关 键 词：

515 绿化洒水车设计（三吨载重量）底盘变速箱改造设计与校核（有cad图） 绿化 洒水车 设计 载重量 底盘 变速箱 改造 校核 cad

资源描述：

515 绿化洒水车设计（三吨载重量）底盘变速箱改造设计与校核（有cad图）,515,绿化洒水车设计（三吨载重量）底盘变速箱改造设计与校核（有cad图）,绿化,洒水车,设计,载重量,底盘,变速箱,改造,校核,cad

内容简介：

河 南 科 技 大 学毕 业 设 计（论 文） 题目 绿化洒水车设计（三吨载重量）底盘变速箱改造设计和校核姓 名 屠海峰院 系 车辆与动力工程学院 专 业 车辆工程指导教师 马源 2007年6月 14日毕业设计（论文）包含内容及装订顺序1. 毕业设计（论文）任务书2. 中英文摘要（含关键词）3. 目录4. 前言5. 正文6. 结论7. 参考文献8. 致谢9. 附录10. 外文资料译文河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）院系： 车辆与动力工程学院 2007 年 4 月 15 日课题名称绿化洒水车设计（三吨载重量）底盘变速箱改造设计和校核学生姓名屠海峰专业班级车辆031课题类型工程设计指导教师马源职称副教授课题来源生产1. 设计（或研究）的依据与意义在国家宏观经济持续向好的背景下，我国的汽车产业取得了突飞猛进的发展，而且增长依然强劲，发展前景普遍看好。而作为汽车产业重要组成部分的专用汽车，在各种利好因素的推动下，产销规模迅速膨胀，现有产品优化升级和新产品开发速度不断加快，技术水平有了明显提升。随着精神文明建设的深入发展和人们对于环境保护的日益重视，洒水车作为一种城市洒水和公路养护的专用作业车辆，其功能越来越细化，使用范围越来越来广，而且作业频次的提高和连续作业时间的延长，也对其使用的可靠性提出了更高的要求。因此，设计一辆安全、可靠、耐用的洒水车的市场前景很广阔，市场潜力巨大，同时也能积极响应自主创新的政策。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述国外最早发展专用汽车产品的是美国和西欧的一些国家。二战后，相继在日本、前苏联等国得到了一些发展，国外专用车企业对其产品外观质量的重视程度给人留下了深刻的印象，有许多零部件制作得非常精致，镇可以说是一件工艺品。其中值得一提得是日本专用车企业，他们设计得罐式车绝大多数采用铝合金和不锈钢材料做罐体。这样既能减轻车辆自重，又能提高罐体的抗腐能力。大多数国外企业采用的车架都是镀锌的，这样既可以防腐蚀又可以起到美观的作用。有些车辆采用的侧面防护采用不锈钢钢管制作的，既美观又可以起到很好的防护性能。设计专用车采用的取力器、水泵，效率高，可靠性好，稳定性强。国内专用车开发和研制相对比较晚，到目前为止，虽然数量比较多，但质量还是与国外专用车企业有差距的。具体体现在以下几个方面：1、国内企业采用的专用车车架只是涂漆的，这样很容易腐蚀且不美观，有些汽车没出厂就已是锈迹斑斑了。2、国内企业专用车产品在尺寸精度、外观设计及外部涂层的光亮程度等方面，都远远落后与发达国家。3、洒水车的侧面防护装置甚至算不上真正的工业产品。4、洒水车的取力器、水泵，效率低，稳定性，而且常出现漏水、漏油的现象。3. 课题设计（或研究）的内容 1、收集有关资料，学习掌握特种车辆（洒水车）的工作原理和一般设计方法， 2、选取合适的通用底盘，熟悉了解和掌握其基本性能和参数， 3、完成总体布置和总装图绘制（要求手绘），主要完成水箱设计，外形选择和容积计算及安装固定， 4、图纸量不少于三张零号图纸，设计说明书不少于12000字，进行必要的强度校核，工艺分析和技术经济分析，译文一篇（不少于10000字）。4. 设计（或研究）方法 收集资料、制作方案洒水车底盘的选择洒水车总体布置（取力装置布置、水泵布置、管道布置）洒水车作业时的稳定性分析写设计说明书5. 实施计划1、收集资料制订方案开题一周；2、总体设计（总装图）四周；3、部装图和零件图设计五周；4、编写设计说明书和译文翻译两周；5、准备答辩半周；6、机动时间半周。指导教师意见指导教师签字： 年 月 日研究所（教研室）意见研究所所长（教研室主任）签字： 年 月 日I绿化洒水车设计（三吨载重量）底盘变速箱绿化洒水车设计（三吨载重量）底盘变速箱改造设计和校核改造设计和校核摘摘 要要洒水车作为一种城市洒水和公路养护的专用作业车辆，其功能越来越细化，使用范围越来越来广，而且作业频次的提高和连续作业时间的延长，也对其使用的可靠性提出了更高的要求。因此，设计一辆安全、可靠、耐用的洒水车的市场前景很广阔，市场潜力巨大，同时也能积极响应自主创新的政策。本次洒水车的设计主要是在原有二类底盘的基础上，通过改变原有变速器一、二档的传动比，使其增加来增大扭矩；然后通过取力器从变速器中间轴常啮合齿轮取力，通过传动轴从而带动水泵工作。水泵通过安装在底盘车架上的水箱总成和管路总成，根据作业工况的不同进行喷洒作业。其中原有变速器一、二档传动比的改变主要是洒水量的要求而进行的。一档传动比的改变主要是适应于洒水量多的作业工况，因为一档传动比大，车速慢，在水箱容积和洒水宽度不变的情况下，洒水距离短，洒水量就多。而二档传动比的改变主要是适应于洒水量少的作业工况，因为二档传动比相对小些，车速快，在水箱容积和洒水宽度不变的情况下，洒水距离长，洒水量就相应的变少。关键词：洒水车，底盘，变速器，取力器，洒水量IIREBUILT DESIGN AND CHECK OF CHASSIS GEAR-BOX OF GREEN SPRINKLER (3 TONS DEADWEIGHT)ABSTRACTWatering Machine as a city and highway maintenance sprinkler special operations vehicles, its function increasingly refined, and serviceable range become wider, but the operating frequency of continuous improvement and the extension of operating hours, also on the reliability of the use of a higher demand. Therefore, the design of a safe, reliable, durable sprinkler has broad prospects and give huge market potential, it can also respond positively to the policy of independent innovation.The design for sprinkler can mainly increase torque by increasing the transmission ratio of the first and the second stall of original transmission on the basic of the chassis. Then take-power transmission devices from the intermediate shaft normally engage gears, through the drive shaft drive pump working work. Through the installation of pumps to the chassis frame assembly on the tank and piping assembly, operating under different working conditions for spraying operations.Design of transmission ratio of the first and second stallof transmission depends on the quantity of spraying water. The first stall transmission ratio change is mainly adapted to the sprinkler volume of operating conditions, as a stall transmission ratio, slow speed, volume in tanks and sprinkler width of the same circumstances; a short distance from the sprinkler, sprinkler volume is high. And the second stalls transmission ratio change is mainly adapted to the less watering working status, because two stalls drive more than a relatively small, rapid speed, volume in tanks and sprinkler width of the same circumstances, a long distance from the sprinkler, sprinkler volume corresponding decrease.Key words：Watering Machine，chassis，transmission，Power-take ，Sprinkler IIIvolume IV目目 录录第一章第一章 前言前言.1第二章第二章 洒水车总体设计洒水车总体设计.32.1 洒水车设计的特点和要求.32.2 洒水车的总体布置参数.32.3 洒水车各总成质量.42.4 洒水车轴荷质量计算与质心位置的确定.6第三章第三章 变速器改装与设计变速器改装与设计.93.1 、档传动比的确定.93.2 、档齿轮齿数的确定.103.3 变速器轴直径选择与校核.133.4 变速器齿轮校核.183.5 变速器轴承选择与校核.233.6 变速器轴键选择与校核.26第四章第四章 取力器的设计取力器的设计.28第五章第五章 水管的设计水管的设计.33第六章第六章 水箱的设计水箱的设计.36第七章第七章 洒水车的经济分析洒水车的经济分析.41第八章第八章 结论结论.43参考文献参考文献.44致谢致谢.451绿化洒水车设计（三吨载重量）底盘变速箱绿化洒水车设计（三吨载重量）底盘变速箱改造设计和校核改造设计和校核摘摘 要要洒水车作为一种城市洒水和公路养护的专用作业车辆，其功能越来越细化，使用范围越来越来广，而且作业频次的提高和连续作业时间的延长，也对其使用的可靠性提出了更高的要求。因此，设计一辆安全、可靠、耐用的洒水车的市场前景很广阔，市场潜力巨大，同时也能积极响应自主创新的政策。本次洒水车的设计主要是在原有二类底盘的基础上，通过改变原有变速器一、二档的传动比，使其增加来增大扭矩；然后通过取力器从变速器中间轴常啮合齿轮取力，通过传动轴从而带动水泵工作。水泵通过安装在底盘车架上的水箱总成和管路总成，根据作业工况的不同进行喷洒作业。其中原有变速器一、二档传动比的改变主要是洒水量的要求而进行的。一档传动比的改变主要是适应于洒水量多的作业工况，因为一档传动比大，车速慢，在水箱容积和洒水宽度不变的情况下，洒水距离短，洒水量就多。而二档传动比的改变主要是适应于洒水量少的作业工况，因为二档传动比相对小些，车速快，在水箱容积和洒水宽度不变的情况下，洒水距离长，洒水量就相应的变少。关键词：洒水车，底盘，变速器，取力器，洒水量2REBUILT DESIGN AND CHECK OF CHASSIS GEAR-BOX OF GREEN SPRINKLER (3 TONS DEADWEIGHT)ABSTRACTWatering Machine as a city and highway maintenance sprinkler special operations vehicles, its function increasingly refined, and serviceable range become wider, but the operating frequency of continuous improvement and the extension of operating hours, also on the reliability of the use of a higher demand. Therefore, the design of a safe, reliable, durable sprinkler has broad prospects and give huge market potential, it can also respond positively to the policy of independent innovation.The design for sprinkler can mainly increase torque by increasing the transmission ratio of the first and the second stall of original transmission on the basic of the chassis. Then take-power transmission devices from the intermediate shaft normally engage gears, through the drive shaft drive pump working work. Through the installation of pumps to the chassis frame assembly on the tank and piping assembly, operating under different working conditions for spraying operations.Design of transmission ratio of the first and second stallof transmission depends on the quantity of spraying water. The first stall transmission ratio change is mainly adapted to the sprinkler volume of operating conditions, as a stall transmission ratio, slow speed, volume in tanks and sprinkler width of the same circumstances; a short distance from the sprinkler, sprinkler volume is high. And the second stalls transmission ratio change is mainly adapted to the less watering working status, because two stalls drive more than a relatively small, rapid speed, volume in tanks and sprinkler width of the same circumstances, a long distance from the sprinkler, sprinkler volume corresponding decrease.Key words：Watering Machine，chassis，transmission，Power-take ，Sprinkler 3volume 4目目 录录第一章第一章 前言前言.1第二章第二章 洒水车总体设计洒水车总体设计.32.1 洒水车设计的特点和要求.32.2 洒水车的总体布置参数.32.3 洒水车各总成质量.42.4 洒水车轴荷质量计算与质心位置的确定.6第三章第三章 变速器改装与设计变速器改装与设计.93.1 、档传动比的确定.93.2 、档齿轮齿数的确定.103.3 变速器轴直径选择与校核.133.4 变速器齿轮校核.183.5 变速器轴承选择与校核.233.6 变速器轴键选择与校核.26第四章第四章 取力器的设计取力器的设计.28第五章第五章 水管的设计水管的设计.33第六章第六章 水箱的设计水箱的设计.36第七章第七章 洒水车的经济分析洒水车的经济分析.41第八章第八章 结论结论.43参考文献参考文献.44致谢致谢.455第一章第一章 前言前言洒水车作为专用车的一种，在城市洒水和绿化中具有重要的地位。国外最早发展洒水车车产品的是美国和西欧的一些国家。二战后，相继在日本、前苏联等国得到了一些发展，国外洒水车企业对其产品外观质量的重视程度给人留下了深刻的印象，有许多零部件制作得非常精致，真可以说是一件工艺品。其中值得一提得是日本洒水车企业，他们设计得罐式车绝大多数采用铝合金和不锈钢材料做罐体。这样既能减轻车辆自重，又能提高罐体的抗腐能力。大多数国外企业采用的车架都是镀锌的，这样既可以防腐蚀又可以起到美观的作用。有些车辆采用的侧面防护采用不锈钢钢管制作的，既美观又可以起到很好的防护性能。设计洒水车采用的取力器、水泵，效率高，可靠性好，稳定性强。国内洒水车开发和研制相对比较晚，到目前为止，虽然数量比较多，但质量还是与国外洒水车企业有差距的。具体体现在以下几个方面：1、国内企业采用的洒水车车架只是涂漆的，这样很容易腐蚀且不美观，有些汽车没出厂就已是锈迹斑斑了。2、国内企业洒水车产品在尺寸精度、外观设计及外部涂层的光亮程度等方面，都远远落后与发达国家。3、洒水车的侧面防护装置甚至算不上真正的工业产品。4、洒水车的取力器、水泵，效率低，稳定性，而且常出现漏水、漏油的现象。在国家宏观经济持续向好的背景下，我国的汽车产业取得了突飞猛进的发展，而且增长依然强劲，发展前景普遍看好。而作为汽车产业重要组成部分的专用汽车，在各种利好因素的推动下，产销规模迅速膨胀，现有产品优化升级和新产品开发速度不断加快，技术水平有了明显提升。随着精神文明建设的深入发展和人们对于环境保护的日益重视，洒水车作为一种城市洒水和公路养护的专用作业车辆，其功能越来越细化，使用范围越来越来广，而且作业频次的提高和连续作业时间的延长，也对其使用的可靠性提出了更高的要求。因此，设计一辆安全、可靠、耐用的洒水车的市场前景很广阔，市场潜力巨大，同时也能积极响应自主创新的政策。洒水车是装有专用罐型容器的专用汽车，具有吸水、洒水的功能。正规生产6厂家一般采用汽车生产厂家的汽车底盘进行改装、安装专用装置生产而成。洒水车的总载质量和主要布置参数必须符合原汽车制造厂的有关规定。一般洒水车的结构如图1.1所示，由汽车底盘、水箱总成、传动总成、水泵管路和操纵系统组成。一、水箱总成洒水车的水罐一般由罐身、支撑腿、人孔以及内部隔仓、防波板等部分组成。水罐通常用钢板卷制焊接加工制作，形状可以是圆形、椭圆形或方形等，具体情况要依据最大容积、重心高度等技术参数加以确定。二、传动总成二类底盘汽车专用装置的动力来自汽车发动机，这决定了洒水车专用装置的动力也必须取自汽车发动机，否则必然要增加改造投资。传动总成的作用是将汽车发动机的动力传输给水泵，并满足水泵的转速和旋向要求，一般是从汽车的变速箱取力，通过取力器来满足水泵转速和旋向的要求。三、水泵管路总成为了满足洒水车的功能，洒水车的水泵管路总成必须具有吸水-水罐和水罐-洒水的双重传输功能，洒水时既可以前喷，又可以后喷或者同时喷洒，并具有一定的洒水压力。四、操纵系统总成洒水车的操纵系统总成包括两大部分，取力箱挂档操纵和水泵吸水洒水操纵。依据自卸汽车取力箱挂档操纵方式，洒水车通常采用气动操纵方式，吸水洒水主要采用手动操纵方式，通过控制阀来决定水的流向，达到吸水和洒水的目的。图 11 洒水车第二章第二章 洒水车总体设计洒水车总体设计72.1 洒水车设计的特点和要求洒水车的设计有自身的特点和要求，洒水车汽车的设计既要考虑到作为汽车设计的要求，更要以获得优异的专用性能为主要目的。要使汽车底盘和专用装置合理匹配，构成一个理想的整体，使汽车的基本性能和专用性能都得到充分的发挥。在洒水车总体设计时，应该考虑到以下的几个要求：1、应有利于洒水车专用功能的充分发挥；2、应满足汽车底盘性能的要求。例如，轴载质量的分配对于汽车的行驶性能有重大的影响，而洒水车的总体布置是决定轴载质量分配的关键因素。因此在洒水车的总体布置完成后应对其进行轴载质量的校核，看它是否满足汽车底盘的性能要求。3、应满足有关法规的要求。例如，有关法规对汽车的长宽高以及最大轴载质量都有具体的规定。4、应避免专用装置引起集中载荷。在洒水车的总体布置中特别注意水箱总成的位置布置，因为其是满载是的重要部件。5、应尽量减少对汽车底盘各总成的改动。洒水车由于其专有设备及其功能的要求，需要对底盘上部件总成的结构和位置进行必要的改动，如果改装不当，不仅会增加成本，而且还会影响洒水车专用功能的发挥。洒水车对汽车底盘最重要的改动是变速箱的改动，以满足水泵功率的要求，再者就是水箱在底盘上的布置，保证前后轴载质量的合理分配，还有取力器的布置。6、应尽量减少洒水车的整车整备质量，提高其工作性能。2.2 洒水车的总体布置参数洒水车的总布置参数包括外廓尺寸、轴距和轮距、前悬和后悬、以及质量参数等。对于外廓尺寸，世界各国对运输车辆均有法定限制，我国法规规定：车辆高不超过 4m，车宽不超过 2.5m，外开窗、后视镜等突出部分距车身不超过 250mm，车辆长对货车不超过 12m，半挂车不超过 16.5m，全挂汽车的列车不超过 20m。轴距和轮距是影响汽车基本性能的主要尺寸参数。轴距减少可提高机动性，减少纵8向通过半径（纵向通过角） ，提高通过性。但轴距过短，导致制动或上坡时轴载质量转移增大，使汽车的制动性和操纵稳定性变坏。轮距对汽车的机动性和横向稳定性有较大的影响。取力器的传动比应根据洒水车的水泵的转速、功率、和发动机外特性来选择，其基本原则是，在满足水泵所需功率的前提下，选择较低的发动机转速和较高的发动机功率，此时发动机的燃油经济性较好。质心位置及轴载质量的分配。在选择洒水车的质心位置及轴载质量时应满足以下条件：轴载质量不得超过法规的规定。根据 JT701-88公路工程技术标准对各种汽车的轴载质量做了明确的规定（参考表 2.1） 。表 21 轴载质量的规定汽车最大总质量（Kg）10000150002000030000前轴轴载质量（Kg）3000500070006000后轴轴载质量（Kg）70001000013000242000要求质心位置尽可能低。从汽车行驶的稳定性考虑，质心的高度应满足以下条件：保证汽车不发生侧翻： ；ghB保证汽车不发生纵翻： 。ghl22式中 B-汽车轮距； 汽车质心到后轴中心的距离；2l 汽车质心高度；gh路面附着系数，一般取 =0.70.8。2.3 洒水车的各总成质量计算1 1、水管总成质量的计算、水管总成质量的计算水管采用输送液体用冷拔无缝钢管（GB8163-1987） ，外径为 68mm， 壁厚1.5mm，每米的理论质量为： =2.46kg/m；W管路系统的总长度 =15.7m。l故其理论质量为：9lWm38.4kg2 2、工作台质量的计算、工作台质量的计算1）工作台底版采用花纹钢板（GB3277-1991） ，基本厚度为 5mm 的菱形花纹钢板，每平方米的理论质量=42.3kg/W工作台的实际长度 =1.09m，宽为 d=0.7m，l其质量为：=42.31.090.7=32.3；1m2）工作台的钢管用直缝电焊钢管（GB13793-1992） ，外径为 10，壁厚 1，每平方米的理论质量=0.222/m，外径为 25，壁厚 1，每平方米的理论W质量=0.592/m。W外径为 10的钢管长度 l1=4.7m,其质量是：；04. 17 . 4222. 02m外径为 25的钢管长度 l2=9.2m，其质量是：=0.5929.2=5.45；3m3）与主车架联接的联接件采用热轧钢板（GB709-1988） ，基本厚度 5，每平方米的理论质量=39.25/，有两个联接件，每个的长为 1.04m，宽为W0.125m。其质量是：=239.250.40.125=3.93；4m则工作台的总质量是：=+m1m2m3m4m=32.3+1.04+5.45+3.93=42.7243。3 3、水箱总成质量的计算、水箱总成质量的计算水箱的材料是 Q235，厚度是5，密度 =7.85/。水箱是椭圆形，它的长径 a=1.4m，短径 b=1.1m，长为 =3.4m。l1）水箱圆柱面的体积是，由下式： lbabaV2241=0.0665；3m102）两侧椭圆面和两个隔板的体积由下式；442abV =；30242. 0m故水箱材料的总体积是：21VVV =0.0907；3m则水箱的质量是：Vm=712。2.4 洒水车轴荷质量计算和质心位置的确定洒水车的轴荷对其操纵稳定性有重大的影响，经过计算确定各总成的质心位置如下表所示：表 22 各总成质心位置序号总成名称质量（）距前轴的距离（m）距地面的距离（m）1底盘总成26601.4870.552水箱总成38002.541.413水泵501.550.574取力器总成300.810.565备胎1254.590.456工作人员653=19501.257工作台434.590.838水管总成321.650.61质心位置和轴荷质量的计算如下式： iiimxml1 iiigmymh11 imlllm11 imllm12式中-第 i 个总成的质量；im-轴距(3308mm)；l-前轴轴载质量；1m-后轴轴载质量；2m-第 i 个总成的质心距前轴中心线的水平距离；ix-第 i 个总成的质心到地面的距离；iy-整车质心的高度。gh则=1l693565. 13259. 44359. 412581. 03055. 15054. 23800487. 12660=2.096m；gh693561. 03283. 04325. 119545. 012556. 03057. 05041. 1380055. 02660=1.041m；=2541；1m6935330820963308=6935-2541=4394；2m满载状态下前轴的轴量占总质量的百分数为：a=100%=36.6%。69352541对于平头货车，前轴的质量一般占总质量的 30%以上，符合轴载性能的要求。从汽车行驶的稳定性考虑，质心的高度应满足以下条件：保证汽车不发生侧翻： ；ghB12保证汽车不发生纵翻： 。ghl22式中 B-汽车轮距； 汽车质心到后轴中心的距离；2l 路面附着系数，一般取 =0.70.8。 由于B=1584/1485（前后轴的轮距） ；= -=3308-2096=1212mm2ll1l=0.713；ghB2104121485=1.164。ghl210411212故洒水车不会发生侧翻和纵翻；各总成的位置安排总体上满足要求。13第三章第三章 变速器改装与设计变速器改装与设计洒水车变速器改装的目的是根据洒水量的要求而进行的，主要是通过增加原变速器一、二档的传动比，从而降低车速，通过取力器给泵提供功率，达到洒水的目的。3.1 、档传动比的确定跃进 NJ131 型的具体参数从有关手册查得如下：变速器型号为 CAS5-20；变速器各档传动比:表 31 变速器各档传动比1 档2 档3 档4 档倒档640309169100576排档位置： 1324倒图 31 变速器排档位置 主减速比： =6.67；i0最高车速 80，最低稳定车速 45，最低经济车速 40，最大爬坡度hkmhkmhkm16 40 ；发动机结构参数 NJ70L 型，最大功率,最大扭矩1min330068.64rkw；min1400196rmN 轮胎：普通斜交胎 7.0020,断面宽度 200mm,外直径 904。14从常用泵智能选择与查询手册选择泵 650Z60/32，其具体参数下表：表 32 泵 650Z-60/32 的参数Q/(m /h)3H/m轴功率/kw60326.2选择洒水宽度 h=8，洒水量 q=1.03，则：2mLhqvt=Qt v=7.0hqQ03. 1860hkm再选择洒水宽度 h=8，洒水量 q=0.48，则：2mL v=15hqQ48. 0860hkm因为发动机工作范围 14003300minr取 n=2000,并计算传动比minr =0.377a0iirng =0.377ig0irna一档 =0.377ig10irna =0.37767. 60 . 720002904. 0 =7.02二档 =0.377ig20irna =0.37767. 61520002904. 0 =3.273.2 、档齿轮齿数的确定齿轮的计算：15 档齿轮 Z ，Z 的计算：78Z Z =5478nmA275. 229cos852=i=6.81=3.7687ZZ121ZZ3821 3.76 Z + Z =5488 Z =11.34,取 Z =11,88 则 Z 43。7 档 7.00（） 。21381143档齿轮 Z ，Z 的计算：56Z Z =5956nmA25 . 229cos852=i=3.27=1.81,65ZZ221ZZ38211.81 Z + Z =59,66 Z =20.99,取 Z =21,66则 Z =38。5档 3.27（） 。21382138改装后的变速器各档传动比如下：表 32 改装后变速器各档传动比1 档7.0（）213811432 档3.27（）213821383 档1.634（）213831284 档116倒档7.2 （）21381768计算各齿轮参数得到如下表：表 33 各档齿轮参数表：名称Zd=cosnzmh =m hanah=m (h +c )fn*a*nd =d+2haad=d-2hff2160.032.53.12565.0353.78常啮合38108.622.53.125113.62102.371134.592.753.437540.0927.7151 档43135.202.753.4375140.70128.3252160.032.53.12565.0353.782 档38108.622.53.125113.62102.372880.032.53.12585.0373.783 档3188.612.53.12593.6182.361721.252.53.12547.536.2530752.53.12580.068.75倒档45112.52.53.125117.5106.25图 32 中间轴式四档变速器173.3 变速器轴直径选择与校核变速器轴直径选择：d=K,3maxeT 取 K=4.5=26.143196取 d =28mm；轴 d0.45A =0.45 85 =38.25mm,取 d =40mm；中间轴 取 d0.45A =0.45 85 =38.25mm,d=40mm。中间中间轴的校核：图 33 变速器轴的受力情况1、各轴转速 n =3300，minrn=3300=1823.68,中3821minr n =3300=484.5838214311minr2、各轴功率 18P =64.68 kw P=P中0123 =64.68 0.97 0.95 0.97 =57.81kw P = P中45 =57.8145 =57.81 0.97 0.95 =53.28kw，3、各轴转矩 T =9550=9550=187.18Nm,00nP330068.64 T=9550=9550=302.73 Nm,中nP68.182381.57 T =9550=9550=1050.03 Nm。nP28.48428.531、中间轴的刚度 若轴垂直面内挠度为 f ，在水平面内挠度 f 和转角为，cs由汽车设计知：f =cEILbaF3221f =sEILbaF3222 =；EILababF3)(1其中 F =6530.07N2dTg206003. 073.3022F =2717.471costan2nF29cos20tan07.6530I=30156.56mm644d419f =0.089cEILbaF3221301560567 .330101 . 235 .1062 .22447.2717522f =0.14sEILbaF3222301560567 .330101 . 235 .1062 .22407.6530522全挠度：f=22scff=2214. 0089. 0=0.166mm0.2mm=EILababF3)(1=7 .33056.30156101 . 23)5 .1062 .224(5 .1062 .22447.27175=0.0012rad0.002rad故合格。2、轴的弯矩校核：由机械设计知斜齿轮的的法向力 F 、径向力 F 、圆周力 F 和轴向力 Fnrt的计算如下：aF =16935.9Nt112dT03575. 073.3022 F =7047.84NrcostanntF29cos20tan9 .16935 F = F tan=16935.9 tan29 =9387.72Nat F =20606.46NncoscosntFcoscos9 .16935n20vabc图 34 中间轴的受力图将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面（图 34b）和水平面（图 34c）两个平面力系。其中：图 34c 中的 F 为通过另加弯矩而平移到指向曲线；图tea 中的 F亦应通过另加弯矩而平移到作用于轴线上。由上图力分析知：F=aevr17 .3304 .175 .106aereFF =7 .3304 .1772.93875 .10684.7047=2763.66N F=FFvr2revr1=7047.842763.66 =4284.18N由上图知：F=Fhr1te7 .3305 .106=16935.97 .3305 .10621=5454.11NF= F Fhr2tehr1=16935.95454.11=11481.8NF=1r2121hrvrFF=2201.545466.2763=6114.33NF=2r2222hrvrFF=228 .1141818.4284=12255.04Nabcd图 35 中间轴的弯矩图由以上计算知：M = F0.2242cvr1 =2763.66 0.2242 =619.61NmM = F0.2242shr1 =5454.1 0.2242 =1222.81 NmT =302.73 Nmn22M=222TMMsc=22273.30281.122261.6191=1403.86 Nm=1403000 Nm=WM332dM =32814. 386.140332 =485.6MPa F，ae2d1d轴承 1 压紧。30F= FF1aae1d =9387.726970.34 =2417.38N F= F=13970.75N2a2d3、求轴承当量动载荷 P 、P12 =0.39150MPa可知联接的强度不够，因此要用双键，双键的工作长度为 l=1.5 15=22.5mm=pkldT3102 =355 .2241019623 =124.44 MPa150MPa,故符合要求2、键选择 10 8 L=32mm l 为键的工作长度，l=L-b=3210=22mm=pkldT3102 =352241019623 =120.39 MPa150MPa故符合要求。32第四章第四章 取力器的设计取力器的设计何谓取力器，取力器就是从变速器取出动力的装置。洒水车上采用的变速器就是从变速器中间轴常啮合齿轮上取出动力，通过传动轴把动力传给水泵，从而实现洒水的目的。取力器工作原理：本次设计的取力器为变速器侧盖取力。由取力机构齿轮箱、操纵机构、传动轴、一级增速齿轮箱等组成。取力器壳体（21）由定位销（2）定位，用螺钉（6）紧固在洒水车变速器的侧下方。滚针轴承（4）套在轴上，输入齿轮（3）与变速器中间轴上的齿轮长啮合。图示位置为取力器空挡位置。此时，发动机工作，变速器也工作，但由于输出轴大齿轮（17）是安装在滚针轴承上，只能绕输出轴（18）空转，：动力不能由输出轴传出，水泵不工作。当操纵洒水车驾驶室内仪表板上的手动气阀，给取力机构汽缸（11）供气时，压缩空气进入汽缸（11）推动活塞杆（15）向前移动。通过拨叉（16）将啮合套（20）向左推移，使之与小齿轮（19）啮合。由于啮合套与输出轴花键配合，动力便从变速器经输入齿轮、输出齿轮、啮合套、输出轴、万向节传动轴、一级增速齿轮箱传给水泵，使之工作。此时，发动机的转速为 2000r/min，水泵的工作转速为 1450r/min。若操纵手动气阀使汽缸放气，在弹簧（13）的回力作用下，拨叉带动啮合套脱离小齿轮，动力被切断，水泵停止工作。33图 41 取力器一、取力器齿轮的设计已知基本数据：（1） 、发动机：最大功率：62.5kw；转速：n =2000r/min发（2） 、变速器：一轴常啮合齿轮；中间轴常啮合齿轮；模数121z238z；螺旋角2.75nm 29（3）水泵：轴功率：62kw；转速：n =1450r/min泵（4）；20001.381450nin发总泵（5）变速箱内常啮合齿轮的传动比：21381.809521ziz (1) 弯曲强度计算：斜齿轮的弯曲应力 32cosgwnCTKzm yK K式中：34为计算载荷（） ；gTN m螺旋角（ ） ；为应力集中系数，；K1.50K齿形系数，可按当量齿数在汽车设计教材图 3-19 中y3cosNzz查得，；0.145y 为重合度影响系数，；K2.0K332 35.2 cos291.5 10197.2342503.14 25 2.750.145 2wwMPaMPa所以，满足弯曲强度要求。（2）接触强度计算：齿轮的接触应力 110.418jzbFEb因为，； 1coscosFF3122 35.2 10895.6778.6gTFNd所以，895.671089.8cos20 cos29FN2231 2.75sinsin2021.79coscos 29cos292zzrmm2225 2.75sinsin2017.75coscos 29cos292bbrmm；查材料力学教材表 2.1 得；18bmm186206EGPa:31089.8 206 10110.418473130014001821.7917.57jjMPaMPa:所以，齿轮满足接触强度要求。由（1） 、 （2）可得取力器齿轮的设计合格。一、取力器轴的设计增速箱输出轴校核:43 2266dm zmm 3422 40.8345 101237.466tTFNd增出tan1237.4 tan20450.38rtFFN 351245038225.1922rvvFFFN132225.19 327206vvMFNmm121237.4618.722tHHFFFN132618.7 3219798.4HHMFNmm222219798.4720621069HVMMMNmm按照弯扭合成应力校核轴的强度用第三强度定理计算应力ca 0.621069MNmm140.8345TNm23321069(0.6 40.8343 10 )1.50.1 60caMPa因此轴安全取力机构输出轴校核:输出轴大齿轮分度圆直径为222.75 2578.6coscos29nmzdmm36.29550 1040.83451450TTNm增出泵轴235.21.16TTTMm增出取出3222 35.2 1089.56778.6tTFNd2tantan2089.56737.273coscos29rtFFNtan89.567tan2949.65atFFN 由 可得到12(1248)THFF298.567 1217.913460HFN1289.567 17.913471.6533HtHFFFN3611271.65 12859.84HHMFNmm278.649.651951.24522aadMFNmm由 可得到1(1248)48vrFF137.273 6046.5948vFN2149.6546.593.06vrvFFFN2483.06 48146.88vvMFNmm2222859.841804.371996.2655HMMMNmm2222859.84146.88872.3HvMMMNmm按照弯扭合成应力校核轴的强度用第三强度定理计算应力ca 0.61996.2655MNmm2353.2TNm (根据机械设计手册)222()caMTW2331996.2655(0.6 35.2 10 )6.4740.1 32caMPa由于轴材料为 45 钢,调治处理,查机械设计手册得160MPa1ca因此轴安全。37第五章第五章 水管的设计水管的设计在水泵系统的设计中往往对流体阻力因素考虑不周或忽略不计，使水泵的性能达不到额定值。流体在管壁壁面的附着力及流体分子间的相互吸引力的这种特性使流体经管道截面上的各点的流速不同。管道中心处的流速最大；越靠近管壁的流速越小，在管壁处的流速几乎为零。而且，激流的流体内部会形成大小漩涡，流体质点的速度大小和方向也会发生急剧的变化而会损失掉流体的能量。流体具有的这种粘滞性是产生流体阻力的内因，而受流体条件的影响是产生流体阻力的外因。本设计水管一般由直管、管件（三通、弯头等） 、阀件等组成。管径主要取决于流量和流速，不同流体介质的流速不同，而且还要考虑液体在层流、紊流时管路中产生的气蚀、气穴、噪声，因为本次设计为洒水车管路的设计，计算时全部按照紊流计算。则按水泵的最大流量确定内径Q 根据计算选择水管的内径为 65m m 管材的选定 选取直通管材料为镀锌钢管 液体阻力损失计算 液体阻力可分为直管阻力和局部阻力二种 A、直管阻力直管阻力是液体在管径不变的直管中流动时，由于流道内壁产生的摩擦所引起的流体的压力损失。其计算是为：=直h31081. 9dLg22 式中：流体流过直管的阻力（即压力损失） ，Pa;直h L 直管长度， ；m 直管内径， ；dm 流体在直管中的常用流速， / ；ms 重力加速度， ；g2/sm 摩擦阻力系数。38大量实验数据得出，摩擦阻力系数与流体的流速，管径，液体的粘度d，密度以及管壁的粗糙度有关。复合数群、被定义为雷诺数，d/Re仅是和管壁粗糙度的函数，取值 0.0060.100，在相同情况下，光滑管ReRe的摩擦阻力系数较粗糙管壁要小。则管壁厚取 1.5，m m即 =9.81=132467.34 Pah直310065. 08 .161 . 0 8 . 922 . 32B、局部阻力 局部阻力是流体流过管路中的管件（如三通、弯头等） ，阀件、管子的出入口时，由于受到局部障碍，致使流体流通方向或流速发生突然改变，造成大量旋涡而形成比较集中的阻力。其计算式为：=。h局39.81 10式中： 局部阻力（即压力损失） Pa；h局 局部阻力系数， 局部阻力系数 是通过大量实验得到，不同的结构有不同的局部阻力系数。表 51 各种管件、阀件等的阻力系数名称标准弯头标准三通球阀阻力系数0.750.751.01.56.4其数值是将流体通过管件等处损失的压力（局部阻力）折合成相当于流体通过相同管径长度为 直管所损失的压力，直管长度 称为当量长度。由于标准L当L当三通管因流体在流道内的流向不同，则阻力系数 取值也不一样。局部总阻力系数：12345 流体阻力虽无法完全消除，但在掌握了特点后，可以将影响降至最小。通过上诉分析可知，水泵管路设计布置时，应综合考虑直管、管件、阀件等所产生的不同流体阻力使水泵性能得到改善。C、管路总阻力 流体在管路中流动时的总阻力为各段直管阻力与各个局部阻力之和。若整个管路直径不变，则管路总阻力的计算公式为：39 hhh局损直 式中： 流体流过直管的阻力；h直 流体流过管路中的管件、阀件、管子的出入口等处的h局阻力。洒水车的水泵一般是根据具体改装要求选用成熟的相关产品，在选用水泵的基础上加以改进，达到吸水和洒水的功能。洒水车配备水泵的主要技术参数有：流量Q为900L/min1000L/min；洒水主管压力p不低于0.3；水泵吸程Mpa为4 6 ；水泵满足自吸泵浊水泵的功能。mm通过水泵的技术参数可以计算出水泵的输入功率为：（）。/1000PQpkw其中： 为水泵流量(L/min)；Q 为水泵压力(Pa)；p 为水泵容积效率.洒水车管路总成的布置必须满足工程需要的特点，即停车吸水，行车洒水过程前喷/后喷或者前后同时喷洒的要求，并且具有洒水管路压力保护装置等。管路布置如图5.1所示.阀门1、3关闭2、4打开为吸水作业；阀门1、3打开，2、4关闭为洒水作业。图51 洒水车管路总成布置40第六章第六章 水箱的设计水箱的设计一、罐体设计1.罐体外型罐体外型设计采用椭圆形，材料采用235，其特点是：质心低、稳定性较Q好、相对容积大。但同时也存在着缺点，比如，金属消耗大，这需要在实际设计、生产中加以改进。2.罐体容积计算（确定罐体外型尺寸）总容积计算V= 4a b l 其中 a 、b 如下图所示 a 为椭圆长半轴； 为椭圆短半轴； 为罐体总长；b 图 61 水罐外型示意图通过类比法，对跃进同类型洒水车进行对比得出数据为：暂定 b 为 1100，为 3400，罐体壁厚为 5。因此有：mmmm= V4a b l =1.1 1.4 3.44 =4.12b2a41 其中 为实际装水容积85%aVVaV 3.5t二、隔板设计水罐隔板的作用不可忽视，其作用大体上可分为两点：1. 隔板可以起到削弱洒水车在行走过程中水罐中水摆动所引起的冲击力，对行车起到了安全保护作用。2. 隔板与水罐体采用焊接形式连接，同时也起到了对罐体的辅助支撑作用。在水罐隔板设计上主要采用类比方法，可将隔板设计成如图 2-3 所示，中间开圆孔，其直径为 450，底部削平其底边距中心高为 300。在罐体内采用mmmm两块隔板，每块板厚为 5材料为235。mmQ450300 图 62 水罐隔板结构示意图三、水罐盖的设计水罐盖的几何形状有：圆形、椭圆形、长圆形、矩形及正方形等，本次设计所采用的是圆形（如下图所示） ，由于洒水车水罐是常压容器，故水罐盖的设计只要满足对水罐普通密封、保证水不外溢即可。通过类比同类型的洒水车，通过经济分析将水盖的厚度定为 5，水罐盖两端采用锁紧手柄将其固定以保证水mm罐的密封。42 a） 水罐盖截面图 b) 水罐盖俯视图图 63 水罐盖水罐顶端的口径经参考洒水车设计行业标准，将其尺寸定位，以保500mm证内部出现故障时，工作人员可以顺利进入水罐内进行维修。四、对水箱附属结构的设计1. 水罐两端及后端扶手的设计为保证工作人员的安全，将水罐扶手的最外端栏杆的直径设为 30，将其mm中的支撑栏杆设计为。为了整车的外观造型，所以将扶手设计为大角度圆20mm弧造型。2.工具箱设计如图 所示，为了方便洒水车喷洒部件工具的方便使用和存放，所以设计个实用的工具箱非常有必要。图 64 工具箱外形图工具箱一般是用来存放洒水车加水时用的软管和消防用管路。将工具箱设计在洒水车水罐的两端偏下的位置，一是方便使用；二是为了整车造型美观。五、副车架的设计洒水车的各种专用装置都直接或间接地安装在汽车底盘车架 简称主车架上, 即主车架是专用汽车上专用装置的主要承载构件。设计中, 为了防止主车架纵梁的应力集中, 使纵梁载荷均匀分布, 一般在专用装置与主车架之间采用副车架过43渡。通过近几年使用情况的调查发现, 洒水车副车架出现裂纹、断裂及焊缝撕裂现象是使用中存在的主要问题, 而副车架的载荷分析是否正确、结构设计是否合理, 则是产生这些现象的重要原因。(1)副车架纵梁（简称副梁）的前端形状为避免副梁前端刚度的突然变化对主车架造成的应力集中, 同时为防止汽车制动时和满载时副车架对主车架冲击而产生的附加集中应力, 通常在设计中将副梁的前端做成逐步过渡的形式, 如图 6.5 所示。图 65 副梁前端形状（2）腹板的采用副车架纵梁多数采用槽形截面, 在承受较大载荷部位, 采用腹板将槽形盒封闭, 以提高副梁的抗弯疲劳强度和抗扭疲劳强度。副梁的截面尺寸取决于车的种类及所受载荷的大小; 腹板的厚度为副梁厚度的 70%以上, 长度可视所受载荷的大小及受载面长短而定。采用图 4 所示的腹板形状, 可使腹板刚性圆滑过渡, 减小应力集中, 提高副梁的抗弯及抗扭能力。图 66 腹板44（3）材料的选用专用汽车副车架的材料一般选用低碳钢 材料的型材(如槽钢、字钢等)。3AI材料自身强度的不足也是引起副车架各种缺陷的主要原因之一, 选用 材料,必须设置较多的腹板才能满足其强度。如果工艺条件允许, 副车架材料可采用疲劳强度高的钢板冲压成型, 以提高其抗疲劳扭转强度及其他机械性能。16Mn由于本次洒水车设计，考虑到在实际使用过程中，对副车架的强度要求不是很大，同时工作环境相对来说不是很复杂，所以副车架的外形采用如下图所示，因洒水车罐体形状的限制，腹板没有加上，只是在罐体前后加装了两块支撑板，以起到整体支撑作用。同时考虑到整车生产的经济性，副车架的材料采用材料3A槽钢。图 67 副车架外形45第七章第七章 洒水车的经济分析洒水车的经济分析作为工科学生，不但要设计出性能好的产品，跟要设计出价格低廉的产品，即要考虑到产品的经济效益。特别对于像汽车这样的大件产品，要是每个零件少花一元钱，一辆汽车那么多零件就可以省不少钱，对一个企业一年更是节省不少钱。因此，作为搞工程设计的人，应该在设计之初要对产品的经济效益进行考虑。查询有关资料知，一辆洒水车的成本有外购件成本和自制件成本。其中外购件主要是汽车底盘、水泵、水管和联结螺栓，查有关资料外购件件成本大约为40000 元。而自制件主要是水箱、工作台和一些联结件，按照工业产品中工业产品的成本是原材料的 23 倍估计，自制件的成本大约为 12000 元，则一辆洒水车的成本为 52000 元。按照一辆车的利润是 30左右和参考同类产品的报价，估计一辆洒水车的售价为 75000 元左右。假设洒水车年设计生产能力为 3000 辆，总成