hq5120xlb后栏板起重运输汽车改装设计毕业设计论文.doc

黑龙江工程学院本科生毕业设计

第1章 绪 论

1.1课题研究的目的意义
随着现代物流业的迅速发展，汽车的运输量迅速增长，货物的装卸量和频率也随之加大。对于大吨位的厢式载货汽车而言，由于车厢地板离地较高,且货物质量较大，装卸困难,特别是在单人操作时，货物装卸很不方便，工作效率低。基于此，许多厢式载货汽车装有举升栏板[1]。起重栏板可大幅度提高运输及装卸效率, 减轻操作人劳动强度, 广泛用于邮政、金融、石化、商业、制造等行业。
栏板起重运输汽车是在普通载货汽车基础上发展起来的，由其安装在汽车尾部而得名。载货类汽车最初都是完全人力化装运，近年来，随着我国国民经济持续、快速、健康的发展。中央政府和各地方政府的重点投资城市化进程、新农村建没、基础设施建设。特别是近几年来，国家近年来持续扩大内需，迅速繁荣的商品运输促使物流量成倍的增长，再加上各类型公路的建设速度加快，公路货运发展得到迅猛的增长，专业运输单位和个体运输经营者如雨后春笋般地多了起来。很多公司都有了自己的运输车队，仅靠手工作业，不能充分发挥车辆的效能以提高企业效率。同时由于汽车运输量成倍增长，随着货物的装卸量和频率也随之加大，大吨位载货汽车比例逐渐增大。对于大吨位的厢式载货汽车而言，由于车厢地板离地较高，且货物质量较大，装卸困难。这种分情况下拥有机械化装卸装备，特别是在单人操作时，能够极大地提高装卸货物的工作效率。可见，实现货车装运的机械化是势在必行的，为此迫切的需一种可实现自起重装卸功能的专用载货汽车。后栏板起重运输汽车，仅利用一套后栏板起重装置就可以实现货物的机械化装运，因而被逐渐重视。
1.2后栏板起重运输汽车国内外研究概况
栏板起重装置的发展, 在国外大体上可分为四个时期。第一代产品产生于20世纪30 年代末, 其特点主要是单缸举升, 而栏板翻转靠手动, 起升质量为500kg左右, 栏板(又称载物平台) 触地倾角9°～10°。目前, 这种产品在东南亚、日本仍在使用, 20世纪90年代, 还在美国得到了新的发展。第二代产品产生于20世纪50年代初的欧洲市场, 在第一代产品的基础上增加了翻转关门油缸。举升与翻转分别由二个独立油缸实现。最常见的是四只油缸的型式, 也有双缸的。起升质量在500kg以上, 载物平台触地倾角10°, 翻转动作凭操作者经验控制。该种产品目前主要用于美洲及东南亚地区。第三代产品产生于20世纪70年代末的欧洲市场, 是在第二代产品的基础上增加第五只油缸。这只油缸在液压系统中主要起相对位置的记忆功能, 使载物平台触地、离地的翻转动作不再由操作者控制而由液压系统本身控制, 从而使升降过程相对平稳与安全。触地倾角一般为8°～10°。若兼作厢门用, 因平台尺寸增大, 倾角也可能小于8°。目前该类产品普遍用于欧美地区。第四代产品产生于29世纪90年代初, 其液压系统及功能原理同第三代产品, 只增加了记忆油缸的尺寸, 使记忆动作的范围进一步增大。它不同于第三代产品的关键在于其载物平台增加特殊结构, 由一体改为两体活动联接, 使平台触地后不仅能自动翻转, 而且有一个下沉的动作, 使触地倾角达到6°, 甚至在6°以下。目前该产品在荷兰、南斯拉夫和中国已申请了实用新型发明专利。国内已有定型产品投放市场。从操作性能、安全可靠性等使用效果上, 第四代产品将逐渐取代了第二、三代产品。而第一代产品,由于其结构简单, 重量轻, 虽然技术含量低, 但具有便于维修等优点在发展中国家将仍拥有巨大的市场。
栏板起重装置在国内的发展只是近二十几年的事情。国产化产品早期用汽车发动机作为动力。1992年实现以汽车蓄电池作为液压泵站的驱动力。1992年以后, 栏板起重装置因国内厢式车的发展而开始发展起来, 技术水平也逐渐向国际靠近。但就其发展而言, 仍处于起步阶段。国内市场的扩展, 还需要时间与机遇。从时间上讲可能不会太久, 从品种上讲, 短时期内将仍是以多种型式并存, 但最终可能是单缸产品和五缸产品为主。
现代车辆的装备技术必需与生态型、现代化国际大都市发展相适应，具有国际先进、技术创新的装备特征,必需从满足单一的普通作业需求，向满足文明作业、环境保护、质量监管、城市容貌等作业和管理需求方向发展[2]。
1.3设计的主要内容与技术路线
本次设计的重点是对后栏板起重运输汽车的后栏板起重装置采用的各种方案进行比较分析，并分别列出各方案的优劣点，以便选择最合适方案。
本次的设计目标是设计一种整车总质量为12t，起重质量大于500kg的后栏板起重运输汽车的后栏板起重运输汽车，其性能参数与原载货车接近。后栏板起重运输汽车是装备有栏板起重装置的载货汽车，因此本设计的基本内容：
（1）研究后栏板起重运输汽车的组成、结构与设计；
（2）进行后栏板起重运输汽车的总体结构布置；
（3）进行二类底盘的选择；
（4）进行后栏板起重机构、车厢设计、辅助装置设计选型；
（5）整车性能计算分析。
拟解决的主要问题：
（1）车辆的总体布置；
（2）副车架设计、副车架和主车架的连接；
（3）举升机构的详细设计；
（3）液压装置进行设计计算选型；
（4）整车性能分析计算。
技术路线如图1.1所示。
二类底盘选型
总体布置
举升机构设计计算、分析
车厢结构设计计
液压系统设计
绘制设计装配图与零件图
整车性能计算分析
整车设计修正
副车架结构设计计算、分析
升降机构设计
取力器的选型
确定设计步骤，方案设计分析

图1.1

第2章 后栏板起重汽车方案设计与分析

2.1后栏板起重运输汽车的结构与分类
栏板起重运输车采用汽车车厢的栏板或附加起重栏板为起重装置，并利用车身的动力源，驱动栏板进行升降以装卸货物。
后栏板起重运输汽车按栏板起重装置的动力源分可分为发动机式和蓄电池式。前者通过取力器，利用汽车发动机的动力驱动栏板起重装置工作；后者则依靠车载蓄电池向栏板起重装置提供动力。按起重栏板的功用分可分为后栏板起重式和附加栏板起重式。前者的起重栏板是经加固的车厢栏板，因此它具有双重功能。后者的起重栏板仅作为起重装置用，不起车厢栏板的作用，它用于厢式汽车的后栏板起重装置，如图2.1所示。

图2.1后栏板起重运输汽车
后栏板起重运输汽车由两大部分组成，即二类底盘和后栏板起重装置。其中后栏板起重装置是后栏板起重运输汽车的主要结构部分。其主要组成如下：

单缸对中式栏板起重装置的结构如图2.2所示。

1—取力器；2—齿轮液压泵；3—液压油箱；4—滤清器；
5—液压控制箱；6—液压缸；7—升降机构；8—起重栏板
图2.2 一种栏板起重装置结构
栏板起重运输汽车在进行装卸作业时，即栏板起重装置工作时，动力系统获得的动力带动齿轮液压泵工作，并向液压系统提供压力油，液压缸在液压油的作用下，活塞杆推动升降机构运动，最后起重栏板在升降机构的带动下相应运动，完成起重、举升、装卸货物的功能。
2.2后栏板起重汽车升降机构的分类与选型
在后栏板起重汽车改装设计中对升降机构的设计要求：
1.能上下平移，使起重栏板能完成翻转起闭和着地倾斜等不同形式的运动。
2.工作可靠，在液压系统停止工作时，升降机构不得有明显的自动沉降现象。
3.使起重栏板能将最少500kg货物平稳地升降到一定高度，且能在任意位置停住。
后栏板起重装置的升降机构的基本原理：
后栏板起重装置的种类很多，但其基本原理却是相同的, 即平行四连杆机构的平行移动原理, 如图2.3所示。

图2.3 平行四连杆机构
图中、、、四连杆铰结，，，，固定杆，给杆一力矩，使其以为圆心转动，则杆始终与杆保持平行状态。如果使杆处于竖直状态，杆扩展为，那么，就能始终以水平状态升降，其中即为所说的后栏板，如图2.4所示。

图2.4 转化后的后栏板起重装置机构图
2.2.1单缸对中式升降机构
单缸对中式升降机构如图2.5所示，简化结构如图2.6所示。其运动由三部分组成, 一是栏板的上下平移运动； 二是栏板运动到着地点的倾斜运动；三是栏板在上止点的翻转运动。其中栏板的上下平动及着地点的倾斜运动是由油缸1活塞的往复直线运动转换而成。对于翻转运动则是由弹簧助力靠人完成的。
上下平动时，、两点固定，铰接点受限位杆3的推力板下端调整螺钉点的限制而固定，整个机构可视为以为固定边的平行四边形机构，完成上下平动的要求。倾斜运动时，、两支点固定，但铰接点的约束解除，整个机构可视为以为固定边的铰链五杆机构，从而实现下止点位置的倾斜运动。

1—支架；2、5、7、12、13—销轴；3—滚子；4—阶梯销轴； 6—拐臂轴；8—锁片；9—螺钉；10—调整螺钉；11—下杆；14—连杆；15—转换限位杆；16—上杆；17—限位块；18—铰销；19—锁紧杆；20—限位板；21—侧拐臂
图2.5 单缸对中式举升机构

1—油缸总成；2—推力板总成；3—限位杆；4—下杆；5—上杆；6—限位块；7—栏板
图2.6 单缸对中式结构简图
单缸对中式举升机构的优点是结构简单、成本较低，同时可以避免双缸工作时的不同步问题；缺点是举升重力较小，要求车架下有较大的安装空间，制造工艺较复杂。
2.2.2双缸对称式升降机构
图2.7为双缸对称式升降机构的结构图，其特点是采用双液压缸分别驱动两套对称布置的平面连杆机构实现栏板的翻转、升降、平移和着地后的倾斜运动。

1—固定支座；2、5、7—销轴；3、11、12—圆柱销；4—活动支座；6—浮动铰链；8—液压缸；9—下杆；10—上杆；13—栏板支座；14—滑座；15—拨叉轴；16—滑块；17—连接角铁
图2.7 双缸对称式升降机构
该机构利用变换平行四杆机构的固定边，实现栏板的翻转及升降平移运动。而栏板着地后的倾斜则是将平行四连杆机构转换为五杆机构实现的。
图2.8为栏板的翻转运动简图。为了实现栏板的翻转，点固定，使上杆3成为固定杆，即在平行四杆机构中，为固定边。当液压缸2的活塞杆伸长时，浮动铰链板4推动活动支座1绕点顺时针转动。同时栏板6绕点转动。当转至竖直位置时，栏板则转到水平位置，如图双点画线所示。
图2.9为栏板的升降运动简图。此时，在平行四杆机构中，为固定边。点的约束，上杆3由固定杆变为活动杆。当液压活塞杆收缩，该机构在重力的作用下绕、两点顺时针转动，栏板6为平行四杆机构中的边，因而平行下降至地面。反之，若活塞杆伸长，推动浮动铰链板4，同时带动平行四杆机构中绕、两点逆时针转动，栏板则平行上升。

1—活动支座；2—液压缸；3—上杆；4—浮动铰链；5—下杆；6—栏板
图2.8 栏板翻转运动简图

1—活动支座；2—液压缸；3—上杆；4—浮动铰链；5—下杆；6—栏板
图2.9 栏板升降运动简图
图2.10为栏板着地后倾的运动简图，栏板着地后，由于地面的约束，点只能沿地面平移。同时地面对的支反力形成一个绕点逆时针转动的力矩作用在下杆5上。此时若液压缸2活塞杆收缩，浮动铰链板4绕点作顺时针转动，下杆5杆头平面的
约束被解决，此时的机构变为五杆机构，当浮动铰链板4作顺时针转动时，上杆3绕点转动，下杆5与栏板6则作平面复合运动。当移至 (因位移小，图中没有画出)时，栏板后端触地，至此完成栏板着地的后倾运动。

1—活动支座；2—液压缸；3—上杆；4—浮动铰链；5—下杆；6—栏板
图2.10 栏板着地后倾的运动简图
双缸对称式升降机构的优点是可减小液压缸的直径，缺点是安装调试复杂。
2.2.3四缸驱动式升降机构
四缸驱动栏板如图2.11所示，栏板工作过程中，翻转缸和举升缸交替工作,装卸平台下降，起升过程与之相反。在结构上，该设计充分考虑了空间问题，把直流电机与齿轮油泵通过弹性联轴器相连，结构简单，成本低，且能传递较大的扭矩。

1－翻转缸；2－举升缸(带杠杆)；3－支承座
图2.11 四缸驱动栏板
四缸结构中杆、杆均为油缸，这是不同于单缸的区别，其结构如图2.12所示。
四缸机构的优点是四缸同时工作可使液压缸的直径进一步减小，安装空间减小。其缺点是采用四个液压缸，较单缸和双缸机构液压系统复杂。

图2.12 四缸式升降机构简图
2.2.4五缸驱动式升降机构
五缸驱动式后栏板结构如图2.13所示。五缸结构中的第五缸是液压记忆缸, 在液压回路中，只参与载物平台触地后平台的翻转动作，而不参与平台升降，其基本结构与四缸相同。

图2.13 五缸驱动式栏板结构
一般举升重力小于8kn时，选用单缸不仅结构简单、成本低，还可避免双缸工作时的不同步问题。综上所述，从机构制造难度、安装方便性、举升重量等多方面考虑，选用单缸对中式。
2.3后栏板起重装置的液压系统
后栏板起重装置的液压系统的改装设计要求：
（1）应能保证升降机构平稳地上下平移。在额定起重量全程上升、下降时间均应控制10~15 s之间。
（2）在额定起重量升降过程中的任一位置停留5min，其静沉量应小于20 mm。
（3）液压系统应有执行元件安全保护装置等液压系统的通用要求。
2.3.1单缸驱动栏板起重装置的液压系统
单缸对中式后栏板起重装置的液压系统由液压泵、油箱、滤清器、液压控制箱及液压缸组成，如图2.2所示。在液压控制箱中，装有溢流阀、手动换向阀、双向液压锁及单向节流阀等。其液压系统的管路布置见图2.14。溢流阀5调节液压系统的压力；节流阀调节液压缸活塞杆的移动速度；手动换向阀7(手动，P、O连接三位四通)控制活塞杆的移动方向。来自液压泵的多余的油液经溢流阀1流向油箱。
双向液压锁8能使液压缸中的活塞在行程中任何位置停住，防止升降机构自行沉降。其锁紧的可靠程度仅受液压缸内部泄露的影响。双向液压锁实际上是两个液控单向阀的组合阀，其结构如图2.14所示。两个液控单向阀的油口P1、P2分别与换向阀的油口A、B相通；油口T1、T2分别与液压缸的无杆腔和有杆腔接通。当手动换向阀手柄位于举升位置时，压力油从油口P1进入双向液压锁，一方面顶开左端阀芯从油口T1流入液压缸的无杆腔，另一方面压力油推动活塞向右移动，顶开右端阀芯，使油口P2与T2想通，于是液压缸有杆腔的液压油经油口T2 、P2流向换向阀的开油口，使得液压缸的活塞杆向外伸出。反之，则液压缸的活塞杆向内收回。当换向阀手柄处于中位时，双向液压锁的两油口P1、P2与换向阀的通路切断，无液压油通过，因此，两端阀芯在各自复位弹簧的作用下关闭阀口，使得液压缸两腔的压力油处于封闭状态，从而起到锁定活塞的作用。

1－油箱；2－滤油器；3－液压泵；4－节流阀；5－溢流阀；6－单向阀；7－手动换向阀；8—液压锁；9—液压缸
图2.14 一种单缸液压控制系统原理图
单缸液压系统的优点是，只有一个液压缸，因而其液压系统简单。价格便宜。缺点是，由于只有一个液压缸，且仅用于实现举升作用，栏板的翻转必须靠手动来实现。
2.4后栏板起重装置动力源结构型式
1、通过一个取力器从发动机齿轮箱引出动力传动给液压油泵，带动液压油泵旋转供给高压油推动液压系统执行装置油缸动作。
优点：可根据机构要求配备相应取力器获得不同功率及转速的动力源以满足机构工作要求；可连续长时间工作、功率大、结构普通、成本低，适于大功率工作场所如自卸翻斗车、汽车起重机、压缩式垃圾车及交通拯救车等专用车。
缺点：安装复杂、结构散乱、液压系统管路接头多、液压油漏点多、维护难，且只有在汽车发动机起动时才能工作。
2、利用汽车自带的蓄电池作电源，采用集液压油箱、液压油泵、直流电机及控制阀于一体的动力装置供给高压油推动液压装置油缸动作。
优点：结构紧凑、安装简单、液压系统管路接头少、液压油漏点少、外形美观，且工作时，汽车发动机可不必起动。
缺点：功率偏小、电机工作电流大、易发热。这种装置用于间歇式工作的场所，但成本高。
根据在小批量生产中尽量降低成本的原则，因此，此次设计中后栏板起重装置为采用取力器为动力源，以驱动四连杆机构运动，从而使承载平台完成上升下降等各种动作
2.5安全机构
由于后栏板起重装置是装置于车辆尾部而跟随着车辆移动的设备，为了确保行车安全和保护设备，就必须有及安全装置。
本次设计中选择采用添加后栏板锁止机构，后栏板锁止机构既能保持后栏板的关闭状态。
2.6本章小结
本章主要对后栏板起重运输汽车的升降机构和液压系统进行了方案的设计与比较分析，最后确定了满足要求的升降机构和液压系统类型。同时也对后栏板、后栏板起重装置的性能参数、动力源型式、安全机构进行了简要的比较分析和确定。

第3章 后栏板起重运输车底盘的选取

根据我国目前生产的各类型专用车辆的基本模式，大多是为了满足国民经济某一服务领域的特定使用要求，主要是在已定型的基本车型底盘的基础上，进行车身及工作装置的设计，与此同时对底盘各总成的结构与性能进行局部的更改设计与合理匹配，以达到满足使用需求的较为理想的整车性能。
3.1 底盘的选取
3.1.1汽车底盘选型要求
汽车底盘一般应满足以下要求：
1、适用性
专用汽车底盘应适用于专用汽车的特殊使用功能要求,在此基础上进行改装造型设计；
2、可靠性
汽车底盘工作可靠,出现故障的几率要小，零部件要有足够的强度刚度和使用寿命，并且各总成零部件的使用寿命趋于一致；
3、先进性
所选汽车底盘,在动力性,经济性，操作稳定性，行驶稳定性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平，并且满足国家或行业标准；
4、方便性
所选底盘要便于改装，检查保养及维修，结构紧凑与调试装配空间合理匹配。
3.1.2底盘选型
专用车辆采用的底盘主要分为二类和三类。二类底盘，是在整车的基础之上去掉厢体；三类底盘，是从整车上去掉货箱和驾驶室。
选取的底盘的好坏，直接影响到专用车的性能。在选取汽车底盘时，主要是根据专用车的用途，装载质量，使用条件，性能指标，专用装置或设备的外形尺寸及动力匹配等进行。目前，进80%的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。
选取二类汽车底盘进行改装设计时，重点工作是整车总体布置和有特殊工作需求的装置的设计，对底盘仅做辅助的性能分析和必要的强度校核，确保改装后的整车性能在基本上与底盘接近,达到合理的匹配。
3.1.3底盘的选取

6.1.2液压泵的选型计算
1. 液压控制系统最大工作压力P 的确定
（1）栏板起重装置四杆机构受力分析
四杆机构的受力见图6.1。栏板起重装置的起重力为5 kN。CD杆件处的最大工作阻力矩M=0.5WL，式中：L为栏板上载荷质心至铰链点C的距离；W为作用在栏板上的总载荷。
（2）油缸最大推力

图6.1四杆机构的外载
由图6.1可得到油缸最大推力F ，即
(6.2)
式中：LAB ——铰链AB间的距离；
LAD —— 活塞杆端铰接点到铰链A的距离；
—— 油缸机构的传动角
（3） 液压系统的最大压力
(6.3)
式中：d—— 油缸的内径。
将有关结构参数代入上式，如 =730 mm．L=150 mm ，d= 110 mm ，W =5 kN ，L=740mm，得到P=14MPa。即溢流阀的限流压力为14MPa。
（4） 油泵排量的确定
首先应确定由图1中完成起重栏板上下平动及着地点的倾斜运动油缸的行程。该栏板起重装置的行程S=204mm,则油泵所需的流量
(6.4)
式中：K —— 系统的泄透系数，取K—1．2；
A —— 活塞的面积；
t ——升降时间，由设计要求可取，取 t=12s;
——液压泵的容积效率，取0.85。
代入计算得：Q=3.8L／min。
常见的液压泵有齿轮泵、柱塞泵、叶片泵类型。齿轮泵具有结构简单、工艺性好、体积小、重量轻、维护方便，使用寿命长的优点，叶片泵和柱塞泵结构较复杂、价格较高。在后栏板起重运输汽车的液压系统中采用齿轮泵即可满足工作的需要，常用系列有CB、CBX、CG、CN等。由系统的Pmax及油泵所需的排量Q可从标准油泵系列中选取所需油泵型号为CB-32，其技术参数如下额定转速为1500r/min；额定功率为8.7KW。.
根据底盘型号确定取力器型号为CA6-80G，其连接方式为内花键6-25×20.6×6，最大输出扭矩33kg/m,输出转速比为0.95,旋向与发动机相反。
6.1.3油箱容积的计算
油箱尺寸的确定，不仅要满足系统供油的要求．还要保证油缸全部排油而不溢出．并且系统在最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度。
油箱的容积一般可取为：V=(3～5)Qmin=11.4～19L
式中：q —— 液压泵的最大排量
根据标准该栏板起重装置的液压系统油箱可选取为AB40－01－060B，工作容积20L。
6.2本章小结
本章主要是对栏板装置及液压缸的受力进行了分析，并对液压系统的各组成元件进行了主要参数计算，从而完成了对液压缸、液压泵、取力器、油箱的选型。另外，还对油箱容积作了简单的计算选型。

第7章 整车性能计算

7.1汽车最高车速的计算
在外特性图上，发动机的输出转矩和输出功率随着发动机的转速变化的二条重要特性曲线（见图7. 1），为非线形曲线。工程实践表明，可用而次三相式来描述汽车发动机的的外特性，即
（7.1）
式中 —发动机输出转矩(N·m);
—发动机输出转速 (r/min);
a、b、c—待定系数，有具体的外特性曲线决定。
已知外特性曲线时，根据外特性数值建立外特性方程式如果已知发动机的外特性，则可利用拉格朗日三点插值法求出公式中的三个待定系数的a、b、c。在外特性曲线上取三点，即、、、及、，依拉氏插值三项式有：
（7.2）

图7.1 发动机的外特性曲线

将上式展开，按幂次高低合并，然后和式（7. 1）比较系数，即可得三个待定系数为：
（7.3）
（7.4）
（7.5）
因为不知道外特性曲线图，故按经验公式拟合外特性方程式。如果没有所要发动机的外特性，但从发动机铭牌上知道该发动机的最大输出功率及相应转速和该发动机的最大转矩及相应转速时，可用下列经验公式来描述发动机的外特性：
（7.6）
式中
—发动机最大输出转矩（N·m）；
—发动机最大输出转矩时的转速（r/min）；
—发动机最大输出功率时的转速（r/min）；
—发动机最大输出功率时的转矩（N·m），
（7.7）
由公式（7.1）、（7.2）、（7.3）、（7.4）和（7.5）可得
（7.8）
发动机外特性曲线是在市内试验台架上测量出来的。台架试验时发动机未带附件，且试验工况相对稳定，带上全部附件设备时的发动机特性曲线称为使用外特性曲线。使用外特性的功率小于外特性的功率，因此应对台架试验数据用修正系数μ进行修正，才能得到发动机的使用外特性。
按GB标准试验（中）μ=0.85～0.91
表7.1 汽车的动力参数
名称
符号
数值与单位
发动机最大功率/kw

108
发动机最大功率时的转速/ r/min

3000
发动机最大转矩/ N·m

410
发动机最大转矩时的转速/ r/min

1600
车轮动力半径/ m

0.520
车轮滚动半径/ m

0.536
主减速比

6.25
汽车迎风面积

5.67
汽车满载总质量/ kg

12200

表7.2 动力性相关系数
名称
符号
数值
发动机外特性修正系数
μ
0.82
直接挡时传动效率
η
　　　 0.89
其他挡时传动效率
η
0.86
空气阻力系数
CD
0.8
滚动阻力系数
fo
0.0086

0
汽车最高车速的计算，利用公式（7.7）计算发动机的额定转矩为：

＝—0.338×10-4

=0.1081

≈323.53
当汽车以直接挡行使时有公式：
（7.9）
= — 0.4971
（7.10）
=32.809
（7.11）
=2837.97
（7.12）= - 122000
（7.13）=

又因为A＜0，D＞0，所以方程的底二个根即是所求专用汽车的最高车速，有：
（7.14）

≈ 92.39 km/h
7.2最大爬坡度计算
按照汽车以最低挡稳定速度爬坡，有j=0,为简化起见，设f=fo,则可得到下面的公式
（7.15）
对上式两边以为自变量求导，可得：
（7.16）
当时，得到最大值时，此时有：

将上式代入（7.15）式，可得：

令 （7.17）
则
对上式进行整理后可得：

（7.18）
当时，，但实际上阻力总是存在，并且滚动阻力系数愈大，汽车的爬坡度能力愈小。因此对上式中取负号，便得到专用汽车的最大爬坡角；
（7.19）
因，，则上式可简化为：
（7.20）
= 14°
由此可得到专用汽车的最大爬坡度，为：
（7.21）
=0.25
7.3汽车燃油经济性的计算
专用汽车的燃油经济性通常用车辆在水平的混凝土或沥青路面上，以经济车速v满载行驶的百公里油耗量来评价，百公里油耗，单位L/100km。可以根据发动机万有特性来计算。公式为：
（7.22）
式中 ——燃油的密度，（kg/L）。柴油可取7.94N/L～8.13N/L；
——重力加速度。

汽油的可取6.96～7.15,柴油可取7.94～8.13
首先计算出经济车速下相应的发动机转速
(r/min) （7.23）
所选车的经济车速为65km/h
则 1237(r/min)
在经济车速下发动机功率为

=35.96KW
由（7.22）式得：
=15.46L/100km
7.4后栏板起重运输汽车装卸时稳定性计算
由普通汽车底盘改装成的专用汽车，其质心位置均较普通货车为高，其原因是由于副车架或工作装置的布置，使装载部分的位置提高了，因此需对整车的静态稳定性重新进行计算。
分析专用汽车的静态稳定性，首先应计算出整车的质心位置。当后栏板起重运输
汽车的总布置基本完成后（见总装配图），即可对该车的质心位置进行计算。
计算时可根据已有的资料，或利用试验结果，也可用计算方法来确定专用车各总成的质量及其质心位置坐标，然后按照力矩平衡方程式，求出整车的质心位置。
根据CA5120L5载货汽车满载轴荷分配（前轴3800kg，后轴8400kg），可以估算出后栏板起重运输汽车满载轴荷分配情况，因前轴至后轴中心的距离是5.16m，则整车重心离前轴长为m，离后轴中心距离为m。
在工作时货物装载在打开的后栏板上，故此时后栏板起重运输汽车的重心向右移，且副车架的承载力变大。因此应对处于装卸状态的后栏板起重运输汽车的稳定性进行计算和分析以确保整车工作时的稳定。
对于后栏板起重运输汽车而言，最易发生侧翻的状态是在最初空车装货或装最后500kg货物时，因此若分析得出此时的整车不会发生侧翻，那么在其后的装货过程中就不可能出现侧翻现象。
假定空载装货时汽车处于侧翻的极限状态，即汽车前轮刚好离地，分析此时汽车的受力如下图6.2所示。

图6.2 极限状态时汽车受力简图
图6.1中为前轴中心线在地面的投影，为整车质心在地面的投影，为后轴中心线在地面的投影，为整车整备质量，为货物在地面上的投影，为货物的重量，此时将货物的重心视为位于栏板的极限位置处，即栏板的最右端。
已知m，m，m，N，N，则m。
对支点取矩，则得

由此可见，此后栏板起重运输汽车在装货过程中不会发生侧翻现象。
当后栏板起重运输汽车正在装最后500kg货物时，此时后轴受到的载荷是工作过程中最大的。若此时后轴载荷小于原载货车后轴允许的最大载荷，则整个工作工程中都不会出现后轴超负荷的问题，换个角度说，即此次设计的后栏板起重运输汽车不必安装支腿来减轻后轴载荷。
此时，后栏板起重运输汽车的受力如图6.3所示，为后轴的支反力。

图6.3 装载最后500kg货物时整车受力
对点取矩，得

（7.24）
由式可知，
（7.25）
已知：m，m，m，N，N。
由公式（6.19）可知，
N
N
故，后栏板起重运输汽车在工作过程中后轴的最大载荷小于原货车后轴允许的最大载荷。
由上述分析可知，后栏板起重运输汽车在进行装卸工作时能够保证其稳定性。

7.5本章小结
在整车的改装设计中，汽车的各项性能参数在车辆的设计中是一个重要的问题。本章主要根据设计的整车的质量、尺寸等参数，按照汽车理论对整车的最高车速、最大爬坡度、燃油经济性并对后栏板起重运输汽车装卸时稳定性计算进行了分析计算。

结 论

后栏板起重运输汽车属于专用箱式汽车，操作方便、运输效率高，具有装卸作业机械化的优点，适用于运输箱、袋、捆、包等包装方式的货物运输，广泛应用于邮政、城市商业运输中。因此对其的改装设计是现在物流行业所急需的。
本次后栏板起重运输汽车的改装设计是在已有的二类汽车底盘的基础上加装车厢及一套后栏板起重装置，使汽车具有自起重装卸功能。本次设计是在选定总体设计方案的基础上，进行对后栏板起重运输汽车的机械部分，即举升机构的设计、尺寸参数确定、校核，及液压元件的选定。在此过程中完成了以下工作。
1、了解后栏板起重运输汽车的概念、功用、结构。并在了解目前专用车改装用底盘类型及应用的基础上，确定选用二类底盘作为此次改装设计用底盘，按照标准设计车厢结构。然后，比较分析举升机构、液压系统、后栏板、等相关不同方案的优缺点，完成对其的方案选择和作出适当的改进。从而完成对整车总体设计方案的最终确定。
2、比较分析市面上的二类底盘，确定选用中国重汽底盘，计算出主要整车性能参数。完成对举升机构的运动学、力学分析，确定举升机构相关尺寸参数，并完成了对所选用零件部分的校核。
3、在选定的液压系统基础上完成了举升液压缸、液压泵、取力器的计算与选型。
4、在后栏板起重运输汽车总体参数确定后，对改装后整车的主要性能，即动力性、经济性、稳定性及专用装置工作稳定性进行了计算，结果显示，改装设计后整车的性能基本上达到国家对改装车的标准要求。
至此，对后栏板起重运输汽车的改装设计基本完成。设计中因受到本身经验和考虑的欠缺，使得某些部分的结构工艺性可能稍差。而且因为只是理论上的设计，是否能真正符合性能要求还需要经过实际的应用检验。最后，虽然设计完成，但仍希望能随着今后知识进一步的积累或者实际的应用中对其进行改进，使其更加完善，自装卸功能能更完美的实现。

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