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高压清洗车备有双水路清洗系统设计【优秀车辆工程设计+6张CAD图纸】

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关键词：: 高压清洗车水路清洗系统汽车设计车辆工程设计高压清洗车备有双水路清洗系统

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高压清洗车备有双水路清洗系统设计【优秀车辆工程设计+6张CAD图纸】

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摘要

随着城市化步伐的加快，道路的迅速增加，对环保要求的日益提高，导致城市对高压清洗车的需求日益增长。开发具有自主知识产权的高压清洗车也就成了我国城市环卫事业中的重要课题，而且对提高我国专用车的设计水平，带动我国环卫车辆的自主设计开发具有重要意义。北京一些大城市更是迈向国际化大都市的步伐，对城市环境质量要有更高的要求，因此，高压清洗车作为清洁城市的“卫士”应该是当前最具发展前景的专用汽车品种之一。

文中通过大量调研，改装了一种以二类底盘为基础，额定载质量为3.5t的高压清洗汽车。文中主要进行了由水罐、水罐的内部结构、及二类底盘装置的选型和设计。对高压水泵、液压泵、液压缸的选型计算。最后，对改装完成后的高压清洗车进行了必要的动力性、燃油经济性和稳定性等主要整车性能的计算分析，计算结果表明整车性能满足要求。

关键词：汽车；底盘；水泵；液压泵；液压缸

Abstract

With acceelerated of urbanization, rapid increase in roads, environmental protection requirements increasing, resulting in city-to-high-pressure cleaning vehicle demand. Development of independent intellectual property rights of high-pressure cleaning vehicle of urban sanitation has become an important subject of the cause, but also to improve the level of special vehicle design, sanitation vehicles driven my own design and development of great significance. With the end of the 2008 Olympic Games, Beijing and other major cities is accelerated towards the pace of an international metropolis, the urban environmental quality to be demanding, therefore, high-pressure washing cars as a clean city, "defender" should be At present the most promising varieties of Special Purpose Vehicle.

A large number of research paper, a modified chassis to the second category, based on the quality of the rated 3.5t containing high-pressure car wash. In this paper, mainly by high-pressure pumps, hydraulic pumps, hydraulic cylinder and chassis attachment system comprising water, hydraulic system design. Finally, after the completion of the conversion of high-pressure car wash had the necessary power, fuel economy and stability of vehicle performance, such as the calculation of the main analysis, the calculation results show that the vehicles meet the requirements of performance.

Keyword: Automobile; Chassis; Water pump; Hydraulic pump;Hydraulic cylinder

摘要I

AbstractII

绪论- 1 -

1.1课题研究前景- 1 -

1.2课题研究现状- 1 -

1.3课题研究目的和意义- 3 -

1.4设计的主要内容- 3 -

第2章高压清洗车总体设计- 4 -

2.1总体设计方案分析- 4 -

2.2质量参数的确定- 4 -

2.2.1整车整备质量- 4 -

2.2.2装载质量- 5 -

2.2.3汽车总质量- 5 -

2.3高压清洗车底盘的选型- 5 -

2.4罐体支撑座的设计- 7 -

2.4.1支撑座校核计算- 7 -

2.4.2副车架的前端形状及安装位置- 9 -

2.4.3罐体支撑座的固定装置- 10 -

第3章水路系统的设计计算- 11 -

3.1水罐的设计及计算- 11 -

3.1.1罐体选材- 11 -

3.1.2罐体设计要求- 11 -

3.1.3罐体容积的确定- 11 -

3.1.4壁厚计算校核- 12 -

3.2水泵的选型计算- 14 -

3.3取力装置的分析计算- 16 -

3.4液压阀的选取- 17 -

3.4.1方向控制阀的选取- 18 -

3.4.2溢流阀的选取- 18 -

3.5水路计算- 18 -

3.5.1水路压力损失分析- 18 -

3.5.2水路压力损失计算- 19 -

第4章液压系统的选型计算- 21 -

4.1确定液压系统主要参数- 21 -

4.1.1初选系统压力- 21 -

4.1.2确定液压缸尺寸- 22 -

4.2选择调速方式及油路循环方式- 23 -

4.2.1调速方式的选择- 23 -

4.2.2油路循环方式的选择- 23 -

4.3液压元件的选择- 24 -

4.3.1液压缸的选取- 24 -

4.3.2液压泵的选取- 24 -

4.3.3液压辅件的选择- 27 -

4.4管道的选择- 27 -

4.4.1管道内经的确定- 27 -

4.4.2管道的确定- 28 -

4.5确定油箱的容量- 28 -

第5章高压清洗车基本性能参数计算- 29 -

5.1动力性计算- 29 -

5.1.1发动机外特性- 29 -

5.1.2汽车的行驶方程式- 31 -

5.1.3动力性评价指标的计算- 34 -

5.2燃油经济性计算- 38 -

5.3高压清洗车稳定性计算- 39 -

结论- 42 -

参考文献- 43 -

致谢- 44 -

参考文献

1王强.高压清洗车水路和液压系统的设计改进. 专用汽车，2006

2 陈玉凡.高压水射流管道清洗多功能车应用分析. 清洗世界，2006

3 高道明,陈杰,黄仁发.新型高压清洗车的研制 . 专用汽车，2005

4 肖谦.国内城市高压清洗车的现状及发展趋势 . 城市车辆，2002

5曹小燕,谢蓄芬,潘洪亮.洗车废水回用装置控制方法研究 . 锅炉制造，2008

6 肖谦.国内城市高压清洗车的现状及发展趋势. 城市车辆，2002

7 张启君,张宏,吕文泉.高压清洗车的概况与市场发展趋势 . 机电产品开发与创新,2000

8 徐达.专用汽车结构与设计. 北京:北京理工大学出版社，2002

9 臧杰,阎岩.汽车构造. 北京:机械工业出版社，2006

10 卞学良.专用汽车结构与设计. 北京：机械工业出版社，2008

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内容简介：: 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）I摘要随着城市化步伐的加快，道路的迅速增加，对环保要求的日益提高，导致城市对高压清洗车的需求日益增长。开发具有自主知识产权的高压清洗车也就成了我国城市环卫事业中的重要课题，而且对提高我国专用车的设计水平，带动我国环卫车辆的自主设计开发具有重要意义。北京一些大城市更是迈向国际化大都市的步伐，对城市环境质量要有更高的要求，因此，高压清洗车作为清洁城市的“卫士”应该是当前最具发展前景的专用汽车品种之一。文中通过大量调研，改装了一种以二类底盘为基础，额定载质量为3.5t 的高压清洗汽车。文中主要进行了由水罐、水罐的内部结构、及二类底盘装置的选型和设计。对高压水泵、液压泵、液压缸的选型计算。最后，对改装完成后的高压清洗车进行了必要的动力性、燃油经济性和稳定性等主要整车性能的计算分析，计算结果表明整车性能满足要求。关键词：汽车；底盘；水泵；液压泵；液压缸哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）IIAbstract With acceelerated of urbanization, rapid increase in roads, environmental protection requirements increasing, resulting in city-to-high-pressure cleaning vehicle demand. Development of independent intellectual property rights of high-pressure cleaning vehicle of urban sanitation has become an important subject of the cause, but also to improve the level of special vehicle design, sanitation vehicles driven my own design and development of great significance. With the end of the 2008 Olympic Games, Beijing and other major cities is accelerated towards the pace of an international metropolis, the urban environmental quality to be demanding, therefore, high-pressure washing cars as a clean city, defender should be At present the most promising varieties of Special Purpose Vehicle. A large number of research paper, a modified chassis to the second category, based on the quality of the rated 3.5t containing high-pressure car wash. In this paper, mainly by high-pressure pumps, hydraulic pumps, hydraulic cylinder and chassis attachment system comprising water, hydraulic system design. Finally, after the completion of the conversion of high-pressure car wash had the necessary power, fuel economy and stability of vehicle performance, such as the calculation of the main analysis, the calculation results show that the vehicles meet the requirements of performance.Keyword: Automobile; Chassis; Water pump; Hydraulic pump;Hydraulic cylinder哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）III摘要.IABSTRACT.II绪论.- 1 -1.1 课题研究前景.- 1 -1.2 课题研究现状.- 1 -1.3 课题研究目的和意义.- 3 -1.4 设计的主要内容.- 3 -第 2 章高压清洗车总体设计.- 4 -2.1 总体设计方案分析.- 4 -2.2 质量参数的确定.- 4 -2.2.1 整车整备质量.- 4 -2.2.2 装载质量.- 5 -2.2.3 汽车总质量.- 5 -2.3 高压清洗车底盘的选型.- 5 -2.4 罐体支撑座的设计.- 7 -2.4.1 支撑座校核计算.- 7 -2.4.2 副车架的前端形状及安装位置.- 9 -2.4.3 罐体支撑座的固定装置.- 10 -第 3 章水路系统的设计计算.- 11 -3.1 水罐的设计及计算.- 11 -3.1.1 罐体选材.- 11 -3.1.2 罐体设计要求.- 11 -3.1.3 罐体容积的确定.- 11 -3.1.4 壁厚计算校核.- 12 -3.2 水泵的选型计算.- 14 -3.3 取力装置的分析计算.- 16 -3.4 液压阀的选取.- 17 -3.4.1 方向控制阀的选取.- 18 -3.4.2 溢流阀的选取.- 18 -3.5 水路计算.- 18 -3.5.1 水路压力损失分析.- 18 -3.5.2 水路压力损失计算.- 19 -哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）IV第 4 章液压系统的选型计算.- 21 -4.1 确定液压系统主要参数.- 21 -4.1.1 初选系统压力.- 21 -4.1.2 确定液压缸尺寸.- 22 -4.2 选择调速方式及油路循环方式.- 23 -4.2.1 调速方式的选择.- 23 -4.2.2 油路循环方式的选择.- 23 -4.3 液压元件的选择.- 24 -4.3.1 液压缸的选取.- 24 -4.3.2 液压泵的选取.- 24 -4.3.3 液压辅件的选择.- 27 -4.4 管道的选择.- 27 -4.4.1 管道内经的确定.- 27 -4.4.2 管道的确定.- 28 -4.5 确定油箱的容量.- 28 -第 5 章高压清洗车基本性能参数计算.- 29 -5.1 动力性计算.- 29 -5.1.1 发动机外特性.- 29 -5.1.2 汽车的行驶方程式.- 31 -5.1.3 动力性评价指标的计算.- 34 -5.2 燃油经济性计算.- 38 -5.3 高压清洗车稳定性计算.- 39 -结论.- 42 -参考文献.- 43 -致谢.- 44 -哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 1 -绪绪论论1.1 课题研究前景近 10 年来，我国高压清洗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，高压清洗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。1当今由于国外高压清洗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清洗汽车品种以及入世后引进并形成生产能力的清洗汽车新品种，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。由于清洗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，我国清洗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。 21.2 课题研究现状我国高压清洗车的研发机构、改装生产企业通过引进、消化、吸收国哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 2 -外先进技术，加快了国产高压清洗车新产品的研发和生产，使国产高压清洗车的技术装备水平得到较快发展和很大提高，改变了传统的的环卫作业方式，由人工作业向机械化、半机械化方向发展，高压清洗车的装备技术由简单型向技术密集型方向发展，已由低压力喷洒发展到高压力清洗。用高压力、小流量的清洗车淘汰单一洒水工功能的低压力、大流量的洒水车，符合节约型社会发展的要求，用最少的水量获得最佳的清洗效果。 3我国清洗汽车产品具有价格优势，由于我国劳动力成本和原材料成本与发达国家相比较为低廉，因此我国清洗汽车产品在性能、质量与国外产品相同的情况下，具有价格优势。但是，我国清洗汽车品种过于单一，远远不能足国内外市场的多品种需求。如果我国清洗汽车生产企业可以通过合资、技术引进等手段，促进技术的升级换代，使我国清洗汽车产品的技术性能水平接近和达到国际先进水平，提高产品的性能价格比，就能进一步满足国内，乃至国外市场的多样化需求。我国的清洗汽车汽车在形成独立的清洗汽车生产行业以后，已经成功地引进了许多整车和零部件技术项目。尽管我国专用汽车市场需求量大，但由于品种单一、数量和品质又不能完全满足国内市场需要，国外专用汽车制造商一定会积极寻找机会，进入中国市场。我国具有人工成本低、资源丰富、投资环境优越以及本土的市场营销网络等区位优势，因此国外清洗汽车制造商多趋向于采取合资的方式进入中国市场。在这种情况下，只要我国企业能在合资企业中将外方注入的先进技术和管理方法，进行消化、吸收和整合，就能促进我国专用汽车行业的技术更新换代。目前，国内除压缩式垃圾车、车厢可卸式垃圾车和公路型扫路车的功能已接近国外同类产品，而高压清洗车与国外先进产品相比，其功能还存在一定的差距，并且性能与国外先进产品存在较大差距。生产企业受加工装备简陋、工装模具不全、工艺技术落后、生产规模小的限制，低端产品特征明显，整车性能差。技术上缺乏具有自主知识产权和概念创新。大部分国产高压清洗车是以模仿进口车功能为基础来研制生产的，产品同质化现象较为普遍，缺乏具有自主知识产权和创新的产品。事实说明，与发达国家相比，国产高压清洗车在功能结构、作业效率、哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 3 -可靠性、推广程度等多方面还落后许多；在用的不少国产高压清洗车存在着技术落伍、寿命短、作业效率低、达不到环保要求等缺陷，清洗城市下水道、管道的沉积物、死角泥沟的疏通，大部分城市仍主要靠人工用竹片等疏导，用勺掏空，劳动强度大，条件差，效率低。因此，环卫部分希望开发一种低价格，多功能的清理车，特别是那些功能强大的高压清洗车，它不仅可以用于清洗城市下水管道、管道的沉积物、死角沟渠的疏通，亦用于清洗工业排液管道、壁面等。高压清洗车的需求，随着城市建设，公路建设的发展，国家对加大基础设施和公路建设的大投入，这必须推动市政车辆设备的市场需求。1.3 课题研究目的和意义伴随着工业的迅猛发展，环境污染变得越来越严重，环境保护成为一个全球性的战略问题。为适应城市环卫事业的发展，及时改善城市环境质量，改善空气质量，开发和发展各种行之有效的清洗车辆，成为我们面前的重要任务。城市化步伐的加快，道路的迅速增加，对环保要求的日益 2提高，导致城市对高压清洗车的需求日益增长。为此，开发具有自主知识产权的高压清洗车也就成了我国城市环卫事业中的重要课题，而且对提高我国专用车的设计水平。北京等一些大城市更是加快了迈向国际化大都市的步伐，对城市环境质量要有更高的要求，因此，高压清洗车作为清洁城市的“卫士”,应该是当前最具发展前景的专用汽车品种之一。1.4 设计的主要内容本设计是改装一种高压清洗车，并满足专用汽车相关设计要求。需进行二类底盘的选型分析，产生具有实践意义的选型总结。然后对车辆进行总体布置，用总布置草图表达主要底盘部件重要工作装置的布置。进行水罐的详细设计，在正确计算的基础上，完成部件设计选型，达到工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高，装载质量达 3500kg 的要求。最后，完成总装配图，清楚表达设计。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 4 -第 2 章高压清洗车总体设计与普通汽车相比，高压清洗车是装置有专用设备，具备专用功能，用于承担专门清洗任务的汽车。因此，设计上再满足普通基本型汽车性能的基础上，还要满足专用清洗功能的要求，与专用工作装置合理匹配，构成一个协调的整体，使高压清洗车的基本性能和专用功能都得到充分发挥。 42.1 总体设计方案分析目前，市场上的高压清洗车种类众多，其总体设计方案也各不相同。通过前期调研以及结合本次改装设计的特点，设计方案图 2-1。方案一：图 2-1 总体设计方案比较布置简单，效率利用率高，节省了低压水泵，利用节流阀对高压水进行降压，以实现低压清洗。并且与液压系统相对独立，可以互不干扰进行作业。2.2 质量参数的确定2.2.1 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。变速箱取力器 2高压水泵液压泵液压缸取力器 1高压清洗节流阀低压清洗哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 5 -所选 EQ1081 底盘的整备质量为 3720kg，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 1500kg。即高压清洗车整车整备质量为：kg 5220150037200m2.2.2 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，高压清洗车的装载质量确定为 3500kg。即kg3500em2.2.3 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 3 人，汽车总质量的计算公式为：kg819536535005220mmmmeoa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。最大轴载质量的分配应基本接近原车底盘轴载要求，改装后的高压清洗汽车的整车质心位置比原汽车的质心略向后移。 52.3 高压清洗车底盘的选型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，而该高压清洗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。采用二类汽车底盘进行改装设计工作重点是整车总体布置和工作装置设计，对底盘仅作性能适应性分析和必要的强度校核，以确保改装后的整车性能基本与哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 6 -原车接近。 6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 是常用三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以及部分专用车辆的特殊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，选用东风系列底盘相对较合理。确定东风 EQ1081 底盘作为本次高压清洗汽车的底盘，其主要技术参数见表 2-2 所示：哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 7 -表 2-2 底盘技术参数列表底盘型号EQ1081底盘整备质量（kg）3720发动机YC4E140底盘最大承载质量（kg）5230轴距（mm）3800厂定最大设计总质量（kg）8950车架前悬/后悬（mm）1270/1730规格（mm）680021402395接近角/离去角22.5/18.5轮胎规格7.5016，8.25162.4 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。对于高压清洗车的设计，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7。2.4.1 支撑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 2-2 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8。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 8 - 图 2-2 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kN5 .1041070035004mgF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kN5 .1045 .1044LFq建立力学模型，其受力图、弯矩图如下： a） Q图 b）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 9 - 241qL M 图 c）图 2-3 罐体支承座受力图根据受力图、弯矩图知： 0 0xFqxFFQAyiy （2-1） qxqLxFQ 0 02xMqxxFMAyio （2-2） 2qxqLxxM根据弯矩图可知，其危险截面出现在最大弯矩 1/2L 处，此时kN21410005 .102121qLFQMPa235MPa1401015102133max所以，支承座强度符合要求。2.4.2 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 2-4（c）所示。=1mm 0h=1520mm9。 0l 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 10 - 图 2-4 副车架前端的三种形式（a）U 形（b）角形（c）L 形2.4.3 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4。图 2-5 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.罐体支撑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5。结构见图 2-6 所示： 1 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 11 - 2 图 2-6 刚性固定装置 1支承座 2车架哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 12 -第 3 章水路系统的设计计算高压清洗车配有水路清洗系统，高压水路系统产生高压水源（水压达10MPa 以上），充分利用高压水的动能，以高压力、低流量的方式清洗，去污能力强、高效节水，被广泛应用于城市下水管道的清洗作业。低压水路系统提供大流量、低压力水（水压达 0.3MPa 以上），可以对壁面进行一般冲洗和洒水，也可以对树木、园林进行喷洗和浇灌以及应急消防10。3.1 水罐的设计及计算3.1.1 罐体选材高压清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，高压清洗车罐体采用 15 号钢板即可满足要求。3.1.2 罐体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27范围内11。根据QC/T750-2006清洗车通用技术条件规定：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。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 13 -3.1.3 罐体容积的确定根据罐体设计要求规定，还要考虑整车的布置以及载荷的分配，确定为4000mm2000mm1000mm。椭圆形横截面罐体的总体积按下式计算，见图3-1所示：（3-1）OVLLLabV3421式中、椭圆长短轴长度 (m)；ab L椭圆筒体长度 (m)；、封头长度 (m)；1L2L 罐内附件的体积总和 (m)。OV图3-1 椭圆形横截面罐体容积计算图罐内附件主要为防波板，其体积相对于罐体体积很小，可做忽略不计。特殊形状封头具有更强的承压能力，作为高压清洗车的水罐只需承受常压，因此，采用平盖封头，取即可满足要求。根据计算公式，知：021 LL 328. 64124mV3.1.4 壁厚计算校核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欲量的最小厚度。圆筒的最小厚度按照下列规定设计哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 14 - 当时，且不小于3mm。3800iD1000/2miniD 罐体内径mm41000/20002min在水罐内部，水均匀分布，可等效为均匀载荷，取h=1000mm。MPa33108 . 918 . 910ghP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QF b)281ql M图 c)图3-2 水罐受力分析图根据）图，得方程（3-2） a00ioiyMF 02110 0 2xMqxFxxFqxFAyQAy即哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 15 - 22121 10 21 qlxqlxxMxqxqlxFQ则当时，剪应力取得最大值lxx , 0 xFQ （3-3）plqlFQ2121max由机械设计实用手册，知：钢板厚度mm时，MPa;MPa;MPa16min235s375b430tD 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。5 . 1, 5 . 1, 5 . 1Dsbnnn MPa;MPa;MP 2505 . 1375bbtn 1505 . 1225sstn 2875 . 1430DtDtna。取MPa。 150t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。 (3-4) 5 . 1max MPa150MPa 25.901016. 03 . 0108 . 9215 . 144max所以，强度符合要求。3.23.2 水泵的选型计算水泵的选型计算根据 QC/T750-2006 清洗车通用技术条件规定，清洗车基本参数见表3-1 所示：表 3-1 清洗车基本参数序号项目参数值哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 16 -清洗路面清洗管道清洗墙面 1 清洗水压力，MPa 5 10 0.3 2 清洗水流量，L/min 60 60 30 3 清洗宽度，m 清洗车宽度根据高压水射流清洗作业安全规范知，工作压力在 10 到 100MPa 的水射流，属于高压水射流，设备主机多采用高压往复泵。结合本次设计，确定高压清洗车水泵的清洗压力为 16MPa，清洗水流量在 100 至 150L/min，采用高压往复泵。因此，通过调研分析以及参考现在市场上高压清洗车高压水泵的使用状况，考虑各种泵的使用情况、条件以及质量保证，初选上海耀登机电设备有限公司生产的 KF 系列高压水泵和山东潍坊生建集团生产的 3DS-8/16型高压水泵为参考。两款泵的参数比较见表-.2 所示：表 3-2 水泵参数比较型号流量(L/min)进口压力(MPa)出口压力(MPa)转速(r/min)要求功率(kw) KF361220.0216800373DS-8/161330.0216148055根据清洗车通用技术条件规定，清洗车的轴功率要小于等于发动机铭牌功率的 65%，其余的 35%作为储备功率。根据公式： (3-5) 21321KKNNeS式中水泵所需发动机功率；eN泵的轴功率；sN发动机附件系数常取 =1.12；1K1K标定功率换算系数常取 =1.10；2K2K离合器传动效率常取 =0.955；11哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 17 -取力器传动效率常取 =0.985；22水泵传动轴传动效率常取 =0.99 33KF36 高压泵轴功率计算：kw66.95kw=67.2210. 112. 199. 0985. 0995. 037sN%651033DS-8/16 高压泵轴功率计算：kw66.95kw3 .43sN通过计算功率均符合要求，但是由于 3DS-8/16 高压泵的功率要求偏大，能满足条件的取力器很少，而且尺寸也都会偏大。如果采用这款泵，通过转速计算，需要采用变速器上盖取力，但这种取力方式多用于消防车上，对于本次改装不适用。所以，本次改装高压水泵采用 KF36 高压泵。3.3 取力装置的分析计算由于绝大多数专用汽车上的的专用设备都是以汽车自身的发动机为动力源。本次改装，高压水泵和液压泵通过取力器获得动力，带动专用工作装置进行工作。因此，取力装置的选取显得尤为重要。 7通过水泵的选型计算，选用 KF36 型高压水泵。确定取力器的传动比：（3-6） 21nni 式中发动机额定转速 (r/min)；1n 专用工作装置转速 (r/min)；2n 5 . 38002800i所以，同理，液压泵取力器传动比为87. 115002800i 通过转速计算的传动比过于偏大，普通取力器难以满足要求。在此考虑采用变速器侧盖取力，由于在设计变速器时已经考虑了动力输出，因而哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 18 -一般在变速器的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器厂家，因而这样的取力器较常用。并且，这种取力形式一般都是从变速器的中间轴上的齿轮取力，因而在传动路线上经过了变速器一对常啮合齿轮的减速，所以，取力器输出轴的转速总是低于发动机的转速，传动比也会有所降低，便于取力器的选取。由于所选高压水泵功率为 37kw，选用的取力器的功率输出要能满足水泵的需求。经过调研分析，考虑选取湖北云梦新宇齿轮箱制造有限公司的PTO26/273PQ3-2E-A 型、PTO25/252L1HS4-1 型取力器。该公司为东风汽车生产配套取力器，取力器挂挡灵活、定位准确、没有脱档和卡滞的现象，工作时无异响。其相关参数见表 3-3：表 3-3 取力器参数表型号额定输入转矩（Nm）输入功率（kw）速比定位销孔（mm）PTO26/273PQ3-2E-A210301.26608. 02PTO25/252L1HS4-1120300.82808. 02联接轴径直径(mm)法兰盘螺柱孔(mm)操纵方式总成干质量(kg)外形尺寸(mm)30114气动12198170206 114气动12230178206由于水泵属于平方转矩负载，根据经验公式：（3-7）nPT9549式中水泵额定转矩（Nm）；T 水泵轴功率（kw），取 22.67kw；p 水泵额定转速（r/min）,取 800r/minn所以 Nm6 .27080067.229549T取力器输出转矩为：哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 19 - NmNm86.265266. 1210T6 .270T所以，取力器输出转矩能能满足水泵转矩要求。3.4 液压阀的选取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12。3.4.1 方向控制阀的选取清洗水经高压水泵后需要通过降压节流来完成低压清洗作业。低压清洗主要用于清洗壁面墙面用。根据清洗车通用技术条件规定，本次改装确定低压水路清洗要求为：P=0.51.0MPa，Q=40L/min。为达到降压节流的效果，为此可考虑加装 AQF3-E16B 调速阀进行降压节流，技术参数见表3-5 所示：表3-5 调速阀参数型号通径/mm额定压力/MPa最高使用压力/MPa最大流量/(L/min)最低工作压力/MPaAQF3-E16B161620500.73.4.2 溢流阀的选取根据清洗车通用技术条件规定，高压水泵出水口处应设置安全装置，保证高压水泵的稳定工作。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 3-6 所示：表3-6 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-6W160.6351602003.5 水路计算由于水在流经管路时会受到水路管壁的摩擦，所以水压会有压力损失。因此，需要对水路进行压力损失计算。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 20 -3.5.1 水路压力损失分析水泵以及冷却器的各项参数如表 3-7、表 3-8 所示：冷却器允许回油流量：（3-8） 4/21VDQ油 4/60100010165 . 414. 33=54.3L/min由油水流量 1:1,可知水的流量等于油的流量，当冷却器水流量小于340 L/min 时，水的压降则不会超过 0.05MPa。表 3-7 高压水泵各项参数高压水泵流量1Q122L/min高压水泵进口尺寸1D25.4mm冷却器液压油流量3Q130L/min冷却器所需水流量3Q130L/min冷却器水侧进口尺寸3D16mm冷却器油侧进口尺寸4D16mm冷却器技术参数如表 3-8 所示：表 3-8 冷却器技术参数表冷却器油水流量比1：1水的运动粘度 v m /s1063水的比重 kg/m31033.5.2 水路压力损失计算由雷诺数（3-9） dqvdRe4可知，在液体粘度、管道内径一定的条件下，雷诺数的大小与流量成正vd比。溶液在管道内的流速哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 21 - m/s （3-10）5 . 41614. 33 .54442dqv 此时雷诺系数： 200072001010165 . 463eR 求得沿程阻力系数: （3-11）019. 0/316. 025. 0eR 水在喷出前沿程压力损失为：（3-12）32/ DP 63310101625 . 410019. 0 MPa0027. 0经油水泵和冷却器之后水的压力损失： MPa0527. 00027. 005. 021PPP所以水经过水泵、冷却器之后压力降低很小，可以忽略不计。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 22 -哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 23 -第 4 章液压系统的选型计算为保证前端喷水架往复运动进行清洗作业，高压清洗车可加装液压装置进行控制。根据清洗车通用技术条件规定：清洗路面装置的清洗宽度需要大于等于清洗车宽度。结合本次改装，前端喷水架的移动范围要大于等于 2.49m,取喷水架移动范围为 2.5m。目前，常用实现往复运动装置多为液压缸,常用液压缸的特点及适用场合见表 4-1：表 4-1 液压缸类型、特点及适用场合名称特点适用场合双活塞杆液压缸双向运动双向工作的往复运动单活塞杆液压缸有效工作面积大、双向不对称往复不对称的直线运动。差动连接可实现快进，当 A1=2A2 时往复速度相等柱塞缸结构简单，制造工艺性好单向工作，靠重力或其他外力返回摆动缸单叶片式，转角小于 360 度双叶片式，转角小于 180 度小于 360 度的摆动运动小于 360 度的摆动运动根据各类液压缸的特点以及适用场合以及经济性的考虑，本次改装采用单活塞杆液压缸。这种缸有效工作面积大，速度稳定，可实现大范围面积的清洗，改善清洗效果，能符合本次改装设计要求。4.1 确定液压系统主要参数4.1.1 初选系统压力系统压力选定是否合理，直接关系到整个系统设计的合理程度。在液压系统功率一定情况下，若系统压力选的过低，则液压元、辅件的尺寸和重量就增加，系统造价也相应增加；若系统压力选的较高，则液压设备的哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 24 -质量、尺寸和造价会相应降低。例如，飞机液压系统的压力从 21MPa 提高到 28MPa，则其重量下降约 5%，所占体积将减小 13%。然而，若系统压力选用过高，由于对制造液压元、辅件的材质、密封、制造精度等要求的提高，反而会增大或增加液压设备的尺寸、重量和造价，其系统效率和适用寿命也会相应下降，因此不能一味追求高压。表 4.2 是目前我国几类机器常用的系统工作压力，它反映了这些系统的特点和经验，可参照选用13。根据表 4-2 的要求以及实际情况要求，对于本次改装初选液压系统压力为 5MPa。表 4-2 几类机器常用系统压力机床设备类型磨床组合机床龙门刨床拉床农业机械，小型工程机械，工程机械的辅助机构液压机，中、大型挖掘机，重型机械，起重运输机械等系统压力(MPa)0.823528810101620324.1.2 确定液压缸尺寸根据表 4-3、表 4-4，可确定活塞杆的杆径比与往返速比。表 4-3 液压缸工作压力与活塞杆直径液压缸工作压力P/MPa55-77推荐活塞杆直径d(0.50.55)D(0.60.7)D0.7D 表 4-4 液压缸往复速度比推荐值工作压力 P/MPa1012.52020往返速度比V1.331.46，22哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 25 -当液压缸往复运动速度比有一定要求时，即由下式计算： (4-1)21211DdV式中液压缸速度比；V 液压缸杆径比 Dd 5 . 033. 111Dd液压缸的选取需要尺寸参数，可通过确定杆径比确定尺寸范围。而杆径比 d/D 还常常按液压缸的往返速比的要求来选取，其经验数据如表 4-5所示：表 4-5 液压缸常用往返速比i1.11.21.331.461.612Dd0.30.40.50.550.620.74.2 选择调速方式及油路循环方式4.2.1 调速方式的选择由于机器所使用的原动机的不同，其液压传动系统中，驱动液压泵的原动机分为电动机和内燃机两种不同的形式。这就使得其液压系统的调速方式也相应有液压和油门两种不同的调速方案供选用。如机床、液压机等机械，一般用电动机作原动机，液压系统只能采用液压调速。工程机械、农业机械多采用内燃机作原动机，其液压系统即可采用油门调速又可采用液压调速。液压调速又分为节流调速、容积调速和容积节流调速三大类。对于压力较低、功率较小、负载变化不大、工作平稳性要求不高的场合，宜选用节流阀调速回路；功率较小、负载变化较大、速度稳定性要求较高的场合，宜采用调速阀调速回路；功率中等的场合，要求温升较小时，可采用容积调速；既要温升小，又要工作稳定性较好时，宜采用容积节流调速；功率较大，要求温升小而稳定性要求不高的情况，宜采用容积调速回路。结合哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 26 -本次改装特点，采用液压调速中的节流调速回路14。4.2.2 油路循环方式的选择液压系统的油路循环方式有开式和闭式两种。开式与闭式系统的比较见表表 4-6 开式与闭式系统的比较循环方式开式闭式适应工况一般均能适应，一台液压泵可向多个执行元件供油限于要求换向平稳、换向速度高的一部分容积调速系统。一般一台液压泵只能向一个执行元件供油结构特点和造价结构简单，造价低结构复杂，造价高散热散热好，但油箱较大散热差，常用辅助液压泵换油冷却抗污染能力较差，可采用压力油箱来改善较好，但油液过滤要求较高管路损失及效率管路损失大，用节流调速时，效率低管路损失较小，容积调速时效率较高由于本次改装采用了节流调速，选用开式油路循环形式。4.3 液压元件的选择4.3.1 液压缸的选取液压缸的选取主要以前面选取的液压缸的压力以及尺寸作为依据，从现有国产标准液压缸，包括工程、冶金、车辆、农机等四大系列若干种规格中，确定具体的型号规格。考虑选择武汉油缸厂生产的 SD 基本型液压缸，其参数见表 4-7。表 4-7 SD 基本型液压缸型号及技术参数额定压力 6.3MPa型号缸径/mm杆径/mm最低工作速度最高工作速度推力/kN拉力/kN最大行程/哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 27 -(m/s)(m/s)SD型63360.040.385.968.625004.3.2 液压泵的选取 1.确定液压泵的工作压力：液压泵的最大工作压力：（4-2） ppPP1式中执行元件的最大工作压力；1p 液压泵出口到执行元件入口之间的压力损失。p 初算时按经验数据选取：管路简单、流速不大的取MPa。5 . 03 . 0p MPa3 . 53 . 05pP 需要指出的是，选取液压泵的额定压力应比系统的最高压力大 25%到60%，使液压泵具有一定的压力储备。高压系统压力储备取小值，中、低压系统取大值。 MPa48. 86 . 13 . 5PP 2.确定液压泵流量：（1）确定液压缸的最大流量 maxmaxAq式中液压缸的有效面积；A 液压缸的最大速度，取m/s。max1 . 005. 0 min/69.1846010001 . 0063. 02maxLq （4-4）maxqKqp式中系统泄露系数，一般取；K3 . 11 . 1 同时动作的液压缸的最大总流量，对于始终用节流阀调maxq速的系统，确定流量时，需加上溢流阀的最小流量，一般取L/min。32哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 28 - （2）确定液压泵的流量 L/min43.2269.182 . 1pq （3）确定液压泵的规格按照系统中拟定的液压泵的形式，根据其最大工作压力和流量，参考产品样本就可以选择液压泵的规格15。常用液压泵一般性能比较见表 4-8 所示：表 4-8 常用液压泵一般性能比较类型项目齿轮泵双作用叶片泵限压式变量叶片叶片泵轴向柱塞泵径向柱塞泵工作压力206.321720351020容积效率0.70.950.80.950.80.90.90.980.850.95总效率0.60.850.750.850.70.850.850.950.750.92对污染的敏感性不敏感敏感敏感敏感敏感单位功率造价最低中等较高高高应用范围机床、工程机械、农机、矿机、起重机机床、注射机、液压机、起重机、工程机械机床、注射机工程机械、锻压机械、矿山机械、冶金机械、起重机械机床、液压机、船舶机械根据各种液压泵的性能特点以及数据计算，选择规格相近的 CB 型齿轮泵。其相关技参数见表 4-9 所示：表 4-9 CB 型齿轮泵的型号和技术参数型号额定压力/MPa最高压力/MPa排量/(mL/r)额定转速(r/min)驱动功率/kwCB-32 1012.532.115008.9 3.确定驱动液压泵的功率：哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 29 -液压泵在整个循环中的额定工作压力为 8.48MPa，选取液压油路上的压力损失为 0.8MPa，则液压泵的最高工作压力估算为 8.48+0.8=8.56MPa。液压泵的驱动功率为：（4-5）ppppqpP式中液压泵的最大工作压力；pp 液压泵的流量；pq 液压泵的总效率，齿轮泵取。p8 . 06 . 0 kw57. 4107 . 0601043.221056. 8336pP4.3.3 液压辅件的选择根据系统的工作压力和通过各元、辅件的实际流量，所选择的辅件的4-10 所示：表 4-10 液压元件表规格序号元件名称通过阀的最大流量(L/min)型号额定流量(L/min)额定压力(MPa)1可调单向节流阀30I-6363102换向阀6935DY-100Y100103溢流阀2.5Y-10B10104过滤器32.5XU-5020050104.4 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。根据机械手册可知，本次改装高压油管采用两层钢丝编织胶管，低压油管采用一层钢丝编织胶管。4.4.1 管道内经的确定管道内径一般根据所通过的最大流量和允许流速，按下式计算：哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 30 - （4-6）qqd13. 14式中通过管道的最大流量；q 管道内液流的允许流速，压油管路取 5m/s，回油管路取 m/s。管道内径。d 高压管路内径为: mm9 .23543.2213. 1d 低压管路内径为： mm8 .335 . 243.2213. 1d4.4.2 管道的确定液压传动系统常用的管道有钢管、铜管、橡胶软管、尼龙管等。根据机械手册可知，本次改装高压油管采用两层钢丝编织胶管，低压油管采用一层钢丝编织胶管。液压油冬季选用 HJ-20 号机械油，夏季 TP21425HJ-30 号机械油。4.5 确定油箱的容量合理确定油箱容量是液压系统正常工作的重要条件，确定油箱按经验公式“ （4-7） qV 式中油箱容量，单位为 L；V 液压泵的总额定流量，单位为 L/min；q经验系数，其数值大体如下：低压系统；中高压系统。对行走设备或经常间断工4275作的设备，其系数可取较小值，对安装空间允许的固定设备，其数值可取较大值。 L45.144100015001 .323V哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 31 -哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 32 -第 5 章高压清洗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16。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17，即（5-1）cbnanTeee2式中发动机输出转矩，Nm；eT 发动机输出转速，r/min；en、待定系数，由具体的外特性曲线决定；abc、可由多种途径获得,下面是常用的两种计算方法。abc 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emPemTtn后用下列经验公式来描述发动机的外特性: （5-2）22)()(eTpTpememennnnTTTT式中发动机最大输出转矩 Nm；maxeT 发动机最大输出转矩时的转速 r/min；Tn 发动机最大输出功率时的转速 r/min；pn哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 33 -发动机最大输出功率时的转矩 Nm，。pTpempnPT9549由公式（5-1）和公式（5-2），可得（5-3）2222)()()()(2)(pTTpemempTpemTpTpemnnnTTTcnnTTnbnnTTa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18。 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（5-1）中的待定系数、。在外特性曲线上选取三个点，即、abc1eT，、，、，依拉氏插值三项式有:1en2eT2en3eT3en )()()()()()(231321332123123121321eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeennnnnnnnTnnnnnnnnTnnnnnnnnTT（5.4）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： )()()()()()()()()()()()(231332132122313121132231332132122313121132231333212231211eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeennnnTnnnnnnTnnnnnnTnncnnnnTnnnnnnTnnnnnnTnnbnnnnTnnnnTnnnnTa（5-5）确定发动机外特性曲线方程，表（5-1）、（5-2）详细的列出了高压清洗车的部分整车参数。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 34 - 42210284. 018001600351392ptptqmnnTTa 09. 01800160035139216002222ptptqmtnnTTnb 1 .3191800160016003513923922222pttptqmtqmnnnTTTc即得发动机外特性的数学方程如下： 1 .31909. 010284. 024eetqmnnT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emP103KW发动机最大功率时的转速pn2800r/min发动机最大转矩maxeT392Nm发动机最大转矩时的转速Tn14001800r/min车轮动力半径dr0.406m车轮滚动半径r0.406m主减速比0i6.23高压清洗汽车迎风面积A5.0m2高压清洗汽车总质量(满载)0m8950kg表 5-2高压清洗汽车变速器速比挡位12345倒挡传动比6.8023.7672.1861.42416.155.1.2 汽车的行驶方程式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：（5-6）jwiftFFFFF式中驱动力； tF哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 35 -滚动阻力；fF坡道阻力； iF空气阻力；wF加速阻力。jF（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tF动机输出转矩的关系为：eT （5-7）dgetriiTF0式中变速器某一挡的传动比；gi主减速器传动比；0i传动系统某一挡的机械效率；驱动轮的动力半径，（m）；dr发动机外特性修正系数。（2）滚动阻力 Ff的计算高压清洗汽车的滚动阻力由下式计算：fF （5-8）cosgfmFaf式中高压清洗汽车的总质量 Kg；am 道路坡度角（）；滚动阻力系数。f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f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50fkm/h 时，可用经验公式来求得。（式中、分别为常50kvff00fkv数项、比例系数、高压清洗汽车行驶的速度。）（3）坡道阻力 Fi的计算哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 36 -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-singmFai9）（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v （5-2047. 0vACFDDw10）式中空气阻力系数，高压清洗汽车可取为 0.50.9；DC迎风面积（m2），可按估算，为轮距（m），为整DABHA BH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-jmFaj11）式中汽车加速度（m/s2）；j汽车整备质量（kg）；am传统系统回转质量换算系数。的计算公式为（5-222021rmiiIrmIagfaw12）式中车轮的转动惯量（kgm2）；wI发动机飞轮的转动惯量（kgm2）；fI 车轮的滚动半径（m）。r进行动力性计算时，若不知道、值，则可按下述经验公式估算wIfI值：哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 37 - （5-2211gi13）式中。低挡时取上限，高档时取下限20。05. 003. 021将式（5-7）、（5-8）、（5-9）、（5-10）、（5-11）及（5-1）代入式（5-6），换算后得（5-jmAvCfgmriicbnanaaDadgee202)sincos()(14）又因为（5-15）rviinage377. 00将式（5-15）代入（5-14）并整理后，得：（5-16）)sincos(212fCCBvAvjmaaa式中：（5-gmCrCiiCrrbiiBACrraiiAadgdgDdg2012202330377. 0142. 017）5.1.3 动力性评价指标的计算衡量汽车动力性能的评价指标有最高车速、最大爬坡度和加速性能。（1）最高车速 vmax根据最高车速的定义，有,，由式（5-16）可得：00j0212fCCBvAvaa将式（5-8）代入上式，有：0)()(02122fCCvkCBAvaa哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 38 -因 0420122CfCAkCB 所以令（5-)(4)(02122fCCAkCBD18）又因,，可确定专用汽车的最高车速为：0A0)(2kCBmaxv （5-19）ADkCBv2)(2max确定动力性计算所需的有关系数，如表 5-3、5-4 所示：依据公式（5-17），将上面确定的有关参数分别代入计算，结果如表 5-5 所列。表 5-3 动力性计算需确定的有关系数名称符号数值发动机外特性修正系数0.90直接挡时传动系效率0.90其它挡时传动系效率0.87空气阻力系数DC0.68表 5-4 质量换算系数的计算结果挡位12345倒挡2.891.611.231.121.082.55表 5-5 各档位时的系数 A、B、C1、C2的计算结果参数档位AB1C2C121084. 13101 . 24107 . 28771023 .312105 . 64105 . 187710313. 621017. 231067. 88771047 . 13 .923106 . 587710哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 39 -560. 05 .453100 . 487710倒档21036. 131072. 141044. 287710（2）最大爬坡度 imax当汽车以最低挡稳定速度爬坡时，有，为简化，可设0j，则由式（5-16）可得：0ff （5-20）0)sincos(0212fCCBvAv对上式两边以为自变量求导，可得：av （5-21）0)cossin(202dvdfCBAv当时，取最大值，此时有：0dvdABv2代入式（5-20），可得：212044sincosACACBf令（5-22）21244ACACBE则： Efsincos0对上式进行整理后可得：0)(sin2sin)1 (202220fEEaf20220011sinfEffE当时，但实际上滚动阻力总是存在，并且滚动阻力00fEsin系数愈大，汽车爬坡能力愈小。因此上式中应取负号，又因，则上式可简化为11 . 1200ff （5-23）)1arcsin(20maxEfE由此可得到专用汽车的最大爬坡度，为：maxi （5-24）maxmaxtani哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 40 -（2）加速度 amax专用车辆在水平路面上的加速度的计算公式如下：（5-25）)(10212kvfCCBvAvmaa专用车辆在某一挡位加速过程中最大加速度可由的极值点求)(vfa 出，令： 0212kCBAvmdvdaa得到极值点的车速：0v （5-26）AkCBv220将（5-26）式代入（5-25）式，可得专用汽车在该挡时的最大加速为： aamADACkBfCCma44122021max（5-27）确定高压清洗车动力性的各项指标，滚动阻力系数取=0.0086，=0.000148。根据表 5-5 的数值及式(5-18)确定 D 值,如表 5-0fk6 所示：表 5-6 确定参数 D 值12345倒档D3109 . 43105 . 12102 . 52102 . 221012. 13101 . 4 最高车速 vmax计算:将直接档（第 5 档位）、和值代入式（5-19），可得AB1C2CD该高压清洗汽车的最高车速为：maxav ADkCBva22max哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 41 - 6 . 021012. 187710000148. 05 .452 km/h120 最大坡度 imax 计算:将最低档（第一档位）、的值代入式（5-22），可得：AB1C2C368. 044212ACACBE将 E 代入式（5-23），可得：6 .211arcsin20maxEfE高压清洗汽车的最大爬坡度为：396. 06 .21tantanmaxmaxi 最大加速度 amax 计算: 将各档的、的值代入式（5-27）有：AD02max4mADa各档位的最大加速度如表 5-7 所示：表 5-7 档位的最大加速度档位12345倒档maxa1.261.2471.000.710.541.355.2 燃油经济性计算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v里油耗，它可以根据发动机的负荷特性或万有特性来计算21。Q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av速，有：en rvinae377. 00 （5-28）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 42 -然后计算出高压清洗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）ePiPjP （kw）（5-37614036001aDDaaevACvgfmP29）根据和的计算值，在万有特性图上查出有效燃油消耗率ePen（g/kWh），再利用下式计算百公里燃油消耗量（kg/100km）：egQ (L/100km) （5-30） vgPQee02. 1 式中燃油的密度，（kg/L）。汽油可取=6.96N/L7.15N/L

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