車輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì)23汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)

輕型 汽 車 驅(qū)動(dòng)橋 設(shè)計(jì) Design of Drive Axle For Light Truck 2009 年 6月 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 II 頁(yè) 摘要 驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和車架或車身之間的作用力。 它的性能好壞直接影響整車性能，而對(duì)于載重汽車顯得尤為重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前載重汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時(shí)，必須搭 配一個(gè)高效、可靠的驅(qū)動(dòng)橋，所以采用傳動(dòng)效率高的單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋已經(jīng)成為未來(lái)載重汽車的發(fā)展方向。 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)主要保證汽車在給定的條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)根據(jù)給定的參數(shù)，按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法并參考同類型車確定汽車總體參數(shù)，再確定主減速器、差速器、半軸和橋殼的結(jié)構(gòu)類型，最后進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)并對(duì)主減速器主、從動(dòng)齒輪、半軸齒輪和行星齒輪進(jìn)行強(qiáng)度以及壽命的校核。 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 過(guò)程中基本保證 結(jié)構(gòu)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，總成及零部件的設(shè)計(jì)能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的要求，修理、保養(yǎng)方便，機(jī) 件工藝性好，制造容易。 關(guān)鍵字 ： 輕型貨車；驅(qū)動(dòng)橋；主減速器； 差速器 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 III 頁(yè) Abstract Drive axle is at the end of the powertrain, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed,bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed， heavy-loaded， high efficiency， high benefit today heavy truck， must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck developing tendency. Drive axle should be designed to ensure the best dynamic and fuel economy on given condition. According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parametres in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear,the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle,we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products univertiality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture. Key words: light truck; drive axle; single reduction final drive 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 IV 頁(yè) 目錄 第一章 緒論 . 1 1.1 論文研究的意義和目的 . 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) . 2 1.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容 . 2 第二章 汽車總體參數(shù)的確定 . 3 2.1 給定設(shè)計(jì)參數(shù) . 3 2.2 汽 車形式的確定 . 3 2.2.1 汽車軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式的選擇 . 3 2.3 汽車主要參數(shù)的選擇 . 4 2.3.1 汽車主要尺寸的確定 . 4 2.3.2 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 . 7 2.3.3 汽車性能參數(shù)的確定 . 9 2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 . 12 2.4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)形式的選擇 . 12 2.4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 . 12 2.5 輪胎的選擇 . 14 第 三章 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式及選擇 . 17 3.1 概述 . 17 3.2 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式 . 17 3.3 驅(qū)動(dòng)橋構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式 . 19 3.3.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 . 20 3.3.2 差速器的結(jié)構(gòu)形式 . 23 3.3.3 驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)形式 . 24 3.3.4 驅(qū)動(dòng)橋橋殼的結(jié)構(gòu)形式 . 25 第四章 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 27 4.1 主減速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 27 4.1.1 主減速比的確定 . 27 4.1.2 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 . 28 4.1.3 錐齒輪主要參數(shù)的選擇 . 30 4.1.4 主減速 器錐齒輪的材料 . 32 4.1.5 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 . 33 4.1.6 主減速器圓弧齒輪螺旋齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 . 37 4.2 差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 41 4.2.1 差速器齒輪主要參數(shù)選擇 . 42 4.2.2 差速器齒輪的材料 . 44 4.2.3 差速器齒輪幾何尺寸計(jì)算 . 44 4.2.4 差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 . 47 4.3 全浮式半軸的設(shè)計(jì) . 49 4.3.1 半軸基本參數(shù)計(jì)算及校核 . 49 4.3.2 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 . 50 4.4 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) . 51 4.4.1 橋殼的結(jié)構(gòu)型式 . 51 4.4.2 橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 . 52 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 V 頁(yè) 結(jié)論 . 54 致 謝 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參 考 文 獻(xiàn) . 55 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 1 頁(yè) 第一章 緒論 1.1 論文研究的意義和目的 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)，由驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)組成、功用、工作特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求講起，詳細(xì)地分析了驅(qū)動(dòng)橋總成的結(jié)構(gòu)型式及布置方法；全面介紹了驅(qū)動(dòng)橋車輪的傳動(dòng)裝置和橋殼的各種結(jié)構(gòu)型式與設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 汽車驅(qū)動(dòng)橋是汽車的重大總成，承載著汽車的滿載簧荷重及地面經(jīng)車輪、車架及承載式車身經(jīng)懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩，以及沖擊載荷；驅(qū)動(dòng)橋還傳遞著傳動(dòng)系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)參數(shù)除對(duì)汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也對(duì)汽車的行駛性能 如動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過(guò)性、機(jī)動(dòng)性和操動(dòng)穩(wěn)定性等有直接影響。另外，汽車驅(qū)動(dòng)橋在汽車的各種總成中也是涵蓋機(jī)械零件、部件、分總成等的品種最多的大總成。例如，驅(qū)動(dòng)橋包含主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置（半軸及輪邊減速器）、橋殼和各種齒輪 。 由上述可見，汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)涉及的機(jī)械零部件及元件的品種極為廣泛，對(duì)這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設(shè)計(jì)到所有的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝。因此，通過(guò)對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)實(shí)踐，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的全面知識(shí)和技能。 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸掛型式 密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸掛時(shí)，都是采用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用獨(dú)立懸掛時(shí)，則配以斷開式驅(qū)動(dòng)橋。與非斷開式驅(qū)動(dòng)橋相比較，斷開式驅(qū)動(dòng)橋能顯著減少汽車簧下質(zhì)量，從而改善汽車行駛平順性，提高了平均行駛速度；減小了其策劃行駛時(shí)作用于車輪和車橋上的動(dòng)載荷，提高了零部件的使用壽命；增加了汽車的離地間隙；由于驅(qū)動(dòng)車輪與路面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性較好，增強(qiáng)了車輪的抗側(cè)滑能力；若與之配合的獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可增加汽車的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車的操縱穩(wěn)定性。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。斷開式驅(qū)動(dòng)橋在乘用車 和部分越野汽車上應(yīng)用廣泛。非斷開式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，工作可靠，但由于其簧下質(zhì)量較大，對(duì)汽車的行駛平順性和降低動(dòng)載荷有不利的影響。 本論文的 的研究目的在于通過(guò)對(duì)汽車整體的匹配性設(shè)計(jì)完成驅(qū)動(dòng)橋的主減 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2 頁(yè) 速器、差速器等部件型號(hào)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，并完成校核的設(shè)計(jì)過(guò)程。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 目前我國(guó)正在大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè) ,采用后輪驅(qū)動(dòng) 汽車的平衡性和操作性都將會(huì)有很大的提高 。后輪驅(qū)動(dòng)的汽車加速時(shí)，牽引力將不會(huì)由前輪發(fā)出，所以在加速轉(zhuǎn)彎時(shí)，司機(jī)就會(huì)感到有更大的橫向握持力，操作性能變好。維修費(fèi)用低也是后輪驅(qū)動(dòng)的一 個(gè)優(yōu)點(diǎn)，盡管由于構(gòu)造和車型的不同，這種費(fèi)用將會(huì)有很大的差別。如果變速器出了故障，對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車就不需要對(duì)差速器進(jìn)行維修，但是對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的汽車來(lái)說(shuō)也許就有這個(gè)必要了，因?yàn)檫@兩個(gè)部件是做在一起的。所以后輪驅(qū)動(dòng)必然會(huì)使得乘車更加安全、舒適，從而帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益 。目前國(guó)內(nèi)研究的重點(diǎn)在于：從橋殼的制造技術(shù)上尋求制造工藝先進(jìn)、制造效率高、成本低的方法；從齒輪減速形式上將傳統(tǒng)的中央單極減速器發(fā)展到現(xiàn)在的中央及輪邊雙級(jí)減速或雙級(jí)主減速器結(jié)構(gòu)；從齒輪的加工形式上車橋內(nèi)部的的主從動(dòng)齒輪、行星齒輪及圓柱齒輪逐漸采用精磨加 工，以滿足汽車高速行駛要求及法規(guī)對(duì)于噪聲的控制要求。 1.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容 (1) 完成汽車的總體布置和參數(shù)選擇； (2) 汽車驅(qū)動(dòng)橋方案的確定； (3) 主減速器及差速器等部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 3 頁(yè) 第二章 汽車總體參數(shù)的確定 2.1 給定設(shè)計(jì)參數(shù) 汽車最高時(shí)速 115km/h 裝載質(zhì)量 2.5t 最小轉(zhuǎn)彎半徑 12.5m 最大爬坡度 0.3 同步附著系數(shù) 0.4 2.2 汽車形式的確定 2.2.1 汽車軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式的選擇 汽車可以有二軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。影響軸數(shù)的因素主要 有汽車的總質(zhì)量、道路法規(guī)對(duì)于軸載的限制和輪胎的負(fù)荷能力以及汽車的結(jié)構(gòu)等。包括乘用車以及汽車總質(zhì)量小于 19t 的公路運(yùn)輸車輛和軸荷不受道路、橋梁限制的不在公路上行駛的車輛，如礦用自卸車等，均采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低廉的兩軸方案?？傎|(zhì)量在 1926t 的公路運(yùn)輸車采用三軸形式，總質(zhì)量更大的汽車宜采用四軸和四軸以上的形式。 所以根據(jù)給定的汽車轉(zhuǎn)載質(zhì)量選擇汽車的軸數(shù)為 2 軸。 汽車的用途、總質(zhì)量和對(duì)車輛通過(guò)性能的要求等，是影響選取驅(qū)動(dòng)形式的主要因素。乘用車和總質(zhì)量小些的商用車，多采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低的 4 2驅(qū)動(dòng)形式。 所以選擇汽車的驅(qū)動(dòng)形式為 4 2式。 2.2.2 汽車布置形式的選擇 汽車的布置形式是指發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋和車身的相互關(guān)系和布置特點(diǎn)而言。汽車的使用性能除取決于整車和各總成的有關(guān)參數(shù)外，其布置形式對(duì)使用性能也有 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 4 頁(yè) 重要影響。 貨車可以根據(jù)駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)的相對(duì)位置不同，分為平頭式、短頭式、長(zhǎng)頭式和偏置式四種。貨車又可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的位置不同分為發(fā)動(dòng)機(jī)前置、中置、和后置三種布置形式。 平頭式貨車總長(zhǎng)和軸距尺寸短，最小轉(zhuǎn)彎半徑小，機(jī)動(dòng)性能良好；不需要發(fā)動(dòng)機(jī)罩和翼子板，加上總長(zhǎng)縮短等因素的影響，汽車整備質(zhì)量減小；駕駛員視野得 到明顯改善；采用 翻轉(zhuǎn)式駕駛室時(shí)能改善發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的接近性；汽車貨箱與整車的俯視面積之比稱為面積利用率，平頭貨車的該項(xiàng)指標(biāo)較高。故本設(shè)計(jì)采用的布置形式為平頭式貨車。 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)貨車的主要優(yōu)點(diǎn)是：可以采用直列、 V 型或臥式發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障容易；發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性良好，維修方便；離合器、變速器等操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易布置；貨箱地板高度較低。并且大多貨車均采用該形式的布置方式。 2.3 汽車主要參數(shù)的選擇 汽車的主要參數(shù)包括尺寸參數(shù)，質(zhì)量參數(shù)和汽車性能參數(shù)。 2.3.1 汽車主要尺寸的確定 汽車的主要 尺寸參數(shù)包括外廓尺寸、軸距、前懸、后懸、貨車車頭長(zhǎng)度和車廂尺寸等。 (1) 外廓尺寸 汽車的長(zhǎng)、寬、高稱為汽車的外廓尺寸。 汽車長(zhǎng)度尺寸小不僅可以減少行駛期間需要的道路長(zhǎng)度，同時(shí)還可以增加車流密度，在停車時(shí)占用的停車場(chǎng)面積也小。除此之外，汽車的整備質(zhì)量相應(yīng)減少，這對(duì)提高比功率、比轉(zhuǎn)矩和燃油經(jīng)濟(jì)性有利。 GB 1589 1989 汽車外廓尺寸限界規(guī)定如下：貨車、整體式客車總長(zhǎng)不應(yīng)超過(guò) 12m，單鉸接式客車不超過(guò) 18m，半掛汽車列車不超過(guò) 16.5m，全掛汽車列車不超過(guò) 20m；不包括后視鏡，汽車寬不超過(guò) 2.5m；空載 、頂窗關(guān)閉狀態(tài)下， 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 5 頁(yè) 汽車高不超過(guò) 4m；后視鏡等單側(cè)外伸量不得超過(guò)最大寬度處 250mm； 頂窗、 換氣裝置開啟時(shí)不得超出車高 300mm。 參考同類型貨車的外廓尺寸，確定本設(shè)計(jì)中輕型貨車的外廓尺寸為： 長(zhǎng) 寬高 5400 1950 2100mm (2)軸距 L 軸距 L對(duì) 整備質(zhì)量、汽車總長(zhǎng) 、汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、縱向通過(guò)半徑等有影響。當(dāng)軸距短時(shí)，上述個(gè)指標(biāo)減小。此外軸距還對(duì)軸荷分配、傳動(dòng)軸夾角有影響。軸距過(guò)短會(huì)使車廂長(zhǎng)度不足或后懸過(guò)長(zhǎng)，汽車上坡、制動(dòng)或加速時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過(guò)大，使汽車制動(dòng)性 或操作穩(wěn)定性 變壞；車身縱向角振動(dòng)增大，對(duì)平順性不利；萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸的夾角增大。 原則上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排量大的乘用車、載重量或載客量多的貨車或客車，軸距取得長(zhǎng)。對(duì)機(jī)動(dòng)性要求高的汽車，軸距宜取短些。 表 2-1 部分汽車的軸距和輪距 車型 類別 軸距 L/mm 輪距 B/mm 客車 城市客車（單車） 45005000 17402050 長(zhǎng)途客車（單車） 50006500 4 2 貨 車 汽車總質(zhì)量 m/t 17002900 23003600 36005500 11501350 13001650 17002000 1.8 1.86.0 6.014.0 根據(jù)表 2-1，本設(shè)計(jì)中選取軸距 L=2800mm (3) 輪距 B 改變汽車輪距 B 會(huì)影響車廂或駕駛室內(nèi)寬、汽車總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因素發(fā)生變化。增大輪距則車廂內(nèi)寬隨之增加，并有利于增加側(cè)傾剛度，汽車橫向穩(wěn)定性變好；但是汽車的總寬和總質(zhì)量及最小轉(zhuǎn)彎半徑等增加，并導(dǎo)致汽車的比功率、比轉(zhuǎn)矩指標(biāo)下降，機(jī)動(dòng)性變壞。 受總寬不得超過(guò) 2.5m 限制，輪距不宜過(guò)大。但在選定的前輪距 范圍內(nèi)，應(yīng)能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有 足夠的轉(zhuǎn)向空間，同時(shí)轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運(yùn)動(dòng)間隙。在確定后輪距時(shí)，應(yīng)考慮車架兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及他們之間應(yīng)留有必要的間隙。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 6 頁(yè) 部分汽車的輪距可以參考表 2-1 提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行初選。本設(shè)計(jì)中取為1B=2B=1500mm (4) 前懸FL和后懸RL前懸尺寸對(duì)汽車通過(guò)性、碰撞安全性、駕駛員視 野、前鋼板彈簧長(zhǎng)度、上車和下車的方便性以及汽車造型等均有影響。增加前懸尺寸， 減小 了汽車的接近角，使 通過(guò)性降低，并使駕駛員的視野變壞。因在前懸這段尺寸內(nèi)要布置保險(xiǎn)杠、散熱器風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向器等部件，故前懸不能縮短。長(zhǎng) 些 的前懸尺寸有利于在撞車時(shí)對(duì)乘員起保護(hù)作用，也有利于采用長(zhǎng)些的鋼板彈簧。對(duì)于平頭汽車，前懸還會(huì)影響前門上下車的方便性。初選的前懸尺寸，應(yīng)當(dāng)在保證能布置下上述個(gè)總成、部件的同時(shí)盡可能的短些。對(duì)于載客量少的平頭車，考慮到正面碰撞能有足夠多的結(jié)構(gòu)件吸收碰撞能量，保護(hù)前排乘員的安全，這又要求前懸有一定的 尺寸。在本設(shè)計(jì)中，參考同類型車輛，選取FL=740mm。 后懸尺寸對(duì)汽車通過(guò)性、汽車追尾時(shí)的安全性、貨箱貨行李箱長(zhǎng)度、汽車造型等有影響，并取決于軸距和軸荷分配的要求。后懸長(zhǎng)，則汽車離去角減小，使通過(guò)性降低，總質(zhì)量在 1.814.0t 的貨車后懸一般在 12002200mm 之間，特長(zhǎng)貨箱的汽車后懸可達(dá)到 2600mm，但不得超過(guò)軸距的 55%。本設(shè)計(jì)中，選取RL=1300mm。 (5) 貨車車頭長(zhǎng)度 貨車車頭長(zhǎng)度系指 從汽車的前保險(xiǎn)杠到駕駛室后圍的距離。車身形式，即長(zhǎng)頭型還是平頭型對(duì)車頭的長(zhǎng)度有絕對(duì)影響。此外，車頭長(zhǎng)度尺寸對(duì)汽車的外觀效果，駕駛室居住性、汽車面積利用率和發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性等有影響。 平頭型貨車一般在 14001500mm 之間。 (6) 貨車車廂尺寸 要求車廂尺寸在運(yùn)送散裝煤和袋裝糧食時(shí)能裝有足額定噸數(shù)。車廂邊版高度對(duì)汽車質(zhì)心高度和裝卸貨物的方便性有影響，一般應(yīng)在 450650mm 范圍內(nèi)選取。車廂內(nèi)寬應(yīng)在汽車外寬符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下適當(dāng)取寬些，以縮短邊板高度和車箱長(zhǎng)度。對(duì)于能達(dá)到較高車速的貨車，使用過(guò)寬的車箱會(huì) 增加汽車的迎風(fēng)面積，導(dǎo)致空氣阻力增加。車箱內(nèi)長(zhǎng)應(yīng)在滿足運(yùn)送上述貨物達(dá)到額定噸位的條件下盡可 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 7 頁(yè) 能的取短些，以利于減小整備質(zhì)量。 2.3.2 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 汽車的質(zhì)量參數(shù)包括整車裝備質(zhì)量0m，載客量、裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù)0m、汽車總質(zhì)量am、軸荷分配等。 (1) 整車整備質(zhì)量0m整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備（包括 隨車工具、備胎），加滿燃料、水，但沒有裝貨和載人時(shí)的整車質(zhì)量。 整車整備質(zhì)量對(duì)汽車的制造成本和燃油經(jīng)濟(jì)性有影響。目前，盡可能減少整車整備質(zhì)量的目的是：通過(guò)減輕整備質(zhì)量增加加載質(zhì)量或載客量，抵消因滿足安全標(biāo)準(zhǔn)、排氣標(biāo)準(zhǔn)和噪聲標(biāo)準(zhǔn)所帶來(lái)的整備質(zhì)量的增加、節(jié)約燃料。 減少整車整備質(zhì)量是從事汽車設(shè)計(jì)工作必須遵守的一項(xiàng)總要原則。 整車整備質(zhì)量在設(shè)計(jì)階段需估算確定。在日常生活中，收集大量同類型汽車總成、部件和整車的有關(guān)質(zhì)量數(shù)據(jù)，結(jié)合新車設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝水平等初步估算各總成、部件的質(zhì)量，再累計(jì)構(gòu)成整車整備質(zhì)量。乘用車和 商用客車的整備質(zhì)量也可按每人所占汽車整備質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)平均值估計(jì)。在沒有樣車參考時(shí)，先初選一恰當(dāng)?shù)馁|(zhì)量系數(shù)0m（定義為裝載質(zhì)量與整車質(zhì)量之比） ，再按給定的裝載質(zhì)量推算出整備質(zhì)量。 根據(jù)表 2-2， 初取0m=1，可得0m=em/0m=2t 表 2-2 貨車的質(zhì)量系數(shù)0m參數(shù) 車型 總質(zhì)量am/t 0m貨車 1.86.0 0.81.10 6.014.0 1.201.35 14.0 1.301.70 (2) 汽車的載客量 n 和裝載質(zhì)量em（簡(jiǎn)稱載質(zhì)量） 普通輕型貨車的載客量： 24，選定載客量為 3 座。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8 頁(yè) 汽車載重量em是指在硬質(zhì)良好的路面上行駛時(shí)所允許的額定載質(zhì)量。 本設(shè)計(jì)中裝載質(zhì)量為給定參數(shù)，em=2t (3) 質(zhì)量系數(shù)0m質(zhì)量系數(shù)是指汽車載重量與整車整備質(zhì)量的比值，即0m=em/0m。該系數(shù)反應(yīng)了汽車的設(shè)計(jì)水平和和工藝水平，0m越大，說(shuō)明該汽車的結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進(jìn)。本設(shè)計(jì)中以選取0m=1.0 (4) 汽車的總質(zhì)量am汽車的總質(zhì)量是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時(shí)的整車質(zhì)量。 商用 貨車的總質(zhì)量am由整備質(zhì)量、載質(zhì)量和駕駛員以及隨行人員質(zhì)量三部分 組 成，即 am=0m+em+n65kg 本設(shè)計(jì)中 n=3,故am=2t+2t+3 65kg=4.195t (5) 軸荷分配 汽車的軸荷分配是指在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各車軸對(duì)支承平面的垂直負(fù)荷，也可以用站空載或滿載總質(zhì)量 的 百分比來(lái)表示 . 軸荷分配對(duì)輪胎壽命和汽車的許多性能有影響。從各輪胎磨損均勻和壽命相近考慮，各個(gè)車輪的負(fù)荷應(yīng)相差不大；為保證汽車有良好的動(dòng)力性和通過(guò)性，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)有足夠大的負(fù)荷，而從動(dòng)軸上的負(fù)荷可以適當(dāng)減小，以利減小從動(dòng)輪滾 動(dòng)阻力和提高在 壞 路面上的通過(guò)性；為了保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性，又要求轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷不應(yīng)過(guò)小。因此，可以得出作為很重要的軸荷分配參數(shù)，各使用性能對(duì)其要求是相互矛盾的，這就要求 設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)根據(jù)對(duì)整車的性能要求、使用 條件等，合理的選取軸荷分配。 汽車的驅(qū)動(dòng)形式與發(fā)動(dòng)機(jī)位置、汽車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、車頭形式和使用條件等均對(duì)軸荷分配有顯著影響。如發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪乘用車和平頭式商用貨車前軸負(fù)荷較大，而長(zhǎng)頭式貨車前軸負(fù)荷較小。常在壞路面上形式的越野汽車，前軸負(fù)荷應(yīng)該小些。參考各類汽車的軸荷分配表，取 滿載時(shí)前軸軸荷為 35%，后軸軸荷為 65%； 空載時(shí)前軸軸荷為 50%，后軸軸荷為 50%。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 9 頁(yè) 表 2-3 各類汽車的軸荷分配 車型（商用貨車） 滿載 空載 前軸 后軸 前軸 后軸 4 2后輪單胎 4 2后輪雙胎，長(zhǎng)、短頭式 4 2后輪雙胎，平頭式 6 4后輪雙胎 32%40% 25%27% 30%35% 19%25% 60%68% 73%75% 65%70% 75%81% 50%59% 44%49% 48%54% 31%37% 41%50% 51%56% 46%52% 63%69% 2.3.3 汽車性能參數(shù)的確 定 (1) 動(dòng)力性參數(shù) a) 最高車速maxav隨著道路條件的改善，特別是高速公路的修建，汽車尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)排量大些的乘用車最高車速 有逐漸提高的趨勢(shì)。在本設(shè)計(jì)中，該參數(shù)給定為 115km/h。 b) 加速時(shí)間 t 汽車在平直的良好路面上，從原地起步開始以最大加速度加速到一定車速所用去的時(shí)間，稱為加速時(shí)間。對(duì)于最高車速maxav100km/h 的汽車，加速時(shí)間常用加速到 100km/h 所需的時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)。 載貨汽車常用 0 60km/h 的換擋加速時(shí)間或在直接檔由 20km/h 加速到某一車速來(lái)評(píng)價(jià)。一般裝載量 2 2.5t 的輕型貨車的0 60km/h 的換擋加速時(shí)間在 17.5 30s。 c) 上坡能力 用汽車滿載時(shí)在良好路面上的最大坡度阻力系數(shù)maxi來(lái)表示汽車的上坡能力。通常要求貨車能克服 30%坡度，越野汽車能克服 60%坡度。 d) 比功率bP和比轉(zhuǎn)矩bT比功率bP是汽車所長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定最大功率與汽車最大總質(zhì)量之比，它可以綜合反映汽車的動(dòng)力性，比功率大的汽車加速性能、速度性能要好于比功率小一些的汽車。我國(guó) GB7258 1997機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件規(guī)定：農(nóng)用運(yùn)輸車 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 10 頁(yè) 與運(yùn)輸用拖拉機(jī)的 比功率bP 4.0kW/t，而其他機(jī)動(dòng)車bP 4.8kW/t。 比轉(zhuǎn)矩bT是汽車所裝發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與汽車總質(zhì)量之比。他反 映汽車的牽引能力。不同車型的比功率和比轉(zhuǎn)矩范圍揀表 2-4 。 表 2 4 汽車動(dòng)力性參數(shù)范圍 汽車類別 最高車速 max 1avkm h比功率 1bPkW t比轉(zhuǎn)矩 1bTN m t貨車 最大總質(zhì)量 /amtam 1.8 80135 1628 3044 1.8am 6.0 1525 3844 1.8am 14.0 75120 1020 3347 am 14.0 620 2950 (2) 燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù) 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性用汽車在水平的水泥或?yàn)r青路面上，以經(jīng)濟(jì)車速或多工況滿載行駛百公里的燃油消耗量 (L/100km)來(lái)評(píng)價(jià)。貨車有時(shí)用單位質(zhì)量的百公里油耗量來(lái)評(píng)價(jià) (表 2 5)。 表 2 5 貨車單位質(zhì) 量的百公里燃油消耗量 L(100t km) -1 總質(zhì)量 汽油機(jī) 柴油機(jī) 總質(zhì)量 汽油機(jī) 柴油機(jī) 4t 3.004.00 2.002.80 612t 2.682.82 1.551.86 46t 2.803.20 1.902.10 12t 2.502.60 1.431.53 (3) 汽車最小轉(zhuǎn)彎 直徑minD轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至 極限位置是，汽車前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支撐平面上的軌跡圓的直徑，稱為汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑minD。minD用來(lái)描述汽車轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性，是汽車轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向安全性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。本設(shè)計(jì)中，給定minD=12.5m。 (4)通過(guò)性幾何參數(shù) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 11 頁(yè) 總體設(shè)計(jì)要確定的通過(guò)性幾何參數(shù)有：最小離地間隙minh，接近角1，離去角2，縱向通過(guò)半徑1等。各類汽車的通過(guò)性參數(shù)視車型和用途而異，其范圍見表 2 5。 表 2 5 汽車通過(guò)性的幾何參數(shù) 車型 minh /mm 1 /（ ） 2 /（ ） 1 /m 42 乘用車 150 220 20 30 15 22 3.0 8.3 44 乘用車 210 45 50 35 40 1.7 3.6 42 貨車 180 300 40 60 25 45 2.3 6.0 44 貨車、 66 貨車 260 350 45 60 35 45 1.9 3.6 確定 最小離地間隙minh=200mm，1接近角 =42，2離去角 =27， 縱向通過(guò)半徑1=3m。 (6) 操縱穩(wěn)定性參數(shù) a)轉(zhuǎn)向特性參數(shù) 為了保證有良好的操縱穩(wěn)定性，汽車應(yīng)具有一定的不足轉(zhuǎn)向。通常用汽車以0.4g 的向心加速度沿頂圓轉(zhuǎn)向時(shí)，前后輪側(cè)偏角之差1-2作為評(píng)價(jià)參數(shù)。此參數(shù)在 1 3為宜。 b) 車身 側(cè)傾角 汽車以 0.4g 的向心加速度沿定圓等速行駛時(shí)，車身側(cè)傾角控制在 3 以內(nèi)較好，最大不允許超過(guò) 7 . c) 制動(dòng)前俯角 為了不影響乘坐舒適性，要求汽車以 0.4g 的減速度制動(dòng)時(shí)，車身前俯角不大于 1.5。 (7) 制動(dòng)性參數(shù) 目前常用制動(dòng)距離 s、平均制動(dòng)減速度 j和行車制動(dòng)的踏板力及應(yīng)急制動(dòng)時(shí)的操縱力來(lái)評(píng)價(jià)制動(dòng)效能。對(duì)于總質(zhì)量小于 4.5t的輕型貨車，當(dāng)av=30km/h 時(shí)，總制動(dòng)距離應(yīng)小于等于 18m，制動(dòng)減速度應(yīng)大于等于 2.6 2ms ，操縱力小于 700N。 (8) 舒適型參數(shù) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 12 頁(yè) 舒適性應(yīng)包括平順性、空氣調(diào)節(jié)性能、車內(nèi)噪聲、乘坐環(huán)境及駕 駛員的操作性能。 其中汽車行駛平順性常用垂直振動(dòng)參數(shù)作評(píng)價(jià)，包括頻率和振動(dòng)加速度等，此外懸架動(dòng)撓度也用來(lái)作為評(píng)價(jià)參數(shù)之一。 對(duì)于貨車，靜撓度cf=50110mm，動(dòng)撓度df=6090mm，偏頻 n=1.52.2Hz。 2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 2.4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)形式的選擇 選 為：直列水冷汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。 汽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：平穩(wěn)、噪聲小、轉(zhuǎn)速高、體積小、易啟動(dòng)、轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性好等。 直列式的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、造價(jià)低廉 、工作可靠、寬度小、易布置，因而在中型及以下的貨車上得到廣泛應(yīng)用。 水冷的優(yōu)點(diǎn)： 冷卻均勻可靠、散熱好、噪聲?。荒芴峁┸噧?nèi)供暖、較好適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)增壓 和 散熱的需要。 2.4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 (1) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率maxep和相應(yīng)轉(zhuǎn)速pn根據(jù)所設(shè)計(jì)汽車應(yīng)達(dá)到的最高車速maxav，用下式估算發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 3m a x m a x m a x1 3 6 0 0 7 6 1 4 0a De a aTm g f CAp v v （ 2-1） 式中： maxep 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率， Kw ； T 傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率 ， 對(duì)單級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋的 42 式汽車取 0.9 am 汽車總質(zhì)量， kg ； g 重力加速度， 2/ms ； 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 13 頁(yè) f 滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)載貨汽車取 0.02 maxav 最高速度， /Km h ； DC 空氣阻力系數(shù)，貨車取 0.8 1.0； A 汽車正面投影面積， 2m ，無(wú)測(cè)量數(shù)據(jù)，可按前輪距1B、汽車總高 H 、汽車總寬 B 等尺寸近似計(jì)算： 對(duì)貨車 1A BH此處取 A =3.15 2m 根據(jù)式 (2-1) 計(jì)算得emaxp=62.92Kw 按上式估算的maxep為發(fā)動(dòng)機(jī)裝有全部附件時(shí)測(cè)定得到的最大有效功率，約比發(fā)動(dòng)機(jī)外特性的最大功率低 12%20%。 因此 最大功率maxep=1.15 62.92=72.36Kw 總質(zhì)量小些的貨車的pn值在 40005000r/min 之間，總質(zhì)量居中的貨車pn更低些。本設(shè)計(jì)中選取pn=4500r/min。 (2) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩maxeT及相應(yīng)轉(zhuǎn)速Tn用下式確定maxeTm a xm a x 9540 eepPTn (2-2) 式中：maxeT為最大轉(zhuǎn)矩（ N m） 1 . 1 1 . 3 1 . 2 為 轉(zhuǎn) 矩 適 應(yīng) 性 系 數(shù) ， 一 般 在 之 間 選 取 ， 這 里 取 m a xeP 最 大 功 率 ；pn 最 大 功 率 轉(zhuǎn) 速 。故有maxeT=184.08N m 選 / 1 . 4 2 . 0 / 1 . 6 2 8 1 2 . 5 / m i nT p T p T Tn n n n n n r :時(shí) 希 望 在 之 間 ， 在 此 ， 取 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 14 頁(yè) 在此，圓整為 2 8 0 0 / m inTnr。 2.5 輪胎的選擇 總體設(shè)計(jì)開始階段就要選好輪胎的型式和尺寸。因?yàn)樗鼈兪抢L制總布置圖 和進(jìn)行性能計(jì)算的重要原始數(shù)據(jù)之一。 輪胎的型號(hào)主要根據(jù)車型，使用條件，輪胎的靜負(fù)荷，輪胎的額定負(fù)荷及車速來(lái)選擇。 所選輪胎在使用中承受的靜負(fù)荷值應(yīng)等于或接近輪胎的靜負(fù)荷值，我國(guó)各種汽車的輪胎和輪輞的規(guī)格及其額定負(fù)荷可查輪胎的國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)。表 2-9 提供了一些貨車的輪胎規(guī)格和特征。表中各列數(shù)據(jù)中如無(wú)帶括號(hào)的數(shù)據(jù)，表示該列數(shù)據(jù)對(duì)斜交輪胎和子午線輪胎通用，否則，不帶括號(hào)的數(shù)據(jù)適用于斜交胎，而帶括號(hào)的數(shù)據(jù)適用于子午線輪胎，貨車上雙胎并裝時(shí)，負(fù)荷約比單胎使用時(shí)的負(fù)荷增加10%: 15%。轎車輪胎標(biāo)準(zhǔn)見 GB2978-82. 輪胎多承受的最大靜負(fù)荷與輪胎額定負(fù)荷之比稱為輪胎負(fù)荷系數(shù)。為了避免超載，此系數(shù)取 0.9: 1.0 之間。對(duì)于在良好路面上行駛，車 速不高的貨車，此系數(shù)允許取 1.1。但不得大于 1.2。因?yàn)檩喬コd 20%， 其壽命將下降 30%左右。轎車及輕型貨車的車速高，動(dòng)負(fù)荷大，系數(shù)應(yīng)取下限；重型貨車，重型自卸車的車速低，此系數(shù)可略偏高。近年來(lái)，貨車上普遍采用高強(qiáng)度尼龍簾布輪胎，使輪胎承受能力提高。因此，同樣載重量的汽車所用的輪胎尺寸已減少。越野汽車長(zhǎng)用胎面寬，直徑大的超低壓輪胎。山區(qū)使用的汽車，制動(dòng)鼓與輪輞的間隙應(yīng)大些，故采用輪輞較大的輪胎。轎車為降低質(zhì)心和提高行駛平穩(wěn)性，采用直徑較小的寬輪輞低壓輪胎。 按輪胎胎體中簾線的排列不同，常見的有三種型式可供 選擇，即普通斜線胎，子午線胎和帶束斜交胎等，普通斜線胎的胎體簾線層較多，胎側(cè)厚，使用中不易劃破，側(cè)向剛性也大。其缺點(diǎn)是緩沖性較差；子午線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是簾線呈子午向排列，這樣簾線的強(qiáng)度就能得到充分利用。此外，選用高強(qiáng)度材料組成多層緩沖層，加強(qiáng)了胎冠，使緩沖性能得到提高，與普通斜線胎相比較，子午線輪胎還有使用壽命長(zhǎng)，滾動(dòng)阻力小，附著性能好等優(yōu)點(diǎn)。子午線胎的缺點(diǎn)是胎側(cè)較薄，側(cè) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 15 頁(yè) 向穩(wěn)定性差，胎側(cè)易發(fā)生裂口，制造技術(shù)要求高。由于子午線胎的優(yōu)點(diǎn)較多，今年來(lái)在汽車上應(yīng)用日益增多。 帶束斜交胎的結(jié)構(gòu)和性能介于普通斜交胎和子午線 胎之間，其耐磨性和壽命雖比普通斜交胎好，但不如子午線胎，僅側(cè)向穩(wěn)定性比子午線胎好，所以應(yīng)用不廣。在本設(shè)計(jì)中選用斜交輪胎。 由前述計(jì)算，應(yīng)該根據(jù)滿載時(shí)前輪靜載荷計(jì)算。此時(shí)其最大負(fù)荷： 4 1 9 0 9 . 8 3 5 % 7 1 9 4 . 4 32FN 表 2-9 國(guó)產(chǎn)汽車輪胎規(guī)格及特征 輪胎規(guī)則 層數(shù) 主要尺寸 使用條件 斷面寬 外直徑 最大負(fù)荷 相應(yīng)氣壓p 0.1 標(biāo)準(zhǔn)輪輞 允許使用輪輞 普通花紋 加深花紋 越野花紋 N MPa 輕型 貨車，中，小客車及其掛車輪胎 6.50-14 6 8 180 705 - - 5850 6900 3.2 4.2 412J5J 6.50-16 (6.50R16) 6 8 755 765 765 - 6350 7550 3.2(3.5) 4.2(4.6) 5.50F 5.50E 5.50F 7.55-15 (7.00R15) 6 8 200 750 760 - 6800 8000 3.2(3.5) 4.2(4.6) 5