毕业设计（论文）-中型客车底盘总布置设计.doc

毕业设计中型客车底盘总布置设计学生姓名： 张震 学号：112011306 系 部： 机械工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 许鑫 二零一五年 六 月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 中型客车底盘总布置设计 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化_学号： 112011306_ 学生： 张震 指导教师（含职称）： 许鑫（讲师） 1课题意义及目标合理选择底盘各总成的形式，对底盘进行合理布置。 保证底盘各总成运动协调，操纵轻便，拆装方便，接近性好以及与车身的完美配合，以实现整车的优良的总体性能。 整车的动力性和燃油经济性验算，并工程图来反映底盘的合理布置。从实际出发，充分考虑汽车整体外形来实现底盘总布置的最优化。2主要任务(1）了解机械产品的设计方法。 (2）完成客车底盘的总布置设计。 (3）完成相应的工程图。 (4）撰写毕业设计说明书。结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号；格式符合机械工程系学位论文格式的统一要求。3主要参考资料1潘骏，段福斌，杨文华，吴立军.机械设计基础M.南京大学出版社，2007.052龚微寒.汽车现代设计制造M.人民交通出版社，19953屠卫星.汽车底盘构造与维修M.人民交通出版社，20014周定陆,杜子学.汽车总布置应考虑的问J.汽车研究与开发，2001(2)4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1查阅文献，了解研究目的意义，完成开题报告2014.12.01至2014.12.312掌握机械产品的设计方法，了解客车底盘的结构形式2015.01.01至2015.03.103完成客车底盘的分析与布置设计2015.03.11至2015.04.304完成相应的工程图设计说明书等整体设计2015.05.01至2015.05.155撰写毕业设计说明书，准备答辩2015.05.16至2015.06.10审核人： 年 月 日33中型客车底盘总布置设计摘 要：客车作为人们陆路交通的重要工具，它的设计也日益受到人们的重视。而在客车设计中，客车底盘的总布置设计是整个设计过程中最重要的环节。本文根据中型客车底盘的四大系统进行了选取与布置设计，并对主要参数进行了选取和计算，然后绘制了总布置草图，对各系统的选取进行了检验，确定最终的选取与布置的方案。首先收集国内该行业现阶段的情况，对客车类型、驱动形式及需要的参数进行确定，根据这些数据对客车发动机、四大系统各主要部件进行选取。然后在满足使用性能的要求下，并考虑到各部件干涉问题下对客车主要尺寸与参数进行了确定。在这些尺寸的限制下，对各个系统的部件结构与尺寸进行了检验。最后借鉴其它同种客车经验确定布置方案绘制底盘的总布置图。关键词：客车，底盘，总布置，动力性The design of medium bus chassis general layoutAbstract：As an important part of land way transportation in people life , passenger car is gaining increasing attention in design. The general layout design of chassis is the most important link in the whole design process. According to the four systems of medium bus, we made some choice and layout design, selected and calculated main parameter in this topic, then completed general layout preliminary sketch, came up with the final choice and scheme after checking out every system. At first we collected some native current information about this industry, made the decision about the type of the medium bus, drive method and parameter in need, then selected the main component of the engine and The four systems on base of the data above, considering the problem of intervention between all the components, we designed the main size and parameter of the bus in requirement of the usability. We inspected the construction, and size of all the components in every system in the limit of these size, took example by the experience of other types of bus , decided the layout scheme and made the general layout of the chassis at last.Keywords: Passenger cars, The chassis, The layout, Power performance目 录1 绪 论11.1 概述11.1.1 底盘的发展现状11.1.2 中型客车底盘设计要求11.2 本设计研究的内容22 主要参数及各部件的确定32.1 底盘总体设计的特点和要求32.2 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52.3.3 主要性能参数的确定62.4 发动机的选择82.4.1 发动机形式的选择82.4.2 发动机主要性能指标的选择92.4.3 发动机的悬置102.5 传动系统102.5.1 驱动桥形式的选择112.5.2 离合器的选择112.5.3 变速器的选择132.5.4 传动轴的选择132.6 行驶系统132.6.1 车架的形式142.6.2 悬架的计算及形式的确定142.6.3 轮胎的选择152.6.4 后桥的选择162.7 转向系统162.7.1 前轴162.7.2 转向器的选择172.7.3 转向助力装置172.8 制动系统182.8.1 行车制动192.8.2 驻车制动192.8.3 辅助制动203 总体布置213.1 整车布置的基准线213.2 发动机的布置223.3 传动系的布置233.4 转向装置的布置233.5 悬架的布置253.6 制动系的布置253.7 踏板的布置263.8 车架总成的布置273.9 油箱和蓄电池的布置274 整车动力性和燃油经济性分析284.1 动力性分析284.2 燃油经济性分析295 结 论30参考文献31致 谢32太原工业学院毕业设计1 绪 论1.1 概述在整个汽车的设计中底盘的设计与布置占有重要位置，汽车的各项性能指标参数，本身的动力参数以及乘客乘坐的感受，驾驶人员的操作方便与否安全性这些都与底盘的设计与布置有着有密不可分的联系，总体来说，底盘设计与布置的好与坏直接影整个汽车的价值。1.1.1 底盘的发展现状随着近几年，我国高铁、动车、飞机等其它交通方式的兴起，普通客车交通运输因其自身时间，运输量，安全，价格等特点，发展举步维艰。但是不可忽视的一个中国因素，中国人口众多，土地辽阔，城市之间分布较为分散，小的行政区域却过于集中，而且处于社会主义初级阶段的我们经济相对落后。城与城市之间，县城与县城之间，镇与镇之间，村与村之间的联系仍旧离不开客车的普及，这也是为什么国家现在重点扶持农村发展计划，拨款为农村修建公路，经济的发展与交通的发展两者是相辅相成的，而中型客车在这其中扮演一个重要的角色。客车的发展趋向是随着人们需求而不断变化的，客车底盘影响客车的整体性能。在动力性方面要求采用大功率、大转距的发动机，多点喷射式柴油发动机加增压技术是现在普遍采用的方法，这种方法具有较好的燃油经济性。制动系统影响着客车的安全性和舒适性，所以在制动系统多采用液压式。采用分路系统也可提高其制动效能应， ABS系统是现常采用的方法来提高制动性能进而提高客车安全性。空气悬架或是钢板弹簧配减震器和合理的离地间隙这些都可以增加汽车行驶的平顺性和舒适性，使车身底板不管是空载还是满载时都可以保持平衡。为了应对不同的路况，合理的布置让客车空间得到足够的使用，设计应更加密集化。1.1.2 中型客车底盘设计要求（1）收集整理资料：制定目标，建立设计工作和方针原则。（2）总体方案制定：根据制定的目标及建立的工作方针、设计原则等，编制设计总方案。（3）确定底盘各总成的主要结构尺寸并进行简单的示意图绘制。 （4）编写设计任务书。（5）进行底盘总布置设计。（6）进行总成设计。1.2 本设计研究的内容如果一个客车底盘布置的好，那么整个客车的性能会得到很大的提高。因此，对于客车底盘总布置方案的设计我们应予以总够的重视。参考国内外现阶段同类中型客车底盘的总布置方式与未来的方向，底盘设计时应紧凑、美观，通过这种方式可以充分的利用客车的空间，同时降低客车底盘的高度减少风的阻力有一定的节能效果。中型客车底盘分为四大总成，分别是转向系、传动系、行驶系、制动系。关于转向系的选择，选取了普遍使用的循环球式的转向器。传动系方面，采用发动机后置后轮驱动，这种形式使得轴荷分配适当，发动机的性能得到展示。传动系包含的变速器、发动机、离合器成为一体，变速器和离合器的型号都可以根据发动机的扭转确定下来，通过这两部分将驱动力传递给后轮的驱动桥。在柴油发动机的布置时，初步的研究了发动机的悬置。对于行驶系，采用钢板弹簧同时使用减震器，而前后悬架采用非独立悬架。在制动系方面，前面和后桥均使用了鼓式制动器，采用了制动管路系统与液压式的行车制动保证了汽车制动的效能。转向系与底盘之间需要考虑两者之间的干涉问题，以保证汽车行驶的安全性和舒适性。采用以上的选型设计，可以使底盘的总布置合理化、理想化。着眼以后的发展，中型客车底盘的合理化布置可以使设计多样化，同时中型客车用途也达到了多样化的目的，可以很好地适应市场。综上所述，本设计主要对中型客车底盘各系统总成进行了选取设计和总布置设计，设计主要作了以下工作：（1）中型客车的用途中型客车因其功能的多样性，所以形式也较为多样化，其中包括城客运车、通勤车、旅游中巴、货运车、长途客运等，本设计的中型客车是属于商用中型客车类。这种客车的乘客数为十五人左右（不包括司机），装饰更加商业话符合人们普遍审美。所以在底盘总布置时要注意底盘形式的选择趋向。（2）底盘主要参数及部件的确定根据中型客车整体的动力性、可靠性和舒适性等，同时还需要考虑底盘总体布置的难易程度，来选择主要参数和进行计算。在确定了客车型号后对底盘进行设计，工作包括对底盘各总成的选取及布置。设计任务主要包括：了解车型构成；选取客车的参数、如何启动以及发动机、变速器、驱动桥、悬架、转向器等；底盘的总布置；整车性能、运动计算和耗油量。对于各部件的选择需要充分考虑到整车性能对底盘的要求以及生产厂家普遍使用的部件，同时可利用同型号车进行对比，选择适合的部件，使底盘各系统部件的选取既符合性能的要求又可以降低成本，满足一定的经济性。（3）各部件及总成总体位置的确定车型的确定以及使用人群确定后，乘客人数也随之确定，考虑使用性能，客车的启动、发动机型号确定。随后要进行的事情，设计底盘总布置的示意草图，然后根据理论以及相互之间的制约来检验总成部件的结构和尺寸是否符合设计准则，从而得到完整详细的总设计布置方案。各总成最后都会在底盘上布置，所以她们之间的结构、尺寸、运动都会影响最后位置的布置。如果设计不合理，可能在最后影响使用性能，甚至是发生危险。2 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现在国内的整车设计方法，以及任务书要求对中型客车底盘各总成选取并布置。该过程主要有以下几个方面：（1）确定中型客车型式、结构和尺寸；（2）确定中型客车的性能指标；（3）选取各总成系统的结构型式、尺寸和性能；（4）协调各总成之间的关系。前三步需要对各部分进行选取，后一步需要对布置方案进行理论校核，这样才有可能使底盘设计达到完美。中型客车需要在外部自然环境下使用。天气变化和道路状况多，客车要求能在不同的环境下安全的行驶，这就需要客车企业根据有关的法规来执行，同时工程技术人员也应该根据这些法规来从事设计工作。2.2 汽车形式的选择（1）轴数中型客车主要跑客运，所以其质量要小于吨的公路运输车，而根据我国公路及桥梁的限定，双轴汽车前轴负荷应不超过60KN，后轴负荷不超过130KN, 所以中型客车选择了结构简单、成本低廉的两轴方案。（2）驱动形式由于近几年国家基础设施的建设，道路状况得到了很好的改善，同时乘客对舒适性的要求，使得中型客车的行驶环境较好，总质量又小于吨，因此使用了后轮驱动的布置形式。因为这种布置方式使得结构简单、布置得当、机动性好、制造成本低、适合在公路使用，是国内现阶段种典型的、成熟的结构型式。（3）布置形式 现代的客车基本上采用平头式。按车身与发动机的相对位置的不同可分为发动机前置、发动机中置、发动机后置。 综合来看，采用发动机后纵置较为合理。其优点是车内噪音小，隔振隔热容易，乘客面积利用率高，可在地板下设置较大的行李厢，轴荷分配合理，发动机维修方便；后桥簧上下的质量差别加大，可改善车厢后部的乘坐舒适性;缺点是换挡操作机构复杂，发动机防尘困难，驾驶员远离发动机不易及时判断故障。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）轴距为了增加客车的通过性与灵活性，不影响客车的各项指标、乘客量和轴荷分配等条件情况下，轴距的长度应选短的。由于本设计是为客车，需要充分考虑乘坐舒适性和操纵稳定性，所以轴距选取应相对长些；由于是中型客车，轴距长度为45005000mm，取。（2）前轮距和后轮距中型客车的轮距对车厢内宽、车的总宽度、车的总质量、最小转弯直径等都有影响。为了提高汽车的横向稳定性，轮距的应选取的大一些，但根据我国规定汽车总宽不大于，因此轮距也不宜选取过大。前轮距必须考虑能布置下车架、前悬架和前轮。对于后轮距，需要考虑关于发动机等各总成的位置，各结构（纵梁、悬架和轮胎）的宽度以及直接的间隙。取前轮距，后轮距。（3）前悬和后悬客车的前悬和后悬一般都是是在总布置设计最后来确定的。前悬长度受客车的类型、本身的驱动形式和发动机的布置方式的影响，为增加其通过性客车的前悬长度应选的短些。而后悬长度按行业规定不大于轴距的65%。故取前悬，后悬。2.3.2 主要质量参数的确定客车的总质量是指装备齐全，并按规定满载乘客的整车质量。其中包括客车整备质量、乘客和驾驶员质量、附加设施质量、行李质量、客车总质量。轴荷分配也属于客车质量参数的重要指标。（1）整车整备质量整车整备质量是指客车上所有东西包括一些备用设施等，同时包括必要的燃料以及水，不含有乘客，驾驶员质量的客车质量。整车整备质量会影响到客车的制造成本以及燃油经济性计算。在总体设计阶段，需要预估这一数值。中型客车的整备质量可按人均所占客车整备质量的头统计平均值进行估算。由于是中型客车车辆，车座在30以下，所以人均整备质量值按人，选取人均整备质量值为人。由于中型客车的载客量一般19人，故客车的整车整备质量为：（2）客车的总质量客车的总质量由客车整备质量、乘客和驾驶员质量、附加设施质量以及行李质量构成。乘客和驾驶员每人按计算，由于无特殊要求所有附加设施质量取100kg，则： （式2.1）式中，为乘客和驾驶员人数；为平均每件行李的重量，由于客车为长途客车，取，中型客车乘客数加驾驶员取20人，即，因此在客车的总质量由（式2.1）得：（3）轴荷分配客车的性能，参数的计算以及其他部件的选取都受轴荷分配的影响。本设计客车选用42后轮驱动双胎平头，乘客满员时前轴载荷应在范围30%35%，后轴载荷应在范围65%70%；无乘客时前轴载荷应在范围48%54%，后轴载荷应在范围46%52%。这里前轴取载荷取34%为1666kg；而后轴取载荷66%为3234kg。2.3.3 主要性能参数的确定（1）动力性参数对于客车这里需要选取包括直接档最大动力因素、头档最大动力因数、最高车速、比功率和比转矩等数值。 直接档最大动力与头档最大动力的因数最快速度挡位的最大动力因数的选择主要考虑客车加速性和燃料经济性的要求。通常提供转矩最大的挡位最大动力因数的确定主要取决于客车使用中的最大爬坡度和附着条件。这里根据车型和整车质量最快速度挡位的最大动力因数取0.05，最大转矩挡位的最大动力因数取0.3。 最高车速根据一般的客车发动机排量4.0L，根据公式 （式2.2）其中公式 为发动机最大功率时的转速，取为客车轮胎的半径，=0.514，为主减速器传动比，选取，为变速器传动比，选取，将个数值带入公式可得：。 比功率和比转矩比功率是发动机正常运行时所能提供的最大功率与客车满载时质量之间的比，即，它是作为评价动力性能的重要依据；比功率直接影响着客车的加速性能和速度性能。比转矩是发动机正常运行时所能提供的最大转矩与客车满载时质量之间的，即。它是作为评价牵引能力的一个重要指标。（2）汽车最小转弯直径最小转弯直径是方向盘达到极限位置时，客车外轮中心所在平面上圆弧的直径。为增加其通过性和机动性所以最小转弯直径。同时最小离地间隙选取240mm，接近角选取13.5，离去角选取11。 （3）制动性参数及计算对于制动性能参数的选取与计算，制动距离与制动减速度是两个必须注意的参数，它影响了客车的安全性，所以对于这两个参数国家有明确的法律规定。 制动减速度j在计算制动减速度时必须考虑附着条件，则最大制动力为： （式2.3） 式中：轮胎与行驶地面的附着系数 查的根据公式（式2.3）得：通过计算得制动减速度：按照规定制动减速度不得小于（初速度30km/h），所以制动减速度符合要求。 制动距离在匀速减速度为j时的制动距离为 （式2.4）其中公式（式2.4）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 =30m/s, 按照规定制动距离不得大于（初速度30km/h），所以制动距离符合要求。2.4 发动机的选择2.4.1 发动机形式的选择柴油机在耗油量、运行平稳和使用时间长短上都比机油机有做够的优势，当逐渐的柴油机的一些劣势被解决，它也随着被更多的使用。结合整车的各个因数，发动机选用了直立式六缸水冷四冲程柴油增压发动机。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客车设计达到的最高车速（），发动机最大功率可根据下公式估算得到： （式2.5）（式2.5）中，为最大功率（）；为传动系效率,对单级主减速器驱动桥客车可取为0.85；为中型客车的总重量； 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：，N， ，。柴油机的在范围。选取转数为：。将上述参数带入（式2.5）得：（2）发动机最大转矩 用下式确定 （式2.6）其中(式2.6）中：为最大转矩（）；为转矩适应系数，一般在之间，这里取1.2；为发动机最大功率（）；为最大功率转数（）。由(式2.6）得：因为国内现阶段的国情，在客车的使用过程中经常出现超载现象，为了应对这种总质量大于原定最大值的情况，保证客车正常的使用发动机的功率应选取的大于115.58kw。参照国内现阶段同类车型普遍使用的发动机，以及本设计自身要求的动力性、经济性和乘客的舒适性，选用了广西玉柴机器股份有限公司生产的型号为YC6J210-20发动机，该发动机为直列式六缸、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。满足本设计对发动机的各项要求，且较为经济实用。2.4.3 发动机的悬置考虑到发动机的振动问题，采用弹性支承安装。这种方法使用了弹性元件避免了将发动机直接安装在客车车架上，减少了行驶中由于路面不平坦导致发动机振动造成的车架变形、冲击而破坏，同时相应的减少了来自发动机与车架与车身之间的噪音。所以，在这里采用了发动机悬置系统。出于经济性的考虑，采用金属板与橡胶块组成的弹性支撑元件。2.5 传动系统发动机产生的动力是靠传动系来供给驱动轮，使客车正常行驶。传动系的组成一般包括离合器、变速器、传动轴和驱动桥。根据设计的中型客车要求选用整体式液压内助力方向机。图2.1 传动系2.5.1 驱动桥形式的选择因为中型客车主要用于载客运输，工作环境好，所以驱动形式采用42的后轮驱动。驱动桥是靠万向轴把传来的速度降低、动力扭矩增加、改变其原来方向，驱动左、右轮，也可以使两轮具有被差别的速度。根据前面的悬架使用了非独立悬架，这里的驱动桥应采取非断开式。非断开式驱动桥通常由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳组成。主减速器降速增扭，改变发动机转矩的传递方向，以适应客车行驶的方向；差速器保证了左、右驱动轮可以存在差别轮速；半轴把转矩传到驱动轮；驱动桥壳起支撑和保护的作用。结合国内的实际情况与同类车型的选取，采用了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 离合器的选择整个传动系中是依靠离合器与发动机连接在一起，在传动系中离合器用来控制与发动机的通与断，离合器使用的好坏直接影响了客车启动时和换挡时的平稳，同时能有效的控制传动系过载问题（当过载时离合器会产生打滑现象）。目前国内广泛使用的是摩擦离合器，它的工作是依靠主、从动部分之间的摩擦力来传递动力，同时方便主从动部分之间的断开。客车的离合器多数采用膜片弹簧。设计的应大于发动机的最大转矩，这是为了使离合器在任何情况下都能将发动机的最大转矩给传递出来，即 （式2.7）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，通过查阅对比其他车型，取。由（式2.7）可确定离合器的摩擦力矩为离合器的静摩擦力矩为： （式2.8）式中，为摩擦面的静摩擦因数，根据经验一般在，这里取；为压盘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。摩擦片外径根据如下经验公式选用 （式2.9）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（式2.9）可算出：查汽车设计手册，可得， 。又因为 ，于是由下式求得： （式2.10） 再根据（式2.8）求出：目前国内生产离合器的厂家较多并且技术成熟，离合器通过从生产厂家选择符合要求的成品就行，并不需要进行设计。根据计算得到的离合器摩擦力矩、工作压力、摩擦片尺寸，选用单片、膜片弹簧离合器。2.5.3 变速器的选择客车在行驶的过程中会遇到各种情况，如起步、怠速、加速、减速、倒车、转弯、爬坡等，此时的客车就需要具有不同的驱动力和车速，为了实现这一目标，使用了变速器。变速器除满足基本使用的要求外，轮廓尺寸和质量、制造成本、拆装、维修等都应有较好的实用价值。根据客车不同五档所要满足的不同输出驱动力和车速，考虑每个档位的平稳性，安全性以及国内同类车型的情况，拟选用5挡机械式变速器，同时采用同步器以保证挂挡平顺，操作简单，减轻驾驶员的疲劳。所选变速器每一档的传动比如下：一挡，二挡，三挡，四挡，五挡，倒挡。2.5.4 传动轴的选择传动轴包括以下几部分万向节、轴管和伸缩花键，在工作过程中两根轴之间位置不断变化，此时传动轴保证了两者之间传递转矩和旋转运动。它们一般用轻而抗扭的合金钢管制成。伸缩套能调节变速器与驱动桥在运动过程中距离的变化。在轴的两端使用两个十字轴万向节并把它们与传动轴设计在一个水平面上，且使万向节的夹角，则能达到处于一个平面的输出轴与输入轴等角速转动。由于十字轴式刚性万向节结构简单，可靠，传动效率好，两传动轴之间交角范围大，考虑到传动轴需要强度高、耐久性好、整车成本低，采用型式为开式、两节十字传动轴。2.6 行驶系统客车行驶在道路上，行驶系中直接与地面接触的为车轮，则为轮式行驶系。一般客车都是轮式行驶系，而轮式行驶系由以下几部分组成车架、车桥、车轮和悬架组成。2.6.1 车架的形式客车车架上安装有发动机、变速器、传动轴、前后桥、车身，车架的功能就是对这些部件起到支承、连接的作用，并承受来着不同的载荷。车架由于是整个车的基础，因此要求具有足够的强度、合适的刚度。车架形式采用了边梁式车架，该种结构方便安装驾驶室、车厢和其他设备。在布置各个总成系统时，弯曲刚度大，当承受扭矩时，整个车架同时产生弯矩和扭矩，这使得整个车架都有较好的承扭能力。纵梁使用了低合金钢板冲压而成，断面形状为槽形提高结构的刚度和强度。横梁使用低合金钢板冲压形状为槽形。2.6.2 悬架的计算及形式的确定（1）悬架计算：中型客车前悬自振频率选取Hz ；后悬自振频率选取Hz客车的前、后部分车身的固有频率和 根据下式计算：（）；=（） （式2.11）其中（式2.11）中，c1、c2为前、后悬架刚度（m）；m1、m2为前、后悬架簧上质量（kg）；1、2为前、后悬架簧上质量下的频率（z）。因为质心至前轴距a=2.058 m；质心至后轴距b=2.942 m。 整车质量 满载：4900kg 。 所以满载时： 前后承载的质量1666kg ； 3234kg 。m11666901576kg m232341103124kg将m1、m2代入(式2.11）得： c1（）2 m1（）21576139848.5 单边=69924.3c2（）2 m2（）23124356064.1 单边=178032静挠度的计算公式为 （式2.12）（式2.12）中：g为重力加速度，g 带入（式2.12）得：=110.5mm=86mm前后悬架挠度数值是根据它们自身的自振频率所决定的。 大客车 所以， 110.5mm 86mm符合理论标准。(2）悬架形式的确定在客车的车架和车桥之间起传力连接作用的是悬架，它可以把车桥所受的各个力和力矩传递给车架，减少振动，起到行驶平稳的作用。悬架在车架和车轴之间起弹性连接作用，它由以下几部分组成横向稳定器、弹性元件、导向装置和减震器。设计的中型客车采前、后悬架都使用非独立空气悬架式纵置钢板弹簧。钢板弹簧本身有减震作用，但为了减少钢板弹簧各片的磨损安装钢板弹簧时应涂上适量的石墨润滑剂。钢板弹簧本身还有导向作用，可不用再单独设计导向元件，结构简单。由于前悬为非独立悬架，所以采用了钢板弹簧配减振器；后悬架则使用双向筒式减振器。2.6.3 轮胎的选择（1）轮胎与车轮的作用客车是通过轮胎与地面直接接触作用主要有以下几方面：支承整车的重量、缓冲由于振动带来的冲击、保证一定的抓地力影响客车的动力、制动和通过等性能、保证客车的正常直线行驶。（2）轮胎的选用如果客车的整体高度以及质心高度，同时减少不必要的重量，可以增加客车的速度减小一定的阻力，所以轮胎在满足使用性能要求时尽可能使用较小的轮胎。考虑到轮胎强度与额定载荷以及尺寸等方面采用采用尼龙帘布轮胎，而选择轮胎尺寸规格为9R22.5，其半径r=1028 mm 。2.6.4 后桥的选择后桥在整个传动系统中起到减速增扭作用，并且把转矩传递给左右驱动轮。本设计采用的是后轮驱动，所以后桥是驱动桥。驱动桥由以下四部分组成分别是主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳。（1）主减速器的选择单级主减速器的结构比双极的简单，成本也较为低廉，在满足使用要求时采用单级主减速器。主减速器的齿轮分为弧齿锥齿轮、准双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。而准双曲面齿轮比弧齿锥齿轮有着更大的传动比，相同尺寸和传动比下，准双曲面从动齿轮的直径比弧齿锥齿轮的直径小。可以使主减速器的离地间隙变大，而且曲面的齿轮噪音较小。所以主减速器选用准双曲面齿轮的单级减速器。（2）半轴形式的选择根据国内现阶段同种车型对于半轴的选取，本设计选择了全浮式半轴。综合各方面的因数后桥选择了整体式，单级主减速器、准双曲面齿轮，全式浮式半轴后桥，其主减速传动比。2.7 转向系统在客车行驶过程中，需要改变行驶方向这个过程中起作用的机构就是转向系。转向系通常是由操纵机构、转向器和传动机构组成。转向系可以使各转向轮的转角协调。2.7.1 前轴前轴是安装在车架上可以用来传递车架与车轮之间的力，通过转向机构使两转向轮转角按规律变化，以达到转向的目的。前轴分为整体式和断开式两种。由于前面选用了非独立式悬架，因此这里前轴选择了整体式。为了减少因主销摆动造成的装配间隙增大，使得各部分因受力不均造成磨损，影响客车的使用性能，选择合理的前轴可以解决这些问题，并且减少了因损坏更换造成的经济损失，结合国内同类车型目前情况选取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可以将方向盘上的力矩放大且减小速度，传给转向传动机构。根据其不懂得传动装置可以分为齿轮齿条式、循环球齿条齿扇式、循环球曲柄指销式和蜗杆曲柄指销式转向器等。循环球式转向器的效率能达到90%到95%，操作起来方便快捷，使用起来寿命也较长，虽然逆效率较高，但是综合各项因数选取循环球齿条齿扇式较为合适。选取整体液压式转向轮最大转角。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。 图2.2 循环球式转向器齿轮机构2.7.3 转向助力装置为了实现转向操纵简便，在转向系统中使用了转向助力装置。它由机械转向器、转向动力缸和转向控制阀组成。 由于液压式的有较好的稳定平稳性，并且能够提供足够转向用的压力，结构紧凑，操纵简单，成本也合算，因此设计的中型客车选择液压式转向助力装置。 液压缸所用的高压油靠发动机带动的油泵来提供，操纵者通过转向盘和转向机控制转向助力器的液压阀的开与闭，为转向系统提供必要的力，以达到转向的目的。2.8 制动系统制动系是客车设计中不可缺少的系统，它是客车的安全性和舒适性的重要保障。制动系是由制动驱动机以及制动器两大部分构成的，制动系的几个基本功能分别是：（1） 能快速的令客车降速直到停止；（2） 能保证客车在任何地方停止；（3） 能保证客车在下坡时减速到适合的速度运行。客车的制动系包括了一般的两套独立的制动系，它们分别是行车制动系以及驻车制动系。由于客车会跑一些山区的道路所以增加了一套辅助制动系，减少了前两套主制动系的损耗，增加了安全性。中型客车不快的车速使得刹车蹄的磨损低于盘式制动器，综合国内同类型车最后选取制动系为双回路气压制动鼓式车轮制动器，制动系带自动调节装置，双管路带ABS的制动系统。该制动系满足一般制动系的要求，即满足足够大的制动力、制动稳定性好、操作简单、滞后时间短、多套制动回路的可靠性、抗热能力高、水稳定性好以及防公害。本设计中型客车采用了带有自动调节的鼓式制动器，鼓式制动器由制动鼓、制动蹄、传力杠杆和驱动装置组成；双管路气制动的行车制动；驻车制动采用储能弹簧，后轮采用了断气制动；辅助制动利用缓速器来进行辅助制动；制动泵采用了直踏式。制动系统中的储能装置可以提供的额定压力为0.8MPa 。为了增加安全性，避免一些急刹带来的不必要伤害，在制动系中使用了ABS系统。2.8.1 行车制动行车制动就是我们平时在车内能看脚的刹车踏板，在我们行车过程中需要减速或者在下坡时需要保持一定的速度时，就需要使用刹车，他利用了与车身相连的制动蹄作为固定元件和与车轮相连的旋转元件制动鼓之间的相互摩擦来达到阻止车轮的转动和转动趋势。当驾驶员踩下制动踏板后，通过制动主缸和油管作用产生力矩将制动轮缸压向两侧，使得制动蹄带着摩擦片压向了制动鼓，两者产生了摩擦力使得传动轴产生减速力矩，达到降速的效果，当松开踏板后，在制动蹄恢复弹簧的作用下，制动蹄离开制动鼓，使得摩擦力消失，降速力矩也就跟着消失。传动轴正常旋转。图2.3 行车制动系统2.8.2 驻车制动驻车制动就是在车里可以看到的手刹，当需要将客车可靠的驻留在某一地方不致使发生溜车的危险时，就会使用手刹。驻车制动器的安装位置不同分为两类，旋转元件安装在车轮上产生的制动力矩直接作用在两侧的车轮上的制动器称为车轮制动器，而旋转元件固定在传动轴上，七制动力矩经过后桥均匀的作用在两侧车轮上的制动器称为中央制动器。 驻车制动器也分为盘式和鼓式两类。近几年鼓式制动器的使用逐渐广泛起来，这是由于鼓式制动器克采用制动效能高的自动增力式制动器，并且结构尺寸小，方便安装，防泥沙效果好。当驾驶员拉动手刹后，经过机械结构的传动，推动制动推杆左移，将前制动蹄压向了制动鼓，一个制动蹄压在制动鼓上后，推杆暂时不运动，此时制动杠杆通过中间支点旋转。制动杠杆的上端右移，使另一个制动蹄也压在制动鼓上，两者产生摩擦力，继而获得驻车的效果。 当不需要驻车时，将手刹放回到原位置，制动杠杆在回位弹簧的作用下回到原位置，制动蹄也因回位弹簧的作用离开制动鼓，摩擦力消失，驻车效果消失。2.8.3 辅助制动如果客车长期跑山路，行车制动系由于长期处于高温使用状态下，摩擦片使用过度，这些会造成不可估量的危险。因此必须加载辅助制动系，减少行车制动系的负担，使得客车行驶安全性加强。但不可将客车辅助制动系统与紧急制动系统相混淆。3 总体布置前面已经对汽车形式、客车的主要参数、发动机、传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统等底盘组成进行了初步选取。在此基础上需要对各总成的位置进行布置，校核各尺寸是否合理，是否能达到客车园设计要求的性能，然后绘制出总布置图，结合各方面因素寻找合理的布置方案3.1 整车布置的基准线在进行整车布置前应做好几方面，这样利于对底盘进行总布置，假定客车客满时达到最大质量时，首先选定零线以及正负方向，方便控制各总成的位置，按习惯将客车前半部分放在总布置图的左侧。（1） 客车地板零线（车架上平面）：客车的地板下平面线，同时是纵梁较长一段上平面即起承载作用地板的中部在侧视图上的投影线。以它作为垂直方向的基准线，上方取正、下方取负，该基准线为Z方向“0”线。（2） 前轮零线（前轮中心线）：位于前左轮和前右轮的中心，且垂直于客车地板零线在侧视图与俯视图上的投影线。以它作为正视图水平方向的基准线，向前为正，向后为负，该基准线为X方向“0”线。（3） 客车零线（客车中心线）：位于客车中心，且垂直于车架上平面在俯视图和前视图上的投影线。以它作为侧视图水平方向的基准线，向左为正，右向为负，该基准线为Y方向“0”线。（4） 整车标注线（地面线）：地面线即地面，位于侧视图和前视图的投影线。地面线用来衡量客车整体的高度、接近角度、离去角度、离地间隙以及车厢高度等。（5） 前轮垂直线：位于前左轮和前右轮的中心，且垂直于地面在侧视图和俯视图上的投影线。前轮垂直线用来衡量客车的轴距和前悬长度。如果车架上平面和地面平行，则前轮垂直线和前轮中心线重合，即两者变为一条线。为了方便总布置图的绘制，应先确定三条零线所在位置。首先确定X方向和Z方向零线的交点。在侧视图上，由前悬和车架上表面到地面的高度可以得到该交点的位置。通过该点画出一条水平线即X轴，然后画出一条垂直线即Z轴。Y方向零线客根据两车轮的中心线位置来确定，然后保证X、Y、Z三轴互相垂直画出其它两视图坐标线的位置。 图3.1 底盘布置方向草图3.2 发动机的布置（1）发动机的上下位置本设计的中型客车采用的是发动机后置，因此发动机离地的高度影响了后排座位的位置。给发动机起散热作用的风扇以及散热器，也随发动机位置的确定而确定，安装风扇和散热器时要注意两者几何中心位于同一位置。为了增加散热量保证发动机等部件的正常运行，根据经验风扇与散热器的中心应有一个过渡的间隙，这个距离不小于50mm。为了减小发动机罩和发动机零件之间的摩擦和运行时的振动，两者间距离不小于。（2）发动机的前后位置对于X方向上发动机的位置影响着客车的设计以及使用价值。发动机的重量影响了轴荷分配，发动机的几何尺寸影响了安装位置处的座位的舒适性，空闲位置作为行李存放地方也受到发动机前后位置的影响。在选定发动机的位置时，也必须考虑散热量与零件的安装，不影响发动机的前提下，离合器壳与变速器应保证方便拆卸，在这里要特别注意安装时螺栓与部件的干涉问题。（3）发动机的左右位置为了使底盘受力更加均匀，根据经验发动机曲轴中线与客车中线重合，因此在Y轴方向上，保证发动机安装的位置。3.3 传动系的布置为了方便安装将传动系的主要部件（离合器、变速器）与发动机连为一体，因此根据上述确定的发动机位置，离合器、变速器在底盘布置的位置也就跟着发动机确定下来，无需再单独布置。在总布置图里布置发动机、离合器和变速器这一总成时要注意几个方面：（1）要注意油箱壳底部到后轴的允许的最小跳动值； （2）要注意油箱壳底部到横拉杆之间的距离，必须考虑前轴在竖直方向的跳动值，同时还的注意当制动时，因后簧发生S变形后使得后轴向前方向上出现了转角所允许的距离。尤其注意传动轴和油箱壳底部以及横梁各零件之间允许的距离；（3）要注意风扇和散热器两件之间的位置。为了增加散热风扇到散热器芯体之间需要留有40mm以上的过渡段，同时风扇的中心和散热器芯体的中心应在同一直线上，增加通风量达到散热的效果；（4）发动机的曲轴的中心线和客车底盘的零线（Z轴“0”线），两者之间会出现3左右的夹角。为了减少总成之间传递效率的损耗以及摩擦的损耗，应保证在客车满员时，传动系各部件之间的轴线尽量在一条直线上；（5）要注意客车满员时传动轴与零线之间夹角在不得大于8。可以通过减小该夹角或者使后桥斜一个角度，使传动轴可以等角速旋转；（6）每根传动轴的长度不宜太大，如必须过长时，必须加装支承。3.4 转向装置的布置（1）转向盘的位置转向盘即俗称的方向盘，当驾驶员坐在驾驶位置时，考虑到人体受力使方向盘于水平线有一个角度，同时该角度以增加的驾驶员盲区面积最小为优。方向盘要有足够的操作空间，便于驾驶员的操作，并且不予其他控制装置发生干涉影响操作。图3-2 转向盘与座椅位置关系如图所示，结合各类汽车的使用，以及驾驶员自身的感受，各尺寸如下：取，取，取，取，取。（2）转向器的位置前悬架在客车运行的时候，由于路面的振动钢板弹簧会出现振动，这个时候容易与转向系统出现干涉运动问题发生危险，所以对于转向器应尽量放置在前悬架跳动中心附近。在转向器与转向轴之间用一个万向节，这样转向器安装哎车架上时，有利于方向盘于转向器之间力的传递，方便驾驶员的操作，同时也减少了空间利用的浪费。为减少传动效率的损耗，转向轴与Y方向“0”线（客车中心线）的角度以小于为最佳。各转向操纵杆应在中间位置尽量做成直角，这样可以使其具有高的传动效率。（3）转向器的布置的要求转向系