底盤的設(shè)計(jì)計(jì)算書

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1、 底盤設(shè)計(jì)計(jì)算書 目錄 1． 計(jì)算目的 2． 軸載質(zhì)量分配及質(zhì)心位置計(jì)算 3． 動(dòng)力性計(jì)算 4． 穩(wěn)定性計(jì)算 5． 經(jīng)濟(jì)性計(jì)算 6． 通過性計(jì)算 7． 結(jié)束語(yǔ) 1． 計(jì)算目的 本設(shè)計(jì)計(jì)算書是對(duì)陜汽牌大客車專用底盤的靜態(tài)參數(shù)，動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性，穩(wěn)定性及通過性的定量分析。旨在從理論上得到整車的性能參數(shù)，以便評(píng)價(jià)該大客車專用底盤的先進(jìn)性，并為整車設(shè)計(jì)方案的確定提供參考依據(jù)。

2、 2． 軸載質(zhì)量分配及質(zhì)心位置計(jì)算 在此處僅對(duì)大客車專用底盤進(jìn)行詳細(xì)準(zhǔn)確的分析計(jì)算，而對(duì)整車改裝部分（車身）只做粗略估算。（車身質(zhì)量按340KG/M計(jì)算或參考同等級(jí)車估算）。計(jì)算整車的最大總質(zhì)量，前軸軸載質(zhì)量，后橋軸載質(zhì)量及質(zhì)心位置可按以下公式計(jì)算。 M= ΣMi M1=ΣM1i M1=Σ(1-Xi/L) M2=ΣM2i M2=Σ(Xi/L) hg=Σ(Mihi/M) A=M2L/M 式中： M ——

3、 整車最大總質(zhì)量 M1 —— 前軸軸載質(zhì)量 M2 —— 后橋軸載質(zhì)量 Mi —— 各總成質(zhì)量 Xi —— 各總成質(zhì)心距前軸距離 Hi —— 各總成質(zhì)心距地面距離 M1i —— 各總成分配到前軸的質(zhì)量 M2i —— 各總成分配到后橋的質(zhì)量 hg —— 整車質(zhì)心距地面距離 L —— 汽車軸距 A —— 整車質(zhì)心距前軸距離 2.1 各總成質(zhì)量及滿載時(shí)的質(zhì)心位置

4、序號(hào) 名 稱 質(zhì)量 質(zhì)心距前軸 M1I 質(zhì)心距地面 HI。MI MI 距離 XI 距離 HI KG MM KG。MM MM KG。MM 1 前軸前輪前懸掛 2 后橋后輪后懸掛 3 發(fā)動(dòng)機(jī) 離合器 4 變速箱 5 傳動(dòng)軸 6 散熱器 附件 7 膨脹箱 支架 8 空濾器氣管支架 9 消音器氣管支架 10 油箱 支架 1

5、1 電瓶 支架 12 方向盤 管柱 13 轉(zhuǎn)向機(jī) 支架 14 轉(zhuǎn)向拉桿 15 換檔桿 操縱盒 16 貯氣筒 支架 17 操縱踏板 支架 18 前 后拖鉤 19 全車管路 附件 20 車架 底盤 21車身 空車 22乘客 23行李 24司機(jī) 滿載 2.2 水平靜止時(shí)軸載質(zhì)量分配 2.2.1 底盤 底盤整備質(zhì)量： Ga= Σgi ( Kg ) 軸距： L= mm 后橋軸載質(zhì)量： Ga2=(Σgi.ai )/L 前軸軸載質(zhì)量： Ga1=Ga-Ga1 2.2.2 空車

6、 整車整備質(zhì)量： GA= 后橋軸載質(zhì)量： GA2= 前軸軸載質(zhì)量： GA1= 2.2.3 滿載 整車整備質(zhì)量： Ga= 后橋軸載質(zhì)量： Ga2= 前軸軸載質(zhì)量： Ga1= 2.2 質(zhì)心距前軸中心線距離L1 2.3.1 底盤 L1= 2.3.2 空車 L1= 2.3.3 滿載 L1= 2.4 質(zhì)心高度hg 2.4.1 滿載 hg= 2.4.2 空車 質(zhì)心不隨載荷變化而變化的非簧載質(zhì)量： 非簧載質(zhì)量對(duì)地面力矩之和： 簧載質(zhì)量： 簧載質(zhì)量對(duì)地面力矩之和： 簧

7、載質(zhì)量的質(zhì)心高度H= 簧載質(zhì)量對(duì)前輪中心線的力矩之和： 簧載質(zhì)量的質(zhì)心距前輪中心線的距離L 當(dāng)汽車由滿載到空載時(shí)，前軸處車架抬高 mm，后橋處車架抬高 mm，簧載質(zhì)量的質(zhì)心相應(yīng)抬高h(yuǎn)x 空車時(shí)簧載質(zhì)量的質(zhì)心距地面距離高 簧載質(zhì)量的質(zhì)心相應(yīng)抬高后對(duì)地面力距之和： 空車質(zhì)心高度為 2.4.3 底盤 底盤在整車滿載狀態(tài)下質(zhì)心高度： 3． 動(dòng)力性計(jì)算 3.1 主要技術(shù)參數(shù) 廠定最大總質(zhì)量Ga 總長(zhǎng)（整車） 總寬（整車） 總高（整車） 軸距 前輪距B1 后

8、輪距B2 車輪滾動(dòng)半徑rr 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性 見表2 表2 轉(zhuǎn)速ne （r/min） 1000 1300 1500 1700 1900 2100 扭矩Me（Nm） 功率Ne（Kw） 注：以上指標(biāo)均未修正 后橋傳動(dòng)比 io 變速箱各檔速比ig 見表3 表3 檔位 ig1 ig2 ig3 ig4 ig4 ig5 ig6 ig倒 速比

9、 傳動(dòng)系總速比ioig 見表4 表4 檔位 ioig1 ioig2 ioig3 ioig4 ioig5 ioig6 ioig倒 速比 3.2 汽車的功率平衡計(jì)算 3.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的凈輸出功率NE凈 NE凈=NE*N發(fā) 式中：N發(fā)——發(fā)動(dòng)機(jī)效率 3.2.2 汽車的行駛速度計(jì)算 按發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)系的匹配計(jì)算汽車的行駛速度 VA=0.377Rr . Ne/Io . Ig （Km/H）

10、 式中：Rr——車輪滾動(dòng)半徑 Ne——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 Io——后橋速比 Ig——變速箱各檔速比 3.2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)在對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下輸出的功率及汽車各檔行駛速度 見表5 表5 NE （R/MIN） 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 NE （KW） NE凈 （KW） I檔

11、 II 檔 VA III檔 IV檔 （KW/H） V檔 VI檔 倒檔 3.2.4 汽車的阻力功率計(jì)算（水平路面 勻速行駛） N阻=Nf+Nw/NT 式中: Nf——克服滾動(dòng)阻力所消耗的功率 Nf=Ga*F*VA*G/3600 （KW） 式中：GA —— 廠定最大總質(zhì)量KG VA ——

12、汽車行駛速度KW/H F —— 滾動(dòng)阻力系數(shù) F=0.0076+0.000056VA G —— 重力加速度 G=9.8M/S NW=CD*A/76140 （KW） 式中：CD —— 空氣阻力系數(shù) CD=0.65 A —— 汽車迎風(fēng)面積 A=B.H = 前輪距X汽車總

13、高 NT —— 傳動(dòng)系效率 NT+0.9 2.2.5 計(jì)算對(duì)應(yīng)車速下的阻力功率N阻 見表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作出功率平衡圖 見圖1 3.3 汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力計(jì)算 3.3.1驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 FT=ME凈.IG.IO.NT/RR （N）

14、 式中： ME凈—— ME凈=ME。N發(fā) ME凈—— N發(fā)—— RR—— IO —— IG—— NT——傳動(dòng)系效率 直接檔NT= 其它檔= 各檔的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算結(jié)果見表7 表7 NE （R/MIN） 800 1000

15、 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ME （N。M） ME凈（N。M） I檔 II檔 FT III檔 （N） IV檔 V檔 VI檔 倒檔 3.3.2 行駛阻力計(jì)算（水平路面 勻速行駛） 當(dāng)汽車在水平面路面勻速行駛時(shí)，行駛阻力只有滾動(dòng)阻力 和空氣阻力 A Ff=Gafg （N） 式中： Ga

16、 F g見（2.2.4） B Fw=CDXAXVa/21.15 （N） 式中： CD A 見（2.2.4） 對(duì)應(yīng)車速下行駛阻力計(jì)算結(jié)果 見表8 表8 Va（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作出驅(qū)動(dòng)力——行駛阻力平衡圖 見圖2 3.4 最高車速計(jì)算 3.4.1 按傳動(dòng)比計(jì)算 Vamax=0.

17、377*nemax*rr/io*ig (Km/h) 3.4.2按汽車的動(dòng)力性能計(jì)算 根據(jù)功率平衡圖和驅(qū)動(dòng)力——行駛阻力平衡圖可看出，當(dāng)車速達(dá)到？KM/H時(shí)，功率和驅(qū)動(dòng)力——行駛阻力均未達(dá)到平衡點(diǎn)，此時(shí)還有？KW的后備功率或？N的后備驅(qū)動(dòng)力。因而汽車的動(dòng)力性完全能保證汽車在廠定最大質(zhì)量時(shí)達(dá)到傳動(dòng)比計(jì)算的最高車速。 3． 5汽車動(dòng)力特性計(jì)算 3．5．1動(dòng)力因素計(jì)算 D=FT-FW/GA*G 式中：FT——驅(qū)動(dòng)力 FW——空氣阻力 GA—— G——重力

18、加速度 G=9.8 各檔動(dòng)力因素計(jì)算 見表9 表9 ne（r/min） 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ne凈（r/min） Me（Nm） I檔 io.ig = Va（Km/h） Ft（N） Fw（N） D II檔 io.ig = Va（Km/h） Ft（N） Fw（N）

19、 D III檔 io.ig = Va（Km/h） Ft（N） Fw（N） D VI檔 io.ig = Va（Km/h） Ft（N） Fw（N） D V檔 io.ig = Va（Km/h） Ft（N） Fw（N） D VI檔 io.ig = Va（Km/h） Ft（N） Fw（N） D 3.5.2 滾動(dòng)阻力系數(shù)F在對(duì)應(yīng)車速下的計(jì)算 見表10 表1

20、0 VA（KM/H） 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 F 3．5．3根據(jù)表9和表10作出動(dòng)力特性圖 見圖3 3． 6爬坡度計(jì)算 A=ARCSIN（D-F （1-D-F）/（1+F） 然后再根據(jù)TG =IX100%換算成坡度。這里僅對(duì)各檔的最大爬坡度計(jì)算。計(jì)算結(jié)果 見表11 表11 檔位 I檔 II檔 III檔 IV檔 V 檔 VI檔 最大爬坡度 坡度 對(duì)應(yīng)車速（KM/H） 3.7 加速性計(jì)

21、算 3.7.1 加速度計(jì)算 汽車在行駛中的加速度可按下式計(jì)算 J=G/Q（D-F） （M/S2） 式中： Q——旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù) Q=1+Q1*JG2+Q2 按《汽車設(shè)計(jì)》推薦數(shù)據(jù) δ1= 0.04——0.06 δ2= 0.03——0.05 IG為變速箱各檔傳動(dòng)比，各檔位的Q值計(jì)算結(jié)果見表12 表12 檔位 I檔 I I檔 III檔 IV檔 V檔 V I檔 δ 各檔位的加速度J的計(jì)算結(jié)果見表13，并根據(jù)表13

22、作出行駛加速度曲線見圖4 3．7．2 加速時(shí)間計(jì)算 加速時(shí)間指汽車由 一車速加速至另一車速所需時(shí)間由積分法求得： T=∫ 加速度J的倒數(shù)1/J的計(jì)算結(jié)果見表14，并根據(jù)表14作出加速度倒數(shù)曲線圖，見圖14 根據(jù)圖5，用圖解積分法求得汽車原地起步加速時(shí)間T見表15并根據(jù)表15作出加速時(shí)間圖見圖6 連續(xù)換檔加速時(shí)間為 4． 穩(wěn)定性計(jì)算 4．1 汽車的縱向行駛穩(wěn)定性 汽車的縱向行駛穩(wěn)定性即汽車上 時(shí)不致縱向翻車，其條件為 B/HG》Q 式中：B——質(zhì)心距后軸的距離 查表1：空載：B=

23、 滿載：B= HG——汽車質(zhì)心高度 空載：= 滿載：= Q = 道路附著系數(shù) 經(jīng)計(jì)算： 空載： = 滿載： = 從以上計(jì)算結(jié)果可以看出其數(shù)值均大于0.7 所以滿足行駛穩(wěn)定性要求 4．2 橫向穩(wěn)定性計(jì)算 4．2．1靜態(tài)側(cè)翻角計(jì)算 TGB=B/2HG 則B=ARCTG（B/2XHG） 式中： B——前輪距 B= 靜態(tài)側(cè)翻角B 《客車通用技

24、術(shù)條件》中規(guī)定應(yīng)大于35 經(jīng)計(jì)算；空載時(shí) = 滿載時(shí) = 從以上結(jié)果可以看出，空載或滿載均能滿足靜態(tài)側(cè)翻角度 的要求。 4．2．2 汽車在橫坡上行駛時(shí)應(yīng)保證側(cè)滑發(fā)生在側(cè)翻之前，即 B/2HG 》Q 將空載或滿載時(shí)的B和HG值分別代入，可得 空載時(shí) = 滿載時(shí) = 計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)汽車在良好的瀝青路面上行駛?cè)阅鼙ＷC側(cè)滑發(fā)生在側(cè)翻之前，所以是穩(wěn)定的。 5． 經(jīng)濟(jì)性計(jì)算 6． 1百公里油耗計(jì)算 假設(shè)汽車勻速行駛在平直路面上，百公

25、里油耗 Q=N阻*GE/10VAR （L/100KM） 式中：N阻——阻力所消耗的功率，見（3.2.4） 計(jì)算結(jié)果， 見表6 GE——發(fā)動(dòng)機(jī)功率與阻力功率平衡時(shí)的比油耗 此油耗根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性得出，見技術(shù)條件 VA——行駛速度 R——柴油密度 R=0.82KG/L 在此僅對(duì)直接檔IV檔和 超速檔V檔的等速百公里油耗 進(jìn)行計(jì)算， 計(jì)算結(jié)果見表16 4． 2作等速百公里油耗曲線 根據(jù)表16作出汽車行駛時(shí)，直接檔IV和超速檔V檔的等速百公里油耗曲線，見圖7 5． 通過性計(jì)算

26、 《完》 總布置設(shè)計(jì)時(shí)，為防止運(yùn)動(dòng)干涉，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)向輪跳動(dòng)，傳動(dòng)軸跳動(dòng)，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置與前懸架的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行校核. 轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)校核，通過繪制轉(zhuǎn)向輪跳動(dòng)圖確定轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)時(shí)占用的空間，并進(jìn)一步確定輪罩和翼子板的合理形狀，同時(shí)可檢查轉(zhuǎn)向輪與縱拉桿，減振器，車架之間的運(yùn)動(dòng)間隙。 傳動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)校核，通過繪制傳動(dòng)軸跳動(dòng)圖確定傳動(dòng)軸上下跳動(dòng)時(shí)的最大擺角和傳動(dòng)軸長(zhǎng)度的伸縮量。應(yīng)保證傳動(dòng)軸最大擺角時(shí)傳動(dòng)軸與后橋軸或變速器軸的夾角小于傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)的極限夾角。傳動(dòng)軸最長(zhǎng)時(shí)，軸與花鍵不脫開，最短時(shí)，軸與花鍵不頂死，1。前置客車其傳動(dòng)軸伸縮量約6—12MM，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將支承機(jī)構(gòu)布置在使傳動(dòng)軸滿載時(shí)傳動(dòng)角為1—1.5

27、，傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)比較理想。2。后置客車其傳動(dòng)軸伸縮量約40—45MM，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足A=B，同時(shí)令傳動(dòng)軸在滿載時(shí)盡可能滿足C=1—2，使傳動(dòng)軸在最大負(fù)荷時(shí)傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)承受的徑向載荷最小，彎曲振動(dòng)量最小，分布最均勻。后置客車傳動(dòng)軸校核應(yīng)滿足以下四點(diǎn)：（1）鋼板彈簧壓平時(shí)，傳動(dòng)軸長(zhǎng)度應(yīng)為花鍵全嚙合時(shí)傳動(dòng)軸最小壓縮長(zhǎng)度；（2）客車反跳鋼板彈簧撓度最大時(shí)，軸的傳動(dòng)角應(yīng)小于萬(wàn)向節(jié)的極限夾角；（3）空載時(shí)，傳動(dòng)軸長(zhǎng)度應(yīng)小于花鍵嚙合傳動(dòng)軸最大拉伸長(zhǎng)度；（4）滿載時(shí)，傳動(dòng)軸應(yīng)盡可能滿足A=2 最大應(yīng)小于4。 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置與前懸架的運(yùn)動(dòng)校核，通過繪制轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置與前懸架的運(yùn)動(dòng)圖確定轉(zhuǎn)向拉桿與前懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的

28、運(yùn)動(dòng)是否協(xié)調(diào)。 總布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行如下主要計(jì)算。 1． 軸荷分配及質(zhì)心位置的計(jì)算。（1）水平靜止時(shí)的軸荷分配及質(zhì)心位置的計(jì)算；（2）水平路面上汽車滿載行駛時(shí)各軸的最大負(fù)荷計(jì)算；（3）制動(dòng)時(shí)各軸的最大負(fù)荷計(jì)算。 2． 驅(qū)動(dòng)橋主減速器傳動(dòng)比IO的選擇計(jì)算。 3． 變速器傳動(dòng)比IG的選擇計(jì)算。 4． 動(dòng)力性能計(jì)算。（1）驅(qū)動(dòng)平衡計(jì)算；（2）動(dòng)力特性計(jì)算；（3）功率平衡計(jì)算。 5． 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算。 汽車穩(wěn)定行駛時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算公式 Q=gePe/1.02vaγ va=0.377. rr. ne/ig.io 式中：Pe——汽車穩(wěn)定行駛時(shí)所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率，KW

29、 ge——發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率，G/KW*H），其值由發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性或萬(wàn)有特性得道。 γ——燃油比重，N/L，汽油約為6.95—7.15， 柴油約為7.94—8.13。 Q——汽車單位行程燃油消耗量，L/100KM。 6． 汽車不翻倒的條件計(jì)算。 （1） 汽車不縱向翻倒的條件b/hg>Ψ （2） 汽車不橫向翻倒的條件 B/2 hg>Ψ 式中：B——汽車軸距； 7． 汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑計(jì)算。 Rmin=2 I L2+（B+L/tgθmax） 式中：θmax——汽車前內(nèi)輪的最大轉(zhuǎn)角。 汽車設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下三個(gè)階段 1）1886—40‘

30、S 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段 2）50‘S初—60‘S中期 以科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)分析為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)階段 3）60‘S中期—現(xiàn)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD和自動(dòng)設(shè)計(jì)AD階段。 汽車總布置設(shè)計(jì) 汽車總體設(shè)計(jì)的任務(wù) 根據(jù)國(guó)家發(fā)展汽車工業(yè)的方針政策和汽車產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃，考慮市場(chǎng)需求和使用單位的要求，參照同級(jí)汽車的國(guó)內(nèi)外資料，對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行分析研究，按所設(shè)計(jì)汽車的用途，使用條件，經(jīng)濟(jì)條件及生產(chǎn)條件，從全局出發(fā)正確選擇地整車型式及主要技術(shù)參數(shù)，各總成結(jié)構(gòu)型式及參數(shù)，并進(jìn)行合理布置，使各總成有機(jī)地組合在一起，從而保證所設(shè)計(jì)的汽車具有良好的技術(shù)性能和使用維修方便性。 汽車總體設(shè)計(jì)的一般程序 1） 進(jìn)行調(diào)查研究，制定設(shè)計(jì)原則 2） 選型和制定設(shè)計(jì)任務(wù)書 3） 技術(shù)設(shè)計(jì) 4） 汽車總裝配圖的繪制 5） 試制 試驗(yàn) 修改和定型 汽車主要技術(shù)參數(shù)的確定 1． 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 2． 汽車主要尺寸的確定 3． 汽車主要性能參數(shù)的確定 汽車主要部件的選擇及布置