HGC1050轻型商用车总体设计
74页 40000字数+说明书+任务书+开题报告+4张CAD图纸
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目 录
摘要Ⅰ
AbstractⅡ
第 1 章 绪论1
1.1 立题的背景及意义1
1.2 国内外研究概况2
1.2.1概况简述2
1.2.2概况分析4
1.3 研究内容及方法5
1.4研究技术路线5
第 2 章 总布置设计的准备6
2.1市场调研6
2.2样车分析7
2.3制定设计目标7
2.4货车主要“目标参数”的初步确定7
2.5几个主要“目标参数”的确定8
2.6发动机最大功率及转速8
2.7发动机最大扭矩及其转速10
2.8传动系速比的选择10
2.8.1最小传动比的选择11
2.8.2最大传动比的选择12
2.8.3变速器档位数的选择13
2.9本章小结14
第 3 章 汽车主要参数的选择15
3.1 主要尺寸参数的选择15
3.3.2 燃料经济性参数23
3.3.3 机动性参数23
3.3.4 操纵稳定性参数24
3.3.5 行驶平顺性参数24
3.3.6 制动性参数24
3.3.7 通过性参数25
3.4本章小结26
第 4 章 整车型式的选择27
4.1 发动机的种类和型式27
4.2 离合器的初步选型28
4.3 变速器的选型28
4.4 传动轴的选型29
4.5 驱动桥选型29
4.5.1驱动桥结构形式和布置形式的选择29
4.5.2主减速器结构形式选择30
4.5.3驱动桥的选型30
4.6 驾驶室的型式30
4.7 轮胎的选型31
4.8 汽车的轴数和驱动形式32
4.9 车头、驾驶室的型式33
4.10本章小结33
第 5 章 整车性能的计算35
5.1 汽车动力性能计算35
5.1.1汽车驱动力和行驶阻力35
5.1.2汽车加速性能计算36
5.2 汽车经济性计算40
5.3 本章小结41
第 6 章 商用车总布置图绘制42
6.1 整车布置的基准线42
6.1.1车架上平面线42
6.1.2前轮中心线42
6.1.3汽车中心线42
6.1.4地面线43
6.1.5前轮铅垂线43
6.2 总布置图绘制的基本原则44
6.3 车身总布置设计45
6.4 发动机总布置设计45
6.5 转向节、车轮总成与前制动器总成的布置设计46
6.6 发动机及传动系的布置46
6.7 驾驶室的布置48
6.7.1驾驶室布置及要求48
6.7.2驾驶区尺寸布置及建模要求48
6.7.3仪表板总布置设计48
6.7.4灯具布置48
6.7.5布置建模要求49
6.8 悬架布置49
6.8.1转向系统布置方案49
6.8.2悬架布置与设计硬点获取49
6.8.3悬架尺寸布置及建模要求49
6.9 车架总成外形及其横梁的布置50
6.10 转向系的布置50
6.10.1转向系统形式50
6.10.2转向系统匹配51
6.10.3转向系统尺寸布置及建模要求51
6.11 制动系的布置51
6.11.1制动系统布置和匹配51
6.11.2制动系统尺寸布置及建模要求51
6.12进、排气系统的布置53
6.13 操纵系统的布置53
6.14 本章小结54
第 7 章 运动校核55
7.1 轮胎运动校核55
7.2 转向传动装置与悬架共同工作校核57
7.3 传动轴跳动校核58
7.4 本章小结60
第 8 章 主要总成尺寸概述61
8.1 整车设计基准61
8.2 总体设计方案及主要尺寸61
8.2.1整车总体技术尺寸61
8.2.2动力传动系统布置方案级设计尺寸61
8.2.3动力传动系统附件布置及尺寸63
8.3 底盘系统布置方案及主要尺寸63
8.3.1悬架车轮系统63
8.3.2转向系统64
8.3.3制动系统65
8.3.4电气的布置方案及主要尺寸65
8.3.5空调系统66
8.3.6附件66
8.4 本章小结67
结论68
参考文献69
致谢70
摘 要
汽车设计工作基本可分为三个阶段，不同阶段要解决的主要问题也不一样。整车的总体设计主要解决社会雪球转化为汽车性能的问题，可认为是第一阶段；其次是汽车各子系统和总成的设计，主要解决汽车的功能和布置问题，可认为是第二阶段；最后是零部件的设计开发，主要解决强度、寿命和生产技术的问题，可认为是第三阶段。
本课题所研究的内容是5吨轻型货车的总体设计，也就是整车总布置。工作主要是解决社会需要转化为汽车性能的问题，也就是汽车设计的第一阶段。细分下来包括汽车形式的选择、汽车主要参数的选择、汽车主要总成部件的选择、动力性计算、燃油经济性计算、汽车主要总成部件的布置、运动校核以及总布置图的绘制。
本设计的目的是在满足工况要求的动力性能基础上，尽量实现提高燃油经济性和降低排放。
文中对于如何进行汽车总布置设计进行了说明。
关键词: CA1050； 汽车总体设计；总布置；动力性计算；燃油经济性计算
ABSTRACT
Automotive design work can be divided into three stages basically .Resolving main problem is different during the different stages. First stage: overall design is to resolve that social demand be converted into the problem of capability of car. Second stage: design of each subsystem and assembly resolve function and layout of car. Third stage: parts design resolves the problem of strength, life and production technology.
This paper presents the overall design of 5t light truck. It resolves that social demand be converted into the problem of capability of car. It is the first stage. It includes the choice of auto form, main parameters, and main assembly parts, calculation of power , fuel economy and braking performance, layout of auto main assembly parts, sports check and drawing general arrangement.
The content of design is to meet dynamic performance of working condition’ demand and try to increase fuel economy and decrease emission.
This paper presents auto overall design.
Key words: GHC1050; Auto overall design; General arrangement; Performance caculations; Calculations of fuel economy
第1章 绪 论
立题的背景及意义
汽车是重要的现代交通运输工具，汽车工业已成我国的支柱产业。汽车工业的规模及其产品的质量已成为衡量一个国家技术水平的重要标志之一。
我国汽车工业今后的发展方向，着重在于提升行业的集中度，提升自主品牌的市场地位；通过兼并重组，形成两至三家产销规模超过200万辆的大型企业集团，培育四至五家产销规模超过100万辆的汽车企业集团，产销规模占市场份额90%以上的汽车企业集团数量由目前的14家减少到10家以内。同时，支持汽车企业通过兼并重组整合产品资源，开发新产品，鼓励汽车企业联合开发制造；提升自主品牌乘用车国内市场份额至40%以上，其中轿车达到30%，自主品牌汽车出口占销量的比例约为10%。
汽车总布置设计是新车型开发的第一道工序，而新车型总体方案的确定是总布置设计的第一步。
首先通过充分准备和综合分析，选择一个合理的整车方案，并经过一定的程序将其定下来。方案确定后，进行准确布置和计算，并为各总成下一步开展的工作打好基础、准备条件、提出要求并与各专业组协同完成全部的设计，共同实现整车的总目标。
一种新车型的投产，除产品开发过程外，还要做大量的生产准备工作，如投入资金设备厂房、人员及制定一整套相关工艺等。这些都是为了保证整车能够稳定的大量的投入生产，并确保其整车性能和质量能被客户接受，所以整车总体方案和全部设计内容，也直接决定着工厂的投入。因此，总布置工作——方案选择、布置、和计算，都是非常重要的，而且是不可缺少的。
做好整车设计工作，必须做好以下两点：第一、要能准确地分析市场形势、了解客户的心理状态、车辆使用特点，熟悉工厂的生产条件，以便真正确定出合理的整车方案；第二、要有独立工作的能力。因为方案确定后，实现该方案的所有布置、计算及整车的开发工作，基本上是由一个人来完成，所以要求设计者工作不应该有任何失误，否则会造成反工和浪费，甚至失掉抢占市场的机会。因此要求设计者必须具有严谨、认真、细致、负责的精神，在整个开发过程中能协调和解决各方面问题和矛盾，使设计产品质量达到设计要求。
总布置工作虽然以完成全部图纸及技术文件资料来标志着阶段性的结束，但还应该进行整车装配图的校核工作，即利用已完成的全部图纸或三维数模进行全面的细致的整车装置的图面及运动校核，及时发现问题、解决问题，使设计中存在的问题消除在试制和试装车之前。
总布置设计在整车设计开发过程中，占有非常重要的位置，必须认真做好这项工作。汽车从构思到投放市场需要一个较长的时间过程，发展汽车工业需要有战略眼光和思想。每个汽车企业都要有自己的发展战略，企业的发展规划就是一定时期内发展战略的文字载体。在企业的发展规划中，商品规划是核心内容。企业的一切经营活动都是以向市场提供适销对路的商品为目标，通过实现商品的销售而实现企业的利益和社会效益。任何商品都有一定的寿命周期，因此，企业要不断改进产品和开发新产品，以满足市场的要求，从而保证企业的生存和更快更好的发展。
商品规划就是基于上述认识，使社会环境、市场要求和企业实际条件相协调，保证企业不断推出适销对路商品的一项计划和管理工作。
根据时间区段和任务的不同，商品规划分为两类。一是在一定时期内（如5年、10年）涉及企业所有商品系列的整个商品规划，即商品发展规划。二是按每一个商品制定方案的单个商品规划，它包括作为商品开发第一步，给商品下个大致定义的商品计划，以及在商品计划基础上进行的概念设计。商品计划包括确定商品市场目标、性能目标、成本目标及投产目标等；概念设计的任务主要是，提出产品应具有的基本结构、基本尺寸，应达到的性能和质量目标等。车辆总布置的任务是，把概念设计确定的基本结构和部件进行空间布置，使其达到最佳组合，以保证实现概念设计中确定的目标。
为了保证实现商品计划的目标，保证及时完成开发的任务，使商品按时投放市场，还需要编制产品开发计划、生产准备计划和销售计划。
2.1 市场调研
市场调查是制定商品规划的前提和基础，企业为了获取对外部环境的认识，需要设置专门机构，不断地进行认真、细致和规范的市场调查和预测。
首先要认真编写调研提纲、调查项目、思考提出问题、地区条件、使用要求、用户的基本情况、货源和货物的种类等，最重要的是列出技术难点，进行重点调研，以求解决办法。
调研工作可以分为市场普查和专项调查。
（1）市场普查：可参与产品规划或情报部门每年进行的市场情况调查，包括国内外制造厂家的产品开发生产销售国家政策地方规定、社会车辆运转情况统计、营运费用、管理维修、车辆性能、可靠性、寿命及备件供应等，从而掌握国内外市场情况、变化规律、发展趋势、用户的使用和需求状况，及时发现市场需求和预测未来。
（2）专项调查：参加为开发某车型而专门进行的市场调查，明确调查目标，细化调研提纲，对整车总成性能参数，必须有初步设想后，再到用户和使用现场逐项进行的了解、找出差异，特别重点调研有关技术难点——性能要求、结构处理、特殊用途或要求等。调查后要形成一个比较完整的方案。
调研的方法主要是通过听问看和测试等手段，达到预期的目的，通过研究思考达到完善和创新。每次调研都要有编写调研报告，对问题和技术难点要有解决办法要有结论和建议。
2.2 样车分析
选同类型的国内外样车，作为设计参数和设计的目标车型。对同类型的国内外的样车进行性能测试，包括动力性、经济性、制动性、操纵稳定性和平顺性等。
对样车进行模型参数的测量，包括质量参数、布置参数及有关技术数据，然后输入计算机，并对性能进行计算，对比测试结果，修正和完善性能评价的计算方法、掌握选择不同参数时的变化规律，提高计算精度，更好的服务于产品的预开发设计。
对各总成之间的连接件进行测绘，分析其布置关系，找出布置和结构上的特点，进而掌握布置与性能、使用等方面的关系。
经过零件和装配位置的测绘后，进行运动校核，找出个部件之间的间隙值与跳动量值并与实车的测量值进行比较，掌握布置规律，积累各部件间隙数据，提高运动件的布置水平和设计精度。
2.3 制定设计目标
整车设计人员要根据市场调研和样车分析的结果以及公司合同技术要求，提出对某一车型的设计原则和设计目标。其中包括汽车的主要用途、适用范围、技术水平、工艺性、通用化和系列化要求、生产继承性、优先保证的使用性能、载客量、生产纲领、目标成本、赶超车型的技术指标及变型需要等。新车的设计要有一个统一的明确的要求。
2.4 货车主要目标参数的初步确定
对于一种新车型的的开发，首先要明确其主要用途，货物类型、使用条件和一些特殊要求。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（驾驶室的型式、发动机的种类、整车的初步外廓尺寸、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）选定最高车速、最大爬坡度、各总成质量及其整车整备、总重、轮胎规格；
（2）估算发动机的最大功率、最大扭矩及其对应的转速（或初步选定发动机型号；
（3）变速器的头档速比和档位数，分动器速比和驱动桥的总减速比。
2.5 主要目标参数的确定
最高车速和最大爬坡度要根据具体的使用要求，车型用途、道路条件和安全措施等进行选定。
质量参数可以参考同类车型和总成质量进行确定。
轮胎规格的选择非常重要，可以参考国内同类型车型来进行选择，对于国外同类型样车，应该有保留的参数。由于道路条件和轮胎的制造水平不同，轮胎的选择应该不同，一般情况下应该根据车辆类型、道路条件、载荷状态、轮胎负荷能力、车速、底板离地高度、平整性要求进行综合分析，合理的选择。表8.1 汽车驱动桥离地间隙
基本型式2门/ 1排 / 3座
轴 距
轮距前轮距
后轮距
前 悬
后 悬
质量参数整车整备质量
载重
满载质量
空载前、后轴荷
满载前、后轴荷
通过数据接近角（满载）
离去角（满载）
最小离地间隙
最小转弯直径
表8.2 汽车驱动桥离地间隙
基本型式纵置前置后驱动
发动机CA4D32-12，直列四缸、水冷、直喷式、增压中冷
变速器手动5挡
发动机排量L
kw/rpm
N.m/rpm3.168
88/3200
300/2000
发动机最大功率
发动机最大扭距
右传动轴—X ： -11.8； Y：-1.2； Z：95.2
左半轴理论长度 mm—386.6
右半轴理论长度 mm—663.8
8.2.3 动力传动系统附件布置及尺寸
动力传动系统附件以4G18发动机和F5M41变速箱为基础布置设计，具体为：
进气系统：采用水平布置滤芯结构的空气滤清器，进气口和波纹管以重新设计；空滤器为三点支撑，空滤器支架重新设计。
供油系统：油箱参考普利马油箱，支架式固定；加油口根据造型重新选型布置；电动燃油泵根据电喷系统确定；管路重新设计。
冷却系统：散热器参照赛马结构，后倾 5°布置，散热器四点安装；副水箱重新设计；管路重新布置设计。
燃油蒸发控制系统：碳罐选用成熟样件，管路重新设计。
排气系统：参照赛马结构，主消音器重新匹配设计，管路重新布置设计；主消音器吊挂重新设计。
液压离合操纵机构（管路+踏板）：参考赛马结构，踏板支架重新设计。
变速换挡操纵装置：操纵软轴、换挡手柄参考赛马结构。换挡手柄安装支架全新设计。
动力系统附件主要尺寸如下：
油底壳最小离地间隙—152mm（油箱本体）
散热器布置角度—后倾5°
电子风扇与发动机最小间隙—37mm
散热器下水管中心点坐标—X：-567.6 ；Y：-175 ； Z：104.1
散热器与冷凝器最小间隙—23mm
排气管前段安装中心孔坐标—X ：-419.3； Y：94.4； Z： 215.4
离合器总泵活塞有效行程—30 mm
离合踏板比—4.6
换档手柄行程—换挡前后各17.9°
选位左右分别为—8.6°、9.3°
换档机构转动中心坐标—X: 842; Y: 12; Z: 262
燃油滤清器布置型式—靠近油箱布置
碳罐布置型式—后左纵梁与备胎之间
膨胀水箱布置型式—前右纵梁上侧
加油口结构型式—参照成熟产品结构
8.3 底盘系统布置方案及主要尺寸
8.3.1 悬架车轮系统
前悬架车轮系统：
前悬架采用普利马结构的圆柱螺旋弹簧，双向作用筒式减振器结构，独立悬架。前横向稳定杆。前车轮为驱动轮；车轮选用铝合金轮辋和钢圈两种。
后悬架车轮系统：
后悬架采用空间多连杆、圆柱螺旋弹簧，双向作用筒式减振器结构，独立悬架。后车轮为非驱动轮。
悬架车轮系统的主要布置尺寸为：
前悬架前衬套中心点——-13；Y：±381.6；Z：－25.2
前悬架后衬套中心点——X：318.5；Y：±362.9；Z：-17.7
前悬架上支点——X：15.8；Y：±555.5；Z：596.4
后副车架前安装点——X：2553.3；Y：±469.9；Z：142.8
后悬架后衬套中心点——X：2718.3；Y：±621.4；Z：-28.3
后悬架上支点——X：2629.7；Y：±566；Z：622.4
轮胎类型——子午线轮胎
轮胎规格——标准195 / 55 R15 88T
轮辋规格——6J×15
前轮外倾——－0.8o±30′
前轮总前束——0.2o±30′
主销内倾——12.6°±30′
主销后倾——2.5o±30′
后轮外倾——－0.6o±30′
后轮总前束——0.2o±30′
8.3.2 转向系统
转向器采用普利马车样件，四点固定结构。吸能式转向管柱采用普利马样件，根据内饰空间进行改动设计，四点安装结构。管路重新布置，转向油泵采用成熟产品，转向液壶沿用成熟产品。
主要布置尺寸为：
转向器断开点——X：156.5；Y：±310；Z：128.7
转向传动装置——方向盘外径?380mm
内外转角——36.4o/32.2o
传动比——44.6
转向管柱上下角度——37.1/38.1/40.1o
方向管柱传动轴长度——长度相对原件减少47.8 mm (277.35-229.6)
转向器行程——140±1mm（厂家值）
管柱上顶点——X：769.4；Y-331.9；Z：740.5 =51.99.3.4制动系统
8.3.3 制动系统
行车制动系统采用液压真空助力结构。前制动器为强制通风式盘式制动器，前通风盘；后制动器为鼓式、盘式两种方案。制动踏板为吊挂式踏板，带真空助力器。制动管路为X型双回路布置。装备ABS。
驻车制动系统为拉索式手动结构，操纵手柄放置在座椅的左侧。
制动系统主要布置尺寸如下：
制动总泵安装面中心—X：189 .6；Y：－344.2；Z：480.5
真空助力器直径（mm）—9＋8 inch
真空助力比—7
制动主缸直径（mm）—23.81
制动主缸行程（mm）—16+18
前后轮缸数量—2，2
前后轮缸直径（mm）—57.15、20.64
前后制动半径（mm）—103 、114
制动踏板比—5
ABS—选型匹配
驻车制动转动中心—X：1318；Y：0；Z：148.8
驻车制动手柄最大角度——45o
8.3.4 电气的布置方案及主要尺寸
电气以厂家成熟产品为基础，结合电喷厂家优化匹配设计。起动机为电磁操纵式起动机，发动机自带，功率1.2kw（暂定）。发电机为整体式交流发电机，内置电压调节器，规格选定 ：12V/90A。电子风扇采用双级调速双风扇,安装于散热器上。蓄电池为免维护铅蓄电池， 容量65～70Ah。采用单线负极搭铁制。两点固定结构。电喷系统采用多点顺序喷射电喷系统，ECM四点固定固定。点火线圈：双线圈无分电器的点火方式，固定于发动机上。继电器盒：布置于发动机舱内，两点支撑。
电气主要布置尺寸如下：
蓄电池空间尺寸—300×181×250 mm
蓄电池接线柱上中心点—X：－317.2；Y：－501.8；Z：641.3
副安全气囊打开角度—20°
发动机ECU安装底面中心点—X：376.8；Y：76；Z：208.7
川公网安备: 51019002004831号