自卸车后栏板自动翻转机构的设计

王晓波， 孙利民

（1.新乡职业技术学院，河南新乡 453006；2.郑州大学力学与工程科学学院，郑州 450001）

1 引言

自卸车卸载货物时，能够在货厢被举升向后倾斜式自动打开后栏板，使货物靠重力自动从货厢中卸出，不仅节省人力，而且节省时间，效率高，在工程中大量使用。各个厂家对其自卸装置也不断进行设计改进，其中对举升机构及液压系统研究较多，而对后栏板开启装置研究不多。单光学对后栏板的固定支座进行了改进，但只是增大了一些后栏板的开度［1］；在自卸车的自动翻转中，很多运用了平面连杆机构的工作原理，如在车厢升降系统和后门锁紧装置中都应用了四杆机构原理［2］；唐桂云也对连杆放大式举升机构进行了优化设计［3］。目前，连杆机构在后栏板的自动开启装置中还没有过多的应用，本文就根据货厢被举升过程的运动特点，设计了连杆结构来实现后栏板的开启和关闭。

2 后栏板翻转装置工作原理

图1 后栏板翻转装置

后倾式自卸车货厢被举升缸举升时，后栏板绕货厢上的固定支座的销轴旋转，并且，后栏板与货厢间打开的角度随着货厢后倾角度的增加而加大，货物顺着倾斜的货厢从打开后栏板处卸出来，见图1。目前使用的后栏板翻转机构虽然结构较简单，但是后栏板的打开是被动的，而且打开时状态不稳定，关闭时容易和货箱之间产生冲击，使后栏板容易变形。

3 后栏板自动翻转机构设计

3.1 设计思路

考虑到自卸车货厢以及后栏板在卸货时都是绕轴转动，因此可以把二者都简化成杆件，由此设计出一种连杆机构来实现后栏板的开启和关闭。整体机构结构图见图2。摇杆底座固定在汽车车架上，摇杆一端与摇杆底座用销轴铰链连接，摇杆的另一端与连杆一端铰链连接，连杆底座固定在货厢上，连杆中间部位与连杆底座铰链连接，连杆的另一端与拉杆用铰链连接，拉杆的底座固定在车厢后栏板下端，拉杆一端与拉杆支座铰链连接。在货厢被举升倾斜上升的同时后门随之向上摆动打开，随着车厢上升角度的变大，后门摆动打开的角度变得更大，在车厢回位时车厢后门随之下落直到回归原位，并将后栏板压在货厢后门上。为使后栏板平稳打开，在车厢两侧各安装一套机构。

图2 后栏板自动翻转机构示意图

3.2 运动和受力分析

将货厢和后栏板简化成杆件，绘制机构运动简图见图3。摇杆和货厢固定在机架上，连杆底座固定在货厢上，连杆上开有槽，连杆和货厢通过底座上的销轴铰接，连杆与拉杆铰接，拉杆与后栏板铰接，这样组成平面铰链机构，主动件为货厢，从动件为后栏板。整个机构有5个构件，7个转动副，由平面机构自由度计算公式：F＝3n-2PL-PH，算得该机构自由度为1，因此机构能顺利运动。

图3 后栏板自动翻转机构运动简图

该机构中的摇杆、拉杆和后栏板均为二力杆，受力容易分析，在货厢刚被举升倾斜上升时，连杆左端受到摇杆拉力的作用，相对货厢逆时针转动，使连杆右端上升，带动拉杆上升，拉杆受到拉力的作用，同时给后栏板一沿着拉杆的拉力，该拉力对后栏板的有效拉力为垂直于后栏板分力，开始时为水平分力，为最小值，将后栏板拉开，随着货厢倾斜角度的增大，拉杆对后栏板的有效拉力也随之增大，从而能使后栏板翻转。

对于各种后卸式自卸车，可以根据以上的分析进行具体的设计，能够方便地确定各构件的尺寸，对车辆进行改装。

4 结论

对普通的自卸车后栏板翻转装置进行研究，发现普遍使用的翻转装置需要人去打开后栏板，而且卸货时容易对后栏板造成冲击，长期使用会使后栏板变形，影响车辆的正常使用。通过设计后栏板自动翻转装置，不仅可以实现自动翻转，而且不容易冲击，提高了效率。该机构结构和受力简单，杆件的尺寸容易设计，有利于在各种自卸车上推广安装。

［1］ 吴虹飞.自卸车货箱后栏板翻转装置设计改进［J］.专用汽车，2009（2）：59.

［2］ 宋喜秀.四杆机构在自卸车设计中的运用［J］.重型汽车，2008（2）：14-15.

［3］ 唐桂云.自卸车连杆放大式举升机构设计［J］.专用汽车，1995（4）：27-31.