机械毕业设计（论文）-载重4吨商用车底盘总布置设计【全套图纸】.doc

车辆工程毕业设计（论文） 1 完整设计 目 录 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 I 摘要 II ABSTRACT 第 1 章 绪论.5 第 2 章 汽车形式的选择.7 2.1 轴数驱动形式 .7 2.2 汽车布置形式的选择.8 第 3 章 汽车主要参数的选择.9 3.1 主要尺寸参数的选择.9 3.2 整车质量参数的确定.11 3.3 汽车性能参数的确定.13 第 4 章 底盘各分总成的选择.19 4.1 发动机.19 4.2 离合器.23 4.3 变速器.25 4.4 发动机与离合器变速器的布置.28 4.5 前桥.28 4.6 驱动桥.28 4.7 万向传动装置.29 4.8 车架.30 4.9 悬架系统.30 4.10 转向系统.30 载重 4 吨商用车底盘总布置设计 2 4.11 制动系.31 4.12 车轮及轮胎.31 第 5 章 性能分析.33 5.1 汽车的动力性.33 5.2 汽车的燃油经济性.39 5.3 制动性分析.40 5.4 操纵稳定性分析.40 5.5 平顺性分析.40 5.6 通过性分析.41 第 6 章 总布置图的绘制 6.1 发动机及传动系的绘制.42 6.2 车头驾驶室的布置.43 6.3 动轴的布置.43 6.4 悬架的布置.44 6.5 车架总成外形及横梁的布置.44 6.6 转向系的布置.45 6.7 制动系的布置.46 6.8 排进气系统布置.46 6.9 操纵系统布置.47 6.10 车厢的布置.47 第 7 章 运动校核.49 第 8 章 结论.53 致谢.54 章参考文献.55 车辆工程毕业设计（论文） 3 摘摘 要要 本设计说明书根据需求，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。汽车底盘是汽车的重要组成部分之一，底盘的作用是支承、安装汽车发动 机及各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动， 保证正常行驶。汽车制造的核心技术在于底盘技术，汽车底盘设计和制造水平的不断 提高是货车计税赖以发展进步的基础。本设计通过进行汽车形式的选择，汽车主要参 数选择，底盘总布置主要包括发动机、离合器、变速器等的选择。同时进行了动力性， 燃油经济性等计算。通过计算选择确定了各部分的型号，进行了总布置图的绘制。 关键词关键词：中型货车，底盘总布置，动力性，燃油经济性 载重 4 吨商用车底盘总布置设计 4 ABSTRACT The design specification under the demand , from reality , full considering of the overall vehicle shape to achieve the overall chassis layout optimization. Vehicle chassis is an important part of the car, it can support and installate the engine and its components, format the overall shape of the car and accept the engines driving force, make the vehicle safty. The core technology of passenger. Vechicle manufucturing is chassis technology. This passage is a description of the vehicle chassis layout and the total number of bus performance parameters. Chassis layout including the engine, cluth, transmission,and so on.performance parameters including power, fuel e economy. The design of car through the choice of the form of, car main parameters selection, chassis layout mainly includes the engine, the clutch, the transmission of choice. Simultaneously the dynamic performance and fuel economy calculation, etc. Through the calculation choice to identify various parts of the model, the general arrangement of the draw. KEYWORDS: Medium-sized truck, Chassis layout, Power performance, Fuel economy 车辆工程毕业设计（论文） 5 第第 1 1 章章. . 绪论绪论 汽车性能的优劣不仅取决于组成汽车的各部件的性能，而且在很大程度上取决于 各部件的协调和配合，取决于总体布置；总体设计水平的高低对汽车的设计质量、使 用性能和产品的生命力起决定性的影响。 汽车是一个系统，这是基于汽车只有如下属性而具备组成系统的条件： 汽车是由多个要素（子系统及连接零件）组成的整体，每个要素对整体的 行为有影响； 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。 由此，汽车具备系统的属性，对环境表现出整体性、一辆子系统属性匹配协调的 汽车所具备的功能大于组成它的各子系统功能纯粹的、简单的总和、反之，如果子系 统的属性因无序而相互干扰，即便是个体性能优良的子系统，其功能也会因相互扼制 而抵消，功率循环、轴转向等就是这样的典型例子。 系统论所揭示的系统整体性和系统功能的等级性必然会映射到设计任务中来、用 整体性来解释汽车设计的终极目标是整车性能的综合优化，道理是十分显然的、汽车 设计任务的等级形态表现为：上位设计任务是确定下位设计任务要实现的目标，下位 设计是实现上位设计功能的手段、上、下位体系可从总体设计逐级分至零件设计，总 体设计无疑处于这种体系的最上位，设计子系统的全部活动必须在总体设计构建的框 架内进行、子系统设计固然重要，但统揽全局、设计子系统组合和相互作用体系规则 的总体设计对汽车的性能和质量的影响更加广泛、更为深刻。 载重 4 吨商用车底盘总布置设计 6 1.11.1 整车总布置设计的任务整车总布置设计的任务 (1)从技术先进性、生产合理性和使用要求出发，正确选择性能指标、质量和主 要尺寸参数，提出总体设计方案，为各部件设计提供整车参数和设计要求； (2)对各部件进行合理布置和运动校核； (3)对整车性能进行计算和控制，保证汽车主要性能指标实现； (4)协调好整车与总成之间的匹配关系，配合总成完成布置设计，使整车的性能、 可靠性达到设计要求。 1.2 设计原则、目标设计原则、目标 （1） 汽车的选型应根据汽车型谱、市场需求、产品的技术发展趋势和企业的产 品发展规划进行。 （2）选型应在对同类型产品进行深入的市场调查、使用调查、生产工艺调查、 样车结构分析与性能分析及全面的技术、进行分析的基础上进行 （3）应从已有的基础出发，对原有车型和引进的样车进行分析比较，继承优点， 消除缺陷，采用已有且成熟可靠的先进技术与结构，开发新车型。 （4）涉及应遵守有关标准、规范、法规、法律，不得侵犯他人专利。 （5）力求零件标准化、部件通用化、产品系列化。 1.31.3 汽车设计过程汽车设计过程 (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 等主导思想提出整车设想，即概念设计（concept design）或构思设计。 (3)绘制总布置草图，确定整车主要尺寸、质量参数与性能以及各总成的基本形 式。 (4)车身造型设计及绘制车身布置图：绘制不同外形、不同色彩的车身外形图； 制作相应的造型的 1：5 整车模型；从中选优后，再制作 1：5 或 1：1 的精确模型。 (5)编写设计任务书； (6)汽车总布置设计； (7)总成设计； 车辆工程毕业设计（论文） 7 (8)试制、试验、定型。 第第 2 2 章章. .整车的选型整车的选型 根据设计原则，目标和用户的需求特点，整车设计人员要提出被开发车型的整车 型式方案，主要包括以下几部分： (1)发动机的种类和型式； (2)轴数和驱动型式； (3)车头和驾驶室的型式及与发动机、前轴(轮)的位置关系； (4)轮胎的选择。 2.12.1 汽车的轴数和驱动型式汽车的轴数和驱动型式 不同类型的汽车有不同的轴数和驱动型式，这主要根据使用条件、用途、工厂的 生产条件、制造成本及公路的轴荷限值等因素进行选择。 汽车的轴数是根据车辆的用途，总质量，使用条件，公路车辆法规和轮胎负荷能 力来确定的。根据有关部门规定，公路允许车辆的单后轴负荷为 130kN，双后轴负荷 为 240kN。双轴汽车前后轴总负荷一般不大于 190kN。当汽车的总质量不大于 19t 时， 一般采用两轴式；当汽车的总质量大于 19t 小于 26t 时，一般采用三轴式；当汽车的 总质量超过 26t 时，一般采用四轴式。 根据以上要求，本车为两轴式。 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，以致于超过公路、桥梁所规定的承载限值 (公路允许单轴负荷为 13t，双后轴负荷为 24t)。为解决此矛盾，一般采用增加汽车 载重 4 吨商用车底盘总布置设计 8 轴数的办法来减少单轴的负荷，如从 42 变成 62、64、84，如果想增加驱动 能力，提高越野通过性能，可以采用 44、66、88 等增加前驱动型式的结构， 同时也可提高载重量。 根据设计要求，本次设计的中型货车所选的驱动形式为 42（后轮为双后轮）的 布置形式。 2.22.2 汽车布置形式和车头驾驶室的型式汽车布置形式和车头驾驶室的型式 汽车的布置形式是指动力装置、驱动桥、上装部分和车身（或驾驶室）的相互关 系和布置特点而言。汽车的使用性能除了取决于整车和总成的有关参数以外，其布置 形式对使用性能也有重要影响。根据客车发动机和驱动桥二者的不同位置关系，其布 置形式主要有三种：1、发动机前置后驱动（FR） 。2、发动机后置后驱动（RR） 。3、 发动机中置后驱动（MR） 。三种布置形式均有各自的优缺点。 车头、驾驶室的型式是汽车的最主要的型式之一。其选择主要决定于用户的要求、 安全性、维修保养的方便性和生产条件等因素。车头的型式如长头、平头、凸头等都 各有其优缺点。车头、驾驶室与发动机，前轴(前轮胎)的布置位置，也可组成不同的 布置结构，形成不同风格的整车外形，使轴荷分配、轴距、转弯直径等发生变化。对 使用、性能也有一定的影响。 综合以上结论，本次设计的最佳的驱动型式是发动机前置后轮驱动、所选的车头 为平头式结构。 图 2.1 驾驶室与发动机，前轴(前轮胎)的布置位置 车辆工程毕业设计（论文） 9 第第 3 3 章章. .汽车主要参数的选择汽车主要参数的选择 总布置设计人员应初步确定以下各种参数，作为整车和总成的原始数据和工作目 标。在整车的方案(车头、驾驶室的型式、发动机的种类，整车初步的外廓尺寸、主 要布置参数和布置草图)初步确定之后，整车设计人员通过图面工作和计算、初步确 定如下目标参数： (1) 汽车主要尺寸参数 (2) 汽车质量参数 (3) 主要性能参数 (4) 汽车的机动性参数 (5) 估算发动机的最大功率、最大扭矩及其对应的转速。 (6) 变速器的头档速比和档位数，和驱动桥的主减速比。 3.13.1 主要尺寸参数的选择主要尺寸参数的选择 3.1.13.1.1 外廓尺寸的确定外廓尺寸的确定 汽车的外廓尺寸包括总长、总宽、总高。它们根据汽车的类型、用途、承载量、 道路条件、结构选型与布置以及有关标准、法规限制等因素来确定。在满足使用要求 的前提下应该力求减小汽车的外廓尺寸，以减小汽车质量，降低制造成本，提高汽车 的动力性、经济性和机动性。GB1589-79 对汽车外廓尺寸界限作了规定，限制尺寸为： 载重 4 吨商用车底盘总布置设计 10 总高不大于 4 米，总宽（不包括后视镜）不大于 2.5 米，总长：货车及越野车不大于 12 米。参考同类车型，初步选定：总长=9000mm，总宽=2800mm，总高=3200mm。 汽车的主要尺寸参数图 3.1.2.3.1.2.轴距轴距 L L 的选择的选择 轴距的选择要考虑它对整车其他尺寸参数、质量参数和使用性能的影响。轴 距短一些，汽车总长、质量、最小转弯半径和纵向通过半径就小一些。但轴距过 短也会带来一系列问题，例如车厢长度不足或后悬过长；汽车行驶时其纵向角振 动过大；汽车加速、制动或上坡时轴荷转移过大而导致其制动性和操纵稳定性变 坏；万向节传动的夹角过大等。因此，在选择轴距时应综合考虑对有关方面的影 响。当然，在满足所设计汽车的车厢尺寸、轴荷分配、主要性能和整体布置等要 求的前提下，将轴距设计得短一些为好。 参考同类型汽车，本设计初选轴距 L=4800mm. 3.1.33.1.3 前后轮距前后轮距 B1B1、B2B2 的选择的选择 汽车轮距对汽车的总宽、总质量、横向稳定性和机动性都有较大的影响。轮距愈 大，则悬架的角刚度愈大，汽车的横向稳定性愈好，车厢内横向空间也愈大。但轮距 车辆工程毕业设计（论文） 11 也不宜过大，否则，会使汽车的总宽和总质量过大。轮距必须与汽车的总宽相适应。 理论上前轮距大于后轮距的好处是:当汽车高速过弯时外侧前轮受力最大,其前轮轮距 越宽过弯侧倾的力距越小,所以轮距普遍大于后轮距.后轮距完全可以大于前轮距,这样 一来汽车高速直线行驶稳定性增加,比如说国前后轮距分别为 1495mm 和 1520mm.雨 燕前后轮距分别为 1 470 mm 和 1 480 mm.还有标志 307 前后轮距相同为 1699MM 轴 距和轮距没有固定比例,轴距大转弯半径就大,弯道性能就不好,但车内空间会增大,舒适 性会提高.马自达 6 是 B 级车,轴距应为两米七,可为了追求性能减短了轴距(2640 毫米), 宝马车也是如此。 初步选定轮距为 B1=1970 B2=1855. 3.1.43.1.4 前悬前悬 LFLF、后悬、后悬 LRLR 的选择的选择 前悬处要布置发动机、水箱、风扇、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及布置密切相关。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。汽车的后悬长度主要与货厢长度、轴距及轴荷分配有关。 后悬也不宜过长，以免使汽车的离去角过小而引起上下坡时刮地，同时转弯也不灵活。 城市大客车的后悬一般不大于其轴距的 60，其长度不大于 3.5m。轻型及以上的载 货汽车的后悬一般为 1.22.2m。长轴距、特长货厢的汽车，其后悬可长达约 2.6m。 参考同类型车辆，初选前悬 LF=1800 后悬 LR=2400。 3.23.2 整车质量参数估算整车质量参数估算 3.2.13.2.1 汽车的整备质量汽车的整备质量 0 m 汽车的整备质量是指汽车在加满燃料、润滑油、工作油液（例如制动液等）及发 动机冷却水和装备（随车工具及备胎等）齐全后但未载人、货时的质量。它是一个重 要的设计指标。由于在设计方法、产品材料、制造工艺以及道路状况等方面的不断完 善，汽车的整备质量这一设计指标有不断减小的趋势。整车整备质量在设计阶段需要 估算确定，早日常工作中，收集大量同类型汽车各总成和整车的有关质量数据，综合 各部分的结构特点，工艺水平等初步估算各总成、部件的质量，再累积构成整车整备 质量。 载重 4 吨商用车底盘总布置设计 12 参考同类型汽车，初步选登整备质量=4870kg。 0 m 3.2.23.2.2 汽车的装载质量汽车的装载质量 G m 商用货车装载质量的确定，首先要与企业商品规划相符合，其次要考虑到汽车的 用途和使用条件。原则上，货流大、运距长应采用大吨位货车以降低运输成本，提高 效率；对货源变化频繁、运距短的市内运输车辆，宜采用中小吨位货车比较经济。 本次设计给定装载质量=4t G m 3.2.33.2.3 汽车总质量汽车总质量 a m = =+n65kg=9065kg a m 0 m G m -n 为座位数 参考同类型汽车 n=3. 3.2.43.2.4 货车的质量系数货车的质量系数 汽车的整备质量利用系数 m0是汽车的装载量 mG与整备质量 m0之比，即 =0.82 0 0 m mG m 它表明单位汽车整备质量所承受的汽车装载质量。显然，此系数越大表明该车型的材 料利用率越高和设计与工艺水平越高。因此，设计新车型时在保证汽车零部件的强度、 刚度及可靠性与寿命的前提下，应力求减轻其质量，增大这一系数值。 各类汽车的整备质量利用系数 汽车类型 m0 备注 轻型0.81.1 中型1.21.35载货汽车 重型1.31.7 柴油车为 0.81.0 MG45t 1.31.7 3.2.53.2.5 轴荷分配轴荷分配 汽车的轴荷分配是汽车的重要质量参数，它对汽车的牵引性、通过性、制动性、 车辆工程毕业设计（论文） 13 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。因此，在总体 设计时应根据汽车的布置型式、使用条件及性能要求合理地选定其轴荷分配。汽车的 布置型式对轴荷分配影响较大，例如对载货汽车而言，长头车满载时的前轴负荷分配 多在 28上下，而平头车多在 3335。对轿车而言，前置发动机前轮驱动的轿 车满载时的前轴负荷最好在 55以上，以保证爬坡时有足够的附着力；前置发动机后 轮驱动的轿车满载时的后轴负荷一般不大于 52；后置发动机后轮驱动的轿车满载时 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。 本设计中的轴荷分配为：前轴 2720kg 后轴 6345kg。 3.33.3 主要性能参数的选择主要性能参数的选择 3.3.13.3.1 动力性参数动力性参数 汽车的动力性参数主要有直接档和 I 档最大动力因数、最高车速、加速时间、汽 车的比功率和比转矩等。 （1 1）直接档动力因数）直接档动力因数 D D0max 0max D0max的选择主要是根据对汽车加速性与燃料经济性的要求，以及汽车类型、用途 和道路条件而异。轿车的 D0max随发动机排量的增大而增大。中、高级轿车对加速性要 求高，故 D0max值较大。微型和普通级轿车为了节省燃料，D0max值较小。载货汽车的 D0max值是随汽车总质量的增大而逐渐减小的，但也有个限度。微型货车的 D0max值较大， 轻型货车次之，因为它们不会拖带挂车，而且对平均车速和加速性能的要求也较高。 中、重型货车的 D0max多在 0.040.07 范围内。对中、重型货车选择 D0max时的要求是： 拖带挂车后仍能以直接档在具有 3坡度的公路上行驶。 初步选取 D0max =0.05. （2 2）档动力因数档动力因数 D DImax Imax I 档最大动力因数 DImax直接影响汽车的最大爬坡能力和通过困难路段的能力以及 起步并连续换档时的加速能力。它和汽车总质量的关系不明显而主要取决于所要求的 最大爬坡度和附着条件。对于公路用车，DImax多在 0.300.38。中级及以上的轿车， 其 DImax值的上限可高达 0.5，以便获得必要的最低车速和较强的加速能力。矿用自卸 汽车(装载量为 6.5t 以下)的 DImax值多在 0.300.46，当采用液力机械传动时，由于汽 载重 4 吨商用车底盘总布置设计 14 车起步后动力因数下降较快，为保证有足够的爬坡速度和加速能力，DImax值还应取大 一些。军用越野汽车的爬坡能力要求高达 6075，故其 DImax值多选择在 0.63 以 上。 初步选取 DImax=0.30 （3 3）最高车速最高车速 V Vmax max 随着汽车性能特别是主被动安全性能的提高以及各国公路路面的改善提高速公路 的发展，汽车的最高车速普遍有所提高。选择时应考虑汽车的类型、用途、道路条件、 具备的安全条件和发动机功率的大小等，并以汽车行驶的功率平衡为依据来确定。 本次设计的最大速度为 90Km/h。 （4 4）汽车的比功率和比转矩汽车的比功率和比转矩 这两个参数分别表示发动机最大功率和最大转矩与汽车总质量之比。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。 为了保证载货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。 我国标准 GB725897 中规定，对公路用的机动车辆其比功率的最小值不能低于 4.8kWt。农用运输车不低于 4kWt。 这两个参数分别表示发动机最大功率和最大转矩与汽车总质量之比。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牵引能力。 汽车动力性参数范围见下表： 汽车动力性参数 汽车类别最高车速 maxa v 1 ()km h 比功率 1 () b p kw t 比转矩 1 () b T N m t 1.0V 110150306050110 1.01.6V120170356580110 1.62.5V130190407090130 2.54.0V1402305080120140 乘 用 车 发动机排 量/VL 4.0V 16028060110100180 车辆工程毕业设计（论文） 15 1.8 a m 16283044 1.86.0 a m 80135 15253844 6.014.0 a m10203347 货 车 最大总质 量/ a mt 14.0 a m 75120 6202950 3.5 a L 85120 3.57.0 a L100160 7.010.0 a L95140 客 车 车辆总长 / a Lm 10.0 a L 85120 本次设计初步选定比功率 10kw/t,比转矩 40n*m/t. （5 5）汽车的加速时间）汽车的加速时间 汽车由起步并换档加速到一定车速 Va的时间，称为“0Va的换档加速时间”； 而在直接档下由车速为 20kmh 加速到某一车速 Va (kmh)的时间，称为20Va的 直接档加速时间”，它们均为衡量汽车加速性能和动力性能的重要指标。轿车常用 “0100kmh”或“080kmh”的换档加速时间来评价。中、高级轿车的 0 100kmh 的换档加速时间约为 815s；普通级轿车为 1225s。也可采用 0 80kmh 的换档加速时间来衡量其加速性能。载货汽车常用 060kmh 的换档加速 时间或在直接档下由 20kmh 加速到某一车速的时间来评价。装载量 22.5t 的轻型 载货汽车的 060kmh 的换档加速时间多在 0.530s；重型货车的 050kmh 的 换档加速时间为 4060s。城市大客车和旅游用大客车的 070kmh 的换档加速时 间多在 3365s。国外也有用起步并换档加速行驶到某一距离(例如 0400m，0 500m，01000m)所花费的时间来衡量汽车的加速性能的。 3.3.23.3.2 燃料经济性参数燃料经济性参数 汽车在良好的水平硬路面上以直接档满载等速行驶 100 km 时的最低燃料消耗量 Q(L100km)，称为汽车的“百公里最低燃料消耗量”，是汽车的燃料经济性常用的 评价指标。它也是满载的汽车在良好的硬路面上用直接档以经济车速等速行驶时的百 公里耗油量。 载重 4 吨商用车底盘总布置设计 16 单位汽车总质量的百公里最低燃料消耗量，又称为汽车的“单位燃料消耗量” (L(100kmt)。在新车设计时，其燃料经济性可参考总质量相近的同类车型的百 公里耗油量或单位燃料消耗量来估算。下表为载货汽车的单位燃料消耗量的统计值范 围。轿车的单位燃料消耗量为 7.510.5L(100kmt)。国标 GB435284 和 GB 435384 分别给出了载货汽车和载客汽车运行燃料消耗量。 载货汽车的单位燃料消耗量 汽车总质量 (t)汽油机柴油机 122.502.601.431.53 3.3.33.3.3 汽车的最小转弯直径汽车的最小转弯直径 转弯直径直接影响汽车的机动性。转弯直径越小，汽车通过狭窄弯曲地带或绕 开不可越过的障碍物的能力就越强，就越灵活。转弯直径与汽车的轴距、轮距及转 向轮的极限转角直接有关。轴距、轮距越大，转弯直径也越大；转向轮的极限转角 越大，转弯直径就越小。 本次设计取最小转弯直径 8m。 3.3.43.3.4 操作稳定性参数操作稳定性参数 与总体设计关系密切且应在设计中当作设计指标予以控制的操纵稳定性参数参数 有： (1) 转向特性参数； 由于轮胎的侧偏使前、后轴产生相应的侧偏角。其角度差为正、负、零时 使汽车分别获得 “不足转向”、“过度转向”和“中性转向”等特性。为了保证 良好的操纵稳定性，希望得到不足转向特性。通常用汽车以0.4g 的向心加速度 作定圆等速行驶时前、后轴的侧偏角之差作为评价转向特性的参数，希望它是一 个较小的正角度值，例如轿车以13 为宜。 (2)车身侧倾角； 汽车以 0.4g 的向心加速度作匀速圆周运动时的车身侧倾角应在 3之内，在大不 超过 7。 车辆工程毕业设计（论文） 17 (3)制动点头角； 汽车以 0.4g 的减速度制动时的车身点头角应不大于 1.5。 3.3.53.3.5 行驶平顺性参数行驶平顺性参数 行驶平顺性通常用车身振动参数来评价。在总体设计时，通常应给出前后悬架的 偏频或静挠度、动挠度以及车身振动加速度等参数值作为设计要求。 前、后悬架的偏频与应接近且应使略高于，以免发生较大的车身纵向 1 n 2 n 2 n 1 n 角振动。但微型轿车因轴距短使后排座接近后轮，为了改善其后座的舒适性，可以将 后悬架设计的软一些而使，下表为各类汽车的偏频和静、动挠度值的一般范围。 12 nn 对于舒适性要求高的汽车偏频值取低限。对于前、后悬架的静挠度值和的匹配， 1c f 2c f 推荐取；而对于货车考虑到前、后轴荷的差别和避免驾驶员疲劳， 12 )9 . 08 . 0( cc ff 则前、后静挠度值之比要更大些。 满载偏频HzHzn/ 满载静撓度 cmfc/ 满载动撓度 cmfd/ 车型 前悬架 1 n 后悬架 1 n 前悬架 1c f 后悬架 2c f 前悬架 1d f 后悬架 2d f 普通级、中级 1.021 .44 1.181 .58 122410188111014 轿 车 高级 0.911 .12 0.981 .29 203015268111014 客车1.291.8971558 载货汽车 1.512 .04 1.672 .23 611596968 越野汽车1.3912.041224713 3.3.63.3.6 制动性参数制动性参数 常以制动距离、制动减速度和制动踏板力作为汽车制动性能的主要设计指标和 载重 4 吨商用车底盘总布置设计 18 评价参数。制动距离是指在良好的试验 跑道上和规定的车速下，紧急制动时由 踩 制动踏板起到完全停车的距离。我国通 常以车速为 30kmh 和 50kmh 的最小制 动距离来评比不同车型的制动效能。对 于紧急制动时踏板力，货车要求不大于 700N；轿车要求不大于 500N。设计中在制订制动性能标准时还应适应有关安全性 的国家标准、法规等对汽车制动效能的要求。 本次设计，暂取。 t s10m 3.3.73.3.7 通过性参数通过性参数 汽车类型最小离地间 隙(m) 接近角()离去角()总线通过半 径(m) 微型、普通 级 0.120.1835轿车 中级、中高 级、高级 0.130.20 20301523 58 轻型0.180.22820客车 中型、大型0.240.29 1240 92059 轻型0.180.2224货车 中型、重型0.220.30 25602545 47 矿用自卸汽车0.32 越野汽车0.260.37366035481.93.6 最小离地间隙的在选定前后桥后确定为。接近角 30，离去角 20。 车辆工程毕业设计（论文） 19 第第 4 4 章章. .底盘各总成的选择底盘各总成的选择 4.14.1 发动机发动机 4.14.11 1 发动机基本形式的选择发动机基本形式的选择 至今世界上绝大多数的汽车都是采用往复活塞式内燃机，其中绝大多数的轿车采 用汽油机，而几乎全部的重型货车、绝大多数的中型货车和相当一部分轻型货车则采 用柴油机。近二三十年来在极少数汽车上采用了转子发动机、燃气轮机、高能蓄电池 和电动机等动力装置。为消除污染以蓄电池为能源的电动汽车受到各国的重视，列为 发展方向并在加紧研制中。但从目前的情况来看，在相当长的时期内，往复式内燃机 仍将是汽车发动机的主要型式。因此，这里仅就汽车内燃机的选型问题进行讨论。 在汽车发动机基本型式的选择中首先应确定的是采用汽油机还是柴油机，其次是 气缸的排列型式和发动机的冷却方式。 就世界范围而言，大型汽车的发动机已经柴油化，中型汽车也多采用柴油机，轻 型载货汽车采用柴油机的也不少，甚至欧洲已将小型高速柴油机用到某些轿车上。与 汽油机相比，柴油机具有油耗低、燃料经济性好、无点火系统，故障少、工作更可靠， 载重 4 吨商用车底盘总布置设计 20 耐久性好、寿命长，排气污染较低和防火安全性好等优点。但一般柴油机的振动及噪 声较大，轮廓尺寸及质量较大，造价较高，起动较困难并易冒黑烟。近年来，由于柴 油机在产品设计和制造工艺方面的不断完善，其上述缺点已得到较好的克服。较大马 力、高转速、低噪声、小型化且运转平稳的柴油机的研制开发成功，使装柴油机的轻 型汽车日益增多，在轿车上的装用也取得成功。但预计在今后相当长的一段时期内， 考虑到燃料使用的平衡及汽油机的转速高、升功率高、转矩适应性较好、轮廓尺寸及 质量较小、便于布置、振动及噪声较低和适于高速车辆等特点，绝大多数的轿车和小 型车辆仍将采用汽油机，而装载量 6t 以上的汽车将全部装用柴油机，装载量 25t 的部分轻型和中型汽车则采取两种发动机均可安装而由用户选择的方式为宜。 按气缸排列型式，发动机又有直列、水平对置和 V 型等区别。直列式的结构简单、 维修方便、造价低廉、工作可靠、宽度小、易布置，因而在中型及以下的货车上和排 量不大的轿车上得到了广泛应用。4L 以下的汽油机多采用直列式，但对大排量的直列 发动机而言，不是缸径过大，就是缸数过多，使发动机过长和过高，质量也过大。因 此，在中高级以上的轿车、重型载货汽车和重型越野汽车上，采用 V 型发动机的日益 增多。V 型发动机相对于直列式有许多优点，其长度显著缩短(约 2530)，高度 降低，质量减小约 2030；曲轴箱及曲轴的刚度增大；易于设计尺寸紧凑的高转 速、大功率发动机且易于系列化，如 V6，V8，V1O 及 V12 等，而直列式通常到 6 缸， 最多 8 缸。对于长度受到限制的车辆来说，由于 V 型发动机的长度短，适宜于这类车 辆的总体布置，但由于其宽度大，故在乎头车上布置困难。V 型发动机的造价高，故 在应用中受到限制，多用于排量在 6L 以上和缸径大于 150mm 的汽油机和 12L 以上的 柴油机。水平对置式发动机的高度低且易于平衡，水平对置双缸发动机在微型汽车上 得到应用。 按冷却方式，发动机又有水冷式和风冷式之分。水冷发动机冷却均匀可靠，散热 好，气缸变形小，缸盖、活塞等主要零件的热负荷较低，可靠性高；能很好地适应大 功率发动机的冷却要求；发动机增压后也易于采取措施(加大水箱、增加泵量)加强散 热；噪声小；车内供暖易解决。因此，绝大多数的汽车都采用了水冷发动机。但其冷 却性能受气温影响显著，设计时应考虑避免高温天气出现发动机过热的问题。风冷发 动机的冷却系统简单，维修简便；对于在沙漠和缺水地区及炎热、酷寒地区使用的适 应性好，不会产生发动机过热和冻结等故障；还可省去消耗铜材的水箱。但大缸径的 风冷发动机的冷却不够均匀；缸盖等有关零件的热负荷高，可靠性不及水冷式的；噪 车辆工程毕业设计（论文） 21 声大；油耗较高，故仅在安装小排量发动机的微型汽车上得到应用，在其他类型的汽 车上应用不多。大型风冷发动机虽也能达到较高的性能指标，但需采用较多的结构、 工艺措施，造价较高。 4.1.24.1.2 主要性能指标选择主要性能指标选择 4.1.34.1.3 发动机最大功率发动机最大功率 P Pe e max max及其相应转速 及其相应转速 n np p 发动机功率愈大则汽车的动力性愈好，但功率过大会使发动机功率利用率降低， 燃料经济性下降，动力传动系的质量也要加大。因此，应合理地选择发动机功率。 设计初可参考同类型、同级别且动力性相近的汽车的比功率进行 Pe max的估算或 选取。Pe man亦可根据所要求的最高车速 Ue max。 按下式计算出: 3 maxmaxmax 761403600 1 V AC V gfm P Da T e 式中：_发动机最大功率，kW： maxe P 传动系的传动效率，对单级主减速器驱动桥的汽车取0.9； T T 汽车总质量，kg； a m _重力加速度，ms2；g _滚动阻力系数，对载货汽车取 0.02，对矿用自卸汽车取 0.03，对轿车等f 高速车辆需考虑车速影响并取0.0165+0.0001(Va-50)；f _最高车速，kmh； max V CD空气阻力系数，轿车取 0.40.6，客车取 0.60.7，货车取 0.81.0 A_汽车正面投影面积，若无测量数据，可按前轮距 B1、汽车总高 H、汽 车总宽 B 等尺寸近似计算： 对轿车 A0.78BH， 对载货汽车 AB1 H。 初步选定最高车速；=90km/h 总质量=9065kg；重力加速度 g= 9.8m/s2; max V a m 滚动阻力系数 f： 载重 4 吨商用车底盘总布置设计 22 当 Va50Km/h 时,f=0.0165 Va50Km/h 时, f=0.016510.01(Va50) 代入已知数据得：f=0.01651+0.01(90-50)=0.0231 迎风面积：AB1 H 式中:H汽车的总高(m) 前轮距（m） 1 B A=1.97*3.2=5.76m*m 代入各数值=105.998kw=106kw 3 maxmaxmax 761403600 1 V AC V gfm P Da T e 按上式求出的 Pe max应为发动机在装有全部附件下测定时得到的大有效功率或净 输出功率，它比一般发动机外特性的最大功率值低 1220。 近年来，随着车速的提高，发动机转速也在不断地提高。同时，提高发动机转速 也是提高其功率、减小其质量的有效措施。但提高转速会使活塞的平均速度加快及热 负荷增高、曲柄连杆机构的惯性力增大而加剧磨损，导致寿命下降，并加大振动和噪 声。因此，发动机转速的提高也有一定的限度。当前，轿车汽油机的， 大多为 p n 40006000rmin；轻型货车汽油机的 大多为 38005000rmin；中型货车汽油 p n 机的多为 32004400rmin；其柴油机的多为 22003400rmin；重型货车柴 p n p 油机的多为 18002600rmin；轿车和轻型客车、轻型货车用的小型高速柴油机 p n 的多为 32004200rmin。应根据汽车与发动机的类型、最高车速、最大功率、 p n 选用的活塞平均速度 Cm、活塞冲程 s、缸径、缸数、工艺水平等因素来合理的确定 p n (Cms30，单位为 ms)。 p 选定发动机型号为 YC6J220-40，其主要性能指标如表所示： YC6J220-40 发动机性能指标 发动机型号YC6J220-40 燃料类型柴油 型式立式、直列、水冷、四冲程、直喷 车辆工程毕业设计（论文） 23 最大功率转速kw/（r/min）162/2500 最大扭矩转速 N.m/(r/min)800/1200-1700 排量（L） 6.5 全负荷最低燃油耗(g/kW.h)200 噪声（ISO 3744）dB(A)95 排放(TAS)国 适配车型 货车 4.1.44.1.4 发动机最大转矩发动机最大转矩 T Te e max max及其相应转速 及其相应转速 n nm m 当发动机最大功率和其相应转速确定后，可用下式确定发动机的最大扭矩。 pn Pe Te max 7019max 式中：发动机最大扭矩，Nm；maxTe 扭矩适应性系数； 即；一般汽油机，柴油机；值的大小， Tp Temax 35 . 1 2 . 125 . 1 1 . 1 标志着行驶阻力增加时，发动机沿外特性曲线自动增加扭矩的能力。的大小可参考 同类样机的数值进行选取。 为最大功率点的扭矩，Nm；Tp 最大功率点转速，rmin。pn 在选取发动机最大扭矩点的转速时，一般希望该转速与最大功率点的转速有 M n 一定的比例关系，即保证（转速适应性系数）在 1.42.0 之间，如果取得 Mp nn / M n 过高，会使的比值变小，若小于 1.4，会使直接档的稳定车速偏高，造成在市 Mp nn / 区内行驶、转弯等情况下增加换挡次数。所以希望不要太高。 M n 载重 4 吨商用车底盘总布置设计 24 4.24.2 离合器离合器 4.24.21 1 离合器的离合器的功用功用 离合器位于传动系的始端，用来接合和分离发动机与传动系，以保证汽车起步时 将发动机与传动系平顺接合，使汽车平稳起步；当变速器换档时能迅速、彻底地将发 动机与传动系分离以减少有级变速器的齿轮冲击以便于换档。当传