A-某汽车总布置设计.doc

1 一 题目要求一 题目要求 额定装载 质量 Kg 最大总质 量 kg 最大车速 Km h 1 比功率 KW t 1 比转矩 N m t 1 组号 3000 6330 10015405 附 滚动阻力系数 f 0 02 空气阻力系数 CD 0 9 二 设计内容二 设计内容 1 汽车形式的汽车形式的选择选择 1 1 轴数和驱动形式轴数和驱动形式 商用货车驱动形式有 4 2 4 4 6 2 6 6 8 4 8 8 等 普通商用 货车一般采用 4 2 发动机前置后桥驱动 本车属于中型商用货车 总质量不大 考虑到制造成本和使用条件等因素 本车属于中型商用货车 总质量不大 考虑到制造成本和使用条件等因素 所以采用所以采用 4 2 后桥后桥 4 轮前置后驱的形式 轮前置后驱的形式 1 2 布置形式布置形式 汽车布置形式是指发动机 驱动轴和车身 或驾驶室 的相互关系和布置特 点而言 汽车的使用性能除取决于整车和各总成的有关参数以外 汽车的布置形 式对使用性能也有重要影响 货车按驾驶室与发动机相对位置不同分为长头式 短头式 平头式和偏置式 本车的设计采用平头式 本车的设计采用平头式 平头式货车在各种级别的货车上得到广泛应用 它 有以下优点 汽车总长和轴距尺寸短 最小转弯直径小 机动性良好 不需要发 动机罩和翼子板 使整车整备质量较小 驾驶员视野得到明显改善 面积利用率 高 其缺点如下 前轴负荷大 因而汽车通过性能变坏 因为驾驶室有自翻转机 构和锁住机构 使机构复杂 进 出驾驶室不如长头式货车方便 离合器 变速 器等操作机构复杂 驾驶室内受热及振动均比较大 汽车正门与其他物体发生碰 撞时 驾驶员和前排乘客受到严重伤害发可能性增加 货车按照发动机位置不同 可分为发动机前置 中置和后置三种布置形式 其中发动机前置后桥驱动货车得到广泛应用 其中发动机前置后桥驱动货车得到广泛应用 本车的设计采用前置后驱的形式 本车的设计采用前置后驱的形式 它有以下主要优点 维修发动机方便 离 合器 变速器等操纵机构简单 货箱地板高度低 可以采用直列发动机 V 型发 2 动机货卧式发动机 发现发动机故障容易 此方案的缺点是 如果采用平头式驾 驶室 而且发动机布置在前轴之上 处于两侧座位之间时 驾驶室内部拥挤 隔 热 隔振 蜜蜂和降低噪声等问题难以解决 2 汽车主要技术参数的确定汽车主要技术参数的确定 2 1 汽车主要尺寸的确定汽车主要尺寸的确定 2 1 1 外廓尺寸外廓尺寸 汽车的总长 总宽和总高应根据汽车的用途 道路条件 吨位 外形设计 公路限制和结构布置等因素来确定 在总体设计时要力求减少汽车的外廓尺寸 以减轻汽车总重 提高汽车的动力性 经济性和机动性 各国对公路运输车辆的外廓尺寸均有法规限制 这是为了适合本国的公路 桥梁和运输标准以及保证驾驶的安全性 GB1589 89 汽车外廓尺寸限界规定汽车 外廓尺寸长 货车 越野车 整体式客车不应超过 12m 单铰接式客车不超过 18m 半挂汽车列车不超过 16 5m 全挂汽车列车不超过 20m 不包括后视镜 汽车宽不超过 2 5m 空载 顶窗关闭状态下 汽车高不超过 4m 后视镜等单侧 外伸量不得超出最大宽度处 250mm 顶窗 换气装置开启时不得超出车高 300mm 根据本车的特点 参考同类车型 本车的外廓尺寸如下 汽车的外廓尺寸 长汽车的外廓尺寸 长 6510 宽 宽 2230 高 高 2350 2 1 2 轴距轴距 轴距 L 对整备质量 汽车总长 最小转弯直径 传动轴长度 纵向通过半径 有影响当轴距小时 上述个指标减小 此外 轴距还对轴荷分配有影响 轴距过 短会使车厢 货 长度不足或后悬过长 上坡或制动时轴荷转移过大 汽车制动 性和操纵稳定性变坏 车身纵向角振动增大 对平顺性不利 万向节传动轴的夹 角增大 货车轴距和轮距标准见下表 货车的轴距和轮距 车型类别轴距 Lmm轮距 Bmm 4 2 货车 微型 轻型 中型 重型 1700 2900 2300 3600 3600 5500 4500 5600 1150 1350 1300 1650 1700 2000 1840 2000 本车为中型中型货车 参照表和同类车型 轴距轴距 L 选取为选取为 3800 mm 3 2 1 3 轮距轮距 受汽车总宽度不超过 2 5m 限制 轮距不宜过大 但在取定的前轮轮距 b1的 范围内 应该能布置下发动机 车架 前悬架和前轮 并保证前轮有足够的转向 空间 同时转向杆系与车架 车轮之间有足够的运动间隙 再确定后轮距 b2时应 考虑两纵梁之间的宽度 悬架宽度和轮胎宽度及他们之间应留有必要的间隙 根据表 并且参考同类车型以及根据本车的结构和布置 选取本车的前后轮 距分别为 b1 1750mm b2 1590mm 2 1 4 前悬 后悬等前悬 后悬等 前悬的长度应能布置保险杠 散热器 风扇 发动机等部件 从撞车安全性 考虑希望前悬长些 从视野角度考虑又要求前悬短些 前悬对平头汽车上下车的 方便性有影响 前钢板弹簧长度也影响前悬尺寸 汽车的前悬长度不宜过长 否 则汽车的接近角过小 不利于通过性 后悬的长度主要取决于轴距和轴荷分配的要求 同时要保证适当的离去角 一般来说 后悬不宜过长 否则上 下坡时容易刮地 转弯时也不灵活 货车的 后悬一般在 1200mm 2200mm 之间 经过分析并参考同类样车 根据本车的结构性能要求 本车选取前悬经过分析并参考同类样车 根据本车的结构性能要求 本车选取前悬 LF为为 1110mm 后悬 后悬 LR为为 1600mm 2 2 汽车主要质量参数的确定汽车主要质量参数的确定 2 2 1 整备质量整备质量 m0 整车整备质量是指车上带有全部装备 包括随车工具 备胎等 加满燃料 水 但没有装货和载人时的整车质量 整车整备质量对汽车的成本和使用经济性均有影响 目前 尽可能减少整车 整备质量的目的是通过减轻整车整备质量增加装载量或载客量 抵消因满足安全 标准 排气净化标准和噪声标准所带来的整备质量的增加 节约燃料 减少整车 整备质量的措施主要有 采用强度足够的轻质材料 新设计的车型应使其结构更 合理 减少整车整备质量 是从事汽车设计工作中必须遵守的一项重要原则 整车整备质量 Ma Me 3 N1 Mo 6330 3000 3 65 3135kg 2 2 2 装载质量装载质量 me 货车装载质量 me的确定 首先应与行业产品规划的系列符合 其次要考 虑到汽车的用途和使用条件 4 本车为中型货车 装载质量本车为中型货车 装载质量 me 在设计任务书中已经给定为在设计任务书中已经给定为 3000kg 2 2 3 质量系数质量系数 质量系数是指汽车装载质量与整车整备质量的比值 即 m0 m0e m 该系数反映了汽车的设计水平和工艺水平 值越大 说明该汽车 0 m m0 的结构和制造工艺越先进 本车质量系数 3000 3135 0 957 m0 2 2 4 总质量总质量 ma 本车总质量已经给定 ma为 6330 kg 2 2 5 轴荷分配轴荷分配 货车的轴荷分配参考下表 货车的轴荷分配 满载空载 车型前轴 后轴 前轴 后轴 4 2 后轮单胎 4 2 后轮双胎 长 短头 式 4 2 后轮双胎 平头式 6 4 后轮双胎 32 40 25 27 30 35 19 25 60 68 73 75 65 70 75 81 50 59 44 49 48 54 31 37 41 50 51 56 46 52 63 69 本车轴荷分配的设计目标是 满载时前轴 33 后轴 67 空载时前轴 50 后轴 50 经过校核后 以满载 0 8 系数的路面制动时前后轴荷 1 1 为条件计算满载轴荷 推出空载轴荷 满载时前轴满载时前轴 30 5 后轴 后轴 69 5 空载时前轴空载时前轴 37 8 后轴 后轴 62 2 2 2 6 质心高度质心高度 g h 5 汽车质心的位置 与汽车受力的情况有密切的关系 直接影响汽车的轴荷分 配 稳定性和平顺性以及制动 驱动和坡道行驶时的前后轴质量的转移 质心高度设计目标 空载 空载 700mm 满载 满载 900mm 经过校核后质心高度为 经过校核后质心高度为 空载 空载 750mm 满载 满载 930mm 2 3 汽车各总成的选择汽车各总成的选择 2 3 1 发动机的选择发动机的选择 2 3 1 1 发动机型式的选择发动机型式的选择 对于在中型以及以下的货车上一般采用直列式柴油机 而在重型货车上一般 采用 V 型柴油机 本车为中型货车 故采用直列式四缸柴油机 本车为中型货车 故采用直列式四缸柴油机 2 3 1 2 发动机主要性能指标的选择发动机主要性能指标的选择 2 3 1 2 1 发动机最大功率 Pemax和相应转速 np 根据所需要的最高车速 vamax km h 用下式估算发动机最大功率 maxe P 3 maxmax 761403600 1 a D a ra T v AC v gfm 上式中 发动机最大功率 kW maxe P 传动系效率 对驱动桥用单级主减速器的 4 2 汽车可取为 T 0 9 对于双级主减速器可取为 0 8 ma 汽车总质量 kg g 重力加速度 m s2 vamax 最高车速 km h fr 滚动阻力系数 对货车取 0 02 CD 空气阻力系数 货车取 0 8 1 0 本货车取 0 9 A 汽车正面投影面积 m2 取 2 23 2 35 0 5 4 13 代入数据 得 6 maxe P 3 100 76140 13 4 9 0 100 3600 02 0 8 96330 9 0 1 92 5 kW 由比功率算得最大功率为由比功率算得最大功率为 15 6 33 94 9 KW 经过经过 matlab 代入排量代入排量 2 6L 后 得到发动机最大功率为后 得到发动机最大功率为 96 0KW 最高转速为 最高转速为 2800r min 在发动机万有特性图上得到转速范围 在发动机万有特性图上得到转速范围 800 2800r min 最大转矩为最大转矩为 408 35N M 此时转速为 此时转速为 1400r min 最大转矩及相应转速 maxe T T n 用下式计算确定 maxe T maxe T P e P n P T max 9549 上式中 最大转矩 maxe TmN 最大功率时转矩 P TmN 转矩适应性系数 一般在 1 1 1 3 之间选取 发动机最大功率 maxe PkW 最大功率时转速 P nmin r 代入数据 得 maxe T 3600 0 963 1 1 1 9549 375 14 487 68 mN 本车所选发动机的本车所选发动机的为为 408 35 合适 合适 maxe TmN 选择时希望在 1 4 2 0 之间 如果取得太高 使小于 T n TP nn T n TP nn 1 4 则直接挡稳定车速将变高 在通过市区交叉路口时换挡次数变多 冲破性能 变坏 本发动机 2800 1400 2 0 满足要求 TP nn 2 4 轮胎的选择轮胎的选择 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 7 按轮胎中帘线的排列不同 常见有三种形式可共选择 普通斜线胎 子午线 胎和带束斜交胎 普通斜线胎的胎体帘线较多帘 胎侧厚 不易划破 侧向刚度 也大 其缺点是缓冲性较差 子午线胎的结构特点是帘线呈子午线排列 这样帘 线的刚度就能得到充分利用 本车选用普通子午线轮胎 本车选用普通子午线轮胎 根据前面轴荷分配的计算 满载时 前轴负荷 F 前 max 6330 0 31 2 965 3 KG 后轴负荷 F 后 max 6330 0 69 4 1099 8 KG 由国标 GBT 2977 2008 载重汽车轮胎规格 尺寸 气压与负荷得出 参考整车参数相似的同类车型 选择参考整车参数相似的同类车型 选择 7 50R16 帘线层数帘线层数 12 断面宽断面宽 215MM 轮胎外直径 轮胎外直径 815MM 气压 气压 560KPA 轮辋 轮辋 6 00G 8 2 5 传动比的计算和选择传动比的计算和选择 2 5 1 主减速器传动比的确定主减速器传动比的确定 在选择驱动桥主减速器传动比时 首先可根据汽车的最高车速 发动机参 0 i 数 车轮参数来确定 其值可按下式计算 max 0 377 0 a v v rn i 上式中 汽车最高车速 maxa v hkm 最高车速时发动机的转速 一般 P n 1 1 9 0 其中 v n v n 为发动机最大功率时对应的转速 本车取 P nmin r v n P n2800 r 车轮半径 取 0 4 m 4 3 max 0 377 0 a v v rn i 100 28004 0377 0 2 5 2 最大传动比的确定最大传动比的确定 确定最大传动比时要考虑三方面问题 1 最大爬坡度 2 发动机传递到轮边的最