喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 河南科技大學畢業(yè)設計（論文）開題報告 （學生填表） 院系： 車輛與動力工程學院 2007 年 4 月 15 日 課題名稱 工程灑水車設計（五噸載重量）車架改造設計和后懸架校核 學生姓名 文 柚 程 專業(yè)班級 車輛031 課題類型 工程設計 指導教師 馬 源 職稱 副教授 課題來源 生產 1. 設計（或研究）的依據與意義 隨著國民經濟的發(fā)展，道路建設、城市化進程不斷加快，各種附屬園林綠化得以推廣開來，對園林綠化的需求不斷擴大，包括城市、道路園林設施的綠化、植保噴藥、樹林沖洗、行道樹的灌溉以及城市、廠礦和學校等企業(yè)事單位的路面和園林的灑水作業(yè)。尤其是在“構件和諧社會”方針政策的引導下，人們開始更加關注自身生活環(huán)境的舒適與優(yōu)美，城市環(huán)境的整潔和園林的推廣成為人們日益強烈的需求。 同時基于中國國情的特點，國內城市建筑、設施多屬于上個世紀早中期的產物，這些陳舊的面貌與現代化城市的形象是相悖的，所以各大中小城市加快了對陳舊社區(qū)、道路的改建和翻修的步伐，但隨之而來的的嚴重的揚塵污染問題成為困擾。城市社區(qū)和道路兩旁多為人口和商業(yè)密集區(qū)，施工引起的揚塵會危害人體健康，影響植物生長、破壞生態(tài)的平衡，不僅造成極壞的社會影響，而且會給國家和企業(yè)造成極大的經濟損失。 針對上述情況，對能進行噴灑農藥護林、植被澆灌、道路沖洗、凈化空氣降塵，同時要求有安全消防滅火及用作移動泵站的可滿足市政、環(huán)衛(wèi)、環(huán)保、工業(yè)及民用等方面的多功能工程灑水車成為社會的需求，進而引導出此項設計。 2. 國內外同類設計（或同類研究）的概況綜述 國外發(fā)達國家灑水車等工程專用車起步較早，其技術和市場均十分先進和成熟，其中以美國、歐洲和日本為突出代表。這些國家的工程灑水車早已從只注重其功能性轉向提高勞動生產率、降低人工勞動強度的智能化、多功能化方向發(fā)展，同時還十分注重其專用底盤性能的可靠、技術先進性，專用裝置最大限度發(fā)揮其功能，因此大量的先進技術被移植到包括灑水車在內的工程專用車上。他們一直秉承的“質量與創(chuàng)新”理念使其十分注重產品的質量的優(yōu)良和性能的穩(wěn)定，并不斷創(chuàng)新設計生產出形狀優(yōu)化的產品，同時采用各種新型材料，使產品得以實現輕量化，提高了其防腐性能。 零部件設計標準化、模塊化，注重互換性設計，整車輕量化、多功能更環(huán)保的突出發(fā)展趨勢，功能越來越多，技術越來越細膩，體積越來越精巧，產品自動化程度越來越高，是國外工程灑水車的現狀特點。 國內灑水車發(fā)展較晚，受相應技術和法規(guī)的限制，整體水平遠落后于發(fā)達國家。整體表現為：產品做工不精良，性能不夠穩(wěn)定，防腐性差，多功能和自動化程度不高，外形美觀、結構輕巧簡捷和操縱方便性不高。但近幾年來也不斷出現新工藝、新材料應用的新型環(huán)保灑水車，國內部分企業(yè)開始注重起整車的性能穩(wěn)定和環(huán)保性，同時開始吸收對國外先進技術，使新工藝、新材料的應用及機、電、液一體化成為今后發(fā)展的另一方向。 3. 課題設計（或研究）的內容 （1）、收集有關資料，學習掌握特種車輛（灑水車）的工作原理和一般設計方法； （2）、選取合適的通用底盤，熟悉了解和掌握其基本性能和參數； （3）、完成總體布置和總裝圖繪制，主要完成車架的設計和總體布置及強度校核，工藝分析和技術經濟分析 4. 設計（或研究）方法 收集文本資料，寫開題報告，參觀樣車，選取合適通用底盤，類比同類產品進行改進和設計 5. 實施計劃 收集資料制定方案開題一周，總體設計（總裝圖）四周；部裝圖和零件圖設計五周；編寫設計說明書和譯文翻譯兩周；準備答辯半周；機動時間半周。 指導教師意見 指導教師簽字： 年 月 日 研究所（教研室）意見 研究所所長（教研室主任）簽字： 年 月 日 工程灑水車設計（五噸載重量）車架改造設計和 后懸架校核 摘 要 本文詳細介紹了此次設計的內容和相關的設計指導思想、方法。此次設計的內容是五噸載重量工程灑水車的設計（改裝），其中重點介紹和研究分析車架的改裝設計和整車的總體布置。在各個與車架進行聯(lián)的接部件聯(lián)接方式的設計中，要根據總體布置時確定的各總成的位置來進行布置這些聯(lián)接件的位置，既要能使聯(lián)接合理、可靠，又要符合專用車改裝原則中對車架進行改裝的要求，以保證在不影響車架強度和剛度的前提下對車架改裝和保證聯(lián)接可靠。同時，還需根據各聯(lián)接部件不同的受力情況，進行具體設計與計算。在聯(lián)接部件結構設計中，根據其功能、位置進行合理的結構設計，在選材方面以“標準化”原則選擇。在車架改裝設計中，在滿足總體布置方案的同時，對其進行軸荷分配、車架強度和剛度的校核，以保證其在滿足各種技術性能要求的同時，使各總成布局合理、緊湊、可靠，并兼顧整車外型的美觀。本文同時介紹了整車設計的其他方面設計，有水管總成、水罐總成的設計，還有取力器總成的設計和變速器的改裝設計。本車載重量5-8噸，主要用于城鎮(zhèn)綠化及街道清洗、降塵，也可用作緊急消防和移動泵站，由于其功能多，載重量適宜，所以目前具有廣闊的市場。 關鍵詞：車架，聯(lián)接，強度，標準化，灑水量 MODIFICATION DESIGN OF FRAME AND CHECK REAR SUSPENSION OF ENGINEERING SPRINKLER (5 TONS LOAD) ABSTRACT This paper describes the current design of content and related design total guiding ideology, and methods. This design is 5 tons deadweight works for sprinkler design (modified), which focuses on research and analysis of the car frame design modifications and integral layout of car. In the design of each component which connected to car frame. According to determine the overall layout of the assembly location for the layout of these pieces connected to the location, it is necessary to make a reasonable connection, reliable, but also consistent with the principle of exclusive cars modified to modify the frame, in order to ensure not affect the strength and stiffness of the chassis under the premise of the chassis modifications and ensure reliable connectivity. Meanwhile, specific design and calculation should be done, according to the different frame condition of each connection component. Connected components in structural design, based on their function and location for a reasonable structure design, in the choice of material to "standardize" the principle of choice. In the chassis design modifications, in meeting the overall layout of the program at the same time, its axle - load distribution, chassis strength and stiffness of the coupling, to ensure their performance meet the technical requirements of the same time, the assembly rational layout, compact, reliable, take into account the vehicle's aesthetic appearance. This paper also introduced the design of the other vehicle designs, pipe assembly, and tank assembly design; there edge assembly was for the design and transmission design modifications. The 5 -8 vehicle weight tons, mainly for urban greening and cleaning the streets, dust, also can be used as a emergency fire and mobile pumping station, because of its multi-functional, load appropriate, there is vast market. KEY WORDS: frame, connectivity, strength, standardization, sprinkler volume 目 錄 第一章 前言.............................................1 第二章 灑水車的總體設計.................................3 §2.1總體設計要求....................................3 §2.2各總成的布置或參數要求..........................6 第三章 車架的改裝設計..................................9 §3.1整車質心的計算..................................9 §3.1.1 各總成質量的估算...........................9 §3.1.2質心的計算與軸載質量的分配.................10 §3.2 車架的改裝設計................................13 §3.2.1車架聯(lián)接件的設.............................13 §3.2.2車架強度的校核.............................25 §3.2.3后懸架的校核...............................28 §3.2.4后輪輪胎的校核.............................30 第四章 管路系統(tǒng)的設計.................................31 第五章 水罐總成的設計.................................33 第六章 變速器的改裝設計...............................34 第七章 取力器、減速機構設計............................39 第八章 成本估算........................................45 第九章 結論............................................46 參考文獻..............................................47 致謝.............................................48 IV 外文資料譯文 照 亮 前 程 ——外部照明系統(tǒng)不僅是安全的保障，也在改變著汽車的造型 對汽車車燈設工程學來說，沒有比下個十年我們所斷言的那樣更有明確的前景的。汽車車燈各方面的發(fā)展已經成為一種有回報但日益復雜的挑戰(zhàn)，它需要將車型、系統(tǒng)技術和安全問題，特別是行人安全聯(lián)系起來。許多年來，汽車外燈只是一種外部輔助特征的東西——一種實際的需要。曾經有過許多在車燈造型特征方面的努力，特別是在20世紀30至40年代許多豪華汽車上，而四個矩形車燈的設計是20世紀50至60年代出現的。但隨后出現一種轉變，轉向于通過彈起式機動系統(tǒng)將它們隱藏在片狀垂懸物的背后或分開隱藏（奧茲莫比爾Toronado，凱旋TR7/TR8，菲亞特X1/9），雖然Cord汽車一直將車燈隱藏了30或更多年。在轉彎時有10度的轉動來照明的Tucker汽車的“巨眼”式中央前燈在20世紀40年代就作為照明技術被首先展示出來，同時在60年代晚期出現了有轉向指引強光束車燈的雪鐵龍DS21和SM。 但在90年代中晚期，不僅僅是前大燈，而且全部的汽車車燈開始成為一種在總體融合設計中新的重要角色。而且它們的裝配與對前燈系統(tǒng)不僅只關系到汽車的安全的認識具有同樣的重要性。 “前大燈在機動車輛被動和主動安全方面扮演著一個關鍵的角色——特別當它發(fā)生涉及行人的交通事故時”Hella公司照明研發(fā)部的總工程師Roland博士說。在幾乎70%的涉及行人的交通事故中，主要碰撞區(qū)域都是汽車前端的邊角。HBPO（一個由Hella，Behr和Plastic Omnium公司前期共有的企業(yè)）正在研發(fā)一種新型整體式前端單元靠近件，以改善行人保護，同時這樣也可以將Hella公司的專利技術應用于前大燈的最優(yōu)設計?！斑@種方式可以拿網球球拍來做比方：軟的在中間，硬的在邊緣，這就是為什么更重要的部分設置成空心的來控制所吸收的集中沖擊力的釋放的原因?！?Hella公司的Lachmayer解釋道。 他補充說Hella一直致力于通過包括殼體和保護單元的設計改變改進前大燈的沖擊力的吸收能力。“通過這些改進，與整車系統(tǒng)相比，基于歐洲指導性EEVC WG17標準的行人腿部模型的最大沖擊力峰值的出現保持在5千牛以下”，他說。跟其他照明專業(yè)公司一樣，Hella公司對前大燈安全的研究對象囊括了發(fā)動機蓋、擋泥板和保險杠。 融為一體：安全，技術，造型 全方面的因素影響到前燈的設計時，通過可提供新款式可能性的LED（發(fā)光二極管）系統(tǒng)（是燈絲燈泡壽命的20倍）的潛在應用，它們帶來的改變變得與技術同等重要。Hella的全LED前燈設計使用了Cartoval鴨蛋形塑料鏡片來提供新的前端設計。該公司正在使用標準LED和LED裝配，特別是包括Stanley電子公司在內的多個合作伙伴研制的，這種燈通過不同的視覺系統(tǒng)來照引道路。 5個固態(tài)塑料鏡組件彼此緊靠著位于前大燈上部，并產生近光束。對于遠光燈，另外二個組件垂直位于該前大燈外側。二個標準LED在小的正方塑料光學元件后面，并與變暗了的遠光燈組件一起產生日行燈所需的光分布。該公司估計，這種新前大燈在2008年的光輸出將與氙燈相同 。 與Stanley電子公司一起，Hella公司已經研制出他們相信會是第一個不需要機械裝置的動力轉向燈。它將把LED前大燈作為一個獨立的部分放置在前保險杠的下部。四個Cartoval塑料鏡彼此緊靠以不同方向排列，并能動態(tài)地使LED光聚集在鏡后面 。 與大眾合作，Hella公司已經完成一項成果，一種能實現遠光、近光，方向指引功能和日行燈LED前大燈。這種前大燈由七塊五邊形的塑料鏡排列成蜂巢的樣式。 集成板上的尾燈： 尾燈同樣收益于Hella公司設計的LED燈的應用。幾個隱藏的LED從側面發(fā)出光線照射到一個平面上，通過反射光線被均勻地分散開。集成板上的燈分散聚合發(fā)出的特點是引導等向后產生類似被照亮表面的作用，各種樣式就能生產出來。 未來尾燈將有個美好的前景。梅賽德斯-奔馳聲稱剎車燈LED脈沖將最終用于傳遞汽車的減速數據，以提前讓剎車輔助系統(tǒng)調整制動力到一個合適的水平來防止追尾相撞。 LED技術本身就是一直在進步的。Lumileds照明公司最近發(fā)布了他的最新鹵氙K2型LED燈，這種燈被該公司描述為能使更多有用的燈在立體式照明方面的應用的發(fā)展成為可能，它能減少溫度控制方面的設計，而且通過表面凹凸技術、自由引導成型和裝配能力，加上夠新的排列和基準面關聯(lián)點來增加裝配的精度更容易生產。 在歐洲，黎明和夜間的交通事故約是白天的2倍，所以加強視覺系統(tǒng)的發(fā)展顯得至關重要。在汽車上應用的成功，紅外夜間視覺系統(tǒng)在傳統(tǒng)照明系統(tǒng)中增加的作用正在贏得持續(xù)增長的信賴，這種技術的使用很可能會增加。 Hella公司已經組建了一個工業(yè)心理學和工程學團隊去調查駕駛員對革新輔助系統(tǒng)包括紅外線和自由環(huán)視前燈技術的需求。該公司已經研制成由高清攝象機，紅外線前燈和駕駛員顯示器組成的ADILIS（先進紅外線系統(tǒng)）。這一系列的產品的應用將有可能在明年實現。 五合一車燈： 奔馳公司剛透露與Hella公司合作的智能照明系統(tǒng)已研制成功。這是E系列產品的新一代適應性汽車前燈。這種前燈能適應當前的駕駛和天氣條件，而且有鄉(xiāng)村和高速公路兩種模式。 這種系統(tǒng)包括主動轉向功能和加強型霧燈。總之，這種系統(tǒng)集成了五種車燈的功能，并與雙氙燈技術結合。在鄉(xiāng)村模式下，車左邊的控制燈照得更寬更亮，駕駛員的視野被擴大到大約 10米。在高速公路模式下，當車速達到90km/h時氙氣近光燈輸入功率將上升至35-38W。在110km/h時，左邊燈形成一個固定的圓錐光束，其照射距離將增加到120米，同時起其圓錐形光束的中心可提供大約50米的改善的能見度（與傳統(tǒng)的近光相比）。奔馳的主動燈功能（從2003年開始使用）已經將其角度從12度改成15度。在霧中，左邊前燈可向左邊旋轉8度以降低其光錐的高，因此而產生后面強光寬度的減少。 在這個領域里，另一個重要的角色是汽車照明公司，它是由Bosch公司和Magneti Marelli公司各控股50%的企業(yè)，現在由Magneti Marelli公司擁有。它也與前Seima Group合作。該公司從玻璃到塑料鏡的轉變中受益非淺，它給予了更多的造型選擇，并提供了把技術當成一種汽車藝術來使用的時機。但汽車照明公司同時也注重尾燈設計的重要性。 可以這樣評價汽車照明公司：通過在一個半導體層中電壓處理再結合程序，LED創(chuàng)造了燈。它發(fā)出的光取決于LED內內部結構的顏色。與傳統(tǒng)的白熾燈泡相比，LED最大的優(yōu)點就是它們擁有的壽命長（長達100000小時），低能耗，體積小。它點亮時間很短，從而在緊急制動時可根據其點亮的程度來調整制動力以提供安全保障，所以更適合于尾燈。在120km/h速度下，一個LED停車燈可為尾隨的汽車提供6.6米的額外制動距離。LED還可以提供一個相當廣泛的迷人的創(chuàng)新造型的種類。 Passat的雙色LED燈： 汽車照明公司于2003年開始為標志307CC汽車提供LED尾燈產品。該公司研制成了第一款在一個雙條板上集成了位置燈，制動燈，轉向指示燈功能的LED尾燈，并應用于2005大眾Passat汽車上。據說，汽車照明公司聲明要成為全球在汽車外部LED燈應用的領導者。該公司宣稱正為不知名的客戶忙于前大燈LED功能的的“預開發(fā)”。這項新技術的展示始于去年在汽車照明公司為凱迪拉克的DTS汽車具有側面位置指示功能的提供的前大燈。該公司說，日行燈和位置燈將是LED技術的新的應用。 氙燈技術給汽車照明工業(yè)帶來了許多變化。在1991年，汽車照明公司成為這方面在汽車產品中應用的先驅。新的阿爾法羅蜜歐159汽車使用了具有特色的前端外觀的三個圓柱狀氙燈燈系。 汽車照明公司說其高性能的雙氙燈攝影單元是全天候前照明系統(tǒng)的核心部分。這種新技術于2003年應用于寶馬3系汽車上，并且從可變曲線光，靜態(tài)彎曲光，到高速公路，城市和惡劣天氣功能都得到了穩(wěn)定的增強。為實現這些應用，汽車照明公司研制出電控單元來測定個參數的變化范圍，這些參數包括轉向角度，偏航率和車速，同時電動裝置啟動以控制近光和遠光的轉換。 因為于其他的引導照明系統(tǒng)供應商一起，汽車照明公司已經開發(fā)出一種“行人友好前大燈”來吸收集中沖擊力。該公司介紹說，在歐洲，每年與汽車相撞造成7000行人和騎自行車的人的死亡，400000人受傷。 清除強光： 在歐洲過去的十年里，氙燈前大燈已經被法律強制要求安裝，通過AVAC（自動縱向對準控制）進行控制，同時與清除系統(tǒng)配合。采用清除的主要目的是降低會車時的強光。汽車照明公司生產了固定噴嘴（位于保險杠上）和液壓操縱的伸縮式噴嘴。 但是除了動力前大燈技術，各種技術已經可用于夜間視覺的改善。與梅賽德斯-奔馳公司的合作中，汽車照明公司開發(fā)出它自稱為“世界上首款主動紅外線照明系統(tǒng)”，并用在奔馳S系車上。實際上，“看不見的遠光燈”同時可以發(fā)出近光，這在主動安全方面提供了很大的改進。 安全駕駛也是Valeo公司研發(fā)項目的核心主題。在去年的法蘭克福汽車展上，該公司首次展示出它的V360（360度視覺汽車）展車，它裝配了包括先進照明技術的一系列駕駛員輔助系統(tǒng)。據該公司介紹說，對亞洲，歐洲和美國駕駛員的最新調查很明確的表明，駕駛員對未來汽車設計的期望主要與安全有關，特別是避免碰撞方面的主動安全性。在V360汽車上的照明技術包括可根據交通狀況自動切換遠近光技術；還有紅外夜間視覺設計成夜間汽車在近光模式下提供相當于遠光的視野；通過微光學LED技術提供最佳可見度和設計自由度的由同類部分組成發(fā)光表面的自適應性尾燈。 Valeo公司的氙燈動力“曲光燈”系統(tǒng)已經被奧迪，寶馬，雪鐵龍和大眾公司采用。該公司宣稱通過其最新一代的技術的曲線和彎曲光可提高90%的駕駛員的視野。這種動力曲光燈系統(tǒng)同時在遠光和近光狀態(tài)下工作，同時使用機動化氙燈單元可使光線從正前方水平旋轉高達15度。每個前大燈旋轉的最佳角度是由電控單元根據車速和轉彎角度傳感器實時提供的數據的處理結果來決定的。增加的視野為駕駛員提供了更多的反應時間，使駕駛更加平穩(wěn)和安全。相信Valeo公司，其主動曲光燈系統(tǒng)和它的氙燈技術的使用回繼續(xù)無可阻擋的突破典范的界限甚至成為標準。依然處在產品應用初期的紅外線駕駛員輔助系統(tǒng)，作為可選的裝置也將成為增長的使用需求，隨后，成為降低經濟等級花費的標準項目。不使駕駛員分散注意力的增強夜間車內環(huán)境的細微照明（有可能有助于駕駛員的效能和安全）也可能成為增長的流行趨勢。 今天，照明技術的逐漸拓展的系列和它的應用，使所有公司都致力于此部分的研究。所以曾經只是作為用來照亮前方和警示后方車輛部件功能的裝置，已經獨自成為一種藝術形式，不過它是一種基于技術的藝術形式，它的審美元素深深地植根于實用性和安全性。 6 工程灑水車設計（五噸載重量）車架改造設計和 后懸架校核 摘 要 本文詳細介紹了此次設計的內容和相關的設計指導思想、方法。此次設計的內容是五噸載重量工程灑水車的設計（改裝），其中重點介紹和研究分析車架的改裝設計和整車的總體布置。在各個與車架進行聯(lián)的接部件聯(lián)接方式的設計中，要根據總體布置時確定的各總成的位置來進行布置這些聯(lián)接件的位置，既要能使聯(lián)接合理、可靠，又要符合專用車改裝原則中對車架進行改裝的要求，以保證在不影響車架強度和剛度的前提下對車架改裝和保證聯(lián)接可靠。同時，還需根據各聯(lián)接部件不同的受力情況，進行具體設計與計算。在聯(lián)接部件結構設計中，根據其功能、位置進行合理的結構設計，在選材方面以“標準化”原則選擇。在車架改裝設計中，在滿足總體布置方案的同時，對其進行軸荷分配、車架強度和剛度的校核，以保證其在滿足各種技術性能要求的同時，使各總成布局合理、緊湊、可靠，并兼顧整車外型的美觀。本文同時介紹了整車設計的其他方面設計，有水管總成、水罐總成的設計，還有取力器總成的設計和變速器的改裝設計。本車載重量5-8噸，主要用于城鎮(zhèn)綠化及街道清洗、降塵，也可用作緊急消防和移動泵站，由于其功能多，載重量適宜，所以目前具有廣闊的市場。 關鍵詞：車架，聯(lián)接，強度，標準化，灑水量 MODIFICATION DESIGN OF FRAME AND CHECK REAR SUSPENSION OF ENGINEERING SPRINKLER (5 TONS LOAD) ABSTRACT This paper describes the current design of content and related design total guiding ideology, and methods. This design is 5 tons deadweight works for sprinkler design (modified), which focuses on research and analysis of the car frame design modifications and integral layout of car. In the design of each component which connected to car frame. According to determine the overall layout of the assembly location for the layout of these pieces connected to the location, it is necessary to make a reasonable connection, reliable, but also consistent with the principle of exclusive cars modified to modify the frame, in order to ensure not affect the strength and stiffness of the chassis under the premise of the chassis modifications and ensure reliable connectivity. Meanwhile, specific design and calculation should be done, according to the different frame condition of each connection component. Connected components in structural design, based on their function and location for a reasonable structure design, in the choice of material to "standardize" the principle of choice. In the chassis design modifications, in meeting the overall layout of the program at the same time, its axle - load distribution, chassis strength and stiffness of the coupling, to ensure their performance meet the technical requirements of the same time, the assembly rational layout, compact, reliable, take into account the vehicle's aesthetic appearance. This paper also introduced the design of the other vehicle designs, pipe assembly, and tank assembly design; there edge assembly was for the design and transmission design modifications. The 5 -8 vehicle weight tons, mainly for urban greening and cleaning the streets, dust, also can be used as a emergency fire and mobile pumping station, because of its multi-functional, load appropriate, there is vast market. KEY WORDS: frame, connectivity, strength, standardization, sprinkler volume 目 錄 第一章 前言.............................................1 第二章 灑水車的總體設計.................................3 §2.1總體設計要求....................................3 §2.2各總成的布置或參數要求..........................6 第三章 車架的改裝設計..................................9 §3.1整車質心的計算..................................9 §3.1.1 各總成質量的估算...........................9 §3.1.2質心的計算與軸載質量的分配.................10 §3.2 車架的改裝設計................................13 §3.2.1車架聯(lián)接件的設.............................13 §3.2.2車架強度的校核.............................25 §3.2.3后懸架的校核...............................28 §3.2.4后輪輪胎的校核.............................30 第四章 管路系統(tǒng)的設計.................................31 第五章 水罐總成的設計.................................33 第六章 變速器的改裝設計...............................34 第七章 取力器、減速機構設計............................39 第八章 成本估算........................................45 第九章 結論............................................46 參考文獻..............................................47 致謝.............................................48 第一章 前 言 隨著國民經濟的發(fā)展，道路建設、城市化進程不斷加快，各種附屬園林綠化得以推廣開來，對園林綠化的需求不斷擴大，包括城市、道路園林設施的綠化、植保噴藥、樹林沖洗、行道樹的灌溉以及城市、廠礦和學校等企業(yè)事單位的路面和園林的灑水作業(yè)。尤其是在“構件和諧社會”方針政策的引導下，人們開始更加關注自身生活環(huán)境的舒適與優(yōu)美，城市環(huán)境的整潔和園林的推廣成為人們日益強烈的需求。 同時基于中國國情的特點，國內城市建筑、設施多屬于上個世紀早中期的產物，這些陳舊的面貌與現代化城市的形象是相悖的，所以各大中小城市加快了對陳舊社區(qū)、道路的改建和翻修的步伐，但隨之而來的的嚴重的揚塵污染問題成為困擾。城市社區(qū)和道路兩旁多為人口和商業(yè)密集區(qū)，施工引起的揚塵會危害人體健康，影響植物生長、破壞生態(tài)的平衡，不僅造成極壞的社會影響，而且會給國家和企業(yè)造成極大的經濟損失。 針對上述情況，對能進行噴灑農藥護林、植被澆灌、道路沖洗、凈化空氣降塵，同時要求有安全消防滅火及用作移動泵站的可滿足市政、環(huán)衛(wèi)、環(huán)保、工業(yè)及民用等方面的多功能工程灑水車成為社會的需求，所以對灑水車的改裝設計是完全符合當前的實際需求的。 國外發(fā)達國家灑水車起步較早，其技術和市場均十分先進和成熟，其中以美國、歐洲和日本為突出代表。這些國家的工程灑水車早已從只注重其功能性轉向提高勞動生產率、降低人工勞動強度的智能化、多功能化方向發(fā)展，同時還十分注重其專用底盤性能的可靠、技術先進性，專用裝置最大限度發(fā)揮其功能，因此大量的先進技術被移植到灑水車上。零件設計標準化、模塊化，注重互換性設計，整車輕量化、多功能更環(huán)保的突出發(fā)展趨勢，功能越來越多，技術越來越細膩，體積越來越精巧，產品自動化程度越來越高，是國外工程灑水車的現狀特點。 國內灑水車發(fā)展較晚，受相應技術和法規(guī)的限制，整體水平遠落后于發(fā)達國家。整體表現為：產品做工不精良，性能不夠穩(wěn)定，防腐性差，多功能和自動化程度不高，外型不夠美觀。但近幾年來也出現了新工藝、新材料應用的新型環(huán)保灑水車，說明國內部分產商開始注重起整車的性能穩(wěn)定和環(huán)保性，同時開始出現對國外先進技術的吸收，使新工藝、新材料的應用及機、電、液一體化成為今后發(fā)展的另一方向。 第二章 灑水車的總體設計 作為灑水車設計來說，應該屬于整車設計的范疇，所以本設計應該是以總體設計開頭的，只有總體設計（總體布置）做好以后才能在其原則方案中進行其他部件總成的設計。 §2.1 總體設計要求 一、 灑水車設計的要求： 作為一種專用車，其設計也應該符合專用車設計的要求。專用車與普通汽車的區(qū)別主要是改裝了具有專用功能的上裝部分，能完成某些特殊的運輸和作業(yè)功能。因此，在設計上除了要滿足基本車型汽車的性能要求外，還要滿足專用車功能的要求： 1、專用車設計多選用定型的基本車型汽車底盤進行改裝設計，一般選用二、三類底盤進行改裝。 2、專用車設計的主要工作是總體布置和專用工作裝置匹配：設計時既要保證專用功能滿足其性能要求，也要考慮汽車底盤的基本性能不受影響。 3、專用車設計應考慮產品的系列化，以便于根據不同用戶的需要而能很快的進行產品變型。對專用車零部件的設計，應該按“三化”的要求進行，最大限度的選用標準件，或選用已經定型產品的零部件，盡量減少自制件。 4、對專用車自制件的設計，應遵循單件或小批量的生產特點，要更多地考慮通用設備加工的可能性。 5、對專用車工作裝置中的某些核心部件和總成，如水泵等，要從專業(yè)生產廠家中優(yōu)選 6、要對一些重要的總成結構件進行強度校核。 7、應滿足交通安全法規(guī)，了解掌握行業(yè)相應的規(guī)范、標準。 專用車底盤或總成選型方面，一般應滿足下述要求： 1、適用性：對各種專用改裝車的總成應適用于汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標進行改裝選型設計，例如各種取力器的輸出接口。 2、可靠性：所選的總成工作應可靠，出現故障的機率少，零部件要有足夠的 強度和壽命，且同一車型各總成零部件的壽命應趨于平衡。 3、先進型：所選的底盤活總成，應該使得整車在動力性、經濟性、制動性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平，且在專用性能上要滿足國家或行業(yè)標準的要求。 4、方便性：便于安裝、檢查、保養(yǎng)和維修，處理好結構緊湊與裝配調試空間合理的矛盾。 還有：汽車底盤價格，它是專用車購置成本中很大的部分，一定要考慮到用戶可以接受；汽車底盤供貨要有來源。 二、總體布置的原則： 專用車總體布置的任務是正確選定整車參數，合理布置工作裝置和附件，使取力器裝置、專用工作裝置、其它附件與所選底盤構成相互協(xié)調和匹配的整體，達到設計任務書所提出的整體基本性能和專用性能的要求。其原則是： 1、盡量避免對底盤各總成位置的改變。 2、應滿足專用工作裝置性能的要求，使專用功能得到充分的發(fā)揮。 3、應對裝載質量、軸載質量等參數的估算和校核。 4、應避免工作裝置的布置對車型造成集中載荷。 5、應盡量減少專用車的整車整備質量，提高其裝載質量。 6、應符合相關法規(guī)的要求。 三、總體參數的要求： 總體參數包括總體布置參數和整車性能參數，在選用時應考慮其專用功能、使用條件等因素。 外廓尺寸屬于總體參數，我國法規(guī)規(guī)定：車輛高不超過4m，車寬不超過2.5m，外開窗、后視鏡等突出部分距車身不超過250mm，車長貨車不超過12m。軸距和輪距是影響汽車基本性能的主要尺寸參數。輪距則對汽車的機動性和橫向穩(wěn)定性有較大的影響，減少軸距可提高其通過性，但軸距過短，將導致制動或上坡時軸載質量轉移增大，使汽車的制動性和操縱穩(wěn)定性變壞。在設計灑水車時，其質心位置及軸載質量應滿足以下條件： 根據JT701-88《公路工程技術標準》對各種汽車的軸載質量規(guī)定如下： 汽車最大總質量（Kg） 10000 15000 20000 30000 前軸軸載質量（Kg） 3000 5000 7000 6000 后軸軸載質量（Kg） 7000 10000 13000 2×12000 軸載質量不得超過法規(guī)的規(guī)定。 取力器傳動比應根據水泵的轉速、功率、和發(fā)動機外特性來選擇，在滿足水泵所需功率的前提下，選擇較低的發(fā)動機轉速和較高的發(fā)動機功率，這樣發(fā)動機的燃油經濟性會比較好。 四、主車架改裝注意事項 由于本車結構的特點，為布置管路系統(tǒng)、水罐、水泵，工作臺，需要對車架進行一些改裝。車架是受載荷情況最惡劣的部分，除承受整車靜載荷外，還要受到車輛行駛時的動載荷。為保證主車架的強度和剛度，在改裝車架時要注意一些基本的事項，具體要求如下： 在車架上鉆孔和焊接時，應避免在高應力區(qū)鉆孔、焊接。車架的縱梁高應力區(qū)是軸距之間縱梁的下翼面和后懸上翼面。因為這些部位受力較大，鉆孔和焊接易產生應力集中。 對車架縱梁非高應力區(qū)進行鉆孔時，應注意盡量減少孔徑，增加孔間距離，對鉆孔的位置和規(guī)范見圖2-1和表2-1。 表2-1 尺寸 重型車 中型車 輕型車 孔間距 A ＞70 ＞60 50 B ＞50 ＞40 ＞30 C ＞50 ＞40 ＞30 孔直徑 ＜15 ＜13 ＜11 圖2-1 禁止在縱梁的邊、角區(qū)域鉆孔和焊接，因為這些區(qū)域極易引起車架早期開裂，嚴禁將車架縱梁和橫梁加工的翼面加工成缺口形狀。 按照以上的要求，五噸灑水車屬于中型車，在改裝主車架的時候嚴格遵守以上的規(guī)范，保證主車架的強度和剛度。 §2.2 各總成的布置或參數要求 一、底盤的選取 灑水車目前市場上還沒有為之專門生產的專用底盤，故選用定型汽車二類底盤進行改裝。根據任務書，要求設計五噸載重量的工程灑水車，而市場上現有汽車廠商供應的通用二類底盤中，有平頭、長頭類五噸汽車通用底盤。 長頭貨車的優(yōu)點有：發(fā)動機及其附件的接近性好，便于檢修；滿載時前軸負荷小，有利于在壞路面上行駛時提高其通過能力；發(fā)動機的噪聲、氣味、熱量和振動對駕駛員影響?。徽媾鲎矔r，駕駛員及前排乘員受到的傷害比平頭貨車好得多。缺點是：總長及軸距較長，轉彎半徑較大，機動性不好；整備質量大；駕駛員的視野不如平頭貨車；面積利用率低。 平頭貨車的優(yōu)點是：機動性好；整備質量少；視野寬；面積利用率高。缺點是：空載時前軸負荷較大，在壞路面的通過性變壞；進、出駕駛室不如長頭貨車方便；發(fā)動機的工作噪聲、氣味、熱量和振動對駕駛員等均有較大影響；正面碰撞時，易使駕駛員和前排乘員受到嚴重傷害的可能性增加。 為秉承以人為本的原則，增強駕駛員和乘員的舒適及安全性，本設計選用長頭式貨車進行改裝設計。經查資料篩選，選取東風長頭EQF140中型貨車底盤。東風EQF140貨車底盤的上戶噸位為五噸，相關尺寸和技術參數如下： 1、一般數據： 駕駛室座位數 3 裝載質量 5000kg 外形尺寸：總長 6910mm 總寬 2170mm 總高 2370mm 軸距 3950mm 2、使用數據： 最高車速 90km/h 最大爬坡度 ≥15°38′（28﹪） 3、發(fā)動機參數： 最大功率 ≥135PS/3000r/min 最大扭矩 36kgf﹒m/1200-1400r/min 4、底盤結構參數： 變速器： 型式與排擋數 五個前進擋、一個倒車擋，二、三、四、五擋裝有鎖環(huán)慣性式同步器 各擋變速比：一擋 7.31 二擋 4.31 三擋 2.45 四擋 1.54 五擋 1.00 倒擋 7.66 排擋位置 驅動橋減速比 6.33 車架 結構型式 邊梁式 縱梁斷面尺寸 235×80×6.5 車架上平面離地面高度 805mm 車架縱梁寬 861mm 輪胎型式 普通簾線寬輪車用輪胎 規(guī)格 9.00-20-10 氣壓 前輪 普通輪胎 4.0kgf/ 后輪 普通輪胎 5.3kgf/ 輪輞 7.0-20等輻盤式 二、變速器參數的要求 根據灑水車灑水量的要求，原裝底盤的變速器的相應擋位下的速度是不能滿足其要求的，所以要對原變速器的一、二擋（灑水工作擋）進行速比改裝設計。灑水車變速器改裝的目的就是要根據灑水量的要求，通過增加原變速器一、二檔的傳動比，從而降低車速，通過取力器給泵傳遞功率，達到灑水的目的。 三、取力器參數的要求 取力器是水泵的動力傳遞源，它由變速器傳出的速比及扭矩同樣關系到整車灑水工作性能能否達到任務書的要求。一般取力器的布置有前置式、中置式、后置式，本設計則確定采用中置式，即取力器布置在變速器的上，從變速器的中間軸上取力。取力器的最終傳動轉速要求為1000 r/min,即水泵要求的轉速。 四、水罐參數的要求 水罐的容積關系到本車設計要求的裝載水的噸位問題，所以要對它的要求是上戶噸位為五噸，實際要求為5-8噸。由于所選車型底盤的特點，要求水罐在保證裝載容積的前提下，其長度不超過3940mm，寬不能超過2500mm，它置于底盤之上時的高度不能超過4000mm.其聯(lián)接副車架應與管道系統(tǒng)的走向進行相應的配合，開出水管通過的口子。 五、管道系統(tǒng)的布置及要求 灑水車要求前面有能向兩邊同時提供路面沖洗的噴頭，后部要求有位于車兩邊的同時提供噴水的噴頭；以及一個能提供可以在噴射柱狀和霧狀水之間進行調節(jié)的射程大于40m的人工操作水炮（噴槍），使其能提供沖洗、霧化噴藥、和消防功能。 第三章 車架的改裝設計 車架的改裝設計要求對整車的質心進行確定從而進行軸載質量的校核，車架強度的校核，后懸架強度校核及輪胎負荷的校核；還包括對相應與車架聯(lián)接部件的聯(lián)接設計。 §3.1整車質心的計算 §3.1.1 各總成質量的估算 一、作臺質量的估算： （1）工作臺底板選用GB3277-1991扁豆花紋鋼板，其厚度，其理論質量為,則其質量為 （2）工作臺護攔鋼管選用GB13793-1992直縫電焊鋼管，小管外徑D=15mm，厚度，其理論質量；大管外徑D=25mm，厚度，其理論質量，則其質量為 （3）工作臺支撐梁選用GB6723-1986冷彎等邊槽鋼，腰高H=180mm，厚度，翼寬B=80mm，其理論質量為，長L=750mm，兩根，其質量為 則工作臺的總質量為 其質心位置定于距工作臺尾部邊緣400mm的中心線上。 二、水罐質量的估算： 水罐外型為橢圓狀截面，其長軸a=2000mm,短軸b=1200mm,水罐長,厚t=6mm。 其體積為： 邊緣封板及隔板體積： 水罐采用Q235鋼板制造，其密度是 水罐質量為 水罐總成的質量是水罐加上副車架和工具箱的質量，取其他部分質量為75kg，則水罐總成的質量為： §3.1.2質心的計算與軸載質量的分配： 由于選用的EQF140型底盤提供的數據資料是其原裝貨車的參數，故得分別對其原車和除去貨抖之后的質心及軸載質量進行計算和校核 圖3-1 空車的載荷分布如圖2-1所示，其中，汽車貨抖質量G2＝1000kg， 汽車底盤質量G1＝3080kg， 前軸承載質量N1 = 1930kg, 后軸承載質量N2 = 2150kg, 貨抖質心距后軸軸線水平距離x2=1970mm, 底盤質心距后軸軸線水平距離為x1, 軸距L=3950mm。 由力矩平衡得 得 去掉貨抖之后的底盤軸載質量分配情況如下： 圖3-2 由力矩平衡得 得 表3-1灑水車各總成、部件位置及自身物理特征參數： 序號 總成名稱 （kg） （mm） （mm） 1 3人+隨車工具 653+15=210 1222 1034 2 底盤 3080 840 2114 3 水罐總成 1318.44 1710 3140 4 工作臺總成 67.1 841 5666 5 水泵總成 50 650 2300 6 取力器總成 30 800 900 7 備胎 170 500 4880 8 前部水管 18 550 650 9 水泵附近水管 15 940 2200 10 后部水管 25 840 5881 為各總成部件在裝備好的質量，為各總成或部件質心離地面的高度， 為各總成或部件質心距前軸軸線的水平距離，加上額定裝載質量的水5噸后對其進行質心的計算和軸載質量的計算及校核。 由以下公式可以求得整車的質心高度和水平位置： (3-1) (3-2) 示中：為整車質心距前軸的水平距離 為整車質心的離地面的高度 計算得 則后軸載質量由力矩平衡原理可得 求得 則后軸分配的載質量系數為 則前軸為 滿足《專用車設計》中要求的對長頭貨車前軸分配軸載質量不小于25%的原則，同時也接近《汽車設計》中對長頭貨車滿載時的前軸載質量占25%~27%的要求，所以本車軸載質量是合理的，其總體布置算是成功的。 由式（3-2）可求得整車的質心高度： 為保證汽車在行駛時的安全穩(wěn)定性，不發(fā)生側翻要求； 保證汽車不發(fā)生縱翻，要求。 其中： B表示汽車的輪距 表示汽車質心到后軸中心的距離 表示汽車質心高度 表示路面附著系數，一般取=0.7~0.8 B=2400 mm, 取=0.75，=1134.2 mm 則由上兩式可得： 求得 求得 由前面質心的計算結果可知，整車的質心高度 因此滿足不發(fā)生側翻和縱翻的質心高度要求。 §3.2車架的改裝設計 §3.2.1車架聯(lián)接件的設計 一、水泵支座聯(lián)接的設計與強度校核： 1．螺栓結構的設計：采用如圖3-3所示的結構，螺栓數z＝4，對稱布置。 2．螺栓的受力分析： ?(1).支座采用6mm厚的熱軋鋼板沖壓而成，由GB709-1988查得其理論質量W＝47.1kg/,橫（縱）板質量為=(350200+350202) 47.10=3.9564kg 水泵在出廠之前都進行過動平衡實驗，故不考慮水泵本身工作時其旋轉件的離心力沖擊，即不考慮水泵自身旋轉件給水泵支座與車架相聯(lián)接的螺栓組的軸向力。但是由于水泵工作時，流過水泵的水流的不均勻性，應適當考慮一定的離心 沖擊力，也就是給螺栓組的軸向力，水平向右，作用于螺栓組中心，以5% 圖3-3 的重力計=G5%=509.85%=24.5 N 橫向力（作用于結合面，垂直向下） =g +g=(50+23.9564) 9.8=567.5 N 翻轉力矩（逆時針方向） M=g(140+)+ g=502259.8+3.95641759.8=7275.2 N mm (2).在軸向力的作用下，各螺栓組所受的工作拉力為 ==24.5/4=6.125 N (3).在翻轉力矩M的作用下，下面的螺栓受到加載作用，而上面兩螺栓受到減載作用，故下面的兩螺受力較大，所受的載荷為 = (3-3) 其中表示螺栓中心到螺栓組的旋轉中心線的最大距離，表示各螺栓到螺栓組的旋轉中心線的距離 = =＝36.376 N 所以下面的螺栓所受的軸向力工作載荷為 ＝6.125＋36.376＝42.501 N (4).在橫向力的作用下，側面聯(lián)接接合面可能會產生滑移，根據側面不發(fā)生滑移的條件 (3-4) 由《機械設計》查得接合面為軋制表面的摩擦系數,并取螺栓聯(lián)接的相對剛度=0.2 ，則=，取防滑系數=1.2，則各螺栓所需要的預緊力為 ==572.4 N （5）下面兩個螺栓每個螺栓所受的總拉力為，按公式可以求得，即 =572.4 + 0.242.501=580.9002 N 3.確定螺栓直徑 選擇材料為Q235，性能等級為4.6級的螺栓，由《機械設計》查得材料的屈服極限Mpa，查得螺栓聯(lián)接在靜載荷情況下，M6~M16的安全系數S=5~4，取S=4，故螺栓材料的許用應力[]===60Mpa。 根據公式可以求得螺栓危險截面的直徑（螺紋小徑）為 == 4.003 mm 考慮到灑水車行駛至有一定不平度的路面產生顛簸沖擊，故應適當選用大的螺栓尺寸，按照粗牙螺紋標準（GB196-81），選用螺紋公稱直徑為d=12 mm（螺紋小徑=10.106 mm>4.003 mm）。 4．校核螺栓組聯(lián)接接合面的工作能力 （1）.聯(lián)接接合面上端的擠壓應力不超過許用值，以防止接合面壓碎，由下面公式可求得 （3-5） Mpa 由《機械設計》查得 Mpa ,故聯(lián)接接合面上端不致壓碎。 聯(lián)接接合面下端應保持一定的殘余應力，以防止支座受力時接合面間產生間隙，即，根據公式（3-5-a）可求得 （3-5-a） Mpa > 0 故接合面下端受壓最小處不會產生間隙。 5．校核螺栓所需的預緊力是否合適 對碳素鋼螺栓，要求 已知，，取預緊力下限，即 要求的預緊力 N，小于上值，故滿足要求。 每組兩個螺母GB6170-86 M12 選取螺栓GB5782-86 M1245 選取兩個螺母與螺栓配套，既可以省去考慮墊圈的程序，也可以實現對頂螺擦防母的摩松。 二、水泵進出口附近水管支架聯(lián)接的設計與強度校核 1．結構的設計：采用如圖所示的結構,螺栓數z = 2 圖3-4 2．螺栓的受力分析： （1）在總載荷的作用下,螺栓組聯(lián)接承受以下的力和力矩的作用：由于此處附近水管有三處分別與水泵進水口、水罐、車架相連，可視為定位和固定，使得水管對螺栓組無軸向力的施加，而只受橫向力（作用于接合面，垂直向下）和傾覆力矩（順時針方向）。 橫向力 傾覆力矩 （2）在傾覆力矩M的作用下，上面螺栓受到加載作用，而下面的；螺栓受到減載的作用，故上面的螺栓受力較大，而受的載荷按公式（3-3）計算，其中表示螺栓中心到螺栓組的旋轉中心線的最大距離，表示各螺栓到螺栓組的旋轉中心線的距離 故上面的螺栓所受到軸向工作載荷為 = 0 +196 =196 N （3）在橫向力的作用下，底板聯(lián)接接合面可能產生滑移，根據底板不發(fā)生滑移的條件 由《機械設計》查得接合面為軋制表面的摩擦系數,并取=0.2 ，則=，取防滑系數=1.2，則各螺栓所需要的預緊力為 （4）上面螺栓受的總拉力為 3.確定螺栓直徑 選擇材料為Q235，性能等級為4.6級的螺栓，由《機械設計》查得材料的屈服極限Mpa，由《機械設計》查得螺栓聯(lián)接在靜載荷情況下，M6~M16的安全系數S=5~4，取S=4，故螺栓材料的許用應力[]===60Mpa。 根據公式可以求得螺栓危險截面的直徑（螺紋小徑）為 == 3.03 mm 考慮到灑水車行駛至有一定不平度的路面產生顛簸沖擊，故應適當選用大的螺栓尺寸，按照粗牙螺紋標準（GB196-81），選用螺紋公稱直徑為d=12 mm（螺紋小徑=10.106 mm>3.03 mm） 4．校核螺栓組聯(lián)接接合面的工作能力 （1）.聯(lián)接接合面上端的擠壓應力不超過許用值，以防止接合面壓碎，由公式（3-5）得 Mpa 由《機械設計》查得 Mpa ,故聯(lián)接接合面上端不致壓碎。 聯(lián)接接合面下端應保持一定的殘余應力，以防止支座0受力時接合面間產生間隙，即，根據公式（3-5-a）求得 > 0 故接合面上端受壓最小處會產生間隙，故應加大預緊力，由 得 6 N 取 下端螺栓 =192 Mpa 從而保證下端接合面無間隙 5．校核螺栓所需的預緊力是否合適 對碳素鋼螺栓，要求 已知，，取預緊力下限，即 要求的預緊力 N，小于上值，故滿足要求。 每組兩個螺母GB6170-86 M12 選取螺栓GB5782-86 M1245 選取兩個螺母與螺栓配套，既可以省去考慮墊圈的程序，也可以實現對頂螺母的摩擦防松。 三、工作臺支撐梁的聯(lián)接設計與校核 螺栓組受力分析： 由于工作臺的結構知，工作臺由兩根支撐梁支撐，故可簡化為對一根支撐梁進行分析。 如圖3-5所示，轉矩為 作用在聯(lián)接接合面內，在轉矩T的作用下，接合面支撐梁的底板將繞通過螺栓組中心O并與接合面垂直的軸線轉動。為了防止它的轉動，可以采用普通螺栓聯(lián)接，也可以用絞制孔用螺栓聯(lián)接。其傳力方式和受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接相同。 采用普通螺栓，此時靠聯(lián)接預緊后在接合面間產生的摩擦力矩來抵抗轉矩T。假設各螺栓的預緊程度相同，即各螺栓的預緊力均為F，則各螺栓聯(lián)接處產生的摩擦力均相等，并假設此摩擦力集中作用于螺栓中心處。為阻止接合面發(fā)生相對轉動，各摩擦力應該與各該螺栓的軸線到螺栓組對稱中心O的連線（即力臂）相垂直。根據作用在底板上的力矩平衡及聯(lián)接強度的條件，應該有 圖3-5 由上式可得各螺栓所需的預緊力為 （3-6） 示中：表示接合面的摩擦系數； 表示地i個螺栓的軸線到螺栓組對稱中心O的距離； z表示螺栓數目； 表示防滑系數，=1.1~1.3。 取=1.2 ，=0.3 ， 則預緊力為 螺栓危險截面的拉伸強度條件為 可得 考慮到工作中由于路面不平造成的顛簸沖擊力，根據粗牙普通螺紋標準（GB196-81），選用螺紋公稱直徑(螺紋小徑)。 為達到防松效果選配兩個螺母與一個螺栓組合。 螺栓為GB5782-86 M1655 螺母為GB6170=86 M16 由《專用車設計》知，對車架鉆孔的限制僅限于對車架承載區(qū)，由本車底盤結構可知，工作臺處在非承載區(qū)，故對于其要求的在承載區(qū)鉆孔孔徑<13的限制不沖突矛盾，符合要求，可以用M16的螺栓進行聯(lián)接。 四、水罐的聯(lián)接設計： 1、止推聯(lián)接板的聯(lián)接設計： 在汽車起步或加速、減速時，都會使聯(lián)接水罐的止動聯(lián)接板的聯(lián)接螺栓受到剪切力，故此；螺栓組須采用絞制孔用螺栓來抵抗剪切力。 螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓，在聯(lián)接接合面處，螺栓桿則受剪切。 假設螺栓桿與孔壁表面上的壓力分布是均勻的，又因這種聯(lián)接所受的預緊力很小，所以不考慮預緊力和螺紋摩擦力矩的影響。 螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為： （3-7） 螺栓桿的剪切強度條件為： （3-8） 式中：F表示螺栓所受的工作剪切力 表示螺栓剪切面的直徑（可取為螺栓孔的直徑） 表示螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，設計時應使1.25 表示螺栓或孔壁材料的許用擠壓應力 表示螺栓材料的許用切應力 假設在汽車起步、加速或減速時的最大加速度為0.5g，則此時螺栓受到的工作載荷為 設計樣式為4個止推聯(lián)接板，每個板上有4組螺栓組聯(lián)接，每個螺栓受到的工作載荷為： 而 其中：是螺栓的擠壓安全系數 是螺栓的剪切安全系數 由《機械設計》查得= 240Mpa ，=1.5 ，=4 ，則有 =16.5mm 由公式（3-7）和（3-8）可得： 可選螺紋公稱直徑為10mm的絞制孔用螺栓：GB-88 M1045。 2、水罐固定聯(lián)接的設計： 為防止水罐產生橫向運動，還設計了U型螺栓組的聯(lián)接固定系統(tǒng)，由6個U型螺栓大致均勻分布有兩邊的車架縱梁上。 仍以0.5g作為其加速度來設計，校核其強度，則每個螺栓受到的力為： 此時螺栓可作為一般的受到剪切的軸（桿）進行分析，其剪切強度條件為： A是螺栓的截面面積，即 由上式求得： 選用公稱直徑為20mm的螺栓（螺紋小徑為16mm>10.46mm）,由于車架縱梁的結構與標準U型螺栓的樣式不能匹配，故選用標準雙頭螺柱進行相應彎曲：GB-88 M20550-Q 五、止推聯(lián)接板工藝分析： 圖3-6 此聯(lián)接樣式是目前較為新穎的板式聯(lián)接，與大梁聯(lián)接的部分采用四組螺栓各分兩組緊固在大梁側面，它與上裝副梁聯(lián)接部分為圖示形狀。在與上裝副梁焊接后，相對于直接用矩形板焊接的長度要長，故上裝聯(lián)接牢固可靠，其外型也很美觀。在板的下側中間部位預留兩孔，可視上裝要求考慮是否增加聯(lián)接螺栓，同時也起到車輛行駛顛簸時板自身應力的釋放。 此聯(lián)接件為板式原料，45鋼，其外型需采用沖壓成型，所以其主要加工部分為六個孔的鉆取。以其豎直對稱線為工藝基準，用自動對心夾緊機構夾緊板的左右側面，此時定位基準和工藝基準重合，無基準不重合誤差。熱處理為調質。 工藝流程為：沖壓——鉆6個孔――熱處理――檢驗——入庫 §3.2.2車架強度的校核： 在所有總成都已經設計好以后，要根據他們各自的分布情況，對車架進行強度的校核。 將前端橫向水管、工作臺處水管、水罐不計入整車時，對其進行軸載質量的分配計算得： =7732860 則后軸軸載質量為 其軸載質量系數為 可見此時前后軸載質量分配是比較均勻的，所以在對車架進行強度校核時將車架簡化為簡單的模型，并作出如下假設： （1）、就以上述分布情況的底盤而言，其質量看成均勻分布于兩縱梁的全長之上；（2）、兩縱梁為支于前后軸間的簡支梁；（3）、所有作用力均通過車架截面的彎心，而且不計局部扭轉造成的影響。 此時的載荷分布情況如圖3-7所示。 設的底盤重力為=3555g ，水罐（載五噸水）總成重力為=6318.44g ，前端橫向水管重力為=18g，工作臺處水管重力為=25g。 由前面可知，前軸軸載質量為=2866.64mm，則前軸支反力為 圖3-7 在前后軸間的縱梁的彎矩有： （3-9） （3-10） 由此可見，最大彎矩在前后軸之間，即有極值： 可求得 =983.1mm 代入式（3-10）得 考慮到行駛中受到動載荷，因此在最大靜載荷之上乘以一動載系數，取,則最大動載彎矩為： 總梁彎曲應力： 縱梁的截面如圖2-8所示：H = 235mm , B = 80mm , t = 6.5mm 圖3-8 則它的抗彎截面系數的計算為： 三部分各自面積及質心位置： 則截面的形心為 三部分對的慣性矩為 整個圖形的慣性矩為： 則截面系數為 彎曲應力為 車架材料一般為16MnL，因為前面已經考慮了動載荷，相當于考慮了其安全系數，所以只需用其屈服強度進行校核，其屈服強度為，則 ，滿足強度要求。 §3.2.3后懸架的校核： 在考慮了車架的強度校核之后，還應對汽車的后懸架進行相應的強度校核，因為這也關系到底盤本身的承載能力。而對本車后懸架的校核主要是對其鋼板彈簧進行強的校核。 本車底盤后懸架型式為：滑板式鋼板彈簧（雙凹鋼板），裝有副鋼板彈簧。 鋼板彈簧的強度校核驗算如下： 汽車驅動時，后鋼板彈簧承受的載荷最大，在其前半段出現的最大應力為 （3-11） 式中：為作用在后輪上的垂直靜負荷 為驅動時后軸負荷轉移系數，貨車=1.10~1.20，取1.10 為道路附著系數，取0.8 為鋼板彈簧的片寬 為鋼板彈簧主片厚度 、為鋼板彈簧前、后段長度 為鋼板彈簧總截面系數 為彈簧固定點到路面的距離 鋼板彈簧的截面尺寸參數為：=10mm , ==730mm , b=75mm ,板簧片數n=19。 其截面的慣性轉矩計算如下： 圖3-9 三部分各自面積及質心位置： 形心位置為 則三部分對的慣性矩為 截面系數為 由式（3-11）得 〈 還應考慮到汽車行駛到不平路面時鋼板彈簧的強度問題。 假設此時的后軸軸荷增加了50%，即此時的垂直方向的加速度為0.5g，則有： 〈 由上面分析可知，后懸架的強度是滿足要求的。 §3.2.4后輪輪胎的校核： 輪胎作為支撐整車的唯一部件，其承載能力關系到整車的一切功用和安全，所以要對其負荷能力進行校核。 查得9.00-20-10普通輪胎的最大負荷質量為2300kg，而后軸載質量為7116.9kg，則每個輪胎的負荷為7116.9/4=1779.2kg，所以輪胎對此載重量的整車是完全有能力承載的。 第四章 管路系統(tǒng)的設計 管路系統(tǒng)是整個灑水工作的關鍵部分之一，它的布局也是整體結構布置的前提之一，它是輸送水流的唯一樞紐。 圖4-1 管路系統(tǒng)組成 一、工作原理 管道系統(tǒng)組成見圖3-1。灑水車工作原理是：水從水罐出口出來通過三通閥與水泵進口連通，水泵出水口通過各球閥與方向不同的管道相連，實現相應的的灑水作業(yè)。具體操作步驟如下： 1、裝水 將球閥1、2、3、6、7、8及三通球閥5的b端關閉，球閥4的接頭與吸水管一端連接，吸水管另一端放入水中。打開球閥4，啟動發(fā)動機，將取力器掛上檔，帶動水泵旋轉。泵將水吸到管路進入罐內。通過液位顯示器觀察罐內水位。或直接從人孔注水。 2、前端沖洗 打開球閥7、8（只需沖洗一邊時，關閉7或8），三通球閥5的c向關閉，其他球閥也關閉。水泵將水從罐內吸出，再從出水口進入管道即可實現前端沖洗作業(yè)。 3、后端灑水 打開球閥1和2，三通球閥5的c向關閉，其它球閥皆關閉，即可實施后灑水作業(yè)。 4、水炮噴水 三通球閥5的c向關閉，打開水炮管路上的球閥，其它球閥關閉，即可實現高空噴水。根據需要調節(jié)噴頭即可實現柱狀噴水和霧狀噴藥。 二、管路系統(tǒng)主要參數計算 1、水泵選擇 根據要求的灑水寬度、灑水量和作業(yè)速度，選型號為65QZ-60/60的水泵。流量為60/h ，揚程為60m。滿足任務書的要求。 2、管路內徑的確定 管徑與流量和流速有關，以水泵最大流量確定其內徑 式中 Q——水泵的額定流量，60/h； V——水常用流速，取1.5～2m/s； 得 d=103～118mm 選用內徑d=100mm水管。 管路系統(tǒng)按方案做好后，需要進行必要的壓力實驗。根據要求進行1-1.5個大氣壓試壓實驗，要求無泄露。它的安裝是在整車安裝時才進行的，即根據其他總成的安裝位置進行相應裝配與調整。 第五章 水罐總成的設計 水罐為鋼板焊接結構，罐體須能承受20kpa氣壓而無泄漏，內裝橫向防波板，將罐體分隔成相通的三個部分，減少行駛中水的動蕩和沖擊。 一、罐體形狀及容積計算 1、罐體形狀： 采用橢圓形的優(yōu)點是：橢圓罐形受力狀況、加工工藝、外觀造型、綜合性能最佳，可降低罐體自重20%，增加罐體容積50%，其罐內壓力小于0.1Mpa，重心低，穩(wěn)定性高。 長軸：a=2000mm 短軸b=1200mm 水罐長度：3740mm 人孔尺寸為：圓形孔（直徑） 500mm 罐體壁厚為：6mm 2、罐體容積 橢圓罐體實際容積： 二、罐體材料以及防腐蝕處理 罐體的材料選取普通碳素鋼板。普通碳素鋼板機械性能好，有足夠的強度、韌性，焊接性和工藝性也好；價格便宜。 為提高罐體的耐蝕性和使用壽命，罐體內表面要求作涂鋅防腐蝕處理。 水罐的安裝以車架上的定位塊為基準上車裝配，定位好以后才進行止推聯(lián)接板的焊接和螺栓聯(lián)接裝配，然后安裝U型螺栓固定。 第六章 變速器改裝設計 根據灑水量要求，通過改變原變速器一、二檔的傳動比，降低車速，通過取力器給泵響應轉速，達到灑水量要求。 一、檔傳動比的確定 東風牌EQF140型載貨汽車的具體參數如下： 變速器一軸和二軸的中心距130mm，其他數據見第一章。 變速器各檔傳動比: 變速器傳動布置方案分析：采用中間軸式變速器，傳動方案如圖6-1： 　　　　　　　　　　　　　 圖6－1　變速器傳動方案 發(fā)動機結構參數：EQ6100-型 最大功率 最大扭矩； 輪胎：外直徑1018mm。 選擇灑水寬度h=10m，灑水量 q=0.9，則： hqvt=Qt v===6.67 再選擇灑水寬度h=10m，灑水量 q=0.45，則： v===13.33 發(fā)動機工作范圍為 1400～3300 取n=2000,傳動比為 μ=0.377 =0.377 一檔 =0.377 =9.04 二檔 =0.377=4.52 二、檔齒輪齒數的確定 一檔Z，Z：初選＝25 Z=Z＋Z===67.3 取Z＝67 貨車中間軸一擋齒輪可在12～17之間選用，試取Z＝17,則Z＝50. 螺旋角＝arccos＝arccos =25 與初選相差不大，故合適. 確定常嚙合傳動齒輪副五擋的齒數：初選＝20 =i=9.04=3.0736 Z+== 求得　 Z=17.1, =52.7, 取Z=17　=52 螺旋角＝arccos＝arccos =21 與初選＝20相差不大，故合適. 確定其他各擋的齒數： 二擋：=i A= ＝ 求得?。?9.32　Z=43.33 =12.0556， 取　Z=43　　＝17 則?。絘rccos =17 同理，可算得三擋，四擋的齒數和螺旋角如下 　　　　　　　三擋：　Z=32 Z=39 =17 四擋： ＝24　　Z＝47　　　=17 倒擋齒數確定： 倒擋齒輪采用直齒，模數m=3.5mm,為保證倒擋齒輪的嚙合和不產生運動干涉，齒輪11和齒輪12的齒頂圓之間應保持有0.5mm以上的間隙.因此： 　　　　　　　　　 代入數據　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 求得