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畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
學生姓名
金澤源
系部
汽車工程系
專業(yè)、班級
車輛BW07-7
指導教師姓名
趙國遷
職稱
高級實驗師
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
江淮冷藏車改裝設(shè)計
一、設(shè)計（論文）目的、意義
冷藏車主要用來運輸對溫度有特定要求的貨物，目前，國內(nèi)外冷藏車輛中，江淮車比較普遍，市場占有率較高，科學合理的設(shè)計它的的制冷系統(tǒng)、隔熱車廂及相關(guān)附件、可有效的保證冷藏運輸質(zhì)量，降低能耗，降低運輸成本，提高運輸效益。因此，開展本課題的設(shè)計與研究具有重要意義
二、設(shè)計（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）
本課題的主要內(nèi)容為江淮冷藏保溫車的設(shè)計。
要求：
1、科學合理的選擇二類底盤；
2、完成制冷機組的選擇設(shè)計；
3、完成隔熱車廂的設(shè)計；
4、完成隔熱車廂與底盤連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計；
5、完成必要的強度校核和熱工計算。
6、設(shè)計參數(shù)：
總質(zhì)量：4.5t；
用途：中短距離蔬菜、水果運輸。
三、設(shè)計（論文）完成后應(yīng)提交的成果
1、總裝配圖及零部件圖設(shè)計；
2、制冷系統(tǒng)設(shè)計；
3、設(shè)計計算說明書（1.5萬字）
四、設(shè)計（論文）進度安排
1．根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，查閱相關(guān)資料，填寫開題報告：第1~2周（3月2日~3月13日）
2．編制整體設(shè)計方案：第3周（3月16日~3月20日）
3．實地調(diào)研：第4~5周（3月23日~4月3日）
4、完成二類底盤選擇和冷藏保溫車廂的總裝配圖及零部件圖設(shè)計設(shè)計與校核：第6~8周（4月6日~4月24日）；
5．完成制冷系統(tǒng)設(shè)計與熱工校核：第9~11周（4月27日~5月15日）
6．編寫設(shè)計計算說明書：第12~14周（5月18日~6月5日）
7．畢業(yè)設(shè)計的審核：第15周（6月8日~6月12日）
8．總結(jié)、查缺補漏、修改不足：第16周（6月15日~6月19日）
9．畢業(yè)設(shè)計準備答辯及答辯：第17周（6月22日~6月26日）
五、主要參考資料
[1] 馮晉祥.專用車設(shè)計.北京:人民交通出版社,2007.
[2]卞學良.專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計.北京:機械工業(yè)出版社,2008.
[3] 王望予．汽車設(shè)計[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2005．
[4]成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004，
[5] 相關(guān)期刊
六、備注
指導教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
設(shè)計（論文）題目: 江淮冷藏車改裝設(shè)計
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院
專 業(yè) 班 級: BW07—7班
學 生 姓 名: 金澤源
導 師 姓 名: 趙國遷
開 題 時 間: 2011年3月16號
指導委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
SY-025-BY-3
·
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
學生姓名
金澤源
系部
汽車與交通工程學院
專業(yè)、班級
車輛工程BW07—7
指導教師姓名
趙國遷
職稱
高級實驗師
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是否
題目名稱
江淮冷藏車改裝設(shè)計
一、課題研究現(xiàn)狀，選題的目的、依據(jù)和意義
1.研究現(xiàn)狀：
冷藏車是用來運輸冷凍或保鮮的貨物的封閉式廂式運輸車，廣義上泛指運輸易腐貨物的專用汽車，是公路冷藏運輸?shù)闹饕ぞ?。我國專用汽車主管機構(gòu)又將其細分為保溫汽車、冷藏汽車和保鮮汽車：只有隔熱車體而無制冷機組的稱為保溫汽車；有隔熱車體和制冷機組且?guī)麅?nèi)溫度可調(diào)范圍的下限低于-18C°，用來運輸凍結(jié)貨物的稱冷藏汽車；有隔熱車體和制冷機組（兼有加熱功能），廂內(nèi)溫度可調(diào)范圍在80C°左右，用來運輸新鮮貨物的稱保鮮汽車。[1]
冷藏汽車按制冷裝置的制冷方式分為機械制冷、液氮制冷、冷板制冷、固體（干冰、水冰、鹽水）制冷；按其整車總質(zhì)量又分為微型、輕型、中型和重型四類。[3]
??冷藏車由專用汽車底盤的行走部分，與隔熱保溫廂體(一般由聚氨酯材料、玻璃鋼組成，彩鋼板，不銹鋼等），制冷機組，車廂內(nèi)溫度記錄儀等部件組成，對于特殊要求的車輛，如肉鉤車，可加裝肉鉤、攔腰、鋁合金導軌、通風槽等選裝件。
如今隨著經(jīng)濟的發(fā)展、生活水平的提高，冷藏車市場占有率逐年增長。
（1）國外冷藏車市場現(xiàn)狀：發(fā)達國家冷藏運輸率達50%以上，美、日、西歐等國家高達80％～90％。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，美國有冷藏車20多萬輛，日本有12萬輛。德、法等國也在4萬輛左右。冷藏保溫汽車占貨運汽車的比例，美國為1％，英國為2.8％，德國為3％。
（2）國內(nèi)冷藏車市場現(xiàn)狀：我國有冷藏車約3萬輛。冷藏保溫汽車占貨運汽車的比例，我國僅為0.3％。由此可見在冷藏車的發(fā)展上我國還有很大的發(fā)展空間。
隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，公路建設(shè)和公路運輸迅速增長，國民消費水平和觀念也發(fā)生了根本變化，食品安全、食品質(zhì)量越來越受到重視，對溫度有要求的易腐食品冷鏈物流業(yè)得到快速發(fā)展，冷藏車需求市場潛力巨大。據(jù)預(yù)測，冷藏車的年需求量將以20％一25％的速度遞增；應(yīng)用領(lǐng)域從傳統(tǒng)的冷飲、肉類、奶制品、水產(chǎn)品、蔬菜、水果等易腐食品行業(yè)，擴展到國防、醫(yī)藥、生物、電子、通訊等對貨物運輸或車輛使用溫度有特殊要求的行業(yè)，冷藏車的分類，按車廂內(nèi)溫度可調(diào)范圍分為六類，按底盤噸位分為四類。
國家“十一五”可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標，對安全、環(huán)保、節(jié)能提出更高要求，冷藏車行業(yè)在安全、高效、節(jié)能方面不斷進步，不斷采用新工藝、新結(jié)構(gòu)，降低能源消耗，減輕自身重量，改進密封性能，提高隔熱性能，車廂總傳熱系數(shù)一般都能達到我國標準A級，K≤0．4W·m：／K，符合ATP要求，無熱橋整體板塊式保溫廂體甚至可以做到K≤0．3W·mVK；在設(shè)計上，逐步向?qū)藴驶?、專業(yè)化、功能化方向發(fā)展，很多結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)達到或超過國際先進水平。
冷藏車經(jīng)過近30年的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)特點和市場定位已廣為人知；隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，以及政府、民眾對食品安全的重視，冷藏車的需求量迅速增加；可以認為，冷藏車的發(fā)展進入一輪高速增長期。未來冷藏車會繼續(xù)朝著多元化、專用化、功能化方向發(fā)展，安全、環(huán)保、節(jié)能、高效要求會更高，新技術(shù)、新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)應(yīng)用會加快，其社會效益和經(jīng)濟效益會更加突出。
2.選題的目的、依據(jù)和意義：
選題的目的在于設(shè)計高性能冷藏車，由于我國肉類、水產(chǎn)品和蛋類等產(chǎn)品的產(chǎn)銷量，均居世界首位，易腐食品的總量達到了8億噸，而冷藏運輸率僅為15％一20％，遠遠低于發(fā)達國家的80％一90％，全國每年有20％的肉蛋魚類、水果及30％的蔬菜，因沒有采取冷藏運輸而在運輸過程中腐爛損壞，直接經(jīng)濟損失高達近1000億元；我國的冷藏車的保有量超過4萬臺，而美國達到了近30萬臺，日本也有12—14萬臺；這同時也說明保溫車、冷藏車的市場發(fā)展前景廣闊，由此帶來的社會效益和經(jīng)濟效益不可估量。
江淮貨車以其優(yōu)秀的品質(zhì)現(xiàn)年生產(chǎn)量超過25萬輛，在中長途物流用車市場及中高端市場中占據(jù)絕對優(yōu)勢，目前已擁有遍及全國各地及國際市場的客戶群體。江淮汽車以其領(lǐng)先的生產(chǎn)設(shè)備、先進的生產(chǎn)基地、一流的汽車生產(chǎn)線、精湛的制造工藝博得高的市場占有率，連續(xù)十年出口量位居全國第一。所以此次設(shè)計選用江淮貨車二類底盤。
二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容,擬解決的主要問題
一、基本內(nèi)容：
1、科學合理的選擇二類底盤；
2、完成制冷機組的選擇設(shè)計；
3、完成隔熱車廂的設(shè)計；
4、完成隔熱車廂與底盤連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計；
5、完成必要的強度校核和熱工計算。
二、擬解決的主要問題：
1.底盤選擇
2.冷方式選擇。
3.總體布置設(shè)計。
4.保溫車隔熱車廂設(shè)計及熱工參數(shù)選擇。
5.車廂的平均傳熱系數(shù)計算。
6.制冷機組選擇。
7車門及附件設(shè)計。
8副車架設(shè)計及安裝方式。
9.動力性燃油經(jīng)濟型計算。
10.繪制設(shè)計圖紙。
三、技術(shù)路線（研究方法）
制冷方式的選擇
針對底盤對車廂進行設(shè)計
制冷機組的選擇設(shè)計
隔熱車廂與底盤連接的設(shè)計
強度校核和熱工計算
依據(jù)計算數(shù)據(jù)繪制設(shè)計圖紙
最終檢查修改
選取二類底盤
調(diào)查研究
四、進度安排
1．根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，查閱相關(guān)資料，填寫開題報告： 第1~2周（3月2日~3月13日）
2．編制整體設(shè)計方案： 第3周 （3月16日~3月20日）
3．實地調(diào)研： 第4~5周（3月23日~4月3日）
4、完成二類底盤選擇和冷藏保溫車廂的總裝配圖及零部件圖設(shè)計設(shè)計與校核：
第6~8周（4月6日~4月24日）
5．完成制冷系統(tǒng)設(shè)計與熱工校核： 第9~11周（4月27日~5月15日）
6．編寫設(shè)計計算說明書： 第12~14周（5月18日~6月5日）
7．畢業(yè)設(shè)計的審核： 第15周（6月8日~6月12日）
8．總結(jié)、查缺補漏、修改不足： 第16周（6月15日~6月19日）
9．畢業(yè)設(shè)計準備答辯及答辯： 第17周（6月22日~6月26日）
五、主要參考資料
[1]卞學良.專業(yè)汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社.2008.1
[2]徐達.叢錫堂.專用汽車構(gòu)造與設(shè)計[M].人民交通出版社.2008.5
[3]蔣崇賢.專用汽車設(shè)計[M].武漢工業(yè)大學出版社.2005
[4]余志生.汽車理論[M].北京:機械工業(yè)出版社.2006
[5]鄭殿旺，華學超.專用汽車結(jié)構(gòu)與維修[M]上海:上?？茖W技術(shù)出版社.2005
[6]王望予.汽車設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社.2006
[7]明平順.汽車運輸專用車輛[M].北京:人民交通出版社.2004
[8]劉哲義.何明輝.專用汽車構(gòu)造[M].武漢:武漢工業(yè)大學出版社.2004
[9]吳宗澤.羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M].北京:高等教育出版社.2003
[10]臧杰.閻巖.汽車構(gòu)造[M].北京:機械工業(yè)出版社.2005.8
[11]過學迅.鄧亞東.汽車設(shè)計[M].北京:人民交通出版社.2005
[12]崔增輝.王祖德.專用汽車發(fā)展趨勢研究[J].汽車工業(yè)研究.2006.
[13]吉林工業(yè)大學汽車考古室.汽車設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社.2005
[14]張洪欣.汽車設(shè)計[M].北京: 機械工業(yè)出版社.2004
[15]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京: 機械工業(yè)出版社.2003
[16]郭竹亭.汽車車身設(shè)計[M].長春:吉林科學技術(shù)出版社.2004
[17]劉惟信.汽車設(shè)計[M].北京:清華大學出版社.2003
[18]中國汽車工業(yè)總公司.中國汽車技術(shù)研究中心.中國汽車車型手冊[M].濟南：山東科學技術(shù)出版社.1993
[19]Chan, D. and G. Stachowiak, Review of automotive brake friction materials. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers.Part D: Journal of Automobile Engineering, 2004. 218(9): p. 953-966.
[20]olovskij, E.Automobile braking and traction characteristics on the different road surfaces.Transport.2007. 22(4): p. 275-278.
六、備注
設(shè)計路線以及設(shè)計方法為初定，以最終設(shè)計為準。
指導教師意見：
簽字： 年 月 日
黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計
摘 要
本次設(shè)計的題目是江淮冷藏車改裝設(shè)計。冷藏汽車是采用隔熱車廂為保溫裝置，并利用不同的制冷裝置，從一定程度上實現(xiàn)各種易腐貨物的運輸。
在查閱相關(guān)資料，分析對比了國內(nèi)外冷藏車發(fā)展現(xiàn)狀。從而提出了這個設(shè)計的目的和意義，同時開展畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容。
本次設(shè)計中主要針對冷藏車的特點進行了整車總體布置的設(shè)計、二類底盤的選擇、隔熱車廂的設(shè)計、制冷系統(tǒng)設(shè)計、副車架設(shè)計以及整車性能進行了設(shè)計與計算。在各部分設(shè)計計算中，首先介紹原理分析對比后進行理論計算和校核，依照選用為先原則進行設(shè)計。本次設(shè)計最終選定隔熱車廂填充材料為硬質(zhì)聚氨酯、制冷方式為非獨立式冷板制冷、整車性能優(yōu)秀。
通過理論計算本設(shè)計中的冷藏車性能優(yōu)秀，各項性能都能達到國家標準。在理論上本設(shè)計是可行的.
關(guān)鍵詞：改裝設(shè)計；冷藏汽車；隔熱車廂；制冷系統(tǒng)；整車性能
ABSTRACT
The topic of this design is the modification design of Jianghuai refrigerated automobiles. Refrigerated automobile is used heat insulation carriage as insulation device, makes use of different cooling device, therefore, implementes perishable goods on transportation from a certain degree .
After consulting relevant information, analyzing the contrast of the development status of refrigerator automobiles at home and abroad, I put forward the purpose and significance of this design ,at the meanwhile,develop the content of this graduation design.
This design conducts the design of the overall layout of vehicle the design of the choice of second type chassis and insulation carriage,the design of refrigerating system and subframe, carrys on the design and calculation of all the vehicle performance ,based on the features of refrigerated automobile.In various parts of the design calculations, firstly, I introduce the principle,after comparison,conduct theoretical anlysis calculations and check, in accordance with the principle of selection for the first design.The design of the final selection of cars fill with insulation material for rigid polyurethane,and non-stand-alone refrigeration as cold plate refrigeration, so that vehicle performances excellent.
From the theoretical calculation of the design ,the refrigerated automobile is in the good performance,and it achieves to the national standard. In theory, the design is feasible.
Keyn words: Design Modification; Refrigerating Automobile; Insulation Carriage; Refrigeration System; Vehicle Performance
II
黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 我國冷藏保溫汽車的現(xiàn)狀 1
1.1.1 我國冷藏保溫汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1.2 我國冷藏保溫汽車的生產(chǎn)現(xiàn)狀 2
1.1.3 我國冷藏保溫汽車制冷裝置的技術(shù)現(xiàn)狀 3
1.1.4 我國冷藏保溫汽車隔熱廂體技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.2 國外冷藏車發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.3 設(shè)計主要內(nèi)容 4
第2章 方案分析及總布置設(shè)計 6
2.1 各制冷方式的原理簡介 6
2.2 各種制冷方式的優(yōu)、缺點對比 7
2.3 制冷方式的綜合分析 8
2.4 總布置的設(shè)計 8
2.5 本章小結(jié) 9
第3章 二類底盤選擇 10
3.1 二類底盤選擇原則 10
3.2 設(shè)計參數(shù) 11
3.3 底盤主要參數(shù) 11
3.4 功率平衡和比功率的計算 11
3.4.1 功率平衡計算 11
3.4.2 比功率計算 12
3.5 本章小結(jié) 13
第4章 隔熱車廂設(shè)計 14
4.1 隔熱貨廂的結(jié)構(gòu)特點對比 14
4.1.1 隔熱貨廂的分類 14
4.1.2 隔熱貨箱結(jié)構(gòu)特點的對比 14
4.2 隔熱貨廂的設(shè)計及選擇 15
4.3 隔熱車廂容積及尺寸設(shè)計 16
4.3.1 隔熱車廂外輪廓尺寸設(shè)計 16
4.3.2 隔熱車廂內(nèi)框尺寸 16
4.4 車門及附件的設(shè)計 17
4.4.1 車廂門形式的選擇 17
4.4.2 附件介紹 17
4.5 本章小結(jié) 18
第5章 制冷系統(tǒng)設(shè)計 19
5.1 制冷系統(tǒng)的設(shè)計 19
5.1.1 制冷系統(tǒng)簡介 19
5.1.2 制冷裝置的選擇 20
5.2 隔熱車廂熱工計算 20
5.3 熱負荷計算 23
5.4 冷板設(shè)計 24
5.4.1蓄冷劑的選擇 24
5.4.2冷板保溫時間計算 25
5.4.3充冷時間計算 25
5.4.4冷板安裝強度校核 25
5.5 本章小結(jié) 25
第6章 副車架設(shè)計 27
6.1 主車架的改裝 27
6.2 副車架的截面形狀及尺寸 28
6.3 副車架前端形狀及安裝位置 28
6.4 副車架與主車架的連接 29
6.5 本章小結(jié) 29
第7章 整車性能計算 30
7.1 動力性計算 30
7.2 經(jīng)濟性計算 33
7.3 穩(wěn)定性計算 34
7.4 本章小結(jié) 37
結(jié)論 38
參考文獻 39
致謝 41
附錄A 42
附錄B 44
黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計
第1章 緒 論
1.1 我國冷藏保溫汽車的現(xiàn)狀
1.1.1 我國冷藏保溫汽車的發(fā)展現(xiàn)狀
冷藏車是用來運輸冷凍或保鮮的貨物的封閉式廂式運輸車，廣義上泛指運輸易腐貨物的專用汽車，是公路冷藏運輸?shù)闹饕ぞ遊1]。
我國專用汽車相關(guān)的主管機構(gòu)對冷藏運輸車進行了多種分類，按專用設(shè)備功能將其細分為保溫汽車、冷藏汽車和保鮮汽車三類：只有隔熱車體而無制冷機組的稱為保溫汽車；有隔熱車體和制冷機組且?guī)麅?nèi)溫度可調(diào)范圍的下限低于-18℃，用來運輸凍結(jié)貨物的稱冷藏汽車；有隔熱車體和制冷機組（兼有加熱功能），廂內(nèi)溫度可調(diào)范圍在0℃左右，用來運輸新鮮貨物的稱保鮮汽車。保鮮車的隔熱廂體一般為一室（一個空間）也有二、三室的，以便于運輸不同溫度要求的貨物。按制冷方式又可分為機械制冷、蓄冷板制冷、液化氣體制冷（常用的如液氮和液體二氧化碳）等，以前還用過冰制冷和干冰制冷制冷裝置則又有既可制冷又可加熱的和僅可制冷的兩種。還有就是如所有運輸用專用車一樣按底盤噸位分類，主要分為重型、中型、輕型、微型四個種類不同型號底盤就構(gòu)成不同型號的冷藏汽車品種，通俗地稱為縱向分類，按專用設(shè)備功能分類則為橫向分類，?縱橫交錯就構(gòu)成冷藏汽車的品種我國現(xiàn)在冷藏汽車（包括保溫車、保鮮車），品種已接近500種，而發(fā)達國家則有1000余種
我國目前冷藏車保有量約在30000臺左右。從九十年代初期開始，我國冷藏車每年以50%左右的速度增長。到了二十一世紀開始，每年也約有20%左右的增長速度。2008年我國冷藏車的市場年增量達到5000臺左右，2008年1-8月份達到3600臺。
我國冷藏保溫汽車的發(fā)展：
1．原來主要由食品進出口、商業(yè)、水產(chǎn)等系統(tǒng)按主管部門分配計劃和調(diào)撥進行運輸，轉(zhuǎn)為自主經(jīng)營的按市場需求進行運輸。隨著肉、魚、禽、蛋類食品供大于求，計劃供應(yīng)取消，中長途調(diào)撥運輸?shù)谋壤郎p少，短途分配性運輸比例大增；
2．隨著我國公路建設(shè)的飛速發(fā)展，公路冷藏運輸與鐵路、水路相比，其比例不斷提高，由90年代的20%發(fā)展到現(xiàn)在已近30%；
3．運輸?shù)囊赘浳镆矎脑瓉磔^為單一的冷凍肉、禽、水產(chǎn)發(fā)展到新鮮的肉、禽、水產(chǎn)占相當比例，同時水果、蔬菜、乳制品、冷飲、保健食品等保鮮食品也需用冷藏、保溫、保鮮汽車運輸；
4．由于需求的改變，車輛噸位結(jié)構(gòu)比例也隨即發(fā)生變化，由原來的重、中、輕（微）分別占10%、70%、20%發(fā)展到現(xiàn)在的占10%、40%、50%；
5．隨著對冷藏運輸質(zhì)量要求的提高，冷藏保鮮汽車的占有率從10%提高到40%。
與此同時，冷藏汽車的用戶也從計劃經(jīng)濟時的食品進出口、商業(yè)、水產(chǎn)部門發(fā)展到大型食品商場和菜場，大型連鎖超市，食品、乳制品和冷飲生產(chǎn)企業(yè)等，還出現(xiàn)了專業(yè)從事公路冷藏運輸?shù)默F(xiàn)代物流企業(yè)[2]。
1.1.2 我國冷藏保溫汽車的生產(chǎn)現(xiàn)狀
隨著需求的增長，我國生產(chǎn)冷藏汽車（含保溫汽車）的生產(chǎn)廠家（包括專業(yè)的和兼業(yè)的）從80年代的10家經(jīng)歷了1990年的20多家、1995年的50多家發(fā)展到2000年的73家，并且遍布全國23個省市自治區(qū)（詳見表1.1）。
表1.1 2000年我國冷藏保溫汽車企業(yè)按地區(qū)分布
地名
北京
天津
河北
山西
遼寧
吉林
企業(yè)數(shù)
10
1
3
2
5
5
地名
黑龍江
上海
江蘇
浙江
安徽
福建
企業(yè)數(shù)
1
1
8
2
2
3
地名
江西
山東
河南
湖北
廣東
廣西
企業(yè)數(shù)
20
9
4
5
3
1
地名
四川
重慶
貴州
陜西
甘肅
—
企業(yè)數(shù)
2
1
1
1
1
—
隨著我國政府機構(gòu)改革的推進，“十五”期間，汽車工業(yè)主管部門由機械工業(yè)部歸入國家經(jīng)貿(mào)委，后國家計委和國家經(jīng)貿(mào)委合并為國家發(fā)展與改革委員會。而后，汽車安全、環(huán)保等強制性執(zhí)行標準不斷推出，逐步與國際接軌，市場準入門檻迅速升高，導致產(chǎn)品開發(fā)成本越來越高，這就促使一些小型、兼業(yè)的冷藏保溫汽車企業(yè)逐步的被淘汰；而一汽、東風、長安、江淮、江鈴、北京福田、上汽通用五菱、東風柳汽的、河北長城等汽車集團和主機廠開始將發(fā)展專用車作為拓展載貨汽車主產(chǎn)品市場的重要手段，中集（主營集裝箱）、重慶力帆（主營摩托車）、河南新飛（主營冰箱空調(diào)）等其他行業(yè)的大型企業(yè)也開始生產(chǎn)專用汽車，冷藏汽車作為廂式專用車的主要種類，也受到重視。到2005年上半年，有產(chǎn)品投入市場的冷藏保溫汽車企業(yè)（包括專業(yè)的和兼業(yè)的）共45家，分布在十七個省、市區(qū)（見表1.2）。
據(jù)《中國汽車報工業(yè)年鑒》不完全統(tǒng)計，2000年我國冷藏保溫汽車產(chǎn)量為2792輛，2004年冷藏、保溫、保鮮汽車產(chǎn)量為3915輛，其中保溫車占55.4%；冷藏車占40.3%，保鮮車占4.3%。從2003年起，冷藏汽車企業(yè)銷售收入和工業(yè)總產(chǎn)值均達到6億多元，工業(yè)增加值近1億元。2000~2004年，我國冷藏汽車的產(chǎn)量(見表1.3)。
表1.2 2004年我國冷藏保溫汽車企業(yè)按地區(qū)分布
地名
北京
河北
遼寧
吉林
黑龍江
上海
企業(yè)數(shù)
6
3
6
1
2
1
地名
江蘇
浙江
山東
安徽
江西
河南
企業(yè)數(shù)
3
1
5
1
2
3
地名
湖北
廣東
廣西
重慶
貴州
—
企業(yè)數(shù)
1
3
3
3
1
—
表1.3 2000～2004年我國冷藏汽車產(chǎn)量
年份
2000
2001
2002
2003
2004
保溫汽車
合計
2792
2050
1938
2430
2169
重型
170
143
261
105
86
中型
594
231
644
412
460
輕型
1699
838
652
1438
1148
微型
329
837
381
475
475
冷藏汽車
合計
1179
1087
1483
1736
1577
重型
198
163
196
85
97
中型
173
207
630
502
473
輕型
754
529
573
1110
801
微型
54
188
84
39
206
保鮮汽車
合計
—
107
579
157
169
重型
—
—
19
—
—
中型
—
—
184
—
30
輕型
—
80
336
12
—
微型
—
27
40
145
139
1.1.3 我國冷藏保溫汽車制冷裝置的技術(shù)現(xiàn)狀
我國現(xiàn)有的保溫汽車和冷藏汽車基本上均采用機械方式制冷，因CO2制冷、液氮充冷不如機械制冷機組加燃油一樣方便，蓄冷板制冷也因裝備質(zhì)量較大，占用較大的空間和裝載質(zhì)量，因此都難以取代機械制冷機組。由于至今我國冷藏車和保鮮車年產(chǎn)量僅2000輛左右，而且品種較多，?因此難以達到批量的經(jīng)濟性。我國目前主要采用“熱王”（THERMO KING）、三菱機組和開利，產(chǎn)品多為進口。
事實上國內(nèi)從上世紀80年代起就開始試制、生產(chǎn)制冷機組，襄樊漢水空調(diào)設(shè)備廠、岳陽制冷機廠（現(xiàn)岳陽恒立冷氣設(shè)備公司）等率先開始試制，但均未形成一定規(guī)模。后來，上海冷氣機廠與美國開利合資組建上海開利運輸冷凍設(shè)備公司，生產(chǎn)輕型、中型、重型車用的獨立式（制冷機組有副發(fā)動機）和非獨立式（汽車主發(fā)動機帶動）制冷機組。上海新江機器廠與澳大利亞國際制冷空調(diào)公司合資的上海國際空調(diào)設(shè)備公司也生產(chǎn)過車用制冷機組；近幾年勁達公司采用韓國技術(shù)在廣東中山建廠生產(chǎn)客車空調(diào)機和車用制冷機組這些企業(yè)均以生產(chǎn)汽車空調(diào)機為主，兼生產(chǎn)冷藏車用制冷機組，產(chǎn)品技術(shù)基本上能滿足使用要求，但由于產(chǎn)量小，生產(chǎn)規(guī)模小，其技術(shù)性能特別是可靠性很難與美國“熱王”、開利機組競爭。
所以，我國冷藏車配套的制冷裝置技術(shù)較發(fā)達國家落后，是制約我國冷藏車發(fā)展的一個重要因素。
1.1.4 我國冷藏保溫汽車隔熱廂體技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
自上世紀八十年代以來，我國冷藏汽車生產(chǎn)企業(yè)通過對外合資合作和引進先進技術(shù)，從而在隔熱廂體的生產(chǎn)技術(shù)水平上面有了很大的提高?，F(xiàn)在的車廂生產(chǎn)，隔熱材料一般采用硬質(zhì)聚氨脂作，?采取注入發(fā)泡分片拼裝工藝或三明治夾芯板，密封條則采用多層密封截面形狀和橡塑材料。車廂的隔熱性能一般均達到A級（K<0.4W·㎡/k）,較為先進的可達到K=0.35 W·㎡/k左右。而國際的先進水平K<0.3W·㎡/k，由于廂體制造工藝、門的密封性等方面不足，故在這方面仍有一定差距 [3]。
1.2國外冷藏車發(fā)展現(xiàn)狀
冷藏車由專用汽車底盤的行走部分，與隔熱保溫廂體，制冷機組，車廂內(nèi)溫度記錄儀等部件組成，對于特殊要求的車輛，如肉鉤車，可加裝肉鉤等選裝件。目前，發(fā)達國家冷藏運輸率達50%以上，美、日、西歐等國家高達80％～90％。
據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，目前，美國有冷藏保溫車約有3萬輛20多萬輛，日本有12萬輛。德、法等國也在4萬輛左右。冷藏保溫汽車占貨運汽車的比例，我國僅為0.3％，美國為1％，英國為2.8％，德國為3％。
在冷藏車發(fā)展以及應(yīng)用方面相差更是巨大，所以我國在冷藏車領(lǐng)域發(fā)展前景廣闊。
1.3 設(shè)計主要內(nèi)容
本次設(shè)計的主要內(nèi)容是4.5噸冷藏汽車改裝設(shè)計，產(chǎn)品主要用于中短距離的蔬菜水果的運輸?shù)取?
主要設(shè)計步驟如下：
(1) 根據(jù)所需求的噸位選用合適的二類底盤；
(2) 進行隔熱車廂的設(shè)計；
(3) 進行制冷機組的選擇設(shè)計；
(4) 進行整車性能計算及校核。
第2章 方案分析及總布置設(shè)計
2.1各制冷方式的原理簡介
冷藏汽車上應(yīng)用的制冷方式主要有固體制冷、冷板制冷、液氮制冷和機械制冷。下面分別介紹一下他們的原理。
1.固體制冷
固體制冷的工作原理就是利用固體在液化或汽化（升華）時的吸熱作為制冷方式。常用的固體制冷有水冰、鹽冰和干冰。
①水冰及鹽冰制冷 在大氣壓力下，冰的熔點為0℃。冰融化時的吸熱為334.8kJ/kg。在水冰中添加鹽類可降低其熔點，在一定范圍內(nèi)，水冰中鹽的成分越多，則熔點越低。實驗證明，當假如食鹽的質(zhì)量為水冰質(zhì)量的29%時，其混合物的熔點可達到-21.20℃。若再增加鹽分，則熔點不在下降。通常是根據(jù)冷藏貨物的運輸適合溫度來選擇不同成分的鹽冰。
水冰（包括鹽冰）的需要量可按式（2.1）計算：
(2.1)
式中：—冰的理論需要量（kg）；
—車廂總傳熱系數(shù)[W/（m2?K）]；
—車廂傳熱面積（m2）；
—車廂內(nèi)外溫度差（K）；
—運輸時間，包括裝卸時間（s）；
—冰的融化潛熱（J/kg）。
②干冰制冷 在一個大氣壓下，干冰（固態(tài)CO2）的升華溫度低（—78.9℃），升華吸熱量大（573.5kJ/kg），故將它作為車廂冷源，不僅可以獲得較低溫度（一般低于—20℃），而且可獲得較大制冷量。
2.冷板制冷
冷板制冷原理就是利用蓄冷劑冷凍后所蓄存的冷量進行制冷。冷板見圖(2.1)所示。運輸前先將廂內(nèi)冷板中的蓄冷劑進行“充冷”，使其冷卻凍結(jié)，然后在運輸途中利用冷板的蓄冷劑融化吸熱，使廂內(nèi)溫度保持在運輸貨物的適宜溫度范圍內(nèi)。故將冷板又稱“蓄冷板”。
1.金屬容器；2.蓄冷劑；3.蒸發(fā)盤管；4.制冷劑
圖2.1 冷板的結(jié)構(gòu)示意圖
冷板制冷裝置的結(jié)構(gòu)型式分為整體式和分體式。整體式的動力裝置、制冷機組和蓄冷板等，均置于車上；分體式在車上制冷機組和蓄冷板。停車時，利用地面動力裝置驅(qū)動制冷機組對蓄冷板“充冷”。實際應(yīng)用中多采用后者。
3.液氮制冷
液氮制冷就是利用液氮汽化吸熱進行制冷。在大氣壓力下，液氮的沸點為-196℃，汽化潛熱為200kJ/kg。氮氣的比熱為1 .05 kJ/( kg·℃)，因此每干克液氮汽化并升溫至-20℃時，所吸收的熱量約為385kJ，液氮沸點低，且是制氧的副產(chǎn)品，因而得到了較廣泛的應(yīng)用。
4.機械制冷
機械制冷方式有：蒸氣壓縮式、吸收式、蒸氣噴射等。目前以蒸氣壓縮式應(yīng)用最為廣泛。
在一定的壓力下，液體達到某一溫度(沸點)就會沸騰。液體沸騰時，吸收汽化潛熱而產(chǎn)生相變，轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡驼魵?。在同一壓力下，不同液體的沸點和汽化潛熱是不相同的，如在一個大氣壓力下，水的沸點為100℃，汽化潛熱為2256.7kJ/kg，而氟利昂12(R12)的沸點為-29.8℃，汽化潛熱為165 kJ/kg。凡用于沸騰制冷的液體稱為制冷劑或稱為制冷工質(zhì)。在制冷技術(shù)中，制冷劑的沸騰稱為“蒸發(fā)”，其沸點稱為“蒸發(fā)溫度”，沸騰制冷則稱之為“蒸發(fā)制冷”。
蒸氣壓縮式制冷屬于蒸發(fā)制冷。制冷裝置置于一個封閉系統(tǒng)中，液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中汽化吸熱制冷，在冷凝器中放熱并從新冷凝成液態(tài)，在壓縮機的驅(qū)動下，制冷劑不斷的循環(huán)工作[1]。
2.2 各種制冷方式的優(yōu)、缺點對比
對比四種制冷方式：
固體制冷成本高，消耗量大，廂內(nèi)溫度難調(diào)（干冰），單位質(zhì)量的吸熱量較小，車廂內(nèi)降溫較小，而且鹽冰融化后會污染環(huán)境、食品、腐蝕車廂和使車廂受潮（水冰或鹽冰），故實際應(yīng)用較少。
液氮制冷也是成本很高，且需要經(jīng)常充注，實際用的也不是很多。
目前應(yīng)用最廣泛的是機械制冷，主要原因在于制冷機組既能制冷又能加熱，擴大了使用范圍；廂內(nèi)溫度可實現(xiàn)自控調(diào)節(jié)，調(diào)溫精確、可靠，調(diào)溫范圍較寬，能適應(yīng)各種不同冷藏貨物的運輸。盡管機械制冷裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、購置及費用較高，運轉(zhuǎn)噪聲較大等問題，但迄今為止，機械制冷仍為一種可靠、有效的制冷方式。
冷板裝置本身較重、體積較大，占據(jù)了車廂的一定體積，而且充冷一次僅可持續(xù)工作8~15h。因此冷板制冷適合于中、輕型冷藏的中短途運輸，近幾年來，隨著能源的環(huán)境污染問題日益突出，冷板制冷的應(yīng)用發(fā)展較快，已成為僅次于機械制冷的制冷方式。
2.3 制冷方式的綜合分析
綜合來看，機械制冷和冷板制冷的應(yīng)用非常廣泛，大約75%~80%的冷藏保溫汽車采用這兩種制冷方式。盡管兩種方式都有所欠缺，但這兩種制冷方式還是被廣大用戶所認可。究竟采取哪種制冷方式關(guān)鍵還是和實際聯(lián)系起來，綜合考慮。對于這個設(shè)計個人認為采用冷板制冷較好，主要是考慮以下幾個方面：
（1）冷板制冷適合于中、短途運輸，與本設(shè)計思路相符合。
（2）冷板制冷價格上相對便宜，維修上也會更方便。
（3）冷板制冷方便安裝，采用非獨立式制冷方案?？梢圆挥秒S車帶制冷機組，需要依賴地面的制冷機組對其進行“充冷”。
因此，本次設(shè)計的冷藏保溫汽車采用非獨立式冷板制冷。
2.4 總布置的設(shè)計
總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要是對組成冷藏保溫汽車幾個主要部件，比如二類底盤、制冷機組、貨箱、副車架等方面的設(shè)計，這些部件的設(shè)計在以后的章節(jié)中將會做詳盡的介紹。這里主要說一下總布置的幾條原則：
（1）質(zhì)心高度應(yīng)滿足GB 7258—87的規(guī)定，車輛在靜態(tài)空載條件下，側(cè)傾穩(wěn)定角不小于35°。
（2）改裝后最大總質(zhì)量不應(yīng)超過原車型的允許最大總質(zhì)量，軸載質(zhì)量不應(yīng)超過原車型最大軸載質(zhì)量的3%。
（3）廂體應(yīng)有足夠的內(nèi)部高度和寬度，以便裝卸作業(yè)及集裝容器的運輸。為了不改變原底盤性能，廂體長度應(yīng)以接近原車廂長度為宜；決定廂體寬度的主要因素是底盤輪距、使用要求及法規(guī)限寬；在滿足裝載容積及裝卸方便的情況下，應(yīng)盡量減小廂體高度，以降低質(zhì)心，提高汽車行駛的穩(wěn)定性。還應(yīng)在盡可能的情況下，不斷降低車廂外廓的空氣阻力系數(shù)[1]。
2.5 本章小結(jié)
本章主要對主要介紹了方案的設(shè)計和總布置的設(shè)計。方案設(shè)計中，首先做制冷原理的介紹、然后進行優(yōu)、缺點的對比，最后進行綜合分析；總布置設(shè)計主要介紹了本設(shè)計總體結(jié)構(gòu)的布置原則。
第3章 二類底盤選擇
3.1二類底盤選擇原則
專用汽車底盤選型的好壞對專用汽車性能影響很大。汽車底盤的選擇或設(shè)計專用底盤主要根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設(shè)備或裝置的外形尺寸、動力匹配等來決定。
目前我國對于常規(guī)廂式車、罐式車、自卸車通常采用二類底盤的改裝設(shè)計。而冷藏保溫汽車正是廂式車的一種。利用二類底盤設(shè)計的重點在于整車總體布置和工作裝置設(shè)計。在設(shè)計時若嚴格控制了整車總質(zhì)量、軸載質(zhì)量分配、質(zhì)心高度位置等，則基本上能保持原車型的主要性能。但是，無論采用何種二類底盤，都很難滿足某些專用汽車的性能要求。例如用普通汽車底盤改裝廂式貨車，存在質(zhì)心過高，軸荷分配不合理的問題；改裝消防車，首先是底盤車速就達不到要求；改裝客廂式專用車，存在平順性差的問題。因此，可以這樣說，若要使我國的專用汽車上質(zhì)量、上檔次，一定要開發(fā)出一些符合專用汽車的專用性能的底盤。
二類底盤的選型方面，一般應(yīng)滿足下述要求：
（1）適用性
對貨運車用的總成應(yīng)適應(yīng)貨運要求，保證貨運安全無損；對乘用車用的總成應(yīng)適于乘客的需要。達到乘座安全舒適；對各種專用改裝車的總成應(yīng)適于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標進行改裝選型設(shè)計，例如各種取力器的輸出接口等。
（2）可靠性
所選用的各總成工作應(yīng)可靠，出現(xiàn)故障的機率少，零部件要有足夠的強度和壽命，且同一車型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于均衡。
（3）先進性
所選用的底盤或總成應(yīng)使整車在動力性、經(jīng)濟性、制動性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平。而且在專用性能上要滿足國家或行業(yè)標準的要求。
（4）方便性
所選用的各總成要便于安裝、檢查、保養(yǎng)和維修。處理好結(jié)構(gòu)緊湊與裝配調(diào)試空間合理的矛盾[1]。
在選用專用汽車底盤時，除了上述因素外，還有以下兩個很重要的方面：一是汽車底盤價格，它是專用汽車購置成本中很大的部分，一定要考慮到用戶可以接受。這也涉及到專用汽車產(chǎn)品能否很快地占有市場、企業(yè)能否增加效益等間題。二是汽車底盤供貨要有來源，要同生產(chǎn)汽車底盤的主機廠有明確的協(xié)議或合同，無論汽車底盤滯銷或緊俏，一定要按時將底盤供貨。
3.2設(shè)計參數(shù)
1、總質(zhì)量
總質(zhì)量為4500kg。
2、裝載質(zhì)量
裝載質(zhì)量為2000kg。
3、用途
中短途易腐蔬菜、水果運輸。
依據(jù)二類底盤選用原則和以上參數(shù)初步選定江淮牌HFC1041K輕型載貨汽車為基本型進行改裝。
3.3底盤主要參數(shù)
底盤主要參數(shù)見表(3.1)。
表3.1 二類底盤主要參數(shù)
底盤型號：HFC1040K
質(zhì)量
參數(shù)
(kg)
整車裝備質(zhì)量
2500
整車外型
尺寸
(mm)
總長
6150
額定裝載質(zhì)量
2000
總寬
2096
最大總質(zhì)量
4500
總高
2130
發(fā)動
機參
數(shù)
型號
YZ4101Q1
輪距
(mm)
前橋
1582
功率
63 (kw)
后橋
1485
排量
3.432 (L)
懸長
(mm)
前懸
1175
最大扭距(Nm/r/min)
210
后懸
1667
基本
性能
參數(shù)
最高車速
85(km/h)
行駛角
(°)
接近角
23
最小離地間隙(mm)
185
離去角
14
軸距(mm)
1582/1485
輪胎規(guī)格
6.5R16
3.4功率平衡和比功率的計算
3.4.1功率平衡計算
專用汽車在行駛過程中所需要的驅(qū)動功率即發(fā)動機發(fā)出的功率Pt（kW），恒等于用于客服行駛主力與驅(qū)動專用工作裝置運轉(zhuǎn)消耗功率以及機械傳動損失功率之和。按下式計算
Pt = 1η（mag?3600νmax+CDAD76140νmax3) + P0η0 (3.1)
式中：ma—整車總質(zhì)量（kg）；
?—滾動主力系數(shù);
η —汽車底盤傳動系的機械效率；
CD—空氣阻力系數(shù)；
AD—整車迎風面積（m2）；
νmax—最高車速（km/h）；
P0 —專用工作裝置在車輛行駛中從汽車底盤所取得功率（kW）；
η0—專用工作裝置的機械效率[1]。
考慮到發(fā)動機功率有一定的儲備，則需要給發(fā)動機確定一定的負荷率，其范圍一般在75%~90%。當外載荷變化大，或車輛行駛所需要的功率估算不準確時，應(yīng)取下限75%；當外載荷變化小，或所需的功率估算較準確時取上限值90%。一般負荷率不大于90%。
這樣可以計算出專用汽車發(fā)動機所需要的總功率P（kW）為
P = Pt(0.75~0.90) (3.2)
η取80%；ma為4500kg；g取9.8；?取0.015；νmax =85；CD取0.7；AD為4.61；由于采用非獨立式制冷方式所以為P0kW。
Pt = 1η（mag?3600νmax+CDAD76140νmax3) + P0η0 = 52.06 kW
P = Pt0.85 = 61.25 kW＜63 kW 可用
3.4.2比功率計算
汽車的比功率Pd（kW/kg）是指單位汽車總質(zhì)量的發(fā)動機功率，若不計風阻，其計算式為：
Pd = Pma (3.3)
專用汽車（含汽車列車）比功率大致范圍是：
ma＜5×103 Pd = 0.015~0.021 kW/kg
ma≥5×103 Pd = 0.0075~0.011 kW/kg
ma＞19×103 Pd = 0.00478~0.007 kW/kg
ma為4500kg；P為63kW。
Pd = Pma = 634500 = 0.014 kW/kg
3.5本章小結(jié)
本章的內(nèi)容首先介紹二類底盤的選擇原則，參照自己的設(shè)計目標，對比二類底盤的各個方面的優(yōu)、缺點，選取江淮汽車制造廠生產(chǎn)的HFC1041K輕型貨車為基本車型進行改裝，介紹二類底盤的一些主要參數(shù)并進行公路平衡以及比功率的計算。
第4章 隔熱車廂設(shè)計
4.1 隔熱貨廂的結(jié)構(gòu)特點對比
4.1.1隔熱貨廂的分類
隔熱貨箱按照其結(jié)構(gòu)型式的不同可以分為兩大類，即整體式隔熱貨箱和分片式隔熱貨箱。整體式貨箱又有整體骨架式和整體隔熱層式兩種。分片式貨箱也有分片注入發(fā)泡式和“三明治”板粘接式兩種。
4.1.2隔熱貨箱結(jié)構(gòu)特點的對比
1.整體結(jié)構(gòu)的隔熱貨廂
（1）整體骨架式貨廂：
① 整體骨架填嵌式貨廂：這種車廂的強度和剛度大；型式簡單，不需要特殊的型材，但工藝繁瑣。由于硬聚苯乙烯泡沫材料的導熱系數(shù)較大，為了提高車廂隔熱性能，勢必加厚廂壁、增加車廂的整備質(zhì)量、減小了有效容積。因此該型式車廂多用于保溫性能要求較低的保溫汽車上。
② 整體骨架硬聚氨脂噴涂式貨廂：它與上述的填嵌式結(jié)構(gòu)主要不同之處是隔熱層采用現(xiàn)場噴涂發(fā)泡硬聚氨酯泡沫成形工藝，該工藝易于使隔熱材料充滿整個車廂的隔熱空間，故隔熱性能較好；硬聚氨酯導熱系數(shù)比聚苯乙烯的要低，因此在保證車廂總傳熱系數(shù)K一定的前提下，可減小車廂壁厚。但噴涂發(fā)泡的隔熱層厚度不易控制均勻，因此安裝內(nèi)蒙皮之前，隔熱層內(nèi)表面須經(jīng)加工取平?，F(xiàn)場噴涂發(fā)泡空氣污染比較嚴重，工人勞動強度大。因此現(xiàn)場噴涂發(fā)泡工藝不如后敘的現(xiàn)場注入發(fā)泡工藝先進。
（2）整體隔熱層式貨廂：
這種結(jié)構(gòu)型式是先以整體骨架型式或以分片拼裝型式制成車廂，預(yù)留隔熱層空間，然后整體注入硬聚氨脂泡沫。這種車廂的最大特點是它具有完整的隔熱層。車廂的隔熱、密封性能好。
2.分片結(jié)構(gòu)的隔熱貨廂：
（1）分片拼裝硬聚氨酯注入發(fā)泡式 ：在結(jié)構(gòu)上，該型式車廂的關(guān)鍵是處理好各片之間的拼接、拼縫的密封和“斷熱橋”的布置。要求拼接方式合理、連接可靠、裝配方便、嵌合型材的品種要少；在工藝上，則要首先保證硬質(zhì)聚氨酯與內(nèi)外蒙皮、骨架等粘接可靠；其次，要求聚氨酯密度均勻，其均勻性和拼接方式比整體式好，工藝也簡單。
（2）“三明治”板預(yù)制粘接式：“三明治”板拼裝結(jié)構(gòu)是近年來發(fā)展起來的一種新型隔熱車廂結(jié)構(gòu)。它不但在冷藏保溫汽車上得到迅速發(fā)展，而且在冷藏集裝箱上也被廣泛采用。
“三明治”板制造工藝流程大致如下：
(1) 蒙皮下料、清洗，將蒙皮其中一個表面打磨粗糙，清除表面雜物，噴涂底漆。
(2) 將一塊已經(jīng)上述處理的蒙皮放入形狀類似無蓋矩形飯盒的模具內(nèi)，噴漆表面朝上。
(3) 蒙皮上表面滿噴粘膠液。
(4) 放置隔熱材料。
(5) 在隔熱材料的上表面滿噴粘膠液。
(6) 放置上蒙皮，注意將處理過的蒙皮表面朝向粘膠液。
(7) 真空加壓“三明治”。
(8) 消除壓力、固化[1]。
由于“三明治”板沒有骨架，因此要求隔熱材料具有一定的強度。通常要求隔熱材料的抗壓強度達400kPa，抗拉強度為600kPa，抗剪強度300600kPa。
各片“三明治”板預(yù)制成型后，先用粘膠劑將其拼裝成車廂，然后在車廂內(nèi)外拼縫出采用鋁型材料將其鉚接成整體。鉚接前應(yīng)將鋁型材和鉚接的廂壁接合面處涂刷丁基橡膠密封。后門框與后壁的連接除采用鉚接方法外，還可采用焊接、螺栓連接等方法。
試驗證明：采用“三明治”板粘接拼裝的隔熱車廂總傳熱系數(shù)K值和縫氣倍數(shù)L值，均比采用分片提裝硬聚氨酯注人發(fā)泡結(jié)構(gòu)的車廂低。此外，它還具備以下優(yōu)點：
（1）廂體外表平整、光滑，廂體質(zhì)量?。?
（2）廂體結(jié)構(gòu)簡單，工序簡便，適合成批和多品種生產(chǎn)；
（3）車廂斷熱橋設(shè)計更為合理；
（4）車廂隔熱，密封性能好，熱工指標可達國家專業(yè)指標的A級標準[1]。
4.2 隔熱貨廂的設(shè)計及選擇
首先本次設(shè)計的隔熱貨箱應(yīng)從以下幾個方面進行考慮和選擇：
（1）保溫和隔熱性能要好；
（2）生產(chǎn)工藝簡單，適合大批量生產(chǎn)；
（3）維修和維護也應(yīng)盡量簡單、實用；
（4）材料品種多，選用方面；
（5）最主要的是成本應(yīng)盡可能的降低成本。
對以上幾種貨箱進行一下對比分析：整體骨架填嵌式貨廂保溫和隔熱性能較差，不適合采用。而整體骨架硬聚氨脂噴涂式車廂，噴涂發(fā)泡空氣污染比較嚴重，這根本不適合未來工業(yè)發(fā)展。個人認為這種貨箱的結(jié)構(gòu)形式隨著發(fā)展將會被歷史所淘汰。整體隔熱層式貨箱隔熱、密封性能較好，生產(chǎn)工藝也相對簡單，比較符合本次的設(shè)計要求。
下面再分析一下分片式貨箱。
分片拼裝硬聚氨酯注入發(fā)泡式工藝較簡單；隔熱和密封性也不錯，其它性能也不錯，但這種貨箱在結(jié)構(gòu)方面的要求過于煩瑣，對于成批量的生產(chǎn)可能會碰到一些困難。對于本次設(shè)計，“三明治”板預(yù)制粘接式貨箱，這種貨箱是近幾年來發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)，在冷藏保溫汽車上得到了迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。其優(yōu)點非常明顯，容易批量生產(chǎn)，各種性能和本次設(shè)計要求也非常吻合，所以此次畢業(yè)設(shè)計選擇這種貨箱形式。
4.3隔熱車廂容積及尺寸設(shè)計
4.3.1隔熱車廂外輪廓尺寸設(shè)計
外輪廓尺寸應(yīng)在廂式貨車總體設(shè)計階段予以確定。其中箱體長度主要由前后軸荷分配系數(shù)決定，應(yīng)接近原車廂長度，以便保持原底盤性能；箱體寬度主要由底盤輪距、使用要求及法規(guī)限寬等因素決定；廂體高度由改裝后的質(zhì)心高度（影響汽車的行駛穩(wěn)定性）決定，在滿足裝載容積及裝卸方便的情況下，應(yīng)盡量減小廂體高度，以降低質(zhì)心，提高汽車行駛穩(wěn)定性[1]。
綜合以上條件和原車型的尺寸隔熱車廂外輪廓尺寸設(shè)計為:
長×寬×高為4300×1970×2100（mm）。
4.3.2隔熱車廂內(nèi)框尺寸
隔熱車廂的內(nèi)框尺寸由裝載質(zhì)量、貨物種類、車廂內(nèi)附件共同決定。貨物種類與每噸所占的體積見表(4.1)。
表4.1 蔬菜種類與每噸所占體積
蔬菜種類
包裝規(guī)格(cm)
包裝重量（kg）
包裝體積（m3）
每噸所占體積(m3/t)
黃瓜
50×34×30
39
0.051
1.31
青椒
50×34×28
15
0.0476
3.18
香菜
55×47×25
20
0.064625
3.23725
油菜
63×32×40
22.5
0.08064
3.583
苦菊
63×32×44
22.5
0.088704
3.9424
貨物每噸所占體積選取為4 m3/t。V1 = 2×4 = 8 m3?？紤]裝運空隙、空氣流通空間和車廂內(nèi)附件占用空間，占貨物體積的25%。V2 = 25% × 8 = 2 m3。所以車廂總?cè)莘e不得小于V = V1+V2 = 8+2 = 10 m3。
結(jié)合計算結(jié)果和車廂外輪廓尺寸，車廂內(nèi)框尺寸定為：
長×寬×高為4135×1805×1931（mm）。
4.4 車門及附件的設(shè)計
4.4.1車廂門形式的選擇
對貨箱門的要求是：開啟自如、裝卸方便、關(guān)閉可靠、密封良好，具有適度的剛度和預(yù)期的使用壽命。
本設(shè)計選擇的貨箱門基本符合了上述要求。結(jié)構(gòu)形式為：
按車廂門的安裝位置選是后門；按車廂開啟方式選鉸鏈式；按車廂門的開啟角度分選270°中開門；按開啟車廂的門數(shù)分選雙開門[21]。
4.4.2附件介紹
1.廂內(nèi)附件：
為了引導廂內(nèi)空氣沿正確方向流動，使廂內(nèi)溫度趨于均勻。在廂內(nèi)前壁、側(cè)壁和后門內(nèi)板上裝上了導風條。導風條截面一般為矩形。四壁導風條還起保護廂壁不被貨物撞傷的作用。車廂板上面還鋪裝異形鋁合金地板，它具有防滑、干燥、清潔、貯水和排水等作用。
當清洗車廂地板、冷凍食品融解和制冷裝置除霜時，廂內(nèi)底板經(jīng)常積水。在結(jié)構(gòu)上設(shè)置了漏水管(排水管)以便將積水及時排除干凈。漏水管除具排水功能外，還應(yīng)具良好的密封功能，在不排水時，漏水管能自動密封，以保證隔熱車廂的隔熱性能。下面介紹一下其結(jié)構(gòu)（圖4.1）和原理。這種漏水管在其出日處裝有一截橡膠管。平時橡膠管是收縮封閉的，當積聚的積水多到一定程度時，依靠積水的重力將橡膠管脹開排水。另一種漏水管為一截塑料管，上端與車廂底板齊平或略低，下端通到廂外，并用塞子將需放水時，將塞子打開即可。漏水管的布置與數(shù)量見圖（門及附件的結(jié)構(gòu)）。
圖4.1 漏水管結(jié)構(gòu)
2.廂外附件：
車廂外的附件主要包括踏板和工作梯。為了便于人員上下和貨物的裝卸，踏板的離地高度在600~1000mm之間。因為采用的是冷板制冷，不需要工作梯對制冷機組進行檢修，所以本設(shè)計沒有設(shè)計工作梯。踏板結(jié)構(gòu)見圖所示。
4.5本章小結(jié)
本章首先介紹隔熱車廂的分類，進而進行對比選擇車廂類型，最終選定車廂類型為分片拼裝聚氨酯注入發(fā)泡式車廂。隨后結(jié)合冷藏車的功用和工作條件，進行車廂外輪廓尺寸和內(nèi)框尺寸的計算設(shè)計，以及附件的設(shè)計。最終車廂外尺寸為4300×1970×2100（mm），內(nèi)尺寸為4135×1805×1931（mm）。
第5章 制冷系統(tǒng)設(shè)計
5.1制冷系統(tǒng)的設(shè)計
5.1.1制冷系統(tǒng)簡介
制冷方式一般分為有：機械制冷、液氮制冷、蓄冷板制冷、干冰制冷和水(鹽)冰制冷等。機械制冷大都采用蒸汽壓縮式制冷。下面介紹本次采用的蒸汽壓縮式制冷裝置。
蒸汽壓縮機式制冷裝置主要由蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥(毛細管)等四個最基本部件組成[18]。部件之間用管道連接成一密封系統(tǒng)(圖5.1)。工作時，制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)，從蒸發(fā)器中吸收熱量而沸騰汽化，在冷凝器中放出熱量而冷卻，從而產(chǎn)生冷量。
1-蒸發(fā)器； 2-膨脹閥； 3-壓縮機； 4-冷凝器
圖5.1 蒸汽式壓縮機原理圖
圖（5.1）蒸發(fā)器中的制冷劑在非工作狀態(tài)時，下部是液體，上部為飽和蒸汽，這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的，也不與外界進行熱交換。當壓縮機抽吸蒸發(fā)器中的蒸氣時，蒸汽壓力下降，下部液體迅速沸騰汽化，通過管壁吸收周圍介質(zhì)(空氣)的熱量，風扇將低溫介質(zhì)(空氣)吹向車廂內(nèi)，產(chǎn)生對流，達到制冷。制冷劑在汽化過程中也使本身的溫度和飽和蒸汽壓下降，故壓縮機抽走的是低壓的制冷劑蒸汽。
汽化有兩種形式：在液體表面進行汽化，成為蒸發(fā)；在液體表面和內(nèi)部同時進行汽化，成為沸騰。蒸發(fā)器工作時液體呈沸騰狀態(tài)。通常將蒸發(fā)和沸騰合稱為蒸發(fā)，所以使制冷液體汽化的部件稱為蒸發(fā)器。
低溫低壓的蒸氣被壓縮機吸入后壓縮成高溫高壓的蒸氣，輸送給冷凝器。
根據(jù)熱力學第二定律，低溫物質(zhì)(蒸發(fā)器出來的低溫低壓蒸氣)的熱量不能自動地傳遞給高溫物體(周圍介質(zhì)，或空氣或水)，必須要消耗一定的機械功才能實現(xiàn)熱量傳遞。所以，壓縮機就是用來對制冷劑作功，并使制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)。
進入冷凝器的高壓高溫蒸氣經(jīng)管壁向周圍介質(zhì)(空氣或水)進行熱交換，放出熱量，溫度下降，成為高溫(高于外界溫度的飽和溫度)和高壓(冷凝壓力)的液體。這樣狀態(tài)的液體還個能直接送入蒸發(fā)器．必須再進一步使液體降溫降壓。為此，制冷劑要經(jīng)膨脹閥后才進入蒸發(fā)器。
膨脹閥的作用是節(jié)流降壓。制冷劑液體經(jīng)過膨脹閥閥孔時受到阻力，流量減少；之后，空間又突然增大，壓力降低，少量液體吸熱汽化，溫度亦下降，成為低壓低溫的氣液混合物進入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器內(nèi)流動、吸熱、汽化。膨脹閥還能控制液體進入蒸發(fā)器的流量，使蒸發(fā)器中的蒸發(fā)壓力控制在一定的范圍，從而使車廂內(nèi)維持需要的溫度。所以，膨脹閥又叫調(diào)節(jié)閥或節(jié)流閥。
5.1.2制冷裝置的選擇
（1）壓縮機
常用的軸向活塞式壓縮機分為搖板式壓縮機和斜盤式壓縮機。
① 搖板式壓縮機
壓縮機工作時，主軸帶動傳動板一起旋轉(zhuǎn)。由于傳動板式楔形的，楔形傳動板得傳動，迫使搖板作以鋼球為中心的左右搖擺動作。搖板和傳動板之間的摩擦力，使搖板具有轉(zhuǎn)動趨勢，但被固定的一對圓錐直齒輪限制，所以搖板只能來回左右移動，帶動活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運動，完成吸氣排氣過程。如果一個搖板上有五個活塞，那么主軸轉(zhuǎn)動一周就有五次吸、排氣過程。
② 斜盤式壓縮機
斜盤式壓縮機結(jié)構(gòu)緊湊，排氣量大，斜盤壓縮機主要零件是一根主軸，還有用花鍵和主軸固定在一起的斜盤。主軸轉(zhuǎn)動，斜盤也轉(zhuǎn)動，斜盤轉(zhuǎn)動可驅(qū)動活塞作軸向往復(fù)運動。
（2）冷凝器
冷凝器的作用是將制冷劑的熱量排放出去，使之轉(zhuǎn)化為液體。冷凝器布置在散熱條件好的地方，一般安裝在車頭或汽車的側(cè)面、車底[18]。
結(jié)合各種壓縮機的特點本設(shè)計選擇斜盤式壓縮機。
5.2隔熱車廂熱工計算
冷藏保溫車的熱工參數(shù)主要是指車廂的總傳熱系數(shù)K、漏氣倍數(shù)L、制冷（加熱）裝置的制冷（加熱）量以及車廂內(nèi)調(diào)溫范圍。
1.車廂總傳熱系數(shù)K
系數(shù)K是冷藏保溫汽車最重要的熱工參數(shù)，用來評價車廂隔熱性能的綜合性指標。計算公式為
K = QF?T (5.1)
式中 Q—單位時間內(nèi)通過車廂壁的熱量（W）；
F—車廂內(nèi)外表面積的幾何平均值（m2）；
?T—車廂內(nèi)外平均溫度差（K）；
K—車廂總傳熱系數(shù)[W/(m2?K)]
影響系數(shù)K的主要因素有：
1） 車廂壁的隔熱性能。主要與廂壁結(jié)構(gòu)、隔熱材料及隔熱層厚度等因素有關(guān)。
2）車廂密封性能。主要與車廂構(gòu)造、車門密封形式、密封材料等有關(guān)。密封性能越好，K值越小。
根據(jù)總傳熱系數(shù)K的大小，車廂可分為A、B、C三類（表5.1），規(guī)定冷藏汽車不許采用C類車廂。為了滿足一定的運距要 求，應(yīng)盡可能提高車廂的隔熱性能，故一般冷藏車廂的總傳熱系數(shù)K值應(yīng)按表（5.1）中的A類選取。
表5.1 車廂按K值分類
貨箱類別
A
B
C
傳熱系數(shù)K/（W?m2?K-1）
≤0.4
〉0.4~0.6
〉0.6~0.9
2.車廂漏氣倍數(shù)L
漏氣倍數(shù)L是用來評價車廂氣密性能的指示，它由下式確定
L = VL/VX (5.2)
式中 VL—1h內(nèi)車廂泄露的空氣量（m3/h）；
VX—車廂容積（m3）。
按漏氣倍數(shù)（表5.2）的不同，車廂也可分為A、B、C三類，規(guī)定冷藏車不得采用C類車廂[1]。
3.廂壁傳熱系數(shù)K計算
（1）隔熱廂壁傳熱系數(shù)（不考慮骨架的影響）按下式計算：
Ki = 11αw+i=1nδiλi+1αn (5.3)
式中 Ki—隔熱廂壁不考慮骨架影響的傳熱系數(shù)，W/m2·K；
αw—車廂外表面的放熱系數(shù)。空氣流速V≤2.56m/s時，αw=29W/m2·K；當V>2.56m/s時，αw=5.67+17.5V，W/m2·K；
αn—車廂內(nèi)表面的放熱系數(shù)。當車廂內(nèi)空氣為自然對流時αn=7~9W/m2·K；當車廂內(nèi)空氣為強制循環(huán)時，αn=17~24W/m2·K；
δi—各層材料厚度，m；
λi—各層材料的導熱率，W/m2·K。
表5.2 各類車廂漏氣倍數(shù)
內(nèi)外壓差
傳熱面積
漏氣倍數(shù)/h-1
A
B
C
10010
>40
1.2
3.0
4.8
20~40
1.5
3.8
6.0
<20
2.1
5.3
8.4
表5.3 常用材料的導熱系數(shù)值
材料名稱
密度
導熱系數(shù)
材料名稱
密度
導熱系數(shù)
純鋁
2710
236
纖維板
245
0.048
鋁合金
2660
162
木屑板
179
0.083
碳鋼（c≈0.5%）
7840
49.8
松木（垂直木紋）
496
0.15
碳鋼（c≈1.0%）
7790
43.2
松木（平行木紋）
527
0.35
碳鋼（c≈1.5%）
7750
36.7
聚苯乙烯泡沫
25~30
0.044
不銹鋼
7820
15.2
聚氨酯泡沫
40~60
0.029
軟木板
105~437
0.044~0.079
空氣
—
0.0259
設(shè)空氣流速V=3m/s，αw=5.67+17.5V=36 W/m2·K；αn=20 W/m2·K；δ1= δ3=1.2mm；δ2=80mm；λ1=λ3=15.2；λ2=0.029。
Ki = 11αw+i=1nδiλi+1αn = 0.308W/m2·K
（2）修正計算：
Ka = ?Ki （5.4）
式中 Ka—修正后車壁傳熱系數(shù)，W/m2·K；
? —車廂傳熱結(jié)構(gòu)系數(shù)，與車廂骨架結(jié)構(gòu)和骨架密度有關(guān)。一般整體式骨架車廂?=1.3~1.5；分片組裝和整體隔熱層的車廂?=1.1~1.3。
本設(shè)計采用分片組裝式貨廂，取?=1.2。
Ka = ?Ki=1.2×0.308=0.369W/m2·K
（3）車廂平均傳熱系數(shù)計算：
隔熱車廂平均傳熱系數(shù)為各隔熱廂壁傳熱系數(shù)的平均值，即
K = KaFaF (5.5)
式中 K—隔熱車廂平均傳熱系數(shù)，W/m2·K；
Fa—隔熱車廂各壁的傳熱面積，m2；
F —隔熱車廂的總傳熱面積，F(xiàn)=FwFn，m2。
ΣFa = 37.87m2；Ka=0.369 W/m2·K；Fn= ΣFa=37.87 m2；Fw=43.28 m2；
F=FwFn=37.87×43.28=40.48 m2。
K = KaFaF = 0.345 W/m2·K
K=0.345<0.4 屬于A級。
5.3熱負荷計算
冷藏保溫汽車隔熱車廂熱負荷的計算是設(shè)計、選用制冷裝置和加溫設(shè)備的依據(jù)。隔熱車廂熱負荷計算分別如下：
（1）從車廂外經(jīng)隔熱壁傳入車廂內(nèi)的熱量Q1
Q1 = KΣF（Tw-Tn） （5.6）
式中 Tw—隔熱車廂外的空氣溫度（K）；
Tn—隔熱車廂內(nèi)的空氣溫度（K）。
K=0.345 W/m2·K；F=40.48；Tw=30°；Tn=0~4°。
Q1 = KΣF（Tw-Tn）= 419W
（2）車廂的漏熱量Q2
車廂的漏熱量可按以下經(jīng)驗公式計算：