货车总体设计

1、第1章 汽车形式的选择1.1汽车质量参数的确定 汽车质量参数包括整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、载荷分配等。1.1.1汽车载人数和装载质量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。汽车载客量：2人汽车的载重量：me=1250kg1.1.2整车整备质量mo确定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。质量系数mo是指汽车载质量与整车整备质量的比值，mo= me/m0。根据表1-1表1-1 货车质量系数mo总质量ma/tmo货车1.8ma6.00.81.16.0ma14.01.201.35ma14.01

2、.301.70本车型为轻型货车，1.8ma6.0，故取mo=0.8根据公式mo= me/m0 ；mo= me/mo=1250/0.8=1562.5kg1.1.3汽车总质量ma汽车总质量ma是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。 ma= mo+ me+2×65kg （1-1）式中：ma汽车总质量，kg； mo 整车整备质量，kg； me汽车载质量，kg；根据公式（2-1）可得：ma= mo+ me+2×65kg=1250+1562.5+2×65=2942.5kg汽车总质量：2942.5kg1.2汽车轮胎的选择表1-2 各类汽车轴荷分配满 载空 载前 轴后 轴

3、前 轴后 轴商用货车4×2后轮单胎32%40%60%68%50%59%41%50%4×2后轮双胎，长、端头式25%27%73%75%44%49%51%56%4×2后轮双胎，平头式30%35%65%70%48%54%46%52%6×2后轮双胎19%25%75%81%31%37%63%69%根据表1-2，本车型为4×2后轮双胎，平头式，故暂定前轴占32%，后轴占68%，则：前轮单侧： kg后轮单侧： kg其中为轮胎所承受重量 。根据GB9744一1997可选择轮胎如表1-3表1-4所示表1-3 轻型载重普通断面斜胶轮胎气压与负荷对应表负荷，kg 气

4、压 kPa轮胎规格2502803203503904204604905305606.00.14LTS50054058066206556858.根据，选择轮胎型号6.00.14LT，气压：320kPa，层级：8。轮胎 规格基本参数主 要 尺 寸，mm允许使用轮辋层级标准轮辋新 胎充 气 后轮胎最大只用尺寸双胎最小中心距断面宽度外直径负荷下静半径断面宽度外直径公路花纹越野花纹6.00.14LT6,84.5J170680.3241847071964J 5J1.3驾驶室布置载货车驾驶室一般有长头式、短头式、平头式三种。平头式货车的主要优点是：汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性能良好，汽车整备质

5、量小，驾驶员视野得到明显的改善，平头汽车的面积利用率高。短头式货车最小转弯半径、机动性能不如平头式货车，驾驶员视野也不如平头式货车好，但与长头式货车比较，还是得到改善，动力总成操作机构简单，发动机的工作噪声、气味、热量和振动对驾驶员的影响与平头货车比较得到很大改善，但不如长头式货车长头式货车的主要优点是发动机及其附件的接触性好，便于检修工作，离合器、变速器等操纵稳定机构简单，易于布置，主要缺点是机动性能不好，汽车整备质量大，驾驶员的视野不如短头式货车，更不如平头式货车好，面积利用率低。综上各货车的优缺点，本车选用平头式，该布置形式视野较好，汽车的面积利用较高，在各种等级的载重车上得到广泛采用1

6、.4驱动形式的选择汽车的驱动形式有很多种。汽车的用途，总质量和对车辆通过性能的要求等，是影响选取驱动形式的主要因素。本车采用普通商用车多采用结构简单、制造成本低的42后轮双胎的驱动形式。1.5轴数的选择汽车的总质量和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等对汽车的轴数有很大的影响。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,当汽车的总质量不超过32t时，一般采用三轴；当汽车的总质量超过32t时，一般采用四轴。故本车轴数定为两轴。1.6货车布置形式汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身的相互关系和布置而言。汽车的使用性能取决于整车和各总成。其布置的形式也对使用性

7、能也有很重要的影响。本车为平头货车，发动机前置后桥驱动。1.7外廓尺寸的确定GB15891989汽车外廓尺寸限界规定如下：货车、整体式客车总长不应超过12m，不包括后视镜，汽车宽不超过2.5m；空载顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；根据课设要求，并参考同类车型HFC1042P93K5B3型载货汽车，本车的外廓尺寸如下：5090×1910×2130（mm× mm×mm）。1.8轴距L的确定轴距L对整车质量、汽车总长、汽车最小转弯半径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。考虑本车设计要求和表3-1推荐，根据汽车总质量2942.5kg，并参考HFC1042P93

8、K5B3同类车型型载货汽车，轴距L选为2600mm。表3-1各型汽车的轴距和轮距类别轴距/mm轮距/mm4×2货车1.86.023003600130016506.014.036005500170020001.9前轮距B1和后轮距B2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。在确定后轮距B2时，应考虑车架两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的间隙。根据表3-1，并参考同类车型HFC1042P93K5B3型载货汽车，前轮距B1=1420mm后轮距B2=1395mm。1.1

9、0前悬LF和后悬LR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12002200mm之间。参考同类车型HFC1042P93K5B3型载货汽车，并根据本车结构特点确定前悬LF：1070mm 后悬LR：1420mm。1.11货车车头长度货车车头长度系指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。参考HFC1042P93K5B3型载货汽车，本车车头长1

10、500mm1.12货车车箱尺寸参考HFC1042P93K5B3型载货汽车，考虑本车设计要求，确定本车车箱尺寸： 3000mm×1810mm×370mm。1.13 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3400mm）：4415×860×180 前要断面尺寸：180mm×69mm ×3mm 重量：118.5kg 满载负荷：30KN1.14油箱参考中国汽车零部件大全, 选取EQ1030系，镀铅板，筒式，滚焊，59L，310mm×260mm×720mm1.15 离合器双片干式盘形磨擦离合器1.16

11、 万向传动轴 十字轴连接 第2章 汽车发动机的选择2.1发动机最大功率当发动机的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，其值由下面公式计算： （2-1）式中：最大功率，kw； 传动效率，取0.9； 重力加速度，取10m/s2； 滚动阻力系数，取0.02；空气阻力系数，取0.8；汽车正面迎风面积，其中为前轮距（见第三章），为汽车总高（见第三章） ； =1.42×2.13=3.02m2；Ma汽车总重,kg；汽车最高车速,130km/h。根据公式（2-1）可得： =于是，发动机的外特性功率为: =/（0.80.88）=（114.8126.25）kw即在112.81

12、24.1kw之间选择发动机。选取CY6102BZQ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CY6102BZQ节能环保型主要技术参数  型    号： CY6102BZQ节能环保型  形    式： 立式直列、水冷、四冲程、废气涡轮增压  气 缸 数： 6102×118  工作容积： 5.785  燃烧室形式： 直喷四角型燃烧室  压 缩 比： 16.5:

13、1  额定功率/转速： 120/2800  最大扭矩/转速： 462/1800  标定工况燃烧消耗率： 224  全负荷最低燃油消耗率： 204  最高空载转速：  3076  怠速稳定转速： 750  机油消耗率： 1.33  工作顺序： 1-5-3-6-2-4  噪声限制： 111.68  烟    度： 3.5  排放标准： 达欧洲号标准&#

14、160; 整机净质量： 560  外形参考尺寸： 1209.7×662×884.52.2发动机的最大转矩及其相应转速当发动机的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，其值由下面公式计算： （2-2） 式中：转矩适应系数，一般去1.11.3，取1.1 最大功率时转矩，Nm 最大功率，kw 最大功率时转速，r/min 最大转矩，Nm其中，/在1.42.0之间取。这里取1.7根据公式（2-2） =/1.7=2800/1.7=1647r/min第3章 传动比的计算和选择3.1驱动桥主减速器传动比的选择在选择驱动桥主减速器传动比

15、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： （3-1）式中：汽车最高车速（km/h）； 最高车速时发动机的转速，一般=（0.91.1），其中为发动机最大功率时对应的转速，r/min；这里取为1，则 =1×=1×2800=2800车轮半径 0.324m选用超速档变速箱，取=0.858根据公式（3-1）可得：3.2变速器传动比的选择3.2.1变速器头档传动比的选择（1）在确定变速器头档传动比时，需考虑驱动条件和附着条件。为了满足驱动条件，其值应符合下式要求：式中：汽车的最大爬坡度，初选为16.5o。为了满足附着条件，其大小应符合下式规定：式中：

16、驱动车轮所承受的质量，kg；由于第一章中后轴轴荷分配暂定为68%，故=2942.5×68%=2000kg 附着系数。0.70.8之间，取=0.8。3.2.2变速器的选择根据，可选择变速器为产品型号： 5J55T最大输入扭矩：550N·m最高输入转矩：2800r/min体长：654mm表 3·1各档传动比档位档档档档V档倒档ig3.4942.0331.3210.8584.141第4章 轴荷分配及质心位置的计算4.1轴荷分配及质心位置的计算根据力矩平衡原理，按下列公式计算汽车各轴的负荷和汽车的质心位置： （6-1）在（6-1）式中：、各总成质量，；、各总成质心到前轴距

17、离，；前轴负荷，；后轴负荷，；汽车轴距，；汽车质心距前轴距离，；汽车质心距后轴距离，；汽车质心高度，质心确定如表 4.1所示 表4.1 各部件质心位置主要部件部件 质量空载质心坐标（mm）满载质心坐标（mm）空g*l空g*h满g*l满g*hkglhlhG发动机560180550180500100800308000100800280000G离合器2540055040050010000137501000012500变速器及离合器壳3570047060042024500164502100014700万向节1520004002000350300006000300005250后轴，后轴制动器180285

18、032428502745130005832051300049320后悬架及减震58285050028504501653002900016530026100前悬架及减震器4505000450022500020250前轴，前制动轮毂转向梯形505032450274250016200250013700前轮胎总成5003240274016200013700后轮胎总成130260032426002743380004212033800035620车架及支架，拖钩144220060022005503168008640031680079200转向器15-600900-600850-900013500-9000

19、12750手制动器6092008700552005220制动驱动机构10-500500-500450-50005000-50004500油箱及油管815005001500450120004000120003600消音器，排气管32500300250025075009007500750蓄电池组20100050010004502000010000200009000仪表及其固定零件8-400800-400750-32006400-32006000车箱总成120200079020007402400009480024000088800驾驶室6009000850054000051000前挡泥板105003

20、805003305000380050003300后挡泥板1033003803300330330003800330003300人130002509500032500123500货物12500021008000026250001000000整体2942180120081666048552001862060.水平静止时的轴荷分配及质心位置计算根据表4.1所求数据和公式（4-1）可求满载：G2=kgG1=2942.51867.3=1075.2kgmmmm 前轴荷分配：=36% 后轴荷分配：=64%mm空载：kg=1562.5-692.7=869.8kg 前轴荷分配: =5 后轴荷分配： =44% mm

21、根据下表得知以上计算符合要求表4.2各类汽车的轴荷分配满 载空 载前 轴后 轴前 轴后 轴商用货车4×2后轮单胎32%40%60%68%50%59%41%50%4×2后轮双胎，长、端头式25%27%73%75%44%49%51%56%4×2后轮双胎，平头式30%35%65%70%48%54%46%52%6×2后轮双胎19%25%75%81%31%37%63%69%a.水平路面上汽车满载加速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式计算： （4-2）式中：行驶时前轴最大负荷，kg； 行驶时候轴最大负荷，kg;

22、附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为0.70.8。令，式中：行驶时前轴轴荷转移系数，0.80.9； 行驶时后轴轴荷转移系数，1.11.2。根据式（4-2）可得:kg kg满足要求b.汽车满载制动时各轴的最大负荷按下式计算： （4-3）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，1.41.6； 制动时后轴轴荷转移系数，0.40.7。根据式（4-3）可得：kg kg第5章 动力性能计算5.1驱动平衡计算5.1.1驱动力计算汽车的驱动力按下式计算： （5-1）式中：驱动力，N； 发动机转矩，N·m； 车速，km/h。5.1.2行驶阻

23、力计算汽车行驶时，需要克服的行驶阻力为：= 式中：道路的坡路，度，平路上时，其值为0o； 行驶加速度，m/s2,等速行驶时，其值为0； = (5-2)根据公式（5-1）及（5-2）可计算出各档位汽车行驶时，驱动力，车速， 需要克服的行驶阻力，如表 5.1 表5.2 所示：T（N·m）428.0 446.0 454.0 460.0 456.0 450.0 444.0 430.0 410.0 n(r/min)1200.0 1400.0 1600.0 1800.0 2000.0 2200.0 2400.0 2600.0 2800.0 一Ft1(N)12711.2 13245.8 13483

24、.3 13661.5 13542.7 13364.6 13186.4 12770.6 12176.6 档v1(km/h)13.7 16.0 18.3 20.6 22.8 25.1 27.4 29.7 32.0 二Ft2(N)7396.1 7707.1 7845.3 7949.0 7879.9 7776.2 7672.5 7430.6 7085.0 档v2(km/h)23.6 27.5 31.4 35.3 39.3 43.2 47.1 51.1 55.0 三Ft3(N)4802.2 5004.1 5093.9 5161.2 5116.3 5049.0 4981.7 4824.6 4600.2 档

25、v3(km/h)36.3 42.3 48.4 54.4 60.5 66.5 72.6 78.6 84.7 四Ft4(N)3638.0 3791.0 3859.0 3910.0 3876.0 3825.0 3774.0 3655.0 3485.0 档v4(km/h)47.9 55.9 63.9 71.9 79.8 87.8 95.8 103.8 111.8 五Ft5(N)3121.4 3252.7 3311.0 3354.8 3325.6 3281.9 3238.1 3136.0 2990.1 档V5(km/h)55.8 65.1 74.4 83.7 93.0 102.4 111.7 121.0

26、 130.3 表5.1各档驱动力，速度Va153555658090100110120130F阻614.2728.4934.11071.11319.615131730.81970.7223325195.1.3汽车驱动力.行驶阻力平衡图根据表5.1可绘出驱动力.行驶阻力平衡图  图5.1 驱动力.行驶阻力平衡图从图5.1上可以清楚的看出不同车速时驱动力和行驶阻力之间的关系。汽车以最高挡行驶时的最高车速，可以直接在图5.1上找到。显然，Ft5 曲线与FfFw曲线的交点便是uamax。因为此时驱动力和行驶阻力相等，汽车处于稳定的平衡状态。图5.1中最高车速大于105km/h，满足设计要求。5

27、.2动力特性计算5.2.1动力因数D的计算汽车的动力因数按下式计算： （5-3）5.2.2行驶阻力与速度关系 0.0076+0.000056 （5-4）根据式（5-3）及式（5-4）得汽车各档行驶动力因数，如表 5.3所示：Te300.000 360.000 385.000 390.000 385.000 380.000 370.000 360.000 350.000 Ne1200.000 1400.000 1600.000 1800.000 2000.000 2200.000 2400.000 2600.000 2800.000 1档Va113.700 16.000 18.300 20.60

28、0 22.800 25.100 27.400 29.700 32.000 D0.431 0.449 0.457 0.463 0.458 0.452 0.445 0.431 0.410 2档Va223.600 27.500 31.400 35.300 39.300 43.200 47.100 51.100 55.000 D0.249 0.259 0.263 0.265 0.262 0.257 0.252 0.242 0.229 3档Va336.300 42.300 48.400 54.400 60.500 66.500 72.600 78.600 84.700 D0.158 0.163 0.16

29、4 0.164 0.160 0.154 0.149 0.140 0.128 4档Va447.900 55.900 63.900 71.900 79.800 87.800 95.800 103.800 111.800 D0.115 0.117 0.115 0.113 0.107 0.100 0.093 0.082 0.070 5档Va555.800 65.100 74.400 83.700 93.000 102.400 111.700 121.000 130.300 D0.094 0.094 0.091 0.087 0.079 0.071 0.062 0.050 0.036 Va15355565

30、8090100110120130f 0.00840.00960.01060.0110.0120.0130.01220.01380.01430.01488 汽车在各挡下的动力因数与车速的关系曲线称为动力特性曲线。在动力特性图上作滚动阻力系数曲线f.ua，显然线与直接挡D. ua曲线的交点即为汽车的最高车速。5.2.4汽车爬坡度计算汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度imax表示的。最大爬坡度是指I挡最大爬坡度。= （5-5）式中：汽车头档动力因数。由式（5-5）可得： =0.50最大爬坡度为：50%>30% 满足条件。5.2.5加速度倒数曲线由汽车行驶方程得： （

31、5-6） 回转质量换算系数，其值可按下式估算： （5-7）式中：=0.030.05，取0.04； 0.06，取0.05； 变速器各档位时的传动比。公式（5-7）可得各档值：表5.4各档回转质量换算系数Ig3.4942.0331.3210.8581.65 1.251.131.091.07表5.5各档速度、加速度与加速度倒数Ne1200 1400.00 1600.00 1800.00 2000.00 2200.00 2400.00 2600.00 2800.00 Te300.00 360.00 385.00 390.00 385.00 380.00 370.00 360.00 350.0

32、0 1档v1(km/h）13.70 16.00 18.30 20.60 22.80 25.10 27.40 29.70 32.00 a(m/s2)2.49 2.60 2.65 2.68 2.66 2.62 2.58 2.49 2.36 1/a0.40 0.38 0.38 0.37 0.38 0.38 0.39 0.40 0.42 2档v2(km/h)23.60 27.50 31.40 35.30 39.30 43.20 47.10 51.10 55.00 a(m/s2)1.83 1.91 1.94 1.96 1.93 1.90 1.86 1.78 1.67 1/a0.55 0.52 0.51

33、0.51 0.52 0.53 0.54 0.56 0.60 3档v3(km/h)36.30 42.30 48.40 54.40 60.50 66.50 72.60 78.60 84.70 a(m/s2)1.22 1.27 1.27 1.27 1.24 1.19 1.14 1.06 0.96 1/a0.82 0.79 0.78 0.79 0.81 0.84 0.88 0.94 1.04 4档v4(km/h)47.90 55.90 63.90 71.90 79.80 87.80 95.80 103.80 111.80 a(m/s2)0.87 0.89 0.87 0.85 0.80 0.73 0.6

34、7 0.57 0.46 1/a1.15 1.13 1.14 1.17 1.25 1.36 1.50 1.75 2.18 5档v5(km/h)55.80 65.10 74.40 83.70 93.00 102.40 111.70 121.00 130.30 a(m/s2)0.69 0.69 0.66 0.62 0.56 0.48 0.39 0.28 0.15 1/a1.45 1.44 1.51 1.60 1.80 2.11 2.57 3.60 6.81 由表5-5 可绘出加速度倒数曲线：图5.4 加速度倒数曲线对加速度倒数和车速之问的关系曲线积分,可以得到汽车在平路上加速行驶时的加速时间。从20

35、Km/h加速到100Km/h的时间t=296*a/3.6=16.44s。（a为一个小格代表的时间的倒数）5.3功率平衡计算5.3.1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。根据求出发动机功率如表 5.6所示：表5.6发动机发出功率与速度关系T（N·m）428.0 446.0 454.0 460.0 456.0 450.0 444.0 430.0 410.0 n(r/min)1200.0 1400.0 1600.0 1800.0 2000.0 2200.0 2400.0 2600.0 2800.0 一档P153.8 65.4 76.

36、1 86.7 95.5 103.7 111.6 117.1 120.2 v1(km/h)13.7 16.0 18.3 20.6 22.8 25.1 27.4 29.7 32.0 二档P253.8 65.4 76.1 86.7 95.5 103.7 111.6 117.1 120.2 v2(km/h)23.6 27.5 31.4 35.3 39.3 43.2 47.1 51.1 55.0 三档P353.8 65.4 76.1 86.7 95.5 103.7 111.6 117.1 120.2 v3(km/h)36.3 42.3 48.4 54.4 60.5 66.5 72.6 78.6 84.7

37、 四档P453.8 65.4 76.1 86.7 95.5 103.7 111.6 117.1 120.2 v4(km/h)47.9 55.9 63.9 71.9 79.8 87.8 95.8 103.8 111.8 五档P553.8 65.4 76.1 86.7 95.5 103.7 111.6 117.1 120.2 V5(km/h)55.8 65.1 74.4 83.7 93.0 102.4 111.7 121.0 130.3 5.3.2汽车行驶时，所需发动机功率汽车行驶时，所需发动机功率即为克服行驶阻力所需发动机功率，其值按下式计算： （5-8）当汽车在平路上等速行驶时，其值为 （5-

38、9）由公式（5-9）得汽车在平路上等速行驶时所需发动机功率现将数据统计为下表表5.7阻力功率Va(km/h)15.00 35.00 55.00 65.00 80.00 90.00 100.00 110.00 120.00 130.00 Pe(kw)2.84 7.87 15.86 21.49 32.58 42.05 53.42 66.91 82.72 101.07 图5.4 功率平衡图在不同档位时，功率大小不变，只是各挡发动机功率曲线所对应的车速位置不同，且低挡时车速低，所占速度变化区域窄，高档时车速高，所占变化区域宽。Pf在低速范围内为一条斜直线，在高速时由于滚动阻力系数随车速而增大，所以Pf

39、随ua以更快的速率加大；Pw则是车度ua函数。二者叠加后，阻力功率曲线是一条斜率越来越大的曲线。高速行驶时，汽车主要克服空气阻力功率。第6章 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： （6-1）式中：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得到； 燃油重度，N/L,柴油为7.948.13，其值取8.00； 汽车单位行程燃油消耗量，L/100km； 最高挡车速。根据计算公式（6-1）列出燃油消耗率，见下表 表6.1燃油消耗Va(kw/h)65.10 74.40 83.70 93.00 102.40 111.70 121.00 130.30 N(r/min)1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 Pe(kw)