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东风EQ1168背罐车改装车设计【汽车类】【3张CAD图纸】【优秀】

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关键词：: 东风EQ1168 背罐车改装车设计

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东风EQ1168背罐车改装车设计

42页 18000字数+说明书+任务书+开题报告+3张CAD图纸【详情如下】

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　　　摘要

　　　本文对东风EQ1168背罐车总体布置设计，进行了运输储料罐的专用车得研究，根据本课题题目选用东风公司EQ1168KJ2重型载货车地盘，并对其车辆进行的总体设计和上装设计。

　　　本文对EQ1168背罐车底盘各主要部件及参数（包括尺寸参数和性能参数）进行了选取和计算，完成总体布置设计。在这部分内容中，首先进行了汽车底盘布置形式的选择，然后，根据所确定的底盘布置形式，考虑汽车主要尺寸参数和性能参数的选取和计算，在此基础上确定液压系统和翻转机构的各部件。

　　　参照国家标准根据背罐车的经济性和可靠性，确定了上装结构的运动方案，并根据运动方案，进行液压系统设计，对翻转机构进行设计使液压系统的最大压力最小，同时要考虑各部件的工艺性。　　

关键词：系统；背罐车；改装；设计；布置

ABSTRACT

　　This paper EQ1168 back east, overall layout design tank reservoir of the transport research material tank car, according to this topic title selection EQ1168kJ2 heavy truck dongfeng company on its site, and the overall design and jacket vehicle design.

　　This paper EQ1168 back tanker chassis major parts and parameters (including size parameters and performance parameter selection and calculation), completed the overall layout design. In this section, the first on the automobile chassis layout forms of choice, then, according to certain chassis layout forms, consider mainly size parameters and performance car the parameter selection and calculation, and on this basis to determine the hydraulic system and flip institutions components.

　　Refer to state standard according to the economy and reliability back tanker, determined the jacket structure, and according to the motion scheme, kinematic scheme, hydraulic system design for flip institutions designed to make the maximum pressure hydraulic system, at the same time to consider the smallest components of technology. 　　

Keywords: Back tanker ; Refit; Desig；Layout

摘要I

AbstractII

第一章绪论1

1.1本课题的研究背景和意义1

1.2国内外专用汽车发展状况和趋势1

1.3本课题的研究目的2

1.4本课题的研究内容3

第二章背罐车的总体设计4

2.1背罐车改装设计的基本原则4

2.2总体布置设计4

2.3背罐车底盘的选择6

2.3.1 二类底盘装载质量的初步校核8

2.4整车总体参数的选取和确定9

2.4.1 主要尺寸参数9

2.4.2质量参数11

2.5 粉罐外形尺寸设计13

2.5.1 初步确定罐体尺寸及材料13

2.5.2 罐体总容积14

2.6本章小结15

第三章背罐车举升与液压系统的设计分析16

3．1液压系统概述16

3．2背罐车液压系统的设计原则17

3.3 举升角度的设计18

3.4 举升油缸的选取18

3.5 举升能力的校核18

3.5.1 初始位置状态时的校核19

3.5.2 第二和第三级油缸举升状态时的校核19

3.6液压泵及液压控制阀的选择20

3.6.1 液压泵流量及排量的确定20

3.6.2 液压原理及液压控制阀的确定21

3.7本章小结22

第4章辅助系统设计23

4.1 取力机构的设计与选型23

4.2本章小结24

第五章副车架的设计25

5.1车架的设计25

5.2副车架的截面形状及尺寸25

5.3加强板的布置26

5.4副车架的前端形状及安装位置27

5.5纵梁与横梁的连接设计28

5.6副车架与主车架的连接设计29

5.7副车架尺寸的确定31

5.8副车架的强度刚度弯曲适应性校核31

5.8.1额定装载时整车重心作用点的求解31

5.8.2副车架剪力及弯矩的求解31

5.8.3副车架强度刚度校核34

5.8.4副车架弯曲变形校核35

5.9本章小结36

结论37

1.1本课题的研究背景和意义

　　　背罐车作为专用汽车的一种，用于建材行业各种储料罐的自装卸和运输。在没有背罐车的情况下，各种储料罐的装卸和运输必须同时有吊车和载货汽车两种作业工具才能完成，即由吊车将

储料罐吊起，安放在载货车上，载货车将罐运送到目的地，再由吊车将其吊下安放到

位，整个过程明显耗时太长，效率低下且作业成本太高。

　　　罐车属于专用汽车的一种，其开发和应用目前国内尚处于起步阶段。研究本课题的理论意义和应用价值在于将现代设计方法应用到工程实践中，提高和扩大国产专用汽车的质量水平和应用领域。本课题的研究结果将直接应用到生产中，并推向市场应用，填补国内用于移动立式罐体的专用汽车的一项空白。随着经济的发展，背罐车的应用领域将逐步推广，最终必然会形成专用汽车的一个重要种类。

　　　本课题属于建筑工程类专用汽车领域，目前，国内还没有此类型专用汽车的生产

及使用，但根据目前国内各种粉状建材产品的散装化要求来分析，此种专用汽车具有

良好的市场推广前景。

　　　目前在欧美日等发达国家，专用汽车的拥有量超过载货汽车总量的80％。其中用于建材领域的背罐车已经形成了系列化和通用化，并且与其他设备形成和谐的配套，完成了整个产品物流链的全自动化。而作为运载工具的背罐车，为提高运输效率，将向着重型化和大吨位方向发展，并且自动化程度不断提高。由于国外专用汽车公司有着很强的专业分工，并且拥有先进的设计和分析手段，其专用汽车的可靠性极高。

1.2国内外专用汽车发展状况和趋势

(1)国外研究现状

　　　专用汽车是汽车行业发展的一个重要的方向，世界专用汽车起源于上世纪20年代，70年代后期进入快速发展的时期。目前，发达国家专用汽车品种已超过6000个，重、中、轻比例大致为3:4:3.发达国家的专用汽车企业普遍具有以下特点：a：注重产品研发，开发手段先进；b：生产工艺设备先进；c：配套系统完善、专业化生产程度高，产品技术含量高；d：企业规模不大，分工与合作明确，市场规范，竞争有序。而从技术发展的角度来看，体现出以下特点：第一，注重汽车的轻量化。同载质量的专用车，先进国家均比我国的整备质量小；第二：注重环保与节能。发达国家规定企业要对自己的产品报废后造成的污染负责，必须采用环保材料制造。而节能是降低生产和使用成本的必然要求，是商家最求利润的有效有段。1.4本课题的研究内容

　　(1)背罐车的总体设计。

　　根据背罐车的设计原则，结合对市场需求的调查了解，确定选用的底盘型号，设计储料罐以及与各液压系统和传动装置的布局。确定背罐车的各种参数和运动方案。

　　(2)背罐车改装设计必须满足以下基本原则

　　　必须保证改装部分结构及改装部分与底盘大梁连接的合理性与可靠性,在工艺上必须要考虑对原底盘进行加工的合理性。改装后，整车总质量不得超过原底盘允许的最大总质量，各轴载质量不得超过允许的最大轴载质量，载荷分布左右基本均匀，静载时最大偏差不得超过3％。重心位置应尽可能低，但必须留有车轮弹跳高度所需的空间，改装后车辆外形尺寸不得超过限值，车辆后悬不得超过标准限值。应避免专用装置引起载荷集中，应尽量减少整车的整备质量，提高装载质量，改装后车辆必须满足国家现行的道路、安全、环保、节能等法规要求，选用外购件、标准件必须满足标准化、系列化、通用化的要求，设计和试制过程中必须严格遵守其他各种行业标准、技术及工艺要求。

　　(3)背罐车液压系统的设计分析

　　　从背罐车的运动方案和液压系统的设计原则出发，进行背罐车各液压元件的分析、计算和选型，并对选型后的液压系统的压力损失和压力冲击进行验算，最终根据试验情况进行改进，确定了经济实用的液压系统。背罐车主要运用于运输物料，与其它载货车相比背罐车可以达到自动化的装卸、运输等运输作业，作为专用车，背罐车大大的提高运输效率，减少人工装卸的时间与人力，在建筑运输方面背罐车是十分重要而有效的专用车。

根据目前国内情况，背罐车应满足目前使用最大储料罐，同时向下兼容体积更小的储料罐。根据所选底盘的最大总质量和整备质量来确定罐体可装载的物料质量，同时要满足底盘的最大总质量的要求。

2.1背罐车改装设计的基本原则

　　1.车改装设计必须满足以下基本原则

(1)必须保证改装部分结构及改装部分与底盘大梁连接的合理性与可靠性

(2)在工艺上必须要考虑对原底盘进行加工的合理性

(3)改装后，整车总质量不得超过原底盘允许的最大总质量，各轴载质量不得超过允许的最大轴载质量；

(4)载荷分布左右基本均匀，静载时最大偏差不得超过3％；

(5)重心位置应尽可能低，但必须留有车轮弹跳高度所需的空间；

(6)改装后车辆外形尺寸不得超过限值，车辆后悬不得超过标准限值；

(7)应避免专用装置引起载荷集中：

(8)应尽量减少整车的整备质量，提高装载质量；

(9)改装后车辆必须满足国家现行的道路、安全、环保、节能等法规要求；

(10用外购件、标准件必须满足标准化、系列化、通用化的要求；

(11试制过程中必须严格遵守其他各种行业标准、技术及工艺要求。

2.2总体布置设计

专用汽车总体布置原则

　　　专用汽车总体布置的任务是正确选定整车参数，合理布置工作装置和附件。使取力装置、专用工作装置、其它附件与所选定的汽车底盘构成相互协调和匹配的整体，达到设计任务书所提出的整车基本性能和专用性能的要求。在进行总体布置时应按照以下原则：

(1)尽量避免对汽车底盘各总成位置的变动

　　　因为一些总成部件位置的变动，不仅会增加成本，而且也可能影响到整车性能。但有时为了满足专用工作装置的性能要求，也需要作一些改动，如截短原汽车底盘的后悬、燃油箱和备胎架的位置作适当调整等。但改变的原则是不影响整车性能。

(2)应满足专用工作装置性能的要求，使专用功能得到充分发挥

　　　例如气卸散装水泥罐式汽车的专用功能是利用压缩空气使水泥流态化后，通过管道将水泥输送到具有一定高度和水平距离的水泥库中。气卸水泥的主要性能指标是水泥剩余率或剩灰率，为了降低这一指标，可将罐体布置成与水平线成一定角度，如图2-1所示。但这样布置会使整车质心提高，减少了侧倾稳定角，因此也可以水平布置。所以在进行总布置时，要从多方面综合考虑。1-装料口；2-排气阀；3-空气压缩机；4-虑气器；5-安全阀；6-进气阀；7-二次喷嘴阀；8-压力表；9-卸料口；10-调速器操纵杆；11-卸料软管；12-进气管道

(3)装载质量、轴载质量分配等参数的估算和校核

　　　为适应汽车底盘或总成件的承载能力和整车性能要求，在总布置初步完成后应对某些参数其中最主要涉及的是装载质量的确定和轴载质量的分配进行估算和校核，这些参数对整车性能有很大影响。若不满足要求．应修改总体布置方案。

(4)应避免工作装置的布置对车架造成集中载荷

　　　例如在图2-2混凝土搅拌运输车的布置方案中，图(a)的布置形成了明显的集中载荷，而在图(b)的布置中、由于采用了具有足够刚性的副车架，因而可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。　　　目前改装专用汽车选用的底盘主要是二类或三类汽车底盘，也有为某些专用汽车设计的专用底盘。汽车底盘的选择或设计专用底盘主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、专用设备或装置的外形尺寸、动力匹配等来决定。

　　　目前我国对于常规的厢式车、罐式车、自卸车等通常是采用二类汽车底盘改装设汁。这是目前专用汽车设计中选用底盘型式最多的一种。所谓二类汽车底盘，即在基本型整车的基础上。去掉货箱。在改装设计的总布置时，在没有货箱的汽车底盘上，加装所需的工作装置或特种车身。采用二类汽车底盘进行改装设计工作的重点是整车总体布置和工作装置设计。在设计时若严格控制了整车总质量、轴载质量分配、质心高度位置等，则基本上能保持原车型的主要性能。但是，还要对改装后的整车重新作出性能分析和计算。

　　　客车、客货两用车、厢式货车等则通常采用三类汽车底盘改装设计。所谓三类汽车底盘，—般是在基本型车的基础上，去掉货箱和驾驶室。近年来，我国乘用车发展很快，对乘用车使用性能的要求也在不断提高，再用原来的三类汽车底盘改装的客车已越来越不受欢迎。因此，各类专用客车底盘应运而生。这些专用客车底盘的基本特点是利用基本型总成，按客车性能要求更新进行整车布置，更新设计悬架系统。这种底盘不仅在质心位置、整车性能特别是平顺性方面有很大的变化，而且在传动系统和动力匹配、以及制动系统等总成方面也有较大的改装设计。

　　　目前在用普通汽车底盘作改装设计时．把更换了发动机的底盘，如将汽油发动机改换成柴油发动机．亦当作三类底盘处理。

　　　选用二类或三类汽车底盘，很难完全满足某些专用汽车的性能要求。例如用普通汽车底盘改装厢式货车、存在质心过高，轴荷分配不合理的问题；改装消防车，首先是底盘车速就达不到要求；改装客厢式专用车，存在平顺性差的问题。因此，可以这样说，若要使我国的专用汽车上质量、上档次，一定要开发出一些具有特点的专用汽车底盘。

　　　在专用汽车底盘或总成选型方面，一般应满足下述要求：

(1)适用性

　　对货运车用的总成应适应货运要求，保证货运安全无损；对乘用车用的总成应适于乘客的需要．达到乘座安全舒适；对各种专用改装车的总成应适于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装选型设计，例如各种取力器的输出接口等。

(2)可靠性

　　　所选用的各总成工作应可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命，且同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡。

(3)先进性

　　所选用的底盘或总成．应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、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。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。

(4)方便性

　　　所选用的各总成要便于安装、检查、保养和维修。处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。在选用专用汽车底盘时，除了上述因素外，还有以下两个很重要的方面：一是汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本小很大约部分，一定要考虑到用户可以接受。这也涉及到专用汽车产品能否很快地占有市场、企业能否增加效益等问题。二是汽车底盘供货要有来源，要同生产汽车底盘的主机厂有明确的协议或合同，无论汽车底盘滞销或紧俏，一定要按时将底盘供货。

本文设计的东风EQ1168背罐车是在EQ1168的基础上改装而成，故其底盘选用EQ1168的底盘，根据底盘的型号及企业的标准该背罐车的型号为HLJ516ZBG型。

表2.1 东风EQ1168底盘参数

底盘型号EQ1168KJ2

发动机型号C26020

外形尺寸(mm)9250×2 510×3000

总质量(kg)16000

整备质量(kg)7805

额定载质量(kg)8000

驾驶室准乘人数3

最高车速(km/h)90

接近角/离去角(°)32/18

前悬/后悬(mm)1 150/2260

轴数2

轴距(mm)5830

前轮距(mm)1940

后轮距(mm)1860

轮胎数6

轮胎规格10.00R20

排量(ml)5900

功率(kw)191

轴荷6000/10000

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月

[18]．马志力．自卸汽车液压系统闭式油路的改进．武汉：专用汽车，2005(5)34～

内容简介：: 毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目: 东风EQ1168背罐车改装车设计院系名称: 汽车与交通工程学院专业班级: 车辆工程077 学生姓名: 导师姓名: 开题时间: 2010.03.16 指导委员会审查意见：签字：年月日SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆077指导教师姓名职称实验师从事专业汽车服务是否外聘是否题目名称东风EQ1168背罐车改装设计一、课题研究现状，选题的目的、依据和意义1.本课题的研究现状(1)国外研究现状专用汽车是汽车行业发展的一个重要的方向，世界专用汽车起源于上世纪20年代，70年代后期进入快速发展的时期。目前，发达国家专用汽车品种已超过6000个，重、中、轻比例大致为3:4:3.发达国家的专用汽车企业普遍具有以下特点：a：注重产品研发，开发手段先进；b：生产工艺设备先进；c：配套系统完善、专业化生产程度高，产品技术含量高；d：企业规模不大，分工与合作明确，市场规范，竞争有序。而从技术发展的角度来看，体现出以下特点：第一，注重汽车的轻量化。同载质量的专用车，先进国家均比我国的整备质量小；第二：注重环保与节能。发达国家规定企业要对自己的产品报废后造成的污染负责，必须采用环保材料制造。而节能是降低生产和使用成本的必然要求，是商家最求利润的有效有段。(2)国内研究现状我国专用汽车起步较晚，到80年代中期才形成独立的专用汽车生产经营体系，经过多年的滚动发展，目前已具有一定的规模，成为汽车工业的重要的分支。但品种较少，只有227类，1553个品种，专用汽车占载货汽车的比例仅为21.2%，而且产品结构也不太合理。目前，我国专用汽车整体设计水平基本还处于经验设计阶段，没有很好的将现代设计和分析方法加以利用，经济性相对较低。再由于工艺装备相对落后，所产出的车辆相对粗糙，性价比较差，与外国产品相比差距主要体现在电子技术、机、电、气、液一体化技术、自动化及智能化技术应用方面。大部分产品还处于发达国家7080年代的水平，只有少部分技术达到国际先进水平，我国专用汽车今年来在在新产品的开发方面有了很大的进步，但由于我国正处于发展中国家向发达国家转变的过程中，基本设施建设还处于高峰期，所以我国对专业车的市场需求还主要针对于运输基本物资，满足于基本建设的车型，加上我国劳动力资源丰富和产品研发投入不足，众多小企业只能争相仿效，该市场形态决定了我国专用汽车现阶段呈现结构单一、功能单一、低附加值、无序竞争和展品过剩的现象。随着我国高等级公路网的建设和经济的发展的需求，给专用车提供了广大的发展空间，专用车占载货车的比例逐渐增大，从数量、质量、种类、功能方面都提出了更高的要求，“十五”期间，我国专用车新产品开发、新技术应用工艺装备得到了一定的发展和提高，特别是2004年我国的汽车站也发展政策出台后，专用车行业的准入门槛大大抬高，散、乱、差局面有所缓和，一批劣质企业被淘汰或兼并。再加上以中集集团、宇通集团、北汽福田等大企业集团，挟资金、技术的大举进入，必将建立有中国特色的规模型专用汽车企业，有效整合中国的专用汽车行业。2选题的目的罐式汽车在运输中发挥了重要的作用：（1）提高了运输效率，由于罐体是装载物料的容器，可以采用机械化装卸方式，大大的缩短了装卸时间，加快了车辆周转，提高了运输效率。（2）保证物料在运输途中不变质，罐体通常是个密封的容器，罐内物料不受气候条件的影响，若物料对温度有要求，还可以做成隔热罐体和加热罐体等特殊结构的的罐体来保护物料，所以物料不易变质，也不易污染和泄漏。（3）改善装卸条件，减轻劳动强度，罐式汽车运输可实现装、运、卸机械化，且都在封闭状态下进行，大大的减少了装卸工人人数，减轻了劳动强度，减少了粉尘飞扬和异味的散发。（4）节省了包装材料、降低运输成本，物料散装运输，节省了包装材料，增加了装载质量，运输成本降低。（5）有利于安全运输，由于是密封运输，物料不会泄漏，即使是有毒物质，也不会污染环境。对于易爆、易燃物品，也不易产生意外事故。由于背罐车在建筑与运输等方面已成为主要运输工具，背罐车技术的好坏直接影响工作的效率，所以本课题的研究就是为了提高背罐车的技术水平，达到经济实用，性价比高，能够提高运输效率，减少劳动力的消耗，使我国专用车的技术水平有所提高，同时可以运用到更多的领域，使我国专用车技术有进一步的提高。3课题研究的意义背罐车作为专用汽车的一种，用于建材行业各种储料罐的自装卸和运输。在没有背罐车的情况下，各种储料罐的装卸和运输必须同时有吊车和载货汽车两种作业工具才能完成，即由吊车将储料罐吊起，安放在载货车上，载货车将罐运送到目的地，再由吊车将其吊下安放到位，整个过程明显耗时太长，效率低下且作业成本太高。背罐车属于专用汽车的一种，其开发和应用目前国内尚处于起步阶段。研究本课题的理论意义和应用价值在于将现代设计方法应用到工程实践中，提高和扩大国产专用汽车的质量水平和应用领域。本课题的研究结果将直接应用到生产中，并推向市场应用，填补国内用于移动立式罐体的专用汽车的一项空白。随着经济的发展，背罐车的应用领域将逐步推广，最终必然会形成专用汽车的一个重要种类。本课题属于建筑工程类专用汽车领域，目前，国内还没有此类型专用汽车的生产及使用，但根据目前国内各种粉状建材产品的散装化要求来分析，此种专用汽车具有良好的市场推广前景。目前在欧美日等发达国家，专用汽车的拥有量超过载货汽车总量的80。其中用于建材领域的背罐车已经形成了系列化和通用化，并且与其他设备形成和谐的配套，完成了整个产品物流链的全自动化。而作为运载工具的背罐车，为提高运输效率，将向着重型化和大吨位方向发展，并且自动化程度不断提高。由于国外专用汽车公司有着很强的专业分工，并且拥有先进的设计和分析手段，其专用汽车的可靠性极高。二、设计（论文）的基本内容,拟解决的主要问题1.基本内容(1)背罐车的总体设计。根据背罐车的设计原则，结合对市场需求的调查了解，确定选用的底盘型号，设计储料罐以及与各液压系统和传动装置的布局。确定背罐车的各种参数和运动方案。(2)背罐车改装设计必须满足以下基本原则必须保证改装部分结构及改装部分与底盘大梁连接的合理性与可靠性,在工艺上必须要考虑对原底盘进行加工的合理性。改装后，整车总质量不得超过原底盘允许的最大总质量，各轴载质量不得超过允许的最大轴载质量，载荷分布左右基本均匀，静载时最大偏差不得超过3。重心位置应尽可能低，但必须留有车轮弹跳高度所需的空间，改装后车辆外形尺寸不得超过限值，车辆后悬不得超过标准限值。应避免专用装置引起载荷集中，应尽量减少整车的整备质量，提高装载质量，改装后车辆必须满足国家现行的道路、安全、环保、节能等法规要求，选用外购件、标准件必须满足标准化、系列化、通用化的要求，设计和试制过程中必须严格遵守其他各种行业标准、技术及工艺要求。(3)背罐车液压系统的设计分析从背罐车的运动方案和液压系统的设计原则出发，进行背罐车各液压元件的分析、计算和选型，并对选型后的液压系统的压力损失和压力冲击进行验算，最终根据试验情况进行改进，确定了经济实用的液压系统。(4)翻转机构的设计对翻转结构进行优化设计，使得额定质量的储料罐在水平顶起和垂直放倒两种情况下出现的最大压力值最小，减少能源浪费使其有效地完成工作。2.拟解决的主要问题（1）初步了解东风EQ1168背罐车结构与总体布局，选出底盘的型号，并对其罐体、翻转机构、液压系统的布局进行设计。（2）研究设计过程中需要用到的数据、公式及计算方法，尽量做到条理清晰，思路明确。利用AutoCAD绘画设计图，其中包括设计的装配图和零件图。（3）改装部分结构及改装部分与底盘大梁连接的合理性与可靠性，载荷分布左右基本均匀，取力器的传动比的计算，轴载质量分配及质心位置，轴距和轮距外廓尺寸的选择。三、技术路线（研究方法）调查研究选择底盘型号EQ1168GJ1设计总体布局液压系统进行强度校核背罐车总布置参数选择背罐车基本性能参数计算专用装置确定副车架翻转架利用AutoCAD完成初步设计方案图翻转机构的选型与计算液压元件的选型与计算完成总设计图完成设计四、进度安排资料收集，整理，完成开题报告第12周论文的撰写，完成中期检查第39周毕业论文提交第913周毕业论文修改完善第1316周毕业论文答辩第17周五、主要参考资料1杜芳慈专用车轻量化趋势愈发明显武汉：专用汽车，2006(1)12162颜增品高新技术化是专用汽车发展的重要趋势武汉：专用汽车，2004(3)22233陈宜通混凝土机械北京：中国建材工业出版社，2002年4张国忠现代设计方法在汽车设计中的应用沈阳：东北大学出版社，2002焦5中国汽车工程学会专用车分会专用汽车行业发展状况回顾与展望武汉：专用汽车，2005(5)7116卞学良，专用汽车结构域设计，北京：机械工业出版社，2007.7 487陈清奎工程机械虚拟设计制造系统开发及应用天滓：工程机械，2005(9)488EQ3318VJ底盘改装手册十堰：东风汽车有限公司，2002年9王风喜，何强，徐游，郭玉书。液压与气动设备维修问答。北京：机械工业出版社，2004年8月10刘惟信汽车设计北京：清华大学出版社，200111GBl5892004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值汽车标准汇编(第一卷整车)天津：中国汽车技术研究中心标准化研究所，2005年12余志生汽车理论北京：机械工业出版社，2003年13徐达，陆锦荣专用汽车工作装置原理与设计计算北京：北京理工大学出版社，1998114盛春芳混凝土机械操作工培训通用教材(基础知识)中国工程机械工业协会，2005年1月15关景泰机电液控制技术上海：同济大学出版社，200316周士昌主编机械设计手册(第三版)第四卷北京：机械工业出版社，2004年8月17周明衡常德功管路附件设计选用手册北京：化学工业出版社，2004年2月18马志力自卸汽车液压系统闭式油路的改进武汉：专用汽车，2005(5)3445六、备注指导教师意见：签字：年月日黑龙江工程学院本科生毕业设计摘要本文对东风EQ1168背罐车总体布置设计，进行了运输储料罐的专用车得研究，根据本课题题目选用东风公司EQ1168KJ2重型载货车地盘，并对其车辆进行的总体设计和上装设计。本文对EQ1168背罐车底盘各主要部件及参数（包括尺寸参数和性能参数）进行了选取和计算，完成总体布置设计。在这部分内容中，首先进行了汽车底盘布置形式的选择，然后，根据所确定的底盘布置形式，考虑汽车主要尺寸参数和性能参数的选取和计算，在此基础上确定液压系统和翻转机构的各部件。参照国家标准根据背罐车的经济性和可靠性，确定了上装结构的运动方案，并根据运动方案，进行液压系统设计，对翻转机构进行设计使液压系统的最大压力最小，同时要考虑各部件的工艺性。关键词：系统；背罐车；改装；设计；布置ABSTRACTThis paper EQ1168 back east, overall layout design tank reservoir of the transport research material tank car, according to this topic title selection EQ1168kJ2 heavy truck dongfeng company on its site, and the overall design and jacket vehicle design. This paper EQ1168 back tanker chassis major parts and parameters (including size parameters and performance parameter selection and calculation), completed the overall layout design. In this section, the first on the automobile chassis layout forms of choice, then, according to certain chassis layout forms, consider mainly size parameters and performance car the parameter selection and calculation, and on this basis to determine the hydraulic system and flip institutions components. Refer to state standard according to the economy and reliability back tanker, determined the jacket structure, and according to the motion scheme, kinematic scheme, hydraulic system design for flip institutions designed to make the maximum pressure hydraulic system, at the same time to consider the smallest components of technology. Keywords: Back tanker ; Refit; Desig；LayoutII黑龙江工程学院本科生毕业设计目录摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1本课题的研究背景和意义11.2国内外专用汽车发展状况和趋势11.3本课题的研究目的21.4本课题的研究内容3第二章背罐车的总体设计42.1背罐车改装设计的基本原则42.2总体布置设计42.3背罐车底盘的选择62.3.1 二类底盘装载质量的初步校核82.4整车总体参数的选取和确定92.4.1 主要尺寸参数92.4.2质量参数112.5 粉罐外形尺寸设计132.5.1 初步确定罐体尺寸及材料132.5.2 罐体总容积142.6本章小结15第三章背罐车举升与液压系统的设计分析1631液压系统概述1632背罐车液压系统的设计原则173.3 举升角度的设计183.4 举升油缸的选取183.5 举升能力的校核183.5.1 初始位置状态时的校核193.5.2 第二和第三级油缸举升状态时的校核193.6液压泵及液压控制阀的选择203.6.1 液压泵流量及排量的确定203.6.2 液压原理及液压控制阀的确定213.7本章小结22第4章辅助系统设计234.1 取力机构的设计与选型234.2本章小结24第五章副车架的设计255.1车架的设计255.2副车架的截面形状及尺寸255.3加强板的布置265.4副车架的前端形状及安装位置275.5纵梁与横梁的连接设计285.6副车架与主车架的连接设计295.7副车架尺寸的确定315.8副车架的强度刚度弯曲适应性校核315.8.1额定装载时整车重心作用点的求解315.8.2副车架剪力及弯矩的求解315.8.3副车架强度刚度校核345.8.4副车架弯曲变形校核355.9本章小结36结论37黑龙江工程学院本科生毕业设计第一章绪论1.1本课题的研究背景和意义背罐车作为专用汽车的一种，用于建材行业各种储料罐的自装卸和运输。在没有背罐车的情况下，各种储料罐的装卸和运输必须同时有吊车和载货汽车两种作业工具才能完成，即由吊车将储料罐吊起，安放在载货车上，载货车将罐运送到目的地，再由吊车将其吊下安放到位，整个过程明显耗时太长，效率低下且作业成本太高。罐车属于专用汽车的一种，其开发和应用目前国内尚处于起步阶段。研究本课题的理论意义和应用价值在于将现代设计方法应用到工程实践中，提高和扩大国产专用汽车的质量水平和应用领域。本课题的研究结果将直接应用到生产中，并推向市场应用，填补国内用于移动立式罐体的专用汽车的一项空白。随着经济的发展，背罐车的应用领域将逐步推广，最终必然会形成专用汽车的一个重要种类。本课题属于建筑工程类专用汽车领域，目前，国内还没有此类型专用汽车的生产及使用，但根据目前国内各种粉状建材产品的散装化要求来分析，此种专用汽车具有良好的市场推广前景。目前在欧美日等发达国家，专用汽车的拥有量超过载货汽车总量的80。其中用于建材领域的背罐车已经形成了系列化和通用化，并且与其他设备形成和谐的配套，完成了整个产品物流链的全自动化。而作为运载工具的背罐车，为提高运输效率，将向着重型化和大吨位方向发展，并且自动化程度不断提高。由于国外专用汽车公司有着很强的专业分工，并且拥有先进的设计和分析手段，其专用汽车的可靠性极高。 1.2国内外专用汽车发展状况和趋势(1)国外研究现状专用汽车是汽车行业发展的一个重要的方向，世界专用汽车起源于上世纪20年代，70年代后期进入快速发展的时期。目前，发达国家专用汽车品种已超过6000个，重、中、轻比例大致为3:4:3.发达国家的专用汽车企业普遍具有以下特点：a：注重产品研发，开发手段先进；b：生产工艺设备先进；c：配套系统完善、专业化生产程度高，产品技术含量高；d：企业规模不大，分工与合作明确，市场规范，竞争有序。而从技术发展的角度来看，体现出以下特点：第一，注重汽车的轻量化。同载质量的专用车，先进国家均比我国的整备质量小；第二：注重环保与节能。发达国家规定企业要对自己的产品报废后造成的污染负责，必须采用环保材料制造。而节能是降低生产和使用成本的必然要求，是商家最求利润的有效有段。(2)国内研究现状专用汽车起步较晚，到80年代中期才形成独立的专用汽车生产经营体系，经过多年的滚动发展，目前已具有一定的规模，成为汽车工业的重要的分支。但品种较少，只有227类，1553个品种，专用汽车占载货汽车的比例仅为21.2%，而且产品结构也不太合理。目前，我国专用汽车整体设计水平基本还处于经验设计阶段，没有很好的将现代设计和分析方法加以利用，经济性相对较低。再由于工艺装备相对落后，所产出的车辆相对粗糙，性价比较差，与外国产品相比差距主要体现在电子技术、机、电、气、液一体化技术、自动化及智能化技术应用方面。大部分产品还处于发达国家7080年代的水平，只有少部分技术达到国际先进水平，我国专用汽车今年来在在新产品的开发方面有了很大的进步，但由于我国正处于发展中国家向发达国家转变的过程中，基本设施建设还处于高峰期，所以我国对专业车的市场需求还主要针对于运输基本物资，满足于基本建设的车型，加上我国劳动力资源丰富和产品研发投入不足，众多小企业只能争相仿效，该市场形态决定了我国专用汽车现阶段呈现结构单一、功能单一、低附加值、无序竞争和展品过剩的现象。随着我国高等级公路网的建设和经济的发展的需求，给专用车提供了广大的发展空间，专用车占载货车的比例逐渐增大，从数量、质量、种类、功能方面都提出了更高的要求，“十五”期间，我国专用车新产品开发、新技术应用工艺装备得到了一定的发展和提高，特别是2004年我国的汽车站也发展政策出台后，专用车行业的准入门槛大大抬高，散、乱、差局面有所缓和，一批劣质企业被淘汰或兼并。再加上以中集集团、宇通集团、北汽福田等大企业集团，挟资金、技术的大举进入，必将建立有中国特色的规模型专用汽车企业，有效整合中国的专用汽车行业。1.3本课题的研究目的罐式汽车在运输中发挥了重要的作用：（1）提高了运输效率，由于罐体是装载物料的容器，可以采用机械化装卸方式，大大的缩短了装卸时间，加快了车辆周转，提高了运输效率。（2）保证物料在运输途中不变质，罐体通常是个密封的容器，罐内物料不受气候条件的影响，若物料对温度有要求，还可以做成隔热罐体和加热罐体等特殊结构的的罐体来保护物料，所以物料不易变质，也不易污染和泄漏。（3）改善装卸条件，减轻劳动强度，罐式汽车运输可实现装、运、卸机械化，且都在封闭状态下进行，大大的减少了装卸工人人数，减轻了劳动强度，减少了粉尘飞扬和异味的散发。（4）节省了包装材料、降低运输成本，物料散装运输，节省了包装材料，增加了装载质量，运输成本降低。（5）有利于安全运输，由于是密封运输，物料不会泄漏，即使是有毒物质，也不会污染环境。对于易爆、易燃物品，也不易产生意外事故。由于背罐车在建筑与运输等方面已成为主要运输工具，背罐车技术的好坏直接影响工作的效率，所以本课题的研究就是为了提高背罐车的技术水平，达到经济实用，性价比高，能够提高运输效率，减少劳动力的消耗，使我国专用车的技术水平有所提高，同时可以运用到更多的领域，使我国专用车技术有进一步的提高。1.4本课题的研究内容(1)背罐车的总体设计。根据背罐车的设计原则，结合对市场需求的调查了解，确定选用的底盘型号，设计储料罐以及与各液压系统和传动装置的布局。确定背罐车的各种参数和运动方案。(2)背罐车改装设计必须满足以下基本原则必须保证改装部分结构及改装部分与底盘大梁连接的合理性与可靠性,在工艺上必须要考虑对原底盘进行加工的合理性。改装后，整车总质量不得超过原底盘允许的最大总质量，各轴载质量不得超过允许的最大轴载质量，载荷分布左右基本均匀，静载时最大偏差不得超过3。重心位置应尽可能低，但必须留有车轮弹跳高度所需的空间，改装后车辆外形尺寸不得超过限值，车辆后悬不得超过标准限值。应避免专用装置引起载荷集中，应尽量减少整车的整备质量，提高装载质量，改装后车辆必须满足国家现行的道路、安全、环保、节能等法规要求，选用外购件、标准件必须满足标准化、系列化、通用化的要求，设计和试制过程中必须严格遵守其他各种行业标准、技术及工艺要求。(3)背罐车液压系统的设计分析从背罐车的运动方案和液压系统的设计原则出发，进行背罐车各液压元件的分析、计算和选型，并对选型后的液压系统的压力损失和压力冲击进行验算，最终根据试验情况进行改进，确定了经济实用的液压系统。第二章背罐车的总体设计背罐车主要运用于运输物料，与其它载货车相比背罐车可以达到自动化的装卸、运输等运输作业，作为专用车，背罐车大大的提高运输效率，减少人工装卸的时间与人力，在建筑运输方面背罐车是十分重要而有效的专用车。根据目前国内情况，背罐车应满足目前使用最大储料罐，同时向下兼容体积更小的储料罐。根据所选底盘的最大总质量和整备质量来确定罐体可装载的物料质量，同时要满足底盘的最大总质量的要求。2.1背罐车改装设计的基本原则1.车改装设计必须满足以下基本原则(1)必须保证改装部分结构及改装部分与底盘大梁连接的合理性与可靠性(2)在工艺上必须要考虑对原底盘进行加工的合理性(3)改装后，整车总质量不得超过原底盘允许的最大总质量，各轴载质量不得超过允许的最大轴载质量；(4)载荷分布左右基本均匀，静载时最大偏差不得超过3；(5)重心位置应尽可能低，但必须留有车轮弹跳高度所需的空间；(6)改装后车辆外形尺寸不得超过限值，车辆后悬不得超过标准限值；(7)应避免专用装置引起载荷集中：(8)应尽量减少整车的整备质量，提高装载质量；(9)改装后车辆必须满足国家现行的道路、安全、环保、节能等法规要求；(10用外购件、标准件必须满足标准化、系列化、通用化的要求；(11试制过程中必须严格遵守其他各种行业标准、技术及工艺要求。2.2总体布置设计专用汽车总体布置原则专用汽车总体布置的任务是正确选定整车参数，合理布置工作装置和附件。使取力装置、专用工作装置、其它附件与所选定的汽车底盘构成相互协调和匹配的整体，达到设计任务书所提出的整车基本性能和专用性能的要求。在进行总体布置时应按照以下原则：(1)尽量避免对汽车底盘各总成位置的变动因为一些总成部件位置的变动，不仅会增加成本，而且也可能影响到整车性能。但有时为了满足专用工作装置的性能要求，也需要作一些改动，如截短原汽车底盘的后悬、燃油箱和备胎架的位置作适当调整等。但改变的原则是不影响整车性能。(2)应满足专用工作装置性能的要求，使专用功能得到充分发挥例如气卸散装水泥罐式汽车的专用功能是利用压缩空气使水泥流态化后，通过管道将水泥输送到具有一定高度和水平距离的水泥库中。气卸水泥的主要性能指标是水泥剩余率或剩灰率，为了降低这一指标，可将罐体布置成与水平线成一定角度，如图2-1所示。但这样布置会使整车质心提高，减少了侧倾稳定角，因此也可以水平布置。所以在进行总布置时，要从多方面综合考虑。图2-1 斜卧式粉罐汽车总体布置1-装料口；2-排气阀；3-空气压缩机；4-虑气器；5-安全阀；6-进气阀；7-二次喷嘴阀；8-压力表；9-卸料口；10-调速器操纵杆；11-卸料软管；12-进气管道(3)装载质量、轴载质量分配等参数的估算和校核为适应汽车底盘或总成件的承载能力和整车性能要求，在总布置初步完成后应对某些参数其中最主要涉及的是装载质量的确定和轴载质量的分配进行估算和校核，这些参数对整车性能有很大影响。若不满足要求应修改总体布置方案。(4)应避免工作装置的布置对车架造成集中载荷例如在图2-2混凝土搅拌运输车的布置方案中，图(a)的布置形成了明显的集中载荷，而在图(b)的布置中、由于采用了具有足够刚性的副车架，因而可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。图2-2 主车架纵梁载荷状态比较(5)应尽量减少专用汽车的整车整备质量，提高装载质量由于专用汽车工作装置的增加，使得专用汽车的整备质量比同类底盘的普通货车要增加。据统计，一般自卸车要增加耗材510，一般罐式车要增加耗材1525，因此，减少整备质量，充分利用底盘的装载质量，增大质量利用系数，是专用汽车改装设计过程个要追求的主要指标之一。(6)应符合有关法规的要求例如对整车的长、宽、高、后悬等尺寸在相关法规中部有明确的规定，一定不能超出标准的要求。2.3背罐车底盘的选择目前改装专用汽车选用的底盘主要是二类或三类汽车底盘，也有为某些专用汽车设计的专用底盘。汽车底盘的选择或设计专用底盘主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、专用设备或装置的外形尺寸、动力匹配等来决定。目前我国对于常规的厢式车、罐式车、自卸车等通常是采用二类汽车底盘改装设汁。这是目前专用汽车设计中选用底盘型式最多的一种。所谓二类汽车底盘，即在基本型整车的基础上。去掉货箱。在改装设计的总布置时，在没有货箱的汽车底盘上，加装所需的工作装置或特种车身。采用二类汽车底盘进行改装设计工作的重点是整车总体布置和工作装置设计。在设计时若严格控制了整车总质量、轴载质量分配、质心高度位置等，则基本上能保持原车型的主要性能。但是，还要对改装后的整车重新作出性能分析和计算。客车、客货两用车、厢式货车等则通常采用三类汽车底盘改装设计。所谓三类汽车底盘，般是在基本型车的基础上，去掉货箱和驾驶室。近年来，我国乘用车发展很快，对乘用车使用性能的要求也在不断提高，再用原来的三类汽车底盘改装的客车已越来越不受欢迎。因此，各类专用客车底盘应运而生。这些专用客车底盘的基本特点是利用基本型总成，按客车性能要求更新进行整车布置，更新设计悬架系统。这种底盘不仅在质心位置、整车性能特别是平顺性方面有很大的变化，而且在传动系统和动力匹配、以及制动系统等总成方面也有较大的改装设计。目前在用普通汽车底盘作改装设计时把更换了发动机的底盘，如将汽油发动机改换成柴油发动机亦当作三类底盘处理。选用二类或三类汽车底盘，很难完全满足某些专用汽车的性能要求。例如用普通汽车底盘改装厢式货车、存在质心过高，轴荷分配不合理的问题；改装消防车，首先是底盘车速就达不到要求；改装客厢式专用车，存在平顺性差的问题。因此，可以这样说，若要使我国的专用汽车上质量、上档次，一定要开发出一些具有特点的专用汽车底盘。在专用汽车底盘或总成选型方面，一般应满足下述要求：(1)适用性对货运车用的总成应适应货运要求，保证货运安全无损；对乘用车用的总成应适于乘客的需要达到乘座安全舒适；对各种专用改装车的总成应适于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装选型设计，例如各种取力器的输出接口等。(2)可靠性所选用的各总成工作应可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命，且同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡。(3)先进性所选用的底盘或总成应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、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。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。(4)方便性所选用的各总成要便于安装、检查、保养和维修。处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。在选用专用汽车底盘时，除了上述因素外，还有以下两个很重要的方面：一是汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本小很大约部分，一定要考虑到用户可以接受。这也涉及到专用汽车产品能否很快地占有市场、企业能否增加效益等问题。二是汽车底盘供货要有来源，要同生产汽车底盘的主机厂有明确的协议或合同，无论汽车底盘滞销或紧俏，一定要按时将底盘供货。本文设计的东风EQ1168背罐车是在EQ1168的基础上改装而成，故其底盘选用EQ1168的底盘，根据底盘的型号及企业的标准该背罐车的型号为HLJ516ZBG型。表2.1 东风EQ1168底盘参数底盘型号EQ1168KJ2发动机型号C26020外形尺寸(mm)92502 5103000总质量(kg)16000整备质量(kg)7805额定载质量(kg)8000驾驶室准乘人数3最高车速(km/h)90接近角/离去角()32/18前悬/后悬(mm)1 150/2260轴数2轴距(mm)5830前轮距(mm)1940后轮距(mm)1860轮胎数6轮胎规格10.00R20排量(ml)5900功率(kw)191轴荷6000/100002.3.1 二类底盘装载质量的初步校核东风EQ1168KJ2装载质量为8000kg，由于罐体材料16MnR的密度为7 900 kg/m3，则罐体直段质量m 。 m=dLh=979.837kg由JB-T4737-95椭圆形封头标准得封头质量m。m=2275.59kg=551.18kg则整个罐体的质量M= m+ m=1 531.017kg。初步计算装载质量为6000kg+1 531.017kg=7531.017kg，东风EQ1168KJ2二类底盘满足要求。表2.2 发动机参数型式直列六缸、四冲程水冷柴油增压发动机型号C26020额定转速r/min2 200额定功率KW (2200r/m)191最大转矩NM(1400r/min)1 025最低燃油消耗率g/(KWh)200缸径冲程mm114135排量L8压缩比17.3：1工作顺序1-5-3-6-2-4燃油：夏季：0号轻柴油：冬季：根据气温选用合适的轻柴油表2.3 变速器传动比一档二档三档四档五档六档10.317.335.213.772.131.942.4整车总体参数的选取和确定2.4.1 主要尺寸参数背罐车尺寸参数主要有：轴距、轮距、外廓尺寸(车辆长、宽、高)等，如图2-3所示由于背罐车车多在二类货车底盘上改装而成，因此其轴距L、轮距B、前悬LF、接近角1等参数，改装前后均保持不变。罐体与驾驶室的间距C100250 mm。罐体长度LH应根据额定装载质量和主要运输的货物密度，并参照同类车型罐体尺寸确定。图2-3 自卸汽车的主要尺寸参数1.外廓尺寸外廓尺寸即指整车的长、宽、高，由所选的汽车底盘及工作装置确定，但最大尺寸要满足法规要求。例如在我国GB158979“汽车外廓尺寸的界限”中，明确规定：车辆高不超过4m；车辆宽(不包括后视镜)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：货车不超过12m，半挂汽车列车不超过16.5m，全挂汽车列车不超过20 m。但有的国家已放宽某些限制，如英国、德国已有4.2m高的厢式车(见图2-4)。图2-4 奔驰1838/42牵引车带箱式半挂车对于超重型或其它一些特种车辆属于非公路运输车辆，不在此规定的限制之内。由于本课题经东风EQ1168改装而成，故其车高、宽及一些参数都没有很大的变化，参考EQ1168以及国内外一些同额定总质量，装载质量背罐车的尺寸参数，确定本课题设计的外廓尺寸如表2-4：表2.4EQ1168的外廓尺寸(mm)长宽高9250215030002.轴距与轮距轴距影响到车辆总长，最小转向直径、纵向通过半径或纵向通过角、轴荷分配和质量转移系数，也影响到车辆的操纵稳定性和行驶平顺性。同普通货车相比；自卸汽车要求轴距变短。轮距影响到车辆总宽、横向通过半径、转向时的通道宽度以及车轴的横向稳定性。轮距要与车宽相适应，对汽车列车，要求挂车轮距和牵引车轮距一致。HLJ516ZBG底盘选用EQ1168的底盘，其轴距和轮距应与EQ1168相同，故可确定HLJ516ZBG的轴距L5830mm；前轮轮距B11940mm；后轮轮距B2=1860mm。3. 前、后悬汽车的前、后悬直接涉及到汽车的接近角和离去角，一般要求都在25以上，至少不小于20。前悬应满足车辆接近角和轴荷分配的要求。前悬与驾驶室、发动机、转向器、前保险杠等总成布置有关。后悬应满足车辆离去角和轴荷分配的要求，同时还要满足有关标准的规定，即对于客车和全封闭厢式车辆，后悬不得超出轴距的0.65倍；对于其它车辆，后悬不得超出轴距的0.55倍，但最长不得超出3.5m。在实际改装过程中，后悬变动比较多。对于罐式车，一般要将后悬变长。本文设计的HLJ516ZBG的前悬LF1150mm，后悬LB=2260。2.4.2质量参数1.装载质量对装载质量，要考虑以下两方面：(1)用途和使用条件如对于货流大，运距长的运输，则宜采用大吨位车辆，以便于提高生产率、降低运输成本；而对于货流多变、运距短的运输，则宜采用中、小吨位车辆。(2)合理分级在装载吨位级别上，要分布合理，以利于专用车产品的系列化、通用化和标准化。对于同一底盘，在设计时应尽量提高装载质量。额定装载质量是自卸汽车的基本使用性能参数之一。目前，中、长距离公路运输趋向使用重型自卸汽车，以便提高运输效率、降低运输成本，额定装载质量一般为919t；而承担市区或市郊短途运输的自卸汽车额定装载质量为4.59t。同时，还应考虑到厂家的额定装载质量的合理分级，以利于产品系列化、部件通用化和零件标准化。此外额定装载质量还必须与选用的二类货车底盘允许的最大总质量相适应。HLJ516ZBG是承担市区或市郊短途运输的背罐汽车，综合考虑其额定转载质量范围和HLJ516ZBG的最大总质量，确定其装载质量6500kg。所谓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，加满油和水，但未载人和载货时的整车质量。整备质量是一个重要设计指标，对运输型专用汽车的动力性和经济性有很大影响。据估计，载重汽车整备质量减少10，可使经济性提高8.5。因此从设计原则上讲，应减少整备质量，尽量采用轻质金属材料和非金属材料，减少原材料消耗，降低制造成本。当然整备质量在设计时要受到一些条件的制约，如车辆使用的公路条件、原材料质量、制造工艺水平等，这些方面都需要综合考虑。自卸汽车整车整备质量是指装备齐全、加够燃料、液压油和冷却掖的空车质量。它一般是：二类底盘整各质量与改装部分质量的总和，是自卸汽车总体设计的重要设计参数之一。综合以上因素，根据HLJ516ZBG的整备质量并考虑改装部分质量，确定HLJ516ZBG的整备质量=7805。2. 总质量背罐汽车整车整备质量是指装备齐全、加够燃料、液压油和冷却掖的空车质量。它一般是：类底盘整各质量与改装部分质量的总和，是自卸汽车总体设计的重要设计参数之一。背罐汽车总质量是指装备齐全，包括乘员，并按规定装满货物的质量。其值可按下式确：式中：自卸汽车总质量（Kg）；自卸汽车整车整备质量（Kg）；装载质量（Kg）；驾驶员质量（Kg），按65（）计算。对于本文设计的HLJ516ZBG,其总质量为：=+=7805+8000+653=16000kg自卸汽车质量利用系数是指装载质量，与整车整备质量之比该系数是一项评价汽车设计、制造水平的综合性指标。因此，新车型设计时，就应力求采用新工艺、新材料、新技术，不断减轻汽车自重，提高汽车性能。有时候质量利用系数也可用装载质量与汽车干质量之比来表示。干质量是指汽车整备质量减去燃料、冷却液和附屑设备的质量。这一质量利用系数更准确地反映该车的金屑和其他锈料的利用串。但是在一般技术资料中很少介绍有关自卸汽车干质量统计数值。通常由二类货车底盘改装的自卸汽车(15t)质量利用系数略低于原货车的质量利用系数。国产自卸汽车的1.01.5，国外自卸汽车的1.32.0。对于本文设计的HLJ516ZBG,其质量利用系数为：=/=1.025自卸汽车的质心位置是指满载或空载时整车质量中心位置。自卸汽车的质心位置对使用性能(例如汽车的制动性、操纵稳定性等)影响很大。因此，自卸汽车总体设计时应尽量使质心位置接近原货车的质心位置。3.轴载质量最大轴载质量是专用汽车在公路行驶时使用受限制的一个技术参数，也是公路和桥梁设计载荷标准的依据。所谓轴载质量分配是指车辆某一轴的承载质量占整车总质量的百分比，应分空载和满载两种工况考虑。改装后的专用汽车轴载质量分配应尽量和原车型靠近。对于单车在满载条件下，长头车的前轴质量应达到25，平头车的前轴质量应达到30，对于半挂汽车列车，在空载时，鞍式牵引车驱动桥轴载质量至少应达到汽车列车总质量的25。在确定轴载质量分配时，还应满足以下原则：1)U轮胎磨损均匀。例如对于42型单胎车辆，前、后轴应各占12，对于42型后双胎车辆，前轴应占13，而后轴应占23。2)允许轴载质量的限制。允许袖裁质量有相应的限值及系列标准。3)轮胎负荷系数。所谓轮胎负荷系数是指轮胎所受到的静负荷与轮胎额定负荷之比。一般取0.91。4)操纵稳定性。要求改装后的专用汽车在各种工况下，应具有一定的不足转向。5)质心位置。在横向，应使左、右车轮的承载质量分配均等，其最大偏差不得大于34；在纵向，要满足前面提到的轴载质量分配条件；在高度位置，应使质心尽可能低。从车辆行驶稳定性考虑，质心高度应满足以下条件：保证车辆不发生侧翻，要求;保证车辆不发生纵翻，要求;式中专用汽车轮距(m)；整车质心至后轴中心线的水平距离(m)；整车质心至地面的高度(m)；路面附着系数，一般取；侧倾稳定角()；纵倾稳定角()根据背罐车的情况,B取前后轮距的平均值,得B=1900,=2100, = = 1.92.5 粉罐外形尺寸设计2.5.1 初步确定罐体尺寸及材料根据任务书要求，需设计装载质量大于8t的举升式气卸粉罐运输车。结合生产实际中对长距离大质量运输的要求，初步设计罐体为长5 150mm，直径1890mm的圆柱形密封容器。其一端封头为椭圆形设计，设计依据JB-T4737-95椭圆形封头标准及GB150-1998钢制压力容器标准确定封头高500mm，直段处长25mm，另一端为近似圆锥体。参考国内外同类产品及材料性能，罐体及封头材料选择16MnR，其中封头处材料厚8mm,直段处厚度为5mm。2.5.2 罐体总容积1）直段处圆柱罐体容积V1（m3） V1=R2L (3.1)式中: K圆柱筒体内壁半径（m）L圆柱筒体长度的1/2（m）V1=R2L=12.566 m32）椭圆封头容积V2（m3）椭圆形封头由半个椭圆体壳和一段短圆柱筒体组成，两端封头容积相等。由JB-T4737-95椭圆形封头标准得V2=。 V2=1.125 总容积V为罐体壳所包容的体积，为圆柱筒体容积V1与封头容积V2之和，即 V= V1+ V2 =12.566+1.125 =13.691 m3(3) 有效装载容积VA有效装载容积指用于装载粉料的罐内容积，用下式计算。 (3.2)式中: me罐体的标定装载质量（kg），本设计标定装载质量设计为8000kg； ps粉料的堆密度（kg/m3），水泥的堆密度为1 200 kg/m3。则 6.67 m3(4)扩大容积Vb由于粉料的内摩擦力，进料口的数目、位置等原因，装料时粉料不能充满罐体上部的所有空间，粉料在流态化过程中空隙率要增加，上界面升高，装料时也需留出这部分空间。在上部留出的空间称为扩大容积，按下式确定：Vb=KbVa式中: Kb扩大容积系数，本设计取0.2。则 Vb=0.2 Va=1.3333 m35)装载容积Vd有效装载容积与扩大容积之和叫做装载容积，即流化态床以上的罐内容积。Vd=Va+Vb =8.0033 m3 8 m32.6本章小结本章对整体设计方案进行了分析对比，确定了背罐罐体的形式、尺寸参数、装载质量及制造材料，以及罐体的举升形式。选定了专用车的二类底盘，并详细介绍了二类底盘及动力总成的参数，为下一步整车总布置做好准备。第三章背罐车举升与液压系统的设计分析31液压系统概述液压传动系统由液压泵、阀、执行器及辅助件等液压元件组成。其工作原理是把通过液压泵把原动机的机械能转变为液压能，然后通过控制、调节各类阀和液压执行器，把液压能转化为机械能，以驱动工作机构完成所要求的各种动作。液压系统作为一种传动和控制技术，有其突出的特点1能产生很大的力，而且容易控制。用液压泵可以很容易地得到具有很高压力的液压油，把此压力油送入液压油缸即可产生很大的力。2安全性高，很容易防止过载。机械设备上如果承受许用界限以上的负载是很危险的。液压系统中通过使用安全阀(溢流阀)可以很容易地防止过载。3安装位置可以自由选择、灵活布置。无论把控制阀、执行元件装在什么位置，只要把油管合理地接过去就可以了，所以设计和安装的自由度较大。4能在大范围内实现无级调速。借助于阀或变量泵、变量马达等控制元件可以方便地进行无级调速，调速比可达2000，且可以获得较低的稳定速度。5运动平稳可靠，液压元件能实现自润滑，使用寿命长。6便于实现自动化和中等距离内的能量分配、传输和控制。借助于各种阀可以实现器运行自动化，与电气控制元件组成的电液复合系统，不但可以实现更高程度的自动控制过程，而且还可以实现中等距离遥控。由于液压技术具有一系列的优点，其应用领域日益扩大，在任何工业领域都得到了广泛的应用。应用范围的扩大，对液压技术的发展也提出了更高的要求。当前，液压技术的发展趋势大致如下：1高压化、大流量化。超高压技术将得到进一步的应用；2结构小型化、轻量化，功能复合化、集成化。叠加式、插装式、多功能综合控制液压阀、微型液压元件以及集动力源、控制器和执行器于一体的多功能单元和电液集成元件的开发与应用；3延长元件寿命、提高元件及系统的可靠性。液压元件强化快速试验方法、污染控制技术、元件及系统的故障诊断技术、系统可靠性预测技术和应用；运用新材料，改进摩擦副工作性能；4降低能耗、提高效率、实现节能。节能型液压元件的开发，系统设计中应用负载参数适应技术，二次调节技术、微机自适应控制技术等节能技术；研究和运用原动机与液压装置的最优联合调节方法，进一步改进密封技术与连接技术、减小泄露损失和污染；5降低液压振动和噪声。运用管道网络动态分析及液流数值计算技术，优化运动，流动和结构，应用隔振技术，减小振动和噪声并提高性能；6用电子技术强化液压技术，提高控制系统性能。具有数字接口的电液元件的开发；采用现代控制理论对系统动态进行补偿，液压伺服系统的非线性控制，鲁棒控制和智能控制，用于液压伺服控制的神经网络算法及相应硬件实现，机器人伺服系统的解耦与特性补偿等；元件、系统的设计、试验制造等采用计算机技术。液压技术也有其自身的缺点：1液压传动过程中常有较多的能量损失(发热、摩擦损失、泄露损失等)；液压传动易泄露，不仅污染工作场地，还可能引起火灾事故，而且影响执行元件的运动平稳性及正确性。2工作时受温度变化影响较大。油温变化时，液体粘度发生变化，引起运动特性变化。3液压元件的制造成本较高，维修需要较高的技术水平。由于要避免液压系统的泄露，必须要提高其工艺水平，对机械设备的制造及检验要求均较高。根据液压系统的优缺点，在机械设计过程中，应充分发挥液压系统的优点，摒弃其缺点，设计出科学合理的机械产品。32背罐车液压系统的设计原则液压系统是动力传递的执行系统，液压系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压系统。液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要穿插进行。背罐车液压系统的设计，本着有效和实用的原则，设计思路如下：1举升油缸和辅助油缸并联，实现两组油缸的互动，当翻转架出现扭曲倾向时，两油缸就会出现压力不平衡，而互通油路会自动进行调整，翻转架的强度和刚性可以保证不被破坏。2举升油缸和辅助油缸一般是连续动作，在作业过程中一般不会出现较长时间的停止，所以不需要增加液压锁，减少故障的发生。3.路换向阀中设置溢流阀，保证系统不过载。4.统中设置压力表，可以让操作者观察系统压力的变化。5.统中设置空气过滤器，保证液压油不被污染。6.统中设置液位计，可以让操作者观察液压油的泄露情况，保证即时补油。3.3 举升角度的设计翻转架翻转角度大，达到90度，车辆可停靠点范围大，减少了驾驶员倒车对正料仓的难度。3.4 举升油缸的选取（3.1）式中: 举升油缸最大压力；系统效率，取0.8；各级举升油缸相对应的活塞直径。 L举升缸最大工作行程。 (3.2)式中: 举升缸在举升角最大时两铰点的距离；举升角为0时两铰点的距离。根据确定的举升角度，可计算出举升油缸的工作行程。根据本设计的具体情况初步选择荷兰海沃前顶举升系列油缸FC129-3-3900型号，荷兰海沃公司是全球领先的前顶举升液压产品生产商，其产品性能稳定、可靠性高、维修保养方便。由产品手册得其举升角为0时两铰点间距离的初始值=343mm。具体的性能参数如表3-1所示。表3-1 液压缸性能参数性能参数第一级i=1第二级i=2第三级i=3合计活塞直径d mm12911091行程 L mm1 4001 3001 2003 900工作压力P MPa1919193.5 举升能力的校核由于选择的举升油缸为多级油缸，每一级油缸的有效直径不同，则油缸的最大举升力也不相同，考虑到当第二级或第三级油缸升出时，干混砂浆由于系可能倾卸的不多或者没有倾卸，因此要对每一级油缸升出时的举升能力进行校核。3.5.1 初始位置状态时的校核此时罐体内的粉料最多，阻力臂也最大（相对于翻转点），罐体在启动时还有惯性阻力的作用，需要的油缸推力也最大。根据力矩平衡原理（如图3-2），举升缸所需的举升推力为 =5 721.8517N根据公式(3.1)计算出第一级油缸产生的最大举升力为 198 560.412N因为，所以举升缸在初始状态下满足要求。3.5.2 第二和第三级油缸举升状态时的校核由于油缸的有效直径降低根据力矩平衡原理，此时的举升推力为或 (3.3)式中: 第二节油缸伸出时罐体和粉料的重量；第三节油缸伸出时罐体和粉料的重量；第三节油缸伸出时，粉罐重心至翻转轴的距离；举升缸推力至翻转轴的垂直距离；第二级油缸伸出时所需的举升推力；第三级油缸伸出时所需的举升力。同理，根据公式（3.1）可分别计算出第二级和第三级油缸所产生的最大举升力和。一般情况下，最恶劣的情况是最后一节油缸伸出的时侯，因此在校核时，只要考虑最后一节油缸伸出时的情况即可。 98 808.892N =2 292.2727N由于，所以举升油缸满足举升要求。3.6 液压泵及液压控制阀的选择举升油缸确定后需要对举升液压泵及液压控制阀进行选择。选择时需要进行液压泵流量和排量的计算。3.6.1 液压泵流量及排量的确定液压缸的容积，用来表示。 (3.4)式中: 各级油缸的工作行程，=；各级油缸的活塞直径。=4.65610ml =2.69710ml =110ml =8.35310ml 液压泵额定流量Q应满足下式要求。 (3.5)式中: t举升时间，一般在1222s之间，本设计预定为20s；液压系统的容积效率，一般取0.80.85，本设计中为0.85。取Q为5ml/s。当液压泵流量Q确定以后，液压泵排量q可由下式确定。 (3.6)式中: q液压泵排量，ml/r； n液压泵转速，设计采用外啮合齿轮泵，转速为2 000r/min。 =150ml/r根据以上条件，参照机械设计手册液压传动与控制单行本中的相关内容，选取由阜新市液压件厂生产的CBF-E125型外啮合双联齿轮泵，该产品具有外形尺寸较小，技术成熟，质量稳定，维护保养方便，成本低等优点。其技术规格如下表3-2中所示。表3-2 液压泵参数排量/mLr125压力/MPa额定16最高20转速/rmin额定2 000最高2 500容积效率（%）不小于93总效率（%）不小于85驱动功率/kW76质量/kg10.53.6.2 液压原理及液压控制阀的确定当进行卸料过程时，液压系统开始工作。首先进行液压缸举升过程，此时液压泵提供的高压油顶开单向阀经双向节流阀后到达多级液压缸，完成举升工作。此时电磁换向阀接通使液力马达工作，液力马达带动空压机运转。液压系统工作原理见图3-4。根据系统设计要求，选择GRPO-70-PK-3型双向节流阀，HA-1/8-QS-4型单向阀，HCG-03-A1-22型电磁换向阀，BG-03-32型溢流阀，HY37-50型网式过滤器，GSNJ-06-01型液压油箱。1-节流阀 2-单向阀 3-电磁换向阀 4-溢流阀 5-液压泵 6-网式过滤器7-液压油箱 8-齿轮马达 9-多级液压缸图3-4 液压系统工作原理3.7本章小结本章系统的对举升系统进行了设计与校核，从前置举升机构的总布置、举升缸、液压油泵及液压控制阀的选择与验证等方面完成了对举升机构的设计计算。第4章辅助系统设计4.1 取力机构的设计与选型二类底盘所配变速器型号为DF6S750，六档手动变速器。根据此变速器型号选取4205KBA-010B型取力器。其主要技术参数如表4-1所示。表4-1 4205KBA-010B型取力器参数取力器型号4205KBA-010B速比1.3输出旋转方式与发动机相反输出方式法兰最大输出扭矩（Nm）450操纵方式远距离电控气操作变速器取力齿轮参数见表4-2。表4-2变速器取力齿轮参数齿数30法向模数4.25压力角20螺旋角23.5径向变位系数+0.3齿轮旋向右旋齿宽28变速器取力窗口尺寸如图4-1。取力器安装位置如图4-2，尺寸见表4-3。表4-3 取力器尺寸参数ABCDE224.5mm130mm287mm265mm459.5mm图4-1 变速器取力窗口尺寸图4-2 取力器安装位置示意图4.2本章小结通过本章的设计选型，确定了取力器的布置位置及型号，确定取力器尺寸图形，为液压系统解决了动力来源。第五章副车架的设计5.1车架的设计在专用汽车设计时，为了改善主车架的承载情况，避免集中载荷，同时也为了不破坏主车架的结构，一般多采用副车架(副梁)过渡。本车在工作中受较大的弯曲应力。因此，本车副车架纵梁采用两根抗弯性能较好的平直槽行梁，材料为16Mn。在增加副车架的同时，为了避免由于副车架刚度的急剧变化而引起主车架上的应力集中，所以对副车架的形状、安装位置及与主车架的连接方式都有一定的要求。5.2副车架的截面形状及尺寸专用汽车副车架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5-1所示的槽形结构，其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。对于随车起重运输车的副车架来说，在安装起重装置的范围内，应按如图5-2和图5-3所示的方式用一块腹板将副车架截面封闭起来，以提高副车架的抗扭和抗弯能力。图5-1 副车架的截面形状图5-2 加强后的副车架截面形状1-副车架；2-腹板图5-3 加强腹板的位置参照国内外总质量相近车型的副车架纵梁端面尺寸，确定副车架纵梁端面尺寸为100、80、6mm。5.3加强板的布置车架中部(液压举升机构位置)所受弯曲、扭曲最大，因此在这一区域应加加强板，考虑到零件的工艺性，由于下翼板所受弯曲应力较大，因此，加强板紧贴下翼板，为了避免下翼板由于钻孔而导致抗弯强度下降，除与后加强板重叠部位，该加强板主要与腹板连接。在纵梁上加上加强板，加强板端头区域车架容易产生集中应力。为了降低应力集中，加强板端头形状有三种设计方式，见图5-437图5-4 加强板的三种设计方式本副车架为了批量生产时工艺简单，采用了图5-4（b）角型的端头形状。5.4副车架的前端形状及安装位置1) 在保证使用可靠的前提下，为了提高挠曲性，减小副车架刚度，应尽量减少副车架的横梁，以减少对纵梁的扭转约束。2) 副车架油缸支承横梁与翻转轴横梁形成框架。油缸支承横梁应尽量靠近后悬架前支承处的横梁，最好能位于后框架之内。因为这段主车架变形小，所以副车架对其扭转约束力也相应减弱，同时保证了举升机构的几何特性。3) 在副车架结构要求刚性较高时，可在主、副车架中间增加一层橡胶垫，当主车架变形时以弹性橡胶的变形来减弱副车架对主车架的约束4) 副车架与主车架连接如图5-5所示。图5-5 副车架与主车架的连接A-A处是截面突变点，在受冲击载荷时，此处出现应力集中，严重时造成主车架断裂。这就要求副车架的前端结构要设计成渐变截面，以减缓应力集中(见图5-6)图5-6 副车架的前端结构副车架前端形状常有三种形状(见图5-7)。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部加工有局部斜面，其斜而尺寸如图5-7(c)所示：；。图5-7 副车架的三种前端形状（a）U形；（b）角形；（c）L形如果加工上述形状困难时，可以采用如图5-8所示的副车架前端简易形状，此时斜面尺寸较大。对于钢质副车架：；对于硬本质副车架；副车架在汽车底盘上布置时，其前端应尽可能地往驾驶室后围靠近。图5-9为某散装水泥运输车的罐体、副车架相对于汽车底盘的安装位置。在满足轴荷分配的前提下，其中A不宜过大，留足空压机的位置即可；B为副车架的前增离主车架拱形横粱的距离，一般在100 mm之内；C为固定副车架的前面第一个U型螟栓距拱形横梁的距离，一般控制在500800 mm的范围内。图5-8 副车架前端简易形状（a）刚质副车架；（b）硬木质副车架图5-9 副车架的安装位置5.5纵梁与横梁的连接设计横梁与纵梁的连接方式主要有三种，见图5-10图5-10 横梁与纵梁的连接1-纵梁；2-连接板；3横梁图5-10（a）横梁与纵梁上下翼板连接，该种连接方式优点是利于提高纵梁的抗扭刚度。缺点是当车架产生较大扭转变形时，纵梁上下翼面应力将大幅度增加，易引起纵梁上下翼面的早期损坏。由于车架前后两端扭转变形较小，因此本车架前后两端采用了该种连接方式，为了提高纵梁的扭转刚度采用了纵向连接尺寸较大的连接板。横梁仅固定在腹板上图5-10（b）横梁仅固定在腹板上，这种连接形式连接刚度较差，允许截面产生自由跷曲，可以在车架下翼面变形较大区域采用，以避免纵梁上下翼面早期损坏。图5-10（c）横梁同时与纵梁的腹板及上或下翼板相连，此种连接方式兼有以上两种方式连接的特点，但作用在纵梁上的力直接传递到横梁上，对横梁的强度要求较高。由于该车平衡悬架的推力杆与平衡悬架支架上的两根横梁连接，因此，这两根横梁与纵梁共同承受平衡悬架传递过来的垂直力(反)和纵向力(牵引力、制动力)。综合以上考虑，本副车架的纵梁与横梁的连接采用第3种方式，即横梁同时与纵梁的腹板及上或下翼板相连，同时为了降低成本和适于批量生产，本车架纵梁和横梁的连接方式采用铆接。5.6副车架与主车架的连接设计副车架与主车架的连接常采用如下几种形式。止推连接板图5-11是斯泰尔重型专用汽车所采用的止推连接板的结构形状及其安装方式。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5001000 mm范围内。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，见图5-12所示。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。U型夹紧螺栓当选用其它连接装置有困难时，可采用U型夹紧螺栓。但在车架受扭转载荷最大的范围内不允许采用U型螺栓。当采用U型螺栓固定时，为防止主车架纵梁翼面变形，应在其内侧衬以木块，坦在消声器附近，必须使用角铁等作内衬。图5-11 止推连接板的结构副车架；2-止推连接板；3-主车架纵梁图5-12 连接支架1-上托架；2-下托架；3螺栓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HLJ516ZBG主副车架之间采用这两种。5.7副车架尺寸的确定为使前后轴荷分配合理，整车质量分配均匀，车辆重心低稳定性高，罐体的位置

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