5吨商用车总体设计说明书解析

1、课程设计说明书课程设计说明书 学生姓名：学号： 学院： 专业：车辆工程 题目：5 吨商用车总体设计 综合成绩： 指导教师：职称: 2017年 01 月 05 日 目录 第 1 章汽车形式的选择2 1.1 汽车类别3 1.2 轴数、驱动形式、布置形式3 第 2 章汽车主要参数设计3 2.1汽车质量参数的确定3 2.2轴荷分配3 2.3 汽车尺寸参数的确定4 2.3 轮胎的选择5 第 3 章汽车发动机的选择5 P 3.1 发动机最大功率emax确定5 3.2 选择发动机6 第 4 章传动比的计算和选择7 4.1驱动桥主减速器传动比io的选择7 4.2 变速器传动比 I 的选择8 第 5 章汽车动力

2、性能计算8 5.1 驱动平衡计算10 5.1.1 驱动力计算10 5.1.2 行驶阻力计算10 5.2 汽车爬坡度imax计算12 5.3 功率平衡计算13 5.3.1 汽车行驶时，发动机能够发出的功率Pe13 5.3.2 汽车行驶时，所需发动机功率P13 e 5.3.3 功率平衡图13 第 6 章其他13 参考文件15 附录16 第 1 章汽车形式的选择 已知参数 额定装载质量 （Kg） 最大总质 量（kg） 最大车速(Kmh-1) 比功率 (KWt-1) 比转矩 (Nmt-1) 5000 9160 75 10 33 表1-1载货汽车按质量分类 1.1汽车类别汽车类别 汽车类型 轻型 载货汽

3、车中型 重型 本组设计的货车属于中型载货汽车 1.2 轴数、驱动形式、布置形式轴数、驱动形式、布置形式 1.2.1轴数：两轴 1.2.2 驱动形式：4*2后轮双胎 1.2.3 布置形式：平头式发动机前置后驱动，发动机置于前轴之上，驾驶室之正下方 第第 2 2 章汽车主要参数设计章汽车主要参数设计 2.1汽车质量参数的确定汽车质量参数的确定 汽车载客量：3人 汽车的载重量：me=5000kg 质量系数 n 是指汽车载质量与整车整备质量的比值，n=m/m。momoe0 根据任务书：汽车总质量m=9160kg a 根据公式m=m+m+3x65kg aoe 整车整备质量m_m-(m+3x65kg)=3

4、965kg o=ae 质量系数監。_me/m0_i.26 总质量ma/ /t 1.86.0 6.014.0 ma14.0 表1-1载货汽车按质量分类 2.2轴荷分配轴荷分配 表2-i各类汽车轴荷分配 满载 空载 前轴 后轴 前轴 后轴 商 4x2后轮单胎 32%40% 60%68% 50%59% 41%50% 用 4x2后轮双胎，长、端头式 25%27% 73%75% 44%49% 51%56% 货 4x2后轮双胎，平头式 30%35% 65%70% 48%54% 46%52% 车 6x2后轮双胎 19%25% 75%81% 31%37% 63%69% 本车轴荷分配如下： 整备质量(kg) 3

5、965总质量(kg)9160 空载前轴(kg) 1982.5(50%)满载前轴(kg)3206(35%) 空载后轴(kg) 1982.5(50%)满载后轴(kg)5954(65%) 2.32.3 汽车尺寸参数的确定汽车尺寸参数的确定 外形尺寸(mm)：6995X2470X2520 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。参考东风货车DFA1080L12D3载货汽车的技术参数，可以设计外廓尺寸为(6995X2470X2520)(长 X 宽 X 高)。 货箱

6、尺寸(mm)：4820*2470*550 根据DFA1080L12D3载货汽车的技术参数，车厢尺寸为(4820*2470*550)。 轴距 L 确定 总质量m(t) a 轴距(mm) 轮距(mm) 1.86.0 23003600 13001650 6.014.0 36005500 17002000 表 2-2 载货汽车的轴距和轮距 4X2 货车 根据表 2-2，并参考东风货车 DFA1080L12D3 选取轴距 3800mm。 前轮距 B=1770mm,后轮距 B=1680mm。 12 前悬 L 和后悬 L 的确定：L=1210mm,L=1985mm FRFR 车头长度取 1500mm 2.3

7、2.3 轮胎的选择轮胎的选择 根据轴荷分配，可计算单个轮胎承受载荷，为超载，负载系数设为 1.1，计算 如下： 前轮单侧： 厂l.lxGX0.351.1X9160 x0.35 F=1763kg z血n2 后轮单侧： 1.1XGX0.651.1X9160X0.65 F1637.35kg z2n4 其中F为轮胎所承受重量。 zp 根据GB29772008可选择轮胎型号&25R16LT,具体参数如表2-3所示。 表2-3载重汽车普通断面子午线轮胎（5轮辋） 轮 胎 规 格 层 级 新胎 设计尺寸/mm 轮胎最大使用尺 寸/mm 静负荷半径 负荷能力 /Kg 最 小双胎间距 mm 允许使用轮辋

8、 断面宽度 外直径 总 宽 度 外直径 单胎 双胎 公 路 型 牵引性 公 路 型 牵引性 8.25R16LT 12 235 855 855 252 876 866 397 1800 1700 301 6.00G, 6.00 第第 3 3 章汽车发动机的选择章汽车发动机的选择 3 31 1 发动机最大功率发动机最大功率Pemax确定确定 1）根据最高车速确定发动机最大功率： 传动效率，n=95%X98%X96%=0.89； T 重力加速度，取9.8m/s2； 滚动阻力系数，取0.02； 空气阻力系数，取0.8； A汽车正面迎风面积，A二BH，其中B为前轮距（见第三章），H为 1111 汽车总高

9、（见第三章）；A二BH=2.470 x2.520=6.22m2； 11 G汽车总重，kg； P= emax 丄fGf nV3600 T CA) v+Dv3 max76140max丿 3.1) 式中:P emax 最大功率，kw； v max 汽车最高车速， km/h。 根据公式（2.1）可得： P= emax 丄fGf nV3600 T CA) v+Dv3 76140丿 丄f9160 x9.8x0.02x75+注2x753=72.68kw 0.89V360076140丿 3600 2）根据比功率确定发动机功率： 任务书所给比功率为 10kw/1,根据比功率定义，可算出发动机功率: p二mxP二

10、9.160 x10二91.6kw emaxab 考虑比转矩为 33Nm/t,需要发动机转矩 302.28Nm。 3.23.2 选择发动机选择发动机 根据上述功率计算及需求转矩，选择东风康明斯 ISB3.9-125E40A 发动机 表2-1东风康明斯 ISB3.9-125E40A 发动机主要技术参数 东风康明斯 ISB3.9-125E40A 主要参数 型号： 东风康明斯 ISB3.9-125E40A 形式： 立式直列、水冷、四冲程、自然吸气 气缸数： 4 排量 3.9L 额定功率/转速： 92/2500 最大扭矩/转速： 410/1300-1500 全负荷最低燃油消耗率： 200g/kW.h 排

11、放标准： 欧IV 整机净质量： 350Kg 外形参考尺寸： 869x782x816mm 发动机最大转矩矩emax及其相应转速T的选择 当发动机最大功率P和相应的转速确定后，则发动机最大转矩Temax和相应 emaxp n 转速T可随之确定，其值由下式计算： emax p a转矩适应系数，一般 1.1-1.3，在这里取 1.1 P最大功率时的转矩，N*m p emax最大功率，kw n p最大功率时转速，r/min T emax最大转矩，N*m nn 而p/丁=1.4-2.0，在这里取为 1.5，则有: nn T=p/2.0=2500/1.5=2250r/min T emax=1.1x9550

12、x92/2500=386.6N*m =a 9550P emax 式中： 满足所选发动机的最大转矩及相应转速要求 第第 4 4 章传动比的计算和选择章传动比的计算和选择 4.14.1 驱动桥主减速器传动比怙的选择驱动桥主减速器传动比怙的选择 在选定最小的传动比时，要考虑到最高挡行驶时有足够的动力性能。根据参考 u 文献9机最大功率时的车速p应等于最高车速或略小于最高车速： uu pamax i 即主减速器传动比0： xrxn i=(0.377-0.472)一r. 0uxi amaxig(最高档为直接档) 式中：rr为滚动半径；np为发动机最大功率时的转速；Uamax为最高车速(应根据选定发动机后

13、的参数重新估算)，ig为变速器的最高挡传动比，若最高挡为直接挡，则ig=1。 由已选轮胎得：自由直径为：d=855mm 由rr=Fd/2n得：滚动半径rr=415.04mm, 其中：子午线轮胎：F=3.05；斜交轮胎：F=2.99。故本设计轮胎为子午线轮胎。 由上述可知,np=2250rpm；uamax=75km/h xrxn i=(0.377-0.472)r_匕 0uxii 根据公式可得：amaxg=4.69-5.88,故0取 5。 4.24.2 变速器传动比变速器传动比ig的选择的选择 (1)在确定变速器头档传动比i时,需考虑驱动条件和附着条件。 g1 为了满足驱动条件,其值应符合下式要求

14、： =q4=5.28，i=q3=3.48，i=2.30，i=1.52，i=1g3g4g5g6 倒挡传动比：4.3 第第 5 5 章动力性能计算章动力性能计算.G(fcosa+sina)rg iAmaxmax g1Ti耳 emax0T 9160 x9.8x(0.02xcosl6.7。+sinl6.7)x0.427.5 410 x5x0.89 =6.8 式中：一般货车的最大爬坡度为 30%，即amax16.7 根据参考文献 3,表 1-2 滚动阻力系数 f 的数值取一般的沥青或混凝土路面 f=0.02 由已知数据和计算数据得，最大总质量 G=9160kg；rr=415.04mm；r=427.5mm

15、； i T=410Nm;0=5 emax a汽车的最大爬坡度，初选为16.7。 max 根据附着条件校核最大传动比： Tii耳 emaxg r22 r 式中：G2为后轴轴荷；r为滚动半径；igi为变速器的 I 挡传动比。 所以： .Gri2L g1Tiqremax0T 根据已知数据和计算数据得： G2=9160*65%*9.8=58349.2N=0.8;rr=0.415m; T=9549*aPemaxremaxnT(a i =1.11.3，取 1.2)；0=5nT=0.89 i30%满足条件。 max rn l=3.59km/h， D Imax Tii耳CAv2410 x5x8x0.890.8

16、x6.22x3.592 eg0TDa r21.150.41521.15 9160 x9.8 21.15 G =0.39 幕表示的。最大 5.5) 5.35.3 功率平衡计算功率平衡计算 5 53 31 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Pe 汽车行驶时，发动机能够发出的功率P就是发动机使用外特性的功率值。 e 根据P=篇伽）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 390 1300 410 1500 390 1700 型 1900 370 2100 型 2300 350 2500 5.08 5.87 6.65 7.43 &01

17、9.00 9.78 5 53 32 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P e 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P，其值按下式计 e 算： P二e3600qT 当汽车在平路上等速行驶时，其值为 P1(kw) v2(km/h) P2(kw) v3(km/h) P3(kw) v4(km/h) P4(kw) v5(km/h) P5(kw) V6(km/h) P6(kw) 40.31 53.09 64.40 69.42 75.60 81.36 86.70 91.62 6.52 7.70 10.07 11.26 12.45 13.63 14.82 40.31

18、53.09 64.40 69.42 75.60 81.36 86.70 91.62 9.89 11.69 13.49 15.29 17.08 18.88 20.68 22.48 40.31 53.09 64.40 69.42 75.60 81.36 86.70 91.62 14.97 17.69 20.41 23.13 25.85 28.57 31.29 34.01 40.31 53.09 64.40 69.42 75.60 81.36 86.70 91.62 22.64 26.76 30.88 35.00 39.11 43.23 47.35 51.47 40.31 34.42 40.31 5

19、3.09 40.68 53.09 64.40 69.42 75.60 81.36 86.70 91.62 46.94 64.40 53.19 69.42 59.45 75.60 65.71 71.97 78.23 81.36 86.70 91.62 T(Nm)n(r/mi型 1100 V(km/h) 4.30 Ggfcosa+Ggsina+H+祐竺、21.15dt丿 5.8) PfGgf+CDAVt(5.9) e3600(21.15丿 由公式(5.9)得汽车在平路上等速行驶时所需发动机功率P e 现将数据统计为下表 表5-7阻力功率 Va (km/h) 10 15 20 25 30 35 40

20、 45 50 55 60 65 70 75 P阻 (kw) 5.68 8.67 11.83 15.23 18.92 22.96 27.42 32.34 37.79 43.82 50.50 57.89 66.03 75.00 5.3.35.3.3 功率平衡图功率平衡图 作发动机能够发出的功率P与车速v之间的关系曲线，并作汽车在平路上等 ea 图5.4功率平衡图 第第 6 6 章其他章其他 离合器的型式：单膜片拉式弹簧离合器 驱动桥结构：采用非断开式驱动桥，单级螺旋圆锥齿轮减速器。 纵置钢板弹簧非独立悬架： 前悬架：采用纵向对称长截面钢板弹簧 8 块，双向作用筒式减震器后悬架：采用纵向对称长截面钢

21、板弹簧 8 块，双向作用筒式减震器万向传动轴： 形式：两轴三万向节式轴径 120 轴长 1800/2000 万向节形式：十字轴万向节 转向机构： 转向形式：循环球式方向盘直径：450 转向节臂：300 内轮转角 36外轮转角 29 制动系：前后采用独立双回路液压制动系统，制动阀为双腔串联活塞式。行车制动器：前后均采用鼓式，制动鼓内径 410 驻车制动器：中央鼓式制动鼓由机械式软轴操作。 图 6.1 整车总体布置图 参考文献 1王望予.汽车设计.第四版.机械工业出版社,2004.8 2余志生.汽车理论.第四版.机械工业出版社,2006.5 3王国权,龚国庆.汽车设计课程设计指导书.机械工业出版社

22、,2009.11 4载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷.GB/T29772008 5陈家瑞.汽车构造（下册）.人民交通出版社,2011-06 6刘维新.汽车设计.清华大学出版社,2001.7 7罗建军，杨琦.精讲多练MATLAB（第2版）.西安交通大学出版社,2010.1 附录附录 1.驱动力、行驶阻力平衡图程序： ig(1)=8;ig(2)=5.28;ig(3)=3.48;ig(4)=2.30;ig(5)=1.52;ig(6)=1;i=5;w=0.89;r=0.415;Te=350390410390380370360350; n=1100130015001700190021002300250

23、0;Ft1=Te*ig(1)*i*w/r Va1=0.377*r*n/ig(1)/iFt2=Te*ig(2)*i*w/r Va2=0.377*r*n/ig(2)/iFt3=Te*ig(3)*i*w/r Va3=0.377*r*n/ig(3)/iFt4=Te*ig(4)*i*w/r Va4=0.377*r*n/ig(4)/iFt5=Te*ig(5)*i*w/r Va5=0.377*r*n/ig(5)/iFt6=Te*ig(6)*i*w/r Va6=0.377*r*n/ig(6)/iG=9160;g=9.8;f=0.02;CD=0.8;A=6.22; Va=10152025303540455055

24、60657075; fork=1:14 Ff(k)=G*g*f+CD*A*Va(k)人2/21.15; end Ff plot(Va1,Ft1) holdon plot(Va2,Ft2) holdonplot(Va3,Ft3)holdonplot(Va4,Ft4)holdonplot(Va5,Ft5)holdonplot(Va6,Ft6)holdonplot(Va,Ff) xlabel(车速(km/h); ylabel(力(N); gtext(leftarrowFt1) gtext(leftarrowFt2) gtext(leftarrowFt3) gtext(leftarrowFt4) gtext(