汽车车辆工程类毕业设计货汽车车架及悬架系统设计

汽车车辆工程类毕业设计货汽车车架及悬架系统设计（常用版）(可以直接使用，可编辑完整版资料，欢迎下载）

学科门类：单位代码：汽车车辆工程类毕业设计货汽车车架及悬架系统设计（常用版）(可以直接使用，可编辑完整版资料，欢迎下载）毕业设计说明书（论文）低速载货汽车车架及悬架系统设计学生姓名所学专业班级学号指导教师XXXXXXXXX系二○**年XX月摘要本课题结合生产实际，在农用运输车的基础上对低速载货汽车车架及悬架系统进行了设计。设计内容主要包括：参与总体设计；车架、悬架结构型式分析和主要参数的确定；车架、悬架结构设计。整个设计过程遵循以下原则和技术标准：规范合理的型式和尺寸选择，结构和布置合理；保证整车良好的平顺性能。工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；尽量使用通用件，以便降低制造成本；在保证功能和强度的要求下，尽量减小整备质量。低速载货汽车上用得比较广泛的是边梁式车架和非独立悬架，因为边梁式车架和非独立悬架结构简单，比较经济实用，便于维修和改装。考虑到车架和悬架在整车设计中的作用，首先进行了车架、悬架的总体设计，然后对车架、悬架结构进行了设计，最后对车架、悬架的结构进行了受力综合分析，在次基础上确定了它们的主要参数。关键词：低速货车，车架，悬架，设计谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书。我这里还有一个压缩包，里面有相应的word说明书（附带：外文翻译、调研报告）和CAD图纸。需要压缩包的朋友请联系QQ客服：1459919609。下载后我可以将压缩包免费送给你。需要其他设计题目直接联系！！！ABSTRACTThistopiccombinedproductionwiththeactualandbasedontheagriculturetransportvehiclefoundation,thelowspeedtruckframeandsuspensionsystemhavebeendesigned.Themaincontentofthedesigninclude:thedesignoftheparticipationsystem,analysisofthestructurepatternoftheframeandsuspensionanddeterminationofthemainparameter,designofthestructureoftheframeandsuspension.Duringtheentiredesignprocess,theprinciplesandthetechnicalstandardsarefollowed:thereasonablepatternandthesize,thestructureandarrangement;thegoodsmoothperformanceoftheentirevehicle;withreliablework,simplestructure,loadingandunloading,advantageousfortheserviceandtheadjustment;asfaraspossiblegeneralparts,inordertoreducethecostoftheproduction,thefunctionandtheintensityrequestareguaranteed,thequalityisreducedasfaraspossible.Thesideframeandnon-independentsuspensionareusedquitewidelyonthelowspeedtruck,becausethesideframeandnon-independentsuspensionstructurearesimple,economicalandpractical,advantageousfortheserviceandtherefit.Consideredthefunctionoftheframeandsuspensionintheentirevehicledesign,firstlythatthewholeoftheframeandsuspensionsystemiscarriedondesigning,thenthestructureoftheframeandsuspensionhavebeencarriedondesigning,finallythestressgeneralizedanalysisofthestructureoftheframeandsuspensionhasbeencarriedon,theirmainparameterhasbeendeterminedintheinferiorfoundation.Keywords：LowSpeedTruck，Frame，Suspension，design目录第1章前言 1第2章总体方案论证 22．1设计选型原则 22．2设计内容 3第3章主要尺寸参数的选定 33．1外廓尺寸 33．2质量参数 3第4章车架总成设计 44．1车架的结构设计 44．2车架的技术要求 5第5章车架的设计计算 65．1车架的计算 65．2车架载荷分析 85．3车架弯曲强度的计算 85．4车架扭转应力的计算 11第6章悬架的总成设计 146．1悬架的设计要求 146．2悬架的两种形式 146．3悬架主要参数的确定 176．4钢板弹簧的设计 20结论 23参考文献 24致谢 25前言车架和悬架系统是汽车设计的重要部分，因为它们的好坏直接关系到汽车各个方面（操控、性能、安全、舒适）性能。现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架。汽车绝大多数部件和总成都是通过车架来固定其位置的，如发动机、传动系统、悬架、转向系统、驾驶室、货箱和有关操纵机构。车架是支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内、外的各种载荷，所以在车辆总体设计中车架要有足够的强度和刚度，以使装在其上面的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身的变形最小，车架的刚度不足会引起振动和噪声，也使汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性及某些机件的可靠性下降。过去对车辆车架的设计与计算主要考虑静强度。当今，对车辆轻量化和降低成本的要求越来越高，于是对车架的结构形式设计有高的要求。首先要满足汽车总布置的要求。汽车在复杂多边的行驶过程中，固定在车架上的各总成和部件之间不应发生干涉。汽车在崎岖不平的道路上行驶时，车架在载荷作用下可能产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形；车架布置的离地面近一些，以使汽车重心位置降低，有利于提高汽车的行驶稳定性。悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支撑力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。在进行设计时，要满足以下几点要求：a．规范合理的型式和尺寸选择，结构和布置合理。b．保证整车良好的平顺性能。c．工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整。d．尽量使用通用件，以便降低制造成本。e．在保证功能和强度的要求下，尽量减小整备质量。f．其它有关产品技术规范和标准。目前，农用运输车不能满足“三农”市场需求，突出表现为一般产品生产能力过剩，技术水平低，质量和维修服务水平差，价格较高，而市场急需的高质量经济型产品不能满足需求。结合生产实际，在农用运输车基础上对低速载货汽车车架及悬架系统进行了设计。第2章总体方案论证2.1设计选型原则车架的设计方案根据纵梁的结构特点，车架可分为以下几种方案：a．周边式车架，用于中级以上的轿车；b．X形车架，为一些轿车所采用；c．梯形车架，梯形车架是由两根相互平行的纵梁和若干根横梁组成。其弯曲刚度较大，而当承受扭矩时，各部分同时产生弯曲和扭转。其优点是便于安装车身、车箱和布置其他总成，易于汽车的改装和变型，因此被广泛地用在载货汽车、越野汽车、特种车辆和用货车底盘改装的大客车上；d．计量式车架；e．综合式车架；结合生产实际及设计要求，选用方案c。悬架的设计方案a．前轮和后轮均采用非独立悬架；b．前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架；c．前后轮均采用独立悬架；非独立悬架的结构特点是，左右车轮用一根整体轴连接再经过悬架与车架（或车身）连接；独立悬架的结构特点是左右车轮通过各自的悬架与车架（车身）连接。结合生产实际及设计要求，选用方案a。由于是载货汽车，前后悬架均采用纵置半椭圆形钢板弹簧，当采用纵置钢板弹簧作弹性元件时，它兼起导向装置作用。缓冲块用来减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动。整体设计方案综合上述两方案确定了整体设计方案：梯形车架和前后悬架均采用纵置半椭圆形钢板弹簧非独立悬架。2．2设计内容a．参与总体设计；b．车架、悬架结构型式分析和主要参数的确定；c．车架、悬架结构设计。第3章主要尺寸参数的选定3.1外廓尺寸我国对低速载货汽车的限制尺寸是：总高不大于2.05米；总宽不大于2米；总长不大于6米。3.2质量参数装载质量按要求取=1500kg整备质量汽车的装载量与整备质量之比/称为汽车的整备质量利用系数。它表明单位汽车整备质量所承受的汽车装载质量。参考国内外同类型同级别的汽车整备质量利用系数和查《汽车设计》表2-10，所以：在轻型载货汽车之列,所以满足设计要求取。满载质量车架宽度车架宽度是指左右纵梁腹板外侧面之间的宽度。在总体设计中，整车宽度确定后，车架前后部分宽度就可以根据前轮最大转向角、轮距、钢板弹簧片宽、装在车架内侧的发动机外廓宽度及悬置等尺寸确定。从提高整车的横向稳定性以及减小车架纵梁外侧装置件的悬伸长度来看，车架尽量宽些，同时前后部分宽度应相等。以便简化制造工艺和避免纵梁宽度变化处产生应力集中。由（汽车设计）表2－25取的车架宽860mm。轴距L由总体设计取轴距2800mm。第4章车架总成设计4．1车架的结构设计车架是支撑、连接汽车备总成的零部件，并承受来自车内外的各种载荷的基础构件。传统的梯形车架由于其所起到的缓冲、隔振、降低噪声、延长车身使用寿命等特点及生产上的继承性、工艺性等原因仍广泛应用在大型挂车上。货车车架应具有足够的强度和适当的刚度。同时要求其质量尽可能小。此外，车架应布置得离地面近一些，以降低整车重心位置，有利于提高汽车行驶的稳定性。图4-1车架结构示意图纵梁形式的确定纵梁是车架的主要承载部件，在汽车行驶中受较大的弯曲应力。车架纵梁根据截面形状分有工字梁和槽形梁。由于槽形梁具有强度高、工艺简单等特点，因此在载货汽车设计中选用槽形梁结构。另外为了满足低速载货汽车使用性能的要求，纵梁采用直线形结构。这样既可降低纵梁的高度，减轻整车自身重量，降低成本，亦可保证强度。材料选用16Mn低合金钢，16Mn低合金钢在强度,塑性,可焊性方面能较好地满足刚结构，是应用最广泛的低合金钢，综合机械性能良好,正火可提高塑性，韧性及冷压成型性能。横梁形式的确定横梁是车架中用来连接左、右纵梁，构成车架的主要构件。横梁本身的抗扭性能的好坏及其分布，直接影响着纵梁的内应力大小及其分布合理设计横梁，可以保证车架具有足够的扭转刚度。从早期通过试验所得出的一些结论可以看出，若加大横梁的扭转刚度，可以提高整个车架的扭转刚度，但与该横梁连接处的纵梁的扭转应力会加大；如果不加大横梁，而是在两根横梁间再增加横梁，其结果是增加了车架的扭转刚度，同时还降低了与横梁连接处的纵梁扭转应力在横梁上往往要安装汽车上的一些主要部件和总成，所以横梁形状以及在纵梁上的位置应满足安装上的需要。横、纵梁的断面形状、横梁的数量以及两者之间的连接方式，对车机架的扭转刚度有大的影响。纵、横梁材料的选用有以下三种：车架A：箱型纵梁、管型横梁，横、纵梁间采用焊接连接，扭转刚度最大。车架B：槽型纵梁、槽型横梁，横、纵梁间采用铆接连接，扭转刚度适中。车架C：槽型纵梁、工字型横梁，横、纵梁间采用铆接连接，扭转刚度最小。从以上三种车架的对比可以看出：低速载货汽车应该选用车架B。本设计共有六根横梁，有前横梁，第二横梁，第三横梁，第四横梁，第五横梁，第六横梁。纵梁与横梁的连接轿车车架的纵、横梁采用焊接方式连接，而货车则多以铆钉连接（见下图）。铆钉连接具有一定弹性，有利于消除峰值应力，改善应力状况，这对于要求有一定扭转弹性的货车车架有重要意义。图4-2车架铆接示意图铆接设计注意事项：a.尽量使铆钉的中心线与构件的端面重心线重合；b.铆接厚度一般不大于5d；c.在同一结构上铆钉种类不益太多；d.尽量减少在同一截面上的铆钉孔数，将铆钉交错排列；4．2车架的技术要求a.车架左右纵梁间的距离为860，而在车架前横梁及转向器范围内应为860。b.车架总成左右纵梁上表面应在同一平面内，其不平度在全长上不大于3.0，且在转向器固定处，该表面与纵梁侧面的垂直度应不大于0.5。c.车架总成驾驶室前后固定点的相对位置尺寸应符总装图要求，驾驶室后支点与前支点高度差为10。d.在车架总成上，左右对称的前后钢板弹簧支架及吊耳支架其销孔中心线应在同一直线上，且与车架中心线垂直，偏差不大于1000：1.5，左右对称支架的相对位置尺寸应符合要求。e.车架总成铆接零件的接合面必须紧固无缝隙，紧接面的直径应不小于铆钉直径的1.5倍，且具有正确形状不允许有倾斜，呲牙等缺陷，铆接后的铆钉头和铆钉中心线的不同轴度应不大于1.0。f.车架的全部铆接部分应仔细检查，铆后零件上不得有裂缝，若有裂缝须更换重铆。g.车架总成车架第二横梁连接的螺母应装置于车架的内部。第5章车架的设计计算5.1车架的计算：纵梁弯曲应力弯矩M可用弯矩差法或多边形法求得。对于载重汽车，可假定空车簧上重量Gs均布在纵梁全长上，载重Ge均布在车箱中，空车时簧上负荷(对4X2货车可取=2)整备质量。图5-1纵梁弯曲应力由上图得：（5-1）（5-2）（5-3）a=625mm，b=800mm，=2800mm，L=4225mm，，，。将已知量代入上式得：=6744.4N=1.24m局部扭转应力相邻两横梁如果都同纵梁翼缘连接,扭矩T作用于该段纵梁的中点,则在开口断面梁中扇性应力可按下式计算：(5-4)式中Iw—扇性惯性矩；W—扇性坐标；对于槽形断面

(5-5)由材料力学表B-4热轧槽钢（GB/T-707-1988）查得h=80mm,b=43mm,d=5.0则mm对于工字形断面车架扭转时纵梁应力如横梁同纵梁翼缘相连，则在节点附近，纵梁的扇性应力：(5-6)式中E—弹性模量，对低碳钢和16Mn钢：E=2.06；—车架轴间扭角；L—轴距；节点间距；a系数，当kL=0时，a=6；kL=1~2时，a=5.25。车架扭转时，纵梁还将出现弯曲应力，须和相加。5.2车架载荷分析汽车静止时，车架上只承受弹簧以上部分的载荷称为静载荷。汽车在行驶过程中，随行驶条件(车速和路面情况)的变化，车架将主要承受对称的垂直动载荷和斜对称的动载荷。对称的垂直动载荷这种载荷是当汽车在平坦道路上以较高车速行驶时产生的，其值取决于作用在车架上的静载荷及其在车架上的分布，还取决于静载荷作用处的垂直加速度之值。这种动载荷会使车架产生弯曲变形。斜对称的动载荷当汽车在不平道路上行驶时，汽车的前后几个车轮可能不在同一平面上，从而使车架连同车身一起歪斜，其值取决于道路不平坦的程度以及车身、车架和悬架的刚度。这种动载荷将会使车架产生扭转变形。由于汽车的结构复杂，使用工况多变，除了上述两种主要载荷的作用外，汽车车架上还承受其他的一些载荷。如汽车加速或制动时会导致车架前后载荷的重新分配；汽车转向时，惯性力将使车架受到侧向力的作用。一般来说，车架主要损坏的疲劳裂纹起源于纵梁和横梁边缘处，然后向垂直于边缘的方向扩展。在纵梁上的裂纹将迅速发展乃至全部断裂，而横梁上出现的裂纹则往往不再继续发展或扩展得很缓慢。根据统计资料可知，车架的使用寿命主要取决于纵梁抗疲劳损伤的强度。因此，在评价车架的载荷性能时，主要应着眼于纵梁。5．3车架弯曲强度的计算由于结构的限制，车架必须满足强度要求和结构设计要求。受力分析为简化计算，设计时做以下几点假设：a．纵梁为支撑在前后轴上的简支梁b．空车时簧载质量均布在左、右纵梁的全长上．c．所有作用力均通过截面的弯心(局部扭转的影响忽略不计)其中=413mm,=910mm,=906mm,=885mm,=835mm,所以弯矩的计算总体设计中又知：车载质量为=1500kg，簧上整备质量2000kg。A．所以均布载荷集度q为：图5-2车架载荷示图B．求支反力由平衡方程得：得：把车架纵梁分为六段。如图5-3所示：图5-3纵梁分段受力示图当时：剪力弯矩当时：剪力弯矩当时：剪力弯矩a.变载面处的剪力和弯矩：当时：当时：当时：当时：当时：b.求最大弯矩：因为，所以当Q=0时，弯矩最大即，时，弯矩最大强度验算实验表明，当车速约40km／h时，汽车在对称的垂直动载工况下，其最大弯矩约为静载荷下的3(卵石路)～4.7(农村土路)倍，同时，考虑到动载荷作用下，车架处于受疲劳应力状态，如取疲劳安全系数为1.15～1.4，可求得动载荷下的最大弯矩：可用下式来校核纵梁的弯曲强度：(5-7)式中：——纵梁的弯曲强度——抗弯模量如图可知区域载面形状和载面特性，即抗弯截面系数为：(5-8)，(5-9)比较车架全长上受力分析可知：最大受力可能发生在最大弯矩处或变载面处，求两点的受力值加以比较求出安全系数：(5-10)其中为材料的屈服应力，取其值为345MPa综上所述：车架发生最大受力时，静载安全系数不小于1.43，按上式求得的弯曲应力不超过纵梁材料的疲劳极限。5．4车架扭转应力的计算受力分析简化设计计算，假设牵引横梁为一根前悬架梁，共有七根主横梁，分别为前端横梁，工具箱横梁，三根方形横梁，一根矩形横梁和后端横梁，间距分别为=413mm,=910mm,=906mm,=885mm,=835mm,=280mm。反载荷均匀分布在纵图5-4车架在反对称载荷作用下的受扭情况简图1—6为横梁；a—e为纵梁的区段图5-4为车架在反对称载荷作用下的受扭情况简图。作用在车架上的四个力R位于前后车轮轴线所在的横向铅垂平面内。求最大扭矩这时各横梁的扭转角相等。此外，纵横梁单位长度的扭转角亦相等。由于扭转角与扭矩T，扭转刚度存在以下关系：(5-11)式中：T——车架元件所受的扭矩，N·mmL——车架元件的长度，mmG——材料的剪切弹性模量，MPa——车架元件横断面的极惯性矩，因此，作用在车架元件上的扭矩与该元件的扭转刚度成正比，故有式中：——横梁1，2，…所受的扭矩；——横梁1，2，…横断面的极惯性矩；——纵梁在1，2和1，2，…横梁间所受的扭矩；——纵梁在1，2和1，2，…横梁间横断面的极惯性矩；如果将车架由对称平面处切开见图5.8，则切掉的一半对尚存的一半的作用相当于在切口横断面上作用着扭矩和横向力。对最右边的横梁1取力矩的平衡方程式，则有图5-5车架在反对称载荷作用下的受力简图(5-12)由(5-11)式得：；；…；；…；…将上式代入(5-12)，经整理后得:(5-13)式中：n——横梁数为6；M——两横梁之间的纵梁区段数为5；C——车架宽为860mm；L——前后桥的距离为2800mm；a．求极惯性矩和抗扭截面系数；第6章悬架的总成设计6.1悬架的设计要求：a．保证汽车有良好的行驶平顺性和良好的操纵稳定性。b．具有合适的衰减振动的能力。c．汽车制动或加速时，保证车身稳定，减少车身侧倾，转弯时车身侧倾角要合适。d．有良好的隔声能力。e．结构紧凑、占用空间小。f．可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足另部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。6.2悬架的两种形式：非独立悬架和独立悬架A．非独立悬架如图(a)所示。其两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上。B．独立悬架如图(b)所示，其两侧车轮安装于断开式车桥上，两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮。图6－1非独立悬架和独立悬架C.钢板弹簧又叫叶片弹簧，它是由若干不等长的合金弹簧片叠加在一起组合成一根近似等强度的梁。如下图所示。钢板弹簧3的第一片（最长的一片）称为主片，其两端弯成卷耳1，内装青铜或塑料或橡胶。粉沫冶金、制成的衬套，用弹簧销与固定在车架上的支架、或吊耳作铰链连接。钢板弹簧的中间用U形螺栓与车桥固定。中心螺栓4用来连接各弹簧片，并保证各片的装配时的相对位置。中心螺栓到两端卷耳中心的距离可以相等，也可以不相等。为了增加主片卷耳的强度，将第二片末端也弯成半卷耳，包在主片卷耳和外面，且留有较大的间隙，使得弹簧在变形时，各片间有相对滑动的可能。钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可促使车架的振动衰减。各片间的干摩擦，车轮将所受冲击力传递给车架，且增大了各片的摩损。所以在装合时，各片间涂上较稠的润滑剂（石墨润滑脂），并应定期保养。图6－2钢板弹簧示意图卷耳；2.弹簧夹；3.钢板弹簧；4.中心螺栓；钢板弹簧可分为对称式钢板弹簧和非对称式钢板弹簧，对称式钢板弹簧其中心螺栓到两端卷耳中心的距离相等，不等的则为非对称式钢板弹簧。我们设计的是对称式钢板弹簧，钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可促使车架的振动衰减，起到减振器的作用钢板弹簧本身还兼起导向机构的作用，可不必单设导向装置，使结构简化，并且由于弹簧各片之间摩擦引起一定减振作用。D．悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，为改善汽车行驶平顺性，悬架中与弹性元件并联安装减振器，为衰减振动，汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器，其工作原理是当车架（或车身）和车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。在油液通道截面和等因素不变时，阻尼力随车架与车桥（或车轮）之间的相对运动速度增减，并与油液粘度有关。减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任务，阻尼力过大，将使悬架弹性变坏，甚至使减振器连接件损坏。因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。a.在压缩行程（车桥和车架相互靠近），减振器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。这时，弹性元件起主要作用。b.在悬架伸张行程中（车桥和车架相互远离），减振器阻尼力应大，迅速减振。c.当车桥（或车轮）与车桥间的相对速度过大时，要求减振器能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减振器，且在压缩和伸张行程中均能起减振作用叫双向作用式减振器，还有采用新式减振器，它包括充气式减振器和阻力可调式减振器。图6－3双向作用筒式减振器工作原理图双向作用筒式减振器工作原理说明。在压缩行程时，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振器内活塞3向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压升高，油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞杆1占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀6，流回贮油缸5。这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀8关闭，上腔内的油液推开伸张阀4流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，主使下腔产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。由于这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力设计的大于压缩阀，在同样压力作用下，伸张阀及相应的常通缝隙的通道载面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。这使得减振器的伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力，达到迅速减振的要求。6.3悬架主要参数的确定：悬架静挠度悬架静挠度是指汽车的满载静止时悬架上的载荷与此时悬架刚度c之比即（6-1）汽车前后悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。因现代汽车的质量分配系数ε近似等于1，于是汽车前、后轴上方车身两点的振动不存在联系。因此，汽车前后部分车身的固有频率n1和n2（亦称偏频）可以用下式表示n1=；n2=（6-2）式中，c1、、c2为前后悬架的刚度（N/cm）；m1、m2为前后悬架的簧上质量（kg）。当采用弹性特性为线性变化的悬架时，前、后悬架的静挠度可用下式表示=m1g/c1;=m2g/c2（6-3）式中，g为重力加速度，g=981cm/s2。将、代入式（6-1）得到：n1=5n2=5（6-4）由（2）可知：悬架的静扰度直接影响车身振动的偏频n。因此，要保证汽车有良好的行驶平顺性，必须正确的选取悬架的静扰度。在选取前、后悬架的静扰度和时，应当使之接近，并希望后悬架的静扰度比前悬架的静扰度小些，这有利于防止出身产生较大的纵向角振动。理论分析证明：若汽车以较高车速驶过单个路障，n1/n2<1时的车身纵向角振动要比n1/n2>1时小，故推荐取：=（0.8~.9）。考虑到货车前后轴荷的差别和驾驶员的乘坐舒适性，取前悬架的静扰度值大于后悬架的静扰度值，推荐=（0.6~.8）。货车满载时，前悬架偏频要求在1.50~2.10Hz，而后悬架则要求在1.70~2.17Hz。根据需要我选定：n1=1.3，n=1.5将n1=1.3,n=1.5代入（6-4）得=14.8cm，=11.1cm悬架的动扰度悬架的动扰度是指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2或2/3）时，车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移。要求悬架应有足够大的动扰度，以防止在坏路面上行驶时经常碰撞缓冲块。对货车，取6~9cm。货车车架的最大弯曲扰度通常应小于10mm。货车车架质量约为整车整备质量的1/10。悬架弹性特性悬架受到的垂直外力F与由此所引起的车轮中心相对于车身位移f（即悬架的变形）的关系曲线，称为悬架的弹性特性。其切线的斜率是悬架的刚度。图6－4悬架弹性特性曲线悬架的动容量越大，对缓冲块击穿的可能性越小。对于空载与满载时簧上质量变化大的货车和客车，为了减少振动频率和车身高度的变化，应当选用刚度可变的非线性悬架。钢板弹簧非独立悬架的弹性特性可视为线性的，而带有副簧的钢板弹簧均为刚度可变的非线性弹性特性悬架。后悬架主、副簧刚度的分配货车后悬架多采用有主、副簧结构的钢板弹簧。图6－5货车主、副簧为钢板弹簧结构的弹性特性具体确定方法有两种：第一种方法是使副簧开始起作用时的悬架扰度等于汽车空载时悬架的扰度,而使副簧开始起作用前一瞬间的扰度等于满载时悬架的扰度。于是，可求得=。式中，F0和分别为空载与满载时的悬架载荷。副簧、主簧的刚度比为（6-5）式中：为副簧刚度；cm为主簧刚度。用此方法确定的主、副簧刚度的比值，能保证在空、满载使用范围内悬架振动频率变化不大，但副簧接触托架前、后的振动频率变化比较大。第二种方法是使副簧开始起作用时的载荷等于空载与满载时时悬架载荷的平均值，即=0.5（F0+Fw）,并使F0和间的平均载荷对应的频率与和间平均载荷对应的频率相等，此时，副簧与主簧的刚度比为（6-6）用此方法确定的主、副簧刚度的比值，能保证副簧起作用前、后悬架振动频率变化不大。对于经常处于半载运输状态的车辆，采用此法较为合适。5）悬架侧倾角刚度及及其在前、后轴的分配悬架侧倾角刚度系指簧上质量产生单位侧倾角时，悬架给车身的弹性恢复力矩。它对簧上质量的侧倾角有影响。侧倾角过大或过小都不好。货车车身侧倾角不超过~。6.4钢板弹簧的设计钢板弹簧的布置方案纵置钢板弹簧能传递各种力和力矩，并且结构简单，故在汽车上得到广泛应用。纵置钢板弹簧有对称和不对称之分，因大多数汽车采用对称式钢板弹簧所以我选用了对称式钢板弹簧。钢板弹簧主要参数的确定A．钢板弹簧材料及许用应力选用：《机械设计手册》单行本弹簧·起重运输件·五金件，7—112表7-11-6材料：60Si2MnA，，，。表7-11-7钢板弹簧许用应力载重汽车的前板簧许用弯曲应力；载重汽车的后板簧许用弯曲应力。B．板弹簧设计与计算：表7-11-8半椭圆式板弹簧：（6-7）由已知满载静止时汽车前、后轴负荷G1、G2和簧下部分荷重Gu1、Gu2。单个钢板弹簧的载荷：Fw1=和，悬架的静扰度和动扰度纵置钢板弹簧,汽车的轴距。常取=10~20mm。C．钢板弹簧长度

L的确定钢板弹簧长度

L是指弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离。货车前悬架=(0.26~0.35)，后悬架=(0.35~0.45)。前悬架主叶取=0.3；后悬架主叶取。D．钢板弹簧断面尺寸及片数的确定a．钢板断面宽度b的确定对于钢板弹簧（6-8）式中，s为U形螺栓中心距（mm）；k无效长度系数（刚性夹紧：取k=0.5，扰性夹紧：取k=0）；c为钢板弹簧垂直刚度（N/mm），；为扰度增大系数（重叠片数n1，总片数n0，求得，再用；E为材料的弹性模量（MPa）。钢板弹簧总截面系数W0W0（6-9）式中，为许用弯曲应力。对于55SiMnVB或60Si2Mn等材料，表面经喷丸处理后，推荐在下列范围内使用：前弹簧350~450MPa；后主簧450~550MPa；后副簧220~250MPa。将式（6-9）代入下式计算钢板弹簧的平均厚度（6-10）b．钢板弹簧片厚h的选择矩形断面等厚钢板弹簧的总惯性矩J0（6-11）式中，n为钢板弹簧片数。c．钢板弹簧断面形状图6-6钢板弹簧断面形状d．钢板弹簧片数n多片钢板弹簧一般片数在6~14片之间选取，根据设计要求和计算取10片。钢板弹簧各片长度的确定图6-7钢板弹簧各片长度钢板弹簧的刚度验算刚度验算公式为（6-12）式中：为经验修正系数，=0.90~0.94；

E为材料弹性模量；、为主片和第k+1片的一半长度。结论本课题是针对目前农用运输车不能满足“三农”市场需求，突出表现为一般产品生产能力过剩，技术水平低，价格过高，质量和维修服务水平差，而市场急需的高质量、经济型的产品不能满足市场需求。二十一世纪，农业机械要围绕我国农村经济结构调整要求，努力开发生产适用、先进的农用产品。在市场的需求下，在老师的指导下，我们一组六人对YC1040低速载货汽车做了简要设计，我主要对车架和悬架系统进行了设计，通过设计知道了车架动力传动系统和路面引起的振动与噪声可通过车架与车身间的橡胶垫减振，使之不易传到车身上和车厢内；便于车身的变形和改装，汽车底盘和车身可分别装配，但是，采用车架的汽车，其高度及质量都会增大，也需要有大型压力机制造。悬架以纵置钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置的非独力悬架在载货汽车上用的比较广泛，其主要优点是；结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠。缺点是：由于整车布置上的限制，钢板弹簧不可能有足够的长度（特别是前悬架），使之刚度较大，所以汽车平顺性较差；簧下质量大；在不平路面上行驶时，左右车轮相互影响，并使车轴（桥）和车身倾斜；当两侧车轮不同步跳动时，车轮会左右摇摆，使前轮容易产生摆振；前轮跳动时，悬架易于转向传动机构产生运动干涉；当汽车直线行驶在凹凸不平的路段上时，由于左右两侧车轮反向跳动或只有一则车轮跳动时，不仅车轮外倾角有变化，还会产生不利的轴转向特性；汽车转弯行驶时，离心力也会产生不利的轴转向特性；车轴（桥）上方要求有与弹簧行程相适应的空间。本次的设计方案是边梁式车架和前后均采用纵置钢板弹簧悬架，通过设计，证明了我的设计方案是可行的，但是这毕竟是纯理论的，如果将它投入到生产实际当中进行检验和校正，相信会得到很好的完善。参考文献[1]GB7258－2004，机动车运行安全技术条件[S]．[2]GB18320－2001，农用运输车安全技术条件[S]．[3]刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.[4]王望予．汽车设计[M]．北京：机械工业出版社，2005．[5]陈家瑞．汽车构造（上册）[M]．北京：机械工业出版社，2005．[6]陈家瑞．汽车构造（下册）[M]．北京：机械工业出版社，2005．[7]成大先.机械设计手册单行本(机械振动.机架设计)[M].北京:化学工业出版社,2004.[8]成大先.机械设计手册单行本(联接与紧固)[M].北京:化学工业出版社,2004.[9]汽车工程手册编辑委员会．汽车工程手册（设计篇）[M]．北京：人民交通出版社，2001．[10]成大先.机械设计手册单行本(弹簧.起重运输件.五金件)[M].北京:化学工业出版社,2004.[11]QC/T491－1999，汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件[S]．[12]QCn29035－1991，汽车钢板弹簧技术条件[S]．致谢为期三个多月的毕业设计业已经结束。回顾整个毕业设计过程，虽然出现了许多困难，但走完整个过程觉得受益匪浅。本次毕业设计课题是低速载货汽车车架及悬架系统的设计。本设计是为了解决农用运输车在生产实际过程中的一些问题，因此对设计的要求很严格。本设计是学完所有大学期间修的课程以后所进行的，是对三年半来所学知识的一次大检验。并且加深对知识的理解，使我能够在毕业前将理论与实践再一次结合，使所学的知识更加融会贯通，加深了我对理论知识的理解，强化了各个方面的能力。通过这次毕业设计，我基本上掌握了低速载货汽车车架及悬架系统设计的方法和步骤，以及设计时应注意的问题等，另外还更加熟悉运用查阅各种参考资料和相关手册。总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次很大的提升，提高了我独立思考问题、解决问题以及创新设计的能力，缩短了我与工厂工程技术人员的差距，为我以后从事实际工程技术工作奠定了一个坚实的基础。本次设计任务业已顺利完成，但由于本人水平有限，缺乏经验，难免会出现一些错误，在此恳请各位老师及同学指正。此次毕业设计是在黄开有老师的认真指导下进行的。黄老师经常为我解答一系列的疑难问题，以及指导我的思想，引导我的设计思路。在历经三个多月的设计过程中，一直热心的辅导我。在此，我忠心地向他表示诚挚的感谢和敬意！附件图纸前保险杠左支座车架第二横梁左角板车架第五横梁撑角板车架第二横梁车架第六横梁车架第三横梁车架第三横梁加固板（前右、后左）车架第三横梁加固板（前左、后右）车架第四横梁车架前横梁车厢前支架车架第五横梁六横梁右斜撑车架总成装配图.谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书。我这里还有一个压缩包，里面有相应的word说明书（附带：外文翻译、调研报告）和CAD图纸。需要压缩包的朋友请联系QQ客服：1459919609。下载后我可以将压缩包免费送给你。需要其他设计题目直接联系！！！汽车运用技术毕业设计汽车发动机冷却系统分析汽车发动机冷却系统分析摘要汽车在现代社会生活中起着不可缺少的作用越来越多的汽车进入了普通家庭每个人的汽车梦不再是梦要使汽车能更好的为我们服务就得从技术质量等方面来改变汽车的质量从而把汽车全面打造成人类必不可少生活工具作为汽车专业的学生对汽车的基本结构和工作原理要有所认识和了解尤其是汽车发动机在现代汽车发动机中冷却系统起着给发动机进行冷却的作用从而保证发动机的正常运行不仅如此有些先进的汽车发动机上的冷却系统是要求冷却的作用要达到精确冷却智能化冷却等作用及功能这些都是冷却系统比较新鲜的技术更应该对其深入了解才能掌握对汽车简单故障的诊断和排除方法本文从介绍发动机冷却系的研究目的和意义作用和结构组成到对冷却系统的故障再到冷却系统新技术的展望等进行分析介绍并进行具体讲解使汽车人员对汽车发动机冷却系有更深的了解从而能对汽车发动机冷却系合理地使用出现故障时能够得心应手的进行诊断和排除关键词汽车发动机冷却系统分析诊断和排除

AbstractCarinmodernsocietylifeplaysanindispensablerolemoreandmorevehiclesintotheordinaryfamilieseachpersonscarisnolongeradreamdreamsTomakethecartobetterserveusfromtechnologyqualityandsoontochangethequalityofthecarsoastogivethecartofightacomprehensivehumanessentialtoollifeAsamotormajorforcarthebasicstructureandworkingprincipleoftoknowandunderstandespeciallythecarengineinthemodernautomobileenginecoolingsystemplaystoengineforcoolingsoastoensurethenormaloperationoftheenginenotonlythatsomeadvancedautomobileenginecoolingsystemistorequirethecoolingtoachieveprecisecoolingcoolingeffectsuchasintelligentandfunctionThesearecoolingsystemisfreshtechnologyandmorethoroughunderstandingofitsshouldtomastercarsimpleoffaultdiagnosisandeliminationmethodThispaperintroducestheenginecoolingofthedepartmentofresearchpurposeandmeaningfunctionandstructuretothecoolingsystemfaulttocoolingsystemofthenewtechnologyoutlookanalysisisintroducedandexplainedtomakethecarpersonnelofautomobileenginecoolingisadeeperunderstandingofandthatcanofautomobileenginecoolingisreasonabletousefailurecanhandyfordiagnosisandruledoutKeywordsAutomobileengineCoolingsystemanalysisDiagnosisandexclusion

目录摘要 11研究背景 12课题研究的目的和意义 221控制好发动机冷却液温度有利于改善发动机的动力性和燃油经济性 222控制好发动机冷却液温度有利于改善发动机的冷启动性能 223控制好冷却液温度能够提高发动机使用寿命减低排气污染 23本论文的国内外研究现状 44汽车发动机冷却系统的功用组成与分类 541冷却系统的功用 542冷却系统的分类 543冷却系统的组成 55上海通用汽车冷却系统常见故障 1451熔断丝和线束引起的故障 1452线束插反引起的故障 146冷却系统的新技术的概述 1661影响发动机冷却系统的因素以及目前存在的问题 1662现代发动机冷却系统研究现状及发展方向 16621冷却系统的智能化和可控化 16622发动机冷却介质流动的合理组织 17623水腔内冷却水流动的组织 17624冷却液流动的研究 18625空气侧冷却空气流动的组织 19626发动机热管理技术研究 1963新技术总结 217汽车发动机冷却系统智能控制 2271冷却系统的智能控制 2272单片机智能控制系统电路 2273智能控制总结 2474现有汽车发动机冷却系统存在以下不足 2475课题成果主要有 24结束语 25谢辞 26参考文献 271研究背景当今社会人们对汽车的依赖性越来越强汽车已是最重要的现代化交通工具汽车工业的发展促进了其他各行业的发展带来了社会经济和繁荣当今世界各个发达国家几乎无一例外的把汽车工业作为国明经济的支柱产业但是随着汽车的发展汽车也给社会带来一些不一解决的难题交通安全问题能源危机和环境污染全世界6亿多辆汽车每年需要10多亿吨燃油超过了世界石油年产量的13这些燃油燃烧后约产生06亿吨有害气体严重污染环境为了节能减排必须不断改进现代的汽车以提高性能由于人们生活水平的提高汽车已逐渐进入家庭人们对汽车的要求越来越高他们不仅要求这些新车有时尚的外形良好的舒适性良好的动力性经济性和可靠性同时也要求具有良好的清洁性因吃着给汽车生产企业带来了前所未有的竞争汽车生产企业在竞争中要处于不败之地汽车研究设计制造者和商家们必须不断应用高新技术改善汽车性能并推出各式各样的新型车骑车经过一百多年的发展现已是集机械电子一体化的高科技产品但是现在的汽车仍存在很多不完善的地方其各总成和部件还存在结构不合理的地方其个系统设计和控制还存在不完善不理想之处汽车发动机冷却系统就是其中之一本论文就是对现有发动机冷却系统控制存在不够完善之处而进行改进用现代的智能控制技术解决发动机冷却系统中存在的具体问题以达到控制效果良好提高汽车动力性和经济性减少汽车的排量从而实现节约能源和保护环境的目的同时提高汽车的使用寿命2课题研究的目的和意义本论文设计的任务是根据发动机各工作状态的要求控制好发动机的冷却液温度是汽车处于最佳工作状态以提高发动机功率改善燃油经济性降低排放污染阴齿具有非常重要的应用价值和意义21控制好冷发动机却液温度有利于改善发动机的动力性和燃油经济性发动机的工作温度是否正常直接影响混合气的形成的质量及润滑效果因此对燃油消耗也有很大的影响一般发动机的正常工作温度在80℃～95℃如果冷却液温度过低则影响燃油蒸发有大量燃油位于空气充分混合而燃烧存在燃烧不完全浪费燃油使燃油经济性降低如果发动机冷却水过度冷却均会使发动机散热损失真增加零件磨损加剧排放恶化发动机工作粗暴使发动机功率下降及燃油消耗率增加当发动机冷却液温度偏高发动机将过热工作过程恶化机油变质零件磨损加剧最总导致发动机动力性经济性可靠性及耐久性全面下降发动机水温升高则容易产生早燃和爆燃而且充气效率下降动力下降实验证明发动机在冷却液沸腾状态下行驶会使燃油消耗猛增发动机磨损加剧所以我们要使发动机动力性和燃油经济性得以改善应该设计好发动机冷却系统的控制系统这是非常有必要和有意义的举动22控制好发动机冷却液温度有利于改善发动机的冷启动性能发动机在低温启动时曲轴转动阻力大由于温度的降低发动机润滑油的年度增大从而增加了曲轴的选旋转阻力使发动机启动转速下降不易启动随着发动机温度降低汽油的黏度和比重都增大这样汽油的流动性变差雾化不良不易形成规定浓度的混合气体因此发动机不好启动在发动机启动时采取措施适当提高启动温度则发动机曲轴转动阻力将减小理想混合气容易形成发动机启动容易并且缩短暖机时间节省燃油减少排放污染23控制好冷却液温度能够提高发动机使用寿命减低排气污染发动机在低温条件下使用时各主要总成磨损都比较大研究表明在发动机使用周期内百分之五十的汽缸磨损发生在启动过程而冬季占启动磨损的百分之六十到百分之七十发动机磨损不仅仅在启动过程中严重而且在启动后未达到正常温度之前磨损强度一直很大低温启动时润滑油年度大流动性能差机油泵不能即时将润滑油压入到各润滑表面使气缸壁和轴承等磨擦表面润滑条件变差冷启动时燃油汽化不良大部分油分子以液态进入气缸冲刷了气缸表面的油膜稀释了润滑油使其润滑作用减退由于温度低燃烧过程中的水蒸气凝结在汽缸壁上并与硫的氧化物生成酸引起腐蚀磨损低温时由于轴瓦的合金瓦背与轴颈的膨胀系数不同使配合间隙变小而且还不均匀是之磨损增大此外机油泵不能及时的将润滑油压入曲轴轴颈工作表面是润滑条件恶化加剧轴颈的磨损因此如在发动机冷却启动前采用计算机控制技术将冷却液加热到适当的温度那么将改善发动机的冷启动性能改善燃油的经济性提高发动机的使用寿命3本论文的国内外研究现状纵观国内外汽车发动机冷却系统的发展目前发动机冷却系统主要采用传统的机械控制在最新款的轿车上其冷却系统有所改进性能有所提高但其改进也主要限于结构部件的改进主要表现在以下几个方面1改进了节温器的性能以改善流过散热器的冷却液量达到控制冷却液温度2在散热器前面采用保温帘百叶窗保温帘由水温开关或机械转至直接控制以调节外界流过散热器的风量3改善了风扇的性能提高风扇风量4改善了双金片式的温度开关的性能以提高风扇运转与否或高低速运转的准确性但仍采用两个档位的风扇5改变散热器的尺寸以使冷却系统的冷却强度与发动机匹配6采用高压散热器盖使冷却液沸点提高加大散热器内冷却液和空气的温差以增加统一尺寸散热器的散热量7使冷却液沸腾以同温度下的液态向气态转换而吸收的形式进行冷却整个系统用计算机控制8国内外已进行汽车发动机冷却系统先进控制研究但还没有实用从发展看冷却系统的零部件结构得到了不断改进发动机冷却效果得到了改善但是从整个系统来看控制装置的控制效果很不准确相互协调差股发动机为在最佳工作温度下工作且当发动机冷却液温度变化时控制装置的执行动作很慢未能根据发动机的工况所需的最适宜温度要求进行控制当外界温度比较低时发动机不易启动且启动后暖机时间很长诸如此类情况已不适应现代汽车技术的发展因此对发动机冷却系统采用理想的控制方法进行控制以提高发动机功率减少燃油浪费降低排放污染势在必行4汽车发动机冷却系统的功用组成与分类冷却系的主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去保证发动机在最适宜的温度状态下工作冷却系按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷如果把发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系而把这些热量先传给冷却水然后再散入大气而进行冷却的装置称为水冷系由于水冷系冷却均匀效果好而且发动机运转噪音小目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系41冷却系统的功用冷却系统的功用是使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内冷却系统既要防止发动机过热也要防止冬季发动机过冷在发动机冷起动之后冷却系统还要保证发动机迅速升温尽快达到正常的工作温度42冷却系统的分类汽车发动机常见的冷却方式有两种即水冷和风冷水冷式以冷却为介质热量由机件传给冷却液靠冷却液的流动把热量带走再散发到大气中使发动机的温度降低散热后的冷却液在重新流回到受热机件处适当的调节冷却液流通线路和冷却的强度就能保证发动机的正常工作温度目前汽车发动机上广泛采用水冷却系统风冷系统是利用高速流动的空气直接吹过汽缸盖和汽缸体表面把热量散发到大气中保证发动机在最有利的温度范围工作采用水冷系是英式气缸盖内的冷却水温度在80℃～90℃之间采用风冷系时铝气缸壁的允许温度为150℃～180℃铝气缸盖则为160℃～200℃43冷却系统的组成发动机的冷却系统有风冷与水冷之分以空气为冷却介质的冷却系统称风冷系统以冷却液为冷却介质的为水冷系统汽车发动机尤其是轿车发动机大都采用水冷系统只有少数汽车发动机采用风冷系统汽车发动机的水冷系统均为强制循环水冷系统即利用水泵提高冷却液的压力强制冷却液在发动机中循环流动这种系统包括水泵散热器冷却风扇节温器补偿水桶发动机机体和气缸盖中的水套以及其他附加装置等冷却液在冷却系统中的循环路径冷却液在水泵中增压后经分水管进入发动机的机体水套冷却液从水套壁周围流过并从水套壁吸热而升温然后向上流入气缸盖水套从气缸盖水套壁吸热之后经节温器及散热器进水软管流入散热器在散热器中冷却液向流过散热器周围的空气散热而降温最后冷却液经散热器出水软管返回水泵如此循环不止在汽车行驶或冷却风扇工作时空气从散热器周围高速流过以增强对冷却液的冷却铜制或不锈钢制的分水管或直接铸在机体上的分水道沿其纵向开有出水孔并与机体水套相通离水泵越远出水孔越大其数目通常与气缸数相同分水管或分水道的作用是使多缸发动机各气缸的冷却强度均匀一致有些发动机的水冷系其冷却液的循环流动方向与上述相反可称其为逆流式水冷系在这种水冷系中温度较低的冷却液首先被引入气缸盖水套然后才流过机体水套由于它改善了燃烧室的冷却而允许发动机有较高的压缩比从而可以提高发动机的热效率和功率大多数汽车装有暖风系统暖风机是一个热交换器也可称作第二散热器在装有暖风机的水冷系中热的冷却液从气缸盖或机体水套经暖风机进水软管流入暖风机芯然后经暖风机出水软管流回水泵吹过暖风机芯的空气被冷却液加热之后一部分送到挡风玻璃除霜器一部分送入驾驶室或车厢水冷却系统具有冷却可靠布置紧凑噪声小使用方便等优点在汽车发动机上应用较为广泛目前汽车发电机上采用的水冷系大都是强制循环式水冷系利用水泵强制冷却液在系统中进行循环流动水冷却系统主要由水箱冷却风扇水泵水管水套节温器和水温监测控制装置等1散热器①散热器及散热器芯的结构形式发动机水冷系统中的散热器由进水室出水室及散热器芯等三部分构成如图4-1所示冷却液在散热器芯内流动空气在散热器芯外通过热的冷却液由于向空气散热而变冷冷空气则因为吸收冷却液散出的热量而升温所以散热器是一个热交换器按照散热器中冷却液流动的方向可将散热器分为纵流式和横流式两种如图4-2所示纵流式散热器芯竖直布置上接进水室下连出水室冷却液由进水室自上而下地流过散热器芯进入出水室横流式散热器芯横向布置左右两端分别为进出水室冷却液自进水室经散热器芯到出水室横向流过散热器大多数新型轿车均采用横流式散热器这可以使发动机罩的外廓较低有利于改善车身前端的空气动力性图4-1散热器图4-2冷却液流向 ②散热器芯有多种结构形式管片式散热器芯由散热管和散热片组成散热管是焊在进出水室之间的直管作为冷却液的通道散热管有扁管也有圆管扁管与圆管相比在容积相同的情况下有较大的散热表面铝散热器芯多为圆管在散热管的外表面焊有散热片以增加散热面积增强散热能力同时还增大了散热器的刚度和强度管片式散热器的优点是散热面积大气流阻力小结构刚度好及承压能力强等管带式散热器芯由散热管及波形散热带组成散热管为扁管并与波形散热带相间地焊在一起为增强散热能力在波形散热带上加工有鳍片与管片式散热器芯相比管带式的散热能力强制造简单质量轻成本低但结构刚度差板式散热器芯的冷却液通道由成对的金属薄板焊合而成这种散热器芯散热效果好制造简单但焊缝多不坚固容易沉积水垢且不易维修③散热器盖现代的汽车发动机强制循环水冷系都用散热器盖严密地盖在散热器加冷却液口上使水冷系成为封闭系统通常称这种水冷系为闭式水冷系其优点有二①闭式水冷系可使系统内的压力提高98～196kPa冷却液的沸点相应地提高到120℃左右从而扩大了散热器与周围空气的温差提高了散热器的换热效率由于散热器散热能力的增强可以相应地减小散热器尺寸②闭式水冷系可减少冷却液外溢及蒸发损失散热器盖的作用是密封水冷系并调节系统的工作压力当发动机工作时冷却液的温度逐渐升高由于冷却液容积膨胀使冷却系统内的压力增高当压力超过预定值时压力阀开启一部分冷却液经溢流管流入补偿水桶以防止冷却液胀裂散热器当发动机停机后冷却液的温度下降冷却系内的压力也随之降低当压力降到大气压力以下出现真空时真空阀开启补偿水桶内的冷却液部分地流回散热器可以避免散热器被大气压力压坏④补偿水桶补偿水桶由塑料制造并用软管与散热器加冷却液口上的溢流管连接其作用已如上述即当冷却液受热膨胀时部分冷却液流入补偿水桶而当冷却液降温时部分冷却液又被吸回散热器所以冷却液不会溢失补偿水桶内的液面有时升高有时降低而散热器却总是为冷却液所充满在补偿水桶的外表面上刻有两条标记线"低"线和"高"线补偿水桶内的液面应位于两条标记线之间若液面低于"低"线时应向桶内补充冷却液在向桶内添加冷却液时液面不应超过"高"线补偿水桶还可消除水冷系中的所有气泡⑤散热器百叶窗有些货车和大客车发动机在散热器前面装有百叶窗其作用是通过改变吹过散热器的空气流量来调节发动机的冷却强度以保证发动机经常在适当的温度范围内工作在发动机冷起动或暖车期间冷却液的温度较低这时将百叶窗部分或完全关闭以减少吹过散热器的空气流量使冷却液的温度迅速升高百叶窗可由驾驶人通过驾驶室内的手柄来操纵其开闭也可用感温器自动控制如图4-3所示2冷却风扇①风扇的功用及结构冷却风扇置于散热器后面当发动机在车架上纵向布置时风扇一般安装在水泵轴上并由驱动水泵和发电机的同一根V带传动风扇的功用是当风扇旋转时吸进空气使其通过散热器以增强散热器的散热能力加快冷却液的冷却速度汽车发动机水冷系多采用低压头大风量高效率的轴流式风扇即风扇旋转时空气沿着风扇旋转轴的轴线方向流动如图4-4所示图4-3百叶窗自动控制系统图4-4流动方向示意图 风扇的扇风量主要与风扇直径转速叶片形状叶片安装角及叶片数有关叶片的断面形状有圆弧形和翼形两种前者由薄钢板冲压而成后者用塑料或铝合金铸制翼形风扇效率高消耗功率少在轿车和轻型汽车上得到了广泛的应用一般叶片与风扇旋转平面成30°～45°角叶片安装角叶片数为456或7片叶片之间的间隔角或相等或不相等间隔角不等的叶片可以减小叶片旋转时的振动和噪声如图4-5是常见的风扇外型图4-5风扇②硅油风扇离合器硅油风扇离合器如图4-6所示汽车在行驶过程中由于环境条件和运行工况的变化发动机的热状况也在改变因此必须随时调节发动机的冷却强度例如在炎热的夏季发动机在低速大负荷下工作冷却液的温度很高时风扇应该高速旋转以增加冷却风量增强散热器的散热能力而在寒冷的冬天冷却液的温度较低时或在汽车高速行驶有强劲的迎面风吹过散热器时风扇继续工作就变得毫无意义了不仅白白消耗发动机功率而且还产生很大的噪声试验证明水冷系只有25％的时间需要风扇工作而在冬季需要风扇工作的时间就更短了因此根据发动机的热状况随时对其冷却强度加以调节就显得十分有必要了在风扇带轮与冷却风扇之间装置硅油风扇离合器是实现这种调节的方法之一图4-6硅油风扇离合器很多轿车发动机的水冷系采用电动风扇尤其横置发动机前轮驱动的汽车更是如此如图4-7所示电动风扇由风扇电动机驱动并由蓄电池供电所以风扇转速与发动机转速无关在有些电控系统中电动风扇由电脑控制冷却液温度传感器向电脑传输与冷却液温度相关的信号当冷却液温度达到规定值时电脑使风扇继电器搭铁继电器触点闭合并向风扇电动机供电风扇进入工作电动风扇的优点是结构简单布置方便不消耗发动机功率使燃油经济性得到改善此外采用电动风扇不需要检查调整或更换风扇传动带因而减少了维修的工作量图4-7电动风扇结构示意图 3节温器①节温器的功用节温器是控制冷却液流动路径的阀门如图4-8所示当发动机冷起动时冷却液的温度较低这时节温器将冷却液流向散热器的通道关闭使冷却液经水泵入口直接流入机体或气缸盖水套以便使冷却液能够迅速升温如果不装节温器让温度较低的冷却液经过散热器冷却后返回发动机则冷却液的温度将长时间不能升高发动机也将长时间在低温下运转同时车厢内的暖风系统以及用冷却液加热的进气管化油器预热系统都在长时间内不能发挥作用图4-8节温器 ②节温器结构及工作原理当冷却液温度低于规定值时节温器感温体内的石蜡呈固态节温器阀在弹簧的作用下关闭发动机与散热器间的通道冷却液经水泵返回发动机进行小循环当冷却液温度达到规定值后石蜡开始熔化逐渐变成液体体积随之增大并压迫橡胶管使其收缩在橡胶管收缩的同时对推杆作用以向上的推力由于推杆上端固定因此推杆对胶管和感温体产生向下的反推力使阀门开启这时冷却液经由散热器和节温器阀再经水泵流回发动机进行大循环其大小循环路线如图4-9所示图4-9节温器改变冷却液流向示意图 ③节温器的布置一般水冷系统的冷却液都是由发动机的机体流进从气缸盖流出因此大多数节温器布置在气缸盖出水管路中这种布置方式的优点是结构简单容易排除冷却系统中的气泡其缺点是节温器在工作时会产生振荡现象例如在冬季起动冷发动机时由于冷却液温度低节温器阀关闭冷却液在进行小循环时温度很快升高节温器开启与此同时散热器内的低温冷却液流入机体使冷却液又冷了下来节温器阀重新关闭等到冷却液温度再度升高节温器阀又再次打开直到全部冷却液的温度稳定之后节温器阀才趋于稳定不再反复开闭节温器在短时间内反复开闭的现象称作节温器振荡当出现这种现象时将增加汽车的燃油消耗量节温器也可以布置在散热器的出水管路中这种布置方式可以减轻或消除节温器振荡现象并能精确地控制冷却液温度但其结构复杂成本较高多用于高性能的汽车及在冬季经常高速行驶的汽车上奥迪100型轿车发动机的节温器即布置在散热器出口的管路中4水泵①水泵的功用水泵的功用是对冷却液加压保证其在冷却系统中循环流动②水泵的基本结构及工作原理汽车发动机广泛采用离心式水泵当水泵叶轮旋转时水泵中的冷却液被叶轮带动一起旋转并在离心力的作用下被甩向水泵壳体的边缘同时产生一定的压力然后从出水管流出在叶轮的中心处由于冷却液被甩出而压力下降散热器中的冷却液在水泵进口与叶轮中心的压差作用下经进水管流入叶轮中心叶轮由铸铁或塑料制造叶轮上通常有6～8个径向直叶片或后弯叶片水泵壳体由铸铁或铝铸制进出水管与水泵壳体铸成一体③水泵的典型构造如图4-10所示图4-10水泵组成 ④水泵的驱动水泵一般由曲轴通过V带驱动传动带环绕在曲轴带轮和水泵带轮之间因此水泵转速与发动机转速成比例奥迪100型轿车发动机的水泵即由曲轴通过V带驱动水泵转速为曲轴转速的16倍有些发动机的水泵由凸轮轴直接驱动5上海通用汽车冷却系统常见故障51熔断丝和线束引起的故障该车是2004款别克GS轿车已行驶了10万km平时经常下牧区经常水温过高而影响使用根据维修经验对于夏季出现的水温过高故障首先应先检查散热器和冷凝器外观如果散热器和冷凝器表被杂物堵塞造成空气无法流通发动机水温就会过高经仔细观察发现散热器和冷凝器的散热片间隙已完全被尘土和蜘蛛网状物堵塞由于别克GS轿车车声前部的碰撞吸能去较大加之散热器格栅的空气导流板是横向布置的所以杂物很容易留在散热器和冷凝器表面清除堵塞午后试车情况有所好转但发现发动机水温仍然过高因手上没有专用检测工具只好凭经验目视察冷却系统的技术状况经检查发现水温达到106℃时电子风扇能够正常低速运转但水温达到110℃时只有右侧电子风扇高速运转左侧电子风扇则不转检查电子风扇电源线上的熔断丝没有损坏用手晃动发动机舱熔断丝盒中为左侧电子风扇提供打铁的9号继电器左侧电子风扇能工作因此怀疑线路有虚接现象检查风扇电机上的插头和发动机线束侧C105插头未发现异常拆下发动机舱熔断丝盒上线束插头中的C11插头及插座烧毁冷凝器和散热器的两侧带有密封条加之表面被杂物堵塞空气流通差因此增加了电子风扇的工作负荷在成风扇电机启动瞬间电流过大进而烧毁接触不实的线束插头比较常见的是烧毁发动机仓容断丝和后部的线束插头或前横梁中部的C105插头如果插头烧毁就会早场水温过高的故障可见车辆在今日夏季之前清洗散热器是非常重要的工作彻底清洗散热器表面更换熔断丝盒并修理线束经试车故障排除52线束插反引起的故障一辆2003款别克君威25L轿车行驶里程54万km该车故障指示灯点亮用故障诊断仪Tech2调取故障码故障码为P0481含义为散热器风扇继电器2控制电路故障用Tech2控制散热器风扇左右侧电子风扇低速运转但高速时左侧电子风扇不转检查电子风扇熔丝发现21号告诉电子风扇熔丝15A损坏检查线路没有发现短路的地方测量左侧电子风扇的电阻为06Ω右侧为03Ω均符合标准用手转动电子风扇没有卡滞现象目视检查电子风扇叶片没有发现异物笔者经仔细思考后