075吨级货车设计说明书.docx

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075吨级货车设计说明书

总体设计3

1汽车形式的选择4

1.1货车轴数的选择4

1.2货车驱动形式的选择4

1.3货车的布置形式4

1.4汽车轮胎的选择5

2汽车的主要参数的选择5

2.1汽车主要尺寸的选择5

2.1.1汽车外廓尺寸的确定5

2.1.2汽车轴距L的确定6

2.1.3货车前轮轮距BI和后轮轮距B2的确定6

2.1.4货车前悬Lf和后悬LR的确定7

2.1.5货车车头长度的确定7

2.1.6汽车车箱尺寸的确定7

2.2汽车质量参数的确定8

2.2.1空载状态下整车质最、轴荷分配和质心高度的计算8

2.2.2满载状态下整车质量、轴荷分配计算9

2.2.3非悬架质量的估算9

2.2.4整备质量利用系数10

2.3主要性能参数的选择10

23.1动力性参数10

2.3.2燃料经济性参数11

2.3.3操纵稳定性参数11

2.3.4行驶平顺性参数12

2.3.5制动性参数12

23.6通过性参数13

23.7最小转弯直径13

3汽车发动机的选择14

3.1发动机的最大功率14

3.2发动机及其最大转矩Teι≡和相应转数珥的选择16

3.2.1发动机的最大转矩及其相应转数nT的选择16

322发动机适应性系数φ16

4.传动比的计算和选择17

4.1传动系最小传动比io的确定17

4.2传动系最大传动比ig的确定17

4.3变速器档位数及各档传动比的选择18

5建模19

6总结20

参考文献21

总体设计

额定装载量:

Ine=750kg最大总质量:

τna=1680切比转矩:

几=30Nm∕t最大车速:

VmaX=80km∕h比功率:

Pb=16kw∕t2.参数配置

整本信息

变速箱

4档手动

排量

1.OL

最高车速

80km∕h

乘员人数(含司机)

2人

 

牟体

4IOOImn

1500mm

1600Inm

轴距

240Omm

前轮距

1350Inm

后轮距

1250Inln

整备质量

800kg

前悬、后玉(Inm)

550/1150

驱动形式

FR4X2

接近角/离去角

45°/30°

 

发动机

发动机位置

前置

发动机型号

DA465Q

排量(升)

1.OL

进气形式

白然吸气

汽缸数

4个

最大功率

35kW

辰大功率转速最大扭矩转速

5OOOr∕min(rpm)

3OOOr∕min(rpm)

最大扭矩

74Nm

撚料类型

汽油

环保标准

国W

 

货箱

27OOmm

1400Inm

('>J

35Omm

 

其他参数

驱动方式

后轮驱动

般小转弯半径

4015m

车轮个数

4个

类型

平头式

前轮胎规格

175/65R14

后轮胎规格

175/65R14

1汽车形式的选择

1.1货车轴数的选择

汽车可以有两轴、三轴、四轴共至更多轴。

影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量,道路浓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。

随着设计汽车的乘员数增多或装载质量增加,汽车的整各质量和总质最也增大。

在轴数不变的前提下,汽车总质量增加以后,使公路承受的负荷增加。

为了保护公路,有关部门制定道路法规,对汽车的轴载质量加以限制。

但是汽车轴数增加以后,不仅轴,而且车轮、制动器、悬架等均相应增多,使汽车结构变得复杂,整车整备质量以及制造成本增加。

对于质量不大的公路运输车辆和轴荷不受道路、桥梁限制的,均采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案(3.7t<19t),本设计也采用两轴式汽车。

1.2货车驱动形式的选择

汽车的用途、总质量和对乍辆通过性的要求等,是影响选取驱动形式的主要原因。

增加驱动轮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,整午整备质量和制造成本也随之增加,同时也是汽车的总体布置工作变得困难。

总质最小些的货车多采用结构简单、制造成本低的4X2驱动形式,本车也釆用这种驱动形式。

1.3货车的布置形式

汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和午身(或驾驶室)的相互关系和布置特点而言。

汽车的使用除取决于整车和各总成的有关参数外,其布置形式对使用性能也有主要影响。

货车的布置形式可以按照驾驶室与发动机的相对位置的不同,分为平头式、短头式、长头式和偏置式四种。

货车乂可以根据发动机位置不同,分为发动机前置、中置和后置三种布置方式。

为了易于发现发动机故障;是发动机的接近性好、维护方便;离合器、变速器等操纵机构的结构简单,容易布置:

货箱地板高度地等原因本次设计货车采用半头式、发动机前置后轮驱动(FR),驾驶室采用单排座,共乘坐2人。

1.4汽车轮胎的选择

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0.9-1.0以免超载,对于在良好路面上行驶且车速不高的货车其轮胎负荷系数可去上限英至达到1.1.本次课程设计后轮采用单胎。

单胎最大静负荷为:

FN=1∙1叫拓=1.1X1680X9.8/4=4527.6N

根据GB9744一1997可选择轮胎选取参数见下表1.4

表1.4轮胎参数

轮胎规格

层数

断面

外直径

最大负

(kg)

相应

气压

(P∕10-⅛a)

标准

轮辎

允许

使用

轮辅

普通

花纹

越野

花纹

175/65R14

6

177

584

594

475

350

5J

41∕J,51∕J

2汽车的主要参数的选择

2.1汽车主要尺寸的选择

汽车的主要尺寸参数包括轴距、轮距、总长、总宽、总高、前悬、后悬、接近角、离去角、最小离地间隙等。

2.1.1汽车外廓尺寸的确定

根据GB1589-1989汽午外裤尺寸限界规定,货车总长不大于12m:

不包括后视镜汽车宽不大于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过最大宽度外250mm:

顶窗、换气装置开启时不得超出车高300mm;同时,参考同类汽车的外廓尺寸(哈E中意单排微型载货汽车4399×1492X1810)选择汽车外廓尺寸长X宽Xr⅛:

4100≡×150OmmXl600mm。

2.1.2汽车轴距L的确定在汽乍的主要性能、装载面枳和轴荷分配等各个方面要求下选取。

各类载货

汽车的轴距选用范围如表2.1所示。

表2.1载货汽车的轴距和轮距

车型

类别

轴距Zyinm

轮距5/mm

乘用车

发动机排量V/L

V

2000〜2200

IIoo〜1380

1.0

2100〜2540

1150〜1500

1.6

2500〜2860

1300-1500

2.5

2850〜3400

1400〜1580

V>40

2900〜3900

1560〜1620

商用车

客车

城市客车(单车)

4500〜5000

1740〜2050

长途客车(单车)

5000〜6500

4X2货车

汽车总质鼠u/t

≤1.8

1700〜2900

1150〜1350

1.8〜6・0

2300〜3600

1300〜1650

6・0〜14・0

3600〜5500

1700〜2000

>14.0

4500〜5600

1840〜2000

根据汽车总质量小于1.St的4*2货车轴距L范围为1700—2900≡,轮距B为1150—1350≡,选定货车的轴距L为240OmlnO

2.1.3货车前轮轮距Bl和后轮轮距B2的确定

汽车轮距B应该考虑到车疗横向稳定性,B丄主要取决于车架前部的宽度、前悬架宽度、前轮的最大转角和轮胎宽度,同时还要考虑转向拉杆、转向轮和车架之间的运动间隙等因素。

B2主要取决于车架后部宽度、后悬架宽度和轮胎宽度,同时还考虑车轮和车架Z间的间隙。

各类载货汽车的轮茨选用范围如表2.1所示。

选取B1=1350mmzB2=1250mmo

2.1.4货车前悬LF和后悬LR的确定

前悬尺寸对汽车通过性、碰播安全性、驾驶员视野、前钢板弹赞的长度、上车和下车的方便性以及汽车造型等均有影响。

一般载货汽车的前悬不宜过长,但要有足够的纵向布置空间,以便布置发动机、水箱、转向器、散热器风扇等部件。

后悬对汽车通过性、汽午追尾时的安全性、货箱长度、汽车造型等有影响,也不宜过长,一般为1200-220Omm之间。

参考同类车型,初选货车的前悬LF为550≡,后悬LR为1150mm。

根据设计图最终确定货车长4IOOmm,宽为1500mm,高度为160Omm,轴距为240Omln,前悬为55Omlnt后悬长为115OmlTι,符合设计要求。

2.1.5货车车头长度的确定

货车午头长度指从汽千的前保险杠到駕驶室后围的距离,午身形式对午头氏度有绝对影响。

此外,车头长度对汽车•外观效果、驾驶室居住性、汽午面积利用率和发动机的接近性等有影响。

平头型货车一股在1400-1500≡之间。

本次课设平头货车车头长度为1400≡o

2.1.6汽车车箱尺寸的确定

要求乍箱尺寸在运送散装煤利袋装粮食时能装足额定吨数。

午箱边板高度对汽车质心高度和装卸货物的方便性有影响,一般在450-650范围内选取。

但是由于本午要求的最高车速80km∕h,为了降低质心选择边板高度低些。

参考同类(哈飞中意)车型选取车箱尺寸2700×1400×350c

2.2汽车质■参数的确定

在整车设计方案确立后,总布置设计草图初步完成的情况下,应首先对整车质量参数(包括:

空载状态下的整车整备质最、轴荷分配、质心高度:

满载状态下的整车最大总质最、轴荷分配以及非悬架质最等)进行估算,为整车性能计算和总成设计提供依据。

2.2.1空载状态下整车质量、轴荷分配和质心高度的计算

(1)根据设计己知参数可求得整备质量:

π⅛=ιq—ιq—n165kg

=1680-750-2×65kg

=80Okg

式中:

叫汽车总质量,kg:

rlQ整车整备质量,kg;

叫汽车载质量,kg:

nI—一驾驶员在内的载客数,kR

(2)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,各车轴对支承半面的垂直载荷,也可以用占空载或满载总质星的白分比來表示。

选用4X2后轮单胎,空载时:

前轴所占百分比为50%〜59%,后轴所占百分比为41%〜50%。

选定前轴所占百分比为56%,后轴所占白分比为44%。

计算得空载后轴轴荷:

MT=800X44%=352kg

空载前轴轴荷:

MCf=∏⅛-MCr=800-352二448kg

计算质心g:

MCf×g=McrX(L-g)

448×g=352×(2400-g)

g=105βmm

空载质心高度计算:

根据《汽车检测技术与设备》P12页,当车辆处于横向侧翻的临界角度a0时:

GaCOSaO』B=GaSinaOlIlg

KB

h_=

g2tana

整理后得:

我国《机动车运行安全技术条件》规定,汽午在空载、静载情况下,向左侧和右侧倾斜如下角度,不得翻午:

总质最为车辆装备质量的1.2倍以下的车辆:

o

Ga为空载质量,11g为空载下质心高度,°o取30°,B为轮距,虬=亠

带入数据可计算出质心高度:

2tana°

—1350∕2tan30

=647mm

222满载状态下整车质量、轴荷分配计算

选用4X2后轮单胎,满载时前轴所占百分比为32%〜40%,后轴所占百分比为60%〜68%。

选定前轴所占百分比为38%,后轴所占百分比为62%β汽车满载总质星为叫=1680kg,

计算得满载后轴荷:

Mtr=1680X68%=1142.4kg,

满载后前轴荷:

Mtf=IH-W=1680-1142.4=537.6kg

2.2.3非悬架质量的估算

对于非独立悬架,整个车桥总成(包括制动器、轮毂、车轮等)都属于非悬架质量:

一端与车桥狡接,另一端与车架固定点狡接件(如转向拉杆、传动轴、导向臂、稳定杆等)可将静止时作用于车桥狡接点的质量作为非悬架质量(转向拉杆、传动轴等件可取其质量的1/2作为非悬架质量);螺旋弹赞取其质量的1/2作为非悬架质量:

吊挂式钢板弹赞取其质量的3/4作为非悬架质量:

半衡悬架钢板弹赞取其质量的1/4作为非悬架质量。

对于独立悬架和其它特殊形式的悬架可视其结构特点进行非悬架质量估算。

2.2.4整备质量利用系数

汽车的整备质量利用系数H"是汽车的装载量叫与整备质量IU0之比,即

‰=—=750/800=0.94

∏⅛

它表明单位汽车整备质量所承受的汽车装载质量。

显然,此系数越大表明该车型的材料利用率越高和设计与工艺水平越高。

因此,设计新车型时在保证汽车零部件的强度、刚度及可靠性与寿命的前提下,应力求减轻其质量,增大这一系数值。

2.3主要性能参数的选择

23.1动力性参数

汽车的动力性参数主要有直接档和I档最大动力因数、最高车速、加速时间、汽车的比功率和比转矩等。

直接档动力因数DZ

Do.的选择主要是根据对汽车加速性与燃料经济性的要求,以及汽车类型、用途和道路条件而异。

载货汽车的D°~值是随汽车总质屋的增大而逐渐减小的,但也有个限度。

微型货车的DoZ值较大,轻型货车次之,因为它们不会拖带挂车,而且对平均车速和加速性能的要求也较高。

根据可选范围为(0.10-0.14)所以,选择货车的DoeM=0.13

(2)I档动力因数D-

I档最大动力因数DlnWX直接影响汽车的最大爬坡能力和通过困难路段的能力以及起步并连续换档时的加速能力。

它和汽车总质量的关系不明显而主要取决于所要求的最大爬坡度和附着条件。

对于公路用车,Dl喰多在0.30〜0.38o根据可选范围为(0.3-0.35),选取DlraaX=0.35

(3)汽车的加速时间t

载货汽车常用0—6OkIn/h的换档加速时间或在直接档下由20km/h加速到某一车速的时间來评价。

对于最高车速^≈->100km∕h的汽车,加速时间常用加速到1OOknl/h所需时间來评价,如发动机排量大于1.6L的乘用车,此值为8-17s,发动机排量小些的乘用车为12-25so本设计取加速时间为9s.

2.3.2燃料经济性参数

汽车的燃油经济性用汽车在水半的水泥或沥青路面上,以经济车速或多匸况满载行•驶白公里的燃油消耗S(L∕IOOkm)來评价。

该值越小燃油经济性越好。

国标GB4352-84和GB4353-84分别给出了载货汽车和载客汽午运行燃料消耗量。

表2.3货车单位质量百公里燃汕消耗⅛[L(1001・km)'1]

汽车总质量(t)

汽油机

柴油机

<4

3.0〜4.0

2.0〜2.8

对于总质量为<4t的汽油机货车,根据上表中的数据可以看出单位质暈白公里燃油消耗星的范围是3.0〜4.0,初步选定单位质量百公里燃油消耗量为3.8。

2.3.3操纵稳定性参数

与总体设计关系密切且应在设计中当作设计指标予以控制的操纵稳定性参数参数有:

转向特性参数:

由于轮胎的侧偏使前、后轴产生相应的侧偏角。

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。

为了保证良好的操纵稳定性,希望得到不足转向特性。

通常用汽车以0.4g的向心加速度作定圆等速行驶时前、后轴的侧偏角之差作为评价转向特性的参数,希望它是一个较小的正角度值,例如轿车以1°〜3°为宜。

车身侧倾角;

汽车以O.4g的向心加速度作匀速圆周运动时的车身侧倾角应在4。

之内,在大不超过7。

o

制动点头角;

汽车以0.4g的减速度制动时的车身点头角应不大于1.5oo

23.4行驶平顺性参数

前、后悬架的偏频儿与吐应接近且应使坯略高于以免发生较大的车身纵向角振动。

查表得载货汽车的偏频和静、动挠度值的范围为:

满载偏频儿=1.51-2.04,u-=1.67〜2.23,满载静撓度站二6〜11,站=5〜9,满载动撓度纭二6〜9,A-6〜&对于舒适性要求高的汽车偏频值取低限。

对于前、后悬架的静挠度值心和Q的匹配,推荐取α=(0∙8~0.9)fd;而对于货车考虑到前、后轴荷的差别和避免驾驶员疲劳,则前、后静挠度值之比耍更大些。

选取满载偏频n2=2.0,nι=l.&满载动撓度fd二7.65,Q二8.5。

2.3.5制动性参数

汽车制动性常用制动距离和制动减速度作为设计评价参数。

行车制动在产生

最大制动作用时踏板力不得大于700N,行车制动效能的要求如表2.4所示。

表2.4我货汽车制动效能要求

车辆类型

行车制动

制动初车速

制动距离

FMDD

试车道宽度

踏板力

—÷κ

满载

30km∕h

≤10m

M5・Om

3.Om

≤700N

空载

≤9m

≥5.4m

≤450N

应急制动

制动初

车速

制动距离

FMDD

操纵力W

满载

30km/h

≤20m

W2∙2m

手600N

空载

脚700N

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

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

对于紧急制动时踏板力,货车要求不大于700No

23.6通过性参数

由下表参考得知,选定最小离地间隙为0.2m,接近角为45°,离去角为30°,总线通过半径为5.5。

汽车类型

最小离地间

隙(In)

接近角(°)

离去角(°)

总线通过半

径(m)

货车4*2

轻型

0.18〜0・30

40〜60

25〜45

2.3〜6.0

2.3.7最小转弯直径

由设计图确定最小离地间隙为20OmIn,接近角为45°,离去角为30°。

转向盘转至极限位置时,汽车前外转向轮轮辙中心在支承半面上的轨迹圆的直径称为最小转弯直径Dχ≡°Dmm用來描述汽车转向机动性,是汽车转向能力和转向安全性能的一项重要指标。

转向轮最大转角、汽车轴距、轮距等对汽车最小转弯直径均有影响。

对机动性要求髙的汽车,DnUn应取小些。

根据参考文献【5】规定:

机动车的最小转弯直径不得大于24m。

当转弯直径为24m时,前转向轴和末轴的内轮差(以两内轮轨迹中心计)不得大于3.5In。

各类汽车的最小转弯直径DnUn见参考文献[1]P23页表I-IOO

对于总质量叫≤1•8t的货车,根据表可知这类货车的最小转弯直径DnUn的范

围为8~12InO根据上图可以得出:

COta=

=cotβ+—

jL∕

计算出车轮的最小转弯半径R:

 

取3max=45°,则Rnm二4105InIn

3汽车发动机的选择

3.1发动机的量大功率

目前汽车发动机主要采用往复式内燃机,分为汽汕机和柴油机两大类。

当前在我国的汽车•上主要是汽油机,汽油机适应性好,工作平稳、柔和,操作方便省力,质量轻,噪声小,造价低,容易启动等,而柴油机质量大,制造和维修费用高,噪声大,启动困难,而且柴汕机车辆经常在公路上行驶,车辆长时间运行,发动机温度和压力都较高,汽缸内产生较多的烟灰和积炭,发动机油也容易氧化产生胶质,因此柴油机油要求具有良好的高温清净性。

综合考虑各种因素,本车选取汽油发动机。

发动机的主要性能指标是发动机最大功率和发动机的最大转矩。

汽午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高车速匕InaX计算,如下:

PZ

式中:

ErnaX最大功率,kW

Tr传动系效率,对于单级减速器収0.9

g重力加速度,9.8nι∕s2

f滚动阻力系数,取0.018

CD空气阻力系数,取0.9

A汽车的正面迎风面积,本车A取2.3m2

IlLI汽车总质量,kg

ValBaX汽车最高车速,km/h

带入相关数据,可得:

PemaX=

1Z1680×9.8×0.018CC丄°・9x2.3CC3、CCCl

(×80+×80)=28.5kw

0.9360076140

于是,

发动机的外特性功率为:

R二PeraAXX(1.12〜1.18)=(31.9〜33.6)kw

所以发动机平均功率的选择范圉为(31.9〜31.9)kw

根据网上及同类车型资料査找发动机型号,选择DA465Q发动机,额定功率:

35kW额定转速:

5000r∕min,最大扭矩:

74Nm,最低油耗:

≤275g∕kW*h,机油

消耗率:

≤2.85g∕kW*h,排放标准,达国【V标弁.满足该车的性能要求C

3.2发动机及其最大转矩人皿和相应转数珥的选择

3.2.1发动机的最大转矩及其相应转数珥的选择

当发动机最大功率ZmftX和相应的转速Dp确定后,则发动机最大转矩Zmajc和相应转速Br可随之确定,其值由下式计算:

F955(Pemax

心(3.2)

式中:

Q--转矩适应系数,一般1.1—1.3,在这里取1.1;

TP—最大功率时的转矩,Nm

RXnAX-最大功率,kW

IIP一最大功率时转速,r∕min

ZmaX—最大转矩,Nm

U0np∕nr=1.4-1.6,在这里取为1.6,则有:

Ilr=Il/^6=50°%6=3125r∕min

F9550×35

emax=l∙J×~^QQQ~=67NeIn

满足所选发动机的最大转矩及相应转速要求。

3.2.2发动机适应性系数e

发动机适应性系数e是转矩适应系数与转速适应系数的乘积。

它表明发动机

适应汽车行驶工况的程度。

根据公式可求得:

1.1×1.85

=2.04

α>值越大,这发动机的适应性越好。

采用e值大的发动机可减少换档次数、减轻驾驶员的疲劳、减小传动系的磨损利降低油耗。

现代发动机的适应性系数值对汽油机e=ι.4〜2.4,所以符合要求。

4・传动比的计算和选择

4.1传动系最小传动比io的确定

在选择驱动桥主减速器传动比i0时,首先可根据汽车的最高车速、发动机参数、车轮参数來确定,其值可按下式计算:

i0=0.377-^(4.1)

VZ

式中:

VanuX—汽车的最高午速,已知80km∕h;

nv—最高车速时发动机的转速,一般q=(0.7-1.0)npfr/min;

r—车轮半径,r=0.356m

故i0=0.377⅛=0.377×°∙356×35QQ=5.8

0V80

4.2传动系最大传动比ig的确定

(1)在确定变速器一档传动比Igl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:

iI叫g(fcosimj>x+血亠」(42)

6l^XXnaXiO^

式中:

iπw5最大爬坡度,初选irnas=16.7oβ

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