底盘的设计计算书

底盘设计计算书 目录 1 计算目的 2 轴载质量分配及质心位置计算 3 动力性计算 4 稳定性计算 5 经济性计算 6 通过性计算7 结束语1 计算目的 本设计计算书是对陕汽牌大客车专用底盘的静态参数，动力性，经济性，稳定性及通过性的定量分析。旨在从理论上得到整车的性能参数，以便评价该大客车专用底盘的先进性，并为整车设计方案的确定提供参考依据。 2 轴载质量分配及质心位置计算 在此处仅对大客车专用底盘进行详细准确的分析计算，而对整车改装部分（车身）只做粗略估算。（车身质量按340KG/M计算或参考同等级车估算）。计算整车的最大总质量，前轴轴载质量，后桥轴载质量及质心位置可按以下公式计算。 M= Mi M1=M1i M1=(1-Xi/L) M2=M2i M2=(Xi/L) hg=(Mihi/M) A=M2L/M 式中： M 整车最大总质量 M1 前轴轴载质量 M2 后桥轴载质量 Mi 各总成质量 Xi 各总成质心距前轴距离 Hi 各总成质心距地面距离 M1i 各总成分配到前轴的质量 M2i 各总成分配到后桥的质量 hg 整车质心距地面距离 L 汽车轴距 A 整车质心距前轴距离 2.1 各总成质量及满载时的质心位置 序号 名 称 质量 质心距前轴 M1I 质心距地面 HI。MI MI 距离 XI 距离 HI KG MM KG。MM MM KG。MM 1 前轴前轮前悬挂 2 后桥后轮后悬挂 3 发动机 离合器4 变速箱5 传动轴6 散热器 附件7 膨胀箱 支架8 空滤器气管支架9 消音器气管支架10 油箱 支架11 电瓶 支架12 方向盘 管柱13 转向机 支架 14 转向拉杆15 换档杆 操纵盒16 贮气筒 支架17 操纵踏板 支架18 前 后拖钩19 全车管路 附件20 车架 底盘21车身 空车22乘客23行李24司机 满载2.2 水平静止时轴载质量分配2.2.1 底盘底盘整备质量： Ga= gi ( Kg ) 轴距： L= mm 后桥轴载质量： Ga2=(gi.ai )/L 前轴轴载质量： Ga1=Ga-Ga12.2.2 空车 整车整备质量： GA= 后桥轴载质量： GA2= 前轴轴载质量： GA1= 2.2.3 满载 整车整备质量： Ga=后桥轴载质量： Ga2=前轴轴载质量： Ga1=2.2 质心距前轴中心线距离L12.3.1 底盘 L1=2.3.2 空车 L1=2.3.3 满载 L1= 2.4 质心高度hg 2.4.1 满载 hg= 2.4.2 空车 质心不随载荷变化而变化的非簧载质量： 非簧载质量对地面力矩之和：簧载质量：簧载质量对地面力矩之和：簧载质量的质心高度H= 簧载质量对前轮中心线的力矩之和： 簧载质量的质心距前轮中心线的距离L 当汽车由满载到空载时，前轴处车架抬高 mm，后桥处车架抬高 mm，簧载质量的质心相应抬高hx 空车时簧载质量的质心距地面距离高 簧载质量的质心相应抬高后对地面力距之和： 空车质心高度为2.4.3 底盘 底盘在整车满载状态下质心高度：3 动力性计算3.1 主要技术参数厂定最大总质量Ga总长（整车）总宽（整车）总高（整车）轴距前轮距B1后轮距B2车轮滚动半径rr发动机外特性 见表2 表2 转速ne （r/min） 1000 1300 1500 1700 1900 2100 扭矩Me（Nm）功率Ne（Kw） 注：以上指标均未修正 后桥传动比 io 变速箱各档速比ig 见表3 表3档位 ig1 ig2 ig3 ig4 ig4 ig5 ig6 ig倒速比 传动系总速比ioig 见表4 表4 档位 ioig1 ioig2 ioig3 ioig4 ioig5 ioig6 ioig倒速比 3.2 汽车的功率平衡计算3.2.1 发动机的净输出功率NE净 NE净=NE*N发 式中：N发发动机效率3.2.2 汽车的行驶速度计算 按发动机的转速与传动系的匹配计算汽车的行驶速度 VA=0.377Rr . Ne/Io . Ig （Km/H） 式中：Rr车轮滚动半径 Ne发动机转速 Io后桥速比 Ig变速箱各档速比 3.2.3 发动机在对应转速下输出的功率及汽车各档行驶速度 见表5 表5 NE （R/MIN） 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 NE （KW） NE净 （KW） I档 II 档 VA III档 IV档 （KW/H） V档 VI档 倒档 3.2.4 汽车的阻力功率计算（水平路面 匀速行驶） N阻=Nf+Nw/NT 式中: Nf克服滚动阻力所消耗的功率 Nf=Ga*F*VA*G/3600 （KW） 式中：GA 厂定最大总质量KG VA 汽车行驶速度KW/H F 滚动阻力系数 F=0.0076+0.000056VA G 重力加速度 G=9.8M/S NW=CD*A/76140 （KW） 式中：CD 空气阻力系数 CD=0.65 A 汽车迎风面积 A=B.H = 前轮距X汽车总高 NT 传动系效率 NT+0.9 2.2.5 计算对应车速下的阻力功率N阻 见表6 表6 VA（KM/H） 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 NF （KW） NW （KW）NF+NW（KW）3.2.6 按表5和表6作出功率平衡图 见图13.3 汽车的驱动力和行驶阻力计算3.3.1驱动力计算 FT=ME净.IG.IO.NT/RR （N） 式中： ME净 ME净=ME。N发 ME净 N发 RR IO IG NT传动系效率 直接档NT= 其它档= 各档的驱动力计算结果见表7 表7 NE （R/MIN） 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ME （N。M） ME净（N。M） I档 II档 FT III档 （N） IV档 V档 VI档 倒档 3.3.2 行驶阻力计算（水平路面 匀速行驶） 当汽车在水平面路面匀速行驶时，行驶阻力只有滚动阻力 和空气阻力 A Ff=Gafg （N） 式中： Ga F g见（2.2.4） B Fw=CDXAXVa/21.15 （N） 式中： CD A 见（2.2.4） 对应车速下行驶阻力计算结果 见表8 表8Va（Km/h） 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 11 0 120 Ff（N）Fw（N）Ff+Fw （N）3.3.3 按表5 表7和表8作出驱动力行驶阻力平衡图 见图23.4 最高车速计算3.4.1 按传动比计算 Vamax=0.377*nemax*rr/io*ig (Km/h)3.4.2按汽车的动力性能计算 根据功率平衡图和驱动力行驶阻力平衡图可看出，当车速达到？KM/H时，功率和驱动力行驶阻力均未达到平衡点，此时还有？KW的后备功率或？N的后备驱动力。因而汽车的动力性完全能保证汽车在厂定最大质量时达到传动比计算的最高车速。3 5汽车动力特性计算351动力因素计算 D=FT-FW/GA*G 式中：FT驱动力 FW空气阻力 GA G重力加速度 G=9.8 各档动力因素计算 见表9 表9 ne（r/min） 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ne净（r/min） Me（Nm） I档 io.ig =Va（Km/h） Ft（N）Fw（N）D II档 io.ig =Va（Km/h）Ft（N） Fw（N） D III档 io.ig =Va（Km/h）Ft（N）Fw（N） D VI档 io.ig =Va（Km/h）Ft（N）Fw（N） D V档 io.ig =Va（Km/h）Ft（N）Fw（N） D VI档 io.ig =Va（Km/h）Ft（N）Fw（N） D 3.5.2 滚动阻力系数F在对应车速下的计算 见表10 表10VA（KM/H） 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120F 353根据表9和表10作出动力特性图 见图33 6爬坡度计算 A=ARCSIN（D-F （1-D-F）/（1+F） 然后再根据TG =IX100%换算成坡度。这里仅对各档的最大爬坡度计算。计算结果 见表11 表11 档位 I档 II档 III档 IV档 V 档 VI档最大爬坡度坡度对应车速（KM/H）3.7 加速性计算3.7.1 加速度计算汽车在行驶中的加速度可按下式计算J=G/Q（D-F） （M/S2） 式中： Q旋转质量换算系数Q=1+Q1*JG2+Q2按汽车设计推荐数据 1= 0.040.06 2= 0.030.05 IG为变速箱各档传动比，各档位的Q值计算结果见表12 表12 档位 I档 I I档 III档 IV档 V档 V I档 各档位的加速度J的计算结果见表13，并根据表13作出行驶加速度曲线见图4372 加速时间计算加速时间指汽车由 一车速加速至另一车速所需时间由积分法求得：T=加速度J的倒数1/J的计算结果见表14，并根据表14作出加速度倒数曲线图，见图14 根据图5，用图解积分法求得汽车原地起步加速时间T见表15并根据表15作出加速时间图见图6 连续换档加速时间为4 稳定性计算41 汽车的纵向行驶稳定性 汽车的纵向行驶稳定性即汽车上 时不致纵向翻车，其条件为 B/HGQ 式中：B质心距后轴的距离 查表1：空载：B= 满载：B= HG汽车质心高度 空载：= 满载：= Q = 道路附着系数 经计算： 空载： = 满载： =从以上计算结果可以看出其数值均大于0.7 所以满足行驶稳定性要求42 横向稳定性计算421静态侧翻角计算 TGB=B/2HG 则B=ARCTG（B/2XHG） 式中： B前轮距 B= 静态侧翻角B 客车通用技术条件中规定应大于35 经计算；空载时 = 满载时 = 从以上结果可以看出，空载或满载均能满足静态侧翻角度 的要求。422 汽车在横坡上行驶时应保证侧滑发生在侧翻之前，即 B/2HG Q 将空载或满载时的B和HG值分别代入，可得 空载时 = 满载时 = 计算结果表明，当汽车在良好的沥青路面上行驶仍能保证侧滑发生在侧翻之前，所以是稳定的。5 经济性计算6 1百公里油耗计算假设汽车匀速行驶在平直路面上，百公里油耗 Q=N阻*GE/10VAR （L/100KM）式中：N阻阻力所消耗的功率，见（3.2.4）计算结果， 见表6 GE发动机功率与阻力功率平衡时的比油耗此油耗根据发动机万有特性得出，见技术条件 VA行驶速度 R柴油密度 R=0.82KG/L在此仅对直接档IV档和 超速档V档的等速百公里油耗 进行计算， 计算结果见表164 2作等速百公里油耗曲线根据表16作出汽车行驶时，直接档IV和超速档V档的等速百公里油耗曲线，见图75 通过性计算 完 总布置设计时，为防止运动干涉，应对转向轮跳动，传动轴跳动，转向传动装置与前悬架的运动进行校核.转向轮运动校核，通过绘制转向轮跳动图确定转向轮运动时占用的空间，并进一步确定轮罩和翼子板的合理形状，同时可检查转向轮与纵拉杆，减振器，车架之间的运动间隙。传动轴的运动校核，通过绘制传动轴跳动图确定传动轴上下跳动时的最大摆角和传动轴长度的伸缩量。应保证传动轴最大摆角时传动轴与后桥轴或变速器轴的夹角小于传动轴万向节的极限夹角。传动轴最长时，轴与花键不脱开，最短时，轴与花键不顶死，1。前置客车其传动轴伸缩量约612MM，根据经验将支承机构布置在使传动轴满载时传动角为11.5，传动轴运动状态比较理想。2。后置客车其传动轴伸缩量约4045MM，在设计时应满足A=B，同时令传动轴在满载时尽可能满足C=12，使传动轴在最大负荷时传动轴万向节承受的径向载荷最小，弯曲振动量最小，分布最均匀。后置客车传动轴校核应满足以下四点：（1）钢板弹簧压平时，传动轴长度应为花键全啮合时传动轴最小压缩长度；（2）客车反跳钢板弹簧挠度最大时，轴的传动角应小于万向节的极限夹角；（3）空载时，传动轴长度应小于花键啮合传动轴最大拉伸长度；（4）满载时，传动轴应尽可能满足A=2 最大应小于4。转向传动装置与前悬架的运动校核，通过绘制转向传动装置与前悬架的运动图确定转向拉杆与前悬架导向机构的运动是否协调。总布置设计时，应进行如下主要计算。1 轴荷分配及质心位置的计算。（1）水平静止时的轴荷分配及质心位置的计算；（2）水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷计算；（3）制动时各轴的最大负荷计算。2 驱动桥主减速器传动比IO的选择计算。3 变速器传动比IG的选择计算。4 动力性能计算。（1）驱动平衡计算；（2）动力特性计算；（3）功率平衡计算。5 汽车燃油经济性计算。汽车稳定行驶时的燃油经济性计算公式Q=gePe/1.02vava=0.377. rr. ne/ig.io式中：Pe汽车稳定行驶时所需发动机功率，KW ge发动机的燃油消耗率，G/KW*H），其值由发动机负荷特性或万有特性得道。 燃油比重，N/L，汽油约为6.957.15， 柴油约为7.948.13。 Q汽车单位行程燃油消耗量，L/100KM。6 汽车不翻倒的条件计算。（1） 汽车不纵向翻倒的条件b/hg（2） 汽车不横向翻倒的条件 B/2 hg式中：B汽车轴距；7 汽车最小转弯直径计算。Rmin=2 I L2+（B+L/tgmax）式中：max汽车前内轮的最大转角。汽车设计技术的发展经历了以下三个阶段1）188640S 经验设计阶段2）50S初60S中期 以科学实验和技术分析为基础的设计阶段3）60S中期现在计算机辅助设计CAD和自动设计AD阶段。 汽车总布置设计 汽车总体设计的任务 根据国家发展汽车工业的方针政策和汽车产品发展规划，考虑市场需求和使用单位的要求，参照同级汽车的国内外资料，对设计任务进行分析研究，按所设计汽车的用途，使用条件，经济条件及生产条件，从全局出发正确选择地整车型式及主要技术参数，各总成结构型式及参数，并进行合理布置，使各总成有机地组合在一起，从而保证所设计的汽车具有良好的技术性能和使用维修方便性。 汽车总体设计的一般程序1） 进行调查研究，制定设计原则2） 选型和制定设计任务书3） 技术设计4） 汽车总装配图的绘制5） 试制 试验 修改和定型 汽车主要技术参数的确定1 汽车质量参数的确定2 汽车主要尺寸的确定3 汽车主要性能参数的确定汽车主要部件的选择及布置