车辆工程毕业设计论文-hd5120gng奶罐车改装设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-hd5120gng奶罐车改装设计(编辑修改稿)内容摘要：

图 42 矩形截面 在罐体横截面的设计上 ,考虑到保证汽车的抗侧倾翻等行驶安全性大多数制 12 造厂将罐体截面设计成椭圆形状 .为了方便制造 ,简化工艺 ,降低成本 ,则采用近似方法生成椭圆 .因此 ,如何用一组普通曲线的拟合近似代替椭圆 ,并确保其面积的大小的误差最小 ,就成为罐体椭圆截面近似设 计和制造的一个重要问题。 截面椭圆的基本性质 罐体截面如下图。 图 43 椭圆的形状 在椭圆形状中，其中长轴 AB=2a ，短轴 CD=2b。 则椭圆的标准方程为： 221xyab （ 41） 椭圆顶点处的曲率半径为： abRRBA2 （ 42） baRRDC2 （ 43） 椭圆的面积为： tS ab （ 44） 椭圆的周长为： tL [1 .5 ( ) ]a b a b  （ 45） 13 在一般的生产过程中都选择用近似法作椭圆，到目前为止 ,椭圆的作图方法已有轨迹法，焦点法，压缩法和圆弧法四种，其中轨迹法作出的椭圆最精确 ,但由于现场工作条件和绘图手段的限制，各制造厂一般不直接采用此方法。 用焦点法，压缩法和圆弧法作出的椭圆均近似图形，其面积和周长的计算复杂。 并都存 在着较大的几何误差，将直接影响到罐体容积的设计和制造精度。 为了提高椭圆近似画法的精确度，简化和方便设计制造。 使用 “计算法作椭圆 ”。 其约束条件有： （ 1） 原椭圆四个顶点的坐标位置不变。 （ 2） 用两种半径（ R,r）的四段圆弧分段拟合椭圆，并使相邻两段的连接点有公共切线。 （ 3） 近似椭圆的面积和周长与理论值的误差为最小。 计算法 在拟合的椭圆图中令 AG = BG = a CG = DG = b DC = OM = ON = R AE = ME = NF = BF = r 图 44 拟合的椭圆 14 截面的计算过程 在设计的罐体椭圆的截面中，其中长轴 a2 1860mm,短轴 b2 960mm,则椭圆顶点的曲率半径为： abRRBA2 = 248mm （ 46） baRRDC2 = 1802mm （ 47） 则椭圆面积为： tS ab = （ 48） 椭圆周长为： tL [1 .5 ( ) ]a b a b = mm （ 49） 罐体容积确定 液体的体积随着温度的变化而热胀冷缩，为保证在任何情况下，液体都不会因体积膨胀而溢出，液体不能装满，必须留有一定的气相空间，不同介质要求的最小气相空间也不一样，其充装系数一般不大于 95%；在预留有足够的气相空间的前提下，尽量提高充装系数，以减小液体在运输过程中的晃动。 根据车辆载重、介质密度和充装系数确定罐体容积 )/( gwv 载重量为 w 1245045001500=  Kg （ 410） v 6450/(1030)= （ 411） 罐体长度为 svl / =（ 412） 内层罐的罐体的容积的计算。 因为内层罐罐体的容积为内罐体的总容积 减去其他附属装置的所占的容积，所以罐体的容积初步估算为 7m3。 假设所装载的液体的密度为  kg/m3，既装载的液体的质量为： M液 = =1030 7=  kg （ 413） 15 因为罐体筒体体积为： LSSV  )21（筒 ，罐体外壁截面的面积为： S1 = ab= (+) (+)= m3 （ 414） S2 = ab=  = （ 415） 所以罐体内筒体的体积为： V内 =（ S1 S2 ）  L=() 5= （ 416） 由上面的计算可得整个内层罐体的质量为： M内 =7700  = kg （ 417） 外层罐罐体质量的计算 ,内壁所能容纳的体积为为： S1 = ab=  (+)  (+)= m3 （ 418） S2 = ab= (+)  (+)= （ 419） 外层罐体的体积为 V外 =（ S1 S2 ）  L= （ ）  5= m3 （ 420） 故外层罐罐体的质量为： M外 =7700  = （ 421） 由于木块和保温层的质量小，在此可以忽略不计，所以计算如下： 空载时整个罐体的质量 M空 =+= 满载时整个罐体的质量 M满 =+7210= 罐体厚度的确定 罐体材料的厚度取决于罐体结构的设计，例如，罐体的横截面面积与长度的比、罐体装配的类型等等。 由于该罐装载的是液态食品，属于常压罐， 16 故可以根据罐体的容积选择罐体材料的厚度。 饮料类罐车 ,运送牛奶 ,酒类。 为保持清洁、避免污染，均用不锈钢板焊成，板厚一般 2～ 4mm。 不锈钢材料制造的常压罐体的厚度如表 41 所示。 表 41 罐体厚度的选择 罐公称容量 （ L） 常压 罐 壳 底部 不锈钢罐 mm mm ﹤ 9000 9000 ~ 14000 ﹥ 14000 根据罐体的容积可以确定罐体的厚度为。 罐整体选用不锈钢材料，椭圆长轴设为 1860mm,短轴为 960mm，罐受压为牛奶的静压力。 P= gh =1030 = （ 422） 式中： P —罐受压为牛奶的静压力（ Kpa）；  —牛奶密度（ Kg）； g —重力加速度（ m/s）； h —水罐高（ mm）。 根据 GB1501998设计温度下椭圆罐的计算厚度按式（ 424）计算。 ctc pDp   ][2 1 2 （ 423） 式中：  —椭圆筒的计算厚度（ mm）； cp —计算压力取 P=（ Mpa ）； 1D —椭圆筒的长轴和短轴半径和（ mm）； []t —设计温度下椭圆筒材料的许用应力为 Mpa240 ；  —焊接接头系数，取。 取 mm3 满足强度要求，罐体壁厚取 3mm。 保温层的设计 由于要求罐体具有隔热保温性 ,将罐体设计成双层罐 ,内外层之间用木块隔开 ,其中外层与木块用铆钉连接。 制作罐体时，先将层罐做好，外层罐留一个封头，等将内层罐装入后，再该封头焊接。 双层罐体的型式如图 45 所示。 17 2 1 1—内层罐体； 2—木块； 3—外层罐体 图 45 双层罐体的型式 隔热材料的选择 对隔热材料的要求： （ 1）发泡均匀、密度小； （ 2）导热系数尽可能小，一般要求在 (mK)以下； （ 3）对温度的变化的稳定性要好，在 40176。 ～ 70176。 C 的使用温度范围内，使用性能要满足规定的要求； （ 4）具有一定的机械强度，能承受汽车在恶劣的道路条件下的振动，冲击而不受损或变形 （ 5）吸水性和吸湿性低，耐腐蚀，抗冻性能好； （ 6）无毒无味，透气性小，隔热材料使用和燃烧时，不得分解出有毒和有害气体； （ 7）价格低易成形，可采用充填浇注，喷涂等工艺形成罐体隔热层。 隔热材料选择聚氨酯，聚氨酯泡沫隔热材料是目前应用十分广泛的优良隔 18 热材料，其主要物理机械性能为：导热系数： (mk),抗拉强度 2500MPa,抗压强度 2020 MPa，与钢板粘接力 2900 MPa，与胶合板粘接力 1400 MPa。 影响聚氨酯隔热材料导热系数的主要因素有：泡沫密度、气泡直径、气泡独立率、湿度和温度等（图 4 6）。 图 46 保温材料的影响因素 隔热材料在使用过程中会发生老化，因此隔热罐体在使用 6 年左右时间就应该按有关规定重新测定总传热系数，不符合规定的则应降级使用。 隔热层厚度。 隔热层厚度有罐体的使用要求和选用的隔热材料而定。 若选用聚氨酯泡沫隔热材料，对于冷藏汽车， 其厚度在 50～ 120mm 之间；对于保温汽车，其厚度在 30～ 70mm 之间。 断热桥结构设计 设计断热桥的目的就是阻断热桥、排除罐体和罐体直接与金属零件相连。 阻止外界温度的的热量通过外层罐体传 到 内层罐体。 “断热桥 ”的型式如图 47所示，设计的罐体为相同材料的双层罐，其中外层罐与木块采用铆钉连接的型式，然后再把制造好的内层罐装入，靠木块支承起来，并在两层罐体之间形成的空间内填充聚氨酯隔热材料。 1 2 345 19 1—外层罐； 2 — 铆钉； 3 — 隔热材料； 4 — 木块； 5 — 内层罐 图 47 保温层的连接形式 食品液罐的传热系数和热负荷计算 食品液罐传热系数的计算 在使用过程中，引起罐内介质温度变化 的因素主要是热传导，即罐内介质热量通过罐体内壁、保温材料、外蒙板传至罐外空气中，热传导速率 q 应用傅立叶定律计算。 保温罐车的保温效果计算如下： α=（ 10+6 ） （ 424） 式中 α—外蒙板表面放热 系数（ J/hm2℃ ） ； v—外蒙板表面空气流动速度（ m/h） v 取 40Km 每小时 α=(10+6 40000 )= q=（ T0 T3 ） /[ 1 /（ 1 S1） + 2 /（ 2 S2 ） + 3 /（ 3 S3 ） +1/（ αS3 ） ] （ 425） q—热传导速率（ J/h）； T0—环境温度（ ℃ ）； T0=20℃ T3 —介质温度（ ℃ ）； T3 =4℃ 1 —罐体壁厚（ m）； 1  = 2 —保温层厚度（ m）； 2  = 3 —外 蒙板厚度（ m）； 3  = 1 —罐体材料导热系数（ J/hm2℃ ） ；1 = 103 2 —保温层材料导热系数（ J/hm2℃ ） ；2 = 106 3 —外蒙板材料导热系数（ J/hm2℃ ） ；3 = 103 S1—罐体表面积（ m2）； S1= Lt  L= [( ) ]a b ab   = S2—保温层表面积 （ m2）； S2 = S3 —外蒙板表。