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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第1章 緒 論
1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
近10年來(lái)，我國(guó)灑水車(chē)的裝備技術(shù)得到了迅速發(fā)展，產(chǎn)品的類(lèi)型、功能已能基本滿足一般的作業(yè)要求。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展、城市環(huán)境衛(wèi)生容貌和人們對(duì)生活環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，特別是2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)的舉辦，對(duì)灑水車(chē)的裝備技術(shù)提出了更高的要求。灑水車(chē)及裝備將向集成化、環(huán)保化、人性化、數(shù)字化方向發(fā)展，由單一的作業(yè)功能特征向集作業(yè)、信息、監(jiān)管為一體的綜合功能特征方向發(fā)展，使國(guó)內(nèi)環(huán)衛(wèi)裝備水平滿足現(xiàn)代化國(guó)際大都市發(fā)展的需求，并建立起具有一流技術(shù)、符合中國(guó)國(guó)情的環(huán)衛(wèi)作業(yè)裝備系統(tǒng)。
當(dāng)今由于國(guó)外灑水汽車(chē)企業(yè)對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)不了解，要想進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，多會(huì)采取合資或合作的方式。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)與外方進(jìn)行積極的合作，學(xué)習(xí)其先進(jìn)技術(shù)和管理方法，以盡快提高我國(guó)生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)水平和創(chuàng)新能力。我國(guó)原有的具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的灑水汽車(chē)品種以及入世后引進(jìn)并形成生產(chǎn)能力的灑水車(chē)新品種，打入國(guó)際市場(chǎng)參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，分析各國(guó)市場(chǎng)的不同需求，采取各種靈活的貿(mào)易方式，建立、健全自己的國(guó)際市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)體系，占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)，在國(guó)際市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中求生存、求發(fā)展。由于灑水車(chē)采用的多是專(zhuān)用設(shè)備和裝備，因此生產(chǎn)涉及到許多相關(guān)的專(zhuān)利技術(shù)和專(zhuān)有技術(shù)。這些技術(shù)可以通過(guò)技術(shù)轉(zhuǎn)讓或技術(shù)許可等技術(shù)引進(jìn)方式獲得。但是，對(duì)于引進(jìn)的技術(shù)只是加以消化、吸收是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更重要的是在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，形成企業(yè)的核心技術(shù)。同時(shí)，還要注意形成一個(gè)充滿活力的技術(shù)群體，從而培養(yǎng)自己的持續(xù)性的新產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)能力，并將其轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大的市場(chǎng)進(jìn)入和開(kāi)拓能力。否則，我國(guó)灑水汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)就只能永遠(yuǎn)跟在人家后面，處于國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不利地位。
1.2 設(shè)計(jì)的目的和意義
目的：通過(guò)對(duì)灑水車(chē)的設(shè)計(jì)，使學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中懂得了改裝車(chē)的基本原理及構(gòu)造，學(xué)會(huì)了基礎(chǔ)的計(jì)算，并且學(xué)會(huì)了進(jìn)行基礎(chǔ)的匹配設(shè)計(jì)，將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，學(xué)會(huì)了在技術(shù)快速更新的時(shí)代如何發(fā)現(xiàn)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，在搜集資料的過(guò)程中更使信息吸取能力更上一個(gè)層次。
意義:灑水車(chē)具有應(yīng)用范圍廣，工作效率高的優(yōu)點(diǎn)。并且隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，功能在不斷的強(qiáng)化，生產(chǎn)和維修的成本在逐漸減小，灑水車(chē)的廣泛應(yīng)用將會(huì)成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，所以對(duì)灑水車(chē)的構(gòu)造、水罐、噴頭等各部分的選擇進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。針對(duì)目前交通堵塞的現(xiàn)象，以及道路安全法規(guī)的要求，對(duì)于車(chē)整體的載重質(zhì)量，車(chē)身尺寸，道路要求又做出了進(jìn)一步設(shè)計(jì)，為車(chē)輛在道路上行駛提供方面，同時(shí)提高行駛安全性。 為大大提高工作效率，對(duì)于水罐的容積，以及噴灑范圍，取力裝置都有嚴(yán)格要求，此次要設(shè)計(jì)一款適用于中國(guó)市區(qū)內(nèi)行駛的灑水車(chē)，省油、能高速運(yùn)行，但最適合低速運(yùn)行的噴灑工作，載重量過(guò)大的灑水車(chē)，屬于浪費(fèi)，為工作帶來(lái)了不便，所以有很大的優(yōu)化設(shè)計(jì)空間，經(jīng)過(guò)這樣的改進(jìn)后就可以節(jié)約大量的成本，從而就更加具有競(jìng)爭(zhēng)力?，F(xiàn)在關(guān)于灑水車(chē)的分析和總結(jié)性的論文并不多，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的分析，典型故障的總結(jié)以及灑水裝置的設(shè)計(jì)，使對(duì)灑水車(chē)有了一次更加深刻的認(rèn)識(shí)，最終的目的是為今后綠化工作，提供更廣闊的空間。
第2章 灑水車(chē)總體設(shè)計(jì)
2.1 質(zhì)量參數(shù)的確定
2.1.1 整車(chē)整備質(zhì)量
整車(chē)整備質(zhì)量是指專(zhuān)用汽車(chē)帶有全部工作裝置及底盤(pán)所有的附屬設(shè)備，加滿燃料和水，但沒(méi)有載貨和載人時(shí)的整車(chē)質(zhì)量。整備質(zhì)量是一個(gè)重要設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)專(zhuān)用汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性有很大影響，整備質(zhì)量減小，可以增加裝載量，節(jié)約燃料，是汽車(chē)設(shè)計(jì)工作中必須遵守的一項(xiàng)重要原則。
所選CA1163P7K2L2E底盤(pán)的整備質(zhì)量為8000kg，由于在本次設(shè)計(jì)中加裝了水罐和專(zhuān)用工作設(shè)備，其整備質(zhì)量要增大，估計(jì)其質(zhì)量約為370kg。即灑水車(chē)整車(chē)整備質(zhì)量為：
kg （2-1）
2.1.2 裝載質(zhì)量
汽車(chē)的裝載質(zhì)量是指在硬質(zhì)良好路面上行駛時(shí)所允許的額定裝載量。對(duì)裝載質(zhì)量的確定，首先要考慮車(chē)輛的用途和使用條件。其次，要和行業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃的系列相符合，做到在裝載噸位級(jí)別上分布合理，以利于專(zhuān)用車(chē)產(chǎn)品的系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。本次設(shè)計(jì)中，灑水車(chē)的裝載質(zhì)量確定為7500kg。即
kg
2.1.3 汽車(chē)總質(zhì)量
汽車(chē)總質(zhì)量是指專(zhuān)用汽車(chē)裝備完好齊全，滿載（規(guī)定值）貨物及乘員時(shí)的質(zhì)量。假設(shè)乘員質(zhì)量為65kg/人，乘坐2人，汽車(chē)總質(zhì)量的計(jì)算公式為：
（2-2）
改裝后高壓清洗汽車(chē)最大總質(zhì)量在原車(chē)最大總質(zhì)量范圍內(nèi)，符合質(zhì)量要求。
2.2 灑水車(chē)車(chē)型的選擇
專(zhuān)用汽車(chē)性能的好壞對(duì)專(zhuān)用汽車(chē)性能影響很大，通常專(zhuān)用車(chē)輛所采用的基本底盤(pán)按結(jié)構(gòu)分可分為二、三、四類(lèi)底盤(pán)，而該灑水車(chē)是在二類(lèi)底盤(pán)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。所謂二類(lèi)底盤(pán)，就是指在基本型整車(chē)基礎(chǔ)上去掉貨廂。
專(zhuān)用汽車(chē)底盤(pán)的選擇主要是根據(jù)專(zhuān)用汽車(chē)的類(lèi)型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專(zhuān)用汽車(chē)的性能指標(biāo)、專(zhuān)用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動(dòng)力匹配等決定，目前，幾乎80%以上的專(zhuān)用車(chē)輛采用二類(lèi)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上底盤(pán)的種類(lèi)多、品種全，如解放、東風(fēng)、紅巖等系列底盤(pán)性能好，價(jià)格便宜，市場(chǎng)保有量大，選用的底盤(pán)也多為這些系列的產(chǎn)品。
一般專(zhuān)用改裝車(chē)輛在選用底盤(pán)時(shí)不但要根據(jù)專(zhuān)用汽車(chē)的類(lèi)型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專(zhuān)用汽車(chē)的性能指標(biāo)進(jìn)行考慮，還從適用性、可靠性、先進(jìn)性、方便性等方面進(jìn)行比較分析，表2-1是常用二類(lèi)底盤(pán)的性能對(duì)比列表：
表2-1 底盤(pán)性能對(duì)比列表
解放
東風(fēng)
紅巖
適用性
適用于各類(lèi)載重貨車(chē)及專(zhuān)用汽車(chē)特殊功能的要求
適用于各類(lèi)載重貨車(chē)及專(zhuān)用汽車(chē)特殊功能的要求
適用于各噸位載重貨車(chē)的改裝設(shè)計(jì)要求
可靠性
工作可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命
工作性能好，故障率低，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命
性能可靠，出現(xiàn)故障率低，各部件要有足夠的強(qiáng)度
先進(jìn)性
動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛平順性及通過(guò)性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平
動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平
動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛平順性及通過(guò)性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平
方便性
安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊
安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊
安裝、檢查保養(yǎng)和維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊
價(jià)格
較便宜
比較便宜
便宜
供貨來(lái)源
市場(chǎng)擁有量多
市場(chǎng)擁有量多
市場(chǎng)擁有量較多
常見(jiàn)噸位
各種噸位車(chē)型
各種噸位車(chē)型
輕、中型載貨車(chē)型
通過(guò)調(diào)研與分析，并結(jié)合本次改裝設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，選用解放系列底盤(pán)相對(duì)較合理。確定CA1163P7K2L2E底盤(pán)作為本次灑水車(chē)的底盤(pán)，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2-2所
示：
表2-2 CA1163P7K2L2E底盤(pán)性能參數(shù)
解放單橋綠化噴灑車(chē)??主要技術(shù)參數(shù)
產(chǎn)品名稱(chēng)：
解放單橋綠化噴灑車(chē)
外型尺寸：
8300×2660×2940
底盤(pán)型號(hào)：
CA1163P7K2L2E
貨廂尺寸：
××(mm)
總質(zhì)量：
16000(Kg)
接近/離去角：
17/23(°)
額定質(zhì)量：
7500(Kg)
前懸后懸：
××(mm)
整備質(zhì)量：
8305(Kg)
最高車(chē)速：
95(km/h)
發(fā)動(dòng)機(jī)：
CA6DE3-18E3，CA6DE3-22E3，BF4M1013-18E3-10，CA6DF3-18E3，CA6DF3-22E3，CA6DE3-18E3F，CA6DE3-22E3F，CA6DF3-22E3F，CA6DF3-18E3F
排量：
6618，6618，4764，6740，6740，6618，6618，7120，7120(ml)
功率：
136，162，136，136，162，136，162，162，136(kw)
生產(chǎn)廠家：
中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司，中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司，中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司，一汽解放汽車(chē)有限公司無(wú)錫柴油機(jī)分公司，一汽解放汽車(chē)有限公司無(wú)錫柴油機(jī)分公司，中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司，中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司，一汽解放汽車(chē)有限公司無(wú)錫柴油機(jī)廠，一汽解放汽車(chē)有限公司無(wú)錫柴油機(jī)廠
排放標(biāo)準(zhǔn)：
GB3847-2005,GB17691-2005國(guó)Ⅲ
軸數(shù)：
2
前輪距：
1914,1800/1860,1800(mm)
其它參數(shù)如下表所示：
軸距：
5400
后輪距：
1860,1800(mm)
輪胎數(shù)：
6
輪胎規(guī)格：
9.00R20,9.00-20,10.00R20,10.00-20
燃料種類(lèi)：
柴油
彈簧片數(shù)：
4/4+3,10/12+8
軸荷：
6000/10000
駕駛室乘人數(shù)：
2
整車(chē)備注：
罐體外形尺寸(mm):長(zhǎng)4800,長(zhǎng)軸2100,短軸1400,罐體有效容積:11.29立方米。
專(zhuān)用性能：
1、灑水車(chē)的基本組成:防銹罐體,連通器,專(zhuān)用自吸式灑水泵,管網(wǎng),噴灑出口,工作平臺(tái),二類(lèi)底盤(pán)。
2、罐體采用優(yōu)質(zhì)武鋼碳鋼板材制作，采用大型卷板機(jī)一次成型，封頭及罐體結(jié)合處采用先進(jìn)的弧形對(duì)接焊接工藝。
3、灑水車(chē)標(biāo)準(zhǔn)配置：前沖后灑、側(cè)噴；高位側(cè)花灑；后工作平臺(tái)，帶綠化灑水高炮，可調(diào)節(jié)成柱狀，射程≥28m；也可調(diào)節(jié)成霧狀，射程≥15m，垂直吸程7m。
4、灑水車(chē)選裝配置:藥盤(pán)、藥泵、罐內(nèi)防腐防銹、多方位進(jìn)出水接頭、電磁閥、氣動(dòng)閥等。
2.3 罐體支撐座的設(shè)計(jì)
為避免專(zhuān)用工作裝置的布置對(duì)車(chē)架造成集中載荷，可采用具有足夠剛性的副車(chē)架，因此可以將這種集中載荷轉(zhuǎn)化成均布載荷，有利于改善主車(chē)架縱梁的強(qiáng)度和壽命。
對(duì)于灑水車(chē)的設(shè)計(jì)，由于加裝的水罐與汽車(chē)車(chē)架的連接需要通過(guò)罐體底部的支承座和固定裝置來(lái)完成，罐體支承座可相當(dāng)于副車(chē)架的作用，它們都是安裝在罐體的底部。本次改裝采用整體式支承座，縱梁和橫梁焊在一起，縱梁截面有L形或與上部零件的連接面組成長(zhǎng)方形、梯形、直角梯形等，上部形狀視罐體外形而定。橫梁截面多為L(zhǎng)形。支承座與汽車(chē)之間用固定裝置連鎖。
2.3.1 支承座校核計(jì)算
罐式汽車(chē)支承座的截面形狀一般和主車(chē)架縱梁的截面形狀相同，多采用如圖2-1所示的槽形結(jié)構(gòu)，其截面形狀尺寸取決于罐式汽車(chē)的種類(lèi)及其承受載荷的大小。
圖2-1 支承座的截面形狀
參考JB/T4712.1-2007臥式容器支座用材規(guī)定：支座材料多選用Q235A碳素鋼。 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定，取截面尺寸為60×30×5mm。
假設(shè)容器總重（包括自重以及水的重量）為mg，則支座反力
kN （2-3）
設(shè)支座長(zhǎng)度為L(zhǎng)，容器重量沿長(zhǎng)度方向均勻分布，則其均布載荷
kN （2-4）
建立力學(xué)模型，其受力圖、彎矩圖如圖2-2：
a）
Q圖
b）
M圖
c）
圖2-2 罐體支承座受力圖
根據(jù)受力圖、彎矩圖知：
（2-5）
（2-6）
根據(jù)彎矩圖可知，其危險(xiǎn)截面出現(xiàn)在最大彎矩1/2L處，此時(shí)
kN
MPa<235MPa
所以，支承座強(qiáng)度符合要求。
2.3.2 副車(chē)架的前端形狀及安裝位置
為了避免由于副車(chē)架截面高度尺寸的突然變化而引起主車(chē)架縱梁的應(yīng)力集中，副車(chē)架的前端形狀應(yīng)采用逐步過(guò)渡的方式。例如采用如圖2-4所示的三種過(guò)渡方式。
對(duì)于這三種不同形狀的副車(chē)架前端，在其與主車(chē)架縱梁相接觸的翼面上都加工有局部斜面，其斜面尺寸如圖2-3（c）所示。=1mm =15-20mm。
圖2-3 副車(chē)架前端的三種形式
（a）U形 （b）角形 （c）L形
2.3.3 罐體支撐座的固定裝置
（1）止推板連接
連接板上端通過(guò)焊接與副車(chē)架固定，而下端則利用螺栓與主車(chē)架縱梁腹板相連接。止推板的優(yōu)點(diǎn)在于可以承受較大的水平載荷，防止副車(chē)架與主車(chē)架縱梁產(chǎn)生相對(duì)水平位移。相鄰兩個(gè)推止推連接板之間的距離在500到1000 mm范圍內(nèi)。
圖2-4 止推板的連接結(jié)構(gòu)
1—副車(chē)架 2—止推連接板 3—主車(chē)架縱梁
（2）罐體支承座固定裝置
本次改裝設(shè)計(jì)采用適用范圍比較廣的剛性連鎖，連結(jié)塊分別裝支承座和車(chē)架上，然后用螺栓、螺母將兩者剛性連接在一起。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-5所示：
1
2
圖2-5 剛性固定裝置
1—支承座 2—車(chē)架
2.4 本章小結(jié)
本章主要對(duì)各類(lèi)二類(lèi)底盤(pán)的性?xún)r(jià)比進(jìn)行比較分析以及改裝灑水車(chē)質(zhì)量參數(shù)的確定，綜合比較分析，選用CA1163P7K2L2E底盤(pán)。。對(duì)于罐式汽車(chē)的改裝，由于要加裝罐體支承座，本章對(duì)罐體支承座進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)其連接裝置進(jìn)行了合理的分析選型。
第3章 水路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 水罐的設(shè)計(jì)及計(jì)算
3.1.1 罐體的選材
灑水洗車(chē)罐體屬于常壓鋼制容器，根據(jù)GB150《鋼制壓力容器》規(guī)定：鍋爐和壓力容器用鋼都可以在常壓容器中使用。通過(guò)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》可知，15號(hào)鋼由于具有極好的塑性、韌性、焊接性能和冷沖壓性能，廣泛用于受力不大韌性要求較高的零件。比如，化工容器、蒸汽鍋爐等。能滿足大部分容器的殼體的要求。所以，灑水車(chē)罐體采用15號(hào)鋼板即可滿足要求。
3.1.2 罐體的設(shè)計(jì)要求
根據(jù)專(zhuān)用汽車(chē)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)要求，確定罐體形狀，應(yīng)有利于降低整車(chē)質(zhì)心高度，減少自身質(zhì)量，增大容積效率，減小空氣阻力，并與駕駛室外形相稱(chēng)，使整體造型美觀，所以選擇罐體設(shè)計(jì)成橢圓形，由于平蓋封頭具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便的特點(diǎn)，主要用于常壓和低壓設(shè)備上或者高壓小直徑設(shè)備上，因此封頭推薦采用長(zhǎng)、短軸比值為2的標(biāo)準(zhǔn)型平蓋封頭。受工藝要求、制造條件以及容器安裝要求等，建議容器的長(zhǎng)徑比范圍在2-7范圍內(nèi)。
根據(jù)規(guī)定：在罐內(nèi)設(shè)有橫向防波板，以加強(qiáng)罐體剛度及減弱車(chē)輛行駛中水對(duì)罐體的沖擊。罐體上部開(kāi)有直徑為500mm的圓形孔，便于工作人員出入檢查和維修，人孔附近要設(shè)置扶手和扶梯。為防止空氣和水對(duì)罐體的氧化，罐體內(nèi)表面要經(jīng)過(guò)防腐蝕處理。
3.1.3 灑水車(chē)的罐體總成
由罐身、人孔蓋及其防波板等組成。罐體構(gòu)造如圖3-1所示。
圖3-1 罐體結(jié)構(gòu)圖
1—防波板 2—呼吸閥 3—人孔蓋 4—通氣管 5—防波板 6—罐身 7—球閥
（1）罐身 罐身通常用普通低碳鋼板焊接而成，并在罐身兩端加封頭焊接而成的一個(gè)封閉容器。罐身上部設(shè)置有人孔，孔徑一般為φ400mm～φ500mm，以使人進(jìn)入能罐內(nèi)進(jìn)行維修和清潔作業(yè)。罐身的橫截面多呈圓形或橢圓形形狀，在本設(shè)計(jì)中罐體采用橢圓形。罐身內(nèi)表面先進(jìn)行噴砂處理，再做涂（或噴）鋅處理。
（2）防波板 為了減輕汽車(chē)在行使過(guò)程中液體在容器內(nèi)的波動(dòng)，罐體內(nèi)一般都會(huì)設(shè)有防波板。因?yàn)楣摅w的每個(gè)單室的大小沒(méi)有 統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，它取決于貨物的性質(zhì)及整個(gè)容器的總?cè)萘?，?dāng)容器總?cè)萘啃∮?0m3時(shí)，每個(gè)單室的容量應(yīng)小于4m3。因?yàn)檫x用的車(chē)型額定載貨量為4t,只要一個(gè)單室就可以了，所以在罐體內(nèi)置兩個(gè)防波板，一上一下，并且在下面的防波板上開(kāi)一個(gè)矩形孔，有利于當(dāng)液體用不完時(shí)，可以通過(guò)排放閥將液體排放干凈。
（3）人孔蓋 位于罐體上部，采用螺栓固定，人孔蓋上設(shè)有呼吸閥、通氣管、裝滿報(bào)警器等。平常人孔蓋是不打開(kāi)的，只有檢修時(shí)才卸下緊固螺栓，拆下人孔蓋，便于工人出入檢修或清洗。呼吸閥又稱(chēng)安全閥，該閥能自動(dòng)調(diào)節(jié)容器內(nèi)的壓力，是壓力保持在一定范圍之內(nèi)，這樣就能保護(hù)液罐內(nèi)部壓力保持平衡。通氣管又稱(chēng)排氣管，其一段固定在人孔蓋上，使通氣管連通了液罐內(nèi)部與外部。通氣管的作用是當(dāng)向容器里加注液體時(shí)，可以順利排出罐體內(nèi)的氣體，保證液體加注能夠順利完成。
3.1.4 罐體容積的確定
罐體是整個(gè)路面鋪裝裝置的盛水容器。罐體容積大小是根據(jù)車(chē)輛的額定載重量來(lái)推算的，計(jì)算一般來(lái)說(shuō)，整車(chē)滿載時(shí)整車(chē)總質(zhì)量應(yīng)不超過(guò)基礎(chǔ)車(chē)滿載時(shí)整車(chē)總質(zhì)量的20%。由于CA1163P7K2L2E大型載重汽車(chē)的額定載質(zhì)量為8000kg ，所以設(shè)計(jì)罐體的盛水容積為11000 kg，采用橢圓形罐體
橢圓罐體容積可按下式公式計(jì)算:
() （3-1）
式中： a、b——橢圓長(zhǎng)、短軸長(zhǎng)度，m
L——橢圓體長(zhǎng)度，m
、——封頭的長(zhǎng)度，m
——罐體內(nèi)附加構(gòu)件的體積總和，
圖3—1 橢圓形罐體橫截面
罐體參數(shù)：a = 2.1m ，b = 1.4m ，L = 4.8 m ，==0.14 m ，由于占用空間太小，可以忽略不計(jì)！所以罐體的容積為：
11.29()
3.1.5 壁厚的計(jì)算
根據(jù)壓力容器設(shè)計(jì)知識(shí)規(guī)定知：由于常壓和低壓容器按照強(qiáng)度計(jì)算公式出的壁厚較小，給制造和運(yùn)輸帶來(lái)了困難。為了滿足制造工藝的要求以及運(yùn)輸和安裝過(guò)程中對(duì)剛度的要求，對(duì)殼體規(guī)定了不包括腐蝕余量的最小厚度。
圓筒的最小厚度按照下列規(guī)定設(shè)計(jì)
當(dāng)時(shí)，
，且不小于3mm。
罐體內(nèi)徑
mm
故取整壁厚為6mm。
在水罐內(nèi)部，水均勻分布，可等效為均勻載荷，取h=1500mm。
MPa
假設(shè)支座為支點(diǎn)，水罐與支座接觸部分為橫梁，建立力學(xué)模型：
a)
圖
b)
M圖
c)
圖3-2 水罐受力分析圖
根據(jù)）圖，得方程
（3-2）
當(dāng)時(shí)，剪應(yīng)力取得最大值
（3-3）
由機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)，知：
鋼板厚度mm時(shí)，MPa;MPa;MPa
鑒于常壓容器壓力較小，儲(chǔ)存介質(zhì)的危害程度也較小，因此鋼板的安全系數(shù)取
。
MPa； （3-4）
MPa；
MPa。
取MPa。
取橫梁一段為研究對(duì)象，假設(shè)其尺寸為30mm×1mm×4mm，對(duì)于矩形橫梁，最大切應(yīng)力為平均切應(yīng)力的1.5倍。
MPa<150MPa.
所以，強(qiáng)度符合要求。
3.2 水泵的選型計(jì)算
水泵的流量用下式確定：
（3-5）
式中 v — 噴灑車(chē)的行駛速度（km/h）；
B —灑水寬度（m）；
q —灑水量（L/min）。
本次設(shè)計(jì)?。?
灑水寬度B=6m
汽車(chē)行駛速度v=10km/h
調(diào)研得：
水泵型號(hào)65QZB(F)40流量(m3/h): 40 揚(yáng)程(m): 45 輸入軸轉(zhuǎn)速(r/min): 1450 軸功率(kw) : 9.25 自吸高度(m): 6.5 自吸時(shí)間(min/5m): 1.0 效率:65%
該系列泵采用外混式自吸結(jié)構(gòu)，泵內(nèi)應(yīng)存有適量的液體。泵啟動(dòng)后，葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪進(jìn)口處形成負(fù)壓，吸入管路中的氣體與泵內(nèi)液體混合，通過(guò)壓出室進(jìn)入氣液分離室。由于氣液的比重差，氣體從液體中分離出來(lái)，從出口管中排出，液體在氣液分離室中下沉，經(jīng)多次循環(huán)，直到吸入管內(nèi)的氣體排凈而充滿液體，完成自吸過(guò)程，泵開(kāi)始正常輸液。因此，為保證泵具有良好的自吸性能，必須滿足以下條件：泵工作前，泵內(nèi)的液體存量必須高于泵軸，因此泵進(jìn)口處必須接一個(gè)向上彎的彎管再接一個(gè)水平管和快速接頭，快速接頭中心線必須高于泵軸中心線300毫米。進(jìn)口管路系統(tǒng)必須保證不漏氣。吸水管的吸入頭必須浸沒(méi)于水下，以免空氣吸入水管。出口管道與泵出口連接時(shí)必須保證直管長(zhǎng)度≥200毫米后再接彎管。
3.3 管道的選擇
液壓傳動(dòng)系統(tǒng)常用的管道有鋼管、銅管、橡膠軟管、尼龍管等。根據(jù)機(jī)械手冊(cè)知，本次灑水車(chē)設(shè)計(jì)所采用的為鋼管。
由于灑水管道中水的流動(dòng)多為紊流，并且其雷諾數(shù)遠(yuǎn)大于臨界雷諾數(shù)2320，其計(jì)算均按紊流狀態(tài)下進(jìn)行。在同一流量下，如果平均流速過(guò)大，則可采用較小的管徑，節(jié)省材料，但水頭損失較大，反之，則需要較大的管徑，浪費(fèi)材料，但水頭損失小。一般根據(jù)已知的流量和從經(jīng)驗(yàn)而得出的允許的平均流速，初步計(jì)算出管徑，然后按水煤氣管規(guī)格選定。水管直徑可按下式確定。
（mm） （3-6）
式中 q——系統(tǒng)流量，
V——允許平均流速，壓水管V=（1.23） m/s
連接噴頭的水管直徑
（mm）
查找水煤氣管規(guī)格，可以選定與噴頭連接的管道直經(jīng)
d = 80mm
3.4 噴頭設(shè)計(jì)
3.4.1 噴頭分類(lèi)
液體噴灑噴頭根據(jù)結(jié)構(gòu)不同有縫隙式和孔管式兩種?？p隙式噴頭的噴口為一道縫隙，具有一定壓力的水流從縫隙處呈薄膜狀噴出，并很快裂散為水滴降落到作業(yè)面上?？p隙式噴頭有圓柱形和鴨掌形兩種。在本設(shè)計(jì)中采用圓柱形縫隙式噴頭。
3.4.2 噴頭的計(jì)算
圓柱形噴頭外形為圓柱體，柱體下面有窄而長(zhǎng)的縫隙，結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。
圖3-3 圓柱形噴頭結(jié)構(gòu)圖
圓柱形噴頭的直徑大于輸水管道的直徑，一般為80～120mm，以起到穩(wěn)定水壓的作用。圓柱體下方開(kāi)有一定寬度和中心角的環(huán)形槽，縫隙寬度一般為2-4mm
中心角=60°～120°。改變縫隙尺寸，可改變噴灑面積，噴灑均勻性及灑水量。縫隙寬度小，噴灑均勻性好，但局部阻力增加，必須提高水流的壓力，中心角小，噴灑幅寬減小，工作效率降低。
在設(shè)計(jì)中，選擇噴頭直徑為120mm，中心角為90°。
（1）縫隙長(zhǎng)度b可按下式計(jì)算
(mm) （3-7）
式中：——縫隙所對(duì)應(yīng)的中心角，（°），一般=60°～90°
d——噴頭內(nèi)直徑，mm
所以
（mm）
（2） 縫隙面積A
A = b×a () （3-8）
式中：a——縫隙的寬度，一般a = 2～4 mm。
取a = 4 mm 所以
A = b×a = 94.2×4=377()
（3）圓柱形噴頭噴口壓力損失
（3-9）
式中：——圓柱形噴頭噴口壓力損失，；
——流體密度，；
—— 流體速度 ， m/s；
——圓柱形噴頭的局部壓力損失，一般縫隙噴頭的長(zhǎng)
寬比取之為b/a﹥1。
因此 ﹦2.70～2.80 取 = 2.70
所以 （）（3-10）
（4）縫隙式噴頭射程與噴幅計(jì)算
縫隙式噴頭的射程R可由下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
（m） （3-11）
式中：p——噴頭工作壓力，；
——液體密度，；
g ——重力加速度，；
d ——噴頭內(nèi)直徑， mm。
（m）
噴頭噴幅B，用下式計(jì)算：
（m） （3-12）
式中 ——噴灑角。噴灑角應(yīng)略小于縫隙所隊(duì)的中心角，=（0.7～0.9）。中心角小時(shí)，=0.7，中心角大時(shí)，=0.9。
取=0.7=0.790°=63°
=10.2（m） （3-13）
3.5 閥體的選擇
水路系統(tǒng)中選擇合適的液壓閥，是使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理，性能優(yōu)良，安裝、維修方便，并保證系統(tǒng)正常工作的重要條件。
根據(jù)灑水車(chē)通用技術(shù)條件規(guī)定，水泵出水口處應(yīng)設(shè)置安全裝置，保證水泵的穩(wěn)定工作。先導(dǎo)式溢流閥是常用于高壓、大流量時(shí)的溢流、定壓和穩(wěn)壓元件。因此考慮加裝CC2V-6※W先導(dǎo)式溢流閥，該閥具有壓力高，調(diào)壓性能平穩(wěn)，最低調(diào)節(jié)壓力低和調(diào)壓范圍大的特點(diǎn)。技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3-1所示：
表3-1 溢流閥技術(shù)參數(shù)
型號(hào)
通徑/mm
調(diào)壓范圍/MPa
額定流量(L/min)
公稱(chēng)流量(L/min)
CC2V-6※W
16
0.6~35
160
200
3.6 本章小結(jié)
本章為水路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要對(duì)水罐的加工材料進(jìn)行了選取，以及對(duì)其進(jìn)行了強(qiáng)度的校核。對(duì)于水泵的選取，主要是根據(jù)其流量、壓力、輸入軸的功率以及要達(dá)到的性能要求進(jìn)行了選取，通過(guò)各種液壓閥的選取，實(shí)現(xiàn)低壓灑水車(chē)的功能。最后對(duì)水路系統(tǒng)的壓力損失進(jìn)行了計(jì)算，經(jīng)計(jì)算由于沿程阻力系數(shù)較小，所以水路體系中壓力損失很小。同時(shí)還對(duì)水泵、噴頭、管道，進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)及選取，對(duì)灑水車(chē)的灑水性能進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)計(jì)算與匹配，對(duì)于壓力損失進(jìn)行了準(zhǔn)確的計(jì)算。
第4章 取力裝置設(shè)計(jì)
4.1 取力裝置簡(jiǎn)介
取力裝置又稱(chēng)取力器，各類(lèi)專(zhuān)用汽車(chē)的專(zhuān)用工作裝置主要由汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源。取力器就是汽車(chē)的一種專(zhuān)用動(dòng)力輸出裝置。它是從發(fā)動(dòng)機(jī)取出部分功率，用于驅(qū)動(dòng)各類(lèi)液壓泵、真空泵、空壓機(jī)以及各種專(zhuān)用汽車(chē)工作機(jī)械，從而為自卸車(chē)、加油車(chē)、牛奶車(chē)、垃圾車(chē)、吸污車(chē)、隨車(chē)起重機(jī)等諸多專(zhuān)用汽車(chē)的工作裝置配套使用。
根據(jù)取力裝置相對(duì)于汽車(chē)底盤(pán)變速器的位置，取力裝置的取力方式可分為前置、中置和后置三種基本類(lèi)型，每一種基本類(lèi)型又包括 若干種具體的結(jié)構(gòu)形式。專(zhuān)用汽車(chē)取力器取力方式，如圖4-1所示：
發(fā)動(dòng)機(jī)前端取力
飛輪后端取力
變速器上蓋取力
變速器左側(cè)蓋取力
分動(dòng)器取
前置式
中置式
后置式
取力器取力方式
變速器后端蓋取力
變速器右側(cè)蓋取力
夾鉗式取力
飛輪前端取力
圖4-1 取力器取力方式
變速器側(cè)蓋取力又可分為左側(cè)蓋取力和右側(cè)蓋取力。由于在設(shè)計(jì)變速器時(shí)已考慮了動(dòng)力輸出，因而一般在變速器左側(cè)和右側(cè)都留有標(biāo)準(zhǔn)的取力窗口，也有專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)與之配套的取力廠家，因此這種取力器比較常用。所以在設(shè)計(jì)中，采用在變速器側(cè)端取力，取力對(duì)象為中間軸取力齒輪。
4.2 取力裝置參數(shù)選擇和計(jì)算
由于選用車(chē)型為解放CA1163P7K2L2E大型載重汽車(chē)，該車(chē)型的技術(shù)參數(shù)為：
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：CA6DE3-18E3型 ；最大功率：136 kw ；最大轉(zhuǎn)矩：≧698N/m (≦1400 r/min)
變速器基本參數(shù)：一軸常嚙合齒輪=23，中間軸常嚙合齒輪齒數(shù)=48；中間軸取力齒輪齒數(shù)=40、模數(shù)=4mm、齒寬 b =22mm 。而選用的水泵的轉(zhuǎn)速為1450 r/min ，功率為 9.25 kw。
4.2.1 取力器動(dòng)力傳動(dòng)
如圖4-2所示，動(dòng)力輸出采用兩級(jí)齒輪傳動(dòng)，中間為雙聯(lián)齒輪。
圖4-2 取力器傳動(dòng)示意圖
4.2.2 傳動(dòng)比的計(jì)算
根據(jù)公式 （4-1）
若按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的輸出轉(zhuǎn)速來(lái)確定傳動(dòng)比，因而有
變速器內(nèi)一對(duì)常嚙合齒輪的傳動(dòng)比為
設(shè)取力器雙聯(lián)齒輪第一級(jí)的齒數(shù)為26，則
所以
設(shè)雙聯(lián)齒輪直齒輪齒數(shù)（第二級(jí)）為，則
取整后得=52，故實(shí)際的總傳動(dòng)比為
綜上所述，可得如下齒數(shù)和傳動(dòng)比：
4.2.3 取力器雙聯(lián)齒輪嚙合齒輪強(qiáng)度計(jì)算
（1） 第一級(jí)嚙合齒輪
一對(duì)直齒圓柱齒輪嚙合
因?yàn)橹虚g軸取力齒輪齒數(shù)=40、模數(shù)=4mm，所以取力器雙聯(lián)齒輪第一級(jí)嚙合齒輪的模數(shù)=4mm。
根據(jù)公式
（4-2）
（2）分度圓直徑
中間軸取力齒輪
(mm)
取力器雙聯(lián)齒輪第一級(jí)齒輪
（mm）
（3）頂圓直徑
根據(jù)公式
（4-3）
中間軸取力齒輪
（mm）
取力器雙聯(lián)齒輪第一級(jí)輪
(mm)
（4）根圓直徑
根據(jù)公式
（4-4）
中間軸取力齒輪
（mm）
取力器雙聯(lián)齒輪第一級(jí)齒輪
（mm）
（4）中心距
根據(jù)公式
（4-5）
（mm）
（5）齒寬 因?yàn)橹虚g軸取力齒輪齒寬 b =22 mm，所以取力器雙聯(lián)齒輪第一級(jí)齒輪
（mm）
（6）第二級(jí)嚙合齒輪
根據(jù)齒輪參數(shù)計(jì)算公式
由于結(jié)構(gòu)需要，取力器雙聯(lián)齒輪第二級(jí)嚙合齒輪得模數(shù)取3，即 m = 3。
（7）分度圓直徑
（mm）
（8）頂圓直徑
（mm）
（9）根圓直徑
（mm）
（10）齒寬
表4-1 齒寬系數(shù)
齒輪相對(duì)于軸承的位置
齒面硬度
軟齒面（大輪或大、小硬度≦350HBS）
硬齒面（大輪或大、小硬度≧350HBS）
對(duì)稱(chēng)布置
非對(duì)稱(chēng)布置
懸臂布置
0.8～1.4
0.6～1.2
0.3～0.4
0.4～0.9
0.3～0.6
0.2～0.25
由于取力器屬于懸臂布置，并且是硬齒面，所以選擇齒寬系數(shù)。所以取力器雙聯(lián)齒輪第一級(jí)嚙合齒輪的齒寬
（mm）
4.2.4 取力器輸出軸齒輪參數(shù)計(jì)算
對(duì)于圓柱齒輪要想使它們正確嚙合，由于模數(shù)和壓力角都已標(biāo)準(zhǔn)化，所以實(shí)際上只要是它們的壓力角和模數(shù)相等，并等于標(biāo)準(zhǔn)值，即
（1）分度圓直徑 （mm）
（2）頂圓直徑 （mm）
（3）根圓直徑 （mm）
（4）齒寬 與取力器輸出軸齒輪嚙合的齒輪寬度為mm。
4.2.5 取力器雙聯(lián)齒輪軸及輸出軸計(jì)算
軸的直徑可由下式計(jì)算
（4-6）
式中 p —— 軸傳遞的功率 (kW)；
n —— 軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；
d —— 軸的直徑 （mm）；
C —— 與軸材料有關(guān)的系數(shù)。
表4—2 軸常用材料和C值
軸的材料
C
Q235, 20
12～20
160～135
35
20～30
135～118
45
30～40
118～107
40Cr,35SiMn,38SiMnMo
40～52
107～98
根據(jù)軸的材料并考慮彎矩的影響，查表取C=107，再查機(jī)械手冊(cè)，齒輪傳動(dòng)效率為0.96，軸承傳動(dòng)效率為0.98。
雙聯(lián)齒輪軸傳遞的功率 （kW）
動(dòng)力輸出軸傳遞的功率 （kW）
雙聯(lián)齒輪軸轉(zhuǎn)速 （r/min）
動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)（r/min）
雙聯(lián)齒輪軸軸徑 （mm）
取整=30mm
動(dòng)力輸出軸軸徑 （mm）
取整=28mm
4.2.6 取力器軸承的確定
按國(guó)家規(guī)定的軸承標(biāo)準(zhǔn)選定：
取力器雙聯(lián)齒輪軸兩端支承軸承選用深溝球圓錐滾子軸承30206，外徑D＝62mm，內(nèi)徑d=30 mm，寬B=17.25mm。
動(dòng)力輸出軸兩端軸承選用角接觸球軸承7206AC，外徑D=62mm,內(nèi)徑d=30mm,
寬B=16mm。
4.3 軸及軸承的校核
4.3.1 軸的校核
在取力器運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，輸出軸的載荷遠(yuǎn)大于支撐軸的載荷，故只需對(duì)輸出軸進(jìn)行校核即可。
輸出軸在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，所受的彎矩很小，可以忽略，可以認(rèn)為其只受扭矩。此中情況下，軸的扭矩強(qiáng)度條件公式為
（4-7）
式中：----扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；
T----軸所受的扭矩，N·mm；
----軸的抗扭截面系數(shù)，；
P----軸傳遞的功率，kw；
d----計(jì)算截面處軸的直徑，mm；
[]----許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa。
其中P =98kw，n =1450r/min,d =28mm；代入上式得：
由查表可知[]=55MPa，故[]，符合強(qiáng)度要求。
4.3.2 軸承的校核
動(dòng)力輸出軸兩端的軸承為角接觸球軸承，型號(hào)7206AC。
（1）當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算
軸承當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算式為
式中 ——軸承所受的徑向載荷；
——軸承所受的軸向載荷；
——徑向載荷系數(shù)；
——軸向載荷系數(shù)；
查看參考資料，由于=0，所以 X = 1，Y = 0。
= 862（N）
（2）軸承壽命計(jì)算
軸承基本額定壽命的計(jì)算式為
式中 ——軸承的基本額定壽命（）；
——壽命指數(shù)，球軸承=3。
所以 (h)
故合格。
4.4 鍵的校核
中間軸矩形鍵選用b×h=10×8規(guī)格的圓頭普通平鍵，其深度t=5.0mm，寬度b的極限偏差為+0.018。
普通平鍵連接的主要失效形式是工作面被壓潰。假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，則普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為：
式中：T——傳遞扭矩，176N.mm，取中間軸的傳遞扭矩。
K——鍵與輪轂槽的接觸高度。
——鍵的工作長(zhǎng)度；
——軸的直徑；
——鍵、軸材料最弱的許用擠壓應(yīng)力，，選=100Mpa。
∴ 故安全。
第五章 灑水車(chē)基本性能參數(shù)計(jì)算
專(zhuān)用汽車(chē)性能參數(shù)計(jì)算是總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，其目的是檢驗(yàn)整車(chē)參數(shù)選擇是否合理，使用性能參數(shù)能否滿足要求。最基本的性能參數(shù)計(jì)算包括動(dòng)力性計(jì)算、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性計(jì)算。
5.1 動(dòng)力性計(jì)算
5.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性
發(fā)動(dòng)機(jī)外特性是指發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)全開(kāi)時(shí)的速度特性，是汽車(chē)動(dòng)力性計(jì)算的主要依據(jù)。
在外特性圖上，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的二條重要特性曲線，為非對(duì)稱(chēng)曲線。工程實(shí)踐表明，可用二次三項(xiàng)式來(lái)描述汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性，即
(5-1)
式中 ——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，N·m；
——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，r/min；
、、——待定系數(shù)，由具體的外特性曲線決定；
、、可由多種途徑獲得,下面是常用的兩種計(jì)算方法。
（1）無(wú)外特性曲線時(shí)，按經(jīng)驗(yàn)公式擬合外特性方程式
如果沒(méi)有所要的發(fā)動(dòng)機(jī)外特性，可從發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上知道該發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速和該發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速時(shí)，然后用下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)描述發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性:
(5-2)
式中 ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩N·m；
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速r/min；
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率時(shí)的轉(zhuǎn)速r/min；
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩N·m，。
由上式，可得
(5-3)
發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線是在室內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)架上測(cè)量出來(lái)的，應(yīng)對(duì)臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)用修正系數(shù)進(jìn)行修正，才能得到發(fā)動(dòng)機(jī)的使用外特性。
（2）已知外特性曲線時(shí)，根據(jù)外特性數(shù)值建立外特性方程式
如果知道發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線時(shí)，則可利用拉格朗日三點(diǎn)插值法求出公式中的待定系數(shù)、、。在外特性曲線上選取三個(gè)點(diǎn)，即、，、，、，依拉氏插值三項(xiàng)式有:
將上式展開(kāi)，按冪次高低合并，然后與（5.1）式比較系數(shù)，即可得三個(gè)待定系數(shù)為：
確定發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線方程，表（5-1）詳細(xì)的列出了灑水車(chē)整車(chē)參數(shù)。
即得發(fā)動(dòng)機(jī)外特性的數(shù)學(xué)方程如下：
表5.1 高壓清洗汽車(chē)部分整車(chē)參數(shù)
名稱(chēng)
符號(hào)
數(shù)值與單位
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率
136KW
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速
2100r/min
發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩
698Nm
發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速
1400～1800r/min
車(chē)輪動(dòng)力半徑
0.44m
車(chē)輪滾動(dòng)半徑
0.44m
主減速比
6.23
灑水汽車(chē)迎風(fēng)面積
5.0m2
灑水汽車(chē)總質(zhì)量(滿載)
19200kg
5.1.2 汽車(chē)行駛方程
高壓清洗汽車(chē)在直線行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力之間存在如下平衡關(guān)系：
(5-4)
式中 ——驅(qū)動(dòng)力；
——滾動(dòng)阻力；
——坡道阻力；
——空氣阻力；
——加速阻力。
（1）驅(qū)動(dòng)力Ft的計(jì)算
高壓清洗汽車(chē)在地面行駛時(shí)受到發(fā)動(dòng)機(jī)限制所能產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：
(5-5)
式中 ——變速器某一擋的傳動(dòng)比；
——主減速器傳動(dòng)比；
——傳動(dòng)系統(tǒng)某一擋的機(jī)械效率；
——驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力半徑，（m）；
——發(fā)動(dòng)機(jī)外特性修正系數(shù)。
（2）滾動(dòng)阻力的計(jì)算
高壓清洗汽車(chē)的滾動(dòng)阻力由下式計(jì)算：
(5-6)
式中 ——高壓清洗汽車(chē)的總質(zhì)量 Kg；
——道路坡度角（°）；
——滾動(dòng)阻力系數(shù)。
滾動(dòng)阻力系數(shù)取決于輪胎的結(jié)構(gòu)形式及氣壓、車(chē)輛的行駛速度、路面條件等因素[19]。當(dāng)車(chē)速在km/h以下時(shí)，可取常數(shù)；當(dāng)車(chē)速超過(guò)km/h時(shí)，可用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)求得。（式中、、分別為常數(shù)項(xiàng)、比例系數(shù)、高壓清洗汽車(chē)行駛的速度。）
（3）坡道阻力Fi的計(jì)算
高壓清洗汽車(chē)上坡行駛時(shí)，整車(chē)重力沿坡道的分力為坡道阻力，其計(jì)算公式為：
(5-7)
（4）空氣阻力Fω的計(jì)算
大量試驗(yàn)結(jié)果表明，汽車(chē)的空氣阻力與車(chē)速的平方成反比，即
(5-8)
式中 ——空氣阻力系數(shù)，高壓清洗汽車(chē)可取為0.5～0.9；
——迎風(fēng)面積（m2），可按估算，為輪距（m），為整車(chē)高度（m）。
（5）加速阻力Fj的計(jì)算
加速阻力是汽車(chē)加速行駛時(shí)所需克服的慣性阻力，有：
(5-9)
式中 ——汽車(chē)加速度（m/s2）；
——汽車(chē)整備質(zhì)量（kg）；
——傳統(tǒng)系統(tǒng)回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。
5.2 燃油經(jīng)濟(jì)性
專(zhuān)用汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性通常用車(chē)輛在水平的混凝土或?yàn)r青路面上，以經(jīng)濟(jì)車(chē)速滿載行駛的百公里油耗量來(lái)評(píng)價(jià)，也稱(chēng)百公里油耗或等速百公里油耗，它可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性或萬(wàn)有特性來(lái)計(jì)算。
首先根據(jù)高壓清洗汽車(chē)的行駛初速度開(kāi)始，計(jì)算出相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，有：
(5-10)
然后計(jì)算出灑水汽車(chē)在該車(chē)速時(shí)的整車(chē)驅(qū)動(dòng)功率或發(fā)動(dòng)機(jī)的有效輸出功率（平坦路面上勻速行駛時(shí)，=0，=0）
（kw）(5-11)
根據(jù)和的計(jì)算值，在萬(wàn)有特性圖上查出有效燃油消耗率（g/kW·h），再利用下式計(jì)算百公里燃油消耗量（kg/100km）：
(L/100km) (5-12)
式中——燃油的密度，（kg/L）。汽油可取=6.96N/L～7.15N/L；柴油可取=7.94N/L～8.13N/L。
隨著車(chē)速的不同，各擋位燃油消耗量也不同，下面來(lái)計(jì)算一下灑水汽車(chē)在最高擋時(shí)經(jīng)濟(jì)速度（50～65km/h）下的燃油消耗量，代入式得：
由公式得：
= 29.5kw
得：
kg/100km
5.3 灑水汽車(chē)穩(wěn)定性計(jì)算
由普通汽車(chē)底盤(pán)改裝成的專(zhuān)用汽車(chē)，其質(zhì)心位置均較普通貨車(chē)為高，其原因是由于副車(chē)架或工作裝置的布置，使裝載部分的位置提高了，因此需對(duì)整車(chē)的靜態(tài)穩(wěn)定性重新進(jìn)行計(jì)算。
分析專(zhuān)用汽車(chē)的靜態(tài)穩(wěn)定性，首先應(yīng)計(jì)算出整車(chē)的質(zhì)心位置。當(dāng)高壓清洗汽車(chē)的總布置基本完成后，即可對(duì)該車(chē)的質(zhì)心位置進(jìn)行計(jì)算。
計(jì)算時(shí)可根據(jù)已有的資料，或利用試驗(yàn)結(jié)果，也可用計(jì)算方法來(lái)確定專(zhuān)用車(chē)各總成的質(zhì)量及其質(zhì)心位置坐標(biāo)，然后按照力矩平衡方程式，求出整車(chē)的質(zhì)心位置[。
根據(jù)CA1163P7K2L2汽車(chē)，可估算出灑水汽車(chē)滿載軸荷分配情況，初定前軸4890kg，后軸11110kg,軸距距離是4400mm，則整車(chē)重心離前軸長(zhǎng)為：
m
離后軸中心距離為：
m
重心離地高度估算為m。
車(chē)輛的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性是指車(chē)輛停放或等速行駛在坡道上，當(dāng)整車(chē)的重力作用線越過(guò)車(chē)輪的支承點(diǎn)(接地點(diǎn))，則車(chē)輛會(huì)發(fā)生翻傾。若整車(chē)的重力作用線正好通過(guò)支承點(diǎn)，則車(chē)輛處于臨界的傾翻狀態(tài)，此時(shí)的坡度角稱(chēng)為最大傾翻穩(wěn)定角。
另一方面，當(dāng)車(chē)輛停放在坡道或在坡道行駛時(shí)，若坡道阻力大于附著力時(shí)車(chē)輛由于附著力不足而向下滑移，同樣也會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)，其最大滑移角僅取決于車(chē)輪和路面間的附著系數(shù)，有：
(5-13)
根據(jù)廂式貨車(chē)側(cè)向穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，有
(5-14)
式中：B——輪距（m）；
——車(chē)廂臨界側(cè)傾角。
取灑水車(chē)輪胎和普通混凝土路面間的橫向附著系數(shù)=0.7，則專(zhuān)用汽車(chē)的最大側(cè)傾穩(wěn)定角不小于。
同理，可以推出專(zhuān)用汽車(chē)縱向穩(wěn)定條件：
（1） 若a＞b，則上坡時(shí)易后翻，有：
（2） 若a＜b，則下坡時(shí)易于前翻，有：
由公式可知
所以灑水車(chē)的橫向穩(wěn)定性能夠保證。
因，則上坡時(shí)易于后翻，由公式可知
所以灑水車(chē)的縱向穩(wěn)定性得到保證。
結(jié) 論
本設(shè)計(jì)是灑水車(chē)的改裝設(shè)計(jì)，通過(guò)選擇載用車(chē)型，利用載用車(chē)的參數(shù)，設(shè)計(jì)出整個(gè)工作裝置。載用車(chē)的額定載質(zhì)量為11t，所以根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定罐體容積為11.29m3，確定需要水泵流量，選用的水泵型號(hào)為65QZB(F)40。根據(jù)載用車(chē)型的發(fā)動(dòng)機(jī)功率，變速箱傳動(dòng)比以及水泵的額定轉(zhuǎn)速，確定取力器的傳動(dòng)比為0.96。根據(jù)參考資料，確定灑水系統(tǒng)管道布置，并設(shè)計(jì)出了噴頭，噴頭采用縫隙式噴頭，寬度為4mm，長(zhǎng)度為94.2 mm，足以保證水的噴灑面積。整個(gè)工作裝置的工作原理是：在汽車(chē)行駛過(guò)程中，行駛速度為10km/h，利用汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，通過(guò)變速箱中間軸取力齒輪，用設(shè)計(jì)的取力器（取力器的傳動(dòng)比為0.96），通過(guò)取力器對(duì)從變速箱獲得的轉(zhuǎn)速的改變，使獲得轉(zhuǎn)速與選用的水泵的額定轉(zhuǎn)速相匹配，保證水泵能在穩(wěn)定的工況下正常工作。經(jīng)過(guò)管道及噴頭，噴灑到路面上。通過(guò)整個(gè)工作裝置，節(jié)約資源，提高工作效率。
致謝
我要感謝我的導(dǎo)師劉海波老師給予我的關(guān)懷和幫助，從他的身上我學(xué)到的不僅僅是知識(shí)，更多的是做人和做事的態(tài)度。劉海波老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，為人謙遜。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，劉老師給了我多方面的指導(dǎo)，讓我懂得如何去做好畢業(yè)設(shè)計(jì)，是他對(duì)學(xué)問(wèn)的求知態(tài)度讓我懂得了，畢業(yè)設(shè)計(jì)不重要，這其中我知識(shí)的升華遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最終的成績(jī)，劉老師作為我畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師，更是我擁有成熟思想的啟蒙老師。
大學(xué)四年轉(zhuǎn)瞬即逝，在這值得回味的四年里，是學(xué)校給了我一片成長(zhǎng)的天空，是老師的諄諄教導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了我的蛻變。年邁而又充滿樂(lè)觀的鄭德林教授是我專(zhuān)業(yè)知識(shí)的引導(dǎo)者，鄭老師課上輕松的風(fēng)格和爽朗的笑聲是每位同學(xué)腦海里最深刻的印象。從鄭老師身上我學(xué)到了為科學(xué)和真理而活的執(zhí)著，學(xué)到了奉獻(xiàn)的神圣，學(xué)會(huì)笑對(duì)人生，擁有了最高尚的品格——寬容，我懷念鄭老師的課堂，我也懷念汽車(chē)系的各位領(lǐng)導(dǎo)和老師的精彩課堂，我感謝他們對(duì)我嚴(yán)格的要求和耐心的教導(dǎo)。
臨近畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束我也同樣懷念兩個(gè)月來(lái)一起奮斗的同學(xué)，畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅提升了我們的專(zhuān)業(yè)水平，而且增進(jìn)了我們的友情，認(rèn)我們懂得了如何去學(xué)習(xí)、交流和關(guān)心他人。
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