专用汽车设计常用计算公式汇集

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≤12m ② 半挂汽车列车≤16.5m

1.1.2 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250mm 1.1.5 汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时不得超出车高300mm 1.2

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） 前轴轴载质量（kg） 后轴轴载质量（kg） 1.3.2 基本计算公式 A 已知条件

a） 底盘整备质量G1 b） 底盘前轴负荷g1

- 1 -

≤10000 ≤3000 ≤7000 ≤15000 ≤5000 ≤10000 ≤20000 ≤7000 ≤13000 ≤30000 ≤6000 ≤24000 c） 底盘后轴负荷Z1 d） 上装部分质心位置L2 e） 上装部分质量G2

f） 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l(l1?l2)

B 上装部分轴荷分配计算（力矩方程式）

例图1

1g2（前轴负荷）×l?l1（例图1）=G2（上装部分质量）×L2（质心位置）

2g2（前轴负荷）=

G2(上装部分质量)?L2(上装部分质心位置)

1l?l12 则后轴负荷Z2?G2?g2 C 载质量轴荷分配计算

1g3（前轴负荷）×(l?l1)=G3×L3（载质量水平质心位置）

2 g3（载质量前轴负荷）=

G3(整车装载质量)?L3(装载货物水平质心位置)

1l?l12 则后轴负Z3?G3?g3 D 空车轴荷分配计算

- 2 -

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）=g空?Z空 E 满车轴荷分配计算 g满（前轴负荷）=g空+g3 Z满（后轴负荷）=Z空+Z3 G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l(l1?l2)

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=

g空?l(或l?1/2l1)(或l?l1)G空(质心至后桥中心水平距离)

C 满载水平质心位置计算 L满（至后桥水平距离）=

g满?l(或l?1/2l1)(或l?l1)G满

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gi

b） 整车各总成的质心至地面的距离为Yi B 整车质心高度hg =

?gixyi(Ga??专用车总质量) GaC 空载整车质心高度计算

- 3 -

hg空=

?gi空(空载时各总成质量)?yi空(空载时各总成质心高度)Ga空(整车整备质量)

D 满载整车质心高度计算 hg满=

?gi满(满载时各总成质量)?yi满(满载时各总成质心高度)Ga满(整车满载总质量)

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B

b） 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：

B??(hg??专用汽车质心高度) 2hgC 保证空车行驶不发生侧翻的条件：

B?? 2hg空B?? 2hg满D 保证满载行驶不发生侧翻的条件：2.2 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L b） 专用汽车质心高度hg

c） 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：

L?? hgC 保证空车行驶不发生纵翻的条件：

L?? hg空 - 4 -

D 保证满载行驶不发生纵翻的条件：3 专用汽车有关限值标准与计算 3.1 载质量利用系数计算

L?? hg满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） N1 M≤3500 m＞1100 ≥0.65 载质量利用系数 自卸车（纵向）≥0.55 B 载质量利用系数计算公式 载质量利用系数=

最大允许装载质量(含额定乘员质量)(千克)

整车整备质量(千克)N2 3500＜M≤12000 m≤3500 m＞3500 ≥0.75 自卸车≥0.85 自卸车N3 M＞12000 整车整备质量m（千克） m≤1100 （纵向）（纵向）≥0.65 ≥0.75 ≥1 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）=

最大设计装载质量(含额定乘员质量)(千克)?0.1

900?货厢内部长度(米)?货厢内部宽度(米)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）≤

最大设计装载质量(含额定乘员质量)(千克)?1.05

700(千克/立方米)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：

基本系列基本型（t） 序号 轴数 总质量 1 2

液罐车系列（t） 总质量 40 53 - 5 -

粉罐车系列(t) 总质量 40 53 装载质量 整备质量 装载质量 30 40 整备质量 ≤10 ≤13 装载质量 整备质量 二轴 三轴 40 53

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 = 2.72GafVamax?TCDADVa3max?kw 76140?T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）m2 Plmax —— 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/t 4.3 专用汽车发动机最大扭矩计算（一般为选定值） Mlmax = 9549PlmaxK/np N〃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1.05～1.25

np = 最大功率时的转速（1.4～2.0）nm（nm—最大扭矩时的转速） K =

Mlmax(发动机扭矩适应性系数)

MpPlmax(N?m)(发动机最大功率时输出转矩) np式中：Mp =95494.4 发动机输出转矩计算公式 Ml = anl2＋bnl＋c Ml =Mlmax?Mlmax?Mp(np?nm)2(nm?nl)2(N?m)

- 6 -

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 —— =

?Mlmax?Mp(nm?np)2

b —— =

2nm(Mlmax?Mp)(nm?np)2

c —— = Mlmax?2(Mlmax?Mp)nm(nm?np)2

4.5 专用汽车运动平衡方程式 Ft = Ff ＋ Fi ＋Fw＋Fj N

式中：Ft —— 汽车驱动力（作用在汽车驱动轮上的圆周力）N Ff —— 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 =

Mligi0??rd(N)

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

- 7 -

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：

22?IwIfi0ig?δ= 1? ?mar2mar2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 =

i0igva0.377r

k —— 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）

- 8 -

式中：A =

33i0ig??a0.142r2rd22i0ig??b?CDAD

B =

0.377rrd

C1 =

i0ig??crd

C 2= －mag

4.6 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 =

?(B?kC2)?D(km/h)

2A式中：D =(B?kC2)2?4A(C1?f0C2) 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= arcsinE?f01?f02?E21?f20?arcsin(E?f01?E2

B2?4AC1 E =

4AC24.6.3 加速度计算公式

专用汽车最大加速度jmax（m/s2）计算公式：

D2jmax = ?

4A?ma4.6.4 专用汽车加速时间计算公式（t加速时间h） t =

?Va2Va10.7716?10?4?madVa 2AVa?BVa?C1?C2(f0?kVa)0.7716?10?4?ma或t =

D?2AVa2?(B?kC2)?D2AVa1?(B?kC2)?D?In?In?? 2AV?(B?kC)?D2AV?(B?kC)?Da12a12?? - 9 -

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=

???124?L1(式中?1直筒内径,L1直筒长度)

1.2 直角斜锥筒容积计算公式 V2=

?L3?323(4??424??3??44)?2(式中?3大端直径,?4小端直径,L3锥体长度)

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+V3 1.5 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=

ml(式中ml粉罐的额定装载质量kg,Ps粉料堆积密度,水泥1000kg/m3) Ps1.7 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）

S1?P??12???????Pt［δ］?C（式中P设计压力取0.3Mpa，S1筒体壁厚，φ1筒体内径，

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

S2?P??11??C(?c锥形半角,取?c?17?)

2???????Pcos?c2.3 封头壁厚计算公式（碟形封头）

- 10 -

S3?Md?P?R?C

2???????0.5P式中：S3 ——封头壁厚

R ——封头球面部分内半径 r ——封头过渡段转角内半径

1RMd ——封头形状系数=?(3?)

4r3 轴荷分配计算公式

3.1 G空销=上装部分质量×罐体中心至承载桥中心距离/牵引销至承载桥中心距离

G空轴=上装部分质量－G空销

3.2 G满销=（上装部分质量＋最大载质量）×罐体中心至承载桥中心距离/牵引销至承载

桥中心距离

G满轴=（上装部分质量＋最大载质量）－G满销

4 流态化床主要参数计算公式 4.1 临界流态化床气流速度计算公式 Vf = 4.08.820.94d1?(???)pg(??10)30.88??0.06g

式中：dp——颗粒直径m，水泥取88×10-6m

ρ——颗粒真密度（kg/m3）、水泥取3200kg/m3

ρg——气体密度，在气压P=0.3Mpa、气温T=373K、气体常数Ra=29.28时，

?g?P?2.75kg/m3 Ra?Tη——气体的动力粘度（Pa×S）取0.0218×10-3Pa·S

4.2 罐体最大空床截面积计算公式

Amax?Q(式中Q气体体积流量m3/s,Vf临界流态化速度m/s) 60VfAmax?1.85Q(对水泥)

4.3 粉料带出气流速度（Vt）计算公式（粉料悬浮速度）

- 11 -

?4(???g)?gVt???225?g????22?2??dp式中g?9.81m/s（水泥的带出气速Vt= 0.58m/s） ??13??4.4 最小空床截面积（Amin）计算公式

Amin?Q 60Vt空压机排量Q与罐体Amax、Amin的对应值（对水泥）

空压机额定排量Q（m3/min） 最大空床截面积Amax（m2） 最小空床截面积Amin（m2） 4.5 流态化条件计算公式

4.8 8.88 0.139 5.2 9.62 0.151 5.4 9.99 0.157 7 12.96 0.203 A?Q Vf式中：A流化床面积m2，Q气体体积流量m3/s，Vf临界流态化速度m/s，

水泥为Vf=9×10-3m/s

5 气力输送系统计算公式 5.1 输送空气量计算公式

Qa?kaV ???g式中：ka——输送系统的漏气系数，取1.1～1.2

V——输送速度（即卸料速度）（kg/min） ρg——空气密度（kg/m3）

μ——输送混合比（水泥取40～80）=物料质量/气体质量

??V（Q空气压缩机排量m3/min，gm单位时间内输料管排出的粉料

?g(Q?gm)体积m3/min）

5.2 输料管内气流速度计算公式

V1?4(Q1?V/?s)(入口速度m/s)

60??d2 - 12 -

V2?4(Q2?V/?s)(出口速度m/s) 260??d式中：V1——在入口处压力下空气流速；

V2——在末端压力下空气流速；

Q1——在入口处压力下空气流量（m3/min）； Q2——在末端压力下空气流量； ρs——颗粒密度（kg/m3）； d ——输料管内径m

计算结果，据经验：V1≥1.3Vt

5.3 输送系统压力损失计算公式 H1=Hd＋HJ=Hd＋Hλ＋Hh＋Hξ

式中：H1——系统全部压力损失（Pa） Hd——动压损失（Pa） Hj——静压损失（Pa）

Hλ——直管壁磨擦压力损失 Hh——垂直升高压力损失 Hξ——各局部阻力压力损失

Hd?9.8?g?V22g2Vm(1??2)

V（式中g=9.81m/s2，Vm物料速度，V气流速度，μ输送混合比，

2V?0.65～0.85） Vm2H???9.8L??g?V22g?d(1?C??)

（式中λ——摩擦阻力系数，查有手册，或当d=100mm时，取λ=0.0235） （L——直管长度，挠性管接长度加一倍计算m） Hh——9.8ρg（1+μ）h（h——垂直升高高度m）

H????9.8?g?V2(1?C?)2g

式中：ξ——各种局部阻力系数（截止阀4～8，止回阀1.0-2.5＞90°弯头1.0～

- 13 -

2.0，三通1.5-2.0）

λ——摩擦阻力系数=kλ（0.0125＋

0.0011） d（式中kλ管道内壁系数：无缝钢管取kλ=1.0，新焊接钢管1.3，旧焊接钢管1.6）

6 专业性能和主要参数计算公式 6.1 平均卸料速度计算公式

V?mb??mt（式中mb实际装载质量t，△6.2 剩余率计算公式

i??mm?100%（ml额定装载质量t） l6.3 输送混合比计算公式

??msmsm?? gg?Q式中：μ——混合比（即质量浓度）

ms——粉粒体质量流量（kg/s） mg——气体质量流量（kg/s） ρg——气体密度（kg/m3） Q ——气体体积流量（m3/s）

- 14 -

m罐内剩余质量t，t卸料时间） 第三章 自卸汽车设计计算公式（以日产柴自卸汽车为例）

1 前推连杆组合式举升机构计算公式

YFCECEBDBCFAFD0FAA4AFA3A0EDGC0XB01.1 三角臂A点与举升质量质心G点在举升角为θ的坐标：

XA?XA0cos??YA0sin? YA?XA0sin??YA0cos? XG?XG0cos??YG0sin? YG?XG0sin??YG0cos?

式中：XA0、YA0、XG0、YG0为θ= 0°时的坐标值

XA、YA、XG、YG为A点和G点坐标（举升角为θ时）A点坐标（XA，YA），G点坐标（XG，YG）

1.2 求举升角为θ时B点坐标：（XB，YB）

(XB?XD)2?(YB?YD)2?BD (XB?XA)?(YB?YA)?BA

1.3 求举升角为θ时C点坐标，求解方程组：

(XC?XB)2?(YC?YB)2?BC (XC?XA)?(YC?YA)?AC

2222DBFAA2O前推连杆组合式举升机构运动图与受力图(图一) ····················· ①

····················· ②

2222···················· ③

················ ④

- 15 -

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/y54t.html