江淮冷藏车改装设计

摘 要本次设计的题目是江淮冷藏车改装设计。冷藏汽车是采用隔热车厢为保温装置，并利用不同的制冷装置，从一定程度上实现各种易腐货物的运输。在查阅相关资料，分析对比了国内外冷藏车发展现状。从而提出了这个设计的目的和意义，同时开展毕业设计的内容。本次设计中主要针对冷藏车的特点进行了整车总体布置的设计、二类底盘的选择、隔热车厢的设计、制冷系统设计、副车架设计以及整车性能进行了设计与计算。在各部分设计计算中，首先介绍原理分析对比后进行理论计算和校核，依照选用为先原则进行设计。本次设计最终选定隔热车厢填充材料为硬质聚氨酯、制冷方式为非独立式冷板制冷、整车性能优秀。通过理论计算本设计中的冷藏车性能优秀，各项性能都能达到国家标准。装设计；冷藏汽车；隔热车厢；制冷系统；整车性能of is is as of a of at I at of of of of of of on of on of of in of of of as so of is in it to In is 摘要. 我国冷藏保温汽车的现状. 国冷藏保温汽车的发展现状. 国冷藏保温汽车的生产现状. 国冷藏保温汽车制冷装置的技术现状.国冷藏保温汽车隔热厢体技术发展现状. 外冷藏车发展现状. 计主要内容. 4第2章方案分析及总布置设计. 制冷方式的原理简介. 各种制冷方式的优、缺点对比. 制冷方式的综合分析. 布置的设计. 章小结. 二类底盘选择原则. 设计参数. 盘主要参数. 功率平衡和比功率的计算.率平衡计算.功率计算. 本章小结. 13第4章隔热车厢设计. 隔热货厢的结构特点对比.热货厢的分类.热货箱结构特点的对比. 热货厢的设计及选择. 隔热车厢容积及尺寸设计.热车厢外轮廓尺寸设计. 热车厢内框尺寸. 门及附件的设计.厢门形式的选择. 件介绍. 本章小结. 18第5章制冷系统设计. 制冷系统的设计. 冷系统简介. 冷装置的选择. 隔热车厢热工计算. 热负荷计算. 冷板设计. . . 章小结. 25第6章副车架设计. 主车架的改装. 副车架的截面形状及尺寸. 副车架前端形状及安装位置. 车架与主车架的连接. 本章小结. 29第7章整车性能计算. 动力性计算. 经济性计算. 稳定性计算. 本章小结. 37结论. 39致谢. 国冷藏保温汽车的发展现状冷藏车是用来运输冷冻或保鲜的货物的封闭式厢式运输车，广义上泛指运输易腐货物的专用汽车，是公路冷藏运输的主要工具1。我国专用汽车相关的主管机构对冷藏运输车进行了多种分类，按专用设备功能将其细分为保温汽车、冷藏汽车和保鲜汽车三类：只有隔热车体而无制冷机组的称为保温汽车；有隔热车体和制冷机组且厢内温度可调范围的下限低于用来运输冻结货物的称冷藏汽车；有隔热车体和制冷机组（兼有加热功能），厢内温度可调范围在0左右，用来运输新鲜货物的称保鲜汽车。保鲜车的隔热厢体一般为一室（一个空间）也有二、三室的，以便于运输不同温度要求的货物。按制冷方式又可分为机械制冷、蓄冷板制冷、液化气体制冷（常用的如液氮和液体二氧化碳）等，以前还用过冰制冷和干冰制冷制冷装置则又有既可制冷又可加热的和仅可制冷的两种。还有就是如所有运输用专用车一样按底盘吨位分类，主要分为重型、中型、轻型、微型四个种类不同型号底盘就构成不同型号的冷藏汽车品种，通俗地称为纵向分类，按专用设备功能分类则为横向分类， 纵横交错就构成冷藏汽车的品种我国现在冷藏汽车（包括保温车、保鲜车），品种已接近500种，而发达国家则有1000余种我国目前冷藏车保有量约在30000台左右。从九十年代初期开始，我国冷藏车每年以50%左右的速度增长。到了二十一世纪开始，每年也约有20%左右的增长速度。2008年我国冷藏车的市场年增量达到5000台左右，2008年1国冷藏保温汽车的发展：1原来主要由食品进出口、商业、水产等系统按主管部门分配计划和调拨进行运输，转为自主经营的按市场需求进行运输。随着肉、鱼、禽、蛋类食品供大于求，计划供应取消，中长途调拨运输的比例减少，短途分配性运输比例大增；2随着我国公路建设的飞速发展，公路冷藏运输与铁路、水路相比，其比例不断提高，由90年代的20%发展到现在已近30%；3运输的易腐货物也从原来较为单一的冷冻肉、禽、水产发展到新鲜的肉、禽、水产占相当比例，同时水果、蔬菜、乳制品、冷饮、保健食品等保鲜食品也需用冷藏、保温、保鲜汽车运输；4由于需求的改变，车辆吨位结构比例也随即发生变化，由原来的重、中、轻（微）分别占10%、70%、20%发展到现在的占10%、40%、50%；5随着对冷藏运输质量要求的提高，冷藏保鲜汽车的占有率从10%提高到40%。与此同时，冷藏汽车的用户也从计划经济时的食品进出口、商业、水产部门发展到大型食品商场和菜场，大型连锁超市，食品、乳制品和冷饮生产企业等，还出现了专业从事公路冷藏运输的现代物流企业2。国冷藏保温汽车的生产现状随着需求的增长，我国生产冷藏汽车（含保温汽车）的生产厂家（包括专业的和兼业的）从80年代的10家经历了1990年的20多家、1995年的50多家发展到2000年的73家，并且遍布全国23个省市自治区（000年我国冷藏保温汽车企业按地区分布地名 北京 天津 河北 山西 辽宁 吉林企业数 10 1 3 2 5 5地名 黑龙江 上海 江苏 浙江 安徽 福建企业数 1 1 8 2 2 3地名 江西 山东 河南 湖北 广东 广西企业数 20 9 4 5 3 1地名 四川 重庆 贵州 陕西 甘肃 企业数 2 1 1 1 1 随着我国政府机构改革的推进，“十五”期间，汽车工业主管部门由机械工业部归入国家经贸委，后国家计委和国家经贸委合并为国家发展与改革委员会。而后，汽车安全、环保等强制性执行标准不断推出，逐步与国际接轨，市场准入门槛迅速升高，导致产品开发成本越来越高，这就促使一些小型、兼业的冷藏保温汽车企业逐步的被淘汰；而一汽、东风、长安、江淮、江铃、北京福田、上汽通用五菱、东风柳汽的、河北长城等汽车集团和主机厂开始将发展专用车作为拓展载货汽车主产品市场的重要手段，中集（主营集装箱）、重庆力帆（主营摩托车）、河南新飞（主营冰箱空调）等其他行业的大型企业也开始生产专用汽车，冷藏汽车作为厢式专用车的主要种类，也受到重视。到2005年上半年，有产品投入市场的冷藏保温汽车企业（包括专业的和兼业的）共45家，分布在十七个省、市区（据中国汽车报工业年鉴不完全统计，2000年我国冷藏保温汽车产量为2792辆，2004年冷藏、保温、保鲜汽车产量为3915辆，从2003年起，冷藏汽车企业销售收入和工业总产值均达到6亿多元，工业增加值近1亿元。2000 2004年，我国冷藏汽车的产量(004年我国冷藏保温汽车企业按地区分布地名 北京 河北 辽宁 吉林 黑龙江 上海企业数 6 3 6 1 2 1地名 江苏 浙江 山东 安徽 江西 河南企业数 3 1 5 1 2 3地名 湖北 广东 广西 重庆 贵州 企业数 1 3 3 3 1 0002004年我国冷藏汽车产量年份 2000 2001 2002 2003 2004保温汽车 合计 2792 2050 1938 2430 2169重型 170 143 261 105 86中型 594 231 644 412 460轻型 1699 838 652 1438 1148微型 329 837 381 475 475冷藏汽车 合计 1179 1087 1483 1736 1577重型 198 163 196 85 97中型 173 207 630 502 473轻型 754 529 573 1110 801微型 54 188 84 39 206保鲜汽车 合计 107 579 157 169重型 19 中型 184 30轻型 80 336 12 微型 27 40 145 国冷藏保温汽车制冷装置的技术现状我国现有的保温汽车和冷藏汽车基本上均采用机械方式制冷，因氮充冷不如机械制冷机组加燃油一样方便，蓄冷板制冷也因装备质量较大，占用较大的空间和装载质量，因此都难以取代机械制冷机组。由于至今我国冷藏车和保鲜车年产量仅2000辆左右，而且品种较多，因此难以达到批量的经济性。我国目前主要采用“热王”（三菱机组和开利，产品多为进口。事实上国内从上世纪80年代起就开始试制、生产制冷机组，襄樊汉水空调设备厂、岳阳制冷机厂（现岳阳恒立冷气设备公司）等率先开始试制，但均未形成一定规模。后来，上海冷气机厂与美国开利合资组建上海开利运输冷冻设备公司，生产轻型、中型、重型车用的独立式（制冷机组有副发动机）和非独立式（汽车主发动机带动）制冷机组。上海新江机器厂与澳大利亚国际制冷空调公司合资的上海国际空调设备公司也生产过车用制冷机组；近几年劲达公司采用韩国技术在广东中山建厂生产客车空调机和车用制冷机组这些企业均以生产汽车空调机为主，兼生产冷藏车用制冷机组，产品技术基本上能满足使用要求，但由于产量小，生产规模小，其技术性能特别是可靠性很难与美国“热王”、开利机组竞争。所以，我国冷藏车配套的制冷装置技术较发达国家落后，是制约我国冷藏车发展的一个重要因素。国冷藏保温汽车隔热厢体技术发展现状自上世纪八十年代以来，我国冷藏汽车生产企业通过对外合资合作和引进先进技术，从而在隔热厢体的生产技术水平上面有了很大的提高。现在的车厢生产，隔热材料一般采用硬质聚氨脂作， 采取注入发泡分片拼装工艺或三明治夹芯板，密封条则采用多层密封截面形状和橡塑材料。车厢的隔热性能一般均达到40 0 60 50B 50 40 30C 50 40 30孔径/ 15 13 11 截面形状尺寸取决于专用汽车的种类及其承受载荷的大小。为了提高副车架的抗扭和抗弯能力，可以采用一块腹板将副车架截面封闭起来，这样可以很大程度上提高其抗扭和抗弯的能力。加入加强板后的形状见图（车架的截面尺寸A B C (mm mm 140 100 8。车架白前端形状应采用逐步过渡的方式。可以采用图（示的三种过渡方式。(a)b)角形；(c)质副车架的前端形状对于这三种不同形状的副车架前端，在其与主车架纵梁相接触的翼面上都加工有局部斜面，其斜面尺寸见图（6.4（b）所示：0=15 20际加工中上述几种形状加工比较困难，时斜而尺寸较大。采用钢质的副车架： 70=200 30050计时副车架的横梁和纵梁采用焊接,焊接方法为手弧焊。副车架在底盘上布置时，其前端应尽可能往驾驶室靠近。1）止推连接板止推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500 10002）连接支架连接支架由相互独立的上、下托架组成，上、下托架均通过螺栓或焊接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，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。（3）采用在车架受扭转载荷最大的范围内不允许采用采用防止主车架纵梁翼面变形，应在其内侧衬以木块，但在消声器附近，必须使用角铁等作内衬3。综合考虑三种连接方式的特点，以及装配工艺性，本文设计的主副车架之间采用止推连接板与车架，主要从副车架的截面形状及尺寸、副车架前端形状和副车架和主车架的连接三个方面进行介绍。在副车架和主车架的连接上采用止推连接板和证了副车架和主车架的连接的可靠性。第7章 整车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，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。主要性能参数包括整车的动力性、经济型和稳定性等。特性是指发动机节气门全开时的速度特性，即节气门全开时发动机功率、转矩和有效燃油消耗率随转速的变化关系，它代表了一台发动机所能发出的最大动力性，是进行车辆动力性计算的主要依据。外特性一般有三种获得的方法：一是由发动机厂家或汽车底盘制造厂家提供；二是直接由发动机台架试验测出；三是由经验公式拟合得到。本设计采用第三种方法获得发动机外特性。图(示为某车的外特性曲线。从图上可以看出，发动机的输出转矩和输出功率随发动机转速变化的特性曲线为非线性曲线。工程实践表明，可用二次三项式来描述汽车发动机的外特性，即= （中 发动机输出转矩（N m）；发动机输出转速（r/a、b、c待定系数，由具体的外的性曲线决定。 从发动机铭牌上可以知道该发动机的最大输出功率用下列经验公式来描述发动机的外特性 = - （中 发动机最大输出转矩（N m）；动机最大输出转矩时的转速（r/动机最大输出功率时的转速（r/动机最大输出功率时的转矩（N m），549 。由式(可得 （藏车整车的有关参数见表(变速器参数见表(藏汽车的有关参数名 称 符 号 数 值 与 单 位发动机最大功率 3300r/10N200r/r D 载） 速器传动比档 位 1 2 3 4g 发动机外特性的数学方程式如下=1、计算各档位时的系数A、B、2和A = = （1= （2 = - = (公式（有关参数带入式中求出各档位A、B、2、示。 档的A、B、2和 A B 2 44100 44100 44100 44100 高车速 = ( =76km/大爬坡度= = = =、最大加速度 =- （- = 经济车速或多工况满载行驶百公里的燃油消耗量来评价，前者也称为等速百公里油耗Q（L/100其计算公式为 Q = （中 动机的有效输出功率（动机的有效燃油消耗量（g/kW h）；燃油的重度，汽油可取=；柴油可取=。由式（知，随着车速的不同，等速百公里油耗也不同，因此任意一挡都有一条等速百公里油耗曲线。首先，应知道该发动机的负荷特性或万有特性规律，并确定一下参数，即 、 、 、 等。(1)首先从专用汽车直接挡行驶的某一处速算出相应的发动机转速（r/ （2）然后由式（算出该车速下的整车驱动功率或发动机的有效输出功率3）根据在发动机的万有特性或负荷特性上查找相应工况点，得到该工况时的有效燃油消耗率4）由式（可计算出该车速时的百公里油耗Q。h； =为4500 取80%； 取8N/L。 = = 3660r/ =动机万有特性图得到kW h。Q = =于副车架或工作装置的布置，使装载部分如厢体、罐体的位置提高，因此其质心位置均比普通货车高，影响汽车稳定性。设计时应对整车的静态稳定性进行计算。对有些专用汽车，除了要对运输状态进行稳定性计算外，还要对作业状态的稳定性进行计算，如自卸汽车在举升卸货时，就有纵向或侧向失稳的可能行。专用汽车的静态稳定性分析，首先应计算出整车的质心位置。当专用汽车的总体布置基本完成后，即可对该车的质心位置进行计算见图（计算时可根据已有的资料，或利用实验结果，也可用计算方法来确定专用车各总成的质量及其质心位置坐标，然后按照力矩平衡方程式，求出整车的质心位置。对图（示某厢式货车纵向和高度的质心坐标计算，有（ （中 第个总成的质量（第个总成的质心至前轴中心的水平距离（m）；第个总成的质心至地面的高度（m）；a整车质心至前轴中心的水平距离（m）；b整车质心至后轴中心的水平距离（m）；整车质心至地面的高度（m）；L轴距（m）。果整车的重力作用线越过车轮的接地点，汽车就会发生翻倾状态，此时的坡度角称为最大倾翻稳定角 。再有，当汽车停放在坡道或沿坡道行驶时，如果坡道阻力大于附着力，则汽车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 = （= （中 B轮距（m）。由于侧翻是一种非常危险的失稳工况，因此，为避免侧翻，依据侧滑先于侧翻的条件有 （专用汽车的最大侧倾稳定角不小于351。同理，可以推出专用汽车纵向稳定性条件：（1）若a b，则上坡时易于后翻，有 （2）若a b，则下坡时易于前翻，有（藏车主要总成有二类底盘、副车架、隔热车厢。主要数据如下：L=3308=1582荷分配（满载）为1530/2970kg。183mm 576mm 72402 mm 62 mm 763000kg 00kg 200=行a b，上坡时易于后翻 =要从动力性、经济性和静态稳定性三个方面进行，通过计算结果可知：本次设计的冷藏保温汽车在性能上基本上是成功的，和原车的性能相差不多，基本符合总布置的设计原则。结 论本次冷藏汽车的改装设计是在已有的二类底盘的基础上添加隔热货箱和制冷装置，使汽车具有冷藏运输功能。本次设计是在选定总体设计方案的基础上，进行冷藏汽车的冷藏保温部分设计，即隔热货箱的结构设计、冷藏车整体制冷参数确定、校核制冷系统的设计。这些也是冷藏汽车设计的重要之处。在此过程中完成了以下工作。（1）了解汽车的概念、功用、结构。并在了解目前专用车改装用底盘类型及应用的基础上，确定选用二类底盘作为此次改装设计用底盘。然后，比较分析制冷方式、隔热车厢的形式等相关不同方案的优缺点，完成对其的方案选择和作出适当的改进。从而完成对整车总体设计方案的最终确定。（2）比