本 文 着 重介 绍 了 ８米 无垫 木 中顶 自卸 车 的副 车架 设 计 。
频技术结合在其中的应用 ，结合 ＰＬＣ自身存在 的优点 ，比如人机互 ２０１１，３８（５）：９１—９２．
动性能强等优 点 ，实现了变频器操作与监控技术相结合 ，弥补 了设 ［４］邓丽霞．变频 器与 ＰＬＣ在电机 多段速控制中的应用［Ｊ］．中国高新技
备的不足 ，从而使变频器在越来越多的行业得到了广泛 的使用 。因 术 ，２０１２，２３（４）：１３３—１３４．
副 车架 起最 关 键 作用 的部件 就 是 起升 支 座 总成 如 图 ２所 示 ：
副车架另一关键部件是后横梁和后翻支座总成 ，如图 ３所示 ，
■ 赛
其 主要 作 用是 支 撑 车厢 ，并 使 车 厢 绕后 翻轴 做 圆周 转 动 。后 翻轴 采 用直径 ８０ｒａｍ的轴 ，后翻轴衬套公差经过多次试验与计算采用上偏
通 过 拉杆 与 三 角板 连 接 ，三 角 板再 连 接 油缸 和车 厢 使 得油 缸 和 车 厢 轴采 用 直径 ７５ｍｍ 的轴 ，衬 套公 差 采 用 上偏 差 （＋０．２５），下 偏 差 （＋
在 举 升过 程 中 不 至于 左右 摇 晃 ，保证 了车 厢卸 货 时 的平 稳 性 。
重型自卸汽车设计(驱动桥总成设计)(有cad原图)
重型自卸汽车设计（驱动桥总成设计）摘要驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能，对于重型自卸汽车也很重要。
驱动桥位于传动系的末端，它的基本功用是将传动轴或变速器传来的转矩增大并适当减低转速后分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力，纵向力和横向力。
通过提高驱动桥的设计质量和设计水平，以保证汽车良好的动力性、安全性和通过性。
此次重型自卸汽车驱动桥设计主要包括：主减速器、差速器、轮边减速器、车轮传动装置和驱动桥壳进行设计。
主减速器采用中央减速器附轮边减速器的形式，且中后桥采用双级贯通式布置形式，国内外多桥驱动的重型自卸汽车大多数采用这种布置形式；本设计主减速器采用了日益广泛应用的双曲面齿轮；差速器设计采用普通对称圆锥行星差速器；车轮传动装置采用全浮式半轴；驱动桥壳采用整体型式；并对驱动桥的相关零件进行了校核。
本文驱动桥设计中，利用了CAD绘图软件表达整体装配关系和部分零件图。
关键词：驱动桥、主减速器、差速器、半轴、双曲面齿轮THE DESIGN OF HEAVY SELF UNLOADINGTRUCK(THE DESIGN OF TRANSAXLE ASSEMBLY)ABSTRACTDrive axle is the one of automobile four important assemblies. It’s performance directly influences on the entire automobile，especially for the heavy self unloading truck . Driving axle set at the end of the transmission system. The basic function of driving axle is to increase the torque transported from the transmission shaft or transmission and decrease the speed ,then distribute it to the right、left driving wheel, another function is to bear the vertical force、lengthways force and transversals force between the road surface and the body or the frame. In order to obtain a good power performance, safety and trafficability characteristic, engineers must promote quality and level of designDriving axle design of the heavy self unloading truck mainly contains: main reduction, differential, wheel border reduction, transmitted apparatus of wheel and the housing of driving axle. The main reducer adopts central reduction along with wheel border reduction. And also the design have the same run-through structure between middle transaxle and the rear one with heavy trucks home and abroad that have several transaxles. Hypoid gear, a new type gear is a good choice for the main reducer of heavy self unloading truck. The differential adopted a common, symmetry, taper, planet gear. Transmission apparatus of wheel adopted full floating axle shaft, and the housing of driving axle adopted the whole pattern,and proofread interrelated parts.During the design process, CAD drafting software is used to expresses the wholes to assemble relationship and part drawing by drafting.Key words：driving axle, the main reducer，differential, wheel border reduction, half shaft, hypoid gear目录第一章绪论 (1)§ 1.1 驱动桥简介 (1)§ 1.2 驱动桥设计的要求 (1)第二章驱动桥的结构方案分析 (3)第三章驱动桥主减速器设计 (6)§ 3.1 主减速器简介 (6)§ 3.2 主减速器的结构形式 (6)§ 3.3 主减速器的齿轮类型 (6)§ 3.4 主减速器主动齿轮的支承型式 (7)§ 3.5 主减速器的减速型式 (8)§ 3.6 主减速器的基本参数选择与设计计算 (8)§ 3.6.1 主减速比的确定 (8)§ 3.6.2 主减速器齿轮计算载荷的确定 (9)§ 3.6.3 主减速器齿轮基本参数选择 (10)§ 3.6.4 主减速器双曲面锥齿轮设计计算 (12)§ 3.6.5 主减速器双曲面齿轮的强度计算 (21)§ 3.7 主减速器齿轮的材料及热处理 (25)§ 3.8主减速器第一级圆柱齿轮副设计 (26)§ 3.8.1基本参数设计计算 (26)§ 3.8.2圆柱齿轮几何参数计算 (27)§ 3.9轮边减速器设计及计算 (28)§ 3.9.1轮边减速器方案的确定 (28)§ 3.9.2轮边减速器各齿轮基本参数的确定 (28)§ 3.9.3各齿轮几何尺寸计算 (29)第四章差速器设计 (31)§ 4.1差速器简介 (31)§ 4.2 差速器的结构形式的选择 (31)§ 4.2.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理 (32)§ 4.2.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 (33)§ 4.3差速器齿轮主要参数的选择 (33)§ 4.4差速器齿轮的几何尺寸计算与强度校核 (36)第五章驱动车轮的传动装置 (39)§ 5.1车轮传动装置简介 (39)§ 5.2半轴的型式和选择 (39)§ 5.3半轴的设计计算与校核 (39)§ 5.4半轴的结构设计及材料与热处理 (41)第六章驱动桥壳设计 (42)§ 6.1 驱动桥壳简介 (42)§ 6.2 驱动桥壳的结构型式及选择 (42)§ 6.3 驱动桥壳强度分析计算 (43)§ 6.3.1当牵引力或制动力最大时 (43)§ 6.3.2通过不平路面垂直力最大时 (44)第七章结论 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录A (49)第一章绪论§ 1.1 驱动桥简介在科学技术快速发展的今天，随着汽车工业的不断进步，汽车的各项性能指标也在不断提高，作为传动系末端的驱动桥的设计，更要有进一步的改进，以适应市场的需要，促进汽车行业的发展。
副车架设计说明书
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。
某主副一体式自卸车车架强度特性分析_刘伦伦
图 7 原车架（左）与新车架紧急转弯工况应力图
2．6 静态强度结果分析 在 4 种典型工况下， 新车架的最大应力值均小于
原车架，表明新车架结构合理应力分布更均匀，具体数 值如表 3 所示。在满载扭转工况下，新旧车架第 3 横梁 与纵梁连接处应力均很大，安全系数较低，建议将第 3 横梁连接板加厚 1~2 mm， 在各工况下车架后悬段的 应力都远低于材料的屈服强度， 可以考虑适当对该段 进行减重处理。通过测量计算，新车架在安全系数不减 反 增 的 条 件 下 ， 其 车 架 质 量 减 少 109 kg， 减 重 约 为
第 32 卷第 2 期
成的应力云图结果如图 4～图 7 所示。
图 4 原车架（左）与新车架满载弯曲工况应力图
6．5％，重心下降 29 mm，约为 14．4％。
表 3 原车架与新车架应力对比
工况
满载 弯曲
满载 扭转
原车架
新车架 原车架 新车架
紧急 制动
原车架 新车架
紧急 转弯
原车架 新车架
应力最大值/ MPa
13
1 建立车架 3D 模型
文中所分析的车型为重型矿用 6×4 自卸车， 轴距
为 3 800 mm，整备质量为 12．2 t，最大设计总质量为 25
t。 原车架和新车架均采用边梁式梯形结构，整体前宽
自卸汽车结构设计
1
1.1普通自卸汽车底盘选型
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。
在这个历史阶段，力求探索汽车工业管理的改革，国家决定试办汽车工业托拉斯，实施了促进汽车工业发展的多项举措，60年代中期工业托拉斯停办。与此同时，汽车改装业和摩托车制造业起步，重点发展了一批军用改装车，民用消防车、救护车、自卸车和牵引车相继问世，并为社会经济发展提供了城市、长途和团体这三大类客车。北京最早试制二轮摩托车提供军用，之后南京、南昌和济南等地相继试制三轮摩托车和机器脚踏车，当时主要用于军事、邮电、体育和城市短途运输，摩托车工业处于起步阶段，与汽车工业创建密切相关的汽车科研事业和专业教育体系初步形成。
中国汽车工业经过50年的发展，特别是改革开放20年来的发展，取得了长足进步。“六五”、“七五”和“八五”这3个5年计划以平均17.54％和24.5％的速度大幅增长；1994年后产品结构调整，每年以3～7％的速度持续增长。从此,中国的汽车工业发展形成了,向大规模、专业化、高水平的生产型过渡,以形成在国际上的竞争力.
主副梁一体式自卸车车架动态特性分析
主副梁一体式自卸车车架动态特性分析赵利杰;张瑞亮;王铁;李国兴【摘要】对轻量化、低重心的主副梁一体式自卸车车架结构进行了动态分析.利用Hyperworks软件建立了新型车架的有限元模型,提取前4阶固有频率及其对应模态振型,把有限元模态分析结果与试验模态结果进行了对比,误差较小且模态的振型也基本一致,验证了车架有限元建模的有效性.并且结合路面激励对新型车架动态特性的影响,做了实车道路试验,依据试验结果对新型车架的动态性能进行了评价.分析表明该车架的动态特性表现良好,为后续新型车架的试制与量产提供了参考和依据.%Made a dynamic analysis for a major and auxiliary integral dump-truck-frame structure which has a lightweight and low center of gravity.The new frame's finite element (FE) model was established by Hyperworks and calculate the first four natural frequencies and the corresponding mode shapes.The results of FE model and the modal test were compared, deviation was small and mode shapes were basically identical, the finite element model was proved to be correct. And according to the road excitation response of the new frame, conduct the road experiment of the new frame.On the basis of the test results, the dynamic performance of the new frame was analyzed and evaluated. The result showed that the dynamic performance of the new frame was good, and the results provided reference and basis for the trial production and mass production of the new frame.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】5页(P44-48)【关键词】一体式;自卸车;车架;有限元;模态分析;动态特性【作者】赵利杰;张瑞亮;王铁;李国兴【作者单位】太原理工大学车辆工程系,山西太原 030024;太原理工大学车辆工程系,山西太原 030024;太原理工大学车辆工程系,山西太原 030024;太原理工大学车辆工程系,山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TH16;U463.1自卸车车架是整个自卸车上最重要的承载部件，车辆在行驶过程中不仅要承载货物，而且还要承受来自路面和发动机的激励。
自卸车举升机构与副车架的结构分析及优化
自卸车举升机构与副车架的结构分析及优化摘要：自从自卸车出现以来，给人们的生产带来了极大的方便。
自卸车最大的优点就是卸货方便，改变了传统的人工卸货，缩小了各种货物的时间周期，尤其是在工程建设方面，极大的提高了效率。
随着科技的不断发展，人们可是不断地对自卸车的举升系统进行优化，近些年计算机也逐渐运用到了自卸车举升系统的设计与优化。
本文将就自卸车举升机构与副车架的结构及其优化进行简要分析。
关键词：自卸车；举升系统；副车架；优化引言自卸汽车指通过液压或机械举升而自行卸载货物的车辆，车厢配有自动倾卸装置的汽车，又称为翻斗车、工程车。
自卸汽车之所以能够将其车厢举升一定的角度，并使其车厢内的货物自动滑落，是因为其将自身的动力传输的液压系统，为液压系统提供动力，并将车厢举起，当货物卸载完成之后，车厢又会自动复位。
由于自卸车在自卸过程中，货物是从车厢内自动滑落，这就需要货物不会因为滑落而损坏，所以自卸车主要运用与工程或者农业生产中。
在实际工作中，其极大的提高了工作效率，为人们带来了极大的方便。
1.自卸车的种类现在对于自卸车的需求越来越大，对其要求也越来越多了，所以自卸车的种类也就越来越多了，按自卸车的用途可将其分为两大类：第一类为重型和超重型自卸车，其装重量都在20t以上，一般不作为公路运输用。
一般运用与工程建设以及一些大型矿山等。
在这些地方，自卸车会与一些大型转载设备或者挖掘设备配套使用，以便装、运、卸生产线，以此来提高效率。
由于这些车的载重量极大，一般只会在工地等一些特定的环境下使用，所以其不受到公路法的限制。
另一类就是普通自卸汽车，其装在量一般都不超过20t，小型的只有几吨的载重量。
在实际生产中它主要承担一些抗摔的松散货物运输。
其主要运用些短途的公路运输，毋庸置疑它会受到公路法的限制。
比如一些小型的工程车和自装卸垃圾汽车等。
此外，为了适应各种各样的工作环境，现在的自卸式货车的卸载方向，也越来越多。
但是由于传统的后倾式比较方便，技术也比较成熟，所以一般的自卸式货车都采用后倾式。
自卸汽车设计
摘要去年以来，我国专用车市场取得较好的经营业绩，全国395家改装车企业改装汽车23.06万辆，销售23.05万辆。
自卸汽车27125辆，占总量的11.76％。
随着国内基础设施建设需要不断增加，自卸车产量近年来一直保持较高产销量，在专用车综合产量中保持第一位置，但在种类、型式、材料运用方面与国外还有一定的差距。
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。
接着，从车厢的设计、举升机构的设计、取力器的设计等方面进行了EQ3090自卸车的总体设计，并对主车副车架进行了改装与设计。
对整个EQ3090自卸车的外廓尺寸、轮距与轴距尺寸、前悬后悬以及整车的装载质量、整备质量、总质量和轴载质量进行了相关的计算与设计。
关键字：自卸汽车总体布置设计副车架轴载质量举升机构AbstractSince last year, our country Special Purpose Vehicle industry is in the boom, with 395 car refit enterprise all around the country refitting 230.6 thousand cars, selling 230.5 thousand. auto unload vehicle the 27125 car, account for 11.76% of total deal. along with the development of local foundation facilities, in recent years auto unload vehicle yield has been keeping in higher production & sales, remains in the first place in Special Purpose Vehicle production. However, in aspects of category, pattern, material application, compared with foreign countries there is still a long way to go.In this paper, firstly, I made a general about the auto unload vehicle design and its development domestic and abroad. Then, at the point of compartment, rising organization etc, I started the design of the EQ3090 auto unload vehicle. Also, I refit and designed the vice-car stalk.To whole EQ3090 the lading quantity, reorganization quantity, measure, tread, wheelbase, forward suspension behind，proceeded the related calculation and design.Key words: auto unload vehicle total arrangement vice-car stalk raising organization1 概述1.1 专用汽车设计特点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。
自卸车副车架的分析及优化
ｂｙ １５％ ，ａ ｎ ｄｔ ｈｅｌｏｗｅｓｔｆｕｅｌ ｃｏｎｓｕｍｐｆｉｏｎ ｒａｔｅ ｄｅｃｒｅａ ｓ ｅｄｂｙ２％ ．
图 ３ 副车架有限元模型
收 稿 日期 ：２０１１－０４－０７ 基 金项 目：广西科学研究 与技术 开发项 目（桂科能 １０１０００２６） 作 者简介 ：黄 伟 （１９６３一 ），男 ，广 西人 ，教授 ，工学博 士 ，研究 方 向：机械设计 及理论 ；陆海 漫 （１９８６一 ），男 ，广西人 ，硕 士 ，研 究方
ＭＰａ，材 料 密度 为 ７ ８５０ ｋｇ／ｍ ，松柏 比为 ０－３，屈服 极 载到车架 。自卸车举升时要求平稳的停在路面上 ，因
限为 ２３５ ＭＰａ。
此给副车架纵梁施加 了 ｙ方向的约束 ，对前横梁施
２．３ 有 限元 模 型 网格 划 分
加了 、ｙ 、ｚ方 向的约束 ，对后横梁施加 了 ｙ、ｚ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｕｂｆｒａｍｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｕｃｋ Ｔｒｕｃｋ
ＨＵＡＮＧ Ｗ ｅｉ，ＬＵ Ｈａｉ—ｍａｌｌ，ＯＵ Ｃｈａｎｇ－ｓｏｎｇ，ＹＡＮＧ Ｃｈｕｎ—ｌａｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａ ｎｎｉｎｇ ５３０００４，Ｃｈｉｎａ）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇａｓｏｌｉｎｅ ｅｎｇｉｎｅ；ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｐｅｒｃｈａ ｒｇｅｒ
自卸车专用车架设计
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。
重型自卸车车架结构强度分析与改进研究
重型自卸车车架结构强度分析与改进研究郝明刚;王铁;陈峙;褚玉锋;刘伦伦;姚鹏华【摘要】针对TY型自卸车车架结构设计是否合理的问题,将有限元分析方法应用到车架结构强度分析中.首先对车架模型做了合理的简化,建立了基于Hypermesh的车架结构有限元模型,并分析了弯曲、扭转和举升等多种工况下车架的应力情况；针对举升工况下车架第四横梁区域应力集中现象,提出了相应的车架结构改进方案；将第4横梁及其上连接板高度相应的加高,重新布局该处的螺栓孔,并对改进后的方案进行了强度校核.研究结果表明:改进后举升瞬间车架的最大应力减小了71.8 MPa,举升45°工况下车架的最大应力减小了55.2 MPa,弯曲工况和扭转工况下车架最大应力也有不同程度地降低,避免了该区域的应力集中现象,验证了该改进方案的有效性,为后续车架结构的改进提供了参考依据.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2014(031)005【总页数】4页(P587-590)【关键词】自卸车;车架;强度分析;改进【作者】郝明刚;王铁;陈峙;褚玉锋;刘伦伦;姚鹏华【作者单位】太原理工大学车辆工程系,山西太原030024;太原理工大学车辆工程系,山西太原030024;太原理工大学车辆工程系,山西太原030024;太原理工大学车辆工程系,山西太原030024;太原理工大学车辆工程系,山西太原030024;太原理工大学车辆工程系,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TH114;U463.320 引言自卸车工作环境复杂、行驶工况恶劣且承载质量大，车架作为自卸车的承载基体，承受着汽车行驶过程中所产生的各种力和力矩［1-2］。
由于车架性能直接影响整车的安全性能，车架必须要有足够的强度和刚度以抵抗外力引起的变形和破坏［3］。
有限元分析方法作为一种先进的分析手段，在车辆结构设计中发挥着越来越重要的作用。
目前，有限元技术在车架分析中大多集中在有限元建模方法［4］、结构优化设计［5］以及动态特性预测与分析［6］等方面。
主副梁一体化自卸车车架改进
主 副梁 一体 化 自卸 车 车架 改进
王晓萍 ， 李 军
（ 湖北工 业职 业技术 学 院 机 电工程 系 ， 湖北 十堰 ４ ４ ２ ０ ０ ０ ）
摘 要： 设计一种主副梁一体化 自 卸车架， 旨在将现有 自卸车结构进行改进， 从而 减 少制造成 本， 降低 加 工难度 ， 简化 装配 工 艺 ， 减 轻 整 车 自重 ， 同时达 到 与 原 有 结构 自卸 车的 功 能及 使 用 性
为此 ， 我们提出一种技术改进方案为： 在原有结
架。此车架 由车架本体 、 油缸支架连 接板 、 车厢挡
举 升过 程 中整车 侧 翻等 ， 给 客 户 和生 产 厂 家 造成 很 构基础上， 取 消副 车架， 设计主副梁一体化 自卸车
基金项目： 湖北工业职业技术学院科研基金项 目（ ２ ０ １ ４ Ｋ Ａ ０ ２ ） 。 作者简介： 王晓萍（ １ ９ ７ １ 一 ） ， 女， 湖北工业职业技术学 院机电工程系讲师 ； 李
主梁局部加强板与车架本体铆接与车架中部受力最 定 ， 更好 地 满足城 乡 公路 限高 条 件下 的车 辆通 过 能 大部分 ， 以起到加强车架强度的作用 ， 整体车架承载 力。本设计方案已经申请实用新型专利。 能力更强、 抗冲击性更好 。车架尾部 的翻转套 管与 车架本体焊接 ， 以备后续的底盘改装工作。
化车架可以有效降低整车质量 ， 降低燃油消耗 ， 提高
装载 质量 ， 从而 提高运 输效率 。 本着 自卸汽 车 轻量 化 设计 的理念 ， 并 有 效解 决
１ 背景技术
车架作为汽车的装配基体和承载基体是底盘最
重要的组成部分 ， 其性能关 系到整车的寿命 ， 因此 ， 以上问题 ， 十堰瑞恒汽车装备有限公 司提 出一种主 通过对现有的装有副车架 自 开发设 计适 用 于 自卸 车专用底 盘 的 自卸 车车架 具有 副梁一体化 自卸车架 ，
副车架设计说明书
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 required.And that subframe also provide some place to install the lifting mechanism and the compartment.As 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 considered.And 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 (1)1.1 课题的研究背景、意义 (1)1.1.1、课题的研究背景 (1)1.1.2、课题的研究意义 (1)第二章副车架总体方案设计 (4)2.1副车架截面形状及尺寸的设计 (6)2.2副车架前端形状的设计 (7)2.3举升机构位置的设计 (8)2.4连接结构安装位置的选择 (9)2.5铰支座位置的设计 (11)2.6副车架在二类底盘上的布置 (11)第三章副车架及相关零部件结构设计 (13)3.1纵梁的设计 (13)3.1.1纵梁结构、材料设计 (13)3.1.1纵梁强度校核 (13)3.2横梁的设计 (19)3.3连接结构的设计 (20)3.3.1副车架纵梁与横梁的连接方式的选择 (20)3.3.2铆缝的强度计算 (21)3.3.2焊接强度的计算 (22)3.4铰支座的设计 (23)3.4.1车厢与副车架连接铰支座的设计 (23)3.4.2举升机构与副车架连接铰支座的设计 (24)第四章结论 (25)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)第一章绪论1.1 课题的研究背景、意义1.1.1、课题的研究背景自卸汽车是利用汽车本身的发动机动力驱动液压举升机构，使车厢倾斜一定角度进行卸货，并依靠车厢自重自动落下复位的专用汽车。
前顶自卸车主副车架联接的设计探析
螺栓或其他形式的联接。
2.实例 根据以上选取原则，下面以中国
重汽生产的ZZ3317N4667C1自卸车底 盘为例，其主副车架的联接图如图8 所示。
从图8可见： (1)联接件依次为(从左至右)：限位 槽钢、Ｕ形夹紧螺栓、止推联接板、联
接支架、止推联接板、主车架护板、Ｕ
形夹紧螺栓、后翻转联接支架。
(2)各联接件间最大间距为960 mm。 (3)前后两端采用Ｕ形夹紧螺栓紧 固，前端Ｕ形螺栓与副车架前端相距
图2 止推联接板
1.副车架； 2.止推联接板； 3.主车架。
图3 联接支架
1.副车架；2.上支架； 3.橡胶垫板；4.下支架。
1.副车架；2.主车架护板；3.主车架。 图4 主车架护板
图5 限位槽钢
1.副车架； 2.限位槽钢； 3.主车架。
2011.1 57 专用汽车与配件 Special Purpose Vehicle & Parts
(4)在车架中部(受扭载荷最大的范 围区间)不允许采用Ｕ形夹紧螺栓，可 采用止推联接板联接。
(5)在用止推联接板或大联接板联 接时，尽量考虑预留在底盘纵梁上的 圆孔而尽可能地少打孔，打孔时要遵 循底盘改制的规范，严禁在底盘纵梁 上有气割孔。
(6)在车架的后桥及后板簧处，只 允许使用防护板而不允许使用U形夹紧
为防止主车架纵梁下翼面发生变形，在Ｕ形夹紧螺栓固定的部 位应在其内侧衬以木块，但在消声器附近，必须以垫铁作内衬。 2.止推联接板
止推联接板是自卸车主副车架之间常用的一种联接结构(图2)， 止推联接板上端通过焊接与副梁固定，而下端则利用螺栓与主车架 纵梁腹板相联接，一般相邻两止推联接板之间的距离在500~1 000 mm范围内。止推联接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移动。 3.联接支架[1]
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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。
最后，结合尺寸优化和拓扑优化的方法对TY-G3车架结构进行优化设计，车架的重量减少了0.29t，降低幅度为19.2%，在实现车架轻量化的同时，车架的材料布置更加合理，强度也得以提高。
关键词：低重心，重型自卸车，副车架，变截面，优化设计II太原理工大学硕士研究生学位论文HEA VY-DUTY DUMP TRUCK INTEGRAL FRAME DESIGNABSTRACTAt present, the domestic road type heavy duty truck dump truck production, the basic type of truck platform provided by the modified car factory in the vehicle on the dump truck chassis derived according to user needs to design the dump operation system and modified production, realize self unloading automobile final.With the rapid development of China's heavy truck, dump truck professional users requirements for comprehensive performance and reliability of continuous improvement, make the modification design mode of production has been unable to meet the development needs of market segments of the dump truck. Heavy dump truck chassis and is provided with integrated design is the main way to solve the problem. Cancel the auxiliary frame design of dump truck can not only realize the lightweight, but also can lower the center of gravity, improve driving stability. Therefore, has a very important significance for heavy duty dump truck integral frame design to cancel the auxiliary frame.This paper with the frame of heavy dump truck is part of integrated design and operation as the main line, through to the TY-1 type with a subframe dump truck frame as the analysis object, puts forward the design point parameters, onIII太原理工大学硕士研究生学位论文the basis of this, to cancel the auxiliary frame, the direct part and is provided to the work to achieve special dump truck frame assembly structure design, and carries on the analysis, for the special dump truck vehicle integration design, provides the core components of the design reference.Based on the TY-1 type with a sub-frame of the dump truck frame as the research object, using the finite element method, analysis its structural strength in the condition of static state, the beginning of the unloading and cargo lift to 45 ° condition, and analysis of the free modal, stress distribution and dynamic characteristics of the frame was obtained. The experimental modal analyses have been done, obtaining first 8 order free modal frequency and vibration, validating the credibility of finite element model. On this basis, cancel the auxiliary frame, and redesign the integral frame. The structure of the frame longitudinal beam is I-shaped. Based on strength considerations, the front of the longitudinal beam convert into variable cross-section structure. This paper designed four kinds of longitudinal beam cross-section size, and the frame static bending stress can meet the strength requirements.Secondly, under the same conditions, analyzing the steady-state of the redesigned frame, and comparing the structure parameters of each frame. By comprehensive analysis and comparison, it was confirmed that its form is the TY-G3 frame. The new frame strength is better than TY-1 type, the mass is reduced by 1.6% and the centre of gravity is decreased by 11.18%. The finite element modal analysis results show that the first-order frequency of new frameIV太原理工大学硕士研究生学位论文increased, the dynamic performance is improved.Finally, optimization design is made on TY-G3 frame combined with the size optimization and topology optimization methods. The frame weight is reduced 0.29t, reduced by 19.2%. While the frame weight is lighted, the material layout more reasonable and the strength can also be improved.KEY WORDS: low gravitational center, Heavy-duty dump truck, sub-frame，variable cross-section，optimization designV太原理工大学硕士研究生学位论文VI太原理工大学硕士研究生学位论文目录摘要 (I)ABSTRACT ............................................................................................................................. I II 第一章绪论 (1)1.1 课题的来源和意义 (1)1.1.1 课题来源 (1)1.1.2 课题研究的意义 (1)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 国内商用车车架优化设计的研究 (3)1.2.2 国外商用车车架优化设计的研究 (5)1.3 本文研究的主要内容 (7)第二章车架分析理论及有限元模型的建立 (9)2.1 车架分析理论 (9)2.1.1 车架传统设计方法 (9)2.1.2 有限单元法在车架分析中的应用 (10)2.2 TY-1型自卸车车架基本结构 (11)2.3 车架有限元模型的建立 (12)2.3.1 有限元软件及单元的选择 (12)2.3.2 网格划分及质量控制 (14)2.3.3 悬架的模拟 (16)2.3.4 零件连接方式的处理 (18)2.3.5 车架整体有限元模型 (19)2.4 本章小结 (20)第三章TY-1型车架性能分析 (21)3.1 车架稳态力学分析 (21)3.1.1 车架基本载荷的确定 (21)3.1.2 静载工况分析 (23)3.1.3 卸载初工况分析 (27)VII太原理工大学硕士研究生学位论文3.1.4 货箱举升至45°工况分析 (30)3.1.5 应力结果综合分析 (32)3.2 车架有限元模态分析 (33)3.2.1 模态有限元模型 (34)3.2.2 模态分析结果 (34)3.3 车架的模态试验 (36)3.3.1 模态试验的实施 (37)3.3.2 模态试验结果 (38)3.3.3 模态分析结果对比及评价 (40)3.4 本章小结 (41)第四章重型自卸车主副一体式车架的结构设计 (43)4.1 主副一体式车架的设计 (43)4.1.1 主副一体式车架的设计要求 (43)4.1.2 车架结构形式的设计 (44)4.1.3 纵梁断面尺寸的选择 (46)4.1.4 车架结构参数的对比 (49)4.2 主副一体式车架稳态力学分析 (49)4.2.1 TY-G1型车架结果分析 (50)4.2.2 TY-G2型车架结果分析 (55)4.2.3 TY-G3型车架结果分析 (58)4.2.4 TY-G4型车架结果分析 (60)4.3 主副一体式车架的选型 (61)4.4 主副一体式车架的模态分析 (63)4.5 本章小结 (65)第五章主副一体式车架结构的优化设计 (67)5.1 优化设计理论 (67)5.2 车架结构尺寸优化 (67)5.2.1 优化模型的建立 (68)5.2.2 优化结果分析 (68)VIII5.3 车架结构拓扑优化 (70)5.3.1 优化模型的建立 (71)5.3.2 优化结果分析 (72)5.4 本章小结 (77)第六章总结与展望 (79)6.1 全文总结 (79)6.2 工作展望 (80)参考文献 (81)致谢 (85)攻读学位期间发表的学术论文与项目支持 (87)IXX第一章绪论2012年，据国务院发展研究中心预测，今后10到15年，全国每年GDP新增量中将有16%-17%由汽车产业提供，汽车将成为对中国国民经济拉动力最强的产业。