车辆工程毕业设计（论文）-中型货车底盘总布臵的设计.doc

广西科技大学鹿山学院本科生毕业设计（论文）1摘 要中型货车底盘总布置的设计是中型货车总布置设计的主体，而中型货车总布置设计是整车设计的结尾，对于整车设计来说是有着至关重要的地位，所以中型货车底盘总布置的设计是很重要的。本篇文章主要是针对底盘的各个部件进行选择、计算和布置。对于各个参数的选择和计算，根据所选择的轴数、驱动形式、货车的基本性能的要求等因素的考虑来进行设计。有了之前的选定，即可确定底盘其他部件的传动系和制动系等。在完成上述的工作基础上，我再对比同类车型的方案来进行对比改进，并且绘制出底盘的总布置图。在设计的过程中，为了保证过车的安全性与舒适性，我运用图解法对转向系进行校核，确保转向系的运动干涉问题符合要求。关键词：中型货车；总布置；底盘；货车设计AbstractGeneral layout of the MGV chassis is designed MGV general layout of the body, while the MGV general layout is the end of the vehicle design, vehicle design is to have a crucial role, so the total medium truck chassis layout design is very important. This article is mainly for the various components of the chassis selection, calculation and layout. For the selection and calculation of the various parameters considered according to the number of the selected axis to drive the form, the basic performance requirements of the vehicle in such factors to design. With the previously selected, you can determine the drivetrain and other components of the braking system, such as the chassis. In the work on the basis of the above, I would compare similar models to compare programs to improve and draw out the general layout of the chassis. In the design process, in order to guarantee a cars safety and comfort, I use the graphical method of steering system be checked to ensure that sport steering system to meet the requirements of interference problems. Keywords: MGV; General Arrangement; chassis; truck designKeywords: MGV; General Arrangement; chassis; truck designII目录1.绪论11.1 中型货车底盘概述11.2 中型货车底盘设计步骤11.3 本论文研究的内容方案的分析及论证12.主要参数及各部件的确定32.1 底盘各大系统总成部件的选型与计算32.1.1 轴数32.1.2 驱动型式32.1.3 货车布置型式32.2 发动机主要性能指标的选择42.2.1 动力性参数42.3 发动机的选择82.3.1 发动机形式：82.3.2 最大功率与最大转矩：82.4 传动系的选择92.4.1 最小传动比的选择92.4.2 最大传动比选择92.5 变速器档位数的选择102.6 悬架的计算与形式的确定102.7 前轴142.8 转向器的选择142.9 制动系统152.10 车架的选型与计算162.10.1 当0X1200时的剪力和弯矩：192.10.2 （1200X1400）的剪力和弯矩：192.10.3 （1400X6000）的剪力和弯矩：202.10.4 （6000X8175）的剪力和弯矩：202.11 车架的校核计算232.11.1 临界弯曲应力c计算和校核232.11.2 车架的刚度校核233.总体布置253.1 发动机及传动系的布置253.2 车头、驾驶室的布置253.3 动轴的布置253.4 悬架的布置253.5 车架总成外形及横梁的布置263.6 转向系的布置263.7 制动系统的布置263.8 进、排气系统的布置273.9 操纵系统的布置273.10 车箱的布置284.运动校核294.1 转向拉杆与悬架导向机构运动协调29总结30致谢31参考文献32ii1.绪论1.1 中型货车底盘概述货车是车辆里面的一大类，是人类的重要交通运输工具，是我们人类发展进步的大功臣，因为它的巨大作用，所以人类想要改进货车的性能，使其更有效的帮助我们，所以货车的设计也是人类的一个课题，货车里面分了很多种，而我要说的是中型货车。中型货车是总质量在6吨14吨之间的货车，由几个系统还有连接的零件组合成的，在设计它的过程里面，底盘的布置设计是整车设计的收尾，是其他部件能否发挥其作用的关键，如果布置得不够合理，将会出现干涉，会使其作用被减小或抵消，相反的，如果布置设计得很合理，部件之间配合得很好，发挥出来的效果会比各个部件的作用的总和还要好，所以，底盘的布置设计是非常重要的，而我要做的就是将这些部件合理地布置在一架货车里面【1】。1.2 中型货车底盘设计步骤1.调查研究并制定产品设计方针2.绘制草图，初步确定整车的一些重要的尺寸和参数还有各个总成的基本形式3.底盘各大系统总成/部件的选型与计算4.撰写设计任务书5.中型货车的底盘总布置设计6.画CAD图纸7.编写设计说明书1.3 本论文研究的内容方案的分析及论证我的题目是中型货车的底盘总布置，在开始做这个设计题目的时候有一个很重要的数据就是前后的轴荷分配。轴荷的分配之所以重要是因为它对于货车的制动性、牵引性、稳定性、通过性还有轮胎的使用寿命都有影响。轴荷分配是不同的，轴荷的分配是需要根据它的使用条件，比如说经常在路面状况不好的道路上行驶的货车，一般满载前轴负荷是26%27%，因为这样可以前轮的滚动阻力减小且让后驱动轮的附着力增大。而对于后驱动轮装单胎的42平头货车，为了避免侧滑，在空载的时候后轴的负荷应该大于41%【2】。我认为中型货车的使用条件一般都不怎么好，为了保证它的通过能力，满载时候的前轴负荷应该在26%27%，可以减小滚动的阻力和增大附着力来面对较差的路面情况。轴荷分配还对轮胎的使用寿命有影响，对于后轮为两个轮胎的双轴货车，在设计的时候应该尽量的朝前轴荷1/3，后轴2/3的比例分配。所以我的轴荷的分配我选择为：满载时前轴轴荷为27%，后轴轴荷为73%，空载时前轴轴荷为45%，后轴轴荷为55%。2.主要参数及各部件的确定我参考的车型是解放骏威(J5K)CA1133P9K2L4E，以下是解放骏威(J5K)CA1133P9K2L4E货车的参数：驱动形式：4X2 轴距：4800mm 类型：栏板载货车 汽车外廓尺寸：8175X2384X2670mm前轮距：1800mm 后轮距：1800mm整备质量：5285kg 最大总质量：134700kg最高车速：96km/h 货箱尺寸：6500X2200X400mm发动机：锡柴CA4DF3-13E3 燃烧种类：柴油排量：4.752L 最大输出功率：96kw扭矩：450Nm 最大扭矩转速：1100-1400RPM额定转速：2300RPM 发动机形式：四冲程、直列、水冷、增压空空中冷 弹簧片数：11/7+6 前后轮胎规格：8.25-16,8.25R16，8.25-20气缸数：4 马力：130Ps 环保标准：国III2.1 底盘各大系统总成部件的选型与计算不同类型的车是具有不同的轴数和驱动型式，根据它的生产条件、用途、制造成本、使用条件还有公路轴荷限值等因素来选择轴数和驱动型式【3】。2.1.1 轴数我选择的轴数是最常用的两轴方案。因为中型货车主要用途是载货，并且总质量是小于19吨的，我国公路及桥梁限定了双轴汽车的前后轴负荷不能超过60KN和130KN。所以我选择最适合这种情况的两轴方案【4】。2.1.2 驱动型式我选择的驱动型式是前置后驱动。我选择它的原因有很多：1）它的牵引的性能比前置前驱更优秀；2）这种型式的轴荷的分配更加的均匀，还可以让轮胎的使用时间更长；3）其它型式的操纵机构与其比较会更难布置；4）因为前轮是转向轮还是从动轮，所以转向机构的结构会更加简单，更方便维修。这种型式有优也有劣，它的不足在于：1）传动轴装置会增加重量，也会降低传动的效率，经济性也变差；2）纵向布置一些总成，会使得驾驶室的空间减小，地板的高度也较高；3）容易发生摆尾的情况发生【5】。2.1.3 货车布置型式我选择的布置型式是：发动机前置，平头型货车。我选择发动机后置的原因在上面已经解释过了，而且这种布置的型式很常见。载货汽车的使命是拉货，所以我认为货车的拉货量对于货车的地位很重要，所以我选择了在相同的车长还有轴距的条件下，能装载货物量最多的平头式货车，它的优势很明显，缺点也存在着，平头型货车由于车里面的空间相对小很多，在发生事故时候车头变形，会使得驾驶员更加难以离开驾驶室从而增加了事故的死亡率。但是利弊权衡了之后我还是决定选择了平头型，因为载货量才是关键【6】。2.2 发动机主要性能指标的选择2.2.1 动力性参数货车的动力性参数包括有：直接档动力因素、 I档动力因素、最高车速、上坡能力、比功率和比转矩等。（1） 直接档动力因素和I档动力因素载货汽车的值基本都在0.040.07的范围之间。对于这个还有一个要求，就是拖带挂车之后依然可以用直接档在坡度为3%的公路上面行驶。载货汽车的值的选取主要还是依据要求的最大爬坡度和附着条件来决定，为了保证爬坡速度和加速的能力，应尽量选大一些。（2） 最高车速 根据最大车速的公式： =0.377 （2-1）其中n为最大功率时发动机转速，由于我选取的发动机为锡柴CA4DF3-13E3，它的功率转速为n=2500 /min是车轮半径， =0.45m，为主减速器的传动比，取=4为变速器的传动比，取=1根据公式（2-1）得：=0.377=0.377=117.8125(m/s)（3） 上坡能力最大的爬坡度应该是在一档的时候上坡，这时=0，用动力因素表达式求： （2-2）其中为一挡动力因素；为滚动阻力系数；为坡度角。在前面已经选好，为0.5，所以其中0.014（经验公式） 式子（2-2）可转换为：= 所以30.000000000000004（4） 比功率和比转矩一般评价货车的动力性是用比功率来评价的，而货车的牵引能力是用比转矩来评价的，发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比就是比功率，用公式来表示就是，比功率越大，说明其加速性能、速度性能越好。比功率=发动机的最大转矩和汽车总质量的比值就是比转矩，用公式来表达即。求出来的值反映了货车的牵引能力。2.2.2 燃油经济性参数国标GB4352-84给出了载货汽车运行燃料消耗量。载货汽车的单位燃料消耗量表一汽车总质量（t）汽油机柴油机43.04.02.02.8462.83.21.92.16122.682.821.551.86122.502.601.431.53根据表一，我选取的值为1.50。2.2.3 操纵稳定性参数操纵的稳定性指标参数有：车身侧倾角、制动点头角、转向特性参数。a转向特性参数：货车在转向时，轮胎发生侧偏，使得产生了相应的侧偏角。角度有零、负、正之分，即为“中性转向”、“过度转向”和“不足转向”。不足转向时拥有不错操纵的稳定性，所以都希望转向的时候都是不足转向。一般用0.4g的向心加速度作圆等速行驶，前后侧偏角的差值作为评价转向特性的参数，较小的正角度值为好【7】。b制动点头角：汽车以0.4g的减速度制动时的车身点头角度要小于1.5，在这里我取1。C车身侧倾角：侧倾角应在3与7之间，这里我取5。2.2.4 平顺性参数平顺性参数有：动挠度、车身振动加速度、前后悬架静挠度或偏频。表二车型满载偏频n/HzHz满载静挠度fc/cm满载动挠度/cm前悬架后悬架前悬架后悬架前悬架后悬架轿车普通级、中级1.021.181210810高级0.910.982015810客车1.2975载货汽车1.511.676566越野汽车1.391127根据表二，我选择的参数为：=1.80，=2.0，=6，=9，=9，=8。2.2.5 制动性参数（1） 制动减速度对制动减速度验算时要考虑附着条件。考虑附着条件时最大制动力为： （2-3）式中：-车轮与路面间的附着系数 查的=0.6根据公式（2-3）得：这时的制动减速度j为：一般来说总是最低要求减速度的推荐值一般为：货车4.45.5（制动初速度v按汽车总质量级别分别为40、50、70km/h，总质量大的v低）（2） 制动距离在匀速减速度为时的制动距离为： （2-4）其中公式（2-4）中：以m计； a为经验系数；轿车a=0.1；货车a=0.15；我取0.12； v为制动初速度km/h； 以计。取v=40，=0.12符合要求取v=50，=0.12符合要求取v=70，=0.12符合要求2.2.6 通过性参数表三汽车类型最小离地间隙（m）接近角（）离去角（）总线通过半径（m）轿车微型、普通级0.120.1820153中级、中高级、高级0.135客车轻型0.18128中型、大型0.2495货车轻型0.1825252中型、重型0.224矿用自卸汽车越野汽车0.2636351.9根据表三可选出：中型货车的最小离地间隙的取值范围是：0.220.3m，我取0.3m；中型货车的接近角的取值范围是：2560，我取40；中型货车的离去角的取值范围是：2545，我取25；中型货车的总线通过半径的取值范围是：47m，我取5m。2.3 发动机的选择2.3.1 发动机形式： 现在几乎全部的汽车使用的都是往复式内燃机。它可以分为汽油机和柴油机。按照气缸排列方式的不同，内燃机可以分成直列、水平对置和V型发动机。发动机的冷却有风冷和水冷两种方式【8】。 我选择的发动机形式是：柴油机、直列发动机、水冷。这样选择的优点是燃油的经济性更比汽油机的更好，使用的成本比汽油机低，结构较简单、宽度小、布置方便，冷却均匀、可靠，噪音小，功率消耗小，能解决车内供暖等。2.3.2 最大功率与最大转矩：发动机的功率越大，货车的动力性就越强，但是也要选合适的，因为过大的功率会降低利用率，不利于节约，所以要选择合适的功率。根据之前算得的最高车速117.8125(m/s)，用下列式子计算最大功率： (2-5)（2-5）中：-发动机最大功率，KW；-传动系的传动效率，对单级主减速器驱动桥的42式货车取0.9；-汽车总质量，已算得14000kg；g-重力加速度，取；-滚动阻力系数，之前算得0.014；-最高车速，km/h；-空气阻力系数，货车取0.81.0，我取1.0；A-汽车正面投影面积，A，为前轮距、为汽车总高，A1.82.45；根据式子（2-5）=175.1kw发动机的最大转矩可由下式确定： (2-6)其中公式（2-6）中：-发动机最大扭矩，-扭矩适应性系数，一般在1.11.3，我取1.2；-发动机最大功率kw；-最大功率转数（r/min）。由公式（2-6）得：我选择的发动机是锡柴CA4DF3-13E32.4 传动系的选择2.4.1 最小传动比的选择根据之前算得的最高车速以及平均功率平衡图来确定最小传动比。一般的载货汽车，最高档都是选择1.0的传动比，所以最小传动比为驱动桥主减速比，这里我取为4。2.4.2 最大传动比选择变速器最大速比式中-最大爬坡度，之前算得30；-车轮滚动半径，取0.43m；-传动系的传动效率，对单级主减速器驱动桥的42式货车取0.9；-之前算得802.6；-为滚动阻力系数，取值0.014；m-汽车总质量，为14000kg；g-重力加速度，取根据上式可得：10，所以我取值15。接下来验算其附着的条件，正确的情况应该是牵引力小于附着力式中-最大牵引力，N；-附着力，N；-驱动桥质量，kg；-附着系数，取由上式可知选值符合要求。最后应该验算一下最低档时候的最低车速，但是因为这个车速没有规定，一般情况下满足了最大爬坡度的要求，最低车速也能满足要求，所以在此就不进行计算了。2.5 变速器档位数的选择我这里选择的档位数为5个前进档，一个倒退档。档位的选择要根据性能要求、最高低档速比的范围、使用条件、和汽车的类型来决定。货车的档位数越多，其结构更复杂，制造的成本越高，档位数越多，利用率就越高。相邻档比值在1.71.8之间，过大将会导致换挡困难。我的传动比如下：一档二档三档四档五档倒档4.002.3521.3831.000.7564.992.6 悬架的计算与形式的确定悬架在汽车中扮演着重要的角色，它保证了汽车的行驶平顺性，因为现实生活中的路面都是凹凸不平的，特别是以高速在不好的路面上行驶时，路面与车轮的垂直反力都是具有冲击性的，而且冲击力可以很大。当冲击到车架上的时候，驾驶员会被冲击影响到，货车的部件也有可能会形成损坏。所以，必须想办法缓和这些冲击，为了缓和这些冲击，就还要加装有弹性元件，使得车架和车桥是弹性连接。虽然缓和了这些冲击，但是这些冲击还连续的振动，会让人感觉不舒服和疲劳，所以要让这些振动迅速的减小，基于这个原因，很多的悬架都有减振器【9】。车轮跳动的时候，它的运动的轨迹应该符合一定的要求，不然会对货车的性能有影响，因此，一些构件即传力又承担着限制车轮跳动轨迹的任务，这些构件起了导向的作用，所以这些构件叫做导向机构。货车上铺设缓冲块是为了限制悬架的最大变形，防止弹簧撞击车架的情况发生。悬架在不一定要设置单独装置。一般钢板弹簧是具有一些减振能力的，都是多片叠成的，所以在允许的范围内可以不安装减振器。弹性元件不仅是传递垂直力，还和轮胎一起缓冲来自路面不同情况下的冲击和振动。但是受到冲击之后不会迅速的停止振动，还需要减振器来配合将振动衰减，这样舒适性就得到了提高。导向机构可以确定车身的运动以外还可以传递除了垂直力以外的力与力矩。缓冲块则是减小车轴对车架的直接冲撞，横向稳定杆是减少转弯时的侧倾角，提高附着力。弹性元件我选择的是钢板弹簧。我选择它的主要原因是它在工作的时候可以一起承受垂直载荷、纵向和横向的载荷，结构更简单，因为它既是弹性元件又是导向机构，维修更方便，切成本更低。导向机构形式我选择的是非独立悬架，在两轴汽车上最普遍的就是独立与非独立悬架两种形式。前后簧的长度分别是轴距的26%-35%和35%-45%，我的轴距长度为4800，所以我选择的钢板弹簧的长度为：前簧480030%=1440mm，后簧480040%=1920mm。我选择的断面形状为矩形，是因为矩形断面钢板弹簧中性轴以免受拉，一面受压，使得上下表面的拉压应力的绝对值相等。所以我选择矩形的断面形式。由我之前选的轴荷分配可以得出：空载前轴载重： 3150kg，后轴载重： 3850kg 满载前轴载重：3780kg，后轴载重：10220kg我粗略的选择货车的质心位置是：空载时，车体的中心（不包括货箱） 满载时，货箱的中心我选用的钢板弹簧的材料为55SiMnVB，表面经过力喷丸处理后，弹簧满载静应力m：前弹簧350450，我选择是400，后弹簧450550我选择的是500；弹簧比应力：前、后弹簧比应力415515我选择的是450。弹簧上载荷计算公式为： （2-7）-重力-查资料得0.8-质心高度900mm-质心到前、后轴的距离，这里取质心为货箱的中心点，为6012.5mm和1212.5mm-轴距，为4800mm所以前悬后悬C-刚度，前悬C计算得后悬C计算得总惯性矩： （2-8）式中： L-弹簧板作用距离，1440 mm和1920mm；s-U型螺栓中心距，中型货车一般取值210mm； k-考虑U型螺栓的无效长度系数，取k=0.5，挠性夹紧 E-查资料可得，取值2.06 C-刚度，上已求得 和626.69-挠度增大系数，先估计总片数，确定与主片等长重叠片数，使，初定；初定，； 由以上可得：前悬后悬即前悬后悬由钢板弹簧须满足的强度要求，可求出总截面系数 （2-9）是材力的需用弯曲应力，一般的取值范围是：前簧350450，后簧为450550，所以我取前悬为400，后悬为500前悬后悬前悬，圆整为10mm后悬，圆整为20mm一般有6所以前悬60；后悬120所以我选择前悬片宽b=75，后悬片宽b=120 （2-10） （2-11） （2-12）我选又因为我取前悬13mm，60mm，后悬17mm，90mm所以，所以2684.07mm，3519.47mm所以前悬总成弧高，后悬总成弧高由于采用等厚度钢板弹簧，所以前悬每片的弹簧厚度为：9712圆整为8mm，后悬每片的弹簧厚度为：1311210.92圆整为11mm用作图法可以得出前后簧各个叶片的长度分别为：图1前簧叶片长度图图2后簧叶片长度图2.7 前轴前轴是安装转向轴与转向杆系的轴，我选择的时候是考虑有足够的刚度和强度来承受整车的一部分载荷，前轴与转向轮、转向摇臂等转向装置不可以发生运动干涉。我考虑到结构合理性、成本还有耐久性，并且参考了同类车型所选用的前轴，我选用的山东天润曲轴有限公司生产的前轴。2.8 转向器的选择货车在行驶的过程中，由于道路不可能总是直线，所以货车是需要改变它的行驶方向的，驾驶员根据道路的情况会产生转向的意志，对于轮式货车来说，想要变换行驶的方向，是需要专门的机构来操纵的，使货车的车轮偏转一个角度来实现转向的操作。就算是直线行驶，车轮也会受到路面施加给的侧向干扰力而偏转，这样会使得货车自动的、非驾驶员意志的偏移，会很危险。所以这套机构是必要的，是货车直线行驶保障。这套系统被称做转向系统。这套系统最重要的作用就是能让货车按照驾驶员的意志转向【10】。货车的转向系的转向助力装置结构有转向传动机构、转向器等。它们将转向盘的转动转换成伟转向轮的偏转，从而改变货车的行驶方向。齿轮齿条式转向器经常出现在轿车和微型、轻型货车上，它还适合与烛式和麦弗逊式悬架配用。它结构方面的优点有简单、紧凑、质量轻、刚性大；性能方面的优点有转向灵敏、正、逆效率都高；它其他方面的优点有制造成本低且难度不大、容易布置等。目前汽车上运用得比较多的转向器是循环球式转向器。它一般都有两级传动副，分别是螺杆螺母传动副和齿条齿扇式传动副。循环球式有很多的优点：正效率和逆效率都很高、操纵很轻便、工作平稳、可靠、使用寿命长。循环球式也有缺点，就是转向盘很容易受到地面的冲击力影响，但是对于经常在平坦路面且载质量不大的情况行驶的货车来说，这个缺点是可以接受的，所以它还是在各类各级的车重很受欢迎。双指销式转向器的工作寿命长，是因为它在中间或者附件的时候，两个指销都与蜗杆啮合了起来，每个指销所受到的载荷小。当摇臂轴的转角很大的时候，其中一个指销蜗杆会处于脱离状态，另一个指销还是处于啮合的状态，所以双指销比单指销的转向范围大。因为双指销式结构更复杂，所以加工的精度要求更高。我选择循环球齿条扇式，整体式液压内助方向器。2.9 制动系统制动系的作用就是在驾驶员需要车辆减速或者停下来的时候让车辆减速，制动系有两套制动装置，行车制动和驻车制动。一般中型货车的车速都不会很高，所以货车的刹车蹄比盘式制动系的耐用程度高，因此我选择的制动系是双回路气压式制动鼓式车轮制动器。成本不高，它还具有良好的热稳定性和环保性。对货车起到制动作用的力的与货车行驶方向相反的，这些力有空气阻力、滚动阻力、上坡阻力，我们很难控制它们的大小。货车上面需要专门制动的装置，方便驾驶员操纵货车进行制动操纵，因为路况多多少少都会需要货车减速或者停车来处理。控制制动操纵的装置就是制动系统。制动器是制动系统中产生阻碍汽车运动力的部件。一般的制动器都是通过依靠车轮与路面的相互作用，固定元件对旋转元件施加制动力矩，使得旋转元件的旋转的角速度降低（除了竞赛汽车上的空气动力缓速装置外）来实现汽车减速。制动盘是盘式制动器摩擦副中的以端面工作的金属圆盘。它的固定元件可以分为两类结构形式。其中一个是金属背板和工作面积小的摩擦块组成的摩擦块，其中一般有24个，它和促动装置装载在钳形支架里，一起被叫做制动钳。制动盘与制动钳组合起来被叫做钳盘式制动器。另一个是全盘式制动器，与之前那个差不多，但是它的不同之处就在于制动盘的全部的工作面积都可以与摩擦片接触。现在全盘式制动器的应用已经不多了，在特殊的情况下它可以充当缓冲器，一般是重型汽车会使用到它，钳盘式制动器反而越来越受欢迎，它成为了各级轿车和坐车的车轮制动器，以前只是用来做中央的制动器而已。除了缓冲装置以外，行车制动、驻车制动以及第二制动系统的制动系都是摩擦制动器摩擦制动器可以分成两类：鼓式制动器和盘式制动器。盘式制动器的旋转元件是圆盘状的制动盘，工作的表面是端面；鼓式的旋转元件是制动鼓，工作的表面是圆柱面车轮制动器是旋转元件在车轮或半轴上，它的制动力矩是作用在两侧的车轮上。中央制动器是旋转元件固定安装在传动系统的传动轴上面，它的制动力矩需要经过驱动桥再分配到两侧车轮上的制动器。一般中央制动器只是用来驻车制动和减速制动。车轮制动器一般是用在行车制动上面，也有用在第二制动或者驻车制动上面。鼓式的制动器有两种：内张型和外束型。内张型的制动鼓的工作面为内圆柱面；而外束型制动鼓的工作表面则是外圆柱面，现在很少有汽车运动驻车制动器。供能装置用来调节制动耗能、改善传递能量介质的状态。控制装置是制动动作和控制制动的部件。传动装置的作用是将制动所需的能量传递到制动器各个部件。制动器就是让车辆停止下来的部件，包括了缓冲装置。2.10 车架的选型与计算现在的汽车几乎都有车架，作为汽车的骨架、基体，绝大多数的部件都是需要车架来固定的，车架是用来承受各种载荷和连接支承各个部件的。货车在行驶的过程中会碰到各种情况的路面，各个部件和总成不能在车架上发生干涉现象，满足总布置的要求。货车车架在行驶在差的路面上的时候被载荷的作用可能会发生扭转变形或者弯曲变形。变形会使各个部件的安装位置改变，影响了部件的工作，基于这个原因，车架必须有足够的强度和合适的刚度来抵御这些载荷，保持车架的形状。除此之外，应该在允许的前提下尽量的减轻车架的质量和降低车架的高度，提高轻量化和降低货车的重心，降低重心会提高货车的行驶稳定性。现在车架有边梁式、中梁式、综合式三种。中梁式的特点是只有一根贯穿前后的纵梁。其断面可以是箱形也可以是管形的。这种结构的优点是车轮有大的运动空间，车架有较大的扭转刚度，质量轻，重心低，行驶的稳定性好，强度刚度大，还能起防尘套的作用。所以在一些货车与轿车上得到应用。但是它的精度要求高且工艺复杂，在保养和修理的时候会有很多的不方便。综合式车架从字面上就可以知道它是结合了中梁式和边梁式车架的特点，实际上是中梁式的变型。它的边梁是安装发动机的，车身是固定在支架上。现在的车架越来越多样也越来越复杂，现在就有一些轿车采用了ISR型车架。承载式车身的车身前部车身有一部分是半车架或者短车架，发动机和前悬架在这之上，起到了加强的目的。有一些轿车和大型的客车让车身担起了车架的作用而取消了车架的设计，所有零部件都固定在了车身身上，原本应该施加在车架上的力也一并都到了车身身上去了。它的优点很明显：因为取消了车架的设计，所以质量得到了减轻，地板的高度也随之降低了，所以上、下车也变得方便了。它的不足就在于要多做一些隔声和防振的举措，防止悬架和传动系统的噪声和振动直接传入车内影响乘坐的舒适性【11】。我选用的车架结构形式是边梁式。边梁式车架是由两根纵梁还有连接这两根纵梁的横梁组合成的，我的车架是用铆接的方式将纵梁和横梁铆接成为一个刚性构架。我的断面为槽型断面，考虑到中型货车会受到较大和较多的弯矩，所以我选择适合这种情况的槽型钢。我选择这种结构形式是因为它方便安装车身、方便布置其他总成。我选择车架的外形尺寸参数为：8175865206mm。宽度的取值是考虑了发动机的外轮廓尺寸之后我的车架前部宽度的最小值，车架后部的宽度的最大值我是根据轮胎还有钢板弹簧的尺寸来确定。长度的取值是根据轴距来定的，一般长度大约是轴距的1.41.7倍，而且我的轴距选取为4800mm，再根据同类车型的选值我最终确定我的取值为8175mm，纵梁采用的是上、下翼面是平直等高的槽形钢。中型货车的使用条件有很多种情况，有些在乡村道路，有些在城市道路，受力的情况也十分的复杂，承受的载荷大致分为几类：静载荷、对称的垂直动载荷、斜对称的动载荷。静载荷就是货车停止不动的时候，车架质量、车身质量、安装在车架上面的部件的质量以及有效载荷的总和。对称的垂直动载荷是以较高的车速在平坦的道路上行驶的时候产生的，这时会受到路面的作用力，车架将承受对称的垂直动载荷，它与垂直振动加速度还有静载荷的分布有关系，这种载荷会有使得车架弯曲变形的趋势。斜对称的动载荷是货车在路况较差的情况下产生的，这时车轮车架还有车身都是斜的，载荷的大小与道路的路况还有货车的刚度有关系。这种动载荷会使车架有扭转变形的趋势。货车车架的受载的情况很复杂，受到空间力系的作用。作用在车架上的弯曲力矩基本上都是由车架的纵梁来承受的。由于条件限制，为了计算弯曲力矩，将车架纵梁承受载荷简化为均布载荷，当车架纵梁承受的是均布载荷时，车架的简化计算需要一定的假设，纵梁为支承在前、后轴上的简支梁；簧上质量约为空车质量的2/3，汽车有效载荷均布在车厢全长上。图3中型货车载荷分布图要计算车架纵梁的弯矩，先计算车架前支座反作用力，向后轮中心支座处求矩，可得： （2-13）式中：F1前轮中心支座对任一纵梁（左纵梁或右纵梁）的反作用力N;L纵梁的总长，8175mm；l汽车轴距，4800mm；a前悬，1200mm；b后悬，2175mm；c车厢长，6775mm；c1车厢前端到二轴的距离，4550mm；c2车厢后端到二轴的距离，2175mm； ms空车时的簧载质量，约4667kg；me满载时有效装载质量，6870kg； g重力加速度，9.8m/s代入（2-13）可得：F119821.79N我在计算纵梁的弯矩的时候，把纵梁看成了两段，且把它们所受到的均布载荷都给视为在这段距离中间的集中力。我采用弯矩差法来计算纵梁各个端面，这样计算量就可以很大程度的降低，弯矩差法的原理是这样的： 在纵梁的某一端面之前，全部的力对这端面的弯矩的总和，就是这一段端面的弯矩【12】。关于驾驶室这段距离纵梁的弯矩的计算在该段内，根据弯矩差法 ，则有： （2-14）式中：-纵梁上某一段截面的弯矩，N*mm x-截面到前轮中心的距离，mm a-车架纵梁前端到前轮中心的距离，mm2.10.1 当0X1200时的剪力和弯矩： （2-15） （2-16）当X=0mm时Q0 NM=0 Nmm 当X=1200mmQ-3356.81NM=-7417.02Nm2.10.2 （1200X1400）的剪力和弯矩： （2-17） （2-18）当X=1200mmQ=16464.98N M=2014.09Nm 当X=1400mmQ=15905.01NM=1222.96Nm驾驶室后端到后轴段纵梁的弯矩计算通常纵梁最大剪力是发生在货车后轴旁边。当x=l时，剪力最大，其最大剪力为： （2-19）可得=17708.59N2.10.3 （1400X6000）的剪力和弯矩： （2-20） （2-21）当X=1400mmQ=15905.51N M=1222.96N.m 当X=6000mmQ=-19988.28NM=-8167.41Nm 2.10.4 （6000X8175）的剪力和弯矩： （2-22） （2-23）当X=6000Q=8482.5N M=-18449.44Nm当x=8175Q=0NM=0Nm得剪力图和弯矩图：图4剪力图图5弯矩图在实际中，货车在行驶的过程中还受到了其他动载荷的作用，上面只是考虑了货车在静载荷的工况下纵梁断面弯矩和剪力的计算。所以，货车行驶时的最大弯矩和最大剪力为： （2-24） （2-25）式中：动载系数，对于轿车，客车=1.75，载货汽车=2.5，越野汽车=3.0。 则有： =46123.6Nm =21206.25N纵梁截面特性计算纵梁断面的最大弯曲应力为：= /W （2-26）按照上式求得的弯曲应力应不大于材料的许用应力。许用应力可以按照以下公式计算：=s/n （2-27）式中：s材料的疲劳极限，对于WL510材料，s=355MPa;n安全系数，一般设计时取安全系数n=1.151.40。上述计算的结果应该符合应力要求,取n=1.20=295.83Mpa W=/=155.9125 对于槽形断面，断面系数W为图6断面参数图 h=180mm b=70mm t=9mm我最后选定纵梁的槽型断面的参数为： h=180mm b=70mm t=9mm 根据经验，一般还需要再弯矩大的区域内的纵梁添加布置加强板，加强板厚度一般为4mm2.11 车架的校核计算2.11.1 临界弯曲应力c计算和校核当纵梁变形弯曲的时候，翼缘可能会破裂，因为上下翼缘分别受到压缩和拉伸的作用，所以应该进行校核。槽型界面纵梁临界完全应力c为： （2-28）由上式求得 式中：E材料的弹性模量，E=2.08MPa； 泊松比。对DL510，u=0.3。由上式可得 b16t 取b=70mm，t=9mm则有70144 因此，车架满足临界弯曲应力的要求。2.11.2 车架的刚度校核对纵梁最大挠度进行限制是为了保证相关的部件正常运作，这就需要对纵梁的抗弯刚度进行校核。材料力学里面提到过，简支梁的跨距中间受到集中载荷F作用的时候，简支梁的最大挠度值 （2-29）式中：-梁的截面惯性矩, ; -汽车轴距，m；根据使用要求和经验，当车架纵梁中间受1000N集中载荷作用时，纵梁的最大挠度不得超过0.085cm，即因此要求载货汽车车架纵梁的/的值通常在20-30之间，故合适。3.总体布置3.1 发动机及传动系的布置在布置之前，老师让我们先画草图，然后根据自己所画的草图来确定发动机、前轴还有前轮的位置关系。我先上网将发动机的尺寸还有传动系的各个部件的尺寸找齐，然后才好开始画图，在画图的过程中去协调它们之间的位置关系，这里我总结了几点在布置发动机还有传动系的时候需要注意的地方：1.油底壳与前轴的位置关系，因为前轴是会跳动的，如果没有把这个考虑进去的话，在行驶的过程中，油底壳会与前轴发生碰撞，会导致漏油等情况的发生；2.油底壳与横拉杆的间隙，因为油底壳的旁边就是横拉杆，不把横拉杆考虑进去的话会使得相互造成干涉；3.散热器和风扇的位置关系，风扇到扇热器的表面留40mm以上的间隙，风扇不超过上水室下面，会对冷却的效果产生不好的影响；4.曲轴的中心线和零线要有一个高低差3的夹角，这样可以减少磨损提高传动效率；5.满载的时候传动轴的正常夹角在48之间；由于离合器和变速器是与发动机相连接的，所以在布置发动机的时候也相当于连着离合器变速器一起布置了，上网查相关离合器和变速器的尺寸，并且参考同类车型的离合器和变速器，选择合适的离合器变速器进行布置【】13。3.2 车头、驾驶室的布置布置车头还有驾驶室主要还是依据国标来进行选型布置，比如平头车的车头长度应该在1400mm到1500mm之间，我选择的是1400m长度的车头。我认为选择更短的车头可以为货箱腾出更多的载货空间，这样就使得货车可以装载更多的货物，我就是想让我的货车在规定的范围内装载最多的货物，让这架中型货车发挥出最大的效果，这样便会更有市场的竞争力，更合一些买家的心意。3.3 动轴的布置在之前已经布置好了发动机、离合器、变速器的位置，后驱动桥的位置在画草图还有选定轴距和车总长的数据的时候已经选定好了，然后就可以布置万向传动轴了。布置传动轴的时候需要注意的就是最小离地的间隙，不能将传动轴布置得太接近地面，传动轴尽量不要布置得太远，当前轴与后轴的位置距离比较远的时候，在中间应当加上一些支承件，这样有利于减小传动过程中能量的无用功损失。3.4 悬架的布置布置悬架的时候我注意到了主销后倾角的要求，前高后低的布置将会有利于产生不足的转向，使得货车在行驶的过程中更加安全。后板簧应该是前部低后部高的，这样可以获得不足转向，使得货车的行驶更为安全，但是货车的结构不与轿车一样，布置这样的后板簧难度会很大，所以我选择不选用这样的布置方式。减振器我是布置成垂直，这样有效行程和偏差减小可以最大限度的利用。布置的时候还注意了减振器的行程，避免与上或者下顶死的情况发生【14】。3.5 车架总成外形及横梁的布置我之前在计算车架的时候已经确定了纵梁断面的高度，还参考了同类车型来确定我的车架的最大断面高度。横梁的布置主要是根据车架上部件的布置的需求进行布置，我横