机械毕业设计（论文）-轻型载货汽车底盘设计（全套图纸） .pdf

i 轻型载货汽车设计（底盘设计）轻型载货汽车设计（底盘设计） 摘摘 要要 本次设计的对象是轻 型卡车的总体设计， 要求该车有良好的动力 性 和 经济性。总体设计的目的是将各分总成协调地组装在一起，避免 各 总 成之间出现干涉现象 ， 从而实现汽车总成的运动准确性及行驶平 顺 性。驾驶室总成设计要满足客户对舒适性的要求；货厢总成要有足 够 的 尺寸来保证额定装载质量， 但也要考虑汽车的最小转弯半径及机 动 性；底盘总成要避免转向 纵拉杆和前悬架钢板弹簧 的干涉，保证各 总 成 固定的 刚度 ，使之在行驶中不产生共振。 设计 中做了以下工作：总体布置，其中包括汽车主要技术参数的 确 定，发动机和 轮胎 的选择等；稳定性的计算，涉及 纵向、横向 行驶 稳 定 性的计 算，最小转 向半径的计 算等；汽车的动力性计 算，包括各 挡 车 速的计 算，爬坡度 的计算，加速性能的计算，驱动力和行驶 阻力 的 平 衡，功率 的平 衡；汽车燃油经济性的计算。 综合 分析、计算、验 证得知，本次设计 基本满足 了设计任务书的 要 求 。 关 键 字关 键 字 ：货车，底盘，总体 布置，转向纵拉杆 ，前悬架 ，驱动力 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii iii the overall design of light truck abstract this light truck must have adequate hauling power and high working efficiency. the purpose of the overall design is to coordinate the subassemblies got together to avoid interfering between them. and then making the trucks movement is veracity, and to ensure the ride comfort. the design of the cab must make the driver feel comfortable. the pay cube should be big enough to fulfill the rating carrying ability, but we have to consider the tightest turning radius and flexibility as well. there shouldnt be interfere among steering drag rod and road spring of front suspension in the chassis. the subassemblies must be fixed to the chassis firmly to prevent syntony in the driving. main work is as following in this design: the general arrangement, including selecting the main technology parameters, the engine, the tires and so on; the calculating of stability , involving portrait stability and landscape orientation stability while driving, the tightest turning radius; the power performance calculation, including the calculating of speeds on all gear ratios, gradability, acceleration characteristic, the balance between driving force and running resistance, as well as the power; the calculation of fuel economy. through the generalized analysis, computation, confirmation, we confirm that this design has on the whole satisfied the description requirements. key words: truck, chassis, general arrangement plan, steering drag rod, front suspension, driving force iv 常用符号表常用符号表 f轮胎与 地面间的 附着力 , a g g 汽车重力 g 重 力加速度 g h 汽车质 心高度 l汽车轴距 a m 汽车总 重量 e r 车轮有效半径 v汽车行驶 速度 z 地面对车 轮的法向力 汽车制动器制 动力分配系数 轮胎与 地面间的 附 着系数 0 同步附着系 v 1 第一章第一章 前言前言 从 1886 年德国人 卡尔 奔驰和戈特利 布载姆勒用四冲程 汽油机制 成 汽 车以来，已有一 百多年的历史。一百多年来，汽车的 发展给人类 带 来 了巨大 而深刻 的变化。汽车以其惊人的产量、卓越的性能和多种 用 途 渗透到 人类活 动的各个领域 ， 并以它完美的造型艺术和舒适的 内 部 设 施而深受 人们的喜爱。 汽车已成为各国国民经济和 社会生活中不 可 缺 少 的 运 输 工 具 ， 成 为 二 十 世 纪 改 造 世 界 的 机 器 和 现 代 文 明 的 标 志 。 目前， 计 算机技术在汽车设计 、 试验和生产制 造中被广泛 地应用。 现 在 普遍用 计算机进行汽车的总体 布置方案设计， 确定 整车性能并进 行 动 态模拟试 验。生产 用图 已用计算机绘制，且只需几个星期或稍长 的 时 间，就能将设计 意图加 以实现，并提供多种生产用图纸。对汽车 车 身 全盘实现计 算机辅助设计和 制造，即所谓 的 cad/cam，大大缩短 了 计 算、 绘图时 间， 提高了设计速度和质量。 现代汽车还广泛应用 电子控 制技术 ， 汽车上装备有复杂的机电 液 控制装置。目 前电子控 制技术 已用于汽车上单个项目的有：电控 防 抱 死制动系统（abs） 、电控自 动换档、发动机电控喷 油系统、电控 空 调 装置等 。此外 ，一些大型的汽车 公司还在研究智 能汽车，用电脑 控 制 汽车在 道路上 行驶的所有驾驶 参数， 实现 不同的驾驶模式。 同时 ， 各 大 汽车 公司还 在进一步提高和改进汽车的性 能，减轻汽车的自重， 实 现 汽车小型 化，使用新的材料、工艺制造汽车。研制新型发动机及 燃 料 ，减少资源消耗 ，降低排放污染 ，研制开发零排放 的电动汽车。 并 进 一步提高汽车行驶的安全性和可靠性。 我国的汽车 工业已获 得了飞速的发展。解放前，我国没有汽车制 造 工 业。1953 年长春第 一汽车制造厂动工兴建，1956 年制造出我国 第 一 辆解放牌 汽车。改革开放 前，我国汽车工业主要是生产制造中型 载 货 汽车。改革开放 以后，汽车工业有了一个突飞猛 进的发展，逐渐 改 变 了过去“ 缺轻少重无微”的，极不合理的汽车 产品结构，并打破 2 了 汽车 产量徘徊 不 前的局面，1993 年汽车年产量首次突 破百万辆大 关 ， 达 112.65 万辆，一 举跃入世界汽车年产超百万辆的国家行列。 毕业设计是对 我们四 年所学知识的综合检验。 通过这次毕业设计 训 练，使我们对以前 所学知识进一步得到巩固与加 强，也对 我们今后 的 工 作学习 进行了一次 生动地模拟训练。在这次毕业设计中，我的课 题 是 参照 bj1028ae2 福田轻型货车（时代轻卡）而设计的。在 提高其 性 能 的基础上尽可能考虑其经济性，安全可靠性，并对汽车 主要性能 参 数 计算。 3 第二章第二章 汽车总体设计汽车总体设计 汽 车 总 体 设 计 是 汽 车 设 计 工 作 中 十 分 重 要 的 一 环 。 汽 车 使 用 性 能 、外 廓尺寸 、重 量、外形和生产成本与总体设计有 密切关 系。汽车 性 能 的好 坏不仅取决 于各部件性能如何， 而且在很大程度上取决于各 部 件 的协调和 配合 ，取决 于总布置。在汽车设计 开始阶段 应该有一个 很 好 的总体设计，使整车设计有一 个统一的目标、统一的设 想和统一 的 指 挥。 2.1 汽车类型的选择 按照 汽车的 用途可 分 为轿车、客车、载货汽车 、越野汽车、牵引 汽 车 、专用汽车 、自卸汽车、农用汽车等。另外，随着时代的进步和 技 术 的发展出现 了以 新能源为动力的 电动汽车 、燃料电池汽车等。我 们 本 次设计的是一 款轻型货车，经 技舒适，具有良好的动力性 、制动 性 、 安全 性， 这就是我们本次设计 所贯穿的主线。 2.2 汽车形式的选择 2.2.1 轴数 汽车的轴数（二轴、三轴或四轴）是根据汽车的用途、总重、使 用 条 件、公路 车辆的法规限制和轮胎负荷能力来确定的。 我 国 公 路 干 线 和 桥 梁 所 允 许 的 双 轴 汽 车 后 轴 的 单 轴 负 荷 为 130kn， 前 轴 的 单 轴 负 荷 允 许 为60kn， 三 轴 汽 车 的 双 后 轴 负 荷 为 240kn。双轴汽车总 重一般不超过 180190 kn，而三轴汽车的总重不 超 过 320 kn。总 重 更大的公路用车可 采用四轴。因本次 设计的车型 质 量 较轻， 故采 用两轴。 2.2.2 驱动形式 驱动形式常用 42、44、66 等代号表示。其中第一个数字 4 表 示汽车车 轮总数，第二个表示驱动轮数。42 式汽车结构最简单 ， 汽 车 自 重 较 轻 ， 制 造 成 本 低 ， 油 耗 量 也 较 小 ， 故 在 轿 车 和 总 重 小 于 190 kn 的公路 用车上得到最广泛的采用。因本次设计车型总 重不高 ， 所 以 采用 42 形式。 2.2.3 布置形式 汽车 布置 形式是指发动机、 驱动轴和车身的相互位置关系和布置 特 点 而言的。按驾驶室 与发 动机相对位置的不同，货车有 长头式、平 头 式 和偏置式。长头式的特点发动机位于驾驶室的 前部，当发动机有 少 部 分位于驾驶室 内时 成为短头式， 发动机位于驾驶室 内时称为平头 式 ， 驾驶室 偏置在发动机旁的货车 称为偏置式。 布置 形式为平头式的 货车主要优点有汽车总长和轴距尺寸短， 最 小 转 弯直径小，机动性 能良好；不需要发动机罩和翼子板，加上总长 缩 短 等因素的影响， 汽车 整备质量减小； 驾驶 员的视野得到明显改善 ； 采 用 翻转式驾驶室 时能改善发动机及 其附件的接近性； 汽车面积利用 率 高。主要缺点有：前轴 负荷大，因而汽车通过性能变坏；因为驾驶 室 有 翻转机 构和锁住 机构 ，使机构复杂 ；进、出驾驶室 不如长头式货 车 方 便；离合器、变速器等操纵机构复杂 ；驾驶室内受热及振动均比 较 大 ；汽车 正面与其 它物体发生碰撞时，特别是微型、轻 型平 头货车， 使 驾 驶员和前排乘员 受到严重伤害的可能性增加。 长头式货车的 主要优 缺点与平头式货车的 优缺点相反， 而短头式 介 于 两者之间，但 更趋于与长头式优缺点相近。偏置式驾驶室的货车 主 要 用于重型矿用自卸车上。它具有平头式货车的一 些优点，如轴距 短 、视野良好等，此外还具有驾驶室 通风条件好、维修发动机方便等 优 点 。 货车 按照发动机 位置 不同，可分为发动机前置、中置、后置三种 布 置 形式。其中发 动机 前置后桥驱动货车 得到广泛应用 。它与其它两 种 布 置形式比较有如下主要优点：维修发动机方便；离合器、变速器 等 操 纵机构简单；货箱地板高度 低；可以采用直列发动机、v 型发动 机 或 卧式发动机； 发现发动机故障容易 。 5 2.3 汽车主要技术参数确定 2.3.1 汽车主要尺寸的确定 汽车 主要尺寸是 指汽车的轴距、轮距、 总长、总宽、总高等。 1. 轴距 l 轴距 的长短直接影响 汽车的长度、重量和许多使用性能。轴距短 一 些 ，汽车 长度就短，自重就轻，最小转弯半径和 纵向通过半径就小。 但 若 轴距 过短 ，则会带 来一系列缺点：如车厢长度不足或后悬过长， 汽 车 行驶时的纵摆和横摆较大；汽车 制动或上坡时重量转移也大，使 操 纵 性和 稳定性 变坏。 此外 ， 还会导致万向节传动的夹角过大等问题 。 因 此，在确定 轴距 时要考虑各方面的要求，在保证 所设计车型的 主要 性 能 、 装载面积和轴荷分配等方面均得到满足的 前提下把轴距设计得 短 一 些较好。 对货车来 说，可根据 货 箱长度和驾驶室 布置需要，初步确定一个 轴 距 。由下图可 见， rhd llcll+= 式中 d l 从前轮中心 线到驾驶室 后壁的距离，它主要取决于 驾 驶 室型式和发动机 位置及长短， 可以通过驾驶室 座位和发动机的初 步 布 置或参考同样布置 型式的汽车 上的这一尺寸 初步确定； c 驾驶室 与货箱之 间的间隙，一般为 50100mm。 1 2 图 2-1 总 体 图 h l 货箱长度，可 根据汽车的载 重量 和 所运货物的比重 算 出 所 需 的货 箱容积 和货 箱面积来确定， 或参考同吨位车的货 箱长度和装 载 面 积初 步确定； 6 r l 后悬,可根据 道路条件初步确定。 利用 上式 初步确定 轴 距 l，通过具体布置后才准确确定。 表 2-1 货 车 轴 距 和 轮 距 的 取 值 范 围 汽 车 类 型 载 重 量 ge10 （ kn） 轴 距 l(mm) 轮 距 b(mm) 42 货 车 0.35 1.0 1680 2400 1100 1400 1.0 2.0 2300 3100 1300 1600 2.0 2.5 2400 3400 1350 1650 4.0 5.5 3600 4350 1620 1800 6.0 8.0 3700 5000 1700 1930 8.5 10.0 4100 5300 1840 2000 2. 前 、后轮距 b1 和 b2 汽车 轮距对汽车的总 宽、总重、横向稳 定性和机动性 影响较大 。 轮 距 愈大，则横向稳 定性愈好，悬架的角刚度也愈大，对增大轿车车 厢 内 宽也有 利。但轮距 宽了，汽车的总 宽和总重一般也加大，而 且容 易 产 生向 车身侧面甩泥 的缺点。所以，轮距不 宜过大。轮距的数值必 须 与 所要求的汽车总 宽相适应。 货车的前轮距 b1 主要取决于车架前部的宽度、前悬架 的宽度、 前 轮 最大转角和轮胎 宽度、 转向拉杆与 转向轮以 及与车架间的运动间 隙 等 因素，因此要通过具体布置才能最后确定。货车的 后轮距 b2 主 要 取 决于车架后部的宽度 t、弹簧 宽度 e、弹簧与 车架及车轮之间的 间 隙 （d+s）和（d+g）以 及轮胎宽度 k 等因素。 3. 前悬 f l 和后悬 r l 前悬 和后悬的长度是 在总布置过程中确定的。 前悬的长度应足以 固 定 和安装驾驶室 前支点、发动机、水箱、转向机、弹簧前 托架和保 险 杠 等零件和部件。 驾驶室的型 式和驾驶 员座位 的前后位置对前悬的 大 小 也有 很大影响 。汽车的前悬不 宜过长，否则汽车的 接近角过小 。 后悬的长度主 要取决 于货箱长度、轴距 和轴荷分配情况，同时要 保 证 适当的离去角。一般说 来，后悬不宜过长，否则上、下坡时容易 刮 地 ，转弯 时也不灵活。货车 后悬一般在 12002200mm 之间。 7 4. 汽 车的外廓尺寸 汽车的总 长、总宽、和总高应根据汽车的 用途、道路条件、吨位 （ 或 载客 数） 、外型 设计、公路限制和 结构布置等 因素来 确定。在总 体 设 计时要力求 减少汽车的外廓尺寸，以减轻汽车 自重，提高汽车的 动 力 性、经济性和机动性。 2.3.2 汽车质量参数确定 1. 汽车的载 重量和载客量 汽车载重量是汽车 基本使用性能之一。 它关系到汽车的运 输生产 率 、运输成本 、使用方 便性、产 品系列化、生产 装备等多方面，因而 也 关 系到所设计车型 能否受到使用部门的欢迎和能否畅销的问题， 因 此 必 须慎重对待。 汽 车 的 装 载 质 量 是 根 据 行 业 产 品 规 划 的 系 列 考 虑 到 汽 车 的 用 途 和 使 用条件 ，以及工厂生产条件等因素确定。载客量是 根据单双排座 位 及 空间布置 来确定。 2. 汽车 自重 0 g 的估算 汽车 自重是指带有全部装备、加满油水、但没有装货和载 人时的 汽 车 重量。在没有样车可以称重的情况下，可参考国内、外同级汽车 的 载 重量与自重之比 e g / 0 g 为新车型选择一个适当的自重利用系数 ， 然 后 按所要求的载 重量 e g 算出汽车的 自重 0 g 。 3. 汽车总重 ga 的确定 汽车总重是指装备齐 全、并按规定装满客、货（包括驾驶员）时 的 重 量。货车的总 重 ga 按下式计算 ga= pl ggg+ 0 （2-1） 式中 p g 驾驶 员及 助手的重量， 按座位数计算， 每人可按 650n 计 。 4. 汽车 重量利用 系数 在比较不同 车型的设计 、制造、材料水平时，常常引 用重量利用 系 数 这个评价 指标。重量利用系数是指汽车载 重量 e g 与汽车干 重 0g g 之 比 ，即 g = e g / 0g g。汽车干 重是指无冷却水、燃油、 机油、备胎、 工 具 和附属装备时的空车重量。在设计 新车时要力求 减轻零、部件的 8 重 量，提高重量利用 系数 。目 前，轻型货车的 g 一般在 1.1 左右（装 用 柴 油机时大多 在 0.81.0）之间。 表 2-2 几 种 国 产 货 车 的 自 重 利 用 系 数 车 型 bj-130 eq-140 ca-140 jn-161 sh-380 载 重 量 kn 20 50 60 100 320 自 重 量 kn 18.8 40.8 42 68 220 自 重 利 用 系 数 g 1.06 1.22 1.43 1.47 1.45 5. 汽车的 轴荷分配 汽车的轴荷分配是汽 车的重要质量 参数， 它对汽车的 主要使用性 能（ 牵引性、制动性 、通过性、操纵稳定性等）和轮胎的使用寿命有 很 大 的影响 。为了使轮胎磨 损均匀，一般希望满载时每个轮胎的负荷 大 致 相等，例如，对 于后轴为单胎的双轴 42 式汽车， 希望在满载 时 前 后轴的负荷 各为 50%左 右。而后轴为双胎的 42 式汽车则希望 前 后 轴负荷 大致按 1/3 和 2/3 的比例分配。 表 2-3 汽 车 的 前 后 轴 荷 分 配 车 型 满 载 空 载 前 轴 % 后 轴 % 前 轴 % 后 轴 % 42 后 轮 单 胎 3240 6068 5059 4150 42 后 轮 双 胎 ， 长 头 式 2527 7375 4449 5056 42 后 轮 双 胎 ， 平 头 式 3035 6570 4854 4652 64 后 轮 双 胎 1925 7581 3137 6369 2.4 汽车性能参数 2.4.1 汽车的动力性参数 （1） 最高车速 maxa v 9 maxa v是 指 汽 车 在 水 平 良 好 路 面 上 满 载 行 驶 时 所 能 达 到 的 最 高 车 速 。它可 由汽车的 用途 和公路状况，以及发动机的 功率来确定。本次 设 计 最高车速不 小于 80km/h。 （2）汽车 加速 时间 t 汽 车 由 原 地 起 步 并 换 档 加 速 到 一 定 车 速 的 时 间 ， 是 汽 车 加 速 性 能 的 一项重要指标。 （3）最大爬坡度 max i 用汽车满载 时在良好 路面上的最大坡度阻 力系数 max i表示。 （4）直接 档最大动力 因素 max0 d max0 d的 选 择 主要 是 根 据 对 汽 车 的 加 速 性 与 燃 料 经 济性 的 要 求 ， 以 及 汽车 类型、用途 和道路条件而异。总重 20kn 左右的货车 常与轿 车 在 同一车 道行驶， 故其 max0 d一般在 0.10 以上。总重 40kn 左右的 货 车 的 max0 d在 0.0550.10 之间。总 重 40kn 以上至 190kn 的货车 ， 这 个 参数 大多 在 0.040.06 之间。 （5） 头档最大动力 因素 ax dim ax dim标 志 着 汽 车 的 最 大 爬 坡 能 力 和 克 服 困 难 路 段 的 能 力 ， 它 也 标 志 着 起 步 连 续 换 档 时 的 加 速 能 力 。 主 要 根 据 汽 车 所 要 求 的 最 大 爬 坡 度 和附着 条件 来选择 。 对于公路用车， 这个参数设计在 0.300.38 之 间 较为适宜。 2.4.2 汽车的燃料经济性参数 汽车在良好的 水平硬路面上以直接档满载等速行驶 100 公里的 最 低 燃料消耗 油量 q（l/100km）,称为汽车的“百公里最低燃料消耗 量 ” ，是汽车的 燃料经济性常用的评价指标。它也是满载的汽车在良 好 的 硬 路 面 上 用 直 接 档 以 经 济 车 速 等 速 行 驶 时 的 百 公 里 油 耗 。 单 位 汽 车 总 质 量 的 百 公 里 最 低 燃 油 消 耗 量 ， 又 称 为 汽 车 的 “ 单 位 燃 料 消 耗 量 ” （l/100km.t） ，它随发动机排量和汽车的 自重的增加而增加 。 10 2.4.3 汽车的最小转弯半径 min r 汽 车 的 最 小 转 弯 半 径 min r是 汽 车 机 动 性 的 主 要 参 数 。 min r是 指 方 向 盘 转至极限位置时由转向中心 至前外轮 （转向轮） 接地中心的距离 ， min r反 映 了 汽 车 通 过 小 曲 率 半 径 弯 曲 道 路 的 能 力 和 在 狭 窄 路 面 上 或 场 地 上调头的能力。 2.4.4 通过性几何参数 通 过 性 参 数 包 括 ： 最 小 离 地 间 隙 ， 接 近 角 ， 离 去 角 ， 纵 向 通 过 半 径 等。 2.4.5 汽车的操纵稳定性参数 汽 车 的 操 纵 稳 定 性 评 价 指 标 较 多 ， 其 中 与 总 体 设 计 关 系 密 切 的 参 数 有：转向特性参数、车身侧倾角、制动侧倾角、制动点头角 等 。 2.4.6 汽车的制动性参数 汽 车 制 动 性 是 指 汽 车 在 制 动 时 ， 能 在 尽 可 能 短 的 距 离 内 停 车 且 保 持 方 向 稳 定 。 下 坡 时 能 维 持 较 低 的 安 全 车 速 并 有 一 定 坡 道 上 长 期 驻 车 的 能 力 。 常 用 制 动 距 离 和 平 均 制 动 减 速 度 、 制 动 踏 板 力 作 为 汽 车 制 动性 能的主要设计 指标和评价参数。 2.4.7 汽车的行驶平顺性参数 汽 车 的 行 驶 平 顺 性 通 常 以 车 身 的 垂 向 振 动 参 数 来 评 价 ， 如 车 身 的 垂 向 振 动 加 速 度 、 自 由 振 动 固 有 频 率 、 振 幅 以 及 人 车 振 动 系 统 的 响 应 特 性 等 。 在 总 体 设 计 时 为 保 证 行 驶 平 顺 性 ， 通 常 要 求 的 参 数 有 ： 前后悬架 的偏频或静挠度、动挠度以及车身的振动加速度等 。 2.5 发动机的选择 目 前 汽 车 上 最 常 用 的 动 力 装 置 是 往 复 活 塞 式 内 燃 机 （ 汽 油 机 和 柴 油 机） 。总 重 100kn 以上的中型和重型货车几乎全部采用柴油机 。 这 是 因为柴油机与汽油机相比有下列优点： 1. 燃油 经济性好 （比油耗 量较低） ， 在 部分负荷时能节省更多的燃料 。 11 而 且，柴油的价格 便宜，故汽车使用成本较低。 2. 工 作 可 靠 ， 耐 久 性 好 （ 无 点 火 系 统 ， 故 障 少 ， 而 且 大 部 分 零 件 使 用寿命较长） 。 3. 可 采 用 较 高 的 增 压 度 和 较 大 的 缸 径 来 提 高 功 率 ， 易 于 设 计 成 大 功 率发 动机。 4. 排 气污染 较低。 5. 在同样的行驶 里程下油箱容积小，便于布置。 6. 不易发生火灾 。 但柴油机的 工作 比较粗暴，震动和噪声较大，尺寸和 重量大，造 价 较 高，启动比较困难 ，易产生黑烟。 2.6 轮胎的选择 轮胎 的型号主要根据汽车的类型、使 用条件、轮胎的净负荷、轮 胎 的 承载能力（额定 负荷）以及汽车行驶 速度来选择。此外，还要考 虑 到 汽车的最小 离地间 隙，汽车的 高度等 因素。 在选择轮胎 尺寸型 号还需要考虑汽车的 使用条件、 路面承载能力 和 性 能要求。对 公路 用车，在轮胎负荷允许下尽可能采用尺寸较小的 轮 胎 ，以提高汽车的动力因素，降低汽车及其重心 的高度，减轻非簧 载 重 量。近年来，在货车上普遍采用高强度的尼龙帘 布轮胎 ，使同一 型 号 轮胎 的额定 负荷 大大提高。 根据 各尺寸 参数 的约 束，经过具体布置后，其计算结果如下： 汽车的主要技术参数 1. 质量参数：kg 整车整备质量 0 g =1450 装载质量 e g =900 载客量 p g =2*65=130 最大总质量 a g =2480 轴载质量 见(表 2-4） 表 2-4 轴 载 质 量 12 空 载 满 载 前 轴 g1 760（ 52.41%） 806（ 32.48%） 后 轴 g2 690（ 49.1%） 1674（ 67.52%） 2. 尺 寸参数： 轴距 l=2800mm 前轮距 b1=1320mm 后轮距 b2=1300mm 前悬 f l =1000mm 后悬 r l =1200mm 外廓尺寸 总长：5000mm 总宽：1700mm 总高：1950mm 车厢 内部 尺寸 长度：3000mm 宽度：1610mm 高度：365mm 3. 发动机主要技术参数： 标定功率：29 kw 标定功率点转速 3200r/min 最大扭矩：97 n*m 最大扭矩点转速：2250r/min 发动机外特性：见（表 2-5） 。 表 2-5 发 动 机 外 特 性 转 速 nr/min 功 率 p kw 扭 矩 t n*m 1400 11.74 80.08 1600 14.78 88.22 1800 17.53 93.01 2000 20.12 96.07 2200 22.35 96.98 2400 24.23 96.42 13 0 20 40 60 80 100 120 01000200030004000 2600 26 95.5 2800 27.42 93.52 3000 28.63 91.14 3200 29 86.55 扭 矩 功 率 图 2-2 发 动 机 外 特 性 曲 线 4. 汽车的传动比 表 2-6 汽 车 的 传 动 比 变 速 箱 档 位 变 速 箱 速 比 后 桥 速 比 总 速 比 4.770 4.800 22.896 3.099 14.875 2.014 9.665 1.308 6.279 0.850 4.080 倒 4.280 20.544 5. 传 动效率 各档传动效率 见（表 2-7） 表 2-7 各 档 传 动 效 率 14 档 位 倒 传 动 效 率 0.85 0.85 0.85 0.87 0.85 0.85 15 第三章第三章 轴荷分配及质心位置计算轴荷分配及质心位置计算 3.1 水平静止时的轴荷分配及质心位置的计算 当各部件初步布置 后，应当对轴荷分配和质心位置进行计算。为 此，需知道各部件的质量和质 心位置。可通过对选用现成部件的称重 或 与 类 似 部 件 实 际 质 量 对 比 后 估 算 得 到 各 部 件 质 心 位 置 可 按 几 何 形 状 和 结构 特点估计，或对现成 部件进行实测得到。将各 部件的质心和 质 量 值标在总 布置 草图上 ， 量出各部件质心到前轮中心 线的水平距离 和 其 离地高度 ，则进行汽车前、后轴静负荷计算，包括满载、空载两 种 情 况。各 部件质量及质心的位置估算结果如下： 表 3-1 空 载 时 各 总 成 质 量 及 质 心 位 置 部件名称 gi(kg) li(m) hi(m) gili gihi 车 架 180 1.30 0.63 234.012 113.40 前 桥（含车轮） 110 0 0.36 0 39.60 后 桥（含车轮） 150 2.60 0.34 390.530 51.00 驾 驶室 210 -0.20 1.10 -42.560 231.00 发 动机离合器 220 0.50 0.52 110.355 114.40 变 速器 90 1.20 0.45 108.680 40.50 货 箱 160 2.40 1.20 384.200 192.26 电 气系统 30 -0.7 1.50 -21 45.20 油 箱 65 1.40 0.60 91.446 39.70 转 向系统 40 -0.9 0.54 -36 21.60 制 动系统 15 0.10 0.90 1.500 13.50 前 悬架 35 0 0.46 0 16.10 后 悬架 80 2.60 0.58 208.200 46.40 传 动轴 65 1.600 0.42 104.000 27.30 整 备质量 1450 1932.500 990.80 16 乘 员 2 人 130 -0.200 1.10 -26.000 143.70 装 载质量 900 2.600 1.80 2340 1620.00 最 大总质量 2480 4687.200 2013.76 各总成质 心距前轴 的距离 li 和距地面高度 hi 列于表 3-2 中。 表 3-2 空载 满载 距前轴 l1 1332 1890 距后轴 l2 1468 910 质心高 hg 683 812 计算公式 ： g1l1+g2l2+gili=g2 l g1h1+g2h2+gihi=g0hg 式 中 ：g1，g2gi 各总成质量 （kg） ； l1，l2li 各总成质 心至前轴中心 线距离（mm） ； h1,h2hi 各总成质心离地面高度 （mm） ； g2 空载后轴轴 载质量 （kg） ； g2 满载后轴轴 载质量（kg） ； g1 空载前轴轴 载质量 （kg） ； g1 满载前轴轴 载质量（kg） ； ga 最大总质量 （kg） ； l2 空载质 心距 后轴中心线距离（mm） ； l1 空载质 心距前轴中心线距离（mm） ； l1 满载质 心距前 轴中心线距离（mm） ； l2 满载质 心距 后轴中心线距离（mm） ； l 轴距（mm） ； hg 空载质 心高度 （mm） ； hg 满载质 心高度 （mm） ； g2 =(gili)/l=690（kg） ； g1 =g0-g2 =760（kg） ； l1 =g2 l/ g0=1.332m； 17 l2 =l-l1 =1.468m； hg =(gihi)/g0=683mm； g2=1674（kg） ； g1=ga-g2=806（kg） ； l1=g2l/ga=1.89m； l2=l-l1=0.91m； hg=812mm。 3.2 汽车行驶中的载荷分配 汽车行驶 时各轴的负 荷随着道路条件和行驶工况的变化而改变， 它 影 响到许多部 件的设计。 1. 对于后 轴驱 动的 汽车，在水平路面 满载行驶 时前、后 轴的最大负 荷 按 下式计算： 前轴 负荷 z1= g g h-l h2( ）lga = () 0.8120.7-2.8 0.8120.7-91 . 0 2480 =494.88（kg） 后轴负荷 z2=ga-z1=2480-494.88=1985.12（kg） 附着系数 ，沥青、混凝土 路面，取=0.7 轴荷转移系数 （前） m1= 1 1 z g =0.614 （后） m2= 2 2 z g =1.217 2. 制动时前、 后轴最大负荷计算： 前轴 负荷 1z = 2 g (h ) l a g l + = () 8 . 2 0.8120.791 . 0 2480+ =1205.77（kg） （kg） 后 轴 负 荷 2z= 1 ag g (lh ) 4180 (2.0480.7 0.816) l3.2 = =1206.95 （kg） 轴荷转移系数 （前） 1m = 1 1 z g =1.496 18 （后） 2m = 2 2 z g =0.721 19 第四章 稳定性计算 4.1 纵向行驶稳定性 汽 车 的 纵 向 行 驶 稳 定 性 就 是 保 证 汽 车 上 坡 行 驶 时 其 最 大 爬 坡 度 是 由 下滑决定的，而 不允许发生后翻。 判定公式 ： g h l2 式中附着系数 计算结果见下表 表 4-1 纵 向 行 驶 稳 定 性 计 算 结 果 参 数 载 荷 满 载 空 载 l2(m) 0.9 1.468 hg(m) 0.812 0.683 l2/ hg 1.108 2.149 4.2 横向行驶稳定性 汽 车 的 横 向 行 驶 稳 定 性 就 是 必 须 保 证 汽 车 在 侧 坡 上 行 驶 时 和 转 弯 行 驶时，侧滑发生 在翻车之前。 判定公式 ：1/(2)gbh 计算结果见下表 表 4-2 横 向 行 驶 稳 定 性 计 算 结 果 参数 载 荷 满 载 空 载 前 轮 距 b1（ m） 1.32 1.32 hg(m) 0.812 0.683 b1/（ 2 hg） 1.626 1.933 20 4.3 结论 因2/glh 在空载：2.1490.7= 满载：1.1080.7= 。而 1 2g b h 在 空 载 ：1.9330.7= 满载：1.6260.7= 。由计算结果可知，汽车 的 纵 向、横向倾翻角 都大于 附着系数 ，即滑移出现在 倾翻之前，汽车 不 会 出现 失稳现象。 4.4 最小转弯半径计算 对于非驱动前轴 ，在转 向轮转角较大时，侧偏角 对转向运动情况 影 响 较小， 可忽略 不计，这时最小转弯半径按下式计算： rmin=l/sin max0 式 中 ： l轴距 2.8m max0 外轮最大转角 35 0 rmin= 3.2 39.1sin =5.002 21 0 20 40 60 80 100 01000200030004000 第五章第五章 汽车动力性计算汽车动力性计算 汽 车 的 动 力 性 是 指 汽 车 在 良 好 路 面 上 直 线 行 驶 时 由 汽 车 受 到 的 纵 向 力决定的 、所能达到的平均行驶速度。汽车是一 种高效率的运输 工 具 ，运输效率之高低在很大程度上取决于汽车的动力性。所以，动 力 性 是汽车各 种性能中 最基本、最重要的性能。 5.1 汽车各档车速计算 a u 0.377 0 ii nr g （5-1） 式 中 ： a u 汽车行驶 速度（km/h） ； n 发 动机转 速（r/min） ； r 车轮半径（m） ； g i 变速器 传 动比 见表 2-3； 0 i 主 减速器传动比 见表 2-3。 各档速度值及速度 曲 线图如图 5-1 及表 5-1。 图 5-1 汽 车 行 驶 速 度 曲 线 图 v/（km/h） 22 表 5-1 各 档 车 速 计 算 结 果 5.2 驱动力计算 r iit f gtq t t0 = （5-2） 式 中 ： t f 汽车的 驱动力（n） ； tq t 发 动机转 矩（nm） t 传动系效率 见表 2-4。 各档驱动力 见表 5-2。 按附着条件 计算典型 路面的附着力 计 算 公式 ： 10vvfg= n 式 中 ： g 驱 动轮上承载的总 附着质量 其中 ，空载时： g=g2=760kg； 满载时： g =g2=1674kg； 在 干 燥沥青 或混凝土 路上，取=0.7 档 位 发 动 机 转 速 倒 1400 7.32 11.27 17.34 26.69 41.07 8.16 1600 8.37 12.88 19.82 30.5 46.94 9.32 1800 9.41 14.48 22.29 34.31 52.81 10.49 2000 10.46 16.09 24.77 38.13 58.68 11.65 2200 11.5 17.7 27.25 41.94 64.54 12.82 2400 12.55 19.31 29.72 45.75 70.41 13.98 2600 13.59 20.92 32.2 49.57 76.28 15.15 2800 14.64 22.53 34.68 53.38 82.15 16.31 3000 15.68 24.14 37.16 57.19 88.01 17.48 3200 16.73 25.75 39.63 61 93.88 18.64 23 则 ： 空载时： 空 f=5213.6n； 满 f=11483.64n； 从计 算结果表明，满载行驶 时 f t f ，汽车 不会出现打滑现象 。 表 5-2 驱 动 力 计 算 结 果 档 位 发 动 机 转 速 1400 4908.61 3189.05 2072.01 1377.79 874.7 1600 5407.58 3513.23 2282.63 1517.84 963.61 1800 5701.17 3703.97 2406.56 1600.25 1015.93 2000 5888.74 3825.83 2485.74 1652.9 1049.36 2200 5944.51 3862.06 2509.28 1668.56 1059.29 2400 5910.19 3839.77 2494.79 1658.92 1053.18 2600 5853.8 3803.13 2470.99 1643.09 1043.13 2800 5732.45 3724.29 2419.77 1609.03 1021.51 3000 5586.56 3629.5 2358.18 1568.08 995.51 3200 5305.21 3446.72 2239.42 1489.11 945.37 5.3 空气阻力计算 15.21 2 adau c fw = （5-3） 式 中 ： w f 空气阻力（） ； d c 空气阻力系数； a 迎风面积（ 2 m ） ； 表 5-3 空 气 阻 力 计 算 结 果 档 位 发 动 机 转 速 1400 4.25 10.08 23.86 56.55 133.93 1600 5.56 13.16 31.17 73.86 174.93 24 1800 7.03 16.66 39。 46 93.48 221.39 2000 8.68 20.56 48.71 115.41 273.32 2200 10.5 24.88 58.94 139.64 330.72 2400 12.5 29.61 70.14 166.18 393.58 2600 14.67 34.75 82.32 195.04 461.92 2800 17.01 40.3 95.47 226.2 535.71 3000 19.53 42.26 109.6 259.66 614.98 3200 22.22 52.64 124.7 295.44 992.93 5.4 滚动阻力计算 滚动阻力系数 见表（5-4） a uf000056 . 0 0076 . 0 += （5-4） 表 5-4 汽 车 滚 动 阻 力 系 数 档 位 发 动 机 转 速 1400 0.00801 0.00823 0.00857 0.00909 0.0099 1600 0.00807 0.00832 0.00871 0.00931 0.01023 1800 0.00813 0.00841 0.00894 0.00952 0.01056 2000 0.00819 0.0085 0.00899 0.00974 0.01089 2200 0.00824 0.00859 0.00913 0.00995 0.01121 2400 0.0083 0.00868 0.00926 0.01016 0.01154 2600 0.00836 0.00877 0.0094 0.01038 0.01187 2800 0.00842 0.00886 0.00954 0.01059 0.0122 3000 0.00848 0.00895 0.00968 0.0108 0.01253 3200 0.00854 0.00915 0.00982 0.01102 0.01286 10faffg= （5-5） 式 中 ： f f 滚动阻力； a g 汽车最 大总质量 （kg） ， a g =2480kg。 25 表 5-5 汽 车 滚 动 阻 力 档 位 发 动 机 转 速 1400 194.67 200.04 208.31 221.04 240.61 1600 196.1 202.23 211.68 226.22 248.6 1800 197.52 204.4 217.22 231.41 256.58 2000 198.94 206.62 218.42 236.6 264.57 2200 200.36 208.81 221.83 2