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机械毕业设计全套
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CL02-076@长安轻型冷藏汽车改装设计,机械毕业设计全套
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本科生毕业设计 长安轻型冷藏 车改装设计 系部名称 ： 汽车与交通工程学院 专业班级 ： 车辆工程 B07-3 班 学生姓名 ： 李靖 指导教师 ： 齐晓杰 职 称 ： 教授 黑 龙 江 工 程 学 院 二 一一 年六月 nts The Graduation Design for Bachelors Degree Changan Light Refrigerator Modification Design Candidate： Li Jing Specialty： Vehicle Engineering Class： B07-3 Supervisor： Professor. Qi Xiaojie Heilongjiang Institute of Technology 2011-06 Harbin nts黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） I 摘 要 随着我国高速公路的迅猛发展、内陆运输的不断扩大，公路冷藏车运输越来越显示出其快速发展的趋势。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能保鲜。 据不完全统计，到 2003年底我国食品冷冻、冷藏行业的冷库总容量将突破 700 万吨 /次；在我国涉及到食品冷冻、冷藏的企业估计近 20000 家；食品冷冻、冷藏业直接从业人员约有 80 万人；我国速冻食品的产量目前估计已接近 450万吨 /年；冷冻饮品的产量今年将突破 150万吨。食品冷藏运输技术是将食品，特别是易腐食 品从一个地方通过科学的手段和特殊的运输工具在特别的运输条件下迅速完好的把食品运送到另一个地方的专门技术科学的食品冷藏运输对食品资源的开发利用，提高食品产、运、销，增加食 品 产业的经效益，改善和提高人民健康、生活水平具有重要意义。 目前社会上生产运作的冷藏车大多存在种种不足 ,例如制冷效能差 ,能耗大等等。本课题采用真空绝热板作为绝热材料 ,设计具有高绝热性能的冷藏车。设计的主要内容有 :制冷动力与车动力一体化 ;设计独立动力切断装置 ;发动机与压缩机连接方式；冷藏箱与底盘的连接方式；压缩机制冷容量的选择及选型；发动机的选择 。 关键词： 压缩机 ； 冷藏箱 ； 制冷机组；保温车厢 nts黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） II ABSTRACT With the rapid development of our countrys highway, the interior transportation expand gradually, the road refrigeration truck transportation demonstrates its fast developing tendency by degrees. Because the enhancement of collecting transport and the consciousness of environmental protection, the cargo transport not only require rapidness and safe, but also the freshness in quality .According to the incomplete statistical survey , the general capacity of refrigerating storage industry has break through 7 million tons per time until the end of the year of 2003.In our country,the companys refer to food refrigerate have exceed 20 thousand .The persons undertake this industry have exceed 800 thousands. The oueput of freeze food estimate have nearly 450 thousands tons per year.The output of refrigerate drink will break though 1.5 million tons. The technology of food refrigerate transportation is transport the food,especially some putrescibility food from a place to another place rapidly and successfully. The technology of food refrigerate transportation improve the food product , transport , sell, the health , living standard increasing food product classics beneficial result , improvement and improving the people have importance. At present, produce the refrigerator truck operating socially mostly existence a variety of prollem such as the refrigeration efficacy is shortage, energy consumption is big and so on. The problem use vacuum insulation board to be lagging material , designs the refrigerator car having the high heat insulation function. The main content designing that has: Refrigeration driving force and vehicle driving force must be unified; Design the independent driving force cut-out device; The engine and the compression engine link way;The connection way of refrigerator and the chassis; Compression engine refrigeration capacities choice and selections type; The choice of engine . Key words: Compressor； Refrigerator； Refrigeration unit； Heat preservation compartment nts 目 录 摘要 Abstract 第 1 章 绪论 1 1.1 概述 1 1.2 冷藏车的发展概况 2 1.2.1 我国冷藏汽车的发展 2 1.2.2 我国冷藏车的生产和技术概况 3 1.3 设计主要内容 4 第 2 章 冷藏保温车的分类及布置形式 5 2.1 冷藏保温车的定义与用途 5 2.2 冷藏保温车的分类 5 2.3 冷藏汽车整体布置 6 2.4 总体设计方案 6 2.5 本章小结 8 第 3 章 二类底盘 与车架 的选择 设计 9 3.1 二类底盘的型号选择 9 3.2 主车架的改装 11 3.3 副车架的设计 12 3.3.1 副车架的截面形状及尺寸 12 3.3.2 副车架的前端形状及安装位置 13 3.3.3 副车架与主车架的连接设计 13 3.3.4 副车架的强度校核 14 3.4 本章小结 15 第 4 章 冷藏保温汽车隔热车厢的结构设计 16 4.1 冷藏保温箱的类型与定义 16 4.2 隔热车厢的结构组成 17 4.3 隔热车厢的结构形式 17 4.3.1 整体结构隔热车厢 17 nts 4.3.2 分片拼装结构隔热车厢 18 4.4 车厢的结构设计 19 4.4.1 隔热层材料与厚度 20 4.4.2 隔热材料的种类 20 4.4.3 隔热层厚度 21 4 5 本章小结 21 第 5 章 制冷机组的选择 22 5.1 蒸汽压缩式制冷装置介绍 22 5.2 隔热车厢的热工计算 23 5.3 隔热车厢的热负荷计算 26 5.4 制 冷机组的选择 29 5.5 制冷机组校核 29 5.6 本章小结 31 第 6 章 整车性能计算 32 6.1 冷藏车性能参数 32 6.2 整车动力性能计算 32 6.3 燃油经济性的计算 35 6.4 本章小结 36 结论 37 参考文献 38 致谢 39 附录 A 40 附录 B 42nts nts 1 第 1 章 绪 论 1.1 概述 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类产品的流通领域。随着我国高速公路的迅猛发展、内陆运输的不断扩大，公路冷藏车运输越来越显示出其快速发展的趋势。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能保鲜。冷藏车已进入了一个迅猛发展的年代。如何设计研究出经济 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所示： 图 1.1 箱式冷藏车 据联合国粮农组织估计，目前世界各国农牧业每年生产的各种食品达 30多亿吨，其中肉、鱼、蛋、奶、水果和蔬菜等易腐食品有 10亿多吨。这些食品中约有 20%因运输不当而腐烂变质。我国是农牧业生产大国，肉类、水产类和鸡蛋等产品的产销量均居世界首位，分别占世界总产量的 25.13%、 17.98%、和 42.85%。 目前，我国肉类食品年产量约 5600 万吨，速冻食品 850 万吨、乳制品 800 万吨，还有每年约 4000 万吨的水产品以及大量的蔬菜都需要冷藏运输。在发达国家，上述产品的冷藏运输率都已超过 50%，其中美国、日本、西欧等国家和地区超过 80%，而我国只有 15%。 我国食品nts 2 冷冻、冷藏行业主要分布在畜产品加工制造业、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类产品的流通领域。据不完全统计，到 2003 年底我国食品冷冻、冷藏 行业的冷库总容量将突破 700 万吨 /次；在我国涉及到食品冷冻、冷藏的企业估计近 20000 家；食品冷冻、冷藏业直接从业人员约有 80万人；我国速冻食品的产量目前估计已接近 450 万吨 /年；冷冻饮品的产量今年将突破150 万吨。食品冷藏运输技术是将食品，特别是易腐食品从一个地方通过科学的手段和特殊的运输工具在特别的运输条件下迅速完好的把食品运送到另一个地方的专门技术科学的食品冷藏运输对食品资源的开发利用，提高食品产、运、销，增加食 品 产业的经效益，改善和提高人民健康、生活水平具有重要意义 。 1.2 冷藏车的发展概况 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 ,以次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 10-20%。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 60-80%，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，的的超卓公司，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日益得到广泛的应用，而以前曾用国的干冰（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。 1.2.1 我国冷藏汽车的发展 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nts 3 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 0.8-1W/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0.3-0.35 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饭，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 20-50 公里；冷库到销售点的分配性运输，运距一般不到 20公里。 1.2.2 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，我过冷藏出的年产量为 1500-2000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。 nts 4 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则可进一布分为 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。 本次设计的要求有 货物装卸要方便可靠、制冷动力要与车动力一体化、制冷机要有独立的动力切断装置、制冷效能要尽可能好、能节省能源并且符合有关设计标准和环保要求。 1.3 设计主要内容 本次设计的主要内容是 2吨冷藏汽车改装设计，产品主要用于 短 距离的易腐货物的运输等。 主要设计步骤如下： (1) 根 据所需求的吨位选用合适的 二类底盘； (2) 进行隔热车厢的设计； (3) 进行制冷机组的选择设计。nts 5 第 2 章 冷藏保温车的分类及布置形式 2.1 冷藏保温车的定义与用途 冷藏保温汽车是指装有冷冻或保温设备的厢式货车，用来运输易腐或对温度有特定要求的货物。 在运输过程中，使易腐货物或对温度有特定要求的货物始终处于保质所需要的较低的温度条件，即使之处于冷藏的温度环境中，这就是冷藏运输。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。 2.2 冷藏保温车的分类 1、 按有无制冷装置分类 按是否装有制冷装置分为冷藏汽车和保温汽车。装有隔热车厢且装有装有制冷装置的汽车成为冷藏汽车。装有隔热车厢而未装任何制冷或加热装置的汽车称为保温汽车。 我国冷藏保温汽车的使用单位和车辆管理部门，习惯将冷藏汽车和保温汽车统称为冷藏车。日本等国则分为保冷汽车、冷藏汽车和冷冻汽车。保冷汽车即保温汽车；冷藏汽车又称高温冷藏汽车，适用于运送冷藏温度为 -15 以下的冷冻食品。欧美各国习惯于将保温汽车、机械冷藏汽车和一般冷藏汽车并列为冷藏保温汽车 的三大类，新国际制冷辞典就将冷藏保温汽车分为保温汽车、冷藏汽车和机械冷藏汽车。 2、 按制冷装置的制冷方式分类 按冷藏保温汽车制冷装置的制冷方式可分为机械冷藏汽车、液氮冷藏汽车、冷板冷藏汽车、干冰冷藏汽车和水（盐）冰冷藏汽车，而保温汽车又可视为无制冷装置的冷藏汽车。 3、 按专用设备的功能分类 按冷藏保温汽车隔热车厢的总传热系数分为强化隔热 型和普通隔热性。 机械冷藏汽车制冷装置在环境温度为 30 时，厢内温度可以调控范围分为 6 级 (表2.1)。 表 2.1 箱内温度可控范围级别 级 别 A B C D E F 调控范围 ( ) 120 12-10 12-20 2 -10 -20 nts 6 非机械制冷装置的冷藏车在环境温度为 30 时，可以保持的车厢温度分为 3 级 (表2.2)。 表 2.2 按制冷温度级别 级 别 A B C 保持温度 ( ) 7 -10 -20 装有加热装置的冷藏汽车，按加热装置可使车厢内温度升至 12 以上，且至少保持 12 时的前提下，所允许的环境温度分为 2 级 (表 2.3)。 表 2.3 加热环境温度 2.3 冷藏汽车整体 布置 冷藏汽车是由汽车二类底盘、隔热货厢和制冷（加热）装置组成。汽车底盘的吨级一般根据装载货物的质量以及隔热车厢的容积确定。 机械制冷冷藏汽车的整车布置主要取决于选用的制冷机组结构型式及制冷机组主要部件 (动力装置、压缩机、冷凝器和蒸发器等 )的安装位置。 按是否自带动力装置，制冷机组可分为独立式 (自带动力装置 )和非独立式 (不带动力装置 )两种。独立式制冷机组的动力装置多采用内燃机或电动机。其中，有的独立式制冷机组仅有一种动力装置；有的则既装有内燃机又装有电动机，以其中的一种为主，另一种作为备用，以提高制冷机组的 工作可靠性。非独立式制冷机组本身虽无动力装置，但是可以方便地利用汽车发动机作为动力装置。取出动力方式一般有两种途径：一种是利用皮带传动，直接从发动机前端取出；另一种是利用变速器的取力窗口，从中间轴或倒挡轴上通过齿轮传动取出。 按动力装置、压缩机、冷凝器和蒸发器四大部件安装位置不同，制冷机组又可分为整体式和分体式两种。四大部件组装成一体，则称整体式；四大部件按其需要分别安装在冷藏汽车的不同部位，彼此用管道相连，则称分体式。无论是整体式还是分体式，动力装置总是与压缩机安装在一起，并用皮带传动机构驱动压缩机工作。 本设计采用非独立式制冷装置， 压缩机采用发动机前端皮带直接驱动， 这样 只要发动机工作，制冷机组就可以工作， 能更好地实现制冷动力与车动力一体化 。 2.4 总体设计方案 1、 尺寸参数参数的确定 尺寸参数主要是指汽车的车辆长、车辆宽、车厢尺寸、前悬和后悬。 级 别 A B 环境温度 ( ) -10 -20 nts 7 (1) 车辆长、宽、高 外廓尺寸直接影响汽车的总体布置和结构尺寸、质量分配和各种使用性能。一般情况下，在保证基本性能和结构布置允许时，应该尽可能地减小轴距。汽车轴距减小，将可以减轻汽车的自身质量，提高质量利用率，充分发挥汽车的动力性和通过能力。但过小的轴距将会影响 运动中的质量分配，使汽车的制动性和操纵稳定性变坏。轴距的选定有一个认识的过程，一般是通过类比的方法，考虑到专用设备的安装和使用，初选一个数值，再对汽车的各种使用性能进行计算以及其他相关尺寸的确定后，在综合选定一个满意的数值。对于专用汽车特殊性，选取汽车轴距时，也一定考虑所设计汽车的使用性。 一般说来，在标准的规定极限尺寸下，降低汽车的的高度，将降低汽车的质心，对汽车的各种使用性能都有好处。 本设计中车辆的长、宽、高的尺寸是： 4140mm1530mm 2290mm。 (2) 车厢尺寸 汽车的车厢尺寸主要指的是车厢的内部尺寸，即车厢内部有效装载容积。车厢尺寸对汽车的质量分配而带来的汽车使用性能的变化十分显著。设计时必须引起足够的重视。考虑车厢的装载能力，对于货车必须根据所载货物的平均容积质量以及所设计汽 车的装载能力，对于客车则依据人体的平均质量以及由人体工程学做推荐的乘坐空间。本设计中的车厢根据所装载货物的特点设计了半封闭的车厢，为了防止所装载的货物会对环境进行二次污染。 (3) 前悬和后悬 多数专用汽车在改装设计中，一般都沿用所选底盘的前悬和后悬尺寸，因此，影响汽 车的总体尺寸和有质量分配所带来的各种使用性能的变化主要是汽车后悬与轴距的选取。轴距初定后，后悬增长将会减少汽车的前轴的轴载质量，从而影响汽车的操纵性，甚至导致后轴的超载。同时，过长的后悬将使汽车的机动性能和通过性，还有行驶安全性破坏。因此，应该在结构许可的范围内尽可能地缩短汽车的后悬尺寸。本设计中的车辆的前后悬的具体尺寸是前悬： 480mm，后悬： 1160mm。 2、 质量参数的确定 专用汽车的质量参数包括汽车的最大总质量、最大整备质量、装载质量以及以及汽车的轴载质量分配。汽车最大总质量以及轴间分配，直接影响 汽车的各种性能。设计时应该参考原来底盘对汽车质量参数的要求，合理的加以选取。 (1) 车辆的最大总质量 最大总质量指汽车装备齐全，并按照规定装满货物的总质量，其大小对货车为总nts 8 质量与货物质量之和，对于乘用汽车为整车整背质量与所有乘员质量之和。专用汽车设计时，一般根据所选择底盘的承载能力，首先确定汽车的最大总质量，以便依据该数据对汽车各种性能进行全面估算。对于货车国内外汽车厂家现今大都是以汽车的最大总质量作为不同级别汽车的分类标准。因此，所选择汽车的最大总质量一定要符合国家的相关规定。本设计中的车辆的最大总质量 是 1800kg。 (2) 车辆的整车整备质量 整车整备质量指带有全部装备、加满油料和冷却水时空车总质量。这一参数是一个重要的设计参数，从结构设计来说，它必须不可以少的。当汽车处于运动状态的时候，则希望该值越小越好。设计时的原则是既要考虑 减少整被质量对汽车的使用性能的好处，以及充分利用好材料，又要 充分考虑结构设计时的可能，在满足结构和功能的前提下，尽可能地减小它。 本设计中车辆的整车整备质量是 1194kg。 (3) 车辆的装载质量 汽车的装载质量是汽车的一个和重要的参数。它 直接决定汽车的运输效率。专用汽车设计 时，应该结合整车最大总质量，整车整备质量的选取，尽可能的增大汽车的装载能力。 本设计中车辆的装载质量是 476kg。 (4) 汽车的轴载质量 轴载质量是整车总质量在汽车的各个轴上的分配值。轴载质量分配值直接影响汽车的各种性能以及各轴轮胎的磨损状况。从汽车的使用性能来看，考虑到轴轮胎的磨损的均匀性，应该将汽车的质量均匀地分配给各个轮胎。 本设计中车辆的前后轴轴 载 质量分别是： 595kg和 599kg。 2.5 本章小结 本章介绍了冷藏保温车的定义 与用途及其分类 。以及本次设计中所采用的制冷装置和 布置形式 , 本设计采用 非独立式制冷装置， 压缩机采用发动机前端皮带直接驱动，这样 只要发动机工作，制冷机组就可以工作， 能更好地实现制冷动力与车动力一体化 。最后介绍了本次设计中的总体设计方案。 本设计中车辆的前后轴轴 载 质量分别是：595kg和 599kg。 nts 9 第 3 章 二类底盘 与车架的选择设计 3.1 二类底盘的 型号选择 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nts 10 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。 1、 整 车整备质量 整车整备质量在设计阶段需估算确定，初步估算车的整备质量为 1194kg。 2、 载客量和装载质量 包括驾驶员在内载客 量为 2人，装载质量为 476kg。 3、 轴荷分配 根据设计手册，商用货车满载时前轴符合为 19%25%，后 轴 为 75%81%，空载时前轴负荷为 1%37%， 后 轴 则为 63%69%。 根据二类底盘的选择原则，目前市场上应用最多的是长安、东风、江淮等品牌。参考资料初选了市场上目前性能较好的一款底盘，长安专用车二类底盘。具体参数如表 3.1。 表 3.1 二类底盘基本参数 底盘型号 SC1022DB 成产厂家 重庆长安汽车股份有限公司 驱动形式 4 2 发动机功率 39KW 排量 1012ml nts 11 发动机型号 长安 JL465QB 轴距 2500mm 最高车速 98km/h 前悬 /后悬 480/1160 额定载质量 476kg 轮胎规格 165/70R13LT,165/70R1379T 弹簧片数 -/5 前轮距 1290mm 后轮距 1280mm 整备质量 1194kg 结合二类地盘的选取规则和以上参数长安汽车底盘有以下几个要点： 1、 长安汽车 4S 店分布广泛维修方便，且配件便宜。 2、 长安汽车选用 长安 JL465QB 发动机，在设计满足要求的情况下，排量更小，经济性更好。 长安汽车 比 其他汽车的 额定载重质量 大 ， 这样以便设计更大空间的冷藏箱 3.2 主车架的改装 主车架是汽车底盘上各总成及专用工作装置安装的基础，改装时受到的影响最大，因此，要特别引起注意主车架是受载荷很大的部件，除承受整车静载荷外，还要受到车辆行驶时的动载荷，为了保持主车架的强度和刚度，原则上不允许在主车架纵梁上钻孔和焊接，应尽量使用车架上原有的孔。如果安装专用设备或其它附件，不得不在车架上钻孔或焊接时应避免在高应力区钻孔或焊接。主车架纵梁的高应力区在轴距之间纵梁的下冀面和后悬的上冀面处。因为这些部位纵梁应力较大，钻孔容易产生应力集中。 对于主车 架纵梁高应力区以外的其余地方需要钻孔或焊接时，应注意以下事项： (1) 尽量减小孔径，增加孔间距离，对钻孔的位置和孔径规范，应满足图 3.1 和表 3.1 的要求。 (2) 严禁在前悬纵梁上翼面、轴距间纵梁下翼面和后悬纵梁上翼面上钻孔；在纵梁变截面处严禁钻孔，因为在这些部位纵梁应力较大，钻孔容易产生应力集中。在纵 梁其他部位的翼面，只能在中心处钻一个孔。 nts 12 (3) 严禁焊缝方向与纵梁垂直；严禁将车架纵梁或横梁加工成缺口形状。 (4) 车架钻孔和焊接应避开有关汽车改装手册中的规定的禁钻区和禁焊区。 本课题中由于主车架与副车架之间的连接选用支架与 U 型螺栓配合形式，故主车架不用考虑钻孔，只需考虑焊接的位置得当。 3.3 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 车在工作中受的弯曲应力 不是很大 。因此，本车副车架 所选用的 材料为 Q235 号钢板冲压 。 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。 3.3.1 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 3.2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 3.3 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 3.2 副车架的截面形状 1-副车架 2-腹板 图 3.3 加强后的副车架截面形状 表 3.1 主车架钻孔的尺寸要求 尺寸 车型 重型车 中型车 轻型车 孔间距 /mm A 70 60 50 B 50 40 30 C 50 40 30 孔径 /mm 15 13 11 图 3.1 主车架钻孔的孔径和孔间距 nts 13 3.3.2 副车架的前端形状及安装位置 副车架前端形状常有三种形状 (见图 3.4)。 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 3.4(c)所示：0 1h mm；0 1 5 2 0l m m。 (a)U 形 （ b） 角形 （ c） L 形 图 3.4 副车架的三种前端形状 如果加工上述形状困难时，可以采用如图 3.4 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：0 5 7h m m；0 2 0 0 3 0 0l m m。 对于硬本 质副车架；0 5 1 0h m m；0lH。 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 3.5 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 端 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 螺栓距拱形横梁的距离，一般控制在 500800 mm 的范围内。 本副车架前端采用 U 形结构。 图 3.5 副车架的安装位置 1-上托架； 2-下托架； 3-螺栓 图 3.6 连接支 架 3.3.3 副车架与主车架的连接设计 1、止推垫片：连接板上端与副车架相连，下端利用螺栓与主车架纵梁相连。止推垫片的优点在于可以承受较大的水平载荷。防止主车架纵梁与副车架产生水平位移。nts 14 两个止推垫片之间的距离为 500 到 1000mm 范围内。 图 3.7 止推连接板的结构 图 3.8 连接支架 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，然后在用螺栓将上、下托架相连接。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 3、 U 型螺栓连接：当选用其他连接装置较困难时，可以采用 U 型夹紧螺栓，但在车架承受扭转载荷最大范围内不允许使用 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，但在消声器附近，必须使用角铁做内衬。 3.3.4 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maxM，则可计算出副车架在危险截面的弯矩2maxM，即 : WMmax(3.1) 副车架最大弯曲应力2max满足以下强度条件 : 2max WHM (3.2) 式中 ： H 副车架截面高度 ； M 为横截面上的弯矩 ； W 抗弯截面系数 ； nts 15 许用弯曲应力。 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： MPa87max (3.3) 取 疲劳系数为 1.4，考虑到汽车的 最差使用条件 ，取动荷系数为 4.7，则最大动应力为： M P a4.3267.24.187m a x 纵梁材料 Q235 的屈服极限需用应力： MPa460max 从计算结果可知，本车架能够安全的承受载荷。 3.4 本章小结 在本章里介绍了 二类 底盘的选择方法， 主要选择长安汽车底盘其型号为 SC1022DB。又介绍 了 主车架的改装要求及与副车架的连接方法， 本课题中由于主车架与副车架之间的连接选用支架与 U 型螺栓配合形式，故主车架不用考虑钻孔，只需考虑焊接的位置得当。 副车架的设计要求。确定了副车架的断面形状、选用材料、前端形式及强度校核。 nts 16 第 4 章 冷藏保温汽车 隔热车厢的结构设计 4.1 冷藏保温箱的类型与定义 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 3m 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/T7392 1998 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nts 17 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。 4.2 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 23mm。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 )。 内外蒙皮之间的无骨架空间为隔 热层，期间应填充隔热材料。 4.3 隔热车厢的结构形式 隔热车厢的结构形式分为整体结构和分片拼装结构 。 4.3.1 整体结构隔热车厢 整体结构隔热车厢 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。 nts 18 若是采用现场喷涂发泡工艺，则需先喷涂发泡材料，形成隔热层，取平后装车厢内蒙皮。 整体隔热层式车厢的工艺流程大致如下： 车厢外部整体成形车厢淋雨试验安装车厢内蒙皮注入发泡材料安装厢内附件安装车厢后门。 注 入发泡有两种方法：一为液态发泡，又称“一次发泡法”。即将液态聚氨能各组分机械搅拌，高压喷雾成形。另一种为泡状发泡，又称“二次发泡法”，即将聚氨酯各组分在注入前先进行一定程度的发泡，然后再注入隔热层空腔内发泡定型。由于发泡工艺分两步进行，因此，第二次发泡时，聚氯酯的膨胀力已降到厢壁蒙皮可以承受的程度，因而不需大型的夹具。当然，二次发泡工艺较复杂且难掌握，发泡品质也稍逊色。 4.3.2 分片拼装结构隔热车厢 分片拼装隔热车厢的结构特点 是：将车厢的六大组成部分（顶板。底板、左右侧壁、前壁、后壁）和门分别采用聚氨酯 或聚苯乙烯泡沫材料制成各自独立的厢壁隔热层，然后利用合适的连接方式（如铆接、粘接、螺纹连接或嵌合连接加铆接等），将各片拼装完整的车厢。 分片拼装隔热车厢根据加工工艺不同，可分为分片拼装硬聚氨酯注入发泡式和“三明治”板预制粘接式两种。 (1) 分片拼装硬聚氨酯注入发泡式 装配时，车厢底板装在车厢底架（副车架）上，前壁、左右侧壁立在底板上并采用 铝型材与车厢底架横梁螺栓固连，底板后端与后门框采用嵌合紧固。顶板搁在前壁和左右侧壁上并采用铆接紧固，顶板后端也采用嵌合方式与后门框紧固。车厢内各厢壁之间连接处均采用角形铝 材铆接，并涂以密封胶带等密封材料。车厢内有“ T”字形铝材地板或花纹铝材地板，以及挂钩，挂轨、导风条、排水管、照明等。车厢装配后，还须在其拼缝处注入聚氨酯泡沫材料，以增强密封性，减少热传导。 分片拼装式聚氨酯注入发泡隔热车厢的工艺流程大致是：零部件制作各片骨架焊接成型铆接内外蒙皮各片单独注入聚氨酯发泡材料形成隔热层各片拼装成车厢（包括后门框）拼缝注入发泡材料安装厢内连接件和附件。 (2) “三明治”板预制粘接式 “三明治”板拼装结构被国内越来越多的冷藏保温车生产企业所采用。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。 “三明治”板又称复合板或夹层板。它是由上、下蒙皮和夹在中间的隔热材料板nts 19 组成。蒙皮材料多为铝板、不锈钢板等金属板以及玻璃纤维的工程塑料板。隔热材料一般选用性能良好的硬聚氨酯泡沫，也可选用硬聚苯乙烯泡沫，还可选用硬聚苯乙烯泡沫和硬聚氨酯泡沫组合成的隔热层。 “三明治”板制造工艺流程大致如下： (1) 蒙皮下料、清洗，将蒙皮其中一个表面打磨粗糙，清除表面杂物，喷涂底漆。 (2) 将一块已经上述处理的蒙皮放入形状类似无盖矩形饭盒的模具内，喷漆表面朝上。 (3) 蒙皮上表 面满喷粘胶液。 (4) 放置隔热材料。 (5) 在隔热材料的上表面满喷粘胶液。 (6) 放置上蒙皮，注意将处理过的蒙皮表面朝向粘胶液。 (7) 真空加压“三明治”。 (8) 消除压力、固化 由于“三明治”板没有骨架，因此要求隔热材料具有一定的强度。通常要求隔热材料的抗压强度达 400kPa，抗拉强度为 600kPa，抗剪强度 300600kPa。 各片“三明治”板预制成型后，先用粘胶剂将其拼装成车厢，然后在车厢内外拼缝出采用铝型材料将其铆接成整体。铆接前应将铝型材和铆接的厢壁接合面处涂刷丁基橡胶密封。后门框与后壁 的连接除采用铆接方法外，还可采用焊接、螺栓连接等方法。 实验证明：采用整体骨架式隔热车厢总传热系数 K 值和漏气倍数 L 值 ,均比采用分片拼装硬聚氨酯注入发泡结构的车厢低，此外，它还具备以下优点： (1) 具有完整隔热层。 (2) 厢体结构简单，工序简便，适合成批和多品种生产。 (3) 车厢断热桥设计合理。 (4) 车厢隔热、密封性能好，热工指标可达国家专业指标的 A级标准。 但是也存在车厢质量重，成本较高的问题。 本设计采用 采用 “ 整体骨架式 ” 制板法。其制作过程大致如下：先 已整体骨架形式制成车厢，预留足够隔热层空间， 然后整体注入硬聚氨酯泡沫材料。 联成一体而完成制板工作。采用这种工艺技术生产的冷藏、保温车厢整车强度高，厢体表面平整，整个车厢隔热密封性能好 。 4.4 车厢的结构设计 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nts 20 和刚度；力求减小
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