论证报告-HG7164乘用车总体设计.docx

机电工程学院 毕业设计方案 论证报告设计题目: HG7164乘用车总体设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 车辆工程1002 指导教师： 2014年 3月 17日1目 次1 乘用车的发展状况与展望 22 汽车形式的选择 22.1汽车轴数的选择 22.2汽车驱动形式的选择 22.3汽车布置形式的选择 33 汽车主要参数的初步选定 33.1汽车主要尺寸的选定 33.2汽车质量参数的选定 43.3汽车性能参数的选定 44 发动机的选择64.1发动机形式与型号的选择 64.2发动机主要性能参数的选择 75轮胎的选择 7论证结果 7参考文献 81乘用车的发展状况与展望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/或临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。乘用车下细分为基本型乘用车（轿车）、多用途车（MPV）、运动型多用途车（SUV）、专用乘用车和交叉型乘用车。根据过去一年的销售情况来看，乘用车的总体产销都在平稳快速增长，并保持两位数的增速。四大类品种环比均呈一定增长，而多用车的产销则有一定的下降。今年，我国汽车行业和重点汽车企业将力求主要经济效益指标达标，工业产值继续稳中求增。但值得注意的是，受到市场竞争加剧、产品竞争力较弱等因素的影响，自主品牌汽车销量的增速低于乘用车总体销售的增速，我国自主品牌汽车的发展依旧十分严峻。影响2014年汽车销量的有利因素可归纳为以下几点：宏观经济总体稳定；消费者信心增强；汽车消费刚性需求依旧存在；新型城镇化的推进和消费升级促进催生新的购车需求需求。而市场不利的因素有：世界总体经济复苏缓慢的影响；环境、能源、交通等问题的影响；国际市场不稳定对中国品牌出口的影响。可以看出，我国汽车乘用车的发展将会在困难中寻求发展，在逆境中求生存。而国外乘用车的制造企业则将未来的发展目标定在了新能源汽车和混合动力汽车身上。由于地球石油资源的日益衰减，各大汽车巨头纷纷考虑采用新能源发动机取代现有的燃油发动机，以应对未来“无油”的时代，各大公司及国外多家咨询公司一致预测：未来5年将迎来一次世界范围内的新动力汽车研发与产业化高潮，新动力汽车将成为继蒸汽机和内燃机之后的第3次汽车革命。综上所述，乘用车的发展依旧展现出很强的生命力，但面临着动力代换的问题，产业结构必须向新能源动力转换，发展的形式严峻但仍充满活力。2汽车的总体布置方案2.1汽车轴数的选择汽车的轴数视每辆车具体的情况而定，而汽车的总质量、道路对轴载的限制、轮胎的承受能力和汽车结构是影响汽车轴数的主要原因。乘用车一般采用两轴方案，一方面这样的选择使得汽车的总体结构十分简单，便于生产与安装，一方面降低了整车成本，使得产品的价格竞争力得到了提升。本次设计的HG7164汽车为轿车，故采用两轴的方案。2.2汽车驱动形式的选择汽车驱动形式是指发动机的布置以及驱动轮的数量和位置。对于一般乘用车来讲，有4X2、4X4两大类，其中，前一位数字代表了汽车车轮总数，后一位代表了驱动轮数。本次设计，从制造成本和设计结构简繁的角度出发，决定用4X2的驱动形式以满足最基本的载送人员和货物的要求，这样的布置方式机动性好，成本低，是一种典型的、成熟的方式。2.3汽车布置形式的选择汽车的布置形式主要是指发动机的布置位置，即发动机与车身的相互关系。乘用车的布置形式主要有发动机前置前轮驱动（FF）、发动机前置后轮驱动（FR）、发动机后置后轮驱动（RR）三种方式，少数乘用车采用发动机前置全轮驱动，三种布置形式各有各的特点，但从市场需求的角度和设计成本的角度出发，本次乘用车HG7164汽车决定采用发动机前置前轮驱动的布置形式。3汽车主要参数的初步选定3.1汽车主要尺寸的选定3.1.1外廓尺寸汽车的外廓尺寸指汽车的长、宽、高。乘用车的总长=轴距L+前悬LF+后悬LR，它与轴距L有下述关系：La=LC。式中，C为比例系数，发动机前置前轮驱动汽车的C值为O.62O.66。轿车总宽与车辆总长之间有下述近似关系：Ba=La3+（19560）mm。轿车的总高与轴间底部离地高度、地板及下部零件高、室内高和车顶造型高度等有关。参考国家对车辆外廓尺寸的相关规定，本设计车辆的外廓尺寸在规定范围内定取。综上，初选外廓尺寸分别为：总长La为4515mm，总宽Ba为1725mm，总高Ha为1445mm。3.1.2轴距轴距，就是通过车辆同一侧相邻两车轮的中点，并垂直于车辆纵向对称平面的二垂线之间的距离。轴距决定了汽车的重心以及车的内部使用空间，因此，汽车的轴距是一项非常重要的参数，本设计汽车轴距决定采用2600mm。表13.1.3轮距和后轮距汽车轮距的大小会直接影响汽车的总体宽度，受汽车外廓尺寸的限制，轮距不宜过大，对于发动机前置的车辆而言，在选定的轮距范围内应能布置下发动机、前悬架等重要部件，同时应使前轮有足够的空间转向。轮距的选取还要考虑到车架与车梁、悬架、轮胎宽度以及他们之间的间隙等因素。该设计车辆决定采用：前轮距1475mm，后轮距1476mm。3.1.4前悬和后悬长的汽车前悬有利于在汽车正面碰撞后对驾驶员起到很好的缓冲冲击的作用，但长前悬同时减小了汽车的接近角，通过性随之降低，还会导致恶化驾驶员视野。后悬长会减小汽车的离去角，降低通过性，但过短的后悬又会使汽车后备箱的尺寸变小，减小了汽车携带货物的能力。本次设计前悬后悬初选为LF为905mm，LR为1010mm。3.2汽车质量参数的选定3.2.1整车整备质量m0整车整备质量为车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满燃料和水，但没有装货和载人是的整车质量。整车整备质量对汽车的制造成本和燃油经济性有重要影响。设计参数给定m0为1250kg。3.2.2汽车的载质量 汽车的装载质量为在硬质良好路面上行驶时所允许的额定载质量。本车设计对象为排量为1.6L的紧凑型乘用车，共设计五个座位。3.2.3汽车总质量ma汽车总质量是指汽车加上所有载重的情况下的总质量。本车总质量为1630kg。3.2.4轴荷分配根据所查阅文献，对于发动机前置前轮驱动的乘用汽车，满载时，前轴47%60%，后轴40%53%；空载时，前轴56%66%,后轴34%44%。表23.3汽车性能参数的选定3.3.1动力性参数最高车速Vamax乘用车的最高车速随着道路条件的改善和高速公路的普及在不断提升，但出于安全因素，一般要求最高车速也不宜过高，对于排量为1.6L的乘用车而言，最高车速一般在150210km/h，本设计初步选定最高车速Vamax=180km/h。加速时间t汽车的加速时间分为原地起步加速时间和超车加速时间,通常,我们用原地起步加速时间来评价汽车的加速能力。原地起步加速时间指汽车由1档或2档起步，并以最大的加速强度（包括选择恰当的换档时机）逐步换至最高档后到某一预订的距离或车速所需的时间。发动机排量为1.6L的乘用车，此值一般在1225s，根据相关资料，初定参数值为13s。爬坡能力汽车的上坡能力是用满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的最大爬坡度imax 表示的。对于经常在城市和良好公路上行驶的汽车，最大爬坡度在10左右即可。对于载货汽车，有时需要在坏路上行驶，最大爬坡度应在30%即16.5左右。而越野汽车要在无路地带行驶，最大爬坡度应达30以上。本设计的汽车，最大爬坡度要求为30%，即16.7。汽车的比功率和比转矩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。它可以综合反映汽车的动力性。比转矩是汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比。它能反映汽车的牵引能力。参考表3，排量为1.6L的乘用车，比功率Pb可取3565（kW/t），比转矩Tb可取80110（Nm/t）。本次设计中由已知原始参数可计算出比功率Pb为47.9kW/t，比转矩Tb为89.6Nm/t。表33.3.2汽车的燃油经济性参数百公里燃油消耗量汽车在良好的水平路面上以直接挡满载等速行驶100时的燃油消耗量Q(L/100)，称为汽车的“百公里最低燃油消耗量”。它是汽车的燃油经济性常用的评价指标。参照有关车型设计百公里燃油消耗量为10.016.0L(100Kmt)之间，初定百公里燃油消耗为14L。表4最小转弯直径转向盘转至极限位置时，汽车前外转向轮辙中心在支撑平面上的轨迹圆的直径，称为汽车最小转弯直径Dmin 。Dmin 用来描述汽车转向机动性，是汽车转向能力和转向性能的一项重要指标。参考表5，最小转弯直径取10.4m。表53.3.3通过性几何参数总体设计要确定的通过性几何参数有：最小离地间隙hmin，接近角1，离去角2，纵向通过半径1等。对于本次设计的4x2乘用车，根据表6可分别取得：hmin=200mm，1=25，2=20，1=6m。表64发动机的选择4.1发动机形式与型号的选择就目前整个汽车市场而言，绝大部分的汽车均采用往复活塞式内燃机，其分为柴油机和汽油机两大类。从市场现有发动机可挑选性、质量、成本、震动、噪声和可互换性等角度考虑，本设计汽车采用直列往复活塞式汽油发动机。经过准确的计算和反复的比较，本次设计车辆决定选用F16D3型发动机，其相关性能参数如下表所示：发动机型号F16D3气缸排列型式L型进气类型自然吸气型式MT/AT排气量（ml）1598压缩比9.5供油方式多点电喷气门结构双顶置凸轮（DOHC）最大功率（kW/rpm）78/6000最大扭矩（Nm/rpm）146/3600排放法规国四缸盖材料铝合金缸体材料铸铁燃料类型汽油表74.2发动机主要性能参数的选择发动机最大功率可由汽车的最高车速来确定：Pemax=1T（magf3600uamax+CDA76140uamx3）将相关参数带入式中，计算得：Pemax=10.916309.80.02953600180+0.31.66761401803=68.56kW由该式计算出的功率为发动机的净功率，即有效功率，而发动机最大额定功率通常比有效功率高12%20%，所以可选择的发动机最大额定功率区间值为76.7982.28kW。轿车发动机最大功率的相应转速np一般比较大，多在4000以上，参考其他同级车辆，本车拟定np=6000。发动机最大转矩由下式确定：Temax=KMTP=9549KMPemaxnp将上述参数带入式中，可得：Temax=95491.15（76.7982.28）6000=（140.54150.59）Nmnp和nT之间要求满足关系式：npnT=1.42.0由此，nT可得取值区间为30004285r/min，本设计取3600。5轮胎的选择轮胎是汽车上最重要的组成部件之一，它的作用主要有：支持车辆的全部重量，承受汽车的负荷；传送牵引和制动的扭力，保证车轮与路面的附着力；减轻和吸收汽车在行驶时的震动和冲击力，防止汽车零部件受到剧烈震动和早期损坏，适应车辆的高速性能并降低行驶时的噪音，保证行驶的安全性、操纵稳定性、舒适性和节能经济性。本设计选用倍耐力CINTURATO P1（185/65 R14）型轮胎论证结果本次设计的汽车HG7164汽车轴数采用两轴，驱动形式选定4X2，布置方式采用发动机前置前轮驱动。总长La为4515mm，总宽1725mm，总高1445mm，轴距2600mm，前轮距1475mm，后轮距1476mm，前悬905mm，后悬1010mm。整车整备质量为1250kg，总质量为1630kg。百公里油耗初定为7.7L，设计最高时速180Km/h，汽车原地起步加速时间为13s，设计最大爬坡度为30%，即16.7。参考文献1 刘惟信. 汽车设计M. 第1版. 北京：清华大学出版社，2001.72 林宁. 汽车设计M. 第1版. 北京：机械工业出版社，1999.83 王望予. 汽车设计M. 第4版. 北京：机械工业出版社，2004.8 4 陈家瑞. 汽车构造（上册）M. 第2版. 北京：机械工业出版社，2005.15 陈家瑞. 汽车构造（下册）M. 第2版. 北京：机械工业出版社，2005.16 汽车工程手册编辑委员会. 汽车工程手册. 基础篇M. 北京：人民交通出版社，2001.67 李林，刘惟信. 汽车离合器膜片弹簧的优化设计J.清华大学学报,2000.58 余志生. 汽车理论.第4版. 北京：机械工业出版社，2008.49 廖林清,曹建国.汽车离合器膜片弹簧的三次设计J.2001.2 10 吴宗泽，罗圣国主编