毕设论文高压冲洗车取力传动系统设计

北京机械工业学院毕业论文1第一章 前言1.1 设计的目的及意义专用汽车品种繁多，是汽车工业的重要组成部分，有着广阔的发展前景。在我国的汽车工业产业政策中，专用汽车列为货车类惟一发展的重点产品。按国家发展规划要求，到 21 世纪初，我国的专用汽车品种将由现在的 800 多种发展到 2000 余种，专用汽车的年产量占载货汽车产量将由目前的近 20%提高到40%。专用汽车的专用功能是通过专用工作装置来实现的。如冷藏保温汽车的制冷装置、洒水冲洗类汽车的洒水装置、粉罐类汽车的气化床装置、高空作业车的起重举升装置、集装箱车的固紧及自装卸装置等，与工作装置相配套的还有各种液压泵、水泵和气泵，而驱动这些泵还要有动力源，因而也就有了取力装置。专用汽车中的洒水冲洗类汽车随着我国城市化迅猛发展而日益得到更广泛的应用，解决了城市卫生环境的矛盾。高压冲洗车正是其中比较突出的一种洒水冲洗类汽车。我与本组另三位同学薛云飞、唐传军、寇宁和作完成高压冲洗车改装部分的整车设计。其中我的工作就是分析设计高压冲洗车的取力传动系统，包括从取力器到水泵的这一系列传动链。1.2 国内外专用汽车技术发展和应用现状及趋势BT50004-89 标准对国产专用汽车定义为：“装置有专用设备，具备有专用功能，用于承担专门运输任务或专项作业的汽车北京机械工业学院毕业论文2和列车”。国产专用汽车又划分为厢式汽车、罐式汽车，专用自卸汽车、超重举升汽车、仓栅汽车和特种结构汽车等六大类，我们做的高压冲洗车属于罐式汽车装置有罐状的容器，并且通常带有工作泵，用于运输液体，气体或粉状物质，以及完成特定作业任务的专用汽车和汽车列车。1.2.1 国外专用汽车国外最早发展专用汽车产品约是美国和西欧的一些国家，二次大战后，相继在日本、前苏联等国得到了发展。国外专用汽车的生产组织形式多样化，基本可概括为四种：（1）主机厂（即汽车集团、汽车公司或工厂）设分公司或分厂生产专用汽车，如戴姆勒本茨汽车公司自产救护车、消防车、清扫洒水车等。（2）专用汽车厂从底盘而不是整车，由专用车厂改装成各种专用车。（3）非汽车公司组织专用汽车生产。（4）用户兼营专用汽车生产（后两种数量并不大）国外专用汽车生产企业有如下特点：多品种，小批量；厂家多，规模小；零部件专业化生产。国外专用汽车产品的发展趋势主要有：专用汽车重型化、散装水泥车的列车化，车多用化、专用底盘专业化及新材料新技术和微电脑的应用等。1.2.2 国内汽车我国专用汽车的生产是从 60 年代初开始，在军用改装车辆，消防改装汽车的基础上逐步发展起来。我国专用汽车厂家大致可分四类，与国外生产组织形式类似。然而对国内经济发展需求和北京机械工业学院毕业论文3世界工业发达国家专用汽车发展趋势而言，我国专用汽车的品种比较集中，单一，数量和品质还远不能满足国民经济发展需求。我国专用汽车生产企业发展趋势：（1）集团化发展渐趋明显，从 80 年代初期开始，已逐渐形成“三大、三小、两微”、“四轻、二中、三重”基本型汽车生产基地的格局，由分散走向集中、联合、集团化。（2）专用汽车产品正向调整生产组织结构和产品结构、向规模化趋势发展，专用汽车的生产集中度增加。国内高压冲洗车的生产企业与国外企业相比之下，品种还比较集中、单一，数量和品质还远远不能满足日益增长的国民经济发展需求。具体有，长沙的中标实业有限公司，以北京为主要市场；福建的龙马牌高压冲洗车以南方为主要市场；扬州的圣达牌高压冲洗车面向北京市场；北京清洁车辆厂也有类似产品，上海也有生产高压冲洗车的企业。1.3 专用汽车总体设计1.3.1 专用汽车设计概述专用汽车设计除了要满足基本型汽车的性能要求外，还要满足专用功能的要求。一般多选固定型的基本型汽车底盘（如东风 EQ1141GTDJ）进行改装设计。根据所选定的底盘参数及所设计的专用汽车的功能和性能指标要求，进行总体布置和专用工作装置匹配的设计。（如功率匹配、动力输出、传动方式、外形尺寸、轴载质量等），同时要注意汽车底盘的基本性能不受影响，针对专用汽车品种多，批量少的生产特点设计时应考虑产品的系北京机械工业学院毕业论文4列化，以便根据不同用户的需要而能很快进行产品变形。对零部件设计应按“三化”要求进行，最大限度地选用标准件或已定型产品，而对工作装置中的某些核心部件和总成（如各种水泵、油泵、空压机及各种阀等）要从专业生产厂家中优选。1.3.2 专用汽车底盘选型及功率平衡和比功率改装专用汽车选用的底盘主要是二类或三类汽车底盘。（所谓二类汽车底盘即在基本型整车的基础上，去掉货箱；三类汽车底盘一般是在基本型车的基础上去年货箱和驾驶室。）汽车底盘的选择或设计专用底盘主要根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能、专用设备或装置的外形尺寸、动力匹配等来决定。在专用汽车底盘或总成选型方面一般应满足下述要求：适用性（对各种专用改装车的总成应适于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装选型设计）、可靠性（所选用各总成应可靠，零部件有足够的强度和寿命且同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡），先进性（所选用的底盘或总成应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平。）方便性（所选各总成要便于安装、检查、保养和维修，应处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾）。专用汽车的功率平衡计算 专用汽车在行驶过程中所需的驱动功率按下式计算：北京机械工业学院毕业论文5（1-1）03maxmax)7614360(1PACvPvgfDt 式中： 整车总质量（kg）a滚动阻力系数f汽车底盘传动系的机械效率空气阻力系统CD整车迎风面积（m 2）最高车速（km/h）vax专用工作装置在车辆行驶中从汽车底盘所P0取的功率（kw）专用工作装置的机械效率0专用汽车的比功率计算 汽车比功率 Pd 是指单位汽车总质量的发动机功率，若不计风阻其计算式：Pd=P/ ma（Kw/kg） （1-2）据统计：专用汽车（含汽车列车）比功率的大致范围是：ma5 103kg Pd=0.0150.021 Kw/kgma5 103kg Pd=0.00750.011 Kw/kgma5 103kg Pd=0.004780.007 Kw/kg1.3.3 总体布置专用汽车总体布置的任务是正确选定整车参数，合理布置工作装置和附件，使取力装置，专用工作装置，其它附件与所选定的汽车底盘构成相互协调和匹配的整体，达到设计任务书所提北京机械工业学院毕业论文6出的整车基本性能和专用性能要求。进行总体布置时应按照的原则：（1）尽量避免对汽车底盘各总成位置的变动（2）应满足专用工作装置性能的要求，使专用功能得到充分发挥（3）装置质量，轴载质量分配等参数的估算和校核（4）应避免工作装置的布置对车架造成集中载荷（5）应尽量减少专用汽车的整 整备质量、提高装载质量（6）应符合相关法规的要求整车总体参数包括尺寸参数和质量参数两大部分：尺寸参数包括外廓尺寸（指整车的长、宽、高，由所选的汽车底盘及工作装置确定，但最大尺寸要满足法规要求。）轴距（轴距影响到车辆总长，最小转向直径，纵向通过半径或纵向通过角、轴茶分配和质量转移系数等）。轮距（影响到车辆总宽、横向通过半径、转向时的通道宽度以及车辆的横向稳定性。）、前、后悬（前、后悬直接涉及到汽车的接近角和离去角，一般在25以上。前悬应满足车辆接近角和轴荷分配的要求，前悬与驾驶室、发动机、转向器、前保险杠等总成布置有关。后悬应满足车辆离去角和轴荷分配的要求，还要满足有关标准的规定）。质量参数包括装载质量 me(应考虑用途和使用条件，合理分级)，整备质量 m。（指专用汽车带有全部工作装置及底盘所有附属设备，加满油和水，但未载人和载货时的整车质量），总质量 ma（指专用汽车装备齐全，满载规定值货物及乘员时的质量。ma= m。+me+mp. mp-乘员质量kg65kg/人）轴载质量（最大轴载质量是专用汽车在公路行驶进使用受限制睥一个技术北京机械工业学院毕业论文7参数，也是公路和桥梁设计载荷标准的依据。轴载质量的计算和限值可依公式和国标得出，轴载质量还要满足轮胎的负荷能力。）轴载质量的分配原则（指车辆某一轴的承载质量占整车总质量的百分比，应分空载和满载两种工考虑。一般考虑五方面：轮胎磨损均匀、允许轴载质量的限制、轮胎负荷系数，操纵稳定性，质以位置）。底盘改装部件的布置，在图纸上进行底盘改装部件（如发动机、传动轴、制动系、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其准，以汽车中心线（纵向对称平面）作为横向基准。改装部件的布置包括：发动机布置，传动轴布置，制动第统布置，电器装置布置及其它其它附件，取力器布置是我们主要设计部件。1.3.4 底盘车架的改装设计主车架改装 主车架是汽车底盘上各总成及专用工作装置安装的基础，它是受载荷很大的部件，除承受整车静载荷外，还要受到车辆行驶时的动载荷。为保持主车架的强度和刚度，原则上不允许在主车架纵梁上钻孔和焊接，应尽量使用车架上原有孔。因专用汽车总布置的需要，对主车架有时要进行加长。主车架加强板的设计要考虑设置车架纵梁加强板的条件、加强板的形状、布置、控制等。副车架设计 为改善主车架的承载情况，避免集中载荷，同时也为了不破坏主车架的结构，一般多采用副车架（副梁）过渡。在增加副车架的同时，为避免由于副车架刚度的急剧变化而引起北京机械工业学院毕业论文8主车架上应力集中，故对副车架的截面开头及尺寸，前端形状及安装位置及与主车架的连接方式（主要是止推连接板、连接支架、U 型夹螺栓三种）都有一定要求。1.3.5 主要性能计算专用汽车性能参数计算是总体设计的主要内容之一，其目的是检验整车参数是否合理，使用性能参数能否满足要求。主要性能有整车的动力性、经济性和稳定性等。衡量汽车动力性能的评价指标有三个，即最高车速 Vmax,最大爬坡度 imax 和加速性能（imax.t.s）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 V 满载行驶的百公里油耗量来评价，也称百公里油耗或等速百公里油耗。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 Bmax。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。第二章 发动机与变速器2.1 发动机主要性能指标与速度特性（1）发动机主要性能指标北京机械工业学院毕业论文9发动机的主要性能指标有动力性指标（有效转矩、有效功率、转速等），经济性指标（燃油消耗率）运转性能指标（排气品质、嗓声和起动性能等）。与本设计相关的主要性能指标是动力性指标。动力性指标主要包括有效转矩和有效功率。发动机通过飞轮对外输出的转矩称为有效转矩，比 Te 表示，单位为 N.M。有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。（2）发动机输出特性汽车上装用的发动机由曲轴输出的转矩 Te 和功率 Pe 特性如右图所示，若以这类车用发动机直接作为汽车的动力源将存在以下一些不足之处： 输出转矩 Te 太小，导致车辆所获驱动力过小，无法满足汽车在各种载荷与道路状况下的驱动需要； 输出转速 ne 太高，致使汽车行驶速度过大，不能确保汽车的安全； 转矩 Te 的变化范围 T 太窄，使得汽车无法适应各种路面引起的阻力变化； 转矩 Te 变化趋势不好，汽车不能因外界阻力增大而引起车速（也即发动机转速）降低时，从发动机上获得与之相适应的不断增加的驱动转矩； 发动机存在最低稳定车速 nmin,使汽车由静止起步行驶困难，即在此过程中，难以协调旋转的发动机与静止汽车之间的运动学矛盾。为了解决上述发动机存在的问题，确保汽车正常运行，需要在发动机与静止汽车之间的运动学矛盾。为了解决上述发动机北京机械工业学院毕业论文10存在的问题，确保汽车正常运行，需要在发动机与被驱动装置（驱动轮取力专用装置等）之间配置一套传动系统，通过该系统提供的足够大的传动比，达到降低发动机输出转速，增加输出转矩的目的，从而协调发动机输出转速、增加输出转矩的目的，从而协调发动机与车辆行驶及专用装置之间的关系。这种传动速比通常由汽车的传动系统通过两级以上的减速装置获得，即依靠变速器和分动器、主减速器或轮边减速器等装置来共同实现。2.2 变速器与动力传动机构用发动机直接传动将有以下欠缺：发动机输出转速太高，转矩低，无法满足汽车相对车速较低，转矩高的要求，同时，其转矩和转速变化范围，以以适应汽车车速的牵引力大范围变化的实际需要，为解决这些问题而引入变连器。汽车用变速