机械毕业设计（论文）-农用运输车总布置设计【全套设计】.doc

农用运输车总布置设计摘要 本次设计的主要内容是通过对农用运输车的各个部件系统的研究，对农用运输车进行整车的布置，从而在得出农用运输车的整车布置方法及注意点。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。 本次设计参考了福建龙马汽车的同类型的卡车，以长春研究所撰写的汽车的总布置设计和刘惟信主编的汽车设计为设计依据，用AUTOCAD软件绘制了整车布置图，用MATLAB软件对整车进行了动力性能分析。对于这类车的总布置设计，关键是处理好各个部件间的位置关系和部件间的运动干涉问题以及计算汽车的各种特性。一辆汽车包含的特性有：动力性、燃油经济性、操纵稳定性、通过性、驾驶平顺性、可靠性和适用性。在这次设计中，利用AUTOCAD绘图软件能准确的反映各个部件间的位置关系，另外，也可以绘制转向轮跳动图、传动轴的跳动图和转向传动装置运动校核图等来处理部件间的干涉问题。用MATLAB软件分析了该车的动力性，并绘制了各种特性图。本次设计的出发点是为了满足农用车的负荷性能要求的同时，使布置更合理，以提高经济性能，给社会带来更大的经济效益。关键词： 农用车，总布置，动力性，AUTOCAD，MATLAB 全套设计，加153893706The overall layout of the agriculture truckAbstract The main content of the design is to finish the overall layout of the agriculture truck by studying various parts of the system of the vehicle. So wo can get the methods and notes of how to do the overall layout of the agriculture truck. The performance of the vehicle does not only depend on the merits of the various components of a truck, but also depend on the coordination and cooperation of the various parts to a large extent,which is the main task of the overall layout. The level of the overall design has a decisive impact on the quality of the design,the performance and the vitality of the product.This design have a reference of the same type of a truck of the Fujian Longma Automobile Industry Co., Ltd and is based on the the general layout design of the vehiclefrom Changchun Institute and thethe design of the vehicleedited by Liu Weixing. In this design I use AUTOCAD to deal with the Graphics and MATLAB to deal with the calculation of dynamic performance. To the general layout design of the vehicle, the key is to handle the location of the various parts and the interference between components caused by the movement properly and calculate the various characteristics of the vehicles.The characteristics of a vehicle includes power, fuel economy, handling stability , ride,comfort, reliability and applicability.In the design I use AUTOCAD to reflect the inter-relations in position of the various components accurately.I also draw the picture when the turning wheels and the drive shaft beat up and down.So I can deal with the problme of the interference of different components.By using MATLAB,I analys the dynamic of the truck and get various pictures.The purpose of the design is to meet the performance requirements of the load and make reasonable arrangements and improve the economic performance of the rucks, which can bring greater economic benefits for the community.Key words： Agriculture truck Layout Dynamical AUTOCAD MATLAB 目 录第一章 绪 论11.1 概述11.2 整车总布置设计的任务11.3 设计原则、目标11.4 汽车设计过程2第二章 汽车形式的选择32.1 汽车的轴数和驱动型式32.2 车头、驾驶室的型式32.3 轮胎的选择4第三章 汽车主要参数的选择53.1 主要尺寸参数的选择53.2 汽车质量参数的确定63.2.1 整车整备质量63.2.2 汽车的装载量73.2.3 汽车的总质量73.3 发动机选型73.4 传动系参数的选择73.4.1 最小传动比的选择73.4.2 变速器档位数的选择8第四章 整车的布置94.1 整车布置的基准线零线的确定94.2 确定车轮中心至车架上表面的距离104.2.1 前轮中心至车架上表面零线的距离104.2.2 后轮中心至车架上表面零线的距离114.3 发动机及传动系的布置114.4 车头、驾驶室的布置124.5 悬架的布置124.6 车架总成及其横梁的布置124.7转向系统的布置134.8 制动系统的布置134.9 进、排气系统的布置144.10 操纵系统及驾驶室内部的布置144.11 车厢的布置174.12 轴荷分配17第五章 运动校核205.1 转向轮跳动图205.2 传动轴跳动图225.3 转向纵拉杆与钢板弹簧的运动轨迹检查图23第六章 性能参数计算246.1发动机参数246.1.1 发动机最大功率及其相应转速246.1.2 发动机最大扭矩及其相应转速256.1.3 发动机适应性系数266.1.4 发动机的转速特性266.2 整车主要性能参数的计算276.2.1 动力性参数276.2.2 燃料经济性参数326.2.3 最大传动比的选择336.2.4 制动性参数346.2.5 整备质量利用系数346.2.6 机动性参数356.2.7 操纵稳定性参数356.2.8 行驶平顺性参数356.2.9 通过性参数36第七章 本农用运输车参数37小 结39谢 辞40参考文献41附录一42附录二5051农用运输车总布置设计第一章 绪 论1.1 概述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：（1）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；（2）组成汽车的各要素对整体行为的影响不是独立的；（3）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。1.2 整车总布置设计的任务从技术先进性、生产合理性和使用要求出发，整车总布置设计的任务是正确选择性能指标、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；对各部件进行合理布置和运动校核；对整车性能进行计算和控制，保证汽车主要性能指标实现；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。1.3 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。1.4 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；（8）试制、试验、定型。第二章 汽车形式的选择2.1 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。最常用的是两轴、后驱动42式汽车，其中轿车还可以采用42前驱动式结构。对于一般总重小于 19t的汽车，都采用42后驱动的布置型式(前驱动的轿车除外)，因为这种汽车结构简单、布置合理、机动性好、成本低、适合于公路使用，是种典型的、成熟的结构型式。 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。采用增加轴数的办法，可以提高载重量而不增加单轴负荷，同时还不会增加车箱底板的离地高度，提高通用化、系列化水平，便于生产、降低生产成本等。所以汽车厂家多年来一直都采用这种办法变型出更多品种的汽车。根据同类车型LM4010WDA及实际情况，本农用运输车采用42的形式，后轴驱动。2.2 车头、驾驶室的型式车头、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。图2-1驾驶室与发动机，前轴(前轮胎)的布置位置车头、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。本次设计的农用运输车是平头式，发动机布置在驾驶室的下面，是如图（c）。这样布置的优点：汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性能好；不需要发动机罩和翼子板，加上总长缩短等因素的影响，汽车整备质量减小；驾驶员视野得到明显的改善；汽车货厢和整车的俯视面积之比称为面积利用率，平头式车的该指标比较高。，2.3 轮胎的选择轮胎的尺寸和型号是进行汽车性能计算和绘制总布置图的重要原始数据之一，因此，在总体设计开始阶段就应选定，而选择的依据是车型、使用条件、轮胎的静负荷、轮胎的额定负荷以及汽车的行驶速度。当然还应考虑与动力传动系参数的匹配以及对整车尺寸参数(例如汽车的最小离地间隙、总高等)的影响。轮胎所承受的最大静负荷与轮胎额定负荷之比，称为轮胎负荷系数。大多数汽车的轮胎负荷系数取为0.91.0，以免超载。轿车、轻型客车及轻型货车的车速高、轮胎受动负荷大，故它们的轮胎负荷系数应接近下限；对在各种路面上行驶的货车，其轮胎不应超载。在良好路面上行驶且车速不高的货车，其轮胎负荷系数可取上限甚至达1.1；对车速不高的重型货车、重型自卸汽车，此系数亦可偏大些。但过多超载会使轮胎早期磨损，甚至发生胎面剥落及爆胎等事故。试验表明：轮胎超载20时，其寿命将下降30左右。为了提高汽车的动力因数、降低汽车及其质心的高度、减小非簧载质量，对公路用车在其轮胎负荷系数以及汽车离地间隙允许的范围内应尽量选取尺寸较小的轮胎。采用高强度尼龙帘布轮胎可使轮胎的额定负荷大大提高，从而使轮胎直径尺寸也大为缩小。例如装载质量4t的载货汽车在20世纪50年代多用的9.00-20轮胎早被8.25-20；7.50-20甚至8.25-16等更小尺寸的轮胎所取代。我国各种汽车的轮胎和轮辋的规格及其额定负荷可查相应的国家标准。货车和客车的轮胎规格详见国标GB 51682。货车的后轮装双胎时，比单胎使用时的负荷可增加1015。根据这些经验，再参考同类车型LM4010WDA，本设计中的农用车选用的轮胎规格为6.50-16，后轮双胎。第三章 汽车主要参数的选择3.1 主要尺寸参数的选择汽车的主要尺寸参数包括轴距、轮距、总长、总宽、总高、前悬、后悬、接近角、离去角、最小离地间隙等。图3-1 汽车的主要尺寸参数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。在整车选型初期,可根据要求及驾驶室布置尺寸初步确定轴距，如公式3-1: （3-1）式中：货箱长度可根据汽车的装载质量、载货长度来确定，或参考同类型、同装载量汽车的货厢长度和装载面积来初步确定；前轮中心至驾驶室后壁的距离，它与布置方案选择有关，在该布置方案选定后，可通过对驾驶室、发动机和前轴的初步布置或参考同型、同类布置的汽车的这一尺寸初步确定； S驾驶室与货厢之间的间隙，一般取50100mm； 后悬尺寸，可根据道路条件或参考同类型汽车初步确定。轴距的最终确定应通过总布置和相应的计算来完成，其中包括检查最小转弯半径和万向节传动的夹角是否过大，轴荷分配是否合理，乘坐是否舒适以及能否满足整车总体设计的要求等。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。汽车的外廓尺寸包括其总长、总宽、总高。它应根据汽车的类型、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，应力求减小汽车的外廓尺寸，以减小汽车的质量，降低制造成本，提高汽车的动力性、经济性和机动性。GBl58979对汽车外廓尺寸界限作了规定。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。根据上述要求，本次设计中农用运输车的尺寸参数见参数表7-1。3.2 汽车质量参数的确定 3.2.1 整车整备质量整车整备质量对汽车的制造成本和燃油经济性有影响。整车整备质量在设计阶段需估算确定。在日常生活中，收集大量同类型汽车各总成、部件和整车有关质量数据，结合新车设计的结构特点、工艺水平等初步估算各总成、部件的质量，在累计够成整车整备质量。本农用运输车的整车整备质量为2170kg。 3.2.2 汽车的装载量汽车的装载量反应了汽车的装载能力，本农用运输车的装载量是一吨。 3.2.3 汽车的总质量本次设计的载客量为4人，计算汽车的总质量时按公式（3-2）计算的，其中乘员和驾驶员按65kg计： （3-2）式中：n包括驾驶室在内的载客数；本农用运输车的总质量为3430kg。 3.3 发动机选型发动机选型的依据因素很多，如汽车的类型、用途、使用条件、总布置型式、总质量及动力性指标、经济性要求、材料和燃料资源、排气污染和噪声方面的法规限制、已有的发动机系列及其技术指标水平、技术发展趋势、生产条件与制造成本、市场预测情况以及将来的配件供应及维修条件等，通常要经过多种方案的比较甚至通过先行的试验研究才能选定一个好的方案。 对于发动机的种类和型式，在现代汽车上主要选用汽油机和柴油机，燃用其它燃料或其它种类的发动机，可根据车型的需要进行选取。发动机的型式有直列式、V型和对置式等。冷却方式有水冷和风冷。因此要根据具体车型的使用条件和布置上的结构需要，而选择不同种类和型式的发动机。本农用运输车选用浙江新柴股份有限公司生产的490B型水冷柴油发动机。在农村经济性很重要，所以选用柴油发动机可以节省油费。 3.4 传动系参数的选择 3.4.1 最小传动比的选择整车传动系最小传动比的选择，可根据最高车速及其功率平衡图来确定。在普通的载货汽车上，变速器的最高档大都取1.0，则传动系的最小总传动比即为驱动桥的主减速比io，若有超速档或副变速器、分动器时，最小传动比则为它们的速比和i的乘积。本农用运输车的最小传动比也是驱动桥主减速比，为5.833. 3.4.2 变速器档位数的选择变速器档位数的多少，要根据汽车的类型，使用条件和性能要求及最高档和最低档的速比范围大小而定。载货汽车的吨位越小，档位数可取少些，随着吨位的增大，档位数也增多。这主要从动力性、经济性、操纵性、结构复杂程度及需要进行选择。档位数越多，发动机的功率利用率越高(高功率区工作时间长)，既增加了动力性，同时也增加了发动机在低油耗区工作的可能性，提高了燃油经济性。由于相邻档之间的比值不能太大(一般不超过1.71.8)，太大时换档困难，所以在最大传动比与最小传动比值越大，则档位数也应增多。而档位多的变速器即7个前进档时，其变速器的结构，特别是操纵机构会很复杂，所以有的车辆就采用增加前置或后置式副变速器的办法来解决此矛盾。本农用运输车装载量比较小，只有一吨，所以档位数可以适当少些，装用的BJ130型的4挡变速器可以满足其需求，其相应的传动比见表3-1表3-1 卡车的档位数及相应的传动比一档二档三档四档倒档6.093.091.711.004.95第四章 整车的布置在总成进行方案布置和设计计算的同时，要进行整车总体布置的有关计算(参数确定和性能计算)工作，并要在整车方案布置草图及各总成匹配布置的基础上正式绘制和布置整车总布置图。在绘制整车总布置图的过程中，要随时配合、调整和确认其各总成的外廓尺寸、结构、布置型式、连接方式、各总成之间的相互关系、操纵机构的布置要求，悬置的结构与布置要求、管线路的布置与固定、装调的方便性等。整车布置应从车型系列化角度出发，减少基础布置的变动，并可变型出多种车型，以适应大量生产和用户不同的使用要求，从而可以降低成本，提高可靠性。在布置某一新车型时，在图面上同时考虑底盘布置要求，考虑轴距加长后的几种变型车的布置关系，如油箱、备胎、贮气筒、电瓶、取力位置及方式、排气系统、进气系统、传动轴夹角的变化、悬架和车箱的系列化设计等。这虽然增加了不少工作量，但对车型的系列化发展及生产组织、管理会带来巨大的好处。 4.1 整车布置的基准线零线的确定汽车在满载状态下，确定整车的零线(三维坐标面的交线)、正负方向及标注方式。 整车在满载状态、车头向左来确定整车的坐标线。X坐标线：通过左右前轮中心的铅垂面，在侧视和俯视图上的投影线即为X坐标线，前为、后为“+”，该线标记为。Z坐标线：取车架纵梁上翼面上较长的一段平面，或承载式车身中部底板的下表面，并与水平面平行时，该面在前视和侧视图上的投影线即为Z坐标线，上为“+”、下为“-”，标记为。y坐标线：通过汽车纵向中心线的铅垂面，在前视和俯视图上的投影线为了坐标线，前视图中右侧为“+”、右侧为“-”，标记为。上述的、三条线，统称为三个方向的零线。在绘制总布置图时，先确定零线的位置。一般是从侧视图上开始，根据整车的前悬及车架上表面至地面的高度，确定X和Z坐标线的交点，然后通过该点画一水平线和一垂直线，分别代表和。需要时可画出网格线，间距为200mm或400mm，便于绘图时坐标点的换算或量取。俯视图和前视图坐标线的画法可照此法处理，但须保证X、Y、Z三个坐标线互相垂直。地面线可暂时不画，待前、后轮中心至车架上表面距离确定后，再以前、后轮中心为圆心，以车轮静力半径为半径，分别画两个圆弧，则两圆弧的切线即为地面线。图4-1 整车总布置图坐标系4.2 确定车轮中心至车架上表面的距离 4.2.1 前轮中心至车架上表面零线的距离前轮中心至车架上表面零线的距离，一般均小于后轮中心至零线的距离，这样可以保证车架上表面在满载状态下与地面有一前低后高的夹角，使汽车在行驶时货物不会向后移。前轮中心至车架上表面零线的距离所以能小于后轮处，就因为前轴允许有一落差值，车架前端可以向下倾斜，以便满足布置上的要求。见图4-2，其中a为前轮中心至车架上表面零线的距离，a=337mm，c为满载时前轮最大跳动量c=152mm，d为板簧总成的最大厚度，d=120mm，e为前轴落差值，e=15mm，即转向节中心至簧座上表面距离。前轮中心至零线的距离a=b+c+d-e。图4-2 前轮中心至车架上表面零线的距离当前轮中心确定后，根据选定的车轮外倾角定出主销中心的高度位置，然后选一合理的前轴落差值(前簧座上表面至主销中心的距离)，在工艺允许的情况下尽量取大些，如果一级落差不够，还可在两簧座中间部分再出第二级落差，但要考虑最小离地间隙不能太小。两级落差的前轴工艺性稍差些。一般载货汽车的角取0.32，本农用车车取1。 4.2.2 后轮中心至车架上表面零线的距离在前轮不驱动，仅后轮驱动的汽车上，前、后车轮中心至车架上表面零线的最小布置距离取决于后驱动桥处在满载状态下的布置尺寸。参见图4-3，图中车架纵粱上表面与整车零线重合时，后轮中心至车架上表面零线的距离为a+b+c。其中a为车架纵梁在后桥中心断面处的断面高度a=140mm。b为满载时后桥壳至车架最大跳动距离,b=80mm。c为后桥壳中心至与车架下表面相碰时的桥壳上表面的距离，c=120mm。图4-3 后轮中心至车架上表面零线的距离4.3 发动机及传动系的布置根据总布置草图中所确定的发动机、前轴及前轮的相互位置关系、发动机总成、散热器总成、车头驾驶室总成的外形图，一起在总布置图中进行细化、准确定位，最后确定其坐标位置。 布置时要注意以下几点： （1）油底壳与前轴的最小跳动距离； （2）油底壳与横拉杆的间隙，除前轴垂直跳动量外，还要考虑制动时由于前簧的S变形而造成前轴向前有一转角(约34)所要求的额外间隙。特别是前驱动桥的传动轴与油底壳或附近的横梁等零件的间隙也应如此。（3）散热器与风扇的位置关系。一般风扇至散热器芯部表面至少留40mm以上的间隙。风扇中心与散热器芯部中心可以对齐，或者高于芯部中心，但风扇不要超过上水室下边，这样的布置冷却效果差；（4）曲轴中心线与车架上表面零线，有一前高后低的夹角(约15)，本农用运输车取1。目的是能使汽车在满载状态时，传动系的轴线互相之间夹角最小，甚至从前至后成为一条直线，以提高万向节的传动效率和减少磨损；（5）满载时传动轴的正常夹角在4以下最好，希望不超过8，本农用运输车为6。有条件时，驱动桥自身可以倾斜一个角度，以便满足传动轴的等角速运转，或减小传动轴的夹角。4.4 车头、驾驶室的布置在发动机与车架、前轴、前轮布置关系确定后，即可布置车头、驾驶室，在总成设计阶段，对其关系进行协调。因此在这仅对其相互位置关系进行最后布置上的确认和坐标、尺寸的确定。驾驶室座椅可以前后调整，前风窗玻璃装有电动雨刮器，前围外有两个可开闭的通风口。4.5 悬架的布置以载货车的板簧为主，介绍布置上的要求。前板簧的布置要保证主销后倾角的要求，同时这种前高后低的布置也有利于产生不足转向。板簧的支架应尽量减少悬臂的长度，以求在较小尺寸和质量的前提下，获得较大的强度和刚度。后板簧的布置应做到前低后高，亦可获得不足转向。特别是高速轿车、轻型客车及吉普车等一定要考虑。对于载货车，可能因结构原因而造成布置上难度较大，则可较少考虑。减振器应尽量布置成垂直状态，以最大限度地利用其有效行程和减少偏差。若空间不允许，也可斜置。布置时应注意下支点的离地高度，后减振器的上支点不应高出车架上表面太高(不应超过80mm)，以免影响改装车的装配和布置。注意减振器上下行程的分配，不能发生上下顶死现象。4.6 车架总成及其横梁的布置先确定车架纵梁的断面(胶板)高度，可通过有限元计算，并参考同类样车的车架最大断面高度，决定车架的最大断面高度。车架纵粱的外形，对于一般载货汽车来讲，前后轴之间的车架纵梁的断面高度为最大值，而在前、后轴附近及前、后端的断面高度均可变小，大多数车的前轴和后桥中心都处在车架纵粱断面高度变化的过渡区内。也有的载货汽车或越野车，车架纵梁的后部断面也取为最大值。对产量不大的重型车，车架从前到后采用等直的断面高度，即为落料成矩形断面，再压弯成“C”型结构，这样的纵梁制造工艺简单、成本低，但是质量偏大，前部布置上不太理想。车架前部的变断面，除要保证足够的强度和刚度外，形状的变化及选择，要考虑布置上的需要和冲压的工艺性，如前簧的布置，主销后倾角度、前轮的跳动量、发动机和散热器等的悬置结构和处理是否理想、车头或驾驶室悬置的布置等，最后进行综合平衡后再确定车架前部外形尺寸和断面高度。对车架总成的外宽，其前、中、后部不等，主要取决于布置上的需要。前部外宽取决于发动机的外宽及悬置结构的布置、散热器的尺寸及悬置、前轮距、前轮胎的型号及车轮最大转角、转向纵拉杆和减振器的布置、前悬架的结构型式和布置位置等因素。后部车架的外宽取决于后悬架的结构、尺寸、布置及后轮胎(特别是双胎)的型号、布置尺寸、整车外宽(不允许超过2.5m)。车架中部的外宽主要考虑国家标准的规定，及前、后部宽度的差值的大小和过渡区的工艺性等，尽量采用前、中、后部等外宽的车架，这样工艺性比较好，质量容易保证。车架总成的横梁布置应均匀、结构合理，在胶板上有总成固定支架的地方(即力的作用点)，应布置横梁，以便减少纵梁腹板的侧弯。悬架支架、发动机悬置、油箱、电瓶、驾驶室悬置等处都应考虑布置横梁。4.7转向系统的布置转向系统的布置要是保证驾驶员操纵轻便、舒适，并使汽车具有较高的机动性和灵敏度，转弯时减少车轮的侧滑，减轻转向盘上的反冲力和有自动回正作用。其中关键要保证转向传动装置及拉杆系统有足够的刚度和较小的传动比变化量。 转向机及转向柱的固定要牢靠，角度及转向盘的高度位置应保证驾驶员操作灵便，手臂没有被架高的感觉，抬腿蹬踏板时不碰转向盘。拉杆必须有足够的刚度，特别是弯拉杆，要保证没有弹性变形。在前轮左右最大转角区间内，各节点不能出现发卡，磨擦现象，拉杆之间不能出现死角，在转向过程当中传动比的变化应尽量小。转向盘的高度、转向柱的角度固定方式等可与车身总布置共同商定，亦可在1：1的内模型内确定，并与脚踏板和坐椅一同考虑。4.8 制动系统的布置国家标准中规定：汽车上应配有行车制动系统、驻车制动系统、应急制动功能，三者可以独立、亦可互相联系，当某二者失灵(踏板或制动阀除外)，另一系统仍具有应急的制动功能。应急制动的操作必须方便可靠，它可与行车制动或驻车制动的操纵机构结合，但三者不能合在一起。对于驻车制动，要求它必须通过机械装置把工作部件(制动器)锁止，解除也应方便可靠。行车制动必须采用双回路或多回路系统，当部分管路失效后，其余部分仍有至少30的制动效能。总质量大于12t的长途客车、旅游客车和总质量大于16t并带10t挂车的列车必须装ABS，所以配合好制动系统的布置和设计是非常重要。一般轻、轿车上均采用液压制动系统。中、重型车上采用气压制动系统。两种不同的驱动机构要求制动器的布置、整车制动系统的配置、操纵机构的型式和结构等也各不相同，所以对制动系统的方案选择和进行合理的布置是非常关键的。本农用运输车的行车制动采用液压制动系统，鼓式制动器，无ABS，驻车制动系统是机械操纵。4.9 进、排气系统的布置进气与排气系统方案的选择及布置的合理性，对整车的性能、可靠性、排放和振动噪声等有影响。空气滤清器及进气管路是保证发动机得到充足和清洁空气的通道，所以吸气口要放在空气畅通、清洁、灰尘少的部位，管道长度应尽量短，以便减少阻力。空气滤清器的容量要足够，特别在风沙、灰土大的地区，要加大空气滤清器的容量，以增加滤清效果，减少发动机的磨损和保证其正常地工作。一般长头车的空气滤清器放在发动机罩内，但平头车或重型车的空气滤清器(空气滤清器较大)都放在车身(头)的外面，有的从驾驶室背后竖起一个烟囱式的通气管道，吸气口在上端朝下或朝外。有的平头车的进气管道放在了乘客侧的车门和风窗玻璃的交接缝处，虽然不美观，但对性能有益。排气系的布置要保证发动机排气畅通，阻力小(排气制动系统除外)，同时要尽量减少噪声和振动，排气口要朝左或右，不许朝向人行道。排气管道的布置与油箱的距离应大于300mm，若布置不开时，中间可加隔热板。排气管道的任何部位(除排气尾管的排气口外)都不允许发生漏气现象，以防止产生振动的噪声。消声器进气管应尽量与动力总成固定在一起，以减少振动干涉。排气系统在整车(车架)上要用软垫进行支承和固定，以减少管道各接口处的振动和干涉。在布置消声器时，注意离地间隙大小，不应影响通过性。4.10 操纵系统及驾驶室内部的布置所有踏板和操纵手柄位置都应按人体工程学的要求进行布置，可以在1:1的内模型中进行布置（见下表和图）。要求所有的操纵机构都要有足够的刚度，运动件的连接处配合间隙要合理，尽量减小自由间隙，运动件不能出现发卡和干涉现象，确保操纵动作的灵活与准确。特别是变速操纵机构，使用频繁、要求轻便、自由间隙小、不仅要求操纵机构本身刚度好，而且要求用来固定操纵机构的基体件的刚度也要好，这样才能保证在换档操作过程中灵活、准确、手感强。图4-4 货车驾驶室驾驶员操作位置尺寸表4-1 货车驾驶员操作位置尺寸尺寸代码尺寸名称尺寸范围实际取值及说明AR点至顶棚高950mm990mmBR点至地板距离(370130)mm410mmCR点至驾驶员踵点的水平距离550900mm552mm背角52815臂角9011595足角879592D座垫深度(44060)mm446mmE座椅前后最小调整范围100mm140mmF座椅上下最小调整范围40mm50mmG靠背高度(52070)mm530mm无头枕HR点至离合器和制动踏板中心在座椅纵向中心面上的距离750850mm807mmJ离合器、制动踏板的行程200mm180mmK转向盘下缘至坐垫上表面的距离160mm234mmL转向盘后缘至靠背的距离350mm420mmM转向盘下缘至离合器和制动踏板中心在转向柱纵向中心面上的距离600mm610mmN转向盘外缘至前面及下面障碍物的距离80mm217mm脚能伸到的最前位置PR点至前围的水平距离950mm970mmTR点至仪表板的水平距离500mm560mmS仪表板下缘至地板的距离540mm340mmT、S两项规定达到一项即可单人座驾驶室内部宽度双人座驾驶室内部宽度三人座驾驶室内部宽度850mm1250mm1650mm1700mm座椅中心面至前门后支柱内侧的距离(36030)mm350mm座垫宽度450mm480mm靠背宽度450mm480mm转向盘外缘至侧面障碍物的距离100mm140mm车门打开时下部通道的宽度250mm300mm续表4-1车门打开时上部通道的宽度650mm700mm离合器踏板中心至侧壁的距离80mm170mm离合器踏板纵向中心面至制动踏板纵向中心面的距离110mm150mm制动踏板纵向中心面至通过加速踏板中心的纵向中心面的距离100mm130mm加速踏板纵向中心面至最近障碍物的距离60mm60mm离合器踏板纵向中心面至转向柱纵向中心面的距离50150mm80mm制动踏板纵向中心面至转向柱纵向中心面的距离50150mm70mm转向盘平面与汽车对称面间的夹角90590变速杆手柄在所有工作位置时，应位于转向盘下面和驾驶员座椅右面，不低于座椅表面，在通过R点横向垂直平面之前，而在投影平面上据a点（a点为R点在水平面上的投影）小于等于600mm变速杆和手制动器的手柄在任意位置时，距驾驶室内其他零件或操纵杆的距离50mm4.11 车厢的布置根据车型所确定的载重量、用户对车箱长度的要求、整车的外廓尺寸、车箱底板是否允许有车轮鼓包、货物的情况等，合理地选择车箱的内部尺寸，但必须要保证符合公司内部所确定的车箱内部尺寸系列，不应随意变动，这样可以便于组织生产和变型，有利于系列化和通用化。车箱前板及保险架离驾驶室后围或相关部件的间隙应不小于40mm。保险架的高度应超出驾驶室顶部70mmlOOmm。车箱纵、横梁布置要合理，保证自身有足够的强度和刚度，使车箱底板在长期承载使用状态下，不会产生永久变形。车箱纵梁的后端允许超出车架尾端不大于200mm，以便减轻车架的质量。4.12 轴荷分配轴荷分配是总布置主要参数之一。满载时的轴荷分配主要决定于轮胎的额定负荷和汽车所需要的牵引力的大小。对于前后桥都装单胎的汽车，在选定轴荷分配时，尚需考虑操纵稳定性的问题。为了使每个轮胎的磨损较为均匀，则理想的轴荷分配是使每个轮胎上的负荷局等。但在实际应用中，前后桥轴荷分配的范围是比较大的，这是由于总布置的方式和使用条件的不同所造成的。有时为了提高汽车的牵引力，需将驱动桥的负荷提高，以增加附着重量。轴荷分配的计算方法，量出各部件重心到前轮中心线的距离（x,x,xx）和重心高度(y,y,yy)根据力矩平衡原理可求得汽车前后轴的负荷：和 （3-4） （3-5）同理，可求出汽车重心的纵向位置： L= （3-6） （3-7）汽车重心高度h h= （3-8）式中：各总成的重量，kg；各总成重心离前轴的距离，m；各总成重心离地面高度，m；前轴负荷，kg；后轴的负荷，kg；汽车的总重，kg；轴距，m；重心距前轴距离，m；重心距后轴距离，m；汽车的重心高度，m。表4-2 农用运输车各个部件的质量（估算）及位置序号部件名称质量（Kg）质心离前轴距离x（mm）质心离地面距离y（mm）1发动机及附件260300650续表4-22离合器及操纵机构107005033变速器及离合器壳509265104传动轴及万向节3017804305后桥（包悬架、主减速器、制动器、车轮）44526803656前桥（包括悬架、车轮）28003607仪表5-52013008油箱（空）8017004809蓄电池30135057010工具箱50186052011转向机构20-47065012车架220165037013车厢3103000100014驶室驾160500136015乘员260500120016货物10002700110017自卸机构27270066018水箱及软管35-10074019制动系统1775063020挡泥板等60270075021水、机油及装备140560500汽车质心距前轴距离1658mm汽车质心离地面的距离761mm根据上述方法，带入参数表4-2中的值，求得这次设计的农用运输车空载时前轴载荷为967Kg，占32.92%，后轴载荷为1203Kg，占67.08%；满载时的前轴载荷为1179Kg，占43.72%，后轴载荷为2251Kg，占56.28%。为了满足操纵稳定性的要求，在布置的过程必须做调整，直到轴荷布置合理。根据参考文献12，后驱动桥装用双胎的42载重汽车，在满载时其前后桥的轴荷分配为30%34%和66%70%，空载时为42%44%和56%58%，本农用车轴荷分配满足要求。第五章 运动校核5.1 转向轮跳动图绘制转向跳动图的作用是：（1） 确定转向轮运动时的空间尺寸；（2） 确定各有关总成相互位置；（3） 确定翼子板的合理形状。目前，国内的载货汽车大多数采用非独立悬架的结构，应对其进行运动校核。采用非独立悬架的前桥(轴)相对于车架、车身上下跳动，其跳动受悬架和纵拉杆的限制。而且在车桥(轴)和车架之间均装有缓冲块，对车桥(轴)的跳动进行限制。在进行运动校核时，首先要确定前桥的跳动极限位置，一侧车轮在平地上或过坑而暂时悬空，而另一侧车轮遇到路面凸起，使前轴倾斜。但是在具体作法上，目前不统。有的以一侧车轮上跳到钢板弹簧盖板与车架下翼面接触(即铁碰铁)时的位置作为最高位置。此时假设缓冲块已丢失；有的假定橡胶缓冲块被压缩1/3或1/2为车轮上跳的最高位置。上述第一种情况最保险，但要求较大的运动空间，这种画法比较适合于使用条件很差的军用越野车。第二种情况要求的运动空间比较合理。这种画法在国内比较常用，按此种方法校核的运动空间仍然过大。这是由于所假定的缓冲块压紧量与实际行驶中可能达到的最大压缩量有误差。另外，当汽车一侧车轮低速越过较大的凸起时，车架前部有可能发生扭转变形。此时轮罩也会随之上移而产生退让作用。所以，最好是根据同类型汽车在坑洼不平的坏