改装牵引负荷车的设计有cad原图.docx

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改装牵引负荷车的设计有cad原图

改装牵引负荷车的设计

摘要

随着生活水平的提高，人们对汽车提出越来越高的要求，包括研制节油汽车和开发应用新能源，有关法规对汽车的排放和噪声提出了更严格的要求；对汽车安全性提出了更高的要求，达到乘用汽车有安全感、愉快感，汽车发生碰撞事故时能妥善地保护乘员；对汽车提出舒适性的要求，不仅坐在汽车里舒服，而且能与外界进行信息交流。

当然，负荷车也属于车辆的一种，因此它也应具备一般车辆所需的美观、舒适、安全等。

负荷车是给被测拖拉机施加牵引负荷的车辆，模拟拖拉机牵引作业工况进行检测，用来评价拖拉机牵引性能和质量状况，是拖拉机生产企业和科研单位研发拖拉机必不可少的设备。

我国的负荷车状况有自行研制，也有从国外引进，已经经历了将近25年的发展。

负荷车是拖拉机牵引性能试验必不可少的重要设备之一，包括车体、数据采集器、电荷放大器、计算机数据采集系统和供给电源五大部分。

本设计的负荷车轴数为单轴，最小转弯半径为4m，悬架采用钢板弹簧悬架，采用周边式车架，底盘稳固可靠，汽车外形在充分考虑布置的前提下，尽可能的采用流线型设计，不仅降低了风阻，而且外形美观大方，动感十足。

关键词：

总体，安全，舒适，美观，动感

THEDESIGNOFTRACTIONMODIFIEDLOADTRUCKS

ABSTRACT

Withtheimprovementoflivingstandards,peopleinthecarever-increasingdemand,includingthedevelopmentoffuel-efficientvehiclesandthedevelopmentandapplicationofnewenergy,andtherelevantregulationsonvehicleemissionsandnoiseofthemorestringentrequirements;Automobilesafetyofahigherdemandbytheuseofmotorvehiclestoachieveasenseofsecurity,happinessflu,Vehiclecollisionaccidentswillbeabletoproperlyprotectthecrew;comfortableinthecarmadetherequest,sittinginvehiclesnotonlyuncomfortable,butalsowiththeoutsideworldfortheexchangeofinformation.Ofcourse,thecarbelongingtoloadavehicle,soitshouldhaveageneralappearanceofthevehicles,comfort,safetyandsoon.

Loadcarismeasuredtoexerttractiontractorloadofvehicles,tractor-drawnsimulatedoperatingconditionsdetection,Tractortractionusedtoevaluateperformanceandquality,Tractorproductionofenterprisesandscientificresearchunitsessentialtothedevelopmentoftractorequipment.China'scarloadsituationdeveloped,butalsointroducedfromabroad,hasexperiencednearly25yearsofdevelopment.

Loadtractor-drawnvehiclesisessentialtotheperformancetestoneoftheimportantequipment,includingbody,dataacquisitiondevices,chargeamplifier,computerdataacquisitionsystemandthefivemostpowersupply.

Thedesignoftheaxleloadatuniaxial,theminimumturningradiusof4m,usingleafspringsuspensionsuspension,usingperipheral-typetrailersandchassissolidandreliablevehicleintheshapeofthefulllayoutofthepremise,Thepossibleuseofaerodynamicdesign,notonlyreducethewind,butpleasinginappearancegenerous,excitingfull.

KEYWORD:

generally,safe,comfortable,beautiful,exciting

符号说明

弯曲应力，MPa

极限弯曲应力，MPa

N力，N

A面积，m2

M力矩，Nm

Rmax最小转弯半径，m

L轴距，m

E弹性模量，Pa

sU形螺栓中心距，mm

W抗弯截面系数，mm3

目录

第一章前言.............................................6

§1.1拖拉机牵引性实验的原理...........................6

§1.2国内外部分负荷车的现状...........................7

第二章负荷车的总体布置................................10

第三章整体设计........................................12

§3.1概述............................................12

§3.2车身设计........................................14

§3.3座椅设计........................................16

§3.4挂接板的设计....................................17

§3.5最小转弯半径的确定..............................18

第四章悬架的设计......................................20

§4.1悬架结构形式分析................................20

§4.2悬架主要参数的确定..............................22

第五章结论............................................28

参考文献...............................................29

致谢...................................................30

前言

现代人民的生活水平越来越高，生活质量明显改善，生活方式有了新变化，享受生活已成为现代人们主流的消费观念，在生活中同时享受工作的成就和休闲的乐趣，才是最有创造性的生活方式，当然，这也理所当然地成为了现代汽车设计的主导思想。

§1.1拖拉机牵引性实验的原理.

拖拉机牵引实验的目的是为了用实验的方法制取牵引特性和经济指标测定各档的实际速度、理论油耗、滑转率、挂钩牵引功率、小时油耗量和耗油率随挂钩牵引力的变化关系，借此评价主要作业档的动力性能和燃油经济性能。

负荷车是拖拉机牵引性能试验必不可少的重要设备之一，包括车体、测功机、检测仪器仪表、计算机数据采集系统和供给电源五大部分。

负荷车与牵引试验专用跑道构成一个测试系统，试验时拖拉机牵引着负荷车组成一个机组，与牵引跑道发生作用，形成一个平衡力系。

试验时调节负荷车的行驶速度，使其小于拖拉机的行驶速度，速度差增大，负荷车对拖拉机的加载力增大。

同时测量拖拉机的牵引力、滑转率、牵引功率、牵引比油耗、小时油耗、行驶速度及驾驶员操作位置处噪声。

根据上述加载原理，可以直接用一台比被试拖拉机质量大、挡位多、功率大的拖拉机作为负荷车，采用变换负荷车挡位和调节油门大小的方法来调整负荷。

该方法的优点是操作简单、方便、经济，不用添置专用负荷车。

缺点是由于选用拖拉机作为负荷车挡位不够多，不易覆盖被试拖拉机测试挡的全部牵引功率。

专用负荷车可以弥补上述缺点。

因此本设计针对拖拉机牵引实验，进行了与以往不同的改装，它结构简单，操作方便，流线的车身又让她具有十足的动感。

由于负荷车技术含量高，加上与之配套的专用跑道（没有专用跑道就不能充分发挥拖拉机的牵引性能）工程造价高，因此它体现了拖拉机检测机构检验能力和经济实力。

§1.2国内外部分负荷车的现状

1、国家工程质检中心

1982年，国家工程质检中心研制成功一台负荷车，一直使用至今，主要用于轮式或履带工程车辆的牵引试验。

车体用双后桥军用拉炮车改装而成，采用风冷电涡流测功机，可产生15吨的最大牵引负荷。

车前部是驾驶仓，中间是仪器仓，后部是测功设备及准备间。

由于底盘坚固，尤其是传动系承受负荷能力强，机械部分可靠性良好，但车辆外观和内部装饰比较粗糙，窗户太小，既不便观察，而且采光也不好。

另外，驾驶仓和仪器仓不通，致使测试人员与负荷车驾驶员沟通不方便。

1997年，该中心又研制成功一台能产生4吨牵引负荷的负荷车，用东风卡车改装而成。

仍使用电涡流测功机，车辆总体布置与前一辆负荷车相似，驾驶仓和仪器测试仓有一个窗口相通，使测试人员与负荷车驾驶员沟通比较容易。

内装饰上也有较大改观，仪器测试仓比较明亮，仪器操作台使用方便。

2、解放军装甲兵技术研究所

1986年，解放军装甲兵技术研究所从英国引进一辆负荷车，该负荷车用重型汽车改装而成，自重30吨，配置前西德申克公司生产的风冷电涡流测功机，结构坚固。

该车单独使用可以满足轻型装甲车辆的牵引性能的测试要求；测试中型和重型装甲车辆牵引性能时需要串接相应的装甲车辆施加大部分牵引力，而用负荷车调整牵引负荷。

到目前为止，该负荷车是国内最昂贵的，在当时是最先进的。

3、中国农业机械科学研究院

中国农机院先后研制了三辆QY－60型拖拉机牵引试验负荷车，一辆销售给了吉林工业大学汽车拖拉机学院；另一辆为山东农机研究所研制；还有一辆车体是为农业部农机试验鉴定总站研制的。

前两个使用单位业务量少，故负荷车使用不多。

4、农业部农业机械试验鉴定总站

农业部农机鉴定总站的负荷车车体从中国农机院采购，数据采集处理系统自主开发。

负荷车的整体组成如下：

车体。

车体是用东风EQ141高通过性汽车改装而成，将原发动机前置改成后置，改装传动系和操纵系，以实现电涡流测功机产生的制动扭矩施加到负荷车车轮上，并保持负荷车能够自走。

车厢分为仪器仓和设备仓两部分，仪器仓配置汽车行走操纵台，牵引载荷调节控制台，检测仪器仪表，计算机数据采集系统，空调器，设备仓配置发电机，备用电源电池，电涡流测功机。

电涡流测功机。

电涡流测功机是由机架、定子组件和转子组件组成，其转子组件通过传动箱，以1：

1的传动比与由地面传到传动箱的动力相连接或断开（由电磁阀控制）。

在连接状态下，随着负荷车前进，转子高速旋转。

改变定子组件中激磁电流大小，即可改变测功机制动力矩的大小，从而实现按要求对被试车的加载。

检测仪器仪表。

拖拉机牵引性能检测仪包括测量牵引力的应变仪及拉力传感器。

测量行驶速度的五轮仪。

测量燃油耗的燃油流量计及流量计数器。

测量发动机转速的转速计及卡油管的转速传感器。

在仪器仓的操纵台上有瞬时功率显示，这是单片机采集牵引力信号和五轮传感器的速度信号经实时运算处理的结果。

操纵台上还有瞬时滑转率显示，这是采集五轮传感器信号和驱动轮传感器信号经实时运算处理的结果。

试验条件测量仪包括测量大气条件的数字气压表、数字温度表、数字湿度表，测量机油温度、燃油温度、冷却水温度、排气温度的数字温度表。

计算机数据采集系统。

在仪器仓内装有采集处理试验数据的计算机、打印机、绘图仪。

供给电源。

检测用电源由发电机供给，所有测量仪器及计算机用电均经过UPS（不间断电源）送出。

测功机稳流电源及车用空调器由发电机直接供给。

负荷车在调试或进行数据处理不行走时、其用电也可以由市电供给。

5、洛阳拖拉机研究所

洛阳拖拉机研究所研制的F－6型拖拉机牵引试验负荷车建成于1986年，设计上可为被试拖拉机提供6吨的牵引负荷。

车体用集材－804折腰转向拖拉机改装而成，将原拖拉机驾驶室加大成为驾驶、仪器仓，车体后部安装电力测功机，用电阻器吸收能量。

测试系统使用龙口电子设备仪器厂生产的汽车拖拉机综合测试仪。

该负荷车可靠性较好，至今仍可使用，随着国产大功率拖拉机问世和国外大功率拖拉机进军中国市场，对负荷车的加载力提出了更高的要求，该负荷车的加载力略显不足。

6、农业部农业机械试验鉴定总站与洛阳西苑车辆与动力检验所有限公司

农业部农业机械试验鉴定总站与洛阳西苑车辆与动力检验所有限公司联合设立了“FHC-80型拖拉机牵引试验负荷车研制”项目，目前项目已经完成。

2006年10月10日，农机鉴定总站组织专家组成鉴定委员会，对项目进行了鉴定。

该负荷车采用结构坚固的大型折腰转向拖拉机（东方红-1854）改装而成，采用直流电机加载装置，是目前国内加载能力最大的拖拉机牵引试验负荷车。

测试系统由高精度传感器、信号调理、数据采集和笔记本电脑组成，系统独立、便携，也可在其它负荷车上使用，利用率高。

该负荷车将计算机测控技术引入拖拉机牵引试验中，满足了现行国际标准和国家标准的检测要求，实现了对被测拖拉机牵引力、速度、油耗和滑转率等主要参数的实时监测，检测数据满足项目设计任务书对测量精度的要求，具有采样区段自动化检测和控制、检测结果的自动存储及数据打印输出等功能。

 该负荷车采用了智能前端和全隔离信号调理技术，研制了便携式信号采集箱，测试、标定便利，实现了拖拉机牵引性能的自动测试和拖拉机多点温度测定，提高了检测的精度和效率。

第二章负荷车的总体布置

在概念设计中要明确负荷车的性能、主要尺寸及质量等参数目标值，还要确定构成车辆的主要结构、部件等。

总布置设计的作用，就是为达到这些目标而对总成和部件进行空间布置并使其达到最佳组合。

一、主要空间布置项目

座椅布置、底板和仪表板等车身基本骨架形状、悬架和轮胎的工作范围等。

在布置之初，先设定总布置的主要构成要素并进行布置，然后验证这种布置达到原设定的主要尺寸、性能等目标的程度。

二、主要总成的布置

1、轮胎的选择

选择轮胎主要考虑车型、使用条件、轮胎静负荷、轮胎额定负荷及车速等因素。

轮胎及车轮部件应满足下述基本要求：

足够的负荷能力和速度能力；较小的滚动阻力和行驶噪声；良好的均匀性和质量平衡性；耐磨损、耐老化、抗刺扎和良好的气密性；质量小、价格低、拆装方便、互换性好。

子午线轮胎的特点是滚动阻力小、温升低、胎体缓冲性能和胎面附着性能比斜交轮胎要好，装车后油耗低、耐磨损寿命长、高速性能好，因此，适应现代汽车对安全、高速、低能耗的发展要求。

根据所需的轮胎是低压、宽体胎的要求，选择215/70R14LT型号的子午线轮胎，负荷下静半径为307mm。

2、悬架的布置

货车的前、后悬架和一些乘用车的前、后悬架多采用纵置半椭圆形钢板弹簧。

为了满足转向轮偏转所需要的空间，常将前钢板弹簧布置在纵梁下。

钢板弹簧前端通过弹簧销和支架与车架连接，而后端用吊耳和支架与车架相连接。

这样布置有利于缓和来自路面的冲击。

同时，为了满足主销后倾角的要求，车的钢板弹簧布置在车轮与车架之间，应注意钢板弹簧上的U形螺栓和固定弹簧的螺栓与车架之间应当有足够的间隙。

3、车身

以运送人为主的车身内部布置必须考虑有良好的乘坐舒适性和足够的安全性。

进行车身内部布置，并使之适合人体特征要求，离不开人体尺寸这一基本参数。

为了获得人体尺寸分布规律，要进行抽样测量。

车身内部空间和操纵机构的布置，以及驾驶员与乘客座椅的尺寸和布置等，均以统计数据作为标准。

（1）顶盖轮廓线的确定

首先将座椅放置在高度方向和长度方向的平均位置处，然后确定H点，并引出一条与铅锤线成8度的斜线，再确定从H点沿8度斜线方向截取765mm的F点。

F点相当于第50百分位驾驶员的头部最高点。

从F点垂直向上截取100~135mm为车顶内饰线。

车顶包括钢板、隔离层、蒙面等，厚度为15~25mm。

因顶盖轮廓是上凸的曲面，并对称于汽车的纵轴线，故再加20~40mm才是汽车顶盖横剖面上的最高点。

用同样的方法来确定本次设计的顶盖纵向轮廓线。

（2）车身横截面

乘用车车身横截面由顶盖、车门和地板的外形来形成。

将确定顶盖纵向轮廓线时求得的左右座椅的乘员的头顶上方顶盖上的点，画到横截面图上，再加上顶盖纵向轮廓线上的点，共三点即可画出顶盖横向轮廓线。

因乘用车车身低、车门小，在确定车身侧壁倾斜度时，应考虑上下车的方便性。

当车门上、下槛边缘之间间距为零时，乘员上身需要倾斜30度左右方能入座；当此间距为100~150mm时（上窄下宽），乘员上身只需倾斜0~10度左右即可入座。

但此间距过大会使汽车上下比例失调，影响外观，且玻璃升降占用车门内空间大，并影响肩部和玻璃之间的间隙、肘部和车门内表面之间的间隙。

车门玻璃下降的轨迹、门锁和玻璃升降器的尺寸等，都车身外表面由影响。

驾驶区的布置一般以95%的人体模型为基准，本次负荷车虽无驾驶区，但设计亦采用相同标准。

第三章造型设计

汽车造型设计是对汽车的外部、内饰及其零部件的形状、颜色、质地、花纹等的设计，是工程技术和造型艺术在汽车产品上的有机结合。

汽车造型必须满足实用的物质功能和审美的精神功能两个方面的基本要求。

§3.1概述

一、造型设计的分类

根据汽车的部位及其作用，本次造型设计可分为以下几种：

1、外形设计

主要设计外板的基本形状和挂接板等主要构件的形状。

2、室内设计

从人体工程学角度出发，进行室内乘员和设施的布置；进行内饰件和仪表板的设计。

3、色彩设计

车身外部、室内总体色彩的设计。

4、与造型有关的零部件的设计

车辆上的附属件、功能件及其他零件的造型设计。

二、外部造型设计

1、概述

外部造型设计的工作对象包括与车身外表面整体形状有关的设计和附着于外部的各种附件形状的设计。

外部造型设计必须在确定内部设计的基本条件和诸技术要求、调整好各种零件结构的基础上才能开始进行，以上各方面相互关联性很强，因此，外部造型设计必须综合考虑内部设计和色彩设计等问题。

2、前部设计

汽车的前部，如同人的脸面，人们把它视为汽车的表情，是能进行感情传递的部件，它是人们注目的焦点，成为评价汽车造型的重要因素。

一般的汽车前部饰件有保险杠、灯具及散热面罩等部件，然而本次设计的负荷车并无发动机等组件，而且是挂车性质，因此这些前部饰件并不需要。

在设计图中并无这些饰件，如有需要或个人喜好，可以加上灯具来装饰，采用整体式面罩。

3、后部设计

汽车的后部也是能显示独特风格的重要因素，一般的汽车后部组件有组合灯具、装饰物类、车牌件和保险杠等件。

由于本次设计的负荷车是拖拉机牵引性实验所用，根据实验要求，负荷车是在良好路面行驶，且实验均在白天进行，故灯具等不是必须件。

4、车轮罩的造型设计

由于汽车高性能、高速行驶的要求，装高容积车轮越来越多，主要表现是宽轮胎、大直径。

于是要求采用铝材料轮毂、轮辋。

外形设计还必须考虑人和车辆相接触时的安全性，本次设计的外饰件有圆滑的外形，避免伤人。

三、室内造型设计

室内造型设计是整车布置、人机工程、汽车性能与艺术体现的综合表演，要实现的目标是方便、可靠地操纵和控制车辆，并使乘员安全、舒适地度过乘车时间。

而要达到这一目标所进行的总体规划和形象制作是室内造型设计的主要任务。

1、内饰零部件造型设计

（1）仪表板设计

驾驶员接触最频繁的部件是仪表板，可以说仪表板的造型是内饰造型的核心。

仪表板的造型还直接影响乘员的安全感、轻松感和车辆的豪华程度，汽车的诸多性能如操作性、能认性、视野与反光等各种要求都体现在仪表板上。

本次设计将仪器放置于车身两端，主要是为了节省空间，车身前部放置电脑显示器和主机，后部放置电荷放大器及数据采集器。

（2）座椅设计

座椅占室内空间最大，对车辆风格、级别和豪华程度影响甚巨。

座椅设计主要有两个重点，一是性能，二是造型。

座椅直接与人体接触，且需长时间保持人体坐姿，对乘坐舒适性起决定性作用。

座椅形状应满足两方面的要求，一是乘坐时满足人体形状和人生理学方面的要求，比如适应于人脊柱的形状考虑确定靠背的形状，从适应于臀部和大腿部的形状考虑决定座垫的形状，并且要有适当的支撑而无悬空感，有适当的压力而不影响血液循环；二是在车辆行驶时限制人体不前后、左右移动。

另外，在确定座椅形状时，还要仔细研究安全性、舒适性、操纵性、上下车方便性、后排乘员的伸腿空间，后排座椅的扶手支持，以及对室内空间的影响等方面。

即适应腰曲弧线，靠背有正确的支承点，正确体压分布，保持人体躯干与大腿的舒适夹角。

§3.2车身设计

一、车身的构成

汽车的车身是指汽车上起覆盖、载客、载货等作用的部分。

覆盖部分指车前、车后板制件，载客部分指驾驶员和乘客乘坐的车室，载货部分是指货箱或货厢。

二、车身应满足的性能要求

1、乘坐舒适性

舒适性包括的内容极其广泛，评价它必须用工程学、物理学、生理学及心理学等多方面学科知识，但最终评价还是靠人的感觉。

影响舒适性的因素可以分为外部和内部两种，外部因素诸如振动、噪声、气味、视觉、周围环境及路面状况等；内部因素指人的身体条件、精神状况及经历等。

一般将乘坐舒适性归纳为三个方面，即居住性、振动的舒适性及空气调节。

（1）居住性：

指人居住的乘室是否合人意，是舒适性的静态特征。

尺寸方面的要求是最主要的，要遵照人体工程学的有关要求；室内应宽敞明亮，有足够的透光面积；室内装饰应采用柔和、手感好的材料制造，并压饰适当花纹，同时应避免表面的大起大落，以防止给人以杂乱无章的感觉，而且不会分散驾驶员的注意力。

上部颜色以淡雅为主，注意搭配色调，切忌花哨，以免让人眼花缭乱、头晕目眩。

故本次设计车内以米色为主色调，上部颜色淡雅，地板颜色教深，座椅颜色居中。

（2）振动的舒适性

对汽车而言，决定其舒适性的主要因素是振动，在4~10Hz的频率区域内，人对振动的反应最敏感。

舒适性则主要是由悬架来决定的，悬架的具体设计请看第四章。

（3）空气调节

空气调节的方式有自然通风、强制通风、暖气、冷气、湿度调节等多种方式。

通常是组合用或视气候状况选用，其目的在于保持室内空气新鲜，湿度、温度适宜，使乘员感到舒适、愉快。

a、相对湿度一般在30%~70%之间。

b、按照头暖脚凉的原则，头部温度应比室内平均温度低2~3度，腿以下部分温度应比室内平均温度高2~5度。

c、通风口设置在高处，防止灰尘及有害气体等进入车内。

d、为提