毕业设计（论文）-ZQ1040型商用车总体设计.doc

全套图纸加扣 3012250582机电工程学院毕业设计说明书设计题目: ZQ1040型商用车总体设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 车辆工程1102 指导教师： 2015年 5月25日目 次1 前言12 ZQ1040总体设计12.1 概述22.2 汽车形式的选择32.3 汽车主要参数选择42.4 汽车主要性能参数的选择72.5 发动机的选择102.6 轮胎的选择122.7 汽车基本参数总结133 ZQ1040的整体布置143.1 底盘的整体布置143.2 车架、驾驶室及货箱的布置174 汽车主要性能指标的计算184.1 汽车的动力性能分析194.2 汽车的燃油经济性分析224.3 汽车的制动性能分析23设计总结25致谢26参考资料271 前言汽车性能的优劣取决于两点：首先是各部件的性能好坏，然后在很大程度上取决于各部件的协调配合，取决于总体布置；总体设计水平关系到汽车设计质量好坏、使用性能优劣和产品的生命力长短等。汽车是一个系统，它是基于以下的车辆和系统的组成条件属性：汽车是一个整体，它是由许多要素（子系统及连接部件），每个元素对整体行为的影响； 组成汽车的各要素对整体行为的影响不是独立的； 汽车的行为不是组成它的任何要素所能具有的。因此，汽车有一个系统的性能，对环境表现出整体，车辆系统属性匹配协调汽车的功能不仅仅是和其各子系统的功能；相反，如果通过系统的紊乱的性质和相互干扰，即个体性能优良子系统的功能，将由于循环动力转向中性轴的相互抑制作用，是一个典型的例子。结合本次设计ZQ1040型商用车总体设计处于本组汽车设计的最上位，需要确定汽车的总体布置形式、主要参数、发动机型号、各总成的布置形式、各总成的尺寸，将这些已知量分配到各总成设计人员手中进行各总成的设计，待各总成设计完后再反馈总体设计人员来协调各总成布置，并反复如此达到最优化为止，可见总体设计的地位和重要性。2 ZQ1040总体设计发动机、底盘、车身、电气设备等四部分组成汽车，汽车是交通载运工具用来载送货物和人员。2.1 概述2.1.1 总体设计应满足的要求主要在道路宽度的车，虽然有人，自行车，摩托车等也都使用了相同的路。为了容纳更多的车辆在有限的道路，减少交通事故的发生等方面的考虑，车辆的轮廓尺寸限制。此外，还有环境问题，自然环境因素，这就要求车辆的设计，参考有关国家标准和要求，设计任务。进行总体设计应满足如下基本要求：1、 汽车外廓尺寸应符合GB1589-89的外廓尺寸限界规定2、 按照有关公路法规定的限定要求，合理分配轴荷3、 汽车的各项性能，达到设计任务书所给定的指标4、 进行有关运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉5、 拆装与维修方便2.1.2 汽车开发程序七个阶段主要内容如下（表1）表1 汽车产品的开发流程阶段新车设计主要内容第一阶段制定设计原则和进行方案论证市场预测，产品分析，过程分析，产品目标成本，市场预测。产品推广，标准化，系列化和性能的初步计算第二阶段选型和编写设计任务书画总布置草图，进行车身总布置和主体的身体形状，和主要尺寸，主要性能和质量的主要参数以及车辆的基本类型第三阶段技术设计画1:1或1:2的尺寸控制图，进一步确定各部分，并支持连接的位置，绘制各种图表和运动检查，确定身体的布局和驾驶室。第四阶段绘制汽车总装配图进行图面装配，核算和标注汽车的外形尺寸和总布置的各项尺寸链第五阶段试制、试验、修改和定型第六阶段生产准备小批量生产、用户试验，工艺调试，继续试验，改进设计，完成生产用图第七阶段生产销售批量生产与销售，售后服务2.2 汽车形式的选择2.2.1 轴数本次设计ZQ1040为载质量1.8吨中型载货车，采用简单的两轴布置形式。2.2.2 驱动形式2.2.3 布置形式ZQ1040商用车的设计通常进行货物运输，行驶条件变化大，对前轮驱动的布置形式。一方面，可以使轴荷分布合理，有利于提高轮胎的使用寿命；前轮驱动，因此不需要等速万向接头，降低制造成本；控制机构简单；加热机制是简单的，和短管道加热效率高；发动机具有冷却效果好的优点；上坡时，由于驱动轮的附着力增加，所以爬坡能力。商用货车，为了尽可能提高货物运输量，汽车增长长度，考虑到设计是公路货物运输的主要目标，所以在前引擎外，平板式卡车。从而使汽车尽可能的小，得到的货物尽可能最好的量。同时采用平板式，可以使汽车的长度和轴距短，最小转弯直径，机动性能好。不需要罩和挡泥板，和长度的关系等因素的影响，降低整车整备质量；驾驶员视野有了明显的提高；对车辆和车辆使用率较高的包装盒的面积指标。2.3 汽车主要参数选择2.3.1 汽车的主要尺寸（1）外廓尺寸本次设计货车为载质量1.8吨柴油动力货车，为中型载货汽车，据此选用车辆参数为：总长5995最大宽度2040总高2250（2）轴距L商用车 42货车 汽车总质量 1.86.0t 轴距L/ 23003600 确定轴距L3300。（3）前、后轮距B1和B2当前轮的距离B1是固定的，有足够的空间用于发动机，转向系统，悬挂，前轮等，并有足够的运动间隙的方向盘和车轮之间。取前轮距B1为1530。（4）前悬和后悬前悬架尺寸对通行车辆的影响，其碰撞安全性，驾驶人视野，对钢板弹簧的长度，方便汽车和汽车造型.对于平板车，前悬架将影响到从前门上下车方便。通过汽车通过性的考虑本车前悬为1210。 （5）货车车头长度（6）货车货箱尺寸集装箱尺寸计算在散装货物计算，根据车身设计的要求，运输货物的体积质量0.6t/m2，公路车的最大允许宽度为25毫米，栏杆高度H是由重力荷载极限主要受影响，一般以450 650mm。根据设计要求的货车，经计算车厢尺寸为：长度4000宽度1940高度5202.3.2 汽车主要质量参数（1）整车整备质量m0（2）汽车的载质量me车辆的载质量是允许为额定负载的负载在艰难的道路上行驶。当汽车行驶在碎石路上，车辆的负荷约为85% 75%良好的路面.商用车的质量应该首先确定，与产品计划应与企业的商品计划，其次，符合车辆的目的和条件应考虑到。本汽车的驾驶员人数设计为2人座货车。（3）质量系数 = （2-2） m=1.8t m=2.2t 故 =0.82推荐标准为总质量m/t 1.86.0；：0.81.1 满足要求。（4）汽车总质量车辆的总质量是指汽车整车质量和车辆的质量当车辆装载的货物。商用车的总质量包括装载质量，质量和驾驶员三件质量，即 =+n65 n座位数2 （2-3）故 整车总质量为=4130。（5）轴荷分配 车辆的布局对轴载分布影响较大。一般来说，汽车的轴载荷分布对轮胎和汽车的使用效果。商用货车42后轮双胎平头式的轴荷分配如表2。表2 汽车的载荷分配满载空载前轮后轮前轮后轮30%35%65%70%48%54%46%52%按要求设计本车的轴荷分配为： 满载：前轴 30.4% ， 后轴 69.6% 空载：前轴 50.9% ， 后轴 49.1%2.4 汽车主要性能参数的选择2.4.1 汽车的动力性参数（1）最高车速随着汽车性能的提高，在主动和被动安全性的提高，在世界范围内的公路路最大总质量/t 1.86.0 最高车速80135/h故本车设计最高车速设计为=90/h合乎要求。（2）汽车的加速时间t（3）最大爬坡度车辆的爬坡能力是由车辆荷载的最大坡度为代表，与最大坡度可由传输最低齿轮克服当车辆装卡车在路各地区行驶，为了保证良好的加速性能，所以它必须足以能够爬坡，一般其在30%即16.7左右。本车设计最大爬坡度为=0.3即16.7。（4）汽车的比功率和比转矩这辆汽车的功率是最大功率的汽车。总质量之比它可以反映汽车的力量。为了保证公路行驶车辆的动态不低于一定水平防止一些的车辆阻塞交通性能差。因国家要求如表3。表3 汽车动力性参数范围汽车类别最大总质量/t比功率Kw/t比转矩Nm/t货车1.86.015253844经本车设计计算的比功率为=16.9Kw/t ，比转矩为=42N.m/t 。2.4.2 汽车的燃油经济性参数参照有关车型设计百公里最低燃油消耗量为不大于18.0L/（100）。2.4.3 汽车的机动性参数2.4.4 汽车的通过几何性参数 总体设计要确定的通过性几何性参数有：最小离地间隙hmin、接近角1、离去角2等。根据我们进行的总设计尺寸上述参数为： 最小离地间隙hmin227满载时接近角120 满载时离去角2152.4.5 汽车的操纵稳定性参数（1）转向性参数（2）车身侧倾角 当汽车0.4g的向心加速度做定圆等速行驶时，其车身侧倾角在3之内最好。（3）制动前俯角 为了不影响乘坐舒适性，要求汽车以0.4g的减速度制动时，车身的前俯角不大于15。2.4.6 汽车的制动性参数验制动距离要求22m，空载检验制动距离要求21m。本车设计满载制动时距离20m，制动踏板力700N。2.5 发动机的选择汽车发动机提供动力，关键是汽车装配，在选择与配置的汽车性能，特别是对汽车的动力性，燃油经济性，可靠性和耐久性，维修方便，制造成本，市场竞争力有直接的影响。因此，在汽车的总体设计，发动机的选择是一个关键的决策。2.5.1 发动机的形式与型号的选择根据设计任务的要求，车用柴油驱动的卡车，经过计算和寻找相关的信息，我们YN27CRD1特种车辆柴油发动机的选择，采用增压中冷进气系统，润滑和冷却性能高，燃烧室的优化组合，提高柴油机的动力性和经济性，有效降低废气排放，增加预热塞装置，以保证发动机在20顺利启动。大排量，充足的动力储备，启动，速度，爬升，性能优越。水冷却，水冷发动机，可靠，散热性能好，汽缸变形，气缸活塞等主要零件的热负荷低，整体可靠性高。 本车采用前置后驱形式（FR），好处是传动效率较高，前后轴荷分配均匀，传动机构简单，布置紧凑，发动机为纵向布置。YN27CRD1型柴油机的技术参数如表4。表4 YN27CRD1型增压柴油机的技术参数发动机：云内动力YN27CRD1系列：云内动力 增压中冷系列适配范围：轻型载货车，5-7米轻型客车进气形式：增压中冷汽缸数：4燃料种类：柴油汽缸排列形式：直列排量：2.672L排放标准：国四/欧四最大输出功率：70kw额定功率转速：3200RPM最大马力：95马力最大扭矩：250N.m最大扭矩转速：1800-2600RPM全负荷最低燃油耗率：205g/kW.h发动机形式：电控高压共轨柴油机发动机净重：240Kg发动机尺寸：901775688mm一米外噪音：113dB缸径x行程：90x105mm2.5.2 发动机主要性能指标的选择 P= （2-4）式中： 发动机传动效率，取为0.90 汽车总质量，为=4130； g重力加速度，取为9.8m/s； f滚动阻力系数，经查得为0.02； 最高车速，90/h； 空气阻力系数，货车取为0.8； A汽车正面投影面积，由车外形计算得A=4.59 经计算可得： = （2-5） =61.55Kw最大转矩： = (2-6) 式中： 为转矩适应系数，取为1.1； P为发动机最大功率，计算为70Kw； 为最大功率转速，对于货车用柴油机，柴油机值在18003200r/min之间，所选发动机本车取为3100r/min；经计算得： 所需发动机的最大转矩为:T=9549=237.2Nm=1.55符合=1.42.0选用原则经过比较，所选YN27CRD1型柴油机的最大功率P为70Kw,最大转矩为250N.m，发动机最大功率和转矩都小于YN27CRD1型柴油机的额定功率和转矩，所以选用该型号发动机满足设计要求。2.5.3 发动机的布置汽车车身的振动，多自由度，并受到各种源和振动的影响，振动的发动机。动、降低噪音，也提高了乘坐的舒适性，也提高了零件和汽车的寿命。考虑到设计的货车的一般要求，并参考江淮汽车相关的车型，我们决定采用由金属片和橡胶悬置橡胶部件。发动机、离合器和变速器三集成框架，并采用四点支撑法固定。2.6 轮胎的选择轮胎和车轮传递车辆与地面之间的权力，并使汽车。因此，轮胎和车轮组件必须满足的基本要求下：有足够的承载能力和速度能力，具有较小的滚动阻力和运行噪音，良好的附着力和质量平衡，耐磨，耐穿刺，耐老化、气密性好，低质量，低价格，拆装方便，互换性好。轮胎的尺寸和型号是一个重要的原始数据的计算和汽车性能的绘图。因此，基于模型的选择，在总体设计阶段，轮胎静负荷的使用，轮胎的负荷和速度的轮胎，而轮胎的速度。当然，对传输参数和车辆尺寸参数匹配的影响（如最小间隙，总高）的车辆也被认为是。 轮胎负荷下静半径452 轮胎断面宽度232 轮胎滚动半径463mm 轮辋型号尺寸7.020等厚幅盘式宽轮辋轮胎负荷能力2000kg轮胎充气压力620kpa2.7 汽车基本参数总结经过上述计算与分析后确定的汽车基本参数如下表5表5 汽车的基本参数ZQ1040载货汽车项目内容参数基本尺寸外形尺寸总长5995总宽2040总高（空载）2250轮距前轮1530后轮1480质量总质量4130载质量1800乘员（人）2最高车速Km/h90最大爬坡度%30耗油量L/100Km183 ZQ1040的整体布置3.1 底盘的整体布置3.1.1 整车布置的基准线（面）零线的确定图1 整车总布置图坐标系3.1.2 各总成部件的布置（1）发动机的布置发动机的上下位置对离地间隙和驾驶员视野的影响。发动机的位置不能太高，以减少质量高低车的中心，但发动机的高度不能太低，防止在上下颠簸的车不会碰坏油底壳。在前面，发动机布置位置后减少轴角度，前轮驱动的汽车发动机后置发动机。1 4夹角形成曲轴中心线与水平线之间。本次设计取2。（2）传动系的选择和布置 （3）转向装置的布置本次设计的转向系采用循环球式转向机构。主要针对于货车设计的需要，其正效率较高，操纵轻便，使用寿命长，工作平稳、可靠。（4）悬架的选择和布置 后板簧的布置应做到前低后高，亦可获得不足转向。因结构原因,对于载货车，布置上难度较大，则可较少考虑。减振器应设置为垂直状态，从而最大限度地发挥其有效行程和减少偏差。如果空间是不允许的，也可以是倾斜的。布局应注意对支点高度，后部减震器的支点不应太高（不超过80mm）的框架，从而不影响装配和汽车改装布置。（5）制动系统布置前后均采用鼓式的制动系统。制动系统采用真空助力，真空有发动机提供。（6）踏板的布置离合器踏板，制动踏板和油门踏板是根据布局的工效学要求和车辆的底盘布局确定，每个踏板必须保证脚把舒适和节省足够的踏板行程。 （7）油箱、备胎和蓄电池的布置油箱 根据汽车的最大续驶里程来确定，本次设计油箱布置在汽车的后部、行李箱的下面。并且在排气管的另一侧，以减小危险。备胎 布置在车架尾部下方，采用悬链式固定，可保证拆装方便。蓄电池 蓄电池应放置在起动机的同侧，并却越近越好。（8）进、排气系统的布置3.2 车架、驾驶室及货箱的布置3.2.1 车架总成外形及其横梁的布置对车架纵梁的形状，在普通载货汽车，前轴和后轴的框架梁截面高度之间是最大的，和附近的前部和后部和前部和后部截面高度可以更小，大部分车的前轴、车架纵梁截面高度变化的过渡后桥中心区。前，车架的中部和后部范围由主要决定布局.正面的宽度取决于发动机的宽度和排列安装结构，轨道的大小和悬挂，散热器，前轮胎模型和最大轮角，转向纵拉杆装置和减震器，前悬架的结构型式和布置，和其他地点。后车架外宽取决于后悬架的结构，尺寸，布局和后胎（尤其是双胞胎）模型，设计尺寸，整车外宽（不允许超过2.5m）。在框架的宽度中主要考虑国家标准的规定，尺寸公差和前、后的宽度和技术的过渡区，通过尽可能多的前，中，后外宽的框架，这个过程比较好，质量容易保证。框架组合梁的布置应均匀，结构合理，在塑料板共有固定的地方（即，力的作用点）应设置梁，以减少纵向梁腹板侧弯。悬挂支架，发动机悬置，油箱，电池，驾驶室悬置，应考虑梁的布置等。3.2.2 车头、驾驶室的布置 图2驾驶室布置图根据人体工程学原理，R点到天花板高一般大于950mm，1100mm是本设计的选择。R点之间的距离和地板是。点对点的距离可以在550毫米之间，司机跟选择，定制是本设计的选择。背角6.7，髋关节角度92.2。座椅的调节范围为140mm，座椅的调节范围为70mm。对离合器和制动踏板行程180mm。转向盘轮缘的前方和下方的障碍物距离为80mm。转向盘和转向轮的底部法兰之间的距离为200mm。3.2.3 车箱的布置根据模型来确定负荷量，对运输时间要求的用户，车辆的轮廓尺寸，车箱底板是否允许一轮鼓，一包货物，车厢的内部尺寸的合理选择。车箱前板和框架从保险室或相关部件的间隙应不小于40mm。保险杠的高度应超过驾驶室顶部70mm lOOmm。允许超过框架运输尾梁的后端不大于400mm，从而降低车架质量。4 汽车主要性能指标的计算4.1 汽车的动力性能分析(1)汽车最高车速的计算汽车驱动力计算公式汽车驱动力：指的是汽车发动机的转矩经过传动系传至驱动轮得到的力。计算公式：式中： 发动机的转矩；变速器的传动比；主减速器的传动比；传动系效率；r 滚动半径。汽车行驶时的各种阻力空气阻力：汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力。计算公式： 式中： 空气阻力系数，取0.8；A汽车正面面积，按前轮距乘以全高计算，得：A=4.6458m；汽车的行驶速度。计算公式： 式中： G汽车的总重力；f滚动阻力系数，f=0.02。爬坡阻力：汽车上坡行驶时，汽车的重力沿着坡道的分力。计算公式：式中：G汽车的总重力；爬坡的角度。加速阻力：加速时，需要克服其质量加速运动时的惯性力。计算公式：式中：汽车旋转的质量换算系数，大于1； m汽车的总重力； 汽车的加速度。汽车驱动力-行驶阻力图即： 有相关数据及电脑软件绘成的驱动力-行驶阻力平衡图如图3图3汽车的驱动力行驶阻力平衡此图反映了汽车在行驶过程中，各个档位的驱动力和受到的相应的行驶阻力随车速的变化关系。从图中可以看出，本车的最高车速为90km/h。(2)汽车的加速度计算从而，得出汽车的加速度曲线如图4：图4汽车加速度曲线该曲线表示车辆在各个档位加速行驶时，车辆的加速度随车速的变化关系，由图可知，一档的最大加速度为2.2m/,五档的最大加速度为0.19m/，其余各个档位各个车速加速时的汽车加速度都可以通过该图得出。(3)汽车爬坡度计算汽车满载时，所能通过的最大坡度的正弦值，就是汽车的爬坡度。通常情况下，汽车在爬坡时，度数一般都比较小，因此，。所以爬坡度方程为：式中：G汽车总重力；坡道的度数；i汽车爬坡度。由此得出汽车的爬坡度曲线，如图5：图5 汽车爬坡度曲线该曲线表示车辆在各个档位时的爬坡度随着车速的变化关系，各个档位的爬坡能力都可以由图得出，由图可知本车的最大度为30%，即16.7。4.2 汽车的燃油经济性分析通常地，汽车开发时，从发动机台架试验得出数据，根据等速车速及阻力功率，在万有特性图与汽车功率平衡图得出相应的燃油消耗率b，以此得出，等速行驶时，单位时间内的燃油消耗量。计算公式为：式中：Pe发动机的功率；b燃油消耗率；g重力加速度；汽油密度。所以，整个等速过程路程s(m)的燃油消耗率为：由此推算出等速百公里燃油消耗率为：输入数据验证，汽车的百公里油耗如下图6：图6汽车等速百公里油耗该图反映了汽车以任意速度等速行驶时，行驶百公里时的燃油消耗量，该图可以直接反映汽车的燃油经济性，由图可知，本车的经济燃油消耗量为13L/100km。4.3 汽车的制动性能分析汽车制动是指驾驶员踩踏板到汽车停止是所走过的距离。公式为：式中： 制动器的制动力增长时间；制动器制动力作用持续时间； 汽车制动时的初速度； 车辆的制动减速度；通过输入车辆制动时的参数，得出汽车在50km/h时制动性能图，如图7：图7 汽车制动性能图该图表示汽车制动时，汽车的制动距离与汽车车速的关系，由此图可得到汽车在不同车速下，汽车的制动距离大小。由图可知，当汽车为90km/h的速度时，制动距离为50m。设 计 总 结随着长时间的工作，毕业设计也已经接近了尾声，心中既有着对自己这段时间认真工作所获得成就感的喜悦，也有着对即将到来的毕业答辩的担忧。第一次完整的设计如此的项目，心中难免有一丝丝的不自信和对自己工作的担心。现在针对这段时间的学习和设计情况做一次详尽实际的总结，找出不足，吸取教训，对往后的工作有很好的作用。在这段时间里，从收集资料到方案定型、绘图、修改、编写说明书，使我对汽车设计过程有了更深的理解，收获了很多。不但使我对自己四年所学习的专业和基础知识有了一个新的认识和一个新的高度，同时也让自己学习了很多以前没有学习过的，书本上没有的知识，通过这些使我对自己大学期间所学的各种知识有了不同的总结。整个设计过程是紧张而又有序的，在老师的认真指导和督促下，本人认真努力地作好此次毕业设计。时间是短暂的，但是使我学会了充分利用时间，使我学会了在有限的时间内做更多的事情，老师不厌其烦地给我讲解疑难，纠正错误，令我受益匪浅，使我学会了干任何事情都得认真负责，同时还培养我们做事情有计划的好习惯。现在对这几个月的工作做一下总结：（1）对总体的把握能力不是很强，协调工作做的不是很完善，缺乏设计经验。(2)本次设计，使我学会了很多以前模糊