专用汽车的总体设计的常用公式

第一章专用汽车的总体设计1 总布置参数的确定1.1 专用汽车的外廓尺寸（总长、总宽和总高）1.1.1 长①载货汽车≤12m②半挂汽车列车≤16.5m1.1.2 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部分的变形等）1.1.3 高≤4m（汽车处于空载状态，顶窗、换气装置等处于关闭状态）1.1.4 车外后视镜单侧外伸量不得超出汽车或挂车最大宽度处250mm1.1.5 汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时不得超出车高300mm1.2专用汽车的轴距和轮距1.2.1 轴距轴距是影响专用汽车基本性能的主要尺寸参数。

轴距的长短除影响汽车的总长外，还影响汽车的轴荷分配、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。

1.2.2 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。

1.3专用汽车的轴载质量及其分配专用汽车的轴载质量是根据公路运输车辆的法规限值和轮胎负荷能力确定的。

1.3.1 各类专用汽车轴载质量限值（JT701-88《公路工程技术标准》）1.3.2 基本计算公式 A 已知条件a ） 底盘整备质量G 1b ） 底盘前轴负荷g 1c ）底盘后轴负荷Z 1 d ） 上装部分质心位置L 2 e ） 上装部分质量G 2f ） 整车装载质量G 3（含驾驶室乘员）g ） 装载货物质心位置L 3（水平质心位置）h ） 轴距)(21l l l +B 上装部分轴荷分配计算（力矩方程式）g 2（前轴负荷）×121l l +（例图1）=G 2（上装部分质量）×L 2（质心位置）例图1g 2（前轴负荷）=12221)()(l l L G +⨯上装部分质心位置上装部分质量则后轴负荷222g G Z -= C 载质量轴荷分配计算g 3（前轴负荷）×)21(1l l +=G 3×L 3（载质量水平质心位置）g 3（载质量前轴负荷）=13321)()(l l L G +⨯装载货物水平质心位置整车装载质量则后轴负333g G Z -= D 空车轴荷分配计算g 空（前轴负荷）=g 1（底盘前轴负荷）+g 2（上装部分前轴轴荷） Z 空（后轴负荷）=Z 1（底盘后轴负荷）+Z 2（上装部分后轴轴荷） G 空（整车整备质量）=空空Z g + E 满车轴荷分配计算 g 满（前轴负荷）=g 空+g 3 Z 满（后轴负荷）=Z 空+Z 3 G 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分配、行驶稳定性和操纵性等，在总体设计时必须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 已知条件a ） 底盘轴距)(21l l l +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G l l l l l g ++⨯C 满载水平质心位置计算 L 满（至后桥水平距离）=满满或或G l l l l l g ))(2/1(11++⨯1.4.2 垂直质心高度位置计算 A 已知条件a ） 整车各总成的质量为g ib ） 整车各总成的质心至地面的距离为Yi B 整车质心高度h g =)(专用车总质量--∑a aii G G xy g C 空载整车质心高度计算 h g 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a i i G y g ⨯∑D 满载整车质心高度计算 h g 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a i i G y g ⨯∑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 已知条件 a ） 专用汽车轮距Bb ） 专用汽车空载质心高度h g 空c ） 专用汽车满载质心高度h g 满d ） 专用汽车行驶路面附着系数φ（一般取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--hg hgBϕ C 保证空车行驶不发生侧翻的条件：ϕ 空hg B2 D 保证满载行驶不发生侧翻的条件：ϕ 满hg B2 2.2 专用汽车纵向稳定性计算 A 已知条件a ） 专用汽车质心到后轴中心距离Lb ） 专用汽车质心高度h gc ） 专用汽车行驶路面附着系数φ（一般取φ = 0.7～0.8） B 计算公式保证汽车行驶不发生纵翻的条件：ϕ hgLC 保证空车行驶不发生纵翻的条件：ϕ 空hg LD 保证满载行驶不发生纵翻的条件：ϕ 满hg L3 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3.2 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，高度限值应按下列公式计算（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3.3 罐式汽车的总容量限值应按下列公式计算（式中取汽油的密度为700千克/立方米） 总容量（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3.4 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的规定：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）P l max = kw V A C fV G Ta D D Ta a ηη7614072.23max max+ 式中：G a —— 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） C D —— 空气阻力系数（0.8～1.0）A D —— 汽车正面投影面积 =B D ×H D （B D 前轮距、H D 汽车总高）m 2 P l max —— 发动机最大功率（kw ） V amax —— 汽车最高车速（km/h ） 4.2 专用汽车比功率标准GB7258标准要求专用汽车比功率≥4.8kw/t 4.3 专用汽车发动机最大扭矩计算（一般为选定值） M l max = 9549P l max K/n p N ·m式中：M l max = 发动机最大扭矩（N ·m ）（一般为选定值） P l max = 发动机最大功率（KW ）（一般为选定值）K = 发动机扭矩适应性系数，柴油机为1.05～1.25n p = 最大功率时的转速（1.4～2.0）n m （n m —最大扭矩时的转速） K =)(max发动机扭矩适应性系数pl M M式中：M p =))((9549max转矩发动机最大功率时输出m N n P pl ⋅ 4.4 发动机输出转矩计算公式 M l = an l 2＋bn l ＋cM l =)()()(22max max m N n n n n M M M l m m p p l l ⋅----式中：M l —— 发动机输出转矩（N ·m ） n l —— 发动机输出转速（r/min ）M l max —— 发动机最大输出转距（N ·m ）M p —— 发动机最大输出功率时的输出转矩（N ·m ） n p —— 发动机最大输出功率时的曲轴转速（r/min ） n m —— 发动机最大输出转矩时的曲轴转速（r/min ） a —— =2max )(p m p l n n M M -+-b —— =2max )()(2p m p l m n n M M n --c —— = 22max max )()(p m mp l l n n n M M M ---4.5 专用汽车运动平衡方程式 F t = F f ＋ F i ＋F w ＋F j N式中：F t —— 汽车驱动力（作用在汽车驱动轮上的圆周力）N F f —— 滚动阻力（N ）F i —— 坡道阻力（N ） F w —— 空气阻力（N ） F j —— 加速阻力（N ）4.5.1 汽车驱动力计算公式 F t =)(0N r i i M dg l式中：r d —— 驱动轮动力半径（m ）i g —— 变速器的传动比 i 0 —— 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） 4.5.2 汽车滚动阻力计算公式F f = m a gfcos α（N ）（g 重力加速度9.81m/s 2） 式中：m a —— 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 = f 0＋kv a ）（50km/h ≤V a ≤100km/h ）（一般取f = 0.010～0.020）4.5.3 专用汽车坡道阻力计算公式 F i = m a gsin α（N ）4.5.4 专用汽车空气阻力计算公式 F w = C D A D V a 2（N ）式中：A D —— 专用汽车的迎风面积（m 2）（AD 可按A D =B D H D 估算，B D —轮距，H D汽车高度m ）C D —— 空气阻力系数N ·h 2/（km 2·m 2），（专用汽车C d =0.03858～0.06944），半挂车的空气阻力系数增加10%4.5.5 加速阻力计算公式F j = δm a j （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/s 2） δ的计算公式为：δ= 222021r m i i I r m I a g f a w η+∑+ 式中：I w ——车轮的转动惯量（kg·m 2）I f ——飞轮的转动惯量（kg·m 2） r —— 车轮滚动半径（m ）也可以按经验公式估算δ值= 1＋（0.04～0.06）i 02i g 2＋（0.008～0.013）n l =rv i i a g 377.00k —— 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δm a j = A V a 2＋BV a ＋C 1＋C 2（fcos α＋sin α） 式中：A =D D dag A C r r i i -2330142.0μηB =dbg rr i i 377.0220μηC 1 =dcg r i i μη0C 2= －m a g4.6 专用汽车动力性参数计算4.6.1 专用汽车最高车速（km/h ）计算公式V amax =)/(2)(2h km ADkC B -+-式中：D =)(4)(20122C f C A kC B +-+ 4.6.2 专用汽车最大爬坡度计算公式：i max （专用汽车最大爬坡度%）= tg αmax 式中：αmax = 202022001arcsin(11arcsinE f E fE f f E +-≈+-+-E = 21244AC AC B -4.6.3 加速度计算公式专用汽车最大加速度j max （m/s 2）计算公式：j max = am A D δ42-4.6.4 专用汽车加速时间计算公式（t 加速时间h ） t =⎰++++⨯-21)(107716.002124a a V V a a a aa kV f C C BV AV dV m δ 或t =⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++-++-+++-++⨯-D kC B AV D kC B AV In DkC B AV D kC B AV In Dm a a a a a)(2)(2)(2)(2107716.021*******δ第二章 粉罐汽车设计计算公式（以YQ9550GSN 为例）1 罐体容积计算1.1 中间直筒容积计算公式 V 1=),(411121直筒长度直筒内径式中L L φφπ⨯⨯1.2 直角斜锥筒容积计算公式 V 2=),,(2)444(33434324233锥体长度小端直径大端直径式中L L φφφφφφπ⨯⨯++1.3 封头容积计算V 3=2×π×h 2（r －h/3）（式中h 封头高度、r 封头球面半径） 1.4 总容积计算公式 V 决=V 1+V 2+V 3 1.5 有效容积计算公式V 有效=V 总－V 总×k a （k a 容积系数0.08） 1.6 有效装载容积计算公式 V a =)/1000,,(3m kg P kg m P m s l sl水泥粉料堆积密度粉罐的额定装载质量式中 1.7 扩大容积计算公式V b =k b ×V a （k b 扩大容积系数0.1～0.2） 2 罐体壁厚计算公式2.1 筒体壁厚计算公式（圆筒）[]C PP S t+-⨯⨯⨯=ϕδφ211（式中P 设计压力取0.3Mpa ，S 1筒体壁厚，φ1筒体内径，［δ］许用应力，C 壁厚附加量）（φ焊缝系数）2.2 锥筒壁厚计算公式[])17,(cos 1212︒=+⨯-⨯⨯⨯=c c cC P P S αααϕδφ取锥形半角2.3 封头壁厚计算公式（碟形封头）[]C PRP M S d +-⨯⨯⨯⨯=5.023ϕδ式中：S 3 ——封头壁厚R ——封头球面部分内半径 r ——封头过渡段转角内半径M d ——封头形状系数=)3(41rR +⨯ 3 轴荷分配计算公式3.1 G 空销=上装部分质量×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=上装部分质量－G 空销 3.2 G满销=（上装部分质量＋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=（上装部分质量＋最大载质量）－G 满销4 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 V f = 06.088.0394.082.1)10()(08.4gg pd ρηρρ⨯⨯-⨯式中：d p ——颗粒直径m ，水泥取88×10-6mρ——颗粒真密度（kg/m 3）、水泥取3200kg/m 3ρg ——气体密度，在气压P=0.3Mpa 、气温T=373K 、气体常数R a =29.28时，3/75.2m kg TR Pa g =⨯=ρ η——气体的动力粘度（P a ×S ）取0.0218×10-3P a ·S4.2 罐体最大空床截面积计算公式)/,/(603max s m V s m Q V QA f f临界流态化速度气体体积流量式中=)(85.1max 对水泥Q A =4.3 粉料带出气流速度（V t ）计算公式（粉料悬浮速度）()23122/81.9)(2254s m g d g V p g g t =⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯⨯-⨯=式中ηρρρ（水泥的带出气速V t = 0.58m/s ） 4.4 最小空床截面积（A min ）计算公式tV QA 60min =空压机排量Q 与罐体A max 、A min 的对应值（对水泥）4.5 流态化条件计算公式fV Q A ≤式中：A 流化床面积m 2，Q 气体体积流量m 3/s ，V f 临界流态化速度m/s ，水泥为V f =9×10-3m/s5 气力输送系统计算公式 5.1 输送空气量计算公式gaa Vk Q ρμ⨯= 式中：k a ——输送系统的漏气系数，取1.1～1.2V ——输送速度（即卸料速度）（kg/min ）ρg ——空气密度（kg/m 3）μ——输送混合比（水泥取40～80）=物料质量/气体质量)(m g g Q V-=ρμ（Q 空气压缩机排量m 3/min ，g m 单位时间内输料管排出的粉料体积m 3/min ）5.2 输料管内气流速度计算公式)/(60)/(4211s m dV Q V s 入口速度⨯+=πρ )/(60)/(4222s m d V Q V s 出口速度⨯+=πρ式中：V 1——在入口处压力下空气流速；V 2——在末端压力下空气流速；Q 1——在入口处压力下空气流量（m 3/min ）； Q 2——在末端压力下空气流量； ρs ——颗粒密度（kg/m 3）； d ——输料管内径m 计算结果，据经验：V 1≥1.3V t5.3 输送系统压力损失计算公式 H 1=H d ＋H J =H d ＋H λ＋H h ＋H ξ式中：H 1——系统全部压力损失（Pa ）H d ——动压损失（Pa ） H j ——静压损失（Pa ）H λ——直管壁磨擦压力损失 H h ——垂直升高压力损失 H ξ——各局部阻力压力损失)1(28.9222VV gV H mg d μρ+⨯=（式中g=9.81m/s 2，V m 物料速度，V 气流速度，μ输送混合比，=22V V m 0.65～0.85）)1(28.92μρλλ⨯+⨯⨯⨯=C dg V L H g（式中λ——摩擦阻力系数，查有手册，或当d=100mm 时，取λ=0.0235） （L ——直管长度，挠性管接长度加一倍计算m ） H h ——9.8ρg （1+μ）h （h ——垂直升高高度m ）gC V H g 2)1(8.92μρξξ+⨯=∑式中：ξ——各种局部阻力系数（截止阀4～8，止回阀1.0-2.5＞90°弯头1.0～2.0，三通1.5-2.0）λ——摩擦阻力系数=k λ（0.0125＋d0011.0） （式中k λ管道内壁系数：无缝钢管取k λ=1.0，新焊接钢管1.3，旧焊接钢管1.6）6 专业性能和主要参数计算公式 6.1 平均卸料速度计算公式tmm V b ∆-=（式中m b 实际装载质量t ，△m 罐内剩余质量t ，t 卸料时间） 6.2 剩余率计算公式%100⨯∆=lm mi （m l 额定装载质量t ） 6.3 输送混合比计算公式Qm m m g sg s ⨯==ρμ 式中：μ——混合比（即质量浓度）m s ——粉粒体质量流量（kg/s ） m g ——气体质量流量（kg/s ） ρg ——气体密度（kg/m 3） Q ——气体体积流量（m 3/s ）第三章 自卸汽车设计计算公式（以日产柴自卸汽车为例）1 前推连杆组合式举升机构计算公式1.1 三角臂A 点与举升质量质心G 点在举升角为θ的坐标：θθsin cos 00A A A Y X X -=θθcos sin 00A A A Y X Y += θθsin cos 00G GG Y X X -= θθcos sin 00G G G Y X Y +=式中：0A X 、0A Y 、0G X 、0G Y 为θ= 0°时的坐标值X A 、Y A 、X G 、Y G 为A 点和G 点坐标（举升角为θ时）A 点坐标（X A ，Y A ），G 点坐标（X G ，Y G ）1.2 求举升角为θ时B 点坐标：（X B ，Y B ）222)()(BD Y Y X X D B D B =-+- 222)()(BA Y Y X X A B A B =-+-1.3 求举升角为θ时C 点坐标，求解方程组：222)()(BC Y Y X X B C B C =-+-·········································· ②····································222)()(AC Y Y X X A C A C =-+-可得举升角为θ时的C 点坐标（X C ，Y C ） 式中：BD 、BA 、BC 、AB 均为已知值 1.4 求BD 与CE 交点下的坐标（X F 、Y F ）（解方程）B D BD B F B F X X Y Y X X Y Y --=--CE CE CF C F X X Y Y X X Y Y --=--式中：X B 、Y B 、X C 、Y C 为上式可求值，X D 、Y D 为已知值。