灑水車設(shè)計(jì)【高壓清洗車 噴灑車】,高壓清洗車 噴灑車,灑水車設(shè)計(jì)【高壓清洗車,噴灑車】,灑水車,設(shè)計(jì),高壓,洗車,噴灑 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） 摘要 隨著城市化步伐的加快，道路的迅速增加，對(duì)環(huán)保要求的日益提高，導(dǎo)致城市對(duì)高壓清洗車的需求日益增長(zhǎng)。開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高壓清洗車也就成了我國(guó)城市環(huán)衛(wèi)事業(yè)中的重要課題，而且對(duì)提高我國(guó)專用車的設(shè)計(jì)水平，帶動(dòng)我國(guó)環(huán)衛(wèi)車輛的自主設(shè)計(jì)開發(fā)具有重要意義。隨著2008奧運(yùn)會(huì)的結(jié)束，北京等一些大城市更是加快了邁向國(guó)際化大都市的步伐，對(duì)城市環(huán)境質(zhì)量要有更高的要求，因此，高壓清洗車作為清潔城市的“衛(wèi)士”應(yīng)該是當(dāng)前最具發(fā)展前景的專用汽車品種之一。 文中通過大量調(diào)研，改裝了一種以二類底盤為基礎(chǔ)，額定載質(zhì)量為11t的灑水汽車。文中主要進(jìn)行了由高壓水泵、液壓泵、液壓缸及底盤附屬裝置組成的水路系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。最后，對(duì)改裝完成后的高壓清洗車進(jìn)行了必要的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性等主要整車性能的計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果表明整車性能滿足要求。 關(guān)鍵詞 水泵；取力器；罐體 - I - 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） 題 目 灑水車設(shè)計(jì) 　　 　　　 　　　　　　　　 專 業(yè) 交通運(yùn)輸（汽車運(yùn)用工程） 學(xué)　　 號(hào) 1079312205 學(xué) 生 張東輝 　　 指 導(dǎo) 教 師 　 答 辯 日 期 2010年12月29日 　 哈工大華德學(xué)院 哈工大華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語 姓名： 張東輝 學(xué)號(hào)： 1079312205 專業(yè)： 交通運(yùn)輸(汽車運(yùn)用工程) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 灑水車設(shè)計(jì) 工作起止日期：__2010_ 年__10 月__11__日起 _2010___年___12_ 月__16__ 日止 指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行情況，完成質(zhì)量及評(píng)分意見： ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 指導(dǎo)教師簽字： 指導(dǎo)教師職稱： 評(píng)閱人評(píng)閱意見： ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________ 評(píng)閱教師簽字：_______________ 評(píng)閱教師職稱：_______________ 答辯委員會(huì)評(píng)語： ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的材料和學(xué)生的答辯情況，答辯委員會(huì)作出如下評(píng)定： 學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯成績(jī)?cè)u(píng)定為： 對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的特殊評(píng)語： 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12 月 16 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 灑水車設(shè)計(jì) 立題 立題的目的和意義： 目的：通過對(duì)噴灑車的設(shè)計(jì)，使在設(shè)計(jì)過程中懂得噴灑的基本原理，以及其他各個(gè)組成部分之間的關(guān)系，以及是如何進(jìn)行匹配的，并且學(xué)會(huì)了進(jìn)行基礎(chǔ)的匹配設(shè)計(jì)，其次是學(xué)會(huì)了如何將已經(jīng)學(xué)過的理論知識(shí)和實(shí)際需求相結(jié)合的重要能力，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)，在搜集資料的過程中更使的信息檢索能力更上一個(gè)層次。 意義: 設(shè)計(jì)了罐體和取力器，并根據(jù)溶液在路面的需求量，選用了合適的水泵。根據(jù)參考資料，設(shè)計(jì)了噴頭。整個(gè)工作裝置的工作原理是：在汽車行駛過程中，行駛速度一定的情況下，利用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，通過變速箱中間軸四檔變速齒輪，用設(shè)計(jì)的取力器，通過取力器對(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。通過水泵排出從罐體內(nèi)吸取的 水溶液，經(jīng)過管道及噴頭，噴灑到路面上。通過整個(gè)工作裝置，使水溶液能夠均勻的噴灑到路面，不造成浪費(fèi)，節(jié)約資源，提高工作效率。 ： 技術(shù)要求： （1）正確選擇水罐容積，噴頭尺寸，使之與動(dòng)力匹配，以保證良好的經(jīng)濟(jì)性； （2）噴灑面積大，噴灑均勻； （3）質(zhì)量輕、承載能力強(qiáng)、工作可靠； （4）貫徹零件標(biāo)準(zhǔn)化，部件通用化及總成系列化等遵守有關(guān)規(guī)定。 進(jìn)度安排： 2010年10月13日開始，確定選題，收集資料，實(shí)際考察調(diào)研； 2010年10月22日開始，開題答辯，完成設(shè)計(jì)所需的整體設(shè)計(jì)方案； 2010年10月25日開始，開始計(jì)算設(shè)計(jì)的基本尺寸計(jì)算； 2010年11月03日開始，開始使用CAD進(jìn)行零件圖和總裝圖的草圖繪制； 2010年11月26日開始，中期答辯，開始準(zhǔn)備繪制正式圖紙，開始整理論文； 2010年12月10日開始，正式圖簽字，論文草稿要結(jié)束； 2010年12月12日開始，在三天內(nèi)完成正式論文； 2010年12月12日開始，在三天內(nèi)完成正式論文； 同組設(shè)計(jì)者及分工： 指導(dǎo)教師簽字___________________ 年 月 日 系（教研室）主任意見： 系（教研室）主任簽字___________________ 年 月 日 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，我國(guó)灑水車的裝備技術(shù)得到了迅速發(fā)展，產(chǎn)品的類型、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)灑水車的裝備技術(shù)提出了更高的要求。灑水車及裝備將向集成化、環(huán)?；⑷诵曰?、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)力的灑水汽車品種以及入世后引進(jìn)并形成生產(chǎn)能力的灑水車新品種，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。由于灑水車采用的多是專用設(shè)備和裝備，因此生產(chǎn)涉及到許多相關(guān)的專利技術(shù)和專有技術(shù)。這些技術(shù)可以通過技術(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)入和開拓能力。否則，我國(guó)灑水汽車生產(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：通過對(duì)灑水車的設(shè)計(jì)，使學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中懂得了改裝車的基本原理及構(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)，在搜集資料的過程中更使信息吸取能力更上一個(gè)層次。 意義:灑水車具有應(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，灑水車的廣泛應(yīng)用將會(huì)成為未來發(fā)展趨勢(shì)，所以對(duì)灑水車的構(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)于車整體的載重質(zhì)量，車身尺寸，道路要求又做出了進(jìn)一步設(shè)計(jì)，為車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，省油、能高速運(yùn)行，但最適合低速運(yùn)行的噴灑工作，載重量過大的灑水車，屬于浪費(fèi)，為工作帶來了不便，所以有很大的優(yōu)化設(shè)計(jì)空間，經(jīng)過這樣的改進(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。現(xiàn)在關(guān)于灑水車的分析和總結(jié)性的論文并不多，通過對(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 灑水車總體設(shè)計(jì) 2.1 質(zhì)量參數(shù)的確定 2.1.1 整車整備質(zhì)量 整車整備質(zhì)量是指專用汽車帶有全部工作裝置及底盤所有的附屬設(shè)備，加滿燃料和水，但沒有載貨和載人時(shí)的整車質(zhì)量。整備質(zhì)量是一個(gè)重要設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)專用汽車的動(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，是汽車設(shè)計(jì)工作中必須遵守的一項(xiàng)重要原則。 所選CA1163P7K2L2E底盤的整備質(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。即灑水車整車整備質(zhì)量為： kg （2-1） 2.1.2 裝載質(zhì)量 汽車的裝載質(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，以利于專用車產(chǎn)品的系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。本次設(shè)計(jì)中，灑水車的裝載質(zhì)量確定為7500kg。即 kg 2.1.3 汽車總質(zhì)量 汽車總質(zhì)量是指專用汽車裝備完好齊全，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，汽車總質(zhì)量的計(jì)算公式為： （2-2） 改裝后高壓清洗汽車最大總質(zhì)量在原車最大總質(zhì)量范圍內(nèi)，符合質(zhì)量要求。 2.2 灑水車車型的選擇 專用汽車性能的好壞對(duì)專用汽車性能影響很大，通常專用車輛所采用的基本底盤按結(jié)構(gòu)分可分為二、三、四類底盤，而該灑水車是在二類底盤的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。所謂二類底盤，就是指在基本型整車基礎(chǔ)上去掉貨廂。 專用汽車底盤的選擇主要是根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標(biāo)、專用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動(dòng)力匹配等決定，目前，幾乎80%以上的專用車輛采用二類底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上底盤的種類多、品種全，如解放、東風(fēng)、紅巖等系列底盤性能好，價(jià)格便宜，市場(chǎng)保有量大，選用的底盤也多為這些系列的產(chǎn)品。 一般專用改裝車輛在選用底盤時(shí)不但要根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標(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是常用二類底盤的性能對(duì)比列表： 表2-1 底盤性能對(duì)比列表 解放 東風(fēng) 紅巖 適用性 適用于各類載重貨車及專用汽車特殊功能的要求 適用于各類載重貨車及專用汽車特殊功能的要求 適用于各噸位載重貨車的改裝設(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、行駛平順性及通過性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的先進(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)到同類車型的先進(jìn)水平 動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛平順性及通過性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類車型的先進(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 常見噸位 各種噸位車型 各種噸位車型 輕、中型載貨車型 通過調(diào)研與分析，并結(jié)合本次改裝設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，選用解放系列底盤相對(duì)較合理。確定CA1163P7K2L2E底盤作為本次灑水車的底盤，其主要技術(shù)參數(shù)見表2-2所 示： 表2-2 CA1163P7K2L2E底盤性能參數(shù) 解放單橋綠化噴灑車??主要技術(shù)參數(shù) 產(chǎn)品名稱： 解放單橋綠化噴灑車 外型尺寸： 8300×2660×2940 底盤型號(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)第一汽車集團(tuán)公司，中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司，中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司，一汽解放汽車有限公司無錫柴油機(jī)分公司，一汽解放汽車有限公司無錫柴油機(jī)分公司，中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司，中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司，一汽解放汽車有限公司無錫柴油機(jī)廠，一汽解放汽車有限公司無錫柴油機(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： 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。 專用性能： 1、灑水車的基本組成:防銹罐體,連通器,專用自吸式灑水泵,管網(wǎng),噴灑出口,工作平臺(tái),二類底盤。 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、灑水車選裝配置:藥盤、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) 為避免專用工作裝置的布置對(duì)車架造成集中載荷，可采用具有足夠剛性的副車架，因此可以將這種集中載荷轉(zhuǎn)化成均布載荷，有利于改善主車架縱梁的強(qiáng)度和壽命。 對(duì)于灑水車的設(shè)計(jì)，由于加裝的水罐與汽車車架的連接需要通過罐體底部的支承座和固定裝置來完成，罐體支承座可相當(dāng)于副車架的作用，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。支承座與汽車之間用固定裝置連鎖。 2.3.1 支承座校核計(jì)算 罐式汽車支承座的截面形狀一般和主車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的種類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 副車架的前端形狀及安裝位置 為了避免由于副車架截面高度尺寸的突然變化而引起主車架縱梁的應(yīng)力集中，副車架的前端形狀應(yīng)采用逐步過渡的方式。例如采用如圖2-4所示的三種過渡方式。 對(duì)于這三種不同形狀的副車架前端，在其與主車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 連接板上端通過焊接與副車架固定，而下端則利用螺栓與主車架縱梁腹板相連接。止推板的優(yōu)點(diǎn)在于可以承受較大的水平載荷，防止副車架與主車架縱梁產(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—副車架 2—止推連接板 3—主車架縱梁 （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架上，然后用螺栓、螺母將兩者剛性連接在一起。結(jié)構(gòu)見圖2-5所示： 1 2 圖2-5 剛性固定裝置 1—支承座 2—車架 2.4 本章小結(jié) 本章主要對(duì)各類二類底盤的性價(jià)比進(jìn)行比較分析以及改裝灑水車質(zhì)量參數(shù)的確定，綜合比較分析，選用CA1163P7K2L2E底盤。。對(duì)于罐式汽車的改裝，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《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)專用汽車結(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，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)罐體剛度及減弱車輛行駛中水對(duì)罐體的沖擊。罐體上部開有直徑為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)過防腐蝕處理。 3.1.3 灑水車的罐體總成 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 為了減輕汽車在行使過程中液體在容器內(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一個(gè)矩形孔，有利于當(dāng)液體用不完時(shí)，可以通過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)車輛的額定載重量來推算的，計(jì)算一般來說，整車滿載時(shí)整車總質(zhì)量應(yīng)不超過基礎(chǔ)車滿載時(shí)整車總質(zhì)量的20%。由于CA1163P7K2L2E大型載重汽車的額定載質(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)輸帶來了困難。為了滿足制造工藝的要求以及運(yùn)輸和安裝過程中對(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，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，完成自吸過程，泵開始正常輸液。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 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?？p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，通過各種液壓閥的選取，實(shí)現(xiàn)低壓灑水車的功能。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 取力裝置又稱取力器，各類專用汽車的專用工作裝置主要由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源。取力器就是汽車的一種專用動(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)各類液壓泵、真空泵、空壓機(jī)以及各種專用汽車工作機(jī)械，從而為自卸車、加油車、牛奶車、垃圾車、吸污車、隨車起重機(jī)等諸多專用汽車的工作裝置配套使用。 根據(jù)取力裝置相對(duì)于汽車底盤變速器的位置，取力裝置的取力方式可分為前置、中置和后置三種基本類型，每一種基本類型又包括 若干種具體的結(jié)構(gòu)形式。專用汽車取力器取力方式，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，也有專門生產(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 由于選用車型為解放CA1163P7K2L2E大型載重汽車，該車型的技術(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)稱布置 非對(duì)稱布置 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 灑水車基本性能參數(shù)計(jì)算 專用汽車性能參數(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)油門全開時(shí)的速度特性，是汽車動(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)稱曲線。工程實(shí)踐表明，可用二次三項(xiàng)式來描述汽車發(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，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)的列出了灑水車整車參數(shù)。 即得發(fā)動(dòng)機(jī)外特性的數(shù)學(xué)方程如下： 表5.1　高壓清洗汽車部分整車參數(shù) 名稱 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 車輪動(dòng)力半徑 0.44m 車輪滾動(dòng)半徑 0.44m 主減速比 6.23 灑水汽車迎風(fēng)面積 5.0m2 灑水汽車總質(zhì)量(滿載) 19200kg 5.1.2 汽車行駛方程 高壓清洗汽車在直線行駛時(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 高壓清洗汽車的滾動(dòng)阻力由下式計(jì)算： (5-6) 式中 ——高壓清洗汽車的總質(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、車輛的行駛速度、路面條件等因素[19]。當(dāng)車速在km/h以下時(shí)，可取常數(shù)；當(dāng)車速超過km/h時(shí)，可用經(jīng)驗(yàn)公式來求得。（式中、、分別為常數(shù)項(xiàng)、比例系數(shù)、高壓清洗汽車行駛的速度。） （3）坡道阻力Fi的計(jì)算 高壓清洗汽車上坡行駛時(shí)，整車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，汽車的空氣阻力與車速的平方成反比，即 (5-8) 式中 ——空氣阻力系數(shù)，高壓清洗汽車可取為0.5～0.9； ——迎風(fēng)面積（m2），可按估算，為輪距（m），為整車高度（m）。 （5）加速阻力Fj的計(jì)算 加速阻力是汽車加速行駛時(shí)所需克服的慣性阻力，有： (5-9) 式中 ——汽車加速度（m/s2）； ——汽車整備質(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 專用汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性通常用車輛在水平的混凝土或?yàn)r青路面上，以經(jīng)濟(jì)車速滿載行駛的百公里油耗量來評(píng)價(jià)，也稱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)荷特性或萬有特性來計(jì)算。 首先根據(jù)高壓清洗汽車的行駛初速度開始，計(jì)算出相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，有： (5-10) 然后計(jì)算出灑水汽車在該車速時(shí)的整車驅(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。 隨著車速的不同，各擋位燃油消耗量也不同，下面來計(jì)算一下灑水汽車在最高擋時(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 灑水汽車穩(wěn)定性計(jì)算 由普通汽車底盤改裝成的專用汽車，其質(zhì)心位置均較普通貨車為高，其原因是由于副車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)整車的靜態(tài)穩(wěn)定性重新進(jìn)行計(jì)算。 分析專用汽車的靜態(tài)穩(wěn)定性，首先應(yīng)計(jì)算出整車的質(zhì)心位置。當(dāng)高壓清洗汽車的總布置基本完成后，即可對(duì)該車的質(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)算方法來確定專用車各總成的質(zhì)量及其質(zhì)心位置坐標(biāo)，然后按照力矩平衡方程式，求出整車的質(zhì)心位置[。 根據(jù)CA1163P7K2L2汽車，可估算出灑水汽車滿載軸荷分配情況，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。 車輛的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性是指車輛停放或等速行駛在坡道上，當(dāng)整車的重力作用線越過車輪的支承點(diǎn)(接地點(diǎn))，則車輛會(huì)發(fā)生翻傾。若整車的重力作用線正好通過支承點(diǎn)，則車輛處于臨界的傾翻狀態(tài)，此時(shí)的坡度角稱為最大傾翻穩(wěn)定角。 另一方面，當(dāng)車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輪和路面間的附著系數(shù)，有： (5-13) 根據(jù)廂式貨車側(cè)向穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，有 (5-14) 式中：B——輪距（m）； ——車廂臨界側(cè)傾角。 取灑水車輪胎和普通混凝土路面間的橫向附著系數(shù)=0.7，則專用汽車的最大側(cè)傾穩(wěn)定角不小于。 同理，可以推出專用汽車縱向穩(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 所以灑水車的縱向穩(wěn)定性得到保證。 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)是灑水車的改裝設(shè)計(jì)，通過選擇載用車型，利用載用車的參數(shù)，設(shè)計(jì)出整個(gè)工作裝置。載用車的額定載質(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：在汽車行駛過程中，行駛速度為10km/h，利用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，通過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)過管道及噴頭，噴灑到路面上。通過整個(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。年邁而又充滿樂觀的鄭德林教授是我專業(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)月來一起奮斗的同學(xué)，畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅提升了我們的專業(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。 參考文獻(xiàn) 1 肖謙.國(guó)內(nèi)城市高壓清洗車的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) [J]. 城市車輛，2002,(01). 2 肖謙.國(guó)內(nèi)城市高壓清洗車的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) [J]. 城市車輛，2002,(01). 3 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