2章-专用汽车的总体设计解读课件.ppt

1、 设计程序一般经过如下几个阶段： （1）可行性分析）可行性分析 了解新产品的使用条件，用户对新产品的性能要求、使用要求以及需求量 收集国内外同类或相近专用车辆的技术资料进行分析比较 整理出新型专用车辆开发的可行性报告 分析新产品开发的目的意义 国内外现状及发展趋势 市场预测及技术经济分析 产品开发的关键技术及其实施方案等内容。（2）技术设计）技术设计 1) 确定主要性能指标 专用车辆的性能指标分为基本性能和专用性能指标两大类。 基本性能指标包括动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、通过性等指标；专用性能指标是由专用车辆的专用功能确定，可通过现有技术资料进行分析比较或社会调查来选择确定专用性能

2、指标。 2) 选择汽车底盘 专用车辆是在汽车底盘上安装专用工作装置，用于承担专门运输任务或专项作业的车辆。 3) 总布置图的绘制及性能参数计算 专用车辆的设计实质上是在汽车底盘上进行改装设计的一种过程，根据专用功能设计安装各类型的专用装置。 确定总体方案后，要计算一些主要性能参数，如动力性指标、燃油经济性指标、轴载质量分配等。 4) 总成及零部件设计 以总布置图为依据，进行各总成及零部件的设计计算，各总成及零件的尺寸确定以后还应在总布置图上作进一步的布置及运动校核，使各部件之间相互协调。 （3）产品试制与鉴定）产品试制与鉴定 工艺人员根据产品设计图样与本厂的生产实际，编制工艺流程卡片及工艺路线

3、，用于产品的试生产。 通过试生产或装配进一步暴露技术设计中的问题，以便于改进设计。 完成技术设计和试生产后的专用车辆产品必须经过严格的定型试验，全面考核其结构、性能、使用可靠性等是否达到设计任务书的要求。 定型试验的主要项目有专用车辆的基本性能试验、专用性能试验、可靠性试验。 最后进行新产品的技术鉴定，由主管部门组织同行专家、技术人员对设计的图样、工艺文件、试验报告等有关鉴定文件进行审查鉴定。 通过鉴定后完善各种上报手续，即可投入批量生产。 新产品投入市场后，还应进一步收集用户意见及在实际使用中所暴露的诸如设计、制造、材料等问题。 基准线基准线：在图纸上进行底盘改装部件(如发动机、传动轴、制动

4、系、转向梯形等)布置之前，要确定基准线。 一般以底盘车架的上平面线作为高度基准； 以前轮中心线作为纵向基准； 以汽车中心线(纵向对称平面)作为横向基准。1）发动机的布置）发动机的布置 以三类底盘改装专用汽车时，有更换发动机的可能，这时要对发动机作重新布置，其布置原则为： 应使整车质心在横向尽量落在纵向对称垂直平面内。 尽量降低发动机的位置，以便于传动系的布置和降低整车的质心高度。但要注意保证适当的地隙及和转向拉杆等杆件间的运动间隙。 曲轴中心线与车架上平面必要时可有一定的倾角，一般取14 ，以减少万向节传动的夹角。 发动机维修保养方便。2）传动轴的布置）传动轴的布置3）制动系统的布置）制动系统

5、的布置 制动系统对专用汽车的安全性有重大影响，因此在对汽车底盘的行车制动、驻车制动和辅助制动系统作某些改装时，应注意以下事项： 管路的布置管路的布置 在增加制动管路时，采用与底盘相同制动管或软管、管夹、管螺纹等连接件。 制动管与其它运动件之间应留有足够的自由空间，避免造成干涉，避免制动软管与金属件的相互摩擦造成的损坏，必要时应增加防护装置。 储气筒的布置储气筒的布置储气筒的布置必须便于检查和排水。在某些厢式专用汽车上，储气筒排水开关上需要多装一个控制操纵开关，如图所示，操纵杆尽可能安装成水平位置，以利于排水开关的操作。 附加耗气装置的布置附加耗气装置的布置 当专用工作装置或其操纵控制机构需要气

6、源时,可从底盘制动系统的储气筒或气路中直接取气，但需耗气量计算。一般允许一次取115 L的压缩空气，若附加耗气装置是在汽车非行驶状态下使用，则可允许耗气量提高到2 L。对于耗气量大，工作压力又高的耗气装置，须附加辅助储气筒，其容量视需要而定。4）其它附件的布置）其它附件的布置 燃油箱燃油箱 燃油箱是底盘改装中经常被移动位置或改装的部件之一。 当需加装副油箱时，应尽量使用车架上已有的安装孔位。布置时应使主、副油箱的底部处于同一水平面，并且安装位置尽可能靠近主油箱，同时还要注意避免偏载。 燃油箱和燃油管的布置尽可能避开排气管，距排气管的距离应在300 mm以上。若布置困难，则应在燃油箱和排气管之间

7、加装隔热板。 消声器消声器 对消声器作重新布置时要考虑其安全性。 例如油罐车禁止将消声器及排气口安放到车厢下部，必须安放在前保险杠的下面。此时还要注意消声器对车辆接近角的影响。 后保险杠后保险杠 对某些专用车，如油罐车、液化气罐车等，一定要设置后保险杠。 在布置后保险杆时应满足以下要求：后保险杆以车辆中心对称平面对称安装，其长度略小于车辆总宽，但不得小于罐体的外径，一般取后保险杠的长度(在车辆的宽度方向)为： b(080085)B 式中 B车辆总宽(mm)。后保险杠伸出罐体后端的水平距离应不小于100 mm。在车辆空载状态下，后保险杠下缘的离地高度应不大于700 mm。不影响灯光及牌照显示，并

8、应尽量保证车辆最大离去角。在对后保险杆的强度或其断面的几何尺寸作计算时，其计算载荷F按有关推荐的经验公式：F=5mag式中 g重力加速度；ma汽车总质量； 防护装置防护装置 防护装置又称护栏，有侧护栏和后护栏， 我国从1991年开始要求安装护栏，它属于一种人身安全防护装置，防止人摔倒在车辆前后轮之间，以及防止小型车辆从后部嵌入大车的下方。 护栏一般都用圆形管材制作，在安装时，要注意排气管口不要对准侧护栏管口。 绝大多数专用汽车上的专用设备专用设备都是以汽车底盘自身的发动以汽车底盘自身的发动机为动力源，机为动力源，经过取力器，取力器，用来驱动齿轮液压泵、真空泵、柱驱动齿轮液压泵、真空泵、柱塞泵、

9、轻质油液压泵、自吸液压泵、水泵、空气压缩机等塞泵、轻质油液压泵、自吸液压泵、水泵、空气压缩机等，从而为自卸车、加油车、牛奶车、垃圾车、吸污车、随车起重车、高空作业车、散装水泥车、拦板起重运输车等诸多专用汽车配套使用。 少量专用汽车的工作装置因考虑工作可靠和特殊的要求而配备专门动力驱动外(例如部分冷藏汽车的机械制冷系统)。 取力器实质上是一种单级变速器单级变速器，其基本参数有总速比（发动机转速与取力器输出转速之比）、额定输出转矩、输出轴旋向和结构质量等。 根据取力器相对于汽车底盘变速器的位置，取力器的取力方式可分为前置前置、中置中置和后置后置三种基本型式。（1）发动机前端取力）发动机前端取力 是

10、一种常用型式，一般都是由正时齿轮室或由风扇、水泵的皮带轮输出，例如气刹制动系统中的气泵，某些专用工作装置所用的液压马达等。 由于该方式的取力器到专用装置的距离较长，且需要转换传动方向，若采用机械传动其结构就很复杂，因此一般采用液压传动。1）前置式）前置式 发动机后端取力一般都是在飞轮处。如图是一种飞轮取力的布置方案，在飞轮前端的齿轮，通过中间轴齿轮传动取力器齿轮，从而驱动取力器的输出轴。 该取力方式的优点是不不受主离合器控制受主离合器控制，但因改变了曲轴末端的结构，对于平衡会有一些影响。这种布置在机场消防车上有所应用。 （2）发动机后端取力）发动机后端取力 （1）变速器上盖取力）变速器上盖取力

11、 这种布置方案是改制原变速器的上盖，将取力器叠置于变速器之上，用一个惰轮和变速器用一个惰轮和变速器 的第一轴输入齿轮常啮合的第一轴输入齿轮常啮合，再由该惰轮将动力传给取力器的输出轴，如图所示。 和前几种取力器一样，这种取力器同样有与发动机同转速输出的特点，因而适合于需要有高转速输入的工作装置。2）中置式）中置式 （2）变速器侧盖取力）变速器侧盖取力 变速器侧盖取力又可分为左侧盖取力和右侧盖取力。 由于在设计变速器时已考虑了动力输出，因而一般在变速器左侧和右侧都留有标准的取力接口，也有专门生产与之配套的取力器厂家，因此这种取力器较常用。 但这种取力形式一般都是从变速器的中间轴上的齿轮取从变速器的

12、中间轴上的齿轮取力力，因而在传动路线上经过了变速器一对常啮合齿轮的减速，所以取力器输出轴的转速总是低于发动机转速取力器输出轴的转速总是低于发动机转速。（3）变速器取力的其他方案）变速器取力的其他方案 （1）传动轴取力传动轴取力 传动轴取力是将取力器作成独立总成，设置于变速器输出轴和万向传动轴之间。3）后置式）后置式（2）分动器取力）分动器取力 对于有分动器的汽车底盘，可用这种取力方式，如全轮驱动的牵引车、汽车起重机车和混凝土搅拌运输车。( (一一) ) 尺寸参数尺寸参数 （二）质量参数（二）质量参数 最大轴载质量是指汽车单轴所承载的最大总质量，与道路通过性有关。是专用汽车在公路行驶时使用受限制

13、的一个技术参数，也是公路和桥梁设计载荷标准的依据。 1）轴载质量的计算： 2）轴载质量的分配原则）轴载质量的分配原则 所谓轴载质量分配轴载质量分配是指车辆某一轴的承载质量占整车总质量的百分比。 在确定轴载质量分配时，还应考虑以下原则考虑以下原则： 轮胎磨损均匀。例如：对于42型后轴单胎车辆，前、后轴应各占12，对于42型后轴双胎车辆，前轴应占l3，而后轴应占23。 允许轴载质量的限制。如前所述，允许轴载质量有相应的限值及系列标准。 轮胎负荷系数。所谓轮胎负荷系数是指轮胎所受到的静负荷与轮胎额定负荷之比，一般取0.91。主要内容：动力性计算经济性计算稳定性计算 专用汽车性能参数计算是总体设计的主

14、要内容之一，其目的是检验整车参数选择是否合理，使用性能参数能否满足要求。 本节重点介绍整车的动力性、经济性和稳定性等主要性能计算。 一、动力性计算 (一) 发动机的外特性 发动机的外特性是指发动机油门全开时的速度特性。是汽车动力性计算的主要依据。 外特性一般有三种获得的方法： 由发动机厂家或汽车底盘制造厂家提供； 直接由发动机台架测出； 由经验公式拟合。 待定系数的确定方法：待定系数的确定方法：1. 三点插值法三点插值法2. 经验公式经验公式1.已知外特性曲线时，根据外特性数值建立外特性方程式已知外特性曲线时，根据外特性数值建立外特性方程式,利用拉格朗日三点插值法，求出公式a，b，c的值。 将

15、上式展开，按幂次合并，比较系数，可得三个待定系数。 2. 无外特性曲线时，按经验公式拟合外特性方程式无外特性曲线时，按经验公式拟合外特性方程式得到：修正系数：(二) 汽车的行驶方程式1驱动力2滚动阻力当车速在50km/h以下， f 可取常数：f 取决于轮胎的结构形式、汽车行驶速度和路面条件等因素。 当车速在50km/h以上，但小于100km/h时，f 可表达为车速的线性函数：3坡度阻力4空气阻力5加速阻力6.专用车辆直线行驶时的运动微分方程式(三) 动力性指标计算 衡量汽车动力性能的评价指标有三个：最高车速、最大爬坡度和加速性能。1. 最高车速2. 最大爬坡度3. 最大加速度4. 加速时间t和

16、加速行程s 二、燃油经济性计算 专用汽车的燃油经济性通常用车辆在水平的混凝土或沥青路面上，以经济车速满载行驶的百公里耗油量来评价，也称百公里油耗。 其计算公式为：)100/(3672kmLrgMiiQeegos ge发动机有效燃料消耗率，g/kWh。 燃料的密度。 随着车速的不同，等速百公里油耗不相同。因而任意一挡都有一条等速百公里油耗曲线。 下面以直接挡为例，介绍求作等速行驶百公里油耗曲线的步骤。 首先，应知道该发动机的负荷特性或万有特性，并确定以下参数， (1) 从专用汽车直接挡行驶的某一初速。开始，计算出相应的发动机转速 (2) 然后由公式计算出该车速时的整车驱动功率或发动机的有效输出功

17、率。 (3) 查发动机的万有特性或负荷特性，得到该工况时的比油耗ge。 (4) 由公式可计算出该车速时的百公里油耗Q。 (5) 再以v为基数加上一定增量的车速取值(例如以10 kmh为间隔)，按照上面的步骤，重新计算新增车速工况时的百公里油耗，依此类推，直至最高车速。最后将所求的对应各车速油耗的点连成光滑曲线，即为直接挡在一定路面条件下等速行驶的百公里油耗曲线。 三、静态稳定性计算 由普通汽车底盘改装成的专用汽车，其质心位置均较普通货车为高。其原因是由于副车架或工作装置的布置，使装载部分的位置提高了，例如罐体、箱体等，因此应对整车的静态稳定性进行计算。 对有些专用汽车，不仅要对运输状态进行稳定性计算，而且对作业状态的稳定性也应进行计算，如自卸汽车在举升卸货时，就有纵向或侧向失稳的可能性。 分析专用汽车的静态稳定性，首先应计算出整车的质心位置。当专用汽车的总布置基本完成后(如下图)，即可对该车的质心位置进行计算。 车辆的稳态稳定性是指车辆停放或等速行驶在坡道上，当整车的重力作用线越过车轮的支承点(接地点)则车辆会发生翻倾。若整车的重力作用线正好通过支承点，则车辆处于临界的倾翻状态，此时的坡度角称为最大倾翻稳定角。另一方面，当车辆停放在坡道或在坡道行驶时，若坡道阻力大于附着力时车辆由于附着力不足而向下滑移，同样也会出现失稳。其最大滑移角仅取决于车轮和路面间的附着系数，有：