货车的总体设计

1、载货汽车主要技术参数的确定11汽车质量参数的确定111汽车载客量和装载质量汽车载客量2人汽车的装载质量ME1750KG112汽车整车整备质量预估1质量系数MO选取质量系数MO是指汽车装载质量与整车整备质量的比值（11）OEMO/11各类货车的质量系数汽车类型总质量MA/TMO轻型1860080110中型60140120135载货汽车重型MA140130170根据表11，对于轻型柴油载货汽车，质量系数为080100，取MO08。2估算整车整备质量MO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，但没有装货和载人的整车质量。/1750/082187KGOEMO113汽车总质量MA的确定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。商用货车的总质量MA由整备质量MO、载质量ME和驾驶员以及随行人员质量三部分组成，乘员和驾驶员每人质量按65KG计，即MAMOME265KG218717502654067KG表12质量参数载质量ME（KG）质量系数M0整车整备质量M0（KG）总质量（KG）17500821874067114汽车轴数和驱动形式的确定总质量小于19吨的商用车一般采用结构简单、成本低廉的两轴方法，所以本车轴数定为二轴。商用车多采用结构简单、制造成本低的42驱动的形式。所以本车采用42后双胎的驱动形式。12汽车主要尺寸的确定121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25米，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，取外廓尺寸581320962096MM长宽高。122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的要求下选取。各类载货汽车的轴距选用范围如表13所示表13载货汽车的轴距和轮距选L3400MM123汽车前轮距B1和后轮距B2汽车轮距B应该考虑到车身横向稳定性,在选定前轮距B1范围内，应能布置下发动机、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空间间隙。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2B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13所示。考虑本次课设实际要求和根据表13提供的数据，前轮距B11600MM,后轮距B21485MM。124汽车前悬LF和后悬LR的确定前悬尺寸对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、下车和上车的方便性以及汽车造型等均有影响。初选的前悬尺寸，应当在保证能布置各总成、部件的总质量（T）AM轴距（MM）轮距（MM）42货车18602300360013001700同时尽可能短些。后悬尺寸对汽车通过性、汽车追尾时的安全性、货厢长度、汽车造型等有影响，并决定于轴距和轴荷分配的要求。总质量在18140T的货车后悬一般在12002200MM之间。参考同类车型，取LF1013MM，LR1400MM。125汽车的车头长度货车车头长度指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离,车身形式对车头长度有绝对影响。由于设计车型为单排座平头货车，并考虑到舒适性及驾驶室内储物空间，故车头长度取1763MM。126汽车车厢尺寸的确定参考同类车型，考虑本车设计要求，确定本车车箱尺寸39802096500MM。2、载货汽车主要部件的选择21发动机的选择211发动机型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。212发动机的最大功率MAXEP汽车的动力性主要取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计算,如下AX（）（21）MAXEPT1MA360VGF3MAX7140DAC式中最大功率,KWAXE传动系效率,对于单级减速器，取09TG重力加速度,2SMF滚动阻力系数,取0016空气阻力系数,取08DCA汽车的正面迎风面积,本车A为372M汽车总质量,本车为4067KGAM汽车最高车速,本车为125KM/HX带入相关数据,可得（）1032KWMAXEP9501125360847312576408于是，发动机的外特性功率为（110118）（113118）KWEPMAX即在113118KW之间选择发动机。选取CY6102BZLQC型柴油机，主要参数见表21，其总功率外特性曲线如附录图21所示表21发动机主要技术参数CY6102BZLQC增压中冷型主要技术参数型号CY6102BZLQ形式废气涡轮增压中冷气缸数6102118工作容积5785燃烧室形式直喷圆形缩口燃烧室压缩比171额定功率/转速114/2800最大扭矩/转速431/16001800标定工况燃烧消耗率全负荷最低燃油消耗率231最高空载转速3200100怠速稳定转速70050机油消耗率06工作顺序153624噪声限制115烟度20排放标准达欧洲号标准整机净质量555外形参考尺寸120976628845图21CY6102BZLQC型全负荷速度特性曲线图213发动机最大转矩及其相应转速的选择MAXETTN当发动机最大功率和相应的转速确定后,则发动机最大转矩和相应转速PMAXET可随之确定,其值由下式计算TN22MAXETPPENPMAX950式中转矩适应性系数,一般1113,取12；最大功率时的转矩,PN最大功率,KWMAXEP最大功率时转速,R/MINPN最大转矩,MAXETMN而1420,在这里取为16,则有P1750RMINTN61280124216NMMAXE395满足所选发动机的最大转矩及相应转速要求。22轮胎的选择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,大多数轮胎负荷系数取为0910，以免超载。本次课程设计后轮采用双胎。单胎承载量为11406767456KGNMA1根据GB97441997，此车选用70015LT轻型载重普通断面子午线轮胎选取轮胎参数见表2323轮胎参数23车架的选择参考中国汽车零配件大全一书，选取轮胎规格层数断面宽度负荷下静半径相应气压最大使用尺寸外直径70015LT6,8,10，200MM357MM390KPA780MM边梁式车架（轴距3400MM）5713821180前要断面尺寸180693重量170KG满载负荷45KN24油箱参考同类车型，选取08AL型，镀铅板，筒式，滚焊，70L，40228268025离合器双片干式盘形磨擦离合器26万向传动轴十字轴连接3、轴荷分配及质心位置计算31平静时的轴荷分配及质心位置计算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31GALBGHHLLG212122式中、总成的质量，KG1G、各个总成质心到前轴的距离，ML2、各个总成质心到地面的距离，M1H、后轴负荷，MG2L汽车轴距汽车质心到前轴的距离，MA汽车质心到后轴的距离，MB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32表31载货汽车轴荷分配满载（）空载（）车型前轴后轴前轴后轴42后轮双胎，平头式3035657048544652表32各部件质心坐标及质量空载时质心坐标满载时质心坐标主要部件部件质量（KG）（X，Y）（X，Y）发动机及其部件555（200,1000）（200,890）变速器及离合器壳115（310,800）（310,690）万向节传动30（2300，700）（2300，590）后轴及后轴制动器2803400,357（3400,357）后悬及减震器1203600,370（3600,370）前悬及减震器50200,370（200,370）前轴、前制动器、轮毂转向梯形140200，357（200，357）前车轮及轮胎总成1500，357（0，357）车后轮及轮胎总成1903400,357（3400,357）车架及支架、拖钩装置200210,600（2100,490）油箱及油管272400,600（2400,490）蓄电池组302400,600（2400,490）货箱总成2002900,900（2900,790）驾驶室60150,1400（150,1290）前挡泥板150,500（0,390）后挡泥板25（3400,500）（3400,390）人1300（200,840）货物17500（3200,1090）汽车总质量406716037,49322462,816由上表可得1空载时KG1032435892GMMGHKG56182MGLB317962840156A32前轴轴荷分配8521后轴轴荷分配7402G符合前轴负荷在4854，后轴负荷在4652的范围内，所以满足轴荷分配要求。2满载时KG8263409152MM7GHKG121GMLB85340638A24672前轴轴荷分配91G后轴轴荷分配40682符合前轴负荷在3035，后轴负荷在6570的范围内，所以满足轴荷分配要求。32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（32）GZGZHLGAFB21式中行驶时前轴最大负荷，KG；1Z行驶时后轴最大负荷，KG2Z路面附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为0708。令，（33）1MGFZ2Z式中行驶时前轴轴荷转移系数，该值为08091行驶时后轴轴荷转移系数，该值为11122根据公式（32）可得KGGZHLBGF1357908167503462805791MZKG6341058719432GZHLGAF26872MZ33制动时各轴的最大负荷计算汽车满载制动时各轴的最大负荷按下式计算（33）LHAGFBGZZ21式中制动时的前轴负荷，KG；1Z制动时的后轴负荷，KG；2Z令，1MGFZ2FZ式中制动时前轴轴荷转移系数，该值为14161制动时后轴轴荷转移系数，该值为04072根据公式（33）可得KG2134086751671LHBGFGZ5123801GFMZZKGLHAGZ7915434086726728691542GFMZZ满足要求4、传动比的计算和选择41驱动桥主减速器传动比的选择0I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、发动机参数、车轮参数来确定,其值可按下式计算41GAVIRNIMX037式中IG1汽车的最高车速,已知125KM/HMAXV最高车速时发动机的转速,一般,R/MINVNPVNN190R车轮半径,R0357M故0377301MAX037VRI125837042变速器传动比的选择GI421变速器一档传动比的选择1在确定变速器一档传动比时,需要考虑驱动条件和附着条件。为了满足驱动条件,GI其值应符合下式（43）TEAGIRFMI0AXMAX1SNCO式中最大爬坡度，MAXI716代入相关数据,计算得TEAGIRFI0MAXAX1SNCO3769013435706SIN7C6467同时为了满足附着条件,其值也应符合下式TTQGIGRI01式中路面附着系数,为0708,这里取08带入相关数据,可得TTQGIGRI01995913480576即是3769951GI参考中国汽车零配件大全选取56841GI422变速器的选择轻型载货汽车采用45档变速,各档变速比遵循下式关系分配54321GGII参考中国汽车零配件大全,选取变速箱，型号为CAS525，确定各档传动比如下表41表41变速器主要参数型号额定输入扭矩（NM）中心距（MM）总成干重（KG）速比档位操纵方式南京17H434401021155684,31111736,1,0781,2,3,4,5远距式直接5、汽车动力性能计算51驱动力与行驶阻力平衡计算511驱动力的计算汽车驱动力按下式计算（51）0037IRNITFGEAGET式中发动机转矩,NM；ET发动机转速,NMINR汽车的车速,95KM/HAV变速器的传动比GI主减速器的传动比0代入相关数据,计算所得数据如下表51所示表51驱动力FT与车速VANE（R/MIN）14001600180020002200240026002800TE（NM）420431418410393380363345FT1N1811518590180291768416451163901565714880I档VA1（KM/H）1113141617192022FT2N991510175986896799278897185698144II档VA2（KM/H）2023262932343740IIIFT3N55335678550654015177500647824545档VA3（KM/H）3641465257626772FT4N31873271317231112982288427552618IV档VA4（KM/H）6372808998107116125FT5N24862551247424272326224921492042V档VA5（KM/H）8072103115126138149161512行驶阻力计算汽车行驶时,需要克服的行驶阻力为52阻FDTVMACIGMIFADA152SNCOA式中道路的坡度,平路是IO0行驶加速度,，等速行驶时为0DTV2S汽车旋转质量换算系数,其值按估算,其中00421GI12代入相关数据,得阻FDTVMACIGMIFADA152SNCOA40671000167380A650720142AV代入各个速度值,即得表52表52行驶阻力F阻与车速VAVAKM/H）3555758595105115125F阻（N）82222107422143822166222191422219422250222283822513驱动力与行驶阻力平衡图按照表51,52作、曲线图,则得到汽车的驱动力行驶阻力平衡图,ATVFAV阻如51所示。利用该图可以分析汽车的动力性,图中曲线与直接档曲线的交AVF阻ATVF点对应的车速,即是汽车的最高车速。图51驱动力行驶阻力平衡图52动力特性计算521动力因数计算汽车的动力性因数按下式关系计算530203715IRNVGMAVCITDGEAADE带入相关的数据,计算所得结果见表5302000400060008000100001200014000160001800020000020406080100120140160180F阻FT1FT2FT3FT4FT5KM/HN表53动力因数D与车速VANE（R/MIN）14001600180020002200240026002800TE（NM）420431418410393380363345VA1（KM/H）1112141617192022I档D1045046044043042040038036VA2（KM/H）2023262932343740II档D2024025024024023022021020VA3（KM/H）3641465257626772III档D3013013013012012011010009VA4（KM/H）6372808998107116125IV档D4007006006005004003002001VA5（KM/H）8092103115126138149161V档D5004003002001000000000000522滚动阻力系数与速度关系滚动阻力系数与车速的关系FAV（54）0567计算所得的数据如表54所示表54滚动阻力系数F与车速VAVA（KM/H153555758595105115）F00080010001100120012001300140014523动力特性图按照公式53,54作、曲线图,则得到汽车的动力特性图,如图52所示。AVDAF利用该曲线也可以分析汽车的动力性,图中线与直接档曲线的交点对应的车速是FAVD汽车的最高车速。0001010202030304040505050100150200FI档II档III档IV档V档图42动力特性图524加速时间T的计算汽车在平路上等速行驶时,有如下关系（55）GDTVFD即是（56）1FTA带入相关数据，可得到加速度倒数的值，见表55表55加速度倒数VA11113141617192022D1045046044043042040038036I档1/A1062060062064067069072076VA22023262932343740II档D2024025024024023022021020KM/H1/A2067066068069073076080085VA33641465257626772D3013013013012012011010009III档1/A3103101106110119127138153VA46372808998107116125D4007006006005004003002001IV档1/A42222322733304547272180000VA58092103115126138149161D5004003002001000000000000V档1/A54655941338000000000000000做出关系曲线,如图53AV102468101214160204060801001201/A11/A21/A31/A41/A5图53加速度倒数曲线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。V档从60加速到80KM/H的时间为一个小格代表的时ST953781527间138SMSHK/1/52525汽车最大爬坡度计算5722MAX1MAX1MAXRCSINTFFDIKM/H式中汽车变速器I档的最大动力因数,为0457MAX1D则22MAX1AX1AXRCSINFFD220614574570RI4930，满足最大爬坡度的要求。OI286TANTMXAX53功率平衡计算531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就是发动机使用外特性的功率值。发动机转速EP和汽车速度之间的关系，见表56PNAV根据公式5803795IRNTPGEAE代入相关数据，得表56表56发动机发出的功率与速度关系表NE（R/MIN）14001600180020002200240026002800TE（NM）420431418410393380363345VA1（KM/H）1113141617192022I档PE1（KW）62727986919699101VA2（KM/H）2023262932343740II档PE2（KW）62727986919699101IIIVA3（KM/H3641465257626772）档PE3（KW）62727986919699101VA4（KM/H）6372808998107116125IV档PE4（KW）62727986919699101VA5（KM/H）8092103115126138149161V档PE5（KW）62727986919699101532汽车行驶时所需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（59）DTVMACIGMIFVPADAATE152SNCO360当汽车在平路上匀速行驶时，I0，DV/DT0，可简化为下式（510）152360ADATEAVCGFV代入相关的数据计算得表57所示表57行驶阻力所消耗的功率与车速VA（KM/H）1535557595105115125PE（KW）3168881824332956137111888110950533汽车功率平衡图做出发动机能够发出的功率与车速之间的关系曲线,并作汽车在平路上匀速行驶时所需发动机的功率的曲线,即得到汽车的功率平衡图,如图54所示,利用该图分析汽车的动力性,上述两条曲线的交点所对应的车速就是汽车的最高车速。020406080100120020406080100120140160180PEIIIIIIIVV图54功率平衡图6、汽车燃油经济性计算在总体设计时，通常主要是对汽车稳定行驶时的燃油经济性进行计算，其计算公式如下（61）03721IRNVPGQGEAAES式中QS汽车等速百公里燃油消耗量，L/KWH；汽车稳定行驶时所需发动机功率，KW；EP发动机的燃油消耗率，G/KWH,其值由发动机万有特性曲线得到；G燃油重度，N/L,柴油为794813，其值取800；KM/HKW最高挡车速。AV查万有特性曲线图，计算得，见表61表61燃油消耗NR/MIN14451609177319362100226424272591PEKW1923283238445158VA（KM/H）5359657177838995GEG/KWH238230227225220222224228QSL/KWH10711110117812581325144215681719根据表61可作出汽车等速百公里燃油消耗曲线如图所示0002004006008001000120014001600180020000204060