乘用车总体设计【轿车、含CAD图纸、说明书】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共71页)
编号：17993578
类型：共享资源
大小：3.93MB
格式：ZIP
上传时间：2019-04-21
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
轿车、含CAD图纸、说明书
乘用车总体设计cad图纸
乘用车总体设计
【含CAD图纸】
CAD图纸】
设计【含CAD图纸】
设计说明书
设计含CAD图纸
含CAD图纸
CAD图纸】【
CADCAD
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
乘用车总体设计 摘要：乘用车作为汽车工业的重要组成部分同时也是现代社会中的主要交通工具之一，近年来，由于科技和经济的发展，社会对乘用车的要求越来越高，豪华新型乘用车科学技术含量高，倍受客户喜爱。乘用车是在其设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。乘用车涵盖了轿车、微型客车以及不超过9座的轻型客车，细分为基本型轿车、多用途车、运动型多用途车、专用轿车和交叉型轿车等。目前汽车数量的急剧增加导致了道路拥挤，停车困难等各种问题，同时加之石化燃油的日益紧张，环境问题的日益突出，这些种种问题都使得发展乘用车成为必然趋势，乘用车有可以占用较小的空间，使用更少的能源，减小排放等优点。因此对乘用车的再优化设计很有意义，本设计以典型的基本型乘用车（轿车）作以设计研究对象。关键词：乘用车、轿车、总体设计、参数选择、整车布置The overall design of passenger cars Abstract：Passenger auto industry as an important part of modern society , one of the main modes of transport while in recent years, due to the technological and economic development, community increasingly high demand for passenger cars , luxury new passenger Science high technical content , much customer favorite. Passenger is in its design and technical features mainly for the carriage of passengers and their carry-on baggage car and temporary items , including the drivers seat , including up to more than 9 seats. Covers passenger cars, mini buses and no more than nine of minibuses , broken down into basic car , multi-purpose vehicles, sport utility vehicles , special cars and crossover sedan . Currently sharp increase in the number of cars has led to road congestion , parking problems and difficulties , but coupled with the increasingly tense petrochemical fuels , environmental issues have become increasingly prominent , making the development of these problems have become an inevitable trend in passenger cars , passenger cars there can take up less space , use less energy , reduce emissions and other advantages . Therefore, re- optimized design for passenger cars makes sense , the basic design of a typical passenger car ( sedan ) as to design the study.Keywords：passenger cars, sedans , overall design, parameter selection , travel arrangementII目 录前言11外形尺寸参数31.1 轴距L31.2 前后轮距 B1与B231.3 轿车的外廓尺寸41.3.1整车长度方面尺寸确定41.3.2整车高度方面尺寸确定51.3.3宽度方面的参数的确定51.4 轿车的前悬LF和后悬LR52 轿车质量参数的确定72.1 汽车的装载量72.2 汽车的整备质量72.3 质量系数72.4 轿车的载客量和装载质量72.5 轿车的总质量82.6 轴荷分配83 主要性能参数103.1轿车动力性参数103.1.1 档最大动力因数103.1.2 最高车速 103.1.3比功率和比转矩103.1.4加速时间t10 3.1.5爬坡能力113.2燃料经济性参数113.3机动性参数113.4 通过性几何参数123.5 操作稳定性参数123.5.1转向特性参数123.5.2车身侧倾角 123.5.3制动前俯角123.6平顺性参数123.7制动性参数123.8 舒适性134 选择车身形式、驱动形式以及布置形式144.1 车身形式144.2驱动形式144.3布置形式144.3.1发动机前置前轮驱动（FF）144.3.2发动机前置后轮驱动（FR）154.3.3发动机后置后轮驱动（RR）165 轮胎的选择185.1轮胎与车轮应满足的基本要求185.2轮胎的分类185.3轮胎的特点与选用186发动机的选择216.1发动机形式的选择216.2气缸排列形式与冷却方式的选用216.3发动机主要性能指标的选择226.3.1发动机最大功率及相应转速np226.3.2发动机最大转矩及相应转速226.4发动机的悬置236.4.1悬置设计的要求236.4.2发动机悬置结构247汽车的总体布置267.1整车布置的基准线（面）零线的确定267.1.1车架上平面线267.1.2前轮中心线267.1.3汽车中心线267.1.4辅助基准线267.2各部件的布置287.2.1发动机的布置287.2.2轿车传动系的布置307.2.3转向装置的布置307.2.4制动系布置317.2.5踏板的布置317.2.6油箱、备胎、行李箱和蓄电池的布置317.2.7车身内部布置327.2.8安全带等安全装置的布置348 轿车机械机械式变速器设计378.1采用中间轴式六挡变速器378.2计算变速器最大传动比378.3 确定各档传动比389 轿车离合器的设计399.1从动盘数的选择399.2压紧弹簧和布置形式的选择399.3离合器主要参数计算4010 悬 架 设 计4111 轿车转向系设计4211.1机械转向系主要性能参数及选择方案4211. 2强度计算4212轿车制动系设计4412.1制动系结构形式方案4412.2分路系统4512.3主要参数计算4512.3.1后轮鼓式制动器参数计算4512.3.2前轮盘式制动器参数选择4613 驱动桥的设计4813.1 主减速器设计4813.1.1减速器的结构形式4813.1.2主减速器的基本参数选择与设计计算4813.2主减速器锥齿轮的主要参数选择5013.3差速器的设计5113.3.1差速器结构形式选择5113.3.2差速器参数确定5213.4半轴的设计5413.5半轴其他主要参数的选择5413.6半轴的结构设计及材料与热处理5413.7驱动桥壳结构方案选择5514运动校核5614.1转向轮跳动图5614.2传动轴跳动图5714.3转向传动装置与悬架共同工作校核图59总结62致谢64参考文献65V前言1885年，德国工程师卡尔本茨制成了世界上第一辆三轮车，并于1886年1月29日申请并获得了发明专利，所以，1886年1月29日被认为汽车的诞生日。几乎同时，德国工程师戈特利布戴姆勒也成功研制成一辆公认的以内燃机为动力的四轮汽车.材料方面，1900年，金属车身获得专利，但主体结构仍是木材和连接它们的钢材。二十世纪初，创建了美国钢铁公司，为迅速成长的汽车工业提供充足原料，1914年 发明了全金属车身。同年道奇公司生产了第一辆全金属汽车。1918年意大利蓝旗亚公司也开始生产全金属汽车。非承载式车身向承载式车身转变,汽车不再是底盘和车身的简单叠加,而是成为整体；技术方面。1890年公司(法国)制造的第一批汽车为后来汽车设定了很多标准并沿用至今。如前置发动机后轮驱动布局和最早的变速器。1904年 又对汽车布局做出了注解,包括发动机舱罩的身高和乘客座位的降低等,勾勒出了现代汽车雏形；颜色方面，早期汽车只有黑色，1924年庞蒂亚克前身公司与杜邦油漆公司合作，推出了第一辆彩色汽车(蓝色)。20世纪30年代的大萧条到二战结束的20年,是汽车设计向现代化转变的重要时期,由美国人独占鳌头的汽车设计领域也加入了欧洲人.欧洲在流线型设计方面走在前面.流线型在30年代几乎就是时尚的代名词.车头变宽,将轮胎包入,前大灯陷入车头,挂在车尾的独立式行李箱也与车尾融为一体,奠定了现代三厢轿车的雏形,完全摆脱了马车的影子.1934年克莱斯勒采用了更轻的承载式车身,达到了54:46的前后轴质量分配，但习惯了浮夸风格的美国人并不甘心完全屈从于空气动力学,因为这让车看起来过于相似,不利于刺激消费.到了40年代,流线型潮流如时装一样褪去.以别克为代表的新型汽车拥有了高高隆起的鼻子和向下的车尾,成为船型车身.这段时间中,欧洲制造商却在工程技术方面取得了长足进步,雪铁龙在三十年代就将独立式前悬架和前轮驱动技术大规模应用于轿车.为了降低自重,它还采用了来自赛车的承载式车身。美国在第一次世界大战前就凭借福特的流水线生产模式进入汽车普及时代,而汽车在意,英,法,德等欧洲国家是二战后才大量进入家庭的,并在6、70年代进入高峰.1948年法国雪铁龙2CV,1948年英国mini等都是那个时期国民车的经典,也是汽车史上的经典.1950年-1970年长尾鳍到短尾，当时典型的美国汽车是火箭式车头,飞船式车尾.二战结束后十几年美国汽车爆发式增长是史无前例的,更大更好成为格调,性能的重要性变得稍逊于外表,舒适和款式变为最重要.而长尾鳍这是那个时代美国车的典型特征.后来,楔形车身,即短尾设计的运动汽车开始普遍.60-70年代的中置发动机跑车兰博基尼,法拉利,都采用了长车头(放置排量巨大的前置发动机)。 “百家争鸣,百花齐放”,现代经济发展迅速,人们更加追求个性,更加挑剔,思想更加多元化,这也导致多种风格同时涌现.其中之一经典主义.其中又包含多种层次.一层是设计师本身对于过去经典的缅怀与尊敬,另一层是设计师力图在原来的经典车型中赋予自己的色彩,还有试图使用经典车型为公司开辟一条新的道路.各自代表分别为大众新甲壳虫,mini,和克莱斯勒漫步者.另一分支是新经典主义,传统是要遵循的,但更多的还是要在这个基础上创新.90年代末宾利和劳斯莱斯分别被大众和宝马收购,随后在全新设计团队的操作下推出的欧陆GT和幻影虽然有着全新的面貌,但是依然有着对传统的尊重,这才换来其能够继续壮大更为重要的,边锋主义和流线主义,他们虽然各有特点,但是设计中却摆脱不了对方的影响,可以说你中有我我中有你.边锋主义设计理念被普遍认为从福特GT90开始.宽大的曲面,尖锐的圆角,过渡凌厉,线条果断而富有张力,区别与圆润流畅的造型风格,设计上更注重线条层次感,这种对于线条强调的设计在视觉上会让人感觉车型尺寸更为宽大,针对小型车设计来说非常合适.所以颇受厂家欢迎,代表车型奔驰A级.可以看出,边锋主义的实施过程中依然摆脱不了流线主义,如果没有流线,设计出来的小型车只能是箱子一块,缺乏美感,当然,在边锋主义的影响下,流线主义的设计更为运动和时尚,这在90年代末出现的一些跑车上可以看出,比如第一代奥迪TT,福特雷鸟等,车型充满了气势和冲劲。进入21世纪后,从现在的汽车设计趋势来看,最后边锋主义还是战胜了流线主义,不管是在内饰还是外部线条都追求极其硬朗的线条.这种线条可以让汽车看起来强劲有力,很安全,但缺点是它迫使汽车变得更长更宽更高.这可以从小车越做越大的状况上体现.但是这对于中大型车和跑车就非常合适,比较经典的如克莱斯勒300C,兰博基尼等。轿车的更新换代非常快，对它的总体设计尤为重要，因此乘用车（轿车）需要更好的设计，向着经济、环保、安全、时尚快速的发展。第 66 页 共 64 页1外形尺寸参数1.1 轴距L轴距L确定原则：轿车的级别越高，装载量或载客量多的货车或客车轴距取的长。对机动性要求高的汽车轴距宜取短些，轿车的轴距约为总长的54%60%。轴距L对整备质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径有影响。当轴距短时，上述各指标减小；此外，轴距还对轴荷分配有影响，轴距过短会使车厢(箱)长度不足或后悬过长；上坡或制动时轴荷转移过大，汽车制动性和操纵稳定性变坏；车身纵向角振动增大，对平顺性不利；万向节传动轴的夹角增大。轴距的选择要考虑它对整车其他尺寸参数、质量参数和使用性能的影响。轴距短一些，汽车总长、质量、最小转弯半径和纵向通过半径就小一些。但轴距过短也会带来一系列问题，汽车加速、制动或上坡时轴荷转移过大而导致其制动性和操纵稳定性变坏；万向节传动的夹角过大等。因此，在选择轴距时应综合考虑对有关方面的影响。当然，在满足所设计汽车的车身尺寸、轴荷分配、主要性能和整体布置等要求的前提下，将轴距设计得短一些为好。轴距的最终确定应通过总布置和相应的计算来完成，其中包括检查最小转弯半径和万向节传动的夹角是否过大，轴荷分配是否合理，乘坐是否舒适以及能否满足整车总体设计的要求等。中后轴之间的轴距，多取为轮胎直径的1.11.25倍。原则上轿车的级别越高，装载量或载客量多轴距取得长。对机动性要求高的汽车轴距宜取短些。为满足市场需要，工厂在标准轴距轿车车基础上，生产出短轴距和长铀距的变型车。不同铀距变型车的轴距变化推荐在0.40.6m的范围内来确定为宜，轿车的轴距可参考表1.1提供的数据选定。表1.1 轿车汽车的轴距和轮距车型类别 轴距L/mm 轮距B/mm 轿车发动机排量V/L V1.0 20002200 110013801.0 V1.6 21002540 115015001.6 V2.5 25002860 130015002.5 4.0 29003900 15601620综上，这次设计其轴距为2742mm。1.2 前后轮距 B1与B2 前后轮距影响汽车总宽、总质量、最小转弯直径和倾斜刚度，汽车轮距愈大，则悬架的角刚度愈大，汽车的横向稳定性愈好，车厢内横向空间也愈大。但轮距也不宜过大，否则，会使汽车的总宽和总质量过大。轮距必须与汽车的总宽相适应。确定总原则：汽车总宽不得超过2.5m限制，轮距不宜过大。前轮距B1：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，同事转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动间隙。后轮距B2：应考虑两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的间隙。增大轮距，随之而来的是室内宽敞并有利于增加侧倾刚度。但是此时汽车总宽和总质量增加，并影响最小转弯直径变化。 受汽车总宽不得超过2.5m限制，轮距不宜过大。但在取定的前轮距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间隙。在确定后轮距B2时应考虑两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的间隙。各类汽车的轮距可参考表1.1提供的数据确定，设计轮距前/后（mm）为1485/1595（mm）。1.3 轿车的外廓尺寸 轿车外轮廓尺寸界限规定（GB15892004） 轿车系列外廓尺寸长12m， 汽车宽2.5m（不包括后视镜），汽车高4m（空载、顶窗关闭状态下），后视镜单侧外伸量不得超过最大宽度处250mm， 顶窗和换气装置开启时不得超出车高300mm。轿车的外廓尺寸包括其总长、总宽、总高。它应根据汽车的类型、用途、承载量、道路条件、结构选型与布置以及有关标准、法规限制等因素来确定。在满足使用要求的前提下，应力求减小汽车的外廓尺寸，以减小汽车的质量，降低制造成本，提高汽车的动力性、经济性和机动性。前悬处要布置发动机、水箱、风扇、弹簧前支架、车身前部或驾驶室的前支点、保险杠、转向器等，要有足够的纵向布置空间。其长度与汽车的类型、驱动型式、发动机的布置型式和驾驶室的型式及布置密切相关。轿车的前悬不宜过长，以免使轿车的接近角过小而影响通过性。轿车的后悬长度主要与轴距及轴荷分配有关。后悬也不宜过长，以免使汽车的离去角过小而引起上下坡时刮地，同时转弯也有困难。1.3.1整车长度方面尺寸确定轿车总长如公式1.1和1.2所示： 式1.1 式1.2式中 ，L-轴距；-前悬；-后悬；C-比例系数一般比例系数C=0.520.66发动机前置前轮驱动C=0.620.66发动机后置后轮驱动C=0.520.56在轿车的总布置设计中,整车长度是最重要的一个参数,首先可以根据车辆的等级,初步确定一个长度L值,可参考同类同级别车选取,然后再确定其轴距,保证车内有与该车级别相适应的乘坐空间,合理的布置各大总成,减小外廓尺寸。 油门踏板位置是室内空间设计一个关键部位，它与发动机特别是发动机前围挡板的布置有直接关系。为了保证驾驶员脚部的操作空间的合理性及驾驶员操作灵活性和减少疲劳，油门踏板位置确定后，其他踏板位置也相应确定。在保证操作空间的同时，还要注意发动机的接近性、维修的方便性，同时还要注意发动机舱四周合理的空间。 前悬长度的确定，发动机位置确定后，可依次布置散热器、冷凝器等。最后在确认保险杠的位置，累加后决定前悬的长度。 后悬长度主要取决于行李舱、备胎和油箱的布置。通过以上参数的确定整车长度就得到了确定。因此前悬/后悬取839/1054mm。故=2742+839+1054=4685mm 1.3.2整车高度方面尺寸确定 轿车总高影响因素：1.轴间底部离地高； 2.地板及下部零件高； 3.室内高； 4.车顶造型高。 式1.3 式中，（最小离地间隙） =11201380mm =2040mm 车身高度的确定。除了数据的计算还要选取合理的人体模型进行试验即合理的百分位女子身高5%在1502mm以下，男子身高50%在1700mm左右，男子身高5%在1800mm以上。说明上述百分位的选取表明仍有5%的女人身高1502以下及5%的男人如果涉及远景规划中的车型还应考虑人体身高在逐年增高的情况。有资料介绍女子第5百分位的身高在每年增加1.4mm男子第95百分位的身高每年增加2.3mm。 车内高度的确定可完全参照以下几点： 1 确定人体的舒适坐姿 2 按眼椭圆要求进行室内布置 3 按国标GB11562汽车驾驶员前方视野要求及测量方法和校核视野 4 确定头部空间综上：=318+180+1150+30=1678mm1.3.3宽度方面的参数的确定 轿车宽度Ba决定因素：1 室内宽度和车门厚度； 2 应保证能布置下发动机、车架、悬架和车轮等。 式1.4 说明：后座乘三人的轿车，不应小于1410mm。 =1561+229=1790mm 综上：该轿车车型设计为4685mm1790mm1678mm1.4 轿车的前悬LF和后悬LR前悬影响：1.汽车通过性，2.碰撞安全性，3.驾驶员视野4.前钢板弹簧长度5.汽车造型等。后悬影响：1.汽车通过性2.汽车追尾时的安全性3.货箱行李箱长度4.汽车造型等。设计汽车前悬和后悬时应该考虑：1）整车协调性，2）轴荷分配要求，3）安装要求，4）通过性要求，5）撞车安全性。前、后悬长时，汽车接近角和离去角都小，影响汽车通过性能。对轿车车，前悬不能缩短的原因是在这段尺寸内要布置保险杠、散热器、风扇、发动机等部件。从撞车安全性考虑希望前悬长些，从视野角度考虑又要求前悬短。LJ前轮中心至驾驶室后壁的距离，它与布置方案选择有关，在该布置方案选定后，可通过对驾驶室、发动机和前轴的初步布置或参考同型、同类布置的汽车的这一尺寸初步确定； LR后悬尺寸，可根据道路条件或参考同类型汽车初步确定，得到的数据取前悬/后悬取839/1054mm。2 轿车质量参数的确定2.1 汽车的装载量轿车是指载客量，即座位数；座位数为5。2.2 汽车的整备质量定义：指车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满燃料、谁，但没有装货和载人时的整车质量影响：1.汽车的成本2.燃油经济性减少的措施主要有：采用强度足够的轻质材料使其结构更合理。估算：轿车的整备质量也可按每人所占整车整备质量的统计平均值估计。如下表所示：表2.1 轿车人均整备质量值轿车 人均整备质量值发动机排量V/L V1.0 0.150.16 1.0 V1.60.170.24 1.6 V2.5 0.210.292.5 4.0 0.290.34总体设计初，可对同类型同级别且结构相似的样车及部件的质量进行测定分析，并以为基础初步估算出新设计车个部件的质量及整车整备质量。由上面知发动机排量为 1.62.5L5发动机排量2.5L 10 =1250+655+105=1625kg 2.6 轴荷分配定义：指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支撑平面的垂直载荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。轿车的轴荷分配应该注意以下几点：1）为使各轮胎磨损均匀和寿命相近，各个车轮的负荷应相差不大； 2）为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的负荷，保证足够的附着力，而从动轴上的负荷可以适当减小，以有利于减小从动轮滚动阻力和提高在坏路面上的通过性；3）为了保证汽车有良好的操纵稳定性，又要求转向轴的负荷不应过小，以保证不足转向特性。4）汽车的布置形式对轴荷分配影响较大；5）在确定分配时要考虑到汽车的使用条件；6）在确定轴荷分配时还要充分考虑汽车的结构特点及性能要求。综上所述轿车的轴荷分配情况如表2.3所示： 表2.3 轿车的轴荷分配车型满载空载轿车前轴后轴前轴后轴发动机前置前轮驱动47%60% 40%53% 56%66%34%44%发动机前置后轮驱动 45%50%50%55%51%56%44%49%发动机后置后轮驱动40%46%54%60% 38%50%50%62% 它对汽车的牵引性、通过性、制动性、操纵性和稳定性等主要使用性能以及轮胎的使用寿命都有很大影响，同时轴荷分配对前后轮胎的磨损有直接影响。汽车的轴荷分配是汽车的重要质量参数，它对汽车的牵引性、通过性、制动性、操纵性和稳定性等主要使用性能以及轮胎的使用寿命都有很大的影响。因此，在总体设计时应根据汽车的布置型式、使用条件及性能要求合理地选定其轴荷分配。汽车的布置型式对轴荷分配影响较大，例如对轿车而言，前置发动机前轮驱动的轿车满载时的前轴负荷最好在55以上，以保证爬坡时有足够的附着力；前置发动机后轮驱动的轿车满载时的后轴负荷一般不大于52；后置发动机后轮驱动的轿车满载时后轴负荷最好不超过59，否则，会导致汽车具有过多转向特性而使操纵性变坏。在确定轴荷分配时也要考虑到汽车的使用条件。对于常在较差路面上行驶的轿车汽车，为了保证其在泥泞路面上的通过能力，常将满载前轴负荷控制在2627，以减小前轮的滚动阻力并增大后驱动轮的附着力。对于常在潮湿路面上行驶的后驱动轮装用单胎的42平头货车，空载时后轴负荷应不小于41，以免引起侧滑。在确定轴荷分配时,还要充分考虑汽车的结构特点及性能要求。例如：越野汽车的轴距短、质心高，制动或下坡时质量转移会使前轴负荷过大，故在设计时可将其前轴负荷适当减小，使后轴负荷适当加大。为了提高越野汽车在松软路面和无路地区的通过性，其前轴负荷应适当减小以减小前轮的滚动阻力。轴荷分配对前后轮胎的磨损有直接影响。为了使其磨损均匀，对后轮装单胎的双轴汽车，要求其满载时的前后轴荷分配均为50，而对后轮为双胎的双轴汽车，则前后轴荷可大致按和的比例处理。当然，在实际设计中由于许多因素的影响，上述要求只能近似地满足。这次设计采用发动机前置后轮驱动，其轴荷分配采用表2.3所示要求完成。3 主要性能参数3.1轿车动力性参数 汽车的动力性参数主要有I档最大动力因数、最高车速、加速时间、汽车的比功率和比转矩等。 3.1.1 档最大动力因数直接影响汽车的最大爬坡能力和通过困难路段的能力以及起步并连续换档时的加速能力，它主要取决于所要求的最大爬坡度和附着条件。 3.1.2 最高车速 最高车速以汽车行驶的功率平衡来确定。 最高车速考虑：1.汽车的用途； 2.公路条件及安全设施； 3.发动机功率。 注：1）随着道路条件的改善，汽车特别是发动机排量大些的轿车最高车速 有逐渐提高的趋势； 2）轿车的最高车速大于商用车、客车的最高车速； 3）排量大些的轿车的最高车速要大于排量小写的轿车的最高车速。 设计其最高车速为180km/h3.1.3比功率和比转矩 比功率：汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比，综合反应汽车的动力性，比功率大的加速性和速度性能要好，计算公式如3.1:比转矩：汽车所装发动机得最大转矩与汽车总质量之比，能反应汽车的牵引能力，计算公式如3.2： 式3.1 式3.2 轿车的比功率大于货车和客车。排量大的轿车比功率大于排量小的轿车。为保证路上行驶车辆的动力性不低于一定的水平，防止某些动力性能差的车辆阻碍交通，我国GB7258-2004机动车运行安全技术条件规定：轿车的比功率。 3.1.4加速时间t 定义：汽车载平直的良好路面上，从原地起步开始最大的加速强加速到一定车速所用去的时间称为加速时间。评价方法1.对于100km/h的汽车，通常加速到100km/h所需的时间来评价。 发动机排量大于1.6L的轿车，加速时间为817s。 发动机排量小些的轿车，加速时间为12s25s. 因为设计发动机排量为 1.6 V2.5，加速时间为817s，取12s 2.对于100km/h的汽车，可用060km/h的加速时间来评价。3.1.5爬坡能力定义：用汽车满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数来表示，轿车、越野汽车的使用条件不同，对他们的上坡能力要求也不同。 式3.3 式中：是最大坡度角。 3.2燃料经济性参数评价指标：汽车在水平的水泥或沥青路面上， 以经济车速或多工况满载行驶百公里的燃油消耗量(L100km)来评价。该值越小燃油经济性越好。级别低的轿车，百公里燃油消耗量要低于级别高的轿车，未来的发展趋势是百公里油耗量继续减少，如正在研制的超经济型轿车的百公里燃油消耗量为 3L100km。表3.1 轿车的百公里燃油消耗量发动机排量V/LV1.01.0V1.61.6V2.52.54.0百公里燃油消耗量L(100km)4.47.57.012.010.016.0 14.020.018.023.5 对于发动机排量为 1.6 V2.5 的轿车百公里耗油为10.016.0，取15L/（100km）3.3机动性参数 汽车的最小转弯直径：定义：转向盘转至极限位置时，汽车前外转向轮轮辙中心在支撑平面上的轨迹圆的直径， 它是描述汽车转向机动性，是汽车转向能力和转向安全性能的一项重要指标。影响因素：1.转向轮最大转角，2.汽车轴距，3.轮距，4.转向轮数，5.法规等。GB7258-2004机动车与性安全技术条件规定：机动车的最小转弯直径不得大于24m，当转弯直径为24m是，前转向轴和末轴的内轮差不得大于3.5m。其参考数据如表3.2所示：表3.2轿车的最小转弯直径车型级别轿车发动机排量V/L V1.07.09.51.0V1.68.511.01.6V2.59.012.02.54.011.015.0注：最小转弯半径，与汽车轴距、轮距及转向车轮的最大转角有关。 因此发动机排量为 1.6 V2.5 的轿车，最小转弯半径为9.012.0，取11.0 。3.4 通过性几何参数评价指标：1.最小离地间隙，2.接近角，3.离去角，4.纵向通过半径等，轿车通过性几何参数如下表3.3：表3.3 轿车通过性几个参数车型轿车150220203015223.08.3轿车210250455035401.73.6设计采用的是42的轿车，其通过性参数如表3.3所示。3.5 操作稳定性参数3.5.1转向特性参数 应具有一定程度的不足转向，保证操纵稳定性。通常用汽车=0.4g的向心加速度，作定圆等速行驶时，前后轮的侧偏角之差（-）=为宜,作为转向特性的参数，它是一个较小的正角度值，轿车一般为。 3.5.2车身侧倾角 汽车以=0.4g的向心加速度，作定圆等速行驶时，车身倾角小于等于最好，最大不得超过。 3.5.3制动前俯角 汽车以=0.4g减速度制动时的车身前俯角应不大于1.5 。否则将影响乘坐舒适性。 3.6平顺性参数车身的垂直振动参数，即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。 总体设计：前后悬架的偏频或静挠度、动挠度以及车身振动加速度等参数。 前后悬架的偏频与应接近且应使略高于。 前后悬架静挠度值和的匹配，推荐取。3.7制动性参数汽车制动性定义：汽车载制动时，能在尽可能短的距离内停止且保持方向稳定，下长坡时能维持较低的安全车速幷有相似一定坡道上长期驻车的能力。制动效能评价：1.制动距离； 2.平均制动减速度；3.行车制动的踏板力；4.应急制动的踏板力。GB7258-2004机动车安全条件规定了路试检验行车制动和应急制动性能要求，轿车也应该遵循这项规定如表3.4：表3.4 路试行车制动和应急制动性能要求车辆类型行车制动应急制动制动车速km/h制动距离mFEDD试车道宽度m踏板力N制动初车速km/h制动距离mFEDD操纵力N座位数不大于9满载50205.92.550050382.9手400脚500空载196.24003.8 舒适性定义：汽车应为乘员提供舒适的乘坐环境和方便的操作条件。包括：1.平顺性；2.空气调节性能（温度和湿度；）3.车内噪声；4.乘坐环境（活动空间、车门及通道宽度、内部设施）；5.驾驶员的操作性能。评价汽车行驶平顺性有垂直震动参数的频率和振动加速度，还有悬架动挠度。轿车动挠度如表3.5：表3.5 悬架的静挠度、动挠度和偏频n车型静挠度动挠度偏频n轿车10030070900.91.6越野车60130701301.42.04 选择车身形式、驱动形式以及布置形式4.1 车身形式组成：发动机舱、客厢、行李箱。基本形式：折背式、直背式、舱背式（三种基本车身形式的主要区别表现在车身顶盖与车身后部形状之间的关系上有差别） 特点：折背式：车身有明显的发动机舱、客厢和行李箱。且车身顶盖与车身后部蹭折线 连接。 直背式：后风窗与行李箱连接，接近平直。车身流线型好，有利于降低空气阻力系数和使行李箱。 舱背式：车身的顶盖比折背式长，同时后窗与后行李箱盖形成一个整体的后部车门。一般情况下行李箱的容积小。将折背式车身顶盖向后延伸到车尾，形成两厢式的变形轿车车身，也很受欢迎。同时有去除顶盖或带有活动顶棚的敞篷车等多种变形轿车不断涌现。应用 1.发动机排量越大的轿车，采用折背式车身的比例越大。 2.发动机排量在1.0L一下的轿车，以采用舱背式车身为主。 3.发动机排量咋爱1.04.0之间时，三种车身形式都有。 4.发动机排量大于4.0L之间时，基本上都用折背式车身。4.2驱动形式不同类型的汽车有不同的轴数和驱动型式，这主要根据使用条件、用途、工厂的生产条件、制造成本及公路的轴荷限值等因素进行选择。最常用的是两轴、后驱动42式汽车，其中轿车还可以采用42前驱动式结构。对于一般总重小于 19t的汽车，都采用42后驱动的布置型式(前驱动的轿车除外)，因为这种汽车结构简单、布置合理、机动性好、成本低、适合于公路使用，是种典型的、成熟的结构型式。 nm n车轮总数 m驱动轮数 4*2 轿车和质量较小的公路用车 4*4 越野汽车4.3布置形式轿车布置形式是指发动机、驱动桥和车身（驾驶室）的相互关系和布置特点，轿车的布置形式主要有以下几个：1.发动机前置前轮驱动（FF） 2.发动机前置后轮驱动（FR） 3.发动机后置后轮驱动（RR）4.3.1发动机前置前轮驱动（FF）优点：1）有明显的不足转向性能;(前轴荷较大)； 2）越过障碍的能力高;(前轮驱动)； 3）动力总成结构紧奏；（主减速器和变速器同壳体）； 4）有利于提高乘坐舒适性；（车内底本凸包可以降低）； 5）有利于提高汽车的舒适性；（轴距可以缩短）； 6）有利于发动机散热； 7）操纵机构简单；供暖机构简单，效率高； 8) 行李箱空间大； 9）整备质量轻； 10）主减速器制造难度小； 11）变形容易。图1.4 发动机前置前轮驱动（FF）缺点：1）结构制造工艺复杂；（采用等速万向节）； 2）前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；（前桥负荷较后桥重）； 3）汽车爬坡能力降低； 4）发生正面碰撞事故，发动机及其附件损失较大，维修费用高。应用：可以纵置或者前置， 也可以布置在轴距外、 轴距内或前桥上方。 这种布置形式目前在中级及其以下级别轿车上得到广泛应用目前在发动机排量为2.5以下的轿车上得到广泛应用。宝来、中华、富康、英格尔、夏利等轿车，均采用发动机前置前轮驱动的布置形式。4.3.2发动机前置后轮驱动（FR）优点：1）轴荷分配合理；（形式平顺性和稳定性好）； 2）有利于减少制造成本；（不需要采用等速万向节）； 3）操纵机构简单； 4）采暖机构简单，且管路短供暖效率高； 5) 发动机冷却条件好； 6）爬坡能力强； 7）行李箱空间大； 8) 变形容易； 9）发动机及传动系维修方便。 图4.2 发动机前置后轮驱动（FR）缺点：a、地板上有凸起的通道，影响了乘坐舒适性 b、汽车正面和其它物体发生碰撞易导致发动机进入客厢，会使前排乘员受到严重伤害； c、汽车的总长较长，整车整备质量增大，影响汽车的焉有经济性和动力性 应用：发动机前置后轮驱动轿车因客厢较长，乘坐空间宽敞，行驶平稳，故在中高级和高级轿车上得到应用。4.3.3发动机后置后轮驱动（RR） 优点：a、结构紧凑；（发动机、离合器、变速器和主减速器布置成一体） b、改善了驾驶员视野；（汽车前部高度有条件降低） c、客厢内地板比较平整; d、整车整备质量小； e、乘客座椅能够布置在舒适区内； f、爬坡能力强 g、汽车轴距短，机动性能好。图4.3 发动机后置后轮驱动（RR） 缺点：1、后桥负荷重，是汽车具有过多转向的倾向，操纵性变坏； 2、前轮附着力小，高速行驶时转向不稳定，影响操作稳定性； 3、行李箱在前部，行李箱空间不够大； 4、操纵机构复杂； 5、发动机故障不宜发现； 6、发动机冷却和挡风玻璃除霜不利； 7、变形困难。 应用：因上述缺点，发动机后置后轮驱动轿车几乎已不采用。 综合以上布置的有点和缺点，本次设计采用发动机前置后轮驱动。5 轮胎的选择5.1轮胎与车轮应满足的基本要求作用：轮胎与车轮用来支撑汽车，承受汽车重力，在车桥与地面之间传力，驾驶员通过操纵转向轮实现对汽车行驶方向的控制。影响：1.动力性；2.经济型；3.通过性；4.操纵稳定性；5.制动性；6.行驶安全性；7.承载能力等。要求：1.足够的负荷能力和速度能力; 2.较小的滚动阻力和行驶噪声，良好的附着特性和质量平衡。 3.耐磨损、耐刺扎、耐老化和良好的气密性； 4.质量小、价格低、拆装方便、互换性好。5.2轮胎的分类 1）按胎体结构不同分为子午线轮胎、斜交轮胎等； 2）按帘线材料不同分钢丝轮胎、半钢丝轮胎、人造纤维轮胎和棉帘线轮胎 3）按用途不同分有轿车（指轿车、轻型客车）轮胎等 4）按胎面花纹不同分公路花纹轮胎、越野花纹轮胎、混合花纹轮胎和特种花纹轮胎； 5）按断面形状不同分普通断面轮胎和低断面轮胎两种； 6）按气密方式不同分有内胎轮胎和五内胎轮胎两种。5.3轮胎的特点与选用子午线轮胎：帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午断面一致优点：（由于接地面积大、轮胎滑移小、对地面单位压力小）滚动阻力小、温升低、胎体缓冲性能和他爱面附着性能都比斜交轮胎要好，装车后油耗低（可降低油耗3%8%）、耐磨损寿命长、高速性能好，因此，适应现代汽车对安全、高速、低能耗的发展要求，是汽车设计时首选的轮胎。 缺点：制造困难，造价不如斜交轮胎低，不易翻修等缺点。应用：常在高速条件下行驶的汽车，适合选用强度高、导热性好的钢丝帘线轮胎。钢丝帘线仅能做子午线轮胎。常在低速条件下行驶的汽车，可选用尼龙、聚酯、人造丝等人造材料做帘线制造的轮胎。斜交轮胎多用于上述材料制造。图5.1 子午线轮胎和斜交轮胎的性能比较低断面轮胎的胎面宽平、侧面刚性大、附着能力强、散热良好、高速行驶稳定性好。（多用于轿车），无内胎轮胎的平衡性良好、发热少、刺扎后不易快速失气、气密性好、高速行驶安全性能良好。（外胎内壁上涂有一层23mm的专门用来封气的橡胶密封层），轿车轮胎既是子午线结构、又是低断面、无内胎轮胎并具备它们的各种优点。花纹对滚动阻力、附着能力、耐磨性及噪声有影响。轮胎花纹如图5.2： a）纵向花纹 b）横向花纹 c）混合花纹 d）越野花纹图5.2 轮胎胎面花纹示例a） 纵向花纹适用于良好路面、导向能力强，防侧滑，一般用于前转向轮 ；b） 横向花纹适用于土石路面，用于驱动轮可提供好的驱动力；c） 混合花纹适用于使用路面变化不定的场合，可用于转向轮，也可用于驱动轮（轿车一般使用）； d） 越野花纹适用于在坏路面或无路地带使用。轮胎气压的要求：1.随着轮胎气压的增加，其承载能力也越强；但轮胎的附着能力下降，震动频率增加，乘坐舒适性和安全性变坏。2.为了使用安全和满足舒适性要求，轿车轮胎的使用气压不应高于所选轮胎规定负荷下限气压的80%；3.考虑到操纵稳定性的需求，前轮轮胎气压应低于后轮的轮胎气压。汽车行驶速度对轮胎的影响： 1.车速高轮胎的发热量增加，温度升高，易使胎面与轮胎帘线层脱落。这不仅市轮台寿命降低，也会引发交通事故。 2.子午线、无内胎、低断面的轮胎工作时发热少，导热好，散热迅速，因而温升低，有良好的速度特性。 3.选取轮胎时，应使选用轮胎的速度级别所限定的最高使用速度大于所设计汽车的最高车速。图5.3 轿车轮胎规格标记表示法T-180km/h轿车轮胎负荷系数：轮胎所承受的最大静负荷与轮胎额定负荷之比。在使用中应该注意以下几点： 1）汽车轮胎所承受的最大静负荷值，应与轮胎额定负荷值接近，为此，轮胎负荷系数应控制在0.851.0之间，以防止超载。 2）轿车取下限（车速高、动负荷大）； 3）前轮的轮胎符合系数一般应低于后轮。 4）超载不仅会导致轮胎寿命降低，而且会降低操纵稳定性和行驶安全性。轮胎是在专业生产厂制造，并具有高度的标准化、系列化特点。轮胎的外直径、断面宽、断面高宽比、配用轮辋名义直径、轮辋轮廓形式及规格、胎面花纹形式及深度、额定负荷下半径等尺寸特性和负荷系数。国家标准GB2977/2978、GB516、GB1191、GB9743/9744 。综合以上内容，设计用纵向花纹子午线轮胎，允许压力为320kpa，规格为205/55 R16。6发动机的选择6.1发动机形式的选择 当前汽车上使用的发动机仍然是以往复式内燃机为主。 汽油机和柴油机的选用： 汽油机：优点：平稳、噪声小、转速高、体积小、易启动、转矩适应性好等。 缺点：排污大、功率小、油箱大。 柴油机：优点：功率大、排污小、油箱大寿命长、成本低等。 缺点：工作粗暴、震动与噪声大 、小、体积大、启动困难。同时轿车的排放应该遵循一定的规定，我国轿车一般基本采用欧4标准如表6.1：表6.1 欧洲轿车排放限值（g/km）排放标准实施年份汽油车柴油车COHC+HCNOCOHC+HCPM欧洲420051.000.10.080.50.300.250.025汽油机的排放污染物主要以CO、HC、N为主。柴油机的排放污染物中的CO、HC比汽油机低，N比汽油机高。柴油机排气中的PM比汽油机高得多。总的评价是汽油机的排放指标不如柴油机。 应用：1.汽油机主要用于轻型车和轿车。 2.柴油机主要用于货车、大型客车上。随着发动机技术的进步，轻型车和轿车用柴油机有日益增大的趋势。6.2气缸排列形式与冷却方式的选用 6.2.1按气缸排列形式 1.直列式：结构简单、宽度窄、布置方便。但但发动机缸数多时，在汽车上布置困难，且高度尺寸大。适用于6缸以下的发动机。 2.水平式：平衡好，高度低。在少量客车上的刀应用。 3.V型式：长度尺寸短，曲轴刚度高，高度尺寸小，发动机系列多。但用于平头车时，发动机布置较为困难，造价高。主要用于中、高轿车以及重型货车上。6.2.2按冷却形式 风冷：结构简单、维修方便、舒适型好、冷却不均匀、噪声大、耗功大。主要用于沙漠车。 水冷：优点：冷却均匀可靠、散热好、噪声小；能提供车内供暖、较好适应发动机增压后散热的需要。 缺点：冷却系统结构复杂；使用与维修不方便；冷却性能受环境温度影响较大，夏季冷却水容易过热，冬季又容易过冷，并且在室外存放，水结冰后能冻坏气缸缸体和散热器。 综上优缺点，大部分轿车均选用用水冷发动机。6.3发动机主要性能指标的选择6.3.1发动机最大功率及相应转速 （1）最大功率可以影响动力性 的确定：1.按设计的进行估算； 2.同类车的功率统计值； 3.同类车之间类比来选择。 式6.1 式中：-发动机最大功率（kw）；-转动系效率，对驱动桥用单级主减速器的42汽车可取为90%；-汽车总质量（kg）；g-重力加速度（m/）；-滚动阻力系数。对轿车；-空气阻力系数，轿车取0.300.35；A-汽车正面投影面积（）；-最高车速。 kw（2） 转速 近年来，随着车速的提高，发动机转速也不断的提高。同时，提高发动机转速也是提 高其功率、减小其质量的有效措施。但提高转速会使活塞的平均速度加快及热负荷增高、曲柄连杆机构的惯性力增大而加剧磨损，导致寿命下降，幷加大振动和噪声。 汽油机：np=30007000r/min 轿车：np=4000r/min 柴油机：np=18004000r/min 轿车和总质量小的货车用高速柴油机：np=32004000r/min6.3.2发动机最大转矩及相应转速 式6.2 式6.3 式中：-最大转矩（Nm）； -转矩适应系数，一般在1.11.3之间选取； -发动机最大功率（kw）； np-最大功率转速（）；取4000r/min 影响加速性能、爬坡性。 转矩适应系数即最大转矩与最大功率下的转矩之比，它标志着汽车行驶阻力增加时发动机沿着外特性曲线自动增加转矩的能力。对于最大转矩对应的转速，要求与之间有一定差值，一般，并由发动机设计来证明，。 图6.1 轿车转矩、转速图 综上发动机设计用水冷直列四缸/16气门-DOHC（双顶置凸轮轴）/双VVT-i/阿特金森循环，型号3ZR-FE，排气量1878（cc），最大功率123/6400（kW/rpm），最大扭矩193/4000（Nm/rpm），压缩比10:1。 6.4发动机的悬置 发动机是汽车的主要震源之一。6.4.1悬置设计的要求 a、悬置原件应具有一定的刚度。（发动机正常工作时，净位移小）； b、良好的隔震性能； c、具有一定的减震降噪功能。（发动机工作频率10500Hz） 低频段（大振幅）：提供大阻尼降低振幅； 高频段（低振幅）：提供低的动刚度衰减高频噪声； d、耐机械疲劳、橡胶材料的热稳定性好、抗腐蚀性强。6.4.2发动机悬置结构 （1）橡胶悬置：结构简单、制造成本低，但动刚度一定，阻尼损失角一定，一般用于货车。如图6.2： 图6.2 橡胶结构简图 （2）液压悬置：动刚度和阻尼损失角随频率变化，用于轿车。 图6.3 液压悬置结构简图 1螺纹联接杆 2限位挡板 3上惯性通道体 4橡胶膜 5盘状加强圈6下惯性通道体 7橡胶底膜 8底座 9橡胶主簧座 10惯性通道体11橡胶主簧 12金属骨架 液压悬置的动刚度和阻尼损失角随频率变化。动刚度在10Hz左右达到最小，20Hz左右达到最大，而后开始下降，在频率超过30Hz以后趋于平稳。阻尼损失角在525Hz内较大，有利于衰减发动机怠速频段内（2025Hz）的大幅震动。如下图6.4： a）动刚度曲线 b）阻尼损失角曲线图6.4 橡胶悬置和液压悬置动特性 因此，本次设计发动机采用液压悬置。7汽车的总体布置 绘制总布置草图的目的：1.在图纸上实现总体方案。效核各部件尺寸是否满足设计要求。7.1整车布置的基准线（面）零线的确定 绘制要求：1.确定整车的基准线应在汽车满载状态下进行； 2.绘图时应将汽车前部绘在左侧。7.1.1车架上平面线 定义：车架纵梁上翼较长的一段平面或承载式车身中部地板或边梁的上缘面左侧（前）视图上的投影线。 作用：作为垂直方向尺寸的基准线（面），即z坐标线。向上为“+”、向下为“-”，该线标记为 。7.1.2前轮中心线 定义：通过左右前轮中心，并垂直于车架平面线的平面，在侧视图和俯视图上的投影线。 作用：纵向方向尺寸的基准线（面），即x坐标线。向前为“-”，向后为“+”，该线标记为。7.1.3汽车中心线 定义：汽车纵向垂直对称平面在俯视图和前视图的投影线。 作用：作为横向尺寸的基准线（面），及y坐标线。向左为“+”、向右为“-”，该线标记为。7.1.4辅助基准线（1）地面线 定义：地平面在侧视和前视图上的投影线。 作用：标注汽车高度、接近角、离去角、离地间隙等尺寸的基准线。 （2）前轮垂直线 定义：通过左、右前轮中心，幷垂直于地面的平面，在侧视和俯视图上的投影线。 作用：标注汽车轴距和前悬的基准线。 当车架与地面平行时，前轮垂直线与前轮中心线重合（如轿车）。 以上所述整车布置的基准线画法如图7.1所示： （a） （b） （c） (d) (d) 图7.1 整车布置的基准线7.2各部件的布置7.2.1发动机的布置 （1）发动机的上下布置 影响：离地间隙和驾驶员的视野 布置:轿车（轿车）：前部因没有前轴，发动机油底壳至路面的距离应保证满载状态下最小离地间隙的要求。 措施：油底壳通常设计成深浅不一的形状，使位于前轴上方的地方最浅，同时再将前梁中部锻成下凹形状（注意前梁下部尺寸必须保证所要求的最小离地间隙） 标注方法：用气缸体前端面与曲轴中心线交点K到地面高度尺寸b来标明发动机高度位置。如图7.2： 图7.2 发动机的上下布置（2）发动机前后布置 影响：1.汽车的轴荷分配 2.轿车前排座位的乘坐舒适性 3.发动机前置后轮驱动汽车的传动轴长度和夹角 布置：a、减小传动轴夹角：前置后轮驱动汽车的发动机常布置成向后倾斜状，使曲轴中心线与水平线之间形成1度4度夹角，轿车多在34之间。b、前纵梁之间的距离：发动机前置后轮驱动的轿车，必须考虑吊装在发动机上的所有总成（如发电机、空调装置的压缩机等）以及从下面将发动机安装到汽车上的可能性。还应保证在修理和技术维护情况下，从上面安装发动机的可能性。 标注方法：用气缸体前端面到前轮中心线的距离尺寸c来标明发动机前后位置。 如图7.3：图7.3 发动机前后布置（3）发动机的左右布置 影响：1.地盘承载系统的受力2.发动机悬置支架的统一性。 布置：1.发动机曲轴中心线在一般情况下与汽车中心线一致。 2.少数汽车如4*4汽车，考虑到前桥是驱动桥，为了使前驱动桥的主减速器总成上跳时不与发动机发生运动干涉，将发动机和前桥主减速器向相反方向偏移，图略。 参照现有轿车车型，及理论知识，发动机此处的布置采用前后布置较为妥当。7.2.2轿车传动系的布置发动机位置的确定后，其动力总成位置也随之而定（包括发动机、离合器、变速器在内） 万向节传动轴传动的条件。 条件：两端夹角相等。在满载静止时不大于4、最大不得大于7。 布置：1. 常将后桥主减速器的轴线向上翘起。 2. 在轿车布置中 ：在侧视图上常将传动轴布置成U形方案 。可降低传动轴轴线的离地高度，有利于减小客厢地板凸包高度和保证后排中间座椅座垫处有足够的厚度。 3. 凸包与中间传动轴之间的最小间隙一般应在1015mm 。 图7.4 轿车传动系的布置（U形布置万向节传动轴）7.2.3转向装置的布置（1）转向盘的位置 布置应考虑的问题1. 保证驾驶员能舒适地进行转向操作；（考虑转向盘平面与水平面之间的夹角） 2. 以取得转向盘前部盲区距离最小为佳； 3. 转向盘不应影响驾驶员观察仪表； 4. 照顾到转向盘周围（如风挡玻璃等）有足够的空间。（2）转向器的位置 布置应考虑的问题1. 避免悬架运动与转向机构运动出现不协调现象；（转向器布置在前钢板弹簧跳动中心附近 ） 2. 防止转向盘后移伤及驾驶员； 3. 要求转向轴在水平面内与汽车中心线之间的夹角不得大于5（影响踏板的布置和驾驶员腿部的操纵动作 ） 4. 较高的传动效率（转向摇臂与纵拉杆和转向节臂与纵杆之间的夹角布置 ）7.2.4制动系布置制动踏板的位应更靠近驾驶员，且制动踏板操纵轻便。传力杆件运动无干涉和死角，不能车轮跳动时自行制动。制动管路布置：1.平行管之间的距离不小于5mm，或者完全束在一起；2.交叉管之间的距离应不小于20mm；3.不要将管子布置在车架纵梁内侧下翼上；（积水）7.2.5踏板的布置离合器踏板、制动踏板和油门踏板布置在地板凸包与车身内侧壁之间。离合器踏板在离合器踏板左侧，应当留出离合器不工作时可以放下左脚的空间。油门踏板油门踏板一般比制动踏板稍低，要求油门踏板与制动踏板之间留有大于一只完整鞋底宽度（60mm）的距离。如图7.5所示：图7.5 轿车的确定踏板布置的尺寸关系7.2.6油箱、备胎、行李箱和蓄电池的布置（1）油箱：油箱的容积由汽车最大续驶里程（一般200600km）来确定。 1.油箱的布置应远离消声器和排气管（轿车要求油箱距排气管的距离大于300mm否则应加装有效的隔热装置；油箱距踝露的电器接头及开关的距离不 得小于200mm）；2.不应当布置在发动机舱内；3.轿车油箱常布置在行李箱内 ；4.货车油箱布置在纵梁上。说明：油箱的容积应保证一次行使历程不低于某个特定值。对于公路上行驶的车辆其续驶里程就不低于600km。 油箱容积一般的目标值为小型车45L 中级车:55L60L，此外在其他条件一定的情况下，增大油箱容积将导致车长增加。其一般规律为油箱每增加1L车长达约增加3mm。 此部分的布置应注意以下问题： 燃油箱距排气管的距离不得小于350mm,否则应加有效的隔热装置； 燃油箱距裸露的电气接头及开关的距离不得小于200mm； 行李箱容积的计算按照JB3983-85轿车行李箱测量参考体积的方法。 （2）备胎 布置：1. 轿车备胎常布置在行李箱内； 2. 客车、货车布置在车辆的侧面或后面。 （3）行李箱 1.轿车行李箱有效容积中级轿车为0.40.7m32.高级轿车为0.70.9m3。油箱和备胎布置后行李箱基本确定。在确定保险杠之后可得到后悬长。累加之后可得到整车长度。 （4）蓄电池的布置 布置：1.蓄电池与起动机应位于同侧；2.缩短线路；3.还要考虑拆装方便性和良好的接近性。7.2.7车身内部布置（1）轿车驾驶室的布置要考虑人体工程学、视野要求，按标准：GB/T11562载人汽车驾驶员操作位置尺寸如下图驾驶员操作位置尺寸（驾驶室轮廓指其内侧表面），如图7.5、7.6和7.7：图7.6 车身内部布置图7.6 平均人体样板图7.7 驾驶姿势对人体各部分夹角的合理范围（2）车身内部布置尺寸 特点：1.小型客车多为流线型；2.驾驶员乘坐姿势与长头车相比更为直立；3.座椅较高，转向盘与水平面的夹角较小。 标准： 驾驶区布置 GB/T13053-91（客车驾驶区尺寸）乘客区布置 GB/T13055-91（客车乘客区尺寸）a、H点和R点 H点定义：实车测得躯干与大腿相连的旋转点“胯点” 位置 ，H点的位置决定了与驾驶员操作方便、乘坐舒适相关的车内尺寸的基准。R点定义：座椅调至最后、最下位置时的“胯点” ，以R点作为设计参考点。 要求：1.测定的H点不超出以R点为中心的水平边长30mm、 沿直边长20mm的矩形方框内范围；2.靠背角与设计值之间差值不大于3。b、顶盖轮廓线的确定 车顶内饰线确定：1.首先将座椅放置在高度方向和长度方向的平均位置处；2.然后确定H点，并引出一条与铅垂线成8的斜线；3.再从H点沿8斜线方向截取765mm的F点；4.F点相当于第50百分位驾驶员的头部最高点；5.从F点垂直向上截取100135mm为车顶内饰线。 车顶：包括钢板、隔离层、蒙面等，厚度为1525mm。顶盖的纵向轮廓线：1.汽车顶盖横剖面上的最高点：再增加2040mm；（因顶盖轮廓是上凸的曲面，并对称于汽车的纵轴线）2.用同样的方法找出后排座椅上方最高点；3.前、后座椅上方两点连线即为顶盖的纵向轮廓线。c、车身横截面 形成：轿车车身横截面由顶盖、车门和地板的外形来形成。 确定：1.将在确定顶盖纵向轮廓时求得的左、右座椅乘员头部上方顶盖上的点，画到横截面图上；2.再加上顶盖纵向轮廓线上的点，共三点即可画出顶盖横向轮廓线。 车身侧壁倾斜度的确定：应考虑上、下车的方便性，注意以下几点：1.车门上、下槛边缘之间的间距为100150mm时（上窄下宽），乘员上身只倾斜010即可入座。2.但此间距过大会使汽车上下比例失调，影响外观，且玻璃升降占用车门内空间大，并影响肩部和玻璃之间的间隙（要求大于100mm）、肘部和车门内表面之间的间隙（要求大于70mm）。7.2.8安全带等安全装置的布置 （1）安全带的布置 作用：将乘员的身体约束在座椅上，在汽车发生碰撞时，避免乘员飞离座椅与汽车内饰件发生剧烈的二次碰撞，使伤亡减到最低的程度。汽车的碰撞分为一次碰撞和二次碰撞。一次碰撞: 汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞；二次碰撞:一次碰撞后汽车的速度下降，车内驾驶员和乘员受惯性力的作用继续以原有的速度向前运动，并与车内物体碰撞。 统计数据表明，佩带座椅安全带使碰撞事故中乘员伤亡率减少1530。 分类（固定安装方式）两点式：能防止汽车碰撞时乘员下身有过大的相对位移，防止乘员被甩出车外，但它不能约束乘员上身运动。只在后排座椅和货车中间座椅上使用。三点式：由腰带和肩带组合而成。它既能防止乘员下身有过大的位移，又能防止上身向前运动。用于轿车前排和货车前排驾驶员座位。四点式：又称马夹式安全带，是在两点式安全腰带上再装两条报肩带而成。乘员保护性能最好，由于实用性存在一些问题，一般仅用于特殊用途车或赛车上。图7.8 各种型式的安全带安全带固定装置在车内固定点的位置的确定： 法规规定1.腰带在车体上固定点位置 ：腰带固定点与H点的连线与水平线之间的夹角在座椅各调节位置时应为4530，并要求固定装置的宽度应大于350mm。结构上无法实现时宽度可减少至300mm。a、 肩带固定点的位置： 肩带固定点的位置应在下图所示的阴影线范围内。如下图所示：图7.9 肩带固定点的位置b、 腰带在车体上固定点位置：腰带固定点与H点的连线与水平线之间的夹角在座椅各调节位置时应为4530，如下图所示：图7.10 腰带在车体上固定点位置（2）安全气囊的布置作用：汽车安全气囊作为一种辅助的乘员约束系统，主要用来缓冲在前碰事故中乘员头部的运动，防止与车内饰件的二次碰撞，同时分散对乘员胸部的冲击力。其单独使用可以减少18的死亡率，而与安全带配合使用时则可以减少47的死亡率，达到最佳的保护效果。 工作过程 ：在汽车发生一次碰撞与二次碰撞之间的间隔时间内，在驾驶员、乘员的前部形成一充满气体的气囊。一方面驾驶员、乘员的头部和胸部压在气囊上与前面的车内物体隔开；另一方面利用气囊本身的阻尼作用或气囊背面的排气孔排气节流的阻尼作用，来吸收人体惯性力产生的动能，达到保护人体的目的。 布置：布置在转向盘内或者在乘员前部的仪表板内。 图7.11 安全气囊的展开过程8 轿车机械机械式变速器设计 变速器是用来改变发动机传递到驱动轮上的转距和转速，目的是在原地起步、爬破、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。变速器设有空挡，可在启动发动机、汽车滑行或停车时使发动机动力停止向驱动轮传输。变速器设有倒档，使汽车获得倒退行驶能力。需要时，变速器还有动力输出的功能。 对变速器提出如下基本要求：(1)保证汽车有必要的动力性和经济性。(2)设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。(3)设置倒挡，使汽车能倒退行驶。(4)设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。(5)换挡迅速、省力、方便。(6)工作可靠。(7)变速器应当有高的工作效率。(8)变速器的工作噪音低。除此之外还有应当满足轮廓尺寸小和质量小、制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。8.1采用中间轴式六挡变速器 确定为6挡传动方案，变速器的第一轴后端与常耦合主动齿轮做成一体。绝大多数方案的第二轴前端经轴承支承在第一轴后端的孔内，且保持两轴轴线在同一直线上，经耦合套将它们连接后可得到直接挡。使用直接挡，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载，发动急转距经变速器等一轴和第二轴直接输出，此时变速器的传动效率高，可达到90%以上，噪音低、齿轮和轴承的磨损减少。8.2计算变速器最大传动比要确定变速器最大传动比，先要计算传动系最大传动比，这时，要考虑一下3点：1.最大爬坡度；2.附着力；3.轿车最低稳定车速，当已知时，确定传动系最大传动比也就是确定变速器挡传动比，轿车爬坡时车速很低，可忽略空气阻力系数，汽车最大驱动力为: 式8.1 或 式8.2 即一般轿车的爬坡度为30%，即，滚动阻力系数f在沥青或混凝土路面上一般取0.018，根据已知数据，G=1628kg，r=226.23mm,=3.4，计算结果。变速器的类型为JB1475-74，它的基本尺寸（长、宽、高）分别为858263300。8.3 确定各档传动比 根据变速器传动比的选择要求，变速器主要参数的选择如下：（图见CAD部件图） 一挡传动比= 3.4 二挡传动比=1.91三挡传动比=1.31 四挡传动比=1五挡传动比=0.831 六挡传动比=0.795倒挡传动比=3.179 轿车离合器的设计 为了保证离合器具有良好的工作性能，设计离合器应满足以下要求： (1) 在任何使用条件，既能可靠地传递发动机的最大力矩，并有适当的转距储备，有能防止传动系过载。 (2) 接合时要完全、柔和、平顺，保证汽车起步时没有抖动和冲击。 (3) 分离时要迅速、彻底。 (4)从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。 (5) 应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不至于过高，延长其使用寿命。 (6)应能避免和衰减传动系的扭转震动，并具有吸收震动、缓和冲击和降低噪声的能力。操作轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。 (7)作用在从动盘上的总压力和摩檫材料的摩檫因素在离合器工作过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。 (8)具有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、使用寿命长。 (9)结构简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修和调整方便等。9.1从动盘数的选择 双片离合器-它的传递转矩较的能力较大；接合更为平顺、柔和；在传递相同转距的情况下；径向尺寸较小，踏板力较小，因此选择双片离合器。9.2压紧弹簧和布置形式的选择 膜片弹簧离合器它具有一系列优点：1、膜片弹簧具有较理想的非线性弹性特性；2、膜片弹簧兼压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单、紧凑、轴向 尺寸小，零件数目少，质量小；3、 高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱螺旋弹 簧压紧力则明显下降。4、 膜片弹簧以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩檫片接触 良好磨损均匀。5、易于实现良好的通风散热，使用寿命长。6、膜片弹簧中心线与离合器中心线重合，平衡性好。 综上所述，我们选择其膜片弹簧离合器，它的支撑形式为双支撑环形式，将膜片弹簧、两个支撑环与离合器盖弯合在一起，使结构紧凑、简化、耐久性良好。9.3离合器主要参数计算 摩檫片外径 式9.1 为直径系数，对于小轿车取14.6； 为发动机最大转矩，330.5Nm。 经计算摩檫片外径为 经计查摩檫片标准系列尺寸取外径D=280mm 及摩檫片内径为d=165mm 摩檫片厚度b=3.5mm 离合器的后备系数对于轿车=1.5mm C=d/D=0.589 单位面积402 1-=0.796摩檫片材料选用金属陶瓷材料，其单位=0.36Mpa 摩檫因数f=0.4mm 摩檫面数Z=2 间隙=3.6mm 离合器的操纵机构，其要求有以下几点：1 踏板力要尽可能小，轿车不大于150-200N。2 踏板行程一般在30-40mm范围内，最大不应超过50mm。3 应有踏板行程调整装置，以保证摩檫片磨损后分离轴承的自由行程 可以恢复。4 应有踏板行程限位装置，以防止操纵机构的零件因受力过大而损坏。5 应具有足够的刚度。6 传动效率要高。7 发动机振动及车驾和驾驶室的变形不会影响其正常工作。8 工作可靠、寿命长，维修保养方便。操纵机构的结构形式：选用液压式操纵机构主要由吊挂式理合器踏板、主缸、工作缸、管路系统和回位弹簧等部分组成，具有传动效率高、质量小、布置方便、便于采用吊挂踏板、驾驶室容易密封、发动机的振动和驾驶室或车架变形不会影响其正常工作、离合器结合较柔和等优点。10悬 架 设 计悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性的连接起来。其主要任务是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。悬架由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲快和横向稳定器等组成。对悬架提出的设计要求有：1） 保证汽车有良好的行驶平顺性。2） 具有合适的衰减振动的能力。3） 保证汽车有具有良好的操纵稳定性。4） 汽车制动或加速时，要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适。5） 有良好的隔声能力。6） 结构紧凑、占用空间尺寸要小。7） 可靠的传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。本设计悬架结构形式采用非独立悬架，其结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠。11 轿车转向系设计转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。对转向系提出要求有：1） 汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。2） 汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的情况下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。3） 汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有摆动。4） 转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动最小。5） 保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。6） 操纵轻便。7） 转向轮撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。8） 转向器和转向机构的的球头处，有消除应磨损而产生间隙的调整机构。9） 在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架和车身应变形而共同后移，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。10） 进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。11.1机械转向系主要性能参数及选择方案本设计采用循环球式转向器转向器正效率=70%，角传动比=27，传动比=106.1。根据已知条件，现采用循环球齿条齿扇式转向器，转向梯形采用整体式，转向传动采用联轴套管机构式。已知额定总质量为1625kg，齿扇模数选取为4.0。由表查的：摇臂直径：30mm、钢球中心距：25mm、螺杆外径：25mm、钢球直径：6.350mm、螺距：9.525mm、工作圈数：1.5、环流行数：2、螺母长度：46mm、齿扇齿数：3、齿扇整圆齿数：12、齿扇压力角2230、切削角630、齿扇宽：25mm。 每环钢球数量： 式11.1考虑到工作间隙。取n=19导管内径d1=d+e=6.350+0.5=6.850mm取e=0.5,（导管n内径与d之间的间隙）11.2强度计算.钢球与滚道之间的接触应力 式11.2K 取决于A/B, 即：合理。齿的弯曲应力=426.41MPah=10.125mm，B=30mm，S=7.065mm即：合理；螺杆，螺母采用表面渗碳，渗碳深度为0.91.35mm表面渗碳度为5863HRL转向摇臂轴直径d摇臂采用表面渗碳，渗碳深度为0.91.35mm表面渗碳度为5863HRL（4）转向梯形根据已知条件，转向梯形采取整体式结构。1球头销接触应力：则即：合理2转向拉杆稳定性系数选取2，拉杆用30钢无缝钢管制成3转向摇臂强度验算：（5） 轴承选择：选取32928型号， D=45、T=12、L=9、B=12（mm）12轿车制动系设计 制动系的功用是使汽车一适当的减速度将速行驶直至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停在原地或坡道上。制动系至少有两套独立制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。除此之外，有汽车还设有应急制动、辅助制动和自动制动装置。 设计制动系时应满足如下主要要求： 1）、具有足够的制动效能。 2）、工作可靠。 3）、在任何速度下制动时，汽车都不应丧失操纵性和方向稳定 性。 4）、防止水和污泥进入制动器工作表面。 5）、制动能力的热稳定性好。 6）、操纵轻便，具有良好的随动性。 7）、制动时，制动系产生噪音尽可能小，同时力求减少散发出 对人体有害的石棉纤维等物质，以减少公害。 8）、作用滞后性尽可能好。 9）、摩檫衬片应有足够的使用寿命。 10、摩檫副磨损后，应有能消除因磨损而产生间隙的机构，且 调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙机构。11）、当制动驱动装置在任何元件发生故障并使其基本功能遭到 破坏时，汽车制动系应有音响或光信号等报警提示。12.1制动系结构形式方案 汽车后轴制动器选择鼓式制动器中的领从蹄式，其制动器的效能和效能稳定性，在各式制动器中居中游；前进、倒退行驶的制动效果不变；结构简单，成本低；便于附装驻车制动驱动机构；易于调整蹄片与制动鼓之间的间隙。前轴则采用盘式制动器，汽车制动时不易于跑偏。 与鼓式制动器相比，盘式制动器有如下优点：1）、热稳定性好。2）、水稳定性好。3）、制动力矩与汽车运动方向无关。4）、易于构成双回路制动系，使系统有较高的安全性和可靠性。5）、尺寸小、质量小、散热良好。6）、压力在制动衬快上的分布比较均匀，故衬块磨损也均匀。7）、更换衬块更容易。衬块与制动盘之间的间隙小，从而缩短了制动协调时 间。9）、易于实现自动间隙调整。12.2分路系统 一轴对一轴（）型，前轴制动器与后桥制动器各用一个回路。管路布置较为简单，可与传统的单轮缸鼓式制动器配合使用，成本较低。12.3主要参数计算12.3.1后轮鼓式制动器参数计算 1）制动距离 (m) 式12.1 ， :机构滞后时间(s) ，：制动力增长时间(s) : 制动初速度，: 最大稳定制动减速度，:最大可能的地面制动 2）制动鼓（采用整体铸造成） 制动鼓右高强度灰铸铁或含Cr的合金铸铁整体铸成。它结构简单，工作方便，热容量大，但质量大。3）鼓式制动器的参数设计初定制动器型式制动鼓内径轮缸直径等参数 （N） 式12.2 (N) 式12.3、:为前后轮（油缸）的液压（Pa） 、取1、:为前、后轮缸（油缸）直径（m） :为轮胎动负荷半径（m）得出= 11.2mm =15.5mm 制动主缸的输出压力不应超出1015Mpa4）制动器效能因数由于选取的是轮缸式制动器摩擦系数f选取0.4因此制动器的效能因数选取2.25）制动鼓内径 为了保证制动器能产生足够的地面制动力和具有足够的能量容量，可选取较大值。但同时又要保证制动鼓外表与轮框内表面之间有适当的间隙，否则会影响制动器的散热。6）初定制动衬片和包角制动器的摩擦面积A： A=FDB(+)/360=1333.1460/2=12534 D：制动鼓内径（mm） B.制动衬片宽度（mm）注意：加大制动衬片宽度和包角虽可减小磨损，但制动衬片过宽不易保证与制动鼓全面接触；包角过大不利散热。因此包角选取衬片宽度选：7）初定制动器几何参数 a制动衬片起始角 一般使制动衬片相对于水平轴线对称分布，或使制动衬片大体上相对于最大压力点对称分布。 b制动蹄支承端和施力端坐标。 在布置允许的条件下，应尽可能增大a、e（OB、OC）和减小c，以提高制动效能因系。 表12.1制动器结构参数表D（mm）B(mm）DC(mm)OB(mm)OC(mm)CA(mm)26665255490106.4106.45049512.3.2前轮盘式制动器参数选择 (1)制动盘直径D制动盘直径D应尽可能取大些，这是制动盘的有效半径得到增大，可以减小制动钳的夹紧力，降低衬块的单位压力和工作温度，受轮辋直径的限制，制动盘的直径通常选择为7079，而总质量大于总质量大于2t的汽车应取上限。在本设计中：D=79%Dr=79%1625.4=321.056mm，取D=320mm （2）制动盘厚度h制动盘厚度h直接影响着制动盘质量和工作时的温升。为使质量不致太大，制动盘厚度又不宜过小。制动盘可以制成实心的，而为了通风散热，又可在制动盘的两工作面之间铸出通风孔道。通常，实心制动盘厚度可取10mm-20mm；具有通风孔道的制动盘的两工作面之间的尺寸，即制动盘的厚度取为20mm-50mm,但多采用20mm-30mm。在本设计中：前制动器采用通风盘式制动器，取厚度h=25mm； （3）摩擦衬块内半径R1与外半径R2推荐摩擦衬块外半径R2与内半径R1的比值不大于1.5.若此比值偏大，工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多，磨损不均匀，接触面积减小，最终将导致制动力矩变化大。在本设计中：取R1=110mm, R2=154mm （4）摩擦衬快工作面积A一般摩擦衬快单位面积占有汽车质量在1.6kg/cm2-3.5kg/cm2范围内选取，考虑到现今摩擦材料的不断升级，此范围可适当扩大些。本次设计使用半金属摩擦材料，其摩擦系数优于石棉材料。故取前轮制动器的摩擦衬块工作面积75cm2；后轮制动器的摩擦衬块工作为70cm2。13 驱动桥的设计驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩，并将动力合理的分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳组成。 设计驱动桥时应 满足如下基本要求：1外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要求。2齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。3在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。4与悬架导向机构运动协调。5结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修，调整方便。 13.1 主减速器设计13.1.1减速器的结构形式主减速器的结构形式主要是根据其齿轮的类型，主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。螺旋锥齿轮传动在承受较高载荷时，工作平稳，噪音小，滑动速度低，作用在齿面上的接触负荷也小。所以本设计采用单级锥齿轮且采用悬臂式安装。13.1.2主减速器的基本参数选择与设计计算 1）主减速器计算载荷的确定 主减速器传动比比的确定 对于具有很大功率储备的轿车、长途公共汽车尤其是竞赛车来说，在给定发动机最大功率及其转速np的情况下，所选择的值应能保证这些汽车有尽可能高的最高车速。这时值应按下式来确定： 式13.1 式中 -车轮的滚动半径，此处给定轮胎型号为205/55 R16，所以滚动半径为20555%+1625.4/2=315.95mm。 -变速器量高档传动比。 =0.795把n=4000r/min , =180km/h代入上式 计算得=3.74按发动机最大转矩和最低挡传动比确定从动锥齿轮的计算转矩 式13.2 式中： -计算转矩，Nm； -发动机最大转矩；=330.5Nm n-计算驱动桥数，n= 1； -分动器传动比，= 1； -主减速器传动比，=3.74； -变速器传动效率，=90%； k-液力变矩器变矩系数，K=1； -由于猛接离合器而产生的动载系数，=1； -变速器最低挡传动比，=3.4； 将数据代入上式可得：Tce=3782.37N.m 按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩 式13.3 式中： -每个驱动轴上的重量，为60%G=60%16250=9750N -加速时重量转移系数，此处为1.1； -轮胎与路面的附着系数，对于一般轮胎的公路用汽车在良好的混凝土或沥青路上可取0.85； -车轮滚动半径，0.316m； -车轮到从动锥齿轮间的传动比，取1； -车轮到从动锥齿轮间的传动效率，一般为0.9；将数据代入公式可得到=3200.8 N.m 3）按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩 式13.4 式中：-汽车总重量，16250N； -车轮滚动半径，0.316m； -从动锥齿轮到轮边减速比，取1； -驱动轴传动效率，圆弧锥齿轮取0.90； -公路坡度系数，它代表汽车在设计时要求能够持续爬坡的能力，而不是公路的坡度系数，取0.06； -性能系数，代表汽车在坡度上的加速能力， 取0.017； 代入公式可得：=439.32 所以， N.m 最大计算扭矩取1，2计算的较小值，所以 计算转矩： N.m 13.2主减速器锥齿轮的主要参数选择1)主、从动锥齿轮齿数和选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素；为了啮合平稳、噪音小和具有高的疲劳强度，大小齿轮的齿数和不少于40，在轿车主减速器中，小齿轮齿数不小于9。查阅汽车课程设计指导书资料表6-4，主减速器的传动比为3.74，初定主动齿轮齿数=11，从动齿轮齿数=40。所以计算得=3.74，3200.8N.m，N.m。2）从动锥齿轮大端分度圆直径和端面模数对于单级主减速器，增大尺寸会影响驱动桥壳的离地间隙，减小又会影响跨置式主动齿轮的前支承座的安装空间和差速器的安装。可根据经验公式初选，即 式13.5 直径系数，一般取13.016.0 从动锥齿轮的计算转矩，为Tce和Tcs中的较小者所以 =（13.016.0）=（191.8236）初选=200 则=/=200/40=5初选=5mm， 则=200根据=来校核=5选取的是否合适，其中=（0.30.4）此处，=（0.30.4）=（4.435.9），因此满足校核。主动锥齿轮大端模数 =（0.5980.692） =5.866.78 取=6mm，所以=66mm 3）主、从动锥齿轮齿面宽和 锥齿轮齿面过宽并不能增大齿轮的强度和寿命，反而会导致因锥齿轮轮齿小端齿沟变窄引起的切削刀头顶面过窄及刀尖圆角过小，这样不但会减小了齿根圆角半径，加大了集中应力，还降低了刀具的使用寿命。此外，安装时有位置偏差或由于制造、热处理变形等原因使齿轮工作时载荷集中于轮齿小端，会引起轮齿小端过早损坏和疲劳损伤。另外，齿面过宽也会引起装配空间减小。但齿面过窄，轮齿表面的耐磨性和轮齿的强度会降低。 对于从动锥齿轮齿面宽，推荐不大于节锥的0.3倍，即，而且应满足，对于汽车主减速器圆弧齿轮推荐采用： =0.155200=31mm 一般习惯使锥齿轮的小齿轮齿面宽比大齿轮稍大，使其在大齿轮齿面两端都超出一些，通常小齿轮的齿面加大10%较为合适，在此取=1.1、=34mm。4）中点螺旋角齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的，选时应考虑它对齿面重合度，轮齿强度和轴向力大小的影响，越大，则也越大，同时啮合的齿越多，传动越平稳，噪声越低，而且轮齿的强度越高，应不小于1.25，在1.52.0时效果最好，但过大，会导致轴向力增大。 轿车主减速器弧齿锥齿轮的平均螺旋角为3540，而商用车选用较小的值以防止轴向力过大，通常取35。 5） 螺旋方向 主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响其所受的轴向力的方向，当变速器挂前进挡时，应使主动锥齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可使主、从动齿轮有分离的趋势，防止轮齿因卡死而损坏。所以主动锥齿轮选择为左旋，从锥顶看为逆时针运动，这样从动锥齿轮为右旋，从锥顶看为顺时针，驱动汽车前进。6） 法向压力角 加大压力角可以提高齿轮的强度，减少齿轮不产生根切的最小齿数，但对于尺寸小的齿轮，大压力角易使齿顶变尖及刀尖宽度过小，并使齿轮的端面重叠系数下降，在此轿车选择压力角13.3差速器的设计轿车在行使过程中，左右车轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的，左右两轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；左右两轮接触的路面条件不同，行使阻力不等等。这样，如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转弯行使或直线行使，均会引起车轮在路面上的滑移或滑转，一方面会加剧轮胎磨损、功率和燃料消耗，另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。为此，在驱动桥的左右车轮间都装有轮间差速器。差速器是个差速传动机构，用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。差速器按其结构特征可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。13.3.1差速器结构形式选择 轿车车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，具有结构简单、质量较小等优点，应用广泛。它可分为普通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强制锁止式差速器。普通齿轮式差速器的传动机构为齿轮式。齿轮差速器要圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两种。 差速器结构形式选择对称式圆锥行星齿轮差速器。普通的对称式圆锥行星齿轮差速器由差速器左、右壳，2个半轴齿轮，4个行星齿轮(少数汽车采用3个行星齿轮，小型、微型汽车多采用2个行星齿轮)，行星齿轮轴(不少装4个行星齿轮的差逮器采用十字轴结构)，半轴齿轮及行星齿轮垫片等组成。由于其结构简单、工作平稳、制造方便、用在公路汽车上也很可靠等优点，最广泛地用在轿车、客车和各种公路用载货汽车上。2-螺母；4-差速器左壳；6-半轴齿轮垫片；7-半轴齿轮；8-行星齿轮轴；9-行星齿轮；10-行星齿轮垫片；11-差速器右壳； 12-轴承；13-螺栓；14-锁止垫片；图13.1 普通的对称式圆锥行星齿轮差速器13.3.2差速器参数确定1行星齿轮差速器的确定 1）行星齿轮数目的选择 依照汽车工程手册，轿车及一般乘用车多用2个行星齿轮，货车汽车和越野汽车多用4个，少数骑车用个行星齿轮。本车差速器应选行星齿轮数为2个（轻载乘用车汽车）2）行星齿轮球面半径的确定 差速器的尺寸通常决定于，它就是行星齿轮的安装尺寸，可根据公式来确定。 =2.99=45.843mm 式中： 行星齿轮球面半径系数，=2.522.99（有四个行星齿轮的轿车和公路用货车取小值；有2个行星齿轮的轿车，以及越野汽车、矿用汽车取大值）；在此取2.95 差速器计算扭矩。在此为2158.23N.m 计算得 38.12mm 取38mm3）预选其节锥距 4）行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择 为了得到较大的模数，以使齿轮有较高的强度，行星齿轮的齿数应尽量少，但一般不少于10。半轴齿轮齿数取1425；半轴齿轮与行星齿轮的齿数比多在1.52范围内；左、右半轴齿轮的齿数和必须能被行星齿轮的数目所整除，否则将不能安装。根据这些要求初定半轴齿轮齿数为18；差速器行星轮个数为2，齿数为10。5）行星齿轮节锥角、模数和节圆直径的初步确定 行星齿轮和半轴齿轮的节锥角、计算如下： 6）大端模数及节圆直径的计算 取4mm 分度圆直径 ， mm 7）压力角 过去汽车差速器齿轮都选用压力角，这时齿高系数为1，而最少齿数为13。现在大都选用的压力角，齿高系数为0.8，最少齿数可减少至10。某些重型汽车也可选用压力角。 所以初定压力角为8) 行星齿轮安装孔直径及其深度的确定 根据汽车工程手册中： 则式中： 差速器传递的转矩，N.m； 行星齿轮数,2; 为行星齿轮支撑面中点到锥顶的距离（，为半轴齿轮齿面宽中点处的直径，而），计算结果为28.8mm； 支撑面的许用挤压应力，取为69。13.3.4差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算 1.行星齿轮齿数 （应尽量取小值),取10 ； 2.半轴齿轮齿数 且须满足安装条件,取18；3.模数 4.变位系数 5.齿顶高系数 6.径向间隙系数 7.齿面宽 8.齿工作高 9.齿全高 10.压力角 11.轴交角 12.节圆直径 13.节锥角 14.节锥距 15. 周节 16.齿顶高 17.齿根高 13.4半轴的设计 从差速器传出来的扭矩经过半轴，轮毂最后传给车轮，所以半轴是传动系中传递扭矩的一个重要零件。根据本次设计车型为轻型轿车确定半轴采用半浮式半轴结构，具体结构采用以突缘直接与车轮轮盘及制动鼓相联接。13.5半轴其他主要参数的选择花键参数：齿数：20齿， 模数：1.5,油封外圆直径：60,65；半轴长度：696mm 参考机械设计课程设计；法兰参数：5-16.2B10,分布圆120；十孔位置度0.2。 13.6半轴的结构设计及材料与热处理 为了使半轴的花键内径不小于其杆部直径，常常将加工花键的端部做得粗些，并适当地减小花键槽的深度，因此花键齿数必须相应地增加，通常取10齿(轿车半轴)至18齿(载货汽车半轴)。半轴的破坏形式多为扭转疲劳破坏，因此在结构设计上应尽量增大各过渡部分的圆角半径以减小应力集中。重型车半轴的杆部较粗，外端突缘也很大，当无较大锻造设备时可采用两端均为花键联接的结构，且取相同花键参数以简化工艺。在现代汽车半轴上，渐开线花键用得较广，但也有采用矩形或梯形花键的。13.7驱动桥壳结构方案选择 桥壳大体可分为三种形式：可分式、整体式、组合式 本车设计时综合考虑各种因素及经济性，选择了整体式的扩张成形式桥壳，其设计图如下所示，它由轴管法兰盘，定位圈，钢板弹簧座，后桥轴管，通气孔，底部通气孔，底盖，桥壳中段，加强环，内衬环，注油孔，放油孔12部分焊接组成，桥壳中段和轴管都是经过热扩张成形的。14运动校核内容：1.运动校核内容从整车角度出发进行运动学正确性的校核；2.对于有相对运动的部件或零件进行运动干涉校核。 14.1转向轮跳动图目的：1.确定转向轮上跳并转向至极限位置时占用的空间，从而决定轮罩形状及翼子扳开孔形状；2.检查转向轮与纵拉杆、车架之间的运动间隙是否足够。假设条件：主销和车轮垂直于地面。作图方法：1）在俯视图上画出转向轮绕主销中心O点向左转和向右转的极限位置;2）沿轮胎外侧倒角部分划分几条等分线(面)B、C、 D、E、F；3）将这些等分线及轮胎最大直径线A与翼子板开口部分卷边处最低的X线所在垂直面的一系列交点投影到侧视图上，得到处于X线正下方的轮胎截面形状；4）此处最易发生干涉。在轮胎极限位置时的截面形状再加上足够的间隙就可确定轮罩开口部分的形状和高度。（a）（b）图14.1 转向轮跳动图14.2传动轴跳动图目的：(1) 确定传动轴上下跳动的极限位置及最大摆角；(2) 确定空载时万向节传动的夹角；（3）确定传动轴长度的变化量(伸缩量)。设计时应保证传动轴长度最大时花键套与轴不致脱开，而在长度最小时不致顶死。作图方法：1）在侧视图上以一定比例画出汽车满载时车架、钢板弹簧、后桥壳和传动轴的位置。（a）2）确定主片中心点A的摆动 中心；（b）3）确定后万向节中心B的摆动 中心；（c）4）以、确定B点的跳动位置。（d）图14.2 传动轴跳动图结论：1.为和为传动轴的下极限位置；2.DE为传动轴上跳极限位置；3.和为传动轴的最大摆角，此角度不超过；4.传动轴为最大长度等于+；5.传动轴最短长度为和中较短的一个。14.3转向传动装置与悬架共同工作校核图目的：检查转向拉杆与悬架导向机构的运动是否协调。作图方法：1.侧视图上画出转向器与转向杆系与纵置钢板弹簧的相对位置；（a）2.转向节臂球销中心点的摆动中心； C 弹簧主片中心； 转向节臂球销中心不转向时；随C一起作平移运动；转向摇臂。（b） 3. GH和GH即为运
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号