东风小霸王冷藏车的设计.docVIP

黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章 绪 论1.1课题背景随着人民生活水平的提高, 对蔬菜、水果、水产、肉类等易腐食品的需求和消费增长很快, 但因收获后技术设施不完善, 贮藏方法不妥等原因, 导致易腐食品损耗和浪费十分惊人。生鲜食品大部分为异地流通(北京、上海、广州等中心城市异地菜的上市率为50% 以上) , 而落后的物流方式每年要造成上千亿元的损失。肉类在常温流通损失高达15%30% , 其中在运输环节损失占一半。由此可见, 大力发展冷藏运输车, 乃当务之急。针对以上分析，设计改装一辆东风小霸王冷藏车，用于短途的运输，对蔬菜、水果、肉类的冷藏运输有实际的使用意义。1.2 我国冷藏车的概述我国是易腐食品的生产和消费大国，城市猪、羊、牛肉销量每年达3000多万吨，禽蛋禽肉近2000万吨，奶类、奶制品约600万吨，水果、蔬菜产销量更大 。近几年我国易腐食品年增产约10%。对于这些易腐食品，发达国家采用冷藏运输工具运输的（即冷藏运输率）达50%以上，美、日、西欧一些国家高达80%以上。随着易腐食品产销量的快速增长和冷藏运输的提高，我国冷藏食品的运量也将迅速增长。从冷藏运输方式分析，目前公路冷藏运输的运量只占25%，铁路冷藏运输的运量占55%左右，而欧美国家公路冷藏运输的运量占6080%， 我国已将建设高速公路和高等级公路作为十五期间的交通发展战略，这将使公路冷藏运量所战比例也将快速提高。我国易腐货物年产、销量的迅速增长，易腐食品冷藏运输率和公路冷藏运输所占比例的不断提高，均将刺激冷藏保温车需求的快速增长，增强我国冷藏汽车技术的性能，使其成为具有一定出口潜力的专汽车产品变得更加重要。据有关预测，2000年到2005年，我国易腐货物公路运量将分别为1258万吨和1767万吨，占总运量的25%，冷藏保温汽车的保有量应分别达到3.8万辆和5.4万辆，其中冷藏汽车和保温汽车之比应为1：1。冷藏车是一种将货物放在专用的车厢里，通过制冷使其保鲜，从一个地方运输到另一个地方的专用车辆。冷藏车目前广泛用于畜产品加工制造业、水产品加工制造业、果蔬加工业、速冻食品制造业、冷冻饮品生产制造业以及上述各种产品的流通领域。随着我国高速公路的迅猛发展、内陆运输的不断扩大，公路冷藏运输车越来越突显示出发展的趋势。因为运输的集装化及环境保护意识的提高，货物运输不仅要求其运输的快捷、安全，而且要求被运输货物的质量与保鲜。冷藏车已进入了一个快速发展的时代。如何设计出经济实用、高性价比的冷藏车成为摆在我们面前的课题。目前生产运作的冷藏车外型如图1-1所示： 图1-1箱式冷藏车1.3冷藏车的发展概况目前我国冷藏保温汽车按吨位来看，相比中型车较多，近几年轻型车保有量发展较快，随着公路建设的发展，重型车、半挂车将成为长途、调拨性公路冷藏运输的主要工具快速发展；轻型冷藏保温汽车和微型保温车则作为短途分配性运输的主要工具而得到快速发展。节能和环保将是冷藏保温汽车技术发展主要方向。车厢隔热性能将越来越受到重视，整体注入发泡料和FRP板（或电化铝板）组成的三明治夹板拼装式厢体结构将成为隔热车厢的主要结构型式。水平（K 冷藏汽车的制冷方式仍将以机械制冷为主，这是因为机械制冷具有温控范围广、能加热和制冷、易实现厢内温度自动调控等优点。但从环保和节能角度考虑，机械制冷具有排放废气、噪声污染较甚，能量利用系数较低等不足，因而新能源冷藏车的比例会有所增加。采用冷板机制冷方式由于没有运行噪声和废气排放的污染，又能综合利用地面电能，节能效果显著，将会在重型和半挂车上得到应用。以前我国没有理想的蓄冷剂，最近上海已成功试制了-33 C的果冻状蓄冷剂 , 对系统腐蚀作用降到国外同类产品的水平，具有良好的使用前景。过去常用的R12、R502 等制冷剂因其中含有氯原子对大气臭氧层有破坏作用在国际上已被禁用，R22 在欧洲一些国家已不用于新设备，新工质R134a、R404A、R407C等正在广泛使用 。液氮制冷具有结构简单制冷降温快、维修方便，特别是没有噪声和废气污染的优点，也会在中、重型冷藏车中得到日益广泛的应用。而轻型车则主要采用非独立制冷方式。随着市场经济的发展，货车底盘品种的增加和新冷源的采用，为了既能满足用户的不同需求，又要降低开发成本，我国冷藏保温汽车将会朝多品种、小批量和标准化、法规化的方向发展。 欧美国家较早采用冷藏法来保持易腐食品的鲜度,逐步建立食品冷藏链.20世纪初,就已产生了冷藏运输工具,第二次世界大战前铁路运输在易腐货物运输中占主导地位.50年代和60年代冷藏车和冷藏船舶发展较快。70年代以来,冷藏集装箱发展迅速。国际上通常把易腐货物运输中采用冷藏运输所占比例称为冷藏运输率,以此来作为衡量冷藏运输发展程度的标志.欧美日等发达国家冷藏运输率为80-90%；前苏联和东欧国家为50%；发展中国家一般只有1020%。公路冷藏运输的运量占冷藏运输总量的比率：欧洲发达国家和日本为6080%，美国近年是40-50%；而易腐货物冷藏运输的周转量中公路运输所占比率欧、美、日均占60%以上。可见，公路运输已取代铁路运输成为冷藏运输的主要方式。特别在中距离和短距离冷藏运输发挥主体作用，美国运距在500公里以下的冷藏货物运输基本都是采用公路运输，欧洲国家则只有国际联运才采用铁路运输。冷藏汽车已经成为专用汽车的重要种类之一。冷藏汽车中叫多采用机械式制冷方式。用得最多的是箱内全自动控制的压缩式制冷机组，著名的生产厂商和商标有美国西屋公司的“热王牌”，美国开利公司，意大利的佛罗格公司，日本的三菱公司。近几年液态氮和液态二氧化碳等液态气体制冷，畜冷板制冷等新能源在冷藏汽车中也得到广泛的应用，而以前曾用过的干冰（固体二氧化碳）、盐冰（混有盐水冰点低与0摄氏度的冰）等制冷方式则逐渐被淘汰。1.4 我国冷藏汽车的发展1.4.1 冷藏汽车发展过程我国公路冷藏运输是从50年代后期发展起来的。当时，外贸部为运输出口的肉类食品采用苏联“吉尔”载货汽车改装冷藏车。60年代后期外贸部门开始布点采用国产解放冷藏车。随后，商业部门也开始确定厂点改装BW12型（车厢容积为12m3 ）解放冷藏车。60年代后期到70年代初，易腐货物的冷藏运输发展较快，为满足公路冷藏运输的需要，先后进口了罗马尼亚的“布切尔”牌、匈牙利的“切贝尔”牌中型冷藏车和意大利“菲亚特”牌重型冷藏车。1973年，国务院领导指示，我国应自行布点生产冷藏车。80年代是我国冷藏车发展最快的时期。“六五”期间，社会保有量草拟给500辆增至6000辆，年产量从500辆发展到1100多辆；七五期间，社会保有量发展到11000多辆，年产量发展到2000辆左右。品种数已经从“六五”初的十余种发展到几十种。技术上也取得了很大的进展。70年代我国生产的冷藏车，其隔热车厢总传热系数一般为0.81W/m2k，通过技术引进和采用新工艺，到“六五”期间，有些厂的隔热车厢总传热系数已降到0.4 W/m2k，到“七五”期末，一些先进产品已达到0.30.35 W/m2k，接近国际先进水平。车厢漏气倍数也大大降低，密封性能有很大提高。湖南岳阳制冷设备总厂，河北襄阳汉水车辆空调设备总厂，上海新江机器厂等先后引进技术研制生产关键配套件制冷机组。在基础技术工作方面，制订了冷藏车技术条件，冷藏车性能试验方法，运输用制冷机组试验方法等专业标准和部标准。1988年镇江汽车厂建成具有国际水平的热工性能试验室，成为我国冷藏汽车热工性能的检测中心。至80年代末，我国冷藏汽车的社会保有量约11000辆。主要使用部门为商业部门的食品，水产等副产品的生产，供销公司（企业），近年来随改革开放的不断深入，大，中城市的一些菜场也购置了冷藏运输车。我过冷藏车主要运输对象是各种肉类和水产，近年来随着时常价格的逐步开放，蔬菜和水果的运量也在不断增长。由于我果肉类的产地主要在内地，而销售地主要早沿海及大城市，牲畜的屠宰季节性又较强，因而我国冷藏运输的特点是季节性强和流向比较集中。我国易腐货物运输主要靠铁路，公路的运量仅占20%左右。近年来公路冷藏运输率提高较快。我国公路冷藏运输可分为：产地或大城市或铁路水路集运点的长途运输以及省间调拔长途运输，运距500公里左右或者更长些；中转冷库到港口车站打击省内调拔等中距离运输，运距300公里左右。城市冷库到市郊或市内码头的短途运输，运距约2050公里；冷库到销售点的分配性运输，运距一般不到20公里。随着市场经济发展，市场竞争日趋激烈，部分专业分生产企业以其技术水平高、产品质量好、管理手段先进、销售服务到位而逐步显示其占领市场的优势。象河南冰熊、济南考格尔等成为我国冷藏保温汽车行业的佼佼者。一些兼业的冷藏保温汽车生产企业在满足多品种、小批量的发展战略思路指导下，对市场也会起到一定的拾遗补缺作用，对行业的发展也会有一定积极影响。总的来说，生产集中度将会不断提高，可以预见到，将会出现产销量占20%30%的一些骨干企业。专业厢板厂和制冷机组生产企业的迅速发展，弥补了冷藏保温汽车厂的某些不足，避免了现企业追求小而全，盲目铺摊子、重复上项目的现象，对治理散、乱、差的状况起到积极作用。总之，与其它专用车行业一样，我国冷藏保温汽车企业优胜劣汰是必然趋势，联合重组也会成为可能，只有起点高、市场反应能力强的企业，才能在我国加入WTO后，在激烈的国内外市场竞争中立于不败之地。国内冷藏保温车的保有量约有40000辆，但与美国、日本等发达国家相比，明显不足。上世纪90年代初，美国冷藏汽车的保有量为16万辆，日本达12万辆。目前国内大量需要冷藏运输的货物还是靠普通车辆运输，所以冷藏保温车市场发展前景广阔，特别是最近几年各大城市菜篮子工程的启动以及各大食品企业，冷饮企业的速冻、保鲜食品的发展，将促进冷藏保温车辆需求的增长。近些年来，随着人们对环保、安全、效率和审美等方面要求的不断提高货车厢式化和厢式车专用化与多功能化的倾向已日见明显。厢式物流车有多种结构。如厢体结构有硬体的和软体的，有后对开门的和后卷帘门式的，有侧开门的和翼开门的，还有带液压升降尾板的，其用途也各有不同。由于肉类，速冻食品、冷饮、乳制品及水产品、蔬菜、鲜果类商品的总产量和运输量的增加，每年对冷藏车、保温车的需求量将达到40005000辆。 冷藏运输是包括产地冷藏库、中转冷藏库、销售冷藏库（柜）以及冷藏运输设备等构成的“冷藏链”中的重要环节，冷藏保温汽车对于保证货物质量有着重大的经济意义。1.4.2 我国冷藏车的生产和技术概况 当前我国冷藏车的生产厂家连同以前生产过冷藏车的厂家共有20多家。80年代末，90年代初，我国冷藏车的年产量为15002000辆。在冷藏车生产企业中，属机械部门汽车行业的主要有镇江冷藏汽车厂、贵州专用汽车厂、济南汽车改装厂等；属商业部定点的企业主要有武汉商业冷藏汽车厂、马鞍山冷藏机械厂、长春第一钣金厂等。另外还有兰州在换用汽车厂、沈阳救护车厂、北京旅行车有限公司、保定地区汽车厂等等。其中镇江冷藏汽车厂是我国最大的冷藏汽车专业生产厂。目前我国冷藏车按所选用的汽车底盘的吨位和按制冷方式等可分为30多个品种，若按隔热车厢的结构特征，箱内温度控制范围等可布分为60多个品种。镇江冷藏汽车厂，济南汽车改装厂等通过引进国际先进技术，其新型 三明治 式隔热车厢的总传热系数（K值）可达到0.3 W/m2k的国际先进水平。北京天云汽车改装厂，河南新乡汽车改装修配厂等生产的冷藏才和，K值也小于0.4 W/m2k，达到国际标准规定A级水平。这说明我国冷藏车隔热车厢的技术水平已达到和接近于国际先进水平。1.5 本章小结本章主要介绍了冷藏车的概述，发展状况以及我国现在冷藏车的发展，已经接近国际先进水平。第2章 方案分析及总布置的设计2.1 各种制冷方式的原理介绍 冷藏汽车上应用的制冷方式主要有固体制冷、冷板制冷、液氮制冷和机械制冷。下面分别介绍一下他们的原理。1. 固体制冷固体制冷的工作原理就是利用固体在液化或汽化（升华）时的吸热作为制冷方式。常用的固体制冷有水冰、盐冰和干冰。(1) 水冰及盐冰制冷 在大气压力下，冰的熔点为0 。冰融化时的吸热为334.8kJ/kg。在水冰中添加盐类可降低其熔点，在一定范围内，水冰中盐的成分越多，则熔点越低。实验证明，当假如食盐的质量为水冰质量的29%时，其混合物的熔点可达到-2120 。若再增加盐分，则熔点不在下降。通常是根据冷藏货物的运输适合温度来选择不同成分的盐冰。水冰（包括盐冰）的需要量可按式2-1计算： (2-1)式中：冰的理论需要量（kg）； 车厢总传热系数W/（m2K）； 车厢传热面积（m2）； 车厢内外温度差（K）； 运输时间，包括装卸时间（s）； 冰的融化潜热（J/kg）。(2) 干冰制冷 在一个大气压下，干冰（固态CO2）的升华温度低（-78.9），升华吸热量大（573.5kJ/kg），故将它作为车厢冷源，不仅可以获得较低温度（一般低于-20 ），而且可获得较大制冷量12。2. 冷板制冷冷板制冷原理就是利用蓄冷剂冷冻后所蓄存的冷量进行制冷。冷板见图2-1所示。运输前先将厢内冷板中的蓄冷剂进行“充冷”，使其冷却冻结，然后在运输途中利用冷板的蓄冷剂融化吸热，使厢内温度保持在运输货物的适宜温度范围内。故将冷板又称“蓄冷板”，如图2-1所示：1.金属容器；2.蓄冷剂；3.蒸发盘管；4.制冷剂图2-1 冷板的结构示意图冷板制冷装置的结构型式分为整体式和分体式。整体式的动力装置、制冷机组和蓄冷板等，均置于车上；分体式在车上制冷机组和蓄冷板。停车时，利用地面动力装置驱动制冷机组对蓄冷板“充冷”。实际应用中多采用后者12。3. 液氮制冷液氮制冷就是利用液氮汽化吸热进行制冷。在大气压力下，液氮的沸点为-196 C，汽化潜热为200kJ/kg。氮气的比热为1 .05 kJ/( kg)，因此每干克液氮汽化并升温至-20 时，所吸收的热量约为385kJ，液氮沸点低，且是制氧的副产品，因而得到了较广泛的应用12。4. 机械制冷机械制冷方式有：蒸气压缩式、吸收式、蒸气喷射等。目前以蒸气压缩式应用最为广泛。在一定的压力下，液体达到某一温度(沸点)就会沸腾。液体沸腾时，吸收汽化潜热而产生相变，转变为饱和蒸气。在同一压力下，不同液体的沸点和汽化潜热是不相同的，如在一个大气压力下，水的沸点为100，汽化潜热为2256.7kJ/kg，而氟利昂12(R12)的沸点为-29.8，汽化潜热为165 kJ/kg。凡用于沸腾制冷的液体称为制冷剂或称为制冷工质。在制冷技术中，制冷剂的沸腾称为“蒸发”，其沸点称为“蒸发温度”，沸腾制冷则称之为“蒸发制冷”。蒸气压缩式制冷属于蒸发制冷。制冷装置置于一个封闭系统中，液态制冷剂在蒸发器中汽化吸热制冷，在冷凝器中放热并从新冷凝成液态，在压缩机的驱动下，制冷剂不断的循环工作12。2.2 各种制冷方式的优、缺点对比对比四种制冷方式：固体制冷成本高，消耗量大，厢内温度难调（干冰），单位质量的吸热量较小，车厢内降温较小，而且盐冰融化后会污染环境、食品、腐蚀车厢和使车厢受潮（水冰或盐冰），故实际应用较少。液氮制冷也是成本很高，且需要经常充注，实际用的也不是很多。目前应用最广泛的是机械制冷，主要原因在于制冷机组既能制冷又能加热，扩大了使用范围；厢内温度可实现自控调节，调温精确、可靠，调温范围较宽，能适应各种不同冷藏货物的运输。尽管机械制冷装置结构比较复杂、购置及费用较高，运转噪声较大等问题，但迄今为止，机械制冷仍为一种可靠、有效的制冷方式。冷板装置本身较重、体积较大，占据了车厢的一定体积，而且充冷一次仅可持续工作815h。因此冷板制冷适合于中、轻型冷藏的中短途运输，近几年来，随着能源的环境污染问题日益突出，冷板制冷的应用发展较快，已成为仅次于机械制冷的制冷方式。2.3 制冷方式的综合分析综合来看，机械制冷和冷板制冷的应用非常广泛，大约75%80%的冷藏保温汽车采用这两种制冷方式。尽管两种方式都有所欠缺，但这两种制冷方式还是被广大用户所认可。究竟采取哪种制冷方式关键还是和实际联系起来，综合考虑。对于这个设计个人认为采用机械制冷较好，主要是考虑以下几个方面：1. 机械制冷适合中、短途运输 ，与本设计思想基本符合。2. 机械制冷可使车内温度比较均匀稳定，温度可调且范围广。3. 机械制冷运输种类多。因此，本次设计的冷藏保温汽车采用分片式机械制冷。2.4 总布置的设计总体结构的设计主要是对组成冷藏保温汽车几个主要部件，比如二类底盘、制冷机组、货箱、副车架等方面的设计，这些部件的设计在以后的章节中将会做详尽的介绍。这里主要说一下总布置的几条原则：1. 质心高度应满足GB 725887的规定，车辆在静态空载条件下，侧倾稳定角不小于356。2. 改装后最大总质量不应超过原车型的允许最大总质量，轴载质量不应超过原车型最大轴载质量的3% 6。 3. 厢体应有足够的内部高度和宽度，以便装卸作业及集装容器的运输6。为了不改变原底盘性能，厢体长度应以接近原车厢长度为宜；决定厢体宽度的主要因素是底盘轮距、使用要求及法规限宽；在满足装载容积及装卸方便的情况下，应尽量减小厢体高度，以降低质心，提高汽车行驶的稳定性。还应在尽可能的情况下，不断降低车厢外廓的空气阻力系数。以下几章的设计都是在总布置原则的前提下进行的。2.5 本章小结 本章主要对主要介绍了方案的设计和总布置的设计。方案设计中，先做制冷原理的介绍、然后进行优、缺点的对比，最后进行综合分析；总布置设计主要介绍了本设计总体结构的布置原则。第3章 冷藏箱的设计3.1 冷藏箱的类型与定义冷藏箱应达到的技术要求： 1. 足够的强度，可长期反复使用。 2. 适用于一种或多种运输方式运送，途中转运时，箱内货物不需换装。 3. 具有快速装卸和搬运的装置，特别便于从一种运输方式转移到另一种运输方式。 4. 便于货物装满和卸空。 5. 具有1立方米及其以上的容积。凡是隔热的箱壁、箱门、箱底和箱顶，能阻止内外热交换的保温集装箱。保温集装箱中常见的冷藏集装箱有耗用冷剂式冷藏集装箱、机械式冷藏集装箱、隔热集装箱、气调冷藏集装箱等。耗用冷剂式冷藏集装箱 此类冷藏集装箱的特点是在运输过程中，不需外接电源或燃料的供应等，无任何运动部件，维修保养要求低。主要缺点无法实现连续制冷，贮冷剂放冷或消耗必须重新冲冷或补充，较难实现精确温度控制，制冷设备占用空间较大。耗用冷剂式冷藏集装箱只能适应小型冷藏集装箱的短距离运输。目前耗用冷剂式冷藏集装箱只有在区域性短途冷藏运输中尚有使用，而在国际冷藏运输中已无使用并有逐步淘汰的趋势。机械式冷藏集装箱 根据GB/T73921998的分类，械式冷藏集装箱是指设有制冷装置的保温集装箱，制冷/加热集装箱是指设有制冷装置和加热装置的保温集装箱。在实际中，通常把这两类集装箱通称为机械式冷藏集装箱。机械式冷藏集装箱装有制冷装置，可根据需要制冷，是冷藏箱的箱内温度控制在所设定的温度范围内。机械式冷藏集装箱以压缩式制冷为主，是当前技术最为成熟，应用最为广泛的一种冷藏运输工具。隔热集装箱的特点是箱体本身结构简单，箱体货物有效装载容积高，造价便宜，适合大批量、同品种冷冻或冷藏在固定航线上运输。缺点是缺少灵活性，对整个运输线路上的相关配套设施要求高。隔热集装箱在20世纪70年代前曾经是国际之间冷藏保鲜货物的主要运输工具之一，随着80年代后机械式冷藏集装箱的大量应用，目前隔热集装箱已逐步被更为灵活的机械式冷藏集装所取代，但在某些稳定货源的航线上仍有使用。气调冷藏集装箱具有一般机械式冷藏集装箱的所有制冷或加热功能，同时气调冷藏集装箱装有一种调气设备，可以产生和维持一种修饰过的空气成分，以减弱新鲜果蔬的呼吸量和新陈代谢强度，从而减缓果蔬的成熟进程，达到保鲜的目的。采用气调冷藏运输具有保鲜效果好、贮藏损失少、保鲜期长和对果蔬无任何污染的优点。但由于采用气调设备后，技术要求高、冷藏箱价格高，并且气调在大批量货物的贮存和运输中更有优势，因此目前使用还不普遍。 目前实际应用主要已机械式冷藏集装箱为主 ，因此本次设计的冷藏集装箱采用机械式冷藏集装箱。3.2隔热车厢的结构组成冷藏保温汽车隔热车厢(以下简称隔热车厢或车厢)是所有冷藏保温汽车的重要装置。作为车厢，它具备厢式汽车车厢的共性，但又要求它具有良好的隔热保温性能。因此在结构上就是围绕如何提高车厢的隔热保温性能进行设计。隔热车厢是由顶板、底板(地板)、左右侧壁、前壁、后壁(后门框)和门组成。由于要求车厢具有隔热保温性，因此它的骨架具有承载与断热的双重功能。其中以承载为目的的骨架称为主骨架(与一般车厢的骨架作用相同)。这种骨架一般选用强度和刚度较高的金属(钢、铝型材)结构。而以断热为目的的骨架，称为辅助骨架(俗称“断热桥”)。一般选用非金属材料。常见的有木头、胶合板、玻璃钢、工程塑料等，它可装于主骨架的外侧或内侧。车厢的内外蒙皮分别与主骨架和辅助骨架相连、其间形成了填装隔热材料的空间。因此，主、辅骨架共同完成了隔热车厢骨架的全部功能。外蒙皮多为平板形，但左、右侧壁外蒙皮常压成瓦楞形或半圆形，这种具有加强筋的外蒙皮既可增加厢壁强度和刚度，又可增加美观。为了防止冷冻胴体(整块冻猪、牛、羊肉等)等货物撞坏内蒙皮，有的车厢还在金属内蒙皮内装有胶合板。内外蒙皮常用材料有：钢板、铝合金板、不锈钢板、玻璃钢板等。一般金属蒙皮厚度为0.81.5mm，非金属蒙皮厚度为23mm6。蒙皮与骨架的连接方式通常采用拉铆连接(即单向膨胀的抽芯铆钉连接)。3.3隔热车厢的结构型式1. 整体结构的隔热货厢 整体骨架式货厢： 整体骨架填嵌式货厢：这种车厢的强度和刚度大；型式简单，不需要特殊的型材，但工艺繁琐。由于硬聚苯乙烯泡沫材料的导热系数较大，为了提高车厢隔热性能，势必加厚厢壁、增加车厢的整备质量、减小了有效容积。因此该型式车厢多用于保温性能要求较低的保温汽车上。 整体骨架硬聚氨脂喷涂式货厢：它与上述的填嵌式结构主要不同之处是隔热层采用现场喷涂发泡硬聚氨酯泡沫成形工艺，该工艺易于使隔热材料充满整个车厢的隔热空间，故隔热性能较好；硬聚氨酯导热系数比聚苯乙烯的要低，因此在保证车厢总传热系数K一定的前提下，可减小车厢壁厚。但喷涂发泡的隔热层厚度不易控制均匀，因此安装内蒙皮之前，隔热层内表面须经加工取平。现场喷涂发泡空气污染比较严重，工人劳动强度大。因此现场喷涂发泡工艺不如后叙的现场注入发泡工艺先进。 整体隔热层式货厢：这种结构型式是先以整体骨架型式或以分片拼装型式制成车厢，预留隔热层空间，然后整体注入硬聚氨脂泡沫。这种车厢的最大特点是它具有完整的隔热层。车厢的隔热、密封性能好。2. 分片结构的隔热货厢： 分片拼装硬聚氨酯注入发泡式 ：在结构上，该型式车厢的关键是处理好各片之间的拼接、拼缝的密封和“断热桥”的布置。要求拼接方式合理、连接可靠、装配方便、嵌合型材的品种要少；在工艺上，则要首先保证硬聚氨酯与内外蒙皮、骨架等粘接可靠；其次，要求聚氨酯密度均匀，其均匀性和拼接方式比整体式好，工艺也简单。 “三明治”板预制粘接式：“三明治”板拼装结构是近年来发展起来的一种新型隔热车厢结构。它不但在冷藏保温汽车上得到迅速发展，而且在冷藏集装箱上也被广泛采用。3.4车厢的结构设计与选择车厢结构设计除了要满足有关整车的国家标准以外，还应使车厢具有适度的强度和刚度；力求减小自身质量，工艺简单；系列化、通用化和标准化程度高；具有良好的隔热性能以及值用、维修和保养的方便性等。1隔热层材料与厚度(1) 对隔热层材料的要求 发泡均匀、密度小； 导热系数尽可能小，一般要求在0.045w(mK)以下； 对温度变化的稳定性要好，在-4070 C的使用温度范围内，使用性能要满足规定的要求 具有一定的机械强度，能承受汽车在恶劣道路条件下的振动、冲击而不受损或变形。 吸水性和吸湿性低，耐腐蚀抗冻性能好， 无毒无味，透气性小，隔热材料使用和燃烧时，不得分解出有毒和有害气体； 价格低、易成形，可采用充填、浇注、喷涂等工艺形成车厢隔热层。(2) 隔热材料的种类 目前，普遍应用的隔热材料主要有聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫两种。聚苯乙烯泡沫是以含低佛点液体发泡剂的可发性聚苯乙烯颗粒，经加热预发袍后，在模具中加热成型而得微孔型蜂窝结构的泡沫材料。其物理机械性能见下表3.1。 表3.1 聚苯乙烯泡沫的物理机械性能项 目单 位指 标密度0.03吸水性0.08压缩强度(压缩50)Mpa2000弯曲强度Mpa2200尺寸稳定性(-4070)%0.5导热系数W(mK)0.44自熄性s2聚氨酯泡沫隔热材料是目前应用十分广泛的优良隔热材料，其主要物理机械性能为：导热系数0.03w(mK)，抗拉强度2500 Mpa，抗压强度2000 Mpa。与钢板粘接力2900Mpa，与胶合板粘接力1400 Mpa。 影响聚氨酯隔热材料导热系数的主要因素有；泡沫密度、气饱直径、气泡独立率、湿度和温度等，如图3-1所示。隔热材料在使用过程中会发生老化。因此隔热车厢在使用6年左右时问就应该按有关规定重新测定总传热系数，不符合规定的则应降级使用。图3-1影响聚氨酯隔热材料导热系数的因素(3) 隔热层厚度 隔热层厚度由车厢的使用要求和选用的隔热材料而定。若选用聚氨酯泡沫隔热材料，对于冷藏汽车，其厚度在50120 mm之间；对于保温汽车其厚度在3070 mm之间。若选用聚苯乙烯泡沫隔热材料，其厚度一般比聚氨酯泡沫材料增加20左右。图3-2为聚氨购、聚苯乙烯泡沫隔热材料的厚度与车厢总传热系数K值的关系。设计时可先按图示尺寸选择然后再根据总传热系数K的计算公式进行校核。图3-2不同隔热材料厚度与总传热系数K的关系通过对比几种隔热车厢结构特点与使用程度，选择出本次设计的冷藏车隔热车厢：分片拼装硬聚氨酯注入发泡式隔热车厢。3.5车厢容积的确定外形尺寸(mm) 货厢内尺寸(mm) 总 质 量(kg)6495长:4170 长: 4000 额定载质量(kg) 2865宽:2020 宽:1850 整 备 质量(kg) 3500高:2000 高:1800 最高车速(km/h) 90转向形式 方向盘 准乘人数(人)2 排放依据标准GB17691-2005国GB3847-2005 燃料种类 柴油发动机型号YC4F90-30 功 率(kw) 66排 量(ml) 2660 钢板弹簧数 6/8+4 轴 数 2 轴 距 3300轮胎规格 7.00R15 轮 胎 数 6前轮距(mm) 1506 后轮距(mm) 1466前悬/后悬(mm)1032/1663 接近角/离去角()22/21其它：选装倒流罩，导风槽，车厢两侧可选装侧门。制冷机组采用韩亚DM-350F一体机型（分体机型）。其中车厢底板骨架厚度为2mm （1.22.5mm） 蒙皮厚度为1.0mm （0.81.5mm） 地板上要铺工字型通风槽高度为100mm 外形尺寸（mm）：417020202000 厢体的总质量（kg）：2.7460=164.35限制：1,汽车总高不能超过4米h1+h2+h3+h44000mm式 中III-厢体高; h2-副车架高:h3 垫 木 高 ; h 4一车架高:2,厢式车后悬不能超过轴距的0.65倍j.l+xs+xl-q.l-zj0.65zj式 中js- 驾驶室长; xs- 厢室间距;x1- 厢 体 长 ; ql- 前悬:zj一 轴 距 :3,厢体宽不能超过2.5米4、车辆总长不能超过12米js+xs+xl120003.6 车门及附件的设计3.6.1车厢门形式的选择对货箱门的要求是：开启自如、装卸方便、关闭可靠、密封良好，具有适度的刚度和预期的使用寿命。本设计选择的货箱门基本符合了上述要求。结构形式为：按车厢门的安装位置选是后门；按车厢开启方式选铰链式；按车厢门的开启角度分选180中开门；按开启车厢的门数分选双开门。3.6.2附件介绍厢门附件主要有门铰链和门锁机械，具体分布见图（车门及附件的结构）。1. 厢内附件：为了引导厢内空气沿正确方向流动，使厢内温度趋于均匀。在厢内前壁、侧壁和后门内板上装上了导风条。导风条截面一般为矩形。四壁导风条还起保护厢壁不被货物撞伤的作用。车厢板上面还铺装异形铝合金地板，它具有防滑、干燥、清洁、贮水和排水等作用。导风条和异型地板结构见图（车门及附件的结构）所示。当清洗车厢地板、冷冻食品融解和制冷装置除霜时，厢内底板经常积水。在结构上设置了漏水管(排水管)以便将积水及时排除干净。漏水管除具排水功能外，还应具良好的密封功能，在不排水时，漏水管能自动密封，以保证隔热车厢的隔热性能。下面介绍一下其结构（图3-3）和原理。这种漏水管在其出日处装有一截橡胶管。平时橡胶管是收缩封闭的，当积聚的积水多到一定程度时，依靠积水的重力将橡胶管胀开排水。另一种漏水管为一截塑料管，上端与车厢底板齐平或略低，下端通到厢外，并用塞子将需放水时，将塞子打开即可。漏水管的布置与数量见图（门及附件的结构）。 2. 厢外附件：车厢外的附件主要包括踏板和工作梯。为了便于人员上下和货物的装卸，踏板的离地高度在6001000mm之间。在此次设计中取700mm。因为采用的是机械制冷，需要工作梯对制冷机组进行检修，所以本设计有设计工作梯。踏板结构见图（车门及附件的结构）所示。 图3-3 漏水管3.7 本章小结本章介绍了保温箱的类型，隔热车厢的结构组成和形式。设计冷藏箱时所采用的隔热材料，以及所设计的冷藏箱的容积和结构形式。 第4章 底盘及副车架的选择设计4.1 二类底盘型号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计。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。对客车、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。无论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。根据车厢的尺寸及载货量，本文设计的冷藏车选择EQ1060TJ20D3底盘，故其底盘选用EQ1060TJ20D3的底盘。4.2 副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Q235。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。4.2.1 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4-2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4-3和图4-4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。12图4-2 副车架的截面形状图4-3加强后的副车架截面形状1-副车架；2-腹板图4-4 加强腹板的位置参照国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200、80、6 mm。4.2.2 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4-5所示：图4-5 加强板的三种设本副车架为了批量生产时工艺简单，采用了图4-4（a）角型的端头形状。124.2.3 副车架的前端形状及安装位置副车架就是车厢的底板骨架，它是车厢的一部分。它支撑着车厢的总质量，同时通过它将车厢安装在汽车车架上。为防止副车架对主车架纵梁产生应力突变通常将副车架纵梁前端设计成如图4-6的形式。图4-6 副车架纵梁前端的几种形式1 副车架;2主车架3橡胶垫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4-7所示。图4-7 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4-8)图4-8 副车架的前端结构副车架前端形状常有三种形状(见图4-9)。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4-9(c)所示：；。图4-9 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4-10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4-11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4-10副车架前端简易形状（a）刚质副车架 ；（b）硬木质副车架图4-11 副车架的安装位置4.2.4 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4-12所示：图4-12 横梁与纵梁的连接1-纵梁；2-连接板；3横梁图4-12（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4-12（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4-12（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焊接。4.2.5 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。1. 止推连接板图4-13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。2. 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4-14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。3. 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4-13 止推连接板的结构1- 副车架；2-止推连接板；3-主车架纵梁图4-14 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EQ1060TJ20D3主副车架之间采用U型夹紧螺栓连接与连接支架、止推板等。4.2.6 副车架的强度校核如果已知车架在危险工况下，危险截面的弯矩为，则可计算出副车架在危险截面的弯矩，即: 4-1副车架最大弯曲应力满足以下强度条件: 4-2 式中:H副车架截面高度；许用弯曲应力(可查有关手册)。 以上所得出的副车架弯矩计算和强度校核公式完全可以用于设计计算和指导副车架的结构设计。 经过计算，得出： 2max =43.493 GPa副车架材料的屈服极限需用应