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機(jī)電工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)方案
論證報(bào)告
設(shè)計(jì)題目: ZQ1040型商用車總體設(shè)計(jì)
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2015年 4月 20日
目 次
1總體設(shè)計(jì)概述 1
1.1總體設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求 1
1.2汽車的設(shè)計(jì)開發(fā)過程 1
2汽車形式的選擇 1
2.1軸數(shù)的選擇 1
2.2驅(qū)動(dòng)形式的選擇 2
2.3布置形式的選擇 2
3汽車主要參數(shù)的選擇 2
3.1外廓尺寸的選擇 2
3.2軸距L 3
3.3輪距B1 、后輪距B2 3
3.4前懸LF 、后懸LR 3
3.5貨車車頭長(zhǎng)度 3
4汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 4
4.1整車整備質(zhì)量m0 4
4.2汽車的裝載質(zhì)量me 4
4.3質(zhì)量系數(shù)h 4
4.4汽車總質(zhì)量ma 4
4.5軸荷分配 4
5汽車性能參數(shù)的確定 5
6汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 5
7輪胎選擇 5
論證結(jié)果 6
參考資料 7
1總體設(shè)計(jì)概述
1.1總體設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求
（1）汽車的各項(xiàng)性能、成本等，要達(dá)到企業(yè)在商品計(jì)劃中所確定的指標(biāo)。
（2）嚴(yán)格遵守和貫徹有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，注意不要侵犯專利。
（3）盡最大可能地去貫徹三化，即標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化。
（4）進(jìn)行有關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的校核，保證汽車有正確的運(yùn)動(dòng)和避免運(yùn)動(dòng)干擾。
1.2汽車的設(shè)計(jì)開發(fā)過程
(1)市場(chǎng)調(diào)查和初始決策:其目的是選定所設(shè)計(jì)目標(biāo)，同時(shí)制定設(shè)計(jì)原則和產(chǎn)品設(shè)計(jì)方針，調(diào)查研究的內(nèi)容應(yīng)該有：舊產(chǎn)品在使用中的表現(xiàn)及用戶評(píng)價(jià)；目前汽車行業(yè)和相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，特別是其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的新技術(shù)與新產(chǎn)品；這些對(duì)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)是很有好處的。
(2)設(shè)計(jì)總體方案:其目的是根據(jù)有關(guān)人員的決策所選定的目標(biāo)及對(duì)開發(fā)新產(chǎn)品制定的工作方針、設(shè)計(jì)原則等的設(shè)想，因此又稱為概念設(shè)計(jì)。為此要繪制不同的總體方案圖以供參考。不同方案進(jìn)行對(duì)比論證以挑出其中最優(yōu)者。
(3)總布置草圖的繪制:確定整車主要尺寸、質(zhì)量參數(shù)以及各性能指標(biāo)和各總成的指標(biāo)。在繪制總布置草圖時(shí)要較準(zhǔn)確地畫出各總成及部件的外形和尺寸并進(jìn)行較準(zhǔn)確的布置，這些必須要符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)；然后進(jìn)行參數(shù)匹配及性能計(jì)算。
(4)繪制車身造型設(shè)計(jì)及車身布置圖：繪制不同外形、不同方向的車身外形圖，從中選優(yōu)后經(jīng)征求意見、工藝分析評(píng)審及風(fēng)洞試驗(yàn)后作進(jìn)一步修改，審定后用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量車身模型坐標(biāo)點(diǎn)。
(5)編寫設(shè)計(jì)任務(wù)書：作為對(duì)以后的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及工藝準(zhǔn)備的指導(dǎo)和依據(jù)。其內(nèi)容常包括：任務(wù)來源、設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)依據(jù)；產(chǎn)品的用途及使用條件；汽車型號(hào)、承載容量、布置型式及主要技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)，包括空車及滿載下的整車尺寸、軸荷及性能參數(shù)，有關(guān)的可靠性指標(biāo)及環(huán)保指標(biāo)等；各總成及部件的結(jié)構(gòu)型式和特性參數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化水平及變型方案。
(6)汽車的總布置設(shè)計(jì)：其主要任務(wù)是根據(jù)汽車的總體布置及整車性能提出對(duì)各總成及部件的布置要求和特性參數(shù)等設(shè)計(jì)要求，使之組成一個(gè)在給定使用條件下的使用性能達(dá)到最優(yōu)并滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書所要求的整車參數(shù)和性能指標(biāo)的汽車。
2汽車形式的選擇
2.1軸數(shù)的選擇
汽車可以有兩軸、三軸甚至更多的軸數(shù)。汽車的總質(zhì)量和道路法規(guī)對(duì)軸載質(zhì)量的限制和輪胎的負(fù)荷能力等是影響選取軸數(shù)的主要因素。
一般的，包括乘用車及汽車總質(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、制造成本低廉的兩軸方案。綜合考量，因?yàn)閆Q1040貨車總質(zhì)量比較小，所以采用兩軸形式，該方案制造成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用性能好。
總質(zhì)量大的汽車，軸數(shù)應(yīng)該取多些，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，ma<19t，常采用兩軸汽車；19t-26t，常采用三軸汽車，總質(zhì)量更大的汽車宜采用四軸和四軸以上的形式。ZQ1040輕型載貨汽車采取兩軸式。
2.2驅(qū)動(dòng)形式的選擇
影響驅(qū)動(dòng)形式選擇的因素：總質(zhì)量ma大，汽車軸數(shù)增加，m、n才會(huì)大。汽車通過性要求高時(shí)，應(yīng)該采用全輪驅(qū)動(dòng)形式，驅(qū)動(dòng)輪數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低?；赯Q1040輕型載貨汽車宜采用4*2后置驅(qū)動(dòng)形式。
2.3布置形式的選擇
駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)位置：
平頭式：汽車總長(zhǎng)和軸距尺寸短，最小轉(zhuǎn)彎直徑小，機(jī)動(dòng)性能良好；不需要發(fā)動(dòng)機(jī)罩和翼子板，汽車整備質(zhì)量減小，駕駛員視野得到明顯改善。
短頭式：發(fā)動(dòng)機(jī)大部分在駕駛室前部，少部分位于駕駛室內(nèi)。因發(fā)動(dòng)機(jī)大部分突出在駕駛室前部，所以發(fā)動(dòng)機(jī)有獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)艙和單獨(dú)的罩蓋。
長(zhǎng)頭式：發(fā)動(dòng)機(jī)位于駕駛室前部。這種形式貨車車身部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與短頭式貨車相同，只是發(fā)動(dòng)機(jī)艙和車頭部分更長(zhǎng)些。但是汽車總長(zhǎng)和軸距均較長(zhǎng)，因而最小轉(zhuǎn)彎直徑較大，機(jī)動(dòng)性能不好。
偏置式：發(fā)動(dòng)機(jī)位于駕駛室的側(cè)面。多用于重型礦用自卸車上。
此次設(shè)計(jì)宜采用平頭式。
發(fā)動(dòng)機(jī)位置：發(fā)動(dòng)機(jī)前置、發(fā)動(dòng)機(jī)中置、發(fā)動(dòng)機(jī)后置，現(xiàn)代貨車已基本不再采用發(fā)動(dòng)機(jī)中置和發(fā)動(dòng)機(jī)后置形式。此次設(shè)計(jì)采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置形式。
3汽車主要參數(shù)的選擇
3.1外廓尺寸的選擇
表1各種車型外廓尺寸參照表
選長(zhǎng)*寬*高=6000mm*2050mm*2250mm；
貨箱=3850mm*1900mm*400mm。
3.2軸距L
軸距L對(duì)整備質(zhì)量、汽車總長(zhǎng)、汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、縱向通過半徑等有影響。裝載量多的貨車，L應(yīng)取長(zhǎng)些；機(jī)動(dòng)性要求高的汽車，L應(yīng)取短些。在標(biāo)準(zhǔn)軸距車型基礎(chǔ)上，派生出短軸距和長(zhǎng)軸距車型，其軸距變化范圍在0.4～0.6m。
初選L=3300mm。
3.3輪距B1 、后輪距B2
隨著B的增加，車箱（駕駛室）內(nèi)寬增加；側(cè)傾剛度增大；總寬增大；總質(zhì)量增大；Dmin增加。
B的確定原則：因?yàn)榭倢挷怀^2.5m，所以B不宜取大；在選定的前輪距B1要保證布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、前懸架和前輪，保證轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)空間及桿系與車架、車輪之間的間隙。在確定后輪距B2時(shí)，應(yīng)考慮車架兩縱梁之間的寬度、懸架寬度、輪胎寬度的影響，保證它們之間有足夠的間隙。
取B1=1420mm, B2=1400mm。
3.4前懸LF 、后懸LR
前懸尺寸對(duì)汽車通過性、碰撞安全性、駕駛員視野、前鋼板彈簧長(zhǎng)度、上車和下車的方便性以及汽車造型等均有影響。增加前懸尺寸，減少了汽車的接近角，是通過性降低，并使駕駛員視野變壞。因在前懸這段尺寸內(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，故前懸不能縮短。
后懸LR長(zhǎng)，則乘用車行李箱尺寸增大；追尾安全性好；汽車離去角減小，通過性降低；汽車造型發(fā)生變化。后懸選取原則：（取決于軸距、軸荷分配）客車LR，不得超過軸距的65%，絕對(duì)值不大于3500mm；貨車（ma=1.8～14.0t)，LR一般在1200～2200mm之間；特長(zhǎng)貨箱的貨車，LR可達(dá)到2600mm，但不得超過軸距的55%。 取LF=1110mm, LR=1590mm。
3.5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，即長(zhǎng)頭型還是平頭型對(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。
長(zhǎng)頭型貨車車頭長(zhǎng)度尺寸一般在2500～3000mm之間，平頭型貨車一般在1400～1500mm之間。
取車頭長(zhǎng)度為1450mm。
4汽車質(zhì)量參數(shù)的確定
4.1整車整備質(zhì)量m0
整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備（包括隨車工具、備胎等），加滿燃料、水，但沒有裝貨和載人時(shí)的整車質(zhì)量。 整車整備質(zhì)量對(duì)汽車的制造成本和燃油經(jīng)濟(jì)性有影響。減少m0 ，則 制造成本降低；節(jié)約燃料，使用成本降低；裝載量、載客量增加，使用經(jīng)濟(jì)性提高。取m0=2200kg。
4.2汽車的裝載質(zhì)量me
汽車的載質(zhì)量是指在硬質(zhì)良好路面上行駛時(shí)所允許的額定載質(zhì)量。汽車在碎石路面上行駛時(shí)，載質(zhì)量約為好路面的75%～85%。越野汽車的載質(zhì)量是指越野行駛時(shí)或在土路上行駛時(shí)的額定載質(zhì)量。
商用貨車載質(zhì)量me的確定，首先應(yīng)與企業(yè)商品規(guī)劃符合，其次要考慮到汽車的用途和使用條件。原則上，貨流大、運(yùn)距長(zhǎng)或礦用自卸車應(yīng)采用大噸位貨車以降低運(yùn)輸成本，提高效率；對(duì)貨源變化頻繁、運(yùn)距短的市內(nèi)運(yùn)輸車，宜采用中、小噸位的貨車比較經(jīng)濟(jì)。取me=2900kg
4.3質(zhì)量系數(shù)h
質(zhì)量系數(shù)是指汽車裝載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值，即=
me=2.9t
m0=2.2t 故
=1.31
根據(jù)推薦標(biāo)準(zhǔn) =1.31滿足要求。
4.4汽車總質(zhì)量ma
汽車總質(zhì)量是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時(shí)的整車質(zhì)量。
商用貨車的總質(zhì)量ma由整備質(zhì)量m0、載質(zhì)量me和駕駛員以及隨行人員質(zhì)量三部分組成，即
ma = m0+me+n1*65kg。
故整車總質(zhì)量為ma=m0+me+n1*65kg=5595㎏。
4.5軸荷分配
汽車的軸荷分配是指汽車在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各車軸對(duì)支承平面的垂直負(fù)荷，也可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來表示。
軸荷分配對(duì)輪胎壽命和汽車的許多使用性能有影響。從各輪胎磨損均勻和壽命相近考慮，各個(gè)車輪的負(fù)荷應(yīng)相差不大。
滿載
空載
前輪
后輪
前輪
后輪
30%～35%
65%～70%
48%～54%
46%～52%
表2汽車的載荷分配
按要求設(shè)計(jì)本車的軸荷分配為：
滿載：前軸35% ，后軸65%。滿足要求。
5汽車性能參數(shù)的確定
設(shè)計(jì)一輛ZQ1040貨車，最大總質(zhì)量不超過8t，最高車速為90km/h，比功率為11.3kw/t的貨車。
整車尺寸（長(zhǎng)*寬*高） 5995mm*2000mm*2250mm
軸數(shù)/軸距 2/3308mm
額定載質(zhì)量 4955kg
整備質(zhì)量 2150kg
公路行駛最高車速 90km/h
6汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇
對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的種類和型式，汽車可以選用汽油機(jī)和柴油機(jī)，而柴油機(jī)廣泛應(yīng)用于對(duì)于動(dòng)力性要求比較高的汽車。
根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列形式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)可分為直列、水平對(duì)置和V型三種。氣缸直列式排列具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、寬度窄、維修容易、布置方便等優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)多時(shí)，長(zhǎng)度尺寸過長(zhǎng)，因此直列式適用于6缸以下的發(fā)動(dòng)機(jī)。
根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻方式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)分為水冷與風(fēng)冷兩種。大部分汽車用水冷發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗浒l(fā)動(dòng)機(jī)擁有冷卻均勻可靠、噪聲小、散熱良好和能解決車內(nèi)供暖問題，以及加大散熱器面積后，能較好適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后散熱的需要等很多優(yōu)點(diǎn)。
所以本次發(fā)動(dòng)機(jī)為水冷、直列四缸、增壓中冷、高壓共軌柴油機(jī)。
7輪胎選擇
子午線輪胎的優(yōu)點(diǎn)：
滾動(dòng)阻力小、溫升低、油耗低；胎體緩沖性能、胎面附著性能好；壽命長(zhǎng)、高速性能好。子午線輪胎的缺點(diǎn)：制造困難，造價(jià)高；不宜翻修。子午線輪胎是汽車設(shè)計(jì)時(shí)的首選輪胎。鋼絲簾線輪胎：強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好；僅能做子午線輪胎；適用于常在高速條件下行駛的汽車。人造纖維輪胎：選用尼龍、聚脂、人造絲等人造材料做簾線。用于常在低速條件下行駛的汽車使用的斜交輪胎。
低斷面輪胎：胎面寬平、側(cè)面剛性大、附著能力強(qiáng)；散熱良好；高速行駛穩(wěn)定性好。
無內(nèi)胎輪胎：平衡性良好、發(fā)熱少；刺扎后不易快速失氣、高速行駛安全性能良好。轎車、輕型客車多采用子午線、低斷面、無內(nèi)胎輪胎。
此次設(shè)計(jì)選取底斷面、無內(nèi)胎、子午線輪胎。
論證結(jié)果
基于以上論證，ZQ1040輕型載貨汽車底盤總體及懸架設(shè)計(jì)宜設(shè)計(jì)成兩軸式，4*2發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)，平頭式貨車。前后懸架均采用縱置鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架。 參考資料
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