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轻型客车
设计
总体
整体
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2.2 方案确定
2.2.1 方案的基本要求
汽车由动力装置、底盘、车身、电器及仪表装置等四部分组成，主要任务是用来载送人员和货物。
一个成功的汽车产品，它的设计应该满足技术、经济及艺术造型等多方面的要求；它的技术和理性主要体现在：最大程度的采用标准化部件；满足社会和政府的各种法规，尤其要满足政府对汽车外形尺寸的要求；还要满足当地各汽车厂的生产能力及水平。经济性主要体现在：在 保证汽车所要求的技术要求的同时要最大程度上降低汽车的制造成本；要保证用户的使用的经济性，为用户节省开支。艺术性主要体现在：在保证汽车的各项技术指标达到要求时车身造型要尽量满足人们的审美观，驾驶室部分要是工程设计和人体工程学相结合，使驾驶员和乘客在车中有中享受的感觉 。
总体设计主要是：设计车型、及时协调各部件和整车的关系以完成地盘的布置 。而车型的设计是最有创造性的，最主要任务是布置好地盘，以保证各部件不产生运动干涉。经过与同组各同学的讨论协商，在参考上述两种成型基本参数的基础上，最终确定了所要设计的轻型客车的基本参数（详细参数见后）。本次设计的出发点是要保证汽车的经济性、机动性和乘坐舒适性。
2.2.2 汽车布置形式的选择
汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身的相互关系以及布置特点。汽车的布置形式和汽车的实用性能有很大关系。
经比较，最终确定了4x2中置后驱的形式。它的优点主要有：轴荷分配合理，有利于提高轮胎的使用寿命；前轮不驱动，因而不用等速万向节，降低了成本；上坡时驱动轮附着力大，故爬坡能力强；变速器与主减速器分开，拆装和维修方便；并且乘坐空间宽敞，行驶平稳。缺点是：因地板车身地板下有传动轴，地板上有突起的通道，并使后排座椅中部坐垫的厚度减薄，影响乘坐舒适性；汽车总长比较长，整车装备质量增大，影响到汽车的燃油经济性和动力性。
- 内容简介：
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机电工程学院 毕业设计方案 论证报告 设计题目 : 型客车设计 总体设计 目次 1 我国汽车工业现状和发展的趋势 1 2 汽车总体设计分析 2 3 汽车形式论证选择 3 数和驱动形式 3 置形式 4 4 商用车主要参数选择 6 寸参数 6 用车质量参数选择 6 5 商用车发动机选择 7 6 汽车轮胎选择 8 论证结果 9 参考资料 10 1 综观我国汽车工业现，展望我国汽车工业的未来，风险与机遇并存。 改革开放以来，特别是近几年我国汽车工业发展势头强劲。据中国汽车工业协会统计，去年 1 至 7 月，汽车全行业完成工业总产值 元，产品销售收入 元，同比增长 利润总额 元，同比增长 主要经济指标 增长都比较大，实现了增产增收。汽车产业作为国民经济支柱产业的地位越来越突出。去年交通运输设备制造业对工业增长的贡献率首次跃升至 40 个工业行业之首。以汽车制造业为主的交通运输设备制造业已取代电子信息通信业，成为名副其实的领头羊。 随着市场需求的不断扩大，我国汽车工业的发展潜力也非常之大。据有关部门分析，近几年我国汽车消费市场的消费结构已发生了很大变化。载货汽车的需求量仍将持续增长，特别是次发达地区，如西部地区对中重型货车、多种专用汽车、矿用车和大中型客车的需求将明显增加。农村汽车市场对轻、微型客货车需求也 会有较大增长。随着国家有关鼓励私人购车政策的出台，预计个人购车比例将逐年快速增长。特别是轿车、客车，尤其是微型客车的需求量会有较大增长，市场份额将进一步提高。为此，国家将积极发展售价八万元左右的经济型轿车，以满足中国家庭的需要。此外，国家还将大力推进发展汽车工业的相关环境：至2005 年，中国公路里程将增加至 160 万公里，其中高速公路 公里。各地还将加大发展城市基础设施建设，增加停车场地等交通配套设施。所有这些，都无疑会大大促进我国汽车工业的发展。 汽车工业发展形势喜人，但同时也面临着巨大的风险和挑 战。特别是“入世”以后，国门完全打开，我国的轿车产业与国外发达国家的汽车企业处于同一个大市场，将不可避免地面临激烈的竞争与挑战。我们现在的主要问题是：缺乏完整的轿车开发能力和自主的品牌，零部件制造体系相对薄弱，汽车产业的管理和服务体系仍十分落后，企业规模还难以与国外大公司抗衡。所有这些问题必须认真面对。 打通国际大市场，也给中国汽车工业的发展带来了新的机遇，使我们可以有机会在与强手的合作与竞争中学习他们先进的技术、先进的管理和服务经验，不断完善自己。同时也逼迫我们把自己做大做强。为了应对国际汽车市场的激 烈竞争，国家将致力于汽车工业的战略重组，优化资源配置，培育出两到三家主业突出，核心能力强、拥有自主知识产权、具有较强国际竞争力的大型企业集团。同时，我们还可以充分利用“入世”后对幼稚工业的“保护期”进一步加大力度，开放市场，加强对汽车产业的管理，努力降低成本，提高竞争力：抓紧清理减少不合理税费，鼓励百姓的汽车消费。预计 6 年内我国轿车价格可与国际初步接轨，10 年内可完全接轨。只要我们自强不息，艰苦奋斗，中国汽车工业的发展前景还是十分乐观的。 有关人士预测，未来，我国汽车工业将呈现六大发展趋势。 一、国有 汽车生产企业将由市场”领导者”转变为市场追随者 2 二、汽车生产将由大批量方式转变为大众生产方式。 三、汽车企业将由整体性购并转变为局部性购并 四、 人力资源将由国内单一配置转为全球流动配置。 五、汽车产品将由价格竞争转变为综合素质的竞争。 六、汽车消费由集团消费转化为个人消费。 汽车可以根据用途或结构特点进行分类。我国把汽车分为七类：轿车、货车、越野车、自卸汽车、牵引汽车、专用汽车和客车。上述七类汽车又根据发动机的排量 V 或汽车总质量 m a 或汽车尺寸 (总长 )不同进一步区分，如不同发动机 排量的轿车，表明汽车的动力性和经济性指标不一样。我国根据发动机排量不同，将轿车分为五级 (表 2货车按公路运行时厂定最大总质量不同，越野车按越野运行时厂定最大总质量不同，将它们分为四级 (表 2而客车根据车辆总长不同来区分 (表 2 表 2车分类 轿车级别 微型 普通级 中级 中、高级 高级 发动机排量 V L V 1 0 1 04 0 表 2车分类 货车级别 微型 轻型 中型 重型 公路运行 最大总质量 m。 m。 1 8 1 814 0 表 2车分类 客车级别 微型 轻型 中型 大型 车辆总长 L。 L。 3 5 3 510 0 人们从事生产活动离汽车。在日常生活中，汽车特别是轿车是经常使用的交通工具。汽车工业出现的高新技术多数在轿车上首先得到应用。目前，轿车的产量、保有量占汽车总产量和保有量的绝 对多数。一方面，拥有轿车是标志人们生活水平的提高；另一方面，大量运行着的汽车所造成所造成的公害又降低了人们的生活质量。因此，人们对汽车提出越来越高的要求，包括研制节油汽车和开发应用新能源；有关法规对汽车的排放和噪声提出更严格的要求；对汽车安全性提出更高的要求，达到乘坐汽车有安全感、愉快感，汽车发生碰撞事故时能够妥善地保护乘员；对汽车提出居住性要求，不仅坐在汽车里舒适，而且能与外界进行信息交流。 进行总体设计应满足如下基本要求： 1)汽车外廓尺寸应符合 89 的外廓尺寸限界规定。 2)轴荷分布要合理 ，并应符合有关公路法规的限定要求。 3 3)汽车的各项性能，要求达到设计任务书所给定的指标。 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。 车型不同、生产纲领不同，新产品的开发阶段与工作内容也不同。一般新产品开发要经历五个阶段，各阶段的主要工作内容见表 2 表 2品开发过程 阶段 新车设计 主要工作内容 设 计 任 务 书 编 制 阶 段 国家汽车发展型谱或上级机关指令 工厂产品 发展规划 概念设计 市场预测，使用调查，产品水平分析，形体设计，工艺分析，产品的目标成本 产品的通用化、标准化、系列化，绘制方案图，初步性能计算 设计任务书的制定 绘制总布置草图，初选主要技术参数 技术 设计 阶段 技术设计 确定主要参数和结构，总成设计，绘制整车校对图，运动干涉校核，整车性能计算，出试制图和技术文件 试制、 试验、 改进、 定型 阶段 改进设计 试制总成和样车，总成试验，整车试验，使用试验，评价试验，改进没计 鉴定定型 工艺审查，成 本核算，价值分析，出生产准备用图，编制鉴定文件 生产 准备 阶段 小批量生产、用户试验 工艺调试，继续试验，改进设计，完成生产用图，小批试生产 生产 销售 阶段 批量生产与销售 正式销售，售后服务 3. 汽车形式论证选择 数和驱动形式 不同类型汽车有不同轴数和驱动型式，主要根据使用条件、用途、产条件、制造成本及公路条件等因素进行选择。 4 最常用的是 4 2前驱动式结构。一般乘用车都采用 4 2前驱动的布置型式，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。 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。 本次设计汽车最大总质量为 选择两轴、 4 2 前驱动形式。 置形式 乘用车的布置形式主要有发动机前置前轮驱动（ 发动机前置后轮驱动(发动机后置后轮驱动（ 中置后驱（ 。 1 布置形式在发动机排量为 下的乘用车得到广应用，主要优点： 1）省略传动轴装置，减轻车重，结构比较紧凑； 2）有效地利用了发动机室空间，驾驶室内空间较为宽敞，并有利于降低地板高度，提高乘坐舒适性； 3）发动机靠近驱动轮，动力传递效率高，燃油经济性好； 4）发动机等总成前置，增加前轴的负荷，提高了轿车高速行驶时的操纵稳定性和制动时的方向稳定性； 5）简化了后悬架系统； 6）在积雪或易滑路面上行驶时，靠前轮牵拉车身，有利于保证方向稳定性； 7）汽车散热器布置在汽车前部，散热条件好，发动机可得到足够的冷 却； 8）行李箱布置在汽车后部，所以有足够大的行李箱空间等。 图 3车前置前驱布置 缺点： 1）启动、加速或爬坡时，前轮负荷减少，导致牵引力下降； 5 2）前桥既是转向桥，又是驱动桥，结构及工艺复杂，制造成本高、维修保养困难。 3）前桥负荷较后轴重，并且前轮又是转向轮，故前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短。 4）前轮驱动并转向需要等速万向节，其机构和制造工艺较为复杂。 5）一旦发生正面碰撞事故，因其发动机及其附件损失较大，维修费用高等。 2 布置的优点； 1）在拼合良好的路面上启动、加速或爬坡时，驱动轮的负荷增大 (即驱动轮的附着压力增大 )，其牵引性能比前置前驱型式优越； 2）轴荷分配比较均匀，因而具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性，并有利于延长轮胎的使用寿命； 3）发动机、离合器和变速器等总成临近驾驶室，简化了操纵机构的布置； 4）转向轮是从动轮，转向机构结构简单、便于维修等。 缺点： 1）由于采用传动轴装置，不仅增加车重，还影响乘坐的舒适性；同时降低动力传动系的传动效率，影响了燃油经济性和动力性； 2）纵置发动机、变速器和传动轴等总成的布置，使驾驶室空间减小，影响乘坐舒适性；同时，地板高度的降低也受到限制；汽车正面发生碰撞时，易导致发动机进入车厢，会对前排驾驶员造成伤害。 3）在雪地或易滑路面上启动加速时，后轮推动车身，易发生摆尾现象等。 图 3车前置后驱布置 3 中置后驱（ 布置优点： 1）极为优异的转向特性。在转向时，一转动方向盘，汽车很快就跟着转向，二者间的时间差非常短，车身紧随转向动作的性能特别好。 6 2）起步和加速性能较好。因为当起步或减速时，整车 的重量向后移动，从而增加了后轮对地面的附着力，驱动力再大也很难使轮胎打滑。 缺点： 1）于是中置发动机，发动机和传动机构都集中地布置在汽车中部。在其它的驱动方式中，汽车中部都是乘客使用的空间，因而，这种汽车的高性能代价极大，严重地影响了车身空间的利用，使其车内空间狭小，实用性较差，一般只布置两个座椅。 2）由于发动机布置在驾乘人员的身后，因此发动机的声音也听得较为清晰。 几种布置形式相比，考虑到车型为轻型客车，参考常见相同车型，选择中置后驱形式，有点：轴荷分配合理，有利于提高轮胎的使用寿命；前轮不驱动，因而 不用等速万向节，降低了成本；上坡时驱动轮附着力大，故爬坡能力强；变速器与主减速器分开，拆装和维修方便；并且乘坐空间宽敞，行驶平稳。 4 商用车主要参数选择 汽车主要参数包括尺寸参数、质量参数和汽车性能参数。 寸参数 589 1989 汽车外廓尺寸界限规定：货车、整体式客车部长不应该超过 12m，单铰接工客车不超过 18m，半挂汽车列车不应超过 挂汽车不应该超过 20m；在不包括后视镜的情况下，汽车宽不应超过 空载、顶窗关闭状态下，汽车高不应该超过 4m；后视镜等单侧外伸量不得 超过最大宽度处250窗、换气装置开启时不得超出车高 300 轴距的选择须考虑其他很多因素。轴距短，相应汽车总长、质量、最小转弯半径及纵向通过半径就会小一些。但轴距过短会产生车厢长度不够或后悬太长、汽车行驶状态中纵向角振动过大、汽车制动性和操纵稳定性变坏、万向节传动夹角过大等问题。因此，在选择轴距时应综合考虑多方面因素的影响。当然，在满足所设计汽车的车厢尺寸、主要性能和整体布置等要求的前提下，应将轴距设计得短一些。 汽车轮距对汽车总宽、总质量、机动性和横向稳定性都有较大影响。轮距越大，则悬架的角刚 度就会越大，汽车的横向稳定性也就越好，车厢内横向空间也越大。但轮距也不能设计得过大，否则，会增大汽车的总宽和总质量。 前悬和后悬对汽车的通过性、安全性等有很大影响。初选前悬的尺寸应该在保证布置下个总成前提下，尽可能小；后悬则根据所涉及车型要求，是担当选取。 故参照长安之星参数，选取此商用车尺寸，长 *宽 *高为 3725 1560 1895（ 轴距为 2350轮距 1280轮距 1290 用车质量参数选择 本车质量参数在汽车设计总体设计任务书中已给出，如表 4 表 4体设计基本参数 汽车整备质量 大总质量 高车速 Km/h 人均整备质量值 t/人 7 900 1350 115 荷分配对汽车轮胎使用寿命和使用性能有很大影响。考虑轮胎面磨损均匀和寿命相近，各车轮负荷应相差不大；为了使汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应当有足够大的负荷，从动轴上负荷可适当减少；为使汽车有良好的操纵稳定性，转向轴负荷不应过于小。这就要求设计时要，充分考虑整车的性能要求、使用条件，合理选取轴荷分配。 汽车的性能参数由设计计算后得出。 5 商用车发动机 选择 现在汽车上使用的发动机主要以往复式内燃机为主。它包括汽油机和柴油机两种。汽油机的优点：噪声小、转速高、体积小、易启动、转矩适应性好等；缺点是：排污大、功率小。柴油机优点是：功率大、排污小、寿命长等；缺点是：工作粗暴、噪声大、体积大。汽油机主要用于轻型车和轿车，柴油机主要用于货车、大型客车。随着发动机技术的进步，轻型车和轿车使用柴油机有日益增多。 按汽缸排列形式有直列式、水平式和 v 型式。直列式结构简单、宽度窄、布置方便。但当发动机的缸数多时，在汽车上布置困难，且高度尺寸大，适用于 6缸以下的发动机 ；水平式平衡性好，高度低，在少量大客车上得到应用； V 型曲轴风度高，尺寸小，发动机系列多，但造价高，主要用于中、高轿车以及重型货车上。 按冷却形式分为风冷和水冷两种。风冷结构简单、维修方便、适应性好。但冷却不均匀、噪声大、耗功大。主要用于摩托车。水冷冷却均匀可靠、散热好、噪声小。能提供车内供暖、较好适应发动机增压后散热的需要。缺点是冷却系结构复杂。使用与维修不方便。冷却性能爱环境温度影响较大，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。 发动机主要指标的选择： 发动机功 率越大则汽车的动力性越好，但功率太大会使发动机功率利用率下降，同时燃料经济性下降，动力传动系的质量也要加大。因此，应合理地选择发动机功率。用正式估算发动机的最大功率： 3m a xm a a x 7 6 1 4 03 6 0 01 式中： 发动机最大功率， T 传动系的传动效率，对单级主减速器驱动桥的 4 2 式汽车取 汽车总质量， g 重力加速度， m 滚动阻力系数，对载货汽车取 矿用自卸汽车取 轿车等高速车辆需考虑车速影响并取 8 最高车速， h； 空气阻力系数，轿车取 车取 车取 汽车正面投影面积，若无测量数据，可按前轮距 车总高 H、汽车总宽 B 等尺寸近似计算： 对轿车 A 用下式确定： m a xm a 549 最大转矩（ N m）； 转矩适应性系数，一般在 间选取； 发动机最大功率（ 最大功率转速（ r/ 通过计算，本车发动机选为 6 汽车轮胎选择 轮胎及车轮对汽车的承载能力有着重要影响，其中包括动力性、通过性、经济性、制动性、操纵稳定性及汽车的承载能力和行驶安全性。因此，轮胎的选择也成为极关重要的工作。 轮胎及车轮部件应当满足以下基本要求：足够的负荷能力与速度能力；良好的均匀性与质量平衡性；较小的滚动阻力与行驶哭声；耐磨损、耐老化和良好的气密性；质量小、价格低、拆装方便、互换性优良。 按结构分类：子午线轮胎、斜交轮胎。 子午线轮胎与斜交胎的比较：子午线轮胎的特点是滚动阻力小、温升低、胎体缓冲性能和胎面附着性能好， 装车后油耗低、寿命长、高速性能优良，因此，适应现代汽车对安全、高速、低能耗的发展要求，是汽车设计时首选轮胎。但其制造困难，造价较斜交轮胎高且不易翻修等。 综合考虑，该车选用子午线轮胎， 155/T。 图 6午线胎构造 9 图 6交胎构造 论证结果 根据本次设计目标与要求，所 设计车型为 用 4动机中置后驱布置形式，汽车尺寸长 *宽 *高为 3700 1555 1850（ 轴距为 2500轮距 1280轮距 1290动机为 胎为 155/T。 10 参考资料 1 王望予汽车设计 M第 4 版北京：机械工业出版社， 2 刘惟信汽车设计 M第 1 版北京：清华大学出版社， 3（美）诺顿（ . 机械设计：机器和机构综合与分析 . 英文版 ,第二版 . 北京：机械工业出版社， 4 陈家瑞汽车构造 (上册 ) M第 2 版北京：机械工业出版社， 5 陈家瑞汽车构造 (下册 ) M第 2 版北京：机械工业出版社， 6 汽车工程手册编辑委员会汽车工程手册基础篇 M北京：人民交通出版社， 7 汽车工程手册编辑委员会汽车工程手册设计篇 M北京：人民交通出版社， 8 黄天泽、黄金陵汽车车身结构与设计 M北京：机械工业出版社， 9 余志生汽车理论 . 第三版 . 北京：机械工业出版社， 10 隗金文、王慧液压传动 M沈阳：东北大学出版社， 11 陈贤康液压传动基础 M北京：中国农业机械出版社， 12 张红伟 .汽车底盘结构与维修西安：西安电子科技大学出版社， 13 唐新蓬汽车总体设计北京：高等教育出版社， 14 蔡兴旺汽车构造与原理北京：机械工业出版社， 15 马才伏汽车底盘构造北京：北京大学出版 社， 16 中国汽车工业协会中国汽车工业年鉴 2014 机电工程学院 毕业设计任务书 题 目 : 型客车设计 1 毕业设计任务书 1本毕业设计课题应达到的目的： 本题目着重培养学生分析问题、解决问题的能力，学生在 掌握汽车结构基本知识和总体设计计算的基础上，完成 汽车 的总体设计 任务，具体设计参数参考安之星汽 车，使其达到本科学生应具备的技术能力水平。 通过调查研究、检索与阅读中外文献资料、方案论证，计算机运用、查阅标准和手册、实验研究、 整体布置和设计、编写设计说明书 等诸环节，考察学生综合运 用所学专业知识的能力，提高独立分析和解决 工程 实际问题的能力 ，提高机械设计、设计计算和计算机应用能力。 2毕业设计任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 设计任务 : 汽车整备质量 大总质量 高车速 Km/h 人均整备质量值 t/人 900 1350 115 成轻型客车的总体及方案设计，绘制轻型客车外型图，底盘总布置图等，绘制总和不少于 4 张零号图纸的结构设计图、装配图和零件图 . 设计内容： （ 1）查阅相关资料，完成毕业设计方案论证报告 （ 2）结合设计内容，完成外 文文献翻译 （ 3）工作计划 （ 4）按照设计要求进行计算分析、结构设计 （ 5）完成设计说明书的撰写 （ 6）完成毕业设计的文档整理 3对毕业设计成果的要求包括毕业设计、图表、实物样品等： （ 1）方案论证 报告 ，不少于 3000 字； （ 2） 外文文献 翻译一份 ，译文字数在 3000 汉字以上 ； （ 3） 设计 计算 说明书 ，不少于 5000 字； （ 4） 图纸 工作量不少于 4 张 纸。 2 4主要参考资料： 1 王望予汽车设计 M第 4 版北京：机械工业出版社， 刘惟信汽车设计 M第 1 版北京：清华 大学出版社， （美）诺顿（ . 机械设计：机器和机构综合与分析 . 英文版 ,第二版 . 北京：机械工业出版社， 陈家瑞汽车构造 （上册） M第 2 版北京：机械工业出版社， 陈家瑞汽车构造 （下册） M第 2 版北京：机械工业出版社， 汽车工程手册编辑委员会汽车工程手册基础篇 M北京：人民交通出版社，汽车工程手册编辑委员会汽车工程手册设计篇 M北京：人民交通出版社， 黄天泽、黄金陵汽车车身结构与设计 M北京：机械工业出版社， 余志生汽车理论 . 第三版 . 北京：机械工业出版社， 0 隗金文、王慧液压传动 M沈阳：东北大学出版社， 1 陈贤康液压传动基础 M北京：中国农业机械出版社， 2 其他相关资料 3 毕业设计任务书 5毕业设计工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 3 月 9 日 3 月 13 日 下发毕业论文任务书、布置工作任务 1 月 25 日 3 月 10 日 布置完成 毕业设计方案论证 报告 3 月 11 日 3 月 18 日 布置完成英文翻译文献 3 月 19 日 3 月 24 日 提出毕业设计的主要工作及完成要点 3 月 25 日 4 月 10 日 分析、整理数据资料 4 月 11 日 4 月 30 日 进行方案确定和初步设计分析、设计说明书初稿的撰写 5 月 1 日 5 月 10 日 中期检查 3 月 11 日 5 月 10 日 进行方案设计及结构图绘制、 完成设计说明书初稿 5 月 11 日 5 月 20 日 检查毕业设计说明书完成情况，提出补充、修改任务 5 月 21 日 5 月 25 日 补充、修改工作， 完成毕业 设计正式图纸 ，及文档正式稿 5 月 26 日 5 月 31 日 对最终正式论文及资料审核、准备答辩 6 月 1 日 6 月 10 日 毕业答辩 系审查意见： 负责人： 年 月 日 院学术委员会意见： 负责人： 年 月 日 机电工程学院 毕业设计说明书 设计题目 : 型客车设计 目 次 1 引言 1 2 方案的分析和确定 2 方案分析 2 方案确定 3 3 汽车主要参数选择 4 汽车主要尺寸选择 4 汽车质量参数选择 5 汽车发动机的选择 5 汽车车身形式的选择 6 汽车轮胎的选择 6 4 轻型客车整体布置各部件的选择 7 底盘整体设计 7 车身内部设计 9 车身外型设计 10 5 汽车性能参数的选择计算 11 动力性参数计算 11 经济性计算 18 其它参数计算 19 设计总结 21 致谢 22 参考资料 23 1 1 引言 汽车被称为“改变世界的机器”，它从 1986 年诞生至今已有 100 多年的历史，百余年来，特别是汽车产品的大批量生产及汽车工业的大发展以来，汽车已为世界经济的大发展，为人类进入现代生活，产生了无法估量的巨大影响，因此，无论是美国，日本，西欧等发达国家或地区无一例外的把发展汽车工业作为国家发展的支柱产业，我国也在“七五”期间提出“要把汽车制造业作为重要的支柱产业，争取有一个较大的发展”，由 此可见汽车在世界经济发展的作用。 当前，汽车已经成为人类社会不可缺少的工具。社会发展的各个领域，包括工业，农业，商业，教育，科技，文化等，都与汽车紧密相连。汽车已成为人们日常工作，生产，学习，生活，旅行中最方便，最经常使用的交通工具，成为现代社会的象征。在许多发达国家，汽车已经非常普及，普及率最高的是美国，平均 欧，日本等发达国家平均 23人拥有一辆。汽车的普及极大的方便了人们，扩大了人们的活动范围，使社会生活变的丰富多彩；同时促进了公路的建设和运输的繁荣，改变了城市的布局有助于各地区经济 文化的交流和偏远落后地区的开发。 我国汽车行业发展较晚，起点与国外相比也比较低。 1953 年，中国开始建造第一汽车制造厂，三年后生产出国产“解放牌”中型载货汽车。 60 年代第二汽车制造厂建成，独立设计生产“东风”牌中型载货汽车。但汽车的品种在过去很长时间里出现了“缺重少轻”“轿车基本空白”的缺陷。改革开放之后，我国的汽车行业才进入大发展阶段。近年来，轿车生产大幅度增长，确定了一汽，二汽，上海为三大基地以及天津，北京，广州三个较小的基地。工业水平是衡量一个国家发展程度的标杆，汽车产业在当代工业和国民经济中有很重 要的地位，现阶段中国汽车产业发展水平依然有待提高，使汽车产业成为我国国民经济的支柱产业，是我国现阶段汽车发展目标。同时，改变生产厂过多投资分散生产规模过小的不合理情况，重点支持 2 3 家汽车企业集团迅速成长为有相当规模的大型企业，以及支持 6次，要花大力气增强汽车的自主开发能力，从与国外联合开发逐渐走向成熟的自主开发，提高产品的质量和技术装备水平，迅速赶上国际先进水平。同时鼓励个人购买汽车，并为轿车的普及作好准备。 2 当然，汽车的迅速发展也带了一些不易解决的问题，例如：安全问题 ，能源消耗，和环境污染。因此，行车安全，节约能源和环境保护已成为当前汽车技术要解决的三大重要课题。 回顾历史， 1959 年面世的“ 车引发了汽车技术的一场革命。这种车型在取得观念上的突破的同时，还屡次在汽车大赛中取得冠军。 40 年后的今天，此类车型依然流行，使之成为最家庭化的轿车。从此揭开了微行轿车的发展的历史。在这种情况下，轻型客车也适时而生，而此车型也正是我们这一组所要设计的。我国的轻行客车也可称为“中国特色”，因为我国轿车不太普及的情况下，售价仅在三万元人民币左右的轻型客车，成为大众买的起的车型 。 现在，轻型客车在一般的城市里随处可见。因为它即可为家庭的用车，同时改装方便，可以改装成轻型货车，在有的城镇中，它还用来作为出租车，更因为它油耗低，占地面积小，使用经济，所以它受到许多人的欢迎。因此，设计这种汽车还是顺应时代潮流的。 轻型客车的整体布置包括人体工程在汽车上各部件安排的应用，发动机的选择，轮胎的选择，传动系，行使系，转向系，制动系和悬架的选择设计，驾驶员和乘客的座位布置，发动机的布置，汽车主要尺寸和参数的选择并校核汽车主要性能参数等。 毕业设计作为大学四年学习教学的一个最后环节，同时也是大学 四年的知识回顾，它让我把学过知识系统的梳理一遍，熟悉汽车的各个部件和理论知识点，对于掌握不到的地方，可以借此机会补缺补漏，对知识进行强化，同时也为我们今后踏上工作岗位做好了准备，是工作前的基础练习。 2 方案的分析和确定 方案分析 设计任务 表 2体设计基本参数 汽车整备质量 大总质量 高车速 Km/h 人均整备质量值 t/人 900 1350 115 3 设计要求 总的要求是：以长安牌汽车 6331和昌 河牌汽车 6321系列轻型客车的主要参数为依据 ，完成轻型客车的外形设计和底盘各个部分的布置。 表 2考车型性能参数 项 目 参 数 车 型 长安 6331 昌河 6321 外 型 尺 寸（ 3570/1400/1810 3230/1395/1925 轴 距（ 1840 1980 前后悬（ 755/675 725/655 整备质量 (770 870 前 /后 轮 距 (1215/1200 1205/1200 接近角离去角 35/36 36/36 最小转弯半径（ m） 高车速（ km/h） 95 95 发动机型号 大功率 (大扭矩 (N/m) 0 油耗（ L/100 小离地间隙 (150 155 载客数 6 7 6 8 方案确定 方案的基本要求 汽车由动力装 置、底盘、车身、电器及仪表装置等四部分组成，主要任务是用来载送人员和货物。 一个成功的汽车产品，它的设计应该满足技术、经济及艺术造型等多方面的要求；它的技术和理性主要体现在：最大程度的采用标准化部件；满足社会和政府的各种法规，尤其要满足政府对汽车外形尺寸的要求；还要满足当地各汽车厂的生产能力及水平。经济性主要体现在：在 保证汽车所要求的技术要求的同时要最大程度上降低汽车的制造成本；要保证用户的使用的经济性，为用户节省开支。艺术性主要体现在：在保证汽车的各项技术指标达到要求时车身造型要尽量满足人们的审美观，驾 驶室部分要是工程设计和人体工程学相结合，使驾驶员和 4 乘客在车中有中享受的感觉 。 总体设计主要是：设计车型、及时协调各部件和整车的关系以完成地盘的布置 。而车型的设计是最有创造性的，最主要任务是布置好地盘，以保证各部件不产生运动干涉。经过与同组各同学的讨论协商，在参考上述两种成型基本参数的基础上，最终确定了所要设计的轻型客车的基本参数（详细参数见后）。本次设计的出发点是要保证汽车的经济性、机动性和乘坐舒适性。 汽车布置形式的选择 汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身的相互关系以及布置特点。汽车的布置形式和汽车的实用性能有很大关系。 经比较，最终确定了 4的优点主要有：轴荷分配合理，有利于提高轮胎的使用寿命；前轮不驱动，因而不用等速万向节，降低了成本；上坡时驱动轮附着力大，故爬坡能力强；变速器与主减速器分开，拆装和维修方便；并且乘坐空间宽敞，行驶平稳。缺点是：因地板车身地板下有传动轴，地板上有突起的通道，并使后排座椅中部坐垫的厚度减薄，影响乘坐舒适性；汽车总长比较长，整车装备质量增大，影响到汽车的燃油经济性和动力性。 3 汽车主要参数选择 汽车主要尺寸选择 汽车的主 要尺寸主要包括轮距、轴距、外廓尺寸、前悬、后悬、和车厢尺寸等。参考上两种车型，确定尺寸如下： 1）外廓尺寸： 700a=1555a=1850 2）轴距：它对汽车的整备质量、汽车的总长、车轮最小转弯半径、传动轴纵向通过半径等有影响；有参考车型和国家标准，确定轴距 L=2500 3）前轮距和后轮距：轮距会影响汽车车厢大小、汽车总宽、汽车的总质量、侧倾刚度、车轮最小转弯直径等。受汽车总宽不得超过 定汽车的前轮距为： 1280轮距为： 1290 4）前悬和后悬：它们影响汽车的接近角和离去角，并影响它的通过性及安全性等。确定前悬为： 535悬为： 665 5 汽车质量参数选择 汽车的质量参数包括整车整备质量、载客量、汽车总质量、轴荷分配等。 1）整车整备质量：由任务书，确定 0m =900 2）汽车的载质量：参考车型载人数为 7，考虑超载和装载货物最终确定：500 3）汽车的总质量： 350 。 4）轴荷分配：它对轮胎寿命和汽车的使用性能有影响。从轮胎磨损和使用寿命考虑，各轮的负荷应相差不大；驱动桥壳应有足够大的负荷，以减小从动轴的负荷；转向轴的负荷合理，保证良好的操纵稳定性；根据发动机和各个部件的质量分配，乘坐人数及位置，最终确定轴荷分配如下表 表 3荷分布 空载 满载 前轴 后轴 前轴 后轴 55% 45% 45% 55% 汽 车发动机的选择 本次设计的轻型客车采用汽油发动机，在轻型客车上，它一般布置在驾驶员座椅下面，它的尺寸较小，有利于汽车小型化、轻量化，同时在保证客厢内有足够空间的条件下，还能节约能源。由所要设计的汽车最高车速： 115 h/ 由下公式： 3m a x m a x m a x( / 3 6 0 0 / 7 6 1 4 0 ) /e a r D TP m g f v c A v h=+。 （ 3 可以大约确定汽车所要求的发动机的功率。其中： 发动机最大功率； t 为传动系效率；取 T =90%； 汽车总质量（ ;g 为重力加速度（ 2/ ; 0 0165， 115 km/h； 空气阻力系数，取 0 52;2m ），经计算取 m ; 最高车速。把以上参数代入（ 2可得根据所的结果并根据参考资料选定发动机型号为 它的性能参数如下： 表 3油机的性能参数 最高功率 /转速 r/39/5500 6 最大转矩 /转速 N/(r/78/3000 排量 (999 最高转速 (r/5500 轮廓尺寸 (505/516/433 所要设计的微客所需的做大发动机转矩为 9 5 4 9 m a xm a x =9549 39/5500=78 见，发动机 汽车车身形式的选择 根据轻型客车的传统车型和各部件的安排空间，采用一厢式车身。 汽车轮胎的选择 轮胎型号对汽车的动力性、经济性、通过性、操纵稳定性、制动性及行使安全性和汽车的承载能 力都有影响。因此，轮胎的选择是重要的工作。 此次设计的轻型客车最大质量为 1350据汽车的行驶条件，要求选择的轮胎所能承载的质量大于汽车总质量在其上所分担的载荷量，单个轮胎的负荷m =1350/4=轮胎在使用中的承受的静负荷值应等于或接近轮胎的额定负荷值，查 及根据参考车型，最终确定选用在 210，选用155子午线轮胎，此轮胎的滚动半径 =270，在计算过程中，可以认为车轮半径 =静力半径 =滚动半径。该轮胎优点是温升低、滚动阻力小、胎体缓冲性能和胎面附着性能等都比斜交轮胎好；寿命长、油耗低、高速性能好。其缺点是造价高、不易翻修。 表 3型客车主要性能参数 外形尺寸（ 3700/1555/1850 轴距（ 2500 前 /后轮距（ 1280/1290 前 /后悬（ 535/665 最小离地间隙（ 165 最大总质量（ 1350 整车整备质量（ 900 最大功率（ 39/5500 最大扭矩（ 78/3000 驱 动型式 后桥驱动 最高车速（ km/h） 115 接近角 /离去角 37 / 35 制动装置型式（前 /后） 前盘后鼓 7 发动机型号 位数 6 7 轮胎规格 155 轻型客车整体布置各部件的选择 底盘整体设计 在汽车的载客量（载质量）、驱动形式、车身形式、发动机形式等得到初步确定之后，接下来便是绘制汽车各 部分的布置草图，校核初步选定的各部件结构是否合理，整体的尺寸和参数是否符合整车设计的要求，进而对整车总体设计进行优化，规划更加合理的总布置方案。 整车布置的基准线（面） 零线的确定 1） 车架上平面线 本次设计为边梁式车架，车架上平面线为边梁上缘面较长的一段平面在侧视图上的投影线，它作为垂直方向的尺寸基准线，即 z 坐标线，向上“ ” ,向下“ ” ,该线标记为“ z/0” 。 2） 前轮中心线 前轮中心线是指通过前轮中心，并垂直于车架上平面线，在侧视图和俯视图上的投影，即为“ x/0”。它作为纵向方向的尺寸线。向前为“ +” ,向后为“ -” 。 3） 车轮中心线 汽车中心线是指汽车垂直对称平面在俯视图和前视图上的投影线，把它作为横向尺寸的基准线，记为“ y/0” ,向左为“ +” ,向后为“ -” 。 4） 地面线 地平面在侧视图和前视图上的投影线称为地面线。 5） 前轮垂直 直线 前轮中心线是指通过左右前轮中心，并垂直于地面的平面，在侧视图和俯视图上的投影，此线作轴距标注的基准线。 部件的选择和布置 1） 发动机的布置 由人机工程学和整体布置要求，发动机安排的上下位置为：离地间隙为180 8 发动机的上下位置对离地间隙和驾驶员视野有影响。发动机的高度也不能太高也不能太低，发动机太高，汽车的质心高度偏高，行驶不平稳；发动机太低，汽车在上下颠簸时可能会碰坏油底壳，因此，应选择合适的发动机高度。为减小传动轴的夹角，发动机中置后驱汽车的发动机常布置成倾斜状，使曲轴中心线 与水平线之间形成 1 4夹角。此次设计取 2。 2）传动系的选择和布置 传统汽车发动机、离合器、变速箱是装成一体，在发动机位置确定以后，动力总成各部分的位置也随之确定。 (1) 离合器的选择和布置： 本次设计采用膜片弹簧式离合器，详见零部件设计 。 (2) 变速器形式选择：选用 4+1档，手动机械变速器，结构简单、制造成本低、传动效率高。 (3) 传动轴的选择和布置：应尽量减小客厢地板高度，并保证凸包和传动轴的最小间隙在 10 15 (4) 后桥的布置和性能参数的选择 在后桥布置时，一般将差速器壳体中 心线与汽车中心线布布置成 一条线。由以上各种已知条件： 115 , r =270 41,有公式 ）（ 04/ g （ 4 公式中： 最高车速， n 为发动机在最高车速下的转速，取n= 500 r ；4接挡）传动比 1； 取 为 270得0i= 3）转向装置的布置 本次设计的转向系采用齿轮齿条式转向机构。这种形式结构简单、紧凑并且传动效率高；同时可以自动消除齿轮间隙。 4） 悬架的选择和布置 此次设计前悬架采用麦弗逊式独立悬架，此种设计能够改变汽车的平顺性，减小车身倾斜和振动，获得良好的地面附着能力。后悬架采用独立式钢板弹簧悬 9 架，以降低成本。 5）制动系统布置 采用前盘后鼓式的制动系统。制动系统采用 真空助力，真空有发动机提供。盘式制动器具有良好的热稳定性，水稳定性好，尺寸小，质量小，散热性好。鼓式制动器成本低。 6）踏板的布置 根据人机工程学的要求和整车底盘的布置确定离合器踏板、制动器踏板和油门踏板，每个踏板必须保证人脚放的舒服并且留有足够的踏板行程。 7）油箱、备胎、行李箱和蓄电池的布置 油箱 根据汽车的最大续驶里程来确定，本次设计油箱的容量采用可续驶1000标准来设计。布置在汽车的后部、行李箱的下面。并且在排气管的另一侧，以减小危险。 备胎 布置在车架尾部下方，采用悬链式固定，可保证拆 装方便。 行李箱 一般布置成后排座椅可翻式，翻转后后部形成一个有效的行李厢。 蓄电池 蓄电池应放置在起动机的同侧，并却越近越好。 车身内部设计 轻型客车数以运人为主，兼顾运送少量行李的多功能车辆，必须考虑有良好的乘坐舒适性和足够的安全性。进行车身内部布置，并使之符合人体特性要求。 车身内部布置设计中以人体尺寸的“百分位分布值”作为尺寸依据的，利用人体尺寸布置出来的座椅、方向盘及操纵机构能满足 90%以上的使用对象。进行车身内部布置设计时，基本的步骤如下。 1）根据人体尺寸画出人体，用虚线表示 。 2）人体的姿势与布置 为使室内布置减小驾驶和乘坐的疲劳程度，设计中必须满足人体的舒适要求。 驾驶员的舒适和疲劳程度与座椅的设计和驾驶姿势有关。在设计中，采用了汽车设计中所推荐的数值进行设计安排。 3）汽车室内操纵装置的布置 操纵装置的布置要求手操纵机构除应布置在手的操纵范围以内外，同时还要 10 根据操纵对象，进行必要的设计，以此保证驾驶和操纵的舒适性。 （ 1)在于变速杆和手制动杆的操纵时，人体肩部不动，通过过手臂的施力运动来实现 臂的夹角角在 130度 纵较为舒 适。取平均值，上臂角在 150度时，操纵手柄的最佳布置位置在距离座椅靠背面 490围内，上下位置一般在 78范围内。 （ 2）方向盘布置 在车身设计中，一般同过合理布置方向盘的中心位置和倾斜角，选择适宜的方向盘直径来改善驾驶员操纵方向盘的姿势和减少操纵力，从而降低操纵疲劳强度。根据参考书籍汽车设计的经验推荐的数值知，一般方向盘倾斜角选在手容易控制、活动在 15 度 =70 度范围内同时应考虑车身的总体布置方案、车型和驾驶姿势。微型客车的方向盘直径通常小于 450斜角在 20度 范围内。 （ 3）各种踏板的布置 在布置各种踏板时，保证各踏板之间要留有足够的间隙，同时保证在不工作时各踏板之间应留有足够的放脚位置。 （ 4）人眼的视野和视野范围 车身设计应保证驾驶员具有良好的视觉效果，一方面能提高驾驶时的环境适应性；另一方面也是提高汽车驾驶安全性的根本保证之一，在车身设计的过程中就应该对人眼的视觉特征、人眼的视野、人眼在车内的位置分布，人车视野及车身结构形状、布置尺寸和福建的布置位置出发，分析汽车的各种视觉效果，最终使汽车具有良好的视觉效果。 驾驶员要有良好的视野。根据参考书籍汽车 设计的设计方法，先确定眼椭圆的位置和大小，即可作出驾驶员的实际前方视野。这就设计到车身设计，如风窗开口面积，风窗倾斜角和位置，窗柱尺寸和位置等。 在侧视图根据眼椭圆可以确定窗口的高度，最小能保证向上 15 度看到交通信号灯，向下 20度能看到 3俯视图上根据眼椭圆可以确定前窗的宽度。最后根据“ 定雨刷的设计和刮刷面积。 车身外型设计 车身是一辆汽车唯一一件车外面的人能看见的部件，所以车身的好坏直接影响着人们对车的评价。车身的设计及要满足人们的审美要求又要满足汽车的良好 11 的 空气动力学性能。在设计车身外形时，参考了如下图片。 图 4331 图 4昌河 6321 5 汽车性能参数的选择计算 动力性参数计算 汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行使时，汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行使速度。汽车是一种高效的运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。所以，动力性是汽车各种性能中基本、最重要的性能，主要有三个指标来评价： t； 挡速度的计算 12 )/(g （ 5 式中 r ：汽车行驶时的滚动半径 (m)； n ：发动机曲轴转速（ r/； 汽车变速器各挡的传动比； 0i ：主减速器传动比； r =270mm;n =5500（ r ） ； 0i =计算如下表： 表 5挡传动比 各挡速度值计算结果如下表： 表 5挡速度值 各档车速 转速 1 档 2档 3档 4档 2500 800 100 400 700 000 300 600 900 200 500 图如下 图 5度曲线图 13 汽车各挡驱动力和阻力计算及平衡图 0/t t tq g r T i i （ 5 式中 r ：汽车行驶时的滚动半径（ ； n : 发动机曲轴转速（ r ）； 汽车变速器各挡传动比； 0i ：汽车主减速器传动比； 为汽车驱动力； 各挡驱动力的计算结果如下表： 表 5挡驱动力 各档驱动力 速 1档 2档 3档 4档 2500 800 100 400 700 000 300 600 900 200 500 气阻力 2A / 5 式中， 值大约等于车高与前轴的乘积，本次设计时， A= 2m ） ;在相应转速下汽车的行驶速度； 空气阻力系数，参考汽车设计中所推荐的数据，本次设计取 各车速下的空气阻力计算结果如下表： 表 5车速下的空气阻力 空气阻力 速 1档 2档 3档 4档 2500 14 2800 100 400 700 000 300 600 900 200 500 滚动阻力系数 f=得 汽车的阻力 。 取第一挡和第四挡的驱动力和阻力，经计算得出下表： 表 5个挡位下的阻力 f F 制驱动力和阻力平衡图时，阻力只须选择上表中八个阻力为代表即可，图如下： 图 5动力阻力平衡图 功率平衡的计 算 15 3600/ （ 5 式中 ：牵引功率（ 驱动力（ N） ； 各档速度（ km/h）； )3600/()( （ 5 式中 阻力功率 （ 阻力 （ N） ； T ： 传动效率，取 经计算驱动功率和阻力功率在相应 转速下的结果如下表： 表 52 4 P U 0 6 率平衡图如下： 图 5率平衡 动力性因数 D F F ) / G=-（ 5 16 式中 D ：动力性因数； 驱动力（ N）； 风阻力（ N）； G ：汽车的最大质量； 计算结果如下表： 表 5动力因数的计算 转速 1档 2档 3 档 4档 2500 800 100 400 700 000 300 600 900 200 500 0 5力因数 加速度的计算 )( （ 5 17 式中 a ：汽车各挡加速度 ( 2/； g ：重力加速度 ( 2/； D ：动力性因数； f ：滚动阻力系数，取 f= ：汽车旋转质量转换系数； 计算结果如下表： 表 5挡加速度 加速度 转速 1档 2档 3档 4档 2500 800 100 400 700 000 300 600 900 200 500 图如下： 图 5挡加速度曲线 加速度倒数 1/a 的计算 计算结果如下： 18 表 5N 1/( 1 ) / ( 1 )D f f D （ 5 式中 D : 动力因数 f ： 滚动阻力系数，为 算结果如 下： 表 5车各挡的爬坡度 1档 1档 2档 3档 4档 f ) 于这次设计是微型客车，而它主要是在良好的路面上行使，因次不需要太大爬坡度，本次设计的为 4度。 汽车的比功 率和比转矩 比功率是指汽车所能装发动机的标定功率与汽车最大总质量的比值。比功率可综合反映汽车的动力性。 比转矩是指汽车所装发动机的最大转矩和最大总质量的比值。 他反映了汽车的牵引性能。 该车的比功率为 26/ 18 26之间。 比转矩为 52/ 30 44之间。 经济性计算 由下式计算： 5 19 式中： 轻型客车等速百公里油耗， ， kw 发动机燃油消耗率， )/( ：燃油重度， N/L 客车最高车速， km/h 代入公式得： 表 5公里油耗与车速 图 5速百公里油耗图 由有好图可知，速度在 45km/耗最低，最低油耗为 其它参数计算 最小转弯直径 转向盘转到极限位置时，汽车前外转向轮轮辙中心在支撑平面上的轨
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