毕业设计大型豪华旅游客车底盘总布置设计说明书.docx

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毕业设计大型豪华旅游客车底盘总布置设计说明书

毕业设计（论文）

大型豪华旅游客车底盘总体设计

摘要

汽车底盘是汽车的重要组成部分之一,底盘的作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。

客车制造的核心技术在于底盘技术。

所以客车底盘设计和制造水平的不断提高是客车技术赖以发展进步的基础。

本文是一篇关于旅游客车底盘的设计说明书，主要介绍了客车底盘的总布置和一些客车的性能参数。

底盘总布置主要包括发动机、离合器、变速器等。

性能参数主要包括动力性，燃油经济性等。

不同用途、不同使用条件的客车对其底盘的要求也不尽相同。

旅游客车主要向高舒适性，低噪声，低振动，高安全性方向发展。

关键词：

旅游客车,底盘总布置,动力性，燃油经济性

THELAYOUTDESIGNOF

LARGELUXURYTOURISTBUSCHASSIS

ABSTRACT

Motorvehiclechassisisanimportantpartofthebus,itcansupportandinstallatetheengineanditscomponents,formattheoverallshapeofthecarandaccepttheengine’sdrivingforce,makethevehiclesafty.ThecoretechnologyofPassengerVehicleManufacturingischassistechnology.Therefore,thedesignandmanufacturelevelofbuschassisisthebasisofbustechnology,itwilldevelopandprogresswhenthechassistechnologycontinuouslyraise.

Thispassageisadescriptionofthetouristbuschassisdesign,mainlyonthebuschassislayoutandthetotalnumberofbusperformanceparameters.Chassislayoutincludingtheengine,clutch,transmission,andsoon.Performanceparametersincludingpower,fueleconomy,andsoon.Thebuschassisrequirementsvaryfromdifferentusesanddifferentconditions.Thehighcomfort,lownoise,lowvibration,highsecurityisthetouristbus’smaindevelopmentdirection.

KEYWORDS:

Touristbus,Thegenerallayoutofchassis,drivability,Fueleconomy

目　录

前　言

国内客车底盘总布置的发展及现状

客车制造的核心技术在于底盘技术。

从20世纪60年代起，中国客车底盘制造业随着中国客车工业的发展从无到有，走过了一段艰难曲折的发展历程。

20世纪60年代到80年代期间，中国客车制造基本是直接采用载货车底盘改装而成。

其中大型客车基本上采用黄河牌载货车底盘，中型客车主要采用解放、东风载货车底盘，轻型客车采用跃进载货车、北京吉普的底盘。

自20世纪90年代以来，我国客车企业加强了与国外客车制造企业在资金和技术方面的合作，引进了一批客车底盘系列产品和制造技术。

国外著名的客车及客车底盘制造公司，如德国的凯斯鲍尔、奔驰、曼；法国的雷诺；意大利的依维柯；瑞典的沃尔沃和日本的日产柴先后与我国签定了合作、合资和技术引进协议。

同时国内一些客车制造企业也尝试开发拥有自主知识产权的旅游客车底盘，目前，除了部分技术含量较高的大型客车底盘外，国内生产的客车专用底盘在品种、数量、质量、技术水平等方面已基本满足市场需求。

通过产品的技术引进，并经过自身的消化吸收，促使我国客车及底盘产品更新换代速度加快，并使客车底盘的总体制造水平有了较大提高。

随着客车底盘技术的发展和人们对客车乘坐舒适性的要求的不断提高，客车底盘在动力性方面越来越多地采用大功率、大转矩发动机。

同时由于旅游客车为了保证空调系统始终处于良好的运行状态，也对发动机的低转速和大转矩提出了更高要求。

在汽车电子技术发展的同时，底盘上使用该技术将更进一步深入，高性能传感器、中控系统将广泛应用。

为了提高客车的各方面性能，底盘的智能化也将得到进一步研究和实际应用。

设计的任务

优化大型旅游客车的底盘总布置，提高品质、性能和经济性。

给驾驶员带来可靠的操纵性、安全性，给乘客带来乘坐的舒适性。

随着我国国民经济的迅速发展，人民的生活水平有了极大提高，消费者已不光满足于物质上的消费，而是更加注重精神上的消费，注重享受，这旅游出行的消费又占了一个重要的部分。

加上现如今交通的便利更是为这提供了有利的保障。

在我国的国情中，性价比合适的旅游客车成为旅游客车市场的新宠，中短途旅游是最大的群体。

这无疑增加了旅游客车的使用量，通过对底盘总布置的改进和创新，节约整车的生产成本，推动客车行业的整体发展，促进我国旅游业的兴旺，为国民经济作出贡献。

设计原则

1.面向市场,以用户的原始要求为依据。

2.符合国家有关标准和法规；贯彻“三化”要求。

3.充分考虑可靠性。

大客车对安全性的要求很高且不易维修，大客车底盘的可靠性对客车来说非常重要。

该底盘在总成选用，零件设计，和结果处理等方面都必须保证可靠性要求。

4.尽可能地采用通用件。

大客车是多品种，小批量的产品，专用件太多，特别是专用铸造件，势必增加生产成本和生产周期。

过多的采用拼焊件，对质量，可靠性，加工误差等方面的控制带来困难。

5.突出价格优势。

6.总成和零部件的选用不受车型限制。

设计目标

通过对底盘总布置的设计，合理选用各总成，合理装配，使底盘各总成更加合理高效可靠的工作，减少簧载质量，提高整车的动力性、经济性和舒适性等综合性能。

最高车速在110km/h，最大爬坡度40%，油耗少的代表性大型旅游客车。

第1章汽车的总体设计

1.1汽车形式的选择

不同形式的汽车，主要体现在轴数、驱动形式以及布置形式上有区别。

1.1.1轴数

汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。

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及汽车的结构。

随着设计汽车的乘员数增多或装载质量的增加，汽车的整备质量和总质量也增大。

在汽车轴数不变的情况下，汽车总质量增加以后，使公路承受的负荷增加。

当这种负荷超过了公路设计的承载能力以后，公路会被破坏，使用寿命也将缩短。

为了保护公路，有关部门制定了道路法规，对汽车的轴载质量加以限制。

当所设计的汽车总质量增加到轴荷不符合道路法规的限定值时，设计师可选择增加汽车轴数来解决。

汽车轴数增加以后，不仅轴，而且车轮，制动器，悬架等均响应增多，使汽车结果变得复杂，整备质量以及制造成本增加。

若转向轴数不变，汽车最小转弯半径又增大，后轴轮胎的磨损速度也加快，所以增加汽车轴数是不得已的选择。

因为双轴汽车结构简单、制造成本低，故总质量小于19t的公路运输车辆广泛采用这种方案。

总质量在19～26t的公路运输车采用三轴形式，总质量更大的汽车用四轴和四轴以上的形式。

参考同类车型及道路法规，本车型选用两轴形式。

1.1.2驱动形式

汽车驱动形式有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等，其中前一位数字表示汽车车轮总数，后一位数字表示驱动轮数。

采用4×2驱动形式的汽车结构简单、制造成本低，多用于轿车和总质量小些的公路用车辆上。

总质量在19～26t的公路用汽车，采用6×2或6×4的驱动形式。

参考同类车型及相关资料，本车型选用4×2的驱动形式。

1.1.3布置形式

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。

汽车的使用性能除取决于整车和各总成的有关参数以外，汽车的布置形式对使用性能也有重要影响。

根据发动机的位置不同，大客车有下列布置形式：

发动机前置后桥驱动，发动机中置后桥驱动，发动机后置后桥驱动，具体如图2.1。

图1-1客车布置形式

发动机前置时，可布置在轴距外或布置在前轴上方。

发动机后置时，可以纵置或横置在汽车后部。

1.发动机前置后驱动

大客车采用发动机前置后桥驱动布置方案的优点是：

动力总成操纵机构结构简单；散热器位于汽车前部，冷却效果好；冬季在散热器罩前部蒙以保护棉被，能改善发动机的保温条件；发动机出现故障时驾驶员容易发现；这种布置形式的客车底盘可与货车底盘通用，通用件多，有利于配件供应和维修工作。

此方案的主要缺点有：

发动机凸起在地板表面上部，因而车厢面积利用不好，并且布置座椅时会受到发动机的限制；由于传动轴从地板下面通过，致使地板平面离地面较高，乘客上、下车不方便；传动轴长度长，容易产生共振；发动机的噪声、气味和热量易于传人车厢内；隔绝发动机振动困难，影响乘坐舒适性；检查发动机故障必须在驾驶室内进行，降低了检修工作的舒适性；如果乘客门布置在轴距内，使车身刚度削弱；若采用前开门布置，虽然可以改善车身刚度，但会使前悬加长，同时可能使前轴超载。

2.发动机后置后桥驱动

这种布置方案的主要优点是：

能较好地隔绝发动机的噪声、气味、热量；检修发动机方便；轴荷分配合理；同时由于后桥簧上质量与簧下质量之比增大，能改善车厢后部的乘坐舒适性；当发动机横置时，车厢面积利用较好，并且布置座椅受发动机影响较少；作为城市间客车使用时，能够在地板下部和客车全宽范围内设立体积很大的行李箱。

作为市内用客车不需要行李箱，则可以降低地板高度；传动轴长度短。

此方案的主要缺点是：

发动机的冷却条件不好，必须采用冷却效果强的散热器；动力总成操纵机构复杂；驾驶员不容易发现发动机故障。

3.发动机中置后桥驱动

此方案的主要优点是：

轴荷分配合理；传动轴的长度短；车厢内面积利用最好，并且座椅布置不会受发动机的限制；乘客车门能布置在前轴之前等。

此方案存在的缺点是：

发动机需专门设计，其冷却和防尘较困难，操纵机构复杂，维修不便，地板高度不以降低。

发动机前置后桥驱动的大客车，常在货车底盘基础上改装而成；发动机后置后桥驱动大客车优点明显。

目前，这两种布置形式的大客车得到广泛应用。

综合比较且参考同类车型，选用发动机后置后桥驱动，且发动机纵置。

1.2汽车主要参数的选择

汽车的主要参数包括尺寸参数，质量参数，和汽车性能参数。

1.2.1汽车主要尺寸的确定

汽车的主要尺寸有轴距、轮距、前悬和后悬、外廓尺寸等。

1.轴距L

轴距L对整备质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等都有影响。

当轴距短时，上述各指标减小。

此外，轴距还对轴荷分配有影响。

轴距过短会使车厢（箱）长度不足或后悬过长；上坡或制动时轴荷转移过大，汽车制动性和操纵稳定性变坏；车身纵向角振动增大，对平顺性不利；万向节传动轴的夹角增大。

原则上轿车的级别越高，装载量或载客量多的货车或客车轴距取得长。

对机动性要求高的汽车轴距宜取短些。

为满足市场需要，工厂在标准轴距货车基础上，生产出短轴距和长铀距的变型车。

汽车的轴距可参考表2.1提供的数据选定。

表1-1汽车轴距轮距参考表

车型

类别

轴距L／mm

轮距B／mm

矿用自卸车

总质量ma／t

<60

>60

3200--4200

3900--4800

2000--4000

大客车

城市大客车（单车）

长途大客车（单车）

4500--5000

5000--6500

1740--2050

轿车

微型级

普通级

中级

中、高级

高级

2000--2200

2100--2540

2500--2860

2850--3400

2900--3900

1100--1380

1150--1500

1300--1500

1400--1580

1560--1620

4X2货车

微型

轻型

中型

重型

1700--2900

2300--3600

3600--5500

4500~5600

1150--1350

1300--1650

1700--2000

1840～2000

参考同类车型及表1.1，本车轴距取为：

L=5800（mm）

2.前轮距

和后轮距

轮距为同一车桥左右轮胎胎面中心线间的距离。

轮距B对汽车的总宽、总质量、横向稳定性和机动性能都有较大的影响。

轮距越大则悬架的角刚度越大，汽车的横向稳定性越好，车厢内的横向空间也越大。

但轮距不宜过大，否则会使汽车的总宽和总质量过大。

轮距必须与总宽相适应。

参考表2.1提供的数据和同类车型参数，选择：

=2020；

=1847

3.前悬

和后悬

前悬和后悬的尺寸是由总布置最后确定的。

前悬处要布置弹簧前支架、车身前部、驾驶室的前支点、保险杠、转向器等，要有足够的纵向布置空间。

因本设计采用的是发动机后置后桥驱动，所以前悬不宜过长，初步确定前悬

=2200mm。

后悬处要布置发动机、离合器、变速箱等，其尺寸主要与轴距及轴荷分配有关，但也不宜过长，以免使离去角过小而引起上下坡时刮地，同时转弯也不灵活。

客车的后悬一般不大于3500mm，所以选择后悬

=3210mm。

综上所述，前后悬尺寸取为：

/

=2200/3210

4.外廓尺寸

汽车的外廓尺寸包括总长、总宽、总高。

它们根据汽车的类型、用途、承载量、道路条件、结构选型与布置及有关标准、法规限制等因素来确定。

在满足使用要求的前提下应该力求减小汽车的外廓尺寸，以减小汽车质量，降低制造成本，提高汽车的动力性、经济性和机动性。

GBl589—89对汽车外廓尺寸界限作了规定，,尺寸限制为：

货车、越野车、整体式客车总长不应超过12m，铰接式大客车总长不超过18m，牵引车带半挂车的总长不超过16m，汽车拖带挂车的总长不超过20m；不包括后视镜，汽车总宽不超过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出最大宽度处250mm；顶窗、换气装置开启时不得超出车高300mm。

据此，参考同类车型，长/宽/高选为11468/2494/3470（mm）。

1.2.2汽车质量参数的确定

1.整车整备质量

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，但没有装货和载人时的整车质量。

整车整备质量对汽车的成本和使用经济性均有影响。

目前，尽可能减少整车整备质量的目的是通过减轻整备质量增加装载量或载客量；抵消因满足安全标准、排气净化标准和噪声标准所带来的整备质量的增加，节约燃料。

减少整车整备质量的措施主要有：

采用强度足够的轻质材料，新设计的车型应使其结构更合理。

减少整车整备质量，是从事汽车设计工作中必须遵守的一项重要原则。

整车整备质量在设计阶段需估算确定。

在日常工作中，收集大量同类型汽车各总成、部件和整车的有关质量数据，结合新车设计的结构特点、工艺水平等初步估算出各总成、部件的质量，再累计构成整车整备质量。

参考同类车型，选择整车整备质量为：

=10800Kg

2.汽车总质量

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。

乘用车和商用客车的总质量

由整车整备质量

，乘员和驾驶员质量以及乘员的行李质量三部分构成。

其中乘员和驾驶员每人质量按65Kg计，于是：

=

+65n+αn（1-1）

式中，n为包括驾驶员在内的载客数；

α为行李系数，取α=15。

由此可估算出汽车总质量为：

=15500Kg

3.轴荷分配

汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直载荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。

轴荷分配对轮胎寿命和汽车的使用性能有影响。

从轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的载荷应相差不大；为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的载荷，而从动轴载荷可以适当减少；为了保证汽车有良好的操纵稳定性，转向轴的载荷不应过小。

对于后轮装单胎的双轴汽车，要求其满载时的前后轴荷分配均为50%，而对后轮为双胎的双轴汽车，其前后轴荷大致按前轴1/3，后轴2/3的比例分配。

当然，实际设计中由于许多因素的影响，上述要求只能近似满足，故本设计中的轴荷分配为前轴5500kg，后轴10000kg。

1.2.3汽车性能参数的确定

图1-2各类汽车的动力性能参数的取值范围

1.动力性能因数

（1）.直接挡最大动力系数D0max

直接挡最大动力系数D0max标志着汽车用直接挡行驶时克服道路阻力的能力和加速能力。

因此，D0max是评价汽车动力性能的重要指标。

D0max的选择主要是根据对汽车加速性与燃油经济性的要求，以及汽车的类型、用途和道路条件而异。

加速性要求高，则D0max值较大，而为了节省燃料，则值D0max较小。

大客车的D0max值随总质量的增加而下降，取值一般在0.05-0.08之间，豪华型客车应比普通型客车的D0max值要大一些。

参考同类同级客车，初步选定D0max=0.08.

（2）.第1挡最大动力因数V1max

1挡最大动力因数V1max直接影响汽车的最大爬坡能力和通过困难道路的能力以及起步并连续换挡时的加速能力。

它与汽车总质量的关系不明显，而主要根据所要求的最大爬坡度和附着条件来选择。

对于公路用车，V1max多在0.30-0.38之间，参考同类同级客车，初选定V1max=0.35。

（3）.最高车速Vamax

Vamax是指水平良好路面上满载行驶时所能达到的最高车速。

随着道路条件的改善，汽车特别是中、高级轿车的最高车速有逐渐提高的趋势。

轿车的最高车速Vamax大于货车、客车的最高车速。

级别高的轿车的最高车速Vamax要大于级别低些轿车的最高车速。

微型、轻型货车最高车速大于中型、重型货车的最高车速，重型货车最高车速较低。

考虑到豪华旅游客车的特殊用途：

要求能满足游客观光游玩，不要求有较高的车速，而又能保证在高速公路上行驶时，速度不致太慢。

参考同类车型，可取最高车速为：

Vamax=110Km/h

（4）.汽车的比功率和比转矩

比功率是汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比。

它可以综合反映汽车的动力性。

轿车的比功率大于货车和客车，货车的比功率随总质量的增加而减小。

为保证路上行驶车辆的动力性不低于一定的水平，防止某些性能差的车辆阻碍交通，应对车辆的最小比功率做出规定。

我国GB7258一1997《机动车运行安全技术条件》规定：

农用运输车与运输用拖拉机的比功率不小于4.0kW/t，其它机动车不小于4.8kW/t。

比转矩是汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比。

它能反映汽车的牵引能力。

（5）.加速时间t

汽车由起步并换挡加速到一定车速Va的时间，称为“0-Va”的换挡时间。

而在直接挡下由车速为20km/h加速到某一车速Va（km/h）的时间，称为“20-Va”的直接挡加速时间，它们均为衡量汽车加速性能和动力性能的重要指标。

国外也有用起步换挡加速行驶到某一距离所花费的时间来衡量汽车的加速性能。

国标GB/T12543—90给出了汽车加速性能试验方法。

2.燃油经济性参数

汽车的燃油经济性用汽车在水平的水泥或沥青路面上，以经济车速或多工况满载行驶百公里的燃油消耗量（L／100km）来评价。

该值越小燃油经济性越好。

3.汽车的最小转弯半径Rmin

汽车的最小转弯半径是评价汽车机动性的主要参数。

是指转向盘转至极限位置时由转向中心和前外轮接地中心所决定的轨迹圆的半径。

它反映了汽车通过小曲率半径弯曲道路和在狭窄路面、场地上调头的能力。

它主要根据汽车的用途、道路条件和结构特点选取的。

下表示出各类汽车的最小转弯半径的统计范围。

故本设计中最小转弯半径选为9m。

4.通过性的几何参数

在总体设计中要确定的通过性几何参数有：

最小离地间隙

，接近角γ1，离去角γ2，纵向通过半径ρ1等。

各类汽车的通过性参数视车型和用途而异，其范围可参考表1-2。

表1-2汽车通过性的几何参数

汽车类型

hmin／mm

γ1／（°）

γ2／（°）

ρ1／m

轿车

微型、普通级

中级、中高级、高级

120-180130-200

20-30

15-23

3-5

5-8

客车

轻型

中型、大型

180-220

240-290

12-40

8-20

9-20

--

5-9

货车

轻型

中型、重型

180-220220-300

25-60

25-45

2-4

4-7

矿用自卸汽车

＞320

越野汽车

60-370

36-60

35-48

1.9-3.6

参考同类车型及上述规则，可选取：

hmin（前/后）=290/262，

/

=14°/9°。

4.汽车的操纵稳定性参数

汽车的操纵稳定性的评价指标较多，其中与底盘总体布置关系密切且应在设计中予以控制的参数有：

（1）.转向特性参数

当汽车转变或受侧向风力作用时，由于轮胎的侧偏使前后轴产生相应的侧偏角δ1，δ2。

其角度差为正、负、零时使汽车分别获得不足转向、过度转向和中性转向等特性。

为了保证良好的纵向操纵性，希望得到不足转向特性，通常用汽车以0.4g的向心加速度作等速圆周行驶时，前后轴的侧偏角之差（δ1—δ2）作为评价转向特性的参数，希望它也是一个较小的正角度值。

（2）.车身侧倾角

在汽车以0.4g的向心加速度作等速圆周行驶时，其车身侧倾角在30以内较好，最大不允许超过70。

（3）.制动点头角

汽车以0.4g的减速度制动时的车身点头角不应大于1.50，否则将影响乘坐舒适性。

国标GB6323—86给出了汽车操纵稳定性的试验方法。

5.汽车的行驶平顺性参数

汽车的行驶平顺性通常以车身的垂向振动参数来评价。

如车身的垂向振动加速度、自由振动固有频率、振幅以及人车振动系统的响应特性等。

在设计时，通常应给出前后悬架的偏频角或静挠度、动挠度以及车身振动加速度等参数值作为设计要求。

前后悬架的偏频角n1与n2应接近且使n2略高于n1，以免发生较大的车身纵向角振动。

下表为各类汽车的偏频值和动、静挠度值的一般范围，对于舒适性要求高的汽车的偏频值取低限。

对于前、后悬架的静挠度值和的匹配，推荐取fc2=（0.8—0.9）fc1。

6.汽车的制动性参数

常以制动距离、制动减速度和制动踏板力作为汽车制动性能的主要设计指标和评价参数。

制动距离是指在良好的试验跑道上和规定的车速下，紧急制动时从踩制动踏板起到完全停车的距离。

我国通常以车速为30km/h和50km/h时的最小制动距离来评比不同车型的制动效能。

常以制动距离s1、制动减速度jmax和制动踏板力作为汽车制动性能的主要设计指标和评价参数。

本设计以30km/h车速下的最小制动距离s1作为设计制动性能的指标。

由于对制动性能的分析要通过汽车的路面试验才能进行，因此对制动性的计算分析在这里不做具体说明。

与同车型类似，暂时取s1≤10m。

第2章底盘各总成的选型

对于大客车底盘，习惯地将发动机，离合器，变速器，前轴，后桥和转向器称为六大总成。

在这六个总成中，前轴和转向器相对独立，发动机，离合器，变速器和后桥等四个总成相互关系较为密切，不仅要考虑其