汽车设计课程设计货车总体设计

1、目录第1章 汽车形式的选择11.1汽车质量参数的确定11.1.1汽车载人数和装载质量11.1.2整车整备质量mo确定11.1.3汽车总质量ma11.2汽车轮胎的选择21.3驾驶室布置31.4驱动形式的选择31.5轴数的选择41.6货车布置形式4 1.7外廓尺寸确定4 1.8轴距l确定4 1.9前轮距b1和后轮距b25 1.10前悬lf和后悬lr5 1.11货车车头长度5 1.12货车车箱尺寸5第2章 汽车发动机的选择62.1发动机最大功率62.2发动机的最大转矩及其相应转速72.3选择发动机7第3章 传动比的计算和选择93.1驱动桥主减速器传动比的选择93.2变速器传动比的选择93.2.1变速

2、器头档传动比的选择93.2.2变速器的选择10第4章 轴荷分配及质心位置的计算104.1轴荷分配及质心位置的计算11第5章 动力性能计算155.1驱动平衡计算155.1.1驱动力计算155.1.2行驶阻力计算155.1.3汽车行驶平衡图165.2动力特性计算175.2.1动力因数d的计算175.2.2行驶阻力与速度关系175.2.3动力特性图185.2.4汽车爬坡度计算185.2.5加速度倒数曲线195.3功率平衡计算215.3.1汽车行驶时，发动机能够发出的功率215.3.2汽车行驶时，所需发动机功率225.3.3功率平衡图22第6章 汽车燃油经济性计算23第7章 汽车不翻倒条件计算247.

3、1汽车满载不纵向翻倒的校核247.2汽车满载不横向翻倒的校核24 7.3汽车的最小转弯直径24总 结26参考文献27第1章 汽车形式的选择1.1汽车质量参数的确定1.1.1汽车载人数和装载质量汽车载客量：3人汽车装载质量：me=2500kg1.1.2汽车整备质量mo确定汽车整备质量是指车上带有全部装备（包括随车工具，备胎等），加满燃料、水、但没有装货和载人时的整车质量。质量系数mo是指汽车载质量与整车整备质量的比值，mo=me/m0。根据表1-1表1.1 货车质量系数mo总质量ma/tmo货车1.8ma6.00.81.16.0ma14.01.201.35ma14.01.301.70本车型为轻型

4、货车，1.8ma6.0，故取mo=0.85根据公式mo= me/m0 ；mo= me/mo=2500/0.85=2941.176kg1.1.3汽车总质量ma汽车总质量ma是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。 ma= mo+ me+3×65kg （1-1）式中：ma汽车总质量，kg； mo 整车整备质量，kg； me汽车载质量，kg；根据公式（2-1）可得：ma= mo+ me+3×65kg= 2500+2941.18+3×65=5636.18kg汽车总质量：5636.18kg1.2汽车轮胎的选择表1.2 各类汽车轴荷分配满 载空 载前 轴后 轴前 轴后

5、轴商用货车4×2后轮单胎32%40%60%68%50%59%41%50%4×2后轮双胎，长、端头式25%27%73%75%44%49%51%56%4×2后轮双胎，平头式30%35%65%70%48%54%46%52%6×2后轮双胎19%25%75%81%31%37%63%69%根据表1.2，本车型为4×2后轮双胎，平头式，故暂定前轴占35%，后轴占65%，则：前轮单侧：后轮单侧：kg 其中为轮胎所承受重量， 由于后轮采用双胎，两轮胎特性存在差异、载重质量分布不均匀和路面不平等因素造成轮胎超载影响，此时双胎并装的负荷能力要比单胎负荷能力加倍后减少

6、10%15%.故后轮每个轮胎承受载荷为：,大于前轮轮胎承受负荷，则根据后轮轮胎承受负荷选择轮胎。根据gb9744一1997可选择轮胎如表1.3表1.4所示表1.3 轻型载重普通断面子午线轮胎气压与负荷对应表负荷，kg 气压 kpa轮胎规格2502803203503904204604905305606006306707.00r16lts640700760815686591596581010105511001011401180122012根据，选择轮胎型号7.00r16lt，气压：560kpa，层级：10表1.4 轻型载重普通断面子午线轮胎轮胎 规格基本参数主 要 尺 寸，mm气门嘴型号允许使用轮

7、辋层级标准轮辋新 胎充 气 后挚 带轮胎最大只用尺寸双胎最小中心距断面宽度外直径负荷下静半径最小展平宽度中部厚度不小于边缘厚度不大于断面宽度外直径公路花纹越野花纹7.00r16lt6,8, 10,125.50f2007757853621574.01.0214800236z1-01-36.00g 1.3驾驶室布置载货车驾驶室一般有长头式、短头式、平头式三种。平头式货车的主要优点是：汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性能良好，汽车整备质量小，驾驶员视野得到明显的改善，平头汽车的面积利用率高。短头式货车最小转弯半径、机动性能不如平头式货车，驾驶员视野也不如平头式货车好，但与长头式货车比较，还

8、是得到改善，动力总成操作机构简单，发动机的工作噪声、气味、热量和振动对驾驶员的影响与平头货车比较得到很大改善，但不如长头式货车长头式货车的主要优点是发动机及其附件的接触性好，便于检修工作，离合器、变速器等操纵稳定机构简单，易于布置，主要缺点是机动性能不好，汽车整备质量大，驾驶员的视野不如短头式货车，更不如平头式货车好，面积利用率低。综上各货车的优缺点，本车选用平头式，该布置形式视野较好，汽车的面积利用较高，在各种等级的载重车上得到广泛采用1.4驱动形式的选择汽车的驱动形式有很多种。汽车的用途，总质量和对车辆通过性能的要求等，是影响选取驱动形式的主要因素。本车采用普通商用车多采用结构简单、制造成

9、本低的42后双胎的驱动形式。1.5轴数的选择汽车的总质量和道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等对汽车的轴数有很大的影响。总质量小于19吨的商用车一般采用结构简单、成本低廉的两轴方法,当汽车的总质量不超过32t时，一般采用三轴；当汽车的总质量超过32t时，一般采用四轴。故本车轴数定为两轴。1.6货车布置形式汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身的相互关系和布置而言。汽车的使用性能取决于整车和各总成。其布置的形式也对使用性能也有很重要的影响。本车为平头货车，发动机前置后桥驱动。1.7外廓尺寸确定gb15891989汽车外廓尺寸限界规定如下：货车、整体式客车总长不应超过12m，不

10、包括后视镜，汽车宽不超过2.25m；空载顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；根据课设要求，并参考同类车型：庆铃600p轻卡(nkr77llpacja)，本车的外廓尺寸如下：6042mm×1900mm×2200mm。1.8轴距l确定轴距l对整车质量、汽车总长、汽车最小转弯半径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。考虑本车设计要求和表3-1推荐，根据汽车总质量5636.18kg，并参考同类车型：庆铃600p轻卡(nkr77llpacja)，轴距l选为3360 mm。表3.1各型汽车的轴距和轮距类别轴距/mm轮距/mm4×2货车1.86.023003600130016506

11、.014.036005500170020001.9前轮距b1和后轮距b2在选定前轮距b1范围内，应能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动空间间隙。在确定后轮距b2时，应考虑车架两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的间隙。根据表3.1，并参考同类车型：庆铃600p轻卡(nkr77llpacja)，前轮距b1=1504mm后轮距b2=1425mm。1.10前悬lf和后悬lr前悬尺寸对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、下车和上车的方便性以及汽车造型等均有影响。初选的前悬尺寸，应当在保证能布置总成、

12、部件的同时尽可能短些。后悬尺寸对汽车通过性、汽车追尾时的安全性、货厢长度、汽车造型等有影响，并决定于轴距和轴荷分配的要求。总质量在1.814.0t的货车后悬一般在12002200mm之间。参考同类车型：庆铃600p轻卡(nkr77llpacja)，并根据本车结构特点确定前悬lf：1090mm 后悬lr：1592mm。1.11货车车头长度货车车头长度系指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离，平头车头车型一般在14001500mm。本车车头长取1450mm1.12货车车箱尺寸参考庆铃600p轻卡(nkr77llpacja)，考虑本车设计要求，确定本车车箱尺寸： 4300mm×1800mm&

13、#215;380mm。第2章 汽车发动机的选择2.1发动机最大功率当发动机的最大功率和相应的转速确定后，则发动机最大转矩和相应转速可随之确定，其值由下面公式计算： （2-1）式中：最大功率，kw； 传动效率，取0.9； 重力加速度，取9.8m/s2； 滚动阻力系数，取0.02；空气阻力系数，取0.9；汽车正面迎风面积，其中为前轮距（见第三章），为汽车总高（见第三章） ； =1.504×2.2=3.31 m2；汽车总重,kg；汽车最高车速,km/h。根据公式（2-1）可得：=考虑汽车其它附件的消耗，可以在再此功率的基础上增加1020即在94.74103.35kw选择发动机。2.2发动机

14、的最大转矩及其相应转速当发动机的最大功率和相应的转速确定后，则发动机最大转矩和相应转速可随之确定，其值由下式计算： （2-2） 式中：转矩适应系数，一般取1.11.3，取1.1 最大功率时转矩，nm 最大功率，kw 最大功率时转速，r/min 最大转矩，nm其中，/在1.42.0之间取。根据公式（2-2） =/1.7=2800/1.7=1647r/min2.3选择发动机根据上述功率及发动机的最大转矩，选定cy4102ezlq：表2.1 cy4102ezlq增压中冷型主要技术参数cy4102ezlq增压中冷型主要技术参数型    号：cy4102ezlq形 

15、;   式：立式直列、水冷、四冲程、增压中冷气 缸 数： 4102×118工作容积：3.856燃烧室形式：直喷圆形缩口燃烧室压 缩 比：17：1额定功率/转速：103/2800最大扭矩/转速：392/14001800全负荷最低燃油消耗率：205最高空载转速： 3100机油消耗率： 0.6工作顺序：1342噪声限制： 114烟    度： 2.0排放标准：达欧洲号标准整机净质量：340外形参考尺寸：963.1×693×820.8发动机外特性曲线如图 2.1所示： 图2.1 发动

16、机外特性曲线第3章 传动比的计算和选择3.1驱动桥主减速器传动比的选择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： （3-1）式中：汽车最高车速，km/h； 最高车速时发动机的转速，一般=（0.91.1），其中为发动机最大功率时对应的转速，r/min；车轮半径/m取=1根据公式（3-1）可得：3.2变速器传动比的选择3.2.1变速器头档传动比的选择（1）在确定变速器头档传动比时，需考虑驱动条件和附着条件。为了满足驱动条件，其值应符合下式要求：式中：汽车的最大爬坡度，初选为16.7o。为了满足附着条件，其大小应符合下式规定：式中：驱动车轮

17、所承受的质量，kg；由于第一章中后轴轴荷分配暂定为65%，故=5636.18×65%=3663.5kg 附着系数。0.6-0.7之间，取=0.7。（2）各挡传动比确定：由于在7.705.19，取=7，且=1按等比数级分配各挡传动比,=则q=1.63,=7，=q3=4.33，=q2=2.65，=q1=1.63，=13.2.2变速器的选择根据以上求得的各挡传动比，选择变速器东风17b13-00030 变速箱表3.1东风17b13-00030参数变速器型号中心距最大输入扭矩变速箱形式操纵形式东风17b13-00030121.125mm430n.m手动直接操纵变速箱重量变速箱油容量各挡传动比

18、122kg5.5l一挡：7.31 二挡：4.31 三挡：2.45 四挡：1.54 五挡：1 r：7.66第4章 轴荷分配及质心位置的计算4.1轴荷分配及质心位置的计算根据力矩平衡原理，按下列公式计算汽车各轴的负荷和汽车的质心位置：g1l1+g2l2+g3l3+=g2l g1h1+g2h2+g3 h2+=ghg g1+g2+g3+=g （4-1） g1+g2=g g1l=gbg2l=ga式中：g1 、g2、 g3 各总成质量，kg； l1 、l2 、l3 各总成质心到前轴距离，m； h1、 h2 、h2、 各总成质心到地面距离，m；g1 前轴负荷/kg；g2 后轴负荷/kg；l 汽车轴距/m；a

19、汽车质心距前轴距离，m；b汽车质心距后轴距离，m；hg汽车质心到地面距离，m质心确定如表 4.1所示表4.1 各部件质心位置部件重量glihi（满）hi（空）glig hi（满）g hi（空）人19501.31.40253.5273发动机附件3400.40.91136306340离合器及操纵机构2010.850.94201718.8变速器及离合器壳1220.40.850.9448.8103.7114.68后轴及后轴制动器3303.30.70.821089231270.6后悬架及减振器1803.30.60.65594108117前悬架及减振器9000.60.7205464.8前轴前制动器轮毂转向

20、梯形20000.70.80140160车轮及轮胎总成4502.30.60.651035270292.5车架及支架拖钩装置3502.60.70.8910245280转向器35-0.350.90.95-12.2531.533.25挡泥板801.60.60.71284856油箱及油管442.30.60.65101.226.428.6蓄电池组552.20.60.651213335.75车箱总成4252.40.911020382.5425驾驶室2200.21.11.244242264货物25002.751.20687530000563612109.755491.62773.98.水平静止时的轴荷分配及质

21、心位置计算根据表4.1所求数据和公式（4-1）可求满载：g2=kgg1=5636-3604.09=2031.91kgmm前轴荷分配：=36.05后轴荷分配：=63.95m空载：1557.96kg=3136-1557.96=1578.04kg前轴荷分配: 50.3后轴荷分配：49.7m根据下表得知以上计算符合要求表4.2各类汽车的轴荷分配满 载空 载前 轴后 轴前 轴后 轴商用货车4×2后轮单胎32%40%60%68%50%59%41%50%4×2后轮双胎，长、端头式25%27%73%75%44%49%51%56%4×2后轮双胎，平头式30%35%65%70%48%

22、54%46%52%6×2后轮双胎19%25%75%81%31%37%63%69%a.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式计算： （4-2）式中：行驶时前轴最大负荷/kg； 行驶时后轴最大负荷/kg； 附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为0.70.8。令，式中：行驶时前轴轴荷转移系数，一般为0.80.9； 行驶时后轴轴荷转移系数，一般为1.11.2。根据式（4-2）可得:kgkgb.汽车满载制动时各轴的最大负荷按下式计算： （4-3）式中：制动时的前轴负荷/kg； 制动时的后轴负荷/kg；令， 式中： 制动时

23、前轴轴荷转移系数,一般为1.41.6； 制动时后轴轴荷转移系数，一般为0.40.6。根据公式（4-3）可得：kgkg 第5章 动力性能计算5.1驱动平衡计算5.1.1驱动力计算汽车的驱动力按下式计算： （5-1）式中：驱动力，n； 发动机转矩，nm； 车速，km/h。5.1.2行驶阻力计算汽车行驶时，需要克服的行驶阻力为：= 式中：道路的坡度，平路上时，其值为0o； 行驶加速度，m/s2,等速行驶时，其值为0； = (5-2)根据公式（5-1）及（5-2）可计算出各档位汽车行驶时，驱动力，车速， 需要克服的行驶阻力，如表 5.1 表5.2 所示：表5.1各档驱动力，速度 t(nm)300355

24、385390385380374360350n(r/min)125014001600180020002200240026002800一挡ft1(n)1984223479.725463.925794.625463.925133.224736.3623810.423149v1(km/h)6.41257.1828.2089.23410.2611.28612.31213.33814.364二挡ft2(n)11699.113843.9415013.8515208.8315013.8514818.8714584.8814038.9213648.95v2(km/h)10.87612.1813.9215.661

25、7.419.1420.8822.6224.36三挡ft3(n)6650.287869.508534.538645.368534.538423.698290.687980.347758.66v3(km/h)19.12521.4224.4827.5430.633.6636.7239.7842.84四档ft4(n)4180.174946.535364.555434.225364.555294.885211.285016.204876.87v4(km/h)30.437534.0938.9643.8348.753.5758.4463.3168.18五挡ft5(n)2714.43212.043483.48

26、3528.723483.483438.243383.953257.283166.8v5(km/h)46.87552.56067.57582.59097.5105表5.2 行驶阻力v546.87552.56067.57582.59097.5105f阻1414.1781492.9121611.7551746.4441896.9792063.3592245.5852443.6572657.5745.1.3汽车行驶平衡图根据表5.1可绘出驱动力行驶阻力平衡图 5.1 驱动力-行驶阻力平衡图5.2动力特性计算5.2.1动力因数d的计算汽车的动力因数按下式计算： （5-3）5.2.2行驶阻力与速度关系 0

27、.0076+0.000056 （5-4）根据式（5-3）及式（5-4）得汽车各档行驶动力因数，如表 5.3所示：表5.3各档速度与动力因素t(nm)300355385390385380374360350n(r/min)125014001600180020002200240026002800一挡v1(km/h)6.41257.1828.2089.23410.2611.28612.31213.33814.364d10.4090250.4278790.4316180.42780.421460.4151150.402470.3898210.377167二挡v2(km/h)10.87612.1813.9

28、215.6617.419.1420.8822.6224.36d20.2409550.2520050.2541260.251780.2479360.2440770.2364940.2288960.221284三挡v3(km/h)19.12521.4224.4827.5430.633.6636.7239.7842.84d30.1363660.1424560.1434180.1418090.1393150.1367810.1320970.1273720.122607四挡v4(km/h)30.437534.0938.9643.8348.753.5758.4463.3168.18d40.0841420.

29、0874710.0874410.085710.0833390.0808580.0769410.0729130.068776五挡v5(km/h)46.87552.56067.57582.59097.5105d50.0511120.0521570.0507160.0479820.0446420.0410410.0363180.0313340.026089f0.0102250.010540.010960.011380.01180.012220.012640.013060.013485.2.3动力特性图利用表5.2做出动力特性图 图5.2 动力特性图5.2.4汽车爬坡度计算= (5-5)表5.3汽车爬

30、坡度一档0.3995730.4201290.4242290.4200440.413110.4061930.3924680.3788160.365233i(%)42.2290144.6727845.1654844.6625143.8334243.0112141.3943339.804138.23891二档0.2227930.2341380.236320.2339070.2299570.2259960.2182220.2104460.202669i(%)22.6554323.851324.0819623.8268823.4098222.9923922.1752821.3608820.54902三档

31、0.1143790.1204080.1213560.1197560.1172790.1147620.1101180.1054350.100713i(%)11.4880712.099312.1955712.0331711.7819911.526911.056510.5827210.10554四档0.0641860.0675220.0674920.0657580.0633820.0608960.0569710.0529380.048795i(%)6.4273886.7624956.7595136.5852746.3466616.0970925.7033165.2987564.883413五挡0.0

32、311170.0321620.0307210.0279850.0246440.0210420.0163190.0113340.006089i(%)3.1126873.2173273.0730692.7992532.4649092.1045351.6319991.1334730.608936根据表5.3做出汽车的爬坡度图图5.3 汽车的爬坡度图汽车的最大爬坡度为24度。5.2.5加速度倒数曲线由汽车行驶方程得： （5-6） 回转质量换算系数，其值可按下式估算： （5-7）式中：=0.030.05，取0.04； 0.06，取0.05； 变速器各档位时的传动比。公式（5-7）可得各档值：表5.4各档

33、回转质量换算系数i7.314.312.451.5413.7118051.9688051.3401251.158581.09由此可得各档汽车行驶时各档加速度及加速度倒数，如表 5.5所示：表5.5各档速度、加速度与加速度倒数一档v1(km/h)6.41257.1828.2089.23410.2611.28612.31213.33814.364a(m/s2)0.891.111.191.211.181.161.151.120.971/a1.120.90.840.830.850.860.870.891.03二档v2(km/h)10.87612.1813.9215.6617.419.1420.8822.

34、6224.36a(m/s2)1.011.111.221.241.211.21.161.121.081/a0.990.90.830.810.830.830.860.890.93三档v3(km/h)19.12521.4224.4827.5430.633.6636.7239.7842.84a(m/s2)0.770.941.031.041.021.010.970.930.91/a1.291.060.960.950.970.991.021.061.10四档v4(km/h)30.4434.0938.9643.8348.753.5758.4463.3168.18a(m/s2)0.480.600.660.66

35、0.640.620.590.550.521/a2.051.651.501.491.541.591.681.781.90五档v5(km/h)46.8852.56067.57582.59097.5105a(m/s2)0.230.310.340.320.290.260.220.170.131/a4.183.202.933.033.343.754.465.577.56由表5.5 可绘出加速度倒数曲线：图5.3 加速度倒数曲线根据加速度倒数曲线可求出0到60km/h加速时间为17.11s5.3功率平衡计算5.3.1汽车行驶时，发动机能够发出的功率汽车行驶时，发动机能够发出的功率就是发动机使用外特性的功率

36、值。根据求出发动机功率如表 5.6所示：表5.6发动机发出功率与速度关系t (nm)300355385390385380374360350n(r/min)125014001600180020002200240026002800一档v1(km/h)6.41257.1828.2089.23410.2611.28612.31213.33814.364p1(kw)39.2752.0464.5073.5180.6387.5493.9998.01102.62二档v2(km/h)10.87612.1813.9215.6617.419.1420.8822.6224.36p2(kw)39.2752.0464.5

37、073.5180.6387.5493.9998.01102.62三档v3(km/h)19.12521.4224.4827.5430.633.6636.7239.7842.84p3(kw)39.2752.0464.5073.5180.6387.5493.9998.01102.62四档v4(km/h)30.4434.0938.9643.8348.753.5758.4463.3168.18p4(kw)39.2752.0464.5073.5180.6387.5493.9998.01102.62五档v5(km/h)46.8852.56067.57582.59097.5105p5(kw)39.2752.0

38、464.5073.5180.6387.5493.9998.01102.625.3.2汽车行驶时，所需发动机功率汽车行驶时，所需发动机功率即为克服行驶阻力所需发动机功率，其值按下式计算： （5-8）当汽车在平路上等速行驶时，其值为 （5-9）由公式（5-9）得汽车在平路上等速行驶时所需发动机功率现将数据统计为下表表5.7阻力功率v5(km/h)46.8852.56067.57582.59097.5105阻力功率(kw)20.4624.1929.8536.3843.9152.5462.3873.5486.135.3.3功率平衡图作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功率曲线，即得到汽车的功率平衡图图5.4 功率平衡图第6章 汽车燃油经济性计算在总体设计时，通常主要是对汽车稳定行驶时的燃油经济性进行计算，其计算公式： （6-1）式中：汽车稳定行驶时所需发动机功率，kw； 发动机的燃油消耗率，g/(kw.h),其值由发动机万有特性得到； 燃油重度，n/l,柴油为7.948.13，其值取8.00； 汽车单位行程燃油消耗量，l/100km； 最高挡车速。根据计算公式（6-1）列出燃油消耗率，见下表表6.1燃油消耗v5(km/h)46.8852.56067.57582.59097.5105pe(kw)20.4624.1929.8536.3843.91