《汽车改装》-第九章

第一节专用车总体设计概述一、专用汽车设计的特点和要求这些特点和特殊要求概括如下。(1)专用汽车设计常选用定型的基本型汽车底盘进行改装设计。(2)专用汽车设计的主要工作是总体布置和专用工作装置的匹配。(3)专用汽车设计应考虑产品的系列化。(4)优选工作装置核心部件。(5)在普通汽车底盘上改装的专用汽车,底盘受载情况可能与原设计不同,因此要对一些重要的总成结构件进行强度校核。(6)专用汽车设计应满足有关机动车辆公路交通安全法规的要求。(7)专用汽车要具有良好的适应性。下一页返回第一节专用车总体设计概述二、专用汽车底盘的选型

如上所述,汽车底盘的性能决定了专用汽车的基本性能,并对专用功能的发挥有较大的影响。改装专用的汽车底盘可分为四种结构形式:常用的两种是二类和三类汽车底盘,另外两种是专门为某一类专用汽车设计、制造的专用底盘和选用定型总成组合设计制造的专用底盘。专用汽车底盘选型的好坏对专用汽车性能影响很大。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、动力匹配等因素决定选择汽车底盘或设计专用底盘。上一页下一页返回第一节专用车总体设计概述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,是指在基本型整车的基础上去掉货厢;当改装设计的总布置时,在没有货厢的汽车底盘上,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。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,是指在基本型整车的基础上去掉货厢和驾驶室。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。上一页下一页返回第一节专用车总体设计概述目前在用普通汽车底盘进行改装设计时,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)也当作三类底盘处理。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。在专用汽车底盘或总成选型方面,一般应满足以下要求:(1)适用性。(2)可靠性。(3)先进性。(4)方便性。上一页返回第二节

专用汽车的总体布置一、总体布置的原则在进行总体布置时应遵循以下原则:(1)尽量避免变动汽车底盘各总成位置。(2)尽量满足专用工作装置性能的要求,充分发挥专用功能。(3)必须对装载质量、轴荷分配等参数进行估算和校核。(4)应避免工作装置的布置对车架造成集中载荷。(5)应尽量减少专用汽车的整车整备质量,提高装载质量。(6)应符合有关法规的要求。下一页返回第二节

专用汽车的总体布置二、整车总体参数的确定

整车总体参数包括尺寸参数和质量参数两大部分。1.尺寸参数(1)外廓尺寸。外廓尺寸即指整车的长、宽、高,由所选的汽车底盘及工作装置确定,但最大尺寸要满足法规要求。(2)轴距。轴距影响到专用汽车总长、最小转向直径、纵向通过半径或纵向通过角、装备质量和质量转移系数,也影响到轴距对轴荷分配、车辆的操纵稳定性和行驶平顺性。同普通货车相比,自卸汽车要求轴距变短,而轻泡货物运输车则要求轴距加长。上一页下一页返回第二节

专用汽车的总体布置(3)轮距。轮距影响到车辆总宽、横向通过半径、转向时的通道宽度以及车轴的横向稳定性。受汽车总宽限制,轮距要与车宽相适应。对于汽车列车,要求挂车轮距和牵引车轮距一致。(4)前、后悬。汽车的前、后悬直接限制汽车的接近角和离去角,影响通过性能。前悬应满足车辆接近角和轴荷分配的要求,与驾驶室、发动机、转向器、前保险杠等总成布置有关。后悬应满足车辆离去角和轴荷分配的要求,同时还要满足有关标准的规定,即对于客车和全封闭厢式车辆,后悬不得超出轴距的0.65倍;对于其他车辆,后悬不得超出轴距的0.55倍,绝对值不大于3.5m。上一页下一页返回第二节

专用汽车的总体布置2.质量参数(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,但未载人和载货时的整车质量。整备质量是一个重要设计指标,对运输型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。(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。对装载质量的确定要考虑两个方面:一要考虑车辆的用途和使用条件,原则上对于货流大、运距长的运输,宜采用大吨位车辆,以便于提高生产率、降低运输成本;而对于货流多变、运距短的运输,则采用中、小吨位车辆比较经济。二是装载质量的确定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。上一页下一页返回第二节

专用汽车的总体布置(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。对于作业型专用汽车,如起重举升车、高空作业车等,总质量主要由改装后的汽车底盘质量和专用工作装置质量确定,无须考虑装载质量。(4)轴荷分配。汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载状态下,各车轴对支承平面的垂直载荷,可以用载荷的绝对数值表示(单位:kg),也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。图9-5所示为总质量为38t厢式半挂汽车列车的轴荷分配结果。上一页下一页返回第二节

专用汽车的总体布置三、改装部件的布置1.发动机的布置以三类汽车底盘改装专用汽车时,有时需要更换发动机,这时要对发动机进行重新布置,布置原则如下。(1)应使整车质心横向尽量落在纵向的对称垂直平面内,即汽车中心线上。(2)在保证适当的离地间隙及转向拉杆等杆件间运动间隙的条件下,尽量降低发动机的位置高度,以便于传动系统的布置和降低整车的质心高度。(3)发动机曲轴中心线可以与车架上平面有一定的倾角,以减小万向节传动夹角。(4)要保证维修保养方便。上一页下一页返回第二节

专用汽车的总体布置2.传动轴的布置对于需要变动轴距的车辆,要对传动轴做重新布置。布置时要注意以下两点。(1)满载静止时,两传动轴的夹角不大于30~40。传动轴夹角过大,会使传动效率下降,磨损加剧。(2)传动轴加长后,要重新计算传动轴的临界转速ncr(r/min)。

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专用汽车的总体布置3.制动系统的布置(1)管路的布置。在增加制动管路时,要采用与底盘相同的制动管或软管、管夹等连接件。(2)储气筒的布置。储气筒的布置要方便检查和排水。当专用工作装置或其操纵控制机构需要气源时,可以从底盘制动系统的储气筒或气路中直接取气,但要对耗气量进行计算。上一页下一页返回第二节

专用汽车的总体布置4.电器装置的布置(1)附加耗电装置的电源。当专用工作装置的驱动系统或控制系统需要电源时,一是可直接接上底盘电路,但此时要校核底盘所装用的发电机、蓄电池的功率和容量是否足够,必要时应相应地增大功率和容量;二是附加专用蓄电池。(2)电器装置负极布置。专用汽车所用电器均是负极搭铁。对于加油或运油的油罐车,必须采取措施对静电进行疏导。一般在加油或供油的专用工作装置如油罐、管路、附件等与车架及地面管道之间都要有导线或导体相连,并通过金属链条或专用导电橡胶板条接地。上一页下一页返回第二节

专用汽车的总体布置(3)导线的布置。延长或加装的导线,应尽量采用与底盘上导线型号、颜色相同的导线,并通过插接件或接线柱相连。当导线需要穿过车架纵横梁时,应有保护装置,以防止被刮破甚至刮断。导线的固定管夹的间距应为200~800mm。5.其他附件的布置(1)消声器。专用汽车消声器进行重新布置时要考虑其安全性。例如油罐车,禁止将消声器及排气口安放到车厢下部,必须将它们安放在前保险杠的下面,且排气口不得指向右侧。同时还要注意消声器对车辆接近角的影响。上一页下一页返回第二节

专用汽车的总体布置(2)燃油箱。在专用汽车改装中,燃油箱是汽车底盘改装中经常被移动位置或改装的部件之一,甚至有时还需要加装副油箱。改装过程中,需要加装副油箱时,应尽量使用车架上已有的安装孔位。布置时应使主、副油箱的底部处于同一水平面,并且安装位置应尽可能靠近主油箱,同时还要注意避免偏载。燃油箱和燃油管的布置应尽可能避开排气管,距排气管的距离应在300mm以上。如果布置有困难,则必须在燃油箱和排气管之间加装隔热板。上一页下一页返回第二节

专用汽车的总体布置(3)备胎架。备胎架也是底盘中经常改装的部件,在布置时要注意以下事项:1)只设置单个备胎架时,将备胎架布置在车辆前进方向的右侧。2)汽车列车一般应设两个备胎架。(4)后保险杠。对某些专用车,如油罐车、液化气罐车等,必须设置后保险杠。设置时要满足以下要求。1)后保险杠以车辆中心的对称平面对称安装,其长度略小于车辆总宽,但不能小于罐体的外径,一般取后保险杠的长度(在车辆的宽度方向)b(mm)为:上一页下一页返回第二节

专用汽车的总体布置2)后保险杠伸出罐体后端的水平距离应不小于100mm。3)在车辆空载状态下,后保险杠下缘的离地高度应不大于700mm。4)保险杠布置不能影响灯光及牌照显示,同时应尽量保证车辆最大离去角。(5)防护装置。专用汽车防护装置又称为护栏,有侧防护栏和后防护栏两种,是一种人身安全防护装置。(6)阀门箱及泵箱。在一些专用汽车上所用到的阀门箱及泵箱一般设置在车辆前、后轴之间,布置时,要考虑对车辆最小离地间隙及纵向通过角的影响。上一页返回第三节

专用汽车底盘车架的改装一、主车架的改装1.主车架的钻孔和焊接(1)尽量减小孔径,增加孔间距离,满足图9-6和表9-1的要求。(2)在纵梁翼面高应力区外的其他部位钻孔,只能在中心处钻一个孔。(3)在纵梁的边、角区域亦禁止钻孔或焊接,如图9-7和图9-8所示的区域即不允许钻孔和焊接加工的部位。

(4)严禁将车架纵梁或横梁的翼面加工成缺口形状。(5)车架钻孔和焊接应避开有关汽车改装手册中规定的禁钻区和禁焊区。下一页返回第三节

专用汽车底盘车架的改装2.主车架的加长设计车架加长部分应尽量采用与原车架纵梁相同的尺寸规格和相同的材料。车架加长部分与车架的连接一般采用焊接。首先在纵梁腹板处,按与纵梁轴线夹角450或900的方向把纵梁断开,然后把切开端面加工成坡口形状,焊缝形状可选择X形或V形,如图9-9所示。焊接方法可采用焊条电弧焊或气体保护焊。上一页下一页返回第三节

专用汽车底盘车架的改装3.主车架加强板的设计(1)加强板的形状。加强板的材料应尽量与车架相同或相近。加强板的厚度应为车架纵梁厚度的40%以上,但不能超过其原板材的厚度,以免产生应力集中。加强板的截面形状推荐选用L形,其截面应放在车架纵梁受拉的一边。加强板的端头形状应逐渐过渡,可切成小于450的斜角,或在端头中部开光滑槽,如图9-10所示。上一页下一页返回第三节

专用汽车底盘车架的改装(2)加强板的布置。加强板布置合理,可以有效减少车架的应力。加强板的端头位置不应在车架刚度变化部位和集中载荷作用的地方,如图9-11所示,否则将产生较大的应力集中。(3)加强板的固定。加强板和主车架的固定最好采用铆接,铆钉直径不宜过大,铆钉孔距加强板边缘应大于25mm,铆钉间的距离应为70~150mm。当铆接有困难时,可在加强板纵梁腹板上钻塞焊孔。塞焊孔直径为20~30mm,塞焊孔距加强板边缘应大于25mm,塞焊孔间的距离为100~170mm。焊接应避开纵梁翼面边缘处等禁焊区域。上一页下一页返回第三节

专用汽车底盘车架的改装二、副车架的设计

1.副梁的截面形状及尺寸专用汽车的副车架多采用Q345板材压制的型钢经铆接或焊接而成。其截面形状一般与主车架的截面形状相同,多采用槽形结构,如图9-12所示。截面尺寸取决于专用汽车的种类及其载荷的大小。表9-2列出了斯泰尔91系列重型专用汽车副梁的截面尺寸。在载荷过于集中的地方,可用腹板将槽形截面封闭起来,以提高副梁的抗弯和抗扭能力。上一页下一页返回第三节

专用汽车底盘车架的改装2.副梁前端的形状由于副梁刚度突然变化而给主车架带来新的应力集中。副梁前端的形状应采取逐渐过渡的方式。一般应采用图9-13所示的前三种形式之一[图9-13(a)、图9-13(b)或图(9-13)(c)];如果加工成上述三种形状有困难,则可采用图9-13所示的后两种简易的形状之一[图9-13(d)或图(9-13)(e)]。

其结构尺寸见表9-3。上一页下一页返回第三节

专用汽车底盘车架的改装三、副车架与主车架的连接1.止推连接板图9-14所示为斯泰尔91系列重型专用汽车所用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车架纵梁腹板相连接。止推连接板的优点在于可以承受较大的水平载荷,防止副梁与车架纵梁产生相对水平移动。相邻两止推连接板之间的距离为500~1000mm。上一页下一页返回第三节

专用汽车底盘车架的改装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梁和车架纵梁的腹板相固定,然后再利用螺栓将上、下托架相连接,此时上、下托架之间留有间隙,如图9-15所示。连接支架所能承受的水平载荷较小,因此一般与止推连接板配合使用。如图9-16所示,在后悬架前支座以前采用连接支架,而在后悬架前支座以后采用止推连接板。上一页下一页返回第三节

专用汽车底盘车架的改装3.U形螺栓当选用其他连接装置困难时,可采用U形螺栓夹紧,但在车架受扭转载荷最大的范围内不允许采用U形螺栓。当采用U形螺栓固定时,为防止车架纵梁翼面变形,防止紧固松动,应在其内侧衬以垫木或型钢,但在靠近消声器时,必须使用钢内衬。图9-17所示为U形螺栓与V形钢内衬垫板。当副车架上平面凸起受限时,可采用图9-18所示的U形螺栓连接。在副车架两侧焊有U形凸板,通过U形螺栓将主、副车架紧固在一起。上一页返回本章小结(1)专用汽车与普通汽车的区别主要是改装了具有专用功能的上装部分,能承担专门运输任务或专项作业任务,因此在设计上,不仅要满足普通基本型汽车性能要求,还要满足专用功能的要求。(2)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、动力匹配等因素决定选择汽车底盘或设计专用底盘。(3)专用汽车总体布置的任务是正确选取整车主要参数,合理布置工作装置和附件,达到设计任务书所提出的整车基本性能和专用性能的要求。在进行总体布置时应遵循有关原则。下一页返回本章小结(4)整体总体参数包括尺寸参数和质量参数两大部分。尺寸参数包括外廓尺寸、轴距、轮距、前悬和后悬;质量参数包括整车整备质量、装载质量、汽车总质量和轴荷分配。(5)进行改装时,一般主要涉及发动机的布置、传动轴的布置、制动系统的布置、电器装置的布置和其他附件的布置。在按图纸进行底盘改装部件布置之前,要确定基准线,一般以底盘车架的上平