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1、货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )1货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )1载货汽车主要技术参数的确定1.1汽车质量参数的确定1.1.1汽车载客量和装载质量m表示。汽车载客量：2人汽车的装载质量是指汽车在良好路面上行驶时所允许的额定装载，用m=2000kg。1.1.2汽车整车整备质量预估1质量系数n mo选取质量系数n mo是指汽车装载质量与整车整备质量的比值:mole / mo(1-1 )根据表1-1 :表1-1各类汽车的整备质量系数n mo再军类皱备泮轻熨中测塞型10.8-LI1】r 3-1
2、+7臬扁牟为QJ " J.O旷Ml R卸*套载區、rg > 45t1. 1 - J+51.2 L7对于轻型载货汽车，质量系数为0.80-1.0，取n mo=1.02.估算整车整备质量m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，但没有装货和载人的整车质量。m)= me / mo =2000/1.0=2000kg1.1.3汽车总质量m的确定汽车总质量是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量 商用货车的总质量 m由整备质量m、载质量m和驾驶员以及随行人员质量三部分组成, 乘员和驾驶员每人质量按65kg计，即m a= mo+ me+2X 65kg=20
3、00+2000+2X 65=4130kg表1-2 质量参数:载质量m （Kg）质量系数n m0整车整备质量m （Kg）总质量（Kg）20001.0200041301.1.4汽车轴数和驱动形式的确定总质量小于19吨的商用车一般采用结构简单、成本低廉的两轴方法，所以本车的轴数定为二轴商用车多采用结构简单、制造成本低的 4 2驱动的形式。所以本车采用 4 2后双胎的驱动形式。1.2汽车主要尺寸的确定1.2.1汽车的外廓尺寸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:5046 x 1960x
4、 2011mm长 x的条件下应尽量减小外廓尺寸。参考同类车型，取外廓尺寸 宽x咼）。1.2.2汽车轴距L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的要求下选取。轴距L对汽车总长、汽车最小转弯半径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。各类载货汽车的轴距选 用范围如表1-3所示。表1-3载货汽车的轴距和轮距4X 2总质量ma ( t )轴距（mr）轮距（mm货车1.8-6.02300-36001300-1650选取 L=2800mm 1.2.3汽车前轮距Bi和后轮距B2汽车轮距B应该考虑到车身横向稳定性，在选定前轮距Bi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
5、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。B2主要取决于车架后部宽度、后悬架宽度和轮胎宽度，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1-3所示。考虑本次课设实际要求和根据表1-3提供的数据，前轮距Bi=1650mm,后轮距B2=1597mm1.2.4汽车前悬Lf和后悬Lr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，应当在保证能布置各总成、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
6、1.814.0t的货车后悬一般在12002200m之间。参考同类车型，取 LF=891mm l_R=1355mm1.2.5汽车的车头长度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。平头型货车一般在1400-1500mn之间，参考同类车型，车头长度取1472mm1.2.6汽车车厢尺寸的确定参考同类车型，考虑本车设计要求，确定本车车箱尺寸：3373mr 1950mr 370mm3货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )2载货汽车主要部件的选择2.1发动机的选择2.1.1发动机型式的选择目前汽车发动机主要采用往复式内
7、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。2.1.2发动机的最大功率Femax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' amax计算,如下：Femax/ mugf+ CdA3)va max' a max 丿360076140(2-1 )4货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )#货车的整体设计(me=2000kg
8、, vamax =105km/h, f=0.02 )式中：Pemax最大功率,kwt传动系效率，对于单级减速器，取0.9g重力加速度,m s2f滚动阻力系数,取0.02Cd空气阻力系数,取0.7A汽车的正面迎风面积,本车A=2.011?1.7=3.419 m2ma汽车总质量,本车为4130kg' amax汽车最高车速,本车为105km/h带入相关数据，可得:Pemax1= 0.94130 10 0.020.8 3.419x1053600761401053) =67.20kw5货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )#货车的整体设计(me=2
9、000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )于是，发动机的外特性功率为#货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )Pe = Pemax X( 1.10 1.15 ) = (73.92 77.28 ) kw即在73.9277.28kw之间选择发动机。选取朝阳柴油机厂的CY4105C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CY4105Q型主要技术参数型号：CY4105Q形式：立式直列、水冷、四冲程、自然吸气式气缸数：4 105X118工作容积：4.087燃烧室形式：直喷四角型燃烧室压
10、缩比：17.5:1额定功率/转速：74/3000最大扭矩/转速：265/2000标定工况燃烧消耗率：231.6全负荷最低燃油消耗率：209.4最高空载转速：3300怠速稳定转速：< 700机油消耗率：< 1.63工作顺序：1-3-4-2噪声限制：117烟度：< 2.3排放标准：达欧洲号标准整机净质量：330外形参考尺寸：921 X51 X751H 18222&30x100nfr/sin)41050型柴油机全负荷速度特性曲线图2.12.1.3发动机最大转矩Temax及其相应转速斤的选择当发动机最大功率Pemax和相应的转速确定后,则发动机最大转矩Temax和相应转速nT
11、 可随之确定，其值由下式计算：T. 955°Femax(2.2)1 emax I p=np式中：转矩适应性系数,一般1.11.3,取1.1 ;Tp :最大功率时的转矩，N mPemax :最大功率,kw 入：最大功率时转速,r /minTemax :最大转矩,N m= 3000/2000而 np . nT =142.0 , 则有:=1.5 <2.0T9550 74Temax=i.i x 3000 =259.12N m<265N m满足所选发动机的最大转矩及相应转速要求。2.2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0.91
12、.0，以免超载。本次课程设计后轮采用双胎。单胎承载量为："mn =1.1 x 4130/6=757.17kg根据GB9744-1997此车选用7.50R16LT轻型载重普通断面子午线轮胎。选取轮胎参数见下表2-3表2-3轮胎参数轮胎规格层数断面宽度外直径负荷下静半径最小展平宽度相应气压最大使用尺寸外直径公路花纹越野花纹7.50R16LT6,8,10，12，14215mm805mm815mm375mm170mm350kPa825mm2.3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 2800mr）： 4614mrX 860mrX 180mm前要断面尺寸：180mrX 6
13、9mrX 3mm重量：118.5kg满载负荷：30kN2.4油箱参考同类车型，选取08AL型，镀铅板，筒式，滚焊，70L, 402mX 282mX 680mm2.5离合器双片干式盘形磨擦离合器2.6万向传动轴十字轴万向节连接3轴荷分配及质心位置计算3.1平静时的轴荷分配及质心位置计算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：g"i +g2J 十=G2lgihi +g2h2 + =Ghg(3.i)gi +g2 + =g *Gr +G2 = GGiL = GbG2 L = Ga式中
14、：gi、g2、 总成的质量，kgh、各个总成质心到前轴的距离，hi、h2、各个总成质心到地面的距离，Gi、G2后轴负荷，mL汽车轴距a汽车质心到前轴的距离， mb汽车质心到后轴的距离，m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 3-2。表3-i载货汽车轴荷分配车型满载（%）空载（%）前轴后轴前轴后轴4 X2后轮双胎，平头式30 3565 7048 5446 52x :各部件质心到前轮中心线的距离（单位：mr）y：各部件质心到地
15、面线的距离（单位：mr）i表3-2各部件质心坐标及质量主要部件部件质量（kg）空载时质心坐标满载时质心坐标(x,y)(x,y)发动机及其部件350(50，700)(50,600)离合器及操纵机构12(860,550)(860,450)变速器及离合器壳70(1250,550)(1250,450)万向节传动22(2300,530)(2300,4300)后轴及后轴制动器215(2800,440)(2800,340)后悬及减震器110(2800,470)(2800,370)前悬及减震器50(0,480)(0,380)前车轮及轮胎总成100(0,375)(0,375)前轴、前制动器、转向梯形148(20
16、0,450)(200,350)车后轮及轮胎总成185(2800,375)(2800,375)车架及支架、拖钩装置2152200,530(2200,430)转向器25(200,600)(200,500)手制动器及操纵机构28(-200,1050)(-200,950)制动驱动机构50(-300,650)(-300,550)油箱及油管22(1500,500)(1500,400)消声器及排气管8(1200,470)(1200,370)蓄电池组50(1500,500)(1500,400)仪表及其固定零件20(800,950)(800,850)车厢总成170(1400,900)(1400,800)驾驶室1
17、00(400,1000)(400,900)挡泥板等50(2800,450)(1200,350)人130(200,1100)货物2000(2470,1140)总质量4130(1333,585)(1828,828)由上表可得:1.空载时：2667520 ncoiG2952 kg2 2800.1170650585hg585 mmg 2000G<| = 2000 G2 =1047 kg12货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )b=GLJ047 JmmG2000G2L 952 2800 a =G前轴轴荷分配1466 mm2000g =1047 pa%
18、后轴轴荷分配G 200095295247.64%2000G2G213货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )2.满载时：G2hg符合前轴负荷在48%-54%后轴负荷在46%-52%勺范围内，所以满足轴荷分配要求。75535202698 b2698 kg 28003422145829 mm4130G2#货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )G2#货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )Gi= 4130-G2 - 1432 kg零空±0= 97吋b
19、二GG2 La 2G4130前轴轴荷分配2698 28001829mm4130G114321432 =34.68%G 4130后轴轴荷分配IP 鲁 6532%符合前轴负荷在30%-35%后轴负荷在65%-70%勺范围内，所以满足轴荷分配要求。3.2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计算:z1G(b- hg)L - Ga(3.2)z2式中：Fk 行驶时前轴最大负荷，kg；Fz2行驶时后轴最大负荷，kg;路面附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为 0.70.8Fz2m2(3.3)G214货车的整体设计(me=2000
20、kg, vamax =105km/h, f=0.02 )式中：mi行驶时前轴轴荷转移系数，该值为 0.80.9m2行驶时后轴轴荷转移系数，该值为 1.11.2根据公式（3.2 ）可得:z1G(b- hg)4130 (971 -0.7 829)2800 -0.7 829二 727 kgm1虽卫G11432-0.52z2Gahg4130 18292800-0.7 829=3403kg15货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )#货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )Fz2 3403m21.3G226983
21、.3 .制动时各轴的最大负荷计算汽车满载制动时各轴的最大负荷按下式计算：Fz1Fz.2(3-3)G(bZhg 厂G(a- hg)L式中：Fz.1制动时的前轴负荷，kg；Fz.2制动时的后轴负荷，kg；Fz 2 = m 2G2#货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )#货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )式中：m制动时前轴轴荷转移系数，该值为 1.41.6m 2制动时后轴轴荷转移系数，该值为 0.40.7根据公式（3.3 ）可得:Fz.1 二G(b hg)4130 (9710.7 829)280022
22、88 kg16货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )17货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )mzFziG122881432= 1.597#货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )#货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )=1841kgG(a- %)4130 (1829 -0.7 829)L 一2800#货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )#货车的整体设计(m
23、e=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )mz 2Fz2G218412698二 0.6375故满足要求#货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )4传动比的计算和选择4.1驱动桥主减速器传动比io的选择在选择驱动桥主减速器传动比io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：rn vio 二 0.377 -(4.1)V a max i g式中:ig=1;Vamax-汽车的最高车速,已知105km/h；nv-最高车速时发动机的转速,一般nv =(0.9-1.1) np;r-车轮半径尸0.375
24、mrnv0.375 3000故i0 =0.377- =0.377 X=4.030vamax他同时考虑到最高档(货车一般为直接档)形式是汽车有足够的动力性。4.2变速器传动比ig的选择 4.2.1变速器一档传动比ig1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。为了满足驱动条件值应符合下式:ig1mag f cosimax sin imax rTeimax"0(4.3)式中：imax最大爬坡度，imax=16.7代入相关数据，计算得:ma g f cosimax sin imax r ig1 _Ti emaxi 0 T=4.944130 100.02 cos16.
25、7 sin16.70.375265 決 4.03 疋 0.9同时为了满足附着条件，其值也应符合下式19货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )#货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )式中：© -路面附着系数,为0.70.8,这里取0.8带入相关数据，可得：4130x10x0.375x0.8x0.65 n=8.42265 4.03 0.9即是4.94 < ig1 < 8.42参考中国汽车零配件大全选取ig1=5.564.2.2变速器的选择轻型载货汽车采用45档变速,各档变速比遵循下
26、式关系分配ig1ig2i g3i g4ig2i g3ig4i g5参考中国汽车零配件大全,选取变速箱，型号为 CAS525确定各档传动比如表 4-1表4-1变速器主要参数型号额定输入扭矩(N - m)中心距(mm总成干重(Kg)速比档位操纵方式额定输入转速(r/mi n )取力部位CAS528280100755.56 , 2.83 ,1.63 , 11,2,3,4远距式直接4000右侧5汽车动力性能计算5.1驱动力与行驶阻力平衡计算5.1.1驱动力的计算汽车驱动力按下式计算：匚TeigioS 、Ft =(5.1 )r卜 、a 二 0.377 rne igi。J式中:Ft：驱动力,NTe：发动机
27、转矩,N m ne:发动机转速,r min va :汽车的车速,105km/h ig：变速器的传动比 i°：主减速器的传动比代入相关数据，计算所得数据如下表5.1所示。表5.1 驱动力Ft与车速Va的关系Ne(r/mi n)140016001800200022002400260028003000Te(N*m)250260263265262255250244238档Ft1(N)134441398214143142511408913713134441312112799Va1(km/h)91011131415161819档Ft2(N)6843711771997254717169806843
28、66796514Va2(km/h)172022252730323537档Ft3(N)394140994146417841314020394138473752Va3(km/h)303439434752566065四档Ft4(N)241825152544256325342466241823602302Va4(km/h)49566370778491981055.1.2行驶阻力计算汽车行驶时，需要克服的行驶阻力为：2Cd Avadv(5.2)F 阻=magfcosi mag s inima 21.15dt式中:i-道路的坡度,平路是0o;亦行驶加速度，m，2，等速行驶时为0;-汽车旋转质量换算系数，其
29、值按=1 *4：估算,其中1=-2 =0.04代入相关数据，得:F阻= magf cosi mag sini2Cd AVa21.15=4130X 10X 0.02 +0.7 3.41921.15=826+0.1v；代入各个速度值,即得表5-2。表5-2 行驶阻力F阻与车速Va的关系Va(km/h)153555758595105115F 阻(N)8499491129138915491729192921495.1.3驱动力与行驶阻力平衡图按照表5.1,5.2 作Ft -Va、F且-Va曲线图,则得到汽车的驱动力-行驶阻力平衡图如5.1所示。利用该图可以分析汽车的动力性，图中F阻- Va曲线与直接档
30、Ft - Va曲线的交 点对应的车速，即是汽车的最高车速。5.2动力特性计算 5.2.1动力因数计算汽车的动力性因数按下式关系计算Teigi。t Cd Av； r 一 21.15(5.3)mag rne= 0.377 e igio带入相关的数据，计算所得结果见表5-3表5-3 动力因数D与车速Va的关系Ne(r/mi n)140016001800200022002400260028003000Te(N*m)2502602632652622552502442381档Va1(km/h)91011131415161819D0.3250.3380.3420.3450.3410.3310.3250.31
31、70.3092档Va2(km/h)172022252730323537D0.1650.1710.1730.1740.1720.1670.1630.1580.1543档Va3(km/h)303439434752566065D0.0930.0960.0960.0960.0940.0900.0870.0830.0794档Va4(km/h)4956637077849198105D0.0520.0520.0510.0490.0450.0400.0360.0310.0255.2.2滚动阻力系数与速度关系滚动阻力系数f与车速Va的关系f =0.0076 0.000056va(5.4 )计算所得的数据如表5-
32、4所示。表5-4 滚动阻力系数f与车速Va的关系Va(km/h)153555758595105115f0.0080.0100.0110.0120.0120.0130.0130.0145.2.3动力特性图按照公式5.3,5.4作D-Va、f -Va曲线图,则得到汽车的动力特性图,如图5.2所示 利用该曲线也可以分析汽车的动力性 ，图中f线与直接档D-va曲线的交点对应的车速是 汽车的最高车速。23货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )0.4000.3500.3000.250D0.2000.1500.1000.0500.000Va (km/h )+
33、Va-f一档 一二档 三档 四档图4.2 动力特性图5.2.4加速时间t的计算汽车在平路上等速行驶时，有如下关系:gdt即是1 _ dv _、a dt g(D - f)(5.5)(5.6)带入相关数据，可得到加速度倒数的值，见表5-524货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )表5-5加速度倒数1/a与速度Va的关系Ne(r/mi n)140016001800200022002400260028003000Te(N*m)2502602632652622552502442381Va1(km/h)91011131415161819档D0.3250.33
34、80.3420.3450.3410.3310.3250.3170.3091/a0.7460.7150.7070.7010.7100.7310.7470.7670.7882Va2(km/h)172022252730323537档D0.1650.1710.1730.1740.1720.1670.1630.1580.1541/a0.9390.8990.8890.8840.8970.9280.9520.9831.016Va3(km/h)3034394347525660653D0.0930.0960.0960.0960.0940.0900.0870.0830.079档1/a1.5711.5081.503
35、1.5071.5521.6371.7151.8141.9294Va4(km/h)4956637077849198105档D0.0520.0520.0510.0490.0450.0400.0360.0310.0251/a3.3823.3483.5223.7804.3145.3216.85610.08720.037做出1 a -va关系曲线，如图5.3ok nnn25.00020.000d 匚 ccca 15.000a10.0005.000dW3*峠Ar S._£_*0.0000204()60VaL!一档T-二档一一三档四档7/*4InI) 80 100 120(km/h)图5.3加速度
36、倒数曲线对加速度倒数和车速之间的关系曲线积分，可以得到汽车在平路上加速行驶时的加速时间。V档从0km/h加速到100km/h的时间t =50.5，- 50.5 1.39 =70.2s (:为一个小格代表的时间：=5km/h 1s2/m/3.6=1.39s525汽车最大爬坡度计算imax 二 tan max"maxD1max二 arcsinf2(5.7)27货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )#货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )式中:则：max=arcsinD1maf J-D1rmax
37、1 f2arcs in0.345-0.02 1 - 0.3452 0.0221 0.022=19.03imax =tanotmax =tan19.03°=34.5%> 30% 满足最大爬坡度的要求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Pe就是发动机使用外特性的功率值。发动机转速np和汽车速度va之间的关系，见表5-6根据公式Pe =Te9550，rne0.377 e igi。J(5.8)代入相关数据，得表5-6Dimax-汽车变速器I档的最大动力因数,为0.345#货车的整体设计(me=2000kg, vamax =105km/h, f=0.02 )表5-6发动机发出的功率Pe与速度Va关系表Ne(r/mi n)140016001800200022002400260028003000Te