货车总体设计—毕业设计说明书

1、目录摘要1第一章 载货汽车主要技术参数的确定21.1汽车质量参数的确定21.1.1 汽车载客量和装载质量21.1.2 汽车整车整备质量预估21.1.3 汽车总质量的确定21.1.4 汽车轴数和驱动形式的确定31.2汽车主要尺寸的确定31.2.1汽车的外廓尺寸31.2.2汽车轴距的确定31.2.3 汽车前轮距和后轮距41.2.4 汽车前悬和后悬的确定41.2.5 汽车的车头长度41.2.6 汽车车厢尺寸的确定4第二章 载货汽车主要部件的的选择及布置52.1 发动机的选择52.1.1 发动机型式的选择52.1.2 发动机的最大功率52.1.3 发动机最大转矩及其相应转速的选择72.2 轮胎的选择8

2、2.3 车架的选择82.4 油箱82.5 离合器92.6 万向传动轴9第三章 总体布置的计算103.1 轴荷分配及质心位置计算103.1.1 平静时的轴荷分配及质心位置计算103.1.2水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷计算123.1.3制动时各轴的最大负荷计算133.2传动比的计算和选择143.2.1 驱动桥主减速器传动比的选择143.2.2变速器传动比的选择143.3汽车动力性能计算163.3.1驱动力与行驶阻力平衡计算163.3.2 行驶阻力计算173.4.3 驱动力与行驶阻力平衡图183.5 动力特性计算183.5.1 动力因数计算183.5.2 滚动阻力系数与速度关系193.5.

3、3 动力特性图193.5.4 加速时间的计算203.5.5 汽车最大爬坡度计算213.6功率平衡计算223.6.1 汽车行驶时发动机能够发出的功率223.6.2 汽车行驶时所需发动机的功率233.6.3 汽车功率平衡图233.7 汽车燃油经济性计算243.8 汽车稳定性计算253.8.1 汽车不翻倒条件计算253.8.2 汽车满载不横向翻倒条件的计算253.9汽车的最小转弯半径25总 结26参考文献27 货车总体设计（me=2250kg va=120km/h f=0.02） 摘要 汽车的总体设计是汽车设计工作中最重要的一环，它对汽车的燃油经济性、通过性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性等有着决定

4、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、主要部件的选择及布置、总体布置的计算。其中参数的确定又包括了汽车的质量参数、尺寸参数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。 关键词：货车总体设计；整备质量；动力性；燃油经济性。 第一章 载货汽车主要技术参数的确定1.1汽车质量参数的确定1.1.1 汽车载客量和装载质量汽车载客量：2人汽车的装载质量：me=2250kg1.1.2 汽车整车整备质量预估 1.质

5、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： （1-1）表1-1 各类货车的质量系数汽车类型总质量ma/t载货汽车轻型1.86.00.801.10中型6.014.01.201.35重型ma14.01.301.70根据表1-1，对于轻型载货汽车，质量系数为0.80-1.00，取mo=1。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。 =2250/1=2250kg1.1.3 汽车总质量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

6、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ma= mo+ me+265kg=2250+2250+265=4630kg表1-2 质量参数：载质量me（kg）质量系数整车整备质量m0（kg）总质量（kg）22501225046301.1.4 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。1.2汽车主要尺寸的确定1.2.1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，总长不大于12米。一般载货汽

7、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:550020002200mm(长宽高)。1.2.2汽车轴距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1-3所示表1-3 载货汽车的轴距和轮距42货车总质量（t）轴距（mm）轮距（mm） 1.8-6.02300-36001300-1700选l=3000mm1.2.3 汽车前轮距和后轮距汽车轮距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

8、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1-3所示。考虑本次课设实际要求和根据表1-3提供的数据，前轮距b1=1700mm,后轮距b2=1600mm。1.2.4 汽车前悬和后悬的确定 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1.814.0t的货车后悬一般在12002200m

9、m之间。参考同类车型，取lf=1000mm，lr=1500mm。1.2.5 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1400mm。1.2.6 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：40002000500mm。第二章 载货汽车主要部件的的选择及布置2.1 发动机的选择2.1.1 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

10、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。2.1.2 发动机的最大功率 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: =（+） （2-1）式中：最大功率,kw 传动系效率,对于单级减速器，取0.9 g重力加速度, f滚动阻力系数,取0.02 空气阻力系数,取0.8 a汽车的正面迎风面积,本车a为4.25 汽车总质量,本车为4630kg 汽车最高车速,本车为120km/h带入相关数据,可得:=（+）=119kw于是，发动机的外特性功率为: =（1.101.18）1.22=（131140）

11、kw145 kw即在107114kw小于118 kw之间选择发动机。选取cy6102bzlq-c型柴油机，主要参数见表2-1，其总功率外特性曲线如附录图2-1所示 表2-1 发动机主要技术参数y6102bzlq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：5.785 燃烧室形式：直喷圆形缩口燃烧室 压 缩 比：17:1 额定功率/转速：132/2600 最大扭矩/转速：560/14001600 标定工况燃烧消耗率： 全负荷最低燃油消耗率：240 最高空载转速： 3000100 怠速稳定转速：70050 机油消耗率：0.6

12、工作顺序：153624 噪声限制：115 烟 度：2.0 排放标准：达欧洲号标准 整机净质量：555 外形参考尺寸：1209.7662884.5图2-1 cy6102bzlq型全负荷速度特性曲线图2.1.3 发动机最大转矩及其相应转速的选择 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可随之确定,其值由下式计算: = (2.2)式中: ：转矩适应性系数,一般1.11.3,取1.25；：最大功率时的转矩,：最大功率,kw：最大功率时转速,r /min：最大转矩, 而=1.4-2.0,在这里取为1.7,则有:=1529rmin=1.25=546nm满足所选发动机的最大转矩及相应转

13、速要求。2.2 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0.91.0，以免超载。本次课程设计后轮采用双胎。单胎承载量为: =1.1/6=1.14630/6=848.83kg=849kg根据gb9744-1997，此车选用7.5-15lt轻型载重普通断面子午线轮胎选取轮胎参数见表2-3表2-2 轮胎参数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7.00-15lt8,10,12215mm371mm320kpa811mm2.3 车架的选择 参考中国汽车零配件大全一书，选取： 边梁式车架（轴距3000mm）：4495800171 主断面

14、尺寸：171 重量：1200kg 满载负荷：35kn2.4 油箱参考同类车型，选取08al型，镀铅板，筒式，滚焊，70l，4022826802.5 离合器双片干式盘形磨擦离合器2.6 万向传动轴 十字轴连接 第三章 总体布置的计算3.1 轴荷分配及质心位置计算3.1.1 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: (3.1)式中: 、总成的质量，kg、各个总成质心到前轴的距离，m 、各个总成质心到地面的距离，m、后轴负荷，ml汽车轴距汽车质心到前轴的距离，m汽

15、车质心到后轴的距离，m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3-1表3-1各总成质量及其质心到前轴的距离、离地高度主要部件质心到前轴的距离质心离地高度gi质量gi空载 满载空载 满载 发动机及其附件5802002001000890116000116000580000516200变速器及离合器壳8430030080069025200252006720057960万向节传动452000200070059090000900003150

16、026550后轴及后轴制动器30030003000357357900000900000107100107100后悬及减震器120320032003703703840003840004440044400前悬及减震器48200200370370960096001776017760前轴、前制动器轮毂转向梯形13020020035735726000260004641046410前轮及轮胎总成15000357357005355053550后轮及轮胎总成185300030003573575550005550006604566045车架及支架、脱钩装置2202000200060049044000044000

17、0132000107800油箱及油管262200220060049057200572001560012740蓄电池组52220022006004901144001144003120025480货箱总成21025002500900790525000525000189000165900驾驶室6511700-117009100083850前挡泥板15005003900075005850后挡泥板20300030005003906000060000100007800人130018008400234000109200货物22500280001090063000000245

18、2500汽车总质量463023820268009768105983290700961410014902653907095由上表可得：1.空载时：kg mm kg=1470 =1530 前轴轴荷分配 后轴轴荷分配 符合前轴负荷在48%54%，后轴负荷在46%52%的范围内，所以满足轴荷分配要求。2.满载时: kg mm kg =930 =2070前轴轴荷分配 后轴轴荷分配 符合前轴负荷在30%35%，后轴负荷在65%70%的范围内，所以满足轴荷分配要求。3.1.2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： （3.2）式中：

19、行驶时前轴最大负荷，kg； 行驶时后轴最大负荷，kg; 路面附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为0.70.8。令， （3.3）式中：行驶时前轴轴荷转移系数，该值为0.80.9 行驶时后轴轴荷转移系数，该值为1.11.2根据公式（3.2）可得:kgkg3.1.3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： （3.4）式中：制动时的前轴负荷，kg； 制动时的后轴负荷，kg；令， 式中：制动时前轴轴荷转移系数，该值为1.41.6 制动时后轴轴荷转移系数，该值为0.40.7根据公式（3.4）可得：kg 满足要求3.2传动比的计算和选择3.2.1 驱动桥主减速器传动比的选择

20、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: (3.5)式中:ig=1;-汽车的最高车速,已知120km/h-最高车速时发动机的转速,一般,r/min;r-车轮半径,r=0.371m故=0.377=3.033.2.2变速器传动比的选择变速器一档传动比的选择 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,其值应符合下式: （3.6）式中：最大爬坡度，=代入相关数据,计算得: =5.11同时为了满足附着条件,其值也应符合下式 式中：-路面附着系数,为0.70.8,这里取0.8带入相关数据,可得: =8.81即是5.

21、11 8.81参考中国汽车零配件大全选取=6.243.2.3 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:参考中国汽车零配件大全,选取变速箱，型号为ca141，确定各档传动比如下表3-2表3-2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）速比取力部位操纵方式ca141352.8123 6.24 3.32 1.9 1.00 0.81 r6.7右侧大闸把3.3汽车动力性能计算3.3.1驱动力与行驶阻力平衡计算驱动力的计算, 汽车驱动力按下式计算： （3.7）式中:发动机转矩,nm；:发动机转速,汽车的车速,95km/h:变速器的传动比:主减速器的传动

22、比代入相关数据,计算所得数据如下表3-3所示 表3-3 驱动力f与车速vn（r/min）12001400160018002000220024002600t（nm）500552558549540524510482一档v1（r/min）8.34 9.73 11.12 12.51 13.90 15.29 16.68 18.07 f1（nm）22933 25318 25594 25181 24768 24034 23392 22108 二档v2（r/min）16.68 19.47 22.25 25.03 27.81 30.59 33.37 36.15 f2（nm）12202 13471 13617 1

23、3397 13178 12787 12446 11762 三档v3（r/min）29.15 34.01 38.87 43.73 48.59 53.45 58.31 63.17 f3（nm）6983 7709 7793 7667 7542 7318 7123 6732 四档v4（r/min）55.39 64.63 73.86 83.09 92.32 101.55 110.79 120.02 f4（nm）3675 4057 4102 4035 3969 3852 3749 3543 五档v5（r/min）68.39 79.78 91.18 102.58 113.98 125.37 136.77 1

24、48.17 f5（nm）2977 3287 3322 3269 3215 3120 3036 2870 3.3.2 行驶阻力计算汽车行驶时,需要克服的行驶阻力为:= (3.8)式中:-道路的坡度,平路是;-行驶加速度, ，等速行驶时为0;-汽车旋转质量换算系数,其值按估算,其中=0.04代入相关数据,得:=4630100.02=926+0.16代入各个速度值,即得表3-4 表3-4 行驶阻力f阻与车速vava(km/h）35557595105125145165f阻（n）112214101826237026903426429052823.4.3 驱动力与行驶阻力平衡图 按照表3-3,3-4作出汽

25、车的驱动力-行驶阻力平衡图,如3-1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点对应的车速,即是汽车的最高车速。图3-1 驱动力-行驶阻力平衡图3.5 动力特性计算3.5.1 动力因数计算汽车的动力性因数按下式关系计算: (3.8)带入相关的数据,计算所得结果见表3-5表3-5 动力因数d与车速van（r/min）1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 t（nm）500 552 558 549 540 524 510 482 一档v1（r/min）9 10 12 13 15 16 18 19 d10.50 0.55 0.55 0.54

26、0.53 0.52 0.50 0.48 二档v2（r/min）17 19 22 25 28 31 33 36 d20.26 0.29 0.29 0.29 0.28 0.28 0.27 0.25 三档v3（r/min）47 54 62 70 78 85 93 101 d30.15 0.17 0.17 0.16 0.16 0.16 0.15 0.14 四档v4（r/min）55 65 74 83 92 102 111 120 d40.08 0.09 0.09 0.09 0.08 0.08 0.08 0.08 五档v5（r/min）68 80 91 103 114 125 137 148 d50.0

27、6 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.06 0.06 3.5.2 滚动阻力系数与速度关系滚动阻力系数与车速的关系 （3.9）计算所得的数据如表3-6所示 表3-6 滚动阻力系数f与车速vava（km/h）1535558595105115f0.008440.009560.010680.012360.012920.013480.014043.5.3 动力特性图按照公式5.3,表5-4作、曲线图,则得到汽车的动力特性图,如图5.2所示。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汽车的最高车速。 图3-2 动力特性图3.5.4 加速时间的计算汽车在平路上

28、等速行驶时,有如下关系： （3.10）即是 （3.11）带入相关数据，可得到加速度倒数的值，见表3-6 表3-6 加速度倒数一档v1（r/min）9 10 12 13 15 16 18 19 d10.50 0.55 0.55 0.54 0.53 0.52 0.50 0.48 1/a16.15 5.56 5.50 5.59 5.69 5.87 6.03 6.39 二档v2（r/min）17 19 22 25 28 31 33 36 d20.26 0.29 0.29 0.29 0.28 0.28 0.27 0.25 1/a26.24 5.63 5.57 5.66 5.76 5.94 6.11 6.

29、47 三档v3（r/min）47 54 62 70 78 85 93 101 d30.15 0.17 0.17 0.16 0.16 0.16 0.15 0.14 1/a38.45 7.61 7.51 7.63 7.74 7.97 8.18 8.65 四档v4（r/min）55 65 74 83 92 102 111 120 d40.08 0.09 0.09 0.09 0.08 0.08 0.08 0.08 1/a414.74 13.21 13.00 13.16 13.33 13.69 14.02 14.79 五档v5（r/min）68 80 91 103 114 125 137 148 d50

30、.06 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.06 0.06 1/a517.93 16.01 15.70 15.85 16.01 16.39 16.73 17.59 做出关系曲线,如图3-3图3-3 加速度倒数曲线3.5.5 汽车最大爬坡度计算 (3.12)式中:-汽车变速器i档的最大动力因数,为0.457则 =49%30%，满足最大爬坡度的要求。3.6功率平衡计算 3.6.1 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就是发动机使用外特性的功率值。发动机转速和汽车速度之间的关系，见表5.6根据公式 (3.13)代入相关数据，得表3-7 表3-7发动机发出的

31、功率与速度关系表n（r/min）12001400160018002000220024002600t（nm）500552558549540524510482一档va1（km/h）910121315161819pe1（kw）638193103113121128131二档va2（km/h）1719222528313336pe2（kw）638193103113121128131三档va3（km/h）2934394449535863pe3（kw）638193103113121128131四档va4（km/h）5565748392102111120pe4（kw）638193103113121128131五

32、档va5（km/h）688091103114125137148pe5（kw）6381931031131211281313.6.2 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: （3.14）当汽车在平路上匀速行驶时，i=0，dv/dt=0，可简化为下式： （3.15）代入相关的数据计算得表3-7所示 表3-7 行驶阻力所消耗的功率与车速va（km/h）15 35 55 75 95 105 115 125 135 pe（kw）4 12 24 42 70 87 108 133 161 3.6.3 汽车功率平衡图做出发动机能够发出的功率与车速之

33、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5-4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。(km/h)图3-4 功率平衡图3.7 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： （3.16）式中：qs汽车等速百公里燃油消耗量，l/kw*h； 汽车稳定行驶时所需发动机功率，kw； 发动机的燃油消耗率，g/(kw.h),其值由发动机万有特性曲线得到； 燃油重度，n/l,柴油为7.948.13，其值取8.00； 最高挡车速。查万有特性曲线图，计算得，见表3-7表3-7 燃油消耗n(r/min)12001400160018002000220024002600ge g/(kw*h)285242240242245250256265va（km/h）688091