摘 要

多用途车是未来各领域一专多能发展趋势的一个具体体现。多用途车有很多种类型，本文中的公铁两用消防车是一款针对需要在普通公路和铁路轨道上都能自由通行的特种车辆，相较于普通消防车，它具有独立的轨道行驶机构，既能完成城市中火场的扑救任务，又具有行走于铁路，解决山洞、地铁隧道、偏远铁路线火情的能力。它同时具有两套行走机构，它们共用一台发动机，通过分动器实现动力传递和不同工况的转换。

这款公铁两用消防车解决了传统消防车无法进行交通转换的缺点，无论是适应性还是灵活性都会优于传统消防车。它的应用将会提高火灾的扑救效率，扩大消防车的工作范围，实现野外、轨道、城市公路的无障碍通行，全面提升了消防车的能力，为消防部队注入新的活力。

本文首先确定了公铁两用消防车的主要设计参数和相关机构系统的选型，给出了总体设计的相关参数和关键机构的部分参数，再通过SolidWorks软件对各个零件进行三维建模和总体装配，完成外观效果图，同时进行二维图的导出和校正，制定公铁两用消防车的总布置图和相应的零件图。通过综合二维图纸和三维模型的对比分析，了解设计缺陷，完善设计方案，为实际生产提供一定的指导意义。

关键词：公铁两用消防车；总体方案；三维建模；参数设计

Abstract

Utility vehicles will be a concrete embodiment of the developing trend of machines which master many skills while specialize in a specific fields in the future. There are many kinds of types of utility vehicle. Rail-Road fire truck is a kind of special vehicles that can be both free driven in the highway and railway.Compared with the ordinary fire truck, it has two independent rail driving mechanisms.It not only has the ability to put out a fire in the city,but can also walk on railway and solve the fire accidents which happened in the caves,the subway tunnels or the remote lines of railway. It has two driving mechanisms at the same time and share an engine,transferring power and transforming in different working conditions by the transfer case.

The Rail-Road fire truck solves the impracticable traffic conversion and other shortcomings of the ordinary fire truck . Both the adaptability and the flexibility of it are better than traditional fire engines. With its application, the efficiency and the working scope of the fire truck will be improved and enlarged. The ability of steering on wild, orbit and urban roads improves the adaptability of the fire trucks, injecting new vitality for fire troops.

Firstly ,this paper determines the selection of the main design parameters of Rail-Road fire truck and related system, the overall design of the related parameters and some parameters of the key institutions are also given. Then through the SolidWorks modeling 3D models of each part and assembling the parts to complete the view of the overall appearance effect of the whole Rail-Road fire truck.Then it complete the output of 2D map and correction and making Rail-Road fire truck general layout and the corresponding parts drawing. By comparing the two-dimensionals and three-dimensionals,I understand the design flaws and perfect design.Finally,I make it a certain guiding significance for practical production.

Key Words： Rail-Road fire truck；general scheme；Three-dimensional modeling; parameter design；

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论 1

1.1公铁两用消防车的设计背景 1

1.2公铁两用车的分类 1

1.3公铁两用消防车概况 2

第2章 公铁两用消防车总体设计方案 3

2.1总体规划 3

2.2总体布置选型 3

2.3总体参数的确定 3

2.3.1总质量 3

2.3.2 外廓尺寸 3

2.3.3轮胎的选择 4

2.3.4 轴距和轮距 4

2.3.5通过性几何参数 5

2.3.6前悬和后悬 5

2.3.7最小转弯半径 5

2.3.8满载爬坡度 6

2.3.9最高行驶速度 6

2.3.10消防水罐 6

2.2.11 车载装备 6

第3章 公铁两用消防车主要机构和选型 8

3.1上下轨系统的构思 8

3.2发动机和车头型式的选择 8

3.3行驶和驱动系统 9

3.3.1分动器的要求 9

3.3.2传动轴和万向节的设计 9

3.3.3悬架的选取 10

3.4制动系统 10

3.4.1路用制动系统 10

3.4.2轨道制动系统 10

3.5液压系统 11

3.5.1液压系统的特点 11

3.5.2液压控制系统的元件 12

3.5.3液压系统的部分参数 12

3.6钢轨转向架的设计 13

3.6.1转向架的作用 13

3.6.2转向架的设计要求 13

3.6.3转向架主要参数 13

3.6.4主从动齿轮选型 14

第4章 公铁两用消防车的总体计算分析 15

4.1重心和轴载 15

4.1.1轴荷分配 15

4.1.2自重重心 15

4.2动力装置参数的选定 15

4.2.1发动机的选择 15

4.2.2挡数及各档传动比 18

4.3制动性能计算 20

4.3.1前、后轮制动器的制动力矩 20

4.3.2驻车制动的极限上、下坡度 20

4.4机动性能的计算 22

4.4.1选型 22

4.4.2转向参数 22

4.4.3转向系操作系统 23

4.5稳定性计算 23

4.5.1汽车的纵向倾翻 23

4.5.2汽车的侧向倾翻 24

4.5.3汽车的侧滑 26

4.6燃油经济性计算 27

第5章 SolidWorks的建模 28

5.1消防车车身建模 28

5.2轨道转向架建模 29

5.3前后液压系统模块建模 31

5.4底盘模块建模 32

5.4.1前后悬架建模 32

5.4.2底盘总成建模 33

5.5装配体总成呈现 34

第6章 总结与展望 38

6.1 总结 38

6.2 展望 38

参考文献 39

致 谢 41

第1章 绪论

1.1公铁两用消防车的设计背景

世界经济一体化的今天，高新科技发展极为迅猛，新技术层出不穷，社会经济加速转型，导致国际竞争越发激烈。为了提高自身竞争力，各个企业需要谋求技术创新。现今，“门到门”多式联运，开发多用途的综合机械是一个大的发展趋势。其中，公铁两用车是颇为理想的一个应用，它兼具公路行驶和铁路行驶的能力，能够行走于铁路轨道区域和公路覆盖区。并且它能在两种运输方式之间转换简单而快速，是一种充分适应现今经济与运输业发展需要的产物。现已在美国、欧洲各国和澳洲等发达工业国家广泛运用，获得了显著的发展。

近年来，灾害事故的发生率伴随社会经济不断发展，也呈上升之势。这意味着，当火灾来临时，当其他各类灾害事故发生时，消防部队的灭火和抢险救援任务日益艰巨。当事故发生时，救援时间往往十分宝贵，火灾地点如若发生在地铁轨道内，发生在偏远的山区洞穴铁路轨道上，传统消防车将很难有施展空间，更不用说争取时间。公铁两用消防车的出现将很好的解决这个问题。

1.2公铁两用车的分类

公铁两用车的种类很多，按用途分类，可分为牵引车和工程车。牵引车主要应用场所是地方铁路、中小型城市铁路、工矿企业、港口以及军用仓库的调车作业及车辆的牵引作业。它具有经济性好、灵活机动、环境友好、转弯半径小、操作简单、运行速度低、牵引力大等优势。工程车可灵活配备不同的设备来进行各种不同的作业，因此发挥的场所灵活多变。如起重机、挖掘用车、装卸货车、边坡割草机、清扫除雪车以及架设接触网导线、检测维修接触网上部设备、抢险救灾等应用。它一般具有轻便灵活、适应性强、应用范围宽等特点。公铁两用车，作为牵引车拥有最佳经济效益，既可在轨道上行驶，也可在公路上行走，且可加装设备改造成不同的工程车，这是其他车辆不具备的特点。

1.3公铁两用消防车概况

对于消防人员而言，除手持设备之外，消防车作为最基本的移动消防装备，其技术更新和功能扩展，直接影响着消防部队的战斗力。公铁两用消防车作为一种新工程型公铁两用车，其出现无疑能大大增强消防部队的战斗力，其设计和开发具有以下意义：