货车总体设计及各总成选型设计

1、货车总体设计摘要汽车的总体设计是汽车设计工作中最重要的一环，它对汽车的设计的质量、使用性能和在市场上的竞争力有着决定性的影响。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，发动机和轮胎的选择，总体布置和动力性的计算等一系列重要的步骤。其中参数的确定又包括了汽车的质量参数，主要尺寸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，再通过多次校核质心位置和各部分的总成以保证货车的轴荷分配合理。关键词：货车总体设计；整

2、备质量；动力性；燃油经济性。第 1 页货车总体设计第 1 章1.1 汽车总体设计的特点汽车的总体设计汽车主要在宽度有限的道路上行驶，同时与汽车比较，还有人、自行车、摩托车等弱势群体也在使用同一道路，因此存在交通隐患。为了在有限的道路上容纳更多的车辆运行，减少交通事故以及从汽车造型和减轻质量等方面考虑，对汽车的外形尺寸需要予以限制。1.2 汽车总体设计的基本要求(1) 汽车的各项性能、 成本等，要求达到企业在商品计划中所确定的指标。 (2)严格遵守和贯彻有关法规、 标准中的规定， 注意不要侵犯专利。 (3) 尽量大可能地去贯彻三化，即标准化、通用化和系列化。 (4) 进行有关运动学方面的校核，保

3、证汽车有正确的运动和避免运动干涉。 (5) 拆装与维修方便。1.3 汽车总体设计的一般顺序(1) 调查研究与初始决策；其任务是选定设计目标，并制定产品设计工作方 针及设计原则，调查研究的内容应包括： 老产品在服役中的表现及用户意见；当 前本行业与相关行业的技术发展， 特别是竞争对手的新产品与新技术；材料、零 部件、设备和工具等行业可能提供的条件；本企业在科研、开发及生产方面所取得的新成果等等， 它们对新产品设计是很有价值的。 (2) 总体方案设计； 其任务是根据领导决策所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想的设想，因此又称为概念设计或构思设计。为 此要绘制不同的总体方案图

4、（比例为 1 ：10 ）供选择。在总体方案图上进行初步布置和分析，对主要总成只画出大轮廓而突出各方案间的主要差别，使方案对比简明清晰。经过方案论证选出其中最佳者。 (3) 绘制总布置草图， 确定整车主要尺寸、 质量参数与性能指标以及各总成的基本型式。 在总布置草图上要较准确地画出各总成及部件的外形和尺寸并进行仔细的布置，对轴荷分配和质心高度作计算与调整，以便较准确地确定汽车的轴距、轮距、总长、总宽、总高、离地间隙、货厢或车身地板高度等，并使之符合有关标准和法规；进行性能计算及参数匹配。第 2 页货车总体设计 (4) 车身造型设计及绘制车身布置图：绘制不同外形、不同方向、不同色彩的车身外形图 制

5、作相应造型的 1 ：10 整车模型； 从中选优后再制作精确模型。经征求意见、工艺分析评审及风洞试验后作进一步修改，审定后用三坐标测量仪测量车身模型坐标点。 (5) 编写设计任务书：作为对以后的设计、试验及工艺准备的指导和依据。其内容常包括：任务来源、设计原则和设计依据；产品的用途及使用条件；汽车型号、承载容量、布置型式及主要技术指标和参数，包括空车及满载下的整车尺寸、轴荷及性能参数，有关的可靠性指标及环保指标等；各总成及部件的结构型式和特性参数；标准化、通用化、系列化水平及变型方案；拟采用的新技术、新结构、新装备、新材料和新工艺；维修、保养及其方便性的要求；续驶里程；生产规划、设备条件及预期制

6、造成本和技术经济预测等。 有时也加进与国内外同类型汽车技术性能的分析和对比等。有的还附有汽车总布置方案草图及车身外形方案图。 (6) 汽车的总布置设计：其主要任务是根据汽车的总体布置及整车性能提出对各总成及部件的布置要求和特性参数等设计要求，协调整车与总成间、相关总成问、总成与有关部件间的布置关系和参数匹配关系，使之组成一个在给定使用条件下的使用性能达到最优并满足设计任务书所要求的整车参数和性能指标的汽车。1.4 布置形式本车采用发动机位于前轴的上方、驾驶室的正下方设计。如图 1-1 所示。这时驾驶室布置在发动机的正上方其前端形成较平坦的车头。故具有这种布置方案的汽车属于“平头车”型。这种布置

7、的优缺点正好与长头车相反，可获得最短的轴距和车长尺寸；自重轻；机动性及视野性好；面积利用率高。但驾驶室易受发动机的振动、噪声、热等影响，夏季闷热；发动机罩突出于驾驶室内两侧座之间，不易设置中间座位；经在驾驶室内设置的可打开的舱口维修发动机，其接近性仍差，维修不方便，采用可翻倾式驾驶室虽可解决这一间题，但也带来操纵的传动机构的复杂化；这种布置方案使驾驶室地板最高，上下车不方便。对于上述缺点，目前已有不少改善措施，如对驾驶室采取隔热、通风、密封、采暖、隔振等措施以及加装空调设备等，再加之第 3 页货车总体设计其原有的优点，使平头式（包括下述布置）方案在现代轻、中型载货汽车上得到了广泛采用，甚至某些

8、重型载货汽车也采用了平头式方案，但在重型牵引车上则多采用长头式布置。图 1-1 平头货车1.5 轴数的选择汽车的轴又称为汽车的桥，按轴数汽车分为二轴汽车、三轴汽车和四轴汽车。轿 车、 轻型及以下的车辆均采用二轴型式；根据汽车的用途、总质量、使用条件、公路车辆法规及轮胎最大标定负荷，中型及以上的汽车多采用三轴，少数采用四轴。 我国公路及桥梁限定双轴汽车的前后轴负荷应分别不超过60kn 和 130kn ， 而三轴汽车的前轴及双后轴负荷应分别不超过 80kn 和240kn 。总质量更大的公路用车可采用四轴。矿用自卸汽车为非公路汽车，不受此限制， 其单轴负荷有的超过 1000kn 。 本车为中型平头货

9、车， 因此采用两轴型式。1.6 驱动形式的选择驱 动型式常用4 2 , 4 4 , 6 4 , 6 6 , 8 8 等代号表示。其中第一个数字为汽车的车轮总数， 第二个数字为驱动轮数， 对于双胎车轮仍按一个车轮计。 汽车厂通常定汽车总质量小于 19t 的公路用车， 广泛采用 4x2 的驱动型式， 因为其结构简单、 制造成本低； 汽车厂定汽车总质量为 19 26t ，的公路用 车则可采用62 或 6 4 的驱动型式；总质量为 28 - 32t 的公路用车则采用第 4 页货车总体设计8 4 的驱动型式口矿用自卸汽车由于行驶场地较小，要求高机动性， 因此， 即使是重型矿用自卸汽车也多采用42 的驱动

10、型式且为短轴距，少数采用4 4 和 6 4 的驱 动型式。本车载重为 3500kg ，因此采用42 后轮双胎的驱动型式。第 5 页货车总体设计第 2 章载货汽车主要技术参数的确定2.1 汽车质量参数的确定2.1.1 汽车载荷质量的确定汽车的载荷质量是指汽车在良好路面上所允许的额定装载质量，用 m e 表 示。已知题目中给定的是 3500kg 。 2.1.2 整车整备质量的预估汽车的整车整备质量是指车上带有全部装备，包括随车工具和轮胎，加满油 和水，但没有载货和载人时的整车质量，用 m 0 表示。 (1) 质量系数m0 的选取 =1.20 。对于中型载货汽车，质量系数为 1.20 1.35 ，取

11、 (2) 估算整车整备质量 m 0 m0 m = m / 0 e m0 =3500/1.20=2910kg 2.1.3 汽车总质量的确定汽车总质量是指汽车整车整备质量、汽车装载质量和驾驶室乘员（含驾驶室）质量三者之和，用 m a 表示。驾驶室乘员质量以每人65kg。按乘员人数为 2 人。m =m +m a 0 e +2 6 5=6540kg 2.1.4 汽车轴数和驱动形式的确定汽车轴数主要是根据车辆的总质量、公路车辆法规和汽车的用途来确定。由于汽车的总质量的不超过 19t 时， 所以选 4 2； 2.1.5 汽车的轴荷分配汽车的轴荷分配影响汽车的使用性能和轮胎的使用寿命，为了使轮胎的寿命一致。

12、表 2-1 为各类载货汽车轴荷分配的数据。表2-1 载货汽车轴荷分配第 6 页货车总体设计货车型式前轴 4 2， 平头 30-35 满载 （% ）后轴 65-70 空载 （% ） 前轴 48-54 后轴 46-52 2.2 汽车主要尺寸的确定2.2.1 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要求下选取。 各类载货汽车的轴距选用范围如表 2-2 所示。 表 2-2 载货汽车的轴距和轮距总质量（ t ） 6.0-14.0 轴距（ mm ） 3600-5500 轮距（ mm ） 1700-2000 选 取 l=3650mm 。 2.2.2 汽车的前、后轴距 b1 和

13、b 2 汽车轮距 b 应该考虑到车身横向稳定性， b1 主要取决于车架前部的宽度、前悬架宽度、前轮的最大转角和轮胎宽度，同时还要考虑转向拉杆、转向轮和车架之间的运动间隙等因素。 b 2 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 1-2 所示。选取 b1 = 1720mm ， b 2 = 1700mm 。 2.2.3 汽车前悬 l f 和后悬 l r 的确定 一般载货汽车的前悬不宜过长，但要有足够的纵向布置空间，以便布置发动机、水箱、转向器等部件。 后悬也不宜过长， 一般为 1.2-2.2m 。参考同类车型选取 l f =1

14、080mm, l r =1720mm 。 2.2.4 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，外开窗、后视镜等突出部分宽度不大于 250mm ,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。 参考同类车型取外形尺寸长 宽 高=6450 2100 2350mm 。车厢尺寸长第 7 页货车总体设计宽 高=4540 2000 650mm 。2.3 汽车主要尺寸性能参数的确定2.3.1 汽车动力性参数的确定 (1) 最高车速 v a max 的确定 载货汽车的最高车速主要是根据

15、汽车的用途以及使用条件和发动机功率大小来确定 , 给定的 v a max =120km/h。 (2) 加速时间的确定汽车起步连续换档加速时间是汽车加速性能的一项重要指标。载货汽车通常用 0-60km/h 的加速时间来评价。 (3) 最大爬坡度 i max 的确定 由于载货汽车在各地路面上行驶，要求有足够的爬坡能力。 一般 i max 在 30% 左右，即 16.7。 (4) 直接档最大动力因数 d 0max 的确定 直接档最大动力因数的确定主要是考虑汽车以直接档行使时的爬坡能力及加速能力和燃油经济性的要求。中型汽车的 d 0max 如表 2-3 所示 表 2-3 载货汽车的动力参数汽车类别中型

16、 总质量（ t ） 6.0-14.0 直接档最大动力因数 0.04-0.06 i 档最大动力因数 0.30-0.45 (5)i 档最大动力因数 d i max 的确定 i 档最大动力因数的确定主要是考虑汽车的最大爬坡能力，并与汽车的起步连续换档加速能力有关。各类汽车的 d i max 参见表 2-3 。 2.3.2 汽车燃油经济性参数的确定载货汽车的燃油经济性常用单位燃油消耗量来评价。单位燃油消耗量是汽车每一吨总质量行使 100km 所消耗的燃油量。载货汽车的单位燃油消耗量如表 2-4 所示。第 8 页货车总体设计表 2-4 货车单位质量百公里燃油消耗量汽油机 2.68-2.82 l(100t km)-1 柴油机 1.55-1.86 总质量 (t) 6.0-12.0 2.3.3 汽车通过性参数的确定载货汽车的通过性参数主要有接近角、离去角、最小离地间隙和最小转弯直径等。 其值主要根据汽车的用途和使用条件选取，可参考表 2-5 。 表 2-5 载货汽车的通过性参数汽车类型 4x2 货车 最小离地间隙 180-300 mm 接近角 40- 60 离去角25- 45 最小转弯半径 12.0-20.0m 2.3.4 汽车制动性参数的确定汽车制动性常用制动距离和制动减速度作为设计评价参数。行车制动在产生