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1 绪 论1

1.1 概 述1

1.2 任务和作用3

1.3 工作原理4

1.4 组成和特点7

1.4.1 系统组成7

1.4.2 制造特点8

1.4.3 结构特点8

1.4.4 使用特点11

1.5 发展历史12

1.6 矿用自卸车的分类21

1.7 机械传动和电传动23

1.7.1 机电之争23

1.7.2 电力传动24

1.7.3 机电比较28

1.8 型号编制规则31

1.9 部分专业术语32

参考文献38

2 总体设计40

2.1 电动轮自卸车的工程哲学40

2.2 总体结构布置41

2.2.1 电驱动的结构形式42

2.2.2 工作模式控制45

2.2.3 带电子差速器的双电动机驱动46

2.3 典型道路工况和性能指标47

2.4 质量和质心位置49

2.4.1 电动轮自卸车的质量49

2.4.2 质心位置和轴荷分布51

2.5 主要设计方法和参数确定53

2.5.1 设计步骤和设计流程53

2.5.2 柴油机功率确定56

2.5.3 轮胎型号选择57

2.5.4 牵引电动机的选择和参数确定60

2.5.5 轮边减速器传动比确定62

2.5.6 主发电机的选择和参数确定63

2.6 电动轮设计的主要目标64

2.7 电动轮自卸车的行驶性能64

2.7.1 驱动力和行驶阻力64

2.7.2 电动轮自卸车行驶的驱动力和行驶阻力平衡76

2.7.3 电动轮自卸车的功率平衡方程78

2.8 电动轮自卸车的制动性能80

2.8.1 制动性的评价指标和设计要求80

2.8.2 制动时车轮的受力81

2.8.3 自卸车的制动效能与恒速下坡83

2.8.4 行车制动器的选择和设计计算88

2.8.5 停车制动器的选择和设计计算91

2.9 举升液压缸的布置和级数选择93

2.9.1 举升液压缸的总体布置93

2.9.2 举升液压缸级数的选择95

2.10 整车总体尺寸的确定96

参考文献97

3 动力系统99

3.1 概 述99

3.1.1 组成和功能99

3.1.2 柴油机与主发电机的连接100

3.1.3 动力系统与车架的连接101

3.2 柴油机101

3.2.1 工作原理101

3.2.2 结构组成102

3.2.3 柴油机特性104

3.3 进、排气系统104

3.3.1 概 述104

3.3.2 空气滤清器104

3.3.3 进、排气管道106

3.3.4 消音器107

3.4 冷却系统108

3.4.1 柴油机冷却系统的类型和工作原理108

3.4.2 柴油机冷却系统的结构组成109

3.4.3 电传动冷却系统113

3.5 燃油供给系统115

3.5.1 系统组成和功能115

3.5.2 燃油箱116

3.5.3 燃油成本和燃油消耗率118

3.6 发电机119

3.6.1 功能和分类119

3.6.2 交流发电机的优点120

3.6.3 交流发电机的工作原理120

3.6.4 交流发电机的主要结构121

3.7 牵引电动机122

3.7.1 功能和分类122

3.7.2 工作特点124

3.7.3 工作原理125

3.7.4 主要结构126

参考文献128

4 电气和电子控制系统129

4.1 概 述129

4.2 组成和原理129

4.2.1 交—直电传动系统130

4.2.2 交—直—交电传动系统131

4.3 交流系统的主要参数选择132

4.3.1 中间直流电压的确定132

4.3.2 三相异步牵引电机的参数确定132

4.3.3 逆变器参数确定133

4.3.4 整流器参数确定133

4.3.5 发电机参数确定133

4.4 直流电动机的调速控制134

4.5 交—直—交系统的控制方案136

4.5.1 主发电机励磁的控制136

4.5.2 交流异步电动机的控制137

4.5.3 逆变器的控制策略144

4.5.4 矢量控制技术145

4.6 主电路构成原理149

4.6.1 交—直电传动系统149

4.6.2 交—直—交电传动系统150

4.7 电控柜152

4.8 整流器153

4.9 逆变器154

4.9.1 逆变器模块的电气参数155

4.9.2 机械结构155

4.10 电阻制动156

4.10.1 交—直系统的电阻制动特性156

4.10.2 交—直—交系统的电阻制动控制162

4.10.3 制动电阻栅165

4.11 辅助电气系统167

4.11.1 驾驶室167

4.11.2 蓄电池电路167

4.11.3 柴油机电路168

4.11.4 液压系统控制电路169

4.11.5 空调电路170

4.11.6 雨刷电路170

4.11.7 照明电路170

4.11.8 仪表电路170

4.11.9 报警及显示电路171

参考文献171

5 行驶系统172

5.1 概 述172

5.2 前 桥173

5.2.1 概 述173

5.2.2 结构组成174

5.2.3 前桥工作原理及设计要求176

5.2.4 前轮定位参数176

5.3 转向系统178

5.3.1 转向梯形机构178

5.3.2 转向机构原理180

5.4 后 桥180

5.4.1 概 述180

5.4.2 轮边减速器原理和结构183

5.4.3 轮边减速器设计中的几个问题187

5.4.4 后桥壳总成191

5.5 轮胎和轮辋193

5.5.1 概 述193

5.5.2 轮 胎194

5.5.3 轮 辋198

5.6 悬 架201

5.6.1 概 述201

5.6.2 油气悬架的分类203

5.6.3 油气弹簧206

参考文献210

6 车 架212

6.1 车架载荷和车轮载荷分析212

6.2 车架的结构组成219

6.2.1 结构特点219

6.2.2 纵 梁220

6.2.3 保险杠和前端梁221

6.2.4 龙门梁221

6.2.5 牵引梁223

6.2.6 后端梁224

6.2.7 其他悬置件支座225

6.3 典型车架的对比和分类226

6.3.1 几种典型车架226

6.3.2 车架的分类230

6.4 车架的整体布置230

6.4.1 与车架相连接的主要结构230

6.4.2 车架结构的整体布置231

6.4.3 其他连接总成结构对车架布置的影响232

6.5 车架外形尺寸的确定234

6.5.1 车架宽度235

6.5.2 车架长度236

6.5.3 车架高度237

6.6 车架纵梁的设计计算237

6.6.1 基本分析假设237

6.6.2 货箱质量对车架的作用载荷240

6.6.3 有效装载质量对车架的作用载荷240

6.6.4 纵梁的剪力和弯矩242

6.6.5 纵梁的弯曲应力和强度校核245

6.6.6 纵梁的弯曲刚度247

6.6.7 有限元分析248

6.7 车架的焊接工艺分析248

6.7.1 材料的选择249

6.7.2 焊材的选择249

6.7.3 焊接工艺方法249

6.7.4 焊前预热与焊后保温250

6.7.5 焊接应力的消除251

参考文献251

7 货 箱252

7.1 概 述252

7.2 货箱的分类和特点253

7.3 货箱的结构组成255

7.3.1 底 板255

7.3.2 侧 板257

7.3.3 前 板257

7.3.4 护 板258

7.3.5 耐磨板258

7.3.6 其他部件259

参考文献261

8 液压系统262

8.1 概 述262

8.2 液压举升系统264

8.2.1 举升系统的性能及初步设计265

8.2.2 举升系统的工作原理268

8.2.3 举升液压缸的工作原理和结构270

8.2.4 举升液压缸的设计原则和设计流程274

8.3 液压制动系统275

8.3.1 工作原理275

8.3.2 后桥制动器装配277

8.3.3 液压盘式制动器的标准和分类280

8.4 液压转向系统286

8.4.1 系统组成和工作原理286

8.4.2 转向液压缸的组成287

8.4.3 转向液压缸的结构设计289

8.5 液压辅助元件292

8.5.1 液压油箱293

8.5.2 蓄能器295

8.5.3 过滤器297

8.5.4 冷却器298

8.5.5 加热器302

8.5.6 胶 管302

参考文献303

9 驾驶室305

9.1 概 述305

9.2 结构组成306

9.3 总体布置设计309

9.3.1 骨架布置309

9.3.2 转向操纵机构的连接310

9.3.3 外覆盖件和内饰件311

9.3.4 仪表台312

9.3.5 视野特征314

9.4 座 椅319

9.4.1 结构组成319

9.4.2 司机座椅的相关标准319

9.5 安全保护结构的试验方法和有限元分析320

9.5.1 安全保护结构标准320

9.5.2 ROPS和FOPS的试验方法323

9.5.3 ROPS和FOPS的有限元分析326

参考文献332

10 润滑与灭火系统334

10.1 润滑系统概述334

10.2 润滑系统的要求和分类335

10.2.1 矿用自卸车对润滑系统的要求335

10.2.2 润滑系统的分类336

10.3 干油集中润滑系统336

10.3.1 优 点336

10.3.2 原理和组成337

10.3.3 选择计算及安装340

10.3.4 缺点和应用趋势341

10.4 灭火系统342

10.4.1 概 述342

10.4.2 矿车起火的常见原因344

10.4.3 着火多发位置344

10.4.4 灭火系统的组成和工作原理345

参考文献348

11 走台及附属结构349

11.1 概 述349

11.2 走 台349

11.2.1 功能作用349

11.2.2 结构组成350

11.3 支撑结构及屈曲校核352

11.4 扶 梯354

11.4.1 结构组成354

11.4.2 扶梯种类356

11.5 护 栏357

11.6 其他附件358

11.6.1 散热器罩358

11.6.2 空滤器支架359

11.6.3 后视镜及支架359

参考文献360

12 车架的轻量化设计分析361

12.1 概 述361

12.2 车架的有限元建模362

12.2.1 有限元分析简述362

12.2.2 大型自卸车车架的有限元模型362

12.2.3 铸件结构的有限元建模363

12.2.4 车架焊缝的有限元模拟363

12.2.5 典型载荷工况及边界条件365

12.3 车架的轻量化设计367

12.3.1 概 述367

12.3.2 结构轻量化方法367

12.3.3 车架的结构轻量化分析369

12.3.4 车架的结构强度和刚度分析评价369

参考文献371

附录 典型电动轮自卸车型号的主要参数372

1．卡特彼勒372

2．小松372

3．利勃海尔373

4．日立建机374

5．尤尼特瑞格374

6．别拉斯375