一种低重心工程用自卸货车设计

曾少强 李琦敏*

（三明学院，福建 三明365004）

随着我国经济的飞速发展和工业化水平及实力的迅速提升，自卸货车在相关工程领因其卸载方便的优点得以更为广泛的应用。自卸汽车是指利用本车发动机动力驱动液压举升机构，将其车厢倾斜一定角度卸货，并依靠车厢自重使其复位的专用汽车，发动机、底盘及驾驶室的构造和一般载重汽车相同。车厢可以后向倾翻或侧向倾翻，通过操纵系统控制活塞杆运动，以后向倾翻较普遍，推动活塞杆使车厢倾翻。

然而，在现有技术中，自卸汽车的货箱均设置于于货车车床上方位置，当载重时，货车的重量都集中在货车上方位置，使得货车的中心不稳，当汽车出现转弯和颠簸时容易造成汽车倾翻，从而引发交通事故。因此经过相关研究和试验后，本文提出了一种低重心工程用自卸货车的设计方案。

1 产品概述

1.1 技术分析

1.1.1 自卸汽车的稳定性分析

与普通载货汽车相比，自卸货车因其车身结构、底盘、载货厢、车架等的结构参数影响，导致自卸货车的重心位置偏高，因而失稳性大大增加。考虑到整车车架、副车架车厢纵梁等部分的结构高度，再加上货箱整体高度，一般自卸货车的整车重心高度会达到两米以上。因此，根据自卸货车的载货情况、路况条件、环境因素、举升机构的受力限制等相关条件，对自卸货车进行整车稳定性分析是必要的。

一方面，当忽略汽车轮胎及悬架的弹性形变的条件下，可以将自卸货车整车视作刚性模型，进而对其临界坡度倾角α 进行求解和分析。此时计算公式为：

式中，H 为整车瞬时质心高度；B 为轮胎平均着地宽度。

另一方面，工程用自卸货车的实用性及其他性能表现很大程度上决定于当前环境因素，因此有必要对作业条件下的自卸货车稳定性进行分析。此时，自卸货车不发生侧翻的临界坡度倾角的计算公式为：

1.1.2 自卸货车举升机构设计原则

举升机构是自卸货车结构中最为重要的部分之一，举升机构性能的好坏也直接影响着自卸货车整车的使用性能以及结构布置方案，它也直接影响着自卸货车结构设计方案的优劣，因此有必要对举升机构的设计原则进行相关分析和研究。

本设计拟采用液压式举升机构，因此在设计过程中需要切实考虑到液压举升机构的工作要求与内容，工作环境以及实际参数要求等相关因素。因此在设计液压举升机构时应保证其有较好的平稳性与动力性，以满足工作需求；还应保证其具有较强的免维护性与结构紧凑性，满足使用价值需求；此外还应具有较好的卸料性与协调性，使用方便。

此外，液压机构在布置过程中也应遵循相关原则：首先，液压举升机构在车厢平放的情况下不能与车身或底盘上的其他零部件发生干涉，液压举升机构在工作状态时也不得与任何位置的任何其他零部件发生干涉；其次，在条件允许的情况下，应尽量将液压举升装置靠前端布置，此时液压举升机构在进行举升工作时可以获得最大的力臂，在相同的举升力下此种布置方式可以举升更大的载荷，相应地举升机构的压力会大大减小；另外，为了使举升机构加工方便，减少配套件及加工件数量，因此尽量选用通用配件进行制造；再者，在满足举升机构不与其他零部件发生运动干涉的前提下，尽量降低举升机构的布置位置；最后，应保证机构整体受力合理，并非受力越小越好。

1.2 外部结构

该设计外部结构如下图1、图2 所示，其中低重心工程用自卸货车的主视图如图1 所示，低重心工程用自卸货车的平衡货箱位置侧视图如图2 所示。

由图1、图2 可知，该产品主要由牵引火车、平衡货箱以及特殊设计的环形槽所组成。牵引货车的汽车车床上方位置设置有平衡货箱，平衡货箱下表面中部位置开设有配合凹槽，所述配合凹槽上表面位置位于牵引货车的汽车车床的正上方位置。此外，平衡货箱两侧位于牵引货车两后轮位置开设有两个对称设置的环形槽；平衡货箱上表面和远离牵引货车车头一侧呈开口设置；平衡货箱底部位置位于牵引货车车轮中部位置。此外，平衡货箱上表面远离牵引货车车头一侧固定连接有连接柱，该连接柱远离牵引货车一侧下方位置通过转动铰链转动连接密封防漏门，且应保证密封防漏门与平衡货箱远离牵引货车车头一侧的开口形状一致。

图1 主视图

图2 平衡货箱侧视图

1.3 内部结构

该设计内部结构如下图3 所示，即低重心工程用自卸货车主剖视图。参考图3 所示结构，配合凹槽上表面远离牵引货车一侧位置开设有转动槽，其两侧位置均固定连接有若干个均匀分布的第一转动固定块。此外，于车床上表面位于第一转动固定块正下方位置固定连接有固定连接块。若干第一转动固定块与对应位置的固定连接块转动连接，使得平衡货箱方便围绕第一转动固定块位置进行转动。

平衡货箱靠近牵引货车车头一侧开设有适应槽，且于适应槽位置固定连接有电动液压缸，适应槽上表面中心位置固定连接有第二转动固定块，该第二转动固定块与电动液压缸伸缩端位置转动连接。平衡货箱远离牵引货车车头一侧的开口两侧位置固定连接有两个对称设置的固定卡扣，两个固定卡扣均呈L形设置。相应的，密封防漏门两侧位置靠近固定卡扣两侧位置转动连接有两个对称设置的密封固定销。密封固定销与L 形固定卡扣实现滑动连接，使得密封固定销转动以卡在固定卡扣所处的位置，使得密封防漏门停止转动，进而实现密封。

图3 自卸货车剖视图

2 工作原理

本实用新型通过设置平衡货箱，通过将密封防漏门关闭，转动密封固定销，使得密封固定销卡住固定卡扣，使得密封防漏门停止转动，从平衡货箱顶部位置加货，即可对货物进行运输，通过使得平衡货箱底部低于牵引货车的车床，使得重心更加的稳定，有效的避免牵引货车重心不稳倾翻，货物到达目的地可以转动密封固定销，使得密封固定销与固定卡扣分离，使得密封防漏门可以被打开，进行卸货，启动电动液压缸，使得平衡货箱倾斜，方便货物彻底倒出。

3 效果

在对该设计模型进行相关实验后表明，本文所提出的一种低重心工程用自卸货车通过有效设计及改进，实现了载物的货箱低于汽车车床位置，进而使得重心下移。从而有效保证了自卸货车在行驶过程中进行进行转弯操作或于不良路况发生颠簸的情形下，不会因为重心不稳而致使翻车，有效地克服了现有技术中的缺点和不足，具有一定的推广应用价值。