货车总体设计（另有全套CAD图纸） .pdf

货车总体设计 第 1 页 学 科 门 类 学 科 门 类 单位代码 单位代码 毕业设计说明书 论文 毕业设计说明书 论文 货车货车的总体设计 的总体设计 学 生 姓 名 学 生 姓 名 所 学 专 业 所 学 专 业 班 班 级 级 学 学 号 号 指 导 教 师指 导 教 师 xxxxxxxxx 系 系 二 二 年年 xx 月月 货车总体设计 第 2 页 目录 摘 要 3 第 1 章 汽车的总体设计 4 1 1 汽车总体设计的特点 4 1 2 汽车总体设计的基本要求 4 1 3 汽车总体设计的一般顺序 4 1 4 布置形式 5 1 5 轴数的选择 6 1 6 驱动形式的选择 6 第 2 章 载货汽车主要技术参数的确定 7 2 1 汽车质量参数的确定 7 2 2 汽车主要尺寸的确定 8 2 3 汽车主要尺寸性能参数的确定 8 第 3 章 载货汽车主要部件的选择及布置 10 3 1 发动机的选择与布置 10 3 2 轮胎的选择 13 3 3 离合器的选择 13 3 4 万向传动轴的选择 13 3 5 主减速器的形式 14 第 4 章 总体布置的计算 14 4 1 轴荷分配及质心位置计算 14 4 2 驱动桥 减 传动 主 速器 比 0 i 选择 的 18 4 3 变速器传动比 g i 的选择 18 第 5 章 汽车动力性及燃油经济性计算 19 5 1 汽车动力性能的计算 19 5 2 功率平衡计算 24 5 3 汽车燃油经济性的计算 26 5 4 汽车不翻倒的条件计算 27 5 5 汽车的最小转弯半径 27 总 结 29 参考文献 30 货车总体设计 第 3 页 摘 要 汽车的总体设计是汽车设计工作中最重要的一环 它对汽车的设计的质量 使用性能和在市场上的竞争力有着决定性的影响 因为汽车性能的优劣不仅与相 关总成及部件的工作性能有密切关系 而且在很大程度上还取决于有关总成及部 件间的协调与参数匹配 取决于汽车的总体布置 货车的总体设计主要包括货车的参数确定 发动机和轮胎的选择 总体布置 和动力性的计算等一系列重要的步骤 其中参数的确定又包括了汽车的质量参 数 主要尺寸和性能参数的计算等 而本次课程设计同时应用到了 excel autocad 等计算机辅助软件 再通过多次校核质心位置和各部分的总成以保证货 车的轴荷分配合理 关键词 货车总体设计 整备质量 动力性 燃油经济性 货车总体设计 第 4 页 第 1 章 汽车的总体设计 1 1 汽车总体设计的特点 汽车主要在宽度有限的道路上行驶 同时与汽车比较 还有人 自行车 摩托车等弱势群体也在使用同一道路 因此存在交通隐患 为了在有限的道路上 容纳更多的车辆运行 减少交通事故以及从汽车造型和减轻质量等方面考虑 对 汽车的外形尺寸需要予以限制 1 2 汽车总体设计的基本要求 1 汽车的各项性能 成本等 要求达到企业在商品计划中所确定的指标 2 严格遵守和贯彻有关法规 标准中的规定 注意不要侵犯专利 3 尽量大可能地去贯彻三化 即标准化 通用化和系列化 4 进行有关运动学方面的校核 保证汽车有正确的运动和避免运动干涉 5 拆装与维修方便 1 3 汽车总体设计的一般顺序 1 调查研究与初始决策 其任务是选定设计目标 并制定产品设计工作方 针及设计原则 调查研究的内容应包括 老产品在服役中的表现及用户意见 当 前本行业与相关行业的技术发展 特别是竞争对手的新产品与新技术 材料 零 部件 设备和工具等行业可能提供的条件 本企业在科研 开发及生产方面所取 得的新成果等等 它们对新产品设计是很有价值的 2 总体方案设计 其任务是根据领导决策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的设想 因此又称为概念设计或构思设计 为 此要绘制不同的总体方案图 比例为 1 10 供选择 在总体方案图上进行初 步布置和分析 对主要总成只画出大轮廓而突出各方案间的主要差别 使方案对 比简明清晰 经过方案论证选出其中最佳者 3 绘制总布置草图 确定整车主要尺寸 质量参数与性能指标以及各总成 的基本型式 在总布置草图上要较准确地画出各总成及部件的外形和尺寸并进行 仔细的布置 对轴荷分配和质心高度作计算与调整 以便较准确地确定汽车的轴 距 轮距 总长 总宽 总高 离地间隙 货厢或车身地板高度等 并使之符合 有关标准和法规 进行性能计算及参数匹配 4 车身造型设计及绘制车身布置图 绘制不同外形 不同方向 不同色彩 的车身外形图 制作相应造型的 1 10 整车模型 从中选优后再制作精确模型 经征求意见 工艺分析评审及风洞试验后作进一步修改 审定后用三坐标测量仪 测量车身模型坐标点 5 编写设计任务书 作为对以后的设计 试验及工艺准备的指导和依据 货车总体设计 第 5 页 其内容常包括 任务来源 设计原则和设计依据 产品的用途及使用条件 汽车 型号 承载容量 布置型式及主要技术指标和参数 包括空车及满载下的整车尺 寸 轴荷及性能参数 有关的可靠性指标及环保指标等 各总成及部件的结构型 式和特性参数 标准化 通用化 系列化水平及变型方案 拟采用的新技术 新 结构 新装备 新材料和新工艺 维修 保养及其方便性的要求 续驶里程 生 产规划 设备条件及预期制造成本和技术经济预测等 有时也加进与国内外同类 型汽车技术性能的分析和对比等 有的还附有汽车总布置方案草图及车身外形方 案图 6 汽车的总布置设计 其主要任务是根据汽车的总体布置及整车性能提出 对各总成及部件的布置要求和特性参数等设计要求 协调整车与总成间 相关总 成问 总成与有关部件间的布置关系和参数匹配关系 使之组成一个在给定使用 条件下的使用性能达到最优并满足设计任务书所要求的整车参数和性能指标的 汽车 1 4 布置形式 本车采用发动机位于前轴的上方 驾驶室的正下方设计 如图 1 1 所示 这时驾驶室布置在发动机的正上方 其前端形成较平坦的车 头 故具有这种布置方案的汽车属于 平头车 型 这种布置的优缺点正好与长 头车相反 可获得最短的轴距和车长尺寸 自重轻 机动性及视野性好 面积利 用率高 但驾驶室易受发动机的振动 噪声 热等影响 夏季闷热 发动机罩突 出于驾驶室内两侧座之间 不易设置中间座位 经在驾驶室内设置的可打开的舱 口维修发动机 其接近性仍差 维修不方便 采用可翻倾式驾驶室虽可解决这一 间题 但也带来操纵的传动机构的复杂化 这种布置方案使驾驶室地板最高 上 下车不方便 对于上述缺点 目前已有不少改善措施 如对驾驶室采取隔热 通 风 密封 采暖 隔振等措施以及加装空调设备等 再加之其原有的优点 使平 头式 包括下述布置 方案在现代轻 中型载货汽车上得到了广泛采用 甚至某 些重型载货汽车也采用了平头式方案 但在重型牵引车上则多采用长头式布置 货车总体设计 第 6 页 图 1 1 平头货车 1 5 轴数的选择 汽车的轴又称为汽车的桥 按轴数汽车分为二轴汽车 三轴汽车和四轴汽车 轿车 轻型及以下的车辆均采用二轴型式 根据汽车的用途 总质量 使用条件 公路车辆法规及轮胎最大标定负荷 中型及以上的汽车多采用三轴 少数采用四 轴 我国公路及桥梁限定双轴汽车的前后轴负荷应分别不超过 60kn 和 130kn 而三轴汽车的前轴及双后轴负荷应分别不超过 80kn 和 240kn 总质量更大的公 路用车可采用四轴 矿用自卸汽车为非公路汽车 不受此限制 其单轴负荷有的 超过 1000kn 本车为中型平头货车 因此采用两轴型式 1 6 驱动形式的选择 驱动型式常用 4 2 4 4 6 4 6 6 8 8 等代号表示 其中 第一个数字为汽车的车轮总数 第二个数字为驱动轮数 对于双胎车轮仍按一个 车轮计 汽车厂通常定汽车总质量小于 19t 的公路用车 广泛采用 4x2 的驱动型式 因为其结构简单 制造成本低 汽车厂定汽车总质量为 19 26t 的公路用 车则可采用 6 2 或 6 4 的驱动型式 总质量为 28 32t 的公路用车则采用 8 4 的驱动型式口 矿用自卸汽车由于行驶场地较小 要求高机动性 因此 即使是重型矿用自 卸汽车也多采用 4 2 的驱动型式且为短轴距 少数采用 4 4 和 6 4 的驱 动型式 本车载重为 3500kg 因此采用 4 2 后轮双胎的驱动型式 货车总体设计 第 7 页 第 2 章 载货汽车主要技术参数的确定 2 1 汽车质量参数的确定 2 1 1 汽车载荷质量的确定 汽车的载荷质量是指汽车在良好路面上所允许的额定装载质量 用 e m 表示 已知题 目中给定的是 3500kg 2 1 2 整车整备质量的预估 汽车的整车整备质量是指车上带有全部装备 包括随车工具和轮胎 加满油和水 但没 有载货和载人时的整车质量 用 0 m 表示 1 质量系数 0 m 的选取 对于中型载货汽车 质量系数为 1 20 1 35 取 0 m 1 20 2 估算整车整备质量 0 m 0 m e m 0 m 3500 1 20 2910kg 2 1 3 汽车总质量的确定 汽车总质量是指汽车整车整备质量 汽车装载质量和驾驶室乘员 含驾驶室 质量三者 之和 用 a m 表示 驾驶室乘员质量以每人 65kg 按乘员人数为 2 人 a m 0 m e m 2 65 6540kg 2 1 4 汽车轴数和驱动形式的确定 汽车轴数主要是根据车辆的总质量 公路车辆法规和汽车的用途来确定 由于汽车的 总质量的不超过 19t 时 所以选 4 2 2 1 5 汽车的轴荷分配 汽车的轴荷分配影响汽车的使用性能和轮胎的使用寿命 为了使轮胎的寿命一致 表 2 1 为各类载货汽车轴荷分配的数据 表 2 1 载货汽车轴荷分配 满载 空载 货车型式 前轴 后轴 前轴 后轴 4 2 平头 30 35 65 70 48 54 46 52 货车总体设计 第 8 页 2 2 汽车主要尺寸的确定 2 2 1 汽车轴距 l 的确定 在汽车的主要性能 装载面积和轴荷分配等各个方面要求下选取 各类载货汽车的轴距 选用范围如表 2 2 所示 表 2 2 载货汽车的轴距和轮距 总质量 t 轴距 mm 轮距 mm 6 0 14 0 3600 5500 1700 2000 选取 l 3650mm 2 2 2 汽车的前 后轴距 1 b 和 2 b 汽车轮距 b 应该考虑到车身横向稳定性 1 b 主要取决于车架前部的宽度 前悬架宽度 前轮的最大转角和轮胎宽度 同时还要考虑转向拉杆 转向轮和车架之间的运动间隙等因素 2 b 主要取决于车架后部宽度 后悬架宽度和轮胎宽度 同时还要考虑车轮和车架之间的间 隙 各类载货汽车的轮距选用范围如表 1 2 所示 选取 1 b 1720mm 2 b 1700mm 2 2 3 汽车前悬 f l 和后悬 r l 的确定 一般载货汽车的前悬不宜过长 但要有足够的纵向布置空间 以便布置发动机 水箱 转 向 器 等 部 件 后 悬 也 不 宜 过 长 一 般 为 1 2 2 2m 参 考 同 类 车 型 选 取 f l 1080mm r l 1720mm 2 2 4 汽车的外廓尺寸 我国法规对载货汽车外廓尺寸的规定是 总高不大于 4 米 总宽不大于 2 5 米 外开窗 后视镜等突出部分宽度不大于 250mm 总长不大于 12 米 一般载货汽车的外廓尺寸随载荷 的增大而增大 在保证汽车主要使用性能的条件下应尽量减小外廓尺寸 参考同类车型取外形尺寸长 宽 高 6450 2100 2350mm 车厢尺寸长 宽 高 4540 2000 650mm 2 3 汽车主要尺寸性能参数的确定 2 3 1 汽车动力性参数的确定 1 最高车速 max a v 的确定 货车总体设计 第 9 页 载货汽车的最高车速主要是根据汽车的用途以及使用条件和发动机功率大小来确定 给定的 max a v 120km h 2 加速时间的确定 汽车起步连续换档加速时间是汽车加速性能的一项重要指标 载货汽车通常用 0 60km h 的加速时间来评价 3 最大爬坡度 max i 的确定 由于载货汽车在各地路面上行驶 要求有足够的爬坡能力 一般 max i 在 30 左 右 即 16 7 4 直接档最大动力因数 0max d 的确定 直接档最大动力因数的确定主要是考虑汽车以直接档行使时的爬坡能力及加速能 力和燃油经济性的要求 中型汽车的 0max d 如表 2 3 所示 表 2 3 载货汽车的动力参数 汽车类别 总质量 t 直接档最大动力因数 i 档最大动力因数 中型 6 0 14 0 0 04 0 06 0 30 0 45 5 i 档最大动力因数 max i d 的确定 i 档最大动力因数的确定主要是考虑汽车的最大爬坡能力 并与汽车的起步连续换档 加速能力有关 各类汽车的 max i d 参见表 2 3 2 3 2 汽车燃油经济性参数的确定 载货汽车的燃油经济性常用单位燃油消耗量来评价 单位燃油消耗量是汽车每一吨总质 量行使 100km所消耗的燃油量 载货汽车的单位燃油消耗量如表 2 4 所示 表 2 4 货车单位质量百公里燃油消耗量 l 100t km 1 总质量 t 汽油机 柴油机 6 0 12 0 2 68 2 82 1 55 1 86 2 3 3 汽车通过性参数的确定 载货汽车的通过性参数主要有接近角 离去角 最小离地间隙和最小转弯直径等 货车总体设计 第 10 页 其值主要根据汽车的用途和使用条件选取 可参考表 2 5 表 2 5 载货汽车的通过性参数 汽车类型 最小离地间隙 接近角 离去角 最小转弯半径 4x2 货车 180 300 mm 40 60 25 45 12 0 20 0m 2 3 4 汽车制动性参数的确定2 3 4 汽车制动性参数的确定 汽车制动性常用制动距离和制动减速度作为设计评价参数 行车制动在产生最大制动作 用时踏板力不得大于 700n 行车制动效能的要求如表 2 6 所示 表 2 6 载货汽车制动效能要求 行车制动 车辆类型 制动初车速 制动距离 fmdd 试车道宽度 踏板力 满载 10m 5 0m 700n 空载 30km h 9m 5 4m 3 0m 450n 应急制动 制动初车速 制动距离 fmdd 操纵力 满载 空载 30 km h 20m 2 2m 手 600n 脚 700n 第 3 章 载货汽车主要部件的选择及布置 3 1 发动机的选择与布置 3 1 1 发动机形式的选择 目前汽车发动机主要采用往复式内燃机 分为汽油机和柴油机两大类 当前在我国的 汽车上主要是汽油机 由于柴油机燃油经济性好 工作可靠 排气污染少 在汽车上应用日 益增多 轻中型汽车可采用汽油机和柴油机 参考同类车型 本车选取柴油发动机 3 1 2 发动机主要性能指标的选择 发动机的主要性能指标是发动机最大功率和发动机的最大转矩 1 发动机最大功率 max e p 及其相应转速 p n 的选择 汽车的动力性主要决于发动机的最大功率值 发动机的功率越大 动力性就好 最 大功率值根据所要求的最高车速 max a v 计算 如下 货车总体设计 第 11 页 3 max max max 1 360076140 aa d e a t gf a mv c v p 3 1 式中 max e p 最大功率 kw t 传动系效率 对于单级减速器取 0 9 g 重力加速度 m 2 s f 滚动阻力系数 取 0 016 d c 空气阻力系数 取 0 80 a 汽车的正面迎风面积 取 2 67 2 m a m 汽车总质量 kg max a v 汽车最高车速 km h 带入相关数据 可得 max e p 76140 120 67 2 8 0 3600 120 016 0 8 9 6540 9 0 1 3 91 8kw 于是 发动机的外特性功率为 e p max e p 1 12 1 18 91 8 1 12 1 18 102 8 108 3 kw 查阅资料由 九十年代发动机 一书 选取 yc6105qc 型柴油机 广西玉林柴油机总 厂主要技术参数见表 3 1 表 3 1 主要技术参数 型 号 yc6105qc 气 缸 数 6 气缸布置方式 直列 进 气 方 式 自然吸气 燃烧室方式 直喷 缸径 行程 mm 105 125 排 量 l 6 494 最大功率 转速 kw r min 105 1 2800 货车总体设计 第 12 页 最大扭矩 转速 kw r min 402 1600 1900 全负荷最低燃油消耗率 g kw h 224 机油消耗率 g kw h 1 47 长 宽 高 mm 1295 605 695 净质量 kg 550 其总功率特性曲线如图 3 1 所示 2 发动机最大转矩 max e t 及其相应转速 t n 的选择 货车总体设计 第 13 页 当发动机最大功率 max e p 和相应的转速 p n 确定后 则发动机最大转矩 max e t 和相应转 速 t n 可随之确定 其值由下式计算 max e t p t max 9550 e p p n 3 2 式中 转矩适应系数 一般 1 1 1 3 在这里取 1 3 p t 最大功率时的转矩 n m max e p 最大功率 kw p n 最大功率时转速 r min max e t 最大转矩 n m 中型货车的 p n 值在 4000 5000r min 中型货车的 p n 值更低些 柴油机的 p n 值在 1800 4000r min 之间 这里取 p n 为 3500r min max e t 1 3 3500 105 9550 372 5n m 满足所选发动机的最大转矩及相应转速要求 3 2 轮胎的选择 载货汽车轮胎主要是根据轴荷分配 轮胎的额定复合 使用条件以及车速来选择 所选 的轮胎在使用中静载荷应等于或接近于轮胎的额定负荷值 轮胎所承受的最大静负荷与轮胎 负荷值之比称为轮胎负荷稀疏 为了避免超载 此值应在 0 9 1 0 之间 此车选用的轮胎为 7 00 20 断面宽度 216mm 表 3 2 轮胎参数 轮胎 规 格 层数 标准 轮辋 断面 宽度 静半径 外直径 双胎最小 中心距 允许使用轮 辋 7 00 20 10 20 5 5mm 216mm 430mm 940mm 230mm 5 50s 6 0 3 3 离合器的选择 双片干式盘形摩擦离合器 3 4 万向传动轴的选择 货车总体设计 第 14 页 选用两轴式传动轴 并用十字轴连接 3 5 主减速器的形式 单级主减速器圆柱齿轮传动 第 4 章 总体布置的计算 4 1 轴荷分配及质心位置计算 4 1 1 平静时的轴荷分配及质心位置 总布置的侧视图上确定各个总成的质心位置 及确定各个总成执行到前轴的距离 和距地面的高度 根据力矩平衡的原理 按下列公式计算各轴的负荷和汽车的质 心位置 1 g 1 l 2 g 2 l 2 g l 1 1 g h 2 2 g h g g h 1 g 2 g g 4 1 12 g gg 1 lgb g 2 l ga g 式中 1 g 2 g 各个总成的质量 kg 1 l 2 l 各个总成质心到前轴的距离 mm 1 h 2 h 各个总成质心到地面的距离 mm 1 g 2 g 前 后轴负荷 mm g h 汽车质心高度 mm l 汽车轴距 mm a 汽车质心到前轴的距离 mm b 汽车质心到后轴的距离 mm 货车总体设计 第 15 页 在总布置时 汽车的左右负荷分配应尽量相等 一般可以不计算 轴荷分配和质 心位置应满足要求 否则 要重新布置各总成的位置 如调整发动机或车厢位置 以致改变汽车的轴距 各总成质量及其质心到前轴的距离 离地高度见表 4 1 表 4 1 主要部件 质量 kg 空载时质心坐标 x y mm 满载时质心坐标 x y mm 发动机 550 185 985 185 865 离合器 12 545 985 545 865 变速器 100 950 985 950 865 万向节 42 2265 565 2265 445 后悬及减振器 180 3650 525 3650 405 前悬及减振器 75 150 515 150 395 后轴及后制动器 340 3650 465 3650 465 前轴及前制动器 200 150 465 150 465 车架及其总成 285 2210 850 2210 730 驱动桥 15 3650 465 3650 465 油箱 25 2150 500 2150 405 蓄电池 50 2150 500 2150 405 车箱 350 2850 1450 2150 1330 驾驶室 100 200 1550 200 1430 备胎 50 4550 525 4550 405 车轮及车胎总成 416 2433 475 2433 475 前挡泥板 7 0 670 0 625 后挡泥板 5 3650 670 3650 625 人 130 0 0 100 1450 货物 3500 0 0 3150 1330 由表 4 1 可得 货车总体设计 第 16 页 空载时 5252908 3650 2 g 2313500 2910 g h 1 g 2 g 2910 3650 1 g 2910b 3650 2 g 2910a 所以 2 g 1439 15kg 1 g 1470 85kg a 1805 12mm b 1844 88mm g h 795 02mm 空载时前轴负荷率为 2910 85 1470 50 5 后轴负荷率为 2910 15 1439 49 5 满足要求 满载时 16045908 3650 2 g 6926195 6540 g h 1 g 2 g 6540 3650 1 g 6540b 3650 2 g 6540a 所以 2 g 4396 14kg 1 g 2143 86kg a 2453 50mm b 1196 50mm g h 1060 43mm 满载时前轴负荷率为 6540 86 2143 32 8 后轴负荷率为 6540 14 4396 67 2 满足要求 4 1 2 水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷计算 对于后轮驱动的载货汽车在水平路面上满载行驶时各轴的最大负荷按下列公式 计算 1 g z g g b l h f h 2 z g ga l f h 4 2 货车总体设计 第 17 页 式中 1 z f 行驶时前轴最大负荷 kg 2 z f 行驶时后轴最大负荷 kg 令 1 1 z f g 1 m 2 2 2 z f m g 4 3 式中 1 m 行驶时前轴轴荷转移系数 该值为 0 8 0 9 2 m 行驶时后轴轴荷转移系数 该值为 1 1 1 2 代入相关数据 计算的 1 g z g g b l h f h 43 1060 7 0 3650 43 1060 7 0 50 1196 6540 1021 58kg 2 z g ga l f h 43 1060 7 0 3650 50 2453 6540 5518 42kg 于是有 1 1 z f g 1 m 0 5 2 2 2 z f m g 1 2 基本满足要求 4 1 3 制动时各轴的最大负荷计算 汽车制动时各轴的最大负荷按下列公式计算 1 g zr g b l h f 2 g zr g a l h f 4 4 式中 1 zr f 行驶时前轴最大负荷 kg 2 zr f 行驶时后轴最大负荷 kg 令 1 1 zr f g 1 m 2 2 2 zr f m g 4 5 式中 1 m 行驶时前轴轴荷转移系数 1 4 1 6 2 m 行驶时后轴轴荷转移系数 0 4 0 6 代入相关数据 计算得到 货车总体设计 第 18 页 1 g zr g b l h f 3650 43 1060 7 0 50 1196 6540 3473 91kg 2 g zr g a l h f 3650 43 1060 7 0 50 2453 6540 3066 09kg 于是有 1 1 zr f g 1 m 1 6 2 2 2 zr f m g 0 7 基本满足要求 4 2 驱动桥 减 传动 主 速器 比 0 i 选择 的 在选择驱动桥主减速器传动比 0 i 时 首先可根据汽车的最高车速 发动机参数 车轮参数来确定 其值可按下式计算 0 max5 0 377 v ag r n i vi 4 6 式中 max a v 汽车的最高车速 已知 120km h p n 最高车速时发动机的转速 r min 一般 v n p n 2800r min r 车轮静半径 r 430mm 故 0 i max5 0 377 v ag r n vi 0 377 120 2800 43 0 3 78 4 3 变速器传动比 g i 的选择 4 3 1 变速器一档传动比 1 g i 的选择 在确定变速器一档传动比 1 g i 时 需要考虑驱动条件和附着条件 为了满足驱 动条件 其值应符合下式子 maxmax 1 max 0 cossin a g e t g fr mii i i t 式中 max i 最大爬坡度 max i 16 7 代入相关数据 计算得 maxmax 1 max 0 cossin a g e t g fr mii i i t 9 0 68 3 402 43 0 7 16 sin 7 16 cos 016 0 8 9 6540 0 0 6 1 货车总体设计 第 19 页 6 1 g i 0 tq t gr i t 9 0 78 3 402 7 0 43 0 7 16 cos 8 9 6540 0 13 8 4 3 2 4 3 2 变速器档数和各档传动比的选择变速器档数和各档传动比的选择 这中型载货汽车采用 5 档变速 各档变速比遵循下式关系分配 1234 2345 gggg gggg iiii iiii 4 7 参考同类车型确定各档传动比为如下 g i 1 6 47 g i 2 3 29 g i 3 1 90 g i 4 1 35 g i 5 1 g i r 5 83 第 5 章 汽车动力性及燃油经济性计算 5 1 汽车动力性能的计算 5 1 1 5 1 1 驱动平衡的计算驱动平衡的计算 1 驱动力的计算 汽车的驱动力按下式进行计算 0 e g t t r i i t f 0 0 377 e a g r n v i i 5 1 式中 t f 力 n e t 动机转矩 n m e n 发动机转速 r min a v 汽车的车速 km h o i 主减速器的传动比 代入相关数据 计算所得数据如下表 5 1 所示 表 5 1 相关计算结果列表 货车总体设计 第 20 页 n r min 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 te n m 400 402 400 398 390 381 374 363 1 t f n 2075 20578 20475 20373 19963 19503 19144 18581 1 a v km h 9 28 10 61 11 93 13 26 14 58 15 91 17 23 18 56 1 d 0 313 0 314 0 313 0 311 0 305 0 298 0 292 0 284 档 1 1 a 1 195 1 191 1 195 1 203 1 228 1 259 1 286 1 325 2 t f n 10412 10464 10412 10360 10151 9917 9735 9449 2 a v km h 18 25 20 86 23 46 26 07 28 68 31 28 33 89 36 50 2 d 0 159 0 159 0 158 0 157 0 154 0 150 0 147 0 142 档 1 2 a 1 182 1 182 1 190 1 199 1 225 1 261 1 290 1 341 3 t f n 6013 6043 6013 5983 5863 5727 5622 5457 3 a v km h 31 60 36 11 40 63 45 14 49 66 54 17 58 69 63 20 3 d 0 090 0 090 0 089 0 088 0 086 0 083 0 081 0 077 档 1 3 a 1 703 1 703 1 726 1 750 1 800 1 881 1 938 2 066 4 t f n 4272 4294 4272 4251 4165 4069 3885 3877 4 a v km h 44 47 50 83 57 18 63 54 69 89 76 24 82 60 88 95 4 d 0 062 0 061 0 060 0 059 0 056 0 053 0 051 0 047 档 1 4 a 2 500 2 556 2 614 2 674 2 875 3 108 3 286 3 710 5 t f n 3165 3180 3165 3149 3086 3014 2959 2872 5 a v km h 60 04 68 62 77 20 85 77 94 35 102 93 111 50 120 08 档 5 d 0 043 0 041 0 039 0 037 0 033 0 030 0 026 0 022 货车总体设计 第 21 页 1 5 a 4 074 4 400 4 783 5 238 6 470 7 857 11 000 18 333 tr f n 18450 18542 18450 18358 17989 17574 17251 16743 ar v km h 10 30 11 77 13 24 14 71 16 18 17 65 19 13 20 60 r d 0 282 0 283 0 282 0 280 0 275 0 268 0 263 0 255 r 档 1 r a 1 158 1 154 1 158 1 167 1 189 1 222 1 247 1 289 1 行驶阻力的计算 汽车行驶时 需要克服的行驶阻力为 2 cossin 21 15 da aaa a dv gfigi dt c v mmm f 阻 5 2 式中 i 道路的坡度 平路是 0 dv dt 行驶加速度 m 2 s 等速行驶时为 0 回转质量换算系数 其值按 1 2 12 g i 估算 其中 1 0 03 0 05 取为 0 04 2 0 04 0 06 取为 0 06 故 1 3 55 2 1 69 3 1 26 4 1 15 5 1 10 r 3 08 g i 变速器各档的传动比 代入 i 0 dv dt 0 及相关数据 可得 2 cossin 21 15 da aaa a dv gfigi dt c v mmm f 阻 6540 9 8 2 15 21 52 3 8 0 016 0 a v 1046 400 0 101 2 a v 5 3 代入各个速度值 即得表 5 2 表 5 2 行驶阻力 f 阻 与车速 a v 货车总体设计 第 22 页 va km h 10 20 40 60 80 100 120 f 阻 n 1056 5 1086 8 1208 1410 1692 8 2056 4 2500 8 2 驱动力 行驶阻力平衡图 按照公式 5 1 5 2 作 t f a v f 阻 a v 曲线图 则得到汽车的驱动力 行驶阻力平衡图 如图 5 1 所示 利用该图可以分析汽车的动力性 图中 f 阻 曲 线与直接档 t f a v 曲线没相交 所以五档的最大速度即是汽车的最高车速 图 5 1 汽车驱动力 行驶阻力平衡图 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 20 40 60 80 100 120 140 v km h f n fw ff ft1 ft2 ft3 ft4 ft5 5 1 2 动力特性的计算 1 动力因数 d 的计算 汽车的动力性因数按下式关系计算 d 2 0 21 15 e g da t a a r g i i t cv m 0 0 377 e a g r n v i i 5 4 代入相关的数据 计算所得结果见表 5 1 2 滚动阻力系数 f 与车速 a v 的关系 货车总体设计 第 23 页 f 0 0076 0 000056 a v 5 5 计算所得的数据如表 5 3 所示 表 5 3 滚动阻力系数 f 与车速 a v va km h 10 20 40 60 80 100 120 f 0 00816 0 00872 0 00984 0 01096 0 01208 0 0132 0 01432 3 动力特性图 按照公式 5 4 5 5 作 d a v f a v 曲线图 则得到汽车的动力特性图 如图 5 2 所示 图 图 5 2 5 2 汽车动力特性图汽车动力特性图 0 0 05 0 1 0 15 0 2 0 25 0 3 0 35 0 20 40 60 80 100 120 140 v km h d f 1档 2档 3档 4档 5档 4 加速时间 t 的计算 汽车在平路上等速行驶时 有如下关系 dv df gdt 5 6 即是 1 dv adtg df 5 7 代入相关的数据 可得到加速度倒数 1 a 的值 见表 5 1 货车总体设计 第 24 页 作出 1 a a v 关系曲线 如图 5 3 对加速度倒数和车速之间的关系曲线积分 可以得到汽车在平路上加速行驶时的加速时间 加速时间为从稳定车速到车速为 60m s 时所需的时间 可得 60 0 1 dv a t 57 4 0 4 3600 1000 25 3 s 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 20 40 60 80 100 120 140 v km h 1 a 1档 2档 3档 4档 5档 图 5 3 5 汽车最大爬坡度 max i 的计算 max i tan max a max a 2 2 2 max 1 max 1 1 1 arcsin f f d f d 5 8 式中 1max d 汽车变速器头档的最大动力因数 为 0 314 则 max a 2 2 2 max 1 max 1 1 1 arcsin f f d f d 2 2 2 016 0 1 016 0 314 0 1 016 0 314 0 arcsin 17 4 max i tan max a 0 31 30 满足最大爬坡度的要求 5 2 5 2 功率平衡计算功率平衡计算 货车总体设计 第 25 页 1 汽车行驶时发动机能够发出的功率 汽车行驶时 发动机能够发出的功率 e p 就是发动机使用外特性时的功率值 发动机转速 p n 和汽车速度 a v 之间的关系同前 2 汽车行驶时所需要的发动机的功率 汽车行驶时 所需要的发动机的功率是克服行驶阻力所消耗的功率 其值按 下式计算 2 cossin 21 15 3600 ada e aaa t a dv gfigi dt vcv mmm p 5 9 当汽车在平路上行驶的时候 简化为下式 2 21 15 3600 ada e a t a gf vcv m p 5 10 代入相关的数据计算得到图表 5 4 所示 表 5 4 所需发动机功率 e p va km h 10 20 40 60 80 100 120 pe kw 3 26 6 71 14 91 26 11 41 80 63 47 92 62 作出发动机能够发出的功率与车速之间