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SY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名崔云雷系部汽车工程学院专业、班级车辆工程 08-3 指导教师姓名李涵武职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称 RL5200XXC舞台车改装设计一、设计（论文）目的、意义舞台宣传车flow stage propaganda vehicle 装备可伸展的箱体翼板和折叠式底板，顶板伸展和升降，液压启动后能拼装成舞台及顶棚，用于巡演时临时舞台之用的厢式专用作业汽车。本课题的选择充分考虑了研究课题对汽车车辆工程专业学生学习和工作的指导作用，对本课题的研究能够使学生了解专用汽车改装设计方法，通过本课题的研究学生可以完成理论课程的实践总结，获得一定的工程设计工作方法。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）改装设计一种舞台车。总质量20 000Kg，舞台面积70 m2,顶棚升起0.8m的翼开启式舞台车并满足专用汽车相关设计要求。 要求正确进行二类底盘的选择、主要参数数据齐备、进行二类底盘选型分析、产生具有实践意义的选型总结； 要求进行车辆的总体布置，用总布置草图表达主要底盘部件的改动和重要工作装置的布置； 要求进行舞台车的详细设计，在正确计算的基础上，完成部部件设计选型，要求工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高； 要求进行车厢、侧翼开启装置（舞台）设计计算选型；完成总装配图，重要部件零件图，清楚表达设计。 要求完成整车性能分析计算，以评价和分析整车设计情况。针对性能分析结构如有必要进行设计改进。三、设计（论文）完成后应提交的成果全部图纸均要求计算机绘图；合计图量A0 3张以上；提交设计说明书1份，字数大于1.5万字；符合规范要求； 四、设计（论文）进度安排1、调研、资料收集，完成开题报告 1、2周 2、方案设计与分析、二类底盘选型（调研与分析）第3、4周 3、总布置设计；第5周 4、车厢设计计算选型 第6周 5、顶翼翼开启装置辅助装置设计计算； 第7周6、侧翼翼开启装置设计计算选型 第8周 7、辅助系统设计 第9周 8、完成设计图纸 第10、11周 9、整车性能计算分析；整车设计修正；第12周 10、完成设计说明书的撰写 第13周11、提交指导教师审核、修正设计 第14周 11、设计评阅、修改 第15周、第16周 12、毕业设计答辩准备及答辩 第17周 五、主要参考资料1、 期刊类：道路与公路类，筑路机械或工程机械类，交通工程类，有关大学学报等（五年内）。2、 科技图书和教材：机械设计类、制图类、及相关专业书； 推荐：徐达.专用汽车结构与设计.北京：北京理工大学出版社；3、 设计手册：机械设计手册等；4、 网络资源：检索关键词：粉罐汽车，专用汽车改装设计等；其它：相关产品广告，参观有关产品展览会。六、备注指导教师签字：年 月 日教研室主任签字： 年 月 日本科学生毕业设计RL5200XXC舞台车改装设计 院系名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 车辆工程 08-3班 学生姓名： 崔云雷 指导教师： 李涵武 职 称： 副教授 黑 龙 江 工 程 学 院二一二年六月The Graduation Design for Bachelors Degree Design Modifications of RL5200XXC Flow Stage Propaganda Vehicle Candidate：Cui YunleiSpecialty：Veheicle EngineeringClass：08-3Supervisor：Associate Prof. Li Hanwu Heilongjiang Institute of Technology2012-06Harbin黑龙江工程学院本科生毕业设计黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要翼开启式舞台车是一种能适应现代物流发展需要的新型运输车型,将会有广阔的市场前景。其最主要特点是装卸效率高。目前，已有很多专用车厂家生产这种车型，翼开启厢式汽车的推广可大大弥补普通厢式车装卸效率低的不足，缩短工作周期，降低运输成本，对国民经济的发展有着重要的意义。文中介绍了总质量为20t的翼开启厢式汽车的改装设计说明。对车厢、翼开门、翼门作业机构、翼门机械锁止机构、液压系统和取力系统进行了详细设计，并对不同方案进行了比较分析，保证了翼开启厢式汽车的先进性及实用性，对车厢底架和顶架支撑梁进行实体建模和ANSYS分析，确保设计合理。叙述了在改装翼开启厢式汽车过程中容易出现的问题及相关专用设备的工作原理，并对整车性能进行了分析。关键词：专用汽车；翼开启厢式汽车；车厢；专用汽车改装设计；ANSYSABSTRACTThe wings open stage car is a new transport models, adapted to the needs of the development of modern logistics will have broad market prospects. Its most notable feature of the efficient loading and unloading. At present, there are special vehicle manufacturers to promote this model, the wing open railroad car can greatly compensate for the deficiencies of the ordinary van loading and unloading efficiency, shorten cycle times and lower transportation costs, the development of the national economy has an important significance.This paper introduces a description of the total mass of 20t wing open railroad car design modifications. Compartment, open the door wing, wing doors, operational agencies, the mechanical locking mechanism of the wing doors, hydraulic systems and power take off system, a detailed design, different programs and a comparative analysis to ensure that the wing open railroad car of advanced and practical , carriage chassis and top shelf support beam for solid modeling and ANSYS analysis to ensure that the design is reasonable. Describes the working principle of the modified wing open railroad car prone to problems and related equipment, and vehicle performance analysis.Key words: Special Vehicle Design；Wing Opening Box Van；Car；Design Modifications；ANSYS目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 改装设计舞台车的目的和意义11.2 国内外现状及发展前景11.2.1 国内外发展现状11.2.2 舞台车的发展前景31.3 舞台车的特点31.4课题主要内容41.4.1 设计内容41.4.2 技术路线4第2章 总布置方案及二类底盘选型62.1 整车总布置62.1.1 厢体装置方案62.1.2 翼开门形式方案72.1.3 方案分析与选择92.2 二类底盘选型92.2.1 二类底盘选择方案92.2.2 二类底盘初选162.2.3 所选底盘具体参数162.3 本章小结16第3章 车厢设计173.1 车厢尺寸参数的确定173.2 车厢结构与设计173.2.1车厢骨架结构设计173.2.2副车架设计193.3 蒙皮的设计243.4 车厢门、密封条的设计253.4.1 车厢后门的设计253.4.2 密封条的设计253.5 车厢设计校核253.5.1车厢质量263.5.2 使用ANSYS10.0对车厢底架静态分析263.6 本章小结32第4章 液压系统设计与取力系统布置334.1 液压控制系统设计334.1.1 工作原理334.1.2 液压系统原理布置334.2 液压缸选型354.3 液压泵及液压控制阀的选择364.4 取力器选型364.5液压、取力系统布置及安装384.5.1 液压泵固定安装384.5.2 液压缸安装384.5.3 取力器与液压泵连接384.6本章小结39第5章 辅助系统设计405.1 锁止机构方案确定405.2 支杆结构设计415.3 锁销、限位块设计415.4 本章小结42第6章 整车性能分析436.1 汽车动力性能分析436.1.1 基本参数的确定436.1.2 汽车的行驶方程式446.1.3 汽车动力性能计算476.2 燃油经济性计算496.3 整车稳定性分析506.3.1 空载质心高度的计算506.3.2 空载侧倾角的计算506.4 整车轴荷分配计算516.5 本章小结52结论53参考文献54致谢56 第1章 绪 论1.1 改装设计舞台车的目的和意义流动舞台车是随着时代的发展而产生的具有特殊功能的新的专用车，适应的国家提倡的文化、科技、卫生“三下乡”精神，可满足广大城乡人民丰富多彩的文化生活的需求。此外，流动舞台车展开后是一个舞台，供演出使用，合并后则是一个集装箱车，车内放道具、物品等。该车具有机动灵活、操作省力省时、不受场所地点限制等，是适合艺术团体到工矿、农村、牧区等地进行巡回演出的要求。流动舞台专用车的设计具有专业性，最大限度延展舞台台口和舞台净高，顶棚承载能力强，预设了灯架和布景吊杆，专业的舞台工艺设计及工业设计。运作安全性得到提高，率先应用垂直升降专用导向机构，并设置液压支腿，使顶棚升降安全平稳，车厢及舞台面稳定平整，带专业的野外抗风能力设计。增加了演出适应性预留灯光、音响、字幕、幕布、电源、布景、吊点等接口,有良好的可扩展性，舞台的地板符合专业演出需要，全部设备无须登高负重既可在10分钟安装就位，使用快捷、方便。养护经济性，其采用液压控制技术，搭台简便，只需配备一名驾驶员和剧团灯光音响师即可，节省时间和人员费用。使用耐久性，整车及全套机械运作机构均按照专业标准设计制作，能适应各种恶劣环境的行驶和高强度高密度的使用1。这样的设计保证了流动舞台车的安全性、功能性和实用性的需要，也是满足目前市场对此种类型专用汽车的需求，在满足基本使用性能的基础上，对市场上现有产品进行研究改进，增强产品竞争力。1.2 国内外现状及发展前景1.2.1 国内外发展现状当前，汽车作为必不可少的交通运输工具，在国民经济和人们日常生活中发挥着极其重要的作用。汽车工业是深加工综合产业，产业关联度大，技术密集度高，是发展国民经济的强大推动力。汽车工业代表了一个国家工业发展的最高发展水平，是集中了科技领域里新材料，新工艺、新技术、新设备，具有规模经济效益和高附加值的技术密集型产业。随着我国汽车工业的迅猛发展，专用汽车的自行开发研究工作也随之广泛的展开2。随着我国国民经济的迅速发展，公路交通状况的改善，特别是高速公路的迅速增长，对汽车的专业化、高速化、重化的要求越来越迫切，对专用汽车的需求逐年增加。目前，国外载货车中，专用车所占的比重要大大高于国内，国内载货车中基型车还占较大的比重。随着国民经济的发展，高速公路延设及基本延设投资增加、房地产开发加快、西部大开发等，国内对专用车的需求必发迅猛增长，专用车占汽车产重的比重会越来越大3。据统计，1999年全国专用汽车生产厂家546家，2005年专用汽车企业数628家。目前，我国专用车的市场份额占全部载货车的40%,与发达国家专用车65%以上的市场份额相比，仍有很大差距。但我国专用汽车市场具有很大上升潜力。预计到2010年，专用车占全部载货车市场份额将超过50%以上。目前国内专用汽车市场开发较为缓慢，市场细分程度不够，产品雷同性大，满足用户个性化要求差4。目前，国内外产品在生产工艺、环节、校件方面的差距正明显缩小，但在生产工艺管理、要求及执行 度方而国内外企业差 距较大。因此，无论从国内还是从国际市场形势来看，我国专用汽车都还有巨大的提升空间。如表1.1，从数据可以看出，我国专用汽车生产量每年创新高，进口专用汽车总量逐年减少，出口量逐年加大，说明我国专用汽车已从进口向出口转变，这一现象应引起国内专用车生产企业高度关注；但是，我国专用汽车性价比远远落后于发达国家水平5。表1.1 1999一2003年我国专用汽车进出口量(单位：万辆)生产量销售量进口量出口量199917.4217.280.170.27200018.0118.560.200.74200130.6431.140.18200251.4549.930.290.79200353.3252.690.410.93 今后几年是我国经济发展的重要时期，宏观环境对社会需求的拉动，为专用车的发展提供了新的机遇。近年来一大批国家骨干基本建设工程项目投入实施，如西气东输、西电东送、商水北调等，还有2008年前的奥运会工程、2010年前的世博会工程等国家重点建设项目都将激发专用汽车的市场需求量。国家针对专用汽车行业制定了一系列的椎动览展的措施。2004年6月，国家发改委发布的节能中长期专项规划将推动全社会开展节能活动，建设节能型社会，促进经济社会可持续发展，为专用车的发展提供了新的品种拓展空间：关于公路运输的规划要求加速发展专用汽车和大吨位车，推广厢式车，发展集装箱运输车等专业运输车6。 随着国家对文化产业的推广，流动式舞台车适应市场的需求，目前许多专用车厂家加大了流动舞台车的研发生产，已形成系列，有主机式、半挂式、全挂式。目前最大舞台面积达120m2，并得到了广大用户的好评。多功能流动舞台表演车之所以受到广大客户的需求和市场需要，是因为其特性符合国家有关标准，随车的舞台机械设计合理，系统稳定可靠，搭台方便，舞台设备系统的功能较强，可很好的满足流动演出的功能要求。未来发展发向主要体现在操作上发展PLC编程控制，展、合、升、降全智能化。外观造型流线更美观，像精致艺术品。以舞台车为基础型，增加过或改变设施，可扩大应用范围。能售货、餐饮、旅居等。 1.2.2 舞台车的发展前景 目前中国的专用车市场处于性能提升阶段，产品以中端市场需求为主，随着城市经济的高速发展，高性能、高品质的高端产品市场规模将进一步扩大，而随着中国新农村的城镇化建设，满足基本功能、价格相对便宜的低端产品需求也将进一步扩大。东风商用车公司正在进行全系列中重型专用车底盘平台的研发，以应对需求趋势的变化。两翼开启厢体式我国近年来发展起来的一种新型厢体。两侧翼能完全展开，后门也可打开，形成开放式车厢，利用叉车装卸可实现机械集装化装卸作业，即降低了工人的劳动强度又大大提高装卸效率，该产品在物流运输业有相当广阔的市场和良好的发展前景。发达国家厢式货车品种繁多，厢门的型式也多种多样。不同材料、不同型式的厢货车、蓬布车，可以设计成安全推拉式、板推拉式、侧门、推拉门、卷闸门、两翼式、全开式门等，可为用户提供广阔的选择空间。在厢式汽车领域，发达国家的车型种类、材料选取、连结方式、厢内设置等诸多方面都值得国内企业学习和借鉴。同时，国内企业也应认识到，只要正视挑战，抓住时机，抓紧时间大胆改革，用新的思考方式设计和装备自己的厢式汽车，国产厢式汽车赶超世界先进水平指日可待。1.3 舞台车的特点1、设计专业性 最大限度延展舞台台口和舞台净高，顶棚承载能力强，预设了灯架和布景吊杆，专业的舞台工艺设计及工业设计。 2、运作安全性 率先应用垂直升降专用导向机构，并设置液压支腿，使顶棚升降安全平稳，车厢及舞台面稳定平整，带专业的野外抗风能力设计7。 3、演出适应性 预留灯光、响字、幕布、源布、吊点等接口,有良好的可扩展性，舞台的地板符合专业演出需要，全部设备无须登高负重既可在10分钟安装就位8。 4、养护经济性 采用液压控制技术，搭台简便，只需配备一名驾驶员和剧团灯光音响师即可，节省时间和人员费用。 5、使用耐久性 整车及全套机械运作机构均按照专业标准设计制作，能适应各种恶劣环境的行驶和高强度高密度的使用9。1.4课题主要内容1.4.1 设计内容改装设计一种翼开启厢式汽车。总质量20000Kg，舞台面积70m2,顶棚升起0.8m的翼开启式舞台车并满足专用汽车相关设计要求10。1、 二类汽车底盘选取2、 底盘改装部件的布置（1）副车架连接；（2）取力系统布置。3、 车厢设计（1）车厢尺寸参数确定；（2）车厢结构。4、 举升装置设计（1）顶翼翼开启装置辅助装置设计；（2）侧翼翼开启装置辅助设计计算选型； （3）辅助控制系统设计 。5、辅助系统的设计 （1）锁止机构方案的确定 （2）支杆结构设计 （3）锁销限位块设计 6、整车性能分心 （1）汽车动力性能分析 （2）燃油经济性计算（3）整车稳定性分析（4）整车轴荷分配计算1.4.2 技术路线经分析对比，设定技术路线如图1.1所示。调研和查阅资料方案设计与分析及二类底盘的选择总布置设计车厢设计计算选型顶翼翼开启装置辅助装置设计计算顶翼翼开启装置辅助装置设计计算辅助系统设计完成设计图纸，说明书图1.1 技术路线图第2章 总布置方案及二类底盘选型2.1 整车总布置2.1.1 厢体装置方案由于本课题要设计一款舞台车，较之其他专用车，其副车架是车厢底板纵梁，而副车架布置在后面车厢设计部分有详细介绍，该车的总布置就是核心部件即车厢翼开门形式的布置和舞台展开面积设计。基于总体布置，需要厢体顶部及侧翼一同向上升起0.8 m作为舞台车的顶棚，内板展开和底板成面积为70m2的舞台供演出使用。厢体及装置比较分析见表2.1。表2.1方案比较方案一方案二方案三厢体角钢型材和冲压件组合骨架，外板为彩钢平板，内饰为防水胶合板，舞台板为专用舞台防滑板铝型材和冲压件组合骨架，外板为铝合金平板，内饰为防水胶合板，舞台板为专用舞台防滑板普通型材和冲压件组合骨架，外板为普通平板，内饰为普通胶合板，舞台板为普通钢板翼板及顶棚右侧外板及顶板右侧通过液压举升至与台面平行位置，形成遮阳、挡雨、灯光固定的顶棚及广告的承载面顶板向后翻转一定角度，仅仅起到灯光固定及广告的承载面翼板向下展开作为台面，顶板不动或向上升起一一定高度舞台板两侧侧内板（舞台板）通过液压翻转后作为舞台右侧内板（舞台板）为两折叠，通过液压翻转后作为舞台，舞台左右加装延展板,前面加装T型台只以厢体底部或加装加以延展版作为舞台，人工搭建舞台舞台灯光及电源液压系统控制为DC24V电瓶电源舞台灯光电源220V外接电源或发电机供电，顶板布置有DC24V应急灯，设有配电箱舞台板升降通过电动拉线式，需要外接电源驱动电机，舞台灯光电源220V均由车上电源或发电机提供，或单独设置配电箱，舞台电源均为220V架升降导向一种与车架或副车架固定联结，在垂直升降过程中可防止顶棚倾斜，在行驶及演出是对整车及舞台起到稳定作用的框架结构不设置架升降导向架，直接用液压缸直接支撑形成框架，容易放生顶棚升起不稳，框架结构不稳定而产生晃动顶棚向后升起式舞台顶棚，无需设置升降导向架，这样结构使用简单方便舞台展开装置通过先进机械装置展开、搭建成具有顶棚和舞台板的演出舞台，只需10分钟就能准备就绪舞台车厢体侧翼向下通过普通机械展开，这样展开需要很长时间，而且使用不是很方便舞台车厢体内板由电动机带动拉线、滑轮组等传动装置向下展开，这样展开时间短结构简单，但没有支撑和限位结构综上所述，方案一的厢体及装置较合理，选择方案一的设计11。2.1.2 翼开门形式方案方案一见图2.1，说明：车厢两翼车门作为顶棚，液压缸布置在顶板，液压缸控制向上开启。内板为两折翻转板，由液压缸控制向下开启做为舞台板的一部分，适合于舞台演出车，临时展销车。每侧翼门都可单独开启。图2.1 方案一结构图优点：车厢底部面积大，顶棚可做遮挡阳光和布置灯光等用途，适用于各种舞台表演的需要。缺点：结构相对复杂，翼门和顶棚机械锁止需人工控制，机械化程度低，维修相对困难。方案二见图2.2，说明：车厢两翼由四个液压缸支起，翼开门为一整体，向上支起。每侧们都可单独开启，后门为对开手动控制。停车取力。广泛应用于中长途运输。适应各种恶劣条件工作。优点：结构简单，开启方便，翼门开启后可最大程度提高装卸效率，装卸方便。副车架，取力装置布置容易，控制系统简单，维修方便，成本低，工作空间相对较小。缺点：翼开门开启角度大，对翼开门支撑轴连接处强度要求高，舞台面积相对较小，不适合作为大型舞台表演使用。图2.2 方案二结构图方案三见图2.3，说明：车厢整体每侧分前后两个翼门，分别由两个液压缸控制开启关闭，四个门可分别单独开启。且每个车门都可单独开启，适合中近途运输。优点：翼开门开启方便，适用少量货物装卸，但作为舞台车不是最佳选择。图2.3 方案三结构图缺点：结构复杂，液压控制系统麻烦，用叉车装卸大量时角度小导致效率低，维修困难，成本高。2.1.3 方案分析与选择由于本设计要设计一款总质量为20t的翼开启厢式货车，属于重型货车，应用于中远途高效率运输。方案一结构简单，开启方便，翼门开启后可最大程度提高装卸效率，装卸方便。副车架，取力装置布置容易，控制系统简单，维修方便，成本低。优势较之方案二、三明显。在满足设计要求的前提下，尽量选择更实用经济的设计，可大大提高该车生产后期的市场竞争力。该车应用环境可能会十分恶劣，再考虑到日后的维修成本，方案一维修方便，也是一个核心竞争力。而对于方案一的翼开门开启时，翼门划过角度大的问题，在设计车厢时可合理调整长宽高的比例，最大限度的减小划过角度。对于翼开门支撑轴支撑处强度问题，可在车厢设计时在车厢主体上添加几根梁提高强度，问题也就迎刃而解了12。综上所述，初步选择方案一的设计。车厢两侧翼由四个液压缸支起，张开与顶面在同一平面后与顶面共同向上举升作为舞台车的顶棚，折叠内板向下张开一厢体底部成一平面作为舞台，通过液压支腿支撑每侧们都可单独开启。后门为对开手动控制。停车取力。广泛应用于中长途运输。适应各种恶劣条件工作。2.2 二类底盘选型2.2.1 二类底盘选择方案针对方案一选择一汽解放三款底盘进行对比分析，见表2.2、2.3、2.4，确定最终方案。方案一见表2.2，底盘型号: CA1203P7K2L11T3AE型专用62平头载货车底盘底盘参数。表2.2方案一底盘参数质量参数底盘整备质量8520kg整备质量时前（后）轴荷1835+1835/4850kg最大允许总质量20490kg前（后）轴允许最大轴荷5490+5490/9510kg准拖挂车总质量性能参数最高车速93km/h最大爬坡度%36加速行驶车外最大噪声84dB(A)最小转弯直径23.8m续驶里程1300 km最高档80 km/h等速油耗29L/100km制动距离(GB12676)36.7m尺寸参数总长11650mm总宽2455mm总高2750,3150mm驾驶室翻转半径2370mm,2490mm底盘前悬/车架后悬1375/2725mm轴距1900+5650mm轮距（前/后）1928/1928/1847mm最小离地间隙(前/后)280/218mm接近角21离去角12重心至前轴中心距离4013mm底盘重心高度910mm(空载)车架可利用长度9285mm发动机型号CA6DE3-22E3CA6DE3-22E3FCA6DE3-24E3最大净功率(kW/rpm)162/2300162/2300177/2300最大扭矩(N. m/rpm)770/1400770/1400890/1400生产厂家中国第一汽车集团公司型号CA6DF3-22E3CA6DF3-22E3FCA6DF3-24E3F最大净功率(kW/rpm)162/2300162/2300177/2300最大扭矩(N. m/rpm)860/1400790/1300-1500900/1300-1500生产厂家一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂型号BF6M1013-24E3BF6M1013-22E3CA6DE3-24E3F最大净功率(kW/rpm)177/2300162/2300177/2300最大扭矩(N. m/rpm)850/1400770/1400890/1400生产厂家中国第一汽车集团公司离合器型式395mm离合器，液压气助力式操纵机构生产厂一汽集团变速器型号CA7T156型式机械7档速比i1=10.12,i2=7.27,i3=4.31,i4=2.718,i5=1.826, i6=1.342,i7=1, i倒=9.397生产厂一汽解放变速箱有限公司驱动桥型式457桥(4.875)生产厂一汽集团车架纵梁断面尺寸280mm90mm7mm加强板尺寸266mm83mm5mm车架总成宽度865mm后桥中心处车架上平面至地面高度988 mm（满载）悬架前簧（长宽厚mm-片数）151090(20-10.5)-3后簧（长宽厚mm-片数）17009016-10副簧（长宽厚mm-片数）12509010-9车轮轮辋型号/个数10.00R20,10.00-20,11.00R20,11.00-20/8型号7.50V-20，8.00V-20生产厂一汽解放公司变速箱分公司接口形式法兰其他推荐车型码B013F561C1D7026方案二见表2.3，CA1203P7K2L11T3E型专用62平头载货车底盘底盘参数。表2.3方案二底盘参数质量参数底盘整备质量7500kg整备质量时前（后）轴荷1660/1660/4180kg最大允许总质量20490kg前（后）轴允许最大轴荷4675/4675/11140kg准拖挂车总质量性能参数最高车速94km/h最大爬坡度%39加速行驶车外最大噪声最小转弯直径23.8m续驶里程1300km最高档85 km/h等速油耗24L/100km制动距离(GB12676)36.7m尺寸参数总长11650mm总宽2490mm总高2762,3060mm驾驶室翻转半径2370mm前悬/后悬/车架后悬1575/2700/2695mm轴距2660+4715mm轮距（前/后）1964/1964/1860mm最小离地间隙(前/后)218mm接近角21离去角12重心至前轴中心距离2452mm底盘重心高度910mm（空载），1250mm（满载）车架可利用长度9331mm发动机型号CA6DE3-22E3FBF6M2012-22E3CA6DE3-22E3最大净功率(kW/rpm)162/2300162/2300162/2300最大扭矩(N. m/rpm)770/1400770/1400770/1400生产厂家中国第一汽车集团公司型号CA6DF3-22E3CA6DF3-22E3F最大净功率(kW/rpm)162/2300162/2300最大扭矩(N. m/rpm)770/1400790/1400生产厂家一汽解放汽车有限公司无锡柴油机分公司离合器型式395mm 液压气助力式操纵机构生产厂一汽集团变速器型号CA6T138型式机械6档速比i1=7.285，i2=4.193，i3=2.485，i4=1.563， i5=1，i6=0.82，iR=6.777生产厂一汽解放变速箱有限公司驱动桥型式435桥（5.571）生产厂一汽集团车架纵梁断面尺寸28090(7+5)mm加强板尺寸266835mm车架总成宽度865mm后桥中心处车架上平面至地面高度1023mm悬架前一簧（长宽厚mm-片数）15109020-4前二簧（长宽厚mm-片数）15109020-4后簧（长宽厚mm-片数）17009021-4辅助簧（长宽厚mm-片数）14109024-4车轮轮辋型号/个数9.00R20,9.00-20,10.00R20,10.00-20/8型号7.50V-20其他推荐车型码B013F474C1C5701方案三见表2.4，CA1163P7K1L2E4型专用42平头扫路车底盘底盘参数。表2.4方案三底盘参数质量参数底盘整备质量5585kg整备质量时前（后）轴荷3275/2310kg最大允许总质量16000kg前（后）轴允许最大轴荷6000/10000kg准拖挂车总质量-性能参数最高车速98km/h最大爬坡度%35加速行驶车外最大噪声84db(A)最小转弯直径15.5m续驶里程650km最高档80 km/h等速油耗22.6L/100km制动距离(GB12676)36.7m尺寸参数总长7585(7820)mm总宽2455mm总高2670mm驾驶室翻转半径2370mm前悬/后悬/车架后悬1375/1710/1945mm轴距4500mm轮距（前/后）1914/1860mm最小离地间隙(前/后)245mm接近角20离去角16重心至前轴中心距离2812mm底盘重心高度830mm车架可利用长度5475mm发动机型号TCD 2013 L04 4V C4SF 158TCD 2013 L04 4V C4SF 140最大净功率(kW/rpm)158/2300140/2300最大扭矩(N. m/rpm)800/1500680/1400生产厂家德国道依茨股份公司离合器型式395离合器生产厂中国第一汽车集团公司变速器型号变速箱CA7T156变速器型式机械式速比i1=8.82,i2=6.336,i3=3.757,i4=2.228,i5=1.404,i6=1.00,i7=0.815,iR =8.190生产厂中国第一汽车集团公司驱动桥型式435冲焊桥(手动调整臂)生产厂中国第一汽车集团公司车架纵梁断面尺寸280907mm加强板尺寸-车架总成宽度865mm后桥中心处车架上平面至地面高度1016mm悬架前簧（长宽厚mm-片数）15009020mm-4后簧（长宽厚mm-片数）17009022mm-4副簧（长宽厚mm-片数）12509019mm-3车轮轮辋型号/个数9.00R20,9.00-20,10.00R20,10.00-20/6个型号7.50V-20取力器型号4207010-130A-2生产厂一汽四环变速箱厂接口形式法兰输出取力器接口图形及坐标见图（X=1097,Y=-261,Z=-408，=2.5）其他推荐车型码B01AF451C1D55002.2.2 二类底盘初选通过以上方案主要参数对比分析，方案三车速快，方案二动力性最好，而方案一比较适中，既保证了良好的动力性也保证车速快且经济性较好，具有其他两车型的优点。方案一具有低自重、低重心、低油耗、宽车架、高车速、便于维修保养等优点。方案一可适用于总重1530 t车上，对于该车系列化生产最适合13。选择方案一。2.2.3 所选底盘具体参数1、发动机型号CA6DF3-24E3F。2、变速器CA7T156。3、驱动桥：一汽解放13吨级单级减速器，主减速器从动锥齿轮节圆直径457mm.锻造桥壳，全浮式半轴，直齿锥齿轮减速器，主减速比i0=4.875/4.444/4.111。4、前轴：整体式锻压成型，“工”字形断面，中间断面，宽90mm，高103mm，弹簧座处落差100mm，主销中心距1723mm。5、车架：纵梁最大断面尺寸（断面高翼面高板料厚）：28090（7+5）mm。车架外宽865mm。6、悬架：前悬架钢板弹簧为少片簧，后端为吊环结构；后多片簧，后悬架有副簧。7、结构参数：前簧151090（20-10.5）mm-3片； 后簧17009016mm-10片， 12509010mm-9片； 钢板弹簧中心距：前簧830mm 后簧1035mm。2.3 本章小结本章对整体设计方案进行了分析对比，确定了整车结构形式。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，为下一步车厢设计奠定了基础。第3章 车厢设计3.1 车厢尺寸参数的确定外廓尺寸应在厢式货车总体设计阶段予以确定。其中：厢体长度主要由前后轴荷分配系数决定，鹰接近原车厢长度，以便保持原底盘性能；厢体宽度主要由底盘轮距、使用要求及法规限宽等因素决定；厢体高度由改装后的质心高度（影响汽车的行驶稳定性）决定，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。初选车厢长宽高：918525002650 。 3.2 车厢结构与设计3.2.1车厢骨架结构设计1、支架总成支架即车厢骨架支撑部分，承受车厢的受力，支架总成由矩形钢管焊接而成，其结构见图3.1。选用矩形钢管：初选ABS:80607，理论重量13.19kg/m。图3.1 支架总成结构示意图2、前围骨架前围为封闭型结构，由矩形钢管骨架和钢板组合而成，阻挡货物冲击。前围骨架由外支撑架、内骨架导向机构支撑架和液压缸支撑架组成。参照相关原有车型。如图3.2所示。外支撑架选用矩形钢管：初选ABS:80607，理论重量13.19kg/m；内骨架横梁选用矩形钢管：初选ABS:50323，理论重量3.46kg/m；内骨架纵梁选用矩形钢管：初选ABS:80607，理论重量13.19kg/m；液压缸支撑架选用矩形钢管：初选ABS:80607，理论重量13.19kg/m。图3.2 前围结构3、后围骨架后围由支撑框架和后门组成，框架由矩形钢管焊接成，框架内部为一单开后门，后门可180开启与后围外壁相叠。外支撑架选用矩形钢管：初选ABS:80607，理论重量13.19kg/m；液压缸支撑架选用矩形钢管：初选ABS:80607，理论重量13.19kg/m。图3.3 后围结构还包括门锁总成和铰链总成结构如图3.3所示。而考虑到铰链的安装，故又在外支架内侧又焊接一条梁，材料型号同外骨架，铰链为三个，锁一个，而考虑液压缸的安装位置，与前围一样都加焊一条短梁作为支撑。4、底架底架是整车车厢的安装基础，受力比较大，因此底架的纵梁和横梁均采用槽型钢，并采用纵横搭接的结构，以提高底架的强度和刚度。底架纵梁即是副车架。（1）纵梁选用槽型钢：热轧槽钢（GB/T707-1988）型号32b，理论重量43.107kg/m。图3.4 底架纵梁槽钢尺寸（2）横梁选用槽型钢：热轧槽钢（GB/T707-1988）型号10，理论重量10.007kg/m。图3.5 底架横梁槽钢尺寸内骨架选用矩形钢管：初选ABS:80607，理论重量13.19kg/m。图3.6 底架结构及外形尺寸3.2.2副车架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。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。1、副车架的截面形状及尺寸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3.4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。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图所示。2、副车架的前端形状及安装位置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。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。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。副车架与主车架连接如图3.7所示。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。副车架前端形状常有三种形状(见图3.8)。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3.8(c)所示：；。图3.7 副车架与主车架的连接（a）U形；（b）角形；（c）L形图3.8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3.9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3.10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100mm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500-800mm的范围内。（a）刚质副车架 ；（b）硬木质副车架图3.9 副车架前端简易形状图3.10 副车架的安装位置3、确定副车架方案参照相关车型，本设计选用3.7(a)所示结构。其中H=320，h=120，l=320.4、副车架与主车架的连接设计当副车架固定在车架上时，副梁与车梁压紧缓冲垫后，副梁与车架上的连接于车架间还应保留20mm左右的间隙，可采用多种结构形式的联结装置将副车架固定在主车架上。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3.11是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5001000mm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3.12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。 1-副车架；2-止推连接板；3-主车架纵梁 1-上托架；2-下托架；3-螺栓图3.11 止推连接板的结构 图3.12 连接支架（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。综合考虑三种连接方式的特点，以及装配工艺性，本文设计的自卸车主副车架之间采用止推连接板和连接支架配合使用。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。每侧设置三个止推连接板，如图3.13所示。止推连接板尺寸如图3.14所示。图3.13 副车架尺寸图3.14 止推连接板尺寸副车架对主车架起到加固作用，其宽度和选用的底盘的宽度相同，高度也相同，长度在底盘主车架长度基础上去掉主车架与车厢之间的距离长度。其尺寸设计如下：副车架长度： 9405mm;副车架宽度： 865mm；副车架高度： 300mm。连接支架孔的确定如图3.15所示。参照主车架对钻孔的要求如图3.15所示。图3.15 主车架钻孔的孔径与孔间距再根据表3.1中对应数据，本设计为总质量20吨车，为重型车，故选A=80mm，孔径=14，距槽钢最下端距离取60mm。对应B=200，满足要求，可继续进行。表3.1 钻孔尺寸要求尺寸车型重型车中型车轻型车间距/mmA706050B504030C504030孔径/mm151311（5）顶板 顶板为两条纵梁焊接在一起，再焊接在前围和后围的上梁上。 所选矩形钢管型号与支架型号一样，故不在此重复说明。（6）翼门翼门是本设计的核心部分，尽量减小开启关闭时的划过空间，进而解决开始所提出的问题。翼门分三个部分，侧翼、顶翼、铰链连接总成。侧翼，侧翼骨架选用矩形钢管：初选ABS:80607，理论重量13.19kg/m。侧翼结构如图3.16所示，各梁之间距离均为621.6mm。顶翼，中间横梁选用矩形钢管：初选ABS: 50323，理论重量3.46kg/m；纵梁选用矩形钢管：初选ABS: 80607，理论重量13.19kg/m。顶翼骨架结构见图3.17。图3.16 侧翼骨架结构图3.17 顶翼骨架结构铰链是连接和保证翼门旋转的关键部件，其结构示意图为图3.18。图3.18 铰链总成3.3 蒙皮的设计蒙皮是薄壁板件。通过一定的固接方式（如铆接、焊接、粘接等）覆盖在骨架上，成为车厢的内外表面。蒙皮通常采用0.8-1.5mm厚的薄钢板，也有的采用铝板或玻璃钢板。非金属蒙皮厚度为2-3mm。为了提高蒙皮的刚度，在蒙皮上压制成各种截面形式的加强肋。其中弧形刚度最佳，其次是三角形和矩形。蒙皮之间应留有15mm左右的搭接量，这既是结构上的需要，也是借此补偿骨架开挡和蒙皮本身的尺寸误差。车厢内饰多采用人造夹层板制作。人造夹层板较厚，不能搭接，只能对接，并采用装饰压条进行封口。由于压条较宽，故对接缝的要求不高，允许有小于3mm的间隙存在。内饰的外表面覆盖一层压制有加强肋的内蒙皮。为减轻质量，可将内蒙皮制成条状，从下至上间断布置。这样既可以保护内饰件，有可使货物直接与内蒙皮接触。前围外蒙皮，翼门内外蒙皮，顶板外蒙皮，选用0.8mm薄钢板，底架、内板及延展版由于受载荷较大，内蒙皮选用4mm钢板。3.4 车厢门、密封条的设计3.4.1 车厢后门的设计车厢一般设置后门，有利于货物的装卸和行车安全。对于较长车厢，应增设侧门。厢门的形状采用矩形平面结构。厢门及门框安装在车厢后围，门可以转过180与车厢后围壁相叠，这样开门不占空间，有利于在狭窄作业地点工作。后门开启方式分单开式、对开式和上掀式三种。单开式后门开启、关闭机构简单、可靠。侧门开启方式分单开式、对开式和推拉式三种，其开启角度均为180。推拉式侧门启闭不占外部空间，方便装卸作业。侧门中心线与车厢前段的距离应为车厢总长的1/2左右。车门骨架选用异性钢管：初选ABS:80607，理论重量13.19kg/m。结构尺寸为宽1130mm，高1790mm的骨架，再在中间焊两条横梁分别距上下横梁为600mm，如图3.19所示。图3.19 后门骨架3.4.2 密封条的设计车厢应具有良好的密封性，以防止灰尘和雨水渗入车厢。车厢用密封条应满足以下要求：（1）有良好的弹性和机械强度，以保证密封可靠。（2）有良好的耐磨性，不易老化，使用寿命长，耐候性好，即在-40-50的温度范围内均保持良好的使用性能。（3）便于成行和装配。根据以上要求，常选用VAG4-543-67型黑色橡胶作为密封条14。3.5 车厢设计校核3.5.1车厢质量车厢的尺寸结构校核放在最后分析，在此只对车厢质量进行计算，以保证质量利用系数在0.8-1之间。忽略连接处钢管质量，由于在后面强度校核时可能连接时可能要加焊角铁等方式连接，忽略的质量在一定程度上弥补了该质量。液压取力系统不计其中，车厢总质量为3.595（t）初设取力系统为 0.2t整车整备质量为8.523.590.2=12.31（t）载质量 10t载3人，每人按65kg计算 质量利用系数质量利用系数=0.80006在柴油机0.8-1之间，满足设计要求，故设计合理。3.5.2 使用ANSYS10.0对车厢底架静态分析1、对车厢底架进行proe建模使用ProE Wildfire 4.0版本对车厢底架进行实体建模，经多次拉伸、镜像、复制等操作，可得实体模型如图3.20所示。2、导入ansys12.0中并划分网格 将实体模型导入ansys10.0中，确定所用为Q235钢材，材料物性参数如表3.2所示。数据输入用Kg-mm-s单位制，输出结果中应变的单位为mm，应力的单位为pa。计算结果中最大应力小于235 Mpa，即可满足强度条件。表3.2 Q235材料特性名称弹性模量（Gpa）泊松比密度（kg/mm）屈服强度（Mpa）Q2352100.37.85235设置完材料属性后，对实体模型进行网格划分，为了减小内存和分析时间，在划分网格时将网格划分密度调到最大10，网格划分结果如图3.21所示。3、加约束和载荷在连接支架螺栓孔处加全约束，在止推连接板与主车架接触处加全约束。如图3.22所示。在底架横梁上表面加载荷。载荷大小：满载时载质量为9t，车厢底架上表面积为19.29，该数据根据车厢设计部分可知。载荷大小为满载时的4573pa。如图3.21、3.22所示。加载完约束和载荷后的效果如图3.23所示。图3.20 车厢底架实体模型图3.21 车厢底架实体网格划分图3.22 车厢底架加载约束 图3.23 加载完约束和载荷后的效果图图3.24 车厢底架受力变形图4、进行分析 分析结果位移变形、应力分布情况如图3.26、3.27所示。最大位移变形量出现在底架最前端的焊接点处，为0.48mm，变形量小，而在设计中在此处焊装前围，还有一根内骨架横梁在实体建模中没有体现，可中和变形量，故在此步可满足设计要求。图3.25底架实体应力分布图图3.26底架最大受力区域图图3.27底架沿X方向受力图图3.28底架沿Y方向受力图图3.29底架沿Z方向受力图由图可看出，最大强度为115.211Mpa235Mpa，强度要求满足设计要求。综上所述，经过ANSYS分析，车厢底架满足设计要求，其各种性能均满足要求。3.6 本章小结本章确定了车厢的材料结构及外形尺寸，对车厢的前围，后围，翼门，底架，顶板支撑梁做了详细的设计选型，确定了翼开门的质量。并对车厢底架进行了有限元分析，保证所选材料满足设计要求，为下一步液压取力系统设计做好基础。第4章 液压系统设计与取力系统布置4.1 液压控制系统设计液压系统由液压能产生部件、工作部件与操纵控制部件三大部分组成15。翼开启厢式汽车所采用的油泵、油缸、液压阀等液压系统元件均为高度标准化、系列化与通用化且由专业化液压件厂集中生产供应。因此在翼开车改装设计中只需要进行液压元件选型计算。其主要内容包括油缸的直径与行程、油泵工作压力、流量、功率以及油箱容积与管路内径等16。4.1.1 工作原理该系统由取力器、油泵、液压控制阀、油缸、油箱、操纵系统以及油管系统等组成。其工作原理如下：1、准备 先将翼开车处于驻车制动状态，并将变速器置于空挡。将转阀手柄置于水平位置。启动发动机，然后踩离合器结合取力器使油泵进入工作状态。此时液压油经油泵、单向阀、液压换向阀流回油箱。2、举升将转阀手柄逐渐向上转动关闭换向阀。此时，从油泵经单向阀来的高压油，进入油缸实现举升。油缸举升到最大行程时拨动限位阀，将高压油路与回油路接通而卸荷，举升停止，翼门处于举升最高位置。3、保持将转阀手柄置于“保持举升区间”，并切断取力器停止油泵工作。在此时，机械锁止机构开始工作，导向锁止装置锁止，保证翼门停留在最高点，在支杆锁止装置的支撑下，翼门保持水平位置。4、降落将转阀手柄推至慢落位置，回油路仅部分打开，实现车厢翼门缓慢降落。若将转阀手柄推到底，则回油路被全部打开，油缸下腔油液经分流体向油箱快速回油17。4.1.2 液压系统原理布置本设计车型与其他装用车相比，在保证其他专用车的要求的基础上，最关键的部分是要保证单侧翼门两个液压缸同步。这就在设计原理图时增大了难度。初步设计两种方案，见图4.1。（a）（b）1、液压油箱 2、过滤器 3、液压泵 4、电动马达 5、溢流阀 6、单向阀 7、手动换向阀 8、单向阀 9、平衡阀 10、分流集流阀 11、液压缸图4.1 液压系统原理图对比以上两种方案，换向阀均为电磁换向阀，均带锁止功能，但结构复杂，考虑经济型，遵循在满足要求的前提，尽量减少控制阀的原则，设计第三种方案如图4.2所示18。1、液压油箱 2、过滤器 3、液压泵 4、溢流阀 5、单向阀 6、手动换向阀 7、平衡阀 8、分流集流阀 9、液压缸图4.2 液压系统原理图方案三结构简单，但是不能进行锁止，选择方案（c），再加设一个机械锁止机构，支杆机构，在后面辅助机构设计中进行详细介绍19。4.2 液压缸选型初选系统压力160MPa，液压缸最大行程800mm，工作时间20s。选择车辆用液压缸，图4.3为液压缸型号说明20。图4.3 液压缸型号说明选择液压缸型号为HSG01-63/de，液压缸尺寸如图4.4所示21。 图4.4 液压缸尺寸4.3 液压泵及液压控制阀的选择根据液压泵的最大工作压力选择泵类型，根据流量选择规格。液压缸推力的确定：翼门质量为590.62（kg）图4.5翼门受力分析图受力分析如图4.5所示，侧翼完全开启时液压缸受力最大，布置角度为8，k=1.1,由于每个翼门由两个液压缸共同支撑，所以=0.5G由力矩平衡得1.4105k=1.1812sin8FF=27.35 KN 由此选定液压缸参数,型号为HSG01-63/de，缸径63mm，推力49870N,拉力24430N，最大行程800mm。4.4 取力器选型除了少量专用汽车的工作装置因考虑工作可靠相符殊的要求而配备专门动力驱动外(例如部分冷藏汽车的机械制冷系统)，绝大多数专用汽车上的专用设备都是以汽车底盘自身的发动机为动力源，经过取力器，用来驱动齿轮液压泵、真空泵、柱塞泵、轻质油液压泵、自吸液压泵、水泵、空气压缩机等，从而为自卸车、加油车、牛奶车、垃圾车、吸污车、随车起重车、高空作业车、散装水泥车、拦板起重运输车等诸多专用汽车配套使用。因此，取力器在专用汽车的设计和制造方面显得尤为重要22。根据取力器相对于汽车底盘变速器的位置，取力器的取力方式可分为前置、中置和后置三种基本型式，每一种基本形式又包括若干种具体的结构，如下所列。 其中，变速器侧盖取力，由于在设计变速器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接口，也有专门生产与之配套的取力器的厂家，这种取力器较为常用，故本课题中，为了便于设计，节约成本，同时也考虑到大批量生产，采用变速器侧盖取力方式23。 根据所选底盘对应厂家提供的取力器进行选择，选择型号4207010-110A，结构如图4.10所示，输出功率为45kW，远远大于液压泵的驱动功率，故满足设计要求。图4.10 取力器4.5液压、取力系统布置及安装4.5.1 液压泵固定安装如图4.11所示，两块钢板用螺栓分别连接到液压泵和副车架横梁上。图4.11 液压泵固定板4.5.2 液压缸安装固定支架由两个角铁焊接而成，中间用一个销子，两端有两组垫片来调整液压缸位置，用螺母紧固，结构如图4.12所示24。图4.12 液压缸连接支座4.5.3 取力器与液压泵连接1、连接方案确定提出两种方案，传动轴和法兰盘连接，由于传动轴连接，结构复杂，部件较多，成本较高，而法兰盘连接对安装精度要求较高，但结构简单，故选择法兰盘连接，在法兰盘加工和安装时要特别强调其精度要求25。法兰盘设计 法兰盘特别提出一点，为保证取力器输出轴和液压泵驱动轴的通轴度，所以要保证法兰盘大面和轴孔的垂直度，具体尺寸和技术要求在图纸RL5200-004上体现，也可如图4.13所示26。图4.13法兰盘4.6本章小结 本章所包含内容是本设计的核心内容，包括液压系统的设计和取力系统的布置等，到此本设计已经进行一多半了，而在液压系统设计时考虑到简化原理图，故液压机构不包括锁止功能，在接下来一章中所设计的辅助系统关键就是机械机构锁止翼门，之后加上校核分析修正，即可完成本设计。故本章的核心部分要结合图纸进行详细了解。第5章 辅助系统设计本设计辅助系统主要是指翼门机械锁止机构设计，为了保证舞台车在停车取力翼门开启时，防止液压缸失去控制而发生危险，保证安全性的前提下，所以设置翼门机械锁止装置，故在此进行详细介绍。5.1 锁止机构方案确定为了在一定的空间内，安装一套机械锁止机构，以保证翼门开启后能够锁止而不放生危险，在此提出三种方案：方案一：三连杆机构如图5.1。在车厢内部设置一套三连杆机构，结构简单，运动轨迹复杂，工作空间较大，而且考虑到液压缸的安装之后，空间不够，故决定放弃。方案二：滑道连杆机构如图5.2。 在车厢骨架中间横梁上焊装一条滑到，而将连杆铰接到翼门顶部纵梁上，结构复杂，需外力控制，出现与方案二同样的问题，空间不够，亦放弃。方案三：支杆机构如图5.3。在翼门上固定一铰链，用此铰链和一根支杆连接，支杆另一端为自由端，待翼门升起后自由端支撑在前后围的固定锁止固定销连接，再用限位块将支杆挡住，防止滑出放生危险。这样做结构简单易行，更加经济适用，增加使用安全性。图5.1 三连杆机构图5.2滑道连杆机构图5.3支杆机构5.2 支杆结构设计 支杆锁止装置机构主要由支杆、锁止销、限位块等机构组成。支杆主要承受来自翼门开启是的压力，在翼门开启时支撑翼门保持在水平位置，即使在液压缸不工作时也能保持翼门开启和安全性。支杆操纵动力主要来自于人，故其精度要求较低，在此取汽车常用精度IT7即可。材料用齿轮常用材料40Cr。支杆设计如图5.4所示图5.4 支杆结构5.3 锁销、限位块设计 锁销、限位块结构如图5.5所示。图5.5 锁销，限位块尺寸结构 由于，锁销和限位块的工作环境是在车厢内侧或露天工作，而对其表面粗糙度要求很低，而操纵支杆的动力来源于人，其精度要求也很低，在此取汽车常用精度IT7即可。材料用齿轮常用材料40Cr。当翼门开启到最高点时，只需将支杆的自由端孔与锁止销连接并用限位块挡住防止自由端滑出锁止即可，操作十分简单，工作可靠。5.4 本章小结 本章的辅助系统主要就是翼门锁止机构的设计，而本章的设计属理论创新，实际现行车型并无此机构，但经过理论分析，依旧觉得此方案可行性较大。因为该机构，在液压系统具有锁止功能时也可加设，而机械机构锁止较之液压锁止，可保证翼门长期保持开启状态。 第 6 章 整车性能分析6.1 汽车动力性能分析6.1.1 基本参数的确定发动机的输出转矩和输出功率随着发动机的转速变化的二条重要特性曲线，为非线形曲线。工程实践表明，可用而次三相式来描述汽车发动机的的外特性，即 （6.1）式中 发动机输出转矩(Nm)； 发动机输出转速(r/min)； a、b、c待定系数，有具体的外特性曲线决定。根据外特性数值建立外特性方程式。如果已知发动机的外特性，则可利用拉格朗日三点插值法求出公式中的三个待定系数的a、b、c。在外特性曲线上取三点，即、及、，依拉氏插值三项式有将上式展开，按幂次高低合并，即可得三个三个待定系数为在发动机外特性曲线图未知的情况下，可按经验公式拟合外特性方程式。如缺少所需发动机的外特性，但从发动机铭牌上可以得到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，可用下列经验公式来描述发动机的外特性。 （6.2）式中 发动机最大输出转矩（Nm）； 发动机最大输出转矩时的转速（r/min）； 发动机最大输出功率时的转速（r/min）； 发动机最大输出功率时的转矩（Nm）。由公式（6.1）和公式（6.2）可得 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。按GB/T21404-2008标准试验中=0.850.91。6.1.2 汽车的行驶方程式汽车在直线行驶时，驱动力和行驶阻力之间的关系式如下。 （6.3）式中 驱动力； 滚动阻力；空气阻力；坡度阻力； 加速阻力。1、驱动力的计算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动机输出转矩的关系为 （6.4）式中 变速器某一挡的传动比；主减速器传动比；传动系统某一挡的机械效率；驱动轮的动力半径；发动机外特性修正系数。2、滚动阻力的计算汽车的滚动阻力的计算公式为 （6.5）式中 翼开启厢式汽车的总质量； 道路坡度角；滚动阻力系数。3、坡道阻力的计算汽车上坡行驶时，整车重力沿坡道的分力为坡道阻力，其计算公式为 （6.6）4、空气阻力的计算汽车的空气阻力与车速的平方成反比，即 （6.7）式中 空气阻力系数，翼开启厢式汽车可取为0.50.9；迎风面积（m2），可按A=BH估算，B为轮距，H为整车高度。5、加速阻力的计算加速阻力是汽车加速行驶时所需克服的惯性阻力计算公式为 （6.8）式中 汽车加速度（m/s2）；汽车整备质量（kg）； 传统系统回转质量换算系数。的计算公式为 （6.9）式中 车轮的转动惯量（kgm2）；发动机飞轮的转动惯量（kgm2）； 车轮的滚动半径（m）。进行动力性计算时，若、的值不确定，则可按下述经验公式估算值。 （6.10）式中 =0.030.05。低挡时取上限，高档时取下限。将式（6.4）、（6.5）、（6.6）、（6.7）、（6.8）代入式（6.3），得 （6.11）因为 （6.12）将式（6.10）代入（6.9）中得 （6.13）式中 6.1.3 汽车动力性能计算1、底盘参数，见表6.1、表6.2表6.1 汽车参数 名称 符号 数值与单位发动机最大功率 162kw发动机最大功率时的转速 2 300r/min发动机最大转矩 770Nm发动机最大转矩时的转速 1 400 r/min车轮动力半径 0.544m车轮滚动半径 r0.544m主减速比 4.111汽车列车迎风面积 7.928汽车满载列车总质量 20490kg通常认为静力半径、动力半径、滚动半径相等。表6.2 变速器比挡位123456710.127.274.312.7181.8261.34212、动力性计算需要确定的有关参数，见表6.3、表6.4表6.3 相关系数的确定名称符号数值发动机外特性修正系数0.82直接挡时传动效率00.89其他挡时传动效率0.86空气阻力系数0.8滚动阻力系数0.0120表6.4 旋转质量换算系数计算结果挡位12345676.173.691.97881.33551.1301.0841.063、确定发动机外特性曲线的数学方程根据以上公式可计算出4、计算各档时的系数A、B、C1、C2和D值，见表6.5表6.5 各挡的A、B、C1、C2和D值挡位ABC1C2D1-1993.2725874.45-39903.5-19600018381.883382-739.10513353-28665.8-1960009411.2208363-154.1714693.151-16994.5-1960003241.2908084-38.82251866.418-10717.2-1960001247.9958535-11.918842.3868-7199.97-196000534.81174556-4.85769455.0038-5291.55-196000267.31503187-2.1252.6446-3943.03-196000125.72121045、计算最高车速当汽车以直接挡行使时有公式因为A0，D0，求专用汽车的最高车速为=90.087km/h6、计算最大爬坡度将最低挡（第挡）的A、B、C1、C2代入下式中=0.2248将E代入=12.3所以得到该车的最大爬坡度=0.2187、计算最大加速度 将各挡的A、D和代入，可得到该车在各挡位时的最大加速度，见表6.6。表6.6 各挡的最大加速度挡位1234567/()0.343430.4059470.4304690.3754990.2654790.1696280.0887576.2 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v满载行驶的百公里油耗量来评价，百公里油耗Q，单位L/100km。可以根据发动机万有特性来计算。公式为： （6.14）式中 发动机的有效输出功率（kW）； 发动机燃油消耗率（g/kWh）;燃油的重度。柴油可取7.94-8.13N/L，这里取7.94首先计算出经济车速下相应的发动机转速 (r/min) （6.15）本设计的翼开启厢式车的经济车速为65km/h。则 = 1303(r/min)在经济车速下发动机功率为=66.38kW由（6.14）式得L/100km27故经济性满足设计要求。 6.3 整车稳定性分析行驶稳定是保证汽车安全的一项重要性能指标。因此，设计时要对汽车空载质心高度和空载侧倾角进行了计算，保证行驶的安全性。6.3.1 空载质心高度的计算空载时，厢式车各部件的质量及质心高度见表6.7。表6.7 主要部件质量和质心高度部件名称质心高度（mm）质量（kg）二类底盘910