毕业设计论文三吨绿化洒水车设计车架改造及后悬架校核含全套CAD图纸

1、三吨绿化洒水车设计（车架改造及后悬架校核）摘 要绿化洒水车具有除尘、清洁路面、植被和降温等作用，是城市绿化建设和卫生建设的专用汽车，随着人们对环境要求的不断提高，具有良好的市场前景。这次设计的绿化洒水车（三吨载重），是在选择通用二类底盘的基础上，对它作了一些改动。在设计中，主要完成了变速箱总成的改动，取力器总成的设计、水管总成的设计、水箱总成的设计和各总成的位置布置，而且保证了改动后的洒水车具有良好的动力性、操纵稳定性和行驶平稳性。在总体设计中，参考了专用汽车的一般改装原则和要求，按照改装要求，结合选择的通用底盘，主要完成了各总成具体位置的安排、前后轴轴荷的合理分配、随车质心位置的确定和主车架

2、的改装工作。在确定随车质心位置和前后轴轴荷分配时主要计算了各总成的质量和质心位置，然后用公式计算出洒水车整体的质心位置和前后轴轴荷，并根据设计要求进行了验证；车架改动中主要确定了联接件和车架的联接形式，然后根据强度计算改装车架是否满足设计要求，因为后轴的载荷较大，主要计算了后悬架的强度和轮胎的负荷状况。最后校核主要联接件螺栓（副车架和主车架联接螺栓以及水泵底座和主车架联接螺栓）的强度，保证主要部件的可靠性。关键词：底盘，车架，悬架，轴荷目 录第一章 前言.1第二章 洒水车总体设计.3§2.1设计的特点和要求 .3§专用汽车设计的要求.3§总体布置的要求.4

3、7;总体参数的要求.4§2.2 车型选择和各总成参数的确定.6§车型的选择.6§ 各总成参数的确定的依据.6§2.3各总成质量的计算.7§原车底盘到前轴距离的计算.7§水管总成质量的计算.7§工作台质量的计算.7§水箱总成质量的计算.8§2.4 轴荷和质心位置的确定.9§2.5主车架改装注意事项.11§2.6主要部件的校核.12§ 后轮负荷的校核.12§ 后悬架钢板弹簧的校核.12§ 主车架强度的校核.13§ 水箱联接螺栓的校核.16§

4、 水泵螺栓组的校核.18第三章 变速器改装与设计.21第四章 取力器的设计.26第五章 水管的设计.28第六章 水罐的设计.29第七章 成本的核算.36第八章 结论.37参考文献.38致谢.39第一章 前言洒水车是城市建设卫生专用车，主要用于大中城市、公路养护部门和基建工地的洒水、喷雾、降温、扑尘和压水冲洗脏物等作业，也可远距离运水、灌水，必要时亦可用于消防，另外还可以装备特殊装置（如药物喷洒、园林绿化等）。可见洒水车的功能在城市卫生建设中的作用不可低估，而且特别是随着人们环保观念的转变，提高了对清新环境的要求，近来国家倡导建设卫生城市，以及2008年绿色奥运的理念，洒水车的作用便凸现出来。可

5、见，洒水车的潜在市场需求相当大，但是纵观国内外的洒水车生产市场，它们在技术领域呈现各自不同的特点。总的来说，国内洒水车生产主要存在以下问题：技术水平有限、专用底盘缺乏、开发能力薄弱；对于国外生产市场，如美、日、德等发达资本主义国家，他们是在系列化、通用化、标准化的基础上按用户的定单进行、设计和生产，具有极强的市场应变能力，而且底盘生产厂商按洒水车生产厂商的要求加工生产专用底盘，开发能力较强。我国已加入WTO，国内市场必然受到国际市场的冲击，国内的洒水车厂商如不采取积极的应对措施，必然会在市场竞争中不是失掉市场份额就是被淘汰。因此，不论从洒水车的功能，还是潜在的市场需求，以及开发的价值上，其都具

6、有良好的发展前景。洒水车是装有专用罐型容器的专用汽车，具有吸水、洒水的功能。正规生产厂家一般采用汽车生产厂家的汽车底盘进行改装、安装专用装置生产而成。洒水车的总载质量和主要布置参数必须符合原汽车制造厂的有关规定。一般洒水车的结构由汽车底盘、水箱总成、传动总成、水泵管路和操纵系统组成。一、水箱总成洒水车的水罐一般由罐身、支撑腿、人孔以及内部隔仓、防波板等部分组成。水罐通常用钢板卷制焊接加工制作，形状可以是圆形、椭圆形或方形等，具体情况要依据最大容积、重心高度等技术参数加以确定。二、传动总成二类底盘汽车专用装置的动力来自汽车发动机，这决定了洒水车专用装置的动力也必须取自汽车发动机，否则必然要增加改

7、造投资。传动总成的作用是将汽车发动机的动力传输给水泵，并满足水泵的转速和旋向要求，一般是从汽车的变速箱取力，通过取力器来满足水泵转速和旋向的要求。三、水泵管路总成为了满足洒水车的功能，洒水车的水泵管路总成必须具有吸水-水罐和水罐-洒水的双重传输功能，洒水时既可以前喷，又可以后喷或者同时喷洒，并具有一定的洒水压力。四、操纵系统总成洒水车的操纵系统总成包括两大部分，取力箱挂档操纵和水泵吸水洒水操纵。依据自卸汽车取力箱挂档操纵方式，洒水车通常采用气动操纵方式，吸水洒水主要采用手动操纵方式，通过控制阀来决定水的流向，达到吸水和洒水的目的。第二章 洒水车的总体设计§2.1设计的特点和要求

8、67;专用汽车设计的要求洒水车属于专用汽车的一种，因此要设计好洒水车，需要了解一些专用汽车的设计特点和要求。专用汽车除了具有基本型汽车的功能外，它还装有专门的设备具有某些专用功能。因此专用汽车的设计尽管与基本型汽车设计有许多共同的之处，但由于具有专用功能的要求，在专用汽车的设计、专用设备设计等方面，都具有自身的特点。专用汽车的设计特点和要求可概括为：1、专用汽车产品具有多品种、少批量的特点。因此专用汽车的设计多采用定型的基本底盘（如二类底盘、三类底盘）上进行改装设计。这样就需要掌握国内外汽车产品的生产情况及有关资料。根据要设计的专用汽车的功能和性能指标等要求，即可在功率匹配、驱动方式、外行尺寸

9、、传动方式以及结构布置等特点进行优选和比较，从而确定选用某种基本型汽车底盘作为专用汽车改装设计的基础。对于不能直接采用二类底盘或三类底盘进行改装的汽车，也尽可能的选用定型的总成和部件（包括专用装置）进行设计，以缩短产品的开发周期和提高产品的可靠性。2、专用汽车的设计主要以保证获得优异的专用功能为主要目标，并同时考虑汽车基本性能的发挥。在必要时将适当降低一些汽车底盘的性能，以满足实际的某种专用功能的要求。专用汽车设计的主要工作在于总体设计和专用装置的设计（或选型）。选择好改装设计的汽车底盘，选择或设计好专用装置，以达到理想的匹配和合理的布置。3、针对专用车的服务面广和产品生产品多、批量少的特点，

10、专用汽车的设计应考虑产品系列化，即根据用户的特殊需要而能较方便的作出定型。与此同时对专用汽车零部件的设计，尽量标准化和通用化，即最大限度选用标准件，或选用定型产品的通用零部件，最大限度的减少自制件。4、基于专用汽车小批量的生产特点，专用汽车设计中某些自制件，应遵循单件小批生产工艺，设计时要尽量考虑通用设备加工的可能性。5、专用汽车应满足有关车辆交通安全法规的规定，对于某些特种车辆，如油田修井车、矿用自卸车、重型半挂车等，则作为特定的作业环境的特种车辆来处理。综上所述，专用车的设计有自身的特点和要求，专用汽车的设计既要考虑到作为汽车设计的要求，更要以获得优异的专用性能为主要目的。要使汽车底盘和专

11、用装置合理匹配，构成一个理想的整体，使汽车的基本性能和专用性能都得到充分的发挥。§总体布置的要求在洒水车总体设计时，应该考虑到以下的几个要求：1、 应有利于洒水车专用功能的充分发挥；2、 应满足汽车底盘性能的要求。例如，轴载质量的分配对于汽车的行驶性能有重大的影响，而洒水车的总体布置是决定轴载质量分配的关键因素。因此在洒水车的总体布置完成后应对其进行轴载质量的校核，看它是否满足汽车底盘的性能要求。3、 应满足有关法规的要求。例如，有关法规对汽车的长宽高以及最大轴载质量都有具体的规定。4、 应避免专用装置引起集中载荷。在洒水车的总体布置中特别注意水箱总成的位置布置，因为其是满载时影响轴

12、载质量分配的重要部件。5、 应尽量减少对汽车底盘各总成的改动。洒水车由于其专有设备及其功能的要求，需要对底盘上部件总成的结构和位置进行必要的改动，如果改装不当，不仅会增加成本，而且还会影响洒水车专用功能的发挥。洒水车对汽车底盘最重要的改动是变速箱的改动，以满足水泵功率的要求，再者就是水箱在底盘上的布置，保证前后轴载质量的合理分配，还有取力器的布置。6、尽量减少洒水车的整车整备质量，提高其工作性能。§总体参数的要求洒水车的总体参数包括总体布置参数和整车性能参数，在选用参数时应考虑其专有功能、使用条件等因素。洒水车的总布置参数包括外廓尺寸、轴距和轮距、前悬和后悬以及质量参数等。对于外廓尺

13、寸，世界各国对运输车辆均有法定限制，我国法规规定：车辆高不超过4m，车宽不超过2.5m，外开窗、后视镜等突出部分距车身不超过250mm，车辆长对货车不超过12m，半挂车不超过16.5m，全挂汽车的列车不超过20m。轴距和轮距是影响汽车基本性能的主要尺寸参数。轴距减少可提高机动性，减少纵向通过半径（纵向通过角），提高通过性。但轴距过短，导致制动或上坡时轴载质量转移增大，使汽车的制动性和操纵稳定性变坏。轮距对汽车的机动性和横向稳定性有较大的影响。取力器的传动比应根据洒水车的水泵的转速、功率和发动机外特性来选择，其基本原则是，在满足水泵所需功率的前提下，选择较低的发动机转速和较高的发动机功率，此时发

14、动机的燃油经济性较好。质心位置及轴载质量的分配。在选择洒水车的质心位置及轴载质量时应满足以下条件：轴载质量不得超过法规的规定。根据JT701-88公路工程技术标准对各种汽车的轴载质量做了明确的规定（参考下表）。汽车最大总质量（Kg）10000150002000030000前轴轴载质量（Kg）3000500070006000后轴轴载质量（Kg）700010000130002×12000要求质心位置尽可能低。从汽车行驶的稳定性考虑，质心的高度应满足以下条件：保证汽车不发生侧翻： ；保证汽车不发生纵翻： 。式中：B汽车轮距； 汽车质心到后轴中心的距离； 汽车质心高度；路面附着系数，一般取=

15、0.70.8。§2.2 车型选择和各总成参数的确定的依据§车型的选择本次设计的三吨洒水车选用的汽车是NJ1061BLD131，它的整车技术参数如下所示：整备质量（Kg） 2660装载质量（Kg） 3450空载轴荷分布（前/后）（Kg） 1464/1196满载轴荷分布（前/后）（Kg） 2201/3909总质量（Kg） 6110外形尺寸（长×宽×高）(mm) 5995×2706×2319轴距(mm) 3308最小离地间隙（cm） 240 前悬/后悬（） 1035/1457接近角/离去角（°） 34/18前/后轮距（） 1584

16、/1485最高车速（km） 80额定条件下油耗 11.5最大爬坡度（%） 30最大驻车坡度（%） 20轮胎规格 7.00-20§ 各总成参数的确定一、 变速器总成的参数确定依据本次洒水车的设计主要是在原有二类底盘的基础上，按照洒水车洒水量的要求，通过改变原有变速器一、二档的传动比，使其增加来增大扭矩；然后通过取力器从变速器中间轴常啮合齿轮取力，通过传动轴从而带动水泵工作。设计要求洒水量。二、 取力器总成参数的确定依据取力器在变速器上有多种布置形式，如前置、中置和后置式，本次的取力器设计从变速器的中间轴常啮合齿轮上取力，它的输出转速是根据水泵的额定转速确定的，并输出水泵所需的额定功率，

17、其中水泵的额定转速是1450，额定功率是6.2Kw。三、 水管总成参数的确定依据水管系统的设计是根据洒水车要求的性能技术参数和水泵的流量了确定，其中洒水车的喷洒宽度是 8m,高压水炮的喷射高度是30m，另外还要考虑到水管的抗压能力和密封性能，满足0.51.5kpa无泄漏检验。四、 水箱总成参数的确定依据水箱的设计上户吨位是三吨，实际设计容量是四吨，在设计时不能大于所选车型的长、宽、高（5995×2076×2319），并进行密封性实验，满足2024kpa大气压无泄漏的检验。§2.3各总成质量的计算§原车底盘到前轴距离的计算由轴距=3308mm ,空载轴荷分

18、配（前/后） 1464/1196()，则由力矩的平衡： （2-1）得 ： =1487mm。§水管总成质量的计算水管采用输送液体用冷拔无缝钢管（GB8163-1987），外径为68mm， 壁厚1.5mm，每米的理论质量为： =2.46kg/m；管路系统的总长度 =15.7m。故其理论质量为： （2-2） 38.4kg§工作台质量的计算1） 工作台底版采用花纹钢板（GB3277-1991），基本厚度为5mm的菱形花纹钢板，每平方米的理论质量=42.3kg/，工作台的实际长度=1.09m，宽为d=0.7m。所以其质量为：=42.3×1.09×0.7=32.3；

19、2） 工作台的钢管用直缝电焊钢管（GB13793-1992），外径为10，壁厚1，每平方米的理论质量=0.222/m，外径为25，壁厚1，每平方米的理论质量=0.592/m。外径为10的钢管长度l1=4.7m,其质量是：；外径为25的钢管长度l2=9.2m，其质量是：=0.592×9.2=5.45；3） 与主车架联接的联接件采用热轧钢板（GB709-1988），基本厚度5，每平方米的理论质量=39.25/，有两个联接件，每个的长为1.04m，宽为0.125m。其质量是：=2×39.25×0.4×0.125=3.93；则工作台的总质量是：=+ （2-3）=

20、32.3+1.04+5.45+3.93=42.7243。§水箱总成质量的计算水箱的材料是Q235，厚度是5，密度=7.85/。水箱是椭圆形，它的长径a=1.4m，短径b=1.1m，长为=3.4m。1） 水箱圆柱面的体积是，由下式： （2-4） =0.0665；2） 两侧椭圆面和两个隔板的体积由下式： （2-5） =；故水箱材料的总体积是： =0.0907； （2-6）则水箱的质量是：=712。 （2-7）§2.4轴荷和质心位置的确定洒水车的轴荷对其操纵稳定性有重大的影响，经过计算确定各总成的质心位置如下表所示：序号总成名称质量（）距前轴的距离（m）距地面的距离（m）1底盘总

21、成26601.4870.552水箱总成38002.541.413水泵501.550.574取力器总成300.810.565备胎1254.590.456工作人员65×3=19501.257工作台434.590.838水管总成321.650.61质心位置和轴荷质量的计算如下式： （2-8） （2-9） （2-10） （2-11）式中： -第i个总成的质量；-轴距(3308mm)；-前轴轴载质量；-后轴轴载质量；-第i个总成的质心距前轴中心线的水平距离；-第i个总成的质心到地面的距离；-整车质心的高度。则：=2.096m；=1.041m；=2541；=6935-2541=4394；即洒水车

22、的质心位置是（2.049,1.041）。满载状态下前轴的轴量占总质量的百分数为：a=×100%=36.6%。对于平头货车，前轴的质量一般占总质量的30%以上，符合轴载性能的要求。从汽车行驶的稳定性考虑，质心的高度应满足以下条件：保证汽车不发生侧翻： ；保证汽车不发生纵翻： 。式中：B-汽车轮距； 汽车质心到后轴中心的距离； 路面附着系数，一般取=0.70.8。 由于B=1584/1485（前后轴的轮距）；=-=3308-2096=1212mm；=0.713；=1.164。故洒水车不会发生侧翻和纵翻；各总成的位置安排总体上满足要求。§2.5主车架改装注意事项水箱总成是洒水车上

23、的一个重要部件，它的装配要对主车架进行一些改装。而主车架是受载荷很大的部件，除承受整车静载荷外，还要受到车辆行驶的动载荷，为了保持主车架的强度和刚度，在改装主车架的时候需要注意一些基本的事项，具体要求如下。在主车架上钻孔和焊接时，应避免在高应力区钻孔和焊接。主车架的纵梁高应力区在轴距之间纵梁的下翼面和后悬上翼面处。因为这些部位受力较大，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的地方需要钻孔或焊接时，应注意尽量减少孔径，增加孔间距离，对钻孔的位置和规范如下表所示：尺寸重型车中型车轻型车孔间距A706050B504030C504030孔直径151311禁止在纵梁的边、角区域2025处

24、钻孔和焊接，因为这些区域极易引起车架早期开裂，严禁将车架纵梁和横梁加工的翼面加工成缺口形状。按照以上的要求，三吨的的洒水车属于轻型车，在改装主车架的时候严格遵守以上的规范，保证主车架的强度和刚度。§2.6要部件的校核§后轮负荷的校核后轴满载时的负荷为=4394，后轴有四个轮胎，轮胎类型是7.00-20-10PR，外径是904mm，断面宽度200mm，气压，每个轮胎负荷是1285，所以四个轮胎的负荷是m=51404394，满足轮胎负荷的要求。§后悬架钢板弹簧的校核后悬架的形式是纵置半椭圆钢板弹簧，并带有副钢板弹簧的的非独立悬架，主钢板弹簧长，前端长，后端长，宽，厚，

25、共有片，副钢板弹簧长，片，弹簧固定点到地面的距离是。汽车驱动时，后钢板弹簧承受的压力最大，其前半段出现最大应力由下式计算： （2-12）式中：-作用在后轮上的垂直静载荷；-驱动时后轴转移系数，对货车=1.101.20；-道路附着系数，=0.70.8；-钢板弹簧总截面系数；-钢板弹簧宽度；-钢板弹簧主片厚度；已知=，=70，=9，=，取=1.15,=0.71则：，后主钢板弹簧的许用应力是，后悬架满足强度要求。§主车架强度的校核在校核洒水车的主车架的强度前做以下几点假设：纵梁为前后轴上的简支梁；空载时全部质量均布在左右纵梁上，满载时的有效载荷则均布在水箱全长上；所有作用力均通过截面的弯心

26、（忽略不计局部的扭转产生的影响）。整车整备质量由底盘总成、水箱总成、取力器、备胎、工作台、水管系统和工作人员组成：=2660+712+50+125+195+43+35=3717 水箱的设计容量是4吨，实际满载时装水=3吨。载荷工况如下图所示：其中 ： =24284N=g=29400N一、 确定最大弯矩根据图中所示载荷工况，可求得支反力为： ； （2-13）在前轴至后轴的这一段距离的纵梁的弯矩为：； （2-14）对1-6求导并令=0，即：=0； （2-15）由1-7得： ； （2-16）将a=1.035m、b=1.457m、=3.4m、=2.958m、=0.442m、=3.308、 =5.9m，

27、代入（2-13）、（2-16）中得：22141N1.638m把它们代入1-6中得：14391二、纵梁弯曲强度的校核如上图所示，把槽钢分为三部分，、的形心分别是（3.5,16.675）、（0.325,8.5）、（3.5,0.325）。这三部分相对与y轴的惯性矩由下式：；式中：-原对称图形相对于yc轴的惯性矩；a -y轴与yc轴的距离；A-图形的面积；=0.65×7=4.55=；=0.65×15.7=10.205； 则：=；=；则：；因为最大弯矩通过纵梁的弯心，所以纵梁的抗弯截面系数为： ；最大弯曲应力是：74.8Mpa；主车架弯曲强度的条件为：式中：-纵梁的最大静弯曲应力；-

28、纵梁材料的许用应力；-动荷系数，一般=34.3。我国汽车行业多用作为主车架的纵横梁材料，它的屈服极限是353Mpa。洒水车多在城市的公路上作业，根据其作业条件取=3.4。则：103.8Mpa74.8Mpa所以改装后的洒水车的主车架弯曲强度满足材料要求，设计合适。 §水箱联接螺栓的校核洒水车在起步、加速、制动、和减速的时刻，水箱螺栓组承受水平方向的惯性力的作用。因为与主车架相联接的螺栓是铰制孔螺栓，螺栓与孔壁之间无间隙，接触表面受挤压，在联接结合面出，螺栓杆则受剪切。因此，分别按挤压和剪切强度条件来计算。计算时，假设螺栓杆与孔壁之间的压力是均匀分布，又因为这种联接所受的预紧力很小，所以

29、不考虑预紧力和螺纹摩擦力矩的影响。螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为： （2-17）螺栓杆的剪切强度条件为： （2-18）式中：-螺栓所受的工作剪力，单位是N；-螺栓剪切面的直径（可取为螺栓孔的直径），单位是mm；-螺栓杆和孔壁挤压面的最小高度，单位是mm,设计时使=1.25；-螺栓或孔壁材料的许用挤压应力，单位是Mpa；-螺栓材料的许用切应力，单位是Mpa。假设洒水车以0.6g的加速度起步，则因为水箱满载时大概为3800，则此时螺栓组的总载荷是3800×0.6g=22344N。洒水车螺栓组的受力如下图所示：一、 螺栓组受力分析共有4个联接止推板，每个止推板上有6个铰制孔螺栓，每个螺栓的受

30、力相等，则每个螺栓受力是：931N；二、 螺栓直径的确定及校核选择螺栓的材料为45钢，性能等级为4.6级，查得屈服极限240Mpa，屈服安全系数为1.5，剪切安全系数为4。则屈服极限是=Mpa；剪切极限为 =60Mpa。由式（2-18）得：=4.445mm。洒水车上的螺栓选用M10的铰制孔螺栓，满足剪切强度的要求。又在设计时用的止推板的厚度=6mm，故=6mm。此时螺栓杆与孔壁的挤压极限是：=15.5Mpa故挤压强度也满足要求。§水泵螺栓组的校核在静载荷的作用下，水泵螺栓组受水泵的重力，底座的重力的作用，水泵重50，底座钢板采用GB709-1988的钢板，厚度为6mm的这种板料的理论

31、质量 =47.1，则底座的质量是：=47.1×(0.33+0.36)×0.2=6.5。一 、受力分析螺栓的受力如下图所示： 在的作用下，螺栓主要横向力和倾覆力矩的作用。=（50+6.5）×9.8=553.7N；=17.5=553.7×17.5=9689.8N·cm；在的作用下：上排螺栓受的轴向力为：=N；下排螺栓受的轴向力为：=N；所以下排螺栓受的轴向力较大，需要强度校核。在横向力的作用下，底座联接面可能产生滑移，根据不滑移的条件：式中：-联接面螺栓总数；-接合面摩擦系数；-单个螺栓预紧力；-接合面的轴向力，这里取=293.6N；-防滑系数，一

32、般=1.11.3；-接合面的横向力，这里=553.7N。查得=0.14，并取螺栓的相对刚度=0.2，则=0.8，取=1.2。则每个螺栓的预紧力为：=N；取=1000N。则每个螺栓所受的总拉力为：=1058.7N。二 、确定螺栓的直径选择螺栓的材料为45钢，性能等级4.6级，查得材料的屈服极限=240Mpa，安全系数为=5，故螺栓的许用应力为=48Mpa。由下式求得螺栓危险截面的直径（螺纹的小径）为：=6.042；按普通螺纹的基本尺寸标准（GB196-81），选用螺纹公称直径d=10，螺纹小径=8.3766.042。三 、校核螺栓接合面的工作能力联接接合面上端的挤压应力不超过许用值，以防止被压碎

33、。；式中：-接合面的有效面积，此时=10×20=200；-接合面的弯曲截面系数，此时=333.3。则：=58.4=0.584Mpa。查得=0.8×240=192Mpa>>0.584Mpa，所以接合面的上端不会被压碎。接合面的下端应保持一定的残余应力，以防止底座受力时接合面产生间隙0，由下式：=-0.240，所以预紧力有些小，应是0求得：1008.1N，取=1200N。这时每个螺栓的总拉力是：=1200+0.2×293.6=1258.7N；此时螺栓危险截面的小径是：=6.558，所以选用的M10的螺栓仍合适。由于预紧力的变化不大，而接合面的许用挤压应力较

34、大，底座接合面处仍不会被压碎，接合面处不会产生间隙。四、 校核螺栓预紧力是否合适 对碳素钢螺栓要求的预紧力如下式： （0.60.7）； =55.102； 取预紧力下限 0.6=0.6×240×55.102=7934.6N，所以预紧力满足要求。 第三章 变速器改装与设计洒水车变速器改装的目的是根据洒水量的要求而进行的，主要是通过增加原变速器一、二档的传动比，从而降低车速，通过取力器给泵提供功率，达到洒水的目的。§3.1 、档传动比的确定跃进NJ131型的具体参数从有关手册查得如下：变速器型号为CAS5-20；变速器各档传动比:表3.1 变速器各档传动比1档2档3档4

35、档倒档640309169100576排档位置：图31 变速器排档位置主减速比： =6.67；最高车速80，最低稳定车速45，最低经济车速40，最大爬坡度1640；发动机结构参数NJ70L型，最大功率,最大扭矩；轮胎：普通斜交胎7.0020,断面宽度200mm,外直径904。从常用泵智能选择与查询手册选择泵 650Z60/32，其具体参数下表：表3.2 泵650Z-60/32的参数Q/(m/h)H/m轴功率/kw60326.2选择洒水宽度h=8，洒水量 q=1.03，则：hqvt=Qt v=7.0再选择洒水宽度h=8，洒水量 q=0.48，则： v=15因为发动机工作范围 14003300取n=

36、2000,并计算传动比 µ=0.377 =0.377一档 =0.377 =0.377 =7.02二档 =0.377 =0.377 =3.27§3.2 、档齿轮齿数的确定齿轮的计算： 档齿轮Z，Z的计算：ZZ=54=i=6.81=3.76 3.76 Z+ Z=54 Z=11.34,取Z=11, 则Z43。档 7.00（）。档齿轮Z，Z的计算：ZZ=59=i=3.27=1.81,1.81 Z+ Z=59, Z=20.99,取Z=21,则Z=38。档 3.27（）。改装后的变速器各档传动比参看表（3.3）。表3.3 改装后变速器各档传动比1档7.0（）2档3.27（）3档1.63

37、4（）4档1倒档7.2 （）计算各齿轮参数见表（3.4），中间轴式四档变速器简图见图（3-2）。表3.4 各档齿轮参数表：名称Zd=h=mhh=m(h+c)d=d+2hd=d-2h常啮合2160.032.53.12565.0353.7838108.622.53.125113.62102.371档1134.592.753.437540.0927.71543135.202.753.4375140.70128.3252档2160.032.53.12565.0353.7838108.622.53.125113.62102.373档2880.032.53.12585.0373.783188.612.53

38、.12593.6182.36倒档1721.252.53.12547.536.2530752.53.12580.068.7545112.52.53.125117.5106.25图3-2 中间轴式四档变速器第四章 取力器设计§4.1取力器工作原理本次设计的取力器为变速器侧盖取力。由取力机构齿轮箱、操纵机构、传动轴、一级增速齿轮箱等组成。取力器壳体（21）由定位销（2）定位，用螺钉（6）紧固在洒水车变速器的侧下方。滚针轴承（4）套在轴上，输入齿轮（3）与变速器中间轴上的齿轮长啮合。图示位置为取力器空挡位置。此时，发动机工作，变速器也工作，但由于输出轴大齿轮（17）是安装在滚针轴承上，只能绕

39、输出轴（18）空转，动力不能由输出轴传出，水泵不工作。当操纵洒水车驾驶室内仪表板上的手动气阀，给取力机构汽缸（11）供气时，压缩空气进入汽缸（11）推动活塞杆（15）向前移动。通过拨叉（16）将啮合套（20）向左推移，使之与小齿轮（19）啮合。由于啮合套与输出轴花键配合，动力便从变速器经输入齿轮、输出齿轮、啮合套、输出轴、万向节传动轴、一级增速齿轮箱传给水泵，使之工作。此时，发动机的转速为2000r/min，水泵的工作转速为1450r/min。若操纵手动气阀使汽缸放气，在弹簧（13）的回力作用下，拨叉带动啮合套脱离小齿轮，动力被切断，水泵停止工作。取力器图如下所示：§4.2 取力器的

40、设计计算：一 、已知基本数据（1）、发动机：最大功率：62.5kw；转速：（2）、变速器：一轴常啮合齿轮；中间轴常啮合齿轮；模数；螺旋角（3）、水泵：轴功率：6.2kw；转速：二 、有关参数选择 ； 变速箱内常啮合齿轮的传动比：。然后就可以确定取力器齿轮的模数和齿数。第五章 管路设计在水泵系统的设计中往往对流体阻力因素考虑不周或忽略不计，使水泵的性能达不到额定值。流体在管壁壁面的附着力及流体分子间的相互吸引力的这种特性使流体经管道截面上的各点的流速不同。管道中心处的流速最大；越靠近管壁的流速越小，在管壁处的流速几乎为零。而且，激流的流体内部会形成大小漩涡，流体质点的速度大小和方向也会发生急剧的

41、变化而会损失掉流体的能量。流体具有的这种粘滞性是产生流体阻力的内因，而受流体条件的影响是产生流体阻力的外因。本设计管路一般由直管、管件（三通、弯头等）、阀件等组成。一、确定直管内径和管材的选定管径主要取决于流量和流速，不同流体介质的流速不同，而且还要考虑液体在层流、紊流时管路中产生的气蚀、气穴、噪声，因为本次设计为洒水车管路的设计，计算时全部按照紊流计算。经过计算选取直管的内径为65，选取直通管材料为镀锌钢管。 二、管路工作原理洒水车管路总成的布置必须满足工程需要的特点，即停车吸水，行车洒水过程前喷/后喷或者前后同时喷洒的要求，并且具有洒水管路压力保护装置等。管路布置如图（5-1）所示：阀门1

42、、3关闭2、4打开为吸水作业；阀门1、3打开，2、4关闭为洒水作业。图51 洒水车管路总成布置水罐隔板的作用不可忽视，其作用大体上可分为两点：1. 隔板可以起到削弱洒水车在行走过程中水罐中水摆动所引起的冲击力，对行车起到了安全保护作用。2. 隔板与水罐体采用焊接形式连接，同时也起到了对罐体的辅助支撑作用。 （a） 水罐盖截面图 (b) 水罐盖俯视图对水箱附属结构的设计1. 水罐两端及后端扶手的设计为保证工作人员的安全，将水罐扶手的最外端栏杆的直径设为30，将其中的支撑栏杆设计为。为了整车的外观造型，所以将扶手设计为大角度圆弧造型。2.工具箱设计如图（6-4）所示，为了方便洒水车喷洒部件工具的方

43、便使用和存放，所以设计个实用的工具箱非常有必要。图6-4工具箱外形图工具箱一般是用来存放洒水车加水时用的软管和消防用管路。将工具箱设计在洒水车水罐的两端偏下的位置，一是方便使用，二是为了整车造型美观。§6.4副车架的设计洒水车的各种专用装置都直接或间接地安装在汽车底盘车架，简称主车架上, 即主车架是专用汽车上专用装置的主要承载构件。设计中，为了防止主车架纵梁的应力集中，使纵梁载荷均匀分布，一般在专用装置与主车架之间采用副车架过渡。通过近几年使用情况的调查发现，洒水车副车架出现裂纹、断裂及焊缝撕裂现象是使用中存在的主要问题，而副车架的载荷分析是否正确、结构设计是否合理，则是产生这些现象

44、的重要原因。一、副车架的结构分析为防止副车架纵梁出现的裂纹、断裂及焊缝撕裂现象， 特对其进行了副车架所受的静载荷、动载荷和疲劳破坏三方面进行分析。（1）静载荷分析副车架所受的静载荷主要有焊接应力和静弯曲应力等。a. 焊接应力副车架在焊接加工过程中产生的焊接应力对其缝的强度及冲击值都有较大影响，特别是三项应力中的部位，极易产生裂纹。若焊接尺寸过长、焊缝不匀，均可使焊接应力增大。焊接应力影响较大的部一般出现在纵梁焊有腹板处，如图（6-5）所示。 b. 静弯曲应力腹板在洒水车设计过程中，设主车架纵梁与副车架纵梁为一整体简称组合梁 ，水罐及其附属构件自重的合力G均匀作用在组合梁上面， 使后桥支点 0

45、的两边有向下弯曲的趋势，即载荷和参看图（6-6），支点后边的载荷通过洒水车后端支座传至副车架。图6-5 副车架简图 图6-6 静载荷分析由此可知，汽车大梁与副车架纵梁在后桥部位承受较大的弯曲应力，其后悬越长，弯曲应力越大。此外作用在组合大梁的垂直载荷在偏离各自的弯曲中心时，除产生弯曲应力外，还会产生扭转变形。（2） 动载荷分析汽车在行驶过程中，上述的弯曲应力与扭转应力都将变为动载荷，即出现动弯曲应力和扭转应力，其值将比静载荷大 34 倍。另外,行驶路面的好坏以及载荷分布不均匀，也使副车架纵梁产生严重的扭转变形。一般来说，在副车架纵梁所受的弯曲和扭转复合应力中，扭转应力是主要的，其值将随副车架装

46、置条件的不同而有显著变化。如纵梁在装有加强腹板的地方扭转应力会减小，但在它们的交界处刚度变化的地方扭转应力会增大。（3）疲劳破坏分析疲劳破坏是由于构件外部形状的突变以及材料不均匀等原因，使构件某些局部应力特别高。而汽车是一个复杂的多质量振动系统，振动意味着交变应力长期重复出现，在交变应力的作用下，应力较高的点或材料有缺陷的点逐步形成了裂纹。当裂纹扩展到一定程度时，遇到偶然的超载冲击，构件就会沿薄弱的截面发生突然脆性断裂。由于洒水车在行驶中其副车架的受力情况比较复杂，结构设计时，必须针对其受力情况进行合理布局。否则副车架即会出现裂纹、断裂及焊缝撕裂等缺陷，严重影响洒水车的使用寿命。二、副车架的结

47、构设计了解了副车架的受力情况，则可在副车架的设计中采取相应措施，最大限度地避免副车架产生上述各种缺陷。副车架的设计应从两方面考虑其结构， 一是副车架对主车架强度的影响，二是副车架自身的强度问题。(1)副车架纵梁（简称副梁）的前端形状为避免副梁前端刚度的突然变化对主车架造成的应力集中，同时为防止汽车制动时和满载时副车架对主车架冲击而产生的附加集中应力，通常在设计中将副梁的前端做成逐步过渡的形式，如图（6-7）所示。图6-7 副梁前端形状（2）腹板的采用副车架纵梁多数采用槽形截面在承受较大载荷部位，采用腹板将槽形盒封闭，以提高副梁的抗弯疲劳强度和抗扭疲劳强度。副梁的截面尺寸取决于车的种类及所受载荷

48、的大小； 腹板的厚度为副梁厚度的 70%以上，长度可视所受载荷的大小及受载面长短而定。采用图（6-8） 所示，可使腹板刚性圆滑过渡，减小应力集中，提高副梁的抗弯及抗扭能力。图6-8 腹板（3）材料的选用专用汽车副车架的材料一般选用低碳钢 材料的型材(如槽钢、字钢等)。材料自身强度的不足也是引起副车架各种缺陷的主要原因之一，选用材料，必须设置较多的腹板才能满足其强度。如果工艺条件允许，副车架材料可采用疲劳强度高的钢板冲压成型，以提高其抗疲劳扭转强度及其他机械性能。由于本次洒水车设计，考虑到在实际使用过程中，对副车架的强度要求不是很大，同时工作环境相对来说不是很复杂，所以副车架的外形如图（6-9）

49、所示，因洒水车罐体形状的限制，腹板没有加上，只是在罐体前后加装了两块支撑板，以起到整体支撑作用。同时考虑到整车生产的经济性，副车架的材料采用材料槽钢。图 6-9 副车架外形第七章 成本的核算本次设计的洒水车的制造成本主要包括外购件成本以及自制件成本，下面将本次的制造成本做一估算。一、外购件成本外购件主要有洒水车的底盘、水泵、管路系统、万向节和联接螺栓。其中洒水车底盘是型号4L365917，识别码是LNYAHG1A94L365917，其市场价30000元左右；水泵选用的是离心式，扬程为30米，流量是60/，功率是6.2Kw，目前的市场价是5020元；管路系统包括水管和水管接头，其价格大概是120

50、0元；还有万向节的价格是150元左右，联接螺栓M10的有五十个，M6的有二十四个，M20的有两个，其总价格是60元左右。则外购件的总价格是：元。二、自制件的成本自制件有水箱总成、取力器总成、工作台总成以及一些联接固定件。其中水箱采用的是Q235，用材0.85吨，每吨钢材的市场价是4200元左右，则采购原料的价格是3570元；取力器的价格大概是600元；工作台总成的价格由底板和钢管的价格组成。底板的材料用的是GB3277-1991菱形花纹钢板，质量是32.3，价格是136元，再加上钢管的价格大概150左右，共有286元；另外的那些联接固定件的价格是300元左右。再加上3倍的加工费用，则自制件的价格是：元。则洒水车的总成本是：元。参考国内