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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。 随着 2008 奥运会的结束，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。 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 11t 的洒水汽车。文中主要进行了由高压水泵、液压泵、液压缸及底盘附属装置组成的水路系统、液压系统的设计。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 水泵；取力器； 罐体 哈尔滨工业大学华德应用技术学院 毕业设计（论文） 题 目 洒水车设计 专 业 交通运输（汽车运用工程） 学 号 1079312205 学 生 张东辉 指 导 教 师 答 辩 日 期 2010 年 12 月 29 日 哈工大华德学院 哈工大华德学院毕业设计（论文）评语 姓名： 张东辉 学号： 1079312205 专业： 交通运输 (汽车运用工程 ) 毕业设计（论文）题目： 洒水车设计 工作起止日期： _2010_ 年 _10 月 _11_日起 _2010_年 _12_ 月 _16_ 日止 指导教师对毕业设计（论文）进行情况，完成质量及评分意见： _ 指导教师签字： 指导教师职称： 评阅人评阅意见： _ _ _ _ 评阅教师签字： _ 评阅教师职称： _ 答辩委员会评语： _ 根据毕业设计（论文）的材料和学生的答辩情况，答辩委员会作出如下评定： 学生 毕业设计（论文 ）答辩成绩评定为： 对毕业设计（论文）的特殊评语： _ 答辩委员会主任（签字）： 职称： _ 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员（签字）： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 年 月 日 哈工大华德学院毕业设计（论文）任务书 姓 名： 张东辉 院 （系）：汽车工程系 专 业：交通运输（汽车运用工程） 班 号： 1079312205 任务起至日期： 2010 年 10 月 11 日至 2010 年 12 月 16 日 毕业设计（论文）题目： 洒水车设计 立题 立题的目的和意义： 目的：通过对喷洒车的设计，使在设计过程中懂得喷洒的基本原理，以及其他各个组成部分之间的关系，以及是如何进行匹配的，并且学会了进行基础的匹配设计，其次是学会了如何将已经学过的理论知识和实际需求相结合的重要能力，学会了在技术快速更新的时代如何发现技术发展的趋势，在搜集资料的过程中更使的信息检索能力更上一个层次。 意义 : 设计了罐体和取力器，并根据溶液在路面的需求量，选用了合适的水泵。根据参考资料， 设计了喷头。整个工作装置的工作原理是：在汽车行驶过程中，行驶速度 一定的情况下 ，利用汽车发动机输出动力，通过变速箱中间轴四档变速齿轮 ， 用设计的取力器，通过取力器对从变速箱获得的转速的改变，使获得转速与选用的水泵的额定转速相匹配，保证水泵能在稳定的工况下正常工作。通过水泵排出从罐体内吸取的 水溶液，经过管道及喷头，喷洒到路面上。通过整个工作装置，使水溶液能够均匀的喷洒到路面，不造成浪费，节约资源，提高工作效率。 ： 技术要求： （ 1） 正确选择 水罐容积，喷头尺寸 ，使之与 动力匹配，以保证良好的经济性； （ 2）喷洒面积大，喷洒均匀； （ 3）质量轻、承载能力强、工作可靠； （ 4） 贯彻零件标准化，部件通用化及总成系列化等遵守有关规定 。 进度安排： 2010 年 10 月 13 日开始，确定选题，收集资料，实际考察调研； 2010 年 10 月 22 日开始，开题答辩，完成设计所需的整体设计方案； 2010 年 10 月 25 日开始，开始计算设计的基本尺寸计算； 2010 年 11 月 03 日开始，开始使用 行零件图和总装图的草图绘制； 2010 年 11 月 26 日开始，中期答辩，开始准备绘制正式图纸，开始整理论文； 2010 年 12 月 10 日开始，正式图签字，论文草稿要结束； 2010 年 12 月 12 日开始，在三天内完成正式论文； 2010 年 12 月 12 日开始，在三天内完成正式论文； 同组设计者及分工： 指导教师签字 _ 年 月 日 系（教研室）主任意见： 系（教研室）主任签字 _ 年 月 日 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 1 - 第 1 章 绪 论 内外发展状况 近 10 年来，我国洒水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 2008年北京奥运会和 2010年上海世博会的举办，对洒水车的装备技术提出了更高的要求。洒水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。 当今由于国外洒水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洒水汽车品种以及入世后引进并形成生产能力的洒水车新品种，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。由于洒水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，我国洒水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。 计的目的和意义 目的：通过对洒水车的设计，使学生在设计过程中懂得了改装车的基本原理及构 造，学会了基础的计算，并且学会了进行基础的匹配设计，将理论 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 2 - 知识运用到实践中，学会了在技术快速更新的时代如何发现技术发展的趋势，在搜集资料的过程中更使信息吸取能力更上一个层次。 意义 :洒水车具有应用范围广，工作效率高的优点。并且随着技术的不断进步，功能在不断的强化，生产和维修的成本在逐渐减小，洒水车的广泛应用将会成为未来发展趋势，所以对洒水车的构造、水罐、喷头等各部分的选择进行了设计计算。针对目前交通堵塞的现象，以及道路安全法规的要求，对于车整体的载重质量，车身尺寸，道路要求又做出了进一步设计，为车辆在道路上 行驶提供方面，同时提高行驶安全性。 为大大提高工作效率，对于水罐的容积，以及喷洒范围，取力装置都有严格要求，此次要设计一款适用于中国市区内行驶的洒水车，省油、能高速运行，但最适合低速运行的喷洒工作，载重量过大的洒水车，属于浪费，为工作带来了不便，所以有很大的优化设计空间，经过这样的改进后就可以节约大量的成本，从而就更加具有竞争力。现在关于洒水车的分析和总结性的论文并不多，通过对结构的分析，典型故障的总结以及洒水装置的设计，使对洒水车有了一次更加深刻的认识，最终的目的是为今后绿化工作，提供更广阔的空间。 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 3 - 第 2 章 洒水车总体设计 量参数的确定 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。 所选 盘的整备质量为 8000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 370 洒水车整车整备质量为： 8 3 7 03 7 08 0 0 00 （ 2 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，洒水车的装载质量确定为 7500 7500em 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 65，乘坐 2 人，汽车总质量的计算公式为： 6 0 0 02657 5 0 08 8 0 5 （ 2 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。 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 4 - 水车车型的选择 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，而该洒水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。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常用二类底盘的性能对比列表： 表 2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 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 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 5 - 通过调研与分析，并结合本次改装设计的特点，选用解放系列底盘相对较合理。确定 盘作为本次洒水车的底盘，其主要技术参数见表 2示： 表 2盘性能参数 解放单桥绿化喷洒车 主要技术参数 产品名称： 解放单桥绿化喷洒车 外型尺寸： 8300 2660 2940 底盘型号： 厢尺寸： (总质量： 16000(接近 /离去角： 17/23( ) 额定质量： 7500(前悬后悬： (整备质量： 8305(最高车速： 95(km/h) 发动机： 量： 6618， 6618， 4764，6740， 6740， 6618，6618， 7120， 7120(功率： 136， 162， 136， 136， 162， 136， 162， 162，136(生产厂家： 中国第一汽车集团公司，中国第一汽车集团公司，中国第一汽车集团公司，一汽解放汽车有限公司无锡柴油机分公司，一汽解放汽车有限公司无锡柴油机分公司，中国第一汽车集团公司 ，中国第一汽车集团公司，一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂，一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂 排放标准： 轴数： 2 前轮距： 1914,1800/1860,1800( 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 6 - 其它参数如下表所示： 轴距： 5400 后轮距： 1860,1800(轮胎数： 6 轮胎规格： 料种类： 柴油 弹簧片数： 4/4+3,10/12+8 轴荷： 6000/10000 驾驶室乘人数 ： 2 整车备注： 罐体外形尺寸 (长 4800,长轴 2100,短轴 1400,罐体有效容积 : 专用性能： 1、洒水车的基本组成 :防锈罐体 ,连通器 ,专用自吸式洒水泵 ,管网 ,喷洒出口 ,工作平台 ,二类底盘。 2、罐体采用优质武钢碳钢板材制作，采用大型卷板机一次成型，封头及罐体结合处采用先进的弧形对接焊接工艺。 3、洒水车标准配置：前冲后洒、侧喷；高位侧花洒；后工作平台，带绿化洒水高炮，可调节成柱状，射程 28m；也可调节成雾状，射程 15m，垂直吸程 7m。 4、洒水车选装配置 :药盘、药泵 、罐内防腐防锈、多方位进出水接头、电磁阀、气动阀等。 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。 对于洒水车的设计，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。 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 7 - 承座校核计算 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。 图 2承座的截面形状 参考 式容器支座用材规定：支座材料多选用 根据机械设计手册规定，取截面尺寸为 60 30 5 假设容器总重（包括自重以及水的重量）为 支座反力 （ 2 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 （ 2 建立力学模型，其受力图、弯矩图如图 2 a） 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 8 - b） 241c） 图 2体支承座受力图 根据受力图、弯矩图知： 0 0 （ 2 0 0 2 （ 2 2 根据弯矩图可知，其危险截面出现在最大弯矩 1/2时 2141 00 401015 1021 33m a x 35以，支承座强度符合要求。 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 9 - 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 2c）所示。 0h =1l =15 图 2车架前端的三种形式 （ a） （ b）角形 （ c） 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 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 10 - 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 围内。 图 2推板的连接结构 1 副车架 2 止推连接板 3 主车架纵梁 （ 2）罐体支承座固定装置 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。结构见图 2示： 1 2 图 2性固定装置 1 支承座 2 车架 章小结 本章主要对各类二类底盘的性价比进行比较分析以及改装洒水车质量参数的确定，综合比较分析，选用 盘。对于罐式汽车的改装，由于要加装罐体支承座，本章对罐体支承座进行了设计计算，并对其连接装置进行了合理的分析选型。 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 11 - 第 3 章 水路系统的设计计算 罐的设计及计算 体的选材 洒水洗车罐体属于常压钢制容 器，根据 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，洒水车罐体采用 15 号钢板即可满足要求。 体的设计要求 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 2围内。 根据规定：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 500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。 水车的罐体总成 由罐身、 人 孔盖及其防波板等组成。罐体构造 如图 3 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 12 - 图 3 罐体结构图 1 防波板 2 呼吸阀 3 人 孔盖 4 通气管 5 防波板 6 罐身 7球阀 （ 1）罐身 罐身通常用普通低碳钢板焊接而成，并在罐身两端加封头焊接而成的一个封闭容器。罐身上部设置有人孔，孔径一般为 400500使人进入能罐内进行维修和清洁作业。罐身的横截面多呈圆形或椭圆形形状，在本设计中罐体采用椭圆形。罐身内表面先进行喷砂处 理，再做涂（或喷）锌处理。 （ 2）防波板 为了减轻汽车在行使过程中液体在容器内的波动，罐体内一般都会设有防波板。因为罐体的每个单室的大小没有 统一的标准，它取决于货物的性质及整个容器的总容量，当容器总容量小于 20m时，每个单室的容量应小于 4m。因为选用的车型额定载货量为 4t,只要一个单室就可以了，所以在罐体内置两个防波板，一上一下，并且在下面的防波板上开一个矩形孔，有利于当液体用不完时，可以通过排放阀将液体排放干净。 （ 3）人孔盖 位于罐体上部，采用螺栓固定，人孔盖上设有呼吸阀、通气管、装满报警器等。平 常人孔盖是不打开的，只有检修时才卸下紧固螺栓，拆下人孔盖，便于工人出入检修或清洗。呼吸阀又称安全阀，该阀能自动调节容器内的压力，是压力保持在一定范围之内，这样就能保护液罐内部压力保持平衡。通气管又称排气管，其一段固定在人孔盖上，使通气管连通了液罐内部与外部。通气管的作用是当向容器里加注液体时，可以顺利排出罐体内的气体，保证液体加注能够顺利完成。 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 13 - 体容积的确定 罐体是整个路面铺装装置的盛水容器。罐体容积大小是根据车辆的额定载重量来推算的，计算一般来说，整车满载时整车总质量应不超过基础车满载时整车 总质量的 20%。由于 型载重汽车的额定载质量为8000所以设计罐体的盛水容积为 11000 用椭圆形罐体 椭圆罐体容积可按下式公式计算 : 12 043 V ( 3m ) （ 3 式中： a、 b 椭圆长、短轴长度， m L 椭圆体长度， m 1L 、 2L 封头的长度， m 0V 罐体内附加构件的体积总和 ， 3m 图 3 1 椭圆形罐体横截面 罐体参数： a = b = L = 4.8 m ，1L=2L=m ，0以忽略不计！所以罐体的容积为： 3 21 3m ) 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 14 - 厚的计算 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 余量 的最小厚度。 圆筒 的最小厚度按照下列规定设计 当 3800 1000/2m in ，且不小于 3 罐体内径 0 0/2 2 0 02m 取整壁厚为 6 在水罐内部，水均匀分布，可等效为均匀载荷，取 h=1500 33 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) b) 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 15 - 281c) 图 3罐受力分析图 根据 a ）图，得方程 00 （ 3 02110 02 2212110 21则当 ,0 时，剪应力 121m a x （ 3 由机械设计实用手册，知： 钢板厚度 16 ， 235s 375b 430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 n （ 3 1 5 5 n 取 150t 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 16 - 取横梁一段为研究对象，假设其尺寸为 30对于矩形横梁，最大切应力为平均切应力的 4m a x 50所以，强度符合要求。 泵的选型计算 水泵的流量 Q 用下式确定： 1 6 . 7Q B q ( / （ 3 式中 v 喷洒车的 行驶速度（ km/h）； B 洒水宽度（ m） ； q 洒水量（ L/ 本次设计取 ： 洒水宽度 B=6m 汽车行驶速度 v=10km/h 调研得： 水泵型号 65)40 流量 (m3/h): 40 扬程 (m): 45 输入轴转速 (r/ 1450 轴功率 (: 吸高度 (m): 吸时间 (m): 率 :65% 该系列泵采用外混式自吸结构，泵内应存有适量的液体。泵启动后，叶轮旋转，叶轮进口处形成负压，吸入管路中的气体与泵内液体混合，通过压出室进入气液分 离室。由于气液的比重差，气体从液体中分离出来，从出口管中排出，液体在气液分离室中下沉，经多次循环，直到吸入管内的气体排净而充满液体，完成自吸过程，泵开始正常输液。因此，为保证泵具有良好的自吸性能，必须满足以下条件：泵工作前，泵内的液体存量必须高于泵轴，因此泵进口处必须接一个向上弯的弯管再接一个水平管和快速接头，快速接头中心线必须高于泵轴中心线 300 毫米。进口管路系统必须保证不漏气。吸水管的吸入头必须浸没于水下，以免空气吸入水管。出口管道与泵出口连接 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 17 - 时必须保证直管长度 200 毫米后再接弯管。 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。根据机械手册知，本次洒水车设计所采用的为钢管。 由于洒水管道中水的流动多为紊流，并且其雷诺数远大于临界雷诺数2320，其计算均按紊流状态下进行。在同一流量下，如果平均流速过大，则可采用较小的管径，节省材料，但水头损失较大，反之，则需要较大的管径，浪费材料，但水头损失小。一般根据已知的流量和从经验而得出的允许的平均流速，初步计算出管径，然后按水煤气管规格选定。水管直径可按下式确定。 4（ （ 3 式中 q 系统流量， V 允许平均流速，压水管 V=（ m/s 连接喷头的水管直径 4 62（ 查找水煤气管规格，可以选定与喷头连接的管道直经 d = 80头设计 头分类 液体喷洒喷头根据结构不同有缝隙式和孔管式两种。缝隙式喷头的喷口为一道缝隙，具有一定压力的水流从缝隙处呈薄膜状喷出，并很快裂散为水滴降落到作 业面上。缝隙式喷头有圆柱形和鸭掌形两种。在本设计中采用圆柱形缝隙式喷头。 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 18 - 头的计算 圆柱形喷头外形为圆柱体，柱体下面有窄而长的缝隙，结构如图 3 图 3圆柱形喷头结构图 圆柱形喷头的直径大于输水管道的直径，一般为 80 120起到稳定水压的作用。圆柱体下方开有一定宽度和中心角的环形槽，缝隙宽度一般为 2心角 =60 120。改变缝隙尺寸，可改变喷洒面 积，喷洒均匀性及洒水量。缝隙宽度小，喷洒均匀性好，但局部阻力增加，必须提高水流的压力，中心角 小，喷洒幅宽减小，工作效率降低。 在设计中，选择喷头直径为 120心角 为 90。 （ 1）缝隙长度 360( （ 3 式中： 缝隙所对应的中心角，（），一般 =60 90 d 喷头内直径， 以 3 . 1 4 1 2 0 9 0 9 4 . 23 6 0 3 6 0 （ （ 2） 缝隙面积 A A = b a ( 2 （ 3 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 19 - 式中： a 缝隙的宽度，一般 a = 2 4 取 a = 4 以 A = b a = 4=377( 2 （ 3）圆柱形喷头喷口压力损失 22p （ 3 式中： p 圆柱形喷头喷口压力损失， 流体密度， 3/ 流体速度 ， m/s； 圆柱形喷头的局部压力损失，一般缝隙喷头的长 宽比取之为 b/a 1。 因此 取 = 所以 221 0 0 0 5 . 62 . 7 0 4 2 . 3p （ 3 （ 4）缝隙式喷头射程与喷幅计算 缝隙式喷头的射程 R 可由下面的经验公式计算： 1 . 1 5 0 . 0 0 0 3 （ m） （ 3 式中： p 喷头工作压力， 液体密度， 3/kg m ； g 重力加速度， 2/ d 喷头内直径， 1 0 . 41 . 1 5 0 . 0 0 0 3 （ m） 喷头喷幅 B，用下式计算： 2 ( ) s i （ m） （ 3 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 20 - 式中 喷洒角。喷洒角 应略小 于缝隙所队的中心角 ， =（ 。中心角 小时， =，中心角 大时， =。 取 =90 =63 2 ( ) s i =m） （ 3 体的选择 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。 根据洒水车通用技术条件规定，水泵 出水口处应设置安全装置，保证水泵的稳定工作。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 W 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示： 表 3流阀技术参数 型号 通径 /压范围 /额定流量(L/公称流量(L/W 16 5 160 200 章小结 本章为水路系统的设计，主要对水罐的加工材料进行了选取，以及对其进行了强度的校核。对于水泵 的选取，主要是根据其流量、压力、输入轴的功率以及要达到的性能要求进行了选取，通过各种液压阀的选取，实现低压洒水车的功能。最后对水路系统的压力损失进行了计算，经计算由于沿程阻力系数较小，所以水路体系中压力损失很小。同时还对水泵、喷头、管道，进行了标准化的设计及选取，对洒水车的洒水性能进行了初步的设计计算与匹配，对于压力损失进行了准确的计算。 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 21 - 第 4 章 取力装置设计 力装置简介 取力装置又称取力器，各类专用汽车的专用工作装置主要由汽车发动机提供动力源。取力器就是汽车的一种专用动力输出装置。它是从发动 机取出部分功率，用于驱动各类液压泵、真空泵、空压机以及各种专用汽车工作机械，从而为自卸车、加油车、牛奶车、垃圾车、吸污车、随车起重机等诸多专用汽车的工作装置配套使用。 根据取力装置相对于汽车底盘变速器的位置，取力装置的取力方式可分为前置、中置和后置三种基本类型，每一种基本类型又包括 若干种具体的结构形式。专用汽车取力器取力方式，如图 4示： 图 4 取力器取力方式 变速器侧盖取力又可分为左侧盖取力和右侧盖取力。由于在设计变速器发动机前端取力 前置式 中置式 后置式 飞轮前端取力 飞轮后端取力 夹钳式取力 变速器上盖取力 变速器右侧盖取力 变速器左侧盖取力 变速器后端盖取力 分动器取 取力器取力方式 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 22 - 时已考虑了动力输出，因而一般在变速器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厂家，因此这种取力器比较常用。所以在设计中，采用在变速器侧端取力，取力对象为中间轴取力齿轮。 力装置参数选择和计算 由于选用车型为解放 该车型的技术参数为： 发动机型号： ；最大功率： 136 最大转矩： 698N/m ( 1400 r/变速器基本参数：一轴常啮合齿轮1z=23， 中间轴常啮合齿轮齿数2z=48；中间轴取力齿轮齿数3z=40、模数宽 b =22而选用的水泵的转速为 1450 r/功率为 力器动力传动 如图 4力输出采用两级齿轮传动，中间为双联齿轮。 图 4 取力器传动示意图 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 23 - 动比的计算 根据公式 从主（ 4 若按发动机最大转矩时的输出转速来确定传动比，因而有 2100 1 . 4 4 8 31450i 总变速器内一对常啮合齿轮的传动比为 21148 2 . 0 8 723zi z 设取力器双联齿轮第 一级的齿数为 26，则 42321 0 . 5 2 540zi z 所以 3 121 . 4 4 8 3 1 . 4 0 52 . 0 8 7 0 . 5 2 5 总设双联齿轮直齿轮齿数（第二级）为5 37z ，则 6 3 5 1 . 4 0 5 3 7 5 1 . 9 2z i z 取整后得6z=52，故实际的总传动比 624 1 2 31 3 54 8 2 1 5 2 1 . 5 4 02 3 4 0 3 7i i iz z z 总综上所述，可得如下齿数和传动比： 1 23z 2 48z 3 40z 4 21z 1 48 2 723i 2 21 0 540i 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 24 - 5 37z 6 52z 力器双联齿轮啮合齿轮强度计算 （ 1） 第一级啮合齿轮412n n nm m m因为中间轴取力齿轮齿数3z=40、模数3以取力器双联齿轮第一级啮合齿轮4数4 根据公式 n （ 4 （ 2） 分度圆直径 中间轴取力齿轮 1 6 04043 取力器双联齿轮第一级齿轮 （ 3）顶圆直径 根据公式 212 nd d m（ 4 中间轴取力齿轮 1 6 8421 6 0233 na 取力器双联齿轮第一级轮 904284233 na (（ 4）根圆直径 3 52 1 537i 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 25 - 根据公式 212 .5 nd d m（ 4 中间轴取力齿轮 1 5 0233 nf 取力器双联齿轮第一级齿轮 nf （ （ 4）中心距 根据公式 34()2nm z （ 4 34() 1222nm z （ （ 5）齿宽 因为中间轴取力齿轮 齿宽 b =22 以取力器双联齿轮第一级齿轮 43 ( 5 1 0 ) 2 2 5 2 7 （ （ 6）第二级啮合齿轮5 d m z 2d h 2d h 55由于结构需要，取力器双联齿轮第二级啮合齿轮5，即 m = 3。 （ 7）分度圆直径 3 3 7 1 1 1d m z （ （ 8）顶圆直径 2 ( 2 ) 1 1 7d h m z （ 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 26 - （ 9）根圆直径 2 ( 2 . 5 ) 1 0 3 . 5d h m z （ （ 10）齿宽 表 4齿宽系数 1/d 齿轮相对于轴承的位置 齿面硬度 软齿面（大轮或大、小硬度 350 硬齿面（大轮或大、小硬度 350 对称布置 非对称布置 悬臂布置 于取力器属于悬臂布置，并 且是硬齿面，所以选择齿宽系数 。所以取力器双联齿轮第一级啮合齿轮的齿宽 5536 （ 力器输出轴齿轮6对于圆柱齿轮要想使它们正确啮合，由于模数和压力角都已标准化，所以实际上只要是它们的压力角和模数相等，并等于标准值，即 56 56m m m（ 1）分度 圆直径 6 3 5 2 1 5 6d m z （ （ 2）顶圆直径 2 ( 2 ) 1 6 2d h m z （ （ 3）根圆直径 2 ( 2 . 5 ) 1 4 8 . 5d h m z （ （ 4）齿宽 与 取力器输出轴齿轮60b 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 27 - 力器双联齿轮轴及输出轴计算 轴的直径可由下式计算 3 （ 4 式中 p 轴传递的功率 ( n 轴的转速（ r/ d 轴的直径 （ C 与轴材料有关的系数。 表 4 2 轴常用材料和 C 值 轴的材料 / P C 20 12 20 160 135 35 20 30 135 118 45 30 40 118 107 40580 52 107 98 根据轴的材料并考虑弯矩的影响，查表取 C=107，再查机械手册，齿轮传动效率为 承传动效率为 双联齿轮轴传递的功率 241 1 3 6 0 . 9 6 0 . 9 8 1 0 6 . 5 4p （ 动力输出轴传递的功率 22 1 0 6 . 5 4 0 . 9 6 0 . 9 8 9 8 . 2 3p （ 双联齿轮轴转速 1 122100 2 0 3 7 . 2 52 . 0 8 0 . 5 2nn （ r/ 动力输出轴转2 1 2 32100 14502 . 0 8 7 0 . 5 2 5 1 . 4 0 5nn i i i （ r/ 双联齿轮轴轴径 13112 9 . 5 7n （ 取整1d=30力输出轴 轴径 23222 7 . 8 6n （ 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 28 - 取整2d=28 取力器轴承的确定 按国家规定的轴承标准选定： 取力器双联齿轮轴两端支承轴承选用深沟球圆锥滚子轴承 30206，外径 D 62径 d=30 B= 动力输出轴两端轴承选用角接触球轴承 7206径 D=62径d=30宽 B=16 及轴承的校核 的校核 在取力器运转的过程中，输出轴的载荷远大于支撑轴的载荷，故只需对输出轴进行校核即可。 输出轴在运转的过程中，所受的弯矩很小，可以忽略，可以认为其只受扭矩。此中情况下，轴的扭矩强度条件公式为 395500 . 2 （ 4 式中：T N 3 T 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 29 - 其中 P =98n =1450r/d =28入上式得： 39895501450 2 9 . 40 . 2 ( 2 8 )T 由查表可知 T=55T T，符合强度要求。 承的校核 动力输出轴两端的轴承为角接触球轴承，型号 7206 （ 1）当量动载荷的计算 轴承当量动载荷的计算式为 p r F Y F 式中 轴承所受的径向载荷； 轴承所受的轴向载荷； X 径向载荷系数； 轴向载荷系数； 查看参考资料，由于，所以 X = 1， Y = 0。 F= 862（ N） （ 2）轴承寿命计算 轴承基本额定寿命的计算式为 10 ()式中 10L 轴承的基本额定寿命（ 610r ）； 寿命指数，球轴承 =3。 哈尔滨工业大学华德应用技术 学院毕业设计（论文） - 30 - 所以 5000)(10