汽车设计平头货车.docx
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汽车设计平头货车
1,
2载货汽车主要技术参数的确定
汽车质量参数的确定
汽车载客量和装载质量
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％表示。
me=2000kg<>
汽车整车整备质量预估
1.质量系数叽。
选取
质量系数n吨是指汽车装载质量与整车整备质量的比值：
=me'mo（1-1）
根据表1_1：
表1-1各类汽车的整备质量系数
汽车类型
0%
备注
裁货氏车
轻却中型
垂型
0.8-]<1
〜J.35
L3-1.7
榮掃车为Q.8〜J.0
旷用日卸车
装戟豈...
me>45t
1.1-L5
1.3-L7
对于轻型载货汽车，质量系数为，取n^=o
2.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。
mo=me/Hmo=2000/=2000kg
汽车总质量叫的确定
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。
商用货车的总质量叫由整备质量叫、载质量叫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=m.+m（.+2X65kg=2000+2000+2X65=4130kg
表1-2质量参数:
载质量IJL（Kg）
质量系数叽。
整车整备质量mo（Kg）
总质量（Kg）
2000
2000
4130
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4X2驱动的形式。
所以本车采用4X2后双胎的驱动形式。
汽车主要尺寸的确定
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的条件下应尽量减小外廓尺寸。
参考同类车型，取外廓尺寸：
5046X1960X2011mm（长X宽X高）。
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
4X2
货车
总质量叫（t）
轴距（mm）
轮距（mm）
2300-3600
1300-1650
选取L二2800mm。
汽车前轮距B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B】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。
禺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B产1650mm,后轮距B2=1597mni0
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〜的货车后悬一般在1200〜2200mm之间。
参考同类车型，取LP=891mm,LR=1355mm0
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1400-1500mm之间，参考同类车型，车头长度取1472mm。
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：
3373mmXI950mmX370mm。
2载货汽车主要部件的选择
发动机的选择
发动机型式的选择
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。
发动机的最大功率pemax
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髙车速叫max计算，如下：
式中：
Pem,x最大功率,kw
riT传动系效率，对于单级减速器，取
g重力加速度，m/s2
f滚动阻力系数，取
CD空气阻力系数，取
A汽车的正面迎风面积，本车
A=*=nr
汽车总质量，本车为4130kg
vnmax汽车最高车速，本车为105km/h
带入相关数据，可得:
（4130x10x0.02x105+0.8x3.419x1053）
360076140
于是，发动机的外特性功率为:
即在〜之间选择发动机。
选取朝阳柴油机厂的CY4105Q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所示。
表2T发动机主要技术参数
CY4105Q型主要技术參数
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：
燃烧室形式：
直喷四角型燃烧室
压缩比：
:
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：
全负荷最低燃油消耗率:
最高空载转速：
3300
W700
怠速稳定转速：
机油消耗率：
工作顺序：
1-3-4-2
噪声限制：
117
烟■度：
W
排放标准：
达欧洲I号标准
整机净质量：
330
外形参考尺寸：
921X651X751
Meo（N・）
280
260
发动机最大转矩〈max及其相应转速灯的选择
当发动机最大功率匕“X和相应的转速®确定后，则发动机最大转矩匚心和相应转速衍
可随之确定，其值由下式计算：
9550心疵
式中：
a：
转矩适应性系数，一般〜，取;
Tp：
最大功率时的转矩,N•m
Pem^:
最大功率,kwnp:
最大功率时转速,r/min
而np/f1T=»则有：
Temax:
最大转矩,N•m
•m<265N•m
满足所选发动机的最大转矩及相应转速要求。
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。
本次课程设计后轮采用双胎。
单胎承载量为=X4130/6=
根据GB9744-1997,此车选用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
靜半径
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
6,8,10,
12,14
215mm
1
•
805mm
815mm
375mm
170mm
350kPa
825mm
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2800mm）：
4614mmX860mmX180mm
前要断面尺寸：
180mmX69mmX3mm
重量：
满载负荷：
30kN
油箱
参考同类车型，选取08AL型，镀铅板，筒式，滚焊，70L,402mmX282mmX680mm
离合器
双片干式盘形磨擦离合器
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
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：
+&2厶+=G2L
g}h}+g2h2+=Ghg
g]+g?
+=G
G,+G,=GG、L=GbG、L=Ga
厶、‘2、……各个总成质心到前轴的距离，m
儿、他、……各个总成质心到地面的距离，m
9、G2……后轴负荷，m
L汽车轴距
4汽车质心到前轴的距离，H1
b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3-1载货汽车轴荷分配
车型
满载（%）
空载（%）
前轴
后轴
前轴
后轴
）
4X2后轮双胎，平头式
30〜35
65〜70
48〜54
46〜52
x：
各部件质心到前轮中心线的距离（单位：
mm）
y：
各部件质心到地面线的距离（单位：
mm）
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）
1
（860,450）
变速器及离合器売
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）
后悬及减宸器
110
（2800,470）
（2800,370）
前悬及减宸器
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
（200,450）
（200,350）
车后轮及轮胎总成
185
（2800.375）
（2800,375）
车架及支架、拖钩装置
215
2200.530
（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
100
（400,1000）
（400,900）
宿泥板等
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：
g2
2667520
_-952kg
2800
H7O65O“久
2000
G]=2000-G2=1047kg
fG\L1047x2800
b=—^―==1466m〃？
G2000
G’L952x2800—
a===1466〃〃”
G2000
前轴轴荷分配—=1（）47=52.36%
G2000
水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷计算
式中：
F“行驶时前轴最大负荷，kg；
Fj行驶时后轴最大负荷，kg；
（P——路面附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为〜。
式中：
®——行驶时前轴轴荷转移系数，该值为〜
根据公式（）可得:
=0.52
•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:
_G（b+0j
（3-3）
式中-F*]制动时的前轴负荷，kg；
r;f2——制动时的后轴负荷，kg；
式中：
心一一制动时前轴轴荷转移系数，该值为〜
〃片2—一制动时后轴轴荷转移系数，该值为〜
G（a-敗）4130x（1829-0.7x829）
L_2800
故满足要求。
F忙1841八—
=•亠==0.6375
4G、2698
■
4传动比的计算和选择
驱动桥主城速器传动比°）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髙车速、发动机参数、车轮
参数来确定，其值可按下式计算：
",
匕maxj
%你--汽车的最高车速，已知105km/h；山一最高车速时发动机的转速•一般心=（0・9-1・1）耳；
r—车轮半径,r=
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。
变速器传动比J的选择
变速器一档传动比J1的选择
在确定变速器一档传动比Ji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：
i工叫g（/cos让x+sinima》（）
'*OmaxA）%
式中：
Lx最大爬坡度，爲=16.7°代入相关数据，计算得:
2叫gC/cosLx+sinLxbTfma』O〃丁
4130x10x（0.02xcos16.7°+sin16.7。
）x0.375
265x4.03x0.9
同时为了满足附着条件，其值也应符合下式
AT’Mt
式中：
e—路面附着系数，为〜，这里取带入相关数据，可得：
i严空
s一仙
4130x10x0.375x0.8x0.65
一265x4.03x0.9一
即是
参考《中国汽车零配件大全》选取L产。
变速器的选择
轻型载货汽车釆用4〜5档变速，各档变速比遵循下式关系分配:
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/min）
取力
部位
CAS528
280
100
*
75
♦♦
1
12
3,4
远距式
•
宜接
4000
右侧
5汽车动力性能计算
驱动力与行驶阻力平衡计算
驱动力的计算
汽车驱动力按下式计算:
（）
式中：
斥：
驱动力』
7；：
发动机转矩,N-m；
ne:
发动机转速，"min
vfl:
汽车的车速,105km/h力：
变速器的传动比
G主减速器的传动比
代入相关数据，计算所得数据如下表所示。
表驱动力Ft与车速Va的关系
Ne（r/min）
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
Te（N*m）
（
250
260
263
265
262
255
250
244
238
一
Ftl（N）
13444
13982
14143
14251
14089
13713
13444
13121
12799
档
Vai（km/h）
9
10
11
13
14
15
16
18
19
•
档
Ft2（N）
6843
7117
7199
7254
7171
6980
6843
6679
6514
Va2（km/h）
17
20
22
25
27
30
32
35
37
档
Ft3（N）
3941
4099
4146
4178
4131
4020
3941
3847
3752
Va3（km/h）
30
34
39
43
47
52
56
60
65
四
档
Ft4（N）
2418
2515
2544
2563
2534
2466
2418
2360
2302
Va4（km/h）
49
56
63
70
77
84
91
98
105
行驶阻力计算
汽车行驶时，需要克服的行驶阻力为:
Fri=ma对cosi+magsini+加+肌扌
式中：
i—道路的坡度，平路是（T；竺一行驶加速度，m/s2等速行驶时为0；
dt，
莎一汽车族转质量换算系数，其值按5=1+可+勾;估算，其中年①二
代入相关数据，得：
R.二mgfcosi+mgsinj+°门"'〜+方川—
81心“21.15“dt
=4130X10X+°7x3.419讶
21.15°
=826+v；
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）153555758595105115
849
949
1129
1389
1549
1729
1929
驱动力与行驶阻力平衡图
按照表，作Ft-va、比-咕曲线图，则得到汽车的驱动力一行驶阻力平衡图，如所示。
利用该图可以分析汽车的动力性，图中心-匚曲线与直接档打-匕曲线的交点对应的车速.
即是汽车的最高车速。
图驱动力一行驶阻力平衡图
动力特性计算
动力因数计算
汽车的动力性因数按下式关系计算:
StCM访p=21^5,
flaS
0.377伴
Fo
带入相关的数据，计算所得结果见表5-3o
表5-3动力因数D与车速Va的关系
Ne（r/min）
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
Te（N*m）
250
260
263
265
262
255
250
244
238
1档
Vai（km/h）
9
10
11
13
14
15
16
18
•
19
I）
•
2档
Va2（km/h）
17
20
22
25
27
30
32
35
37
D
3档
Va3（km/h）
30
34
39
43
47
52
56
60
65
<
D
4档
Va4（km/h）
49
56
63
70
77
84
91
98
105
1）
（
滚动阻力系数与速度关系
滚动阻力系数/与车速⑰的关系
f=0.0076+0.000056匕（）
计算所得的数据如表5-4所示。
表5-4滚动阻力系数f与李速Va的关系
Va（km/h）
15
35
55
75
85
95
105
115
i
动力特性图
按照公式，作D-匕、/-町曲线图，则得到汽车的动力特性图•如图所示。
利用该曲线也可以分析汽车的动力性，图中/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。
图动力特性图
加速时间t的计算
汽车在平路上等速行驶时,有如下关系:
竺
gdt
（）
（）
带入相关数据，可得到加速度倒数的值，见表5-5。
表5-5加速度倒数1/a与速度Va的关系
Ne（r/min）
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
Te（N*m）
250
260
263
265
262
255
9
250
244
238
1
档
Vai（km/h）
9
10
11
13
14
15
16
18
19
I）
■
l/a
2
档
■
Va2（km/h）
17
20
22
25
27
30
32
35
37
1）
5
l/a
&
3
档
Va3（km/h）
30
34
39
43
47
52
56
60
65
1）
l/a
4
档
Va4（km/h）
49
56
63
70
77
84
91
98
i
105
I）
l/a
（
做出1/d-耳关系曲线，如图
图加速度倒数曲线
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Okm/h加速到100km/h的时间r=50.5xa=50.5x1.39=70.25（q为一个小格代表
的时间a=5km/hx\s2/m/3.6=
汽车最大爬坡度计算
max=tan«inax
式中：
DImax-汽车变速器I档的最大动力因数，为则弘x=arcsin如匚返區亘
ax1+广
.0.345-0.02xa/1-0.3452+0.022
=arcsin；
1+0.022
二O
/max=tanamax=tanl9.03°=%>30%,满足最大爬坡度的要求。
功率平衡计算
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。
发动机转速
知和汽车速度叫之间的关系，见表5-6
P严匹根据公式9550>
ni
v=0.377^Cl•・
mJ
代入相关数据，得表5-6。
Ne（r/min）
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
Te（N*m）
250
260
263
265
262
B
255
250
244
238
1档
Vai（km/h）
9
（
10
11
13
14
15
16
18
19
Pe（Kw）
37
44
50
55
60
64
68
72
75
2档
Va2（km/h）
17
20
22
25
27
30
32
35
37
Pe（Kw）
37
44
50
55
60
64
68
72
75
3档
Va3（km/h）
30
34
39
43
47
52
56
60
65
Pe
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