平板式清障車的設(shè)計(jì)

平板式清障車的設(shè)計(jì),平板,清障車,設(shè)計(jì) 目錄 1 前言 .................................................................................2 2 總體方案論證 .........................................................................2 2.1 提高載質(zhì)量利用系數(shù) ........................................................................................................................................2 2.1.1 底盤的載質(zhì)量利用系數(shù) .............................................................................................................................2 2.1.2 專用裝置的自重 .........................................................................................................................................2 2.2 細(xì)化軸荷分布計(jì)算 ............................................................................................................................................3 2.3 合理選擇控制方式 ............................................................................................................................................3 2.3.1 車廂后傾式控制方式 .................................................................................................................................3 2.3.2 推板控制方式 .............................................................................................................................................3 2.4 提高效率 ............................................................................................................................................................3 2.5 合理選擇液壓控制方式 ....................................................................................................................................3 2.5.1 滑動(dòng)滑板式機(jī)構(gòu)工作步驟 .........................................................................................................................3 2.5.2 機(jī)構(gòu)液壓控制方式 .....................................................................................................................................3 2.6 完善車輛裝配 ....................................................................................................................................................4 2.7 結(jié)構(gòu)方案的確定 ................................................................................................................................................4 2.7.1 自卸式清障車的結(jié)構(gòu)分析 .........................................................................................................................4 2.7.2 本清障車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .................................................................................................................................5 3 清障車總體設(shè)計(jì)與計(jì)算 .................................................................6 3.1 清障車質(zhì)量參數(shù)的確定 ....................................................................................................................................6 3.1.2 整備質(zhì)量 .....................................................................................................................................................6 3.1.3 汽車的總質(zhì)量 .............................................................................................................................................6 3.2 清障車發(fā)動(dòng)機(jī)的選型 ........................................................................................................................................7 3.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速 .................................................................................................................7 3.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速 .................................................................................................................7 3.2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)性系數(shù) ф ................................................................................................................................8 3.4 底盤的改造 ........................................................................................................................................................8 3.4.1 整備質(zhì)量和軸荷分配 .................................................................................................................................9 3.4.2 性能參數(shù) .....................................................................................................................................................9 3.4.3 尺寸參數(shù) ...................................................................................................................................................10 3.5 底盤的計(jì)算 ......................................................................................................................................................11 3.6 離合器設(shè)計(jì) .......................................................................................................................................................13 3.7 變速箱的設(shè)計(jì) ...................................................................................................................................................16 3.8,萬向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) ...............................................................................................................................................17 3.8.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................................................................................................17 3.8.2 校核軸的強(qiáng)度 ...........................................................................................................................................17 3.9 驅(qū)動(dòng)橋及懸架設(shè)計(jì) ...........................................................................................................................................18 3.9.1 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) ................................................................................................................................................18 3.9.2 懸架設(shè)計(jì) ....................................................................................................................................................18 3.10 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................................................................................................................22 3.11 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................................................................................................................23 3.11.1 滑板、滑板油缸受力分析 .....................................................................................................................23 3.11.2 舉升油缸受力分析 .................................................................................................................................24 1 3.11.3 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..................................................................................................................................25 3.12 取力器結(jié)構(gòu)方案的確定 .................................................................................................................................25 3.13 分析計(jì)算，以及具體的結(jié)構(gòu)計(jì)算 .................................................................................................................25 3.13.1 取力器傳動(dòng)比的確定 ..............................................................................................................................25 3.13.2 軸的直徑的初步確定 ..............................................................................................................................26 3.13.3 齒輪基本參數(shù)的確定 ..............................................................................................................................26 3.13.4 齒輪彎曲應(yīng)力計(jì)算 ..................................................................................................................................28 3.13.5 齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算 ..................................................................................................................................30 3.13.6 軸的剛度校核 ..........................................................................................................................................32 3.14 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................................................................................................................35 3.14.1 油缸受力分析 ..........................................................................................................................................35 3.14.2 舉升油缸受力分析 ..................................................................................................................................36 3.14.3 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..................................................................................................................................38 3.14.4 液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的確定 ..........................................................................................................39 3.14.5 液壓缸壁厚外徑及工作行程計(jì)算 ..........................................................................................................40 3.14.6 液壓缸缸底和缸蓋的計(jì)算 ......................................................................................................................41 3.14.7 液壓缸進(jìn)出油口尺寸確定 ......................................................................................................................41 3.14.8 液壓缸受力分析與校核 ..........................................................................................................................42 3.14.9 液壓缸的主要零件的材料和技術(shù)要求 ..................................................................................................42 3.14.10 泵的計(jì)算與選擇 ....................................................................................................................................43 3.14.11 液壓油箱容積的確定 ............................................................................................................................44 3.14.12 確定管道直徑 ........................................................................................................................................45 3.14.13 油箱設(shè)計(jì) ................................................................................................................................................46 3.14.14 液壓泵裝置 ............................................................................................................................................48 3.14.15 輔助原件的選用 ....................................................................................................................................49 4 結(jié)論 ................................................................................50 參 考 文 獻(xiàn) ...........................................................................50 致 謝 ................................................................................51 2 1 前言 清障車全名為道路清障車，又稱拖車、道路救援車、拖拽車，具有起吊、拽拉和托舉牽引等多項(xiàng) 功能，清障車主要用于道路故障車輛，城市違章車輛及搶險(xiǎn)救援等。清障車按類別主要分為：拖吊連 體型、拖吊分離型，一拖一型，平板一拖二型，多功能清障車，液壓自動(dòng)夾緊型。 按牽引噸位分為:2 噸,3 噸,5 噸,8 噸,10 噸,15 噸,25 噸,30 噸,50 噸,80 噸。按品牌分為：江淮清障車, 五十鈴清障車,, 東風(fēng) 清障車,紅巖重型清障車,斯太爾重型清障車,江鈴清障車, 依維柯清障車。清障車按其使用特點(diǎn)可分為運(yùn) 載類、起吊牽引類。運(yùn)載類是將損壞的車輛牽引到運(yùn)載車上運(yùn)走；起吊牽引類是用車上安裝的起吊牽 引裝置把損壞汽車的一端托起( 或吊起) 離開地面，另一端仍然著地，然后由起吊牽引式清障車拖離現(xiàn) 場(chǎng)。清障車基本上都是采用載貨汽車的二類底盤改裝的，按清障車結(jié)構(gòu)型式可分為拖運(yùn)、裝運(yùn)、吊運(yùn)、 救援( 單臂式和雙臂式)式清障車。 清障車是指裝有各種道理運(yùn)輸搶險(xiǎn)裝備的專業(yè)汽車，汽車在到路邊上形式，不可避免的會(huì)發(fā)生一 些事故，特別是在告訴公路或者高等級(jí)的公路上，清障車的任務(wù)就是在事故發(fā)生后用最快的速度到達(dá) 事故現(xiàn)場(chǎng)并在第一時(shí)間把故障車或者事故車脫離現(xiàn)場(chǎng)，確保交替道路能夠長(zhǎng)途，便利其他車輛。因此， 道路清障車又稱搶險(xiǎn)車，隨著搞等級(jí)路面和在用汽車的增多，清障車也得到了發(fā)展，但是在清障車發(fā) 展的同時(shí)，不可避免的有些不安全的因素也在隨之發(fā)生，所以在朱總經(jīng)濟(jì)利益的兒童詩(shī)也要注意清障 車的安全操作等。 2 總體方案論證 2.1 提高載質(zhì)量利用系數(shù) 載質(zhì)量利用系數(shù)的提高將有助于降低車輛的運(yùn)行成本。后裝式清障車的載質(zhì)量利用系數(shù)主要由二 個(gè)方面組成: 2.1.1 底盤的載質(zhì)量利用系數(shù) 在底盤選型時(shí),選擇技術(shù)含量高、動(dòng)力性好、自重相對(duì)較輕的底盤。 2.1.2 專用裝置的自重 后裝式清障車由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,自重較大,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量采用新材料、新技術(shù)、新工藝。主要零部 件采用高強(qiáng)度鋼板,輔助件(如擋泥板、裝飾件、蓋板等) 采用比重較輕的注塑件。主要構(gòu)件采用特殊 加工工藝方法,如:車廂側(cè)板及頂板采用數(shù)控折彎成弧形結(jié)構(gòu)。受力構(gòu)件采用局部加強(qiáng)法等,從而降低 專用裝置的重量。 3 2.2 細(xì)化軸荷分布計(jì)算 常規(guī)清障車設(shè)計(jì)中,計(jì)算與測(cè)量整車軸荷分布一般只計(jì)算車輛在空載和滿載狀態(tài)下的軸荷分布,以 判斷汽車軸荷分布是否滿足法規(guī)要求。但由于后裝式清障車的裝載方式及作業(yè)特點(diǎn)比較特殊,有時(shí)一 個(gè)因此,在計(jì)算與測(cè)量后裝式清障車軸荷分布時(shí)應(yīng)將其分割成多個(gè)裝載段,使每個(gè)工況都能滿足法規(guī)要 求,保證車輛行駛安全,同時(shí)可作為專用裝置定位及底盤選取的依據(jù)。 2.3 合理選擇控制方式 2.3.1 車廂后傾式控制方式 其原理是:在傾卸油缸的作用下,車廂、機(jī)構(gòu)及車廂內(nèi)的繞底盤尾部的回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)至一定 角度后車廂內(nèi)的靠自重下落實(shí)現(xiàn)控制作業(yè)。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但在實(shí)際使用時(shí)存在許 多弊端,如: 2.3.2 推板控制方式 其原理是:在車廂內(nèi)設(shè)置一塊面板呈鏟形并能沿預(yù)定軌道滑行的推板,推板在油缸的推動(dòng)下,向車 廂尾部作水平推擠運(yùn)動(dòng),將推出車廂,實(shí)現(xiàn)控制作業(yè)。這種控制方式雖結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,但控制不受效率 的限制,控制干凈,對(duì)底盤的載荷分布較為均勻,控制過程平穩(wěn)、安全。同時(shí),可利用推板的阻力實(shí)現(xiàn)車 雙向。因此,推板控制是后裝式清障車較為理想的控制方式。 2.4 提高效率 機(jī)構(gòu)中滑板對(duì)的壓強(qiáng)將直接影響的比。當(dāng)壓強(qiáng)增大時(shí),的比將增大;反之則減小。因而在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu) 時(shí),應(yīng)努力提高滑板的壓強(qiáng)。根據(jù)機(jī)構(gòu)受力可知,影響滑板壓強(qiáng)的因素主要有四個(gè)方面: 2.5 合理選擇液壓控制方式 機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)會(huì)直接影響液壓系統(tǒng)的可靠性,因而合理選擇機(jī)構(gòu)液壓控制方式將對(duì)后裝式清障 車的性能起到至關(guān)重要的作用。 2.5.1 滑動(dòng)滑板式機(jī)構(gòu)工作步驟 2.5.2 機(jī)構(gòu)液壓控制方式 機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)控制方式主要有電控式、手控式、氣控式(氣控式最終的實(shí)現(xiàn)形式可歸入電控或 手控) 。 電控式系統(tǒng)對(duì)機(jī)構(gòu)的控制需通過發(fā)送器傳遞信號(hào),發(fā)送器一般采用電器開關(guān)或采用PC延時(shí)程序。 這種控制方式操作方便、自動(dòng)化程度高。但在實(shí)際應(yīng)用時(shí),由于清障車受污染嚴(yán)重,須經(jīng)常清洗,同時(shí) 結(jié)構(gòu)磨損,車輛震動(dòng),開關(guān)容易失效,系統(tǒng)可靠性差. 如采用 PC 延時(shí)程序則要求液壓油泵供油量穩(wěn)定, 但由于發(fā)動(dòng)機(jī)特性原因,在空載與重載時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化較大,同時(shí)由于油泵效率及管道阻力等差異, 難以滿足供油量要求,其結(jié)果表現(xiàn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)要么不到位,要么提前到位,液壓系統(tǒng)長(zhǎng)期工作后發(fā)熱嚴(yán) 重,影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。 手控式系統(tǒng)工作可靠,但要實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)自動(dòng)化一般通過液壓順序閥來實(shí)現(xiàn),這種形式的液壓回路由于 液壓順序閥進(jìn)油口與順序口壓差大,尤其空載時(shí)壓差更大。同時(shí)由于控制人員操作時(shí)的滯后行為,引起 液壓系統(tǒng)發(fā)熱嚴(yán)重,系統(tǒng)穩(wěn)定性差。 4 我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)采用較為先進(jìn)的自動(dòng)跳位手動(dòng)換向閥系統(tǒng),其原理見圖1-1 。這種控制方式不但可 以避免人為因素和環(huán)境因素的影響,同時(shí)可以有效地降低液壓系統(tǒng)油液溫度,提高液壓系統(tǒng)可靠性。如 配以機(jī)械遠(yuǎn)程控制,操作更為方便。 圖2-2 機(jī)構(gòu)液壓原理圖 注：圖中的單向發(fā)在此處叫做緩沖補(bǔ)油閥，當(dāng)油缸動(dòng)作很快時(shí)，瞬間造成液壓油吸空時(shí)，靠大氣 壓力把油箱中的油通過單向閥補(bǔ)充進(jìn)來，避免沖擊造成速度無法控制和損壞油缸 在液壓系統(tǒng)的作用下，通過換向閥的換向，實(shí)現(xiàn)滑板的升降和滑板的旋轉(zhuǎn)，控制滑板和滑板的各 種動(dòng)作，將倒入裝載廂裝填斗的通過填裝機(jī)構(gòu)的掃刮、壓實(shí)并壓入車廂；當(dāng)壓向推板上的負(fù)荷達(dá)到預(yù) 定的壓力時(shí)，由于推板油缸存在有背壓，液壓系統(tǒng)會(huì)使推板自動(dòng)向車廂前部逐漸移動(dòng)，使被均勻地， 2.6 完善車輛裝配 清障車在工作過程中,需要將事故車輛固定在背不滑板上,如何固定能保證故障車輛不掉下來這需 要一定的限位方案,一般是將故障車輛前輪用鏈條鎖定,或者在前輪后面加上限位裝置. 2.7 結(jié)構(gòu)方案的確定 2.7.1 自卸式清障車的結(jié)構(gòu)分析 主要采用側(cè)翼開啟、頂蓋前后梭動(dòng)等幾種方式，這種車的主要特點(diǎn)是直接收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、不，適用 于特定人工方式，操作簡(jiǎn)單，成本低。缺點(diǎn)是：裝載量小、自動(dòng)化程度低、轉(zhuǎn)運(yùn)效率低. 2.7.2 本清障車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) A. 填料器的結(jié)構(gòu)布置 5 后裝式清障車工作時(shí)，填料器有上揚(yáng)和下放兩種布置形式。下放布置如圖 1-2 所示，填料器與廂 體相吻合，底部機(jī)構(gòu)聯(lián)接，以保證密封性能。這樣的布置充分考慮了行駛的平穩(wěn)性和駕駛性能。 圖 2-3 清障車布置 填料器上揚(yáng)布置，整個(gè)填料器可以繞軸旋轉(zhuǎn)上揚(yáng) 95 ，如圖 2-3 所示，這樣可以保證廂體內(nèi)的徹? 底排出。 這種布置在填料器上揚(yáng)時(shí)，整車的重心后移，汽車的行駛性能和爬坡能力降低，在不影響裝載量 的情況下，回轉(zhuǎn)支承應(yīng)盡量向前布置，使重心前移。這種布置和傳統(tǒng)的控制方式相比，雖然結(jié)構(gòu)較復(fù) 雜，但是的排出比較徹底，同時(shí)避免了整車的重心過分后移，而造車翻車事故。 6 圖 2-4 清障車布置 3 清障車總體設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1 清障車質(zhì)量參數(shù)的確定 3.1.1 道路清障汽車 m 是在二類地盤的基礎(chǔ)上多加了一套舉升和傾卸裝置，所以其裝載質(zhì)量差不多， 而且道路清障汽車不需要太高的速度，根據(jù)初定額定裝載質(zhì)量為 m =2 000kg，所以選擇 BJ106VJEA-C1 車底盤最大承載質(zhì)量為 2000kg。 3.1.2 整備質(zhì)量 整車整備質(zhì)量 m0 是指汽車完全裝備好的質(zhì)量，包括潤(rùn)滑油、燃料、隨車工具、備胎等所有裝置的質(zhì) 量。參考同類普通專用汽車的整車整備質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上在增加裝備質(zhì)量，便可估算道路清障汽車整 車整備質(zhì)量。 所選 EQ1070TJ9AD3 車底盤的整備質(zhì)量為 5490 取為 m0=5490kg； 3.1.3 汽車的總質(zhì)量 總質(zhì)量 總質(zhì)量 ma 的計(jì)算公式:Ma=Me+M0=2000+5490=7490kg 改裝后道路清障汽車最大軸載質(zhì)量的分配應(yīng)基本接近原車底盤軸載要求。又由于車廂升高的同時(shí)，其 質(zhì)心向后移。 3.2 清障車發(fā)動(dòng)機(jī)的選型 3.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速 由《汽車設(shè)計(jì)》表 2-12 選取比功率值，由于清障車為中型載貨汽車，故取比功率為 9 根據(jù)公式： 比功率= / (3-4)pemax 可得： =9eax?a =9 12.28 =110.52kw 7 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 選取與其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速 ，中型貨車柴油機(jī)的 多為pemaxnpnp 2200～3400r/min,取 =3000r/minn 3.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速 根據(jù)式： =α (3-5)Temaxp =7019α npemax 求 Temax 式中： α——發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù) ——最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩p ——發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率emax ---最大功率的相應(yīng)轉(zhuǎn)速np 因?yàn)檐囉貌裼蜋C(jī)的 α 值多在 1.1～1.25（帶校正器） ，所以取 α=1.15，代入上式可得： =7019 1.15 (3-6)Temax?3052.1 =297.37N? 與 之比不宜小于 1.4，通常取 / =1.4～2.0,npT npT 所以取： / =1.5 (3-7)pT 所以： = /1.5nTp =2000r/min 3.2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)性系數(shù) ф 根據(jù)式： ф= α 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù) (3-8)nTp?? =1.15 1.5=1.725? 依據(jù)以上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的要求，選用發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：EQB180—20 8 3.4 底盤的改造 底盤是保證清障車具有機(jī)動(dòng)性好的關(guān)鍵，應(yīng)選擇質(zhì)量好、承載能力大的底盤。清障車的底盤按汽 車的工作特性設(shè)計(jì)，清障車的工作特性與汽車的工作特性差異很大，裝載時(shí)有較大的工作載荷傳給底 盤，要求底盤有較大的剛度支撐。 修改懸架和發(fā)動(dòng)機(jī)安裝方法，改善操作穩(wěn)定性和行駛平順性。更新制動(dòng)助力系統(tǒng)，產(chǎn)生更好的制 動(dòng)力，而且更加自然。后懸架（所有車型）為了提供更好的平順性，去掉了后支撐副底盤，同時(shí)增加 了整個(gè)車輛的剛度，減輕重量。了改善操縱穩(wěn)定性，降低了副底盤蹄部調(diào)整孔的位置，并改變了側(cè)傾 特性。增加了高速行駛過程中的直線穩(wěn)定性，減少了補(bǔ)償轉(zhuǎn)向。 表 q.1 底盤性能對(duì)比列表 解放 東風(fēng) 紅巖 適用性 適用于各類載重貨 車及專用汽車特殊 功能的要求 適用于各類載重貨 車及專用汽車特殊 功能的要求 適用于各噸位載重 貨車的改裝設(shè)計(jì)要 求以及部分專用車 輛的特殊要求 可靠性 工作可靠，出現(xiàn)故 障的幾率少，零部 件要有足夠的強(qiáng)度 和壽命 工作性能好，故障 率低，零部件要有 足夠的強(qiáng)度和壽命 性能可靠，出現(xiàn)故 障率低，各部件要 有足夠的強(qiáng)度 先進(jìn)性 動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、 行駛平順性及通過 性等基本性能指標(biāo) 和功能方面達(dá)到同 類車型的先進(jìn)水平 動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、 操縱穩(wěn)定性等基本 性能指標(biāo)和功能方 面達(dá)到同類車型的 先進(jìn)水平 動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、 行駛平順性及通過 性等基本性能指標(biāo) 和功能方面略低于 同類車型 方便性 安裝、檢查保養(yǎng)和 維修方便，結(jié)構(gòu)緊 湊 安裝、檢查保養(yǎng)和 維修方便，結(jié)構(gòu)緊 湊 安裝、檢查保養(yǎng)和 維修方便，結(jié)構(gòu)緊 湊 價(jià)格 較便宜 便宜 便宜 供貨來源 市場(chǎng)擁有量多 市場(chǎng)擁有量多 市場(chǎng)擁有量較多 常見噸位 各種噸位車型 各種噸位車型 輕、中型載貨車型 表 1.2 底盤參數(shù)表 底盤型號(hào) EQ1070TJ9AD3 外型尺寸（長(zhǎng)×寬×高） （mm） 7450×2300×2500 總質(zhì)量（kg） 5490 整備質(zhì)量（kg） 5490 最高車速（km/h） 95 9 前輪距/后輪距（mm） 3800 輪胎規(guī)格 7.50-16 前懸/后懸（mm） 1180/2470 輪胎數(shù) 6 3.4.1 整備質(zhì)量和軸荷分配 由前面的計(jì)算得整備質(zhì)量： =5490kgm0 軸荷分配是汽車的重要質(zhì)量參數(shù)，它對(duì)汽車的牽引性、通過性、制動(dòng)性、操縱性和穩(wěn)定性等主要 使用性能以及輪胎的使用壽命都有很大的影響。因此，在總體設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)汽車的布置形式、使用條件 及性能要求合理地選定其軸荷分配。對(duì)清障車而言，滿載時(shí)的前軸負(fù)荷多在 28%上下。查《汽車設(shè)計(jì)》 表 2-11a 得：4 2 后輪雙胎，短頭貨車在空載時(shí)：前軸負(fù)荷為：44%～49%，取 45%；后軸負(fù)荷為：? 51%～56%，取 55%。 所以： 空載時(shí)： 前軸軸載質(zhì)量= 45%=5490kg 45%=2470kgm0? 后軸軸載質(zhì)量= 55%=5490kg 55%=3019.5kg 滿載時(shí)： 前軸負(fù)荷為：27%～30%，?。?8%， 后軸負(fù)荷為：70%～73%，?。?2% 所以： 滿載時(shí)前軸軸載質(zhì)量= 28%=7490kg 28%=2097.2kgma? 滿載時(shí)后軸軸載質(zhì)量= 72%=7490kg 72%=5392.8kg 3.4.2 性能參數(shù) A. 最高車速 vamx 考慮汽車的類型、用途、道路條件、具備的安全條件和發(fā)動(dòng)機(jī)功率的大小等，并以汽車行駛的功 率平衡為依據(jù)來確定。參見《汽車設(shè)計(jì)》表 2-12 知：清障車的最高車速在 90～120km/h，取為 90km/h B. 燃料經(jīng)濟(jì)性參數(shù) 參考總質(zhì)量相近的同類車型的百公里耗油量或單位燃料消耗量來估算。參考《汽車設(shè)計(jì)》表 2-13 知： 總質(zhì)量 >12t 的柴油機(jī)清障車單位燃料消耗量為：1.43～1.53L/（100 ）,現(xiàn)取為：1.5 a tkm? L/（100 ）tkm? 10 3.4.3 尺寸參數(shù) 圖 3-1 車身尺寸參數(shù) A. 軸距 L 可根據(jù)要求的貨廂長(zhǎng)度及駕駛室布置尺寸初步確定軸距 L： L= + S (3-10)?HJ 式中： ——貨廂長(zhǎng)度，根據(jù)裝載量確定： =5855mmH ——前輪中心至駕駛室后壁的距離，取 =645mmLJ LJ S——駕駛室與貨廂之間間隙，取 S=80mm L=5855+645+80 =6580mm B. 前后輪距 與B12 根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》表 2-7，初選輪距： =1900mm =1850mm1B2 C. 外廓尺寸 我國(guó)對(duì)公路車輛的限制尺寸要求總高不大于 4m；總寬（不包括后視鏡）不大于 2.5m，左右后視 鏡等突出部分的側(cè)向尺寸總共不大于 250mm；總長(zhǎng)：載貨汽車不大于 12m。 取總高為 2710mm，總寬為：2462mm 總長(zhǎng)=1170+4135+1800 =7105mm 3.5 底盤的計(jì)算 由于底盤的縱梁承受的是均勻分布的載荷，底盤強(qiáng)度的計(jì)算可按下述進(jìn)行，但需要作一定的假設(shè)， 11 即認(rèn)為縱梁為支承在前、后軸上的簡(jiǎn)支梁；空車時(shí)簧上負(fù)荷 均勻分布在左、右縱梁的全長(zhǎng)上，滿Gs 載時(shí)有效載荷 則均勻分布在車廂長(zhǎng)度范圍內(nèi)的縱梁上，忽略不計(jì)局部扭矩的影響。Ge =2 g/3 (3-11)sm0 =2 6.75×1000Kg 9.8Kg/N/3?? =44100N 式中： ——汽車整備質(zhì)量0 為一根縱梁的前支承反力，可求得：Rf = [ （L-2b）+ （c-2 ）] (3-12)fl41Gsec2 = [44100 (8.14 0.82)+5400 (4.36-2 0.82)]8.??? =16096N 在駕駛室的長(zhǎng)度范圍內(nèi)這一段縱梁的彎矩為： = x- （x+a） (3-13)MxRfLGS42 駕駛室后端至后軸這一段縱梁的彎矩為： = x - （x+a） - [ (3-14)'fS42le421)](xlc? 顯然，最大彎矩就發(fā)生在這一段梁內(nèi)?？捎脤?duì)上式中的彎矩 = 求導(dǎo)數(shù)并令其為零的方Mx'(f 法求出最大彎矩發(fā)生的位置 x，即： = =0 (3-15)dM 'Rf )(2)(1clxGaLes ???? 由此求得： X= )/(])(2[1cclaGesesf? =[2 ]/36.4)1.8(5014.8705????? )36.450.8(? =4.03m 將 x=4.03m 代入式（3-13） ，即可求出縱梁承受的最大彎矩： 12 =15490 =25138.54NMmax )]03.486.(13[.450)17.034(.8103.42?????? M? 如果再考慮到動(dòng)載荷系數(shù) =2.5～4.0 及疲勞安全系數(shù) n=1.15～1.40,并將它們代入式：kd （3-16） maxaxMnkd? （3-17）Ww? 則可求出縱梁的最大彎曲應(yīng)力，取 =3.0，n=1.30 代入上式得：d 54.21380.31max??dM =98040.306 Ww54.28? 式 2-17 中： W——縱梁在計(jì)算斷面處的彎曲截面系數(shù)，對(duì)于槽形斷面的縱梁 W= （3-18）6)(thb? 式中： h——槽形斷面的腹板高 b——翼緣寬 t——梁斷面的厚度 按式（3-14）求得的彎曲應(yīng)力不應(yīng)大于縱梁材料的疲勞極限 ，對(duì) 16Mn 鋼板，1?? =220～260Mpa1?? 當(dāng)縱梁受力變形時(shí)，翼緣可能會(huì)受力破裂，為此可按薄板理論進(jìn)行校核，由于臨界彎曲應(yīng)力為： （3-19）MpabtuEcr 350)(14.02????? 式中： E——材料的彈性模量，對(duì)低碳鋼 16Mn 鋼：E=2.06 Mpa51? u——泊松比，對(duì)低碳鋼和 16Mn 鋼，取 u=0.290 t——縱梁斷面的厚度 b——縱梁槽形斷面的翼緣寬度 將 E，u 代入上式得： b t16? 13 3.6 離合器設(shè)計(jì) 3.6.1 從動(dòng)盤 設(shè)計(jì)從動(dòng)盤時(shí)應(yīng)注意滿足以下三個(gè)方面的要求： 1）為減少變速器換擋時(shí)齒輪間的沖擊，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小。 2）為保證汽車起步平穩(wěn)，從動(dòng)盤在軸向應(yīng)有彈性。 3）為避免傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)共振和緩和沖擊載荷，從動(dòng)盤上應(yīng)有扭轉(zhuǎn)減振器。 其主要包含從動(dòng)片，從動(dòng)盤轂和摩擦片等零件的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)。 3.6.2 離合器的計(jì)算 (一)從動(dòng)片 A 結(jié)構(gòu)形式常有三種典型形式：整體式、分開式和組合式彈性從動(dòng)片。 B 材料選擇 從動(dòng)片材料與所用 結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，不帶波形彈簧片的從動(dòng)片一般用高碳鋼或彈簧剛片沖壓而成，經(jīng) 熱處理后達(dá)到硬度要求。 采用波形彈簧片時(shí)，從動(dòng)片用低碳鋼，波形片用彈簧鋼。 C 從動(dòng)片基本尺寸 從動(dòng)片直徑對(duì)照摩擦片尺寸確定。為減小從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從動(dòng)片一般較薄，通常為 1.3—2mm 厚鋼 板沖壓而成，從動(dòng)片的外沿部分厚度在 0.65—1.0mm 之間。 （二）從動(dòng)轂 花鍵轂裝在變速器第一軸前端，是離合器承受載荷最大的零件。目前，常采用齒側(cè)定心的矩形花鍵， 花鍵之間為動(dòng)配合。 花鍵轂一般采用鍛鋼，表面和心部硬度為 26—32HRC。 花鍵轂軸向長(zhǎng)度不宜過小，一般取 1.0—1.4 倍花鍵軸直徑。 從動(dòng)片直徑對(duì)照摩擦片尺寸確定。 從動(dòng)盤外徑 D=240mm，由： 花鍵外徑 D’=35mm 花鍵內(nèi)徑 d’=28mm 齒厚 b=4mm 花鍵齒數(shù) n=10 有效長(zhǎng)度 l=35mm 花鍵側(cè)面壓力 P=4Temax/(D’+d’)Z=11.24 N 花鍵強(qiáng)度校核：σ =P/nhl 式中 h=(D’—d’)/2=3.5mm 從而 σ =9.12Mpa<20Mpa 故滿足條件。 3.5.3 離合器原件選擇 14 摩擦片 石棉摩擦片的摩擦系數(shù)大約為 0.3 左右。 摩擦片和從動(dòng)盤間有兩種固解方法：鉚接法和粘接法。 鉚接法的優(yōu)點(diǎn)是可*及磨損后換裝摩擦片很方便。粘接法可以增加摩擦片的摩擦面積，而且摩擦片厚 度的利用也較好。此外，它還具有較高的抗離心力和切向力能力。但缺點(diǎn)是無法在從動(dòng)片上安裝波形 彈簧片，而且修理時(shí)換裝摩擦片也比較麻煩。故用鉚接法。 2 壓盤設(shè)計(jì) 壓盤的設(shè)計(jì)包括傳力方式的選擇及其幾何尺寸的確定兩個(gè)方面。 A 壓盤傳力方式選擇 壓盤是離合器的主動(dòng)部分，在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩時(shí)，它和飛輪一起帶動(dòng)從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它必須和飛輪 連接在一起，但這種變化應(yīng)允許壓盤在離合器分離過程中能自由的作軸向移動(dòng)，常用的連接方式有以 下幾種：凸臺(tái)式、鍵式、銷式和傳動(dòng)片式。 壓盤的結(jié)構(gòu)除與傳力方式有關(guān)外，還與壓緊方式和分離方式有關(guān)。 B 壓盤幾何尺寸確定 確定了摩擦片內(nèi)外徑，與摩擦片相接合的壓盤的內(nèi)外徑也就確定下來了。因此壓盤幾何尺寸歸結(jié)為確 定它的厚度。 壓盤厚度確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)： 1）壓盤應(yīng)該具有足夠的質(zhì)量，以吸收結(jié)合時(shí)摩擦產(chǎn)生的熱量。 2）壓盤應(yīng)具有足夠大的強(qiáng)度，以保證受熱時(shí)不變形。 壓盤厚度一般不小于 15mm。 設(shè)計(jì)壓盤時(shí)，在初步確定壓盤厚度后，應(yīng)校核離合器接合一次時(shí)的溫什，它不應(yīng)超過 8—10 度。若溫 什過高，可適當(dāng)增加壓盤的厚度。 校核 τ０，由公式 τ０=rL/427cG 獲得。 JM =0.0455-0.0367+0.0278=0.0366 由 J =G r /g i i 知：JB1=0.158kg m s JB2=2.26kg m s 滑磨功 從而 L =5909.9kg m L =9152.1kg m 由于 L 12，一般為 18 左右，切槽寬度 半徑 r 與 有關(guān),一般說，r-r > . 7 支承環(huán)平均半徑 e 和膜片彈簧與壓盤的接觸半徑 L e 和 L 大小將影響膜片彈簧的剛度，一般來說，e 應(yīng)盡量接近于 r 而略大于 r,L 應(yīng)接近于 R 而略小于 R。 （三）膜片彈簧及工藝 膜片彈簧材料多為 60Si2MnA 硅錳鋼，許用應(yīng)力[]1500-1700Mpa。汽車離合器膜片彈簧尺寸要求嚴(yán)格， 彈簧自由高度、原始錐角、內(nèi)徑、外徑、板厚及表面狀態(tài)等均要嚴(yán)格控制，載荷公差控制在 8%以內(nèi)； 熱處理：淬火、回火，回火后硬度為 HRC44-50。 16 3.7 變速箱的設(shè)計(jì) 擋傳動(dòng)齒輪各項(xiàng)參數(shù)的確定 齒數(shù)比 u 齒數(shù)比 u 是大齒輪數(shù) Z2 與小齒輪 Z1 之比。減速傳動(dòng)時(shí)，u = i >1 ,增速傳動(dòng)時(shí) i = n1 /n2 < 1。 單級(jí)閉合式傳動(dòng)，一般取 i≤ 5（直齒） ，需要更大的傳動(dòng)比時(shí)，可采用二級(jí)或者二級(jí)以上的傳動(dòng)，對(duì) 傳動(dòng)比值無嚴(yán)格要求的一般的齒輪傳動(dòng)，實(shí)際傳動(dòng)比 i 允許有±3%～±5%范圍內(nèi)的誤差。 齒數(shù) z 和模數(shù) m 軟齒面閉式傳動(dòng)的承載能 力主要取決于齒面的接觸強(qiáng)度，其齒根的彎曲強(qiáng)度一般較大，此時(shí)，齒數(shù)宜多一些，以增大重合度， 從而提高了傳動(dòng)的平穩(wěn)性，并可減少齒輪加工的切削用量和減少頂圓直徑。 齒寬系數(shù) ?a