专用汽车设计常用计算公式汇集

第一章专用汽车的总体设计1总布置参数的确定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w 12m②半挂汽车列车w 16.5m1.1.2宽W2.5m （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W4m （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 ib）底盘前轴负荷g ic）底盘后轴负荷Z id）上装部分质心位置L2e）上装部分质量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 l（h I2）B上装部分轴荷分配计算（力矩方程式）例图11g2 （前轴负荷）X（I -l i ）（例图1）=G2 （上装部分质量）X L2 （质心位置）2g2 （前轴负荷）G2（上装部分质量）L2（上装部分质心位置）则后轴负荷Z2 G2 g2C载质量轴荷分配计算1g3 （前轴负荷）X （I jl）=G3X L3 （载质量水平质心位置）g3 （载质量前轴负荷）G3（整车装载质量）L3（装载货物水平质心位置1-I2则后轴负Z3 G3 g3D空车轴荷分配计算g空（前轴负荷）=g1 （底盘前轴负荷）+g2 （上装部分前轴轴荷）Z空（后轴负荷）=Z1 （底盘后轴负荷）+Z2 （上装部分后轴轴荷）G空（整车整备质量）=9空Z空E满车轴荷分配计算g满（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分配、行驶稳定性和操纵性等, 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）在总体设计时A 已知条件a）底盘轴距I（l1I2）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）1（或1 1/2Ii ）（或1h ）（质心至后桥中心水平距离）C 满载水平质心位置计算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 YiC 空载整车质心高度计算g i 空 （空载时各总成质量）w 空（空载时各总成质心高度） G a 空（整车整备质量）D 满载整车质心高度计算g i 满（满载时各总成质量）y i 满（满载时各总成质心高度） h g 满- G a满（整车满载总质量）2专用汽车行驶稳定性计算专用汽车横向稳定性计算A 已知条件a ）专用汽车轮距BL 满（至后桥水平距离）g 满 1（或 l 1/2IJ （或 I li ）整车质心高度h g =g i Xy i（G aGa专用车总质量）b ）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 © （—般取© B 计算公式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 © （一般取© B 计算公式3专用汽车有关限值标准与计算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保证汽车行驶不发生侧翻的条件:B 2hg专用汽车质心高度）C 保证空车行驶不发生侧翻的条件:B 2hg 空D 保证满载行驶不发生侧翻的条件:B 2hg 满保证汽车行驶不发生纵翻的条件:L hgC 保证空车行驶不发生纵翻的条件:L hg 空 D 保证满载行驶不发生纵翻的条件: L hg 满B 载质量利用系数计算公式载质量利用系数=最大允许装载质量（含额定乘员质量）（千克）整车整备质量（千克）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，高度货厢栏板高度（米）最大设计装载质量（含额定乘员质量）（千克）= 0.1900货厢内部长度（米）货厢内部宽度（米）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）w最大设计装载质量（含额定乘员质量）（千克）1.05限值应按下列公式计算（式中取煤的比容 900千克/立方米）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）Ga fVa maxC D A D Va Plmax=2.72T76^07kw滚动阻力系数（〜）CD ——空气阻力系数（〜）A D 汽车正面投影面积 =B D XH D （ B D 前轮距、H D 汽车总高）m 2P |max ------ 发动机最大功率（kw ） V amax ------ 汽车最咼车速（km/h ）专用汽车比功率标准GB7258标准要求专用汽车比功率》t专用汽车发动机最大扭矩计算（一般为选定值）M |max = 9549P max K/n pN m式中：M lmax 一发动机最大扭矩（N m ）（—般为选疋值） Plmax -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〜n p =最大功率时的转速（〜）n m （n m —最大扭矩时的转速） K =皿竺（发动机扭矩适应性系数）M p式中：G a专用汽车总质量（t ） n T传动系机械效率（〜）P式中：M P =9549-^ （N m ）（发动机最大功率时输出 转矩）nP发动机输出转矩计算公式2M l= an + bn 〔 + cM l =M lmaxMlmax M2P(n m □)2(N m)(npnm)M | max M p (n m n p )22n m (M |maxM p )(n m n p )22M(M lmax M p )n mMl max2(n m n p )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 ）式中：M | 发动机输出转矩（N m ） n i发动机输出转速（r/min ） M|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 ）4.5.1汽车驱动力计算公式r d式中：rd —— 驱动轮动力半径（m ）ig 变速器的传动比传动系的机械效率（〜）4.5.2汽车滚动阻力计算公式F f = m a gfcos a （N ） （g 重力加速度 9.81m/s 2）道路坡度角 滚动阻力系数(f = f 0+ kv a ) (50km/h <V a <100km/h )(一般取 f =〜)4.5.3专用汽车坡道阻力计算公式 F i = m a gsi n a （N ）4.5.4专用汽车空气阻力计算公式2F w = C D A D V a （ 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Nh 2/ （km 2 m 2）,（专用汽车C d =〜），半挂车的空气阻力4.5.5加速阻力计算公式F j = S m a j ( N )F t =Miki 0(N)i o主减速比[1发动机外特性修正系数（〜）式中：m a专用汽车（或汽车列车）总质量（kg ）式中：S ――专用汽车旋转质量换算系数专用汽车加速度（m/s 2）S 的计算公式为:§= 1・2・2 f i 0 i g2m a r 2m a r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S值=1+（〜）i o 2i g 2+（〜） i o i g V ani =跡k 滚动阻力比例系数（〜） 4.5.6专用汽车直线行驶时的运动微分方程式 ■ 2 ■ S m a j = AV a + BV a + C i + C 2 (fcosa+sin a 式中：A =3・3 i 0ig a亠.■ 2 C D A DB = ・2. 2i 0ig b 0.377仇C ii 0ig cr dC 2= — m a g 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=2AD(km/h)式中：D = ；(B —kC 2)2—4AQ —f °C 2)462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 a maxI I22.Ef o Ea max = arcsi n 21 f 。

2B 4AC i 4AC 24.6.3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:2 0.7716 10 4m a dV aIAV a 2BV a C 1 C 2(f o kV a )式中: arcsin(E f o . 1 E 24.6.4 j max =D 24A m a专用汽车加速时间计算公式(t 加速时间h )V at = V ai0.7716 10 4m a In 2AV a2 (B kC 2) D D 2AV a1 (B kC 2) Da2In2AV ai (B n2AV ai (B kC 2) DkC 2) D第二章粉罐汽车设计计算公式（以YQ9550GSN 为例）1罐体容积计算中间直筒容积计算公式2V i = - L ,（式中，直筒内径丄直筒长度）4直角斜锥筒容积计算公式工 4） 2（式中3大端直径，4小端直径丄3锥体长度）4封头容积计算V 3=2Xn ）h 2（r — h/3）（式中h 封头高度、r 封头球面半径）总容积计算公式V 决=V i +V 2+V 3有效容积计算公式V 有效=V 总一V 总Xk a （ k a 容积系数）有效装载容积计算公式V a = m^（式中m l 粉罐的额定装载质量kg,P s 粉料堆积密度，水泥1000kg/m 3）P s扩大容积计算公式V b =k b X V a （ k b 扩大容积系数〜） 2罐体壁厚计算公式筒体壁厚计算公式（圆筒） S 1V 2=L 3(J 3(4力，C壁厚附加量）（©焊缝系数）锥筒壁厚计算公式封头壁厚计算公式（碟形封头）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=丄（3 J R ）3轴荷分配计算公式 3.1G 空销=上装部分质量X 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=上装部分质量一G 空销3.2 （ G 满销=（上装部分质量+最大载质量）X 罐体中心至承载桥中心距离/牵引销至承w载桥中心距离G 满轴=（上装部分质量+最大载质量）一 G 满销4流态化床主要参数计算公式临界流态化床气流速度计算公式式中：dp ——颗粒直径 m ,水泥取88X 10-6m气体密度，在气压 P=、气温T=373K 、气体常数R a 二时,S2C （ c 锥形半角，取17 )cos cS 3MdP RC20.5PV f = 4.08 事((103)0.880.94 g)0706pg2.75kg/m 3R a T气体的动力粘度（P a XS ）取Xl0-3P a S罐体最大空床截面积计算公式 A maxQ（式中Q 气体体积流量m 3/s,V f 临界流态化速度m/s ） 60V fA max 1.85Q（对水泥）粉料带出气流速度（V t ）计算公式（粉料悬浮速度）4.4最小空床截面积（A min ）计算公式空压机排量Q 与罐体A max 、A min 的对应值（对水泥）空压机额定排量Q （m 3/min ）7最大空床截面积A max （ m ）最小空床截面积A min （ m ）4.5流态化条件计算公式式中：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 =9X 10-3m/s5气力输送系统计算公式输送空气量计算公式式中：ka ——输送系统的漏气系数，取〜V t4 (2 2 g )gd p 式中g 9.81m/s 2(水泥的带出气速V t = 0.58m/s )A minQ 60V tAV ――输送速度（即卸料速度）（kg/min）p g――空气密度（kg/m3）卩一一输送混合比（水泥取40〜80）=物料质量/气体质量V（Q空气压缩机排量m3/min, g m单位时间内输料管排出的粉料g （Q g m）体积m3/min)输料管内气流速度计算公式V14（Ql―V I s）（入口速度m/ s）60 d4（Q V/2s）（出口速度m/s）60 d2式中：Vi --- 在入口处压力下空气流速；V2――在末端压力下空气流速；Q i ――在入口处压力下空气流量（m3/min ）；Q2――在末端压力下空气流量；ps - 颗粒密度（kg/m3）；d --- 输料管内径m计算结果，据经验：V1>输送系统压力损失计算公式H仁H d+ H J=H d+ H 汁H h+ H E式中：H1——系统全部压力损失（Pa）H d ――动压损失（Pa ） H j ――静压损失（Pa ） H 入一一直管壁磨擦压力损失 H h ----- 垂直升高压力损失 H &――各局部阻力压力损失（式中g=9.81m/s , V m 物料速度，V 气流速度，卩输送混合比,（式中入 --摩擦阻力系数，查有手册，或当 d=100mm 时，取入=）（L ――直管长度，挠性管接长度加一倍计算 m ） H hp g (1+^)h (h垂直升咼咼度 m )29.8 g V (1 C )2g式中：E ——各种局部阻力系数（截止阀4〜8，止回阀弯头〜，三通）0 0011入 ---摩擦阻力系数=k 入（+ —--"一 ）d（式中k /管道内壁系数：无缝钢管取k 尸，新焊接钢管，旧焊接钢管）6专业性能和主要参数计算公式平均卸料速度计算公式 （式中m b 实际装载质量t ，^m 罐内剩余质量t ，t 卸料时间）剩余率计算公式H d9.8 g V 22g(1 V ；V 2V ； V 29.8L2ggV2(Im b m tm i100% （m i额定装载质量t）输送混合比计算公式m s m sm g g Q式中：卩一一混合比（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）p g――气体密度（kg/m3）Q ——气体体积流量（m3/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X A 、Y A 、X G 、Y G 为A 点和G 点坐标(举升角为B 时)A 点坐标(X A , Y A ), G 点坐标(X G , Y G )求举升角为B 时B 点坐标：(X B , Y B )222(X B X D ) (Y B Y D ) BD222(X B X A )2(Y B Y A )2BA求举升角为B 时C 点坐标，求解方程组：(X C X B )2 (Y C Y B )2 BC 2X A X AO COSYA0SinY AXA0Si nYA 0COSX G X G ^COS YG0SinY G X^sin YGOC OS式中 :x 忑、YA0、XG0三角臂A 点与举升质量质心....................②Y o 为B = 0°时的坐标值G 点在举升角为B 的坐标:前推连杆组合式举升机构运动图与受力图(图一)(X c X A )2 (Y C Y A )2AC ?可得举升角为B 时的C 点坐标（X c , Y C ）式中：BD 、BA 、BC 、AB 均为已知值Y F Y BY D Y B X F VX B X D X BY F Y cY E Y c ⑤I X F X cX E X c式中 :X B 、Y B、X c 、 Y c 为上式可求值，X D 、、Y E 为已知值）Y F (X A X F ) X F (Y A Y F ) D OFAV(Y F Y A )2 (X F X A )2求任意举升角B 时对车厢的举升力F 苻（对0点取力矩）FA F D OFA G XG ，则 FAFG X G D OFA求B 点到CE 的距离D 0FADBCEx B (y E y c ) y B (x c X E ) y c (X E X C ) x c (y E y c )(y c y E )2(X c X E )2求B 点到FA 的距离D B FAD BFAX B W A y F ) Y B (X F X A )Y F (X A X F ) X F S Y F )(X F X A )2,(y F y A )2任意举升角B 时的油缸推力计算公式取三角臂ABC 为独立体，刀M B =O ,得：（对B 点取力矩）FCE D BCEF — D ——F — D —则F ———吐AF BFACED式中：F CE 为任意举升角B 时的油缸推力求BD 与CE 交点下的坐标（ X F 、Y F ）（解方程）求点0至直线FA 的距离D OFA为已知值。