毕业设计（论文）-中型客车底盘总布置设计.doc

本科生毕业设计（论文）摘 要客车底盘的总布置设计在客车设计中具有重要作用。本文对中型客车底盘各主要部件进行选择及布置设计并对相应的参数进行了选取和计算，在此基础上完成底盘总体布置设计。设计过程中，在给定客车类型、部分参数及驱动形式的情况下，对中型客车底盘进行选件布置；依据所确定的轴数、驱动形式、发动机的功率及汽车底盘布置形式，并考虑到商用车的舒适性及其对商用车的基本性能的要求来进行了汽车主要尺寸参数和性能参数的选取和计算，在此基础上选取并确定了底盘各部件的动力总成、制动系及转向系等。最后参考了同类车型的底盘总布置方案来对所设计的中型客车进行底盘总布置，并绘制了底盘的总布置图。本文在底盘的设计过程中，为了保证汽车驾驶的舒适性和安全性，对转向系的运动干涉问题进行了校核。在分析过程中采用了图解法，对转向系在向左、向右时的不同情况进行校核，并测试其合理性，最后的分析结果表明，所设计的转向机构匹配合理，切合实际。关键词：客车；底盘；总布置；客车设计AbstractThe total passenger car chassis layout design of the bus plays an important role. In this paper, medium-sized passenger car chassis of the main components to choose the design and layout and the corresponding parameters are selected and calculated, on the basis of the completion of the overall layout design of the chassis. The design process, the passenger in a given type, some form of driver parameters and circumstances, to carry out medium-sized passenger car chassis layout options; based on the axis defined by the number of forms-driven, engine power and chassis layout of the form, taking into account the commercial vehicles and the comfort of the basic performance of the commercial requirements of the main dimensions of the vehicle parameters and performance parameters of the selected and calculated, on this basis to select and identify the various parts of the chassis powertrain, brake system and such as steering. Finally, with reference to the same general layout chassis model program to medium-sized passenger cars designed to carry out general layout chassis and a total mapping of the chassis layout.On the course of the design of the chassis, in order to make sure the comfort and the safety of the automobilism, we check the interference movement of the steering system. On the course that we use the graphical method, check the different case when the steering system turn left or right. The analysis results indicate that all the design of the steering system are matching with reason and practicableness.Key words： Bus；Chassis；Layout；Bus Design目 录第1章 绪 论11.1 中型客车底盘概述11.1.1 中型客车底盘的发展现状11.1.2 中型客车底盘设计要求11.2 本论文研究的内容2第2章 主要参数及各部件的确定42.1 底盘总体设计的特点和要求42.2 汽车形式的选择42.3 中型客车主要参数的选择52.3.1 主要尺寸参数的确定52.3.2 主要质量参数的确定62.3.3 主要性能参数的确定72.4 发动机的选择112.4.1 发动机形式的选择112.4.2 发动机主要性能指标的选择112.4.3 发动机的悬置122.5 传动系统132.5.1 驱动桥形式的选择132.5.2 离合器的选择132.5.3 变速器的选择152.5.4 传动轴的选择162.6 行驶系统162.6.1 车架的形式172.6.2 悬架的计算及形式的确定172.6.3 轮胎的选择192.6.4 后桥的选择192.7 转向系统202.7.1 前轴212.7.2 转向器的选择212.7.3 转向助力装置212.8 制动系统222.8.1 行车制动232.8.2 驻车制动242.8.3 辅助制动24第3章 总体布置253.1 整车布置的基准线253.2 发动机的布置263.3 传动系的布置263.4 转向装置的布置273.5 悬架的布置283.6 制动系的布置293.7 踏板的布置303.8 车架总成的布置303.9 油箱和蓄电池的布置31第4章 运动校核324.1 原理与计算324.2 作图方法32第5章 平顺性分析与悬架匹配分析345.1 客车平顺性概述345.2 客车等效振动分析345.3 客车车身加速度的幅频特性365.4 悬架弹簧动挠度的幅频特性375.5 相对动载的幅频特性38第6章 结 论41参考文献42致 谢43附 录43附 录 47IV第1章 绪 论1.1 中型客车底盘概述客车底盘技术是整车技术的关键，它直接影响客车的动力性、经济性、安全性、舒适性、环保性等性能，换句话来说，底盘技术的好与坏影响着用户对客车的评价，也决定了客车的质量。1.1.1 中型客车底盘的发展现状近年，我国经济的高速增长，极大地促进了交通运输业的发展。促进了我国汽车工业的发展。作为汽车家族主要组成部分的大中型客车，近年来同样进入了前所未有的发展时期。大型化、环保化、高档化、低地板化、乘务电子化、造型现代化成为我国客车发展趋势。近年来中型客车发展突飞猛进，中型客车无论是用在城市公交还是长途客车，都扮演着重要的角色。车型发展趋向国际化、生产方式趋向简洁化、经营模式趋向精细化、未来发展趋向集中化。随着科学技术的发展和人们的生活质量要求越来越高的因素的影响，安全性、舒适性、平稳性、经济性、美观性成为当今客车发展的重要因素。随着客车底盘技术的发展和人们对客车乘坐舒适性的不断提高，提高客车安全性、改善其舒适性成为客车现阶段发展的主要特点，而且客车制造的核心技术在于底盘技术。在动力性方面越来越多的采用大功率、大转距发动机，目前多采用多点喷射式柴油发动机并采用增压技术，还可使整车具有较好的燃油经济性 前后轮均采用鼓式驻车制动型式，为了提高安全性和舒适性在行车制动方面应采用液压式的行车制动系统并且为了提高其制动效能应采用分路系统，装有ABS系统保证了可靠的制动性能进而提高安全性。采用空气悬架或是采用钢板弹簧配减震器和适当的离地间隙 ，可增加汽车行驶的平顺性和舒适性，使车身底板空载与满载时保持平衡。在设计过程中，将中型客车的底盘设计尽量做到紧凑化，以至充分利用整车的空间，发挥其多样性的优点。1.1.2 中型客车底盘设计要求（1）调查研究与初始决策：选定设计目标，并制定产品设计工作及方针原则。（2）总体方案设计：根据所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想提出底盘设想。（3）绘制底盘总布置草图，确定底盘主要尺寸、质量参数与性能以及各总成的基本形式。 （4）编写设计任务书。（5）底盘总布置设计。（6）总成设计。（7）试制、试验、定型。1.2 本论文研究的内容客车的性能关键在于客车底盘总布置的质量，所以，在客车的设计中底盘总布置设计在整个客车的设计过程中占有相当重要的地位。中型客车底盘是由四大系统构成，分别是传动系统、转向系统、制动系统、行驶系统，在对其进行总体的布置时，结合了同类型的中型客车底盘的布置形式以及市场对中型客车的需求和现代客车的发展趋势来进行设计，在底盘的设计过程中尽量使其更加紧凑、美观，这样不仅节省了一些空间而且也能降低地板的高度。首先，对于传动系，这里采用了发动机后置后轮驱动，这样的布置轴荷分配比较合理，发动机的接近性也比较好。传动系中的发动机、离合器、变速器连为一体，根据发动机的扭矩来定离合器和变速器的型号，在将驱动力传递给后轮的驱动桥。在柴油发动机的布置过程中，对与发动机的悬置问题进行了初步的研究。对于制动系来说，前后都采用了鼓式制动器，为了保持汽车制动效能，采用了制动管路的回路系统，采用了液压式的行车制动。对于转向系统，采用了循环球式的转向器。对行驶系统，前后悬架都为非独立悬架，使用钢板弹簧并配用减震器。为了保证转向系与底盘不发生运动干涉在这里进行了运动校核，保证了汽车行驶的安全性和舒适性，设计表明，所设计的转向系匹配合理，切合实际。通过这样的设计，将底盘的总布置尽量做到布置合理化、完美化。从发展的观点来看，合理的布置将中型客车底盘设计成多样化，达到了中型客车用途多样化的功效，并适应市场的需求。综合上述原因，本论文主要对中型客车底盘总布置和设计，论文主要作了以下工作：一、中型客车的用途中型客车属于多功能用车，一般都用于城市公交车、通勤车、旅游大巴、长途客运等行业用车，在这里设计的中型客车的实际应用是属于商用车类。商用车是一种专门的车型，这种汽车的乘客一般会在三十人左右，外观、内饰相对较为豪华舒适，更适用于商用活动。所以在底盘设计过程中要注意底盘形式的理念化。二、底盘主要参数及部件的确定在主要参数的选择和计算问题上，主要考虑了中型客车整体的安全性、动力性、舒适性等，以及底盘总体布置的难易程度来进行的。汽车是由动力装置、底盘、车身、电器及仪表等四部分组成的，是用来载送人员和物品的交通运输工具。在客车型号与驱动方式已经给出的情况下对底盘进行设计，主要是对底盘部件的选取及布置。设计主要包括：车型构成：车辆的主要尺寸、驱动方式和采用的主要部件（如发动机、变速器、驱动桥、悬架、转向器）及附属设备；车辆的总体布置；整车性能、计算校核。各部件的选择主要考虑到利用国内各汽车部件生产厂的现有资源，可从中选择适合的部件，并对同型号车进行参考，避免对各部件单独设计以降低生产成本。三、各部件及总成总体位置的确定在初步确定汽车的载客量（载质量）、驱动形式、发动机形式等以后，要深入做更具体的工作，包括绘制总布置草图，并根据理论依据校核初步选定的各部件结构和尺寸是否符合整车尺寸和参数的要求，以寻求合理的总布置方案。对于各部件及总成在车架上安装位置的问题，主要考虑到它们之间的工作关系、运动关系、安全因素和对轴荷分配的影响来完成的。如果对上述问题考虑的不周到、不全面，将会给整车带来性能上不好的影响及安全隐患。第2章 主要参数及各部件的确定2.1 底盘总体设计的特点和要求根据任务要求对中型客车底盘设计并布置。中型客车整车设计即客车的总体设计。传统的整车设计工作主要包括以下几方面内容：（1）确定整车型式、结构和尺寸；（2）确定整车的主要性能指标；（3）初选各总成的结构型式、尺寸和性能；（4）协调各总成与整车的关系以及各总成之间的关系。前几项需要进行选件分析，后一项需要进行理论校核分析，使其该设计底盘达到最优。汽车是一种交通工具，具有在自然环境条件下使用的特点。自然环境变化因素多，要求汽车能适应变化的环境而且安全的行驶，就必须制定有关法规强制企业执行，这也是工程技术人从事设计工作的依据之一。2.2 汽车形式的选择（1）轴数由于中型客车主要以载客为主，其总质量小于吨的公路运输车，且我国公路及桥梁限定双轴汽车的前后轴负荷应分别不超过60KN和130KN, 故采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。（2）驱动形式随着汽车载重量的增加，各相关总成也要相应的加大，汽车的自重也要增加，这样会造成42式的汽车单轴的负荷增加，以致超过公路、桥梁所规定的承载限值。为解决此矛盾，一般采用增加汽车轴数的办法来减少轴的负荷。采用增加轴数的办法，可以提高载重量而不增加轴负荷，同时还不会增加车箱底板的离地高度，提高通用化、系列化水平，便于生产、降低生产成本等。所以汽车厂家多年来一直都采用这种办法变型出更多品种的汽车。中型客车主要在城市道路行驶，其工作条件好，且总质量小于吨，故采用后轮驱动的布置形式。因为这样布置结构简单、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。（3）布置形式根据任务书要求在此采用发动机后置后轮驱动的形式。这种布置方案的优点是：能较好地隔绝发动机的气味和热量，客车中、前部基本不受发动机工作噪声和振动的影响；检修发动机方便；轴荷分配合理；同时由于后桥簧上质量与簧下质量之比增大，可改善车厢后部的乘坐舒适性；发动机纵置时，车厢面积利用较好，并且布置座椅受发动机影响较少；作为城市间客车使用时，能够在地板下方和客车全宽范围内设立体积很大的行李箱；作为市内用客车不需要行李箱时，因后桥前面的地板下方没有传动轴，则可以降低地板高度，乘客上、下车方便；传动轴长度短。2.3 中型客车主要参数的选择2.3.1 主要尺寸参数的确定（1）轴距轴距对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯直径、纵向通过半径等有影响。由于是中型客车，根据汽车总质量在6.014.0t，轴距长度一般在36005500mm之间，这里取。（2）前轮距和后轮距改变汽车轮距会影响车厢或驾驶室内宽、汽车总宽、总质量、侧倾刚度、最小转弯直径等因素发生变化。受汽车总宽不得超过限制，轮距不宜过大。但在选定的前轮距范围内，应能布置下车架、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。在确定后轮距时，应考虑能布置下发动机等动力总成，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。为此，轮距宽度应在规定的轮距，这里取前轮距，后轮距。（3）前悬和后悬汽车的前悬和后悬尺寸是由总布置最后确定的。前悬处要布置钢板弹簧前支架、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密切相关。汽车的前悬不宜过长。以免使汽车的接近角过小而影响通过性。中型客车后悬长度一般不得超过轴距的，绝对值不大于。故取前悬，后悬。2.3.2 主要质量参数的确定汽车的质量参数包括整车整备质量、载客量、装备质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配等。（1）整车整备质量整车整备质量是指车上带有全部装备，加满燃料、水，但没有装货和载人时的整车质量。整车整备质量对汽车的制造成本和燃油经济性有影响。中型客车的整备质量可按每人占汽车整备质量的统计平均值估计。客车车辆总长的车，人均整备质量值在人，这里取人均整备质量值为人。由于中型客车的载客量一般35人，故汽车的整车整备质量为：（2）载质量（客车载客量）由于是中型客车，所以乘员数大于22人，包括驾驶员座位在内，座位数超过9个，且最大设计总质量超过5000kg的载客车辆。此类汽车的类型属于类，级汽车。（3）汽车的总质量汽车的总质量是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。客车的总质量由整备质量、乘员和驾驶员质量以及行李质量三部分构成。其中，乘员和驾驶员每人质量按计，于是有： （21）式中，为包括驾驶员在内的载客数；为行李数，所设计的客车为长途客车，行李数， 由于是中型客车，载客数一般定为35人，即，所以在这里汽车的总质量由（21）得：（4）轴荷分配汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示，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。汽车的布置型式对轴荷分配影响较大，后置发动机后轮驱动的客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。根据国际标准：中型客车一般采用42后轮驱动双胎平头，满载时前轴载荷在30%35%之间，后轴载荷65%70%之间；空载前轴载荷在48%54%之间，后轴载荷在46%52%之间。这里只考虑最大总质量轴荷的分配，故前轴取2856kg,占最大总质量的34%；后轴载荷取5544kg占最大总质量的66%。2.3.3 主要性能参数的确定（1）动力性参数汽车动力性参数包括最高车速、加速时间、上坡能力、比功率和比转矩等。1）最高车速中型客车发动机排量一般4.0L，考虑到所设计的客车发动机排量4.0L，根据公式 （22）其中公式中为发动机最大功率所对应转速，取为车轮半径，=0.514，为主减速器传动比，在此取，为变速器传动比，在此取，根据公式（22）得：。2）加速时间汽车在平直的良好路面上，从原地起步开始以最大加速度加速到一定车速所用去的时间，称为加速时间。对于的汽车，加速时间常用某一速度加速到另一速度所需的时间来评价。在此取从加速到所需的时间。根据汽车行驶方程求加速度 （23）其中为汽车驱动力 （24）其中公式（24）中为发动机特性，为主减速器传动比，在此取，为变速器传动比，在此选择三档变速比，为机械效率，查的， 为车轮半径，=0.514根据公式（24）得N为滚动阻力， （25）公式（25）中CD位客车空气空气阻力系数，中型客车一般为0.6至0.7，在此取0.6，迎风面积，其中为前轮距，=1.945为汽车总高，=3.2所以得 根据公式（25）得：N根据公式（23）得： 所得加速时间为 3）爬坡能力所设计的车型为中型客车，查的档最大动力因数因为 经过公式推倒得： （26）其中 （经验公式）根据公式（26）求最大爬坡度所以求得4）比功率和比转矩比功率是评价汽车动力性能如速度性能和加速性能的综合指标，比转矩则反映了汽车的比牵引力或牵引能力。在比较各国车型的比功率时，应考虑到各国内燃机功率测定标准的差异。为了保证汽车在高速公路上的速度适应性，有些国家对汽车的比功率值有所规定。比功率是汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比，即。比功率大的汽车加速性能、速度性能要较比功率小的汽车好。比转矩是汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比，即。它能反映汽车的牵引能力。（2）汽车最小转弯直径转向盘转至极限位置时，汽车外转向轮轮辙中心在支承平面上的轨迹的直径，称为汽车最小转弯直径。大型客车的车辆总长时，最小转弯直径。（3）通过性几何参数底盘设计要确定的通过性几何参数有：最小离地间隙、接近角、离去角等。由于车型为后桥驱动的大型客车，所以的值应在之间，这里取，（4）制动性参数及计算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，下长坡时能维持较低的安全车速并有在一定坡道上长期驻车制动的能力。1）制动减速度j一般在考虑附着条件的情况下对制动减速度进行验算。在考虑附着条件时，最大制动力为： （27） 式中：车轮与路面间的附着系数 查的根据公式（27）得：这时的制动减速度为：一般来说总是最低要求减速度的推荐值一般多为：轿车5.8-7（制动初速度=80km/h），货车4.4-5.5（制动初速度按汽车总质量级别分别为40、50、70 km/h，总质量大者低）。2）制动距离在匀速减速度为j时的制动距离为 （28）其中公式（28）中：以m计；为经验系数；对轿车=0.1； 对货车=0.15；取=0.12 ；为制动初速度km/h；以计。取 =40 符合要求=50 符合要求=70 符合要求3）制动力矩计算质心在前后轴分配为49% 51% ，轴距为4.2m 所以质心至前轴距为2.058m质心至后轴距为2.142m 该车可能遇到的最大附着系数；同步附着系数； 查的客车制动力矩分配系数制动强度，值按下式计算制动力矩的计算公式为 （29） 其中式中：为汽车重力；取82320N为汽车质心至前轴中心线的距离；取2.058m为汽车质心至后轴中心线的距离；取2.142m 为汽车质心高度；取1 m为轮胎有效半径；取0.514 m根据公式（29）计算后制动力矩为： 前制动力矩计算公式为： （210） 跟据公式（210）求得前制动力矩得： 2.4 发动机的选择2.4.1 发动机形式的选择考虑到整车的动力性、经济性、环保性、乘客面积利用率和发动机排放对环境造成的污染、使用可靠度、耐久性、动力性、接近性、发动机的冷却性能、整车的供暖性等因素，发动机的形式选用后置，发动机形式为直列式六缸、四冲程、水冷、增压柴油发动机，符合欧标准。2.4.2 发动机主要性能指标的选择（1）发动机最大功率和相应转数根据所设计汽车应达到的最高车速（），用下试估算发动机最大功率 （211）公式（211）中，为发动机最大功率（）；为传动系效率,对驱动桥采用单级主减速器的汽车可取为；为汽车总质量（）；为重力加速度（）；为空气阻力系数，中型客车取；为滚动阻力系数f=0.014；为汽车正面迎风面积。根据上述条件选取的参数如下：,， ，。最大功率对应转数的范围如下：柴油机的值在之间。取其相应转数为：。可根据公式（211）得：在实际工作中，还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有功率。汽车比功率 跟据公式计算出汽车比功率。（2）发动机最大转矩 用下式确定 （212）其中公式（212）中：为最大转矩（）；为转矩适应系数，一般在之间；为发动机最大功率（）；为最大功率转数（）。这里选取。由公式（212）得：由于中型客车属于商用车，故在载人或载物过多时其最大总质量会大于额定值。在这种情况下为了保证其动力性，选择发动机时应考虑留有较大的功率余量，以保证在超载时能正常行驶。所以选用的发动机功率应大于。考虑到整车的动力性、经济性、环保性、乘客面积利用率等因素及国内发动机制造厂现生产的发动机种类和型式，选用广西玉柴机器股份有限公司生产的型号为YC6J210-20发动机，直列式六缸、四冲程、水冷、增压柴油发动机 ，其额定功率/2600r/min，最大扭矩/1500r/min。2.4.3 发动机的悬置汽车是多自由度的振动体，并受到各种振源的作用而发生振动。发动机就是振源之一。现代的发动机是采用弹性支承安装的，称之为发动机的悬置系统。如不采用弹性元件而直接将发动机布置在汽车车架上，当汽车行驶在不平坦路面上将导致机身由于车架的变形、冲击而破坏，而且还有来自发动机与车架与车身产生的噪音。所以，在这里采用了发动机悬置系统。其功用是：（1） 允许身架或车身扭转而不致给车身造成过大的残余应力，并防止给装置造成过大的应力变形，特别是四点支撑式结构。（2） 减少由发动机震动产生的噪音，并减少声波的传输。（3） 防止由发动机振动引起的人体不舒适和疲劳。（4） 防止部件的疲劳、损坏。考虑到悬置元件的结构和整车的制造成本，拟选用金属板与橡胶块组合的橡胶悬置作为发动机的悬置元件。2.5 传动系统动力装置和驱动轮之间的所有传动部件总称为传动系。传动系的功用是将动力装置输出的功率传动给驱动轮，并改变动力装置的功率输出特性以满足汽车行驶要求。所设计的中型客车根据动力性、经济性、可靠性等因素选用整体式液压内助力方向机。2.5.1 驱动桥形式的选择所设计的中型客车适用于城市公交、长途客运、旅游大巴、公司班车，其工作条件好、载客量大，驱动形式采用42的后轮驱动的布置形式。驱动桥地选择应满足一下要求：1）选择适当的主减速比，保证给定条件下的动力性和经济性。2）外廓尺寸小，保证汽车有足够的离地间隙，。3）齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。4）在各种载荷和工况下有高的传动效率。5）具有足够的强度和刚度；质量尽可能小。6）与悬架导向机构运动协调。7）结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修、调整方便前面提到悬架采用非独立悬架，所以应采用非断开式驱动桥。非断开驱动桥具有结构简单，成本低，工作可靠等优点，故采用东风康明斯公司生产的153型，冲压焊接整体式驱动桥。2.5.2 离合器的选择离合器在机械传动中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机连接的总成。目前广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。客车的离合器较大，一般采用膜片弹簧，也有采用单片或干式螺旋弹簧。为了保证离合器具有良好的工作性能，选择时应满足以下基本要求：1） 在任何行驶条件下，即能可靠地传递发动机的最大扭矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载。2） 接合时要完全、平顺、柔和，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，以保证工作温度不致过高，延长使用寿命。6） 应避免和衰减传动系的扭转振动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低声的能力。7） 操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。8） 作用在从动盘上的总的压力和摩擦材料的摩擦因数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。9） 具有足够的强度和良好的动平衡，以保证工作可靠、使用寿命长。10）结构应简单、紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时应大于发动机的最大转矩，即 （213）式中，为离合器的摩擦力矩；为发动机最大转矩；为离合器的后备系数，最大总质量为小于6t14t的商用车的后备系数在，这里取。所以由（213）可确定离合器的摩擦力矩为离合器的静摩擦力矩为： （214）式中，为摩擦面的静摩擦因数，一般取，这里取；为压盘施加在摩擦面上的工作压力；为摩擦片的平均摩擦半径；为摩擦片面数，单片离合器的。摩擦片外径可根据发动机最大转矩按如下经验公式选用 （215）式中，为直径系数，对于最大总质量为1.8t14t的客车,采用单片离合器。则由（215）可算出：故查汽车设计手册，取 ，取 。由于 ，于是由下式求得： 再根据（214）求出：目前国内各离合器生产厂的制造技术已相对成熟，离合器只要从离合器生产厂选择合适的成品即可，无需单独设计。根据以上计算的离合器摩擦力矩、工作压力、摩擦片尺寸，再考虑到整车生产成本及与相应的部件匹配问题，选用单片、膜片弹簧离合器。2.5.3 变速器的选择变速器是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、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。变速器的选择应满足以下要求：1）保证汽车有必要的动力性和经济性。2）设置空挡，用来切断发动机的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。汽车在行驶过程中，变速器不能有跳挡、乱挡以及换挡冲击等现象出现。7）变速器应当有较高的工作效率。8）变速器的工作噪声低。除此以外，变速器还应满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。一般商用客车变速器多采用5+1个挡，这里采用五挡变速器。而五挡变速器的最高挡通常是指直接挡，传动比为。最低挡传动比则要考虑汽车的最大爬坡度、驱动轮与路面间的附着力、主减速比和驱动轮的半径及所要达到的最低稳定行驶车速等。考虑到以上的要求及国内变速器生产厂家的生产情况，拟选用5挡机械式变速器，为减轻驾驶员的工作强度，变速器带同步器。所选变速器传动比如下：一挡为，二档为，三挡为，四挡为，五挡为，倒挡为。2.5.4 传动轴的选择传动轴有万向节、轴管及其伸缩花键等组成，它主要用于工作过程中相对位置不断变化的两根轴间传递转矩和旋转运动。连接或装配各项配件而可移动或转动的圆形物体配件，一般均使用轻而抗扭性佳的合金钢管制成。伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化传动轴的选择应满足一下要求：1）保证所连接的两轴的夹角及位置在一定范围变化时，能可靠而稳定地传递动力。2）保证所连接的两轴尽可能等速运转。3）传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。采用两个十字轴万向节并把与传动轴相连的两个万向节布置在同一平面内，且使万向节的夹角，则可使处于同一平面内的输出轴与输入轴等角速旋转。传动轴是一个高转速、少支承的旋转体，因此它的动平衡是至关重要的。一般传动轴在出厂前都要进行动平衡试验，并在平衡机上进行了调整。因此，一组传动轴是配套出厂的，在使用中就应特别注意。十字轴式刚性万向节因其结构简单，工作可靠，传动效率高，且允许相邻两传动轴之间有较大的交角（一般为15至20），故普遍应用于各类汽车的传动系中。考虑到传动轴的结构、强度、耐久性、传动效率、整车成本，拟选用型式为开式、两节十字传动轴。2.6 行驶系统轮式底盘行驶系，一般由车架、车桥、车轮和悬架组成。它要充分利用动力传动系统在主动轮或车轮处提供的转矩，合理匹配的行驶机构设计是非常重要的。达到最佳的匹配动力性能、运动性能、最佳的驾驶性能，是行驶机构设计的主要目的。2.6.1 车架的形式车架的结构形式首先应满足汽车总布置得要求。汽车绝大多数部件和总成（如发动机、传动系统、悬架、转向、驾驶室、货箱和有关操纵机构）都是通过车架来固定其位置的。车架要承受汽车额定装载质量，车内外的各种载荷，克服行驶或静止时车身的变性，故要有很大的刚度和强度才能保证。所设计的客车采用承载式车身，用于旅游大巴可在车底腾出巨大且左右贯通的行李空间，用于市区的公交车则可以将地台降至与人行道等高以便于乘客上下车。在这里车架型式选为边梁式车架，边梁式车架的结构特点是便于安装驾驶室、车厢及一些特种装备和布置其他总成，其弯曲刚度比较大，而当承受扭矩时，各部分同时产生弯矩和扭矩，在大、中型客车有所采用。这里纵梁通常用低合金钢板冲压而成，断面形状一般为槽形。横梁用低合金钢板冲压成槽形。2.6.2 悬架的计算及形式的确定1）悬架计算：轿车自振频率是0.71.6Hz ；货车自振频率1.54.0 Hz ； 中型客车选前悬自振频率Hz ；后悬自振频率Hz汽车前、后部分车身的固有频率1和2（也称偏频）可用下式表示1（）；2=（） （216）其中（216）式中，c1、c2为前、后悬架的刚度（m）；m1、m2为前、后悬架的簧上质量（kg）；1、2为前、后悬架在簧上质量下的频率（z）。因为质心至前轴距a=2.058 m；质心至后轴距b=2.142 m。 整车质量 满载：8400kg 。 所以满载时： 前后承载的质量4116kg ； 4284kg 。m141161603956kg m242842104074kg将m1、m2代入式（216）得： c1（）2 m1（）23956351041.2 单边=175520.6c2（）2 m2（）24074464342.2 单边=232171.1静挠度的计算公式为 （217）其中公式（217）中：g为重力加速度，g 根据公式（217）得：=110.5mm=86mm前后悬架自振频率的不同，决定了他们挠度数值不同。各类汽车动静挠度取值范围如下： 货车 越野车 大客车 轿车 所以，110.5mm 86mm符合理论标准2）悬架形式的确定悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架上，以缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架与车轴弹性地连接起来。悬架由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器组成。确定悬架时应满足以下要求： 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）可靠地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。所设计的中型客车采前、后悬架均采用纵置钢板弹簧。这种悬架形式容易使前轴不足转向趋势增加。对后轴则增加的汽车的过多转向的趋势。这种悬架设计时注意到了，悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过4.0mm，轮距变化大多会引起轮胎早期磨损，并且前轮参数要有合理性的变化特性，前轮不应产生纵向加速度。汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小。在0.4g侧向加速度下，车身侧倾角，并使车轮与车身的倾斜同向，以增加不足转向效应。制动时，应使车轮与车身倾斜同向，以增加不足转向效应。根据以上特点，考虑到汽车的工作性质及整车的性能选择前悬为非独立悬架，选用钢板弹簧配减振器；考虑到结构、尺寸，工作可靠性，耐久性及整车成本，后悬架选用钢板弹簧配双向作用筒式减振器及横向稳定杆。2.6.3 轮胎的选择（1）轮胎与车轮应满足的基本要求车轮与轮胎式汽车行驶系统中的重要部件，其功能为：1） 支撑整车； 2） 缓和由路面传来的冲击力； 3） 通过轮胎同路面的附着作用来产生驱动力和制动力；4） 汽车转弯行驶时产生平衡离心力的侧抗力，在保证汽车正常转向行驶的同时，通过车轮产生的自动回正力矩，使汽车保持直线行驶方向；5）承担越障提高通过性的作用。轮胎及车轮对汽车的许多重要性能，包括动力性、经济性、通过性、操纵稳定性、制动性及行驶安全性和汽车的承载能力都有影响。所以要满足以下要求：有足够的负荷能力和速度能力；较小的滚动阻力和行驶噪声；良好的均匀性和质量平衡性；耐磨损、耐老化、抗刺扎和良好的气密性；质量小、价格低、拆装方便、互换性好。（2）轮胎的选用为了提高汽车的动力因数、降低汽车及其质心的高度、减小非簧载质量，对公路用车在其轮胎负荷系数以及汽车离地间隙允许的范围内应尽量选取尺寸较小的轮胎。采用高强度尼龙帘布轮胎可使轮胎的额定负荷大大提高，从而使轮胎直径尺寸也大为缩小。采用子午线轮胎可使轮胎的额定负荷值大大提高，从而使轮胎直径尺寸也大为缩小。所选择轮胎规格为9R22.5，其半径r=1028 mm 。2.6.4 后桥的选择后桥位于传动系的末端，其基本功能首先是增扭、降速，改变转矩的传递方向，并将转矩合理地分配给左、右驱动轮；其次，驱动轮还要承受作用于路面和车架之间地垂直力、纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩。由于是后轮驱动，故后桥为驱动桥。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和桥壳组成。（1）主减速器的选择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。由于单级减速器成本低、结构简单，而双曲面齿轮具有一下优点：传动比较大；较高的齿轮强度及较大的主动齿轮轴和轴承刚度；从动齿轮的尺寸小；运转更平稳；齿轮的弯曲强度大；齿面间接触应力小；齿数少，有利于增大传动比；有利于汽车的整体布置。故主减速器选用双曲面齿轮的单级减速器。（2）半轴形式的选择半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为半浮式、浮式、和全浮式三种。全浮式半轴承受传动系统的转矩，作用于驱动轮上的其他反力和弯矩全部由桥壳来承受，这种半轴一般都广泛应用在客、货车上，所以所设计中型客车选用了全式半轴。综上所述，后桥选用整体式，单级减速、双曲面齿轮，全式浮式后桥，其主减速比为。2.7 转向系统转向系主要由转向操纵机构、转向器、和转向传动机构三大部分组成。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。确定转向系时应满足以下要求：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条件下，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应最小。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）转向轮碰到障碍物后传给转向盘的反冲击力要尽可能小。8）转向器和转向传动机构的球头处，有消除因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或车身变形而共同后移时，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。2.7.1 前轴前轴主要安装转向轴和转向杆系，前轴不能与转向装置发生运动干涉，并有应有一定的刚度、强度，能承载整车一部分的质量载荷。前轴主要是解决现有前桥的主销因摆动使主销与转向节套的装配间隙、转向节主销孔端面与前轴上下端面的装配间隙增大，致使转向节平面推轴承各部位受力不均而早期损坏、方向不稳定等技术问题。其技术方案要点是：它包括与前轴固联的主销孔座，其特征是：主销孔内设有个用于套装锁销的锁销孔。抑制主销的侧向摆动、使前桥运行更加稳定，在使用过程中，主销孔、主销的尺寸变化量几乎为零，平面止推轴承、转向节铜套基本上不须更换，轮胎的磨损也比没用此技术的车辆少得多，提高汽车使用的经济性。考虑到结构、耐久性、可靠性及整车成本，故选用山东天润曲轴有限公司生产的前轴。2.7.2 转向器的选择转向器的结构形式汽车转向系包括转向器、转向传动机构等，其功能是将转向盘的转动按一定比例转化成转向轮的偏转在汽车行驶过程中，改变行驶方向，当汽车直线行驶时，若转向轮受到路面干扰力作用，会自动偏转一个角度而改变汽车行驶方向，转向系的功能可使汽车恢复原来的直线行驶方向。所以选择循环球-齿条齿扇式。选用整体式液压内助力方向器。它的工作压力可高达10MPa以上，其部件尺寸很小。液压系统工作时无噪音，工作滞后时间短，而且可以吸收来自不平路面的冲击。拟定转向轮最大转角为。前轮定位的主要参数如下：前轮外倾角，主销内倾角，主销后倾角，前轮前束0-2 mm。2.7.3 转向助力装置转向助力装置是利用其他能源来辅助驾驶员的人力进行转向的转向系统。 中型客车和采用宽幅轮胎的高速汽车，在转向时阻力较大，仅靠转向器本身的结构来兼顾转向操纵的省力和灵敏两方面的要求，是比较困难的。 因此，在这两类汽车上，较广泛地利用其他能源的动力来帮助转向，使转向操纵轻便。同时选用较小的转向器传动比，以满足转向灵敏的要求。 高速行驶时，对动力进行限制，使转向不致过轻，以增强转向的灵敏度（路感）。在正常情况下，汽车动力转向所需的能量，只有小部分力由驾驶员提供。但在动力转向装置失效时，应当还能由驾驶员独立承担转向的任务。 所设计的中型客车选择液压式转向助力装置。 液压式动力转向所用的高压油由发动机所带动的油泵供给。 液压式转向器主要由动力缸和操纵阀组成。动力缸内装有活塞，通过活塞杆与横拉杆连接。驾驶员通过转向盘和转向机一方面带动转向传动机构，一方面控制助力器的操纵阀，使自油泵供来的高压油流人动力缸中活塞的左方或右方。在油压作用下，活塞通过活塞杆带动横拉杆向右或向左拉动，于是，液压产