宋金庄货车总体设计

宋金庄货车总体设计根据本次课程设计的任务，完成了任务书上所要求的货车的总体设计。本次课程设计为载重量吨的轻型货车的设计，首先对汽车的形式进行了确定，其中包括汽车外尺寸的设计，质量参数的确定，轮胎，轴数，驱动形式以及布置形式的选择。其次，以汽车的最高车速和总质量选择了汽车的发动机。查资料确定了汽车的整体结构，包括车身，车厢，车头的选择。有轮距，轴距的确定等。在确定了发动机之后，计算了车的传动比，选择了变速箱，计算汽车的动力特性，包括了驱动力与阻力的平衡，动力因数，加速度，加速时间的确定。然后计算了汽车的燃油经济性问题。完成了汽车的设计。 4轴荷分配及质心位置的计算 17 7,2汽车满载不横向翻到条件 38 参考文献 35货车轴数的选择汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多轴。影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量,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。随着设计汽车的乘员数增多或装载质量增加,汽车的整各质量和总质量也增大。在轴数不变的前提下,汽车总质量增加以后,使公路承受的负荷增加。为了保护公路，有关部门制定道路法规，对汽车的轴载质量加以限制。但是汽车轴数增加以后，不仅轴，而且车轮、制动器、悬架等均相应增多，使汽车结构变得复杂,整车整备质量以及制造成本。对于质量不大的公路运输车辆和轴荷不受道路、桥梁限制的,均采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案<19t),本设计也采用两轴式汽货车驱动形式的选择汽车的用途、总质量和对车辆通过性的要求等，是影响选取驱动形式的主要原因。增加驱动轮能够提高汽车的通过能力，驱动轮数越多，汽车的结构越复杂，整车整备质量和制造成本也随之增加，同时也是汽车的总体布置工作变得困难。总质量小些的货车多采用结构简单、制造成本低的4×2驱动形式,本车也采用这种货车的布置形式汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身(或驾驶室)的相互关系和布置特点而言。汽车的使用除取决于整车和各总成的有关参数外，其布置形式对使用性能也有主要影响。货车的布置形式可以按照驾驶室与发动机的相对位置的不同，分为平头式、短头式、长头式和偏置式四种。货车又可以根据发动机位置不同，分为发动机前置、中置和后置三种布置方式。为了易于发现发动机故障；是发动机的接近性好、维护方便；离合器、变速器等操纵机构的结构简单，容易布置；货箱地板高度地等原因本次设计货车采用平头式、发动机前置后轮驱动(FR),驾驶室采用单排座,共乘坐3人。汽车主要尺寸的确定汽车外廓尺寸的确定根据GB1589-1989汽车外裤尺寸限界规定,货车总长不大于12m；不包括后视镜汽车宽不大于；空载、顶窗关闭状态下,汽车高不超过4m；后视镜等单侧外伸量不得超过最大宽度外250mm；顶窗、换气装置开启时不得超出车高3O0mm；同时,参考同类汽车的外廓尺寸(江淮牌HFC1040KT轻型载货汽车5390×1950×2180)选择汽车外廓尺寸长×宽×高:5200×1950×2100。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要求下选取。各类载货汽车的轴距选用范围如表([1]中表所示。表载货汽车的轴距和轮距取L=2800mm货车前轮轮距确定汽车轮距B应横向稳定性,B4×2取L=2800mm货车前轮轮距确定汽车轮距B应横向稳定性,Ba(t)和2300-36001300-1650该考虑到车身主要取决于车架前部的宽度、前1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主要取决于车架后部宽度、后悬架宽度和轮胎宽度,2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11所示。选取B=1476mm,B=1493mm。12货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、前钢板弹簧的长度、上车和下车的方便性以及汽车造型等均有影响。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、散热器风扇等部件。后悬对汽车通过性、汽车追尾时的安全性、货箱长度、汽车造型等有影响,也不宜过长,一般为1200-2200mm之间。参考同类车型:取L=900mm，L=1500mm。FR货车车头长度的确定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。此外,车头长度对汽车外观效果、驾驶室居住性、汽车面积利用率和发动机的接近性等有影响。平头型货车一般在1400-1500mm之间。本次课设平头货车车头长度为1500mm。汽车车箱尺寸的确定要求车箱尺寸在运送散装煤和袋装粮食时能装足额定吨数。车箱边板高度对汽车质心高度和装卸货物的方便性有影响,一般在450-650范围内选取。但是由于本车要求的最高车速较高,为了降低质心选择边板高度低些。参考同类车型选取车箱尺寸3600×1760×380。汽车质量参数的确定装载质量的确定汽车的载荷质量是指汽车在硬质良好路面上行驶时所允许的额定装载质量,用m表示。题目中要求的是m=150Okg。ee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表示。o1.质量系数n的选取质量系数是指汽车载质量与整车整备质量的比值,即n=m/m。该系moeo数反映了汽车的设计水平和工艺水平,n值越大,说明汽车的结构和制造工艺越先进。参考表([l]中表:表货车的质量系数n总总质量m/ta<m<a选取n=12.估算整车整备质量m。oom=m/n。=1500/1=1500kgo相相应气汽车乘坐人员包括驾驶员在内共3人,驾驶1人,副驾驶2人。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表示。驾驶室乘员质量以每人65kg。按乘员人数为3人。am=m+m+n65kg=1500+1500+65×3=3195kgaoe1汽车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以免超载,对于在良好路面上行驶且车速不高的货车其轮胎负荷系数可去上限甚至达到.本次课程设计后轮采用双胎。根据GB516-82货车后轮装双胎时比单胎使用负荷可增加10%-15%。单胎最大静负荷为:选取轮胎参数见下表([2]中表)轮胎规格层数宽外直径普通越野大标准轮辋使用轮辋轮胎汽轮胎汽车发动机花纹花纹花纹6,8,11857507605953200压发动机的最大功率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。发动机的主要性能指标是发动机最大功率和发动机的最大转矩。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v计算,如下:emaxn3600amax76140amaxTn…………传动系效率,对于单级减速器取Tg 重力加速度,ms2f 滚动阻力系数,取CD 空气阻力系数,取A 汽车的正面迎风面积,本车A取m2ma 汽车总质量,kgv 汽车最高车速,km/h带入相关数据,可得:性功率为:P=P×(~)=(92~97)kw所以发动机平均功率的选择范围为(92~97)kw发动机及其最大转矩和相应转数的选择选择发动机查阅相关网络资源和老师所给的资料选取的发动机型号为CY4D43TI，主要技术参数见表,其外特性曲线如图所示,轮廓尺寸图如图所示。表CY4D43TI主要技术参数图柴油机CY4D43TI外特性曲线图图柴油机CY4D43TI外观尺寸图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i时,首先可根据汽车的最高车速、发动机参0数、车轮参数来确定,其值可按下式计算:i=0.377rnv0vamax式中:v--汽车的最高车速,已知115km/h;amaxn--最高车速时发动机的转速,一般n=(0.91.1)n,r/min;vvpr--车轮半径,r=i=0.377rnv=×0.3752600=0v115同时考虑到最高档(货车一般为直接档)形式是汽车有足够的动力性,i与D应()()maZ0式中:T--最大转矩,N·m；emax 于是D=0.37521.15=0max31959.8满足直接档最大动力性因数D的要求。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ig1时,需要考虑驱动条件和附着条件。为了满足驱动条件,mg(fcosi+mg(fcosi+sini)rg1Tinemax0T式中：i………最大爬坡度，i=16.7。。maxmax代入相关数据,计算得:====周时为了满足附着条件,其值也应符合下式式中：F---驱动车轮锁承受的质量,占汽车总质量的50%~6O%,在这里取58%;φ—路面附着系数,为~,这里取。带入相关数据,可得:==参考同类车型选取i=。变速器的选择这种轻型载货汽车采用4~5档变速,各档变速比遵循下式关系分配:参考同类车型确定为各档传动比为如下表表变速器主要参数生产生产档位厂器家中心距重mmKg输入转矩取力部位额定速比及质心位置右右41012175侧1锁销式00030满满载(%)空载(%)汽车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,希望满载时每个轮胎负荷大致相同。表⒈4为各类载货汽车轴荷分配的统L………汽车轴距l后轴后轴4×2后轮双胎平头46-5265-7058-5430-36后轴表载货汽车轴荷分配[1]汽车质心分配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:gl+gl+……=GLhg|G1G2l2h2G2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。表各总成质量及其质心坐标主主要部件空载质心坐标满载质心坐标空g*空g*h满g*满g*h部件质量lkgmmlyhlyh动机--330-100700550-10070050018150016500033000330002506905502506905001725379517253450合器变速器及8007104708007104203050430504器壳节传2322507004002250700350517509200517508050动轴后6332063320后轴3300700324330070027444制动器悬4680046800架及32007005003200700450731250减震-100700500-100700450-987549375-9875轮架及减震器前动轮毂转形车胎总成车-1000324-10032403243300274-93562740452727-93560452727胎总成架及支拖钩217692176915007006001500700550870785转向-600300900-600300850-926413896-926413124器手制0650920065087000动器制动机构及油-600-600450-3450450935042875-3450292209350426298管210010003002100100025016401234316401排气管251100500500110050045027500125002750011250池组仪表及其-500500800-500500750-54408704-54408160零件箱67125300070079030007007400671250室---300700900-30070085061317204392043940003804000330950090259500板挡360003803600033085500902585500板人130003005009500039000123500货物175000300070080000000整体36300000052GL661.6828001==1==44%2==2==56%符合前轴负荷44%~49%后轴负荷在51%~56%的范围内。所以满足轴荷分配要求满载时:28002前轴轴荷分配后轴轴荷分配符合前轴负荷25%~27%后轴负荷在73%~75%的范围内。所以满足轴荷分配要求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()G(b-Qh))()Fz1=gL-Qhg()F——行驶时候轴最大负荷，kg;Q——附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为~。11F221m2——行驶时后轴轴荷转移系数。根据式(2-2)可得:ggc.汽车满载制动时各轴的最大负荷按下式计算：hFzT1=gL|F制动时的后轴负荷，kg；12m——制动时后轴轴荷转移系数。根据式(2-3)可得：2驱动力与行驶阻力平衡计算驱动力计算动力按下式计算：Tiin)()=eg0Tr|()式中:F:驱动力,Nten:发动机转速,rmineai:主减速器的传动比g0代入相关数据,计算所得数据如下表所示表驱动力与车速关系11000120014001600180020002200230024002500260039544045746246045545044344043542912151421461113151719222225262728Ⅰ档ⅡⅡ81519080943195349493938992869142908089778853档1619232629323637394142Ⅲ46125138533653945371531352555173513850805009档2934404652586366697275Ⅳ29013231335633933378334233053253323131953151档V4465564738392101106110112115汽车行驶时,需要克服的行使阻力为:aa21.15adt式中:i--道路的坡度,平路是0o;图汽车驱动力--行驶阻力平衡图dv--行驶加速度,ms2等速行驶时为0;dti速器各档的传动比;g6--回转质量换算系数,其值按6=1+6+6i2估算,其中6=取为;6=取为;12代入i=0,dv=0及相关数据,可得:dtv2=v2+代入各个速度值,即得表。表行驶阻力与车速关系101020304050658095110115f1754驱动力与行驶阻力平衡图按照表,作Fv、Fv曲线图,则得到汽车的驱动力--行驶阻力平衡图,如所ta阻a示。利用该图可以分析汽车的动力性,图中Fv曲线与直接档Fv曲线的交点阻ata对应的车速,即是汽车的最高车速。动力特性计算汽车的动力性因数按下式关系计算:TiinCAv2D=va0.377带入相关的数据,计算所得结果见表5-3。行驶阻力与速度关系滚动阻力系数f与车速v的关系a()()a计算所得的数据如表所示表各档动力因数表1100012001600180020002300240025002600395440462460455443440435429ⅠⅢⅢ档Ⅳ档Ⅱ档档表滚动阻力系数f与车速va动力特性图按照公式作Dv、fv曲线图则得到汽车的动力特性图如图所示。利用该曲aa线也可以分析汽车的动力性图中f线与直接档Dv曲线的交点对应的车速是汽车a()(()()5,加速度倒数曲线汽车在平路上等速行驶时,有如下关系：D=D=f+1dv6a1dv6adtg(Df)带入相关数据，可得到加速度倒数的值，见表表加速度倒数值ⅡⅡ档Ⅲ档Ⅰ档Ⅳ档做出1议_v关系曲线,如图，对加速度倒数和车速之问的关系曲线积分，可以得到a图5-3汽车的加速度倒数曲线汽车最大爬坡度maxmax|D_f1_D2+f2卜式中:D:汽车变速器头档的最大动力因数,为。D_f1_D2D_f1_D2+f2max1+f2maxmax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P就是发动机使用外特性时的功率值。e发动机转速n和汽车速度v之间的关系如表pa根据公式Tn)卜()()代入相关数据，得表5-6表发动机发出功率与速度关系表100010001200140016001800200022002300240025002600395440457462460