HGC5120XFG消防车改装设计毕业设计

1、随着国家经济的不断发展，全世界几乎每年要发生近百万次火灾.造成大量人员 伤亡和较人的物质损失。因此，如何防止火灾发生，在火灾发后如何冇效地组织扑救, 以便尽可能地减少火灾损失。木设计将参考水罐消防车的基木形状，并根据设计要求杳找相关资料进行的设计。 其中主耍的设计内容冇，二类底盘的计算与选择：由整车总体布置和工作装置设计确 定二类底盘，计算整车总质量；消防水罐的选择与设计：通过水重确定压强，由压强 算出水罐壁厚，确定材料选择水罐；消防管路系统的选择和设计：由整车的总体布置 来选择管路系统，根据国家标准和性能参数选取消防泵和取力器，布置消防附件。最 后进行整车的性能分析计算，结果农明基木达到了国

2、家对改装车上路的标准。关键词：水罐；水泵；水炮；消防车；水罐消防车abstractwith the continuous development of the national economy, the whole world to take place almost every year a fire nearly a million times. caused heavy casualties and material losses larger. therefore，how to prevent the fire occurred after the fat in the fire ho

3、w to effectively organize to fight in order to minimize fire losses.the water will be designed to reference the basic shape of fire engines，and in accordance with design requirements to find relevant information design. the design of the main contents，the calculation of second-class chassis with opt

4、ions: by car overall layout and design work to determine second-class chassis, calculated the total mass of vehicle; fire choice and design of water: re-determine the pressure through the water by water pressure to calculate wall thickness，material selection to determine water; fire pipeline system

5、selection and design: from the vehicle to choose the overall layout of piping system，in accordance with national standards and performance parameters of the design of fire pumps and take power，and layout of the fire annex . finally，analysis of vehicle performance,the results show that the state reac

6、hed a standard road car modified.keyword: water tanks; pump; water cannons;fire engines; fire-extinguishing water tanker目 录觀iabstractii第1章绪论11.1水罐消防汽车定义，组成，功用11.2詞内外水罐消防汽车的发展概况21.3水罐消防汽车发展方向与前景31.4设计的目的和意义71.5设计内容7第2章底盘及罐体的选择计算92.1水罐消防汽车底盘的选择92.2罐体的设计及材料的选择112.3防波板的设计142.4本章小结14第3章水泵系统的设计与选择153.1高压离

7、心消防泵选择153.1.1高压离心消防泵的特点153.1.2高压离心消防泵的发展趋势153.1.3消防车用水泵的选择153.2取力器的选择173.2.1取力器布置方案选择173.2.2取力器基本参数选择183.3木章小结19第4章主要车用消防装备的选择204.1水枪和水炮204.1.1 水枪204.1.2绞盘的选用214.1.3水炮的选择214.2本章小结22第5章副车架的设计235.1面状及尺、j5 2t!、j刖状及yf»-fe: 245.3副车架与车架的连接245.4副车架强度刚度校核265.4.1额定装载吋整车重心的求解265.4.2副车架剪力与弯矩的求解265.4.3副车架强

8、度刚度校核295.4.4副车架弯曲变形校核305 5|賢i 3第6章水罐消防车基本性能参数计算336.1发动机的动力性336.1.1发动机的外特性336.1.2汽车行驶方程式366.1.3动力性评价指标376.1.4整车动力性计算396.2燃汕经济性计算416.3水罐消防汽车稳定性计算426.4额定工况工作状态446.5本章小结44街仑45参考文献36卽射48附录a49隨 b53第1章绪 论国家相关部门统计资料显示，我国的消防车保有量约为2.3万辆，近年新增和更 新消防车近3000辆。仴我国的消防车车型结构不尽合理，特种车比例过低，水罐消防 车约占总量的70%,而特种车（除水罐、干粉、泡沫外的

9、车辆）仅占10%，且车型较 老。有专家预测：目前，我国消防车市场，从总体上看正处于一个高增长的阶段。在 未来的5年之内，这种增长的势头一直不会减弱。每年平均增长量会维持在2000台左 右，水罐消防车有很大的帘场前景11。1.1水罐消防汽车定义组成和功用水罐消防车是利用木车发动机驱动车载水泵，将高压水送到水枪或水炮，水依靠 泵产生的高压将水送往高处。消防汽车，是装备各种消防器材、消防器m的各类消防车 辆的总称，是目前公安消防队、企业消防队与火灾作斗争的主要工具，是最基木的移 动式消防装备。水罐消防车自上世纪初诞生以来，不断发展，h趋完善，以成为当今消防的主要 专用车之一。水罐消防车按最大总质景可

10、分为三类：一类为轻型水罐消防车（2t5t）; 中型（8t12t）、重型（14t以上）。消防车在扑救火灾中所以能发挥独特的威力，主要 依赖于汽车快速反应的机动性，车上装备的机动式泵以及其他各种消防器具的独特功 能和工作效率。二类底盘水罐消防汽车水泵系统普通水罐消防车有三人部分组成，即二类汽车底盘、水罐和水泵系统。其主要组 成如下:取力装置 传动轴水泵及进出水管 操纵机构 控制装置 水炮水罐其屮水泵系统足水罐消防车的主要结构部分。1.2国内外水罐消防汽车的发展概况我国专川车生产始于上世纪60年代初，经过40多年的发展，尤其是在上世纪80 年代以后通过技贸结合与合作生产方式，从w外引进若干先进的水罐

11、消防车制造技术， 并在此基础上形成以若干大型汽车制造厂为主体的机械传动式水罐消防车生产企业集 i才i。为我国水罐消防车的腾飞打下了坚实的基础。当然除普通水罐消防车以外，专川 水罐消防车的生产也得到了一定的发展，尤其是新世纪以来，随着我国社会经济和交 通环境的改善，各行业对专川汽车尤其是工程系列专川汽车的需求越来越大。专川汽 车将跟更加注重行业化、专用化、系列化。0前消防车辆的高科技产品和关键部件仍需进ui。我国消防车辆在产量上已具有 一定的规模，供大多数属于劳动密集型和中低技术水平的产品，品质和细节有待加强。 -些技术含量较高的车型尤其是关键零部件仍需进u,例如一些50m以上登高消防车 的上装

12、部分、数控水炮、a类泡沫灭火系统等。此外，进口消防车辆的动力性、耐久 性及舒适性等方面也较国产车辆好。消防车辆改装企业的规模与基型车、乘用车牛产 企业相比普遍过小，技术力量薄弱，研发资金也相对较少。由于消防车辆市场容量相 对较小，新产品开发投人大，回报周期长，绝大多数企业在技术研发上投人不足，只 好通过引进、仿制来完成产品的升级换代，缺乏自主研发，尤其是对高科技含量产品 的自主研发能力。国内消防车辆虽然近几年发展较快，但在品种和车型结构上还存在较大的差距。国 外消防车辆品种较为丰富，从小型拖车到大型挂车，从摩托车到汽车列车，从简单的乘用 午:到双发动机的机场消防午:等，类型十分丰富。此外，国外

13、消防车辆轻、中、重型比例为 3:4:3，而我国0前为2:5:3，从这一比例可以看出，我国轻型消防午辆比重偏少。消防车辆底盘具有独特的结构技术要求。与普通货车相比，消防车辆使川频率较低， 但消防部队面临的任务却要求车辆必须具备极高的完好率和nj*靠性，能够快速到位，持 久作战。底盘作为消防车辆行走、动力输出的基础部分，必须具备高效、可靠、持久的 特点。此外，车辆底盘还承枳着与上装部分连接、匹配的重任，底盘结构的如局直接影响 着消防车辆的整体设计。我国消防车辆上装的关键件总体水平不太高，如液压件、电控 件、水泵、阀门、仪表等与国外差距较大，制约了高水平消防车辆的开发生产。由于消 防车辆具有批量小、

14、种类多、品种杂、多数上装科技含量高等特点，对底盘宥着各自独 特的要求，只有较为合适的底盘，才能与上装合理匹配，有效地发挥消防车辆整体效能，并 延长其使川寿命。国内消防车辆专川底盘供应不足，绝人多数改装厂只能川二类载货车 底盘改装，为了生产不得已对二类载货车底盘进行大刀阔斧的改造，结果弄得欣盘面目 全非，性能受损，严重的还影响到了车辆安全性，制约了国产消防车辆的发展。为提高水罐消防车的科技含量，追求高附加值，各w更是不断采川先进技术，其 主要表现以下儿个方面：全面提高水罐消防车内在质量和使川性能；随着使川范围的 不断扩大、川户要求的不断提高，水罐消防车正朝者多品种、系列化、小批量的方向 发展；在

15、制造加工方面，水罐消防车朝着底盘生产专业化、零部件生产专业化、工艺 专业化和辅助生产专业化方向发展：广泛采川计算机辅助设计，以提高设计的质量和 缩短设计研制的周期；在材料配置上，将更多地采川高强度铝合金、不锈钢、工程塑 料和聚合材料等。目前，水罐消防车以形成ib己独特的结构与车型系列。水罐消防车作为消防车家族的重要组成，多品种、小批量也是其一大特点。水罐 消防车生产的另一个特点是零部件专业化生产，大部分专川汽车厂实际是一个总装厂。 其产品按结构分工或组织专业化协作生产121。1.3水罐消防汽车发展方向与前景近儿年，随着消防部队灭火和抢险救援任务的飞速发展，消防部队对车辆装备也 有了较高的要求，

16、这就迫使消防车辆牛产企业必须针对市场研发出适应当前多样化、 复杂化、专业化实战需求的消防专业车辆。在第十届国际消防设备技术交流展览会上， 国内外近30家企业展出丫 20多个品利 70余辆消防车，一改巾型车辆唱主角的现象， 重型车辆引人注0，轻型车辆各有特色，体现了今后一段时期国内消防车辆的发展方 向。但仅仅这些车型还难以满足h益复杂、危急的灭火和抢险救援实战的要求，仍需 不断增加车辆类型，使产品结构趋于合理。物流车辆正句着重型化和轻型化两方面发 展，重型车辆主要用于跨区域公路货物运输，发挥其载重量大、成本低的特点；而轻 型午:辆则用于城市内运输集散，发挥其体积小，快速便捷的特点。国内消防乍辆也

17、将向重型化和轻型化两个方向发展，一方面随着我国公路m络的 高速发展，使得消防部队远距离、多装备火火和抢险救援更为便捷，这就要求作战车 辆必须具备大功率、高速、重载、高效等特点，重型化车辆必是首选；另一方面，随 着城市交通的口益拥堵和火火技术的不断发展，上装高效火火设备或多川途的轻型消 防车辆凭借其体积小巧，机动性强的特点，将更加适应城市火火和抢险救援任务。重 型化和轻型化消防车辆各有其独特的优势，在实战屮两齐可以相互补充，发挥其最佳 配置效能。传统的屮型消防车辆由于数量较多，维修方便和受传统观念影响等原w， 在一段时期a还会继续发展。底盘生产企业与改装企业合作，生产出消防车辆专用底盘。消防车辆

18、底盘具宥独 特的结构技水要求。与普通货车相比，消防车辆使川频率较低，但消防部队面临的任 务却要求车辆必须具备极高的完好率和可靠性，能够快速到位，持久作战。底盘作为 消防车辆行走、动力输出的基础部分，必须具备高效、可靠、持久的特点。此外，车 辆底盘还承枳着与上装部分连接、匹配的重任，底盘结构的布局直接影响着消防车辆 的整体设计。国外经验表叨，底盘生产企业与改装企业针对消防车辆特点，联合研发出儿种消 防车辆专川底盘，形成一定规模的产量，一方面能降低企业的生产成本；另一方面能 最大限度发挥车辆与上装的效能。h前国内一些消防车辆生产企业已经意识到这一问 题，有的企业与底盘生产企业积极合作，在原有二类底

19、盘的基础上对底盘结构进行有 针对性的布局设计，以满兄上装部分的特殊需求。可以预见，随着消防车辆上装部分 技术、功能的耍求越来越苛刻，对车辆底盘也将提出更加专业的耍求，底盘）与改装 厂为了适应市场的需求，必将研发出批量生产的专业化消防车辆底盘。消防车辆上装部分的发展消防车辆的上装部分主要包括动力输出系统、火火系统、 专勤系统和各种电气设备等。其中，火火系统和专勤系统是体现消防特色的两个重要 组成部分。在各类火火剂中，水是最主要也是最重要的火火剂，但随着水资源的日益紧张， 网家节能中长期专项规划的实施，节水高效火火系统将逐步替代传统的水火火系统。 当今世界较为先进的空气压缩泡沬火火系统和细水喷雾火

20、火系统会有较大需求。空气压缩泡沫火火系统的火火用水巾消防泵中抽出，加入特定比例的浓缩泡沬液， 然后再充入压缩空气泵产牛的空气，在消防水管或消防水带巾强力搅拌，形成一种高 能景的火火泡沫，这种泡沫体积较小，所携带的水景不多，却可以达到完整吸热的作 用，吸热速度比单纯用水快5倍以上。实验表明：火同样规模的火，空气压缩泡沫火 火系统水的使用量仅为传统火火用水量的1 / 5.0前，美国大力公司上装此类系统的 caps消防午，已少量装备部队，反映较好。国内也有消防午:辆改装企业引进了此类 系统，匕研制出定型车辆。此外，还有沉寂多年的适应车辆上装需要的干粉火火系统、二氧化碳火火系统等， 随着火灾形势的发展

21、，也将有少量专、ik需求。针对这些系统极少使川，一旦使川火火 剂川量极大等特点，此类车辆的发展以重型车辆、拖挂车辆为主，可以区域范围内配 置，跨区域调度。专勤系统是指完成某项或多项消防专业技术作业的系统，如举高系统、照明系统、 排烟系统、防化系统等。随着近几年消防部队火灾和抢险救援任务的复杂化、多样化、 专、ik化，各种上装专勤系统的消防车辆也相应得到了发展。国内专勤消防车辆的发展 应以“多功能、专业性、实战性”为原则，大力偶导“模块化、系列化、通用化”设计理 念，强调上装系统的实战性、可靠性、持久性。举高、照明、排烟、防化、通讯指挥、 空气呼吸器充装、无线遥控、吊装、自动装卸等系统，将是今后

22、多功能专勤车辆使川 较为频繁的上装部分31。安全性方面车辆的安全性是当前汽车业最热门的领域，消防车辆由于其使川的特 殊性，对安全性方面应具备更加严格的要求，如对车辆的重心高度、侧倾角度、照叨 警示等标准应适当高于普通民川车辆。在车辆上装备制动防抱死（abs）和加速防滑（asr）系统的电子稳定程序（esp）， 可以一直监控车辆的行驶状态，在快速度的弯道行驶、湿滑道路、紧急制动以及紧急 避让等紧急情况下，对可能发生侧滑或车轮抱死自动做出反应，通过调节发动机制动 管理和制动系统来稳定车辆的行驶状态，从而有效提高了车辆的安全性;大量应用led 照明和警示灯具，使车辆发光效率高、照明范围大、能源消耗低、

23、使用寿命长、反应 速度快；配备欧洲标准的前后防钻入装置；大量采用无尖角设计和抗破碎、抗折断及 叽燃材料等，从而在主动安全性和被动安全性两个方面提髙车辆的整体安全性能。国产消防车辆使用寿命一般为八年，但部分车辆在使用五至七年后，车辆性能大 不如前，各种阀门、卷帘门开启困难，火火剂容器滴漏，车漆起泡剥落，可靠性不如 进u车辆。随着我国汽车制造业发展，动力性好、承载力大、坚固耐用、大修里程增 长的网产优质底盘将更多的用于消防车辆的改装。耐锈蚀电泳底漆；镀铬和塑封技术; 预应力高分子橡胶支撑和空气悬架；髙强度钢和新型复合材料等技术的使用将一步提 升消防车辆的可靠性14。轻型化足降低油耗，增加有效上装质

24、景，提髙运载效率和操控安全性的重要途径 之一，是当前国内外消防车辆追求的新0标。轻量化材料应用较多的有铝合金、镁合 金、髙强度钢、塑料及复合材料等。根据当前网内汽车制造业的水平推测，消防车辆 在发动机、车架和车湘、车身板件和覆盖件、火火剂容器等部分大景使用上述轻量化 材料，这将是衡景消防车辆生产技术是否先进的重要标准。智能控制和信息系统装备，包括车辆底盘发动机管理、保养和维修、换挡、制动， 以及稳定控制、后从动尾桥及横摇控制等系统，实现了底盘智能化、自动化和优异的 动力性、经济性、安全性及长使用寿命。上装部分电子定位导航系统和车辆专勤系统 是指完成某项或多项消防专业技术作业的系统，如举高系统、

25、照明系统、排烟系统、 防化系统等。随着近几年消防部队火灾和抢险救援任务的复杂化、多样化、专业化， 各种上装专勤系统的消防车辆也相应得到了发展。国内专勤消防车辆的发展应以“多功 能、专业性、实战性”为原则，大力倡导“模块化、系列化、通川化”设计理念，强调上 装系统的实战性、可靠性、持久性。举高、照明、排烟、防化、通讯指挥、空气呼吸器充装、无线遥控、吊装、自动装卸等系统，将是今后多功能专勤车辆使川较为频繁 的上装部分。安全性方面车辆的安全性是当前汽车业最热门的领域，消防车辆由于其使川的特 殊性，对安全性方面应具备更加严格的要求，如对车辆的重心高度、侧倾角度、照叨 警示等标准应适当高于普通民川车辆。

26、在车辆上装备制动防抱死（abs）和加速防滑（asr）系统的电子稳定程序（esp）， 可以一直监控车辆的行驶状态，在快速度的弯道行驶、湿滑道路、紧急制动以及紧急 避让等紧急情况下，对可能发生侧滑或车轮抱死自动做出反应，通过调节发动机制动 管理和制动系统来稳定车辆的行驶状态，从而有效提高了车辆的安全性;大量应用led 照明和警示灯具，使车辆发光效率高、照明范围大、能源消耗低、使用寿命长、反应 速度快；配备欧洲标准的前后防钻入装置；大量采用无尖角设计和抗破碎、抗折断及 叽燃材料等，从而在主动安全性和被动安全性两个方面提髙车辆的整体安全性能。国产消防车辆使用寿命一般为八年，但部分车辆在使用五至七年后，

27、车辆性能大 不如前，各种阀门、卷帘门开启困难，火火剂容器滴漏，车漆起泡剥落，可靠性不如 进u车辆。随着我国汽车制造业发展，动力性好、承载力大、坚固耐用、大修里程增 长的网产优质底盘将更多的用于消防车辆的改装。耐锈蚀电泳底漆；镀铬和塑封技术; 预应力高分子橡胶支撑和空气悬架；髙强度钢和新型复合材料等技术的使用将一步提 升消防车辆的可靠性。轻型化足降低油耗，增加有效上装质景，提髙运载效率和操控安全性的重要途径 之一，是当前网内外消防车辆追求的新0标。根据当前国内汽车制造业的水平推测， 消防车辆在发动机、车架和车）相、车身板件和覆盖件、火火剂容器等部分大量使用上 述轻量化材料，这将是衡量消防车辆生产

28、技术是否先进的重要标准。智能控制和信息系统装备，包括车辆底盘发动机管理、保养和维修、换挡、制动， 以及稳定控制、后从动尾桥及横摇控制等系统，实现了底盘智能化、自动化和优异的 动力性、经济性、安全性及长使用寿命。上装部分电子定位导航系统和车辆行驶记录 仪，举高车的车体肀衡和工作中&动保护系统，红外热成相、热寻的与无线传输、电 子控制结合系统等。这些应用电子信息技术、传感技术、£1动控制技术、机电一体化 技术等高新技术的专用装置，提高了消防车辆的智能化水平，增加了车辆的附加值， 缩小了与国外产品的差距。在当前消防部队任务量大、人员短缺的条件下，提高消防 车辆智能化水平，是节约人力

29、、增强部队战斗力最有效的途径。注重个性化和人性化设计国产消防车辆改装企、ik引进、仿制及技术合作越來越普 遍，在车辆结构和配置上越來越呈现出“同质化”现象。为了提高市场竞争力，消防 车辆改装企业必须针对消防部队的实际使川情况，在车辆功能、结构、外观上进行科 学、合理的设计，注重个性化和人性化设计151。例如，底盘纵梁上预置安装孔，便于上装快捷、方便安装，降低改装难度和成本; 应川人机工程学设计驾驶室布局，使环境舒适，显著降低驾驶员的工作强度，使驾驶 员远离疲劳；宽大的前风挡和侧窗、自动加热后视镜、宽视角辅助后视镜及侧望地镜 等，为驾驶员提供了极佳的视野。成员室采川大空间设计，便于战斗员在车上佩

30、带防 护装备，取川常川装备：器材箱装备放置牢固、合理，按照使川频率以取川便捷为设 计原则。并应充分考虑人体高度对工作范围的影响，疲劳状态下的操作强度，长时间 紧张状态下对舒适度的耍求等细节方面。消防车辆售后服务水平不断提高消防车辆承担着24小时灭火和抢险救援的战备 价勤任务，要求车辆具备很髙的完好率，这就对消防车辆改装企业的售后服务水平有 着苛刻的要求。技术说明、培训、保养、维修等服务环节烦琐而复杂，每一项过程的 疏漏或错误都会给用户带来不必要的麻烦或损失，从而危害到国家和人民群众的利益。为使水罐消防汽车能够在不同工况下圆满的完成工作的需求，经过调查、研究， 我网水罐消防汽车的品种开发还应从以

31、下方面努力：进一步发展和完善中型水罐消防 汽车，以适应农业等部门的需求；进一步提高水罐消防汽车的技术含量以追求其髙附 加值等。在以经济建设为中心的大环境里，在世界经济复苏的浪潮中。水罐消防汽车的发 展前景将是一片美好，但是机遇与挑战是并存的，只有抓住机遇迎接挑战，才能实现 我国专用汽车事业的真正腾飞l6j。1.4设计的目的和意义目的：综合性地运川几年内所学知识去分析、解决一个问题，在作毕业设计的过 程屮，在所学知识得到疏理和运川，提高自己动手能力和培养自己的解决问题的能力。意义：随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，城市的规模也越来越大。近 年来城市的火灾及火灾隐患也越來越多，带给人们的损失

32、也逐年堉高。因此消防车的 需求量也逐步增加，消防车的功能的要求也在增加。城市消防车的设计应突出快速、 灵活、机动性好的特点，以适应城市空间狭小、车流量大的特点。m时，在突发事件 的时候能为敁民提供生活川水。1.5设计内容本设计将参考水罐消防车的基本形状，并根据设计要求查找相关资料进行的设计。 其中主要的设计内容有，二类底盘的计算与选择：由整车总体布置和工作装置设计确 定二类底盘，计算整车总质量、轴载质量分配和质心高度位置；消防水罐的选择与设计：通过水重确定压强，由压强算出水罐壁确定材料选择水罐；消防管路系统的 选择和设计：由整车的总体布置来选择管路系统，根据国标和性能参数设计消防泵和 取力器，

33、布置消防附件。在设计完整车后，对轴荷进行合理的分配，使之符合使川要 求。最后进行整车的性能分析计算。在对各种结构件进行了分析计算后，绘制消防车 的整体图及主要部件的零件图。第2章底盘及罐体的选择计算如前所述，消防车大部是用普通载重车的底盘改装的。因为消防车直接与人民的 生命财产有关，因此各国对消防车的底盘均有严格的要求。我国首先对一般的消防车 灭火消防车提出了通用底盘的标准（草案），其他专用消防车的标准尚处于酝酿阶 段。消防车用地盘必须是经过国家有关部门鉴定的优质汽车底盘。还有少量的专用底 盘也需经过专门的试验和鉴定。驾驶室要求双排、四幵门，后门采用与前门一样的2 级踏步尽量要宽一般为800m

34、m850mm以便成员快速进出。同时要求在第二排乘员座 位后预留安装空气呼吸器的空间，即后围板距离门立柱200醐230mm。乘员46 人。驾驶室内要配置取力控制操纵机构及配置双缸液压驾驶室翻转装置。2.1水罐消防汽车底盘的选择消防汽车必须具备良好的动力性、机动性、操纵稔定性和使川可靠性等基本性能 gb6244-86消防车通川底盘系列、形式、基本参数和技术要求屮规定的消防车底 盘部分性能参数列于表2.1:表2.1消防车底盘部分性能参数轻型屮型重型敁高车速km/h、>90>90>8060 5加速吋间（s ）<30<35>45发动机功率（hv ）>66.2&g

35、t;99.3>154.4最人总质量（z ）25810>14根据我国h前生产的各类型专用车辆的基本模式，人多是为了满足国民经济某一 服务领域的特定使用要求，主要是在已定型的基本车型底盘的基础上，进行车身及工 作装置的设计，与此同时对底盘各总成的结构与性能进行局部的更改设计与合理匹配, 以达到满足使用需求的较为理想的整车性能。因此，专用汽车性能的好坏直接取决于专用汽车底盘的好坏，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。二类欣盘是在整车基础上去掉货厢,三类底盘是从整车上去掉驾驶室与货厢，四类底盘足在三类底盘的上去掉车架总成剩 下的散件。汽车底盘的选择主要是根据专川汽

36、车的类型、川途、装载质量、使川条件、专川 汽车的性能指标、专川设备或装置的外形、尺寸、动力匹配等决定，目前，儿乎80% 以上的专川车辆采用二类底盘进行改装设计。采川二类汽车底盘进行改装设计工作重 点是整车总体布置和工作装置设计，对底盘仅作性能适应性分析和必要的强度校核， 以确保改装后的整车性能基本与原车接近pl。与齊通货车和比，消防车辆使用频率较低，但消防部队面临的任务却要求车辆必 须具备极高的完好率和可靠性，能够快速到位，持久作战。底盘作为消防车辆行走、 动力输出的基础部分，必须具备高效、可靠、持久的特点。0前网内市场上底盘的种类多、品种全，因为解放和东风系列底盘性能好，市场 保有量大，考虑

37、到消防汽车必须具备良好的动力性、机动性、操纵稳定性和使用可靠 性的基本性能;水罐消防汽车是在二类底盘的基础上进行改装而成，主要尺、r参数原则 上应于原午:底盘尺、r相同，保证性能参数与原车基本保持不变。因为水罐消防汽车比普通水罐消防车多加了一套水泵系统，所以装载质景应比 普通水罐消防车小，根据初定额定装载质景为3t,所以初选东风牌eqii26kj午:的底 盘。此毕业设计已通过答辩，详细计9,芫整说明书和全g设计图纸， 谪联系扣扣：零；1-副梁：2-止推板：3-车架纵梁图5.5止推板结构i-上托架；2-下托架：3-螺栓图5.6连接支架1-副梁；2-车架纵梁：3-止推连接板：4-后悬连接板；5-连

38、接支架图5.7支架与止推连接板的配合使用3、u型夹紧螺栓当选用其它连接装置困难时，可采用u型夹紧螺拴，但在车架受扭转裁荷最大的 范围建不允许采用u型螺栓。当采用u型螺栓固定时，为防止车架纵梁具面变形，应 在其内例讨以才块，但在消声器附近，必须使用角铁或钢管作闪衬。本设计中副梁前端形状选择图5.4中（b）形式，水罐车制动时所产生的力较大， 此总前端形状可有效防止副梁刚度的突然改变，而引起汽车车架纵梁的应用力集中。本设计连接方式选用支架与止推连接板的配合使用。5.4副车架强度刚度弯曲适应性校核 5.4.1、额定装载时整车重心作用点的求解 对主车架來说，其整车重心后移。其受力简图如下xmm13dd1

39、8307850阁5.8主车架额定装载运输重心作用简阁设定消防车在额定装载质量不，其前后轴承受的载荷相同，即龟:(5.1) r 4250x9.8 r, = r 7 = 20825 n1 “ 2li由图，可以列出：f x(4720 +1830) + f2 x 1830 = gxx = 2x f, x% = 2xf2 xx(5.2)求得3755 + 1820x22= 3698mm(5.3)5.4.2、副车架剪力及弯矩的求解山主车架重心作用简图及求得的整车重心作用点，副车架受力简图如下:1690c+1050f15240图5.9副车架额定装载受力简图将此时受力的副车架看为简支梁（见k图），以便进行强度刚

40、度及弯曲变形的校核 由下图，可以列方程组：图5.10副车架等效简支梁简图 gxac = f() xoc + fx bc gxao = fcx oc + f x bo可求得：po =cx ac-fj xbcoc(5.4)_ 4250 x 9.8 x 4190 - 0.5 x 4250 x 9.8 x 1690 524026587/v即匕大小为47412n,方向与设定的方句相同。可求得.gxao-fl x booc(5.5)4250 x 9.8 x 1050 - 0.5 x 4250 x 9.8 x 35502= -1509827即仏大小为15098n,方向与设定的方內相反。巾以上，可阃出实际的副

41、车架等效梁示意图。f0图5.11副车架实阮等效梁简图 列出弯曲剪力及弯矩方程：oa段fq(x) = fo = 26587 n(0<x<1050)(5.6)m(x,) = f0x = 26587x(0<x<1050)(5.7)ab段fq(x2) = f0-g =26587-41650 =-15072(1050<x<4190) (5.8)m(x2) = fox-c(x-331)=13786150-15072x(1050<x<4190) (5.9)bc段fqx = f0-g+f, = 5753(4190<x<5240)m (欠3) _ c

42、_ g( x -1050) + i兮575故二659&兇0(4附竹仿根据以上剪力和弯矩的求解，可以画出剪力及弯矩图如下图：265s75753j(b&s9-ism图5.12副车架额定载荷剪力图5.4.3副车架强度刚度校核对于塑性材料，其弯曲正应力强度条件为：（511）wz由=丄y max即有式中，almax梁内最大弯矩截血弯矩值；wz抗弯截面模量；iz梁截面对屮性轴的惯性矩：xnax最大弯矩截面距中性轴最远处。对与矩形副车架截面，截面惯性矩厂2 1iz=hby2dy = bh3(5.12)2即有：61274.50n m x 60 x 10-3 m"max ix60x l

43、0-3 m x (120 x 10 3m)3=425.51由于副车架设计成对称的矩形，其截而上下边缘最大抗拉应力q与最大抗压应力i相等，即有:=(%)=() = 425.5la/ptz <510mpa在所选材料的许用应力范围内。5.4.4副车架弯曲变形校核由以上知道副车架的等效简支梁形式，利用叠加法可求得梁的最大挠度ymax和最 大转角九ax，然后进行副车架弯曲变形的校核。当梁的形式为k阁所示形式时，梁的挠曲线方程为:(0 < x < a)(5.14)y=+-(r- 6eirfabl + z?)梁的转角方程为:6 ell式中，3fi=fabj + a -6ei1f作用在梁上的

44、力，规定其向卜为止，向上为负; e梁构成材料的弹性模量，e = 2ax05mpa；i为梁的惯性矩。进行叠加后求得，在消防车额定装载时，其挠度y为.y 二一5.50 x 1 (t15 x3 + 0.000274507 xlox(0<x< a)(5.15)y = -5.50 x 1 (t15 x3 + 0.000274507x1 o'6 %+ 0.012863257 xlo'6 (a < x < 1)即有最大晓度ymax:kax|:5.50xl0 = 5.50x10_,5x36003=0.000256608求得a、b w处转角(9力:49000 x 964

45、x 2914 x (3878 + 2914)- 24500 x 2842 x 1036 x (3878 + 1036) 39491040 xlo15= 1.46784x1 o'8一 49000 x 964 x 2914 x (3878 + 964) + 24500 x 2842 x 1036 x (3878 + 2842) a _39491040xlo15=-0.46897 x io-8 即梁的最大转角4ax:inax = -0.46897 x 108 度山计算的挠度和转角，参照选材的许用挠度和许用最大转角，均在许用数值之内。5.5本章小结本章主要是进行副车架计算及校核、副车架的尺寸确

46、定、副车架截而形状、前端 形状及与主车架连接方式的设计。通过以上的结构设计和力学分析，该消防车的改装 设计已经基本完成，还需要进一步对整车的性能。第6章水罐消防车基本性能参数计算专用汽车性能参数计算是总体设计的主要内容之一，其目的是检验整车参数选择 是否合理，使用性能参数能否满足要求。最基本的性能参数计算包括动力性计算、经 济性和稳定性计算。6.1发动机的动力性水罐消防汽车整车性能参数见表6.1，表6.2所示：表6.1与计算有关的整车参数表名称符号数值与单位发动机蝻大功率pem132 kw发动机最人功率时的转速2500 r / min发动机最人转矩tem700 n - m发动机最人转矩时的转速

47、2200 r/min车轮动力半径0.493 m车轮滚动半径r0.509 m主减速比k6.25汽车列车迎风而积a)4.5 m2汽车列车总质量（满载）州013245知表6.2水罐消防汽车变速器速比挡位123456倒挡蠢is6.543.9862.2491.5441.000.8146.6346.1.1发动机的外特性发动机外特性是专用发动机的外特性是桁发动机汕门仝开时的速度特性，是汽车 动力性计算的主耍依据。在外特性图上，发动机的输出转矩和输出功率随发动机转速变化的二条重耍特性 曲线，为非对称曲线。工程实践表明，可用二次三项式来描述汽车发动机的外特性， 即te = arce + bne + c（6.1）

48、式中：7；发动机输出转矩，n,发动机输出转速，（r/min ）；办、c一待定系数，由具体的外特性曲线决定。g、/?、c可由多种途径获得，如果没有所要的发动机外特性，但从发动机铭牌上知道该发动机的最人输出功率及相应转速和该发动机的最人转矩i、及相应转速%时，可用t列经验公式来描述发动机的外特性:te = tem(/hn(6.2)式中：7；,发动机最大输出转矩，n*m ，nt 一发动机最大输出转矩时的转速，r/min ；一发动机最大输出功率时的转速，r/min；7； 发动机最大输出功率时的转矩，n*m o 山式（6.1）和式（6.2）可得:(f ?p)2(6.3)b =mu)(n,-np)2如果知

49、道发动机外特性曲线时，可利用拉格朗日三点插值法求出待定系数6z、6、 co在外特性曲线上选取三个点，即（?；、） （r2、ne2）（r3、3），依拉氏插 值三项式有：=t （-2 ）（-）+t （&一一&3） +t （-"j（久-义2） h （ad -2 ）（）d （2 -）（2 -3 ）'3 （3 -i ）（3 -2）将上式展开，与（4-1）连例可得:7；!te2te,（-ne2）（nh -ne3 （2+久3）rd（"h 2 xh3 ）（2）（2 -3 ）（3 % ）（3 "（2）（2 -）（3）（久3-2）（"h+3）7；2（

50、nei+ne2）te3（6.4）e2neine3te2neine2te3e2（1 -2）（-3）（2 -）（2 -）（3 -）（-打6.1.2汽车行驶方程式水罐消防汽车在直线行驶时，驱动力和行驶阻力之间存在如k平衡关系ft=ff +匕+尽（6.5）式中：f;驱动力，（tv）;f滚幼阳力，（az） rfr-ll 7 j， v 2 v 夕，f-坡道阻力，（ao;fiv空气阻力，（ao;fi一加速阻力，（tv）。换算后的參 （an2 + bn + c）=m gfcosa-sina）cl）av2 + sm j< <z " '"（6.6）乂因为0.377r将式（6

51、.7）代入式（6.6）并整理后，可得：smj = av + bva + c, + c2（/cos<7 + sin<z）（6.7）（6.8）式中0.142r2r6/0.377 rrd-cda(6.9)c2 =as6.1.3动力性评价指标衡量汽车动力性能的评价指标宥三个。即最高车速、最大爬坡度和加速性能191、最高车速根据最高午速的定义，有a=0，j=0,由式(6.8)可得：av; + bva+ci+c2f = q将滚动阻力方程式代入上式，可得：av(b + kc2)va+(cc2f) = q所以令d = v(5 + c2)2-4a(c1+c2/0)(6.10)乂因a<0，(b

52、+ ac2)0,可确定专用汽车的最高车速为v«max =(b + kc2、-d 2a(6.11)2、最大爬坡度当汽车以最第挡稳定速度爬起时，>0，/«/0,则由式(6.8)可得：av + bva +c, + c2 (/0 cos a + sin z)= 0(6.12)将上式两边以v。为自变量求导，可得：2av + b + c, (-/0 sin a + cos<z)= 0当1 = 0时，a取最大值，此时：v(l=dva2a代入式(6.12),可得:对上两式整理可得:/0 cos a + sin6rb2 -4ac4acb2 -4ac4 ac(6.13)(1 + /

53、o2)sin2 a - 2£sindz + (£2 - /02) = 0sin ae 土九小+ f:-ei + z)2因为实际上滚动阻力总是存在，并.ft滚动阻力系数愈大，汽车爬坡能力愈 小，所以上式中应取负号，又因+上式可简化为= arcsin(£ -(6.14)式中：imax专用车辆的最大爬坡度，20%3、加速度专用车辆在t坦路面上的加速度的计算公式如下smafav>bv/+c1+c2(/0 + 0)1(6.15)专用车辆在某一挡位加速过程中最大加速度可由y = /(vrt)的极值点求出令:daom(,2ava+b-kc2 = qb 4- kcj2a但可

54、得水罐消防汽车在该挡加速吋的最人加速度niax (m / s2)如卜*maxdm(6.16)2a“max = 4.56.1.4整车动力性计算1、确定动力性计算所需的有关系数系数/、/、/0、/:和；的确定结果如表6.3所列，回转质量换算系数如表6.4 所列：表6.3动力性计算需确定的有关系数名称符号数值发动机外特性修正系数a0.90直接挡时传动系效率0.90其它挡吋传动系效率70.87空气阻力系数co0.04滚动阻力系数/o0.0086k0.000148表6.4质量换算系数5的计算结果挡位123456倒挡52.7811.8041.3481.1931.1281.12.5972、确定发动机外特性曲

55、线的数学方程采用前面介绍的拉氏三点插值法来拟合该发动机的外特性曲线。首先在发动机外 特性图上和表6.1屮选择三点有代表性的坐标值，即ne = nt - 2200r/minw 700n mne2 = 21()0r/minte2 = 680n mne3 = np = 2500r/minte,=tp= 95499549x- = 519n*m 2500然后利用公式(6.4)计算系数61、/?、为方便计算，记700(-2)("h -(2100-2200)(2100-2500)= 0.3606x10-3680(2 -)(2 -)(2200-2100)(2200-2500)= -0.8425x10a3te,365(ne3-nei )(n,2)(2500-