汽车行业平头汽车说明书.docx
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汽车行业平头汽车说明书
（汽车行业）平头汽车说明书
沈阳航空工业学院
课程设计
（说明书）
题目汽车设计课程设计
班级B742141
学号B742141-03
学生姓名白冶墨
指导教师程勉宏
2011年1月14日
目录I
摘要III
第1章、汽车形式的选择1
1.1汽车质量参数的确定1
1.1.1汽车载客量和装载质量1
1.1.2质量系数ηmo1
1.1.3整车整备质量mo1
1.1.4汽车总质量ma1
1.2汽车轮胎的选择2
1.3驱动形式的选择2
1.4轴数的选择3
1.5货车布置形式3
第2章.汽车发动机的选择4
2.1发动机最大功率4
2.2选择发动机4
第3章、汽车主要参数选择7
3.1汽车主要尺寸的确定7
3.1.1外廓尺寸7
3.1.2轴距L7
3.1.3前轮距B1和后轮距B27
3.1.4前悬LF和后悬LR8
3.1.5货车车头长度8
3.1.6货车车箱尺寸8
3.2轴荷分配及质心位置的计算8
第4章.传动比的计算和选13
4.1驱动桥主减速器传动比的选择13
4.2变速器传动比的选择14
4.2.1变速器头档传动比的选择14
4.2.2变速器的选择14
第5章.动力性能计算15
5.1驱动平衡计算15
5.1.1驱动力计算15
5.1.2行驶阻力计算15
5.1.3力的平衡方程17
5.2动力特性计算17
5.2.1动力因数D的计算17
5.2.2行驶阻力与速度关系17
5.2.3动力特性图19
5.2.4加速度倒数曲线19
5.2.5汽车最大爬坡度计算21
5.3功率平衡计算22
5.3.1汽车行驶时，发动机能够发出的功率22
5.3.2汽车行驶时，所需发动机功率22
5.3.3驱动平衡图23
第6章.汽车燃油经济性计算25
第7章.汽车不翻到条件计算27
7.1汽车满载不纵向翻到的条件是27
7.2汽车满载不横向翻到的条件是27
7.3汽车最小转弯半径27
参考文献28
总结29
摘要
根据本次课程设计的任务，完成了任务书上所要求的某货车的总体设计。
本篇说明书说明了货车设计的总体过程，本次课程设计为载重量1.25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。
然后查资料确定了汽车的整体结构，包括车身，车厢，车头的选择。
细节有轮距，轴距的确定等。
在确定了发动机之后，计算了车的传动比，选择了变速器，计算了汽车的动力特性，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。
最后计算了汽车的稳定情况，保证了汽车可以安全的上路行使，完成了汽车的设计。
关键词：
动力性；功率平衡；燃油经济性；
第1章、汽车形式的选择
1.1汽车质量参数的确定
1.1.1汽车载客量和装载质量
汽车载客量：
2人
汽车的载重量：
me=1250kg
1.1.2质量系数ηmo
质量系数ηmo是指汽车载质量与整车整备质量的比值：
ηmo=me/m0。
（1-1）
根据表1-1：
表1-1各类汽车的整备质量利用系数ηmo
取ηmo=1
1.1.3整车整备质量mo
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。
根据公式ηmo=me/m0可求mo=me/ηmo=1250kg/1=1250kg
1.1.4汽车总质量ma
汽车总质量ma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ma由整备质量mo、载质量me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
ma=mo+me+2×65kg=1250+1250+2×65=2630kg
表1-2质量参数：
载质量me（Kg）
质量系数ηm0
整车整备质量m0（Kg）
总质量（Kg）
1250
1
1250
2630
1.2汽车轮胎的选择
F=G/4=2630/4=657.5kg,其中为轮胎所承受重量；
根据GB9744一1997
表1-3轻型载重普通断面子午线轮胎
轮胎
规格
层数
断面宽
（mm）
外直径
标准
轮辋
允许使用轮辋
公路花纹
（mm）
越野花纹
（mm）
7.00R16LT
6，8，
10，12
200
775
785
5.50F
6.00F
1.3驱动形式的选择
汽车的驱动形式有很多种。
汽车的用途，总质量和对车辆通过性能的要求等，是影响选取驱动形式的主要因素。
增加驱动轮数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，整备质量和制造成本也随之增加，同时也使汽车的总体布置工作变困难。
所以商用车多采用结构简单、制造成本低的42驱动的形式。
所以本车采用42后单胎的驱动形式。
1.4轴数的选择
现代商用车有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。
汽车的总质量和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对汽车的轴数有很大的影响。
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,当汽车的总质量不超过32t时，一般采用三轴；当汽车的总质量超过32t时，一般采用四轴。
所以本车轴数定为两轴。
1.5货车布置形式
汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身的相互关系和布置而言。
汽车的使用性能取决于整车和各总成。
其布置的形式也对使用性能也有很重要的影响。
本车为平头货车，多采用发动机前置后桥驱动，以便于汽车的布置，更有利于汽车性能的发挥。
第2章.汽车发动机的选择
2.1发动机最大功率
（2-1）
式中：
——最大功率，kw；
——传动效率，取0.9；
——重力加速度，取9.8m/s2；
——滚动阻力系数，取0.016；
——空气阻力系数，取0.8；
——汽车正面迎风面积，，其中为前轮距，为汽车总高，m2，
=1.4×2=2.8m2；
——汽车总重，kg；
——汽车最高车速，km/h。
根据式（2-1）可得：
=kw
考虑汽车其它附件的消耗，可以在再此功率的基础上增加12％～18％即在109.61～115.18kw选择发动机
2.2选择发动机
现把选择的发动机的主要技术参数公布如下：
表2-1发动机主要参数：
图2-1CYOD32Ti型柴油机外形连接尺寸
图2-2万有特性曲线
第3章、汽车主要参数选择
3.1汽车主要尺寸的确定
3.1.1外廓尺寸
GB1589—1989汽车外廓尺寸限界规定如下：
货车总长不应超过12m；不包括后视镜，汽车宽不超过2.5m；空载、顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；根据课设要求，并参考同类车型，本车的外廓尺寸如下：
4920×1800×2000（mm×mm×mm）
3.1.2轴距L
轴距L对整车质量、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。
考虑本车设计要求和根据表3-1推荐，轴距L可选为2515mm。
表3-1各型汽车的轴距和轮距
3.1.3前轮距B1和后轮距B2
在选定前轮距B1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。
在确定后轮距B2时，应考虑车架两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的间隙。
考虑本次课设实际要求和根据《汽车设计》第四版表1-2提供的数据，前轮距B1=1400mm 后轮距B2=1400mm。
3.1.4前悬LF和后悬LR
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，应当在保证能布置个总成、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1.8～14.0t的货车后悬一般在1200～2200mm之间。
参考金杯领骐SY1022DEF3，并根据本车结构特点确定前悬LF：
1025mm后悬LR：
1380mm。
3.1.5货车车头长度
货车车头长度系指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。
参考金杯领骐SY1022DEF3轻卡，本车车头长1570mm
3.1.6货车车箱尺寸
参考金杯领骐SY1022DEF3轻卡,考虑本车设计要求，确定本车车箱尺寸：
3250mm×1700mm×380mm（长×宽×高）
3.2轴荷分配及质心位置的计算
质心确定如下表：
表3-2各部件质量和质心坐标：
部件
名称
质量（kg）
质心的坐标
空载
（x,y）（mm）
满载
（x,y）（mm）
人
130
（500，1200）
发动机附件
217.26
（0，800）
（0，800）
离合器级操纵机构
5
（100，600）
（100，60）
变速器
100
（400，550）
（400，550）
万向节传动
17
（1300，400）
（1300，400）
前轴及前轴制动器轮毂转向梯形
52
（0，387.5）
（0，387.5）
前悬架及减振器
18
（0，450）
（0，450）
后轴及后轴制动器
127
（2515，387.5）
（2515，387.5）
后悬架及减震器
58
（2515，450）
（2515，450）
车架及支架、托钩装置
80
（2600，780）
（2600，780）
驾驶室总成
95
（200，1400）
（200，1285）
车厢总成
125
（2600，1300）
（2600，1180）
转向器
11
（100，800）
（100，800）
手制动器及操纵机构
7
（120，1200）
（120，1200）
制动驱动机构
5
（1000，600）
（1000，600）
消声器及排气管
4
（1677，400）
（1677，400）
仪表及其固定零件
2
（500，800）
（500，800）
油箱及油管
10
（1500，800）
（1500，800）
蓄电池组
20
（1500，800）
（1500，800）
车轮及轮胎总成
192
（0，387.5）
（0，387.5）
货物
1250
（2600，1550）
其他
16
（1000，600）
∑
2630
.水平静止时的轴荷分配及质心位置计算
根据力矩平衡原理，按下列公式计算汽车各轴的负荷和汽车的质心位置：
g1l1+g2l2+g3l3+…=G2L
g1h1+g2h2+g3h3+…=Ghg
g1+g2+g3+…=G（3-1）
G1+G2=G
G1L=Gb
G2L=Ga
式中：
g1、g2、g3——各总成质量，kg；
l1、l2、l3——各总成质心到前轴距离，m；
G1——前轴负荷，kg；
G2——后轴负荷，kg；
L——汽车轴距，m；
a——汽车质心距前轴距离，m；
b——汽车质心距后轴距离，m；
hg———汽车质心高度，m。
根据表3-2所求数据和式（3-1）可求
空载：
G2=kg
G1=1250-509.61=740039kg
mm
mm
后轴荷分配：
=41％
前轴荷分配：
=59％
mm
满载：
1670.05kg
=2630-1670.05=959.95kg
前轴荷分配:
36.5％
后轴荷分配：
63.5％
mm
根据下表得知以上计算符合要求
表3-3各型汽车轴荷分配
b.水平路面上汽车慢在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式计算：
（3-2）
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，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为0.7～0.8。
令，
式中：
——行驶时前轴轴荷转移系数，0.8-0.9；
——行驶时后轴轴荷转移系数，1.1-1.2。
根据式（2-2）可得:
kg
kg
满足要求
c.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；
——制动时的后轴负荷，kg；
令，
式中：
——制动时前轴轴荷转移系数，1.4-1.6；
——制动时后轴轴荷转移系数，0.4-0.7。
根据式（2-3）可得：
kg
k
第4章.传动比的计算和选
4.1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：
——汽车最高车速，km/h；
——最高车速时发动机的转速，一般=（0.9～1.1），其中为发动机最大功率时对应的转速，r/min；
这里取为1，则=1×=1×3200=3200
——车轮半径，m。
根据式（4-1）可得：
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D0max
应满足下列关系：
（4-2）
式中：
Temax—最大转矩，N.m；
vae—最大转矩时车速。
Km/h；
在这里
于是
4.2变速器传动比的选择
4.2.1变速器头档传动比的选择
在确定变速器头档传动比时，需考虑驱动条件和附着条件。
为了满足驱动条件，其值应符合下式要求：
（4-3）
式中：
——汽车的最大爬坡度，初选为16.7o。
为了满足附着条件，其大小应符合下式规定：
（4-4）
式中：
——驱动车轮所承受的质量，kg；
——附着系数。
0.6-0.7之间，这里取=0.8。
4.2.2变速器的选择
根据2.75≤≤4.36，可选择变速器为：
表4-1选取的变速器参数
品牌
系列
型号
重量
1-4
传动比
倒档
中心距A
东风
DF58300
东风BQ08-00030
100Kg
1档：
4.263
2档：
2.609
3档：
1.514
4档：
1
4.711
100
mm
第5章.动力性能计算
5.1驱动平衡计算
5.1.1驱动力计算
汽车的驱动力按下式计算：
（5-1）
式中：
——驱动力，N；
——发动机转矩，Nm；
——车速，km/h。
5.1.2行驶阻力计算
汽车行驶时，需要克服的行驶阻力为：
=（5-2）
式中：
——道路的坡路，度，平路上时，其值为0o；
——行驶加速度，m/s2,等速行驶时，其值为0；
——回转质量换算系数，其值可按下式估算：
（5-3）
式中：
=0.03～0.05，取0.05；
～0.06，取0.05；
——变速器各档位时的传动比。
根据公式（5-1）及（5-2）可计算出各档位汽车行驶时，驱动力，车速，需要克服的行驶阻力，现列下表：
表5-1各档驱动力与速度关系
T
（N．m）
260
278
295
313
307
302
296
290
n
（r/min）
1200
1600
2000
2400
2800
3200
3400
3600
一档
F1
（N）
10027
10721
11377
12071
11839
11647
11415
11184
v1
（Km/h）
10.56
14.08
17.60
21.12
24.63
28.15
29.91
31.67
二档
F2
（N）
6137
6561
6963
7387
7246
7128
6986
6845
v2
（Km/h）
17.25
23.00
28.75
34.50
40.25
46.00
48.88
51.75
三档
F3
（N）
3561
3808
4040
4287
4205
4136
4054
3972
v3
（Km/h）
29.73
39.64
49.55
59.46
69.37
79.27
84.23
89.18
四档
F4
（N）
2352
2515
2669
2832
2777
2732
2678
2623
v4
（Km/h）
45.01
60.01
75.01
90.02
105.02
120.02
127.52
135.02
表5-2阻力与速度关系
Va
（Km/h）
15
35
55
75
95
105
120
135
F阻
（N）
436
542
733
1008
1368
1580
1937
2343
5.1.3力的平衡方程
（5-4）
根据表5-1和表5-2可绘出驱动力行驶阻力平衡图：
图（5-1）汽车驱动力——行驶阻力平衡图
5.2动力特性计算
5.2.1动力因数D的计算
汽车的动力因数按下式计算：
（5-5）
5.2.2行驶阻力与速度关系
0.0076+0.000056（5-6）
根据式（5-5）及表（5-6）得汽车各档行驶动力因数，现列下表：
表5-3各档速度与动力因素
T
（N．m）
260
278
295
313
307
302
296
290
n
（r/min）
1200
1600
2000
2400
2800
3200
3400
3600
一
档
va1
（Km/h）
10.56
14.08
17.60
21.12
24.63
28.15
29.91
31.67
D1
0.389
0.415
0.440
0.466
0.457
0.449
0.439
0.430
二
档
Va2
（Km/h）
17.25
23.00
28.75
34.50
40.25
46.00
48.88
51.75
D2
0.237
0.252
0.267
0.282
0.274
0.268
0.261
0.255
三
档
Va3
（Km/h）
29.73
39.64
49.55
59.46
69.37
79.27
84.23
89.18
D3
0.135
0.141
0.147
0.152
0.143
0.135
0.128
0.121
四
档
Va4
（Km/h）
45.01
60.01
75.01
90.02
105.02
120.02
127.52
135.02
D4
0.083
0.083
0.080
0.077
0.062
0.047
0.037
0.027
表5-4速度与滚动阻力系数的关系
va
（Km/h）
15
35
55
75
95
105
120
135
f
0.008
0.010
0.011
0.012
0.013
0.013
0.014
0.015
5.2.3动力特性图
利用表5-3和表5-4做出动力特性图：
图（5-2）动力特性图
5.2.4加速度倒数曲线
由汽车行驶方程得：
（设Fi=0）（5-6）
由公式（5-3）可得各档δ值：
表5-5各档回转质量换算系数
ig
4.263
2.609
1.514
1
δ
1.959
1.390
1.165
1.100
由此可得各档汽车行驶时各档加速度及加速度倒数，列表如下
表5-6各档速度与加速度倒数
一
档
D1
0.389
0.415
0.44
0.466
0.457
0.449
0.439
0.43
1/a
0.536
0.501
0.471
0.444
0.453
0.462
0.472
0.483
二
档
D2
0.237
0.252
0.267
0.282
0.274
0.268
0.261
0.255
1/a
0.642
0.601
0.565
0.533
0.550
0.563
0.579
0.594
三
档
D3
0.135
0.141
0.147
0.152
0.143
0.135
0.128
0.121
1/a
0.999
0.951
0.907
0.874
0.936
0.999
1.061
1.132
四
档
D4
0.083
0.083
0.08
0.077
0.062
0.047
0.037
0.027
1/a
1.675
1.675
1.754
1.840
2.440
3.621
5.345
10.204
由表5-4可绘出加速度倒数曲线；对加速度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。
从20Km/h加速到100Km/h的时间t=45.3*a/3.6=20.13s。
（a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
5.2.5汽车最大爬坡度计算
=
（5-7）
式中：
——汽车头档动力因数。
由式（5-7）可得：
==0.51
最大爬坡度为：
51%>30%
满足条件。
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就是发动机使用外特性的功率值。
见表（5-1）。
5.3.2汽车行驶时，所需发动机功率
汽车行驶时，所需发动机功率即为克服行驶阻力所需发动机功率，其值按下式计算：
（5-8）
当汽车在平路上等速行驶时，其值为
（5-9）
由公式（5-9）及表（5-3）得汽车在平路上等速行驶时所需发动机功率
现将数据统计为下表：
表5-7发动机各挡发出功率与速度关系
一
档
va1
（Km/h）
10.56
14.08
17.60
21.12
24.63
28.15
29.91
31.67
Pe1
（Kw）
43.5
51.8
60.1
68.4
76.7
85.0
93.3
101.5
二
档
va2
（Km/h）
17.25
23
28.75
34.5
40.25
46
48.88
51.75
Pe2
（Kw）
43.5
51.8
60.1
68
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