专用汽车设计常用计算公式汇集

-1-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》）汽车最大总质量（kg）≤10000≤15000≤20000≤30000前轴轴载质量（kg）≤3000≤5000≤7000≤6000后轴轴载质量（kg）≤7000≤10000≤13000≤240001.3.2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g1-2-c）底盘后轴负荷Z1d）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)(21lllB上装部分轴荷分配计算（力矩方程式）g2（前轴负荷）×121ll（例图1）=G2（上装部分质量）×L2（质心位置）g2（前轴负荷）=12221)()(llLG上装部分质心位置上装部分质量则后轴负荷222gGZC载质量轴荷分配计算g3（前轴负荷）×)21(1ll=G3×L3（载质量水平质心位置）g3（载质量前轴负荷）=13321)()(llLG装载货物水平质心位置整车装载质量则后轴负333gGZD空车轴荷分配计算例图1-3-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）=空空Zg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，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)(21lll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GlllllgC满载水平质心位置计算L满（至后桥水平距离）=满满或或Glllllg))(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gib）整车各总成的质心至地面的距离为YiB整车质心高度hg=)(专用车总质量aaiiGGxygC空载整车质心高度计算-4-hg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aiiGygD满载整车质心高度计算hg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aiiGyg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hg空c）专用汽车满载质心高度hg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hghgBC保证空车行驶不发生侧翻的条件：空hgB2D保证满载行驶不发生侧翻的条件：满hgB22.2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hgc）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：hgLC保证空车行驶不发生纵翻的条件：空hgL-5-D保证满载行驶不发生纵翻的条件：满hgL3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GB/T15089总质量M（千克）N1N2N3M≤35003500＜M≤12000M＞12000整车整备质量m（千克）m≤1100m＞1100m≤3500m＞3500载质量利用系数≥0.65≥0.75≥0.85≥1自卸车（纵向）≥0.55自卸车（纵向）≥0.65自卸车（纵向）≥0.75B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：序号轴数基本系列基本型（t）液罐车系列（t）粉罐车系列(t)总质量装载质量整备质量总质量装载质量整备质量总质量装载质量整备质量1二轴4030≤1040402三轴5340≤135353-6-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）Plmax=kwVACfVGTaDDTaa7614072.23maxmax式中：Ga——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）CD——空气阻力系数（0.8～1.0）AD——汽车正面投影面积=BD×HD（BD前轮距、HD汽车总高）m2Plmax——发动机最大功率（kw）Vamax——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/t4.3专用汽车发动机最大扭矩计算（一般为选定值）Mlmax=9549PlmaxK/npN·m式中：Mlmax=发动机最大扭矩（N·m）（一般为选定值）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1.05～1.25np=最大功率时的转速（1.4～2.0）nm（nm—最大扭矩时的转速）K=)(max发动机扭矩适应性系数plMM式中：Mp=))((9549max转矩发动机最大功率时输出mNnPpl4.4发动机输出转矩计算公式Ml=anl2＋bnl＋cMl=)()()(22maxmaxmNnnnnMMMlmmppll-7-式中：Ml——发动机输出转矩（N·m）nl——发动机输出转速（r/min）Mlmax——发动机最大输出转距（N·m）Mp——发动机最大输出功率时的输出转矩（N·m）np——发动机最大输出功率时的曲轴转速（r/min）nm——发动机最大输出转矩时的曲轴转速（r/min）a——=2max)(pmplnnMMb——=2max)()(2pmplmnnMMnc——=22maxmax)()(pmmpllnnnMMM4.5专用汽车运动平衡方程式Ft=Ff＋Fi＋Fw＋FjN式中：Ft——汽车驱动力（作用在汽车驱动轮上的圆周力）NFf——滚动阻力（N）Fi——坡道阻力（N）Fw——空气阻力（N）Fj——加速阻力（N）4.5.1汽车驱动力计算公式Ft=)(0NriiMdgl式中：rd——驱动轮动力半径（m）ig——变速器的传动比i0——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-8-Ff=magfcosα（N）（g重力加速度9.81m/s2）式中：ma——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=f0＋kva）（50km/h≤Va≤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Fi=magsinα（N）4.5.4专用汽车空气阻力计算公式Fw=CDADVa2（N）式中：AD——专用汽车的迎风面积（m2）（AD可按AD=BDHD估算，BD—轮距，HD汽车高度m）CD——空气阻力系数N·h2/（km2·m2），（专用汽车Cd=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Fj=δmaj（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/s2）δ的计算公式为：δ=222021rmiiIrmIagfaw式中：Iw——车轮的转动惯量（kg·m2）If——飞轮的转动惯量（kg·m2）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）i02ig2＋（0.008～0.013）nl=rviiag377.00k——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δmaj=AVa2＋BVa＋C1＋C2（fcosα＋sinα）-9-式中：A=DDdagACrrii2330142.0B=dbgrrii377.0220C1=dcgrii0C2=－mag4.6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Vamax=)/(2)(2hkmADkCB式中：D=)(4)(20122CfCAkCB4.6.2专用汽车最大爬坡度计算公式：imax（专用汽车最大爬坡度%）=tgαmax式中：αmax=202022001arcsin(11arcsinEfEfEffEE=21244ACACB4.6.3加速度计算公式专用汽车最大加速度jmax（m/s2）计算公式：jmax=amAD424.6.4专用汽车加速时间计算公式（t加速时间h）t=21)(107716.002124aaVVaaaaakVfCCBVAVdVm或t=DkCBAVDkCBAVInDkCBAVDkCBAVInDmaaaaa)(2)(2)(2)(2107716.0212121224-10-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V1=),(411121直筒长度直筒内径式中LL1.2直角斜锥筒容积计算公式V2=),,(2)444(33434324233锥体长度小端直径大端直径式中LL1.3封头容积计算V3=2×π×h2（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=V1+V2+V31.5有效容积计算公式V有效=V总－V总×ka（ka容积系数0.08）1.6有效装载容积计算公式Va=)/1000,,(3mkgPkgmPmslsl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Vb=kb×Va（kb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）CPPSt211（式中P设计压力取0.3Mpa，S1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,(cos1212cc