1、word摘要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1.5吨的轻型货车的设计，首先对汽车的形式进展了确定，其中包括汽车外尺寸的设计，质量参数确实定，轮胎，轴数，驱动形式以与布置形式的选择。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，轴距确实定等。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，加速时间确实定。然后计算了汽车的燃油经济性问题。完成了汽车的设计。关键词：总体设计，轴荷分配，动力性，燃油经济性。目录摘要1第
2、1章汽车形式的选择4444第2章汽车的主要参数的选择62.1汽车主要尺寸确实定6汽车外廓尺寸确实定6汽车轴距确实定6货车前轮轮距和后轮轮距确实定6货车前悬和后悬确实定7货车车头长度确实定72.1.6汽车车箱尺寸确实定7汽车质量参数确实定7装载质量确实定7888汽车轮胎的选择991010第3章传动比的计算和选择133.1驱动桥主减速器传动比的选择133.2变速器传动比的选择143变速器一档传动比 的选择143变速器的选择154轴荷分配与质心位置的计算164.1汽车轴荷分配16汽车质心分配16第5章动力性能计算225.1 驱动力与行驶阻力平衡计算225.1.1 驱动力计算225.1,2行驶阻力计算
3、23驱动力与行驶阻力平衡图24动力特性计算255.2,1动力因数计算25行驶阻力与速度关系25动力特性图26加速度倒数曲线26汽车最大爬坡度28汽车行驶时发动机能够发出的功率2829汽车功率平衡图30第6章汽车燃油经济性计算31第7章汽车不翻倒条件计算33汽车满载不纵向翻到条件337,2汽车满载不横向翻到条件33汽车最小转弯半径33总 结34参考文献.35第1章汽车形式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与汽车的结构等。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
4、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,整车整备质量以与制造本钱。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、制造本钱低廉的两轴方案(3.7t19t),本设计也采用两轴式汽车。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本钱也随之增加，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、制造本
5、钱低的42驱动形式,本车也采用这种驱动形式。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。第2章汽车的主要参数的选择2.1汽车
6、主要尺寸确实定汽车外廓尺寸确实定根据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2.5m；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539019502180)选择汽车外廓尺寸长宽高:520019502100。汽车轴距确实定 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X围如表2.1(1中表1.2)所示。表2.1载货汽车的轴距和轮距42货车总质量t轴距mm轮距m
7、m 2300-36001300-1650取L=2800mm货车前轮轮距和后轮轮距确实定汽车轮距B应该考虑到车身横向稳定性,主要取决于车架前部的宽度、前悬架宽度、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。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X围如表11所示。选取=1476mm,=1493mm。货车前悬和后悬确实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与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、
8、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=900mm，=1500mm。货车车头长度确实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。2.1.6汽车车箱尺寸确实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450-65
9、0X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。汽车质量参数确实定装载质量确实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,用表示。题目中要求的是=150Okg。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,用表示。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。该系数反映了汽车的设计水平和工艺水平,值越大,说明汽车的结构和制造工艺越先进。参考表1.2(l中表1.4):货车总质量1.8对于轻型柴油机的载货汽车,质量系数为0.8-1.
10、00。选取=1。=/。=1500/1=1500kg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,用表示。驾驶室乘员质量以每人65kg。按乘员人数为3人。=+65kg=1500+1500+653=3195kg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1.1.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:319
11、5选取轮胎参数见下表2.3(2中表)轮胎规格层数断面宽外直径最大负荷相应气压标准轮辋允许使用轮辋普通花纹越野花纹6,8,10185750760595320表轮胎汽车发动机的选择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计算,如下:=+式中：最
12、大功率,kw传动系效率,对于单级减速器取g重力加速度,f滚动阻力系数,取空气阻力系数,取0.9A汽车的正面迎风面积,本车A取3.1汽车总质量,kg汽车最高车速,km/h带入相关数据,可得:=+=kw于是，发动机的外特性功率为:=1.121.18=9297kw所以发动机平均功率的选择X围为9297kw发动机与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教师所给的资料选取的发动机型号为CY4D43TI，主要技术参数见表3.1,其外特性曲线如下列图,轮廓尺寸图如下列图。表3.1 CY4D43TI主要技术参数图柴油机CY4D43TI外特性曲线图图柴油机CY4D43TI外观尺寸图第3章传动比的
13、计算和选择3.1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: (4.1)式中:-汽车的最高车速,115km/h;-最高车速时发动机的转速,一般,r/min;r-车轮半径,故=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,与应满足如下关系： 4.2式中: -最大转矩,Nm；-最大转矩时的车速。Km/h；在这里=75 Km/h于是=9满足直接档最大动力性因数的要求。3.2变速器传动比的选择3变速器一档传动比的选择在确定变速器一档传动比时,需要考虑驱动条件和附着条件。为了满足驱动条件,其值应符合下式:
14、 4.3式中：最大爬坡度，=。代入相关数据,计算得: =2.71周时为了满足附着条件,其值也应符合下式式中： -驱动车轮锁承受的质量,占汽车总质量的50%6O%,在这里取58%;路面附着系数,为0.70.8,这里取。带入相关数据,可得: =4.225即是2.714.225参考同类车型选取=4.190。3变速器的选择这种轻型载货汽车采用45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型号额定输入转矩中心距mm总成干重Kg速比取力部位档位同步器生产厂 家17Q37-00030410121751右侧1,2,3,4,锁销式东风4轴荷分配与质心位置的计算4.1
15、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一样。表4为各类载货汽车轴荷分配的统计值。型式满载(%)空载(%)前轴后轴前轴后轴4 2后轮双胎平头30-3665-7058-5446-52表载货汽车轴荷分配1汽车质心分配1)静止时的轴荷分配与质心位置:总布置的侧视图上确定各个总成的质心位置,与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,按如下公式计算各轴的负荷和汽车的质心位置: (2.1)式中:、总成的质量，kg、各个总成质心到前轴的距离，m、各个总成质心到地面的距离，m、后轴负荷，mL汽车轴距汽车质心到前轴的距
16、离，m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，否如此，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。各总成质量与其质心到前轴的距离、离地高度见表。表各总成质量与其质心坐标主要部件部件质量空载质心坐标满载质心坐标空g* l空g*h满g* l满g*hkgmmlyhlyhG发动机330-100700550-100700500-33000181500-33000165000G离合器6.9 2506905502506905001725379517253450变速器与离合器壳8007104708007104203
17、050430504万向节传动轴2322507004002250700350517509200517508050后轴，后轴制动器33007003243300700274633204633204后悬架与减震3200700500320070045046800073125468000前悬架与减震器-100700500-100700450-987549375-9875前轴，前制动轮毂转向梯形-100700324-100700274-9356-9356车轮，前轮胎总成0700324070027400车轮，后轮胎总成30007003243300700274452727452727车架与支架，拖钩150070
18、0600150070055021769587078217695转向器-600300900-600300850-926413896-926413124手制动器0650920065087000制动驱动机构-600250500-600250450-34502875-3450油箱与油管1600100500160010045093504292209350426298消音器，排气管210010003002100100025016401234316401蓄电池组251100500500110050045027500125002750011250仪表与其固定零件-500500800-500500750-544
19、08704-54408160车箱总成30007007903000700740671250671250165575驾驶室-300700900-300700850-2043961317-20439前挡泥板40003804000330950090259500后挡泥板360003803600033085500902585500人130003005009500039000123500货物17500030007008000052500001400000整体36302347300129677066640003853495空载时：kgmmmmkgmm前轴轴荷分配 后轴轴荷分配 符合前轴负荷44%49%后轴负荷
20、在51%56%的X围内。所以满足轴荷分配要求满载时:kgmmk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X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如下公式计算：: 2.2式中： 行驶时前轴最大负荷，kg；行驶时候轴最大负荷，kg;附着系数，在枯燥的沥青或混凝土路面上，该值为0.70.8。令， 式中： 行驶时前轴轴荷转移系数；行驶时后轴轴荷转移系数。根据式2-2可得:kgkgc.汽车满载制动时各轴的最大负荷按下式计算： 3-3式中：制动时的前轴负荷，kg；制动时的后轴负
21、荷，kg；令， 式中：制动时前轴轴荷转移系数；制动时后轴轴荷转移系数。根据式2-3可得：kgkg第5章动力性能计算5.1 驱动力与行驶阻力平衡计算5.1.1 驱动力计算 汽车驱动力按下式计算： 式中:驱动力,N:发动机转矩,Nm；:发动机转速,汽车的车速,km/h:主减速器的传动比:变速器的传动比。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10001200140016001800200022002300240025002600395440457462460455450443440435429档121541353914062142161415414000138471363135391
22、3385132001113151719222225262728档815190809431953494939389928691429080897788531619232629323637394142档461251385336539453715313525551735138508050092934404652586366697275档29013231335633933378334233053253323131953151V44655647383921011061101121155.1,2行驶阻力计算汽车行驶时,需要克制的行使阻力为: (5.2)式中:-道路的坡度,平路是;-行驶加速度, 等速行驶时
23、为0;-变速器各档的传动比;-回转质量换算系数,其值按估算,其中=0.03-0.05,取为0.04;=0.04-0.06,取为0.05;代入=0,=0与相关数据,可得:31950.0180代入各个速度值,即得表。表行驶阻力与车速关系1020304050658095110115 f1754驱动力与行驶阻力平衡图按照表作、曲线图,如此得到汽车的驱动力-行驶阻力平衡图,如4.1所示。利用该图可以分析汽车的动力性,图中曲线与直接档曲线的交点对应的车速,即是汽车的最高车速。图汽车驱动力-行驶阻力平衡图动力特性计算5.2,1动力因数计算汽车的动力性因数按下式关系计算: (5.3)带入相关的数据,计算所得结
24、果见表5-3。行驶阻力与速度关系滚动阻力系数与车速的关系 5.4计算所得的数据如表所示表5.3 各档动力因数表100012001600180020002300240025002600395440462460455443440435429档档档档表滚动阻力系数与车速102040506580115动力特性图按照公式作、曲线图,如此得到汽车的动力特性图,如下列图。利用该曲线也可以分析汽车的动力性,图中线与直接档曲线的交点对应的车速是汽车的最高车速。加速度倒数曲线汽车在平路上等速行驶时,有如下关系： 即是 带入相关数据，可得到加速度倒数的值，见表5.5表加速度倒数值档档档档做出关系曲线,如图，对加速度
25、倒数和车速之问的关系曲线积分，可以得到汽车在平路上加速行驶时的加速时间。四档从80加速到115km/h的时间。(为一个小格代表的时间的倒数)图5-3汽车的加速度倒数曲线汽车最大爬坡度(5.7)式中:汽车变速器头档的最大动力因数,为。如此 =49%30%，满足最大爬坡度的要求。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就是发动机使用外特性时的功率值。发动机转速和汽车速度根据公式代入相关数据，得表5-610001200140016001800200022002300240025002600395440457462460455450443440435429406670808996
26、103105107108110档档23档档115汽车行驶时,所需要的发动机的功率是克制行驶阻力所消耗的功率,其值按下式计算: 5.8当汽车在平路上行驶的时候，简化为下式: 5.9表行驶阻力所消耗的功率与车速1020304050608090110115汽车功率平衡图做出发动机能够发出的功率与车速之间的关系曲线,并作汽车在平路上等速行驶时所需发动机的功率的曲线,即得到汽车的功率平衡图,利用该图分析汽车的动力性,上述两条曲线的交点所对应的车速就是汽车的最高车速。图5.4 汽车的功率平衡图第6章汽车燃油经济性计算在总体设计时，通常是计算汽车稳定行驶时的燃油经济性，计算公式如下:： 6.1式中： ：汽车
27、稳定行驶时所需发动机的功率，kw； ：汽车等速百公里燃油消耗量，L/100km；：燃油消耗率，：燃油重度N/L，柴油为7.948.16，这里取。查速度特性图(6.1)并计算燃油经济性计算结果见表(6.1)。图汽车发动机的速度特性曲线燃油经济性计算结果nr/min86710831300151717331950216723832600Va(km/h)405060708090100110115Pe(kw)9.3 13.2 18.3 24.6 32.4 42.0 53.6 67.3 75.0 Ge(g/(kw*h)215214206203201202207209215Q(L/100km6.11 6.9
28、3 7.68 8.74 9.99 11.56 13.59 15.67 17.19 根据数据做出曲线如图。第7章汽车不翻倒条件计算汽车满载不纵向翻到条件汽车不纵向翻到的条件计算： 7.1带入相关数据有满足要求。7,2汽车满载不横向翻到条件汽车不横向翻倒的条件计算： 7.2代入相关的数据有:满足要求汽车最小转弯半径汽车的最小转弯半径的计算公式是式中:为汽车前内轮的最大转角,这里取最大值45度代入相关数据，计算得：满足要求。总 结通过历时三周的课程设计，在这次课程设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入的了解，而且要不断地更正以前的错误思维，一切问题都必须靠自己一点一滴的解决，并且在解决过程中也发现自己有很大的提升。本次课设使我学会了EXCEL、AutoCAD、Word等一些软件，虽然以前也会一些，但这次使我学到了更多东西，本次课设也让我对汽车的总体设计有了一个全新的认识。所以我认为这次的课程设计意义很深，和其他同学的共同学习配合努力的过程也很愉快，另外还要感谢教师的耐心辅导。参考文献1、2、3、4、5、 成大先主编.机械设计手册.第三版6、 汽车工程手册7、 陈家瑞主编.汽车构造.下册人民交通8、42 / 42
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