畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)-綠化灑水車設(shè)計(jì)(3噸重量)變速箱取力器及水泵傳動(dòng)(含全套CAD圖紙)

aaaaaa綠化灑水車設(shè)計(jì)（3噸重量）變速箱取力器及水泵傳動(dòng)摘要灑水車作為專用車的一種，在城市灑水和綠化中具有重要的地位。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，一方面城市綠化帶不斷增多，需要大量的灑水車對(duì)苗圃進(jìn)行灌溉。而由于城市環(huán)境的需要，綠化帶的分布也越來(lái)越復(fù)雜，這就要求灑水車靈活且亦控制，也就是說(shuō)，需要進(jìn)一步提高灑水車的技術(shù)含量。另一方面，隨著城市居民對(duì)環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，對(duì)街道、公路的清潔也越來(lái)越注重。作為路面清洗設(shè)備的灑水車，其重要性不可低估。再者，灑水車作業(yè)頻率的提高和連續(xù)作業(yè)時(shí)間的延長(zhǎng)，也對(duì)其使用的可靠性提出了更高的要求。國(guó)內(nèi)灑水車技術(shù)的開發(fā)和研制相對(duì)較晚，雖然數(shù)量比較多，但質(zhì)量與國(guó)外灑水車相比還有較大差距，很多方面還存在問(wèn)題。設(shè)計(jì)一輛安全、可靠、耐用的灑水車非常必要，而且市場(chǎng)前景很廣闊，市場(chǎng)潛力也很大。改裝灑水車主要是在原有汽車底盤的基礎(chǔ)上增加一套能使灑水車完成吸水和噴灑等作業(yè)能力的壓力系統(tǒng)。壓力系統(tǒng)由動(dòng)氣傳動(dòng)總成、水泵管路總成、水箱總成和操縱機(jī)構(gòu)等組成。傳動(dòng)總成的作用是將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸給水泵，并滿足水泵的轉(zhuǎn)速要求。本設(shè)計(jì)動(dòng)力傳遞的路線是：發(fā)動(dòng)機(jī)變速器取力器水泵。由此可知，動(dòng)力傳動(dòng)的設(shè)計(jì)主要是對(duì)取力器進(jìn)行設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：灑水車；壓力系統(tǒng)；底盤；取力器DESIGNOFGREENSPRINKLER(3TONSOFWEIGHT)ABSTRACTSprinklerasaSpecialPurposeVehicle,playsanimportantroleinsprayingwaterandurbangreening.Withtheurbanizationprocessaccelerating,ontheonehand,thecitygreenbeltisgrowingandneedalotofthenurseryrightforsprinklerirrigation.Andbecausetheneedsoftheurbanenvironment,greenbelts,thedistributionisgettingmorecomplicated,whichcallsforsprinklerflexibilityintermsofcontrol,Inotherwords,theneedforsprinklerfurtherenhancethescientificandtechnologicalcontent.Theotherhand,withurbanresidentstheenvironmentalawarenessoftheconstantstrengtheningofthestreetsandhighwayscleanisalsoincreasinglyfocusingon.Asthepavementcleaningequipmentforsprinkler,anditsimportanceshouldnotbeunderestimated.Therefore,it’snecessarytodesignasafe,reliable,durablesprinkler,andthemarketprospectsarebright,marketpotentialisalsoverylarge.Thedesignofthemaintaskstoaddasetofpressuresystemthatcandrawandspraywaterontheoriginalautomobilechassis.Oneofthemostimportantsegmentsofthepowertrainassemblyscoreofthedesign.Power-takeiscoveredthroughthetransmissionsidewillbetheengineforpartofthedrivingforcecameouttothepumpandtransferitsworktothedevice.Keywords:sprinkler，pressuresystems，chassis，takepowersector符號(hào)說(shuō)明——第i個(gè)總成的質(zhì)量；——軸距；——前軸軸載質(zhì)量；---后軸軸載質(zhì)量；---第i個(gè)總成的質(zhì)心距前軸中心線的水平距離；---第i個(gè)總成的質(zhì)心到地面的距離---整車質(zhì)心的高度——縱梁槽形截面的外寬——縱梁槽形截面的內(nèi)寬——縱梁槽形截面的外高——縱梁槽形截面的內(nèi)高---縱梁的最大靜彎曲應(yīng)力---縱梁材料的許用應(yīng)力----動(dòng)荷系數(shù)——主減速比——發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速——水泵額定轉(zhuǎn)速——發(fā)動(dòng)機(jī)到水泵間的總傳動(dòng)比——變速器常嚙合齒輪傳動(dòng)比——變速器一軸常嚙合齒輪齒數(shù)——變速器中間軸常嚙合齒輪齒數(shù)——取力機(jī)構(gòu)輸入軸齒輪齒數(shù)——取力機(jī)構(gòu)輸出軸大齒輪齒數(shù)——增速箱輸入齒輪軸齒數(shù)——增速箱輸出齒輪軸齒數(shù)——花鍵載荷分布不均勻系數(shù)Z——花鍵齒數(shù)——齒的工作長(zhǎng)度，mm——花鍵側(cè)面的工作高度，，為外花鍵的大徑，為內(nèi)花鍵小徑，為倒角尺寸——花鍵的平均直徑，——花鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力——為齒輪計(jì)算載荷——螺旋角——為應(yīng)力集中系數(shù)——齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在《汽車設(shè)計(jì)》教材圖3-19中查得——為重合度影響系數(shù)——水泵額定流量/——水的經(jīng)濟(jì)流速/——流體流過(guò)直管的阻力（即壓力損失）PaL——直管長(zhǎng)度——直管內(nèi)徑——流體在直管中的常用流速/——重力加速度——摩擦阻力系數(shù)——局部阻力（即壓力損失）Pa——局部阻力系數(shù)目錄第一章前言........................................1§1.1我國(guó)專用車發(fā)展概況........................1§1.2灑水車設(shè)計(jì)的意義............................1第二章灑水車的總體設(shè)計(jì).............................3§2.1改裝系統(tǒng)的組成........................3§2.2設(shè)計(jì)要求...................................3§2.3灑水車參數(shù)的選定...............................4§2.4軸荷質(zhì)量計(jì)算和質(zhì)心位置確定......................4第三章主車架設(shè)計(jì).................................7§3.1主車架設(shè)計(jì)中注意的問(wèn)題..........................7§3.2車架主要部件的設(shè)計(jì)與校核........................8第四章變速器設(shè)計(jì).....................10§4.1變速器Ⅰ、Ⅱ檔傳動(dòng)比的確定.....................10§4.2Ⅰ、Ⅱ檔齒輪齒數(shù)的確定...........................12第五章取力器設(shè)計(jì).........................14§5.1取力器工作原理................................14§5.2取力器設(shè)計(jì)計(jì)算................................15§5.3取力器設(shè)計(jì)中重要零件工藝分析...................23§5.4取力器的使用及維護(hù)保養(yǎng)........................25§5.5取力器常見的故障及排除方法.....................26第六章管路設(shè)計(jì)..........................27第七章水箱設(shè)計(jì).........................29§7.1箱體設(shè)計(jì)...........................29§7.2隔板設(shè)計(jì).............................29§7.3水箱蓋的設(shè)計(jì)...........................30§7.4水箱附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).............................30第八章結(jié)論..........................................33參考文獻(xiàn)...............................................34致謝...................................................35第一章前言§1.1我國(guó)專用車發(fā)展概況專用車一般是指裝置具有專用設(shè)備，具備有專用功能，完成專門運(yùn)輸任務(wù)或?qū)ｍ?xiàng)作業(yè)任務(wù)的汽車。專用汽車能提高運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本，能保持貨物的質(zhì)量和使用價(jià)值，以及能完成在特定條件下的運(yùn)輸作業(yè)。因此，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要作用。在我國(guó)近期頒布的汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中，“專用汽車”列為貨車類唯一發(fā)展的重點(diǎn)產(chǎn)品。目前，國(guó)外載貨車中，專用車所占的比重要大大高于國(guó)內(nèi)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高速公路建設(shè)及基本建設(shè)投資增加、房地產(chǎn)開發(fā)加快、西部大開發(fā)等，國(guó)內(nèi)對(duì)專用車的需求必定會(huì)迅猛增長(zhǎng)，專用車占汽車產(chǎn)量的比重會(huì)越來(lái)越大。據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)專用車品種已達(dá)1550多個(gè)。由于專用車市場(chǎng)容量有限，因此大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模都較小。專用車的發(fā)展存在很多問(wèn)題：（1）高科技產(chǎn)品及高技術(shù)關(guān)鍵件仍需進(jìn)口（2）國(guó)內(nèi)對(duì)科技含量高的產(chǎn)品缺乏自主開發(fā)能力（3）專用載貨車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不太合理（4）目前國(guó)內(nèi)專用底盤(特地為專用車設(shè)計(jì)的)較為缺乏（5）受相關(guān)行業(yè)發(fā)展水平的制約(6)國(guó)內(nèi)專用車生產(chǎn)存在散、亂、差問(wèn)題以上反映的諸多問(wèn)題都有待于進(jìn)一步解決，這也是是本次設(shè)計(jì)的一大依據(jù)之一?！?.2灑水車設(shè)計(jì)的意義1、灑水車設(shè)計(jì)開發(fā)的重要性：灑水車作為專用車的一種，在城市灑水和綠化中具有重要的地位。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，一方面城市綠化帶不斷增多，需要大量的灑水車對(duì)苗圃進(jìn)行灌溉。而由于城市環(huán)境的需要，綠化帶的分布也越來(lái)越復(fù)雜，這就要求灑水車靈活且亦控制，也就是說(shuō)，需要進(jìn)一步提高灑水車的技術(shù)含量。另一方面，隨著城市居民對(duì)環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，對(duì)街道、公路的清潔也越來(lái)越注重。作為路面清洗設(shè)備的灑水車，其重要性不可低估。再者，灑水車作業(yè)頻率的提高和連續(xù)作業(yè)時(shí)間的延長(zhǎng)，也對(duì)其使用的可靠性提出了更高的要求。2、國(guó)內(nèi)外灑水車發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題：國(guó)外最早發(fā)展灑水車車產(chǎn)品的是美國(guó)和西歐的一些國(guó)家。二戰(zhàn)后，相繼在日本、前蘇聯(lián)等國(guó)得到了一些發(fā)展。由于起步較早，許多工藝以及技術(shù)較為成熟。所以科技含量較高，性能較好。如：這些國(guó)家設(shè)計(jì)的灑水車絕大多數(shù)采用鋁合金或不銹鋼等材料做罐體。這既能減輕車輛自重，又能提高罐體的抗腐能力。車架大多鍍鋅，既美觀又耐腐蝕。相關(guān)零部件如液壓件、泵類、閥類、控制儀表等的性能良好，效率高，可靠性好，穩(wěn)定性強(qiáng)。跟得上發(fā)展要求。國(guó)內(nèi)灑水車技術(shù)的開發(fā)和研制相對(duì)較晚，雖然數(shù)量比較多，但質(zhì)量與國(guó)外灑水車相比還有較大差距。很多方面還存在問(wèn)題：（1）、材料的使用上，水箱只用一般的鋼板，車架外表只是涂漆，工藝很粗糙。構(gòu)件很容易被腐蝕且不美觀。（2）、科學(xué)技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)灑水車產(chǎn)品在尺寸精度、自動(dòng)化程度等都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。（3）、構(gòu)件配置上，灑水車的取力器、水泵等重要部件效率低，穩(wěn)定性差，而且常出現(xiàn)漏水、漏油的現(xiàn)象。綜上所述，設(shè)計(jì)一輛安全、可靠、耐用的灑水車的非常必要，而且市場(chǎng)前景很廣闊，市場(chǎng)潛力也很大。第二章灑水車的總體設(shè)計(jì)§2.1改裝系統(tǒng)的組成改裝灑水車主要是在原有汽車底盤的基礎(chǔ)上增加一套能使灑水車完成吸水和噴灑等作業(yè)能力的壓力系統(tǒng)。壓力系統(tǒng)由動(dòng)氣傳動(dòng)總成、水泵管路總成、水箱總成和操縱機(jī)構(gòu)等組成。1、動(dòng)力傳動(dòng)總成：傳動(dòng)總成的作用是將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸給水泵，并滿足水泵的轉(zhuǎn)速要求。本設(shè)計(jì)動(dòng)力傳遞的路線是：發(fā)動(dòng)機(jī)變速器取力器水泵。由此可知，動(dòng)力傳動(dòng)的設(shè)計(jì)主要是對(duì)取力器進(jìn)行設(shè)計(jì)。2、水泵管路總成：為了使灑水車具備吸水和噴灑等作業(yè)能力，必須在原有底盤的基礎(chǔ)上增加水泵管路總成。而水泵管路總成必須具有灑水時(shí)既可以前噴，又可以后噴或者同時(shí)噴灑，并具有一定的灑水壓力。水泵可選用專門廠家生產(chǎn)的設(shè)備，因此，對(duì)水泵管路總成的設(shè)計(jì)主要是對(duì)管路進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。3、水箱總成：灑水車的水箱一般由箱體、隔板等部分組成。水罐通常用鋼板卷制焊接加工制作而成。本設(shè)計(jì)將箱體外型設(shè)計(jì)成橢圓柱體（截面為橢圓形），這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)心低、穩(wěn)定性較好、相對(duì)容積大。4、操縱系統(tǒng)總成灑水車的操縱系統(tǒng)總成包括兩大部分，取力器掛檔操縱和水泵吸水灑水操縱。在此次設(shè)計(jì)中不作重點(diǎn)說(shuō)明。§2.2設(shè)計(jì)要求在灑水車總體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：1．滿足汽車底盤性能要求，軸荷分布合理。2．滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。3．盡量減少對(duì)汽車底盤各總成的改動(dòng)。4．盡量減少灑水車的整車整備質(zhì)量，提高其工作性能?！?.3灑水車參數(shù)的選定本次設(shè)計(jì)的灑水車是在型號(hào)為NJ1061BLD131的底盤基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝，它的整車技術(shù)參數(shù)如下所示：整備質(zhì)量（Kg）2660裝載質(zhì)量（Kg）3450空載軸荷分布（前/后）（Kg）1464/1196滿載軸荷分布（前/后）（Kg）2201/3909總質(zhì)量（Kg）6110外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）(mm)5995×2706×2319軸距(mm)3308最小離地間隙（cm）240§2.4軸荷質(zhì)量計(jì)算和質(zhì)心位置確定灑水車的軸荷對(duì)其操縱穩(wěn)定性有重大的影響，經(jīng)過(guò)計(jì)算確定各總成的質(zhì)心位置如下表所示：序號(hào)總成名稱質(zhì)量（㎏）距前軸的距離（m）距地面的距離（m）1底盤總成26601.4870.552水箱總成38002.541.413水泵501.550.574取力器總成300.810.565備胎1254.590.456工作人員65×3=19501.257工作臺(tái)434.590.838水管總成321.650.61質(zhì)心位置和軸荷質(zhì)量的計(jì)算如下式：（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）式中——第i個(gè)總成的質(zhì)量；——軸距(3308mm)；——前軸軸載質(zhì)量；---后軸軸載質(zhì)量；---第i個(gè)總成的質(zhì)心距前軸中心線的水平距離；---第i個(gè)總成的質(zhì)心到地面的距離；---整車質(zhì)心的高度。====2541㎏；=6935-2541=4394㎏；滿載狀態(tài)下前軸的軸量占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為：a=×100%=36.6%。對(duì)于平頭貨車，前軸的質(zhì)量一般占總質(zhì)量的30%以上，符合軸載性能的要求。從汽車行駛的穩(wěn)定性考慮，質(zhì)心的高度應(yīng)滿足以下條件：保證汽車不發(fā)生側(cè)翻：＞φ；保證汽車不發(fā)生縱翻：＞φ。式中B---汽車輪距；—汽車質(zhì)心到后軸中心的距離；φ—路面附著系數(shù)，一般取φ=0.7—0.8。由于B=1584/1485（前后軸的輪距）；=-=3308-2096=1212mm==0.713＞φ；==1.164＞φ。故灑水車不會(huì)發(fā)生側(cè)翻和縱翻；各總成的位置安排總體上滿足要求。第三章主車架設(shè)計(jì)§3.1主車架設(shè)計(jì)中注意的問(wèn)題由于水箱裝配的需要應(yīng)對(duì)主車架進(jìn)行必要的改進(jìn)。主車架上安裝水箱，在灑水車工作狀態(tài)下，水箱內(nèi)裝有大量的水，也因此主車架需承受很大的載荷。另外，除承受如上所述的靜載荷外，還要受到車輛行進(jìn)過(guò)程中的動(dòng)載荷。為滿足動(dòng)靜載荷的要求，保證主車架的強(qiáng)度和剛度，在改裝主車架的時(shí)候需要注意以下問(wèn)題：1）、在主車架上鉆孔和焊接時(shí)，應(yīng)避開應(yīng)力集中區(qū)。如：應(yīng)禁止在縱梁的邊、角區(qū)域鉆孔和焊接，因?yàn)檫@些區(qū)域極易引起車架早期開裂，嚴(yán)禁將車架縱梁和橫梁加工的翼面加工成缺口形狀。2）、在主車架應(yīng)力集中區(qū)以外的地方鉆孔或焊接時(shí)，在滿足聯(lián)接強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量減小孔徑，減少孔數(shù)，增加孔間距離，鉆孔操作需規(guī)范，對(duì)孔的位置如下表所示：尺寸重型車中型車輕型車孔間距A＞70＞6050B＞50＞40＞30C＞50＞40＞30孔直徑＜15＜13＜11對(duì)鉆孔的要求如下圖所示：總之，在改裝主車架時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守以上的規(guī)范，保證主車架的強(qiáng)度和剛度?！?.2車架主要部件的設(shè)計(jì)與校核1）、基本參數(shù)：在設(shè)計(jì)初先作如下的理想狀態(tài)假設(shè)：縱梁為前后軸上的簡(jiǎn)支梁；空載時(shí)全部質(zhì)量均布在左右縱梁上，滿載時(shí)的有效載荷則均布在水箱長(zhǎng)度范圍內(nèi)的車架上；所有作用力均通過(guò)截面的彎心。整車整備質(zhì)量由底盤總成、水箱總成、取力器、備胎、工作臺(tái)、水管系統(tǒng)和工作人員組成：=2660+712+50+125+195+43+35=3717㎏水箱的設(shè)計(jì)容量是4噸，實(shí)際滿載時(shí)裝水=3噸。=24284N2）最大彎矩的計(jì)算：支反力：在前軸至后軸的這一段距離的縱梁的彎矩為：=0由（3-3）得：將a=1.035m、b=1.457m、=3.4m、=2.958m、=0.442m、=3.308、=5.9m，代入（3-1）、（3-4）中得：22141N1.638m把它們代入（3-2）中得：143913）、縱梁彎曲強(qiáng)度的校核：縱梁的抗彎截面系數(shù)為：式中：B——槽形截面的外寬，為7cm；b——槽形截面的內(nèi)寬，為6.35cm；H——槽形截面的外高，為17cm；h——槽形截面的內(nèi)高，為15.7cm將以上數(shù)據(jù)代入，計(jì)算得：96.2；最大彎曲應(yīng)力為：74.8Mpa；主車架彎曲強(qiáng)度的條件為：，（3-6）式中---縱梁的最大靜彎曲應(yīng)力，---縱梁材料的許用應(yīng)力，----動(dòng)荷系數(shù)，一般=3～4.3。我國(guó)汽車行業(yè)多用作為主車架的縱橫梁材料，它的屈服極限是353Mpa。灑水車多在城市的公路上作業(yè)，根據(jù)其作業(yè)條件取=3.4。則：所以改裝后的灑水車的主車架彎曲強(qiáng)度滿足材料要求，設(shè)計(jì)合適。第四章變速器設(shè)計(jì)灑水車作為從事特殊作業(yè)的專用車，在原有底盤的基礎(chǔ)上需對(duì)動(dòng)力機(jī)構(gòu)進(jìn)行一些改造方能滿足其工作要求。由于在灑水車作業(yè)過(guò)程中行駛速度需緩慢，另外，水泵工作所需的能量來(lái)源是發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)取力器從變速箱中取得。為滿足以上要求，需對(duì)變速器進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。變速器改裝的目的是根據(jù)灑水量的要求而進(jìn)行的，主要是通過(guò)增加原變速器一、二檔的傳動(dòng)比，從而降低車速，通過(guò)取力器給泵提供功率，達(dá)到灑水的目的?！?.1變速器Ⅰ、Ⅱ檔傳動(dòng)比的確定由躍進(jìn)NJ131型的具體參數(shù)從有關(guān)手冊(cè)查得如下：變速器型號(hào)為CAS5-20；變速器各檔傳動(dòng)比:表4-1變速器各檔傳動(dòng)比1檔2檔3檔4檔倒檔6．403．091．691．005．76排檔位置：1倒1倒234圖4－1變速器排檔位置主減速比：=6.67；最高車速80km/h，最低穩(wěn)定車速45km/h，最低經(jīng)濟(jì)車速40km/h，最大爬坡度1640；發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)NJ70L型，最大功率,最大扭矩；輪胎：普通斜交胎7.00－20,斷面寬度200mm,外直徑904。從《常用泵智能選擇與查詢手冊(cè)》選擇泵650Z－60/32，其具體參數(shù)如下表：表4-2泵650Z-60/32的參數(shù)Q/(m/h)H/m軸功率/kw60326.2選擇灑水寬度h=8，灑水量q=1.03，則：hqvt=Qtv===7.0再選擇灑水寬度h=8，灑水量q=0.48，則：v===15因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍1400～3300取n=2000,并計(jì)算傳動(dòng)比μ=0.377=0.377一檔=0.377=0.377=7.02二檔=0.377=0.377=3.27§4.2Ⅰ、Ⅱ檔齒輪齒數(shù)的確定齒輪的計(jì)算：Ι檔齒輪Z，Z的計(jì)算：Z＋Z===54=i=6.81=3.763.76Z+Z=54Z=11.34,取Z=11,則Z＝43。Ι檔7.00（）。Ⅱ檔齒輪Z，Z的計(jì)算：Z＋Z===59=i=3.27=1.81,1.81Z+Z=59,Z=20.99,取Z=21,則Z=38。Ⅱ檔3.27（）。改裝后的變速器各檔傳動(dòng)比如下：表4－3改裝后變速器各檔傳動(dòng)比1檔7.0（）2檔3.27（）3檔1.634（）4檔1倒檔7.2（）計(jì)算各齒輪參數(shù)得到如下表：表4－4各檔齒輪參數(shù)表：名稱Zd=h=mhh=m(h+c)d=d+2hd=d-2h常嚙合2160.032.53.12565.0353.7838108.622.53.125113.62102.371檔1134.592.753.437540.0927.71543135.202.753.4375140.70128.3252檔2160.032.53.12565.0353.7838108.622.53.125113.62102.373檔2880.032.53.12585.0373.783188.612.53.12593.6182.36倒檔1721.252.53.12547.536.2530752.53.12580.068.7545112.52.53.125117.5106.25圖4－2中間軸式四檔變速器注：各零部件的校核略第五章取力器設(shè)計(jì)§5.1取力器工作原理本次設(shè)計(jì)的取力器為變速器側(cè)蓋去力。由取力機(jī)構(gòu)齒輪箱、操縱機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)軸、一級(jí)增速齒輪箱等組成。取力器殼體（21）由定位銷（2）定位，用螺釘（6）緊固在灑水車變速器的側(cè)下方。滾針軸承（4）套在軸上，輸入齒輪（3）與變速器中間軸上的齒輪長(zhǎng)嚙合。圖示位置為取力器空擋位置。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作，變速器也工作，但由于輸出軸齒輪（17）是安裝在滾針軸承上，只能繞輸出軸（18）空轉(zhuǎn)，：動(dòng)力不能由輸出軸傳出，水泵不工作。當(dāng)操縱灑水車駕駛室內(nèi)儀表板上的手動(dòng)氣閥，給取力機(jī)構(gòu)汽缸（11）供氣時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入汽缸（11）推動(dòng)活塞桿（15）圖4-1取力器原理圖向前移動(dòng)。通過(guò)撥叉（16）將嚙合套（20）向左推移，使之與輸出軸齒輪齒圈嚙合。由于嚙合套與輸出軸花鍵配合，動(dòng)力便從變速器經(jīng)輸入齒輪、輸出齒輪、嚙合套、輸出軸、萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸、一級(jí)增速齒輪箱傳給水泵，使之工作。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為2000r/min，水泵的工作轉(zhuǎn)速為1450r/min。若操縱手動(dòng)氣閥使汽缸放氣，在彈簧（13）的回力作用下，撥叉帶動(dòng)嚙合套脫離小齒輪，動(dòng)力被切斷，水泵停止工作。§5.2取力器設(shè)計(jì)計(jì)算一）、已知基本數(shù)據(jù)：（1）、發(fā)動(dòng)機(jī)：最大功率：62.5kw；轉(zhuǎn)速：（2）、變速器：一軸常嚙合齒輪；中間軸常嚙合齒輪；模數(shù)；螺旋角（3）水泵：軸功率：6.2kw；轉(zhuǎn)速：二）、傳動(dòng)比分配和齒輪參數(shù)的選擇：（1）、傳動(dòng)比分配：；變速箱內(nèi)常嚙合齒輪的傳動(dòng)比：圖4-2動(dòng)力傳動(dòng)簡(jiǎn)圖；設(shè)；則；原式變?yōu)椋?；所以，設(shè)；則在誤差允許范圍內(nèi)，所以，傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)和齒數(shù)的分配合理。（2）、齒輪參數(shù)：根據(jù)變速箱的齒輪參數(shù)選定取力機(jī)構(gòu)齒輪模數(shù)；螺旋角；所以，取力機(jī)構(gòu)中兩齒輪的分度圓直徑分別為：初選一級(jí)增速齒輪箱內(nèi)齒輪的模數(shù)；則：；；取三）、有關(guān)零部件的校核計(jì)算：（1）、增速箱輸出軸校核:按照彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度用第三強(qiáng)度定理計(jì)算應(yīng)力因此軸安全（2）、取力機(jī)構(gòu)輸出軸校核:輸出軸大齒輪分度圓直徑為由可得到由可得到按照彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度用第三強(qiáng)度定理計(jì)算應(yīng)力(根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè))由于軸材料為45鋼,調(diào)治處理,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得因此軸安全（3）、取力器輸出軸與嚙合套相配合處鍵的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算：花鍵聯(lián)接在強(qiáng)度工藝和使用方面有下述優(yōu)點(diǎn)：a）因?yàn)樵谳S上與轂孔上直接而勻稱地制出較多的齒與槽，故聯(lián)接受力較為均勻；b）因槽較淺，齒根處應(yīng)力集中較小，軸與轂的強(qiáng)度削弱較少；c）齒數(shù)較多，總接觸面積較大，因而可以承受較大的載荷；d）軸上零件與軸的對(duì)中性好；e）導(dǎo)向性好；f）可用磨削的辦法提高加工精度及聯(lián)接質(zhì)量。也就是說(shuō)，花鍵適用于定心精度要求高、載荷較大或經(jīng)?；频穆?lián)接。此處，嚙合套經(jīng)撥叉撥動(dòng)而滑移，與小齒輪嚙合，將輸入軸傳過(guò)來(lái)的力經(jīng)嚙合套由輸出軸傳出。這就需要用花鍵來(lái)配合。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表21-4-3《矩形花鍵基本尺寸》，選用輕系列矩形花鍵。規(guī)格為：N花鍵聯(lián)接的主要失效形式是工作表面被壓潰（靜聯(lián)接）或工作面過(guò)度磨損（動(dòng)聯(lián)接）。輸出軸的這段花鍵只有在嚙合套與小齒輪嚙合而工作是受力。所以只需校核其靜聯(lián)接。式中：——載荷分布不均勻系數(shù)，與齒數(shù)多少有關(guān)。在此?。籞——花鍵齒數(shù)；——齒的工作長(zhǎng)度，單位mm；——花鍵側(cè)面的工作高度，，為外花鍵的大徑，為內(nèi)花鍵小徑，為倒角尺寸；——花鍵的平均直徑，；——花鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力，單位；mmmm已知：泵的軸功率，則一級(jí)增速箱輸出軸的扭拒滿足強(qiáng)度要求。取力器齒輪的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算：材料：、彎曲強(qiáng)度計(jì)算：斜齒輪的彎曲應(yīng)力——為計(jì)算載荷（）；——螺旋角（）；——為應(yīng)力集中系數(shù)，；——齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在《汽車設(shè)計(jì)》教材圖3-19中查得，；——為重合度影響系數(shù)，；所以，滿足彎曲強(qiáng)度要求。2）、接觸強(qiáng)度計(jì)算：齒輪的接觸應(yīng)力因?yàn)?，；所以，；查《材料力學(xué)》教材表2.1得；所以，齒輪滿足接觸強(qiáng)度要求。由（1）、（2）可得取力器齒輪的設(shè)計(jì)合格。（4）、一級(jí)增速齒輪軸齒輪處的校核計(jì)算：1）、彎曲強(qiáng)度計(jì)算：直齒輪的彎曲應(yīng)力——摩擦力影響系數(shù)；主動(dòng)輪為。從動(dòng)輪；其余參數(shù)同上。主動(dòng)輪：從動(dòng)輪：所以，滿足彎曲強(qiáng)度要求。2）、接觸強(qiáng)度計(jì)算：齒輪的接觸應(yīng)力；所以，齒輪滿足接觸強(qiáng)度要求。由（1）、（2）可得取力器齒輪的設(shè)計(jì)合格?！?.3取力器設(shè)計(jì)中重要零件工藝分析齒輪的工藝分析:材料和毛坯：取力器齒輪的材料選用20CrMnTi,齒輪毛坯在空氣錘上用胎模鍛造。鋼材經(jīng)模鍛后，內(nèi)部纖維對(duì)稱于軸線，提高了材料的強(qiáng)度。為了減少被加工齒輪在滲碳和淬火時(shí)的變形，要求毛坯的金相組織和晶粒大小均勻。所以鍛件毛坯一定要經(jīng)初步熱處理（正火或退火），以消除鍛件的內(nèi)應(yīng)力和提高材料的切削性能。齒輪結(jié)構(gòu)工藝性分析：因取力器齒輪的尺寸較小，為了提高其強(qiáng)度，設(shè)計(jì)成下圖所示結(jié)構(gòu)：圖4-3齒輪結(jié)構(gòu)圖對(duì)取力器齒輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行如上設(shè)計(jì)不僅增加了滾齒的生產(chǎn)率，而且增強(qiáng)了工件在機(jī)床上的安裝剛度。（3）齒輪的加工工藝：a)齒輪機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)：加工齒面時(shí)，用光孔及端面作為定位基準(zhǔn)。以這些表面作為定位基準(zhǔn)面符合基準(zhǔn)重合原則；許多工序，如齒坯和齒面加工等都可用內(nèi)孔和端面定位，因此，也符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。但是，孔和端面以哪個(gè)作為主要定位基準(zhǔn)，要從定位的穩(wěn)定性來(lái)決定。因?yàn)槿×ζ鲀?nèi)的齒輪其孔的長(zhǎng)徑比時(shí),應(yīng)以端面作為主要的定位基準(zhǔn),限制三個(gè)自由度,內(nèi)孔限制兩個(gè)自由度。為使作為定位基準(zhǔn)的孔和面具有較高的垂直度,在加工這兩個(gè)表面時(shí)，可裝在三角自定心卡盤內(nèi),在一次安裝內(nèi)車出。b)齒坯加工：齒形加工前的齒輪加工稱為齒坯加工。齒坯的外圓、端面或孔經(jīng)常作為齒形加工、測(cè)量和裝配的基準(zhǔn)，所以齒坯的精度對(duì)于整個(gè)齒輪的精度有著重要的影響。另外，齒坯加工在齒輪加工總工時(shí)中占有較大比例，因而齒坯加工在整個(gè)齒輪加工中占有重要的地位。齒坯精度：精度等級(jí)為7級(jí)。齒坯加工方案：1）、以毛坯外圓及端面定位進(jìn)行鉆孔和擴(kuò)孔。2）、拉孔。3）、以孔定位在多刀半自動(dòng)機(jī)床上粗、精車外圓、端面、車槽、倒角等。由于這種工藝方案采用高效機(jī)床組成流水線或自動(dòng)線，所以生產(chǎn)效率高。尺形加工：齒圈上的齒形加工是齒輪加工的核心。盡管齒輪加工有很多工序，但都是為齒形加工服務(wù)的。其目的在于最終獲得符合精度要求的齒輪。齒形加工方案的選擇主要取決于齒輪的精度等級(jí)、結(jié)構(gòu)形狀、生產(chǎn)類型和齒輪的熱處理方法以及生產(chǎn)工廠的現(xiàn)有條件。根據(jù)精度要求等因素，取力器齒輪選用的齒形加工方案為：滾齒齒端加工表面淬火校正基準(zhǔn)磨齒此加工方案加工精度穩(wěn)定?？傊X輪機(jī)械加工過(guò)程歸總起來(lái)由以下部分組成：基準(zhǔn)面（齒輪內(nèi)孔及端面）的加工；外表面及其他表面的加工；齒面的粗、精加工；熱處理；修復(fù)定位基面及精加工裝配基準(zhǔn)（內(nèi)孔及端面、軸頸等）齒面進(jìn)行熱處理后的精加工；主要工序后，對(duì)工件清洗、中間檢驗(yàn)和最終檢驗(yàn)?！?.4取力器的使用及維護(hù)保養(yǎng)一）、取力器的使用：氣室局部圖當(dāng)灑水車靜止不動(dòng)使用取力器時(shí)：將變速器操縱桿放在低檔區(qū)的空擋位置；接通氣孔a（高壓7~8bar），氣孔b（常壓4.1~4.4bar），使取力器處于掛擋位置；根據(jù)使用要求，將變速器操縱桿扳至低檔區(qū)所需擋位，此時(shí)，取力器進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)灑水車在行進(jìn)中，使用取力器時(shí)：首先將變速器操縱桿放在低檔區(qū)空擋位置；接通a孔，使取力器處于掛擋位置；根據(jù)要求，將變速器操縱桿扳至低檔區(qū)所需擋位，此時(shí)，取力器進(jìn)入工作狀態(tài)。如遇故障和異常響聲，要及時(shí)停車檢查，排除故障后再繼續(xù)工作。二）、取力器的維護(hù)與保養(yǎng)：應(yīng)注意按規(guī)定添加或更換潤(rùn)滑油。取力器的潤(rùn)滑油來(lái)源于變速器的潤(rùn)滑油，牌號(hào)為85W/90車輛齒輪油；油面高度隨變速器加油高度而確定；新取力器工作20小時(shí)后應(yīng)及時(shí)更換潤(rùn)滑油，以消除由于磨合而產(chǎn)生的雜質(zhì)；取力器每工作500小時(shí)，應(yīng)加換新油，以防止?jié)櫥妥冑|(zhì)失效?！?.5取力器常見的故障及排除方法一）、漏油：檢查漏油部位油封或紙墊是否完好，如有破損應(yīng)立即更換；檢查紙墊是否雙面涂有密封膠，未涂則應(yīng)涂抹；檢查取力器窗口處密封是否完好。二）、取力器掛不上擋或退不下?lián)酰簷z查氣路是否漏氣；檢查汽缸各部紙墊是否破損；檢查撥叉止動(dòng)螺母是否松脫；檢查撥叉是否脫出嚙合套叉槽；根據(jù)上述各項(xiàng)檢查予以更換零件或采取相應(yīng)措施。三）、異常響聲：1、齒輪可能產(chǎn)生嚴(yán)重點(diǎn)蝕或斷齒，需更換；2、軸承可能產(chǎn)生嚴(yán)重點(diǎn)蝕或滾針、滾子擠碎，需更換；第六章管路設(shè)計(jì)一、管路的組成：管路一般由直管、管件（三通、彎頭等）、閥件等組成。二、材料：鍍鋅鋼管三、管路的有關(guān)計(jì)算：1、確定直管內(nèi)徑計(jì)算：按水泵的最大流量確定內(nèi)徑（5-1）式中：——水泵額定流量，經(jīng)計(jì)算：取d=652、液體阻力損失計(jì)算液體阻力可分為直管阻力和局部阻力二種直管阻力直管阻力是液體在管徑不變的直管中流動(dòng)時(shí)，由于流道內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦所引起的流體的壓力損失。=（5-2）式中：——流體流過(guò)直管的阻力（即壓力損失），Pa;L——直管長(zhǎng)度，；——直管內(nèi)徑，；——流體在直管中的常用流速，/；——重力加速度，；——摩擦阻力系數(shù)。是（雷諾數(shù)）和管壁粗糙度的函數(shù)，取值0.006～0.100，在相同情況下，光滑管的摩擦阻力系數(shù)較粗糙管壁要小，所以管壁厚取1.5，則=9.81=132467.34Pab、局部阻力局部阻力是流體流過(guò)管路中的管件（如三通、彎頭等、閥件、管子）的出入口時(shí)，由于受到局部障礙，致使流體流通方向或流速發(fā)生突然改變，造成大量旋渦而形成比較集中的阻力。=。（5-3）式中：——局部阻力（即壓力損失）Pa；——局部阻力系數(shù)，局部總阻力系數(shù)：，，……為各種管件、閥件等的阻力系數(shù)表5-1各種管件、閥件等的阻力系數(shù)名稱標(biāo)準(zhǔn)彎頭標(biāo)準(zhǔn)三通球閥阻力系數(shù)0.750.75、1.0、1.56.4c、管路總阻力（5-4）式中：——流體流過(guò)直管的阻力；——流體流過(guò)管路中的管件、閥件、管子的出入口等處的阻力。四、管路設(shè)計(jì)中注意的問(wèn)題：在管路設(shè)計(jì)中往往對(duì)流體阻力因素考慮不周或忽略不計(jì)，至使噴灑時(shí)水流的揚(yáng)程、流量等不能達(dá)到噴灑要求。所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意。第七章：水箱設(shè)計(jì)§7.1箱體設(shè)計(jì)（一）、材料：235（二）、外型設(shè)計(jì)：箱體外型設(shè)計(jì)采用橢圓柱體（截面為橢圓形），這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)心低、穩(wěn)定性較好、相對(duì)容積大，缺點(diǎn)是耗材大。（三）、箱體容積及外型尺寸計(jì)算：總?cè)莘e：V=（6-1）a——橢圓長(zhǎng)軸，為1400mm；ｂ——為橢圓短軸,為1100mm；ｌ——為箱體總長(zhǎng)；為3400mm；將以上數(shù)據(jù)代入（6-1）得水箱的理論容積：==4.1實(shí)際裝水容積：=3.5§7.2隔板設(shè)計(jì)（一）、水箱隔板的作用：1、可以減少由于灑水車在行進(jìn)過(guò)程中水箱內(nèi)水?dāng)[蕩所引起的沖擊，增加行車穩(wěn)定性。2、隔板與水箱體采用焊接形式連接，同時(shí)也起到了對(duì)箱體的輔助支撐作用。（二）、材料：235（三）、尺寸幾外形設(shè)計(jì)：因?yàn)樗鋬?nèi)隔板兩側(cè)的水必須能相通，所以在隔板中間開圓孔，其直徑為450。底部削平其底邊距中心高為300。在箱體內(nèi)采用兩；塊隔板，每塊板厚為5。注：強(qiáng)度校核略§7.3水箱蓋的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的水箱蓋形狀為圓形（如下圖6-1所示），水蓋的厚度設(shè)計(jì)為5，水箱蓋兩端采用鎖緊手柄將其固定以保證水箱的密封。圖6-1水箱蓋示意圖根據(jù)灑水車設(shè)計(jì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將其尺寸定位，以保證內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，工作人員可以順利進(jìn)入水箱內(nèi)進(jìn)行維修?！?.4水箱附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（一）、水箱兩端及后端扶手的設(shè)計(jì)將水箱扶手的最外端欄桿的直徑設(shè)為20，將其中的支撐欄桿設(shè)計(jì)為。為了整車的外型美觀以及考慮到工作人員的安全，將扶手設(shè)計(jì)為圓弧型。（二）、工具箱設(shè)計(jì)為方便灑水車噴灑部件及備用水管等工具的存放，在水箱兩側(cè)設(shè)計(jì)有工具箱。截面形狀如圖6-2所示：圖6-2工具箱外形示意圖工具箱通過(guò)焊接在支撐架上。（三）、副車架的設(shè)計(jì)為了減小主車架的應(yīng)力集中，使縱梁載荷均勻分布，在主車架上設(shè)計(jì)一副車架，將水箱裝載于其上。（1）、選材：專用汽車副車架的材料一般選用低碳鋼材料的型材(如槽鋼、字鋼等)。（2）、力學(xué)分析：在設(shè)計(jì)前，為盡量減少在灑水車使用過(guò)程中副車架縱梁的變形、斷裂及焊縫撕裂現(xiàn)象,需對(duì)副車架進(jìn)行力學(xué)分析：1、靜載荷分析a.焊接應(yīng)力副車架在焊接加工過(guò)程中產(chǎn)生的焊接應(yīng)力對(duì)其縫的強(qiáng)度有較大影響,極易使副車架產(chǎn)生裂紋。若焊接尺寸過(guò)長(zhǎng)、焊縫不勻,均可使焊接應(yīng)力增大。b.靜彎曲應(yīng)力汽車大梁與副車架縱梁在后橋部位承受較大的彎曲應(yīng)力,其后懸越長(zhǎng),彎曲應(yīng)力越大。2、動(dòng)載荷分析汽車在行駛過(guò)程中,將出現(xiàn)動(dòng)載荷,即出現(xiàn)動(dòng)彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力,其值比靜載荷大3～4倍。動(dòng)載荷的大小與行駛路面的好壞以及載荷分布有關(guān)。在副車架縱梁所受應(yīng)力,主要是扭轉(zhuǎn)應(yīng)力,其值將隨副車架裝置條件的不同而有顯著變化。3、疲勞破壞分析行進(jìn)中的灑水車是一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)系統(tǒng),副車架在由振動(dòng)而產(chǎn)生的交變應(yīng)力作用下,應(yīng)力較高的點(diǎn)或材料有缺陷的點(diǎn)逐步形成