商用汽車前懸架設(shè)計(jì)

商用汽車前懸架設(shè)計(jì),商用,汽車,懸架,設(shè)計(jì) 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 商用汽車總體設(shè)計(jì) 院（系） 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 專 業(yè) 10車輛2班 學(xué)生姓名 林春波 學(xué)生學(xué)號(hào) 201030081612 指導(dǎo)教師 林慧斌 趙克剛 提交日期 2012 年 7 月 6 日 《車輛工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)任務(wù)書 機(jī)械與汽車學(xué)院 班級(jí) 姓名 一．設(shè)計(jì)任務(wù)：商用汽車總體設(shè)計(jì) 二．基本參數(shù)： 三．設(shè)計(jì)內(nèi)容 主要進(jìn)行汽車總體設(shè)計(jì)。汽車總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括： 1．查閱資料、調(diào)查研究、制定設(shè)計(jì)原則 2．選擇整車和各總成的結(jié)構(gòu)型式及主要技術(shù)特性參數(shù)和性能參數(shù)，形成一個(gè)完整的整車概念。選型過(guò)程中要進(jìn)行必要的計(jì)算，并繪制總布置草圖，以檢驗(yàn)所選擇的總成能否滿足選型時(shí)確定的整車性能和尺寸要求。 3．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：汽車裝載質(zhì)量、整車整備質(zhì)量、汽車總質(zhì)量、汽車軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)型式、汽車的軸荷分配。 （2）汽車主要尺寸參數(shù)的確定：汽車軸距、汽車的前后輪距、汽車的前懸和后懸、汽車的外廓尺寸。 （3）汽車主要性能參數(shù)的確定：汽車動(dòng)力性能參數(shù)（汽車最高車速vamax、加速時(shí)間、最大爬坡度imax、直接檔最大動(dòng)力因數(shù)D0max、Ⅰ檔最大動(dòng)力因數(shù)DⅠmax）、燃料經(jīng)濟(jì)性參數(shù)、通過(guò)性參數(shù)、制動(dòng)性參數(shù)、操縱穩(wěn)定性參數(shù)、行使平順性參數(shù)。 3．繪制總布置圖 （1）明確繪制總布置圖的基準(zhǔn)； （2）標(biāo)注主要結(jié)構(gòu)尺寸和裝配尺寸； 四．設(shè)計(jì)要求 1．繪制汽車的總布置圖，0號(hào)圖紙一張。 2．編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)包括以下內(nèi)容： （1） 汽車形式的選擇；（2）汽車各總成的選擇； （3）汽車主要技術(shù)參數(shù)的確定； （4）汽車主要性能的計(jì)算；包括：汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性等。（5）參考文獻(xiàn)。 五．設(shè)計(jì)進(jìn)度與時(shí)間安排 本課程設(shè)計(jì)為3周 １．明確任務(wù)，分析有關(guān)原始資料，復(fù)習(xí)有關(guān)講課內(nèi)容及熟悉參考資料0.5周。 ２．設(shè)計(jì)計(jì)算 0.5周 ３．繪圖 0.5周 ４．編寫說(shuō)明書、答辯 0.5周 六、主要參考文獻(xiàn) 1．成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版） 2．汽車工程手冊(cè)???? 機(jī)械工業(yè)出版社 3．陳家瑞 汽車構(gòu)造（下冊(cè)） 人民交通出版社 4．王望予 汽車設(shè)計(jì)?????機(jī)械工業(yè)出版社 5．余志生 汽車?yán)碚???? 機(jī)械工業(yè)出版社 七．注意事項(xiàng) （1）為保證設(shè)計(jì)進(jìn)度及質(zhì)量，設(shè)計(jì)方案的確定、設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果等必須取得指導(dǎo)教師的認(rèn)可，尤其在繪制總布置圖前，設(shè)計(jì)方案應(yīng)由指導(dǎo)教師審閱。圖面要清晰干凈；尺寸標(biāo)注正確。 （2）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書時(shí)，必須條理清楚，語(yǔ)言通達(dá)，圖表、公式及其標(biāo)注要清晰明確，對(duì)重點(diǎn)部分，應(yīng)有分析論證，要能反應(yīng)出學(xué)生獨(dú)立工作和解決問(wèn)題的能力。 （3）獨(dú)立完成圖紙的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫，若發(fā)現(xiàn)抄襲或雷同按不及格處理。 八．成績(jī)?cè)u(píng)定 出勤情況（20%） 設(shè)計(jì)方案與性能計(jì)算（40%） 圖紙質(zhì)量（20%） 說(shuō)明書質(zhì)量（20%） 評(píng) 語(yǔ) 總 成 績(jī) 指導(dǎo)教師 注意：此任務(wù)書要妥善保管，最后要裝訂在設(shè)計(jì)說(shuō)明書的第一頁(yè)。  一、 題目要求 額定裝載質(zhì)量（kg） 最大總質(zhì)量（kg） 最大車速（km/h） 縱梁尺寸 背角與臀角 組號(hào) 4000 7140 90 200*6 α=10° β=100° 2-3 說(shuō)明：設(shè)計(jì)時(shí)，最高車速應(yīng)不低于要求值，且不能大于最高車速10% 二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容 (一) 汽車形式的選擇 1. 汽車的類型 貨車是載送貨物的運(yùn)輸汽車。貨車按照汽車的總質(zhì)量分級(jí)： 表2-1 貨車的分級(jí) 貨車分級(jí) 汽車總質(zhì)量（t） 微型貨車 ≤1.8 輕型貨車 ＞1.8~≤6.0 中型貨車 ＞6.0~≤14 重型貨車 ＞14 因此，本設(shè)計(jì)屬于中型貨車設(shè)計(jì)。 2. 汽車形式的選擇 1 2 1) 軸數(shù) 汽車可以有兩軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。影響選取軸數(shù)的因數(shù)主要有汽車的總質(zhì)量、道路法規(guī)對(duì)軸載質(zhì)量的限制和輪胎的負(fù)荷能力以及汽車的結(jié)構(gòu)等。 汽車總質(zhì)量小于19t的公路運(yùn)輸車輛和軸荷不受道路、橋梁限制的不在公路上行駛的車輛，均采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的兩軸方案。 根據(jù)要求，確定該汽車為兩軸中型貨車。 2) 驅(qū)動(dòng)形式 汽車驅(qū)動(dòng)形式有4X2、4X4、6X2、6X4、6X6、8X4、8X8等。汽車的用途、總質(zhì)量和對(duì)車輛通過(guò)性能的要求等，是影響選取驅(qū)動(dòng)形式的主要因數(shù)?？傎|(zhì)量小些的商用車，多采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低的4X2驅(qū)動(dòng)形式。 參考同類車型，確定該汽車為4X2后軸雙胎的驅(qū)動(dòng)形式。 3) 布置形式 汽車的布置形式是指發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋和車身（或駕駛室）的相互關(guān)系和布置特點(diǎn)而言。汽車的使用性能除取決于整車和各總成的有關(guān)參數(shù)以外，其布置形式對(duì)使用性能也有重要影響。布置形式可按駕駛室類型和發(fā)動(dòng)機(jī)布置形式確定。 4) 駕駛室類型 貨車按照駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)位置的不同，分為平頭式、短頭式、長(zhǎng)頭式和偏置式四種。 a) 平頭式 平頭式貨車的主要優(yōu)點(diǎn)如下：汽車總長(zhǎng)和軸距尺寸短；最小轉(zhuǎn)彎直徑??；機(jī)動(dòng)性能好；不需要發(fā)動(dòng)機(jī)罩和翼子板，加上總長(zhǎng)縮短等因數(shù)的影響，汽車整備質(zhì)量減小；駕駛員的視野得到明顯改善；采用翻轉(zhuǎn)式駕駛室時(shí)能改善發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的接近性；汽車面積利用率高。 平頭式貨車的主要缺點(diǎn)是：前軸負(fù)荷大，因而汽車通過(guò)性能變壞；因?yàn)轳{駛室有翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和鎖住機(jī)構(gòu)，使機(jī)構(gòu)復(fù)雜；進(jìn)、出駕駛室不如長(zhǎng)頭式貨車方便；離合器、變速器等操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜；駕駛室內(nèi)受熱及振動(dòng)均比較大；汽車正面與其他物體發(fā)生碰撞時(shí)，特別是微型、輕型平頭貨車，使駕駛員和前排乘員受到嚴(yán)重傷害的可能性增加。 平頭式貨車的發(fā)動(dòng)機(jī)可以布置在座椅下后部，此時(shí)中間座椅處沒有很好的凸起，可以布置3人座椅，故得到廣泛應(yīng)用。發(fā)動(dòng)機(jī)布置在駕駛員和副駕駛員座椅中間形成凸起隔斷的布置方案僅在早期的平頭車上得到應(yīng)用。平頭式貨車在各種級(jí)別的貨車上得到廣泛應(yīng)用。 b) 長(zhǎng)頭式和短頭式 長(zhǎng)頭式貨車的主要優(yōu)缺點(diǎn)和平頭式貨車的優(yōu)缺點(diǎn)相反，而短頭式介于兩者之間，但更趨于與長(zhǎng)頭式優(yōu)缺點(diǎn)相近。長(zhǎng)頭式貨車的前輪相對(duì)車頭的位置有3種：靠前、居中、靠后。前輪靠前因軸荷分配不合理，已不采用；前輪靠后時(shí)，輪罩凸包會(huì)影響駕駛員的操作空間；前輪劇中時(shí)外形美觀、布置均稱，故得到廣泛應(yīng)用。 c) 偏置式 偏置式駕駛室的貨車主要用于重型礦用自卸車上。它具有平頭式貨車的一些優(yōu)點(diǎn)，如軸距短、視野良好等，此外還具有駕駛室通風(fēng)條件好、維修發(fā)動(dòng)機(jī)方便等優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)各種駕駛室的特點(diǎn)，參照同類車型，該汽車確定為平頭式貨車。 5) 發(fā)動(dòng)機(jī)位置 貨車按照發(fā)動(dòng)機(jī)位置不同，可分為發(fā)動(dòng)機(jī)前置、中置和后置三種布置形式。其中發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)貨車得到廣泛應(yīng)用。它與其他兩種布置形式比較有如下主要優(yōu)點(diǎn)：維修發(fā)動(dòng)機(jī)方便；離合器、變速器等操縱機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單；貨箱地板高度低；可以采用直列發(fā)動(dòng)機(jī)、V型發(fā)動(dòng)機(jī)或臥式發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障容易。 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)的貨車有下述主要缺點(diǎn)：如果采用平頭式駕駛室，而且發(fā)動(dòng)機(jī)布置在前軸上，處于兩側(cè)座位之間時(shí)，駕駛室內(nèi)部擁擠，隔熱、隔振、密封和降低噪聲問(wèn)題難以解決；如果采用長(zhǎng)頭式駕駛室，為保證具有良好的視野，駕駛員座椅須布置高些，這又影響整車和質(zhì)心高度，同時(shí)增加了整車長(zhǎng)度。 綜合發(fā)動(dòng)機(jī)三種布置形式的優(yōu)缺點(diǎn)，以及參照同類車型，確定該汽車為直列式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)。 (二) 汽車主要參數(shù)的選擇 1. 汽車主要尺寸的確定 汽車的主要尺寸參數(shù)有輪廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸、貨車車頭長(zhǎng)度和車廂尺寸等。 1) 外廓尺寸 汽車的總長(zhǎng)、總寬和總高應(yīng)根據(jù)汽車的用途、道路條件、噸位、外形設(shè)計(jì)、公路限制和結(jié)構(gòu)布置等因素來(lái)確定。在總體設(shè)計(jì)時(shí)要力求減少汽車的外廓尺寸，以減輕汽車總重，提高汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和機(jī)動(dòng)性。 各國(guó)對(duì)公路運(yùn)輸車輛的外廓尺寸均有法規(guī)限制。這是為了適合本國(guó)的公路、橋梁和運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)以及保證駕駛的安全性。GB1589-89汽車外廓尺寸限界規(guī)定汽車外廓尺寸長(zhǎng)：貨車、越野車、整體式客車不應(yīng)超過(guò)12m，單鉸接式客車不超過(guò)18m，半掛汽車列車不超過(guò)16.5m，全掛汽車列車不超過(guò)20m；不包括后視鏡，汽車寬不超過(guò)2.5m；空載、頂窗關(guān)閉狀態(tài)下，汽車高不超過(guò)4m；后視鏡等單側(cè)外伸量不得超出最大寬度處250mm；頂窗、換氣裝置開啟時(shí)不得超出車高300mm。 根據(jù)本車的特點(diǎn)，參考同類車型，本車的外廓尺寸如下： 總長(zhǎng)La：6500mm； 總寬Ba：2200mm； 總高Ha：2500mm。 2) 軸距L 軸距L對(duì)整備質(zhì)量、汽車總長(zhǎng)、最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、縱向通過(guò)半徑有影響。當(dāng)軸距短時(shí)，上述各指標(biāo)減小。此外，軸距還對(duì)軸荷分配、傳動(dòng)軸夾角有影響。軸距過(guò)短會(huì)使車廂（貨）長(zhǎng)度不足或后懸過(guò)長(zhǎng)；上坡或制動(dòng)時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過(guò)大，汽車制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞；車身縱向角振動(dòng)增大，對(duì)平順性不利；萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸的夾角增大。 表2-2 貨車的軸距和輪距 車型 類別 軸距/ 輪距/ 4×2貨車 微型 輕型 中型 重型 1700～2900 2300～3600 3600～5500 4500～5600 1150～1350 1300～1650 1700～2000 1840～2000 本車為中型貨車，參照表2-2和同類車型，軸距L選取為4000 。 3) 前輪距B1和后輪距B2 汽車輪距B會(huì)影響車廂或駕駛室內(nèi)寬、汽車總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因數(shù)。增大輪距則車廂內(nèi)寬隨之增加，并有利于增加側(cè)傾剛度，汽車橫向穩(wěn)定性變好；但是汽車的總寬和總質(zhì)量及最小轉(zhuǎn)彎直徑等增加，并導(dǎo)致汽車的比功率、比轉(zhuǎn)矩指標(biāo)下降，機(jī)動(dòng)性變壞。 受汽車總寬度不超過(guò)2.5m限制，輪距不宜過(guò)大。但在取定的前輪輪距B1的范圍內(nèi)，應(yīng)該能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的轉(zhuǎn)向空間，同時(shí)轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運(yùn)動(dòng)間隙。在確定后輪距B2時(shí)應(yīng)考慮兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及他們之間應(yīng)留有必要的間隙。 根據(jù)表3-1，并且參考同類車型以及根據(jù)本車的結(jié)構(gòu)和布置，選取本車的前后輪距分別為：B1＝1750mm ；B2＝1540mm（雙胎中心線距離）。 4) 前懸LF和后懸LR 在前懸這段尺寸內(nèi)要布置保險(xiǎn)杠、散熱器風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向器等部件，故前懸不能太短。長(zhǎng)些的前懸尺寸有利于在撞車時(shí)對(duì)乘員起保護(hù)作用，也有利于采用長(zhǎng)些的鋼板彈簧。對(duì)平頭汽車，前懸還會(huì)影響從前門上、下車的方便性。初選的前懸尺寸，應(yīng)當(dāng)在保證能布置下上述各總成、部件的同時(shí)盡可能短些。 后懸尺寸對(duì)汽車通過(guò)性、汽車追尾時(shí)的安全性、貨箱長(zhǎng)度或行李長(zhǎng)度、汽車造型等有影響，并取決于軸距和軸荷分配的要求。后懸長(zhǎng)，則汽車離去角減小，是通過(guò)性降低?？傎|(zhì)量在1.8~14.0t的貨車后懸一般在1200~2200mm之間，特長(zhǎng)貨廂的汽車后懸可達(dá)到2600mm，但不得超過(guò)軸距的55%。 經(jīng)過(guò)分析并參考同類樣車，根據(jù)本車的結(jié)構(gòu)性能要求，本車選取前懸LF為1000mm，后懸LR為1500mm 。 5) 貨車車頭長(zhǎng)度 貨車車頭長(zhǎng)度系指從汽車的前保險(xiǎn)杠到駕駛室后圍的距離。車身形式，對(duì)車頭長(zhǎng)度有絕對(duì)影響。此外，車頭長(zhǎng)度尺寸對(duì)汽車外觀效果、駕駛室居住性、汽車面積利用率和發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性等有影響。 平頭型貨車一般在1400~1500mm之間。 參照同類車型，確定本車的車頭長(zhǎng)度為1450mm。 6) 貨車車廂尺寸 車廂邊板高度對(duì)汽車質(zhì)心高度和裝卸貨物的方便性有影響，一般應(yīng)在450~650mm范圍內(nèi)選取。車廂內(nèi)寬應(yīng)在汽車外寬符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下適當(dāng)取寬些，以利縮短邊板高度和車廂長(zhǎng)度。 參考同類車型，本車的貨箱尺寸如下： 長(zhǎng)：4750mm 寬：2200mm 高：？mm 2. 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 汽車質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量m0、裝載質(zhì)量me、質(zhì)量系數(shù)ηm0、汽車總質(zhì)量ma、軸荷分配等。 1) 整車整備質(zhì)量m0 整車整備質(zhì)量對(duì)汽車的制造成本和使用經(jīng)濟(jì)性均有影響。目前，盡可能減少整車整備質(zhì)量的目的是通過(guò)減輕整車整備質(zhì)量增加裝載量或載客量；抵消因滿足安全標(biāo)準(zhǔn)、排氣凈化標(biāo)準(zhǔn)和噪聲標(biāo)準(zhǔn)所帶來(lái)的整備質(zhì)量的增加；節(jié)約燃料。 參考同類車型，本車的整車整備質(zhì)量m0定為m0=7140-4000-3*65=2945kg （每個(gè)乘客重65kg）。 2) 裝載質(zhì)量me 貨車裝載質(zhì)量me的確定，首先應(yīng)與行業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃的系列符合，其次要考慮到汽車的用途和使用條件。 本車為中型貨車，裝載質(zhì)量 在設(shè)計(jì)任務(wù)書中已經(jīng)給定為me=4000kg 。 3) 質(zhì)量系數(shù)ηm0 質(zhì)量系數(shù)ηm0是指汽車裝載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值，即ηm0=me/ m0。該系數(shù)反映了汽車的設(shè)計(jì)水平和工藝水平，ηm0值越大，說(shuō)明該汽車的結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進(jìn)。參照下表，并結(jié)合給出數(shù)據(jù)，本車為1.36。 表2-3 不同類型汽車的質(zhì)量系數(shù) 汽車類型 總質(zhì)量ma（kg） 貨車 180014000 0.80～1.10 1.20～1.35 1.30～1.70 4) 汽車總質(zhì)量ma 本車總質(zhì)量已經(jīng)給出，ma=7140kg。 5) 軸荷分配 貨車的軸荷分配參考下表2-4 表2-4 貨車的軸荷分配 車型 滿載 空載 前軸 (%) 后軸 (%) 前軸 (%) 后軸 (%) 4×2后輪單胎 4×2后輪雙胎，長(zhǎng)、短頭式 4×2后輪雙胎，平頭式 6×4后輪雙胎 32～40 25～27 30～35 19～25 60～68 73～75 65～70 75～81 50～59 44～49 48～54 31～37 41～50 51～56 46～52 63～69 設(shè)計(jì)目標(biāo)是：空載時(shí)前軸52％，后軸48％；滿載時(shí)前軸34％，后軸66％。 經(jīng)校核后，空載時(shí)不變；滿載時(shí)前軸負(fù)荷32%，后軸負(fù)荷68%。 6) ？？貨車質(zhì)心高度hg 汽車質(zhì)心的位置，與汽車受力的情況有密切的關(guān)系，直接影響汽車的軸荷分配、穩(wěn)定性和平順性以及制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)和坡道行駛時(shí)的前后軸質(zhì)量的轉(zhuǎn)移。 參考同類車型，初定空載質(zhì)心高度為940mm，滿載質(zhì)心高度為1086mm。 經(jīng)校核驗(yàn)算后，空載時(shí)質(zhì)心高度hg為909mm，質(zhì)心至前軸距離a為1920mm，至后軸距離b為2080mm；滿載時(shí)質(zhì)心高度hg為1086mm，質(zhì)心至前軸距離a為2720mm，至后軸距離b為1280mm。 (三) 汽車各總成的選擇 1. 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 1) 發(fā)動(dòng)機(jī)形式的選擇 對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)形式選擇應(yīng)該考慮此車可以采用四沖程汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，從提高燃油經(jīng)濟(jì)性以及農(nóng)用車用途出發(fā)，優(yōu)先選用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)于中型以及以下的貨車上一般采用直列式柴油機(jī)。本車為中型貨車，故采用直列式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。 2) 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 a) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和相應(yīng)轉(zhuǎn)速： 根據(jù)需要的最高車速（km/h），用下式估算發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率： 上式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 ——傳動(dòng)系效率，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋用單級(jí)主減速器的4×2汽車可取為90% ma—— 汽車總質(zhì)量（kg），為7140kg g —— 重力加速度（m/s2），取9.8 m/s2 ——最高車速（km/h），為95km/h —— 滾動(dòng)阻力系數(shù)， 對(duì)貨車取0.02 CD——空氣阻力系數(shù)，設(shè)計(jì)任務(wù)書給定為0.6 A—— 汽車正面投影面積（m2），。 代入數(shù)據(jù)，得： B系列2.5L發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為93.344（kw），對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速nP為3445r/min b) 最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速： 用下式計(jì)算確定： 上式中：——最大轉(zhuǎn)矩（）； —— 最大功率時(shí)轉(zhuǎn)矩（）； —— 轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)，一般在1.1～1.3之間選?。? ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（）； —— 最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速（）。 代入數(shù)據(jù)，得： 215.75~269.68() 本車所選發(fā)動(dòng)機(jī)的為261.76，合適。 選擇時(shí)希望在1.4～2.0之間，如果取得太高，使小于1.4，則直接擋穩(wěn)定車速將變高，在通過(guò)市區(qū)交叉路口時(shí)換擋次數(shù)變多，沖破性能變壞。從圖2-1可知本發(fā)動(dòng)機(jī)nT為2282r/m，＝1.51，滿足要求。 圖2-1 B系列2.5L柴油發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性圖 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為1200~4306r/min 扭矩與轉(zhuǎn)速擬合曲線為： Tq=-1.6668e-017*n.^6+3.0218e-013*n.^5-2.2392e-009*n.^4+8.6769e-006*n.^3-0.018547*n.^2+20.7385*n-9219.5531 參考同類車型，初定發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸：913X600X950（單位：mm） 2. 輪胎的選擇 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)之一，因此，在總體設(shè)計(jì)開始階段就應(yīng)選定，而選擇的依據(jù)是車型、使用條件、輪胎的靜負(fù)荷、輪胎的額定負(fù)荷以及汽車的行駛速度。本車設(shè)計(jì)采用子午線輪胎。 由滿載時(shí)的軸荷可得滿載時(shí)前輪和后輪單個(gè)受力大?。? 參考同類車型以及表2-5，本車輪胎采用8.25R20型號(hào)輪胎。 層級(jí)12級(jí)，斷面寬度232mm，靜負(fù)荷半徑453mm 表2-5 GB-T_2977-1997_載重汽車輪胎系列 3. 傳動(dòng)比的計(jì)算和選擇 1) 主減速器傳動(dòng)比的確定 在選擇驅(qū)動(dòng)橋主減速器傳動(dòng)比時(shí)，首先可根據(jù)汽車的最高車速、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、車輪參數(shù)來(lái)確定，其值可按下式計(jì)算： 上式中：——汽車最高車速； —— 最高車速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，一般，其中為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，本車取= ； r ——車輪半徑，取0.375m 本車采用單級(jí)主減速器，主減速器傳動(dòng)比≤7，符合要求。 2) 最大傳動(dòng)比的確定 確定最大傳動(dòng)比，要考慮三方面的問(wèn)題，最大爬坡度或1檔最大動(dòng)力因數(shù)、附著力和汽車最低穩(wěn)定車速。傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比通常是變速器1檔傳動(dòng)比與主減速器傳動(dòng)比的乘積。 當(dāng)汽車爬坡時(shí)車速很低，可以忽略空氣阻力，汽車的最大驅(qū)動(dòng)力應(yīng)為 或 即 一般汽車的最大爬坡度約為，其余各參數(shù)按照前面計(jì)算值代入，得 ＝6.724 1檔傳動(dòng)比還應(yīng)滿足附著條件： 對(duì)于后軸驅(qū)動(dòng)汽車有： =7.997 為了減小換擋難度，相鄰檔位之間的傳動(dòng)比比值在1.8以下，故取=6.724合理 汽車最低穩(wěn)定車速： 發(fā)動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速為n=1000r/min 得到貨車的最低穩(wěn)定車速為3.6km/h 。 3) 變速器各檔傳動(dòng)比的確定 在確定傳動(dòng)比時(shí)，最關(guān)鍵的一步是確定變速器。不同類型的汽車，具有不同的傳動(dòng)系檔位，其原因在于他們的使用條件不同、對(duì)整車性能的要求不同、汽車本身的比功率不同。而且傳動(dòng)比檔位數(shù)與汽車動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性有著密切的關(guān)系。就動(dòng)力性而言，擋位數(shù)多，增大了發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮最大功率附近高功率的機(jī)會(huì)，提高了汽車的加速與爬坡能力；就燃油經(jīng)濟(jì)性而言，檔位數(shù)多，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)在低燃油消耗率下工作的可能行，降低了油耗。 所以，為了提高汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，盡可能使檔位數(shù)多一些，但是，如果檔位數(shù)超過(guò)了五個(gè)就會(huì)使結(jié)構(gòu)大為復(fù)雜。本車采用五檔變速器，各檔傳動(dòng)比分別為： Ⅰ擋：6.724 Ⅱ擋：4.026 Ⅲ擋：2.411 Ⅳ擋：1.444 Ⅴ擋：1 倒擋：5 經(jīng)變速器的齒數(shù)選擇后，傳動(dòng)比定為： Ⅰ擋：6.4 Ⅱ擋：3.72 Ⅲ擋：2.32 Ⅳ擋：1.5 Ⅴ擋：1 倒擋：6.98 (四) 汽車主要性能參數(shù)的選擇計(jì)算 由于汽車是一種高效率的運(yùn)輸工具，運(yùn)輸效率的高低在很大程度上取決于汽車的動(dòng)力性，所以動(dòng)力性是汽車各種性能中最基本、最重要的性能。所謂汽車的動(dòng)力性是指汽車在良好的路面上直線行駛時(shí)由汽車受到的縱向外力決定的、所能達(dá)到的平均行駛速度。 1. 動(dòng)力性參數(shù) 1) 汽車的最高車速，題目已經(jīng)給出90km/h，我們?nèi)∽罡咚俣?5km，實(shí)際算出的數(shù)據(jù)為96.3km/h。 2) 汽車的加速時(shí)間 ；載貨汽車常用0～60km/h的換檔加速時(shí)間或者在直接檔由20km/h加速到某一車速的時(shí)間t來(lái)評(píng)價(jià)。從圖中可得，我們?cè)O(shè)計(jì)的貨車第二檔原地起步0-60km/h加速時(shí)間約為18s，滿足使用要求。 3) 汽車的最大爬坡度，前文確定為30%，即16.7°。我們從Matlab中作圖得到，最大爬坡度為30.5% 滿足設(shè)計(jì)要求 4) 汽車驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡圖與動(dòng)力特性圖 汽車的行駛方程式為 或 ＝＋＋＋ 汽車的動(dòng)力性計(jì)算公式如下： （和可由發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線查得）； ； ； ； ； ； 。 其中：——發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率； ——發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩； ——驅(qū)動(dòng)力； ——滾動(dòng)阻力； ——空氣阻力； ——行駛加速度； ——汽車總質(zhì)量； ——汽車的車輪半徑； ——滾動(dòng)阻力系數(shù)； ——?jiǎng)恿σ驍?shù)； 通過(guò)matlab程序匯出下面圖形： 從驅(qū)動(dòng)力與阻力平衡圖和汽車爬坡度圖可知：貨車最高車速為96.3km/h，最大爬坡度為30.5%。 從動(dòng)力因數(shù)圖可知：一檔最大動(dòng)力因數(shù)為0.3115，較大，說(shuō)明動(dòng)力性強(qiáng)；五檔最大動(dòng)力因數(shù)為0.045，說(shuō)明五檔適合于在水平（或者坡度很?。┑牧己寐访嫔闲旭?，經(jīng)濟(jì)性良好。 5) 汽車的功率平衡 汽車行駛時(shí)，不僅驅(qū)動(dòng)力和阻力相互平衡，發(fā)動(dòng)機(jī)功率和汽車行駛的阻力功率也總是平衡的。 將發(fā)動(dòng)機(jī)功率、汽車經(jīng)常遇到的阻力功率對(duì)車速的關(guān)系曲線繪在坐標(biāo)圖上，即得到汽車功率平衡圖。 通過(guò)matlab程序繪制出下面圖形： 2. 燃油經(jīng)濟(jì)性 等速行駛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（我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定轎車為半載、貨車為滿載）下，以最高擋在水平良好的路面上等速行駛100km的燃油消耗量。常測(cè)出每隔10km/h或20km/h速度間隔的等速百公里燃油消耗量，然后在圖上連成曲線，成為等速百公里燃油消耗量曲線，用它來(lái)評(píng)價(jià)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。 等速行駛工況燃油消耗量計(jì)算： 發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性曲線圖 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的萬(wàn)有特性圖上的等燃油消耗率曲線，可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速n，發(fā)出一定功率時(shí)的燃油消耗率。計(jì)算時(shí)，還需要汽車在水平路面上等速行駛，為克服滾動(dòng)阻力與空氣阻力，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)提供的功率為。 根據(jù)等速行駛車速及阻力功率，在萬(wàn)有特性圖上（利用插值法）可確定相應(yīng)的燃油消耗率，從而計(jì)算出以該車速等速行駛時(shí)單位時(shí)間內(nèi)的燃油消耗量（單位為）為 上式中：——燃油消耗率（）； ——燃油的重度，汽油可取，柴油可取。 整個(gè)等速過(guò)程行經(jīng)行程的燃油消耗量為 折算成等速百公里燃油消耗量為 當(dāng)汽車處于5擋時(shí)，車速每隔5km/h所對(duì)應(yīng)的百公里燃油消耗量如下表： 當(dāng)汽車處于4擋時(shí)，車速每隔5km/h所對(duì)應(yīng)的百公里燃油消耗量如下表： 當(dāng)汽車處于3擋時(shí)，車速每隔5km/h所對(duì)應(yīng)的百公里燃油消耗量如下表： 在同一圖表中繪制各擋位的等速百公里油耗線，如下表，可知經(jīng)濟(jì)車速為30km/h，最低百公里油耗為11.27L。 3. 最小轉(zhuǎn)彎直徑 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，汽車前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支承平面上的軌跡圓的直徑稱為最小轉(zhuǎn)彎直徑。用來(lái)描述汽車轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性，是汽車轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向安全性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。設(shè)計(jì)要求中提到，最小轉(zhuǎn)彎半徑為12m，那么可求得前輪最大轉(zhuǎn)向角為19.47o（外側(cè)輪）。 4. 通過(guò)性的幾何參數(shù) 總體設(shè)計(jì)要確定的通過(guò)性幾何參數(shù)有最小離地間隙，接近角，離去角，縱向通過(guò)半徑等。各類汽車的通過(guò)性參數(shù)視車型和用途而異，其范圍見表： 汽車的通過(guò)性參數(shù) 車型 （mm） （°） （°） ρ（m） 4×2貨車 180～300 40～60 23～45 2.3～6.0 4×4、6×6貨車 260～350 45～60 35～45 1.9～3.6 本車的通過(guò)性幾何參數(shù)： 最小離地間隙：250mm 接近角：30° 離去角：24° 縱向通過(guò)角:30° 最小轉(zhuǎn)彎直徑：12m 5. 操縱穩(wěn)定性 汽車操縱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)參數(shù)較多，與總體設(shè)計(jì)有關(guān)并能作為設(shè)計(jì)指標(biāo)的如下： 1) 為了保證有良好的操縱穩(wěn)定性，汽車應(yīng)具有一定程度的不足轉(zhuǎn)向。通常用汽車以0.4g的向心加速度沿定圓轉(zhuǎn)向時(shí)，前、后側(cè)偏角之差（δ1－δ2）作為評(píng)價(jià)參數(shù)。此參數(shù)在1°～3°為宜。本車設(shè)計(jì)目標(biāo)為2°。 2) 汽車以0.4g的向心加速度沿定圓等速行駛時(shí)，車身側(cè)傾角控制在3°以內(nèi)為好，最大不超過(guò)7°。本車側(cè)傾角設(shè)計(jì)目標(biāo)為2°。 3) 為了不影響乘坐舒適性，要求汽車以0.4g減速度制動(dòng)時(shí)，車身的前俯角不大于1.5°。 6. 制動(dòng)性參數(shù) 常以制動(dòng)距離、制動(dòng)減速度和制動(dòng)踏板力作為汽車制動(dòng)性能的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)和評(píng)價(jià)參數(shù)。對(duì)貨車制動(dòng)效能的要求如下表所示，且規(guī)定在踏板力不大于700N的條件下，總制動(dòng)距離不得大于表中規(guī)定值的120％，制動(dòng)減速度不得大于該表規(guī)定值的80％。 貨車路試檢驗(yàn)行車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)性能要求 車輛類型 行車制動(dòng) 應(yīng)急制動(dòng) 制動(dòng)初速（km/h） 制動(dòng)距離（m） FMDD（m/s2） 試車道寬度（m） 踏板力（N） 制動(dòng)初速（km/h） 制動(dòng)距離（m） FMDD（m/s2） 操縱力（N）≤ ma≤4.5t 滿載 50 ≤22 ≥5.4 2.5 ≤700 30 ≤18 ≥2.6 手600 腳700 空載 ≤21 ≥5.8 ≤450 其他汽車 滿載 50 ≤10 ≥5.0 3.0 ≤700 30 ≤20 ≥2.2 手600 腳700 空載 ≤9 ≥5.4 ≤450 滿載30km/h初速度緊急制動(dòng)，最大制動(dòng)距離小于10m，平均制動(dòng)減速度大于5m/s2 7. 舒適性 商用貨車的懸架靜撓度范圍一般在50~110mm，懸架動(dòng)撓度范圍一般在60~90mm，偏頻范圍一般在1.5~2.2Hz。 (五) 繪制總布置圖（見A0圖紙） 三、 參考文獻(xiàn) 1．成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版） 2．汽車工程手冊(cè)???? 機(jī)械工業(yè)出版社 3．陳家瑞 汽車構(gòu)造（下冊(cè)） 人民交通出版社 4．王望予 汽車設(shè)計(jì)?????機(jī)械工業(yè)出版社 5．余志生 汽車?yán)碚???? 機(jī)械工業(yè)出版社  附錄： 一、總布置參數(shù) 1.根據(jù)已知數(shù)據(jù)，確定軸數(shù)、驅(qū)動(dòng)形式、布置形式 （1）確定軸數(shù) 由單軸最大允許軸載質(zhì)量為10t，雙軸汽車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，故采用雙軸方案。 （2）驅(qū)動(dòng)形式 采用4X2形式，后輪雙胎驅(qū)動(dòng) （3）布置形式 駕駛室采用平頭形式，發(fā)動(dòng)機(jī)前置，直列四缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī) 2.汽車主要尺寸 （1）輪廓尺寸 總長(zhǎng)La：6700mm 總寬Ba：2300mm 總高Ha：2900mm 車頭長(zhǎng)度：1500mm 駕駛室后圍至車廂尾部尺寸：5050mm （2）軸距、質(zhì)心位置以及輪距 空載：軸距L：4000mm 質(zhì)心高度hg：735mm 質(zhì)心至前軸距離a：1920mm 質(zhì)心至后軸距離b：2080mm 滿載：軸距L：4000mm 質(zhì)心高度hg：900mm 質(zhì)心至前軸距離a：2592mm 質(zhì)心至后軸距離b：1408mm 前輪距b1：2000mm 后輪距b2：1800mm （3）前懸和后懸 前懸LF：1100mm 后懸LR：1600mm （4）貨車車廂尺寸： 長(zhǎng)：5000mm 寬：2200mm 高：650mm 3.質(zhì)量參數(shù)的確定 （1）整備質(zhì)量m0：3135kg （2）裝載質(zhì)量me：4000kg （3）質(zhì)量系數(shù)ηm0：1.2 （4）總質(zhì)量ma：7330kg （5）軸荷分配： 空載：前軸（52%）：1731.6kg 后軸（48%）：1598.4kg 滿載：前軸（35.2%）：2580.16kg 后軸（64.8%）：4749.84kg （6）簧載質(zhì)量 空載：前軸簧上質(zhì)量：1398.6kg 后軸簧上質(zhì)量：1098.9kg 前軸簧下質(zhì)量：333kg 后軸簧下質(zhì)量：499.5kg 滿載：前軸簧上質(zhì)量：2247.2kg 后軸簧上質(zhì)量：4250.3kg 前軸簧下質(zhì)量：333kg 后軸簧下質(zhì)量：499.5kg 4、性能參數(shù)選擇 （1）動(dòng)力性參數(shù) 1）設(shè)計(jì)目標(biāo) 校核后 最高車速：75km/h 80.2km/h 最低穩(wěn)定車速：10km/h 3.6km/h 經(jīng)濟(jì)車速：40km/h 30km/h 2）最大爬坡度：30% 31% （2）燃油經(jīng)濟(jì)性 百公里油耗量取12.5L 11.27L （3）最小轉(zhuǎn)彎直徑Dmin：18m （4）通過(guò)性的幾何參數(shù) 最小離地間隙（滿載）： 前軸下：230mm 后軸下：190mm 接近角γ1：30° 離去角γ2：21° 縱向通過(guò)半徑ρ：4000mm （5）操縱穩(wěn)定性參數(shù) 前、后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差（δ1-δ2）=2° 車身側(cè)傾角：3° 制動(dòng)前俯角：1.2° （6）制動(dòng)性參數(shù) 滿載30km/h初速度緊急制動(dòng)，最大制動(dòng)距離小于10m，平均制動(dòng)減速度大于5m/s2 （7）舒適性 懸架靜撓度范圍在50~110mm 懸架動(dòng)撓度范圍在60~90mm 偏頻范圍在1.5~2.2Hz 5.發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù) 選擇A系列發(fā)動(dòng)機(jī)，排量為1.5L 最大功率Pemax：66.5 kW 相應(yīng)轉(zhuǎn)速np：3400r/min 最大扭矩Temax：235.8N·m 相應(yīng)轉(zhuǎn)速nT：1700r/min 轉(zhuǎn)速范圍：1000~3400r/min 6.輪胎的選擇 選擇7.50R16LT輪胎 簾線層數(shù)14，斷面寬215mm，輪胎外直徑805mm，靜負(fù)荷半徑375mm，充氣壓力770kPa，輪輞6.00G 7.主減速器傳動(dòng)比與變速器傳動(dòng)比 主減速器傳動(dòng)比i0=5.97，校核后i0=5.857 減速形式：?jiǎn)渭?jí)主減速器 變速器形式：中間軸式5擋變速器 各擋速比： 設(shè)計(jì)目標(biāo)： 1擋：6.724 2擋：4.026 3擋：2.411 4擋：1.444 5擋：1 倒擋：6 校核后： Ⅰ擋：6.738 Ⅱ擋：4.017 Ⅲ擋：2.455 Ⅳ擋：1.488 Ⅴ擋：1 倒擋：6.152