毕业设计（论文）-轻型载货汽车总体设计

PAGEPAGEI轻型载货汽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的关系，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。而本次毕业设计同时应用到了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；整备质量；动力性；燃油经济性

ABSTRACTInthisdesign,intheoutlookdesignhasmainlyreferredtoDongfengandotherrelatedvehicletypes.Simultaneouslyhasmadeamodification.Inthechassisarrangementandentirevehiclearrangement,accordingtotheman-machineengineeringprinciple,thereasonablelayouthumanbodypostureandtheseatarrangement,causesthepilotandthepassengersittingpostureiscomfortable,Noteasytoproducewearily.Simultaneouslyactsaccordingtothepilotandpassenger’sfieldofvision,Becomescommonpracticethewindowandtherearviewmirrordesign,Guaranteedthepilothasthegoodfieldofvision.Thisdesignuseshumanist,theuseisdiverse,Economicalpracticalprinciple,Hascarriedonthereasonablelayout.KEYWORD：appearance，brakingsystem，emergencybrake,常用符号表—轮胎与地面间的附着力—汽车重力—重力加速度—汽车质心高度—汽车轴距—汽车总重量—车轮有效半径—汽车行驶速度—地面对车轮的法向力—汽车制动器制动力分配系数—轮胎与地面间的附着系数—同步附着系PAGEPAGEV目录TOC\o"1-3"\u前言 1第一章方案的讨论、选择和确定 3§1.1方案和选择和确定 3§1.2汽车型式的选择 3§1.3轴数和驱动形式 4§1.4车头，驾驶室的型式 4§1.5汽车布置形式的选择 5§1.6轮胎的选择 5第二章汽车主要参数的确定 7§2.1汽车主要尺寸的确定 7第三章汽车质量参数的确定 9§3.1整车整备质量 9§3.2乘坐人员数量 9§3.3汽车的最大质量 9§3.4轴荷分配及质心位置的计算： 9第四章汽车稳定性的计算 14第五章发动机的相关计算和选择 15§5.1发动机的选择 15§5.2发动机的最大转矩Temax 15§5.3传动比的选取 17第六章汽车的整体布置 20§6.1车身外型的设计 20§6.2汽车部件的选择和底盘整体布置 20第七章汽车动力性参数的计算和确定 23第八章汽车的燃油经济性 30§8.1用功率平衡与负荷特性计算汽车百公里油耗 30第九章车架设计 33§9.1周边式车架 33§9.2X形车架 34§9.3梯形车架 34§9.4脊梁式车架 34§9.5综合式车架 35结论 36参考文献 37致谢 39附录 40英文翻译 41前言轻型载货汽车一般是指厂定最大总质量4.5吨以下的载货汽车。我国轻型载货汽车行业从70年代末开始起步，经过近30年的发展，目前已达到年产量29万辆以上的市场能力。在载货汽车市场中总体保持在15％的市场份额。微型货车之所以能够快速发展，最根本的原因是适应了市场需求。我国微型货车行业是国家投入相对较少，主要靠生产企业自身努力滚动积累的情况下发展起来的，这种发展模式决定了微型货车产品必然较为贴近市场。微型货车以其外型尺寸小，占地面积小，机动灵活，价格便宜，省油，适应性广等特点，符合我国经济发展水平和广大群众购买能力逐步上升的基本国情，深受中国消费者喜爱。随着我国社会主义市场经济体制的建立，企业所面临的经营环境发生了根本的变化。产品销售已从过去的卖方市场转变为今天的买方市场，在这种快速发展和竞争日益激烈的市场经济条件下，如何应用现代营销手段和策略去扩大产品市场占有率，以提高经济效益已成为所有企业家所关注的主要问题，因此，从长远发展来看，市场营销策略研究在企业经营中将起着越来越重要的作用。金杯牌，解放牌轻型货车产品是一汽金杯公司的主要产品之一，它也是本文的主要研究对象，本文以“一汽金杯公司轻型货车系列产品营销策略研究”做为研讨的课题，其理论意义在于目前国内汽车行业的竞争十分激烈，但现代营销观念和意识还很不发达，汽车行业做为我国的支柱性产业，怎样从计划经济走向市场经济值得我们去探索，而其应用价值在于通过本论文的研究可以对本企业营销人员的思想观念及实际操作起到一定的指导和借鉴作用。在文中，本人运用市场竞争的原理，采用理论联系实际的方法，通过大量的市场调研和数据采集，详尽分析和预测了国内外轻型货车产品市场的现状及发展趋势，通过对国内众多竞争对手的状况分析，找出了本企业自身的竞争优势和劣势。在剖析了本企业产品结构、开发能力、生产能力及营销状况之后，总结了本企业存在的矛盾及问题，面临的机遇和挑战，在此基础上，运用现代市场营销理论和方法，对我公司轻型货车系列产品做出了全面的营销策略研究，通过市场细分和目标市场的确定，特别运用“4P”的观点。我们选做的毕业设计是轻型货车的设计，轻型货车用途多样，价格低廉，乘坐空间大，很适合中国工薪阶层的需要。因此设计这种汽车还是适应时代潮流的。我在毕业设计当中负责的是整体和制动的设计，包括轻型货车的外型设计，整体布置，底盘设计，并积极协调本组的同学完成其它部件的设计。轻型货车的整体布置包括人体工程在汽车上各个部件安排的作用，发动机的选择，轮胎的选择，传动系，行驶系，转动系，制动系，和悬架的选择设计，驾驶员和乘客的位子布置，汽车主要尺寸参数的选择并校核汽车主要性能参数等。毕业设计是大学教学中很重要的环节也是最后一个环节，是大学四年知识的回顾，把我们学过的知识复习了一遍，对以前不懂的地方又学习了一遍，对知识进行了强化。同时也为我们今后上工作岗位做好了准备，是工作前的一次基础练习。第一章方案的讨论、选择和确定§1.1方案和选择和确定汽车性能的优劣不仅取决于组成汽车的各部件的性能，而且在很大的程度上取决于各部件的协调和配合，取决于总体布置；总体设计水平的高低对汽车的设计质量，使用性能和产品的生命力起决定性作用的影响。汽车是一个系统，这是基于汽车只有如下属性而具备组成的系统的条件：1.汽车是由多个要素组成的整体，每个要素对整体的行为有影响；2.组成汽车的各要素对整体行为的影响不是独立的；3.汽车的行为不是组成它的任何要素所能具有的。由此，汽车具备系统的属性，对环境表现出整体性，一辆子系统属性匹配协调的汽车所具备的功能大于组成它的各子系统功能纯粹的简单的总和，反之，如果子系统的属性因无需而相互干扰，即便是个体性能优良的子系统，其功能也会因相互扼制而抵消，功率循环，轴转向等就是这样的典型例子。所以汽车设计任务的等级形态表现为：上位设计任务是确实下位设计任务要实现的目标，下位设计是实现上位设计功能手段，上，下位体系可从总体设计逐级分至零件设计，总体设计无疑处于这种体系的最上位，设计子系统的全部活动必须在总体设计构建的框架内进行，子系统设计固然重要，但统揽全局，设计子系统组合和相互作用体系规则的总体设计对汽车的性能和质量的影响更加广泛，更为深刻。在经过小组讨论后，本车根据东风EQ1060G14D3AC来参照，进行设计。§1.2汽车型式的选择汽车的型式一般包括：驱动型式一般包括：驱动型式，布置型式，及车身型式。汽车的型式对汽车的使用性能，外形尺寸，重量，轴荷分配和制造成本等方面影响很大§1.3轴数和驱动形式不同类型的汽车有不同的轴数和驱动型式，这主要根据使用条件，用途，工厂的生产条件，制造成本及公路的轴荷限制等因素进行选择。我国公路干线和桥梁所允许的双轴汽车后轴的单轴负荷不超过130KN，前轴的允许负荷不超过60KN。因为双轴汽车总重量一般不超过180-190KN，所以本次3吨柴油动力货车，选用是两轴即可。汽车最常用的布置形式是两轴，后驱动4*2式汽车，其中轿车还可以采用4*2前驱动式结构。对于一般总重小于19t的汽车，都采用4*2后驱动的布置型式，因为这种汽车结构简单，布置合理，机动性好，成本低，合适于公路使用，是一种典型的，成熟的结构型式。随着汽车载重量的增加，各相关总成也要相应的加大，汽车的自重也要增加，这样会造成4*2式的汽车单轴的负荷增加，以至于超过公路，桥梁所规定的承载限制（公路单轴允许负荷13t，双后轴负荷为24t）。为解决此矛盾，一般采用增加汽车轴数的办法来减少单轴的负荷，如从4*2变成6*2,6*4，8*4,如果想增加驱动能力，提高越野通过性能，可以采用4*4,6*6,8*8等增加前驱动型式的结构，同时也可提高载重量。采用增加轴数的办法，可以提高载重量而不增加单轴负荷，同时还不会增加车厢地板的离地高度，提高通用化，系列化水平，便于生产，降低生产成本等，所以汽车厂家多年来一直都采用这种办法变型出更多品种的汽车。对于一般轻型的货车经常在良好的公路上行驶，与动力性要求相比对通过性的要求降低些，所以3吨的轻型货车采用4*2后驱动比较好。§1.4车头，驾驶室的型式车头，驾驶室的行驶是汽车的最主要型式之一，其中选择主要决定于用户的要求，安全性，维修保养的方便性和生产条件等因素，车头的型式如长头，短头，平头等都各有其优缺点。车头，驾驶室与发动机，前轴的布置位置，也可组成不同的布置结构，形成不同风格的整车外形，使轴荷分配，轴距，转弯直径等发生变化。平头式——货车的发动机位于驾驶室内短头式——货车的发动机大部分位于驾驶室前部，小部分位于驾驶室内长头式——货车的发动机位于驾驶室的前部通过查找，参照当今市场上现存货车的布置形式以及燃油经济性的考虑，最后经过和组员商量后，我们决定采用平头式，其优点如下：汽车的总长和轴距尺寸短，最小转弯半径小，机动性能好；不需要发动机罩，加之总厂缩短等因素的影响，汽车的整备质量减小；驾驶员视野得到明显的改善采用翻转式驾驶室能改善发动机及其附件的接近性汽车的货箱与整车的俯视面积之比称为面积利用率，平头式货车的该项指标比较高§1.5汽车布置形式的选择汽车的布置形式是指发动机和车身的相互关系和位置特点而言的。汽车的使用性能除取决与整车和各总成的有关参数外，汽车的布置形式对使用性能也有重要的影响。经比较而已形式的优缺点，我最终采用了前置后驱的传统形式。我之所以选这种形式是因为它有以下优点：轴荷分配合理，有利于提高轮胎的使用寿命；前轮不驱动，因此采用等速万向节，并有利于减少制造成本；商品行使时，因驱动桥的附着能力大，故爬坡能力强；变速器与主减速器分开故拆装、维修方便。且乘坐空间宽敞，行驶平稳。缺点是：汽车总长比较长，整车装备质量较大，影响到汽车的经济性和动力性。§1.6轮胎的选择轮胎的尺寸和型号是进行汽车性能计算和绘制总布置图的重要原始数据之一，因此，在总体设计开始阶段就应选定，而选择的依据是车型，使用条件，轮胎的静负荷，轮胎的额定负荷以及汽车的行驶速度。当然还应考虑与动力——传动参数的匹配以及对整车尺寸参数。轮胎所承受的最大经负荷与轮胎额定负荷之比，称为轮胎负荷系数。大多数汽车的轮胎负荷系数取为0.9~1.以免超载。轿车轻型客车及轻型货车的车速高，轮胎受动负荷大，故他们的轮胎负荷系数应接近下限：对在各种路面上行驶的货车，其轮胎负荷系数可取上限1.1,。为了提高汽车的动力因子，降低汽车及其质心的高度，减小非簧载质量，对公路用车在其轮胎负荷系数以及汽车离地间隙允许的范围内应尽量选取尺寸较小的轮胎。故参考同类车型，选取轮胎为7.0R16，其中轮胎直径为轮辋第二章汽车主要参数的确定总的要求是参考东风EQ1060G14D3AC相关车型的主要参数（如下表），完成轻型货车的外形设计、底盘设计制动器设计。表１－１参考数据车型名称两驱型外型尺寸（长宽高）装载质量最大质量整车装备质量前轮距/后轮距轴距接近角离去角吨§2.1汽车主要尺寸的确定汽车的主要尺寸包括外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、车厢尺寸等。根据参考车型，确定以下尺寸：外廓尺寸1.最终确定长×宽×高5994×1930×2660(mm)2.前轮距和后轮距增大轮距，就能增大室内宽度和增加侧倾高度。但总宽和总质量增加，并影响转变半径。前轮距就能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够和转弯空间，同时要满足转向系杆系和车驾车轮之间有足够的运动间隙。根据参考车型，定为：前轮距为：1506mm后轮距为：1466mm3.轴距轴距对整备质量汽车总长度、最小转变半径、传动长度纵向通过半径的影响。此外，轴距还对轴荷分配，传动轴夹角有影响。有所选的参考车型和国家标准（汽车理论）所确定L=3300mm4.前悬和后悬前后悬的长度影响汽车的接近角和离去角，及汽车通过性。确定设计车型的该参数为前悬LF=1032，后悬LR=1656。第三章汽车质量参数的确定汽车的质量参数包括：整车整备质量Mo，载客质量，装载质量，汽车总质量Ma，轴荷分配等。§3.1整车整备质量由参考车型，取3499kg§3.2乘坐人员数量由参考车型确定载人数为2人§3.3汽车的最大质量由参考车型确定为6499kg§3.4轴荷分配及质心位置的计算：=1\*GB4㈠水平静止时的轴荷分配及质心位置的计算当汽车总体布置完成后，各部件的位置也就确定了，我们应当对轴荷分配和质心位置进行计算。为此需要知道各部件的质量mi和其质心位置（xi，yi）。mi可以通过对选用现成的部件的称重或类似部件实际质量对比估算得到，各部件质心位置可按几何形状和结构估算或对现成部件进行实测得到。将各部件的质心和质量标在总体布置图上，量出各部件的质心到前轮中心线的水平距离xi和其离地高度yi。而后进行前、后轴静负荷G1和G2的计算。包括满载、空载两种工况各部件质量和质心位置估算结果如表3-1.表3-1各部件质量和质心位置估算序号部件名称质量mi（kg）Xi（m）Yi（m）1发动机及其附件4730.230.682离合器及操纵机构980.50.533传动轴4120.54变速器机离合器壳1351.10.55后桥，轮毂及后制动器4053.60.436车架及支架405217前轴，轮毂，转向梯形及前制动213-0.050.438前悬架及减震器6800.59后悬及减震器1523.50.5510后轮及轮胎总成3382.410.4311拖钩装置415.45112转向器，纵拉杆及固定杆41-10.713手制动器及操纵机构241.50.514制动系驱动机构201.20.515油箱及油管301.90.616消音器及排气管144.20.417水箱及软管44-0.20.818蓄电池组642.30.5719仪表及其固定零件14-0.91.520货箱50631.221驾驶室169-0.51．522挡泥板等34-3.50.823水，机油，燃油及装备2190.815624货物30002.81.2根据表中的数据进行如下计算：1.空载时G2=∑mixi/L=1654N(3-1)G1=Ga-G2=1725N(3-2)汽车重心的纵向位置L1=1.615mL2=L-L1=1.684m重心高度：hg=∑miyi/Ga=0.723mm(3-3)其中G1——空载时前轴静负荷 G2——满载时后轴的静负荷L1——质心到前轴的距离L2——质心到后轴的距离L——汽车轴距2.满载时G2′=∑mixi/L=4199N(3-4)G1′=Ga′-G2′=2180N汽车重心纵向位置L1=2.172mL2=1.128m重心高度：hg=∑miyi/Ga′=0.947m由上面的数据得到载荷分布如下表3－2载荷分布空载空载满载满载前轴后轴前轴后轴=2\*GB4㈡汽车行驶中的轴荷分配计算汽车行驶中的各轴的负荷随着道路条件和行驶工况的改变而改变。负荷的这种改变影响到多部件的设计，因此，好对行驶中的轴荷分配加以计算。一般只需计算汽车满载在水平路面行驶及制动时的轴荷改变，对于后轮驱动的汽车满载行驶时各轴的最大负荷按下式计算。(3-5)(3-6)式中：a.b——重心距前轴和后轴的距离（m）——附着系数Z1——行驶时的前轴负荷Z2——行驶时的后轴负荷将数据带入得：Z1=1307.2,Z2=5071.2所以可得轴荷转移系数：M1=Z1/G=1307.2/2180=0.599M2=Z2/G=5071.2/4199=1.21制动时各轴的最大负荷按下式计算:(3-7)(3-8)由以上的式子得到=3277.8=3100.2制动时的轴荷转移系：=3278.8/2180=1.5(3-9)=3100.2/4199=0.74(3-10)通过以上计算可得轴荷转移均满足要求第四章汽车稳定性的计算保证汽车不纵向翻倒的条件是：b/h=1.128/0.947=1.19>0.6所以满足保证汽车不横向翻倒和转弯不侧向翻倒的条件是：b/2h=1.506/(2*0.947)=0.79>0.6所以满足最小转弯半径汽车的最小转弯半径Rmin与汽车的内轮胎最大转角αmax、汽车轴距L、车轮转臂a、主销距k等因素有关，最小转弯半径指汽车转向轮在最大转角位置的条件下以低速转弯时前轮地面接触点的轨迹到转向中心点之间的距离，计算公式如下：Rmin=L/sinαmax=7.5(m)(4-1)第五章发动机的相关计算和选择发动机选型的依据因素很多，如汽车的类型，用途，使用条件，总布置型式，总质量及动力指针，经济性要求，材料和燃料资源，排气污染和噪声方面的法规限制，已有的发动机系列及其技术指针水平，技术发展趋势，生产条件与制造成本，市场预测情况以及将来的配件供应及维系条件等。在汽车发动机基本型式的选择中首先应确定的是采用汽油机还是柴油机，其次是气缸的排列形式和发动机的冷却方式。结合汽车的动力性及最高车速，对于3吨的轻型货车，发动机选取水冷，4缸直列，涡轮增压的柴油发动机。§5.1发动机的选择发动机最大功率和相应转速根据所需要的最高车速90km/h，用下式估算发动机的最大功率(5-1)式中：为发动机的最大功率；为传动系效率，；为汽车总质量；g为重力加速度；f为滚动阻力系数；为空气阻力系数，取；A为汽车正面投影面积根据外型。计算得kw根据所得的功率选取的发动机型号为CY4100ZLQ-A。最大功率为Pemax=81kw对应转速np=3100r/min§5.2发动机的最大转矩Temax当发动机最大功率和其相应转速确定后，可用下式确定发动机的最大扭矩。Temax=9549*α*Pemax/np式中：Temax——发动机最大扭矩，N·mα——扭矩适应性系数，即α=Temax/Tp，标志着行驶阻力增加时，发动机沿外特性曲线自动增加扭矩的能力。因为柴油机α=1.1~1.25所以α=1.2Tp——为最大功率点的扭矩，N·mNp——最大功率点转速，r/min将所选发动机的参数带入验证发动机的转矩：Temax=9549*1.2*81/3100=299N`m,所选发动机的转矩为Temax=320N`m,所以能够满足要求。表5－1发动机相关参数发动机型号CY4100ZLQ-A燃油种类柴油汽缸排列形式直列排量4.212L最大输出功率81KW最大扭矩310N·m最大扭矩转速1700—1900额定转速3100rpm§5.3传动比的选取最小传动比的选取按照最高车速的要求，即最高车速。由公式(5-2)其中V——汽车车速（km/h）r——车轮滚动半径（mm）n——发动机转速（r/min）ig——变速器各档速比i0——主减速器传动比根据参考车型有关参数以及相关要求，我们选取r=363.22mm；n=3100r/min；U=90km/h求得igi0=3.656最高档为直接挡，即此时ig=1则i0=3.6562.最大传动比的选取1.根据最大爬坡度确定一档传动比ig1=Gr（cosαmax+sinαmax）/Ttqi0ηT(5-3)其中：G——汽车总质量，G=6499kgf——滚动阻力系数，货车取f=0.011i0——主减速器传动比为3.656r——车轮滚动半径为363.44mmTtq——发动机最大转矩为310N·mηT——传动总效率ηT=η0η轴ηgη0=92%，双级主减速器；η轴=98%，传动轴和万向节；ηg=92%故ηT=0.82947αmax=22°代入以上数据算得ig1=5.72.根据驱动轮与路面的附着力确定一档传动比Ftmax=Ttqigi0ηT/r≤Fzφ(5-4)其中φ=0.5~0.6Fz=(75%~81%)G/cosα=79%*500000/cos22.7824=求得ig1=7.8综上，最大传动比为ig1=6变速器各挡的传动比的分配以及各挡传动比总效率如表5-2所示。档位一挡二挡三挡四挡五挡传动比63.8332.4941.5651总传动效率0.8420.8420.8420.8580.858第六章汽车的整体布置§6.1车身外型的设计在底盘的布置设计和满足事业的要求，现时参考同类车型的外观设计可以画出汽车的外型图。车身外型图参考了以下车辆如图：图6－１东风车型在设计时要考虑到室内操纵机构的布置、地板的布置，车身前面的布置，人机工程在布置中的应用，驾驶员视野的校核，发动机舱和行李舱的布置等。§6.2汽车部件的选择和底盘整体布置在初步确定了汽车的载客量、驱动形式车身设计、发动机型号之后，现在开始做具体的工作了，包括绘制总布置图，并校核初步选定的各部件机构和尺寸是否符合整体尺寸和参数的要求，寻求合理的解决方案。§6.2.1部件的选择和布置发动机的布置布置时可先用透明纸描出动力——传动总成的轮廓线，再往已布置好车厢或驾驶室的图纸上靠，寻找其最佳布置方案。此时的布置空间考虑到发动机维修的方便性。还应该考虑到传动轴前万向节的轮廓与驾驶室地板下表面应有适当的间隙和轿车地板上的传动轴通道不应太高。为此就使发动机曲轴中心线相对与车驾上平面线向下倾斜1度到5度，所选择的这倾斜角度应使当汽车爬最大坡度时，发动机油底壳中机油的油面高于集滤器的滤网。布置完成后应以曲轴中心线与缸体前端面的交点及曲轴中心线的倾角来确定发动机在图纸上的位置，而点的坐标位置又由它到前轮中心线的纵向距离和它到车架上平面线的垂向距离所决定。点的坐标位置将影响轴荷分配、驾驶室的形式、前轴结构和传动夹角等，反之亦然。传动系的选择和布置根据要求和各项性能参数转向装置的选择和布置循环球式转向装置制动系的选择和布置采用前双领蹄后领从蹄§6.2.2车身内部布置车身内部布置应以人体尺寸的“百分位布置值”为尺寸依据：根据人体的尺寸做出相应二维人体模型。汽车室内操纵装置的布置手操纵装置要根据操纵对象，动作作用特点进行必要的操纵姿势和施力方式设计，才能实现舒适的驾驶性和操纵性。变速杆和手刹的布置一般的在人体肩部不动的情况下通过手臂的运动来实现的，根据《货车车身设计》的经验推荐，上臂角在130~170的范围内有较大的操纵力，这是较舒适的操纵姿势。取130，上下位置一般在H以上178~660的范围内。方向盘的布置一般方向盘倾角选在手容易控制的15~17内，同时考虑车身的总体布置方案。轻型货车的方向盘直径通常小于450，倾角在20~30MW.人眼的视野和视野范围保证驾驶员具有良好的视觉效果，在车身设计的过程中应该对人眼的视觉特征、人眼的视野、人眼在车内位置出发，分析汽车和各种视觉效果，最终使汽车具有良好的视觉效果。在侧视图上根据眼椭圆可以确定窗口的高度，最小能保证向上15看到交通信号灯，向下20能看3的路面。在俯视图上根据眼椭圆可以确定前窗的宽度。第七章汽车动力性参数的计算和确定汽车的动力性是汽车在良好的路面上直线行驶，是由汽车受到纵向外力决定的，所能达到的平均行驶速度。汽车是一种高效的运输工具，运输效率之高低在很大程度上取决于汽车的动力性。所以动力性是汽车各种性能最基本，最重要的性能。主要可以用以下指标来评价：1.最高车速2.汽车的加速时间3.汽车的最大爬坡度。§7.1动力性参数的确定和计算动力性能主要表现在三个评价指标；最高车速；汽车的加速时间t；汽车的爬坡度汽车各挡速度的计算(7-1)v=由发动机的特性曲线，代入式中进行计算，列为下面的表格：表7－１各挡速度值n123459004.35831216.822299110.48511316.7091832632682598.338365612.81513820.42233531.96095513006.2953397039.85443209415.1451636824.1354876837.7720382215007.26385350311.3704985717.4751888627.8486396343.5831210217008.23236730412.8865650519.8052140431.5617915849.3942038219009.20088110414.4026315222.1352392235.2749435355.20528662210010.169394915.91869824.4652644138.9880954861.01636943230011.137908717.4347644726.7952895942.7012474366.82745223250012.1064225118.9508309529.1253147746.4143993872.63853503270013.0749363120.4668974331.4553399550.1275513378.44961783290014.0434501121.982963933.7853651353.8407032884.26070064驱动力计算(7-2)计算结果如下表:各挡驱动力表7－２各挡驱动力nTtq1234590021014713.88439399.7197526116.071243837.8714882452.31405110024016815.8677710742.536866989.7957024386.1388432802.644628130025017516.5289311190.142567281.037194568.8946282919.421488150028620038.9090912801.523098329.5065455226.8154553339.818182170030521370.1652913651.973938882.8653725574.0514463561.694215190030921650.4297513831.016218999.3619675647.153763608.404959210030021019.8347113428.171078737.2446285482.6735543503.305785230029520669.5041313204.368228591.6238845391.2956613444.917355250029020319.1735512980.565378446.003145299.9177693386.528926270028019618.512412532.959678154.7616535117.1619833269.752066290027018917.8512412085.353977863.5201654934.4061983152.975207空气阻力的计算(7-3)表7－３各挡空气阻力n123459002.46960446.051349714.29344736.29954788.90575811003.6891629.03967021.3519454.22524132.809813005.1526312.6256529.8221375.73609185.494715006.860012216.80930439.704021100.83207246.9604417008.811304521.59061850.997609129.51319317.20696190011.00650826.96959563.702895161.77946396.23430210013.44562332.94623777.819881197.63086484.04246230016.12865039.52054393.348564237.06741580.63143250019.05558946.692513110.28894280.08905686.00122270022.22643954.462147128.64102326.6959280064120162.829445148.40480376.88789923.08324牵引功率的计算(7-4)表7－４各挡牵引功率n1234590019.792519.792519.792519.792519.7925110027.64666627.64666627.64666627.64666627.646666130034.0347222334.0347222234.0347222234.0347222234.03472223150044.9258333344.9258333344.9258333344.9258333444.92583334170054.2984722254.2984722454.2984722254.2984722254.29847222190061.4824166661.4824166861.4824166761.4824166661.48241667210065.97565.9749999865.97565.97565.975230071.0540277771.0540277671.0540277871.0540277871.05402777250075.923611175.923611175.9236111175.9236111275.92361112270079.1700000179.1779.1779.1699999979.17290081.997581.9975000281.997581.9974999981.99750001动力因数D(7-5)计算结果如下：表7－５各挡动力因数n123459000.23532910.150264550.097606260.060811330.0378059411000.26893370.171696940.111469770.069294870.0427076513000.280118380.1787996470.1159930870.0718742070.04373289215000.320439980.2045089560.1326067120.0819971040.04947448317000.341704030.2180365950.1412777860.0870928240.05190000419000.346152130.2208145770.142938070.0877460530.05138305621000.336025880.2142749140.1385193240.0845414750.0482972423000.330378950.2105897170.1359415190.082448920.04581816525000.324728110.2068949590.1333411320.0802990150.04319862927000.313469360.1996106090.128388760.0766300470.03950462829000.30220670.1923166980.1234138060.0729037290.035670167加速度a的计算(7-6)f：滚动阻力系数，取f=0.018;：汽车旋转质量转换系数，，其中，表7－６各挡加速度值n123459000.8985619150.8565960.6814154190.4508548320.25895875211001.0312801040.9853605650.7864834730.5215389480.29730884413001.0753884391.0277927810.8204591260.540902080.29925786615001.234620021.1821973420.9462991670.6247541950.34277774317001.318528691.2632024681.0116744250.664838150.35498167619001.3359724091.2794301031.0236699770.6661891610.33925974721001.2958091381.239502190.9893709010.6338424450.29900204123001.2733315441.2167052470.9690003580.6105973360.2630242725001.2508237041.1937953860.9483881920.5863834020.22454626627001.2061407191.1492177510.9098217090.5486126050.17509281929001.1614274881.1045271990.8710136030.5098729820.12313914七、汽车爬坡度i的计算(7-7)其中D：动力性因数；f:滚动阻力系数，取f=0.018；计算结果如下表7－７汽车爬坡度值n123459000.2407301860.1455629970.0903503780.0525494450.02858078511000.2813330330.1686347620.1045441060.0608555880.03282663313000.2953207610.1763490420.1091063470.0631382820.03304516815000.3481983490.2049280810.1263220660.0730407650.03787159117000.3777910160.2202841550.1352991110.0777948790.03923033819000.3841198170.2234001220.1368599940.0779624060.03749182821000.3696708820.2157830840.1319599530.0741362620.03303398823000.3617240790.2114675660.1289953140.0713929390.02905383125000.3538598080.2071516080.1259908020.0685383360.02479954727000.3385001460.1988015690.1205024710.0640872350.01933418229000.3234642920.190503670.1149886910.0595293210.013596445各档爬坡度i各档爬坡度i00.050.10.150.20.250.30.350.40.45020406080100速度Va(Km/h)i1档2档3档4档5档第八章汽车的燃油经济性在保证汽车动力性的条件下，汽车以尽量少的燃油消耗完成运输工作的能力称为汽车的燃油经济性，通常以一定工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程数来衡量。根据发动机总功率特性曲线与汽车功率平衡图对汽车燃油经济性进行估算。§8.1用功率平衡与负荷特性计算汽车百公里油耗根据总功率特性曲线可以确定发动机在一定转速n、发出一定功率P时的燃油消耗be。为了方便计算，按照转速n和车速Ua的转换关系在横坐标上画出汽车(最高档)的行驶车速比例尺。此外，计算时还需要行使时汽车的阻力功率数值，根据等速行驶车速Ua及阻力功率在发动机总功率特性曲线上利用插值法确定相应的燃油消耗be，从而得出该车速下汽车等速行驶时单位时间内的燃油消耗量。由公式：Qr=P·be/367.1·r其中be——发动机燃油消耗率（g/KW·h）r——燃油的重度，柴油可取7.94~8.13N/LP——发动机发出的功率（kw）整个等速行程S的燃油消耗量Q可以折算成等速百公里行驶燃油消耗量QsQs=P·be/1.02Ua·r其中Ua——汽车行驶速度（km/h）P——发动机发出的功率，等速行驶其值等于阻力功率（ＫＷ）be——发动机燃油消耗率（ｇ／ｋｗ．ｈ）r——燃油的重度，柴油可取7.94~8.13N/L，此处取8N/L代入数据计算结果如表8－1所示：转速速度阻力功率燃油消耗率等速百公里油耗（L）90026.14987265.39352724549.54150415110031.96095547.441663223854.32841592130037.77203829.999544323260.21401686150043.583121136062514170049.394203817.01526422274.97483422190055.205286621.65846522385.77321698210061.01636942783292472230066.827452233.678953229113.1459421250072.63853541.241601234130.2519173270078.449617849.96276239149.2290317290084.260700659.935112243169.4581081第九章车架设计车架作为汽车的承载基体，为货车、中型及以下的客车、中高级和高级轿车所采用，支承着发动机、离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱所有簧上质量的有关机件，承受着付给神经质各种力和力矩。为此，车架应有足够的弯曲风度，以使装在其上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；车架也应有足够的强度，以保证其有足够的可靠性与寿命，纵梁等主要零件在使用期内不应有严重变形和开裂。车架风度不足会引起振动和噪声，也使汽车的乘座舒适性、操纵稳定性及某些机件的可靠性下降。货车车架的最大弯曲挠度通常应小于10mm。但车架扭转刚度又不宜过大，否则将使车架和悬架系统的载荷增大并使汽车轮胎的接地性变差，使通过性变坏。通常在使用中其轴间扭角约１.在保证强度、刚度的前提下车架的自身质量应尽可能小，以减小整车质量。货车车架质量一般约为整车整备质量的１０%。从被动安全性考虑，乘用车车架应具有易于吸收撞击能量的特点。此外，车架设计时还应考虑车型系列化及改装车等方面的要求。根据纵梁的结构特点，车架可分为以下几种结构形式：§9.1周边式车架周边式车架用于中级以上的轿车。在俯视图上车架的中部宽、两端窄。中部宽度取决于车身门槛梁的内壁宽；前端宽度取决于前轮距及前轮最大转角；后端宽度则由后轮距确定。左右相关纵梁由横梁连接。其最大特点是前后两段梁系经所谓的缓冲臂或抗扭盒与中部纵梁焊接相连。前缓冲臂位于车厢前围板下部倾斜踏板前方；后缓冲臂位于后座下方。其结构形状容许缓冲臂有一定的弹性变形，可吸收来自不平路面的冲击和降低车内噪声。此外，车架中部加宽既有利于提高汽车的横向稳定性，又减短了车架纵梁外侧装置件的悬伸长度。在侧视图上，与其他形式的轿车车架类似，在前后车轮处纵梁向上弯曲以让出前后独立悬架或非断开式后桥的运动空间。采用这种车架时车身地板上的轴通道所形成的鼓包不大，但门槛较宽。§9.2X形车架这种车架为一些轿车所采用。车架的中部为位于汽车纵向对称平面上的一根矩形断面的空心脊梁，其前后端焊以叉形梁用于支承动力传动总成，而后端则用于安装后桥。传动轴经中部管梁通向后方。中部管梁的扭转刚度大。前后叉形边梁由一些横梁相连，后者还用于加强前、后悬架的支承。管梁部分位于后座乘客的脚下位置且在的中间，因此不妨碍在其两侧的车身地板的降低，但地板中间会有较大的纵向鼓包。门槛的宽度不大，虽然从被动力性考虑，要求门票有足够的强度与刚度。§9.3梯形车架又称边梁式车架，是由两根相互平等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形，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。在中、轻型各国上也有所采用，轿车则较少采用。用于轿车的梯形车架，为了降低地板高度，可局部地减小纵梁及横梁的断面高度并相应地加大其宽度，但这使纵梁的制造工艺复杂化且其车身地板仍比采用其他车架时为高，当然地板上的传动轴通道鼓包也就不大了。如果也包括固定车身的支架，则上述三种轿车车架的自身质量差别不大。无论哪一种轿车车架，在前、后桥处均要求有大的扭转刚度，为此，相关的纵、横梁可采用封闭式断面，这种封闭断面可由相配的一对且以垂向面为武器的冲压成型的槽型梁相互插入并用电弧焊焊接而成。§9.4脊梁式车架脊梁式车架由一根位于汽车左右对称中心的大断面管形梁和某些悬伸托架构成，犹如一根脊梁。管梁将动力传动系连成一体，传动轴从其中间通过，故采用这种结构时驱动桥必须是断开式的并与独立悬架相匹配。与其他类型的车架比较，其扭转刚度最大。空话车轮有较大的跳动空间，使汽车有较好的平顺性和通过性。但车架的制造工艺复杂，维修不便，仅用于某些对平顺性、通过性要求较高的汽车上。§9.5综合式车架系综合上述脊梁式和边梁式两种型式而成。这时，主减器与脊梁相固定，该驱动桥应为断开式的且与独立悬架相匹配。其实，X形车架也应归于这一类型，但该车架与非断开式驱动桥及非独立悬架相匹配。综合考虑以上几种情况，本次货车设计选用边梁式底盘。结论我所做的是轻型货车的设计。我负责整车设计，包括外型设计、底盘设计。在老师的认真指导和督促下，我组同学密切配合完成了本次设计。总体设计是一项很繁重的任务，涉及的方面很多，需要在布置的同时协调好各个部件的相互关系，保证部件之间不发生干涉，保证汽车的各种性能要求。这对我们来说是一种锻炼和考验。由于我们的能力有限，对专业知识的理解不够透彻，知识面还比较狭窄，在许多设计的细节上与同组同学的协调上做的还不够好，还请原谅。参考文献[1]刘惟信主编.汽车制动系的结构分析与设计计算.北京：清华大学出版社，2004P667—P749[2]刘惟信主编.汽车设计.北京：清华大学出版社，2001[3]陈家瑞主编.汽车构造（第2版下册）.北京：机械工业出版社，2004P179-P197P282-P371[4]余志生主编.汽车理论.北京：机械工业出版社，2003[5]王望予主编.汽车设计（第4版）.北京：机械工业出版社，2004P16-P39P257-P285[6]刘鸿文主编.材料力学.北京：高等教育出版社，1992P44-P50[7]汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册—设计篇.北京：人民交通出版社，2001P492-P568[8]汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册—制造篇.北京：人民交通出版社，2001P186-P200[9]自动车技术会小林明等编.汽车工程手册编译委员会译.汽车工程手册（第二分册）.机械工业出版社，1984P258-P294[10]自动车技术会小林明等编.汽车工程手册编译委员会译.汽车工程手册（第三分册）.机械工业出版社，1984P423-P524[11]罗锦陵，宋美娟，周宏湖主编.汽车配件实用手册.上海：上海交通大学出版社，1997P587-P607[12]肖永清，杨忠敏主编.汽车制动系统的使用与维修.北京：中国电力出版社，2004[13]薛汉池.QC/T309—1999.制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列.长春.长春汽车研究所[14]陈广照.GB16897—1997.制动软管.长春.中华人民共和国机械工业部[15]南京汽车制造厂.GB11611—1989.汽车液压制动系金属管、内外螺纹管接头和软管端部接头.中国汽车工业联合会[16]方昆凡主编.工程材料手册非金属材料卷.北京：北京出版社，2000[17]方昆凡主编.工程材料手册有色金属材料卷.北京：北京出版社，2000[18]《钢铁材料手册》总编辑委员会编著.钢铁材料手册碳素结构钢第1卷.北京：中国标准出版社，2002[19]周康年，丁为联主编.中国机械设计大典第2卷.南昌：江西科学技术出版社，2002

附录，，，选自《汽车理论》，相关公式证明可去查阅本书。英文翻译AutomobileBrakeSystemThebrakingsystemisthemostimportantsystemincars.Ifthebrakesfail,theresultcanbedisastrous.Brakesareactuallyenergyconversiondevices,whichconvertthekineticenergy(momentum)ofthevehicleintothermalenergy(heat).Whensteppingonthebrakes,thedrivercommandsastoppingforcetentimesaspowerfulastheforcethatputsthecarinmotion.Thebrakingsystemcanexertthousandsofpoundsofpressureoneachofthefourbrakes.Twocompleteindependentbrakingsystemsareusedonthecar.Theyaretheservicebrakeandtheparkingbrake.Theservicebrakeactstoslow,stop,orholdthevehicleduringnormaldriving.Theyarefoot-operatedbythedriverdepressingandreleasingthebrakepedal.Theprimarypurposeofthebrakeistoholdthevehiclestationarywhileitisunattended.Theparkingbrakeismechanicallyoperatedbywhenaseparateparkingbrakefootpedalorhandleverisset.Thebrakesystemiscomposedofthefollowingbasiccomponents:the“mastercylinder”whichislocatedunderthehood,andisdirectlyconnectedtothebrakepedal,convertsdriverfoot’smechanicalpressureintohydraulicpressure.Steel“brakelines”andflexible“brakehoses”connectthemastercylindertothe“slavecylinders”locatedateachwheel.Brakefluid,speciallydesignedtoworkinextremeconditions,fillsthesystem.“Shoes”and“pads”arepushedbytheslavecylinderstocontactthe“drums”and“rotors”thuscausingdrag,which(hopefully)slowsthecar.Thetypicalbrakesystemconsistsofdiskbrakesinfrontandeitherdiskordrumbrakesintherearconnectedbyasystemoftubesandhosesthatlinkthebrakeateachwheeltothemastercylinder(Figure).Basically,allcarbrakesarefrictionbrakes.Whenthedriverappliesthebrake,thecontroldeviceforcesbrakeshoes,orpads,againsttherotatingbrakedrumordisksatwheel.Frictionbetweentheshoesorpadsandthedrumsordisksthenslowsorstopsthewheelsothatthecarisbraked.Inmostmodernbrakesystems(seeFigure15.1),thereisafluid-filledcylinder,calledmastercylinder,whichcontainstwoseparatesections,thereisapistonineachsectionandbothpistonsareconnectedtoabrakepedalinthedriver’scompartment.Whenthebrakeispusheddown,brakefluidissentfromthemastercylindertothewheels.Atthewheels,thefluidpushesshoes,orpads,againstrevolvingdrumsordisks.Thefrictionbetweenthestationaryshoes,orpads,andtherevolvingdrumsordisksslowsandstopsthem.Thisslowsorstopstherevolvingwheels,which,inturn,sloworstopthecar.Thebrakefluidreservoirisontopofthemastercylinder.Mostcarstodayhaveatransparentrreservoirsothatyoucanseethelevelwithoutopeningthecover.Thebrakefluidlevelwilldropslightlyasthebrakepadswear.Thisisanormalconditionandnocauseforconcern.Iftheleveldropsnoticeablyoverashortperiodoftimeorgoesdowntoabouttwothirdsfull,haveyourbrakescheckedassoonaspossible.Keepthereservoircoveredexceptfortheamountoftimeyouneedtofillitandneverleaveacamofbrakefluiduncovered.Brakefluidmustmaintainaveryhighboilingpoint.Exposuretoairwillcausethefluidtoabsorbmoisturewhichwilllowerthatboilingpoint.Thebrakefluidtravelsfromthemastercylindertothewheelsthroughaseriesofsteeltubesandreinforcedrubberhoses.Rubberhosesareonlyusedinplacesthatrequireflexibility,suchasatthefrontwheels,whichmoveupanddownaswellassteer.Therestofthesystemusesnon-corrosiveseamlesssteeltubingwithspecialfittingsatallattachmentpoints.Ifasteellinerequiresarepair,thebestprocedureistoreplacethecompeteline.Ifthisisnotpractical,alinecanberepairedusingspecialsplicefittingsthataremadeforbrakesystemrepair.Youmustneverusecoppertubingtorepairabrakesystem.Theyaredangerousandillegal.Drumbrakes,itconsistsofthebrakedrum,anexpander,pullbacksprings,astationarybackplate,twoshoeswithfrictionlinings,andanchorpins.Thestationarybackplateissecuredtotheflangeoftheaxlehousingortothesteeringknuckle.Thebrakedrumismountedonthewheelhub.Thereisaclearancebetweentheinnersurfaceofthedrumandtheshoelining.Toapplybrakes,thedriverpushespedal,theexpanderexpandstheshoesandpressesthemtothedrum.Frictionbetweenthebrakedrumandthefrictionliningsbrakesthewheelsandthevehiclestops.Toreleasebrakes,thedriverreleasethepedal,thepullbackspringretractstheshoesthuspermittingfreerotationofthewheels.Diskbrakes,ithasametaldiskinsteadofadrum.Aflatshoe,ordisk-brakepad,islocatedoneachsideofthedisk.Theshoessqueezetherotatingdisktostopthecar.Fluidfromthemastercylinderforcesthepistonstomovein,towardthedisk.Thisactionpushesthefrictionpadstightlyagainstthedisk.Thefrictionbetweentheshoesanddiskslowsandstopsit.Thisprovidesthebrakingaction.Pistonsaremadeofeitherplasticormetal.Therearethreegeneraltypesofdiskbrakes.Theyarethefloating-calipertype,thefixed-calipertype,andthesliding-calipertype.Floating-caliperandsliding-caliperdiskbrakesuseasinglepiston.Fixed-caliperdiskbrakeshaveeithertwoorfourpistons.Thebrakesystemassembliesareactuatedbymechanical,hydraulicorpneumaticdevices.Themechanicalleverageisusedintheparkingbrakesfittedinallautomobile.Whenthebrakepedalisdepressed,therodpushesthepistonofbrakemastercylinderwhichpressesthefluid.Thefluidflowsthroughthepipelinestothepowerbrakeunitandthentothewheelcylinder.Thefluidpressureexpandsthecylinderpistonsthuspressingtheshoestothedrumordisk.Ifthepedalisreleased,thepistonreturnstotheinitialposition,thepullbackspringsretracttheshoes,thefluidisforcedbacktothemastercylinderandbrakingceases.Theprimarypurposeoftheparkingbrakeistoholdthevehiclestationarywhileitisunattended.Theparkingbrakeismechanicallyoperatedbythedriverwhenaseparateparkingbrakinghandleverisset.Thehandbrakeisnormallyusedwhenthecarhasalreadystopped.Aleverispulledandtherearbrakesareapproachedandlockedinthe“on”position.Thecarmaynowbeleftwithoutfearofitsrollingaway.Whenthedriverwantstomovethecaragain,hemustpressabuttonbeforethelevercanbereleased.Thehandbrakemustalsobeabletostopthecarintheeventofthefootbrakefailing.Forthisreason,itisseparatefromthefootbrakeusescableorrodsinsteadofthehydraulicsystem.Anti-lockBrakeSystemAnti-lockbrakesystemsmakebrakingsaferandmoreconvenient,Anti-lockbrakesystemsmodulatebrakesystemhydraulicpressuretopreventthebrakesfromlockingandthetiresfromskiddingonslipperypavementorduringapanicstop.Anti-lockbrak