6127HWJS01设计计算书.docx
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6127HWJS01设计计算书
6127HWJS-01
陕汽牌SX6127HW型卧铺客车
设计计算书
编制:
校对:
审核:
标准:
批准:
陕西欧舒特汽车股份有限公司
二零零六年二月十三日
目录
1.计算目的----------------------1
2.满载轴荷分配------------------1
3.动力性计算--------------------3
4.最小转弯直径计算--------------7
5.通过性计算--------------------7
6.动力性计算结果----------------8
1.计算目的
本设计计算书是对SX6127HW型卧铺客车的静态参数，动力性及通过性的定量验证。
在理论上得到整车的性能参数，以便评价该车的先进性。
2.满载轴荷分配：
SX6127型大客车满载乘员47人，司机1人，
每人按65公斤计，即：
65×48＝3120kg
每位乘客按10公斤行李计，即：
47×10=470kg
按下列公式分别计算出汽车的最大总质量，前轴轴载质量，后桥轴载质量及质心位置。
其中:
M──汽车最大总质量
M1──前轴载荷质量
M2──后桥载荷质量
Mi──各总成质量
Xi──各总成质心X轴坐标值
hi──各总成质心离地高度
M1i──各总成相对应前轴质量
M2i──各总成相对应后桥质量
hg──汽车的质心高
L──汽车轴距
A──汽车质心距前轴距离
2.1各总成质量、重心坐标、前轴轴载质量、后桥轴载质量及重心位置见表1
表1
名称
质量（Kg）
重心坐标（mm）
前轴轴载质量（Kg）
后桥轴载质量（Kg）
质心离地高（mm）
底盘
5900
1423
1400
4500
584
前围
500
8570
714
-214
1920
后围
400
-3330
-222
622
1910
车身
4200
1682
1178
1593
1600
乘客座椅
1000
2600
483
517
1523
空调机组
400
2650
176
204
2600
卫生间
150
3010
75
75
950
冰箱
50
6710
56
44
1700
整车整备质量
12600
1838
3860
8740
1212
行李仓1
100
4600
77
23
800
行李仓2
60
-1450
-15
75
800
行李仓3
100
4600
77
23
800
行李仓4
60
-1450
-15
75
800
行李仓5
100
3200
53
47
800
行李仓6
50
2800
23
27
800
乘客
3055
2026
1032
2023
1887
其它
505
653
168
337
800
最大总质量
16630
1898
5260
11370
1312
前轴载荷占总载荷的百分比为5260÷16630=31.6％
后桥载荷占总载荷的百分比为11370÷16630=68.4％
前轴、后桥的载荷分配满足《客车通用技术条件》中前轴轴载质量不小于车辆总质量的25％,驱动桥的轴载质量不小于车辆总质量的50％的要求。
3.动力性计算:
3.1主要技术参数:
（发动机功率特性曲线见图1）
发动机MAND2866LOH24
最大功率230KW/2000rpm
最大扭矩280N.m/1000rpm～1400rpm
变速器ZFS6-85
变速器各挡速比见表2：
表2
挡位
1
2
3
4
5
6
R
速比
6.75
3.87
2.36
1.47
1.00
0.83
6.21
驱动桥主减速比4.11
轮胎11.00R20
厂定最大总质量（kg）16630
总长（mm）11950
总宽（mm）2490
总高（mm）3500
轴距（mm）6000
前轮距B1（mm）2037
后轮距B2（mm）1800
车轮滚动半径rr（mm）524
3.2汽车的功率平衡计算
Pe=（Pf+Pw+Pi+Pj）/ηT
式中:
Pf--克服滚动阻力所耗功率
Pw--克服空气阻力所耗功率
Pi--克服坡度阻力所耗功率
Pj--克服加速阻力所耗功率
ηT—传动系效率取0.86
3.2.1汽车的车速计算
其中:
Ne──发动机转速（r/min）
rr──轮胎滚动半径（m）
i0──主传动比4.11
ig──变速器各挡传动比.
3.2.2汽车的阻力功率（水平路面匀速行驶）
其中：
式中：
f───滚动阻力系数f=0.0076+0.000056Vaf
Ga------汽车总重（N）
CD───空气阻力系数取CD=0.65
A───汽车迎风面积（m2）
A=B*Ha=2.037*3.5=7.13（m2）
B-----前轮距（m）2.037
Ha----汽车高（m）3.5
Va----汽车速度（km/h）
ηT───传动系效率取ηT=0.86
3.2.3计算对应车速下的阻力功率P阻及各挡对应下发动机功率与车速的关系。
绘制功率平衡图（见图2）
3.3汽车的驱动力和行驶阻力计算
3.3.1驱动力计算
驱动力
其中：
Me———发动机扭矩（Nm）
3.3.2行驶阻力计算（水平路面，匀速行驶）
当汽车在水平路面匀速行驶时，行驶阻力只有滚动阻力Ff和空气阻力FwFf=Ga×f（N）
3.3.3作驱动力—行驶阻力平衡图（见图3）
3.4最高车速计算
0.377×Nemax×0.377×2000×0.524
Vmax=─────────=───────────
i0×ig64.11×0.83
=115.8（Km/h）
最高车速时的阻力功率为216Kw,小于额定功率230Kw.
所以最高车速是115.8（km/h）
3.5作汽车动力特性图
3.5.1动力因数计算
动力因数
3.5.2滚动阻力系数与对应车速下的关系见表3
表3对应车速的滚动阻力系数
Va（km/h）
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
f
.0087
.0093
.0098
.0104
.0110
.0115
.0121
.0126
.0132
.0137
3.5.3根据对应车速的动力因数及滚动阻力系数作出动力特性图（见图4）
3.6爬坡度计算
爬坡度
然后再根据tgα=i换算成坡度,
3.7加速性计算
3.7.1加速度计算
汽车在行驶中的加速度可按下式计算：
加速度
（m/s）
其中：
δ=1＋δ1·ig2＋δ2———旋转质量换算系数
按《汽车设计》推荐数据δ1=0.04～0.06,δ2=0.03～0.05
取δ1=0.05δ2=0.04
式中：
ig为变速箱各挡传动比，各挡位的δ值计算结果见表4表4
挡位
1
2
3
4
5
6
δ值
3.318
1.789
1.318
1.148
1.090
1.074
3.7.2加速时间计算
加速时间是指汽车由某一车速加速到另一较高车速所需时间，用积分法求得：
用加速度j的倒数1/j的计算结果作出加速度倒数的曲线图，（见图5）
根据加速度倒数曲线，用图样积分法求得汽车原地起步加速时间并
作出汽车加速时间图，（见图6）
3.8稳定性计算
3.8.1汽车的纵向行驶稳定性
汽车的纵向行驶稳定性即保证汽车上坡时不致纵向翻车，其条件为：
式中：
b——质心距后桥的距离
hg——汽车质心高
ψ——道路附着系数取0.7
表5
空载
满载
b（mm）
hg（mm）
b/hg
b（mm）
hg（mm）
b/hg
1838
1212
1.516
1898
1312
1.446
从表5计算结果可以看出其数值均大于0.7，所以满足行驶稳定性要求。
3.8.2横向稳定性计算
3.8.2.1静态侧翻角计算
则
式中：
B——前轮距取2037mm
静态侧翻角β，《客车通用技术条件》中规定应大于35°
表6
空载
满载
hg（mm）
B/2hg
β（°）
hg（mm）
B/2hg
β（°）
1212
0.8403
40.04
1312
0.7762
37.82
从表6可看出，空载或满载均能满足静态侧翻角度的要求。
3.8.2.2汽车在横坡上行驶时，应保证侧滑发生在侧翻之前，即：
取0.7
将空载或满载时B和hg值分别代入，可得表6中的结果。
计算结果表明，当汽车在良好的沥青路面上行驶仍能保证侧滑发生在侧翻之前，所以是稳定的。
4.最小转弯直径Dmin计算
最小转弯直径（以汽车前端最外侧一点来计算）
Dmin＝2[（L/tgθ。
+B'/2+B/2）2+（L+h）2]1/2
其中:
θ。
────内转向轮最大转角,取52°
L--------轴距（mm）6000
h-------前悬（mm）2590
Bi'-------前轮距（mm）2037
Bi────总宽（mm）2490
经计算,Dmin=22.1m.满足国家标准的要求
5.通过性计算
5.1纵向通过半径R1（见图7）
MN＝（r2-rr2）1/2=150
则：
R12=（R1-360）2+（（1/2）×6000-150）2
R1=11461.25（mm）
5.2横向通过半径R2：
由图7可知：
弓形弦长C＝1181，弦高h＝240
则：
（R2-h）2+（c/2）2=R222
R2=846.43（mm）
5.3轮胎负荷率：
11R22.5轮胎断面宽293±3％mm，外径1090±190mm，气压在800Kpa时单胎负荷能力为3350kg，双胎为3000kg。
由轴荷计算可知：
前轴5260kg
后桥11370kg
前胎负荷率M1=5260÷（2×3350）=78.5%
后胎负荷率M2=11370÷（4×3000）=94.7%
6.动力性计算结果：
6.1发动机技术参数（见表7）
表7
Ne（rpm）
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Me（N.M）
1280
1280
1280
1228
1156
1097
Pe（Kw）
134.6
160.4
190.4
208.5
221.2
230
6.2各挡动力参数计算结果：
1挡ig＝6.75Vmin＝7.12Vmax＝14.24
Ne
Va（Km/h）
Ft（N）
Fw（N）
Ff（N）
D
i（%）
1/j
Pw（KW）
1000
7.12
52452
11.11
1282.4
0.327
33.7
1.061
3.3
1200
8.54
52452
15.99
1295.2
0.327
33.7
1.061
4.0
1400
9.97
52452
21.77
1308.0
0.327
33.7
1.061
4.7
1600
11.39
50346
28.44
1320.8
0.313
32.1
1.107
5.5
1800
12.81
47379
35.99
1333.6
0.295
29.9
1.179
6.3
2000
14.24
44957
44.44
1346.4
0.280
28.3
1.245
7.1
2挡ig=3.87Vmin=12.42Vmax=24.84
Ne
Va（Km/h）
Ft（N）
Fw（N）
Ff（N）
D
i（%）
1/j
Pw（KW）
1000
12.42
30072
33.79
1330.0
0.187
18.2
1.019
6.0
1200
14.90
300.72
48.67
1352.3
0.187
18.2
1.020
7.5
1400
17.38
30072
66.24
1374.6
0.187
18.1
1.022
9.0
1600
19.87
28865
86.52
1396.9
0.179
17.3
1.068
10.6
1800
22.35
27164
109.50
1419.2
0.168
16.2
1.141
12.3
2000
24.84
25775
135.19
1441.5
0.159
15.3
1.209
14.1
3挡ig=2.36Vmin=20.36Vmax=40.73
Ne
Va（Km/h）
Ft（N）
Fw（N）
Ff（N）
D
i（%）
1/j
Pw（KW）
1000
20.36
18338
90.88
1401.3
0.113
10.6
1.279
10.09
1200
24.44
18338
130.87
1437.9
0.113
10.5
1.285
13.7
1400
28.51
18338
178.13
1474.5
0.113
10.5
1.292
16.9
1600
32.58
17602
232.67
1511.1
0.108
9.9
1.359
20.4`
1800
36.66
16565
294.47
1547.6
0.101
9.2
1.464
24.2
2000
40.73
15718
363.54
1584.2
0.095
8.6
1.565
28.4
4挡ig＝1.47Vmin＝32.69Vmax＝65.39
Ne
Va（Km/h）
Ft（N）
Fw（N）
Ff（N）
D
i（%）
1/j
Pw（KW）
1000
32.69
11422
234.25
1512.1
0.069
6.0
1.941
20.5
1200
39.23
11422
337.32
1570.8
0.069
5.9
1.974
26.9
1400
45.77
11422
459.14
1629.5
0.069
5.8
2.012
34.3
1600
52.31
10964
599.69
1688.2
0.064
5.4
2.164
42.9
1800
58.85
10318
758.98
1746.9
0.059
4.8
2.404
52.9
2000
65.39
9790
937.02
1805.6
0.055
4.4
2.665
64.4
5挡ig＝1Vmin＝48.06Vmax＝96.13
Ne
Va（Km/h）
Ft（N）
Fw（N）
Ff（N）
D
i（%）
1/j
Pw（KW）
1000
48.06
7770
506.20
1650.0
0.045
3.5
3.176
37.2
1200
57.68
7770
728.93
1736.3
0.045
3.3
3.361
51.0
1400
67.29
7770
992.16
1822.7
0.042
3.1
3.598
67.9
1600
76.90
7458
1295.8
1908.9
0.038
2.7
4.192
88.5
1800
86.52
7019
1640.1
1995.2
0.034
2.1
5.269
112.8
2000
96.13
6660
2024.8
2081.6
0.029
1.6
6.982
141.6
6挡ig＝0.83Vmin＝57.91Vmax＝115.81
Ne
Va（Km/h）
Ft（N）
Fw（N）
Ff（N）
D
i（%）
1/j
Pw（KW）
1000
57.91
6449
734.79
1738.4
0.035
2.5
4.418
51.4
1200
69.49
6449
1058.1
1842.4
0.033
2.2
4.950
72.3
1400
81.07
6449
1440.2
1946.4
0.031
1.9
5.736
98.5
1600
92.65
6190
1881.1
2050.4
0.027
1.4
7.777
130.7
1800
104.24
5825
2380.7
2154.4
0.021
0.8
13.612
169.6
2000
115.81
5528
2939.2
2258.4
0.016
0.2
53.156
216.0
6.3汽车加速性计算结果：
直接挡加速时间（V＝40～75km/h）T＝24.71s
连续换挡加速时间（V＝0～60km/h）T＝26.3s
7、参考资料
《汽车理论》清华大学余志生主编
《汽车设计》吉林工大汽车教研室编
图1
图2
图3
图4
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