双层畜禽运输车的改装设计

摘 要随着我国国民经济的发展，人民生活水平的提高。人们对禽类、肉类制品的需求量急剧增加。而畜禽的养殖场地远离市区，这样就需要将鲜活畜、禽运输到指定地点。因此畜禽运输车的市场需求量也较大。为了能够同时运输禽类和中大型动物，满足消费者和养殖业者的需要，并且从大幅度的提高运输效率、降低运输成本、减少运输途中的货损和货差，提高运输的安全性和减少污染保护环境的方面考虑，设计制造双层畜禽运输车成为专用汽车发展道路上的一项重要任务。首先分析了现在畜禽运输车的现状和不足之处，明确了双层畜禽运输车的主要优点。在此基础上，通过对整体方案的分析选择、举升机构的计算校核、液压系统的选择与设计、辅助装置的选择与设计及对整车的性能分析，利用后设计出的双层畜禽运输车能够满足工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的加工和使用要求。关键词：双层；运输；畜禽；改装；设计of of on to So of In to of of of of of of of of 摘 要.概述.研究的意义目的.研究的主要内容.概述.活动底板的设计计算.方案的选择.液压缸的设计.径等参数的计算.液压缸主要零件结构、材料及技术要求.封和防尘.本章小结.液压泵的工作原理.液压泵的形式.液压泵主要参数及型号.液压泵主要参数的确定.液压系统原理.本章小结.副车架主要尺寸参数设计计算.喷淋装置的设计计算.登坡板的结构与设计计算.滑轮）的直径.支承座的结构与设计计算.上层活动底板上升所需定滑轮和钢丝绳直径的计算.本章小结.概述.汽车动力性能分析.汽车燃油经济性.本章小结.A.B.汽车车厢采用栅栏结构，主要适用于运输牲畜、家禽等。具有双层车厢结构的栅栏式运输车运输效率高，适用与长途运送牲畜、家禽等。栅栏式牲畜运输车均设有便于牲畜上下的门梯。该门梯通常利用后厢板翻下作为登坡板，也有的采用电动绞盘提升登坡板。在栅栏式牲畜运输车中，双层车厢运输车最为常见。对于双层车厢牲畜运输车，根据其第二层车厢底板的结构特点可分为可拆卸式底板、液压折叠式底板和液压升降式底板三种类型。本设计采用液压升降式底板。该型式的第二层车厢底板由分布与车厢后面两个角的两个液压缸和钢丝绳实现上升和下降。装载时，首先将活动底板搁在底层底板上。当装满牲畜后，将其举升到一定高度后锁止，然后装载底层车厢；卸载相反。这种型式的牲畜运输车优点是装载、卸载都非常方便，必要时可将活动底板降落在底层底板上，作一般货车使用。民生活水平的提高。人们对禽类、肉类制品的需求量急剧增加。而畜禽的养殖场地远离市区，这样就需要将鲜活畜、禽运输到指定地点。因此畜禽运输车的市场需求量也较大。而双层畜禽运输车既可以运输鸡、鸭、鹅等禽类，也可以运输猪、牛、羊等中大型动物，满足消费者和养殖业主的需要，因此双层畜禽运输车近年来国内市场需求量越来越大，市场前景十分广阔。专用汽车的研制、生产和应用不仅在实现门到门的专业运输和作业方面受到社会的广泛重视和欢迎，而且在大幅度的提高运输效率、降低运输成本、扩大汽车的应用领域等方面都发挥着重要的作用，汽车运输的专业化，可以减少运输途中的货损和货差，提高运输的安全性，同时减少了污染，保护了环境。随着经济的发展，畜禽运输车呈现出重型化、智能化、高档化，多极化发展的趋势。虽然中国专用汽车发展取得了很大进步，但是，中国专用汽车行业整体上与欧、美、日等国家和地区的先进水平相比，国内专用汽车市场开发比较缓慢，市场细分程度不够，产品雷同性大，不能满足用户个性化需求，低水平竞争还比较严重，主要体现在一下几个方面。（1）生产企业过多过散，目前中国大多数专用汽车生产企业的症状是：厂点分散，规模较小，开发能力较弱。（2）产品结构不合理，由于中国正处于发展中国家向发达国家转变的过程中，基础设施建设还处于高峰期，所以中国专用汽车市场的需求还是以运输物资、满足基础设施建设为主，加上中国劳动力资源比较丰富，该市场形态决定了中国专用汽车现阶段呈现结构形式单一、功能单一、低附加值产品过多的状况。（3）科技含量高的产品缺乏自主研发能力。（4）生产工艺工装水平低。（5）专用底盘的开发生产与市场需求仍有差距。（6）专用汽车市场的拓展受到一定的限制。最大的优点是具有自重轻、仓栅栏杆可半拆、全拆和随意升降、方便实用、安全可靠等，并可根据用户要求设计制作双层鲜活动物运输车、瓜果蔬菜运输车等。适合广大用户的中短途公路运输使用，也可作普通载货汽车使用，在高度发达的公路运输业，特别是现代物流产业的飞速发展。仓栅式运输车必将得到迅速的推广、普及。是城市、城际物流运输市场开发的经济型产品。同时在双层畜禽运输车的研究和生产过程中，也带动了钢铁，化工等其它很多行业，又提供了大量的工作岗位，减轻就业压力，并日趋完善，成为系列化多品种的产品。因此，双层畜禽运输车的发展是很有必要的。过查找书籍，以及在网络上查找的资料，我了解了我所做双层畜禽运输车的基本状况；特别是专用车的设计特点及设计思路，还有在以后的设计中有可能面临的问题，进行了细致的了解与阐述。本设计主要进行双层畜禽运输车的整车设计，二类底盘的选型，举升液压系统主要技术参数的计算，车厢设计，以及根据畜禽的运输需求而增设的降温喷淋系统。整车性能分析，利用章对双层畜禽运输车状况进行了分析，了解了我国双层畜禽运输车行业与欧美等国家的差距与需要发展的地方。目前，我国改装车市场最大销售量约25万辆左右，改装量最大的除了客车外，主要有厢式车、罐式车、自卸车等主要车型。但是总体来看，这些专用车均存在技术附加值低、工艺较落后等问题。从品种来看，我国改装车品种较少，仅有400多个品种。那么，未来改装车市场到底是什么市场呢？肯定地说，应该向多品种、高、精、尖方向发展。经过本章的学习了解，相信在下几章的设计学习中会有了依据，为本次设计开了一次好头。动底板的结构和车厢结构为其重要组成部分，它直接关系到双层畜禽运输车的使用性能和整车布置，它是决定双层畜禽运输车改装设计优劣的主要因素。因此首先对活动底板进行设计。结构由两根通长槽型纵梁、四根横梁和底面分布矩形加强筋的薄钢板组成。纵梁作为上层活动底板的主要承载元件，也是车架中最大的加工件，其形状应力求简单。其中载货汽车的车架纵梁延多取平直且断面也不变或少变，以简化工艺。因此载货汽车的断面多采用开口朝内的槽型，槽型断面粱的弯曲刚度大、强度高、工艺性好，零件的安装与紧固方便。同时，由若干根横梁将左右纵梁连接在一起，构成一完整的车架，其中横梁起支承上层活动底板，保证车架有足够的扭转刚度，限制其变形和降低某些部位的应力的作用。本车上层活动底板初选等宽的梯形车架，车架宽度为2250架长度为6000梁采用槽型钢结构，槽型钢型号：14#B（140*60*8），横梁钢板厚度都采用8架材料采用钢板和加强筋的材料采用45。于条件限制，为了计算弯曲力矩，将车架纵梁承受载荷简化为均布载荷，当车架纵梁承受的是均布载荷时，车架的简化计算可按下述进行，但需要一定的假设即认为纵梁为简支梁，忽略不计局部扭矩的影响。由以上可画出上层板车架的等效粱受力及剪力和弯矩示意图：层板额定载荷时的剪力和弯矩图由以上示意图可知：纵梁所受到的最大弯矩：82 （中：q载荷集度(N/m)；x所求截面距支座m ；最大弯矩 。 （中： 纵梁所受剪力 N 。 s 31362它们代入式(则可求出纵梁的最大弯应力。 （ （中：n 疲劳安全系数， 5.1n ；动载荷系数， .2W纵梁在计算断面处的弯曲截面系数。对于槽型断面纵梁： 6 )6( （中：h槽型断面的腹板高 m ；b翼缘宽 m ；t梁断面的厚度 m 。 300009333.0 w =345层板的剪力和弯矩均符合要求。用叠加法可求得梁的最大挠度最大转角 ，然后进行上层板梯形车架弯曲变形的校核。当粱的形式为下图所示时，粱的挠曲线方程为： 224312 20 的转角方程为： （中： F 作用在梁上的力，规定其向下为正，向上为负；E梁构成材料的弹性模量， 0E ；I为梁的惯性矩。查阅槽钢标准可知：14#最大挠度 94 5 2 由计算的挠度和转角，参照选材的许用挠度和许用最大转角，均在许用数值之内。纵梁的最大挠度应予以限制。这就要求对纵梁的弯曲刚度进行校核。如果把纵梁看成支承跨度据材料力学给出的截面极惯性矩度f 与刚度8 3 （知 83 （据德国对各种汽车车架的实验结果表明，当轴距的单位为使纵梁在满载时的挠度在容许值以内，则应使 12/ 3 或应使 312 。大多数汽车的 3/在20此，取 3/为20 ，已知上层板所需转载 质量为4000层板的跨度l=6000性模量 此跨度P （8 3 时得知 43 232020 通过以上计算可知，上层板的挠度符合要求。及上层板和车厢质量。查阅相关资料可知此选择主要技术参数如下表：值汽车总长/升高度：2、上升时速度：s；3、下降时速度：s； 4、最大举升质量：5吨。、液压缸承受最大的负载力。2、输出最大速度或动作时间t。3、液压缸最大行程L。由一级活塞和两级活塞套叠而成，直径最小的一级为柱塞。在两级活塞的底部各有1个单向阀，它们在正常运行时是关闭的，从而形成独立的容腔1和2，容腔3通过油口和液压系统相连。当液压缸上行时，压力油进入容腔3，推动最大一级活塞向上移动，缸筒与活塞之间的环形体积缩小，其中的油液通过活塞杆上的侧向小孔进入下一级活塞腔，使较小一级活塞也向上移动，相似的环形容腔的油液进入下一级，推动最小一级的活塞向上移动。通过合理设计有关几何参数，就能实现三级的同步动作，而且相对速度相同。下行过程也可以做同样的分析。值得注意的是在运行过程中，由于各容腔的压力 321 ，所以两个单向阀始终关闭，在下降行程接近极限位置时，单向阀阀芯的导向杆碰到缸底，使阀口打开，油液流出直至各级间达到平衡状态，使其消除累积的同步误差。具有同步伸缩是这种三级液压缸的最大特点，而且缩回速度远大于伸出速度，因而使三级同步伸缩液压缸比一般的三级伸缩液压缸工作效率提高了几倍。另外由于三级同步伸缩液压缸的工作速度连续平稳，并且当负载变化时，液压缸中的工作压力又能随负载平稳自行调节，是这种液压缸工作时，既平稳又无冲击振动，大大改善了液压系统的工作性能。而且这种三级同步液压缸具有一般性，其工作原理同样适用于二级、四级及多级同步伸缩液压缸。级同步液压缸受力分析简图油缸选型主要依据所需的最大作用力 及最大工作行程来确定的。根据液压系统中油缸的工作特点， 24 （中：i第p液压系统额定工作压力（系统效率，通常按=密封要求也越高，成本亦随之上升；根据机构的类型及其工作特点，取 10P 床 农业机械或中型工程机械 液压机、重型机械、起重运输机械磨床 组合机床 龙门刨床 拉床工作压力P/（5 28 810 1016 2032其中，单个液压缸的最大作用力： 450022 （式（知： （B/ 10 12 16 20 25 32 4050 63 80 （90） 100 （110） 125 （140）160 （180） 200 （220） 250 （280） 320 （360）400 （450） 500取第一级液压缸内径 31 因 1122 2 2233 2 （以 22 112 22 33 223 42 （公式分析，如不计缸筒壁厚时，有 321 （2 （ （002 ；取第三级液压缸内径 253 。、5，为了减少冲击（即不使往返运动速度相差过大），一般推荐v塞运动速度受结构的限制，s7 d=受压也受拉，而且工作压力d （中，可求得 1 B/ 5 6 8 10 12 14 16 18 2022 25 28 32 36 40 45 50 56 6370 80 90 100 110 125 140 160 180 200220 250 280 320 三级同步液压缸壁厚、外径等参数的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可以分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径比值D/ 10的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算： 2 （中： 液压缸壁厚；D液压缸的内径；试验压力，取 16 缸筒材料的许用应力。其值为：锻钢： =110120钢： =100110管： =100110强度铸铁： =60铸铁： =25 0 610 =15 =100110以选 =110 值代入（3中，可求得 2 11 2 22 2 33 液压缸壁厚度算出后，即可求出缸体的外径为 111 2 22 2 33 2 值分别代入式（式（式（，可求得 22 33 分别取 21 ； 142 ； 433 。液压缸无杆腔面积： 24211 24222 24233 液压缸有杆腔面积： 242211 2421222 2422233 导向长度H： 35 2S 60塞宽度B( 40向套滑动面长度A ( 53知： 500 ； 1000S ； 63D ； 45d ； 21 ； 21 ； 。求固有频率 140 1 2 中： M 取起升总质量为4500液压缸行程 ( )E油弹性模量 (Kg )s ,查表取 7 0E Kg ； 有杆腔面积与无杆腔面积比；求最小加速时间5t =) t t =总循环时间 ( )s ，据液压手册选取；求最大加速度 t245.4 液压缸运动过程中需要达到的最大压力 其中： 1 1 =筒外径强度校核当 时，按下式校核强度，即 式中： 缸体材料的许用应力 ( )取 110 ；最高工作压力 ( )试验压力( )工作压力小于20P P ， 10； 液压缸缸筒厚度 ( )m ；D液压缸内径 ( )m ； 强度系数，对于无缝钢管， 1 ；c壁厚公差及腐蚀的附加厚度，通常圆整到标准厚度值；通过以上计算，缸筒外径强度满足设计要求。2、活塞杆直径强度及稳定性校核活塞杆直径强度按下式检验强度，即 中： 液压缸负载 ( )N ； 缸底材料的许用应力 ( )当安装杆长度d 10，并且杆件承受压载荷时，则需校验稳定性。液压缸承受的压负载 不能大于液压缸保持工作稳定性所允许的临界负载 液压缸的稳定条件为： kL n式中 液压缸临界负载 ( )N ；稳定安全系数，通常取24。按等截面法，将活塞杆与缸体视为一个整体杆件，可按欧拉公式计算临界负载，即：22 Pk n 则： kL n 式中 活塞杆截面二次极矩 4( )m ，)m 对于实心杆， 64pI d ；E活塞杆材料弹性模量，对于钢材 0E ；n末端条件系数， 1n ；L活塞杆计算长度 ( )m ；根据以上计算活塞杆直径强度及稳定性校验满足强度要求。体端部联接模式采用简单的焊接形式，其特点：结构简单，尺寸小，重量轻，使用广泛。缸体焊接后可能变形，且内径不易加工。所以在加工时应小心注意。主要用于柱塞式液压缸。2、缸体的材料液压缸缸体的常用材料为20、35、45号无缝钢管。因20号钢的机械性能略低，且不能调质，应用较少。当缸筒与缸底、缸头、管接头或耳轴等件需要焊接时，则应采用焊接性能比较好的35号钢，粗加工后调质。本设计采用45号钢，并应调质到241285体毛坯可采用锻刚，铸铁或铸铁件。铸刚可采用铁可采用殊情况可采用铝合金等材料。3、缸体的技术要求(1)缸体内径采用9配合。表面粗糙度：当活塞采用橡胶密封圈时，.4 m ，当活塞用活塞环密封时，.4 m 。且均需衍磨。(2)缸体内径0或11级精度选取，圆柱度公差值应按8级精度选取。(3)缸体端面4)当缸体与缸头采用螺纹联接时，螺纹应取为6级精度的公制螺纹。(5)当缸体带有耳环或销轴时，孔径或轴径的中心线对缸体内孔轴线的垂直公差值应按9级精度选取。(6)为了防止腐蚀和提高寿命，缸体内表面应镀以厚度为3040 m 的铬层，镀后进行衍磨或抛光。注说明整体联接螺纹连接半环联接 用于工作压力较大而活塞直径又较小的情况常用的联接方式用于工作压力、机械震动较大的情况下这里采用螺纹联接。2、活塞与缸体的密封结构随工作压力、环境温度、介质等条件的不同而不同。用的密封结构密封形式 备注说明间隙密封活塞环密封于低压系统中的液压缸活塞的密封适用于温度变化范围大，要求摩擦力小、寿命长的活塞密封密封性能好，摩擦系数小；安装空间小，广泛用于固定密封和运动密封用在20复运动速度较高的液压缸密封结合本设计所需要求，采用、活塞的材料液压缸常用的活塞材料为耐磨铸铁、灰铸铁（钢及铝合金等，这里采用45号钢。4、活塞的技术要求(1)活塞外径7、8级精度选取。(2)端面按7级精度选取。(3)外径9、10或11级精度选取。部结构活塞杆的端部结构分为外螺纹、内螺纹、单耳环、双耳环、球头、柱销等多种形式。根据本设计的结构，为了便于拆卸维护，可选用内螺纹结构外接单耳环。2、活塞杆材料活塞杆有实心和空心两种。实心活塞杆的材料为35、45号钢；空心活塞杆材料为35、45号无缝钢管。本设计采用实心活塞杆，选用45号钢。3、活塞杆的技术要求(1)活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为229