WY 第二章 专用汽车的总体设计(2)

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车厢宽应在符合国家标准的前提下适当取宽点,以利 于缩短边板高度和车厢长度;
车厢长应在满足运送货物达到额定吨位和上装部分要 求的前提下尽可能短些,有利于减小整备质量。
6.专用汽车的前悬与后悬
前悬尺寸对汽车通过性、轴载质量、碰撞安全性、驾 驶员视野、前钢板弹簧长度、上车和下车方便性以及 汽车造型等均有影响。
在保证专用汽车功能的前提下,轴距设计得越短,其 长度就越短,质量越小,最小转弯半径和纵向通过半 径也越小,机动性好,这对某些专用汽车来说,显得 尤其重要。轴距过短,会导致车辆后悬过长,行驶时 纵摆较大,车辆制动、加速及坡道行驶时质量转移过 大,操纵性和稳定性变坏;还会导致万向节传动的夹 角增大,造成传动不均匀。
三、 专用汽车动力性
我国GB7258—1997《机动车运行安全技术条件》规定: 农用运输车与运输用拖拉机的比功率Pb≥4.0kW/t, 其他机动车的比功率Pb≥4.8kW/t。
四、 专用汽车制动性
专用汽车的制动性能用制动效能和制动稳定性来评价。
制动效能是指汽车迅速降低行驶速度直至停车的能力。 踩刹车时制动距离2~3m内停稳。
二、 专用汽车质量参数
1、整备质量
汽车总质量( G )是指汽车装备齐全,并按规定装满客(包 括驾驶员)、货时的重量。汽车总质量的确定:
对于轿车,汽车总质量 = 整备质量 + 驾驶员及乘员质量 + 行李质量 对于客车,汽车总质量 = 整备质量 + 驾驶员及乘员质量 + 行李质 量 + 附件质量 对于货车,汽车总质量 = 整备质量 + 驾驶员及助手质量 + 货物质量
离地间隙小,横向通过半径越大,汽车在通过拱桥、小丘 及凸起的路面时,容易发生车辆中间低部零件与障碍的碰
擦,通过能力较差。
3.专用汽车轮距
横向稳定性:是指汽车抵抗横向翻车和横向侧滑的能力。 当汽车在坡度过大的横玻上行驶,装载后质心过高、过偏
,或在弯道上高速转弯时,都可能发生横向翻车。当汽车 所受的横向力大于车轮和地面之间的横向附着力时,汽车 就会发生侧滑。特别是在湿滑、冰雪路面上行驶时,高速 转弯。
通常要求货车能克服30%坡度,越野车能克服60%坡度。
发动机的比功率和比转矩一般能综合表示汽车的动力性。但 其动力性还涉及总传动比和传动效率等因素。
比功率(Kw/Kg或Kw/T):计算公式:最大净功率/总质量 ,比功率 是衡量汽车动力性能的一个综合指标,具体是指汽车发动机最大功率与 汽车总质量之比。一般来讲,对同类型汽车而言,比功率越大,汽车的 动力性越好。
第二节 主要参数的确定
专用汽车的主要参数包括:尺寸参数、质 量参数和汽车性能参数,还包括专用功能、 专门装置的性wenku.baidu.com参数。
一、 专用汽车主要尺寸
1. 专用汽车外廓尺寸(总长、总宽、总高) 2.专用汽车轴距 3.专用汽车轮距 4.专用汽车质心高度 5.专用汽车前悬与后悬 6.专用汽车车箱尺寸
1. 专用汽车外廓尺寸
车架试验
1、应力测定:可以较快得出应力分布情况,找出薄弱环节和产生 的原因以及 改进后的效果。包括:静弯曲、静扭转、整车动应力 测定。
2、刚度测定:包括弯曲刚度和扭转刚度。 3、可靠性与耐久性台架试验:包括弯曲疲劳试验和扭转疲劳试验。 4、随整车进行的可靠性道路试验或试车场试验以及使用试验。
第四节 专用汽车副车架
前悬尺寸增加,汽车的接近角减小,通过性降低,视 野变坏。长前悬有利于在撞车时对乘员起保护作用。 前悬尺寸应当在保证设计要求、能布置下各总成和部 件的同时尽可能短些。
后悬尺寸对汽车通过性、汽车追尾时的安全性、车箱 长度或上装尺寸、轴距和轴荷分配等有影响。
后悬加长,汽车的前轴载质量减小,后轴载质量增加, 汽车离去角减小,通过性降低;后悬缩短,可减小汽 车的车厢长度或上装尺寸。
制动稳定性是指汽车在制动过程中维持直线行驶或按预 定弯道行驶的能力。
专用汽车除了装有必备的行车制动和驻车制动外,还装 有应急制动和辅助制动装置。应急制动是在行车制动失 灵或减弱时起作用;辅助制动常常采用发动机排气制动、 液力制动、电力制动等辅助制动装置,以减轻车轮制动 器的负担。
五、 专用汽车通过性和机动性
在专用汽车的主要性能、装载面积和轴荷分配方面均 得到满足的前提下,轴距短一些较好。
选择轴距时应参考表2-3
3.专用汽车轮距
轮距的大小对专用汽车的宽度、质量、横向通过半径、横向 稳定性和机动性影响较大。
轮距越大,则横向稳定性越好,悬架的角刚度也越大。但轮 距宽了,专用汽车的宽度和质量一般也要增大,改变汽车轮 距还会影响车厢或驾驶室内宽度、侧倾刚度、最小转弯直径 等,轮距过宽机动性变坏,还易导致车轮侧面甩泥。
一、 专用汽车副车架的设计
专用车的副车架多采用16Mn板材压制的型钢经铆接或焊接 而成。 副车架的截面形状以槽型居多,截面尺寸取决于专用汽车的 种类及载荷大小。
副梁截面形状
2.副梁的前端形状
副梁前端的形状应采取逐渐过渡的方式,以免由于副梁刚 度突然变化而给朱车架带来新的应力集中。
参见表2-12 副梁前端的结构尺寸
确定前轮距:能布置下发动机、车架、前悬架和前轮,并保 证前轮有足够的转向空间,同时转向杆系与车架、车轮之间 有足够的运动间隙。
确定后轮距:两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度以及 它们之间应留有必要的间隙。
设计时参考表2-3选取。
3.专用汽车轮距
横向通过半径:是指汽车满载、静止条件下,后桥或前桥的 左右车轮内侧与车桥最低点相切的弧圆半径,如图.
纵向稳定性:是指汽车抵抗因重力和惯性力的作用而发生 向前或向后翻车的能力。时,紧急制动时,都容易发生侧 滑。
4.专用汽车的质心高度
质心高度主要影响专用汽车的使用性能。
包括纵向和侧向稳定性,也包括其制动、驱动和坡道 行驶的轴载质量转移系数,因此质心较低为好。
5.专用汽车车厢尺寸
车厢为广义的,包括普通车厢、厢式容器、罐式容器、 工作装置等上装部分。
货车的车架多采用冷铆工艺,必要时也可采用特制的防松螺栓连接。 车架材料应满足有足够高的屈服强度和疲劳强度,较低的应力集中敏感 性,良好的冷冲压性能和焊接性能。低碳和中碳低合金钢能满足这些要求。 轻型、中型货车冲压纵梁的钢板厚度为5~7mm;中型货车冲压纵梁的钢 板厚度为7~9mm
疲劳强度指的是金属材料在无限多次交变载荷(随时间作周期性变化的载荷 )作 用下而不被破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。
在满足使用要求的前提下,力求减少专用汽车的外廓尺寸以 减轻其整备质量,降低制造成本,提高动力性、经济性和机 动性。减少汽车长度尺寸可以增加车流密度,减少停车面积; 减少汽车宽度、高度尺寸可以减少迎风面积,降低空气阻力。
我国GB 1589-2004对公路车辆的外廓极限尺寸规定: 汽车总宽(不包括后视镜)不大于2.5m,左、右后视镜等
突出量不大于250mm; 汽车总高(空载、顶窗关闭状态)不大于4m,顶窗、换气
装置开启时不得超出车高300mm; 汽车总长:货车、整体式客车总长不大于12m,单铰接式
客车不大于18m,半挂汽车列车不大于16.5m,全挂汽车列 车不大于20m。
2.专用汽车轴距
轴距的长短直接影响专用汽车的长度、质量和许多使 用性能。
1) 安装名义断面宽度超过400(公制系列)或13.00(英制系列)轮胎的车轴,其 最大允许轴荷不得超过规定的各轮胎负荷之和,且最大限值为10000kg; 2)装备空气悬架时最大允许轴荷的最大限值为11500 kg。
汽车及挂车并装轴的最大允许轴荷的最大限值
车辆类型
最大允许轴荷 最大限值
并装 双轴 挂 车
二、 副车架的安装
副车架与车架之间垫有8~30mm的缓冲垫。缓冲垫 能衰减冲击,使载荷均匀分布;还能使副梁避开 车架铆钉头等高起物。
副车架在车架上固定时,副梁的前端尽可能向前 伸,越靠近驾驶室越好。
常用的连接装置有:止推连接板、连接支架、止 推连接支架 。
二、 副车架的安装
1.止推连接板
车架计算的任务
1、确定汽车满载在不平度值很小(对称加载)的平坦路面上,以 需考虑动载荷的足够高的车速行驶时车架元件的应力;
2、确定汽车以满载低速行驶于坏路面且当轴荷分配较小载荷的那 个桥的一个车轮滚上一个300mm高的凸包时车架元件的应力; 3、确定专用汽车的专用设备等上装部分工作时车架元件的应力。
第三节 底盘的选用
车架是汽车的承载基体,贯穿汽车全长。专用汽车的专用装置都是直接或间 接的安装于车架上。因此车架承受较大的动载荷和扭矩,故必须加强车架。
加强办法:对车架纵架内边进行增补强化,再在车架上增加一个副车架 (强化车架,将专用装置的集中载荷均匀分布于车架上,起到缓冲作用)。 车架
车架的纵、横梁和其它零件的制造,多采用冷冲压工艺,使钢板在大型 压力机上冲孔及成型,也有采用槽钢、工字钢、管料等型材制造的。
各类汽车的轴荷分配
3.车辆的最大允许轴荷限值
汽车及挂车单轴的最大允许轴荷的最大限值
车辆类型
最大允许轴荷 最大限值
挂车及二轴货车
每侧单轮胎 每侧双轮胎
6000 1) 10000 2)
客车、半挂牵引车 及三轴以上(含三轴)
货车
每侧单轮胎
每侧双轮胎
非驱动轴 驱动轴
7000 1) 10000 2) 11500
一定载重质量下,汽车能以足够高的平均车速通过各种坏 路及无路地带和克服各种障碍的能力,称为汽车的通过性。坏 路及无路地带,是指松软土壤、沙漠、雪地、沼泽等松软地面 及坎坷不平地段;各种障碍,是指陡坡、侧坡、台阶、壕沟等。
汽车通过性可分为轮廓通过性和牵引支承通过性。前者是 表征车辆通过坎坷不平路段和障碍(如陡坡、侧坡、台阶、壕 沟等)的能力;后者是指车辆能顺利通过松软土壤、沙漠、雪 地、冰面、沼泽等地面的能力。
汽车的整备质量,即我们以前惯称的“空车重量”。是指汽车 经过整备后在完备状态下的自身质量,即汽车上带有全部装备 (包括备胎、工具等安装齐备),加满燃料、水,但没有装货 和载人的整车质量。
二、 专用汽车质量参数
2.汽车轴载质量
理想的轴载质量分配是满载时每个车轮的负荷大致相同。 汽车在空载或满载静止状态下,各车轴对支承平面的垂直负 荷,也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。 我国公路工程技术标准JT B01-2003规定:总质量为20吨的汽 车,单后轴载质量为13吨;总质量为30吨的汽车,双后轴载 质量为2×12吨。
3、横梁的截面形状及连接形式
横梁将左、右副梁连接在一起,构成一个完整的副车架, 实现强化车架,将上装部分的集中载荷较均匀地分布在车 架上,并起到连接和改善车架受力的作用。
横 梁 截 面 形 状 及 连 接 方 式
4.副车架的抗扭结构
副车架的抗扭可以通过改变其截面形状、结构尺寸、 结构形式、连接方式来解决。也可在相应位置设置抗扭管 状梁或对角线梁来提高抗扭刚度。
1)驱动轴为每轴每侧双轮胎且装备空气悬架时,最大允许轴荷的最大限值为 19000kg。
三、 专用汽车动力性
专用汽车的四个特性:动力性、制动性、通过性和机动性。
专用汽车动力性指汽车以最高车速行驶的能力、迅速提高车 速的能力和爬坡的能力。它主要取决于发动机的性能和传动 系的特性。是汽车使用性能最基本和最重要的性能。
轮廓通过性包括:最小离地间隙,纵向通过性(汽车能通过的 地面突起的高度 ),接近角,离去角,最小转弯直径和内轮差, 转弯通道圆。 牵引支承通过性包括:附着质量和附着系数 ,车轮接地比压 。
第三节 底盘的选用
根据专用汽车的用途及其使用条件,已选定的专用汽车性 能指标,专用汽车专用功能及其总体布置的需要,以及专 用汽车制造厂家的现有条件和能力选定专用汽车底盘。 改装专用汽车的汽车底盘可分为四种结构形式:常用的两 种为二类和三类底盘,另外两种是专门为某一类专用汽车 设计、制造的专用底盘和选用定型总成组合设计制造的专 用底盘。
并装双轴的轴距 <1000mm
并装双轴的轴距≥1000mm, 且<1300mm
并装双轴的轴距≥1300mm, 且<1800mm
并装双轴的轴距≥1800mm
11000 16000 18000 20000
并装 三轴
相邻两轴之间距离≤1300mm
相邻两轴之间距离>1300mm, 且≤1400mm
21000 24000
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