自卸車后欄板自動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

王曉波， 孫利民

（1.新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南新鄉(xiāng) 453006；2.鄭州大學(xué)力學(xué)與工程科學(xué)學(xué)院，鄭州 450001）

1 引言

自卸車卸載貨物時(shí)，能夠在貨廂被舉升向后傾斜式自動(dòng)打開后欄板，使貨物靠重力自動(dòng)從貨廂中卸出，不僅節(jié)省人力，而且節(jié)省時(shí)間，效率高，在工程中大量使用。各個(gè)廠家對其自卸裝置也不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，其中對舉升機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)研究較多，而對后欄板開啟裝置研究不多。單光學(xué)對后欄板的固定支座進(jìn)行了改進(jìn)，但只是增大了一些后欄板的開度［1］；在自卸車的自動(dòng)翻轉(zhuǎn)中，很多運(yùn)用了平面連桿機(jī)構(gòu)的工作原理，如在車廂升降系統(tǒng)和后門鎖緊裝置中都應(yīng)用了四桿機(jī)構(gòu)原理［2］；唐桂云也對連桿放大式舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)［3］。目前，連桿機(jī)構(gòu)在后欄板的自動(dòng)開啟裝置中還沒有過多的應(yīng)用，本文就根據(jù)貨廂被舉升過程的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了連桿結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)后欄板的開啟和關(guān)閉。

2 后欄板翻轉(zhuǎn)裝置工作原理

圖1 后欄板翻轉(zhuǎn)裝置

后傾式自卸車貨廂被舉升缸舉升時(shí)，后欄板繞貨廂上的固定支座的銷軸旋轉(zhuǎn)，并且，后欄板與貨廂間打開的角度隨著貨廂后傾角度的增加而加大，貨物順著傾斜的貨廂從打開后欄板處卸出來，見圖1。目前使用的后欄板翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)較簡單，但是后欄板的打開是被動(dòng)的，而且打開時(shí)狀態(tài)不穩(wěn)定，關(guān)閉時(shí)容易和貨箱之間產(chǎn)生沖擊，使后欄板容易變形。

3 后欄板自動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)思路

考慮到自卸車貨廂以及后欄板在卸貨時(shí)都是繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，因此可以把二者都簡化成桿件，由此設(shè)計(jì)出一種連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)后欄板的開啟和關(guān)閉。整體機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖見圖2。搖桿底座固定在汽車車架上，搖桿一端與搖桿底座用銷軸鉸鏈連接，搖桿的另一端與連桿一端鉸鏈連接，連桿底座固定在貨廂上，連桿中間部位與連桿底座鉸鏈連接，連桿的另一端與拉桿用鉸鏈連接，拉桿的底座固定在車廂后欄板下端，拉桿一端與拉桿支座鉸鏈連接。在貨廂被舉升傾斜上升的同時(shí)后門隨之向上擺動(dòng)打開，隨著車廂上升角度的變大，后門擺動(dòng)打開的角度變得更大，在車廂回位時(shí)車廂后門隨之下落直到回歸原位，并將后欄板壓在貨廂后門上。為使后欄板平穩(wěn)打開，在車廂兩側(cè)各安裝一套機(jī)構(gòu)。

圖2 后欄板自動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖

3.2 運(yùn)動(dòng)和受力分析

將貨廂和后欄板簡化成桿件，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖見圖3。搖桿和貨廂固定在機(jī)架上，連桿底座固定在貨廂上，連桿上開有槽，連桿和貨廂通過底座上的銷軸鉸接，連桿與拉桿鉸接，拉桿與后欄板鉸接，這樣組成平面鉸鏈機(jī)構(gòu)，主動(dòng)件為貨廂，從動(dòng)件為后欄板。整個(gè)機(jī)構(gòu)有5個(gè)構(gòu)件，7個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，由平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式：F＝3n-2PL-PH，算得該機(jī)構(gòu)自由度為1，因此機(jī)構(gòu)能順利運(yùn)動(dòng)。

圖3 后欄板自動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖

該機(jī)構(gòu)中的搖桿、拉桿和后欄板均為二力桿，受力容易分析，在貨廂剛被舉升傾斜上升時(shí)，連桿左端受到搖桿拉力的作用，相對貨廂逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使連桿右端上升，帶動(dòng)拉桿上升，拉桿受到拉力的作用，同時(shí)給后欄板一沿著拉桿的拉力，該拉力對后欄板的有效拉力為垂直于后欄板分力，開始時(shí)為水平分力，為最小值，將后欄板拉開，隨著貨廂傾斜角度的增大，拉桿對后欄板的有效拉力也隨之增大，從而能使后欄板翻轉(zhuǎn)。

對于各種后卸式自卸車，可以根據(jù)以上的分析進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，能夠方便地確定各構(gòu)件的尺寸，對車輛進(jìn)行改裝。

4 結(jié)論

對普通的自卸車后欄板翻轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)普遍使用的翻轉(zhuǎn)裝置需要人去打開后欄板，而且卸貨時(shí)容易對后欄板造成沖擊，長期使用會(huì)使后欄板變形，影響車輛的正常使用。通過設(shè)計(jì)后欄板自動(dòng)翻轉(zhuǎn)裝置，不僅可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，而且不容易沖擊，提高了效率。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和受力簡單，桿件的尺寸容易設(shè)計(jì)，有利于在各種自卸車上推廣安裝。

［1］ 吳虹飛.自卸車貨箱后欄板翻轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)改進(jìn)［J］.專用汽車，2009（2）：59.

［2］ 宋喜秀.四桿機(jī)構(gòu)在自卸車設(shè)計(jì)中的運(yùn)用［J］.重型汽車，2008（2）：14-15.

［3］ 唐桂云.自卸車連桿放大式舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.專用汽車，1995（4）：27-31.