載貨汽車動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì)含SW三維及CAD圖

載貨汽車動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì)含SW三維及CAD圖,載貨,汽車,動(dòng)力,總成,匹配,總體,整體,設(shè)計(jì),sw,三維,cad 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1、設(shè)計(jì)題目 載貨汽車動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì) 2、性能參數(shù)要求 根據(jù)給定參數(shù)，設(shè)計(jì)一輛最高速度≥90km/h、最大爬坡度≥30%的載貨汽車。 額定裝載質(zhì)量（kg） 最大總質(zhì)量（kg） 比功率 (KWt-1) 比轉(zhuǎn)矩(Nmt-1) 1500 3000 25 44 3、具體設(shè)計(jì)任務(wù) 1) 查閱相關(guān)資料，分析設(shè)計(jì)題目，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋以及車輪的選型設(shè)計(jì)。 2) 根據(jù)所選總成進(jìn)行汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的估算，實(shí)現(xiàn)整車的優(yōu)化配置。 3) 繪制設(shè)計(jì)車輛的總體布置圖。 4) 完成≥1萬(wàn)字的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 目 錄 1.總體設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.1軸數(shù)、驅(qū)動(dòng)形式、布置形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2 汽車主要參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2.1 外形尺寸．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2.2 貨箱尺寸．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2.3軸荷分配．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2.4 貨車動(dòng)力性參數(shù)的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.2.5其他參數(shù)的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2.發(fā)動(dòng)機(jī)的選?。? 2.1發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2.2發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.3所選發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.貨車輪胎的選取．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.1輪胎選擇要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.2輪胎參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 4.車橋的選?。? 4.1驅(qū)動(dòng)橋的選?。? 4.1.1驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式和布置形式的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 4.1.2主減速器傳動(dòng)比的確定（傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 4.1.3主減速器結(jié)構(gòu)形式選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 4.1.4驅(qū)動(dòng)橋參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 4.2轉(zhuǎn)向橋的選?。? 5.變速器的選取．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 5.1變速器最大傳動(dòng)比的確定（傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 5.2變速箱參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 6.傳動(dòng)軸的選?。?0 7.整車性能計(jì)算與函數(shù)曲線繪制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 7.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線（轉(zhuǎn)矩）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 7.2發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線（功率）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 7.3驅(qū)動(dòng)力——行駛阻力曲線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 7.4功率平衡曲線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 7.4.1各檔功率曲線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 7.4.2平路功率平衡曲線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 7.4.3 30%坡度功率平衡曲線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 7.5各檔最大爬坡度曲線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 7.6汽車速度時(shí)間曲線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 7.5.1加速度倒數(shù)曲線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 7.5.2加速度倒數(shù)曲線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 7.5.3加速度曲線倒數(shù)擬合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 7.5.4速度時(shí)間圖像．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 7.6各檔最大爬坡度曲線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 7.7燃油消耗曲線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 7.7.1燃油消耗量曲線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23 7.7.2百公里燃油消耗量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23 參考文獻(xiàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 1. 總體設(shè)計(jì) 已知設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 表1-1 設(shè)計(jì)參數(shù) 額定裝載質(zhì)量（kg） 最大總質(zhì)量（kg） 比功率 (KWt-1) 比轉(zhuǎn)矩(Nmt-1) 1500 3000 25 44 根據(jù)已知數(shù)據(jù)，查有關(guān)書(shū)籍得以下初步總體設(shè)計(jì)方案： 1.1 軸數(shù)、驅(qū)動(dòng)形式、布置形式 1.1.1 軸數(shù)：兩軸 1.1.2 驅(qū)動(dòng)形式：4*2后輪雙胎 1.1.3 布置形式：平頭式發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)置于前軸之上，駕駛室之正下方。 1.2 汽車主要參數(shù)： 1.2.1 外形尺寸(mm)：5200*1900*2100 外廓尺寸的確定需考慮法規(guī)、汽車的用途、裝載質(zhì)量及涵洞和橋梁等道路尺寸條件。GB 1589-1989規(guī)定了汽車外廓尺寸限界，貨車、整體式客車總長(zhǎng)不應(yīng)超過(guò)12m;汽車寬不超過(guò)2.5m，汽車高不超過(guò)4m等。根據(jù)EQ1061G2D3載貨汽車的技術(shù)參數(shù)，可以設(shè)計(jì)外廓尺寸為（5200*1900*2100）。 1.2.2 貨箱尺寸(mm)：3600*1800*380 車廂尺寸要考慮汽車的用途參考同類車型選取，但必須保證運(yùn)送散裝煤和袋裝糧食時(shí)能裝足額定的裝載質(zhì)量。根據(jù)EQ1061G2D3載貨汽車的技術(shù)參數(shù)，車廂內(nèi)部尺寸為（3600*1800*380）。 1.2.3軸荷分配： 整車整備質(zhì)量的確定 汽車的整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備，包括隨車工具和輪胎，加滿油和水，但沒(méi)有載貨和載人時(shí)的整車質(zhì)量，用m0表示。 貨車總質(zhì)量是指汽車整車整備質(zhì)量、汽車裝載質(zhì)量和駕駛室乘員（含駕駛室）質(zhì)量三者之和，用ma表示。駕駛室乘員質(zhì)量以每人65kg。按乘員人數(shù)為3人。 ma= m0+ me+3*65= m0+1500+195=3370 得出m0=1305kg) 由汽車設(shè)計(jì)課本得質(zhì)量及軸荷分配如下： 表1-2 質(zhì)量及軸荷分配 整備質(zhì)量(kg) 1305 總質(zhì)量（kg） 3370 空載前軸(kg) 652.5(50%) 滿載前軸(kg) 900（30%） 空載后軸(kg) 652.5（50%） 滿載后軸(kg) 2100（70%） 載貨車的主要性能、裝載面積和軸荷分配等各個(gè)方面要求下選取。各類載貨汽車的軸距選用范圍如表1-3所示。 表1-3 載貨汽車的軸距和輪距 總質(zhì)量（T） 軸距（mm） 輪距（mm） 1.8-6.0 2300-3600 1300-1650 一般載貨汽車的前懸不宜過(guò)長(zhǎng)，但要有足夠的縱向布置空間，以便布置發(fā)動(dòng)機(jī)、水箱、轉(zhuǎn)向器等部件。后懸也不宜過(guò)長(zhǎng)，一般為1200～2200mm。 貨車輪距B應(yīng)該考慮到車身橫向穩(wěn)定性，B1主要取決于車架前部的寬度、前懸架寬度、前輪的最大轉(zhuǎn)角和輪胎寬度，同時(shí)還要考慮轉(zhuǎn)向拉桿、轉(zhuǎn)向輪和車架之間的運(yùn)動(dòng)間隙等因素。B2主要取決于車架后部寬度、后懸架寬度和輪胎寬度，同時(shí)還要考慮車輪和車架之間的間隙。 1.2.4 貨車動(dòng)力性參數(shù)的確定 (1) 最高車速uamax的確定 載貨汽車的最高車速主要是根據(jù)汽車的用途以及使用條件和發(fā)動(dòng)機(jī)功率大小來(lái)確定,給定的uamax 90km/h，取uamax=100 km/h (2) 最大爬坡度imax的確定 由于載貨汽車在各地路面上行駛，要求有足夠的爬坡能力，設(shè)計(jì)題目要求最大爬坡度≥30%。 1.2.5其他參數(shù)的確定 1）軸距(mm)：2800 2）前懸/后懸(mm)：1050/1350 3）前/后輪距(mm)：1810/1940 4）質(zhì)量系數(shù)：1.1 5）貨車車頭長(zhǎng)(mm)：1600 軸距、輪距、前懸、后懸的參數(shù)參照《汽車設(shè)計(jì)》教材選取。 2.發(fā)動(dòng)機(jī)的選取 2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率計(jì)算 目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類。當(dāng)前在我國(guó)的汽車上主要是汽油機(jī)，由于柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性好、工作可靠、排氣污染少，在汽車上應(yīng)用日益增多。 汽車的動(dòng)力性能在很大程度上取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率。參考該題目中的參數(shù)，按要求設(shè)計(jì)的載貨汽車選取uamax=100km/h，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率應(yīng)該大于或等于以該車速行駛時(shí)，滾動(dòng)阻力功率與空氣阻力功率之和，即 （2-1） 式中，Pemax是發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率（KW）；ηT是傳動(dòng)系效率（包括變速器、輔助變速器傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)、主減速器的傳動(dòng)效率），由《汽車設(shè)計(jì)》P29可知，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋用單級(jí)主減速器的4*2汽車ηT可取90%；ma是汽車總質(zhì)量，ma=30000kg；g是重力加速度，g=9.8m/s2；f是滾動(dòng)阻力系數(shù)，由《汽車設(shè)計(jì)》P29可知對(duì)貨車取f=0.02，；CD是空氣阻力系數(shù)，一般中重型貨車可取0.8～1.0，這里取CD=0.9；A是迎風(fēng)面積（㎡），A=1.9*2.1=3.99㎡。 故 （2-2） 比功率Pb是汽車裝發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定最大功率Pemax與汽車最大總質(zhì)量ma之比。即Pb=Pemax/Ma。有已知Pb=15 （KW·t-1）得Pemax=Ma*Pb所以 Pemax=3*25=75KW。 比轉(zhuǎn)矩Tb是汽車所裝發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax與汽車總質(zhì)量Ma之比， Tb=Temax/Ma。它能反應(yīng)汽車的牽引能力。由Tb=44(N·m·t-1)，所以Temax=Ma*Tb，即Temax=3x44=132(N·m） 因此選取發(fā)動(dòng)機(jī)功率為80kW。 2.2發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的確定 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速nt的選擇 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率Pemax和相應(yīng)的轉(zhuǎn)速np確定后，則發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax和相應(yīng)轉(zhuǎn)速nt可隨之確定，其值由下式計(jì)算： （2-3） 式中： —轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)，一般1.1-1.3，在這里取1.1； Tp—最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩， N.m Pemax____最大功率，80kw np______最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速，3600r/min Temax____最大轉(zhuǎn)矩， N.m 一般用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù),表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速適應(yīng)行駛工況的程度，Φ越大，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速適應(yīng)性越好。采用Φ值大得發(fā)動(dòng)機(jī)可以減少換擋次數(shù)，減輕司機(jī)疲勞、減少傳動(dòng)系的磨損和降低油耗。通常，汽油機(jī)取1.2～1.4，柴油機(jī)取1.2～2.6，以保證汽車具有相當(dāng)?shù)淖畹头€(wěn)定車速，在這里取為1.7，則有： nt= Tp /1.7=3200/1.7=2117.65r/min (2-4) Temax=1.1x9550x80/3600=233.44N.m (2-5) 滿足所選發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速要求。 2．3發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù) 根據(jù)已有數(shù)據(jù)所選取發(fā)動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)見(jiàn)表1-4 表1-4發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)： 福田環(huán)保動(dòng)力4J28TC 系列： 4JB1柴油系列 發(fā)動(dòng)機(jī)廠商： 環(huán)保動(dòng)力 適配范圍： 中型卡車、皮卡、SUV、MPV的理想動(dòng)力 進(jìn)氣形式： 增壓吸氣 汽缸數(shù)： 4 燃料種類： 柴油 汽缸排列形式： 直列 排量： 2.771L 排放標(biāo)準(zhǔn)： 國(guó)四/歐四 最大輸出功率： 80kW 額定功率轉(zhuǎn)速： 3600rpm 最大馬力： 110.0馬力 最大扭矩： 280N.m 最大扭矩轉(zhuǎn)速： 1700-2300rpm 全負(fù)荷最低燃油耗率： 241g/kW.h 發(fā)動(dòng)機(jī)形式： 直列、立式、水冷 發(fā)動(dòng)機(jī)凈重： 251kg 發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸： 789.5X705.5X706.5mm 壓縮比： 18.2:1 缸徑x行程： 93x102mm 點(diǎn)火次序： 1-3-4-2 注：由于發(fā)動(dòng)機(jī)自帶離合器，于是無(wú)需另選取離合器 3.貨車輪胎的選取 3.1輪胎選擇要求 輪胎及車輪用來(lái)支撐汽車，承受汽車重力，在車橋（軸）與地面之間傳力，駕駛?cè)藛T經(jīng)操縱轉(zhuǎn)向輪，可實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)方向的控制。 輪胎及車輪對(duì)汽車的許多重要性能，包括動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、通過(guò)性、操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性及行駛安全性和汽車的承載能力都有影響，輪胎的尺寸和型號(hào)是進(jìn)行汽車性能計(jì)算和繪制總布置圖的重要原始數(shù)據(jù)，因此，在總體設(shè)計(jì)開(kāi)始階段就應(yīng)選定。選擇的依據(jù)是車型、使用條件、輪胎的額定負(fù)荷以及汽車的行駛速度。為了提高汽車的動(dòng)力因數(shù)、降低汽車質(zhì)心的高度、減小非簧載質(zhì)量，對(duì)公路用車，在其輪胎負(fù)荷系數(shù)以及汽車離地間隙允許的范圍內(nèi)，應(yīng)盡量選取尺寸較小的輪胎。同時(shí)還應(yīng)考慮與動(dòng)力—傳動(dòng)系參數(shù)的匹配和對(duì)整車尺寸參數(shù)（例如汽車的最小離地間隙、總高等）的影響。參考《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表1-3給出的部分國(guó)產(chǎn)汽車輪胎的規(guī)格、尺寸及使用條件。通過(guò)查閱貨車輪胎標(biāo)準(zhǔn)GB2977-2008《載重汽車輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷》和參考同類車型所選輪胎規(guī)格，選取車胎為三角 TR668 (7.00R16)（具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表3-1） 3.2輪胎參數(shù)： 表3-1 輪胎參數(shù) 輪胎系列： 中短途系列 輪胎花紋： TR668 輪胎規(guī)格： 7.00R16 負(fù)荷指數(shù)(單胎/雙胎)： 115/111 每胎負(fù)荷(單胎/雙胎)： 1220/1075kg 最大氣壓(單胎/雙胎)： 670/670Kpa 充氣后外緣(直徑)： 785mm 充氣后外緣(斷面寬)： 200mm 層級(jí)： 12 速度級(jí)別： M 最高速度： 130km/h 適合輪輞： 5.50F （數(shù)量：6，前2后4） 4.車橋的選取 4.1驅(qū)動(dòng)橋的選取 驅(qū)動(dòng)橋處于傳動(dòng)系的末端，其基本公用是增大由傳動(dòng)軸傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，并使左、右驅(qū)動(dòng)輪具有差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車價(jià)之間的垂向力、縱向力和橫向力。 4.1.1驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式和布置形式的選擇 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸架形式有關(guān)。絕大多數(shù)載貨汽車的驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸架，相應(yīng)的采用非斷開(kāi)式車橋。 現(xiàn)代多橋驅(qū)動(dòng)汽車都采用貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置。 在貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置中，各橋的傳動(dòng)布置在同一個(gè)縱向垂直平面內(nèi)，且相鄰的兩橋的傳動(dòng)軸是串聯(lián)的布置。其優(yōu)點(diǎn)是不僅減少了傳動(dòng)軸的數(shù)量，而且提高了各種驅(qū)動(dòng)橋零件的互通性，并且簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，減少了體積和質(zhì)量，成本較低。 4.1.2主減速器傳動(dòng)比的確定（傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比） 在選定最小的傳動(dòng)比時(shí)，要考慮到最高擋行駛時(shí)有足夠的動(dòng)力性能，普通載貨汽車最高檔通常選用直接擋，若無(wú)分動(dòng)器或者輪邊減速器，則傳動(dòng)系的最小傳動(dòng)比等于主減速器的主減速比i0 。 (最高檔為直接檔) (4-1) 式中：為滾動(dòng)半徑；為發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速；為最高車速（應(yīng)根據(jù)選定發(fā)動(dòng)機(jī)后的參數(shù)重新估算）， 為變速器的最高擋傳動(dòng)比，若最高擋為直接擋，則=1。 由已選輪胎得：自由直徑為：d=785mm其中：子午線輪胎：F=3.05；斜交輪胎：F=2.99，本胎為子午線輪胎故取F=3.05。由=Fd/2π得：滾動(dòng)半徑=381.25mm。 由上述可知，=3600rpm；=100km/h 根據(jù)公式可得： (4-2) 故i0取5.286。 根據(jù)所選定的主減速比i0的值，就可基本上確定主減速器的減速形式（單級(jí)、雙級(jí)以及是否需要輪邊減速器），并使之與汽車總布置所要求的離地間隙相適應(yīng)。 4.1.3主減速器結(jié)構(gòu)形式選擇 主減速器形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，主要取決與動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比i0的大小以及驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及減速形式等。 雙級(jí)主減速器有兩集齒輪減速組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大，制造成本也顯著增加，僅用于主減速比較大（）且采用單級(jí)減速器不能滿足既定的主減速比和離地間隙要求的重型汽車上。 單級(jí)貫通式主減速器用于多橋驅(qū)動(dòng)汽車的貫通橋上，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主減速器的質(zhì)量較小，尺寸緊湊，并可使中、后橋的大部分零件，尤其是使橋殼、半軸等主要零件具有互換性。 綜上所述，由于所設(shè)計(jì)的載貨汽車的軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式為6x4，以及單級(jí)減速雙聯(lián)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合所計(jì)算數(shù)據(jù)，選用單級(jí)減速雙聯(lián)主減速器。 4.1.4驅(qū)動(dòng)橋參數(shù) 驅(qū)動(dòng)橋參數(shù)見(jiàn)表4-1 表4-1驅(qū)動(dòng)橋參數(shù) 車橋型號(hào)： 中聯(lián) HNQ060D-325 車橋型式： 驅(qū)動(dòng)橋 適用輪胎： 使用范圍： 不同的車廂和車架寬度 額定軸荷： 6000kg 自重： 285kg 輪距： 1540mm 制動(dòng)器： 氣壓滾輪制動(dòng)器 制動(dòng)器尺寸： Φ310×130 車輪螺栓： 6×M20×1.5mm 傳動(dòng)速比： 5.286 最大輸出扭矩： 12000N.m 備注： 鑄造橋殼，單級(jí)中央減速 4.2轉(zhuǎn)向橋的選取 由前軸負(fù)荷及輪距綜合選取的轉(zhuǎn)向橋數(shù)據(jù)如表4-2所示。 表4-2轉(zhuǎn)向橋參數(shù) 車橋型號(hào)： 中聯(lián) HNQ026F 車橋型號(hào)： 轉(zhuǎn)向橋 車輪螺栓： 6×M20×1.5mm 額定軸荷： 2500kg 自重： 240kg 輪距： 1810mm 制動(dòng)器： 氣壓滾輪制動(dòng)器 制動(dòng)器尺寸： Φ310×130 使用范圍： 輪距、板托中心距系列化，適合于不同的車身寬度及車架寬度 備注： 可選用間隙自動(dòng)調(diào)整臂；可選用ABS防抱制動(dòng)系統(tǒng) 5.變速器的選取 5.1變速器最大傳動(dòng)比的確定（傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比） 確定傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比時(shí)，要考慮三方面：①最大爬坡度；②附著力；③汽車的最低穩(wěn)定車速，以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑等綜合確定。 汽車爬坡度時(shí)車速不高，空氣阻力可以忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有 （1-8） 則由最大爬坡度要求的變速器Ι檔傳動(dòng)比為 （1-9） 式中，αmax是道路最大坡度角，設(shè)計(jì)要求最大爬坡度為30%，即坡度角；Ψmax是最大道路阻力系數(shù)。 前面已將計(jì)算得rr=0.38125m；發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax=280N.m；主減速比i0=5.833；傳動(dòng)系傳動(dòng)效率ηT=0.9。所以 (1-10) 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面附著條件 （1-11） 求得變速器的Ι檔傳動(dòng)比為 （1-12） 式中，是道路的附著系數(shù)，在良好的路面上取=0.8；G2是汽車滿載靜止于水平路面時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋承受的載荷（N），后驅(qū)動(dòng)橋承受的質(zhì)量為2100，則解得 4.71。 綜上所述，初步選取變速器Ι擋傳動(dòng)比igΙ=2.693。 5.2變速箱參數(shù) 由于選取不到頭檔即在規(guī)定范圍的變速箱，退而求其次選取了二檔在計(jì)算傳動(dòng)比范圍的變速箱，同時(shí)加大了動(dòng)力性。 變速箱的參數(shù)見(jiàn)表5-1 表5-1變速箱參數(shù) 品牌： 金東 變速箱： 金東JDS515 系列： JDS5檔系列 換擋形式： 手動(dòng) 前進(jìn)檔位： 5檔 倒檔檔位數(shù)： 1個(gè) 最大扭矩： 150N.m 額定轉(zhuǎn)速： 3400rpm 主箱中心距： 70mm 頭檔速比： 4.605 2檔傳動(dòng)比： 2.693 3檔傳動(dòng)比： 1.645 4檔傳動(dòng)比： 1 5檔傳動(dòng)比： 0.839 倒檔1傳動(dòng)比： 3.816 變速箱重量： 44kg 變速箱油容量： 1.1L 6.傳動(dòng)軸的選取 該車前后軸距較大， 為了提高傳動(dòng)軸的的臨界轉(zhuǎn)速，避免共振以及考慮整車總布置上的需要，常將傳動(dòng)軸分段。當(dāng)傳動(dòng)軸分段時(shí)，需要加設(shè)安裝在車架橫梁上的彈性中間支撐，以補(bǔ)償傳動(dòng)軸軸向和角度方向的安裝誤差，以及車輛行駛過(guò)程中由于彈性支承的發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)和車架等變形所引起的位移。彈性元件能吸收傳動(dòng)軸的震動(dòng)，降低噪聲。這種彈性中間支撐不能傳遞軸向力，它只要承受傳動(dòng)軸因動(dòng)不平衡，偏心等因素引起的徑向力，以及萬(wàn)向節(jié)上的附加彎矩所引起的徑向力。 一般驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)軸均采用一對(duì)十字軸萬(wàn)向節(jié)。十字萬(wàn)向節(jié)兩軸的夾角不宜過(guò)大，當(dāng)α由增至?xí)r，滾針軸承壽命將下降至原壽命的1/4。十字軸萬(wàn)向節(jié)夾角的允許范圍參照《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表1-8。 初步選取東風(fēng)汽車傳動(dòng)軸有限公司生產(chǎn)的重型汽車傳動(dòng)軸總成2201RLC-010 傳動(dòng)軸主要技術(shù)參數(shù)： 產(chǎn)品代號(hào)：??? 2201RLC-010 適用扭矩范圍：13000～18000 N.m 最大滑動(dòng)量：? 150 mm 萬(wàn)向節(jié)擺角：? 30 ° 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax=280N.m，不計(jì)傳動(dòng)損失，傳到傳動(dòng)軸上的最大轉(zhuǎn)矩為280*4.605=1289.4 N.m，遠(yuǎn)小于傳動(dòng)軸許用轉(zhuǎn)矩范圍。 7. 整車性能計(jì)算與函數(shù)曲線繪制 7.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線（轉(zhuǎn)矩） 已知發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線如下圖7-1（轉(zhuǎn)矩） 圖7-1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線（轉(zhuǎn)矩） 7.2發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線（功率） 已知發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線如下圖7-2（功率） 圖7-2發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線（功率） 7.3驅(qū)動(dòng)力——行駛阻力曲線 汽車行駛過(guò)程中必須克服滾動(dòng)阻力Ff和空氣阻力Fw的作用，加速時(shí)會(huì)受到加速阻力Fj的作用，上坡時(shí)會(huì)受到重力沿坡道的分力——坡度阻力Fi的作用。汽車行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的平衡方程式為 （7-3-1） 發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速n下發(fā)出的轉(zhuǎn)矩Te，經(jīng)汽車傳動(dòng)系傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力Ft按下式計(jì)算 （7-3-2） 式中，Te是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（N·m）；ig是變速器速比；是變速器傳動(dòng)比； i0是主減速器速比，io=5.286；ηT是傳動(dòng)系效率，ηT=0.9；rr是車輪的滾動(dòng)半徑（m），rr=0.38125m。 在驅(qū)動(dòng)輪不打滑的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n（r/min）所對(duì)應(yīng)的汽車車速ua（Km/h）為 （7-3-3） 滾動(dòng)阻力Ff為 （7-3-4） 式中，=3000kg，g是重力加速度，g=9.8m/s2;α是坡道的坡度角（o）；f是滾動(dòng)阻力系數(shù)，f=0.02。 空氣阻力Fw為 （7-3-5） 式中，CD是空氣阻力系數(shù)，CD=0.9；A是迎風(fēng)面積，即汽車行駛方向的投影面積，A=3.99㎡； ua是汽車行駛速度（km/h）。 坡度阻力Fi為 （7-3-6） 式中，i是道路坡度，計(jì)算時(shí)i取值從0%到30%。坡度阻力隨坡度角α的增加而增大，且與變速器檔位和車速無(wú)關(guān)。 將各擋驅(qū)動(dòng)力Ft隨車速ua的變化關(guān)系和不同坡度i時(shí)的隨ua的變化關(guān)系畫(huà)在同一張紙上，則形成汽車的行駛性能曲線。由汽車的行駛性能曲線可知該車的最高車度、最大爬坡度、檔位的使用情況及各檔位某車速的爬坡能力。 做出各檔驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖如下7-3所示 7-3驅(qū)動(dòng)力——行駛阻力曲線 圖像數(shù)據(jù)分析：圖中兩條平行曲線下者為平路阻力上者為30%坡度時(shí)阻力，由圖可知，平路時(shí)驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的交點(diǎn)橫坐標(biāo)為116，即平路驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡條件下該車速度最大能達(dá)到116km/h；坡度為30%時(shí)阻力曲線與驅(qū)動(dòng)力曲線有交點(diǎn)，且并未達(dá)到驅(qū)動(dòng)力曲線的最高值，說(shuō)明該車完全有能力爬上30%坡度的道路且能爬上更高坡度的道路，具體最大坡度詳見(jiàn)后文分析。 7.4功率平衡曲線 7.4.1各檔功率曲線 發(fā)動(dòng)機(jī)的功率曲線是相同的而由于各檔傳動(dòng)比不同，體現(xiàn)出車輛總體發(fā)揮出的功率在各檔也有不同，由公式及公式P=T*n/9550可得各檔功率曲線如圖7-4-1所示 圖7-4-1各檔功率曲線 汽車功率平衡方程式如下： /ηt 式中，=3000kg，g是重力加速度，g=9.8m/s2;α是坡道的坡度角（o）；f是滾動(dòng)阻力系數(shù)，f=0.02。CD是空氣阻力系數(shù)，CD=0.9；A是迎風(fēng)面積，即汽車行駛方向的投影面積，A=3.99㎡； ua是汽車行駛速度（km/h）。i是道路坡度。 7.4.2平路功率平衡曲線 與驅(qū)動(dòng)力——阻力平衡圖相似，平路時(shí)只計(jì)算滾動(dòng)阻力功率與空氣阻力功率，繪出平路汽車功率平衡圖如下圖7-4-2所示 圖7-4-2平路功率平衡曲線 圖像數(shù)據(jù)分析：由圖可知，驅(qū)動(dòng)功率與阻力功率的交點(diǎn)在橫坐標(biāo)為110.5處，再次證明該車完全符合所要求最大速度大于90km/h的要求，且檔位越低后備功率越大，檔位越高負(fù)荷率越大。 7.4.3 30%坡度功率平衡曲線 在有坡道的道路上還有坡道阻力功率，求得30%坡度功率平衡曲線如圖7-4-3所示。 圖7-4-3 30%坡度功率平衡曲線 圖像數(shù)據(jù)分析：由圖可知，30%坡道時(shí)阻力功率與驅(qū)動(dòng)功率有交點(diǎn)，且同樣未達(dá)到一檔驅(qū)動(dòng)功率的最大值，再次證明該車符合最大爬坡度大于30%的條件。 7.5速度時(shí)間曲線 加速阻力計(jì)算。為計(jì)算最大加速能力，這里就取道路坡道為零的平直道路上行駛進(jìn)行計(jì)算。 ，由此可得 （7-4-1） 式中，δ是汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，δ按式估算，取,ig為變速器速比。參照《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》中的圖1-8繪制出汽車加速度曲線圖。 進(jìn)而參照《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》中的圖1-9繪制各擋加速度倒數(shù)曲線圖。 由得 （7-4-2） 通過(guò)上式可求得汽車從初始車速u1全力加速到u2的加速時(shí)間t，結(jié)合汽車的行駛性能曲線，可以參照《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》中的圖1-10作出該汽車連續(xù)換擋加速時(shí)間曲線圖。 7.5.1加速度倒數(shù)曲線 貨車各檔加速度曲線如下圖7-5-1 圖7-5-1各檔加速度曲線 7.5.2加速度倒數(shù)曲線 貨車各檔加速度倒數(shù)曲線如下圖7-5-2所示 圖7-5各檔加速度倒數(shù)曲線 7.5.3加速度曲線倒數(shù)擬合 將各檔加速度倒數(shù)曲線平滑連接而得出的加速度曲線倒數(shù)擬合曲線如下圖7-5-3所示。 圖7-5-3加速度曲線倒數(shù)擬合曲線 7.5.4速度時(shí)間圖像 由加速度曲線倒數(shù)擬合曲線積分而得出的汽車速度時(shí)間圖像如圖8-5-4所示。（注：由于加速度單位為m/s^2，而速度單位為km/h，所以此處需單位換算） 7-5-4速度時(shí)間圖像 由圖可知該車從靜止加速到90km/h約需要35s。 7.6各檔最大爬坡度曲線 由驅(qū)動(dòng)力阻力平衡公式得 即 式中是傳動(dòng)系效率，=0.9；ma是汽車總質(zhì)量；是滾動(dòng)阻力系數(shù)，=0.02；CD是空氣阻力系數(shù)CD=0.9；A是迎風(fēng)面積；ge是燃油消耗率（b），可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)耐馓匦郧€圖上讀取；ua是汽車車速（km/h）； 可得各檔爬坡度曲線如圖7-6所示 圖7-6各檔爬坡度曲線 圖像數(shù)據(jù)分析：由圖可知該車最大能爬上62%(即27.9度)的坡路。 7.7燃油消耗曲線 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性是汽車使用中的另一項(xiàng)重要性能。汽車設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，常需要在實(shí)際樣車制成之前，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)特性和汽車功率平衡圖對(duì)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)算，最簡(jiǎn)單、最基本的是等速行駛百公里燃油消耗量的估算。對(duì)貨車來(lái)講，等速百公里燃油消耗量是在滿載時(shí)以最高擋在水平良好的路面上等速行駛100km的燃油消耗量。 汽車百公里燃油消耗量Qs為 （7-7） 式中，P是汽車以車速等速行駛時(shí)用于克服滾動(dòng)阻力和空氣阻力發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗的功率（kw），；是傳動(dòng)系效率，=0.9；ma是汽車總質(zhì)量；是滾動(dòng)阻力系數(shù)，=0.02；CD是空氣阻力系數(shù)CD=0.9；A是迎風(fēng)面積；ge是燃油消耗率（b），可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)耐馓匦郧€圖上讀取；ua是汽車車速（km/h）；ρg是燃油的重度，柴油取7.94～8.13N/L，取ρg=8N/L。 經(jīng)上述計(jì)算，參照《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》中的圖1-16，繪制出汽車等速百公里燃油消耗量曲線。 7.7.1燃油消耗量曲線 發(fā)動(dòng)機(jī)選取時(shí)知燃油消耗率b的曲線見(jiàn)圖7-7-1 圖7-7-1燃油消耗率曲線 7.7.2百公里燃油消耗量 百公里燃油消耗量是常用的一種評(píng)價(jià)指標(biāo)，指汽車在一定載荷下以最高檔在水平良好路面上等速行駛100km的燃油消耗量。 貨車百公里燃油消耗量曲線如圖7-7-2所示 圖7-7-2百公里燃油消耗量 參考文獻(xiàn) [1]余志生.汽車?yán)碚摰谖灏鎇M].機(jī)械工業(yè)出版社，2014. [2]王望予.汽車設(shè)計(jì)第四版[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2015. [3唐新蓬.汽車總體設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2010. [4]王國(guó)權(quán).龔國(guó)慶.汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009. [5]馮晉祥.專用汽車設(shè)計(jì)第二版[M].人民交通出版社.2013. [6]史文庫(kù).汽車構(gòu)造第六版[M]. 人民交通出版社.2014. [7]米奇克M.汽車動(dòng)力學(xué)：A卷[M].陳萌三，譯.北京：人民交通出版社，1992. 29