车辆工程毕业设计（论文）-HD5120GNG奶罐车改装设计【全套图纸】 .doc

摘 要随着我国经济的发展，奶制品、食用油、饮料等行业对产品运输的要求越来越大，大型液罐车的需求量日益增加，特别是保温型液罐车。本文以罐体为设计重点，介绍牛奶罐车主要结构和专用设备的设计及工作原理。在整个设计过程中将参考其他液罐汽车罐体截面的基本形状，选择简单、误差小的“四段圆弧拟合椭圆”方法设计罐体的截面。为了保证像奶制品、饮料等液体的口味，需要低温运输，参照隔热保温车的隔热保温原理，设计有隔热保温层。隔热保温结构是将罐体设计成双层罐，并在两层罐体之间填充隔热材料，防止外界的温度对罐内液体温度的影响。为确保在冬季远距离运输时牛奶温度不会下降，在此次设计中采用了蒸汽加热器。并对整车动力性、燃油经济性进行了计算关键词：罐式汽车；奶罐车；罐体；隔热层；保温全套图纸，加153893706abstractwith chinas economic development, dairy products, edible oil, beverage, and other industries to transport products of growing demand, large liquid tank semi-trailer of increasing demand, especially by tractor-semitrailer tanker. based tank for the design focus，liquid food tanker on the main structure, and special equipment to the design and working principle. throughout the design process will make reference to other tank car tank sections of the basic shape, choose simple, small error recording elliptical arc fitting designed tank section. and taking into account some of edible oil in winter when handling difficulties, in the inner tank wall surrounding the tank design of the heating pipes. to ensure that as dairy products, beverages and other liquid tastes, needs cold，insulation light trucks thermal insulation theory, the design of thermal insulation layer.thermal insulation to the tank structure is designed as a double lp， and in between the two tanks filled with insulation material, prevent the outside temperature on relations within the liquid temperature. finally, according to the entire tank assembly and the quality of the semi-trailer chassis , axle linked to a distribution，and vehicle performance, fuel economy for the calculation. key words: tank car；liquid food cans；tank；insulation layer；insulationii 第1章 绪 论1.1 概述 奶罐车是一种保温型食品液罐汽车，是专用罐车的一种，其使用方便，节约运输成本，运输效率高，使用奶罐车还可以节约运输包装成本；保证牛奶在运输中的食品质量。本文讲述了保温型食品罐车的改装设计的过程和计算。在设计中将主要以罐体的设计为主，其中还包括二类底盘的选配和整车的的性能分析计算。本文将参考其它罐式车辆罐体的结构和有关罐体的设计资料，设计一种用于运输液态食品的专用汽车。在罐体的截面的选择、人孔的设计、封头的设计等的设计中采用和其它罐车相同的结构。但在罐体截面设计中，会用到制造工艺简单，计算方便，误差小的“四段圆弧拟合椭圆”的方法。考虑到该罐车在气温高时，避免外界温度对牛奶质量的影响。在罐体外设计一层隔热保温层，该隔热保温层将参考一般保温车辆的保温隔热原理。结合罐体的形状，创造性的将罐体设计成双层罐，并采用木块进行支承，然后在形成的空间内填充聚氨酯泡沫。在设计完罐体后，对整车的性能进行分析计算。1.2 目的和意义改装设计一种保温型牛奶罐车，现在人们对液态食品的需求量越来越大，食品罐车将成为一种重要的运输工具。罐式汽车在交通运输中发挥了非常重要和不可替代的作用。罐式汽车具有运输效率高、保证运输途中物料不变质、可实现装卸机械化、运输成本低、安全、环保等特点。国外的罐车发展较早，品种多，设备的现代化程度较高。我国罐车的起步发展较晚，与国外的罐车存在较大差距。液态食品罐车近年来国内市场需求量越来越大，市场前景十分广阔。随着经济的发展，罐车呈现出重型化、智能化、高档化，多极化发展的趋势。1.3 专用车的现状和发展趋势1.3.1 近年专用车的产销发展现状随着改革开放的不断深入，经济建设和人民生活对液罐汽车的需求越来越来迫切，使用的覆盖面越来越来广泛，需求量也越来越来大。我国液罐汽车的应用虽然较早，但全面发展始于20世纪80年代，比发达国家晚了近30年，但我国液罐汽车发展很快，已成为经济建设中重要的运输与作业设备，并且有着良好的发展前景。 据中国汽车工业年鉴统计资料，2006年我国公告的专用汽车企业有551家，其中按产量划分，100辆规模以内有189家、300辆以内有317家、1000辆以上有104家、2000辆以上有59家。2004年，在运营部门登记注册的货运车辆为924.6104辆，平均吨位为3.39t。载货车中，普通载货汽车占90%以上，其中大于8t的重型车占了整个运输车辆的32%，集装箱大件运输车、罐装车及冷藏车等专用车仅占5%左右，而旧车占3%。 随着经济发展的提高，专用汽车呈现出向厢式化、重型化、智能化、高档化、多极化发展的趋势，其中表现比较明显的是：普通货物运输厢式化，专用汽车运输重型化、列车化，货物运输专业化，特种车辆发展迅速，如以混凝土搅拌运输车、混凝土泵车为代表的工程建设用车和以清扫车、压缩式垃圾车为代表的城市环卫车辆发展很快。 目前，我国专用汽车行业与国外先进水平的差距主要表现在以下几个方面：一是缺乏科技含量较高的产品；二是专用车所占比例不高、专用底盘（特别是为专用汽车设计的）较为缺乏；三是专用装置的开发能力和制造水平对专用汽车限制较大；四是专用汽车生产存在散、乱、差、的现状，制约了专用汽车的发展；五是国内专用汽车内涵较低，与世界先进国家的技术水平差距较大。1.3.2 专用汽车的发展展望据有关部门预测，到2015年专用汽车市场年需求量将达到70104辆，而目前国内专用车的年总产量只有30104辆。在专用车品种上，目前国际上一达7000多中，而国内仅有1000多种，无论从市场需求量还是品种数量上看，专用车的发展前景是非常广阔的。随着我国国民经济的发展，社会分工的进一步细化，市场对专用车的需求将更加多元化，对具有特殊功能的专用车的需求必将越来越多，需求高技术专用车的呼声将越来越高。目前专用汽车市场的多元化形态将得到进一步的加强，经济与科学技术发发展要求更多的专用汽车新品种面世。未来专用汽车的主流市场将集中在城建、服务和高等级公路运输、管理这两大块，它包括了专用汽车的大多数品种，这些品种根据各行业的具体发展情况，随时间、地域的不同会形成不同品种的市场热点。我国专用汽车的市场前景将十分广阔。1.3.3 罐式车的发展方向罐式车包括常见的油罐车、散装水泥车、混凝土搅拌运输车，以及使用量较少的液化气高压罐车、化工液罐车、吸污液罐车等。西部地区油气资源的开发必然会带动石化炼油业的发展，因此大型油罐车的需求也会增大，大吨位半挂式油罐车的增长速度还将加快。同时，我国公路网络体系的建设已经比较完善，到2007年年底，我国公路通车总里程已经达到3573万公里汽车保有量已经超过25104辆，并且每年还有四五百万辆的新车投入使用，诸多因素促使油品消费量猛增，大幅度带动了各种油品运输车的需求。1.4 设计内容（1） 以罐体为设计重点，所以罐体的设计为其主要设计内容，设计内容如下： （1）进行所设计的罐车二类底盘的选择，选择单车型； （2）专用车辆的总体布置，绘制总布置草图； （3）液罐装置的选型，设计，确定参数，计算； （4）隔热保温装置的选型，设计； （5）附属装置（食品泵、清洗装置、蒸汽加热装置）的选型，设计； （6）整车的性能分析计算。（二）在设计的过程中，需要设计的主要问题内容如下： （1）整车尺寸的设计和计算； （2）罐体的设计计算； （3）喷淋清洗管路的设计； （4）保温隔热装置的设计。 1.5 设计方法（一）设计和计算部分的内容如下：（1）调研；（2）确定总体方案，进行方案分析；（3）罐体的设计与计算。其中包括罐体截面的设计计算，罐体厚度的确定，封头的设计，罐体容积的计算；（4）保温隔热装置的设计；（5）人孔等部件设计；（6）附属装置（食品泵、清洗装置、蒸汽加热装置）的选型，设计；（7）罐车的尺寸及质量参数确定及整车性能分析计算；（二）图纸的绘制部分的内容如下：（1）液罐车总体构造图；（2）罐体的总体构造图；（3）车架、人孔等部件装配图。第2章 液罐汽车的总体布置2.1总布置的原则（1）尽量避免对选择的汽车底盘各总成位置的变动；（2）应满足专用工作装置的的性能的要求，使专用功能得到充分发挥；（3）装载质量、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车整备质量，提高装载质量；（6）应符合法规的要求。2.2罐车的总体布置罐车有二类底盘和罐体组成。二类底盘选择东风汽车公司生产的eq1126k1，后部为罐体总成。食品液罐汽车主要有汽车底盘、罐体总成、隔热装置和放料系统等组成。保温型牛奶罐车设计成半承载式罐体，椭圆形截面。2.2.1罐体的结构 (1)罐体罐体采用椭圆形截面, 两端装设平形整体封头。此结构简单, 能够承受罐体的内压, 工艺性好, 便于组织生产, 能较好地适应中小批量的生产方式。罐体为环焊缝拼接式, 罐体材料选用1gr17不锈钢材质, 生产过程为卷板开卷、校平、根据筒体周长画线。为能有效保证切口质量及尺寸精度, 要求采用剪板机开料, 平板抛光并要求达到ra0.4粗糙度。抛光后把表面清理干净, 随即贴上保护胶膜,并且在以后的转运、加工过程中, 要求非常小心, 不得使表面挂花、擦伤。卷筒前, 根据所选择的焊接方式, 在板料周边焊缝处开坡口, 然后卷板成筒体。卷板机辊轴要求事先用软垫缠包保护, 并须彻底清除软垫中夹杂的金属屑粒、砂粒等杂物。卷筒成形后, 先焊接纵向焊缝, 并根据技术要求对焊缝作无损探伤检验。根据罐体结构, 装配罐体内部横向防波板及垫板, 装配时要求特别注意不得损坏罐体内抛光表面。然后焊接罐体环焊缝, 组焊为整体, 同样按要求对罐体环焊缝作无损探伤。为保证已抛光表面不被擦伤、挂花, 进罐工作人员必须着软底鞋, 并在每次工作前后要将抛光表面上的金属屑粒及杂物清除干净。（2）封头根据罐体的使用工况及罐体尺寸, 采用冷旋压或冲压成形的整体平封头, 成形后对拼接焊缝作无损探伤, 并且抛光至ra0.4, 根据焊接方式开具坡口。（3）清洗喷淋装置为满足食品卫生法规要求, 在每次装运液态食品前后, 对罐体内部及所有同液态食品接触的管路, 作彻底的清洗, 不留残液、残渣, 并进行消毒杀菌。清洗喷淋水要求能够到达罐内任何部位, 并须保持一定的冲击力, 所以在罐体每个隔仓内均要求设置喷淋清洗器。清洗器应能够作360空间喷淋, 安装连结紧固, 使用可靠, 有效防止任何零部件脱落入罐中。洗涤管路和液态食品输送管路内壁焊缝要求成形良好、光洁、无尖角, 以避免杂物及杂菌附着。罐体内部管路外表面要进行打磨抛光处理, 抛光要求应与罐内壁相同。当罐外进入罐内的管路在穿过罐壁时, 焊缝必须保证在罐内施行, 并在施焊完毕后对焊缝作打磨抛光处理, 保证无尖角, 圆滑过渡。凡有食品流通的管道, 均采用食品工业用不锈钢管, 要求其内、外壁光洁, 焊接时必须采用有效措施保证内壁焊缝成形良好, 并且在设计及制作开料时, 尽量采用整体结构, 减少焊缝。弯制管路时, 要求保证弯曲处不得出现皱折及弯扁现象, 为使管路安装拆卸方便, 在管路连接处可采用圆螺纹管接配件活接头, 连接可靠, 便于清洁, 但必须注意管件密封圈均采用符合卫生标准的食品橡胶材质, 以确保无毒无害, 不污染食品。 （4）安全泄放装置 食品罐车在运输过程中, 始终保持与外界隔离和承压状态。由于温度升高, 食品液晃动及二氧化碳气体析出等原因, 会造成罐内压力增高。为保证车辆及罐体不致损坏, 在罐上加装有安全泄放阀。安全阀要求采用不锈钢材质, 安全阀内部的密封元件为食品橡胶。为尽量减少液体进入阀体内部, 或减少残液积存, 安全阀一般装设于人孔盖板上, 处于气相空间。 （5）人孔 罐体上开设一个人孔。人孔盖与法兰之间采用销轴连接, 人孔密封结构采用o形圈形式, 并将o形圈设置于人孔盖上, 减少杂物积存, 同时便于固定槽的清洗与消毒。密封圈固定槽所有内外圆角半径不小于r1.6mm , 人孔盖下表面、人孔筒节都要求抛光至ra0.4光洁无刻痕, 无尖角。安全阀布置在人孔盖上, 阀体与人孔盖采用螺纹连接, 阀体在安装完毕后, 阀体底面应与人孔盖下表面相平齐, 以便于清洗及消毒。人孔护罩采用d2不锈钢板制作成形。护罩盖用弹性栓钩固定在护罩筒身上, 以保证车辆在运行中无松动现象, 并能有效防止外界杂物的侵入。护罩盖不得影响安全阀的起跳动作。在此应特别强调不得损伤护罩外表面而破坏美观。（6）保温隔热装置在液态食品运输过程中为有效抑制其腐败变质, 一定要保持液态食品处于较低温度。装车时一般在1 3,在整个运输过程中温升不应超过5, 所以加装隔热保温层是非常必要的。保温材料选用聚氨脂现场发泡, 此材料具有容重小, 导热系数低, 便于现场发泡施工, 不易老化的优点。（7）液态食品充放管料由于液态食品直接供人饮用, 而且车辆在公路上行驶距离远, 运行时间长, 所以凡是食品液的进出口及阀门, 都要有可靠的锁固装置和防尘防污染装置。另外充放料管路阀门要尽量靠近保温层, 要求所有管路绝不能同车辆的运动相干涉。 （8）防波板 为保证罐体自身强度、刚度, 并有效地衰减汽车运行中液态食品对车辆的涌动与冲击, 罐体内应设置横向防波板, 且使每个隔仓的容积一般不超过5m3。从增加防波板刚性、减少自重考虑, 防波板设计成球冠形, 并在防波板上开液态食品流通孔及供检修人员通过的人孔。所有开孔周边均要求修磨圆滑, 无尖角, 防波板两侧面均须作抛光处理, 并要求达到ra0.4粗糙度。防波板在装配过程中, 务必保护已抛光后的表面, 不得挂花及擦伤。另外, 装配防波板时要注意相邻两块防波板上的人孔交错布置, 以增加防波能力。为消除罐体内部存在的无法清洁的死角及夹层, 对于防波板与垫板、垫板与罐体内壁之间的连接, 均需采用全焊结构, 并将各零部件的尖角彻底修磨光洁圆滑。为减少焊接变形, 根据受力情况, 可适当减少垫板与筒体, 防波板与垫板之间焊角高度, 并对焊角处抛光。防波板垫板在罐体最低位置处, 要求有不小200 mm 间距, 以保证液态食品能够顺利通畅地排出罐外, 减少残液的积存。（9）液位、温度及压力显示装置 在车辆运行过程中, 要求能够及时了解液态食品温度、压力等变化, 在该车上设有液位计、温度计和压力表等几种仪表。其中液位计采用浮球式不锈钢结构, 温度计采用双金属式, 压力表则要求能够显示真空度及正压力。 其目的是能够便于及时观察和控制罐内压力。上述几种测量装置, 要装设于喷淋清洗装置的工作范围之中, 从而保证清洁无菌。2.2.2罐体与副车架的连接半承载式罐体，罐体与副车架的连接结构有两种：一种是罐脚式；一种是底架式。罐脚式连接能减少自重，但采用这种结构，需要的罐脚较多，每个罐脚都要与罐体焊接，对这些罐脚的焊接位置要求较严格，因此制造工艺复杂。底架式是有两根纵梁和若干根横梁焊接而成的底架总成与罐体焊接并与底架连接的一种方式。这种方式可使罐体受力均匀合理，考虑各方面的影响因素，因此选择底架式。2.2.3罐体总成与底盘的联结罐体总成与底盘的联结可分为刚性联绑和挠性联结。刚性联结是指罐体上的罐脚或底斶与车架通过u形螺栓或连接角板直接连接，该联结方式车架的戭曲变形和力直接传递到罐体上，较易造成罐的损坏，所以这种联结形式很少使甠挠性联结是挅罐体上的罐脚或底架与车架之间加装挠性垫块或垫板，这种结构主要用来消除车架变形而造成的附加应创。罐体总成与车架之间采用橡胶缓冲垫来消除车架变形而造成的附加应力。2.3整车重心罐式汽车一般的重心较高，而重心的高度是影响整车横向稳定性的主要因素，因此在罐车的布置同设计中，何降低整车重心应是考虑的主要问题。一般来说降低整车重心只能从罐体上着手，通常应从三个方面来考虑：第一，从罐体本身着手，减小罐体高度方向上的尺寸，在容积一定的情况下，减小高度方向上的尺寸，就要增加宽度和长度方向的尺寸，因此受到外廓尺寸的限制。第二，从罐体与车架的联结部分着手，罐体与车架不能直接连接，中间必须有连接件。所以罐体与车架之间采用连接支架连接，连接方式为焊接。2.4本章小结本章主要根据所设计的罐式汽车的结构特点,对罐体截面的形式进行了分析，以及罐体与车架的联结型式的各种结构进行了比较，并对其它各部分专用设备做整体的布置。 第3章 二类底盘的选择3.1 车型介绍东风汽车公司生产的eq1126k1是平头车，驾驶室采用日产柴技术，底盘经过优化配置，性能优越，动力强劲，最大功率达到181kw，最高时速90 km/h,具有“专用化、科技化、精品化、油耗低”等特点，完全符合国家43项法规要求。eq1126k1底盘参数如表3-1、3-2、3-3所示。表3-1尺寸参数外型尺寸总长/mm 7955总宽/mm 2462高/mm 2690轴距/mm 4700前悬/mm 1250后悬/mm 2005车架前高/mm 车架后高/mm 轮距前轮/mm 1900后轮/mm 1800后轮胎最外尺寸/mm 2470车架外宽/mm 863驾驶室后围位置/mm 2402蓄电池位置/mm 2433车架可用长度/mm 储气筒位置/mm 2198油箱位置/mm 2016接近角/mm 28离去角/mm 19表 3-2质量参数底盘型号 eq1126k1空载整备质量/kg 4550前轴轴载质量/kg 3600后轴轴载质量/kg 9000额定轴载质量分配允许前轴最大轴载质量/kg 允许后轴最大轴载质量/kg 表3-3性能参数 最高车速 /km/h 90最大爬坡度/ % 30油箱容积 / l 400百公里油耗/ l 19最小转弯直径/m 16驻车坡度/% 20最小离地间隙/mm/gc 250eq1126k1改装时应注意以下几个问题。（1） 汽车整备质量包括润滑油、冷却液、燃油、备胎及随车工具；（2） 汽车最小转弯直径是以前外轮轮迹中心测算；（3） 前轮轮距按前轮接地中心计算，后轮轮距按双胎中心计算；（4） 最小离地间隙指满载状态下，后桥离地面间隙；（5） 总高尺寸是在空载条件下按驾驶室顶计算；（6） 最大爬坡度是指单车满载时的爬坡能力； (7) 燃油经济性的计算；（8） 最高车速的计算。3.2 总成结构3.2.1 发动机eq1126k1发动机参数如表3-4所示。表3-4 发动机参数型式 直列四缸、四冲程水冷柴油增压中冷发动机型号 isde163 30额定转速/ rmin-1 2200额定功率/ kw（r/m） 118 (2200)最大转矩/ nm（r/min） 600最低燃油消耗率/ g/(kwh) 200缸径冲程/ mmmm 107124排量/ l 4.2压缩比 17.3:1工作顺序 1-2-4-33.2.2变速器eq1126k1装陜齿六档变速器，采用杆式操纵，速比如表3-5。表3-5变速器变速比一档二档三档 四档五档六档倒档5.6063.6272.3131.4781.000.7895.0543.2.3车架eq1126k1车架的型式为：冲压铆接结构。纵梁为槽形断面。纵梁断面尺寸：250 80（8）；车架宽为863mm。3.3本章小结本章主要介绍了所选车型的整车参数，为后面的设计提供依据，使后面的设计能够参照二类底盘的参数进行设计，保证设计的车型在行使时能够符合罐车的要求。第4章 罐体的设计4.1 罐体的材料选择及要求 液态食品罐车材料一般采用奥氏体不锈钢，用于装运牛奶、酒及饮料等液态食品，其必须符合食品卫生方面的有关标准。其要求如下： (1)缸体内壁的所有转角均应圆弧过渡，其中小于135的拐角的圆弧半径应不小于25mm,罐体内壁上焊接的零件，焊缝圆弧半径不小于6mm。 (2) 不允许有液体残留现象，与液体接触的金属表面应平整、光滑，无重皮和皱纹，焊缝要求打磨；不同介质，对罐体内表面的粗糙度要求也不一样，一般 食品罐的罐体内金属表面的粗糙度必须大于1.6m,焊缝表面的粗糙度不大于16m，以保证清洗干净。 (3)食品罐车装运的介质如牛奶、糖浆等，很容易变质，细菌超标，每次装运后都需冲洗，因此食品罐车大多带有清洗管道。清洗应能承受100c的工作温度，清洗作业后，管路内不得积存清洗介质，以防污染食品。4.2 罐体的截面的设计罐体选择什么样的型式，应从受力情况，制造工艺以及布置等方面考虑，由于罐体不允许满载液体，所以车辆在振动时，液体在罐体内晃动，对罐体内壁产生冲击力。罐体是椭圆形截面，振动产生时的冲击力（图4-1所示）会沿着罐体圆周方向均衡地分布在罐体上，不会产生应力集中的现象而使罐体破裂。如果采用矩形截面（图4-2所示）。车辆在振动时产生的液体冲击力容易造成应力集中使罐体某个部位（如棱角处）由于承受应力过大，容易产生破裂。 图 4-1 椭圆截面 图 4-2 矩形截面在罐体横截面的设计上,考虑到保证汽车的抗侧倾翻等行驶安全性大多数制造厂将罐体截面设计成椭圆形状.为了方便制造,简化工艺,降低成本,则采用近似方法生成椭圆.因此,如何用一组普通曲线的拟合近似代替椭圆,并确保其面积的大小的误差最小,就成为罐体椭圆截面近似设计和制造的一个重要问题。4.2.1 截面椭圆的基本性质 罐体截面如下图4.3所示。 图4-3 椭圆的形状在椭圆形状中，其中长轴ab=2a ，短轴cd=2b。则椭圆的标准方程为： （4-1）椭圆顶点处的曲率半径为： （4-2） （4-3） 椭圆的面积为： （4-4） 椭圆的周长为： （4-5）在一般的生产过程中都选择用近似法作椭圆，到目前为止,椭圆的作图方法已有轨迹法，焦点法，压缩法和圆弧法四种，其中轨迹法作出的椭圆最精确,但由于现场工作条件和绘图手段的限制，各制造厂一般不直接采用此方法。用焦点法，压缩法和圆弧法作出的椭圆均近似图形，其面积和周长的计算复杂。并都存在着较大的几何误差，将直接影响到罐体容积的设计和制造精度。为了提高椭圆近似画法的精确度，简化和方便设计制造。使用“计算法作椭圆”。其约束条件有：（1）原椭圆四个顶点的坐标位置不变。（2）用两种半径（r,r）的四段圆弧分段拟合椭圆，并使相邻两段的连接点有公共切线。（3）近似椭圆的面积和周长与理论值的误差为最小。4.2.2 计算法在拟合的椭圆图中令 ag = bg = a cg = dg = b dc = om = on = rae = me = nf = bf = r 图4-4 拟合的椭圆4.2.3 截面的计算过程在设计的罐体椭圆的截面中，其中长轴1860mm,短轴960mm,则椭圆顶点的曲率半径为： = 248mm （4-6） = 1802mm （4-7）则椭圆面积为： = 1.401696mm2 （4-8） 椭圆周长为： = 4543.58 mm （4-9）4.2.4罐体容积确定 液体的体积随着温度的变化而热胀冷缩，为保证在任何情况下，液体都不会因体积膨胀而溢出，液体不能装满，必须留有一定的气相空间，不同介质要求的最小气相空间也不一样，其充装系数一般不大于95%；在预留有足够的气相空间的前提下，尽量提高充装系数，以减小液体在运输过程中的晃动。根据车辆载重、介质密度和充装系数确定罐体容积载重量为 12450-4500-1500=kg （4-10）6450/(10309.80.95)=7.09m3 （4-11）罐体长度为 =7.09/1.4=5.06m （4-12）内层罐的罐体的容积的计算。因为内层罐罐体的容积为内罐体的总容积减去其他附属装置的所占的容积，所以罐体的容积初步估算为7m3。假设所装载的液体的密度为kg/m3，既装载的液体的质量为：m=10307=kg （4-13） 因为罐体筒体体积为：，罐体外壁截面的面积为： s=ab=3.14(0.93+0.003)(0.48+0.03)=1.4150 m3 （4-14） s=ab=3.140.930.48=1.401696m3 （4-15）所以罐体内筒体的体积为：v=（s-s）l=(1.415-1.401696)5=0.06652m3 （4-16）由上面的计算可得整个内层罐体的质量为： m =7700 0.06652=512.204 kg （4-17）外层罐罐体质量的计算,内壁所能容纳的体积为为：s=ab=3.14 (0.93+0.063) (0.48+0.063)=1.6930 m3 （4-18） s=ab=3.14(0.93+0.60) (0.48+0.60)=1.678644m3 （4-19）外层罐体的体积为 v=（s-s）l= （1.6930-1.678644）5=0.07178 m3 （4-20） 故外层罐罐体的质量为： m=7700 0.07178=552.7kg （4-21） 由于木块和保温层的质量小，在此可以忽略不计，所以计算如下：空载时整个罐体的质量m=512.2+552.7=1064.9kg满载时整个罐体的质量m=1064.9+7210=8274.9kg 4.3 罐体厚度的确定 罐体材料的厚度取决于罐体结构的设计，例如，罐体的横截面面积与长度的比、罐体装配的类型等等。由于该罐装载的是液态食品，属于常压罐，故可以根据罐体的容积选择罐体材料的厚度。饮料类罐车,运送牛奶,酒类。为保持清洁、避免污染，均用不锈钢板焊成，板厚一般24mm。不锈钢材料制造的常压罐体的厚度如表4-1所示。 表 4-1 罐体厚度的选择 罐公称容量 （l） 常压罐 壳 底部不锈钢罐 mm mm 9000 2.50 2.509000 14000 2.50 3.0014000 3.00 3.00根据罐体的容积可以确定罐体的厚度为3.00mm。罐整体选用不锈钢材料，椭圆长轴设为1860mm,短轴为960mm，罐受压为牛奶的静压力。 p=gh =1030 9.80.96=9.69 （4-22）式中：罐受压为牛奶的静压力（kpa）； 牛奶密度（kg）；重力加速度（m/s）；水罐高（mm）。根据gb150-1998设计温度下椭圆罐的计算厚度按式（4-24）计算。 （4-23） 式中：椭圆筒的计算厚度（mm）；计算压力取p=9.69（）；椭圆筒的长轴和短轴半径和（mm）；设计温度下椭圆筒材料的许用应力为；焊接接头系数，取1.0。取满足强度要求，罐体壁厚取3mm。4.4 保温层的设计由于要求罐体具有隔热保温性,将罐体设计成双层罐,内外层之间用木块隔开,其中外层与木块用铆钉连接。制作罐体时，先将层罐做好，外层罐留一个封头，等将内层罐装入后，再该封头焊接。双层罐体的型式如图4-5所示。 2 1 1内层罐体；2木块；3外层罐体 图4-5 双层罐体的型式4.4.1隔热材料的选择对隔热材料的要求：（1）发泡均匀、密度小；（2）导热系数尽可能小，一般要求在0.045w/(mk)以下；（3）对温度的变化的稳定性要好，在-4070c的使用温度范围内，使用性能要满足规定的要求；（4）具有一定的机械强度，能承受汽车在恶劣的道路条件下的振动，冲击而不受损或变形（5）吸水性和吸湿性低，耐腐蚀，抗冻性能好；（6）无毒无味，透气性小，隔热材料使用和燃烧时，不得分解出有毒和有害气体；（7）价格低易成形，可采用充填浇注，喷涂等工艺形成罐体隔热层。隔热材料选择聚氨酯，聚氨酯泡沫隔热材料是目前应用十分广泛的优良隔热材料，其主要物理机械性能为：导热系数：0.03w/(mk),抗拉强度2500mpa,抗压强度2000mpa，与钢板粘接力2900 mpa，与胶合板粘接力1400 mpa。影响聚氨酯隔热材料导热系数的主要因素有：泡沫密度、气泡直径、气泡独立率、湿度和温度等（图 4 -6）。 图 4-6保温材料的影响因素隔热材料在使用过程中会发生老化，因此隔热罐体在使用6年左右时间就应该按有关规定重新测定总传热系数，不符合规定的则应降级使用。隔热层厚度。隔热层厚度有罐体的使用要求和选用的隔热材料而定。若选用聚氨酯泡沫隔热材料，对于冷藏汽车，其厚度在50120mm之间；对于保温汽车，其厚度在3070mm之间。4.4.2断热桥结构设计设计断热桥的目的就是阻断热桥、排除罐体和罐体直接与金属零件相连。阻止外界温度的的热量通过外层罐体传到内层罐体。“断热桥”的型式如图4-7所示，设计的罐体为相同材料的双层罐，其中外层罐与木块采用铆钉连接的型式，然后再把制造好的内层罐装入，靠木块支承起来，并在两层罐体之间形成的空间内填充聚氨酯隔热材料。 1外层罐；2 铆钉；3 隔热材料；4 木块；5 内层罐 图4-7保温层的连接形式4.5 食品液罐的传热系数和热负荷计算4.5.1食品液罐传热系数的计算在使用过程中，引起罐内介质温度变化 的因素主要是热传导，即罐内介质热量通过罐体内壁、保温材料、外蒙板传至罐外空气中，热传导速率q应用傅立叶定律计算。保温罐车的保温效果计算如下：=1.63（10+6 v0.5） （4-24）式中外蒙板表面放热系数（j/hm2） ； v外蒙板表面空气流动速度（m/h）v取40km每小时 =1.63(10+640000)=1407.23q=（t- t）/（ s）+/（ s）+/（ s）+1/（s） （4-25） q热传导速率（j/h）；t环境温度（）；t=20t介质温度（）；t=4罐体壁厚（m）；=0.003m保温层厚度（m）；=0.06m外蒙板厚度（m）；=0.003m罐体材料导热系数（j/hm2） ；=5.5610保温层材料导热系数（j/hm2） ；=5.5610外蒙板材料导热系数（j/hm2） ；=5.5610s罐体表面积（m2）；s= lt l= 5.04=32.61s保温层表面积（m2）；s= 35.17s外蒙板表面积（m2）。s=36.44q=(20-4)/(0.003/5.561032.61+0.06/5.561035.17+0.003/5.56 1036.44+1/1407.2336.44)q=786763.86(j/h)t=q/mc式中t每小时温度变化（/h） m介质质量（kg）；m=6450 kg c介质的比热容（j/kg）；c=2.510t=786763.86/64502.510t=0.05/h4.6本章小结 本章主要通过“四段圆弧拟合法”设计了罐体的截面，并参考其他型式的罐车及其附件，设计了该罐车的罐体保温层及热桥，并参考保温隔热汽车有所创新的设计出了双层罐体结构的隔热保温型式。第5章 罐体总成与底盘连接5.1总体结构在专用汽车设计时，为了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 。 在增加副车架刚度的急剧变化而引起主车架上的应力集中，所以对副车架的形状、安装位置与主车架的连接方式都有一定的要求。 5.1.1支撑座的截面尺寸及形状图5-1支承座的形状 其中底座板厚度为8毫米，支撑板厚度为12毫米。5.1.2支撑座与主车架的连接设计副车架与主车架的连接常采用如下几种形式。1止推连接板图5-5是斯泰尔重型专用汽车所采用的止推连接板的结构形状及其安装方式。连接板上端通过焊接与副车架固定，而下端则利用螺栓与主车架纵梁腹板相连接。止推板的优点在于可以承受较大的水平载荷，防止副车架与主车架纵梁产生相对水平位移。相邻两个推止推连接板之间的距离在8001200 mm范围内。2连接支架连接支架由相互独立的上、下托架组成，上、下托架均通过螺栓分别与副车架和主车架纵梁的腹板相固定，然后再用螺栓将上、下托架相连接，见图5-6所示。由于上、下托架之间留有间隙，因此连接支架所能承受的水平载荷较小，所以连接支架应和止推连接板配合使用。一般布置是在后悬架前支座前用连接支架连接，在后悬架前支座后用止推连接板连接。 图5-5止推接板的结构 图5-6 连接支架1- 副车架；2-止推连接板；3-主车架纵梁 1-上托架；2-下托架；3螺栓3u型夹紧螺栓当选用其它连接装置有困难时，可采用u型夹紧螺栓。但在车架受扭转载荷最大的范围内不允许采用u型螺栓。当采用u型螺栓固定时，为防止主车架纵梁翼面变形，应在其内侧衬以木块，坦在消声器附近，必须使用角铁等作内衬。 由于支撑座与罐体连成一体，副车架设计成为与主车架同样的形状因为罐体总成与副车架连成一体，罐体既要承受较大的水平载荷，又要防止副车架与主车架纵梁产生相对水平位移，所以本次设计中采用止推板与连接支架共用的连接方式 。5.2本章小结本章主要依照罐体总成的形状和质量设计了罐车的车架以及副车架与主车架的联接方式及各种副梁前端的形状特点。第6章 附属装置的选择设计6.1取力器的选择布置6.1.1取力器的布置除了少量专用汽车的工作装置因考虑原因工作可靠和特殊的要求而配备专门动力驱动外，绝大多数专用汽车上的专用设备都是以汽车底盘自身的发动机为动力源，经过取力器，用来齿轮液压泵、真空泵、柱塞泵、轻质油液压泵等，从而为自卸车、奶罐车、垃圾车、吸污车、高空作业车等诸多专用汽车配套使用。因此取力器在专用汽车的设计和制造方面显得尤为重要。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、中置和后置三种基本形式，每一种基本形式又包括若干种具体的结构。专用车取力器总布置方案决定于取力方式。常用的取力方式分类如下：主要分为发动机取力、变速器取力、传动轴取力和分动器取力其中发动机取力又分为从前端取力和从飞轮取力，变速器取力又分为从i轴取力、从中间轴取力、从中间轴末端取力、丛轴取力和从倒档齿轮取力。 （1发动机前端取力方案其特点是采用液压传动，适合于远距离输出动力。故此种取力方夏常用于由长头式汽车底盘改装的大型混凝土搅拌运輓车。（2）飞轮后竮取力方案此方案特点是取力器不受主榻合器影响，传动系统与发动机直接相连，取力器到工作装置距离短、传劈系统简单可靠、取出的办率大、传动效率飘。这种方案应用较广，如由平头式汽车改装的、中型混僝土搅拌车等。（