专用汽车设计常用计算公式汇集解读

专用汽车设计常用计算公式集合解读第一章专用汽车的总体设计1总布置参数确实定专用汽车的外廓尺寸〔总长、总宽和总高〕长①载货汽车≤12m②半挂汽车列车≤16.5m宽≤2.5m〔不含后视镜、侧位灯、示廓灯、转向指示灯、可折卸装饰线条、挠性挡泥板、折叠式踏板、防滑链以及轮胎与地面接触局部的变形等〕高≤4m〔汽车处于空载状态，顶窗、换气装置等处于关闭状态〕车外后视镜单侧外伸量不得超出汽车或挂车最大宽度处250mm汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时不得超出车高300mm专用汽车的轴距和轮距轴距轴距是影响专用汽车根本性能的主要尺寸参数。轴距的长短除影响汽车的总长外，还影响汽车的轴荷安排、装载量、装载面积或容积、最小转弯半径、纵向通过半径等，此外，还影响汽车的操纵性和稳定性等。轮距轮距除影响汽车总宽外，还影响汽车的总重、机动性和横向稳定性。专用汽车的轴载质量及其安排专用汽车的轴载质量是依据大路运输车辆的法规限值和轮胎负荷力气确定的。各类专用汽车轴载质量限值〔JT701-88《大路工程技术标准》〕根本计算公式A条件a〕底盘整备质量G1b〕底盘前轴负荷g1c〕底盘后轴负荷Z1d〕上装局部质心位置L2e〕上装局部质量G2f〕整车装载质量G3〔含驾驶室乘员〕g〕装载货物质心位置L3〔水平质心位置〕h〕轴距)(21lll+B上装局部轴荷安排计算〔力矩方程式〕g2〔前轴负荷〕×〔121ll+〕〔例图1〕=G2〔上装局部质量〕×L2〔质心位置〕1g2〔前轴负荷〕=12221)(llLG+?上装局部质心位置上装局部质量222gGZ-=C载质量轴荷安排计算g3〔前轴负荷〕×)21(1ll+=G3×L3〔载质量水平质心位置〕g3〔载质量前轴负荷〕=13321)(llLG+?装载货物水平质心位置整车装载质量333gGZ-=D空车轴荷安排计算g空〔前轴负荷〕=g1〔底盘前轴负荷〕+g2〔上装局部前轴轴荷〕Z空〔后轴负荷〕=Z1〔底盘后轴负荷〕+Z2〔上装局部后轴轴荷〕G〔整车整备质量〕=空空Zg+E满车轴荷安排计算g〔前轴负荷〕=g空+g3Z满〔后轴负荷〕=Z空+Z3G满〔满载总质量〕=g满+Z满1.4专用汽车的质心位置计算专用汽车的质心位置影响整车的轴荷安排、行驶稳定性和操纵性等，在总体设计时必需要慎重全面考虑计算或验算，特别是质心高度是愈低愈好。1.4.1水平质心位置计算〔力矩方程式〕A条件a〕底盘轴距)(21lll+b〕整车整备质量G空与满载总质量G满c〕空载前轴质量g空与后轴轴载质量Z空d〕满载前轴质量g满与后轴轴载质量Z满B空载整车水平质心位置计算〔力矩方程式〕L空=))(2/1(11离质心至后桥中心水平距或或空空Glllllg++?C满载水平质心位置计算L满〔至后桥水平距离〕=满满或或Glllllg))(2/1(11++?1.4.2垂直质心高度位置计算A条件a〕整车各总成的质量为gib〕YiB整车质心高度hg=)(专用车总质量--∑aaiiGGxygChg空=)(整车整备质量空载时各总成质心高度空载时各总成质量空空空aiiGyg?∑Dhg满=)(整车满载总质量满载时各总成质心高度满载时各总成质量满满满aiiGyg?∑2专用汽车行驶稳定性计算2.1专用汽车横向稳定性计算A条件a〕专用汽车轮距Bb〕专用汽车空载质心高度hg空c〕专用汽车满载质心高度hg满d〕φ〔φ=0.7～0.8〕B计算公式保证汽车行驶不发生侧翻的条件：)(2专用汽车质心高度--hghgBC保证空车行驶不发生侧翻的条件：空hgB2D保证满载行驶不发生侧翻的条件：?满hgB2.2专用汽车纵向稳定性计算A条件a〕专用汽车质心到后轴中心距离Lb〕专用汽车质心高度hgc〕φ〔φ=0.7～0.8〕B计算公式保证汽车行驶不发生纵翻的条件：hgLC保证空车行驶不发生纵翻的条件：空hgLD保证满载行驶不发生纵翻的条件：?满hgL专用汽车有关限值标准与计算3.1载质量利用系数计算A栏板类载货汽车与自卸汽车限值标准B载质量利用系数计算公式载质量利用系数=)(千克千克整车整备质量含额定乘员质量最大允许装载质量货厢栏板高度计算栏板式载货汽车、栏板式半挂车和栏板式全挂车的货厢栏板高度大于0.6米时，高度限值应按以下公式计算〔式中取煤的比容900千克/立方米〕货厢栏板高度〔米〕=1.0)(900))((+??米货厢内部宽度米货厢内部长度千克含额定乘员质量最大设计装载质量罐式汽车的总容量限值应按以下公式计算〔式中取汽油的密度700/立方米〕〔立方米〕≤05.1)/(700))((?立方米千克千克含额定乘员质量最大设计装载质量半挂车的允许最大总质量、最大装载质量和整备质量应符合GB6420注：液罐车与粉罐车的最大允许装载质量=总质量－整备质量4专用汽车主要性能参数选择与计算4.1专用汽车在平路行驶时发动机功率计算公式〔发动机功率一般为选定值〕Plmax=kwVACfVGTaDDTaaηη7614072.23maxmax+式中：Ga——专用汽车总质量〔t〕ηT——传动系机械效率〔0.85～0.9〕f——滚动阻力系数〔0.02～0.03〕CD——空气阻力系数〔0.8～1.0〕ADBD×HD〔BD前轮距、HD汽车总高〕m2Plmax——发动机最大功率〔kw〕Vamax〔km/h〕4.2汽车比功率标准GB7258标准要求专用汽车比功率≥4.8kw/t4.3专用汽车发动机最大扭矩计算〔一般为选定值〕Mlmax=9549PlmaxK/npN·m式中：Mlmax=发动机最大扭矩〔N·m〕〔一般为选定值〕Plmax=发动机最大功率〔KW〕〔一般为选定值〕K1.05～1.25np=最大功率时的转速〔1.4～2.0〕nm〔nm—最大扭矩时的转速〕K=)(max发动机扭矩适应性系数plMM式中：Mp=))((9549max转矩发动机最大功率时输出mNnPpl?4.4Ml=anl2＋bnl＋cMl=)(22maxmaxmNnnnnMMMlmmppll?----式中：Ml——发动机输出转矩〔N·m〕nl——发动机输出转速〔r/min〕Mlmax——发动机最大输出转距〔N·m〕Mp——发动机最大输出功率时的输出转矩〔N·m〕np——发动机最大输出功率时的曲轴转速〔r/min〕nm——发动机最大输出转矩时的曲轴转速〔r/min〕a——=2max)(pmplnnMM-+-b——=2max)(2pmplmnnMMn--c——=22maxmax)(pmmpllnnnMMM---Ft=Ff＋Fi＋Fw＋FjN式中：Ft——汽车驱动力〔作用在汽车驱动轮上的圆周力〕NFf〔N〕Fi——坡道阻力〔N〕Fw——空气阻力〔N〕Fj阻力〔N〕汽车驱动力计算公式Ft=)(0NriiMdgl式中：rd——驱动轮动力半径〔m〕ig——变速器的传动比i0——主减速比η——传动系的机械效率〔0.75～0.9〕μ——发动机外特性修正系数〔0.75～0.85〕4.5.2Ff=magfcosα〔N〕〔g重力加速度9.81m/s2〕式中：ma——专用汽车〔或汽车列车〕总质量〔kg〕α——道路坡度角f——滚动阻力系数〔f=f0kva〕〔50km/h≤Va≤100km/h〕〔一般取f=0.010～0.020〕Fi=magsinα〔N〕Fw=CDADVa2〔N〕式中：AD——专用汽车的迎风面积〔m2〕〔AD可按AD=BDHDBD—轮距，HD汽车高度m〕CD——空气阻力系数N·h2/〔km2·m2〕，〔专用汽车Cd=0.03858～0.06944〕，半挂车的空气阻力系数增加10%加速阻力计算公式Fj=δmaj〔N〕式中：δ——专用汽车旋转质量换算系数j——专用汽车加速度〔m/s2〕δ的计算公式为：δ=222023rmiiIrmIagfawη+∑+式中：Iw——车轮的转动惯量〔kg·m2〕If——飞轮的转动惯量〔kg·m2〕r——车轮滚动半径〔m〕也可以按阅历公式估算 δ值=1＋〔0.04～0.06〕i02ig2＋〔0.008～0.013〕nl=rviiag377.00k——滚动阻力比例系数〔0.000148～0.00023〕4.5.6专用汽车直线行驶时的运动微分方程式δmaj=AVa2BVa＋C1＋C2〔fcosα＋sinα〕式中：A=DDdagACrrii-2330142.0μηB=dbgrrii377.0220μηC1=dcgriiμη0C2=－mag专用汽车动力性参数计算专用汽车最高车速〔km/h〕计算公式Vamax=)/(2)(2hkmADkCB-+-式中：D=)(4)(20232CfCAkCB+-+4.6.2专用汽车最大爬坡度计算公式：imax〔专用汽车最大爬坡度%〕=tgαmax式中：αmax=202322023arcsin(11arcsinEfEfEffE+-≈+-+-E=21244ACACB-加速度计算公式专用汽车最大加速度jmax〔m/s2〕计算公式：jmax=amADδ42-专用汽车加速时间计算公式〔t加速时间h〕t=++++?-21)(107716.002124aaVVaaaaakVfCCBVAVdVmδ或t=+++-++-+++-++?-DkCBAVDkCBAVInDkCBAVDkCBAVInDmaaaaa)(2)(2)(2)(2107716.021*******δ其次章粉罐汽车设计计算公式〔以YQ9550GSN为例〕1中间直筒容积计算公式V1=),(411121直筒长度直筒内径式中LLφφπ??直角斜锥筒容积计算公式V2=),,(2)444(33434324233锥体长度小端直径大端直径式中LLφφφφφφπ??++封头容积计算V3=2×π×h2〔r－h/3〕〔h封头高度、r封头球面半径〕总容积计算公式V决=V1+V2+V31.5有效容积计算公式V有效=V总－V×ka〔ka0.08〕1.6Va=)/1000,,(3mkgPkgmPmslsl水泥粉料积存密度粉罐的额定装载质量式中 1.7扩大容积计算公式Vb=kb×Va〔kb0.1～0.2〕2式筒体壁厚计算公式〔圆筒〕[]CPPSt+-=δφ211〔P设计压力取0.3Mpa，S1，φ1径，［δ］许用应力，C壁厚附加量〕〔φ焊缝系数〕锥筒壁厚计算公式[])17,(cos1212?=+?-=cccCPPSααα?δφ封头壁厚计算公式〔碟形封头〕[]CPRPMSd+-=5.023?δ式中：S3——封头壁厚R——封头球面局部内半径r——封头过渡段转角内半径Md=)3(41rR+?轴荷安排计算公式G空销=上装局部质量×罐体中心至承载桥中心距离/牵引销至承载桥中心距离G空轴=上装局部质量－G空销G满销=〔上装局部质量＋最大载质量〕×罐体中心至承载桥中心距离/牵引销至承载桥中心距离G满轴=〔上装局部质量＋最大载质量〕－G满销流态化床主要参数计算公式4.1临界流态化床气流速度计算公式Vf=06.088.0394.082.1)10(08.4ggpdρηρρ??-?式中：dpm，水泥取88×10-6mρ——颗粒真密度〔kg/m3〕、水泥取3200kg/m3ρg——气体密度，在气压P=0.3Mpa、气温T=373K、气体常数Ra=29.283/75.2mkgTRPag=?=ρη——气体的动力粘度〔Pa×S〕0.0218×10-3Pa·S罐体最大空床截面积计算公式)/,/(603maxsmVsmQVQAff临界流态化速度气体体积流量式中=)(85.1max对水泥QA=粉料带出气流速度〔Vt〕计算公式〔粉料悬浮速度〕23122/81.9)(2254smg