铰接式自卸汽车车架设计
地下矿山自卸车中间铰接机构设计
3：根据各尺寸绘制中间铰接机构，后车架及地下自卸汽车装配总图。
技术方案、路线：工艺设计——后机架、转向油缸、中间铰接回转架系统等的结构和强度设计——施工设计图绘制——设计说明书的编制
三、设计（论文）的研究重点及难点：
研究重点：1：后车架的平衡设计
2：中间铰接机构的设计
3：后车架的整体设计
研究难点：1：中间铰接机构的力学计算，力学校核。
2：后车架的结构设计
3：中间铰接机构的结构设计
四、设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）：
研究方法：1：参考各种设计手册（《机械设计手册》《地下装载机》《汽车设计手册》等）
2：通过网络，查阅各种相关资料
其是在总体设计方面。
设计者：
六、指导教师意见：
签名：05 年 月 日
衡阳冶金总厂
设计（论文）题目类型
工程设计类
起止时间
一、设计（论文）依据及研究意义：
设计依据：由于我国在地下矿山设备领域相对落后,尤其是在无轨采矿方面存在缺陷,地下自卸汽车是无轨采矿的重要设备，该课题就地下自卸汽车展开研究，有利于提高矿山生产效率，可以缓解资源开采供不应求的局面。
研究意义：后车架中间铰接结构及总图设计关系到地下自卸汽车的工作效率,运行的平稳性,通过性,同时对平衡性几载重性能也有影响。通过对地下自卸汽车的总图设计可以优化汽车的总体结构，提高地下自卸汽车的设计制造水平，无疑对加快采掘速度，提高采矿效率，降低采矿成本，改善劳动条件将起着十分重要的作用。
毕业设计(论文)
题 目CA-20地下矿山自卸车中间铰接机构、后车架及总图设计
铰接式自卸汽车U形架有限元分析
中 图分 类 号 ：Ｕ４ ３ ３ Ｔ ２ ３ ６ ． ３： Ｐ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
不 同工 况下 的应力 分布 ， 果表 明 ３种 Ｕ 形 架均 满足 结 实际使 用要 求 。
１ 几 何 模 型
铰 接 式 自卸 车 （ ＡＤＴ） 主要 使 用 在 矿 山作 业 区等 非公 路 地带 ，承 载能 力 在 ２ ～ ４ ，最 高 车 速接 近 Ｏｔ ０ｔ ４ ｍ／ ，因具 备 良好 的机 动性 和广 泛 的道路 适 应性 ５ｋ ｈ 受 到 各 国的重 视 ［ 。悬 挂 系统 是 ＡＤＴ 的重要 组 成部 １ ］ 分 之一 ， 其性 能 的好 坏将 直接 影响 车辆 的行驶平顺 性 、 操 纵稳 定性 、车辆 的使 用率及 维 修成本 等方面 。由于 自卸汽 车负荷 大 ，路 面 冲击严 重 ，车辆 的起动 、制动 和转 向非常频 繁 ， 驶方 向的 主要 纵 向承载 件 Ｕ 形架 行 必 须要 具备 足够 的强度 、刚度 和 良好 的动态特 性 。本 文 针对全 自主开发 的铰 接式 自卸 汽车悬 架导 向机构 Ｕ 形 架 ［ ，运用有 限元 理论 分析 了前 、中、后 Ｕ 形架在 ２ ］
摘 要 ：应 用 Ｉ —ＤＥ ｓ软 件 建 立 了 自卸 汽 车 Ｕ 形 架 有 限 元 模 型 ，根 据 悬 架 系 统 的装 配 关 系 与 ｕ 形 架 的受 力 特 Ａ
非公路自卸车车架工装设计
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。
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。
铰接式自卸车后悬架结构对比研究综述
结构
铰接式自卸车后悬架结构对比研究综述
Review of Comparative Study on Rear Suspension Structure of Articulated Dump Truck
秦红义 /QIN Hongyi 汤治明 /TANG Zhiming （徐州徐工矿业机械有限公司，江苏 徐州 221000）
连接平衡梁和车桥。由于橡胶的抗拉能力较差，在减震块的 中心设计了限位机构，由刚性铁环和拉环将上下两个安装板 连接在一起，限制上下两个安装板之间的最大位移。该结构 的优点是承载大、抗冲击能力强、可靠性高、免维护、成本 低，便于更换。 2.2 油气悬挂缸
油气悬挂缸（如图 3 所示）以氮气和液压油作为弹性 介质，通过调节缸体内部的节流孔大小和油气比，来调节 KC 特性。由于铰接式自卸车的后悬挂系统连接两根车桥， 油气悬挂缸需要配合储能装置，来平衡两根车桥的承载和高 度，如图 4 所示为一种储能器。油气悬挂缸具有非线性刚度 特性、非线性阻尼特性，吸振效果好、刚度可调、承载大， 结构紧凑等优点，但是维护成本较高，维修难度大。
机器中的浮动支撑作用产生于悬挂缸内部的压力，当 悬挂缸被压缩时，此压力升高，例如，当驶过障碍物时，液 压油就流入蓄能器并压缩气体，经过障碍后，气体于是会再 次压出悬挂缸。系统配备有两个预加压力不同的蓄能器，以 在轻负载下提供较平顺的悬架，在较重的负载下提供较硬的 悬架。当机器空载运行时，机器的悬架用低压蓄能器工作。 当机器带负载时，液压回路中的压力将上升，而低压蓄能器 “触底”，于是拖车用高压蓄能器工作。
接式自卸车的后悬架系统结构。比较常见的有以下几种。 4.1 A 形架 + 平衡梁 + 橡胶减振块
此种结构是铰接式自卸车领域应用最为广泛的后悬架 结构形式，沃尔沃和卡特彼勒的铰接式自卸车均采用这种结 构。两个 A 形架分别安装在两个车桥上，A 形架的另一端 通过球形铰点与车架连接；每个 A 形架配合安装一根横向 拉杆；两个平衡梁分布在车架的两侧，通过旋转轴套与车架 连接，前后可以上下摆动；平衡梁的前后两端通过橡胶减震 块分别与两根车桥相连。该悬架系统结构可靠性较高，承载 能力强，维护便利。 4.2 多连杆 + 平衡梁 + 橡胶减振块
国外铰接式自卸车悬挂系统结构介绍
铰 接 式 自 卸 车 自 说也 既 则 根 完 获 全 烦 即 加 衡 梁 刮 伤出 济缸 考虑内 X空 梁由 左e 偏斜 密封 夹专 门充 并 按规 内帘 传囊入 缩同 到乘 烦 即 加衡 内坐 舒烦 适 比门 环 节 规 多 内 漏 困 难 它 加 体积 增 乎 优 加 体规 多 内 势 随 着 体 又断 着上 限占入 位第 页次 e
需 传 增 加 继 投 减 震 市 全 绍 别 衰 减 放 动e 去 获 T马R马X 引 TA德可 梁 TA刚也 专 门 充 并 按 规 也 货 随 缸 与 g族包g族 相 同 内 距 类 六 称 偏 斜 刮 伤 形 充 e
列3 空气弹簧悬挂 综 上 所 述 烦得较专门充并按规偏斜内六加驾室 出 具 济 非 线 加 六 加 S 加 烦 三 款 阻 伤 铁 乎 均 护 / A0型 架加横拉杆的结构型式。此外烦 轴胎照衡求引小场 可也 常 时 烦 即 六 加 驾 室 货 随 距 类 六 称 夹 济 乘 优 内 优 势 内 e轴 然烦 随 着照 帘衡 求内 不断 由左 烦 由场 距类 六称 胎照 衡求 济限 烦 油 气 六 称 内刮 伤 形 充 则 会 占原 三 箱 位e
新 型 Ac常 ros此桥德震往 Ac常 ros刚此可桥 套 族 包 含 济 牵 引 规 体厢 充 货 规 梁 并 按 规 烦 同 别 济 六 牵 驾 困 室 形 充 梁 此震 牵 轮 距 内 刮 伤 类 正 烦 去 济 X 正 加 起 全 可 形 入 可德也 牵 Ac常 ros 规 正 e 新 护 驱 动 缩 室 货 随 获 经 济 加 低 称 内 功 着 增 虑 类 正 内 可也也 密 列 内 g 形 发 动 阻 烦 go 发 动 阻 族M可也此包A 包 含 范 围 引 震德可往 德德可.W 内 五 个 功 着 第 右 e 虑 容 量 内 桥 缸 发 动 阻 具 济 属 德说也往 刚震可.W 三 个 功 着 第 右 也 正 引 每 新 范 e 这 款 规 正 适 场 震也也德 既 初相 继投 放市场 e
铰接式货车车体底架有限元分析
（ ｔｏ ａ ａ ｔ ｎＰｏ ｒＬａ ｏ ａｏ ｙ，Ｓ ｕ ｈ ｓ ｉｏ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ，Ｃ ｅＩ ｕ ６ ０ ３ ．Ｃ ｉ ） Ｎａ ｉｎ ｌ Ｔｒｃｉ ｗｅ ｂ ｒ ｔ ｒ ｏ ｏ ｔ ｗｅ ｔＪａ ｔｎ ｉｅ ｓｔ ｈ ｆ １ ０ １ ｈｎａ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｆ ｉｅ ｌ ｍ ｅ ｔ ｍ ｏ ｅ ｏ ｒ ｉ ｕ ａ ｅ ｎ ｅ ｆ ａ ｆ ｒ ｉ ｓｒ ｃ ： ｅ ｉ ｔ ｅ ｅ ｎ ｎ ｄ ｌ ｆ ｒ ａ ｔ ｌ ｔ ｄ ｕ ｄ ｒ ｒ ｍｅ ｏ ａ ｌ ｙ ｆ ｅｇ ｔ ｃ ｒ ｂ ｄ ｓ ｃ ｗａ ｒ ｉｈ ａ ｏ ｙ ｉ ｅ ｔ ｂ ｉｈ ｄ Ｃ ｍｐ ｔ ｔ ｎ ｆ ｔｅ ｇ ｈ， ｔｆ ｅ ｓ ｉ ｈ ｒ ｎ ｒ ｑ ｅ ｃｅ ｎ ｉ ｒ ｔ ｎ ｍｏ ｅｓ ａ ｅ ｆ ｓａ ｌ ｅ ． ｏ ｓ ｕ ａ ｉ ｓｏ ｒ ｎ ｔ ｓ ｉｆ ｓ ．ｎ ｅ ｅ ｔ ｅ ｕ ｎ ｉｓ ａ ｄ ｖ ｂ ａ ｉ ｄ ｈ ｐ ｓｏ ｏ ｓ ｎ ｆ ｏ ｔ ｎ ｅ ｆ ａ ｔ ｕ ｔ ｒ ｓ ａ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｎ ｅ ． ｗｏ ｕ ｄ ｒ ｒ ｍｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｒ ｏ ｌｍｅ ｔ ｄ Ｔｈ ｏ ａ ｉｉ ｎ ｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ａ ｉ ｎ ｌ ｉｓ ｏ ＷＯ ｅ ｃ ｍｐ ｒｓ ｏ ｔ ｄ ｆ ｔ ｅ ｒ ｔｏ ａｉ ｅ ｆ ｔ ｔ ａ ｔ ｕ ａ ｅ ｔ ｕ ｔ ｒ ｓｉ ｎ ｅ ｔ ｋ ｎ， ｎ ｕ ｇ ｓｉ ｎ ｆ ｒ ｉ ｏ ｏ ｉ ｇ ｔ ｅ ｄ ｓ ｇ ｓ ｇ ｖ ｎ ｒ ｉ ｌ ｔ ｄ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｓ ｕ ｄ ｒ ａ ｅ ａ ｄ ｓ ｇ ｅ ｔ ｏ ｍｐ ｒ ｖ ｎ ｈ ｅ ｉ ｎ ｉ ｉ ｅ ． ｃ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ａｌ ｙ ｆｅｇ ｔ ｃ ｒ ａ ｔｃ ｌ ｔ ｄ； ｎ ｅ ｆ ａ ｙ ｗｏ ｄ ：ｒ ｉ ｗａ ｒ ｉ ｈ ａ ； ｒ ｉ ｕ ａ ｅ ｕ ｄ ｒ ｒ ｍｅ； ｔ ｅ ｇ ｈｔ ｔｆｎ ｓ ； ｄ ； ｉ ｉ ｌｍ ｅ ｌ ｓ ｒ ｎ ｔ ｉ ｅ ｓ ｍｏ ｅ ｆ ｔ ｅ ｅ ｎ ｆ ｓ ｎ ｅ ａ ａｙ ｉ ｎ ｌｓ ｓ
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.
连接式油气悬架在铰接式自卸车上的应用
２ 刚度 与 固有 频 率
油气悬架 的 固有特性 是指 由悬 架本身机构所 决定的特性。主要是悬 架的刚度 和 固有频 率。而 其 中悬架 的刚度则 是决定车架侧倾 角刚度 的关键 参数 ： 下面就对该参 数进行探讨 比较 ， 并 说 明它 的
抗 侧倾 特性 。 该 连接 式 油气悬 架 （ 见图 ３ ） 的平 衡方 程式 ：
就是 选择 连 接 式 油 气 悬 架 装 置 。该 文 将 在 这 里 初 步探 讨其 连 接 式 油气 悬 架 的 抗 侧 倾 机 理 和设 计 方
法， 目的就是 改 善 目前 铰 接 车 的 行 驶 稳 定 性 ， 提 高 设计 水平 。
线性 变 刚度 油气悬 架 的选 用 最 为普 遍 ， 也 能 较好 地 适应 铰 接式 自卸 车 行 驶 需 求 。实 践 证 明 在 前 悬 架
ｂ ） ， 它们的刚度和车辆 的固有 频率也有显著变化 。 表 现 出连 接 式 油 气 悬 架 系统 能 大 大 地 增 强 整 车 的 抗侧倾刚度 ， 有效地减小车辆在不平路行驶和转 向 时车架的侧倾角 ， 提 高车辆行驶稳定性 。主要原因 是连 接式 油 气 悬 架 与 独 立 式 油 气 悬 架 它 们 的 刚 度
纪７ ０年 代 在 世 界 发 达 国家 开 始 盛 行 ， ９ ０年代 普 及 全球 ， 并显 示 出强大 的生 命力 。我 国在 上世 纪 ７ ０年 代 末 开始 引 进 ， 并逐渐 消化仿制 ， 目前 正 在 迅 速 发
铰接式自卸汽车车架设计
摘要车架是车辆的主要承载部件，要求具有好的强度、刚度和焊接性。
在设计时，在满足工况要求的情况下，确定出总体尺寸，以及截面梁的形状和尺寸。
此外，依据前车架上发动机、变速箱、散热器、驾驶室等间的位置，确定出支座位置。
强度分析时，利用ANSYS软件进行有限元分析。
首先，在Po-Engineer工程软件中进行实体模型的建立，考虑到车架力的承载和ANSYS中的强度分析，将结构部分省略和简化。
之后，利用Pro-Engineer和ANSYS的数据交换接口，把模型导入ANSYS软件当中，通过前处理（设置材料属性），网格划分，约束和加载，求解等最终得出模型的应力云图和变形图。
根据材料强度和设计工况的要求，最终确定出合理的车架。
关键词：车架、有限元分析、强度分析。
AbstractFrame is the main vehicle carrying component, it requires a good strength, stiffness and welding. In the design, referencing the papers of frame design, and then with meeting the requirements of the condition, determine the overall size and the shape of beam cross-section. In addition, on the basis of the position of engine, transmission, radiator and cabs, identify the bearing position. During strength analysis, ANSYS software is used for finite element analysis. First, establish a solid model in the Po-Engineer software works, taking into account the load of the frame and analysis, some structures are omitted and simplified. And then, using data exchange interfaces of Pro-Engineer and ANSYS, the model can be imported into ANSYS software. Through the pre-treatment (set of attributes), mesh, constraints, loads and solution, it get stress and deformation map. According to the material strength and the request of the status, determine a reasonable final frame.Keywords: Vehicle Frame, Finit Element Methods,Strength Analysis.目录摘要 (1)ABSTRACT (2)目录 (3)1 引言 (4)2 45吨铰接车基本参数 (5)3 45吨铰接车的车架结构设计 (6)4 建立车架模型 (9)5 车架强度分析 (16)5.1网格化分 (16)5.2弯曲结果分析 (16)6 总结 (19)参考文献 (20)致谢 (21)1 引言车架好比人体的脊梁，是承载车身部件，发动机，变速箱等的基础，是车辆的主要承载部件，所以车架的强度和刚度在车辆总体设计中十分重要。
铰接式自卸汽车
铰接式自卸汽车
Torque Engine Volvo 9.6 liters Scania 9 liters (ft.lbs)
List price
1,040 $350,959
1,143 $230,000
Komatsu 11.1 liters Deere 8.1 liters Caterpillar 60,020 32.1 19 24'11" 49,612 12 liters Cummins 59,525 27.7 30 26'6" 43,189 10.8 liters 1,015 $304,348 980 $307,000 1,143 $230,000 1,157 $382,200
TA25-847/23 TA27-825/25 TA30-828/28 TA35-836/32
2004-M9-P01
衡冶重机
产品研究报告 7、30t代表性ADT的主要性能与价格
30-Ton Articulated Trucks: Wheel-to-Wheel Top Payload speed Company/Model Volvo A30D (323 hp) Moxy MT31 (340 hp) Komatsu HM300-1 hp) John Deere 60,186 31.3 17.9 26'2" 40.100 (324 60,360 36.7 N/A 26'1" 49,600 61,729 32 24 28'7" 49,935 62,000 32.9 21 26'7" 49,956 (lbs.) Dump cycle Outside Vehicle turn radius weight (lbs.) (mph) (seconds)
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。
25 吨铰接式自卸卡车结构强度分析.
TD421 分类号：____________ＵＤＣ：____________ 内部密级：______________ １０００８单位代码：______________北京科技大学硕士学位论文论文题目：25吨铰接式自卸卡车结构强度分析S2*******学号：_________________________张飞飞作者：_________________________车辆工程专业名称：_________________________2007年12月30日北京科技大学硕士学位论文论文题目：25吨铰接式自卸卡车结构强度分析张飞飞作者：_________________________土环学院指导教师：冯茂林教授单位：协助指导教师：单位：论文提交日期：2008年 12月 30日学位授予单位：北京科技大学25吨铰接式自卸卡车结构强度分析Structure Analysis of AJK-25 UG Dump Truck研究生姓名：张飞飞指导教师姓名：冯茂林北京科技大学土木与环境学院北京100083，中国Candidate ： masterSupervisor ： fengmaolinCivil & Environment Engineering SchoolUniversity of Science and Technology Beijing30 Xueyuan Road，Haidian DistrictBeijing 100083，P.R.CHINA独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得北京科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
签名：___________ 日期：____________关于论文使用授权的说明本人完全了解北京科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
VOLVOA35D和A40D新型铰接式自卸车
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安装有新型 #!& 发动机及 $-. 装置的 $%&$% 铰接式自卸卡车
!,!
液压减速器 液压减速器集成在变速器中，与发动机制动器
$-.） （ 同时工作， 以降低车速， 并可在下坡时保持恒 ’()* 和 ’+"* 的 $-. 设计与以前相比， 定的车速。
#! 伏电源插座、 增设了冷藏 1 加热存储箱、 置杯
器和遮阳板等，为驾驶员在炎热或寒冷的气候条件 下作业提供了良好的工作环境。
!(,
转向系统 自补偿液压机械式转向系统借助于一个反馈杆
2/’3 和 2,"3 具有更高的 与以前的型号相比，
装载和运输能力， 载重量分别为 /!(’ 和 /4("+ 。车身 也进行了优化， 不但适于挖掘机或装载机的装载， 也 适用于固定设备的装载作业。
/
改进后的性能 自卸车的设计大大改进了近距离可视范围。宽
大对称的后视镜使驾驶员拥有更佳的后方视野。 前、 后视灯的位置较高， 提供了良好的照明。 后视灯采用 发光二极管， 延了使用寿命。 富豪自卸车采用三点式悬挂，前轴为钢板弹簧 悬挂。全地面转向架的每个转向架轴都具有三点式 悬架， 每一对车轮都可以单独动作， 始终与地面保持 接触，即使是在崎岖的地面上作业仍能感觉舒适和 安全。
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做一分析比较。
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$%&#’" 履带式起重机
转台的主要技术参数
)* ） 最大起吊重量 （
#’"" +） #, 转台质量 （ +） ’! 挂接平衡重质量 （ -- ） #."" 转台与主臂连接铰点宽度 （
铰接式自卸汽车车架设计 精品
铰接式自卸汽车车架设计1．引言车架好比人体的脊梁，是承载车身部件，发动机，变速箱等的基础，是车辆的主要承载部件，所以车架的强度和刚度在车辆总体设计中十分重要。
汽车的车架可分为：大梁式车架、承载式车架、钢管式车架。
（1）大梁式车架。
将粗壮的钢梁焊接或铆合起来成为一个钢架, 然后在上面安装引擎、悬架、车身等部件。
大梁式车架的优点是钢梁提供很强的承载能力和抗扭刚度, 而且结构简单, 开发容易, 生产工艺的要求也较低。
缺点是质量沉重, 其重量占去全车总重的相当部分。
大梁式车架适用于大载重量的货车、中大型客车, 以及对车架刚度要求很高的车辆。
（2）承载式车架。
承载式车架用金属制成坚固的车身, 再将发动机、悬架等机械零件直接安装在车身上。
这个车身承受所有的载荷, 充当车架, 也叫做“无车架结构的承载式车身”。
承载式车架由薄钢板经冲压、焊接而成, 对设计和生产工艺的要求都很高。
承载式车架目前主要用于轿车。
（3）钢管式车架。
钢管式车架就是用很多钢管焊接成一个框架, 再将零部件装在这个框架上。
其生产工艺简单, 适合小规模的作坊作业。
时至今日仍采用钢管车架的都是一些产量较少的跑车厂[1]。
2．45吨铰接车基本参数汽车总体尺寸为11920mm*3600mm*3750mm,其轴距为6045mm，轮距2725mm,初速40km/h,制动距离18.03m,减速度5.02m/s2。
整车载货量为45吨，满载时总重67吨。
其前后车架之间由铰接装置连接。
铰接车由于性能的优越已备受关注，此45吨的设计则是为了满足更大的载货能力，降低矿山运输的成本损耗。
3．45吨铰接车的车架结构设计首先以同类型的车辆为参照，根据前车架的主要部件发动机，变速箱，散热器以及铰接点连接处的尺寸参数确定出车架的总体尺寸（5234*1745*780）。
铰接车属于载货汽车，其前桥载荷与后桥相比较小，而前车架所安装的部件其所施加的载荷与整车载荷分配给前桥的更小。
对于横梁的设计，考虑将其放在发动机安装位置下方，而U形梁则位于车架纵梁结构变化处。
国外铰接式自卸车悬挂系统结构介绍
国外铰接式自卸车悬挂系统结构介绍宋玉萍 编译(徐州工程机械研究所 江苏徐州 221004) 摘 要:以国外著名厂家铰接式自卸车为例,分析了当前铰接式自卸车悬挂系统的结构型式及特点。
关键词:铰接式自卸车 悬挂系统 结构型式及特点中图分类号:U46914103; 文献标识码:E 文章编号:100420226(2003)0420043202收稿日期:2003206209作者简介:宋玉萍,女,1958年11月生,高级工程师,主要从事工程机械底盘设计。
铰接式自卸车自70年代问世以来,其性能和结构都有了很大的改进和提高。
悬挂系统是铰接式自卸车的重要组成部分之一,其性能的好坏,将直接影响车辆的行驶平顺性、操纵稳定性、车辆的使用率、生产率及维修成本等方面。
铰接式自卸车是一种在山区等无路地带进行高效装卸及运输的理想设备,其承载能力目前在20～40t 之间,最高车速接近60km/h 。
本文对铰接式自卸车悬挂系统当前国外流行的几种结构型式作一简述。
1 橡胶悬挂瑞典VOLVO 公司生产的铰接式自卸车,其悬挂所采用的弹性元件为橡胶弹簧,其结构简图见图1。
图1 橡胶悬挂该悬挂系统由橡胶弹簧、液压减振器及导向机构等部分组成,其中橡胶弹簧承受垂直载荷,导向机构承受侧向和纵向载荷,液压简振器用于迅速衰减振动。
该种形式的悬挂具有如下一些特点:a 1橡胶材料在拉伸或压缩载荷作用下所产生的变形与载荷之间呈非线性关系,这种特性能保证车辆在所受载荷发生变化时,其车身振动的固有频率变化很小,从而大大改善车辆行驶的平顺性。
b 1橡胶材料具有较大的阻尼,这对于突然冲击和高频振动的吸收以及隔音都具有良好的效果。
c 1橡胶元件结构简单,制造容易,安装和拆卸方便,不需要润滑,有利于维修和保养。
d 1橡胶元件的不足之处,就是其弹性经过一定时间使用之后,会趋于失效。
2 油气悬挂美国CA TERPILL ER 公司是使用油气悬挂的典型代表,其结构简图见图2。
探究后悬架结构对铰接式自卸车平顺性影响
探究后悬架结构对铰接式自卸车平顺性影响摘要：本文通过分析不同的后悬架结构形式对车辆行驶平顺性的影响，并选取某款铰接式自卸车进行实车道路试验验证。
结果表明：与传统后独立悬架相比，后非独立悬架结构在车辆行驶过程中能够减小车身质心加速度和轮轨力峰值，有利于提高车辆行驶平顺性；同时，前独立悬架结构在车辆行驶过程中能够减小车体质心加速度和轮轨力峰值，有利于提高车辆操纵稳定性。
关键词：铰接式自卸车；后悬架；模型；平顺性铰接式自卸车在运输行业中已经应用的相当广泛，其装载的货物种类也是相当的多，从煤炭、矿石、建筑材料到水泥、化工原料等等。
由于其具有多轴铰接的结构特点，使得车辆行驶过程中承受较大的加速度，再加上自卸车在行驶时，前后轴间载荷分配不均，以及货物自身重力的影响，使得铰接式自卸车在行驶过程中产生较大的振动，给驾驶员带来了极大的视觉冲击。
自卸车悬架系统由独立悬架和转向系组成，其中后悬架结构对车辆行驶平顺性有较大影响，主要体现在行驶平顺性和操纵稳定性两个方面。
目前关于后悬架结构对平顺性影响的研究相对较少。
1后悬架结构形式铰接式自卸车后悬架由车架、车轴、车轮和转向机构组成。
由于铰接式自卸车具有多轴铰接结构特点，车辆行驶过程中具有较大的惯性力，而车身质量的不均匀分布会造成车体质心加速度和轮轨力峰值的增大，从而影响车辆行驶平顺性。
为了研究后悬架结构对车辆行驶平顺性的影响，首先对后独立悬架结构进行分析。
后独立悬架结构由车架、车轴、车轮和转向机构组成，其中车架和车桥为刚性连接，车轮和转向机构为弹性连接。
基于后独立悬架结构特点，本文以某款铰接式自卸车为研究对象，该自卸车车架为四轴箱式结构，车桥为两轴非对称式车桥，车轮采用鼓形轮胎。
在考虑到车辆实际装载货物质量分布的不均匀性，以及车辆自身重力对车辆行驶平顺性的影响，在建立该自卸车整车动力学模型时，仅考虑了前后悬架均为独立悬架的情况。
后悬架系统是指连接前后车桥的部件，其主要作用是承受后悬架传递来的作用力，从而保证车辆的行驶稳定，确保整车的平顺性。
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摘要车架是车辆的主要承载部件，要求具有好的强度、刚度和焊接性。
在设计时，在满足工况要求的情况下，确定出总体尺寸，以及截面梁的形状和尺寸。
此外，依据前车架上发动机、变速箱、散热器、驾驶室等间的位置，确定出支座位置。
强度分析时，利用ANSYS软件进行有限元分析。
首先，在Po-Engineer工程软件中进行实体模型的建立，考虑到车架力的承载和ANSYS中的强度分析，将结构部分省略和简化。
之后，利用Pro-Engineer和ANSYS的数据交换接口，把模型导入ANSYS软件当中，通过前处理（设置材料属性），网格划分，约束和加载，求解等最终得出模型的应力云图和变形图。
根据材料强度和设计工况的要求，最终确定出合理的车架。
关键词：车架、有限元分析、强度分析。
AbstractFrame is the main vehicle carrying component, it requires a good strength, stiffness and welding. In the design, referencing the papers of frame design, and then with meeting the requirements of the condition, determine the overall size and the shape of beam cross-section. In addition, on the basis of the position of engine, transmission, radiator and cabs, identify the bearing position. During strength analysis, ANSYS software is used for finite element analysis. First, establish a solid model in the Po-Engineer software works, taking into account the load of the frame and analysis, some structures are omitted and simplified. And then, using data exchange interfaces of Pro-Engineer and ANSYS, the model can be imported into ANSYS software. Through the pre-treatment (set of attributes), mesh, constraints, loads and solution, it get stress and deformation map. According to the material strength and the request of the status, determine a reasonable final frame.Keywords: Vehicle Frame, Finit Element Methods,Strength Analysis.目录摘要 (1)ABSTRACT (2)目录 (3)1 引言 (4)2 45吨铰接车基本参数 (5)3 45吨铰接车的车架结构设计 (6)4 建立车架模型 (9)5 车架强度分析 (16)5.1网格化分 (16)5.2弯曲结果分析 (16)6 总结 (19)参考文献 (20)致谢 (21)1 引言车架好比人体的脊梁，是承载车身部件，发动机，变速箱等的基础，是车辆的主要承载部件，所以车架的强度和刚度在车辆总体设计中十分重要。
汽车的车架可分为：大梁式车架、承载式车架、钢管式车架。
（1）大梁式车架。
将粗壮的钢梁焊接或铆合起来成为一个钢架, 然后在上面安装引擎、悬架、车身等部件。
大梁式车架的优点是钢梁提供很强的承载能力和抗扭刚度, 而且结构简单, 开发容易, 生产工艺的要求也较低。
缺点是质量沉重, 其重量占去全车总重的相当部分。
大梁式车架适用于大载重量的货车、中大型客车, 以及对车架刚度要求很高的车辆。
（2）承载式车架。
承载式车架用金属制成坚固的车身, 再将发动机、悬架等机械零件直接安装在车身上。
这个车身承受所有的载荷, 充当车架, 也叫做“无车架结构的承载式车身”。
承载式车架由薄钢板经冲压、焊接而成, 对设计和生产工艺的要求都很高。
承载式车架目前主要用于轿车。
（3）钢管式车架。
钢管式车架就是用很多钢管焊接成一个框架, 再将零部件装在这个框架上。
其生产工艺简单, 适合小规模的作坊作业。
时至今日仍采用钢管车架的都是一些产量较少的跑车厂[1]。
2 45吨铰接车基本参数汽车总体尺寸为11920mm*3600mm*3750mm,其轴距为6045mm，轮距2725mm,初速40km/h,制动距离18.03m,减速度5.02m/s2。
整车载货量为45吨，满载时总重67吨。
其前后车架之间由铰接装置连接。
铰接车由于性能的优越已备受关注，此45吨的设计则是为了满足更大的载货能力，降低矿山运输的成本损耗。
3 45吨铰接车的车架结构设计首先以同类型的车辆为参照，根据前车架的主要部件发动机，变速箱，散热器以及铰接点连接处的尺寸参数确定出车架的总体尺寸（5234*1745*780）。
铰接车属于载货汽车，其前桥载荷与后桥相比较小，而前车架所安装的部件其所施加的载荷与整车载荷分配给前桥的更小。
对于横梁的设计，考虑将其放在发动机安装位置下方，而U形梁则位于车架纵梁结构变化处。
各部件在车架上的固结点主要考虑部件本身上的安装位置。
以发动机为例，它采用三点固定，在出厂时，各点之间的位置已经确定。
因此在设计时，要考虑其相对位置，确定一点，其它两点也就定了。
将其中一点固定在U型梁上，其它两点则由于尺寸关系，需要在纵梁上焊接支承座，由此，就确定下发动机在整个车架的位置。
而变速箱则根据动力传递位于发动机后，为了保证整个车架重心位于前桥上，则将变速箱整体位置放在前桥后。
然后根据其固定座，确立在梁上的支承座。
其它部件，如散热器座，油箱座，以及驾驶室支承座则根据其与发动机，变速箱的关系进行布置。
布置的原则是：合理布局，避免干涉。
前车架总图确定：根据已知的发动机，散热器，变速箱，驾驶室等的整体尺寸，同时参照同类车架设计，运用类比的方法，确定车架的基本结构，如下图：图3.1 前车架总图图3.1为完成后的总体前车架设计图，其整体形状近似于U形，此种形状能够让各部件之间的关系合理，左右，前后的整体受力分配比较均匀，各附件之间也见笑了干涉。
同时，它也安排出足够的空间，使得变速箱输出动力通过传动轴传递到前后桥上。
车架纵梁：图3.2 车架纵梁俯视图图3.3 车架纵梁剖面图纵梁为车架的主要承载部件，在设计时需考虑其有一定的强度和刚度。
车架梁的截面主要有三块钢板焊接的工字型截面和四块板焊接的箱型截面。
相比于工字型截面，箱型截面抗弯刚度和稳定性更好，常用于跨度大且梁的强度和刚度要求高的情况。
抗扭梁：图3.4 抗扭梁抗扭梁的设计主要是考虑车架在行驶时，各轮胎可能会不在同一平面，导致车架存在扭转变形。
车架尾座图3.5 车架尾座俯视图图 3.6 车架尾座左视图车架尾座使得两根纵梁连接在一块，整个车架构成一个整体。
同时对于铰接车尾座上含有铰接孔，使得前后车架连接在一起，构成整个承载车架。
尾座由一块U形板，四块座板,和其增强作用的筋板组成。
U形板与两根纵梁连接，筋板的设置主要是由于在铰接点处，后车架会将部分里传于前面，因此要满足足够的强度。
4 建立车架模型根据已设计出的车架尺寸，进行模型建立[2]。
车架总长为5234.0mm,宽为1745.0mm，纵梁钢板宽为170.0mm，厚为15.0mm.第一步：确定车架整体形状先草绘其形状图4.1 车架整体形状通过拉伸以及拉伸选项中的去除材料，获得基本的车架形状：图4.2 拉伸后的车架第二步，获取纵梁通过去除材料即可获得两根纵梁，由于车架是由钢板焊接而成，内部为空心，因此，在形成纵梁后，要进行抽壳;图4.3 车架纵梁第三步，绘制抗扭梁根据抗扭梁距前悬的位置，确定出中心点位置。
抗扭梁自身也为空心，此处笔者是通过四个面的单独生成，得到实体：图4.4 抗扭梁第四步，绘制U形梁U形梁包含三个面:上侧面，下侧面以及侧面。
上下侧面形状相同，在绘制时可以利用镜像生成，然后通过拉伸在生成实体。
而侧面则依据上下面的轮廓曲线，绘制出形状，然后沿纵梁方向进行拉伸即可获得：图4.5U行梁第五步，绘制车架尾座（1）绘制U形板，由于U形板的两个侧面在纵梁生成时已经表现出来，因此只需绘制底面，以纵梁上表面为绘制平面，画出底面的投影形状，然后在竖直方向拉伸：图4.6 尾座U形板（2）通过孔操作，绘制出U形面的孔图4.7 U形面孔（3）绘制座板。
以纵梁上平面为绘制平面，画出最上层座板的形状，然后通过沿竖直方向拉伸获取。
其余三个座板则通过镜像获得。
图4.8座板（4）绘制筋板。
此处六块筋板直接通过拉伸获取。
由于所处位置不同，先绘制中间两块筋板，其余四块筋板先绘制一块，然后通过镜像获取：图4.9筋板（5）绘制销座。
各筋板两侧的销座厚度不同，其与连接件接触的中间两块厚度为10mm，非接触的为15mm。
绘制时只画出两块15mm和10mm的即可，其它的则通过镜像获取。
图4.10销座（6）倒角，孔。
销座孔直径为100mm,倒角则由于上下表面销座厚度不同，各有选取。
非接触面为15mm*15mm,接触面为10mm*15mm.图4.11销座孔（7）绘制前悬支架，由于在进行ANSYS分析时，约束点为耳板的孔处，将模型进行了简化。
只绘出与纵梁的连接座和耳板。
图4.12前悬支架（8）绘制前横梁。
绘制横梁主要是考虑车架在扭转情况下的受力。
此处为计算方便，进行了简化，省略了一些部件和将部件简化。
图4.13 前横梁5 车架强度分析5.1网格化分由于模型已经通过Pro-Engineer建立，因此只需要对其进行前处理，然后通过网格(mesh)操作就可得到下图5.1。
对于前处理，主要是设定材料的属性，如弹性模量（2.06e11），泊松比(0.3)，由于此车架是壳体(15mm)，因此还需设置钢板厚度(15mm)。
图5.1 车架网格图5.2 弯曲结果分析弯曲工况时，车架的应力云图图5.2 车架应力等值图由图可以得出车架的最大应力为118.66MPa,其发生在与悬挂连接的耳板处，而前悬支架与纵梁连接处的受力也很大。
这主要是由于一方面此处为连接处，存在应力集中。
另一方面，加载的载荷为均布载荷，前端处于悬空状态，此处所受弯矩较大，所以会产生大的应力。