专用车设计论文

专用车设计论文内容摘要：

量的 25％。 在确定轴载质量分配时，还应满足以下原则： 1) U 轮胎磨损均匀。 例如对于 4 2 型单胎车辆，前、后轴应各占 1／ 2，对于 4 2型后双胎车辆，前轴应占 1／ 3，而后轴应占 2／ 3。 2) 允许轴载质量的限制。 允许袖裁质量有相应的限值及系列标准。 3) 轮胎负荷系数。 所谓轮胎负荷系数是指轮胎所受到的静负荷与轮胎额定负荷之比。 一般取 ～ 1。 4) 操纵稳定性。 要求改装后的专用汽车在各种工况下，应具有一定的不足转向。 5) 质心位置。 在横向，应使左、右车轮的承载质量分配均等，其最大偏差不得大于 3％～ 4％；在纵向，要满足 前面提到的轴载质量分配条件；在高度位置，应使质心尽可能低。 从车辆行驶稳定性考虑，质心高度应满足以下条件： 保证车辆不发生侧翻，要求2 gBtg h。 （ 26） 保证车辆不发生纵翻，要求2 gbtg h。 （ 27） 式中 B 专用汽车轮距 (m)； b 整车质心至后轴中心线的水平距离 (m)； gh 整车质心至地面的高度 (m)； oe GO  路面附着系数，一般取  ；  侧倾稳定角 (176。 )；  纵倾稳定角 (176。 ) 底盘改装部件的布置 发动机的布置 a. 因为 HFC1061 是二类成熟底盘，所以没有更换发动机的必要。 b. HFC1061 底盘上采用的扬子牌 YZ4102QF 型柴油机 ，起动性能好、 燃油消耗率低。 噪声、振动及排放指标均处于国内先进水平。 c. YZ4102QF 型柴油机是 吨级载货车、旅行车、吉普车的理想配套动力。 d. YZ4102QF 型柴油机维修方便 制动系统的布置 国家标准中规定：汽车上应配有行车制动系统、驻车制动系统、应急制动功能，三者可以独立，亦可以互相联系，当某二者失灵（踏板或制动阀除外），另一系统仍具有应急的制动功能。 应急制动的操作必须方便可靠，它可与行车制动或驻车制动的操纵机构结合，单三者不能合在一起。 对于驻车制动，要求必须通过机械装置把工作部件（制 动器）锁止，解除也应方便可靠。 由于采用 HFC1061 二类底盘，所以无需对 制动系统 进行 改装。 传动轴的布置 为了充分发挥专用汽车专用设备的功能，有时需要调整轴距、后悬等，需要重新布置传动轴。 但是 HFC3060 自卸车不更改 HFC1061 底盘轴距，所以无需重新布置传动轴。 其他附件的布置 （ 1）燃油箱 a. 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。 当专用汽车需要加装副油箱时，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，并且安装位置尽可能靠近主油箱， 同时还要注意避免偏载。 b. 燃油箱和燃油管的布置尽可能避开排气管，距排气管的距离应在 300m 以上。 若布置困难，则应在燃油箱和排气管之间加装隔热板。 （ 2）备胎架 备胎架也是底盘中经常改装的部件，在布置时要注意一下事项 ： A. 若只设单个备胎架，则应注意将备胎架布置在车辆前进方向的右侧。 B. 汽车列车一般应设 2个备胎架。 HFC3060 更改 HFC1061 底盘后悬，后悬由原来 2050mm 改成 1160mm，由于后悬缩短， 备胎架需要改装。 （ 3）防护装置 防护装置又称护栏，有侧护栏和后护栏，我国从 1991 年开始要求安装护栏 ，它是属于一种人身安全防护装置，防止人摔倒在车辆前后轮之间，以防止小型车辆从后部嵌入大车的下方。 护栏一般都用圆形管材制作，安装时，要注意排气管口不要对准侧护栏管口 , 防护装置的安装尺寸要求 符合国家标准。 取力器的布置 除了少量专用汽车的工作装置因考虑工作可靠和特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冻系统），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、空气压缩泵等。 因此专用车的 总布置必须考虑汽车发动机动力输出和传动问题， 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。 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。       发 动 机 前 端 取 力前 置 式 发 动 机 后 端 取 力夹 钳 式 取 力变 速 器 上 盖 取 力取 力 器 取 力 方 式 中 置 式 变 速 器 侧 盖 取 力变 速 器 后 端 盖 取 力分 动 器 取 力后 置 式传 动 轴 取 力 HFC3061 自卸车设计原则尽量便于设计、节约成本。 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。 图 26 变速器侧盖取力器 1气缸； 2活塞； 4O 型封圈； 5活塞杆； 6弹簧； 7拨叉； 8滑动齿轮；9接合齿轮； 10油封； 11输出轴； 12滚针轴承； 13中间齿轮； 14外壳； 15定位销； 16十字轴； 1 21传动轴； 18泵架； 19弹性柱销联轴节； 20液压泵； 22连接套筒 车架是汽车的承载基体，贯穿汽车全长。 专用汽车的各种专用装置或装备都直接或间接地安装在车架上。 由于某些专用汽车的结构和使用条件复杂，使车架承受较大的动载荷和扭矩，特别是驾驶室后围至后轴的一段更为严重 ，所以必须加强车架。 除了对车架纵梁内边进行增补强化以外，尚要在车架之上增加一个副车架。 副车架不仅强化了车架，而且可将专用装置和装备的集中载荷较均匀地分布在车架上，并起到缓冲作用，改善车架的受力情况。 因此在专用汽车的设计中，必须相应地对车架或负车架进行改装设计。 主车架的改装 设计 车架的纵横梁和其他零件的制造，多采用冷冲压工艺，使钢板在大型压力机上冲孔及成形，也有采用槽钢、工字钢、管料等型材制造的。 专用汽车车架的组装多采用冷铆工艺，必要时也可采用特制的放松螺栓连接。 为保证车架的装配尺寸，组装时必须有可靠地定位和夹紧，特别 应保证有关总成在车架上的定位尺寸及支承点的相对位置精度。 HFC3061 自卸车冲压纵梁的钢板厚度为 5～ 7mm，槽形断面纵梁上、下翼缘的宽度尺寸约为其腹板高度尺寸的 35%～ 40%。 主车架的钻孔和焊接 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31 和表 31的要求。 主车架钻孔的尺寸要求 表 31 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 Φ 15 13 11 图 31 主车架钻孔的孔径和孔间距 2) 在纵梁翼面高应力区外的其它部位钻孔，只能在中心处钻一个孔，如图31 所示。 3) 在纵梁的边、角区域亦禁止钻孔或焊接，如图 3图 33 所示的区域即为不允许钻孔和焊接加的部位。 因为在这些部位进行钻孔或焊接，极易引起车架早期开裂。 图 32 主车架纵梁禁止钻孔区 图 33主车架 纵梁禁止焊接区 4) 严禁将车架纵梁或横梁的男面加工成缺口形状。 本课题中由于主车架与副车架之间的连接选用止推连接板形式，故主车架不用考虑钻孔，只需考虑焊接的位置得当。 主车架加强板的设计 1) 设主车架纵梁加强板的条件 主车架改装时，为了减少车架纵梁的局部应力。 或者为了使车架加长后仍能满足强度和刚度的要求，对装载质量增加；轴距和总长发生变化，使车架采用中部拼接或尾部加长时；为了使车架高应力区 (危险断面 )满足强度和刚度的要求，同时又使车架在某一区间的截面尺寸变化不致太大，这些情况，常常在车架纵梁上采用加强 板。 2) 加强板的形状 加强板的截面形状推荐选用 L 型，其厚度应不小于车架厚度的 40％。 L型加强板的冀面应贴合在车架纵梁翼面受拉伸的一边。 加强板的端头形状应逐步过渡，如切成小于 45176。 的斜角，或在端头中部开光滑槽，如图 35所示。 3) 加强板的布置 加强板布置的合理，可以有效地减少车架的应力。 若布置不合理，则可能使车架产生应力集中。 为了避免应力集中，加强板的端头位置不应在刚度变化部位和集中载荷作用的地方。 例如，应使加强板的端头和副车架的端头充分重叠一部分或使二者相互离开足够的距离，如图 36所示。 4) 加强板的控制 加强板 和主车架的固定最好采用铆接。 加强板末端和铆钉孔之间的最小距离为 25mm，铆钉的间距为 70～ 150 mm。 当铆接有困难时，可在加强板上加工孔塞焊于纵梁胶板上，塞焊孔直径为 20～30 mm，塞焊孔与加强板端部的最小距离为 25mm，孔间距为 100～ 170 mm。 图 34 加强板的湍头形状 1主车架纵梁； 2加强板 图 35 加强板的合理布置 1加强板； 2主车架纵梁； 3副车架 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，材料为 16MnReL。 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。 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 37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 37和图 38 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 36 副车架的截面形状 图 37 加强后的副车架截面形状 1副车架； 2腹板 图 38 加强腹板的位置 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 100、 80、 6mm。 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 319 图 39 加强板的三种设计方式 本副车架为了批量生产时工艺简单，采用了图 39（ a）角型的端头形状。 副车架的前端形状及安装位置 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 310 所示。 图 310 副车架与主车架的连接 AA 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 311) 图 311 副车架的前端结构 副车架前端形状常 有三种形状 (见图 312)。 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 313(c)所示： 0 1h mm ； 0 15 ~ 20l mm。 图 312 副车架的三种前端形状 （ a） U 形；（ b）角形；（ c） L。