RL5040GJY加油汽车改装设计
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防波板下.dwg
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摘 要
目前国内外都对加油车这一新兴车种相当的重视，尤其是是在军事方面，等高科技的技术领域加油车的应用广泛。加油车以它方便，快捷，被人们所接受。所以加油车以后还是会离我们的生活越来越近，我们的生活已经离不开它的存在
RL5040GLY加油车先从底盘开始入手通过对底盘的选择，选取出符合要求的二类底盘，并对车架和副车架的承重进行分析，确定副车架的尺寸。并根据二类底盘的满载质量计算出出罐体的大小。最后确定各个部件的组成，最后进行整车动力性，燃油经济型的计算
关键词：罐式汽车；加油车；罐体；取力器；油泵：
ABSTRACT
A tanker truck at home and abroad of all this new type much attention, especially in the military, is high-tech technological field widely fuel truck. According to understand, for international oil prices continue to rise, small flow the economic value of fuel truck increasingly highlights, in recent years flow tanker truck market demand to multiply, and tanker trucks often is in short supply, high-tech cutting-edge products are much rarer, so a tanker truck later still will leave our life more and more close, our life has without its existence
Based on the introduction to design a key, tank car main structure and cheer special equipment design and working principle. In the design process devastates reference other tank tank car the basic shape, select section of simple and small error "four sections of arc fitting elliptic" method to design vessel section. And considering the difficulties in carriage process inner tanks increase prevent slope board. In order to ensure transportation safety, need low temperature of heat BaoWenChe, referring to transport the principle, design have heat preservation thermal insulation layer. Finally, according to the quality of the tanks assembly of fuel truck chassis and the distribution of axle and hang a Hollywood, and vehicle fuel economy performance, were calculated
Keywords: tank car; Tanker truck; Tanks; Take force manometers; pump
目 录
摘要………………………………………………………………………………………I
ABSTRACT………………………………………………………………………………II
第1章 绪论………………………………………………………………………… 1
1.1 概述………………………………………………………………………………1
1.2 目的和意义………………………………………………………………………1
1.3 专用车的现状和发展趋势………………………………………………………2
1.3.1 近年专用车的产销发展现状……………………………………………2
1.3.2 罐式车的发展方向………………………………………………………2
1.3.3 专用汽车的发展展望……………………………………………………2
1.4 加油车的现状和发展趋势………………………………………………………3
1.4.1 加油汽车的产销形势……………………………………………………3
1.4.2 加油汽车生产企业介绍…………………………………………………3
1.4.3 加油汽车的发展与机遇方向……………………………………………3
1.4.4 加油汽车的开发设计过程………………………………………………4
1.5 设计内容…………………………………………………………………………7
1.6 设计方法和手段…………………………………………………………………7
第2章 罐车的总体布置……………………………………………………………8
2.1 总布置原则………………………………………………………………………8
2.2 加油汽车的总体布置……………………………………………………………8
2.2.1 罐体与底盘的链接…………………………………………………… 8
2.2.2 罐体总成与底盘的连接……………………………………………… 8
2.3 整车重心…………………………………………………………………………9
2.4 本章小结…………………………………………………………………………9
第3章 二类底盘的选择………………………………………………………… 10
3.1 车型介绍…………………………………………………………………………10
3.2 总成结构…………………………………………………………………………11
3.2.1发动机…………………………………………………………………… 11
3.2.2 离合器……………………………………………………………………12
3.2.3 变速器………………………………………………………………………12
3.2.4传动轴………………………………………………………………………12
3.2.5 前轴…………………………………………………………………………12
3.2.6 后桥…………………………………………………………………………13
3.2.7 车轮及轮胎…………………………………………………………………13
3.2.8 悬架…………………………………………………………………………13
3.2.9 车架…………………………………………………………………………13
3.3 本章小结……………………………………………………………………………13
第4章 罐体的设计……………………………………………………………………14
4.1 罐体的截面设计……………………………………………………………………14
4.1.1 截面椭圆的基本性质………………………………………………………14
4.1.2 计算法………………………………………………………………………15
4.1.3 罐体体积的计算……………………………………………………………17
4.2 封头的设计…………………………………………………………………………17
4.3 罐体厚度的确定……………………………………………………………………18
4.4 防坡板的设计………………………………………………………………………18
4.5 人孔盖………………………………………………………………………………19
4.6 液位指示剂的设计…………………………………………………………………20
4.7 放油阀………………………………………………………………………………21
4.8 底阀…………………………………………………………………………………21
4.9 隔板…………………………………………………………………………………21
4.10 防护框…………………………………………………………………………… 21
4.11 静电消除装置…………………………………………………………………… 22
4.12 本章小结………………………………………………………………………… 22
5章 副车架的设计计算………………………………………………………… 23
5.1 副车架的外形设计计算………………………………………………………… 23
5.1.1副车架的截面形状设计计算………………………………………………23
5.1.2副车架的前端形状选型……………………………………………………23
5.2 副车架与主车架的连接方式……………………………………………………24
5.3 副车架主要尺寸计算……………………………………………………………24
5.4 副车架的强度刚度弯曲适应性校核……………………………………………25
5.4.1 额定装载时整车重心作用点的求解……………………………………25
5.4.2 副车架剪力及弯曲求解…………………………………………………26
5.4.3 副车架强度刚度校核……………………………………………………28
5.4.4 副车架弯曲变形校核……………………………………………………29
5.5 本章小结…………………………………………………………………………31
第6章 辅助系统设计……………………………………………………………… 32
6.1 取力机构的设计与选型…………………………………………………………32
6.2 管路系统的设计及原理图………………………………………………………32
6.3 油泵的选取………………………………………………………………………34
6.4 本章小结…………………………………………………………………………34
第7章 整车的性能分析…………………………………………………………… 35
7.1 汽车动力性能分析………………………………………………………………35
7.1.1 基本参数的确定…………………………………………………………35
7.1.2 汽车的行驶方程式………………………………………………………36
7.1.3 汽车最高车速的确定……………………………………………………38
7.2 燃油经济性的计算………………………………………………………………39
7.3 整车轴荷分配计算………………………………………………………………40
7.4 整车稳定性分析…………………………………………………………………41
7.4.1 空载质心高度的计算……………………………………………………41
7.4.2 空载侧倾角的计算………………………………………………………41
7.5 本章小结…………………………………………………………………………42
结论43
参考文献44
致谢45
一、设计（论文）目的、意义
加油车 refueller——装备有泵油系统和计量设备等，用做流动加油站的罐式专用作业汽车。
其使用方便，节约运输成本，运输效率高，使用奶罐车可以保证燃油运输安全，同时可以实现道路运输车辆的燃油补给。
本课题的选择充分考虑了研究课题对汽车车辆工程专业学生学习和工作的指导作用，对本课题的研究能够使学生了解专用汽车改装设计方法，通过本课题的研究学生可以完成理论课程的实践总结，获得一定的工程设计工作方法。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
改装设计一种加油车。（整车总质量4 000kg），满足专用汽车相关设计要求。
推荐选择单车型。
要求合理确定整车总体参数和专业性能参数；
要求正确进行二类底盘的选择、主要参数数据齐备、进行二类底盘选型分析、产生具有实践意义的选型总结；
要求进行车辆的总体布置，用总布置草图表达主要底盘部件的改动和重要工作装置的布置；
要求进行油罐、排放、管路、计量装置等装置的详细设计，在正确计算的基础上，完成部部件设计选型，要求工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高；
要求进行操作和安全保护装置设计计算选型；
完成总装配图，清楚表达设计。
第1章 绪 论
1.1 概述
本文讲述了RL5040GJY加油汽车的改装设计的过程和计算。在设计中将对罐体设计，副车架的设计，二类底盘的选型和整车的的性能分析计算。本文将参考其它罐式车辆罐体的结构和有关罐体的设计资料，设计一种用于运输轻质量燃油的专用汽车。在罐体的截面的选择、液位计的选择、人孔的设计、封头的设计、防波板的设计中采用和其它罐车相同的结够。考虑到该罐车在气温高时，避免外界温度对汽车安全性能的影响。在罐体外设计一层隔热保温层，该隔热保温层将参考一般保温车辆的保温隔热原理。结合罐体的形状，设计小而且使用的椭圆形罐体。罐体内部设计有两层方波板，防波板上有对称的阻尼口，每个防波板上的阻尼口的开口大小不一，可以减小油液波动带来的阻力。
1.2 目的和意义
随着中国社会经济和交通环境的改善，各行业对加油汽车的需求越来越大。对加油汽车的专业化程度和技术含量要求越来越高。加油汽车生产向柔性化、自动化、专业化等技术方向发展。 加油车的市场需求朝着更加快捷化发展。传统的“小而全”的企业模式将丧失竞争力，各种形式的合作开发、生产和营销方式应运而生。未来中国加油汽车市场将有重大机遇和预期亮点。
西部大开发，将促进西部地区加油汽车市场的有效增长。西部地区是我国油田大开发的重要地区。
石油是中国的发动机，如果没有石油，我们的国家将会瘫痪。所以我们国家也在积极的发展加油车这一新兴产业中国高等级公路运输需要大量加油车辆和施工、养护专用车辆。
高等级公路发展为加油汽车等提供了良好的发展条件和市场空间。有关行业“十五”发展，将在不同程度上为加油汽车的发展带来机遇，为了积极应对WTO带来的重大挑战，各行各业都在寻找新的突破和发展，对专业汽车的需求会明显增加，这其中尤其包括加油车这一车种根据各行业的具体发展情况，或随时间、地域的不同会形成不同品种的市场热点，其市场前景十分广阔。
1.3 专用车的现状和发展趋势
1.3.1 近年专用车的产销发展现状
随着改革开放的不断深入，经济建设和人民生活对加油汽车的需求越来越来迫切，使用的覆盖面越来越来广泛，需求量也越来越来大。我国加油汽车的应用虽然较早，但全面发展始于20世纪80年代，比发达国家晚了近30年，但我国加油汽车发展很快，已成为经济建设中重要的运输与作业设备，并且有着良好的发展前景。
据《中国汽车工业年鉴》统计资料，2003年我国公告的专用汽车企业有551家，其中按产量划分，100辆规模以内有189家、300辆以内有317家、1000辆以上有104家、2000辆以上有59家。2004年，在运营部门登记注册的货运车辆为924.6×104辆，平均吨位为3.39t。载货车中，普通载货汽车占90%以上，其中大于8t的重型车占了整个运输车辆的32%，集装箱大件运输车、罐装车及冷藏车等专用车仅占5%左右，而旧车占3%。
随着经济发展的提高，专用汽车呈现出向厢式化、重型化、智能化、高档化、多极化发展的趋势，其中表现比较明显的是：普通货物运输厢式化，专用汽车运输重型化、列车化，货物运输专业化，特种车辆发展迅速，如以混凝土搅拌运输车、混凝土泵车为代表的工程建设用车和以清扫车、压缩式垃圾车为代表的城市环卫车辆发展很快。
目前，我国专用汽车行业与国外先进水平的差距主要表现在以下几个方面：一是缺乏科技含量较高的产品；二是专用车所占比例不高、专用底盘（特别是为专用汽车设计的）较为缺乏；三是专用装置的开发能力和制造水平对专用汽车限制较大；四是专用汽车生产存在散、乱、差、的现状，制约了专用汽车的发展；五是国内专用汽车内涵较低，与世界先进国家的技术水平差距较大。
1.3.2 罐式车的发展方向
罐式车包括常见的油罐车、散装水泥车、混凝土搅拌运输车，以及使用量较少的液化气高压罐车、化工液罐车、吸污液罐车等。西部地区油气资源的开发必然会带动石化炼油业的发展，因此大型油罐才车的需求也会增大，大吨位半挂式油罐车的增长速度还将加快。
同时，我国公路网络体系的建设已经比较完善，2004年全国公路通车里程达到了186×104km，其中高速公路近3.4×104km，汽车保有量已经超过2500×104辆，并且每年还有四五百万辆的新车投入使用，诸多因素促使油品消费量猛增，大幅度带动了各种油品运输车的需求。
1.3.3 专用汽车的发展展望
据有关部门预测，到2010年专用汽车市场年需求量将达到70×104辆，而目前国内专用车的年总产量只有30×104辆。在专用车品种上，目前国际上一达7000多中，而国内仅有1000多种，无论从市场需求量还是品种数量上看，专用车的发展前景是非常广阔的。
随着我国国民经济的发展，社会分工的进一步细化，市场对专用车的需求将更加多元化，对具有特殊功能的专用车的需求必将越来越多，需求高技术专用车的呼声将越来越高。目前专用汽车市场的多元化形态将得到进一步的加强，经济与科学技术发发展要求更多的专用汽车新品种面世。未来专用汽车的主流市场将集中在城建、服务和高等级公路运输、管理这两大块，它包括了专用汽车的大多数品种，这些品种根据各行业的具体发展情况，随时间、地域的不同会形成不同品种的市场热点。我国专用汽车的市场前景将十分广阔。
1.4 加油汽车的现状和发展趋势
1.4.1 加油汽车的产销形势
从我国加油汽车产销状态看，罐加油汽车具有较好的市场发展环境和发展势头。目前我国加油汽车市场年需求在2万辆以上， 从2006 年至2008 年全国加油汽车产销情况看，2006 年到2007 年产销增幅较大， 分别为44% 和46%。2007 到2008年增幅较为平稳。
1.4.2 加油汽车生产企业介绍
加油汽车的生产企业主要有东莞永强、扬州中集通华、邢台改装车厂等。近年来，我国加油汽车产品工艺水平也得到较大提高，微电子技术、机电气液一体化技术、智能化技术在加油汽车产品上得到较大应用，有些产品已接近或达到国际先进水平。
1.4.3 加油汽车的发展与机遇的方向
按照力矩平衡方程式，求出整车的质心位置。
1.5 设计内容
(1) 调研、资料收集，完成开题报告
(2) 方案设计与分析、二类底盘选型（调研与分析）
(3) 总布置设计；
(4) 油罐装置设计计算选型
(5) 安全装置设计计算；
(6) 排放装置设计计算选型
(7) 计量等辅助系统设计
(8) 完成设计图纸
(9) 整车性能计算分析；整车设计修正
1.6 设计方法、手段
设计部分的基本内容下：
设计研究内容摘要；
设计研究题目的意义、技术现状、存在的问题及发展趋势；
罐体的设计与计算。其中包括罐体截面的设计计算，罐体厚度的确定，封头的设计，罐体容积的计算；
加油装置的设计；
加油车的尺寸及质量参数确定及整车性能分析计算；
设计研究内容问题与分析。
在完成罐体的设计和整车的尺寸参数后，进行图纸的绘制。其中包括：
加油车车总体构造图；
罐体的总体构造图；
车架、油路、支承座的部件装配图。
第2章 罐车的总体布置
2.1总布置的原则
（1）尽量避免对汽车底盘各总成位置的变动；
（2）应满足专用工作装置的的性能的要求，使专用功能得到充分发挥；
（3）装载质量、轴载质量分配等参数的估算和校核；
（4）应避免工作装置的布置对车架造成集中载荷；
（5）应尽量减少专用汽车的整车整备质量，提高装载质量；
（6）应符合法规的要求。
2.2加油汽车的总体布置
加油汽车是由罐体和牵引车等组成的。由于本设计是初选4吨级的，所以本设计初定的牵引车是凯马KMC1045D3轻型载货车的二类底盘。
2.2.1罐体与底盘的连接
非承载式罐体，罐体与底盘的连接结构有三种：一种是罐脚式；一种是底架式；第三种是罐脚和底架混合使用。
罐脚式连接能减少自重，但采用这种结构，需要的罐脚较多，每个罐脚都要与罐体焊接，对这些罐脚的焊接位置要求较严格，因此制造工艺复杂。
底架式是有两根纵梁和若干根横梁焊接而成的底架总成与罐体焊接并与底架连接的一种方式。这种方式可使罐体受力均匀合理，但这种方式不便于管道及其他专用设备的布置，且增加自重。比较上面的三种结构，考虑各方面的影响因素，因此选择罐脚和底架混合使用。
2.2.2罐体总成与底盘的联结
罐体总成与底盘的联结可分为刚性联结和挠性联结。
刚性联结是指罐体上的罐脚或底架与车架通过“U”形螺栓或连接角板直接连接，该联结方式车架的扭曲变形和受力直接传递到罐体上，较易造成罐体的损坏，所以这种联结形式很少使用
挠性联结是指罐体上的罐脚或底架与车架之间加装挠性垫块或垫板，这种结构主要用来消除车架变形而造成的附加应力。
2.3整车重心
罐式汽车一般的重心较高，而重心的高度是影响整车横向稳定性的主要因素，因此在罐车的布置和设计中，如何降低整车重心应是考虑的主要问题
一般来说降低整车重心只能从罐体上着手，通常应从三个方面来考虑：第一，从罐体本身着手，减小罐体高度方向上的尺寸，在容积一定的情况下，减小高度方向上的尺寸，就要增加宽度和长度方向的尺寸，因此受到外廓尺寸的限制。第二，从罐体与车架的联结部分着手，罐体与车架不能直接连接，中间必须有连接件。
2.4本章小结
本章主要根据半挂罐式汽车的结构特点,对罐体截面的形式进行了分析，以及罐体与车架的联结型式的各种结构进行了比较，并对其它各部分专用设备做整体的布置。本章的内容将为以后各章的设计做好铺垫。
第3章 二类底盘的选择
3.1 车型介绍
本设计底盘选用山东凯马汽车制造有限公司生产的凯马牌KMC1045D3载货汽车底盘，发动机选用一汽解放汽车有限公司大连柴油机分公司昆明云内动力股份有限公司潍柴动力扬州柴油机有限责任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山东华源莱动内燃机有限公生产的 。如图表（3.1 ），表 (3.2)表（3.3）分别表示轴载质量，底盘的性能参数，和尺寸。
表 3.1轴载质量
底盘型号 KMC1045D3
空载整备质量/kg 1710
前轴轴载质量/kg 1130
后轴轴载质量/kg 580
表3.2 性能参数
最高车速 /Km/h 92.8
最大爬坡度/ % 23
油箱容积 / L 150
百公里油耗/ L 35
最小转弯直径/m 12.5
驻车坡度/% 16
最小离地间隙/mm/GC 240
外型尺
寸总长/mm 5860
总宽/mm 2012
高/mm 2240
轴距/mm 3300
前悬/mm 1140
后悬/mm 1420
车架前高/mm —
车架后高/mm —
轮距前轮/mm 1465
后轮/mm 1540
前轮中心到车架上平面距离/mm —
后轮中心到车架上平面距离/mm —
车轮跳动空间/mm 100
轮胎负荷下静力半径/mm 520
接近角/° 25
离去角/° 30
KMC1045D3改装时应注意以下几个问题。
（1） 汽车整备质量包括润滑油、冷却液、燃油、备胎及随车工具；
（2） 汽车最小转弯直径是以前外轮轮迹中心测算；
（3） 前轮轮距按前轮接地中心计算，后轮轮距按双胎中心计算；
（4） 最小离地间隙指满载状态下，后桥离地面间隙；
（5） 总高尺寸是在空载条件下,按驾驶室顶计算；
（6） 最大爬坡度是指单车满载时的爬坡能力。
3.2 总成结构
3.2.1 发动机
KMC1045D3牵引车的发动机参数如表3.4所示。
表3.4 发动机参数
型号 WD615.68A
额定转速/ r·min-1 2200
额定功率/ KW（r/m） 235 (2200)
最大转矩/ N·M（r/min） 1250 (1300～1600)
最低燃油消耗率/ g/(KW·h) 200
缸径×冲程/ mm×mm 126×130
排量/ L 9.726
压缩比 16.5:1
工作顺序 1-5-3-6-2-4
3.2.2 离合器
KMC1045D3牵引车的离合器采用单片、干式、螺旋弹簧离合器，摩擦片外径420mm，液力远距离操纵，带气压伺服助力器。
3.2.3 变速器
KMC1045D3装RT-11509C九档变速器，采用杆式操纵，速比如表3.5。
表3.5变速器变速比
一档二档三档 四档五档六档七档八档九档倒档
12.428.296.084.533.362.471.811.351.0012.99
3.2.4 传动轴
KMC1045D3牵引车底盘的传动轴结束如表3.6所示。
表3.6转动轴
底盘 KMC1045D3
传动轴节数 1
3.2.5 前轴
KMC1045D3牵引车底盘车架采用锻钢件，工字型断面，最大允许载荷1230kg，其轮胎的安装如表3.7所示。
表3.7 车轮安装参数
前轮定位角前轮外倾角 1°
主销内倾角 7°
主销后倾角 1°52′37″
前轮最大转角内轮 46°
外轮 36°
前轮侧滑量/ mm/m ≯±5
3.2.6 后桥
KMC1045D3牵引车的后驱动桥采用的型式为:4吨级后桥,冲压焊接桥壳,全浮式半轴.其主减速器的减速比为4.44。
3.2.7 车轮及轮胎
KMC1045D3牵引车的车架安装有轮胎总成6个。
轮胎的轮辋型号为：7-16；
轮胎规格：12.00R20 16PR；
冲气压力：740kPa。
3.2.8 悬架
KMC1045D3牵引车车架的前悬架的结构为：少片簧，为吊耳式结构，配备横向稳定杆。前簧共4片。后悬架的结构为：少片簧，采用少片钢板弹簧加后横向稳定杆。后簧4+4片。
3.2.9 车架
KMC1045D3牵引车车架的型式为：冲压铆接结构。前部加宽梯形结构,纵梁为槽形断面,前宽后窄。
纵梁断面尺寸：300× 80～90× 8mm；
车架外宽前面为912mm, 后部为912mm。
3.3本章小结
本章主要介绍了所选牵引车的整车参数，为后面半挂车的设计提供依据，使后面的设计能够参照加油车的参数进行设计，保证设计的加油车在行使时能够符合牵引车的牵引要求。
第4章 罐体的设计
4.1 罐体的截面的设计
罐体选择什么样的型式，应从受力情况，制造工艺以及布置等方面考虑，由于罐体不允许满载液体，所以车辆在振动时，液体在罐体内晃动，对罐体内壁产生冲击力。
罐体是椭圆形截面，振动产生时的冲击力（图4.1所示）会沿着罐体圆周方向均衡地分布在罐体上，不会产生应力集中的现象而使罐体破裂。
如果采用矩形截面（图4.2所示）。车辆在振动时产生的液体冲击力容易造成应力集中使罐体某个部位（如棱角处）由于承受应力过大，容易产生破裂。
在罐体横截面的设计上,考虑到保证汽车的抗侧倾翻等行驶安全性,大多数制造厂将罐体截面设计成椭圆形状.为了方便制造,简化工艺,降低成本,则采用近似方法生成椭圆.因此,如何用一组普通曲线的拟合近似代替椭圆,并确保其面积的大小的误差最小,就成为罐体椭圆截面近似设计和制造的一个重要问题。
4.1.1 截面椭圆的基本性质
罐体截面如下图4.3所示。
川公网安备: 51019002004831号