专用自卸车的设计
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- 专用自卸车的设计概述及总体结构设计
1.1、专用自卸车的概述
专用自卸车是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自卸车。
自卸汽车按其用途可分为两大类：一类属非公路运输用的重型和超重型(装载质量在20t以上)自卸汽车。主要承担大型矿山、水利工地等运输任务，通常是与挖掘机配套使用。这类汽车也称为矿用自卸汽车。它的长度、宽度、高度以及轴荷等不受公路法规的限制，但它只能在矿山、工地上使用。另一类用于公路运输用的轻、中、重型(装载质量在2～20 t)普通自卸汽车。它主要承担砂石、泥土、煤炭等松散货物运输，通常是与装载机配套使用。
某些自卸汽车是针对专门用途设计的，故又称专用自卸汽车。如：摆臂式自装卸汽车、自装卸垃圾汽车等。图1-1为普通自卸汽车的结构组成。
普通自卸汽车技装载质量分为：轻型自卸汽车、中型自卸汽车和重型自卸汽车；按运载货物倾卸方向分为：后倾式、侧倾式、三面倾式和底卸式自卸汽车；按车厢栏板结构分为：栏板一面开启式、栏板三面开启式和簸箕式(即无后栏板)自卸汽车。
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。自卸汽车继续快速增长，销量超过载货汽车上升到第一位。主要原因是固定资产投资强劲增长，巨大的投资规模奠定了自卸车市场需求基础；自卸汽车品种增加，不仅适应和满足施工需求，同时向运输市场发展；牵引汽车保持较快发展，已成为长距离公路运输的主力车型。
1.2专用自卸车设计特点概述
专用自卸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，除了要满足基本型汽车的性能要求外，还要满足专用功能的要求，这就形成了其自身特点，概括如下：
专用自卸车设计多选用定型的基本型汽车底盘进行改装设计
这首先就需要了解国内外汽车产品，特别是货车产品的生产情况、底盘规格、供货渠道、销售价格及相关资料等。然后根据所设计的专用自卸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自卸车改装设计的底盘。能否选到一种好的汽车底盘，是能否设计出一种好的专用自卸车的前提。
对于不能直接采用二类底盘或三类底盘进行改装的专用自卸车，也应尽量选用定型的汽车总成和部件进行设计，以缩短产品的开发周期和提高产品的可靠性。
专用自卸车设计的主要工作是总体布置和专用工作装置匹配
设计时既要保证专用功能满足其性能要求，也要考虑汽车底盘的基本性能不受到影响。在必要时，可适当降低汽车底盘的某些性能指标，以满足实现某些专用工作装置性能的要求。
针对专用自卸车品种多、批量少的生产持点
专用自卸车设计应考虑产品的系列化，以便根据不同用户的需要而能很快的进行产品变型。对专用自卸车零部件的设计，应按“三化”的要求进行，最大限度地选用标难件，或选用已经定型产品的零部件，尽量减少自制件。对专用自卸车自制件的设计，应遵循单件或小批量的生产持点工的可能性。对专用自卸车工作装置中的某些核心部件和总成，如各种水泵、油泵、气泵、空压机及各种阀等，要从专业生产厂家中优选 因专用自卸车专项作业性能的好坏，主要决定干这些部件的性能和可靠性。在普通汽车底盘上改装的专用自卸车，底盘受载情况可能与原设计不同，因此要对一些重要的总成结构件进行强度校核。
专用自卸车设计应满足有关机动车辆公路交通安全法规的要求 对于某些特殊车辆，如重型半挂车、油田修井车、机场宽体客车等，应作为特定作业环境的特种车辆来处理。
某些专用自卸车可能会在很恶劣的环境下工作，其使用条件复杂，要了解和掌握国家及行业相应的规范和标准，使专用自卸车有良好的适应性，工作可靠，是要设安全性装置。
综上所述，专用自卸车的设计有其自身的特点和要求，既要满足汽车设计的一般要求．同时又要获得好的专用性能。这就要求汽车和专用工作装置合理匹配，构成一个协调的整体，使汽车的基本性能和专用功能都得到充分发挥。
由于专用自卸汽车种类繁多、结构复杂、使用面广、开发期短等待点，所以专用自卸汽车设计人员．既要具备汽车设计的知识相能力．向时也要掌握专用自卸车各种不同工作装置的原理与设计计算。此外专用自卸车设计人员还需要对用户的要求，市场动态有充分的了解，这样设计的产品才能在性能上先进，在市场上适销对路，在使用上满足用户的要求。
1.3.国内专用自卸车发展现状概述
近年来随着我国经济的高速发展，汽车工业作为国家支柱产业获得了迅猛发展。专用自卸汽车作为汽车工业的重要组成部分，也获得了快速发展。一方面，随着产业政策逐步落实和行业标准法规政策不断完善，从政策标准法规上规范生产、提高技术水平及产品质量；另一方面，随着我国城市化建设、高速铁路建设、公路建设及道路运输业的快速发展，为我国专用自卸车提供了大量的市场需求，专用自卸车的产品品种日趋丰富、合理，产品质量、技术水平不断提高，年产量也大幅提高。
我国专用自卸汽车起步于20世纪50年代末60年代初，早期主要侧重于应用。虽然应用较早，但全面发展始于20世纪80年代，比发达国家晚了近30年。经过20余年的发展，我国专用自卸车已经具有一定规模，特别是近年来，我国专用自卸车发展迅速。据资料统计，1999年全国专用自卸车生产厂546家，2005年专用自卸车企业628家，2006年已经增加到800家；生产能力也有了长足的发展，1999年产量为17.42万辆，2004年为35万，2005年为50万辆，2006年已接近60万辆，2007年更是达到了70万辆。目前，我国专用自卸车产量占载货车总量的40％左右，有接近5000个产品品种，已经成为我国汽车工业的重要组成部分。预计“十一五”期间，我国专用自卸车产品将达到6000个品种，年产量90万辆，占当年载货车产量的65%。
另外，我国专用自卸车产品与发达国家和地区的专用自卸车产品相比已基本接近，虽然在一些方面和发达国家和地区的同类产品相比还有一定差距，但总体上我国专用自卸车行业在国际专用自卸车行业中已占有重要地位，已经基本具备参与国际市场竞争的能力。产品品种、档次、工艺装备、自主研发等方面都有了很大提高，基本实现了从进口向出口的转变。“十五”期间，专用车企业大多进行了结构调整，很多中小企业通过改制、兼并、重组等方式基本实现了企业性质的转变。大多数专用车企业拥有完备的产品研发体系，少部分产品已达到国际先进水平。毋庸置疑，我国专用自卸车发展还存在着一些严重的问题，如果这些问题得不到及时解决，将在很大程度上影响到我国专用汽车产业的健康发展。 首先，研发能力不强，同质化现象严重。我国目前除自卸车、挂车、厢式货车等专用车批量较大外，其它技术含量较高的专用车大多是小批量多品种，开发新产品及技术改造投入大，见效慢，收效小，加上大多数企业缺乏资金，不愿做长期投资，于是采用简易的工艺装备，产品质量得不到保证，致使产品质量难以有较大的提高。资金缺乏、技术投入不足，更容易走上仿造之路，大多数企业都是仿造国外车型，然后再相互模仿，同质化现象十分严重。 其次，专用底盘缺乏。目前国内基本上没有一家专业生产专用自卸车底盘的企业，国内800多家专用车生产厂家生产的各类专用自卸车中，大多数是在普通载货车底盘的基础上改装而成，而在这些企业中又大多数为外购底盘进行改装生产的中小企业，机械化程度低，产品质量参差不齐，与发达国家有很大差距，这一现状极大地制约了我国专用自卸车的发展。 第三，产品结构不合理。目前，我国专用车的市场份额占全部载货车的40%，与发达国家专用车70%以上的市场份额相比，仍有很大差距。目前国外载货类专用车中，轻、中、重型比例为3∶4∶3，而我国目前仅为3∶5∶2，中型专用车多而重型专用车少。产品结构的不合理与日益增长的多样化、个性化的用户需求形成了巨大的反差。 第四，行业集中度较低，专用自卸车生产企业不“专”，专用自卸车生产存在散、乱、差的现状。1个产品有几十家甚至几百家企业生产，以及1家企业又生产很多种产品；而发达国家，1个产品最多3?5家企业生产，1家企业最多只生产几种产品。相比之下，我国专用自卸车行业集中度较低，专用自卸车生产企业不“专”。 第五，现有专用装置的开发能力和制造水平对专用自卸车限制较大。我国专用自卸车专用装置的关键件总体水平不高，如液压件、泵类、阀类、控制仪表等还未达到较高的技术水平，仍需进口，制约了高水平专用自卸车的开发生产。 最后，国内专用自卸车与世界先进国家的技术水平存在一定差距。以美国为例，通常1个48(14m)、载荷量20t的二轴厢式半挂车，车辆自重在7t以下，换算成我国目前的13m长标准二轴厢式半挂车，自重约为6t；而我国目前通常13m二轴厢式半挂车的自重均在8t以上。如果二轴半挂车轴荷受同样法规的限制，美国的厢式挂车在满载时将比我国车辆多装约2t左右的货物，空载运输时自重又轻2t，这对汽车的油耗、轮胎损耗都有较大的影响，其先进的运输经济性不言而喻。
专用车行业是依附在底盘制造业基础上发展起来的，同时又有批量小、品种多、科技含量高的特点，与主机厂有着密切的联系。但主机厂开发的专用车底盘能否满足专用车日益多元化、专业化的需要，能否满足用户及市场需求，直接影响到主机厂底盘的市场销售，因此主机厂对于专用车厂家及用户的要求应给予充分重视，要专门开发适应市场需求的专用车底盘。主机厂如何研制满足用户及市场需求的专用车底盘，应从以下几方面考虑：
第一，与专用车厂家进行改装方面的技术交流，了解上装部分的专用性能要求、技术要求，开发满足专用要求的底盘。 ...
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