汽车设计课程设计(货车)

11 某型平头货车总体设计 1 沈阳航空工业学院 课 程 设 计 说明书 课程名称 汽车设计课程设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 6406110 学 号 200604061345 姓 名 刘大慧 指导教师 王文竹 22 某型平头货车总体设计 2 目 录 1 汽车的总体设计 1 1 1 汽 车 总 体 设 计 的 特 点 1 1 2 汽 车 总 体 设 计 的 一 般 顺 序 1 1 3 布置形式 3 1 4 轴数的选择 4 1 5 驱动形式的选择 4 2 载货汽车主要技术参数的确定 5 2 1 汽 车 质 量 参 数 的 确 定 5 2 1 1 汽车载荷质量的确定 5 2 1 2 整车整备质量的预估 5 2 1 3 汽车总质量的确定 5 2 1 4 汽车轴数和驱动形式的确定 5 2 1 5 汽车的轴荷分配 5 2 2 汽 车 主 要 尺 寸 的 确 定 6 2 2 1 汽车轴距 L 确定 6 2 2 2 汽车的前后轮距 B1 和 B2 6 2 2 3 汽车前悬 Lf 和后悬 LR 的确定 33 某型平头货车总体设计 3 6 2 2 4 汽车的外廓尺寸 6 2 3 汽车主要性能参数的确定 7 2 3 1 汽车动力性参数的确定 7 2 3 2 汽车燃油经济性参数的确定 7 2 3 3 汽车通过性性参数的确定 8 2 3 4 汽车制动性参数的确定 8 3 载货汽车主要部件的选择和布置 9 3 1 发动机的选择与布置 9 3 1 1 发动机型式的选择 9 3 1 2 发动机主要性能指标的选择 9 3 2 轮胎的选择 11 3 3 离合器的选择 11 3 4 万向传动轴的选择 11 3 5 主减速器的选择 11 4 总体布置的计算 13 4 1 轴荷分配及质心位置计算 13 4 1 1 水平静止时的轴荷分配及质心位置计算 13 4 1 2 水平路面汽车满载行驶时各轴的最大负荷计算 15 4 1 3 制动时各轴的最大负荷计算 16 4 2 驱动桥主减速器传动比 i 的选择 44 某型平头货车总体设计 4 16 4 3 变速器传动比的选择 17 4 3 1 变速器一档传动比 的选择 1gi 17 4 3 2 变速器档数和各档传动比的选择 17 5 汽车动力性及燃油经济性计算 19 5 1 汽车动力性能的计算 19 5 1 1 驱动平衡的计算 19 5 1 2 动力特性的计算 21 5 2 功率平衡计算 23 5 3 汽车燃油经济性的计算 24 5 4 汽车不翻倒的条件计算 26 5 4 1 汽车不纵向翻倒的条件计算 26 5 4 2 汽车不横向翻倒的条件 26 5 5 汽车的最小转弯半径 26 总结 28 参考文献 29s 55 某型平头货车总体设计 5 摘 要 汽车是由动力装置 地盘车身 电器及仪表等部分组成 是载送人员和货物运输 的工具 而汽车设计的课程设计则是应用汽车设计的基本理论 通过辅助课程机械制 图 画法几何 机械设计等来解决实际问题 是一丛综合性很强的课程设计 本次课 程设计完成的任务是对规定部分参数的货车设计 以便在工厂进行批量生产 本说明书是在满足设计要求的前提下 首先是对于总体设计的分析 并制定了详 细的设计步骤 在对发动机的选取过程中 进行了较细致的分析 而对于主要技术参 数的确定 则给出了明确的公式和合理的依据 尤其是对各部件的质量分配及质心位 置的确定 都是在不断演算与尝试改进中得以完成的 同时对于主要性能参数 采用 图表形式 一目了然 便于分析综合 在进行说明书的编写过程中 参阅了大量的有关资料和设计手册 在说明书中都 有详细的体现 关键词 汽车设计课程设计 主要技术参数 总体布置 66 某型平头货车总体设计 6 11 某型平头货车总体设计 第 1 页 1 汽车的总体设计 1 1 汽车总体设计的特点 汽车的总体设计是汽车设计工作中最重要的一环 它对汽车的设计的质量 使用 性能和在市场上的竞争力有着决定性的影响 因为汽车性能的优劣不仅与相关总成及 部件的工作性能有密切关系 而且在很大程度上还取决于有关总成及部件间的协调与 参数匹配 取决于汽车的总体布置 1 2 汽车总体设计的一般顺序 1 调查研究与初始决策 其任务是选定设计目标 并制定产品设计工作方针及设 计原则 调查研究的内容应包括 老产品在服役中的表现及用户意见 当前本行业与 相关行业的技术发展 特别是竞争对手的新产品与新技术 材料 零部件 设备和工 具等行业可能提供的条件 本企业在科研 开发及生产方面所取得的新成果等等 它 们对新产品设计是很有价值的 2 总体方案设计 其任务是根据领导决策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移车设想 因此又称为概念设计或构思设计 为此要 绘制不同的总体方案图 比例为 1 10 供选择 在总体方案图上进行初步布置和分 析 对主要总成只画出大轮廓而突出各方案间的主要差别 使方案对比简明清晰 经 过方案论证选出其中最佳者 3 绘制总布置草图 确定整车主要尺寸 质量参数与性能指标以及各总成的基本 型式 在总布置草图上要较准确地画出各总成及部件的外形和尺寸并进行仔细的布置 对轴荷分配和质心高度作计算与调整 训便较准确地确定汽车的轴距 轮距 总长 总宽 总高 离地间隙 货厢或车身地板高度等 并使之符合有关标准和法规 进行 性能计算及参数匹配 4 车身造型设计及绘制车身布置图 绘制不同外形 不同方向 不同色彩的车身 外形图 制作相应造型的 1 10 整车模型 从中选优后再制作精确模型 经征求意见 工艺分析评审及风洞试验后作进一步修改 审定后用三坐标测量仪测量车身模型坐标 点 5 编写设计任务书 作为对以后的设计 试验及工艺准备的指导和依据 其内容 常包括 任务来源 设计原则和设计依据 产品的用途及使用条件 汽车型号 承载 22 某型平头货车总体设计 第 2 页 容 33 某型平头货车总体设计 第 3 页 量 布置型式及主要技术指标和参数 包括空车及满载下的整车尺寸 轴荷及性能参 数 有关的可靠性指标及环保指标等 各总成及部件的结构型式和特性参数 标准化 通用化 系列化水平及变型方案 拟采用的新技术 新结构 新装备 新材料和新工 艺 维修 保养及其方便性的要求 续驶里程 生产规划 设备条件及预期制造成本 和技术经济预恻等 有时也加进与国内外同类型汽车技术性能的分析和对比等 有的 还附有汽车总布置方案草图及车身外形方案图 6 汽车的总布置设计 其主要任务是根据汽车的总体布置及整车性能提出对各总 成及部件的布置要求和特性参数等设计要求 协调整车与总成间 相关总成问 总成 与有关部件间的布置关系和参数匹配关系 使之组成一个在给定使用条件下的使用性 能达到最优并满足设计任务书所要求的整车参数和性能指标的汽车 其具体工作有 l 绘制汽车总布置图 它是在总布置草图和各总成 部件设计的基础上用 1 1 或 1 2 的比例精确地绘出 用于精确控制各部尺寸和位置 为各总成和部件分配准 确的布置空间 因此又称为尺寸控制图 要特别注意汽车整体布置的合理性 驾驶室 和车厢内部布置应具有视野性好 驾驶操作方便 座位舒适 安全 维修方便等特点 2 根据总布置设计确定的整车参数和性能指标提出对各总成和部件的设汁要 求 包括结构型式 特性参数 尺寸与质量限制等 提供整车有关数据与计算载荷等 3 绘制转向车轮跳动等有关部分的运动图 用于校核布置空间以避免发生运动千 涉 4 确定有关总成和部件支承的型式 结构参数与特性等 特别是对发动机前后支 承 驾驶室支承和排气管支承的位置和刚度要精心选择 5 确定各总成的质心位置 核算汽车空载和满载时的轴荷分配及整车质心高度 6 制作模型进行布置空间的校核 通常制作 1 l 的车身内 外模型来检查驾驶 操作及上下车的方便性 视野范围 乘坐空间及舒适性等 7 汽车总成 部件及零件的选型与设计 其任务除了要保证总成和整车的性能指 标外 还要考虑零部件本身的强度 寿命与可靠性等问题口 8 设计图纸的工艺审查及必要的修改 44 某型平头货车总体设计 第 4 页 9 绘制汽车总装配图 其目的是进行图面装配校核 仔细检查相连接总成及部件 的连接关系 连接部分的尺寸与配合以及拆装的方便性 核算与标注汽车整车和有关 总成与部件的安装尺寸链 为汽车总装作技术准备和提供依据 10 试制 试验 修改与定型 设计完成后投入样品试制时 应考虑有一定数量的 零部件和总成投人台架试验 至少有 3 一 4 辆样车投人整车室内试验与道路试验 注 意了解制造和装配中的工艺问题及质量控制情况并及时把关 杜绝不合格的样品装车 要查明整车 总成及零部件的尺寸参数 质量参数 性能参数是否符合设计要求及问 题所在 以便修改图纸或采取其他措施予以纠正 应按有关标准 法规进行全面的试 验 以检查新产品的各项性能指标 1 3 布置形式 本车采用发动机位于前轴之上 驾驶室之正下方 如图 1 1 所示 这时驾驶室布置在发动机之正 L 方 其前端形成较平坦的车头 故具 有这种布置方案的汽车属于 平头车 型 这种布置的优缺点正好与长头车相反 可 获得最短的轴距和车长尺寸 自重轻 机动性及视野性好 面积利用率高 但鸳驶室 易受发动机的振动 噪声 热等影响 夏季闷热 发动机罩突出于驾驶室内两侧座之 间 不易设置中间座位 经在驾驶室内设置的可打开的舱口维修发动机 其接近性仍 差 维修不方便 采用可翻倾式驾驶室虽可解决这一间题 但也带来操纵的传动机构 的复杂化 这种布置方案使驾驶室地板最高 上下车不方便 对于上述缺点 目前已 有不少改善措施 如对驾驶室采取隔热 通风 密封 采暖 隔振等措施以及加装空 调设备等 再加之其原有的优点 使平头式 包括下述布置 方案在现代轻 中型载 货汽车上得到了广泛采用 甚至某些重型载货汽车也采用了平头式方案 但在重型牵 引车上则多采用长头式布置 55 某型平头货车总体设计 第 5 页 图 1 1 平头货车 1 4 轴数的选择 汽车的轴又称为汽车的桥 按轴数汽车分为二轴汽车 三轴汽车和四轴汽车 轿 车 轻型及以下的车辆均采用二轴型式 根据汽车的用途 总质量 使用条件 公路 车辆法规及轮胎最大标定负荷 中型及以上的汽车多采用三轴 少数采用四轴 我国 公路及桥梁限定双轴汽车的前后轴负荷应分别不超过 60kN 和 130kN 而三轴汽车的 前轴及双后轴负荷应分别不超过 8OkN 和 24OkN 总质量更大的公路用车可采用四 轴 矿用自卸汽车为非公路汽车 不受此限制 其单轴负荷有的超过 1000kN 本车为轻型平头货车 因此采用两轴型式 1 5 驱动形式的选择 驱动型式常用 4 2 4 4 6 4 6 6 8 8 等代号表示 其中第一个 数字为汽车的车轮总数 第二个数字为驱动轮数 对于双胎车轮仍按一个车轮计 轿车和厂定汽车总质量小于 19t 的公路用车 广泛采用 4x2 的驱动型式 因为其 结构简单 制造成本低 厂定汽车总质量为 19 26t 的公路用车则可采用 6 2 或 6 4 的驱动型式 总质量为 28 32t 的公路用车则采用 8 4 的驱动型式口 矿用自卸汽车由于行驶场地较小 要求高机动性 因此 即使是重型矿用自卸汽 车也多采用 4 2 的驱动型式且为短轴距 少数采用 4 4 和 6 4 的驱动型式 本车载重为 750kg 因此采用 4 2 后轮双胎的驱动型式 66 某型平头货车总体设计 第 6 页 2 载货汽车主要技术参数的确定 2 1 汽车质量参数的确定 2 1 1 汽车载荷质量的确定 汽车的载荷质量是指汽车在良好路面上所允许的额定装载质量 用 表示 题em 目中给定的是 750kg 2 1 2 整车整备质量的预估 汽车的整车整备质量是指车上带有全部装备 包括随车工具和轮胎 加满油和水 但没有载货和载人时的整车质量 用 表示 0m 1 质量系数 的选取0m 对于轻中型载货汽车 参考同类车型 金杯领骐轻卡 70 马力 4X2 双排栏板载货 车 SY1024SK1F 取质量系数 0 80m 2 估算整车整备质量 750 0 8 937 5kg0e0m 2 1 3 汽车总质量的确定 汽车总质量是指汽车整车整备质量 汽车装载质量和驾驶室乘员 含驾驶室 质 77 某型平头货车总体设计 第 7 页 量三者之和 用 表示 驾驶室乘员质量以每人 65kg 按乘员人数为 4 人 am 4 65 2500kga0e 2 1 4 汽车轴数和驱动型式的确定 汽车轴数主要是根据车辆的总质量 公路车辆法规和汽车的用途来确定 由于汽 车的总质量的不超过 19t 时 所以选 4 2 2 1 5 汽车的轴荷分配 汽车的轴荷分配影响汽车的使用性能和轮胎的使用寿命 为了使轮胎的寿命一致 表 2 1 为各类载货汽车轴荷分配的数据 表 2 1 载货汽车轴荷分配 满载 空载 货车型式 前轴 后轴 前轴 后轴 4 2 平头 30 35 65 70 48 54 46 52 2 2 汽车主要尺寸的确定 2 2 1 汽车轴距 L 的确定 在汽车的主要性能 装载面积和轴荷分配等各个方面要求下选取 各类载货汽车 的轴距选用范围如表 2 2 所示 表 2 2 载货汽车的轴距和轮距 总质量 T 轴距 mm 轮距 mm 1 8 6 0 2300 3600 1300 1650 选取 L 2570mm 2 2 2 汽车的前 后轴距 和1B2 汽车轮距 B 应该考虑到车身横向稳定性 主要取决于车架前部的宽度 前悬架1 宽度 前轮的最大转角和轮胎宽度 同时还要考虑转向拉杆 转向轮和车架之间的运 88 某型平头货车总体设计 第 8 页 动间隙等因素 主要取决于车架后部宽度 后悬架宽度和轮胎宽度 同时还要考虑2B 车轮和车架之间的间隙 各类载货汽车的轮距选用范围如表 1 2 所示 选取 1B 1150mm 1250mm 2 2 2 3 汽车前悬 和后悬 的确定FLR 一般载货汽车的前悬不宜过长 但要有足够的纵向布置空间 以便布置发动机 水箱 转向器等部件 后悬也不宜过长 一般为 1 2 2 2m 参考同类车型选取 1030mm F 1200mm RL 2 2 4 汽车的外廓尺寸 我国法规对载货汽车外廓尺寸的规定是 总高不大于 4 米 总宽不大于 2 5 米 外 开窗 后视镜等突出部分宽度不大于 250mm 总长不大于 12 米 一般载货汽车的外廓 尺寸随载荷的增大而增大 在保证汽车主要使用性能的条件下应尽量减小外廓尺寸 参考同类车型取外形尺寸长 宽 高 4740 1710 2200mm 车厢尺寸长 宽 高 4800 1710 2010mm 2 3 汽车主要尺寸性能参数的确定 2 3 1 汽车动力性参数的确定 1 最高车速 的确定maxV 载货汽车的最高车速主要是根据汽车的用途以及使用条件和发动机功率大小来 确定 给定的 100km h ax 2 加速时间的确定 汽车起步连续换档加速时间是汽车加速性能的一项重要指标 载货汽车通常用 0 60km h 的加速时间来评价 3 最大爬坡度 的确定maxi 由于载货汽车在各地路面上行驶 要求有足够的爬坡能力 一般 在 30 左右 maxi 99 某型平头货车总体设计 第 9 页 4 直接档最大动因数 的确定0maxD 直接档最大动因数的确定主要是考虑汽车以直接档行使时的爬坡能力及加速能 力和燃油经济性的要求 轻中型汽车的 如表 2 3 所示0max 表 2 3 载货汽车的动力参数 汽车类别 总质量 t 直接档最大动力因数 I 档最大动力因数 轻中型 2 0 6 0 0 03 0 06 0 30 0 40 5 I 档最大动力因数 的确定maxID I 档最大动力因数的确定主要是考虑汽车的最大爬坡能力 并与汽车的起步连续换 档加速能力有关 各类汽车的 参见表 2 3 axI 2 3 2 汽车燃油经济性参数的确定 载货汽车的燃油经济性常用单位燃油消耗量来评价 单位燃油消耗量是汽车每一 吨总质量行使 100km 所消耗的燃油量 载货汽车的单位燃油消耗量如表 2 4 所示 表 2 4 货车单位质量百公里燃油消耗量 总质量 t 汽油机 柴油机 4 0 6 0 2 8 3 2 1 9 2 1 2 3 3 汽车通过性参数的确定 载货汽车的通过性参数主要有接近角 离去角 最小离地间隙和最小转弯直径等 其值主要根据汽车的用途和使用条件选取 可参考表 2 5 表 2 5 载货汽车的通过性参数 汽车类型 最小离地间隙 接近角 度 离去角 度 最小转弯半径 4x2 货车 100 300mm 40 60 25 45 10 0 19 0m 2 3 4 汽车制动性参数的确定 汽车制动性常用制动距离和制动减速度作为设计评价参数 行车制动在产生最大 制动作用时踏板力不得大于 700N 行车制动效能的要求如表 2 6 所示 1010 某型平头货车总体设计 第 10 页 表 2 6 载货汽车制动效能要求 总质量 t 初速 30km h 制动距离 m 初速 30km h 制动减速度 m 2s 4 5 12 8 6 0 3 载货汽车主要部件的选择及布置 3 1 发动机的选择与布置 3 1 1 发动机型式的选择 目前汽车发动机主要采用往复式内燃机 分为汽油机和柴油机两大类 当前在我 国的汽车上主要是汽油机 由于柴油机燃油经济性好 工作可靠 排气污染少 在汽 车上应用日益增多 轻中型汽车可采用汽油机和柴油机 参考同类车型 本车选取柴油发动机 3 1 2 发动机主要性能指标的选择 发动机的主要性能指标是发动机最大功率和发动机的最大转矩 1 发动机最大功率 及其相应转速 的选择maxeppn 汽车的动力性主要决于发动机的最大功率值 发动机的功率越大 动力性就好 最 大功率值根据所要求的最高车速 计算 如下 axV 3 1 3maxmax max1 3607140DeTgfAvCP 1111 某型平头货车总体设计 第 11 页 式中 最大功率 kwmaxep 传动系效率 对于单级减速器取 0 9T g 重力加速度 m 2s f 滚动阻力系数 取 0 02 空气阻力系数 取 1DC A 汽车的正面迎风面积 本车 A 取 3 485 2m 汽车总质量 kgam 汽车最高车速 km hxv 带入相关数据 可得 51 86kwmaxep 76140 336012 8925 01 3 于是 发动机的外特性功率为 1 12 1 20 51 86 1 12 1 20 54 08 62 2 kwemax 查阅资料由 九十年代发动机 一书 选取 F6L912Q 型柴油机 广西玉林柴油机 总厂主要技术参数见表 3 1 其总功率特性曲线如图 3 1 所示 表 3 1 主要技术参数 型 号 YCAF85 21 气 缸 数 4 气缸布置方式 直列 进 气 方 式 增压 DOC 燃烧室方式 直喷形式 缸径 行程 mm 92 100 排 量 L 2 66 最大功率 转速 kw r min 62 5 3200 最大扭矩 转速 kw r min 245 2200 全负荷最低燃油消耗率 g kw h 215 1212 某型平头货车总体设计 第 12 页 机油消耗率 g kw h 0 2 长 宽 高 mm 1075 663 813 净质量 kg 260 发动机的万有特性曲线 如下图 3 1 2 发动机最大转矩 及其相应转速 的选择maxeTTn 当发动机最大功率 和相应的转速 确定后 则发动机最大转矩 和相pp maxeT 应转速 可随之确定 其值由下式计算 Tn 3 2 maxeP max950epn 式中 转矩适应系数 一般 1 1 1 3 在这里取 1 1 最大功率时的转矩 N mP 最大功率 kwmaxe 最大功率时转速 r minpn 最大转矩 N mmaxeT 而 1 4 1 6 在这里取为 1 6 则有 p 1 6 3200 1 6 2000r minT 1313 某型平头货车总体设计 第 13 页 1 1 170 2 mmaxeT32086 519 满足所选发动机的最大转矩及相应转速要求 3 2 轮胎的选择 载货汽车轮胎主要是根据轴荷分配 轮胎的额定复合 使用条件以及车速来选择 所选的轮胎在使用中静载荷应等于或接近于轮胎的额定负荷值 轮胎所承受的最大静 负荷与轮胎负荷值之比称为轮胎负荷稀疏 为了避免超载 此值应在 0 9 1 0 之间 此车选用 GB2977 89 的轮胎断面宽度 200mm 表 3 2 轮胎参数 规 格 层 级 负荷下静半径 最大使用尺寸外直径 GB9744 97 6 8 312 652mm 3 3 离合器的选择 双片干式盘形摩擦离合器 3 4 万向传动轴的选择 选用两轴式传动轴 并用十字轴连接 3 5 主减速器的形式 单级主减速器圆柱齿轮传动 1414 某型平头货车总体设计 第 14 页 4 总体布置的计算 4 1 轴荷分配及质心位置计算 4 1 1 平静时的轴荷分配及质心位置 总布置的侧视图上确定各个总成的质心位置 及确定各个总成执行到前轴的距离 和距地面的高度 根据力矩平衡的原理 按下列公式计算各轴的负荷和汽车的质心位 置 L1gl22G hgh 4 1 12 12 LGb 1515 某型平头货车总体设计 第 15 页 2LGa 式中 各个总成的质量 kg1g 各个总成质心到前轴的距离 mml2 各个总成质心到地面的距离 mm1h 前 后轴负荷 mm2 汽车质心高度 mmg 汽车轴距 mmL 汽车质心到前轴的距离 mma 汽车质心到后轴的距离 mmb 在总布置时 汽车的左右负荷分配应尽量相等 一般可以不计算 轴荷分配和质 心位置应满足要求 否则 要重新布置各总成的位置 如调整发动机或车厢位置 以 致改变汽车的轴距 各总成质量及其质心到前轴的距离 离地高度见表 4 1 表 4 1 主要部件 空载时质心坐标 x y 满载时质心坐标 x y 部件质量 kg 发动机及其部 件 500 950 500 850 260 前悬及减振器 0 550 0 450 30 万向节及传动 轴 2600 400 2600 350 28 后悬及减振器 2500 550 2500 500 80 变速器及离合 器总成 750 740 750 640 60 后轴及后轴制 动 器 2500 500 2500 450 180 前轴 前制动 器 及转向梯形 250 800 250 500 100 车轮及轮胎 总 成 2000 500 2000 450 300 1616 某型平头货车总体设计 第 16 页 驾 驶 室 650 1000 650 900 55 货 箱 2500 850 2500 750 120 前挡泥板 0 581 0 560 38 后挡泥板 3300 581 3300 560 38 人 0 1100 0 1000 325 货 物 2000 1200 2000 1130 750 油 箱 1065 300 1065 250 16 蓄电池组 1065 735 1065 615 20 车架及支架 拖 钩 装 置 1632 450 1632 400 100 由表 4 1 可得 1 空载时 2023875 2570 2G 1938743 2900 gh 175012 2570 1750b 2570 1750a2 所以 787 5kg 962 5kg a 1156 5mm b 1413 5mm 638 45mm 2G1 gh 2 满载时 4176250 2570 2 2061900 2500 gh 2500 2570 2500b12 1G 2570 2500aG 1717 某型平头货车总体设计 第 17 页 所以 1625kg 875kg a 1670 5mm b 899 5mm 824 76mm 2G1 gh 4 1 2 水平路面上汽车满载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列公式计 算 1 gZGbLhF 4 2 2Zga 式中 行驶时前轴最大负荷 kg1Z 行驶时后轴最大负荷 kg2F 令 4 3 1ZGm2Z 式中 行驶时前轴轴荷转移系数 该值为 0 8 0 9 1 行驶时后轴轴荷转移系数 该值为 1 1 1 2 2 代入相关数据 计算的 kg1 gZGbLhF 81 5647 8245 0279 kg2Zga3 16 5 于是有 0 826 1 03 满足要求 1Zm2ZF 4 1 3 制动时各轴的最大负荷计算 汽车制动时各轴的最大负荷按下列公式计算 1 gZrGbLh 4 4 2 gZraF 1818 某型平头货车总体设计 第 18 页 式中 行驶时前轴最大负荷 kg 1ZrF 行驶时后轴最大负荷 kg 2r 令 4 5 1ZrGm2Zr 式中 行驶时前轴轴荷转移系数 1 4 1 6 1 行驶时后轴轴荷转移系数 0 40 0 80 2 代入相关数据 计算得到 1276 07kg1 gZrGbLhF 25706 84 9 1223 9kg2 gZra 16 于是有 1 4 0 75 满足要求 1r2Zrm 4 2 驱动桥主减速器传动比 的选择0i 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 4 6 0max5 37vgrnii 式中 汽车的最高车速 已知 100km h maxv 最高车速时发动机的转速 r min 一般 3200r min pnvnp r 车轮静半径 r 0 326m 故 0 377 3 9320imax5 37vgri 10326 4 3 变速器传动比 的选择 4 3 1 变速器一档传动比 的选择1gi 1919 某型平头货车总体设计 第 19 页 在确定变速器一档传动比 时 需要考虑驱动条件和附着条件 为了满足驱动条件 1gi 其值应符合下式子 maxax10 cosin ageTfri 式中 最大爬坡度 16 7 度max axi 代入相关数据 计算得 4 063axmax10 cosin ageTfri 9 032 4170326 71sin6co 8925 7 1478g0tqTGri 3 4175 6cos8 953 0 4 3 2 变速器档数和各档传动比的选择 这中型载货汽车采用 5 档变速 各档变速比遵循下式关系分配 4 7 12345ggii 参考同类车型确定各档传动比为如下表 4 2 表 4 2 各档的传动比 型 号 中 心 距 干 重 速 比 档 位 WLY525 85mm 56kg 5 568 2 879 1 634 1 00 0 814 1 3 5 2 4 2020 某型平头货车总体设计 第 20 页 5 汽车动力性及燃油经济性计算 5 1 汽车动力性能的计算 5 1 1 驱动平衡的计算 1 驱动力的计算 汽车的驱动力按下式进行计算 0egTtriF 2121 某型平头货车总体设计 第 21 页 5 1 0 37eagrnvi 式中 力 NtF 动机转矩 N M eT 发动机转速 r min n 汽车的车速 km hav 主减速器的传动比 oi 代入相关数据 计算所得数据如下表 5 1 所示 表 5 1 相关计算结果列表 n 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 p 18 21 27 30 38 40 50 53 54 g 238 227 223 225 220 217 224 228 233 T 153 170 180 187 190 198 210 208 198 V1 5 614 6 736 7 859 8 982 10 1 11 23 12 35 13 47 14 6 V2 10 86 13 03 15 2 17 37 19 54 21 71 23 89 26 06 28 23 V3 19 13 22 95 26 78 30 61 34 43 38 26 42 08 45 91 49 74 V4 31 26 37 51 43 76 50 01 56 26 62 51 68 77 75 02 81 27 V5 38 4 46 08 53 76 61 44 69 12 76 8 84 48 92 16 99 84 Ft1 26897 27803 28105 28408 28710 28408 28710 28105 28105 Ft2 13907 14376 14532 14689 14845 14689 14845 14532 14532 Ft3 7893 8159 8248 8337 8425 8337 8425 8248 8248 Ft4 4831 4993 5048 5102 5156 5102 5156 5048 5048 Ft5 3932 4065 4109 4153 4197 4153 4197 4109 4109 f1 494 6 569 6 571 4 573 6 576 578 7 581 6 584 9 588 5 f2 505 8 512 7 520 9 530 4 541 1 553 1 566 4 580 9 596 7 f3 543 2 566 6 594 3 626 2 662 4 702 8 747 5 796 5 849 7 f4 632 1 694 6 768 4 853 7 950 3 1058 1178 1308 1450 f5 704 4 798 7 910 2 1039 1185 1348 1528 1725 1939 a1 4 077 4 206 4 252 4 298 4 345 4 298 4 344 4 25 4 25 a2 3 686 3 813 3 853 3 894 3 934 3 888 3 927 3 837 3 833 a3 2 505 2 588 2 609 2 628 2 646 2 602 2 617 2 54 2 522 a4 1 541 1 578 1 57 1 559 1 543 1 484 1 46 1 372 1 32 a5 1 203 1 217 1 192 1 161 1 123 1 046 0 995 0 889 0 809 1 a1 0 245 0 238 0 235 0 233 0 23 0 233 0 23 0 235 0 235 1 a2 0 271 0 262 0 26 0 257 0 254 0 257 0 255 0 261 0 261 2222 某型平头货车总体设计 第 22 页 1 a3 0 399 0 386 0 383 0 38 0 378 0 384 0 382 0 394 0 397 1 a4 0 649 0 634 0 637 0 641 0 648 0 674 0 685 0 729 0 758 1 a5 0 831 0 821 0 839 0 862 0 891 0 956 1 005 1 125 1 237 1 行使阻力的计算 汽车行驶时 需要克服的行使阻力为 5 2 2cosin1 5DaaaAdvgfi tCmmF 阻 式中 道路的坡度 平路是 0i 行使加速度 m 等速行驶时为 0dvt 2 回转质量换算系数 其值按 1 估算 其中 21gi 0 03 0 05 取为 0 04 0 04 0 06 取为 0 05 1 2 变速器各档的传动比 gi 代入 i 0 0 及相关数据 可得 dvt 5640 9 8 2cosin1 5DaaaAdvgfi tCmmF 阻 215 4830 aV 994 896 0 1318 5 3 2v 代入各个速度值 即得表 5 2 v 15 30 45 60 75 90 105 120 135 Ff Fw 526 35 635 4 817 16 1071 6 1398 8 1798 6 2271 2 2816 5 3434 4 表 5 2 行驶阻力 与车速F阻 av 2 驱动力 行驶阻力平衡图 按照公式 5 1 5 2 作 曲线图 则得到汽车的驱动力 tav阻 a 行驶阻力平衡图 如图 5 1 所示 利用该图可以分析汽车的动力性 图中 曲线与F阻 直接档 曲线没相交 所以五档的最大速度即是汽车的最高车速 tFav 图 5 1 2323 某型平头货车总体设计 第 23 页 驱 动 力 行 驶 阻 力 平 衡 图 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 0 50 100 150km h F N Ft1Ft2 Ft3Ft4 Ft5Ff Fw 5 1 2 动力特性的计算 1 动力因数 D 的计算 汽车的动力性因数按下式关系计算 D 201 5egDaTaAriCv 5 4 0 37egni 代入相关的数据 计算所得结果见表 5 1 2 滚动阻力系数 f 与车速 的关系av f 0 0076 0 000056 5 5 计算所得的数据如表 5 3 所示 表 5 3 滚动阻力系数 f 与车速 av km hav 10 20 40 60 80 100 f 0 00816 0 00872 0 00984 0 01096 0 01208 0 0132 3 动力特性图 按照公式 5 4 5 5 作 D f 曲线图 则得到汽车的动力特性图 如图 5 ava F1 F2 F3 F4 F5 F f 2424 某型平头货车总体设计 第 24 页 2 所示 由于所选发动机功率过大所以 D5 Va 与 f Va 曲线交不上 动 力 特 性 图 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2 1 4 0 20 40 60 80 100 120 140 160km h D D1D2 D3D4 D5f 图 5 2 4 加速时间 t 的计算 汽车在平路上等速行驶时 有如下关系 5 6 dvDfgt 即是 5 7 1 atf 代入相关的数据 可得到加速度倒数 1 a 的值 见表 5 1 作出 1 a 关系曲线 如图 5 3 对加速度倒数和车速之间的关系曲线积分 可av 以得到汽车在平路上加速行驶时的加速时间 加速时间为从稳定车速到车速为 60m s 时所需的时间 可得 7 26301421sVat D 1 D2 D3 D4 D5 f 2525 某型平头货车总体设计 第 25 页 汽 车 加 速 度 倒 速 曲 线 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2 1 4 0 20 40 60 80 100 120 km 1 a 1 a1 1 a2 1 a3 1 a4 1 a5 图 5 3 5 汽车最大爬坡度 的计算maxi maxitnax 5 8 ax 2 2max1m1rcsiffD 式中 汽车变速器头档的最大动力因数 为 0 390 1ax 则 max 2 2max1max1rcsinff 21 6 度2 208 39 39 0ri 满足最大爬坡度的要求 maxaxtn 5 2 功率平衡计算 1 汽车行驶时发动机能够发出的功率 1 档 2 档 3 档 4 档 5 档 2626 某型平头货车总体设计 第 26 页 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时的功率值 ep 发动机转速 和汽车速度 之间的关系同前 pnav 2 汽车行驶时所需要的发动机的功率 汽车行驶时 所需要的发动机的功率是克服行驶阻力所消耗的功率 其值按 下 式计算 5 9 2 cosin 1 5360a Dae aT Advgfi tVCmmP 当汽车在平路上行驶的时候 简化为下式 5 10 2 1 5360aDaeTgfv 代入相关的数据计算得到图表 5 4 所示 5 4 表 所需发动机功率 eP v 15 30 45 60 75 90 105 120 135 p 18 21 27 30 38 40 50 53 54 作出发动机能够发出的功率与车速之间的关系曲线 并作汽车在平路上等速行 驶 时所需发动机的功率的曲线 即得到汽车的功率平衡图 如图 5 4 所示 图 5 4 2727 某型平头货车总体设计 第 27 页 功 率 平 衡 图 0 10 20 30 40 50 60 70 0 50 100 150 km h kw 档 档 档 档 档 阻 力 功 率 5 3 汽车燃油经济性的计算 在总体设计时 通常是计算汽车稳定行驶时的燃油经济性 计算公式如下 1 02eaQgpv 5 11 0 37eagrni 式中 汽车稳定行驶时所需发动机的功率 kw e 汽车等速百公里燃油消耗量 l 100km Q 燃油消耗率 g kw h e 燃油重度 N L 柴油为 7 94 8 16 这里取 8 00 查万有特性曲线图 3 1 并计算表 5 5 表 5 5 燃油经济性计算结果 n 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 p 18 21 27 30 38 40 50 53 54 Pf 2828 某型平头货车总体设计 第 28 页 g 238 227 223 225 220 217 224 228 233 T 445 460 465 470 475 470 475 465 465 V5 38 4 46 08 53 76 61 44 69 12 76 8 84 48 92 16 99 84 Q 6 341 6 858 7 677 8 841 9 858 11 06 12 94 14 88 17 09 P 8 348 11 36 15 1 19 7 25 27 31 94 39 83 49 06 59 76 根据数据作出曲线如图 5 5 图 5 5 百 公 里 等 速 油 耗 图 0 24 6 810 12 1416 18 0 20 40 60 80 100 120 km h L 1 00k m 百 公 里 等 速 油 耗 图 5 4 汽车不翻倒的条件计算 5 4 1 汽车不纵向翻倒的条件计算 汽车不纵向翻倒的条件计算 5 12 bh 代入相关数据有 满足要求 5 03 25 68190 hb 5 4 2 汽车不横向翻倒的条件计算 汽车不横向翻倒的条件计算 5 13 2gB 代入相关的数据有 满足要求 185 3 6542gh 5 5 汽车的最小转弯半径 汽车的最小转弯半径的计算公式是 2929 某型平头货车总体设计 第 29 页 5 14 2max2min tn LBD 式中 汽车前内轮的最大转角 这里取最大值 45 度ax 代入相关数据 计算得 11 79m 222max2min 50184 50 tn LBD 满足要求 3030 某型平头货车总体设计 第 30 页 总 结 本次汽车设计课程设计历时两周 在两短短的两周里收获了很多 首先是在专业知识方便 汽车设计的课程设计是对所学到的汽车设计知识的一次 综合性 实践性的运用 同时它也是在其他学科的辅助下完成的 如机械制图 画法 几何 机械设计等科目 所以对于我学过的专业知识是一次很好的检验 并使之进一 步得到巩固 同时 我也认识到将几个学科综合运用的重要性 因为少了任何一个学 科 整个课程设计都无法完成 其次 锻炼了解决问题的能力 在设计过程中 遇到了很多问题 首先是在发动 机的选取上 因为是由最大功率所确定的 而取值范围又很小 所以在查阅了大量的 资料和老师的帮助下才得以确定 其次 是各部件质量及质心位置的确定 需要不断 的尝试 改进 调整使其满足要求趋于合理 再者 由于是用 AutoCAD 进行电脑绘图 所以还得加强软件的学习 并逐步熟练运用 在这一方便也得到了充分的锻炼 总的来说 在这次设计中不仅学到了很多的东西 也意识到存在很多的不足和缺 陷 得到了老师和同学的帮助 以后的日子自己应该更加的努力认真 以冷静沉着的 心态去办好每一件事 3131 某型平头货车总体设计 第 31 页 参考文献 1 王望予主编 汽车设计 北京 机械工业出版社 2006 2 余志生主编 汽车理论 北京 机械工业出版社 2007 3 龚微寒主编 汽车现代设计制造 北京 人民交通出版社 1995 4 刘维信主编 汽车设计 北京 清华大学出版社 2001 5 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 机械工业出版社 2000