汽車設計課程設計.doc

目錄摘要11汽車形式的選擇21.1軸數的選擇21.2驅動形式的選擇21.3貨車的布置形式22汽車發(fā)動機的選擇32.1汽車載客量和裝載質量32.2質量系數32.3整車整備質量32.4汽車總質量32.5發(fā)動機最大功率42.6發(fā)動機適應性系數43汽車主要參數的選擇73.1外廓尺寸73.2軸距73.3前輪距和后輪距73.4前懸和后懸73.5汽車輪胎的選擇83.6驅動橋主減速器傳動比的選擇83.7變速器傳動比的選擇83.8變速器的選擇94動力性計算104.1驅動平衡計算104.1.1驅動力計算104.1.2行駛阻力的計算114.1.3力的平衡方程114.1.4驅動平衡圖114.2動力特性計算124.2.1動力因數D的計算124.2.2行駛阻力與速度關系124.2.3動力特性圖124.2.4加速度倒數曲線134.2.5汽車最大爬坡度計算144.3功率平衡計算144.3.1汽車行駛時，發(fā)動機能夠發(fā)出的功率144.3.2汽車行駛時，所需發(fā)動機功率154.3.3功率平衡圖155 汽車燃油經濟性計算166軸荷分配及質心的計算186.1水平靜止時的軸荷分配及質心位置計算186.2水平路面上汽車在行駛時各軸的最大負荷計算206.3汽車滿載制動時各軸的最大負荷按下式計算：217 汽車穩(wěn)定性計算237.1汽車滿載不縱向翻倒條件是：237.2汽車滿載不橫向翻倒條件：237.3汽車最小轉彎直徑計算23總結25參考文獻2625 / 28摘要汽車設計是我們汽車專業(yè)非常重要的一門課程，目的旨在檢驗我們對以往汽車方面知識的實踐和應用能力，對于這次課設可以說是用到了汽車設計、汽車理論、汽車構造等知識的綜合應用，也是對我們熟練應用Autocad進行平面制圖功底的一次徹底檢驗。第一部分：根據所給參數來確定車型；第二部分：給汽車選擇合適的發(fā)動機、變速器、離合器等總成；第三部分：確定主要參數（例如各總成的位置、質心的確定）；第四部分：進行數據處理和列表，繪出驅動和行駛阻力平衡圖、功率平衡圖、汽車動力特性圖、加速度倒數曲線和百公里油耗曲線，進行汽車動力性和燃油經濟性的評算。最后根據自己的數據畫出車汽車的三視圖。關鍵詞：平頭貨車；總體布置；前置后驅第1章 汽車形式的選擇 汽車有許多分類方式，可以按照發(fā)動機排量、乘客座位數、汽車總質量、汽車總長、車身或駕駛室的特點不同來分類對于輕型載貨汽車通常有以下幾個初選指標。1.1軸數的選擇 汽車的軸又稱為汽車的橋，按軸數分類汽車可以分為二軸汽車、三軸汽車和四軸汽車甚至更多的軸數。影響選取軸數的因數主要有汽車的總質量，用途，使用條件，公路車輛法規(guī)對軸載質量的限制和輪胎負荷能力以及汽車的結構等。參考同類型的貨車本車采用兩軸形式，又由于載貨量較大，因此后輪采用雙胎1.2驅動形式的選擇 汽車的驅動形式有42，44，62，64，66，84，88等，其中前一位數字表示汽車的車輪總數，后一位數字表示驅動輪數。根據汽車的用途，總質量和對車輛通過性的要求等，是影響選取驅動形式的主要因素。參考同類車型，本車選取42后輪單胎。1.3貨車的布置形式 汽車的布置形式是指發(fā)動機、驅動橋和車身的相互位置關系和布置特點而言。汽車的使用性能除取決于整車和個總成的有關參數以外，其布置形式對使用性能也有重要影響。貨車可以按照駕駛室與發(fā)動機的相對位置的不同，分為平頭式、短頭式、長頭式和偏置式四種。貨車又可以根據發(fā)動機相對位置的不同，分為發(fā)動機前置、中置和后置三種布置形式。為了適應高速時對汽車機動性能的要求，采用平頭式貨車，發(fā)動機可以置于座椅下方使離合器、變速器等操縱機構的結構簡單，容易布置，貨箱地板高度降低。因而貨車用采用發(fā)動機前置后輪驅動的形式。第2章 汽車發(fā)動機的選擇 發(fā)動機是汽車的心臟，關系到整車的性能，因此根據發(fā)動機的功率計算，確定發(fā)動機的型號。2.1汽車載客量和裝載質量汽車載客量：2汽車裝載質量：2.2質量系數 質量系數是指汽車在質量和整車整備質量的比值，。參考同類柴油車，取。2.3整車整備質量 整車整備質量是指汽車帶有全部裝備（包括隨車工具、備胎等），加滿燃料、水，但沒有裝貨和載人的整車質量。根據公式可取2.4汽車總質量 汽車總質量是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時的整車質量。商用貨車的質量由整備質量、載質量和駕駛員質量三部分組成，隨車人員每人按計算，即2.5發(fā)動機最大功率 （式2-1）式中：最大功率，； 傳動效率，取0.9； 重力加速度，取9.8； 滾動阻力系數，取0.018； 空氣阻力系數，取0.8；汽車正面迎風面積，,其中前輪距，為汽車總高， ；汽車總重，；汽車最高車速，。根據（式2-1）可得： 考慮汽車其它附件的消耗，可以在此功率基礎上增加即在71.276.28選擇發(fā)動機。2.6發(fā)動機適應性系數 發(fā)動機扭矩適應性系數Temax發(fā)動機最大扭矩 ，NmTp 最大功率點的扭矩，Nm即：發(fā)動機轉速適應性系數最大功率點的轉速最大扭矩點的轉速即：發(fā)動機適應性系數對于柴油機=1.62.6，表明此發(fā)動機滿足汽車行駛工況CY4105Q主要技術參數 型 號：CY4105 形 式：立式直列、水冷、四沖程、增壓中冷 氣 缸 數：4105118 工作容積：4.087 燃燒室形式：直噴圓型縮口燃燒室 壓 縮 比：17.5:1 額定功率/轉速：74/3000 最大扭矩/轉速：265/2000 全負荷最低燃油消率：209.4 最高空載轉速： 3300 怠速穩(wěn)定轉速：700 機油燃油消耗百分% ：1.63 工作順序：1-3-4-2 噪聲限制：117 煙 度：2.3 排放標準：達歐洲號標準 整機凈質量：330 外形參考尺寸：921651751圖2.1 發(fā)動機參數 圖2 .2 發(fā)動機外特性曲線第3章 汽車主要參數的選擇3.1外廓尺寸 汽車的長、寬、高稱為汽車外廓尺寸。GB15891989汽車外廓尺寸界限規(guī)定如下：貨車總長不應超過12；不包括后視鏡，汽車寬不超過2.5；空載、頂窗關閉狀態(tài)下，汽車高不超過4；后視鏡等單側外伸量不得超過超過最大寬度出的2500；頂窗、換氣裝置開啟時不得超出車高300。根據已知數據，并參考同類車型，本車的外廓尺寸如下：5860197223003.2軸距 軸距對整備質量、汽車總長、汽車最小轉彎半徑、傳動軸長度、縱向通過半徑等有影響。原則上排量大的乘、載質量或載客量多的貨車或客車，軸距取得長些。對機動性要求高的汽車，軸距宜短些。考慮本車設計要求和相關資料軸距可選為3500。3.3前輪距和后輪距 受汽車總寬不超過2.5限制，輪距不宜過大。但在選定的前輪距范圍內，應布置下發(fā)動機、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的空間，同時轉向桿系與車架、車輪之間有足夠的運動間隙。在確定輪距時，應考慮車兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及它們之間應留有必要的間隙。根據課設要求， 3.4前懸和后懸 前懸尺寸對汽車通過性、碰撞安全性、駕駛員視野、前鋼板彈簧長度、汽車上車和下車的方便性以及汽車造型等均有影響。初選的前懸尺寸，應當在保證能布置各總成、部件的同時盡可能短些。后懸尺寸對汽車通過性、汽車追尾時的安全性、貨箱長度、汽車造型等有影響，并取決于軸距和軸荷分配的要求。根據本車結構特點確定前懸后懸。3.5汽車輪胎的選擇 其中為輪胎所承受的總量；根據可選擇輪胎規(guī)格：7.50R16層級：12斷面寬：220外直徑：810 3.6驅動橋主減速器傳動比的選擇 在選擇驅動橋主減速器傳動比時，首先可根據汽車的最高車速、發(fā)動機參數、車輪參數來確定，其值可按下式計算： = (式3-1)(式3-1)中： 汽車最高車速，km/h； 最高車速時發(fā)動機的轉速，一般=（0.91.1），其中為發(fā)動機最大功率時對應的轉速，r/min； 車輪半徑，m。根據式 (3-1)可得： =4.8837變速器傳動比的選擇 在確定變速器頭擋傳動比時，需要考慮驅動條件和附著條件。為了滿足驅動條件，其值應該符合下式要求： = =4.49式中：汽車的最大爬坡度。初選為。為了滿足附著條件，其大小應符合下式規(guī)定：=7.16式中： 驅動輪所承受的質量，kg;附著系數，取0.7。3.8變速器的選擇根據4.497.16，可選擇變速器為：產品型號:5J100T汽車變速箱最大輸入扭矩：1200Nm最大輸入功率：199KW最高輸入轉速：2600r/min外形尺寸：654482434 表 3.1各檔傳動比檔位檔檔檔檔檔ig6.623.992.471.551.00 第4章 動力性計算4.1驅動平衡計算4.1.1驅動力計算汽車的驅動力按下式計算： （式41）式中：驅動力，N； 發(fā)動機轉矩，Nm； 車速，km/h。由圖（2.2）可列出下表：表4.1 轉速、扭矩、功率n（r/min）140016001800200022002400260028003000Pe(kw)3253843485461656974T(nm)240252265251245237233223225由公式（41）及表4.1可求出各擋驅動力和速度，現列表如下：表4.2 各檔速度和驅動力及最高檔阻力vaFt1vaFt2vaFt3vaFt4vaFt5vaFz7.5 16143 11.7 10355 17.7 6410 30.1 4023 46.7 2595 46.7 1127 8.6 16460 13.4 10558 20.3 6536 34.4 4102 53.3 2646 53.3 1214 9.6 17536 15.0 11249 22.8 6964 38.7 4370 60.0 2819 60.0 1313 10.7 17726 16.7 11371 25.3 7039 43.0 4417 66.7 2850 66.7 1423 11.8 17472 18.4 11208 27.9 6938 47.3 4354 73.3 2809 73.3 1545 12.9 16460 20.1 10558 30.4 6536 51.6 4102 80.0 2646 80.0 1678 13.9 15953 21.7 10234 32.9 6335 55.9 3975 86.7 2565 86.7 1823 15.0 15763 23.4 10112 35.5 6260 60.2 3928 93.3 2534 93.3 1980 16.1 15193 25.1 9746 38.0 6033 64.5 3786 100.0 2443 100.0 2148 扭矩驅動力 單位：N 速度 單位：km/h4.1.2行駛阻力的計算 汽車行駛時，需要克服的行駛阻力阻為： （式42）式中：道路的坡度，平路上時其值為0； 行駛加速度，等速行駛時其值為0； 回轉質量換算系數，其值可按下式估算： （式43）=0.030.05，取0.035；=0.040.06，取0.05；變速器各檔位的傳動比。4.1.3力的平衡方程阻 （式44）4.1.4驅動平衡圖圖4.1 汽車驅動力-行駛阻力平衡圖如圖驅動力與行駛阻力的交點對應的車速，即為該汽車的最高車速，約為100km/h4.2動力特性計算汽車的動力因數按下式計算： （式45）4.2.1動力因數D的計算根據式（45）及表4.2可得汽車各擋行駛動力因數，現列下表：表4.4 動力因數VaD1VaD2VaD3VaD4VaD5VaDf+w7.50.38311.70.19417.70.10730.10.05946.70.04246.70.0108.60.39013.40.19720.30.10934.40.05953.30.04153.30.0119.60.41615.00.21022.80.11538.70.06260.00.04260.00.01110.70.42016.70.21225.30.11643.00.06266.70.04066.70.01111.80.41418.40.20927.90.11447.30.06073.30.03673.30.01212.90.39020.10.19730.40.10751.60.05580.00.03080.00.01213.90.37821.70.19032.90.10355.90.05186.70.02586.70.01215.00.37223.40.18735.50.10160.20.04993.30.02093.30.01316.10.36025.10.18138.00.09764.50.045100.00.015100.00.013 4.2.2行駛阻力與速度關系 （式46）4.2.3動力特性圖利用上面公式求出的曲線即為汽車的動力特性圖。 圖4.2 動力特性圖4.2.4加速度倒數曲線 由汽車行駛方程式得： （=0） （式47）由公式（43）可得各擋的值：表4.5各檔回旋質量系數i6.623992.471.5513.231.831.341.161.09 表4.6 各檔加速度倒數va1/ava1/ava1/ava1/ava1/a7.5 0.860 11.7 0.854 17.7 1.077 30.1 1.671 46.7 3.274 8.6 0.843 13.4 0.837 20.3 1.056 34.4 1.648 53.3 3.356 9.6 0.789 15.0 0.782 22.8 0.984 38.7 1.536 60.0 3.190 10.7 0.780 16.7 0.773 25.3 0.974 43.0 1.535 66.7 3.369 11.8 0.792 18.4 0.786 27.9 0.993 47.3 1.589 73.3 3.802 12.9 0.843 20.1 0.839 30.4 1.068 51.6 1.758 80.0 4.965 13.9 0.872 21.7 0.869 32.9 1.113 55.9 1.878 86.7 6.481 15.0 0.883 23.4 0.882 35.5 1.134 60.2 1.959 93.3 8.669 16.1 0.919 25.1 0.920 38.0 1.190 64.5 2.132 100.0 16.316 圖4.3 加速度倒數曲線4.2.5汽車最大爬坡度計算 （式48）式中：汽車頭擋動力因數。由式（47）可得：= =24.83100%=46.27%最大爬坡度約為：46.27%4.3功率平衡計算4.3.1汽車行駛時，發(fā)動機能夠發(fā)出的功率 汽車行駛時，發(fā)動機能夠發(fā)出的功率就是發(fā)動機使用外特性的功率值。見表 4.8 表4.8發(fā)動機發(fā)出的功率值n140016001800200022002400260028003000p3253843485461656974 4.3.2汽車行駛時，所需發(fā)動機功率汽車行駛時，所需發(fā)動機功率即為克服行駛阻力所需要發(fā)動機功率，其值按下式計算： （式49）當汽車在平路上等速行駛時，其值為 （式410）由公式（410）及表（4-2） 得汽車在平路上等速行駛時所需要發(fā)動機功率。表4.9汽車各檔速度及所需發(fā)動機功率vaPevaPevaPevaPevaPe7.5 2.028 11.7 3.199 17.7 4.977 30.1 9.169 46.7 16.602 8.6 2.324 13.4 3.679 20.3 5.767 34.4 10.864 53.3 20.407 9.6 2.622 15.0 4.167 22.8 6.588 38.7 12.712 60.0 24.784 10.7 2.922 16.7 4.666 25.3 7.444 43.0 14.734 66.7 29.806 11.8 3.226 18.4 5.176 27.9 8.340 47.3 16.947 73.3 35.544 12.9 3.533 20.1 5.699 30.4 9.279 51.6 19.373 80.0 42.071 13.9 3.843 21.7 6.235 32.9 10.265 55.9 22.029 86.7 49.456 15.0 4.158 23.4 6.785 35.5 11.302 60.2 24.936 93.3 57.773 16.1 4.476 25.1 7.352 38.0 12.394 64.5 28.111 100.0 67.093 433功率平衡圖 做發(fā)動機能夠發(fā)出的功率與車速之間的關系曲線，并作汽車在水平路面上等速行駛時所需發(fā)動機功率曲線，即得到汽車的功率平衡圖。 圖4.4功率平衡圖 第5章 汽車燃油經濟性計算 在總體設計時，通常主要是對汽車穩(wěn)定行駛時的燃油經濟性進行計算，其計算公式如下： （51）式中：汽車穩(wěn)定行駛時所需發(fā)動機功率，kw； 發(fā)動機燃油消耗率，g/(kw.h)其值由發(fā)動機萬有特性圖得到； 燃油重度，N/L柴油為 7.94-8.13，其取值為8；汽車單位行程燃油消耗量，L/100km；根據發(fā)動機萬有特性曲線可得出最高檔在各轉速下的發(fā)動機的燃油消耗率：表5.1轉速與燃油消耗量n100012001400160018002000220024002600g216210208210214218223228231 由表5.1可得發(fā)動機在最高檔時的燃油消耗量表5.2最高檔時的燃油消耗量V546.6722753.3397460.0072166.6746773.3421480.0096186.6770793.34454100.012Q18.1490818.334218.432119.309119.309119.628220.093820.324620.546 圖5.1 百公里燃油消耗曲線圖第6章 軸荷分配及質心的計算表6.1各總成位置關系部件名稱質心Gi質心到前周距離Li質心離地高度Hi（m）GiLiGiHi空載GiHi滿載空載滿載發(fā)動機及附件600-0.050.850.75-30510450變速器，離合器總成87.70.60.640.5452.6256.12847.358萬向節(jié)傳動29.22.50.40.357311.6810.22后軸及后軸制動器2873.50.550.51004.5157.85143.5后懸架及減震器83.13.50.60.5290.8549.8641.55前懸架及減震器4000.550.5502222前軸，前制動器，輪轉向梯形76.800.60.5046.0838.4車架及輪胎總成26130.550.55783143.55143.55車架及支架，拖鉤裝置122.730.650.5368.179.75561.35轉向器28.5-0.610.9-17.128.525.65制動裝置及操縱系統(tǒng)8.13.10.60.5525.114.864.455油箱總成27.71.51.21.141.5533.2430.47蓄電池組30.82.510.97730.827.72車廂總成153.730.80.7461.1122.96107.59駕駛室130.70.10.350.313.0745.74539.21擋泥板8330.50.4524941.537.35乘員1300.510.965130117貨物22503.21.272002700443010656.81514.5084047.373 6.1水平靜止時的軸荷分配及質心位置計算 根據力矩平衡原理，按下類公式計算汽車各軸的負荷和汽車的質心位置： （6-1）在（6-1）式中：、各總成質量，；、各總成質心到前軸距離，；前軸負荷，；后軸負荷，；汽車軸距，；汽車質心距前軸距離，；汽車質心距后軸距離，；汽車質心高度，；根據表6.1所求數據和公式（6-1）可求滿載：=1385.2kgb=L-a=3.5-2.4=1.1前軸荷分配：=后軸荷分配：=空載：2050-987.7=1062kg前軸荷分配：=后軸荷分配：根據汽車設計第四版表1-6推薦范圍42后輪單胎平頭式貨車：滿載前輪負荷分配32%40%；后輪負荷分配60%69%空載前輪符合分配50%59%;后輪負荷分配41%50%6.2水平路面上汽車在行駛時各軸的最大負荷計算 對于后輪驅動的載貨汽車在水平路面上滿載行駛時各軸的最大負荷按下式計算： (式62)式中： 行駛時前軸最大負荷kg； 行駛時后軸最大負荷kg；附著系數，在干燥的瀝青或混凝土路面上，該值為0.70.8。取值為0.7令 式中：行駛時前軸軸荷轉移系數，一般該值為0.80.9；行駛時后軸軸荷轉移系數，一般該值為1.11.2。根據式（62）可得：=6.3汽車滿載制動時各軸的最大負荷按下式計算： （式63） 式中：制動時前軸的負荷kg；制動時后軸的負荷kg；令 式中：制動時前軸軸荷轉移指數，一般該值為1.41.6； 制動時后軸軸荷轉移指數，一般該值為0.40.6。根據式（63）可得：=所以該車制動時容易產生較大的沖擊力，有待后續(xù)解決。第7章 汽車穩(wěn)定性計算7.1汽車滿載不縱向翻倒條件是： （71） 式中：質心到后軸的距離，m； 滿載質心高度，m； 道路附著系數，取0.7。7.2汽車滿載不