(毕业设计)黄海客货两用车底盘总布置设计毕业论文

本科生毕业设计（论文）摘 要本文对黄海客货两用车进行了底盘总体布置的设计，并对其进行了转向系的运动校核。文中对黄海客货两用车底盘各主要部件进行总体的布置设计以及对相应的参数进行了选取和计算，在此基础上完成了总体布置设计，对汽车底盘布置形式进行了选择，这样就确定了轴数、驱动形式和发动机的安装位置。根据所确定的汽车底盘布置形式，考虑到乘车的舒性以及对载货车的基本性能的要求来进行了汽车主要尺寸参数和性能参数的选取和计算，在此基础上选取并确定了底盘各部件的动力总成、减振器及转向器等。最后参考了同类车型的底盘总布置方案来对黄海客货两用车进行底盘总布置，并绘制了底盘的总布置图。本文在底盘的设计过程中，为了保证汽车驾驶的舒适性和安全性，对转向系的运动干涉问题进行了校核。在分析过程中采用了图解法，对转向系在向左、向右转向时的不同情况进行校核，并测试其合理性，最后的分析结果表明，所设计的转向机构匹配合理，切合实际。关键词：客货两用车；底盘；总布置；运动校核；AbstractThis dissertation is the chassis overall layout design of the HuangHai estate car, and then check the locomotion of the steering system of this bus.This discourse select and count the layout design and the relevant parameter of the chassiss main parts of HuangHai estate car , On the basic of this , we finally finished this layout design , selecting the form of the layout design , and then we need to ensure the number of shafts、the type of drive and the mounted position of engine . And then , with the ensure the form of the chassis overall layout , take into account the comfort of the bus and the basic capability need of the truck car , to select and count the parameter of the main size and the capability . With the basic select and ensure every the chassiss parts , such as power assembly, Shock Absorber, steering and so on. At last consult the chassis layout project of homogeneous model of the car ,to make the layout of the HuangHai estate cars chassis , and protract the chart of the chassis overall layout.On the course of the design of the chassis , in order to make sure the comfort and the safety of the automobilism , we check the interference movement to the steering system . On the course that we use the graphical method, check the different case when the steering system turn left or right . The analysis reault indicate that all the design of the steering systerm are matching with reason and practicableness.Key words：pickup; chassis；layout；check the locomotion目 录第1章 绪论11.1客货两用车发展现状概述11.1.1 客货两用车底盘发展现状11.1.2 客货两用车底盘设计过程21.2本论文研究的内容2第2章 主要参数及各部件的确定42.1底盘设计应满足的基本要求42.2汽车形式的选择42.3汽车主要参数的选择52.3.1汽车主要尺寸参数的确定52.3.2汽车质量参数的确定62.3.3汽车性能参数的确定82.4发动机的选择102.4.1发动机形式的选择102.4.2发动机主要性能指标的选择112.4.3发动机的悬置122.4.4发动机支承点的数目及选择122.5离合器的选择132.6变速器的选择152.7传动轴及万向节的选择162.8后桥的选择172.9转向系的确定182.10制动系的确定192.11悬架的确定192.12车架型式的确定202.13轮胎选择20第3章 总体布置223.1 整车布置的基准线零线的确定223.2发动机的布置233.3传动系的布置233.4转向装置的布置243.5悬架的布置253.6制动系的布置263.7踏板的布置263.8车架总成的布置273.9油箱的布置27第4章 运动校核28第5章 结论30参考文献31致 谢32附 录33IV第1章 绪论1.1客货两用车发展现状概述随着我国汽车工业技术水平的不断发展和完善，客货两用车的技术水平有了很大的进步。首先客货两用车在动力配置方面采用大功率、大转矩、低排放的发动机，并且发动机前置,后轮驱动，这样布置动力总成操纵机构简单。为减轻整车的质量,让整车结构更紧凑,采用膜片弹簧离合器,高速旋转时其性能稳定，膜片弹簧离合器传递的转矩较大而且平稳，结构简单紧凑，操纵轻便,使用寿命长。为减轻驾驶员的工作强度,采用机械式变速器。转向系为整体式动力转向器，动力转向系在降低驾驶员的劳动强度方面有很大的优势，因为客货两用车转向所需力量较大，所以采用液压助力转向系统，转向器为齿轮齿条式。前悬采用扭杆弹簧独立悬架,增加汽车行驶的平顺性和舒适性,使车身底板空载与满载时保持平衡。采用ABS/ASR刹车防抱死装置和防侧滑装置。现在的客货两用车更重视人性化元素，改善乘驾的舒适性成为当今客货两用车的主要特点之一。1.1.1 客货两用车底盘发展现状随着客货车底盘技术的发展和人们对车乘坐舒适性的要求不断提高，提高客货两用车安全性、改善其舒适性成为客货两用车现阶段发展的主要特点，而且客货两用车制造的核心技术在于底盘技术。在动力性方面越来越多的采用大功率、大转距发动机，客货两用车广泛采用柴油发动机并采用增压技术使整车具有较好的燃油经济性。一般来说采用发动机纵向前置，这样采用的发动机功率大，起动较快。前轮采用的是盘式制动系统，后轮采用的是鼓式制动系统，而且装有ABS系统提高了制动的可靠性和安全性。为了提高安全性和舒适性在行车制动方面应采用气压式的行车制动系统并且为了提高其制动效能应采用分路系统。对于排气管和油箱应布置在汽车两侧。由于现代的客货两用车在各个方面加以应用，比如：商务车，乘用车，旅游用车等等，所以在设计过程中，更加重视底盘的整体规划，将客货两用车的底盘设计尽量做到紧凑化，以至充分利用可利用整车的空间，发挥其多样性的优点，从而改善汽车的动力性，燃油经济性，操纵稳定性和平顺性。1.1.2 客货两用车底盘设计过程（1）调查研究与初始决策：选定设计目标，并制定产品设计工作及方针原则。（2）总体方案设计：根据所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想提出底盘设想，即概念设计（concept design）或构思设计。（3）绘制底盘总布置草图，确定底盘主要尺寸、质量参数与性能以及各总成的基本形式。 （4）编写设计任务书。（5）底盘总布置设计。（6）总成设计。（7）试制、试验、定型。1.2本论文研究的内容汽车的性能关键在于汽车底盘总布置的质量，所以，在汽车的设计中汽车底盘总布置设计在整个汽车的设计过程中占有相当重要的地位。客货两用车底盘是由四大系统构成，分别是传动系统、转向系统、制动系统、行驶系统，在对其进行总体的布置时，结合了同类型的客货两用车底盘的布置形式以及市场对客货两用车的需求和现代客货两用车的发展趋势来进行设计，在底盘的设计过程中尽量使其更加紧凑、美观。首先，对于传动系，这里采用了发动机前置后轮驱动，这样的布置轴荷分配比较合理，发动机的接近性也比较好。传动系中的发动机、离合器、变速器连为一体，根据发动机的扭矩来定离合器和变速器的型号，在由传动轴将驱动力传递给后轮的驱动桥。在柴油发动机的布置过程中，对与发动机的悬置问题进行了初步的研究，这里选用三点支承，以致保持发动机在底盘上的平稳性，并有效的减少发动机带来的振动和噪音。对于制动系来说，采用了前轮盘式制动器、后轮鼓式制动器，为了保持汽车制动效能，采用了制动管路的回路系统，采用了气压式的行车制动。对于转向系统，采用了循环球式的转向器。对行驶系统，在转向横拉杆中，采用了双横臂式的扭杆弹簧独立悬架和分段式的横拉杆，为了保证转向系与底盘不发生运动干涉在这里进行了运动校核，保证了汽车行驶的安全性和舒适性，设计表明，所设计的转向系匹配合理，切合实际。通过这样的设计，将底盘的总布置尽量做到布置合理化、完美化。从发展的观点来看，合理的布置将客货两用车底盘设计成多样化，达到了客货两用车用途多样化的功效，并适应市场的需求。基于上述原因，本课题着眼于对客货两用车底盘总布置和设计，论文主要作了以下工作：一、客货两用车的用途客货两用车属于多功能用车，一般都用于商务车、载货用车、旅游等行业用车，在这里黄海客货两用车的实际应用是属于载货车类。客货两用车是一种专门的车型，这种汽车的座位在五座以内，外观、内饰皆相对较为舒适，更适用于经商。所以在底盘设计过程中要注意客货两用车底盘形式的理念化。二、底盘主要参数及部件的确定在主要参数的选择和计算问题上，主要考虑了客货两用车整体的舒适性和的方便性，以及底盘总体布置的难易程度来进行，如果只考虑舒适性的话会给各部件的总体布置带来很大难度。各部件的选择主要考虑到利用国内各汽车部件生产厂的现有资源，可从中选择适合的部件，避免对各部件单独设计以降低生产成本。三、各部件及总成总体位置的确定对于各部件及总成在车架上安装位置的问题，主要考虑到它们之间的工作关系、运动关系、安全因素和对轴荷分配的影响来完成的。如果对上述问题考虑的不周到、全面，将会给整车带来性能上不好的影响及安全隐患。第2章 主要参数及各部件的确定2.1底盘设计应满足的基本要求将客货两用车的底盘设计尽量做到紧凑化，以至充分利用可利用整车的空间以及从汽车造型和减轻质量等方面考虑，对汽车的外形尺寸需予以限制，这样也使得底盘的尺寸得到限制。汽车是一种交通工具，具有在自然环境条件下使用的特点。自然环境变化因素多，有些还没有规律，而且变化范围大，要求汽车能适应变化的环境而且安全的行驶，就必须制定有关法规强制企业执行，这也是工程技术人从事设计工作的依据之一。2.2汽车形式的选择（1）轴数由于客货两用车主要以载货为主，其总质量小于吨的公路运输车，故采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。（2）驱动形式随着汽车载重量的增加，各相关总成也要相应的加大，汽车的自重也要增加，这样会造成42式的汽车单轴的负荷增加，以致于超过公路、桥梁所规定的承载限值。为解决此矛盾，一般采用增加汽车轴数的办法来减少单轴的负荷采用增加轴数的办法，可以提高载重量而不增加单轴负荷，同时还不会增加车箱底板的离地高度，提高通用化、系列化水平，便于生产、降低生产成本等。所以汽车厂家多年来一直都采用这种办法变型出更多品种的汽车。客货两用车主要在城乡道路行驶，其工作条件不稳定，且总质量小于吨，故采用后轮驱动的布置形式。因为这样布置结构简单、布置合理、机动性好、成本低、适合于各种道路使用，是种典型的、成熟的结构型式。（3）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关系和布置特点而言。汽车的使用性能除取决于整车和各总成的有关参数外，其布置形式对使用性能也有重要影响。在此采用发动机前置后轮驱动的形式。这种布置方案的优点是：轴荷分配合理，因而有利于提高轮胎的使用寿命；前轮不驱动，因而不需要采用等速万向节，这有利于减少制造成本；操纵机构简单；采暖机构简单，且管路短，供暖效率高；发动机冷却条件好；上坡行驶时，因驱动轮上的附着力增大，故爬坡能力强；有足够大的货箱空间；因变速器和主减速器分开，故拆装、维修容易；发动机的接近性良好。其缺点是：因为车身地板下方有传动轴，所以地板上有凸起的通道，并使后排坐椅中部坐垫的厚度减薄；汽车的总长，轴距均较长时，整车整备质量增大，同时影响到汽车的燃油经济性和动力性。综上所述，汽车的型式如图21所示。 图2-1 客货两用车的布置形式2.3汽车主要参数的选择2.3.1汽车主要尺寸参数的确定（1）轴距轴距对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。由于是客货两用车，轴距长度一般在之间，这里取。（2）前轮距和后轮距改变汽车轮距会影响货厢或驾驶室内宽、汽车总宽、总质量、侧倾刚度、最小转弯直径等因素发生变化。受汽车总宽不得超过限制，轮距不宜过大。但在选定的前轮距范围内，应能布置下车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动空间。在确定后轮距时，应考虑能布置下发动机等动力总成，考虑两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的间隙。为此，轮距宽度应在规定的轮距之间，这里取前轮距，后轮距。（3）前悬架和后悬架前悬架对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野。在前悬架这段尺寸内要布置下保险杠、转向器，对于载人少的货车，考虑到正面碰撞能有足够多的结构件吸收碰撞能量，保护前排乘员的安全，要求前悬有一定的尺寸。总质量在1.814.0t的货车后悬一般在12002200mm之间。故取前悬架，后悬架。2.3.2汽车质量参数的确定汽车的质量参数包括整车整备质量、载客量、装备质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配等。（1）整车整备质量整车整备质量是指车上带有全部装备，加满燃料、水，但没有装货和载人时的整车质量。整车整备质量对汽车的制造成本和燃油经济性有影响。客货两用车的整备质量可按每人占汽车整备质量的统计平均值估计。客货两用车发动机排量2.5V4.0，人均整备质量值在人，这里取人均整备质量值为人。由于客货两用车的载人数一般定为5人，故汽车的整车整备质量为：。（2）载质量由于是客货两用车，商用货车载质量的确定，首先应与企业商品规划符合，其次要考虑到汽车的用途和使用条件。原则上，货流大、运输长或矿用自卸车应采用大吨位货车以利降低运输成本，提高效率；对货源变化频繁、运距短的市内运输车，宜采用中、小吨位的货车比较经济。因此，客货两用车取= 0.39t。（3）汽车的总质量汽车的总质量是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。商用货车的总质量由整备质量、载质量和驾驶员以及随行人员质量三部分组成。其中，乘员和驾驶员每人质量按计，于是有： （21）式中，为包括驾驶员及随行人员数在内的人数，应等于座位数。（4）轴荷分配汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示汽车的，它对汽车的牵引性、通过性、制动性、操纵性和稳定性等主要使用性能以及轮胎的使用寿命都有很大的影响。汽车的布置型式对轴荷分配影响较大，例如对载货汽车而言，长头车满载时的前轴负荷分配多在28上下，而平头车多在3335。对轿车而言，前置发动机前轮驱动的轿车满载时的前轴负荷最好在55以上，以保证爬坡时有足够的附着力；前置发动机后轮驱动的轿车满载时的后轴负荷一般不大于52；后置发动机后轮驱动的轿车满载时后轴负荷最好不超过59，否则，会导致汽车具有过多转向特性而使操纵性变坏。在确定轴荷分配时也要考虑到汽车的使用条件。对于常在较差路面上行驶的载货汽车，为了保证其在泥泞路面上的通过能力，常将满载前轴负荷控制在2627，以减小前轮的滚动阻力并增大后驱动轮的附着力。对于常在潮湿路面上行驶的后驱动轮装用单胎的42平头货车，空载时后轴负荷应不小于41，以免引起侧滑。轴荷分配对前后轮胎的磨损有直接影响。为了使其磨损均匀，对后轮装单胎的双轴汽车，要求其满载时的前后轴荷分配均为50，而对后轮为双胎的双轴汽车，则前后轴荷可大致按13和23的比例处理。在确定汽车的轴荷分配时，还要考虑汽车的静态方向稳定性和动态方向稳定性。根据理论分析，汽车质心位置到汽车中性转向点的距离s对汽车的静态方向稳定性有决定性的影响。这个距离可由下式计算得到：式中 ，分别为汽车质心离前、后轴的距离。和取决于轴荷分配，；两个前轮的轮胎侧偏刚度之和，60000N/rad；后轮的轮胎侧偏刚度之和，60000N/rad；汽车全部轮胎的总侧偏刚度之和，120000N/rad；当s0时，亦即当L1Ca1L2Ca20时，汽车具有过度转向特性。此时存在着一个临界车速，低于此车速时，汽车的行驶时稳定的，高与此车速，则汽车就不能稳定行驶。在汽车设计时一般希望汽车具有适度的不足转向特性。为此，要很好地匹配上述参数，使L1Ca1L2Ca20汽车动态方向稳定性的条件是式中，K稳定性因素； v汽车车速，m/s； L轴距，m。由于黄海客货两用车属于乘用车，乘用车采用后轮驱动单胎，所以满载时前轴载荷在之间，后轴载荷在之间；空载时前轴载荷在之间，后轴载荷在之间。这里只考虑满载时最大总质量轴荷的分配，故前轴轴荷取，占最大总质量的；后轴轴荷取，占最大总质量的。2.3.3汽车性能参数的确定（1）动力性参数汽车动力性参数包括最高车速、加速时间、上坡能力、比功率和比转矩等。1）最高车速货车的最大总质量1.8，最高车速应在之间。考虑到所设计的客货两用车其最大总质量为2.495t，故取。2）加速时间汽车在平直的良好路面上，从原地起步开始以最大加速度加速到一定车速所用去的时间，称为加速时间。对于的汽车，加速时间常用加速到所需的时间来评价，如发动机排量大于1.6L的乘用车，此值一般为;发动机排量小些的乘用车为。黄海客货两用车的排量是3.2L，加速时间取13s。3）爬坡能力用汽车满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数来表示汽车的爬坡能力。通常要求货车能克服坡度，即。汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡道的分力表现为汽车坡度阻力，即，其中。如图示，最大爬坡度图2-2 爬坡度示意图由于一般道路坡度小，故，所以坡度阻力为： （23）上坡时的滚动阻力，由于坡度阻力与滚动阻力均是与道路有关的阻力，而且与汽车重力成正比，故把这两种阻力合在一起称作道路阻力，以表示。则： （24）当不大时，则 （25）查得： 令，称为道路阻力系数，则有。4）比功率和比转矩比功率是评价汽车动力性能如速度性能和加速性能的综合指标，比转矩则反映了汽车的比牵引力或牵引能力。在比较各国车型的比功率时，应考虑到各国内燃机功率测定标准的差异。为了保证载货汽车在高速公路上的速度适应性，有些国家对汽车的比功率值有所规定。比功率是汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比，即。比功率大的汽车加速性能、速度性能要比比功率小的汽车好。比转矩是汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比，即。它能反映汽车的牵引能力。（2）汽车最小转弯直径转向盘转至极限位置时，汽车外转向轮轮辙中心在支承平面上的轨迹的直径，称为汽车最小转弯直径。客货两用车的排量2.5时，最小转弯直径应在之间，这里取最小转弯直径。（3）通过性几何参数底盘设计要确定的通过性几何参数有：最小离地间隙、接近角、离去角等。由于车型为后桥驱动的客货两用车，所以的值应在之间，应在之间，应在之间。这里取，（4）制动性参数汽车制动性是指汽车在制动时，能在尽可能短的距离内停车且保持方向稳定，下长坡时能维持较低的安全车速并有在一定坡道上长期驻车制动的能力。故在选择制动器时应满足表21的制动性能要求。表21 客货两用车行车制动和应急制动性能要求车辆类型行车制动应机制动制动初车速制动距离FMDD试车道路宽度踏板力制动初车速制动距离FMDD操纵力客货两用车满 载手脚空 载2.4发动机的选择2.4.1发动机形式的选择根据发动机使用的燃料不同，因排放对环境造成的污染、使用可靠度、耐久性、动力性、接近性、发动机的冷却性能及整车的供暖性等因素，发动机的形式采用前置直列式四缸、水冷式柴油发动机。2.4.2发动机主要性能指标的选择（1）发动机最大功率和相应转数根据所设计汽车应达到的最高车速（），用下试估算发动机最大功率 （26）式中，为发动机最大功率（）；为传动系效率,对驱动桥采用单级主减速器的汽车可取为；为汽车总质量（）；为重力加速度（）；为空气阻力系数，客货两用车取；为滚动阻力系数，；为汽车正面迎风面积。根据上述条件选取的参数如下：,， 最大功率对应转数的范围如下：柴油机的值在之间。于是可根据（26）得：其相应转数为：在实际工作中，还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有功率。汽车比功率 （27）跟据（27）式计算出汽车比功率。（2）发动机最大转矩 用下式确定 （28）式中，为最大转矩（）；为转矩适应系数，一般在之间；为发动机最大功率（）；为最大功率转数（）。这里选取。由（28）得：由于客货两用车属于多功能乘用车，故在载人或载物过多时其最大总质量会大于额定值。在这种情况下为了保证其动力性，选择发动机时应考虑留有较大的功率余量，以保证在超载时能正常行驶。所以选用的发动机功率应小于。考虑到整车的动力性、经济性、环保性等因素及国内发动机制造厂现生产的发动机种类和型式，选用大连道依茨柴油发动机，型号为CA4DC2-10E3，直列四缸四冲程、水冷式柴油发动机，其最大功率/3600r/min，最大扭矩/2000r/min。2.4.3发动机的悬置汽车是多自由度的振动体，并受到各种振源的作用而发生振动。发动机就是振源之一。现代的发动机是采用弹性支承安装的，称之为发动机的悬置系统。如不采用弹性元件而直接将发动机布置在汽车车架上，当汽车行驶在不平坦路面上将导致机身由于车架的变形、冲击而破坏，而且还有来自发动机与车架与车身产生的噪音。所以，在这里采用了发动机悬置系统。其功用是：（1） 允许身架或车身扭转而不致给车身造成过大的残余应力，并防止给装置造成过大的应力变形，特别是四点支撑式结构。（2） 减少由发动机震动产生的噪音，并减少声波的传输。（3） 防止由发动机振动引起的人体不舒适和疲劳。（4） 防止部件的疲劳、损坏或误操作，如散热器、仪表等。考虑到悬置元件的结构和整车的制造成本，拟选用金属板与橡胶块组合的橡胶悬置作为发动机的悬置元件。2.4.4发动机支承点的数目及选择发动机的悬置系统多采用三点或四点，新式的发动机在风扇端设计两个支承点，在飞轮端放置一个到两个，这主要是根据发动机的类型和前后承载重量以及激振力情况而定的。三点支承的优点是：不管汽车怎样颠簸、跳动，它总能保证各支撑点处在一个平面上，这就大大改善了机体的受力情况。目前，很多汽车发动机即使是采用了四点支承也力求，将飞轮端的两点尽量靠近，以达到三点支承的效果。在这里选用的是三点支承的发动机悬置系统，因为是客货两用车，发动机的重量、体积较大货车要小。对于传动系的来说，发动机、离合器、变速器连为一体，在一个整体中进行，悬置系统布置。在变速器端放置一个支点，传动系前方承载质量较大，所以前方放置两个支点。如图为2-3为汽车传动系的弹性悬置，在这里体现了其各个支承点的布置情况。图2-3汽车发动机的弹性悬置2.5离合器的选择离合器在机械传动中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机连接的总成。目前广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它的功用是：在汽车起步时将发动机与传动系平顺的接合，使汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中齿轮之间的冲击，便于换挡；在工作中受到大的动载荷时保护传动系，防止其受过大的载荷。离合器在选择时应满足以下基本要求：1）在任何行驶条件下，即能可靠地传递发动机的最大扭矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载。2）接合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。3）分离时要迅速、彻底。4）从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。5）应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长使用寿命。6）应避免和衰减传动系的扭转振动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声的能力。7）操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。8）作用在从动盘上的总的压力和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。9）具有足够的强度和良好的动平衡，以保证工作可靠、使用寿命长。此外，离合器应力要求设计的结构应简单、紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便。为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时应大于发动机的最大转矩3，即 （29）式中，为离合器的摩擦力矩；为发动机最大转矩；为离合器的后备系数，最大总质量为小于6t的商用车的后备系数在，这里取。所以由（29）可确定离合器的摩擦力矩为离合器的静摩擦力矩为： （210）式中，为摩擦面的静摩擦因数，一般取，这里取；为压盘施加在摩擦面上的工作压力；为摩擦片的平均摩擦半径；为摩擦片面数，单片离合器的。摩擦片外径可根据发动机最大转矩按如下经验公式选用 （211）式中，为直径系数，对于最大总质量为t的商用车,采用单片离合器, 取值范围为则。则由（211）可算出：故查汽车设计手册，取 ，取 。由于 ，于是由下式求得：再根据（210）求出：根据以上计算的离合器摩擦力矩、工作压力、摩擦片尺寸，再考虑到整车生产成本及与相应的部件匹配问题，选用单片、膜片弹簧离合器4，膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，通风散热好，使用寿命长。型号为,广东新亚离合器有限公司。2.6变速器的选择变速器是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。变速器的选择应满足以下要求：1）保证汽车有必要的动力性和经济性。2）设置空挡，用来切断发动机的动力向驱动轮的传输。3）设置倒挡，使汽车能倒退行驶。4）设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。5）换挡迅速、省力、方便。6）工作可靠。汽车在行驶过程中，变速器不能有跳挡、乱挡以及换挡冲击等现象出现。7）变速器应当有高的工作效率。8）变速器的工作噪声低。除此以外，变速器还应满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。一般乘用车变速器多采用个挡，这里采用五挡变速器。而五挡变速器的最高挡通常是指直接挡，传动比为。最低挡传动比则要考虑汽车的最大爬坡度、驱动轮与路面间的附着力、主减速比和驱动轮的半径及所要达到的最低稳定行驶车速等。考虑到以上的要求及国内变速器生产厂家的生产情况，拟选用5挡机械式变速器，为减轻驾驶员的工作强度，变速器带同步器，其型号为，其允许输入的最大扭矩为255N.m产品传动比如下：一挡为，二档为，三挡为，四挡为，五挡为，倒挡为。2.7传动轴及万向节的选择传动轴有万向节、轴管及其伸缩花键等组成，它主要用于工作过程中相对位置不断变化的两根轴间传递转矩和旋转运动。传动轴的选择应满足一下要求：1）保证所连接的两轴的夹角及位置在一定范围变化时，能可靠而稳定地传递动力。2）保证所连接的两轴尽可能等速运转。3）传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。采用两个十字轴万向节并把与传动轴相连的两个万向节布置在同一平面内，且使万向节的夹角，则可使处于同一平面内的输出轴与输入轴等角速旋转。图2-4 双十字轴万向节的等速传动条件十字轴万向节两轴的夹角a不宜过大，当a由4增至16时，滚针轴承寿命将下降至原寿命的1/4。考虑到传动轴的结构、强度、耐久性、传动效率、整车成本，拟选用东风汽车传动轴有限公司生产的型号为，型式为开式、两节十字传动轴。2.8后桥的选择后桥位于传动系的末端，其基本功能首先是增扭、降速，改变转矩的传递方向，并将转矩合理地分配给左、右驱动轮；其次，驱动轮还要承受作用于路面和车架之间地垂直力、纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩。由于是后轮驱动，故后桥为驱动桥。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和桥壳组成。驱动桥地选择应满足一下要求：1）选择适当的主减速比，保证给定条件下的动力性和经济性。2）外廓尺寸小，保证汽车有足够的离地间隙，。3）齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。4）在各种载荷和工况下有高的传动效率。5）具有足够的强度和刚度；质量尽可能小。6）与悬架导向机构运动协调。7）结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修、调整方便。（1）驱动桥型式的选择前面提到驱动桥采用非独立悬架，所以应采用非断开式驱动桥。非断开驱动桥具有结构简单，成本低，工作可靠等优点，故采用江铃底盘公司生产的JD013，整体式驱动桥。（2）主减速器的选择主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。由于单级减速成本低、结构简单，而双曲面齿轮具有一下优点：传动比较大；较高的齿轮强度及较大的主动齿轮轴和轴承刚度；从动齿轮的尺寸小；运转更平稳；齿轮的弯曲强度大；齿面间接触应力小；齿数少，有利于增大传动比；有利于汽车的整体布置。故主减速器选用单级减速，双曲面齿轮。（3）半轴形式的选择半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为半浮式、浮式、和全浮式三种。因为3/4浮式半轴即受扭矩又受弯矩，这种半轴一般都应用在轿车和轻型货车上且危险截面位于半轴与轮毂相配表面内端，所以在这里选用了3/4式半轴。综上所述，后桥选用江铃底盘公司生产的JD013型，整体式，单级减速、双曲面齿轮，3/4式浮式后桥，其主减速比为。2.9转向系的确定转向系是用来保持或者改变汽车方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。确定转向系时应满足以下要求：1)汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。2）汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。3）汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有摆动。4）转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。5）保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。6）操纵轻便。7）转向轮碰到障碍物后传给转向盘的反冲击力要尽可能小。8）转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。9）在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。10）进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。（1）前轴前轴主要安装转向轴和转向杆系，前轴不能与转向装置发生运动干涉，并有应有一定的刚度、强度，能承载整车一部分的质量载荷。考虑到结构、耐久性、可靠性及整车成本，由于是布置中所选用四缸直列的柴油发动机，故选用山东天润曲轴有限公司生产的型前轴，整体工字断面前轴。（2）转向器的选择转向器的作用是将转向盘的转动按一定比例转化成转向轮的偏转。考虑到结构、传动效率、体积、工作强度及整车成本，选用佛山市恒威汽车动力转向器有限公司生产的WP0003-1027型，整体式动力转向器。为保证整车的直线行驶性及自动回正能力，拟定转向轮最大转角（内/外）为/。前轮定位的主要参数如下：主销后倾角，主销内倾角，前轮外倾角，后轮外倾角，前束。2.10制动系的确定制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停留在原地或坡道上。制动系至少要有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。确定制动系时应满足以下要求：1）具有足够的制动效能。2）工作可靠。3）在任何速度下制动时，汽车都不应丧失操纵性和方向稳定性。4）防止水和污泥进入制动器工作表面。5）制动能力的热稳定性良好。6）操纵轻便，并具有良好的随动性。7）制动时，制动系产生的噪声尽可能小，同时力求减少散发出对人体有害的石棉纤维等物质，以减少公害。8）作用滞后性应尽可能好。9）摩擦衬片应有足够的使用寿命。10）摩擦副磨损后，应有能消除因磨损而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙机构。11）当制动驱动装置的任何元件发生故障并使其基本功能遭到破坏时，汽车制动系应有影响或光信号等报警提示。由于客货两用车行驶环境不稳定，道路的不同，制动器使用频率较大，故在选择时应考虑制动器的制动效能稳定性、耐久性、工作可靠性、制动时操纵性和方向稳定性、热稳定性、环保性及整车成本。所以选用型式为后轮为鼓式，带自动调节装置；行车制动系为双回路系统，液压制动，制动管路布置型式为II型回路，为弥补制动力不足的问题加装了真空助力式液压伺服系统。为提高汽车在湿、滑路面行驶的安全行，制动系中还应加装防爆死系统,起到防止测滑的作用。2.11悬架的确定悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把悬架与车轴弹性地连接起来。悬架由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器组成。确定悬架时应满足以下要求：1）保证汽车有良好的行驶平顺性。2）具有合适的衰减振动的能力。3）保证汽车具有良好的操纵稳定性。4）汽车制动或加速时，要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适。5）有良好的隔声能力。6）结构紧凑、占用空间尺寸要小。7）可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。客货两用车通常采用前轮为独立悬架，后轮采用非独立悬架设计，这种悬架设计时注意到了，悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过4.0mm，轮距变化大会引起轮胎早期磨损，并且前轮参数要有合理性的变化特性，前轮不应产生纵向加速度。汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小。在0.4g侧向加速度下，车身侧倾角，并使车轮与车身的倾斜同向，以增加不足转向效应。制动时，应使车轮与车身有倾斜同向，以增加不足转向效应。后悬架均采用纵置钢板弹簧。这种悬架型式对后桥，则增加了汽车过多转向趋势。一般将后悬架纵置钢板弹簧的前部吊耳位置布置的比后部吊耳低，于是悬架的瞬时运动中心位置降低，结果后桥轴线的偏离不再使汽车具有过多转向的趋势。根据以上特点，考虑到汽车的工作性质、舒适性以及整车的性能选择前悬为独立悬架，前悬采用了扭杆弹簧式双横臂独立悬架；考虑到结构、尺寸，工作可靠性，耐久性及整车成本，后悬架选用钢板弹簧配双向作用筒式减振器及横向稳定杆，钢板弹簧数量为片。2.12车架型式的确定车架主要作用是搭载汽车各总成与部件，是整个汽车的基体。它承受汽车额定装载质量，车内外的各种载荷，克服行驶或静止时车身的变性，故要有很大的刚度和强度才能保证。在这里车架型式选为边梁式车架，其弯曲刚度比较大，而当承受扭矩时，各部分同时产生弯矩和扭矩，在中、客货两用车有所采用。这里纵梁为槽形梁，中部为桁架结构5。横梁采用4根。2.13轮胎选择（1）轮胎与车轮应满足的基本要求汽车的轮胎与支撑它的车轮是汽车的重要部件，其功能为：支承汽车质量并承受路面的垂向反力；对行驶中驱动或制动的汽车产生并承受路面的驱动力或制动力；对转弯或受有侧向力行驶的汽车产生并承受路面的侧向反力使汽车沿预定方向行驶；吸收或减小汽车通过不平路面时产生的动载荷和振动等。轮胎及车轮对汽车的许多重要性能，包括动力性、经济性、通过性、操纵稳定性、制动性及行驶安全性和汽车的承载能力都有影响。所以要满足以下要求：有足够的负荷能力和速度能力；较小的滚动阻力和行驶噪声；良好的均匀性和质量平衡性；耐磨损、耐老化、抗刺扎和良好的气密性；质量小、价格低、拆装方便、互换性好。（2）轮胎的选用5为了提高汽车的动力因数、降低汽车及其质心的高度、减小非簧载质量，对公路用车在其轮胎负荷系数以及汽车离地间隙允许的范围内应尽量选取尺寸较小的轮胎。采用高强度尼龙帘布轮胎可使轮胎的额定负荷大大提高，从而使轮胎直径尺寸也大为缩小。采用子午线轮胎，其选用的型号为215/70R15C，其半径为。第3章 总体布置在初步确定汽车的载人载货量、驱动形式、车身形式、发动机形式等以后，要深入做更具体的工作，包括绘制总布置图，并校核初步选定的各部件结构和尺寸是否符合整尺寸和参数的要求，以寻求合理的布置方案。3.1 整车布置的基准线零线的确定确定整车的零线、正负方向及标注方式，均在汽车满载时进行，并且绘图时应将汽车前部绘在左侧。（1）车架上平线：纵梁上翼面较长的一段平面或者承载式车身中部地板或边梁的上翼面在侧视图上的投影线。它作为标注垂直尺寸的基准线，向上为“+”、向下为“-”，该线标记为z/0。（2）前轮中心线：通过左、右前轮中心，并垂直车架平面线的平面，在侧视图和俯视图上的投影线。它作为标注纵向尺寸的基准线，向前为“-”，向后为“+”，该线标记为x/0。（3）汽车中心线：汽车纵向垂直对称面在俯视图和前视图上的投影先。用它作为标注横向尺寸的基准线，向左为“+”，向右为“-”，该线标记为y/0。（4）地面线：地面线在侧视图和前视图上的投影线。此线是标注汽车高度、接近角、离去角、离地间隙和货台高度等尺寸的基准线。（5）前轮垂直线：通过左右前轮中心，并垂直于地面的的平面，在侧视图和俯视图上的投影线。此线用来作为标注汽车轴距和前悬的基准线。当车架和地面平行时，前轮垂直线和前轮中心线重合。图3-1 整车总布置图坐标系上述的、三条线，统称为三个方向的零线。在绘制总布置图时，先确定零线的位置。一般是从侧视图上开始，根据整车的前悬及车架上表面至地面的高度，确定X和Z坐标线的交点，然后通过该点画一水平线和一垂直线，分别代表和。需要时可画出网格线，间距为200mm或400mm，便于绘图时坐标点的换算或量取。俯视图和前视图坐标线的画法可照此法处理，但须保证X、Y、Z三个坐标线互相垂直。3.2发动机的布置（1）发动机的上下位置由于是发动机前置，所以发动机的上下位置对离地间隙和发动机罩高度有影响。发动机高度位置初步确定之后，风扇和散热器的高度也随之而定，要求风扇中心与散热器几何中心相重合。为了保证空气的畅通，散热器中心与风扇中心之间应有不小于间隙。发动机罩与发动机零件之间的间隙不得小于。（2）发动机的前后位置发动机的前后位置会影响汽车的轴荷分配、乘用车前排座位的乘坐舒适型、传动轴的长度和夹角。发动机与前围之间必须留有足够的间隙，以防热量传入驾驶室和保证零部件的安装；离合器壳和变速器应能同时拆下，而无需拆卸发动机的固定点。（3）发动机的左右位置发动机曲轴中线在一般情况下与汽车中心线一致。这对底盘承载系统的受力和对发动机悬置支架的统一有利。3.3传动系的布置根据总布置草图中所确定的发动机、前轴以及前轮的相互位置关系、发动机总成、散热器位置、一起在总布置图中进行细化、准确定位，最后确定其坐标位置。 布置时要注意以下几点： （1）油底壳与前轴的最小跳动距离； （2）油底壳与横拉杆的间隙，除前轴垂直跳动量外，还要考虑制动时由于前簧的S变形而造成前轴向前有一转角(约34)所要求的额外间隙。特别是驱动桥的传动轴与油底壳或附近的横梁等零件的间隙也应如此。（3）散热器与风扇的位置关系。一般风扇至散热器芯部表面至少留40mm以上的间隙。风扇中心与散热器芯部中心可以对齐，或者高于芯部中心，但风扇不要超过上水室下边，这样的布置冷却效果差； （4）曲轴中心线与车架上表面零线，有一前高后低的夹角(约25)，一般取3左右。目的是能使汽车在满载状态时，传动系的轴线互相之间夹角最小，甚至从前至后成为一条直线，以提高万向节的传动效率和减少磨损；（5）满载时传动轴的正常夹角在4以下最好，希望不超过8。越野车的传动夹角可达11多。有条件时，驱动桥自身可以倾斜一个角度，以便满足传动轴的等角速运转，或减小传动轴的夹角；3.4转向装置的布置（1）转向盘的位置转向盘位于驾驶员座椅的前方，为保证驾驶员能舒适地转向操作，应注意转向盘平面与水平面之间地夹角，并以取得转向盘前部盲区距离最小为佳，同时转向盘不能影响驾驶员观察仪表，转向盘周围还应有足够地空间。由于转向盘的位置还影响到驾驶员操纵的方便性，所以转向盘与驾驶员座椅的位置如图32所示。图3-2 转向盘与座椅位置关系根据上图，作为客货两用车，各部位尺寸如下：在之间，在之间，在之间，在之间，在之间。（2）转向器的位置由于前悬架采用扭杆弹簧悬架，为了避免悬架运动与转向机构运动出现不协调现象，应将转向器布置在扭杆弹簧悬架的中间。因转向器固定在车架上，其轴线常与转向盘中心线不在一条直线上，为此用万向节和转向轴将它们连接起来。客货两用车采用一个万向节。转向轴在水平面内与汽车中心线之间地夹角不得大于。转向摇臂与纵拉杆和转向节臂与纵拉杆之间地夹角，在中间位置时应尽可能布置成接近直角，以保证有较高地传动效率。（3）转向器的布置的要求转向系统的布置，主要是保证驾驶员操纵轻便、舒适，并使汽车具有较高的机动性和灵敏度，转弯时减少车轮的侧滑，减轻转向盘上的反冲力和有自动回正作用。转向机及转向柱的固定要牢靠，角度及转向盘的高度位置应保证驾驶员操作灵便，手臂没有被架高的感觉，抬腿蹬踏板时不碰转向盘。 拉杆必须有足够的刚度，特别是弯拉杆，要保证没有弹性变形。在前轮左右最大转角区间内，各节点不能出现发卡，磨擦现象，拉杆之间不能出现死角，在转向过程当中传动比的变化应尽量小。在系列车型设计当中，由于轴距的变化会影响梯形底角的变化，在实际生产中，这种细小的变动很难处理，管理上容易出现误装或错装，生产也不好安排，为此就应在设计时回避这一误区。转向梯形的确定，以系列车型中，产量最大的、或轴距居中的车型、亦可两者兼顾后决定以某一车型为基础设计其转向梯形，其它车型直接乘用，这样便于组织生产和发展变型车；对使用影响也不大。在纵置板簧的布置中，转向垂臂的球头中心应与板簧的跳动中心重合或接近，上节臂的球头中心应与主片的高度相差，这样可以减少车轮跳动时的干涉量，紧急制动时的干涉跑偏问题。转向盘的高度、转向柱的角度固定方式等可与车身总布置共同商定，亦可在1：1的内模型内确定，并与脚踏板和坐椅一同考虑。3.5悬架的布置由于客货两用车前悬采用了双横臂式扭杆弹簧独立悬架，其布置在两前轮之间，前轮外倾角为1，避免前悬与车轮发生运动干涉。悬架的扭杆固定在车架上。后悬则采用的是纵置的钢板弹簧，钢板弹簧布置在车架于车轮之间并布置与纵梁外侧。板簧的支架应尽量减少悬臂的长度，以求在较小尺寸和质量的前提下，获得较大的强度和刚度。后板簧的布置应做到前低后高，亦可获得不足转向。减振器应尽量布置成垂直状态，以最大限度地利用其有效行程和减少偏差。若空间不允许，也可斜置。布置时应注意下支点的离地高度，后减振器的上支点不应高出车架上表面太高。3.6制动系的布置汽车上应配有行车制动系统、驻车制动系统、应急制动功能，三者可以独立、亦可互相联系，当某二者失灵(踏板或制动阀除外)，另一系统仍具有应急的制动功能。应急制动的操作必须方便可靠，它可与行车制动或驻车制动的操纵机构结合，但三者不能合在一起。对于驻车制动，要求它必须通过机械装置把工作部件(制动器)锁止，解除也应方便可靠。整车设计人员要与总成设计人员共同商定，选择行车和驻车制动器的方案、制动操纵方式及驱动机构的型式、结构和布置。踩下制动器踏板所需的力量比踩下油门踏板要大得多，因此，制动踏板应更靠近驾驶员，并要做到操纵轻便。布置制动管时要注意安全可靠，整齐美观，防止管子腐蚀。为了提高制动工作的可靠性，应采用分路系统，这里采用双回路、气压式行车制动系统，当部分管路失效后，其余部分仍有至少30的制动效能。气压行车制动的起优点是操纵轻便，工作可靠，不易出故障，维修保养方便。承载质量在6t以下的客货两用车采用的是真空伺服制动，其采用的是一轴对一轴型，前轴制动器与后桥制动器各用一个回路。这种形式比较简单，可与单轮缸鼓式制动器配合使用，成本较低，在乘用车用的比较广泛。其布置形式见图3-3图3-3 分路系统3.7踏板的布置离合器踏板、制动踏板和油门踏板，布置在地板凸包与车身内壁之间。油门踏板一般比制动踏板稍低，要求油门踏板与制动踏板之间留有大于一只完整鞋底宽度的距离。因汽车行驶时要不停踩油门踏板，所以踩下时要轻便。为了操纵方便，油门要布置成朝外转的样子，踏板的布置如图34所示。离合器踏板所占空间 制动踏板所占空间 油门踏板所