东风EQ1168背罐车改装设计

摘 要本文对东风行了运输储料罐的专用车得研究，根据本课题题目选用东风公司对其车辆进行的总体设计和上装设计。本文对括尺寸参数和性能参数）进行了选取和计算，完成总体布置设计。在这部分内容中，首先进行了汽车底盘布置形式的选择，然后，根据所确定的底盘布置形式，考虑汽车主要尺寸参数和性能参数的选取和计算，在此基础上确定液压系统和翻转机构的各部件。参照国家标准根据背罐车的经济性和可靠性，确定了上装结构的运动方案，并根据运动方案，进行液压系统设计，对翻转机构进行设计使液压系统的最大压力最小，同时要考虑各部件的工艺性。关键词：系统；背罐车；改装；设计；布置of to on In on of to on to to to to to at to of 摘 要. 论.本课题的研究背景和意义.国内外专用汽车发展状况和趋势. . . 3第二章 背罐车的总体设计.背罐车改装设计的基本原则.总体布置设计.背罐车底盘的选择. .整车总体参数的选取和确定.粉罐外形尺寸设计.本章小结. 15第三章 背罐车举升与液压系统的设计分析. 1631液压系统概述. 1632背罐车液压系统的设计原则. .举升油缸的选取.举升能力的校核.液压泵及液压控制阀的选择.本章小结. 22第4章 辅助系统设计.取力机构的设计与选型. . 24第五章 副车架的设计.车架的设计. .加强板的布置.副车架的前端形状及安装位置.纵梁与横梁的连接设计. .副车架尺寸的确定.副车架的强度刚度弯曲适应性校核. .本章小结. 36结 论. 37第一章 绪 于建材行业各种储料罐的自装卸和运输。在没有背罐车的情况下，各种储料罐的装卸和运输必须同时有吊车和载货汽车两种作业工具才能完成，即由吊车将储料罐吊起，安放在载货车上，载货车将罐运送到目的地，再由吊车将其吊下安放到位，整个过程明显耗时太长，效率低下且作业成本太高。罐车属于专用汽车的一种，其开发和应用目前国内尚处于起步阶段。研究本课题的理论意义和应用价值在于将现代设计方法应用到工程实践中，提高和扩大国产专用汽车的质量水平和应用领域。本课题的研究结果将直接应用到生产中，并推向市场应用，填补国内用于移动立式罐体的专用汽车的一项空白。随着经济的发展，背罐车的应用领域将逐步推广，最终必然会形成专用汽车的一个重要种类。本课题属于建筑工程类专用汽车领域，目前，国内还没有此类型专用汽车的生产及使用，但根据目前国内各种粉状建材产品的散装化要求来分析，此种专用汽车具有良好的市场推广前景。目前在欧美日等发达国家，专用汽车的拥有量超过载货汽车总量的80。其中用于建材领域的背罐车已经形成了系列化和通用化，并且与其他设备形成和谐的配套，完成了整个产品物流链的全自动化。而作为运载工具的背罐车，为提高运输效率，将向着重型化和大吨位方向发展，并且自动化程度不断提高。由于国外专用汽车公司有着很强的专业分工，并且拥有先进的设计和分析手段，其专用汽车的可靠性极高。)国外研究现状专用汽车是汽车行业发展的一个重要的方向，世界专用汽车起源于上世纪20年代，70年代后期进入快速发展的时期。目前，发达国家专用汽车品种已超过6000个，重、中、轻比例大致为3:4:a：注重产品研发，开发手段先进；b：生产工艺设备先进；c：配套系统完善、专业化生产程度高，产品技术含量高；d：企业规模不大，分工与合作明确，市场规范，竞争有序。而从技术发展的角度来看，体现出以下特点：第一，注重汽车的轻量化。同载质量的专用车，先进国家均比我国的整备质量小；第二：注重环保与节能。发达国家规定企业要对自己的产品报废后造成的污染负责，必须采用环保材料制造。而节能是降低生产和使用成本的必然要求，是商家最求利润的有效有段。(2)国内研究现状专用汽车起步较晚，到80年代中期才形成独立的专用汽车生产经营体系，经过多年的滚动发展，目前已具有一定的规模，成为汽车工业的重要的分支。但品种较少，只有227类，1553个品种，而且产品结构也不太合理。目前，我国专用汽车整体设计水平基本还处于经验设计阶段，没有很好的将现代设计和分析方法加以利用，经济性相对较低。再由于工艺装备相对落后，所产出的车辆相对粗糙，性价比较差，与外国产品相比差距主要体现在电子技术、机、电、气、液一体化技术、自动化及智能化技术应用方面。大部分产品还处于发达国家7080年代的水平，只有少部分技术达到国际先进水平，我国专用汽车今年来在在新产品的开发方面有了很大的进步，但由于我国正处于发展中国家向发达国家转变的过程中，基本设施建设还处于高峰期，所以我国对专业车的市场需求还主要针对于运输基本物资，满足于基本建设的车型，加上我国劳动力资源丰富和产品研发投入不足，众多小企业只能争相仿效，该市场形态决定了我国专用汽车现阶段呈现结构单一、功能单一、低附加值、无序竞争和展品过剩的现象。随着我国高等级公路网的建设和经济的发展的需求，给专用车提供了广大的发展空间，专用车占载货车的比例逐渐增大，从数量、质量、种类、功能方面都提出了更高的要求，“十五”期间，我国专用车新产品开发、新技术应用工艺装备得到了一定的发展和提高，特别是2004年我国的汽车站也发展政策出台后，专用车行业的准入门槛大大抬高，散、乱、差局面有所缓和，一批劣质企业被淘汰或兼并。再加上以中集集团、宇通集团、北汽福田等大企业集团，挟资金、技术的大举进入，必将建立有中国特色的规模型专用汽车企业，有效整合中国的专用汽车行业。1）提高了运输效率，由于罐体是装载物料的容器，可以采用机械化装卸方式，大大的缩短了装卸时间，加快了车辆周转，提高了运输效率。（2）保证物料在运输途中不变质，罐体通常是个密封的容器，罐内物料不受气候条件的影响，若物料对温度有要求，还可以做成隔热罐体和加热罐体等 特殊结构的的罐体来保护物料，所以物料不易变质，也不易污染和泄漏。（3）改善装卸条件，减轻劳动强度，罐式汽车运输可实现装、运、卸机械化，且都在封闭状态下进行，大大的减少了装卸工人人数，减轻了劳动强度，减少了粉尘飞扬和异味的散发。（4）节省了包装材料、降低运输成本，物料散装运输，节省了包装材料，增加了装载质量，运输成本降低。（5）有利于安全运输，由于是密封运输，物料不会泄漏，即使是有毒物质，也不会污染环境。对于易爆、易燃物品，也不易产生意外事故。由于背罐车在建筑与运输等方面已成为主要运输工具，背罐车技术的好坏直接影响工作的效率，所以本课题的研究就是为了提高背罐车的技术水平，达到经济实用，性价比高，能够提高运输效率，减少劳动力的消耗，使我国专用车的技术水平有所提高，同时可以运用到更多的领域，使我国专用车技术有进一步的提高。)背罐车的总体设计。根据背罐车的设计原则，结合对市场需求的调查了解，确定选用的底盘型号，设计储料罐以及与各液压系统和传动装置的布局。确定背罐车的各种参数和运动方案。(2)背罐车改装设计必须满足以下基本原则必须保证改装部分结构及改装部分与底盘大梁连接的合理性与可靠性,在工艺上必须要考虑对原底盘进行加工的合理性。改装后，整车总质量不得超过原底盘允许的最大总质量，各轴载质量不得超过允许的最大轴载质量，载荷分布左右基本均匀，静载时最大偏差不得超过3。重心位置应尽可能低，但必须留有车轮弹跳高度所需的空间，改装后车辆外形尺寸不得超过限值，车辆后悬不得超过标准限值。应避免专用装置引起载荷集中，应尽量减少整车的整备质量，提高装载质量，改装后车辆必须满足国家现行的道路、安全、环保、节能等法规要求，选用外购件、标准件必须满足标准化、系列化、通用化的要求，设计和试制过程中必须严格遵守其他各种行业标准、技术及工艺要求。(3)背罐车液压系统的设计分析从背罐车的运动方案和液压系统的设计原则出发，进行背罐车各液压元件的分析、计算和选型，并对选型后的液压系统的压力损失和压力冲击进行验算，最终根据试验情况进行改进，确定了经济实用的液压系统。第二章 背罐车的总体设计背罐车主要运用于运输物料，与其它载货车相比背罐车可以达到自动化的装卸、运输等运输作业，作为专用车，背罐车大大的提高运输效率，减少人工装卸的时间与人力，在建筑运输方面背罐车是十分重要而有效的专用车。根据目前国内情况，背罐车应满足目前使用最大储料罐，同时向下兼容体积更小的储料罐。根据所选底盘的最大总质量和整备质量来确定罐体可装载的物料质量，同时要满足底盘的最大总质量的要求。)必须保证改装部分结构及改装部分与底盘大梁连接的合理性与可靠性(2)在工艺上必须要考虑对原底盘进行加工的合理性(3)改装后，整车总质量不得超过原底盘允许的最大总质量，各轴载质量不得超过允许的最大轴载质量；(4)载荷分布左右基本均匀，静载时最大偏差不得超过3；(5)重心位置应尽可能低，但必须留有车轮弹跳高度所需的空间；(6)改装后车辆外形尺寸不得超过限值，车辆后悬不得超过标准限值；(7)应避免专用装置引起载荷集中：(8)应尽量减少整车的整备质量，提高装载质量；(9)改装后车辆必须满足国家现行的道路、安全、环保、节能等法规要求；(10用外购件、标准件必须满足标准化、系列化、通用化的要求；(11试制过程中必须严格遵守其他各种行业标准、技术及工艺要求。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出的整车基本性能和专用性能的要求。在进行总体布置时应按照以下原则：(1)尽量避免对汽车底盘各总成位置的变动因为一些总成部件位置的变动，不仅会增加成本，而且也可能影响到整车性能。但有时为了满足专用工作装置的性能要求，也需要作一些改动，如截短原汽车底盘的后悬、燃油箱和备胎架的位置作适当调整等。但改变的原则是不影响整车性能。(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例如气卸散装水泥罐式汽车的专用功能是利用压缩空气使水泥流态化后，通过管道将水泥输送到具有一定高度和水平距离的水泥库中。气卸水泥的主要性能指标是水泥剩余率或剩灰率，为了降低这一指标，可将罐体布置成与水平线成一定角度，如图2这样布置会使整车质心提高，减少了侧倾稳定角，因此也可以水平布置。所以在进行总布置时，要从多方面综合考虑。图2012)装载质量、轴载质量分配等参数的估算和校核为适应汽车底盘或总成件的承载能力和整车性能要求，在总布置初步完成后应对某些参数其中最主要涉及的是装载质量的确定和轴载质量的分配进行估算和校核，这些参数对整车性能有很大影响。若不满足要求应修改总体布置方案。(4)应避免工作装置的布置对车架造成集中载荷例如在图2(a)的布置形成了明显的集中载荷，而在图(b)的布置中、由于采用了具有足够刚性的副车架，因而可将这种集中载荷转化成均布载荷，有利于改善主车架纵梁的强度和寿命。图2)应尽量减少专用汽车的整车整备质量，提高装载质量由于专用汽车工作装置的增加，使得专用汽车的整备质量比同类底盘的普通货车要增加。据统计，一般自卸车要增加耗材510，一般罐式车要增加耗材1525，因此，减少整备质量，充分利用底盘的装载质量，增大质量利用系数，是专用汽车改装设计过程个要追求的主要指标之一。(6)应符合有关法规的要求例如对整车的长、宽、高、后悬等尺寸在相关法规中部有明确的规定，一定不能超出标准的要求。有为某些专用汽车设计的专用底盘。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、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形尺寸、动力匹配等来决定。目前我国对于常规的厢式车、罐式车、自卸车等通常是采用二类汽车底盘改装设汁。这是目前专用汽车设计中选用底盘型式最多的一种。所谓二类汽车底盘，即在基本型整车的基础上。去掉货箱。在改装设计的总布置时，在没有货箱的汽车底盘上，加装所需的工作装置或特种车身。采用二类汽车底盘进行改装设计工作的重点是整车总体布置和工作装置设计。在设计时若严格控制了整车总质量、轴载质量分配、质心高度位置等，则基本上能保持原车型的主要性能。但是，还要对改装后的整车重新作出性能分析和计算。客车、客货两用车、厢式货车等则通常采用三类汽车底盘改装设计。所谓三类汽车底盘，般是在基本型车的基础上，去掉货箱和驾驶室。近年来，我国乘用车发展很快，对乘用车使用性能的要求也在不断提高，再用原来的三类汽车底盘改装的客车已越来越不受欢迎。因此，各类专用客车底盘应运而生。这些专用客车底盘的基本特点是利用基本型总成，按客车性能要求更新进行整车布置，更新设计悬架系统。这种底盘不仅在质心位置、整车性能特别是平顺性方面有很大的变化，而且在传动系统和动力匹配、以及制动系统等总成方面也有较大的改装设计。目前在用普通汽车底盘作改装设计时把更换了发动机的底盘，如将汽油发动机改换成柴油发动机亦当作三类底盘处理。选用二类或三类汽车底盘，很难完全满足某些专用汽车的性能要求。例如用普通汽车底盘改装厢式货车、存在质心过高，轴荷分配不合理的问题；改装消防车，首先是底盘车速就达不到要求；改装客厢式专用车，存在平顺性差的问题。因此，可以这样说，若要使我国的专用汽车上质量、上档次，一定要开发出一些具有特点的专用汽车底盘。在专用汽车底盘或总成选型方面，一般应满足下述要求：(1)适用性对货运车用的总成应适应货运要求，保证货运安全无损；对乘用车用的总成应适于乘客的需要达到乘座安全舒适；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，例如各种取力器的输出接口等。(2)可靠性所选用的各总成工作应可靠，出现故障的几率少，零部件要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。(3)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。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。(4)方便性所选用的各总成要便于安装、检查、保养和维修。处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。在选用专用汽车底盘时，除了上述因素外，还有以下两个很重要的方面：一是汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本小很大约部分，一定要考虑到用户可以接受。这也涉及到专用汽车产品能否很快地占有市场、企业能否增加效益等问题。二是汽车底盘供货要有来源，要同生产汽车底盘的主机厂有明确的协议或合同，无论汽车底盘滞销或紧俏，一定要按时将底盘供货。本文设计的东风其底盘选用据底盘的型号及企业的标准该背罐车的型号为风92502 5103000总质量(16000整备质量(7805额定载质量(8000驾驶室准乘人数 3最高车速(km/h) 90接近角/离去角() 32/18前悬/后悬(1 150/2260轴数 2轴距(5830前轮距(1940后轮距(1860轮胎数 6轮胎规格 5900功率(191轴荷 6000/类底盘装载质量的初步校核东风于罐体材料16kg/罐体直段质量 封头质量m2。步计算装载质量为6000 风动机参数型式 直列六缸、四冲程水冷柴油增压发动机型号 200额定功率200r/m) 191最大转矩NM(1400r/1025最低燃油消耗率g/(KWh) 200缸径冲程14135排量L 8压缩比 工作顺序 1季：0号轻柴油：冬季：速器传动比一档 二档 三档 四档 五档 要尺寸参数背罐车尺寸参数主要有：轴距、轮距、外廓尺寸(车辆长、宽、高)等，如图2此其轴距L、轮距B、前悬近角1等参数，改装前后均保持不变。罐体与驾驶室的间距C100250体长度参照同类车型罐体尺寸确定。、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。例如在我国9“汽车外廓尺寸的界限”中，明确规定：车辆高不超过4m；车辆宽(不包括后视镜)开窗、后视镜等突出部分距车身不超过250辆长：货车不超过12m，挂汽车列车不超过20 m。但有的国家已放宽某些限制，如英国、图2图22牵引车带箱式半挂车对于超重型或其它一些特种车辆属于非公路运输车辆，不在此规定的限制之内。由于本课题经东风其车高、宽及一些参数都没有很大的变化，参考载质量背罐车的尺寸参数，确定本课题设计的外廓尺寸如表2 宽 高9250 2150 小转向直径、纵向通过半径或纵向通过角、轴荷分配和质量转移系数，也影响到车辆的操纵稳定性和行驶平顺性。同普通货车相比；自卸汽车要求轴距变短。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轴的横向稳定性。轮距要与车宽相适应，对汽车列车，要求挂车轮距和牵引车轮距一致。轴距和轮距应与可确定830轮轮距940轮轮距860. 前、后悬汽车的前、后悬直接涉及到汽车的接近角和离去角，一般要求都在25以上，至少不小于20。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，同时还要满足有关标准的规定，即对于客车和全封闭厢式车辆，于其它车辆，实际改装过程中，后悬变动比较多。对于罐式车，一般要将后悬变长。本文设计的150悬260。考虑以下两方面：(1)用途和使用条件 如对于货流大，运距长的运输，则宜采用大吨位车辆，以便于提高生产率、降低运输成本；而对于货流多变、运距短的运输，则宜采用中、小吨位车辆。(2)合理分级 在装载吨位级别上，要分布合理，以利于专用车产品的系列化、通用化和标准化。对于同一底盘，在设计时应尽量提高装载质量。额定装载质量是自卸汽车的基本使用性能参数之一。目前，中、长距离公路运输趋向使用重型自卸汽车，以便提高运输效率、降低运输成本，额定装载质量一般为919t；t。同时，还应考虑到厂家的额定装载质量的合理分级，以利于产品系列化、部件通用化和零件标准化。此外额定装载质量还必须与选用的二类货车底盘允许的最大总质量相适应。合考虑其额定转载质量范围和定其装载质量 500谓整备质量是指专用汽车带有全部工作装置及底盘所有的附属设备，加满油和水，但未载人和载货时的整车质量。整备质量是一个重要设计指标，对运输型专用汽车的动力性和经济性有很大影响。据估计，载重汽车整备质量减少10，因此从设计原则上讲，应减少整备质量，尽量采用轻质金属材料和非金属材料，减少原材料消耗，降低制造成本。当然整备质量在设计时要受到一些条件的制约，如车辆使用的公路条件、原材料质量、制造工艺水平等，这些方面都需要综合考虑。自卸汽车整车整备质量是指装备齐全、加够燃料、液压油和冷却掖的空车质量。它一般是：二类底盘整各质量与改装部分质量的总和，是自卸汽车总体设计的重要设计参数之一。综合以上因素，根据定805。2. 总质量背罐汽车整车整备质量是指装备齐全、加够燃料、液压油和冷却掖的空车质量。它一般是：类底盘整各质量与改装部分质量的总和，是自卸汽车总体设计的重要设计参数之一。背罐汽车总质量是指装备齐全，包括乘员，并按规定装满货物的质量。其值可按下式确：0a e pm m m m 式中： 卸汽车总质量（0m自卸汽车整车整备质量（载质量（驾驶员质量（按65（）计算。对于本文设计的总质量为：=+=7805+8000+653=16000O 是指装载质量 整车整备质量 0em m 该系数是一项评价汽车设计、制造水平的综合性指标。因此，新车型设计时，就应力求采用新工艺、新材料、新技术，不断减轻汽车自重，提高汽车性能。有时候质量利用系数也可用装载质量与汽车干质量之比来表示。干质量是指汽车整备质量减去燃料、冷却液和附屑设备的质量。这一质量利用系数更准确地反映该车的金屑和其他锈料的利用串。但是在一般技术资料中很少介绍有关自卸汽车干质量统计数值。通常由二类货车底盘改装的自卸汽车( 5t)质量利用系数略低于原货车的质量利用系数。国产自卸汽车的 外自卸汽车的 于本文设计的质量利用系数 为：=/=卸汽车的质心位置对使用性能(例如汽车的制动性、操纵稳定性等)影响很大。因此，自卸汽车总体设计时应尽量使质心位置接近原货车的质心位置。是公路和桥梁设计载荷标准的依据。所谓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，应分空载和满载两种工况考虑。改装后的专用汽车轴载质量分配应尽量和原车型靠近。对于单车在满载条件下，长头车的前轴质量应达到25，平头车的前轴质量应达到30，对于半挂汽车列车，在空载时，鞍式牵引车驱动桥轴载质量至少应达到汽车列车总质量的25。在确定轴载质量分配时，还应满足以下原则：1)如对于42型单胎车辆，前、后轴应各占12，对于42型后双胎车辆，前轴应占13，而后轴应占23。2)允许轴载质量的限制。允许袖裁质量有相应的限值及系列标准。3)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。4)操纵稳定性。要求改装后的专用汽车在各种工况下，应具有一定的不足转向。5)质心位置。在横向，应使左、右车轮的承载质量分配均等，其最大偏差不得大于34；在纵向，要满足前面提到的轴载质量分配条件；在高度位置，应使质心尽可能低。从车辆行驶稳定性考虑，质心高度应满足以下条件：保证车辆不发生侧翻，要求 2 h ;保证车辆不发生纵翻，要求 2 h ;式中 B专用汽车轮距(m)；b整车质心至后轴中心线的水平距离(m)；整车质心至地面的高度(m)； 路面附着系数，一般取 ； 侧倾稳定角()； 纵倾稳定角()根据背罐车的情况,B=1900,=2100,= =步确定罐体尺寸及材料根据任务书要求，需设计装载质量大于8合生产实际中对长距离大质量运输的要求，初步设计罐体为长5150径1890一端封头为椭圆形设计，设计依据定封头高500段处长25一端为近似圆锥体。参考国内外同类产品及材料性能，罐体及封头材料选择16中封头处材料厚8段处厚度为5 罐体总容积1）直段处圆柱罐体容积V1（中: K圆柱筒体内壁半径（m）L圆柱筒体长度的1/2（m） 圆封头容积V2（圆形封头由半个椭圆体壳和一段短圆柱筒体组成，两端封头容积相等。由圆柱筒体容积V= ) 有效装载容积 下式计算。ea p (中: 罐体的标定装载质量（本设计标定装载质量设计为8000kg；粉料的堆密度（kg/水泥的堆密度为1200kg/ )扩大容积 料口的数目、位置等原因，装料时粉料不能充满罐体上部的所有空间，粉料在流态化过程中空隙率要增加，上界面升高，装料时也需留出这部分空间。在上部留出的空间称为扩大容积，按下式确定：扩大容积系数， a=载容积 流化