毕业设计 大型豪华旅游客车底盘总布置设计说明书.doc

毕 业 设 计（论 文） 大型豪华旅游客车底盘总体设计摘 要汽车底盘是汽车的重要组成部分之一, 底盘的作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、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。客车制造的核心技术在于底盘技术。所以客车底盘设计和制造水平的不断提高是客车技术赖以发展进步的基础。本文是一篇关于旅游客车底盘的设计说明书，主要介绍了客车底盘的总布置和一些客车的性能参数。底盘总布置主要包括发动机、离合器、变速器等。性能参数主要包括动力性，燃油经济性等。不同用途、不同使用条件的客车对其底盘的要求也不尽相同。旅游客车主要向高舒适性，低噪声，低振动，高安全性方向发展。关键词： 旅游客车,底盘总布置,动力性，燃油经济性THE LAYOUT DESIGN OF LARGE LUXURY TOURIST BUS CHASSISABSTRACTMotor vehicle chassis is an important part of the bus ,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 Vehicle Manufacturing is chassis technology. Therefore, the design and manufacture level of bus chassis is the basis of bus technology, it will develop and progress when the chassis technology continuously raise.This passage is a description of the tourist bus chassis design , mainly on the bus chassis layout and the total number of bus performance parameters. Chassis layout including the engine, clutch, transmission, and so on. Performance parameters including power, fuel economy, and so on.The bus chassis requirements vary from different uses and different conditions.The high comfort, low noise, low vibration, high security is the tourist buss main development direction.KEY WORDS: Tourist bus, The general layout of chassis, drivability ,Fuel economy37目录 前言1第1章 汽车的总体设计31.1 汽车形式的选择31.1.1 轴数31.1.2 驱动形式31.1.3 布置形式41.2 汽车主要参数的选择61.2.1 汽车主要尺寸的确定61.2.2 汽车质量参数的确定81.2.3 汽车性能参数的确定9第2章 底盘各总成的选型142.1 发动机的选择142.1.1 发动机形式的选择142.1.2 发动机主要性能指标的选择152.2 离合器的选择182.2.1 离合器形式的选择182.2.2 离合器操纵机构的选择192.3 变速器总成的选择202.4 驱动桥总成的选择212.5 前轴和转向系的选择222.6 制动系统的选择242.7 悬架的选择252.8 车架的选择262.9 车轮和轮胎的选择262.10 发电机27第3章 底盘各总成布置分析283.1 发动机与传动系的布置283.2 驱动桥的布置283.2 转向系的布置283.3 悬架的布置283.4 制动系的布置28第4章 底盘布局对汽车性能影响计算分析304.1 动力性分析304.1.1 汽车最高车速的确定304.1.2 各挡动力因数的确定324.1.3 最大爬坡度的计算344.2 燃油经济性的计算354.3 制动性分析364.4 操纵性分析374.5 平顺性分析37第5章 结论与展望38谢 辞39参考文献40前言国内客车底盘总布置的发展及现状客车制造的核心技术在于底盘技术。从 20世纪60年代起，中国客车底盘制造业随着中国客车工业的发展从无到有，走过了一段艰难曲折的发展历程。20世纪60年代到80年代期间，中国客车制造基本是直接采用载货车底盘改装而成。其中大型客车基本上采用黄河牌载货车底盘，中型客车主要采用解放、东风载货车底盘，轻型客车采用跃进载货车、北京吉普的底盘。自20世纪90年代以来，我国客车企业加强了与国外客车制造企业在资金和技术方面的合作，引进了一批客车底盘系列产品和制造技术。国外著名的客车及客车底盘制造公司，如德国的凯斯鲍尔、奔驰、曼；法国的雷诺；意大利的依维柯；瑞典的沃尔沃和日本的日产柴先后与我国签定了合作、合资和技术引进协议。同时国内一些客车制造企业也尝试开发拥有自主知识产权的旅游客车底盘，目前，除了部分技术含量较高的大型客车底盘外，国内生产的客车专用底盘在品种、数量、质量、技术水平等方面已基本满足市场需求。通过产品的技术引进，并经过自身的消化吸收，促使我国客车及底盘产品更新换代速度加快，并使客车底盘的总体制造水平有了较大提高。随着客车底盘技术的发展和人们对客车乘坐舒适性的要求的不断提高，客车底盘在动力性方面越来越多地采用大功率、大转矩发动机。同时由于旅游客车为了保证空调系统始终处于良好的运行状态，也对发动机的低转速和大转矩提出了更高要求。在汽车电子技术发展的同时，底盘上使用该技术将更进一步深入，高性能传感器、中控系统将广泛应用。为了提高客车的各方面性能，底盘的智能化也将得到进一步研究和实际应用。设计的任务优化大型旅游客车的底盘总布置，提高品质、性能和经济性。给驾驶员带来可靠的操纵性、安全性，给乘客带来乘坐的舒适性。随着我国国民经济的迅速发展，人民的生活水平有了极大提高，消费者已不光满足于物质上的消费，而是更加注重精神上的消费，注重享受，这旅游出行的消费又占了一个重要的部分。加上现如今交通的便利更是为这提供了有利的保障。在我国的国情中，性价比合适的旅游客车成为旅游客车市场的新宠，中短途旅游是最大的群体。这无疑增加了旅游客车的使用量，通过对底盘总布置的改进和创新，节约整车的生产成本，推动客车行业的整体发展，促进我国旅游业的兴旺，为国民经济作出贡献。设计原则1.面向市场,以用户的原始要求为依据。2.符合国家有关标准和法规；贯彻“三化”要求。3.充分考虑可靠性。大客车对安全性的要求很高且不易维修，大客车底盘的可靠性对客车来说非常重要。该底盘在总成选用，零件设计，和结果处理等方面都必须保证可靠性要求。4.尽可能地采用通用件。大客车是多品种，小批量的产品，专用件太多，特别是专用铸造件，势必增加生产成本和生产周期。过多的采用拼焊件，对质量，可靠性，加工误差等方面的控制带来困难。5.突出价格优势。6.总成和零部件的选用不受车型限制。设计目标通过对底盘总布置的设计，合理选用各总成，合理装配，使底盘各总成更加合理高效可靠的工作，减少簧载质量，提高整车的动力性、经济性和舒适性等综合性能。最高车速在110km/h，最大爬坡度40%，油耗少的代表性大型旅游客车。 第1章 汽车的总体设计1.1 汽车形式的选择不同形式的汽车，主要体现在轴数、驱动形式以及布置形式上有区别。1.1.1 轴数汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构。随着设计汽车的乘员数增多或装载质量的增加，汽车的整备质量和总质量也增大。在汽车轴数不变的情况下，汽车总质量增加以后，使公路承受的负荷增加。当这种负荷超过了公路设计的承载能力以后，公路会被破坏，使用寿命也将缩短。为了保护公路，有关部门制定了道路法规，对汽车的轴载质量加以限制。当所设计的汽车总质量增加到轴荷不符合道路法规的限定值时，设计师可选择增加汽车轴数来解决。汽车轴数增加以后，不仅轴，而且车轮，制动器，悬架等均响应增多，使汽车结果变得复杂，整备质量以及制造成本增加。若转向轴数不变，汽车最小转弯半径又增大，后轴轮胎的磨损速度也加快，所以增加汽车轴数是不得已的选择。因为双轴汽车结构简单、制造成本低，故总质量小于19t的公路运输车辆广泛采用这种方案。总质量在1926t的公路运输车采用三轴形式，总质量更大的汽车用四轴和四轴以上的形式。参考同类车型及道路法规，本车型选用两轴形式。1.1.2 驱动形式汽车驱动形式有42、44、62、64、66、84、88等，其中前一位数字表示汽车车轮总数，后一位数字表示驱动轮数。采用42驱动形式的汽车结构简单、制造成本低，多用于轿车和总质量小些的公路用车辆上。总质量在1926t的公路用汽车，采用62或64的驱动形式。参考同类车型及相关资料，本车型选用42的驱动形式。1.1.3 布置形式汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身(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。根据发动机的位置不同，大客车有下列布置形式：发动机前置后桥驱动，发动机中置后桥驱动，发动机后置后桥驱动，具体如图2.1。图1-1 客车布置形式发动机前置时，可布置在轴距外或布置在前轴上方。发动机后置时，可以纵置或横置在汽车后部。1.发动机前置后驱动 大客车采用发动机前置后桥驱动布置方案的优点是：动力总成操纵机构结构简单；散热器位于汽车前部，冷却效果好；冬季在散热器罩前部蒙以保护棉被，能改善发动机的保温条件；发动机出现故障时驾驶员容易发现；这种布置形式的客车底盘可与货车底盘通用，通用件多，有利于配件供应和维修工作。此方案的主要缺点有：发动机凸起在地板表面上部，因而车厢面积利用不好，并且布置座椅时会受到发动机的限制；由于传动轴从地板下面通过，致使地板平面离地面较高，乘客上、下车不方便；传动轴长度长，容易产生共振；发动机的噪声、气味和热量易于传人车厢内；隔绝发动机振动困难，影响乘坐舒适性；检查发动机故障必须在驾驶室内进行，降低了检修工作的舒适性；如果乘客门布置在轴距内，使车身刚度削弱；若采用前开门布置，虽然可以改善车身刚度，但会使前悬加长，同时可能使前轴超载。2.发动机后置后桥驱动 这种布置方案的主要优点是：能较好地隔绝发动机的噪声、气味、热量；检修发动机方便；轴荷分配合理；同时由于后桥簧上质量与簧下质量之比增大，能改善车厢后部的乘坐舒适性；当发动机横置时，车厢面积利用较好，并且布置座椅受发动机影响较少；作为城市间客车使用时，能够在地板下部和客车全宽范围内设立体积很大的行李箱。作为市内用客车不需要行李箱，则可以降低地板高度；传动轴长度短。此方案的主要缺点是：发动机的冷却条件不好，必须采用冷却效果强的散热器；动力总成操纵机构复杂；驾驶员不容易发现发动机故障。3.发动机中置后桥驱动 此方案的主要优点是：轴荷分配合理；传动轴的长度短；车厢内面积利用最好，并且座椅布置不会受发动机的限制；乘客车门能布置在前轴之前等。此方案存在的缺点是：发动机需专门设计，其冷却和防尘较困难，操纵机构复杂，维修不便，地板高度不以降低。发动机前置后桥驱动的大客车，常在货车底盘基础上改装而成；发动机后置后桥驱动大客车优点明显。目前，这两种布置形式的大客车得到广泛应用。综合比较且参考同类车型，选用发动机后置后桥驱动，且发动机纵置。1.2 汽车主要参数的选择汽车的主要参数包括尺寸参数，质量参数，和汽车性能参数。1.2.1 汽车主要尺寸的确定汽车的主要尺寸有轴距、轮距、前悬和后悬、外廓尺寸等。1. 轴距L轴距L对整备质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等都有影响。当轴距短时，上述各指标减小。此外，轴距还对轴荷分配有影响。轴距过短会使车厢(箱)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。原则上轿车的级别越高，装载量或载客量多的货车或客车轴距取得长。对机动性要求高的汽车轴距宜取短些。为满足市场需要，工厂在标准轴距货车基础上，生产出短轴距和长铀距的变型车。汽车的轴距可参考表2.1提供的数据选定。表1-1 汽车轴距轮距参考表车型类别轴距Lmm轮距Bmm矿用自卸车总质量mat603200-42003900-48002000-4000大客车城市大客车(单车)长途大客车(单车)4500-50005000-65001740-2050轿车微型级普通级中级中、高级高级2000-22002100-25402500-28602850-34002900-39001100-13801150-15001300-15001400-15801560-16204X2货车微型轻型中型重型1700-29002300-36003600-5500450056001150-13501300-16501700-200018402000参考同类车型及表1.1，本车轴距取为：L=5800 (mm)2.前轮距和后轮距轮距为同一车桥左右轮胎胎面中心线间的距离。轮距B对汽车的总宽、总质量、横向稳定性和机动性能都有较大的影响。轮距越大则悬架的角刚度越大，汽车的横向稳定性越好，车厢内的横向空间也越大。但轮距不宜过大，否则会使汽车的总宽和总质量过大。轮距必须与总宽相适应。参考表2.1提供的数据和同类车型参数，选择：=2020 ；=1847 3.前悬和后悬前悬和后悬的尺寸是由总布置最后确定的。前悬处要布置弹簧前支架、车身前部、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。因本设计采用的是发动机后置后桥驱动，所以前悬不宜过长，初步确定前悬=2200mm。后悬处要布置发动机、离合器、变速箱等，其尺寸主要与轴距及轴荷分配有关，但也不宜过长，以免使离去角过小而引起上下坡时刮地，同时转弯也不灵活。客车的后悬一般不大于3500mm，所以选择后悬=3210mm。综上所述，前后悬尺寸取为： / =2200/32104.外廓尺寸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。GBl58989对汽车外廓尺寸界限作了规定，,尺寸限制为：货车、越野车、整体式客车总长不应超过12m，铰接式大客车总长不超过18m，牵引车带半挂车的总长不超过16m，汽车拖带挂车的总长不超过20m；不包括后视镜，汽车总宽不超过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。据此，参考同类车型，长/宽/高选为11468/2494/3470 (mm)。1.2.2 汽车质量参数的确定1.整车整备质量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。整车整备质量在设计阶段需估算确定。在日常工作中，收集大量同类型汽车各总成、部件和整车的有关质量数据，结合新车设计的结构特点、工艺水平等初步估算出各总成、部件的质量，再累计构成整车整备质量。参考同类车型，选择整车整备质量为：=10800 Kg2.汽车总质量汽车总质量是指装备齐全，并按规定装满客，货时的整车质量。乘用车和商用客车的总质量由整车整备质量，乘员和驾驶员质量以及乘员的行李质量三部分构成。其中乘员和驾驶员每人质量按65 Kg计，于是：=+65n+n （1-1）式中，n为包括驾驶员在内的载客数；为行李系数，取=15。由此可估算出汽车总质量为：=15500 Kg3.轴荷分配汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直载荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。轴荷分配对轮胎寿命和汽车的使用性能有影响。从轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的载荷应相差不大；为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的载荷，而从动轴载荷可以适当减少；为了保证汽车有良好的操纵稳定性，转向轴的载荷不应过小。对于后轮装单胎的双轴汽车，要求其满载时的前后轴荷分配均为50%，而对后轮为双胎的双轴汽车，其前后轴荷大致按前轴1/3，后轴2/3的比例分配。当然，实际设计中由于许多因素的影响，上述要求只能近似满足，故本设计中的轴荷分配为前轴5500kg，后轴10000kg。1.2.3 汽车性能参数的确定图1-2各类汽车的动力性能参数的取值范围1.动力性能因数(1).直接挡最大动力系数D0max直接挡最大动力系数D0max标志着汽车用直接挡行驶时克服道路阻力的能力和加速能力。因此，D0max是评价汽车动力性能的重要指标。D0max的选择主要是根据对汽车加速性与燃油经济性的要求，以及汽车的类型、用途和道路条件而异。加速性要求高，则D0max值较大，而为了节省燃料，则值D0max较小。大客车的D0max值随总质量的增加而下降，取值一般在0.05-0.08之间，豪华型客车应比普通型客车的D0max值要大一些。参考同类同级客车，初步选定D0max=0.08.(2).第1挡最大动力因数V1max1挡最大动力因数V1max直接影响汽车的最大爬坡能力和通过困难道路的能力以及起步并连续换挡时的加速能力。它与汽车总质量的关系不明显，而主要根据所要求的最大爬坡度和附着条件来选择。对于公路用车，V1max多在0.30-0.38之间，参考同类同级客车，初选定V1max=0.35。(3).最高车速VamaxVamax是指水平良好路面上满载行驶时所能达到的最高车速。随着道路条件的改善，汽车特别是中、高级轿车的最高车速有逐渐提高的趋势。轿车的最高车速Vamax大于货车、客车的最高车速。级别高的轿车的最高车速Vamax要大于级别低些轿车的最高车速。微型、轻型货车最高车速大于中型、重型货车的最高车速，重型货车最高车速较低。考虑到豪华旅游客车的特殊用途：要求能满足游客观光游玩，不要求有较高的车速，而又能保证在高速公路上行驶时，速度不致太慢。参考同类车型，可取最高车速为：Vamax =110 Km/h(4).汽车的比功率和比转矩比功率是汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比。它可以综合反映汽车的动力性。轿车的比功率大于货车和客车，货车的比功率随总质量的增加而减小。为保证路上行驶车辆的动力性不低于一定的水平，防止某些性能差的车辆阻碍交通，应对车辆的最小比功率做出规定。我国GB7258一1997机动车运行安全技术条件规定：农用运输车与运输用拖拉机的比功率不小于4.0kW/t，其它机动车不小于4.8kW/t。比转矩是汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比。它能反映汽车的牵引能力。(5).加速时间t汽车由起步并换挡加速到一定车速Va的时间，称为“0- Va”的换挡时间。而在直接挡下由车速为20km/h加速到某一车速Va（km/h）的时间，称为“20-Va”的直接挡加速时间，它们均为衡量汽车加速性能和动力性能的重要指标。国外也有用起步换挡加速行驶到某一距离所花费的时间来衡量汽车的加速性能。国标GB/T1254390给出了汽车加速性能试验方法。2.燃油经济性参数汽车的燃油经济性用汽车在水平的水泥或沥青路面上，以经济车速或多工况满载行驶百公里的燃油消耗量(L100km)来评价。该值越小燃油经济性越好。3.汽车的最小转弯半径Rmin汽车的最小转弯半径是评价汽车机动性的主要参数。是指转向盘转至极限位置时由转向中心和前外轮接地中心所决定的轨迹圆的半径。它反映了汽车通过小曲率半径弯曲道路和在狭窄路面、场地上调头的能力。它主要根据汽车的用途、道路条件和结构特点选取的。下表示出各类汽车的最小转弯半径的统计范围。故本设计中最小转弯半径选为9m。4.通过性的几何参数在总体设计中要确定的通过性几何参数有：最小离地间隙，接近角1，离去角2，纵向通过半径1等。各类汽车的通过性参数视车型和用途而异，其范围可参考表1-2。表1-2 汽车通过性的几何参数汽车类型hminmm1()2()1m轿车微型、普通级 中级、中高级、高级120-180 130-20020-3015-233-55-8客车轻型中型、大型180-220240-29012-408-209-20-5-9货车轻型中型、重型180-220 220-30025-6025-452-44-7矿用自卸汽车320越野汽车60-37036-6035-481.9-3.6参考同类车型及上述规则，可选取：hmin（前/后）=290/262，/=14/9。4.汽车的操纵稳定性参数汽车的操纵稳定性的评价指标较多，其中与底盘总体布置关系密切且应在设计中予以控制的参数有：(1).转向特性参数当汽车转变或受侧向风力作用时，由于轮胎的侧偏使前后轴产生相应的侧偏角1，2。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。为了保证良好的纵向操纵性，希望得到不足转向特性，通常用汽车以0.4g的向心加速度作等速圆周行驶时，前后轴的侧偏角之差（12）作为评价转向特性的参数，希望它也是一个较小的正角度值。(2).车身侧倾角在汽车以0.4g的向心加速度作等速圆周行驶时，其车身侧倾角在30以内较好，最大不允许超过70。(3).制动点头角汽车以0.4g的减速度制动时的车身点头角不应大于1.50，否则将影响乘坐舒适性。国标GB632386给出了汽车操纵稳定性的试验方法。5.汽车的行驶平顺性参数汽车的行驶平顺性通常以车身的垂向振动参数来评价。如车身的垂向振动加速度、自由振动固有频率、振幅以及人车振动系统的响应特性等。在设计时，通常应给出前后悬架的偏频角或静挠度、动挠度以及车身振动加速度等参数值作为设计要求。前后悬架的偏频角n1与n2应接近且使n2略高于n1，以免发生较大的车身纵向角振动。下表为各类汽车的偏频值和动、静挠度值的一般范围，对于舒适性要求高的汽车的偏频值取低限。对于前、后悬架的静挠度值和的匹配，推荐取fc2=（0.80.9）fc1。6.汽车的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，紧急制动时从踩制动踏板起到完全停车的距离。我国通常以车速为30km/h和50km/h时的最小制动距离来评比不同车型的制动效能。常以制动距离s1、制动减速度jmax和制动踏板力作为汽车制动性能的主要设计指标和评价参数。本设计以30km/h车速下的最小制动距离s1作为设计制动性能的指标。由于对制动性能的分析要通过汽车的路面试验才能进行，因此对制动性的计算分析在这里不做具体说明。与同车型类似，暂时取s110m。第2章 底盘各总成的选型对于大客车底盘，习惯地将发动机，离合器，变速器，前轴，后桥和转向器称为六大总成。在这六个总成中，前轴和转向器相对独立，发动机，离合器，变速器和后桥等四个总成相互关系较为密切，不仅要考虑其扭矩，转速和接口型式的匹配，同时也要考虑后悬的长度，从而也影响到轴距和底盘的总长。另外，如果总成之间的匹配需要在结构上作较大的变化，还会影响到通用性，可靠性，生产成本和开发试制周期。因此，对发动机，离合器，变速器和后桥等四个总成的选用是非常重要的。前轴和转向器的选用也要考虑通用性，可靠性，生产成本，开发试制周期和其对地板高度及通道宽度的影响。这里也一同论述了制动系统，悬架，车架，车轮和轮胎等重要部件的选择。2.1 发动机的选择2.1.1 发动机形式的选择当前汽车上使用的发动机仍然是以往复式内燃机为主。它分为汽油机、柴油机两类。与汽油机比较，柴油机具有较好的燃油经济性，使用成本低，在相同的续驶里程内，可以设置容积小些的油箱。柴油机压缩比可以达到1523，而汽油机一般控制在810；柴油机热效率高达38，而汽油机为30；柴油机工作可靠，寿命长，排污量少。柴油机的主要缺点是：由于提高了压缩比，要求活塞和缸盖的间隙尽可能小，加工精度比汽油机要求更高；因自燃产生的爆发压力很大，因此要求柴油机各部分的结构强度比汽油柴油机主要用于货车、大型客车上。随着发动机技术的进步，轻型车和轿车用柴油机有日益增多的趋势。根据发动机气缸排列形式不同，发动机有直列、水平对置和V型三种。气缸直列式排列具有结构简单、宽度窄、布置方便等优点。但当发动机缸数多时，长度尺寸过长，在汽车上布置困难，因此直列式适用于6缸以下的发动机。此外，直列式还有高度尺寸大的缺点。与直列发动机比较，V型发动机具有长度尺寸短因而曲轴刚度得到提高，高度尺寸小，发动机系列多等优点。其主要缺点是用于平头车时，因发动机宽而布置上较为困难，造价高。水平对置式发动机的主要优点是平衡好，高度低。V型发动机主要用于中、高级和高级轿车以及重型货车上，水平对置式发动机在少量大客车上得到应用。根据发动机冷却方式不同，发动机分为水冷与风冷两种。大部分汽车用水冷发动机，因为它具有冷却均匀可靠、散热良好、噪声小和能解决车内供暖问题，以及加大散热器面积后，能较好适应发动机增压后散热的需要等优点。水冷发动机的主要缺点是冷却系结构复杂；使用与维修不方便；冷却性能受环境温度影响较大，夏季冷却水容易过热，冬季又容易过冷，并且在室外存放，水结冰后能冻坏气缸缸体和散热器。当选用尺寸和质量小的发动机时，不仅有利于汽车小型化、轻量化，同时在保证客厢内部有足够空间的条件下，还能节约燃料。2.1.2 发动机主要性能指标的选择发动机的功率对汽车的动力性，燃油经济性以及动力总成质量有影响。虽然汽车的动力性随发动机的功率增加而变好，但燃油经济性会降低，动力总成质量也会增加。根据所需要的最高车速(km/h)，用下式估算发动机最大功率 （2-1） 式中，为发动机最大功率(kW)；为传动系效率，对驱动桥用单级主减速器的42汽车可取为90；为汽车总质量(kg)；g为重力加速度(m/)；为滚动阻力系数，对乘用车0.016510.01(50)，对货车取0.02，矿用自卸车取0.03，用最高车速代入；为空气阻力系数，轿车可取0.300.35，货车可取0.801.00，大客车可取0.600.70；A为汽车正面投影面积()；为最高车速。A=1.02HB （2-2）式中，H为车高；B为前轮距；取H=3470 ，B=2020 （mm）；可得：A=1.023.472.02 = 7.15 取 0.02；=0.60；=110Km/h 经计算可得：=186 kw，按此估算的是发动机装有全部附件时测定得到的最大有效功率，约比发动机外特性的最大功率值低12%-20% 。所以实际所需发动机的功率范围为：211232.5 kw 。最大功率转速的范围如下：汽油机的在30007000rmin，因轿车最高值多在4000rmin以上，轻型货车的值在40005000rmin之间，中型货车更低些。柴油机的值在18004000rmin之间，轿车和轻型货车用高速柴油机，取在32004000rmin之间，重型货车用柴油机的值取得低。由此可取最大功率对应转速为：=2200 rmin计算发动机最大转矩， （2-3） 式中，为最大转矩（）；为转矩适应性系数，一般在1.11.3之间选取；为发动机最大功率(kW)；为最大功率转速(rmin)。要求/在1.42.0之间选取。取=1.1 ，得：=888 Nm由上述汽车所要求的发动机功率和转矩数据，可选用康明斯 C300 20 型发动机，如图2-1所示。该发动机可使油耗比国内同类产品低20%，起步性能好，加速快，爬坡能力强；关键零部件在设计时预留了充分余量，强度超过同类发动机的30%以上，使用寿命长；保养和维修费用低，维修时间比同类机型节约50%；优异的冷启动性能，配装进气电预热装置和7.8kw大功率起动机，彻底改善发动机的冷启动性能，并通过中国北极村-漠河极限低温验证。图2-1 发动机外型此发动机额定功率：221 kw/ 2200 rmin ，最大转矩：1125 Nm/1400 rmin ， 排量8.3 L ,6缸涡轮增压中冷，最高转速为2500 rmin ， 其外特性曲线如图2-2所示。图2-2发动机外特性曲线2.2 离合器的选择2.2.1 离合器形式的选择离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，以保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。 为了保证离合器具有良好的工作性能，对汽车离合器设计提出如下基本要求： （1）在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备。 （2）接合时要平顺柔和，以保证汽车起步时没有抖动和冲击。 （3）分离时要迅速、彻底。 （4）离合器从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。 （5）应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。 （6）应使传动系避免扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力。 （7）操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。 （8）作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。 （9）应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长。 （10）结构应简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。 摩擦离合器主要由主动部分(发动机飞轮、离合器盖和压盘等)、从动部分(从动盘)、压紧机构(压紧弹簧)和操纵机构(分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等)四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。 随着汽车发动机转速和功率的不断提高、汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和使用寿命，适应高转速，增加传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。考虑以上原则和保证与发动机相配合，选用单片，干式膜片弹簧式 420 mm 离合器。2.2.2 离合器操纵机构的选择对操纵机构的要求： （1）踏板力要小，轿车一般在80150N范围内，货车不大于150200N。 （2）踏板行程对轿车一般在80150mm范围内，对货车最大不超过180mm。 （3）踏板行程应能调整，以保证摩擦片磨损后分离轴承的自由行程可以复原。 （4）应有对踏板行程进行限位的装置，以防止操纵机构因受力过大而损坏。 （5）应具有足够的刚度。 （6）传动效率要高。 （7）发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常工作。常用的离合器操纵机构主要有机械式、液压式等。机械式操纵机构有杆系和绳索两种形式。杆系传动机构结构简单、工作可靠，广泛应用于各种汽车中。但其质量大，机械效率低，车架和驾驶室的变形会影响其正常工作，在远距离操纵时布置较困难。绳索传动机构可克服上述缺点，且可采用适宜驾驶员操纵的吊挂式踏板结构。但其寿命较短，机械效率仍不高。此形式多用于轻型轿车中。液压式操纵机构摩擦阻力小，传动效率高，质量小，布置方便，接合柔和，车架和车身的变形不会影响其正常工作，系统刚度好，有利于减小踏板自由行程，也便于远距离操纵。它不仅广泛用于轻、中型客车及货车上，而且在大客车及重型货车上的应用也日益增多，但须加助力器。气压式助力器多用于大型客车上和重型货车上，并于离合器液压式操纵机构组合，以便减小离合器踏板力。参考同类车型及上述说明，选用液压式操纵机构。2.3 变速器总成的选择变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步，爬坡，转弯，加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机再最有利工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。变速器由变速传动机构和操纵机构组成。对变速器如下基本要求：1.保证汽车有必要的动力性和经济性。2.设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。3.设置倒挡，使汽车能倒退行驶。 4.设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。5.换挡迅速，省力，方便。6.工作可靠。汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡，乱挡以及换挡冲击等现象发生。7.变速器应当有高的工作效率。8.变速器的工作噪声低。 除此以外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小，制造成本低，维修方便等要求。满足汽车有必要的动力性和经济性指标，这与变速器的挡数，传动比范围和各挡传动比有关。汽车工作的道路条件越复杂，比功率越小，变速器的传动比范围越大。考虑上述要求，参考同类车型，选用东风汽车变速箱有限公司的DF65900型六挡带同步器式变速器。如图2-3。各挡传动比如表2-1。表2-1 变速器各挡传动比挡位挡挡挡挡挡挡倒挡传动比5.903.492.201.451.000.716.49图2-3 变速器外型2.4 驱动桥总成的选择驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩,并将动力合理地分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。驱动桥设计应当满足如下基本要求：1.所选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。 2.外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。 3.齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。4.在各种转速和载荷下具有高的传动效率。5.在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，尤其是簧下质量应尽量小，以改善汽车平顺性。6.与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应与转向机构运动协调。7.结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装，调整方便。驱动桥的结构形式与驱动车轮的悬架形式密切相关。当车轮采用非独立悬架时，驱动桥应为非断开式(或称为整体式)，即驱动桥壳是一根连接左右驱动车轮的刚性空心梁，而主减速器、差速器及车轮传动装置(由左、右半轴组成)都装在它里面。当采用独立悬架时，为保证运动协调，驱动桥应为断开式。这种驱动桥无刚性的整体外壳，主减速器及其壳体装在车架或车身上，两侧驱动车轮则与车架或车身作弹性联系，并可彼此独立地分别相对于车架或车身作上下摆动，车轮传动装置采用万向节传动。为了防止运动干涉，应采用滑动花键轴或一种允许两轴能有适量轴向移动的万向传动机构。具有桥壳的非断开式驱动桥结构简单、制造工艺性好、成本低、工作可靠、维修调整容易，广泛应用于各种载货汽车、客车及多数的越野汽车和部分小轿车上。但整个驱动桥均属于簧下质量，对汽车平顺性和降低动载荷不利。断开式驱动桥结构较复杂，成本较高，但它大大地增加了离地间隙；减小了簧下质量，从而改善了行驶平顺性，提高了汽车的平均车速；减小了汽车在行驶时作用于车轮和车桥上的动载荷，提高了零部件的使用寿命；由于驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性较好，大大增强了车轮的抗侧滑能力；与之相配合的独立悬架导向机构设计得合理，可增加汽车的不足转向效应，提高汽车的操纵稳定性。这种驱动桥在轿车和高通过性的越野汽车上应用相当广泛。考虑上述要求，参考同类车型，选择东风车桥有限公司的DF1301D-508型后桥，单级减速，主减速器传动比为： = 4.8752.5 前轴和转向系的选择1.前轴的选择车轴通过悬架和车架相连,它的两端安装车轮,其功用是传递车架与车轮之间各方向的作用力及其力矩。根据悬架结构的不同，车桥分为整体式和断开式两种。当采用非独立悬架时，车桥中部是刚性的实心或空心梁，这种车桥即为整体式车桥；断开式车桥为活动关节式结构，与独立悬架配用。参考同类车型，选用东风车桥有限公司的DF361S型车桥，锻压成形，工字形断面，118mm100mm 。2.转向系的选择转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。 机械转向系依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。有些汽车还装有防伤机构和转向减振器。采用动力转向的汽车还装有动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。 对转向系提出的要求有： （1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。 （2）汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。 （3）汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。 （4）转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。 （5）保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。 （6）操纵轻便。 （7）转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。 （8）转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。 （9）在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 （10）进行运动校核，保证转向盘与转向轮转动方向一致。正确设计转向梯形机构，可以使第一项要求得到保证。转向系中设置有转向减振器时，能够防止转向轮产生自振，同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的225倍。通常用转向时驾驶员作用在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。没有装置动力转向的轿车，在行驶中转向，此力应为50100N；有动力转向时，此力在2050N。当货车从直线行驶状态，以10kmh速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿半径为12m的圆周行驶，且路面干燥，若转向系内没有装动力转向器，上述切向力不得超过250N；有动力转向器时，不得超过120N。轿车转向盘从中间位置转到每一端的圈数不得超过20圈，货车则要求不超过3.0圈。近年来，电动、电控动力转向器已得到较快发展，不久的将来可以转入商品装车使用。电控动力转向可以实现在各种行驶条件下转动转向盘的力都轻便。机械式转向器应用比较多，根据它们的结构特点不同，可分为齿轮齿条式转向器、循环球式转向器、蜗杆滚轮式转向器和蜗杆指销式转向器等。齿轮齿条式转向器由与转向轴做成一体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成一体的齿条组成。与其它形式转向器比较，齿轮齿条式转向器最主要的优点是：结构简单、紧凑；壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，转向器的质量比较小；传动效率高达90；齿轮与齿条之间因磨损出现间隙后，利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，可自动消除齿间间隙，这不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用的体积小；没有转向摇臂和直拉杆，所以转向轮转角可以增大；制造成本低。考虑上述条件，选用 ZY7 型动力转向器，传动比为：18.9 。2.6 制动系统的选择制动系统的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车，在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速，使汽车可靠地停在原地或坡道上。制动系至少有行车制动装置和驻车制动装置。前者用来保证第一项功能和在不长的坡道上行驶时保证第二项功能，而后者则用来保证第三项功能。除此