3090自卸汽车设计说明书.docx
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3090自卸汽车设计说明书
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1
第一章
第一章第一章
第一章
总体布置概述
总体布置概述总体布置概述
总体布置概述
§
§§
§1.1
1.11.1
1.1总体布置设计作用
总体布置设计作用总体布置设计作用
总体布置设计作用
汽车作为商品在世界各处都有广阔的市场，又因其生产批量在而给企业
带来丰厚的利润。
汽车品种的多样性可满足各种生产、生活活动的需求，而且
有良好的社会效益。
但是汽车从构思到投入市场需要一个较长的时间，汽车的
各项开发都很复杂，特别汽车总体布置设计。
总体布置设计的主要任务是：
根据同级汽车的国内外资料，以及国内的使
用调查和试验报告等，对设计任务进行分析研究，形成具体的技术方案，完成
整车各主要方面的设想，为各总成的设计提供依据。
如选择什么样的车型，外
形尺寸的大小，所设计的汽车具有什么样的性能，选择什么样的总成，采用什
么新结构、新技术，以及为满足各方面的要求需要采取什么措施等，从而保证
所设计的汽车不仅在预定的使用条件下具有良好的使用性能、重量轻、寿命长、
结构简单、使用方便、经济性好等，综合指标方面上要不断缩小与世界先进水
平的差距。
总体布置设计在整个汽车设计过程中，向总成设计提供整车方面的数据及
与总成有关的参数、各部件的结构型式、重量控制、空间布置、负荷状况及支
承连接方式等。
从整车的结构性能出发，对部件提出必要的要求，协调整车与
部件、部件与部件之间的关系，使之构成一个各方面均很完好的整体；总布置
设计人员应密切配合各部件的设计，在统一的目标下，充分发挥总成设计人员
的主动性和创造性。
§
§§
§1.2
1.21.2
1.2主要空间布置项目
主要空间布置项目主要空间布置项目
主要空间布置项目
车辆总体布置设计主要考虑的项目列于表1-1，布置之初，先设总布置的
主要构成要素进行布置，然后验证这种布置达到原设定的主要尺寸性能等目标
的程度。
一般要反复多次才能逐渐接近原定目标。
为了确定车辆总布置，需要
同时进行局部空间布置如发动机舱布置、室内装置布置和油箱、备胎布置等。
见表1-1车辆与动力工程学院毕业设计说明书
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2表1-1主要空间布置项目
发动机、传动系的布置
悬架、轮胎（车轮）的工作范围
座椅布置
踏板、变速杆等驾驶操纵系统的布置
载货空间
燃料箱、备胎的布置
底板、仪表板等车身基本骨架形式
§
§§
§1.3
1.31.3
1.3总布置与性能相关项目
总布置与性能相关项目总布置与性能相关项目
总布置与性能相关项目
车辆是否能正常发挥其性能，除于各总成设计有关外，还受到总布置的影
响。
总布置合理就可能充分发挥车辆各总成性能使车辆能够达到其性能指标，
满足使用要求；如果总布置设计不合理甚至错误就可能倒致各总成性能得不到
发挥，使整车性达不到任务书设计要求，甚至于整车设计的失败。
空间布置与
性能相关的项目如表1-2：
表1-2与性能相关的布置项目
性能布置相关项目
动力性变速器尺寸、传动轴尺寸、中冷器尺寸
油耗燃料箱容量
制动性轮胎尺寸、制动助力装置尺寸
操纵稳定性、行
驶性
转向器位置、悬架联杆长度、质量分配
舒适性、振动噪
声
转向盘行程、传动轴夹角、发动机悬置、空滤器容量、
消声器容量
空气动力特性发动机罩前端高度、车顶长度、前风窗倾斜角、后风窗
倾斜角
发动机冷却性能散热器尺寸、前端开口面积
转向性能前轮的转向角、轴距车辆与动力工程学院毕业设计说明书
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3第二章
第二章第二章
第二章
总体布置设计方案分析
总体布置设计方案分析总体布置设计方案分析
总体布置设计方案分析
§
§§
§2.1
2.12.1
2.1驾驶室的布置
驾驶室的布置驾驶室的布置
驾驶室的布置
根据驾驶室与发动机位置相对位置的不同，分为平头式、短头式、长头
式各偏置式四种。
货车又可以根据发动机位置不同，分为发动机前置、中置
和后置三种形式。
对于由载货汽车底盘改装而成的自卸车而言，一般都采用
发动机前置后轮驱动。
下面就驾驶室与发动机相对位置的不同，作出简要的
概述。
长头式：
发动机维修方便，乘员安全性好，但驾驶室受热、受震程度小；
操纵机构简单，前轮负荷较轻，在坏路上通过性好；但汽车的轴距和总长较
大（货箱长度相同时）；汽车的面积利用较差；视野性较差。
短头式：
优缺点基本同上，由于发动机一小部分伸入驾驶室内，汽车的
轴距和总长可略为缩短；驾驶室内比较拥挤；发动机维修不方便。
平头式：
优缺点与长头车相反，汽车的轴距和总长较短，汽车自重较轻，
机动性好；但驾驶室闷热，发动机维修不方便，汽车总高较大，目前已有不
少结构可减轻上述缺点，如提高驾驶室的隔热密封和防震能力，采用可翻驾
驶室等。
发动机布置在前轴这种形式在重型汽车上用的较多，发动机在前轴
稍后和在前轴后这两种形式主要用于发动机外形尺寸较小的轻型载重汽车，
由于驾驶室内部宽敞，有平坦地走道，近年来在重型载重汽车上采用把发动
机布置在前轴稍后这种形式的也不少。
偏置式：
驾驶室偏置于发动机旁、广泛用于超宽的矿用自卸汽车上，此
种布置型式除了具有平头式的优点外，还可改善驾驶室的闷热，便于发动机
的维修，便于不布置油箱，同时可以改善视野。
根据此次的设计任务书，驾驶室采用平头单排的形式。
§
§§
§2.2
2.22.2
2.2驾驶室内部的布置
驾驶室内部的布置驾驶室内部的布置
驾驶室内部的布置
汽车驾驶室是驾驶员操纵汽车的主要场所，其内部的布置都直接或间接
与汽车的操纵、行驶有关，所以对其的布置也是非常重要的。
在汽车驾驶室车辆与动力工程学院毕业设计说明书
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4的内部主要布置有座椅、方向盘、各种仪表板、离合器、制动器各油门踏板、
变速器操纵杆、分动器操纵杆、手动制动杆和绞盘操纵杆。
这些部件的布置
都直接影响汽车操纵的方便性与实用性，对汽车的整体性能也都有一定的影
响。
对它们的布置即要从人体工程学的观点出发，使驾驶人体的姿势更舒适
更科学，体现出人性化的一面；同时，还要考虑在技术上要能实现、结构要
尽量简单，经济性要好。
图2-1为货车驾驶员操作位置主要的限制尺寸以及
驾驶室内部布置图。
图2-1驾驶室主要限制尺寸§
§§
§2.3
2.32.3
2.3传动系的布置
传动系的布置传动系的布置
传动系的布置
传动系统布置主要包括发动机、离合器、变速器、传动轴、等速万向节、
分动器、主减速器和取力器的布置和车桥设计。
（一）发动机的布置本次设计的KD3090型自卸车，采用发动机前置后驱，
首先要确定发动机的位置坐标。
（1）发动机的上下位置通常将发动机布置在前轴上方，考虑到悬架缓冲
脱落以后，前轴的最大向上跳动量达70～100mm，这就要求发动机有足够高
的位置，以防止前轴碰坏发动机油底壳。
标注方法：
用气缸体前端面与曲轴
中心线交点K到地面高度尺寸b来标明发动机高度位置，如图2-2。
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5
（2）发动机的前后位置，主要影响汽车的轴荷分配、前排座位的乘坐舒
适性、传动轴长度和夹角和货车的面积利用率，前置后轮驱动汽车的发动机
常布置成向后倾斜状，使曲轴中心线与水平线之间形成1°～4°夹角，这样
可以减小传动轴的夹角，提高传动效率。
用气缸体前端面到前轮中心线的距
离尺寸c（图2-2）来标明发动机前后位置。
图2-2确定发动机位置的主要尺寸
（3）发动机的左右位置，从底盘承载系统的受能力和发动机悬置支架的
统一性两方面来考虑。
发动机曲轴中心线在一般情况下与汽车中心线一致。
少数汽车如4×4汽车，考虑到前轿是驱动桥，为了使前驱动桥的主减速器总
成上跳时不与发动机发生运动干涉，将发动机和前桥主减速器向相反方向偏
移。
（二）传动轴的布置
当发动机、离合器及变速器这一动力传动总成和后驱动桥的位置确定后，
则可布置万向节与传动轴。
下图给出了一根传动轴两端装有万向节这种最简单的万向节传动的两种
布置应使万向节传动两端的夹角尽量相等，其数值在汽车满载静止时不应大
于4o，最大不应超过7o。
U型布置方案尽量减小地板上的传动轴通道凸包高度，在不低于其最小
离地间隙的前提下，都尽量降低传动轴的高度，但应使万向节叉轴线夹角不
超过允许值。
一般轿车采用这种形式。
然而当载荷变动使后驱动桥离开设计车辆与动力工程学院毕业设计说明书
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6位置时，U型布置传动轴的前后万向节叉的轴线夹角的差值将增大而破坏等
速条件，容易引起传动系振动。
本次设计采取的是Z型布置方案，这种布置形式可以满足等速运动的要
求，并且在夹角允许的范围内，能够提高传动效率。
图2-3万向节传动的两种布置方案（a）U型布置；（b）Z型布置§
§§
§2.4
2.42.4
2.4悬架的布置
悬架的布置悬架的布置
悬架的布置
以载货车的板簧为主，介绍布置上的要求。
前板簧的布置要保证主销后倾角的要求，同时这种前高后低的布置也有
利于产生不足转向。
板簧的支架应尽量减少悬臂的长度，以求在较小尺寸和质量的前提下，
获得较大的强度和刚度。
后板簧的布置应做到前低后高，亦可获得不足转向。
特别是高速轿车、
轻型客车及吉普车等一定要考虑。
对于载货车，可能因结构原因而造成布置
上难度较大，则可较少考虑。
减振器应尽量布置成垂直状态，以最大限度地利用其有效行程和减少偏
差。
若空间不允许，也可斜置。
布置时应注意下支点的离地高度，后减振器
的上支点不应高出车架上表面太高（不应超过80mm），以免影响改装车的装配
和布置。
注意减振器上下行程的分配，不能发生上下顶死现象。
§
§§
§2.5
2.52.5
2.5转向系的布置
转向系的布置转向系的布置
转向系的布置转向系统的布置，主要是保证驾驶员操纵轻便、舒适，并使汽车具有较车辆与动力工程学院毕业设计说明书
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7高的机动性和灵敏度，转弯时减少车轮的侧滑，减轻转向盘上的反冲力和有
自动回正作用。
转向系布置的关键要保证转向传动装置及拉杆系统有足够的刚度和较小
的传动比变化量。
转向机及转向柱的固定要牢靠，角度及转向盘的高度位置应保证驾驶员
操作灵便，手臂没有被架高的感觉，抬腿蹬踏板时不碰转向盘。
拉杆必须有足够的刚度，特别是弯拉杆，要保证没有弹性变形。
在前轮
左右最大转角区间内，各节点不能出现发卡，磨擦现象，拉杆之间不能出现
死角，在转向过程当中传动比的变化应尽量小。
在纵置板簧的布置中，转向垂臂的球头中心应与板簧的跳动中心重合或
接近，上节臂的球头中心应与主片的高度相差，这样可以减少车轮跳动时的
干涉量，紧急制动时的干涉跑偏问题。
§
§§
§2.6
2.62.6
2.6制动系统的布置
制动系统的布置制动系统的布置
制动系统的布置
国家标准中规定：
汽车上应配有行车制动系统、驻车制动系统、应急制
动功能，三者可以独立、亦可互相联系，当某二者失灵（踏板或制动阀除外），
另一系统仍具有应急的制动功能。
应急制动的操作必须方便可靠，它可与行
车制动或驻车制动的操纵机构结合，但三者不能合在一起。
对于驻车制动，
要求它必须通过机械装置把工作部件（制动器）锁止，解除也应方便可靠。
行车制动必须采用双回路或多回路系统，当部分管路失效后，其余部分
仍有至少30％的制动效能。
整车设计人员要与总成设计人员共同商定，选择行车和驻车制动器的方
案、制动操纵方式及驱动机构的型式、结构和布置。
本次设计的KD3090型自卸车属于中型自卸车，采用气压制动系统。
§
§§
§2.7
2.72.7
2.7进
进进
进、
、、
、排气系统的布置
排气系统的布置排气系统的布置
排气系统的布置
进气与排气系统方案的选择及布置的合理性，对整车的性能、可靠性、
排放和振动噪声等有影响。
空气滤清器及进气管路是保证发动机得到充足和清洁空气的通道，所以车辆与动力工程学院毕业设计说明书
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8吸气口要放在空气畅通、清洁、灰尘少的部位，管道长度应尽量短，以便减
少阻力。
空气滤清器的容量要足够，特别在风沙、灰土大的地区，要加大空
气滤清器的容量，以增加滤清效果，减少发动机的磨损和保证其正常地工作。
平头车或重型车的空气滤清器（空气滤清器较大）都放在车身（头）的外
面，有的从驾驶室背后竖起一个烟囱式的通气管道，吸气口在上端朝下或朝
外。
有的平头车的进气管道放在了乘客侧的车门和风窗玻璃的交接缝处，虽
然不美观，但对性能有益。
排气系的布置要保证发动机排气畅通，阻力小（排气制动系统除外），同
时要尽量减少噪声和振动，排气口要朝左或右，不许朝向人行道。
排气管道的布置与油箱的距离应大于300mm，若布置不开时，中间可加
隔热板。
排气管道的任何部位（除排气尾管的排气口外）都不允许发生漏气现象，
以防止产生振动的噪声。
消声器进气管应尽量与动力总成固定在一起，以减少振动干涉。
排气系
统在整车（车架）上要用软垫进行支承和固定，以减少管道各接口处的振动和
干涉。
§
§§
§2.8
2.82.8
2.8操纵系统的布置
操纵系统的布置操纵系统的布置
操纵系统的布置
所有踏板和操纵手柄位置都应按人体工程学的要求进行布置。
要求所有的操纵机构都要有足够的刚度，运动件的连接处配合间隙要合
理，尽量减小自由间隙，运动件不能出现发卡和干涉现象，确保操纵动作的
灵活与准确。
特别是变速操纵机构，使用频繁、要求轻便、自由间隙小、不
仅要求操纵机构本身刚度好，而且要求用来固定操纵机构的基体件的刚度也
要好，这样才能保证在换档操作过程中灵活、准确、手感强。
§
§§
§2.9
2.92.9
2.9车箱的布置
车箱的布置车箱的布置
车箱的布置
根据车型所确定的载重量、用户对车箱长度的要求、整车的外廓尺寸、
车箱底板是否允许有车轮鼓包、货物的情况等，合理地选择车箱的内部尺寸，
但必须要保证符合公司内部所确定的车箱内部尺寸系列，不应随意变动，这车辆与动力工程学院毕业设计说明书
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9样可以便于组织生产和变型，有利于系列化和通用化。
车箱前板及保险架离
驾驶室后围或相关部件的间隙应不小于40mm。
保险架的高度应超出驾驶室
顶部70～lOOmm。
车箱纵、横梁布置要合理，保证自身有足够的强度和刚度，
使车箱底板在长期承载使用状态下，不会产生永久变形。
车箱纵梁的后端允
许超出车架尾端不大于200mm，以便减轻车架的质量。
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10第三章
第三章第三章
第三章
汽车主要参数的选择与确定
汽车主要参数的选择与确定汽车主要参数的选择与确定
汽车主要参数的选择与确定
§
§§
§3.1
3.13.1
3.1发动机主要性能指标的确定
发动机主要性能指标的确定发动机主要性能指标的确定
发动机主要性能指标的确定
KD3090型自卸车总质量为9.1T,根据说设计汽车应达到的最高车速maxv
（km/h）,（根据任务书，最高车速拟定为90km/h，）用下式估算发动机最
大功率。
3
maxmax1
360076140a
DD
tmgfCA
Pvv
η?
?
=+
?
?
?
?
式中am--整车总质量（
）kg；f--滚动阻力系数，对于货车去f=0.02；η--汽车底盘传动系的机械效率；DC--空气阻力系数；DA--整车迎风面积（）2m；maxv--最高车速（）/kmh；0P--专用工作装置在车辆行驶中从汽车底盘所取的功率（）kW；0η--专用工作装置的机械效率。
am=9100kg，f=0.02，DC=0.08，η=90%，按经验公式DA=5.72m,
带入公式计算得tP=98.05kW。
为使发动机有一定的储备功率，若考虑发动机功率有一定的储备，则需
要给发动机确定一定的负荷率，其范围一般在75％～90％。
当外载负荷变化
大，或车辆行驶所需的功率估算不准确时，应取下限值，即0.75；当外载负
荷变化小，或所需的功率估算较准确时，取上限值，即0.90，一般负荷率不
大于0.90。
这样可计算出专用汽车发动机所需要的总功率P为：
（）
（）0.75~0.90tP
PkW=
参考同类车型，本次设计所选发动机型号为YC6105QC,其外特性参数如下：
表3-3YC6105外特性参数
转速（r/min）
扭矩（NM）功率（）kW
1200
37837.5车辆与动力工程学院毕业设计说明书
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11表3-3YC6105外特性参数（续）转速
（r/min）扭矩（NM）功率（）kW
1300
38542.5
1400
39149.7
1500
39656.5
1600
39964.1
1700
401.568.5
1800
403.274.1
1900
402.878.7
2000
401.983.3
2100
400.986.7
2200
399.590.5
2300
397.593.6
2400
394.597.6
2500
390.599.4
2600
385101.8
2700
378.5103.8
2800
371105.1
§
§§
§3.2
3.23.2
3.2尺寸参数
尺寸参数尺寸参数
尺寸参数
由设计任务书知
整车外形尺寸：
6368×2500×3070，轴距：
3600，轮距（前/后）：
1900/1800。
§
§§
§3.3
3.33.3
3.3质量参数
质量参数质量参数
质量参数
满载总质量：
9100kg，额定最大装载质量：
4500kg。
§
§§
§3.4
3.43.4
3.4轴荷分配及质心位置
轴荷分配及质心位置轴荷分配及质心位置
轴荷分配及质心位置
见表3-4
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12表3-4轴荷分配空载满载
前轴荷23923003后轴荷22086097表3-5质心位置空载满载L117282412
L218721188
Hg9571230
注：
空载时前轴载荷占总重的：
48%-54%后轴载荷占总重的：
46%-52%；满
载时前轴载荷占总重的：
30%-35%后轴载荷占总重的：
65%-70%。
（参考《专
用汽车设计》P21）
§
§§
§3.5
3.53.5
3.5轮胎的选择
轮胎的选择轮胎的选择
轮胎的选择
根据所设计车型的质量参数及参考同类车型，轮胎型号选定为9.00-20，
具体参数如表3-6表3-6轮胎参数
规
格
层数断面宽
/mm
外直径
/mm
滚动直
径/mm
最大负
荷/N
标准轮
辋9.00-20
122591018967205007.0§
§§
§3.6
3.63.6
3.6主减速比与各档传动比
主减速比与各档传动比主减速比与各档传动比
主减速比与各档传动比
表3-7主减速比与各档传动比
主减速比一档二档三档四档五档5.716.434.042.541.601
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13第四章
第四章第四章
第四章
动力性计算
动力性计算动力性计算
动力性计算
§
§§
§4.1
4.14.1
4.1各挡车速计算
各挡车速计算各挡车速计算
各挡车速计算
0377
.0
ii
nr
ugi
ek
ai×
×
=（km/h），其中：
kr
为车轮滚动半径，m;en为发动机转速，r/min；0i为后桥主减速速比；gii为变速箱各档速比，）...2,1（pii=，p为档位数，（以下同）。
表4-1各档车速
转速（r/min）一档二档三档四档五档12005.969.4915.1023.9738.3513006.4610.28
16.3625.9641.5414006.9611.0717.6127.9644.7415007.4511.8618.
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