车辆工程毕业设计（论文）-洒水车设计【全套图纸】.doc

第1章 绪 论1.1 国内外发展状况近10年来，我国洒水车的装备技术得到了迅速发展，产品的类型、功能已能基本满足一般的作业要求。随着经济社会的快速发展、城市环境卫生容貌和人们对生活环境质量要求的不断提高，特别是2008年北京奥运会和2010年上海世博会的举办，对洒水车的装备技术提出了更高的要求。洒水车及装备将向集成化、环保化、人性化、数字化方向发展，由单一的作业功能特征向集作业、信息、监管为一体的综合功能特征方向发展，使国内环卫装备水平满足现代化国际大都市发展的需求，并建立起具有一流技术、符合中国国情的环卫作业装备系统。当今由于国外洒水汽车企业对国内市场不了解，要想进入中国市场，多会采取合资或合作的方式。国内生产企业应与外方进行积极的合作，学习其先进技术和管理方法，以尽快提高我国生产企业的技术水平和创新能力。我国原有的具有国际竞争力的洒水汽车品种以及入世后引进并形成生产能力的洒水车新品种，打入国际市场参与国际市场竞争，分析各国市场的不同需求，采取各种灵活的贸易方式，建立、健全自己的国际市场营销网络和服务体系，占领国际市场，在国际市场的激烈竞争中求生存、求发展。由于洒水车采用的多是专用设备和装备，因此生产涉及到许多相关的专利技术和专有技术。这些技术可以通过技术转让或技术许可等技术引进方式获得。但是，对于引进的技术只是加以消化、吸收是远远不够的，更重要的是在引进技术的基础上进行技术创新，形成企业的核心技术。同时，还要注意形成一个充满活力的技术群体，从而培养自己的持续性的新产品研究开发和生产能力，并将其转化为强大的市场进入和开拓能力。否则，我国洒水汽车生产企业就只能永远跟在人家后面，处于国际市场竞争的不利地位。1.2 设计的目的和意义目的：通过对洒水车的设计，使学生在设计过程中懂得了改装车的基本原理及构造，学会了基础的计算，并且学会了进行基础的匹配设计，将理论知识运用到实践中，学会了在技术快速更新的时代如何发现技术发展的趋势，在搜集资料的过程中更使信息吸取能力更上一个层次。意义:洒水车具有应用范围广，工作效率高的优点。并且随着技术的不断进步，功能在不断的强化，生产和维修的成本在逐渐减小，洒水车的广泛应用将会成为未来发展趋势，所以对洒水车的构造、水罐、喷头等各部分的选择进行了设计计算。针对目前交通堵塞的现象，以及道路安全法规的要求，对于车整体的载重质量，车身尺寸，道路要求又做出了进一步设计，为车辆在道路上行驶提供方面，同时提高行驶安全性。 为大大提高工作效率，对于水罐的容积，以及喷洒范围，取力装置都有严格要求，此次要设计一款适用于中国市区内行驶的洒水车，省油、能高速运行，但最适合低速运行的喷洒工作，载重量过大的洒水车，属于浪费，为工作带来了不便，所以有很大的优化设计空间，经过这样的改进后就可以节约大量的成本，从而就更加具有竞争力。现在关于洒水车的分析和总结性的论文并不多，通过对结构的分析，典型故障的总结以及洒水装置的设计，使对洒水车有了一次更加深刻的认识，最终的目的是为今后绿化工作，提供更广阔的空间。全套图纸，加153893706第2章 洒水车总体设计2.1 质量参数的确定2.1.1 整车整备质量整车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，加满燃料和水，但没有载货和载人时的整车质量。整备质量是一个重要设计指标，对专用汽车的动力性和经济性有很大影响，整备质量减小，可以增加装载量，节约燃料，是汽车设计工作中必须遵守的一项重要原则。所选ca1163p7k2l2e底盘的整备质量为8000kg，由于在本次设计中加装了水罐和专用工作设备，其整备质量要增大，估计其质量约为370kg。即洒水车整车整备质量为： kg （2-1）2.1.2 装载质量汽车的装载质量是指在硬质良好路面上行驶时所允许的额定装载量。对装载质量的确定，首先要考虑车辆的用途和使用条件。其次，要和行业产品规划的系列相符合，做到在装载吨位级别上分布合理，以利于专用车产品的系列化、通用化和标准化。本次设计中，洒水车的装载质量确定为7500kg。即kg2.1.3 汽车总质量汽车总质量是指专用汽车装备完好齐全，满载（规定值）货物及乘员时的质量。假设乘员质量为65kg/人，乘坐2人，汽车总质量的计算公式为： （2-2）改装后高压清洗汽车最大总质量在原车最大总质量范围内，符合质量要求。2.2 洒水车车型的选择专用汽车性能的好坏对专用汽车性能影响很大，通常专用车辆所采用的基本底盘按结构分可分为二、三、四类底盘，而该洒水车是在二类底盘的基础上进行改装设计。所谓二类底盘，就是指在基本型整车基础上去掉货厢。专用汽车底盘的选择主要是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、动力匹配等决定，目前，几乎80%以上的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。目前国内市场上底盘的种类多、品种全，如解放、东风、红岩等系列底盘性能好，价格便宜，市场保有量大，选用的底盘也多为这些系列的产品。一般专用改装车辆在选用底盘时不但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进行考虑，还从适用性、可靠性、先进性、方便性等方面进行比较分析，表2-1是常用二类底盘的性能对比列表：表2-1 底盘性能对比列表解放东风红岩适用性适用于各类载重货车及专用汽车特殊功能的要求适用于各类载重货车及专用汽车特殊功能的要求 适用于各吨位载重货车的改装设计要求可靠性工作可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命工作性能好，故障率低，零部件要有足够的强度和寿命性能可靠，出现故障率低，各部件要有足够的强度先进性动力性、经济性、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动力性、经济性、操纵稳定性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平动力性、经济性、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安装、检查保养和维修方便，结构紧凑安装、检查保养和维修方便，结构紧凑安装、检查保养和维修方便，结构紧凑价格较便宜比较便宜便宜供货来源市场拥有量多市场拥有量多市场拥有量较多常见吨位各种吨位车型各种吨位车型轻、中型载货车型通过调研与分析，并结合本次改装设计的特点，选用解放系列底盘相对较合理。确定ca1163p7k2l2e底盘作为本次洒水车的底盘，其主要技术参数见表2-2所示：表2-2 ca1163p7k2l2e底盘性能参数解放单桥绿化喷洒车主要技术参数产品名称：解放单桥绿化喷洒车外型尺寸：830026602940底盘型号：ca1163p7k2l2e货厢尺寸：(mm)总质量：16000(kg)接近/离去角：17/23()额定质量：7500(kg)前悬后悬：(mm)整备质量：8305(kg)最高车速：95(km/h)发动机：ca6de3-18e3，ca6de3-22e3，bf4m1013-18e3-10，ca6df3-18e3，ca6df3-22e3，ca6de3-18e3f，ca6de3-22e3f，ca6df3-22e3f，ca6df3-18e3f排量：6618，6618，4764，6740，6740，6618，6618，7120，7120(ml)功率：136，162，136，136，162，136，162，162，136(kw)生产厂家：中国第一汽车集团公司，中国第一汽车集团公司，中国第一汽车集团公司，一汽解放汽车有限公司无锡柴油机分公司，一汽解放汽车有限公司无锡柴油机分公司，中国第一汽车集团公司，中国第一汽车集团公司，一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂，一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂排放标准：gb3847-2005,gb17691-2005国轴数：2前轮距：1914,1800/1860,1800(mm)其它参数如下表所示：轴距：5400后轮距：1860,1800(mm)轮胎数：6轮胎规格：9.00r20,9.00-20,10.00r20,10.00-20燃料种类：柴油弹簧片数：4/4+3,10/12+8轴荷：6000/10000驾驶室乘人数：2整车备注：罐体外形尺寸(mm):长4800,长轴2100,短轴1400,罐体有效容积:11.29立方米。专用性能：1、洒水车的基本组成:防锈罐体,连通器,专用自吸式洒水泵,管网,喷洒出口,工作平台,二类底盘。2、罐体采用优质武钢碳钢板材制作，采用大型卷板机一次成型，封头及罐体结合处采用先进的弧形对接焊接工艺。3、洒水车标准配置：前冲后洒、侧喷；高位侧花洒；后工作平台，带绿化洒水高炮，可调节成柱状，射程28m；也可调节成雾状，射程15m，垂直吸程7m。4、洒水车选装配置:药盘、药泵、罐内防腐防锈、多方位进出水接头、电磁阀、气动阀等。2.3 罐体支撑座的设计为避免专用工作装置的布置对车架造成集中载荷，可采用具有足够刚性的副车架，因此可以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。对于洒水车的设计，由于加装的水罐与汽车车架的连接需要通过罐体底部的支承座和固定装置来完成，罐体支承座可相当于副车架的作用，它们都是安装在罐体的底部。本次改装采用整体式支承座，纵梁和横梁焊在一起，纵梁截面有l形或与上部零件的连接面组成长方形、梯形、直角梯形等，上部形状视罐体外形而定。横梁截面多为l形。支承座与汽车之间用固定装置连锁。2.3.1 支承座校核计算罐式汽车支承座的截面形状一般和主车架纵梁的截面形状相同，多采用如图2-1所示的槽形结构，其截面形状尺寸取决于罐式汽车的种类及其承受载荷的大小。 图2-1 支承座的截面形状参考jb/t4712.1-2007卧式容器支座用材规定：支座材料多选用q235a碳素钢。 根据机械设计手册规定，取截面尺寸为60305mm。假设容器总重（包括自重以及水的重量）为mg，则支座反力 kn （2-3）设支座长度为l，容器重量沿长度方向均匀分布，则其均布载荷 kn （2-4）建立力学模型，其受力图、弯矩图如图2-2： a） q图b） m图 c）图2-2 罐体支承座受力图根据受力图、弯矩图知： （2-5） （2-6）根据弯矩图可知，其危险截面出现在最大弯矩1/2l处，此时knmpa235mpa所以，支承座强度符合要求。2.3.2 副车架的前端形状及安装位置为了避免由于副车架截面高度尺寸的突然变化而引起主车架纵梁的应力集中，副车架的前端形状应采用逐步过渡的方式。例如采用如图2-4所示的三种过渡方式。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，其斜面尺寸如图2-3（c）所示。=1mm =15-20mm。 图2-3 副车架前端的三种形式 （a）u形 （b）角形 （c）l形2.3.3 罐体支撑座的固定装置（1）止推板连接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500到1000 mm范围内。 图2-4 止推板的连接结构 1副车架 2止推连接板 3主车架纵梁（2）罐体支承座固定装置本次改装设计采用适用范围比较广的刚性连锁，连结块分别装支承座和车架上，然后用螺栓、螺母将两者刚性连接在一起。结构见图2-5所示： 1 2 图2-5 刚性固定装置 1支承座 2车架2.4 本章小结本章主要对各类二类底盘的性价比进行比较分析以及改装洒水车质量参数的确定，综合比较分析，选用ca1163p7k2l2e底盘。对于罐式汽车的改装，由于要加装罐体支承座，本章对罐体支承座进行了设计计算，并对其连接装置进行了合理的分析选型。第3章 水路系统的设计计算3.1 水罐的设计及计算3.1.1 罐体的选材洒水洗车罐体属于常压钢制容器，根据gb150钢制压力容器规定：锅炉和压力容器用钢都可以在常压容器中使用。通过机械设计实用手册可知，15号钢由于具有极好的塑性、韧性、焊接性能和冷冲压性能，广泛用于受力不大韧性要求较高的零件。比如，化工容器、蒸汽锅炉等。能满足大部分容器的壳体的要求。所以，洒水车罐体采用15号钢板即可满足要求。3.1.2 罐体的设计要求根据专用汽车结构与设计要求，确定罐体形状，应有利于降低整车质心高度，减少自身质量，增大容积效率，减小空气阻力，并与驾驶室外形相称，使整体造型美观，所以选择罐体设计成椭圆形，由于平盖封头具有结构简单、制造方便的特点，主要用于常压和低压设备上或者高压小直径设备上，因此封头推荐采用长、短轴比值为2的标准型平盖封头。受工艺要求、制造条件以及容器安装要求等，建议容器的长径比范围在2-7范围内。根据规定：在罐内设有横向防波板，以加强罐体刚度及减弱车辆行驶中水对罐体的冲击。罐体上部开有直径为500mm的圆形孔，便于工作人员出入检查和维修，人孔附近要设置扶手和扶梯。为防止空气和水对罐体的氧化，罐体内表面要经过防腐蚀处理。3.1.3 洒水车的罐体总成 由罐身、人孔盖及其防波板等组成。罐体构造如图3-1所示。 图3-1 罐体结构图1防波板 2呼吸阀 3人孔盖 4通气管 5防波板 6罐身 7球阀（1）罐身 罐身通常用普通低碳钢板焊接而成，并在罐身两端加封头焊接而成的一个封闭容器。罐身上部设置有人孔，孔径一般为400mm500mm，以使人进入能罐内进行维修和清洁作业。罐身的横截面多呈圆形或椭圆形形状，在本设计中罐体采用椭圆形。罐身内表面先进行喷砂处理，再做涂（或喷）锌处理。（2）防波板 为了减轻汽车在行使过程中液体在容器内的波动，罐体内一般都会设有防波板。因为罐体的每个单室的大小没有 统一的标准，它取决于货物的性质及整个容器的总容量，当容器总容量小于20m时，每个单室的容量应小于4m。因为选用的车型额定载货量为4t,只要一个单室就可以了，所以在罐体内置两个防波板，一上一下，并且在下面的防波板上开一个矩形孔，有利于当液体用不完时，可以通过排放阀将液体排放干净。（3）人孔盖 位于罐体上部，采用螺栓固定，人孔盖上设有呼吸阀、通气管、装满报警器等。平常人孔盖是不打开的，只有检修时才卸下紧固螺栓，拆下人孔盖，便于工人出入检修或清洗。呼吸阀又称安全阀，该阀能自动调节容器内的压力，是压力保持在一定范围之内，这样就能保护液罐内部压力保持平衡。通气管又称排气管，其一段固定在人孔盖上，使通气管连通了液罐内部与外部。通气管的作用是当向容器里加注液体时，可以顺利排出罐体内的气体，保证液体加注能够顺利完成。3.1.4 罐体容积的确定罐体是整个路面铺装装置的盛水容器。罐体容积大小是根据车辆的额定载重量来推算的，计算一般来说，整车满载时整车总质量应不超过基础车满载时整车总质量的20%。由于ca1163p7k2l2e大型载重汽车的额定载质量为8000kg ，所以设计罐体的盛水容积为11000 kg，采用椭圆形罐体椭圆罐体容积可按下式公式计算: () （3-1） 式中： a、b椭圆长、短轴长度，m l椭圆体长度，m、封头的长度，m 罐体内附加构件的体积总和， 图31 椭圆形罐体横截面罐体参数：a = 2.1m ，b = 1.4m ，l = 4.8 m ，=0.14 m ，由于占用空间太小，可以忽略不计！所以罐体的容积为：11.29()3.1.5 壁厚的计算根据压力容器设计知识规定知：由于常压和低压容器按照强度计算公式出的壁厚较小，给制造和运输带来了困难。为了满足制造工艺的要求以及运输和安装过程中对刚度的要求，对壳体规定了不包括腐蚀余量的最小厚度。圆筒的最小厚度按照下列规定设计当时，且不小于3mm。罐体内径mm故取整壁厚为6mm。在水罐内部，水均匀分布，可等效为均匀载荷，取h=1500mm。 mpa假设支座为支点，水罐与支座接触部分为横梁，建立力学模型： a)图 b)m图c)图3-2 水罐受力分析图根据）图，得方程 （3-2） 当时，剪应力取得最大值 （3-3） 由机械设计实用手册，知：钢板厚度mm时，mpa;mpa;mpa鉴于常压容器压力较小，储存介质的危害程度也较小，因此钢板的安全系数取。 mpa； （3-4） mpa； mpa。取mpa。取横梁一段为研究对象，假设其尺寸为30mm1mm4mm，对于矩形横梁，最大切应力为平均切应力的1.5倍。 mpa150mpa.所以，强度符合要求。3.2 水泵的选型计算水泵的流量用下式确定： （3-5）式中 v 喷洒车的行驶速度（km/h）；b 洒水宽度（m）； q 洒水量（l/min）。本次设计取：洒水宽度b=6m汽车行驶速度v=10km/h调研得：水泵型号65qzb(f)40流量(m3/h): 40 扬程(m): 45 输入轴转速(r/min): 1450 轴功率(kw) : 9.25 自吸高度(m): 6.5 自吸时间(min/5m): 1.0 效率:65%该系列泵采用外混式自吸结构，泵内应存有适量的液体。泵启动后，叶轮旋转，叶轮进口处形成负压，吸入管路中的气体与泵内液体混合，通过压出室进入气液分离室。由于气液的比重差，气体从液体中分离出来，从出口管中排出，液体在气液分离室中下沉，经多次循环，直到吸入管内的气体排净而充满液体，完成自吸过程，泵开始正常输液。因此，为保证泵具有良好的自吸性能，必须满足以下条件：泵工作前，泵内的液体存量必须高于泵轴，因此泵进口处必须接一个向上弯的弯管再接一个水平管和快速接头，快速接头中心线必须高于泵轴中心线300毫米。进口管路系统必须保证不漏气。吸水管的吸入头必须浸没于水下，以免空气吸入水管。出口管道与泵出口连接时必须保证直管长度200毫米后再接弯管。3.3 管道的选择液压传动系统常用的管道有钢管、铜管、橡胶软管、尼龙管等。根据机械手册知，本次洒水车设计所采用的为钢管。由于洒水管道中水的流动多为紊流，并且其雷诺数远大于临界雷诺数2320，其计算均按紊流状态下进行。在同一流量下，如果平均流速过大，则可采用较小的管径，节省材料，但水头损失较大，反之，则需要较大的管径，浪费材料，但水头损失小。一般根据已知的流量和从经验而得出的允许的平均流速，初步计算出管径，然后按水煤气管规格选定。水管直径可按下式确定。 （mm） （3-6） 式中 q系统流量， v允许平均流速，压水管v=（1.23） m/s 连接喷头的水管直径（mm）查找水煤气管规格，可以选定与喷头连接的管道直经d = 80mm3.4 喷头设计3.4.1 喷头分类液体喷洒喷头根据结构不同有缝隙式和孔管式两种。缝隙式喷头的喷口为一道缝隙，具有一定压力的水流从缝隙处呈薄膜状喷出，并很快裂散为水滴降落到作业面上。缝隙式喷头有圆柱形和鸭掌形两种。在本设计中采用圆柱形缝隙式喷头。3.4.2 喷头的计算圆柱形喷头外形为圆柱体，柱体下面有窄而长的缝隙，结构如图3-3所示。图3-3 圆柱形喷头结构图圆柱形喷头的直径大于输水管道的直径，一般为80120mm，以起到稳定水压的作用。圆柱体下方开有一定宽度和中心角的环形槽，缝隙宽度一般为2-4mm中心角=60120。改变缝隙尺寸，可改变喷洒面积，喷洒均匀性及洒水量。缝隙宽度小，喷洒均匀性好，但局部阻力增加，必须提高水流的压力，中心角小，喷洒幅宽减小，工作效率降低。在设计中，选择喷头直径为120mm，中心角为90。（1）缝隙长度b可按下式计算 (mm) （3-7） 式中：缝隙所对应的中心角，（），一般=6090 d喷头内直径，mm所以 （mm）（2） 缝隙面积a a = ba () （3-8）式中：a缝隙的宽度，一般a = 24 mm。取a = 4 mm 所以 a = ba = 94.24=377() （3）圆柱形喷头喷口压力损失 （3-9）式中：圆柱形喷头喷口压力损失，； 流体密度，； 流体速度 ， m/s； 圆柱形喷头的局部压力损失，一般缝隙喷头的长宽比取之为b/a1。因此 2.702.80 取 = 2.70 所以 （）（3-10） （4）缝隙式喷头射程与喷幅计算 缝隙式喷头的射程r可由下面的经验公式计算： （m） （3-11）式中：p喷头工作压力，； 液体密度，； g 重力加速度，； d 喷头内直径， mm。 （m） 喷头喷幅b，用下式计算： （m） （3-12）式中 喷洒角。喷洒角应略小于缝隙所队的中心角，=（0.70.9）。中心角小时，=0.7，中心角大时，=0.9。取=0.7=0.790=63 =10.2（m） （3-13）3.5 阀体的选择水路系统中选择合适的液压阀，是使系统的设计合理，性能优良，安装、维修方便，并保证系统正常工作的重要条件。根据洒水车通用技术条件规定，水泵出水口处应设置安全装置，保证水泵的稳定工作。先导式溢流阀是常用于高压、大流量时的溢流、定压和稳压元件。因此考虑加装cc2v-6w先导式溢流阀，该阀具有压力高，调压性能平稳，最低调节压力低和调压范围大的特点。技术参数见表3-1所示：表3-1 溢流阀技术参数型号通径/mm调压范围/mpa 额定流量(l/min)公称流量(l/min)cc2v-6w160.6351602003.6 本章小结本章为水路系统的设计，主要对水罐的加工材料进行了选取，以及对其进行了强度的校核。对于水泵的选取，主要是根据其流量、压力、输入轴的功率以及要达到的性能要求进行了选取，通过各种液压阀的选取，实现低压洒水车的功能。最后对水路系统的压力损失进行了计算，经计算由于沿程阻力系数较小，所以水路体系中压力损失很小。同时还对水泵、喷头、管道，进行了标准化的设计及选取，对洒水车的洒水性能进行了初步的设计计算与匹配，对于压力损失进行了准确的计算。第4章 取力装置设计4.1 取力装置简介取力装置又称取力器，各类专用汽车的专用工作装置主要由汽车发动机提供动力源。取力器就是汽车的一种专用动力输出装置。它是从发动机取出部分功率，用于驱动各类液压泵、真空泵、空压机以及各种专用汽车工作机械，从而为自卸车、加油车、牛奶车、垃圾车、吸污车、随车起重机等诸多专用汽车的工作装置配套使用。根据取力装置相对于汽车底盘变速器的位置，取力装置的取力方式可分为前置、中置和后置三种基本类型，每一种基本类型又包括 若干种具体的结构形式。专用汽车取力器取力方式，如图4-1所示：发动机前端取力飞轮后端取力变速器上盖取力变速器左侧盖取力分动器取前置式中置式后置式取力器取力方式变速器后端盖取力变速器右侧盖取力夹钳式取力飞轮前端取力 图4-1 取力器取力方式变速器侧盖取力又可分为左侧盖取力和右侧盖取力。由于在设计变速器时已考虑了动力输出，因而一般在变速器左侧和右侧都留有标准的取力窗口，也有专门生产与之配套的取力厂家，因此这种取力器比较常用。所以在设计中，采用在变速器侧端取力，取力对象为中间轴取力齿轮。4.2 取力装置参数选择和计算由于选用车型为解放ca1163p7k2l2e大型载重汽车，该车型的技术参数为：发动机型号：ca6de3-18e3型 ；最大功率：136 kw ；最大转矩：698n/m (1400 r/min)变速器基本参数：一轴常啮合齿轮=23，中间轴常啮合齿轮齿数=48；中间轴取力齿轮齿数=40、模数=4mm、齿宽 b =22mm 。而选用的水泵的转速为1450 r/min ，功率为 9.25 kw。4.2.1 取力器动力传动如图4-2所示，动力输出采用两级齿轮传动，中间为双联齿轮。 图4-2 取力器传动示意图4.2.2 传动比的计算 根据公式 （4-1）若按发动机最大转矩时的输出转速来确定传动比，因而有 变速器内一对常啮合齿轮的传动比为 设取力器双联齿轮第一级的齿数为26，则 所以 设双联齿轮直齿轮齿数（第二级）为，则 取整后得=52，故实际的总传动比为 综上所述，可得如下齿数和传动比： 4.2.3 取力器双联齿轮啮合齿轮强度计算（1） 第一级啮合齿轮一对直齿圆柱齿轮啮合 因为中间轴取力齿轮齿数=40、模数=4mm，所以取力器双联齿轮第一级啮合齿轮的模数=4mm。根据公式 （4-2）（2）分度圆直径中间轴取力齿轮 (mm)取力器双联齿轮第一级齿轮（mm）（3）顶圆直径 根据公式 （4-3）中间轴取力齿轮 （mm）取力器双联齿轮第一级轮 (mm)（4）根圆直径根据公式 （4-4）中间轴取力齿轮 （mm）取力器双联齿轮第一级齿轮 （mm）（4）中心距根据公式 （4-5） （mm）（5）齿宽 因为中间轴取力齿轮齿宽 b =22 mm，所以取力器双联齿轮第一级齿轮（mm）（6）第二级啮合齿轮根据齿轮参数计算公式 由于结构需要，取力器双联齿轮第二级啮合齿轮得模数取3，即 m = 3。（7）分度圆直径 （mm）（8）顶圆直径 （mm）（9）根圆直径 （mm）（10）齿宽 表4-1 齿宽系数 齿轮相对于轴承的位置齿面硬度软齿面（大轮或大、小硬度350hbs）硬齿面（大轮或大、小硬度350hbs）对称布置非对称布置悬臂布置0.81.40.61.20.30.40.40.90.30.60.20.25 由于取力器属于悬臂布置，并且是硬齿面，所以选择齿宽系数。所以取力器双联齿轮第一级啮合齿轮的齿宽 （mm）4.2.4 取力器输出轴齿轮参数计算对于圆柱齿轮要想使它们正确啮合，由于模数和压力角都已标准化，所以实际上只要是它们的压力角和模数相等，并等于标准值，即（1）分度圆直径 （mm）（2）顶圆直径 （mm）（3）根圆直径 （mm）（4）齿宽 与取力器输出轴齿轮啮合的齿轮宽度为mm。4.2.5 取力器双联齿轮轴及输出轴计算轴的直径可由下式计算 （4-6）式中 p 轴传递的功率 (kw)； n 轴的转速（r/min）； d 轴的直径 （mm）； c 与轴材料有关的系数。表42 轴常用材料和c值轴的材料cq235, 20122016013535203013511845304011810740cr,35simn,38simnmo405210798根据轴的材料并考虑弯矩的影响，查表取c=107，再查机械手册，齿轮传动效率为0.96，轴承传动效率为0.98。双联齿轮轴传递的功率 （kw）动力输出轴传递的功率 （kw）双联齿轮轴转速 （r/min）动力输出轴转（r/min）双联齿轮轴轴径 （mm） 取整=30mm动力输出轴轴径 （mm） 取整=28mm4.2.6 取力器轴承的确定按国家规定的轴承标准选定：取力器双联齿轮轴两端支承轴承选用深沟球圆锥滚子轴承30206，外径d62mm，内径d=30 mm，宽b=17.25mm。动力输出轴两端轴承选用角接触球轴承7206ac，外径d=62mm,内径d=30mm,宽b=16mm。 4.3 轴及轴承的校核4.3.1 轴的校核在取力器运转的过程中，输出轴的载荷远大于支撑轴的载荷，故只需对输出轴进行校核即可。输出轴在运转的过程中，所受的弯矩很小，可以忽略，可以认为其只受扭矩。此中情况下，轴的扭矩强度条件公式为 （4-7）式中：-扭转切应力，mpa； t-轴所受的扭矩，nmm； -轴的抗扭截面系数，； p-轴传递的功率，kw； d-计算截面处轴的直径，mm； -许用扭转切应力，mpa。其中p =98kw，n =1450r/min,d =28mm；代入上式得： 由查表可知=55mpa，故，符合强度要求。4.3.2 轴承的校核动力输出轴两端的轴承为角接触球轴承，型号7206ac。（1）当量动载荷的计算轴承当量动载荷的计算式为 式中 轴承所受的径向载荷；轴承所受的轴向载荷；径向载荷系数；轴向载荷系数；查看参考资料，由于=0，所以 x = 1，y = 0。 = 862（n） （2）轴承寿命计算轴承基本额定寿命的计算式为式中 轴承的基本额定寿命（）； 寿命指数，球轴承=3。所以 (h) 故合格。4.4 键的校核中间轴矩形键选用bh=108规格的圆头普通平键，其深度t=5.0mm，宽度b的极限偏差为+0.018。普通平键连接的主要失效形式是工作面被压溃。假定载荷在键的工作面上均匀分布，则普通平键连接的强度条件为： 式中：t传递扭矩，176n.mm，取中间轴的传递扭矩。k键与轮毂槽的接触高度。键的工作长度；轴的直径；键、轴材料最弱的许用挤压应力，选=100mpa。 故安全。第五章 洒水车基本性能参数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选择是否合理，使用性能参数能否满足要求。最基本的性能参数计算包括动力性计算、经济性和稳定性计算。5.1 动力性计算5.1.1 发动机外特性发动机外特性是指发动机油门全开时的速度特性，是汽车动力性计算的主要依据。在外特性图上，发动机的输出转矩和输出功率随发动机转速变化的二条重要特性曲线，为非对称曲线。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 (5-1) 式中 发动机输出转矩，nm； 发动机输出转速，r/min；、待定系数，由具体的外特性曲线决定；、可由多种途径获得,下面是常用的两种计算方法。 （1）无外特性曲线时，按经验公式拟合外特性方程式如果没有所要的发动机外特性，可从发动机铭牌上知道该发动机的最大输出功率及相应转速和该发动机的最大转矩及相应转速时，然后用下列经验公式来描述发动机的外特性: (5-2) 式中 发动机最大输出转矩nm； 发动机最大输出转矩时的转速r/min； 发动机最大输出功率时的转速r/min；发动机最大输出功率时的转矩nm，。由上式，可得 (5-3) 发动机外特性曲线是在室内试验台架上测量出来的，应对台架试验数据用修正系数进行修正，才能得到发动机的使用外特性。（2）已知外特性曲线时，根据外特性数值建立外特性方程式如果知道发动机外特性曲线时，则可利用拉格朗日三点插值法求出公式中的待定系数、。在外特性曲线上选取三个点，即、，、，、，依拉氏插值三项式有: 将上式展开，按幂次高低合并，然后与（5.1）式比较系数，即可得三个待定系数为： 确定发动机外特性曲线方程，表（5-1）详细的列出了洒水车整车参数。 即得发动机外特性的数学方程如下： 表5.1高压清洗汽车部分整车参数名称符号数值与单位发动机最大功率136kw发动机最大功率时的转速2100r/min发动机最大转矩698nm发动机最大转矩时的转速14001800r/min车轮动力半径0.44m车轮滚动半径0.44m主减速比6.23洒水汽车迎风面积5.0m2洒水汽车总质量(满载)19200kg5.1.2 汽车行驶方程高压清洗汽车在直线行驶时，驱动力和行驶阻力之间存在如下平衡关系： (5-4) 式中 驱动力； 滚动阻力；坡道阻力； 空气阻力；加速阻力。（1）驱动力ft的计算高压清洗汽车在地面行驶时受到发动机限制所能产生的驱动力与发动机输出转矩的关系为： (5-5) 式中 变速器某一挡的传动比；主减速器传动比；传动系统某一挡的机械效率；驱动轮的动力半径，（m）；发动机外特性修正系数。（2）滚动阻力的计算高压清洗汽车的滚动阻力由下式计算： (5-6)式中 高压清洗汽车的总质量 kg； 道路坡度角（）； 滚动阻力系数。滚动阻力系数取决于轮胎的结构形式及气压、车辆的行驶速度、路面条件等因素19。当车速在km/h以下时，可取常数；当车速超过km/h时，可用经验公式来求得。（式中、分别为常数项、比例系数、高压清洗汽车行驶的速度。）（3）坡道阻力fi的计算高压清洗汽车上坡行驶时，整车重力沿坡道的分力为坡道阻力，其计算公式为： (5-7) （4）空气阻力f的计算大量试验结果表明，汽车的空气阻力与车速的平方成反比，即 (5-8) 式中 空气阻力系数，高压清洗汽车可取为0.50.9；迎风面积（m2），可按估算，为轮距（m），为整车高度（m）。（5）加速阻力fj的计算加速阻力是汽车加速行驶时所需克服的惯性阻力，有： (5-9) 式中 汽车加速度（m/s2）；汽车整备质量（kg）；传统系统回转质量换算系数。5.2 燃油经济性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，它可以根据发动机的负荷特性或万有特性来计算。首先根据高压清洗汽车的行驶初速度开始，计算出相应的发动机转速，有： (5-10)然后计算出洒水汽车在该车速时的整车驱动功率或发动机的有效输出功率（平坦路面上匀速行驶时，=0，=0） （kw）(5-11) 根据和的计算值，在万有特性图上查出有效燃油消耗率（g/kwh），再利用下式计算百公里燃油消耗量（kg/100km）： (l/100km) (5-12) 式中燃油的密度，（kg/l）。汽油可取=6.96n/l7.15n/l；柴油可取=7.94n/l8.13n/l。随着车速的不同，各挡位燃油消耗量也不同，下面来计算一下洒水汽车在最高挡时经济速度（5065km/h）下的燃油消耗量，代入式得：由公式得： = 29.5kw得：kg/100km5.3 洒水汽车稳定性计算由普通汽车底盘改装成的专用汽车，其质心位置均较普通货车为高，其原因是由于副车架或工作装置的布置，使装载部分的位置提高了，因此需对整车的静态稳定性重新进行计算。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。当高压清洗汽车的总布置基本完成后，即可对该车的质心位置进行计算。计算时可根据已有的资料，或利用试验结果，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。根据ca1163p7k2l2汽车，可估算出洒水汽车满载轴荷分配情况，初定前轴4890kg，后轴11110kg,轴距距离是4400mm，则整车重心离前轴长为：m离后轴中心距离为：m重心离地高度估算为m。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。另一方面，当车辆停放在坡道或在坡道行驶时，若坡道阻力大于附着力时车辆由于附着力不足而向下滑移，同样也