货车总体设计-汽车设计课程设计

货车总体设计目录摘要11汽车形式的选择21.1轴数的选择21.2驱动形式的选择21.3货车的布置形式22汽车发动机的选择32.1汽车载客量和装载质量32.2质量系数32.3整车整备质量32.4汽车总质量32.5发动机最大功率42.6发动机适应性系数43汽车主要参数的选择73.1外廓尺寸73.2轴距73.3前轮距和后轮距73.4前悬和后悬73.5汽车轮胎的选择83.6驱动桥主减速器传动比的选择83.7变速器传动比的选择83.8变速器的选择94动力性计算104.1驱动平衡计算104.1.1驱动力计算104.1.2行驶阻力的计算114.1.3力的平衡方程114.1.4驱动平衡图114.2动力特性计算124.2.1动力因数D的计算124.2.2行驶阻力与速度关系124.2.3动力特性图124.2.4加速度倒数曲线134.2.5汽车最大爬坡度计算144.3功率平衡计算144.3.1汽车行驶时，发动机能够发出的功率144.3.2汽车行驶时，所需发动机功率154.3.3功率平衡图155 汽车燃油经济性计算166轴荷分配及质心的计算186.1水平静止时的轴荷分配及质心位置计算186.2水平路面上汽车在行驶时各轴的最大负荷计算206.3汽车满载制动时各轴的最大负荷按下式计算：217 汽车稳定性计算237.1汽车满载不纵向翻倒条件是：237.2汽车满载不横向翻倒条件：237.3汽车最小转弯直径计算23总结25参考文献26第25页货车总体设计摘要汽车设计是我们汽车专业非常重要的一门课程，目的旨在检验我们对以往汽车方面知识的实践和应用能力，对于这次课设可以说是用到了汽车设计、汽车理论、汽车构造等知识的综合应用，也是对我们熟练应用Autocad进行平面制图功底的一次彻底检验。第一部分：根据所给参数来确定车型；第二部分：给汽车选择合适的发动机、变速器、离合器等总成；第三部分：确定主要参数（例如各总成的位置、质心的确定）；第四部分：进行数据处理和列表，绘出驱动和行驶阻力平衡图、功率平衡图、汽车动力特性图、加速度倒数曲线和百公里油耗曲线，进行汽车动力性和燃油经济性的评算。最后根据自己的数据画出车汽车的三视图。关键词：平头货车；总体布置；前置后驱第1章 汽车形式的选择 汽车有许多分类方式，可以按照发动机排量、乘客座位数、汽车总质量、汽车总长、车身或驾驶室的特点不同来分类对于轻型载货汽车通常有以下几个初选指标。1.1轴数的选择 汽车的轴又称为汽车的桥，按轴数分类汽车可以分为二轴汽车、三轴汽车和四轴汽车甚至更多的轴数。影响选取轴数的因数主要有汽车的总质量，用途，使用条件，公路车辆法规对轴载质量的限制和轮胎负荷能力以及汽车的结构等。参考同类型的货车本车采用两轴形式，又由于载货量较大，因此后轮采用双胎1.2驱动形式的选择 汽车的驱动形式有42，44，62，64，66，84，88等，其中前一位数字表示汽车的车轮总数，后一位数字表示驱动轮数。根据汽车的用途，总质量和对车辆通过性的要求等，是影响选取驱动形式的主要因素。参考同类车型，本车选取42后轮单胎。1.3货车的布置形式 汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身的相互位置关系和布置特点而言。汽车的使用性能除取决于整车和个总成的有关参数以外，其布置形式对使用性能也有重要影响。货车可以按照驾驶室与发动机的相对位置的不同，分为平头式、短头式、长头式和偏置式四种。货车又可以根据发动机相对位置的不同，分为发动机前置、中置和后置三种布置形式。为了适应高速时对汽车机动性能的要求，采用平头式货车，发动机可以置于座椅下方使离合器、变速器等操纵机构的结构简单，容易布置，货箱地板高度降低。因而货车用采用发动机前置后轮驱动的形式。第2章 汽车发动机的选择 发动机是汽车的心脏，关系到整车的性能，因此根据发动机的功率计算，确定发动机的型号。2.1汽车载客量和装载质量汽车载客量：2汽车装载质量：2.2质量系数 质量系数是指汽车在质量和整车整备质量的比值，。参考同类柴油车，取。2.3整车整备质量 整车整备质量是指汽车带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满燃料、水，但没有装货和载人的整车质量。根据公式可取2.4汽车总质量 汽车总质量是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。商用货车的质量由整备质量、载质量和驾驶员质量三部分组成，随车人员每人按计算，即2.5发动机最大功率 （式2-1）式中：最大功率，； 传动效率，取0.9； 重力加速度，取9.8； 滚动阻力系数，取0.018； 空气阻力系数，取0.8；汽车正面迎风面积，,其中前轮距，为汽车总高， ；汽车总重，；汽车最高车速，。根据（式2-1）可得： 考虑汽车其它附件的消耗，可以在此功率基础上增加即在71.276.28选择发动机。2.6发动机适应性系数 发动机扭矩适应性系数Temax发动机最大扭矩 ，NmTp 最大功率点的扭矩，Nm即：发动机转速适应性系数最大功率点的转速最大扭矩点的转速即：发动机适应性系数对于柴油机=1.62.6，表明此发动机满足汽车行驶工况CY4105Q主要技术参数 型 号：CY4105 形 式：立式直列、水冷、四冲程、增压中冷 气 缸 数：4105118 工作容积：4.087 燃烧室形式：直喷圆型缩口燃烧室 压 缩 比：17.5:1 额定功率/转速：74/3000 最大扭矩/转速：265/2000 全负荷最低燃油消率：209.4 最高空载转速： 3300 怠速稳定转速：700 机油燃油消耗百分% ：1.63 工作顺序：1-3-4-2 噪声限制：117 烟 度：2.3 排放标准：达欧洲号标准 整机净质量：330 外形参考尺寸：921651751图2.1 发动机参数 图2 .2 发动机外特性曲线第3章 汽车主要参数的选择3.1外廓尺寸 汽车的长、宽、高称为汽车外廓尺寸。GB15891989汽车外廓尺寸界限规定如下：货车总长不应超过12；不包括后视镜，汽车宽不超过2.5；空载、顶窗关闭状态下，汽车高不超过4；后视镜等单侧外伸量不得超过超过最大宽度出的2500；顶窗、换气装置开启时不得超出车高300。根据已知数据，并参考同类车型，本车的外廓尺寸如下：5860197223003.2轴距 轴距对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯半径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。原则上排量大的乘、载质量或载客量多的货车或客车，轴距取得长些。对机动性要求高的汽车，轴距宜短些。考虑本车设计要求和相关资料轴距可选为3500。3.3前轮距和后轮距 受汽车总宽不超过2.5限制，轮距不宜过大。但在选定的前轮距范围内，应布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动间隙。在确定轮距时，应考虑车两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的间隙。根据课设要求， 3.4前悬和后悬 前悬尺寸对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、汽车上车和下车的方便性以及汽车造型等均有影响。初选的前悬尺寸，应当在保证能布置各总成、部件的同时尽可能短些。后悬尺寸对汽车通过性、汽车追尾时的安全性、货箱长度、汽车造型等有影响，并取决于轴距和轴荷分配的要求。根据本车结构特点确定前悬后悬。3.5汽车轮胎的选择 其中为轮胎所承受的总量；根据可选择轮胎规格：7.50R16层级：12断面宽：220外直径：810 3.6驱动桥主减速器传动比的选择 在选择驱动桥主减速器传动比时，首先可根据汽车的最高车速、发动机参数、车轮参数来确定，其值可按下式计算： = (式3-1)(式3-1)中： 汽车最高车速，km/h； 最高车速时发动机的转速，一般=（0.91.1），其中为发动机最大功率时对应的转速，r/min； 车轮半径，m。根据式 (3-1)可得： =4.8837变速器传动比的选择 在确定变速器头挡传动比时，需要考虑驱动条件和附着条件。为了满足驱动条件，其值应该符合下式要求： = =4.49式中：汽车的最大爬坡度。初选为。为了满足附着条件，其大小应符合下式规定：=7.16式中： 驱动轮所承受的质量，kg;附着系数，取0.7。3.8变速器的选择根据4.497.16，可选择变速器为：产品型号:5J100T汽车变速箱最大输入扭矩：1200Nm最大输入功率：199KW最高输入转速：2600r/min外形尺寸：654482434 表 3.1各档传动比档位档档档档档ig6.623.992.471.551.00 第4章 动力性计算4.1驱动平衡计算4.1.1驱动力计算汽车的驱动力按下式计算： （式41）式中：驱动力，N； 发动机转矩，Nm； 车速，km/h。由图（2.2）可列出下表：表4.1 转速、扭矩、功率n（r/min）140016001800200022002400260028003000Pe(kw)3253843485461656974T(nm)240252265251245237233223225由公式（41）及表4.1可求出各挡驱动力和速度，现列表如下：表4.2 各档速度和驱动力及最高档阻力vaFt1vaFt2vaFt3vaFt4vaFt5vaFz7.5 16143 11.7 10355 17.7 6410 30.1 4023 46.7 2595 46.7 1127 8.6 16460 13.4 10558 20.3 6536 34.4 4102 53.3 2646 53.3 1214 9.6 17536 15.0 11249 22.8 6964 38.7 4370 60.0 2819 60.0 1313 10.7 17726 16.7 11371 25.3 7039 43.0 4417 66.7 2850 66.7 1423 11.8 17472 18.4 11208 27.9 6938 47.3 4354 73.3 2809 73.3 1545 12.9 16460 20.1 10558 30.4 6536 51.6 4102 80.0 2646 80.0 1678 13.9 15953 21.7 10234 32.9 6335 55.9 3975 86.7 2565 86.7 1823 15.0 15763 23.4 10112 35.5 6260 60.2 3928 93.3 2534 93.3 1980 16.1 15193 25.1 9746 38.0 6033 64.5 3786 100.0 2443 100.0 2148 扭矩驱动力 单位：N 速度 单位：km/h4.1.2行驶阻力的计算 汽车行驶时，需要克服的行驶阻力阻为： （式42）式中：道路的坡度，平路上时其值为0； 行驶加速度，等速行驶时其值为0； 回转质量换算系数，其值可按下式估算： （式43）=0.030.05，取0.035；=0.040.06，取0.05；变速器各档位的传动比。4.1.3力的平衡方程阻 （式44）4.1.4驱动平衡图图4.1 汽车驱动力-行驶阻力平衡图如图驱动力与行驶阻力的交点对应的车速，即为该汽车的最高车速，约为100km/h4.2动力特性计算汽车的动力因数按下式计算： （式45）4.2.1动力因数D的计算根据式（45）及表4.2可得汽车各挡行驶动力因数，现列下表：表4.4 动力因数VaD1VaD2VaD3VaD4VaD5VaDf+w7.50.38311.70.19417.70.10730.10.05946.70.04246.70.0108.60.39013.40.19720.30.10934.40.05953.30.04153.30.0119.60.41615.00.21022.80.11538.70.06260.00.04260.00.01110.70.42016.70.21225.30.11643.00.06266.70.04066.70.01111.80.41418.40.20927.90.11447.30.06073.30.03673.30.01212.90.39020.10.19730.40.10751.60.05580.00.03080.00.01213.90.37821.70.19032.90.10355.90.05186.70.02586.70.01215.00.37223.40.18735.50.10160.20.04993.30.02093.30.01316.10.36025.10.18138.00.09764.50.045100.00.015100.00.013 4.2.2行驶阻力与速度关系 （式46）4.2.3动力特性图利用上面公式求出的曲线即为汽车的动力特性图。 图4.2 动力特性图4.2.4加速度倒数曲线 由汽车行驶方程式得： （=0） （式47）由公式（43）可得各挡的值：表4.5各档回旋质量系数i6.623992.471.5513.231.831.341.161.09 表4.6 各档加速度倒数va1/ava1/ava1/ava1/ava1/a7.5 0.860 11.7 0.854 17.7 1.077 30.1 1.671 46.7 3.274 8.6 0.843 13.4 0.837 20.3 1.056 34.4 1.648 53.3 3.356 9.6 0.789 15.0 0.782 22.8 0.984 38.7 1.536 60.0 3.190 10.7 0.780 16.7 0.773 25.3 0.974 43.0 1.535 66.7 3.369 11.8 0.792 18.4 0.786 27.9 0.993 47.3 1.589 73.3 3.802 12.9 0.843 20.1 0.839 30.4 1.068 51.6 1.758 80.0 4.965 13.9 0.872 21.7 0.869 32.9 1.113 55.9 1.878 86.7 6.481 15.0 0.883 23.4 0.882 35.5 1.134 60.2 1.959 93.3 8.669 16.1 0.919 25.1 0.920 38.0 1.190 64.5 2.132 100.0 16.316 图4.3 加速度倒数曲线4.2.5汽车最大爬坡度计算 （式48）式中：汽车头挡动力因数。由式（47）可得：= =24.83100%=46.27%最大爬坡度约为：46.27%4.3功率平衡计算4.3.1汽车行驶时，发动机能够发出的功率 汽车行驶时，发动机能够发出的功率就是发动机使用外特性的功率值。见表 4.8 表4.8发动机发出的功率值n140016001800200022002400260028003000p3253843485461656974 4.3.2汽车行驶时，所需发动机功率汽车行驶时，所需发动机功率即为克服行驶阻力所需要发动机功率，其值按下式计算： （式49）当汽车在平路上等速行驶时，其值为 （式410）由公式（410）及表（4-2） 得汽车在平路上等速行驶时所需要发动机功率。表4.9汽车各档速度及所需发动机功率vaPevaPevaPevaPevaPe7.5 2.028 11.7 3.199 17.7 4.977 30.1 9.169 46.7 16.602 8.6 2.324 13.4 3.679 20.3 5.767 34.4 10.864 53.3 20.407 9.6 2.622 15.0 4.167 22.8 6.588 38.7 12.712 60.0 24.784 10.7 2.922 16.7 4.666 25.3 7.444 43.0 14.734 66.7 29.806 11.8 3.226 18.4 5.176 27.9 8.340 47.3 16.947 73.3 35.544 12.9 3.533 20.1 5.699 30.4 9.279 51.6 19.373 80.0 42.071 13.9 3.843 21.7 6.235 32.9 10.265 55.9 22.029 86.7 49.456 15.0 4.158 23.4 6.785 35.5 11.302 60.2 24.936 93.3 57.773 16.1 4.476 25.1 7.352 38.0 12.394 64.5 28.111 100.0 67.093 433功率平衡图 做发动机能够发出的功率与车速之间的关系曲线，并作汽车在水平路面上等速行驶时所需发动机功率曲线，即得到汽车的功率平衡图。 图4.4功率平衡图 第5章 汽车燃油经济性计算 在总体设计时，通常主要是对汽车稳定行驶时的燃油经济性进行计算，其计算公式如下： （51）式中：汽车稳定行驶时所需发动机功率，kw； 发动机燃油消耗率，g/(kw.h)其值由发动机万有特性图得到； 燃油重度，N/L柴油为 7.94-8.13，其取值为8；汽车单位行程燃油消耗量，L/100km；根据发动机万有特性曲线可得出最高档在各转速下的发动机的燃油消耗率：表5.1转速与燃油消耗量n100012001400160018002000220024002600g216210208210214218223228231 由表5.1可得发动机在最高档时的燃油消耗量表5.2最高档时的燃油消耗量V546.6722753.3397460.0072166.6746773.3421480.0096186.6770793.34454100.012Q18.1490818.334218.432119.309119.309119.628220.093820.324620.546 图5.1 百公里燃油消耗曲线图第6章 轴荷分配及质心的计算表6.1各总成位置关系部件名称质心Gi质心到前周距离Li质心离地高度Hi（m）GiLiGiHi空载GiHi满载空载满载发动机及附件600-0.050.850.75-30510450变速器，离合器总成87.70.60.640.5452.6256.12847.358万向节传动29.22.50.40.357311.6810.22后轴及后轴制动器2873.50.550.51004.5157.85143.5后悬架及减震器83.13.50.60.5290.8549.8641.55前悬架及减震器4000.550.5502222前轴，前制动器，轮转向梯形76.800.60.5046.0838.4车架及轮胎总成26130.550.55783143.55143.55车架及支架，拖钩装置122.730.650.5368.179.75561.35转向器28.5-0.610.9-17.128.525.65制动装置及操纵系统8.13.10.60.5525.114.864.455油箱总成27.71.51.21.141.5533.2430.47蓄电池组30.82.510.97730.827.72车厢总成153.730.80.7461.1122.96107.59驾驶室130.70.10.350.313.0745.74539.21挡泥板8330.50.4524941.537.35乘员1300.510.965130117货物22503.21.272002700443010656.81514.5084047.373 6.1水平静止时的轴荷分配及质心位置计算 根据力矩平衡原理，按下类公式计算汽车各轴的负荷和汽车的质心位置： （6-1）在（6-1）式中：、各总成质量，；、各总成质心到前轴距离，；前轴负荷，；后轴负荷，；汽车轴距，；汽车质心距前轴距离，；汽车质心距后轴距离，；汽车质心高度，；根据表6.1所求数据和公式（6-1）可求满载：=1385.2kgb=L-a=3.5-2.4=1.1前轴荷分配：=后轴荷分配：=空载：2050-987.7=1062kg前轴荷分配：=后轴荷分配：根据汽车设计第四版表1-6推荐范围42后轮单胎平头式货车：满载前轮负荷分配32%40%；后轮负荷分配60%69%空载前轮符合分配50%59%;后轮负荷分配41%50%6.2水平路面上汽车在行驶时各轴的最大负荷计算 对于后轮驱动的载货汽车在水平路面上满载行驶时各轴的最大负荷按下式计算： (式62)式中： 行驶时前轴最大负荷kg； 行驶时后轴最大负荷kg；附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为0.70.8。取值为0.7令 式中：行驶时前轴轴荷转移系数，一般该值为0.80.9；行驶时后轴轴荷转移系数，一般该值为1.11.2。根据式（62）可得：=6.3汽车满载制动时各轴的最大负荷按下式计算： （式63） 式中：制动时前轴的负荷kg；制动时后轴的负荷kg；令 式中：制动时前轴轴荷转移指数，一般该值为1.41.6； 制动时后轴轴荷转移指数，一般该值为0.40.6。根据式（63）可得：=所以该车制动时容易产生较大的冲击力，有待后续解决。第7章 汽车稳定性计算7.1汽车满载不纵向翻倒条件是： （71） 式中：质心到后轴的距离，m； 满载质心高度，m； 道路附着系数，取0.7。7.2汽车满载不横向翻倒条件： （72） 式中：B汽车轮距。汽车侧翻是指汽车在行驶过程中绕其纵向轴线转动90或更大的角度，以至于车身与地面相接触的一种极其危险的侧向运动。有很多因素可能引起汽车的侧翻，包括汽车结构、驾驶员和道路条件等。由验算可知，本车的结构设计符合汽车不翻倒的条件。73汽车最小转弯直径计算 （73） = =7.22m汽车的最小转弯直径=7.22m式中：汽车前内轮的最大转角。根据汽车设计第四版表1-11汽车通过性的几何参数查得42货车：接近角： 2560（） 离去角：2545（） 最小转弯直径：814所设计的汽车接近角32 ，离去角20 ，最小转弯直径7.22m，基本符合要求。总结 在这三周的设计过程中，不仅感谢指导老师的细心指导，还要感谢自己的努力奋斗。当有问题时指导老师会热心帮助，当有软件使用问题时，老师也会伸出援手，自己也经过不懈努力，掌握了Excell软件，Word软件。相信经过这次设计，随之而来的毕业设计也会顺利的完成，也能为未来的工作打下坚实的基础。本次汽车设计包括了大学四年所学的所有内容，是一次不折不扣的对所学的知识的检验和考察，对个人的成长和发展有着极好的帮助。对几天以后的毕业设计是一个良好的铺垫，使我们对整体的汽车设计有了一定的了解，对以后的工作有着极好的促进作用。Autocad的学习为我在画图过程当中能够保持速度做了良好的铺垫，使我能在较短的时间内完成图纸，接下来的说明书检验了我对于Word的熟练程度，通过自己的动手才发现自己只会其中一些简单的操作，更多的内容还得依靠别人和网络这个大熔炉去获得所需的知识，也使我在将来的毕设当中能够做得更好打下了前提条件。我相信每一次的课设都会有收获，通过对于知识的不断积累，不断地充实自己，我相信自己会在未来的工作当中更好的发挥在学校学到的东西。参考文献1王望予. 汽车设计M 4版.北京：机械工业出版社，20042余志生. 汽车理论M5版.北京：机械工业出版社，20093上官文斌.金杯汽车构造使用与维修M.北京：北京理工大学出版社，19974 龚微寒.汽车现代设计制造M.北京.人民交通出版社.19955 刘维信主编.汽车设计M.北京.清华大学出版社.20016 中国汽车工业经济技术信息研究所编.中国汽车零配件大全.北京：机械工业出版社.2000