专用汽车设计
专用车的重心设计方法
后八轮自卸车上装重心位置确定方法在对汽车进行总体布置时，验证轴荷分配是否合理是设计时很重要的一个环节，因为轴荷分配对轮胎寿命和汽车的许多使用性能有影响。
而各使用性能对轴荷分配的要求相互之间是矛盾的，这就要求设计时根据对整车的性能要求、使用条件等合理地选取轴荷分配。
在专用汽车设计中，因为底盘是外购厂家提供的，所以仅需通过调整上装来使整车轴荷分布相对合理。
而大多数设计者往往都会先对上装进行简单布置，然后再反复验证前后轴荷分配是否合理，验证后再对上装重心进行调整，这样做法导致的结果就是经常要经过几次试验才能达到轴荷的合理分配，费时费力。
笔者根据多年来积累的一些设计经验，找到了一种简单易行的专用车上装重心位置确定方法。
1 重心位置确定方法 1.1已知参数的确定因为一般底盘厂家都会提供较详细的底盘参数，所以以下参数在选定底盘后便已确定：总质量a m 、底盘整备质量0m 、底盘前/后轴重1m /2m 、轴距L 、承载人数1n （每人按60㎏算）等，其中0m =1m +2m 。
所以上装自重与载质量之和 12165e a m m m m n =--- （1-1） 1.2确定前后轴轴荷设总质量状态下前轴轴荷为A ，则后轴轴荷为1-A 。
1.3确定重心位置设改装车辆的重心位置距后轴距离为X ， 则前轴轴重 11165eXm M m n L=++ （1-2） 又有 1a M m A = （1-3）将式2-1、式2-3带入式2-2可解得：11121(65)65a a L A m n m X m m m n --=--- （1-4）由式1-4可知：在底盘参数已知的情况下，只要再选定合适的前轴轴荷，就可依式计算出上装重心位置参数X 。
各类货车满载时的轴荷分配推荐值见下表：表1-1 货车满载时轴荷分配推荐值根据表1-1选定前后轴荷，可最终算出上装重心位置。
专用车 第一章 总体设计
表1-2
汽车型号中部4位数字的含义
中间两位数字表示汽车的主 要特征参数 数字表示汽车的总质量 (t) 注：总质量超过100t，允许 用三位数字。 数字×0.1m表示车辆总长度* 数字×0.1L表示发动机排量 数字表示汽车的总质量(t) 表示企业自定 产品序号。
首位（1－9）表示车辆类别
1 2 3 4 5 6 7 8 9 载货汽车 越野汽车 自卸汽车 牵引汽车 专用汽车 客车 轿车 （暂缺） 半挂车或专用半挂车
高压气体运输
Liebherr mobile crane LTM 1250-6.1 （72t）
Liebherr mobile crane LTM 1500-8.1 （96t）
Liebherr mobile crane LTM 1800 （max. 520 t ）
日本运输省的公路车辆运输法中将汽车分为三类： 货车运输车：包括长头货车、平头货车、自卸车、厢式货车、 三轮货车、全挂车、半挂车等； 特殊用途车：包括消防车、警车、救护车、医疗防疫车、冷 冻车、冷藏车、宣传车、液灌车、洒水车、工程车、邮政车、
混凝土搅拌车、垃圾车等；
大型特殊车：包括推土机、铲运机、装载机、叉车、沥清车、 长货运输车、农用拖拉机等。
牵引汽车的总质量包括牵引座上的最大质量。
当总质量在100t以上时．允许用三位数字表示。越野汽车总 质量为越野运行时厂定总质量。
②客车及客车半挂车的主参数代号为车辆长度(m)(老标准 客车主参数代号是规定用座位数分级)。
当长度小于10m时，应精确到小数点后一位，并以长度值 的10倍数值表示。
③轿车的主参数代号为发动机排量(L)。应精确到小数点后 一位，并以其值的10倍数值表示。
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G1b）底盘前轴负荷g1c ） 底盘后轴负荷Z 1d ） 上装部分质心位置L 2e ） 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）g 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 空车轴荷分配计算例图1g 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。
专用车设计要求和步骤
简述专用汽车设计的步骤和要求专用汽车设计与制造的特点是批量小、大多是改装设计。
因此，不同于一般的新车设计，不需要进行从总体到总成的系统设计，主要根据使用要求和功能需要选择合适的车型底盘，匹配具有专用功能的工作装置。
一、设计步骤1.可行性分析在深入调查研究的基础上，对新型专用汽车进行可行性分析。
了解新产品的使用条件，用户对新产品的性能要求、使用要求及需求量，收集国内外同类或相近类专用汽车的技术资料进行分析比较，整理出新型专用汽车开发的可行性报告，分析新产品开发的目的及意义，国内外现状及发展趋势，市场预测及技术经济分析，产品开发的关键技术及其实施方案等内容。
2．技术设计（1）确定主要性能指标专用汽车的性能指标可分为基本性能指标和专用性能指标两大类。
基本性能指标包括汽车的动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、通过性等指标；专用性能指标是由专用汽车的专用功能确定，可通过现有技术资料进行分析比较或社会调查来选择确定。
（2）选择汽车底盘专用汽车是在定型汽车底盘上安装专用工作装置，用于承担专门运输任务或专项作业的汽车，其基本性能是由汽车底盘的性能所决定。
（3）总布置设计专用汽车设计实质上是在定型汽车底盘上进行改装设计的一个过程，根据专用性能设计安装各类型的专用工作装置。
总布置设计主要包括总体尺寸参数、质量参数、专用工作装置的布置形式和相对尺寸，取力器和传动装置的布置形式，有时由于专用工作装置布置的需要，在不改变使用性能的前提下，对底盘上的某些部件进行重新布置。
（4）性能参数计算总布置方案确定后，要对一些主要性能参数进行计算，如动力性指标、轴载质量分配、燃油经济性指标等。
这些指标应在不改变原汽车底盘的性能指标前提下，视计算结果可对总布置方案进行必要的修改。
（5）总成及零部件设计以总布置为依据，进行各总成及零部件的设计计算，各总成及零部件的尺寸确定以后还应在总布置上作运动校核，使各部件之间相互协调。
3.产品试制与鉴定设计完成后，工艺人员根据产品设计图样与本厂的生产编制工艺流程卡片及工艺路线，进行试生产和改进设计。
专用汽车设计常用计算公式汇集
专用汽车设计常用计算公式汇集1.负载能力计算：
负载能力=轴重×轴数
2.强度计算：
强度=承载能力/安全系数
3.随载荷的车辆的弯曲刚度计算：
弯曲刚度=轮距×反曲率
4.弹性模量计算：
弹性模量=受力/受力产生的应变
5.轮胎筋度计算：
筋度=载荷/平均轮胎接地面积
6.轴间距计算：
轴间距=轴距/轴数
7.动力计算：
动力=扭矩×转速
8.燃油消耗计算：
燃油消耗=燃油消耗率×行驶距离
9.悬挂系统设计中的均布荷载计算：
均布荷载=最大悬挂荷载/悬挂系统自重
10.制动系统设计中的制动力计算：
制动力=负荷×制动系数
11.车辆加速度计算：
加速度=净推力/质量
12.转向半径计算：
转向半径=转向角度×轴距
13.刹车距离计算：
刹车距离=初速度²/(2×刹车力×摩擦系数)
14.路面阻力计算：
路面阻力=风阻+滚动阻力+坡道阻力+惯性阻力
15.加重系数计算：
加重系数=充油重量/空车重量
这些公式可以帮助设计师进行专用汽车的设计和计算，以确保其满足设计要求和安全标准。
然而，需要注意的是，实际应用中还需要考虑许多其他因素，如材料的强度特性、零部件的可行性、摩擦系数等，并且可能需要进行进一步的工程分析和测试。
因此，在设计专用汽车时，应综合考虑各种因素，以确保所设计的汽车能够满足用户需求和安全要求。
第三章 罐式汽车结构与设计
优 点 ：① 提高了运输效率； ② 保证物料在运输途中不变质； ③ 改善装卸条件，减轻劳动强度； ④ 节省包装材料、降低运输成本； ⑤ 有利于安全运输。
缺 点 ：① 只能装载规定的物料，往往在返程时是空车； ② 装卸货物要有相应的装料设备和接收设备。
专用汽车结构与设计
17:21
机械工程学院
第一节 概述
1-管体 2-外有机玻璃管 3-内有机玻璃 管 4-钨针 5-放气塞 6-定位销 7-螺钉
1-阀套 2-压圈 3-弹簧 4-阀座 5-阀芯 6-阀座圈 7-密封垫 8-衬套 9-套圈 10-底盖 11-O形密封圈 12-顶杆 13-连接杆 14-操纵手柄支架 15-操纵手柄 16-定位板
（5） 放油阀
油泵进口安装真空压力表
阀
滤清器上安装压差表
球阀
油罐 底阀
滤清器
阀 球阀 球阀
球阀 绞盘总成
仪表板
流量计 球阀 球阀
大型加油汽车油路系统
专用汽车结构与设计
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第二节 液罐汽车的结构与设计
如何实现加油汽车的五种功能？
——操纵各种阀门的开启或关闭
给受油容器加油：开启阀
门5、7、10、16。
支撑座 沉淀槽
罐体形状 降低整车质心高度，减少自重； 增大容积效率，减小空气阻力； 与驾驶室外形相称，造型美观；
专用汽车结构与设计
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底阀及导 液位器 静电导线
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第二节 液罐汽车的结构与设计
罐体容积
L1
L
圆形截面罐体的实际容积
V
4
Di2
L
专用汽车的总体布置
模第块七一液压节基本回总路 体布置
港口机械液压与液力传动
2）限压、安全回路
工况：溢流阀手柄较紧，正常情况下无油通过，只有在 超载、制动、行程终了时溢流阀才有油通过。
模第块七一液压节基本回总路 体布置
港口机械液压与液力传动
2）限压、安全回路
工况：溢流阀手柄较紧，正常情况下无油通过，只有在 超载、制动、行程终了时溢流阀才有油通过。
港口机械液压与液力传动
（2）运动黏度
运动黏度是液体动力黏度μ与密度ρ的比值，用υ来表示，
即
运动黏度的法定计量单位是斯（m2／s），记作St。由于 该单位较大，故常采用非法定计量单位cSt（厘斯）来表示， 它们之间的换算关系为
1m2／s=106mm2／s=106cSt
模第块二一液压节流体力总学基体础 布置
模第块二一液压节流体力总学基体础 布置
港口机械液压与液力传动
一、液压油的主要性质
1. 密度
密度指单位体积液体的质，ρ=m/v，单位为kg/m3。 密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大， 通常忽略不计。一般取液压油ρ=900kg/m 3。
2. 可压缩性
在温度不变的情况下，液体受压力作用而发生体积 缩小的性质。液体的可压缩性虽比钢材大100～150倍 左右，但在实际工程应用中一般不考虑。
模第块二一液压节流体力总学基体础 布置
港口机械液压与液力传动
（二）液压油的品种
类型
矿 物 油 型 液 压 油
难 燃 型 液 压 液
品种代 号
L-HH L-HL
L-HM L-HG L-HR
L-HV L-HFAE L-HFB L-HFC
L-HFDR
名称
组成与特性
专用车设计要点
专用车设计要点1.斜撑必须顶住内插立柱（内插立柱车）。
2.支腿拉杆必须和护栏拉杆错开，不得在一条直线上。
3.工具箱到轮胎的距离应小于300mm，不能考的太近。
4.低平板边梁与轮胎的距离最少留有150mm。
5.腰灯上的孔心距是135mm。
6.货台面的高度=轮胎半径+桥半径（富华桥75）+上垫板的厚度（14，16，18，20，注：通华22，24）+板簧厚度（具体根据板簧厚度与个数，一般10片，每片13）+弧高（通常50~70mm）+悬架高度（150~300mm）+大梁高度。
7.尾保险杠，14#槽钢。
尾保险杠竖撑=后货台面高度-离地高度530 –后端横梁16#槽钢160-横杠宽度14#槽钢140。
8.墙板长度=【车架长度-龙门架竖边框（140mm）—立柱宽度（210mm）×5~6—间隙（30mm，36mm）】/5，6。
9.前货台面高度=纵梁高度（240mm）+鞍坐离地高度+牵引销板高度（20mm）。
10.前货台面高度—后货台面高度=80~100mm，即前后落差在80~100mm(单驱)。
双驱的前后落差为50mm。
11.对于普通半挂车支腿上部必须要有根底横梁。
12.贯穿梁间距：在600~750mm范围，贯穿梁布局时考虑（斜支撑）与工具箱，轮胎，护栏，备胎器等不得干涉，悬架正上方必须有一根贯穿梁。
13.12：00轮胎直径1125mm（半径562.5mm），11：00轮胎直径1085mm（半径542.5mm），12：00轮胎直径1055mm（半径527.5mm）。
14.牵引车前回半径：牵引销到驾驶室不得干涉；前置距：牵引销到驱动桥之间的距离；后回悬半径：牵引销到车头尾灯的距离。
（支腿）；鞍座离地高度：鞍座到水平地面距离。
15.银宝，悬架规格210,230,250,270mm。
16.悬架销中心到地面的高度:（误差可在20mm以内）。
轮胎半径562.5mm 轮胎半径542.5 mm 轮胎半径527.5 mm悬架销到地面的高度833.5 813.5 798.5垫板16板簧130弧高50桥半径75垫板16板簧130弧高50桥半径75垫板16板簧130弧高50桥半径7517.50#鞍座比90#鞍座低20mm。
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§1-1 概述
一、专用汽车设计的特点和要求
a.消防车, b.救护车 c.殡丧车, d.清扫车 e.洒水车, f.扫雪车 g. 撒Байду номын сангаас车 h. 垃圾装运车 i. 污水吸取车 j. 冷藏车 k. 工程抢险车 l. 混凝土搅拌车 m.自装卸式货车 n. 液 （ 气 等 ） 罐
式汽车
一、总布置的原则
1. 避免汽车底盘各总成位置的改变 影响：增加成本、影响整车性能
2. 满足专用工作装置性能的要求 功能得到充分发挥
3. 装载质量、轴荷分配等参数重新估算和校核 4. 避免造成集中载荷对车架的直接作用 5. 应减少整车整备质量，以提高装载质量 6. 应符合有关法规的要求
二、整车总体参数的确定
单级主减速器取0.9，双级取0.86
ma —整车总质量（kg）
fr —滚动阻力系数，货车取0.02，矿用车取0.86
CD—空阻系数，货车取0.8~1.0，客车取0.6 ~0.7 AD—整车迎风面积，货车A=B1·H；B1—前轮距，H—车总高 Vmax—最高车速（km/h) P0—专用工作装置在车辆行驶中从汽车底盘所取的功率（kW） η0—专用工作装置的机械效率
比功率Pd范围（kW/kg） 0.015~0.021 kW/kg 0.0075~0.0011 kW/kg 0.00478~0.007 kW/kg
§1-2 专用汽车的总体布置
总布置的任务——正确选定整车参数，合理布置工作装置和附
件，使取力装置、专用工作装置、其他附件装置与所选定的汽 车底盘形成相互协调和匹配的整体，达到设计任务书所提出的 整车基本性能和专用性能的要求。
1700~2900 2300~3600 3600~5500 4500~5600
单铰接客车 半挂列车
全挂列车 单侧后视镜 顶窗、换气装置
≤12.0m
（单台车辆）
≤2.50m
≤4.0m
≤18.0m ≤16.5m
（不含后视镜） （空载、顶窗 关闭）
≤20.0m
≤250mm(外宽处)
≤300mm（车高处）
注(轿车)：（1）总长La＝L＋LF＋LR，L—轴距，LF—前悬，LR—后悬； （2）La＝L／C，比例系数C＝0.52~0.66，FF型取C＝0.62~0.66；（3）总宽 Ba＝（La／3）＋（195±60）mm，后座乘3人的轿车， Ba≥1410mm；（4） 总高Ha＝h m＋h p＋h B＋h t，h m—轴间底部离地高，h p—地板及下部零件高， 室内高h B＝1120~1380mm，车顶造型高h t＝20~40mm。
各种改装车
1. 设计的特点
1）多选用定型的基本型汽车底盘进行改装设计
二类底盘、三类底盘
2）设计的主要工作：总体布置设计和专用工作装置的匹配
2. 设计的要求
1）应考虑产品的系列化、产品变型要求 特点：批量小、品种多
2）对自制零件设计，应考虑通用设备加工的可能性 3）对专用车工作装置中的核心部件和总成要进行优选 4）载荷变化，要对一些重要的总成结构件进行强度校核 5）应满足有关机动车辆公路交通安全法规的要求 6）专用汽车有良好的适应性、工作可靠，且要设安全装置
各类汽车的轴距和轮距
车型
类别
轿车 4×2货车
微型级 普通级 中级 中、高级 高级
微型 轻型 中型 重型
矿用自卸车 总质量 ＜ 60 ma/t ＞ 60
大客车
城市大客车(单车) 长途大客车(单车)
轴距L/mm
2000~2200 2100~2540 2500~2860 2850~3400 2900~3900
2. 轴距L
➢ （1）L 对其他参数、整车使用性能的影响：
L长度影、响轴到荷整分备配质以量及、R汽ρ等车参总数长指、标Rm。in、传动轴 L小，上述指标多数减小，但会使货箱长度减小，
后悬长→通过性差；纵向振动大；加速或制动时 轴荷转移大，使操纵稳定性变坏；传动轴夹角大。
➢ （2）确定L的原则
货车：运送轻抛货物、载货量多→L大， 机动性要求高→L小
L＝LH＋LJ＋S－LR
注： LH —货厢长度； LJ —前轮中心至及驾驶室后壁的距离； S—驾驶室与货厢之间的距离， 一般S=50~100mm； LR—后悬尺寸
3. 前轮距B1和后轮距B2
➢ （1）轮距对其他参数、
N B2
整车使用性能的影响
要了解、掌握国家行业相应的规范和标准
二、 专用汽车底盘的选型
1. 选型依据：
专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、性能 指标、专用设备或装置的外形尺寸、动力匹配等 二类底盘：→厢式车、罐式车、自卸车 三类底盘： →客车、客货两用车、厢式货车
2. 底盘或总成选型的要求
1）适用性：满足功能要求 2）可靠性：故障少，寿命长 3）先进性：动力性、经济性、制动性、操纵稳
整车总体参数：
尺寸参数——
外廓尺寸、轴距L、轮距B、前悬LF、后悬LR、接 近角α、离去角β、货车车头长度和货箱尺寸等
质量参数—— 装载质量、整备质量、总质量、轴载质量等
（一）尺寸参数：
1. 外廓尺寸的确定
❖ 外廓尺寸规定（ GB1589）
公路车车型 外廓尺寸长 外廓尺寸宽 外廓尺寸高
货车、越野车 客车
专用汽车的总功率P
P
Pt
(kW)
(0.75 ~ 0.90)
(1 2)
2. 专用汽车的比功率计算：
定义
比功率 Pd
P ma
(kW kg1)
➢ 一般要求：Pd > 0.006 kW/kg
(1 3)
专用汽车（含汽车列车）比功率推荐值：
总质量ma(kg) <5×103kg ≥5×103kg >19×103kg
定性、行驶平顺性、通过性，功能性 4）方便性：安装、检查、保养、维修
三、 专用汽车的功率平衡和比功率
1. 专用汽车的功率平衡计算：
动力性能要求驱动功率Pt：
Pt
1
T
(Pf
Pw
)
P0
0
1
T
( ma g fr 3600
Vmax
7C6D14A0Vm3ax)
P0
0
(kW)
(11)
式中：ηT—汽车底盘传动系的机械效率
B影响到整备质量、汽车总宽、
H
K
G E
C AD
L
Rmin、横向稳定性和机动性
➢ （2）影响B选择的因素
F
B1：1)车架的前部宽度；2）前悬架宽；3）前轮最大 转向角；4）转向拉杆和轮胎以及车架间运动间隙
B2：1) 后板簧宽度E；2）后板簧距F；3）轮胎宽K； 4）板簧与轮胎间的间隙G
要求：挂车轮距和牵引车轮距一致！