A-某汽車總布置設(shè)計.doc

1 一 題目要求一 題目要求 額定裝載 質(zhì)量 Kg 最大總質(zhì) 量 kg 最大車速 Km h 1 比功率 KW t 1 比轉(zhuǎn)矩 N m t 1 組號 3000 6330 10015405 附 滾動阻力系數(shù) f 0 02 空氣阻力系數(shù) CD 0 9 二 設(shè)計內(nèi)容二 設(shè)計內(nèi)容 1 汽車形式的汽車形式的選擇選擇 1 1 軸數(shù)和驅(qū)動形式軸數(shù)和驅(qū)動形式 商用貨車驅(qū)動形式有 4 2 4 4 6 2 6 6 8 4 8 8 等 普通商用 貨車一般采用 4 2 發(fā)動機前置后橋驅(qū)動 本車屬于中型商用貨車 總質(zhì)量不大 考慮到制造成本和使用條件等因素 本車屬于中型商用貨車 總質(zhì)量不大 考慮到制造成本和使用條件等因素 所以采用所以采用 4 2 后橋后橋 4 輪前置后驅(qū)的形式 輪前置后驅(qū)的形式 1 2 布置形式布置形式 汽車布置形式是指發(fā)動機 驅(qū)動軸和車身 或駕駛室 的相互關(guān)系和布置特 點而言 汽車的使用性能除取決于整車和各總成的有關(guān)參數(shù)以外 汽車的布置形 式對使用性能也有重要影響 貨車按駕駛室與發(fā)動機相對位置不同分為長頭式 短頭式 平頭式和偏置式 本車的設(shè)計采用平頭式 本車的設(shè)計采用平頭式 平頭式貨車在各種級別的貨車上得到廣泛應(yīng)用 它 有以下優(yōu)點 汽車總長和軸距尺寸短 最小轉(zhuǎn)彎直徑小 機動性良好 不需要發(fā) 動機罩和翼子板 使整車整備質(zhì)量較小 駕駛員視野得到明顯改善 面積利用率 高 其缺點如下 前軸負荷大 因而汽車通過性能變壞 因為駕駛室有自翻轉(zhuǎn)機 構(gòu)和鎖住機構(gòu) 使機構(gòu)復(fù)雜 進 出駕駛室不如長頭式貨車方便 離合器 變速 器等操作機構(gòu)復(fù)雜 駕駛室內(nèi)受熱及振動均比較大 汽車正門與其他物體發(fā)生碰 撞時 駕駛員和前排乘客受到嚴重傷害發(fā)可能性增加 貨車按照發(fā)動機位置不同 可分為發(fā)動機前置 中置和后置三種布置形式 其中發(fā)動機前置后橋驅(qū)動貨車得到廣泛應(yīng)用 其中發(fā)動機前置后橋驅(qū)動貨車得到廣泛應(yīng)用 本車的設(shè)計采用前置后驅(qū)的形式 本車的設(shè)計采用前置后驅(qū)的形式 它有以下主要優(yōu)點 維修發(fā)動機方便 離 合器 變速器等操縱機構(gòu)簡單 貨箱地板高度低 可以采用直列發(fā)動機 V 型發(fā) 2 動機貨臥式發(fā)動機 發(fā)現(xiàn)發(fā)動機故障容易 此方案的缺點是 如果采用平頭式駕 駛室 而且發(fā)動機布置在前軸之上 處于兩側(cè)座位之間時 駕駛室內(nèi)部擁擠 隔 熱 隔振 蜜蜂和降低噪聲等問題難以解決 2 汽車主要技術(shù)參數(shù)的確定汽車主要技術(shù)參數(shù)的確定 2 1 汽車主要尺寸的確定汽車主要尺寸的確定 2 1 1 外廓尺寸外廓尺寸 汽車的總長 總寬和總高應(yīng)根據(jù)汽車的用途 道路條件 噸位 外形設(shè)計 公路限制和結(jié)構(gòu)布置等因素來確定 在總體設(shè)計時要力求減少汽車的外廓尺寸 以減輕汽車總重 提高汽車的動力性 經(jīng)濟性和機動性 各國對公路運輸車輛的外廓尺寸均有法規(guī)限制 這是為了適合本國的公路 橋梁和運輸標準以及保證駕駛的安全性 GB1589 89 汽車外廓尺寸限界規(guī)定汽車 外廓尺寸長 貨車 越野車 整體式客車不應(yīng)超過 12m 單鉸接式客車不超過 18m 半掛汽車列車不超過 16 5m 全掛汽車列車不超過 20m 不包括后視鏡 汽車寬不超過 2 5m 空載 頂窗關(guān)閉狀態(tài)下 汽車高不超過 4m 后視鏡等單側(cè) 外伸量不得超出最大寬度處 250mm 頂窗 換氣裝置開啟時不得超出車高 300mm 根據(jù)本車的特點 參考同類車型 本車的外廓尺寸如下 汽車的外廓尺寸 長汽車的外廓尺寸 長 6510 寬 寬 2230 高 高 2350 2 1 2 軸距軸距 軸距 L 對整備質(zhì)量 汽車總長 最小轉(zhuǎn)彎直徑 傳動軸長度 縱向通過半徑 有影響當軸距小時 上述個指標減小 此外 軸距還對軸荷分配有影響 軸距過 短會使車廂 貨 長度不足或后懸過長 上坡或制動時軸荷轉(zhuǎn)移過大 汽車制動 性和操縱穩(wěn)定性變壞 車身縱向角振動增大 對平順性不利 萬向節(jié)傳動軸的夾 角增大 貨車軸距和輪距標準見下表 貨車的軸距和輪距 車型類別軸距 Lmm輪距 Bmm 4 2 貨車 微型 輕型 中型 重型 1700 2900 2300 3600 3600 5500 4500 5600 1150 1350 1300 1650 1700 2000 1840 2000 本車為中型中型貨車 參照表和同類車型 軸距軸距 L 選取為選取為 3800 mm 3 2 1 3 輪距輪距 受汽車總寬度不超過 2 5m 限制 輪距不宜過大 但在取定的前輪輪距 b1的 范圍內(nèi) 應(yīng)該能布置下發(fā)動機 車架 前懸架和前輪 并保證前輪有足夠的轉(zhuǎn)向 空間 同時轉(zhuǎn)向桿系與車架 車輪之間有足夠的運動間隙 再確定后輪距 b2時應(yīng) 考慮兩縱梁之間的寬度 懸架寬度和輪胎寬度及他們之間應(yīng)留有必要的間隙 根據(jù)表 并且參考同類車型以及根據(jù)本車的結(jié)構(gòu)和布置 選取本車的前后輪 距分別為 b1 1750mm b2 1590mm 2 1 4 前懸 后懸等前懸 后懸等 前懸的長度應(yīng)能布置保險杠 散熱器 風(fēng)扇 發(fā)動機等部件 從撞車安全性 考慮希望前懸長些 從視野角度考慮又要求前懸短些 前懸對平頭汽車上下車的 方便性有影響 前鋼板彈簧長度也影響前懸尺寸 汽車的前懸長度不宜過長 否 則汽車的接近角過小 不利于通過性 后懸的長度主要取決于軸距和軸荷分配的要求 同時要保證適當?shù)碾x去角 一般來說 后懸不宜過長 否則上 下坡時容易刮地 轉(zhuǎn)彎時也不靈活 貨車的 后懸一般在 1200mm 2200mm 之間 經(jīng)過分析并參考同類樣車 根據(jù)本車的結(jié)構(gòu)性能要求 本車選取前懸經(jīng)過分析并參考同類樣車 根據(jù)本車的結(jié)構(gòu)性能要求 本車選取前懸 LF為為 1110mm 后懸 后懸 LR為為 1600mm 2 2 汽車主要質(zhì)量參數(shù)的確定汽車主要質(zhì)量參數(shù)的確定 2 2 1 整備質(zhì)量整備質(zhì)量 m0 整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備 包括隨車工具 備胎等 加滿燃料 水 但沒有裝貨和載人時的整車質(zhì)量 整車整備質(zhì)量對汽車的成本和使用經(jīng)濟性均有影響 目前 盡可能減少整車 整備質(zhì)量的目的是通過減輕整車整備質(zhì)量增加裝載量或載客量 抵消因滿足安全 標準 排氣凈化標準和噪聲標準所帶來的整備質(zhì)量的增加 節(jié)約燃料 減少整車 整備質(zhì)量的措施主要有 采用強度足夠的輕質(zhì)材料 新設(shè)計的車型應(yīng)使其結(jié)構(gòu)更 合理 減少整車整備質(zhì)量 是從事汽車設(shè)計工作中必須遵守的一項重要原則 整車整備質(zhì)量 Ma Me 3 N1 Mo 6330 3000 3 65 3135kg 2 2 2 裝載質(zhì)量裝載質(zhì)量 me 貨車裝載質(zhì)量 me的確定 首先應(yīng)與行業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃的系列符合 其次要考 慮到汽車的用途和使用條件 4 本車為中型貨車 裝載質(zhì)量本車為中型貨車 裝載質(zhì)量 me 在設(shè)計任務(wù)書中已經(jīng)給定為在設(shè)計任務(wù)書中已經(jīng)給定為 3000kg 2 2 3 質(zhì)量系數(shù)質(zhì)量系數(shù) 質(zhì)量系數(shù)是指汽車裝載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值 即 m0 m0e m 該系數(shù)反映了汽車的設(shè)計水平和工藝水平 值越大 說明該汽車 0 m m0 的結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進 本車質(zhì)量系數(shù) 3000 3135 0 957 m0 2 2 4 總質(zhì)量總質(zhì)量 ma 本車總質(zhì)量已經(jīng)給定 ma為 6330 kg 2 2 5 軸荷分配軸荷分配 貨車的軸荷分配參考下表 貨車的軸荷分配 滿載空載 車型前軸 后軸 前軸 后軸 4 2 后輪單胎 4 2 后輪雙胎 長 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 本車軸荷分配的設(shè)計目標是 滿載時前軸 33 后軸 67 空載時前軸 50 后軸 50 經(jīng)過校核后 以滿載 0 8 系數(shù)的路面制動時前后軸荷 1 1 為條件計算滿載軸荷 推出空載軸荷 滿載時前軸滿載時前軸 30 5 后軸 后軸 69 5 空載時前軸空載時前軸 37 8 后軸 后軸 62 2 2 2 6 質(zhì)心高度質(zhì)心高度 g h 5 汽車質(zhì)心的位置 與汽車受力的情況有密切的關(guān)系 直接影響汽車的軸荷分 配 穩(wěn)定性和平順性以及制動 驅(qū)動和坡道行駛時的前后軸質(zhì)量的轉(zhuǎn)移 質(zhì)心高度設(shè)計目標 空載 空載 700mm 滿載 滿載 900mm 經(jīng)過校核后質(zhì)心高度為 經(jīng)過校核后質(zhì)心高度為 空載 空載 750mm 滿載 滿載 930mm 2 3 汽車各總成的選擇汽車各總成的選擇 2 3 1 發(fā)動機的選擇發(fā)動機的選擇 2 3 1 1 發(fā)動機型式的選擇發(fā)動機型式的選擇 對于在中型以及以下的貨車上一般采用直列式柴油機 而在重型貨車上一般 采用 V 型柴油機 本車為中型貨車 故采用直列式四缸柴油機 本車為中型貨車 故采用直列式四缸柴油機 2 3 1 2 發(fā)動機主要性能指標的選擇發(fā)動機主要性能指標的選擇 2 3 1 2 1 發(fā)動機最大功率 Pemax和相應(yīng)轉(zhuǎn)速 np 根據(jù)所需要的最高車速 vamax km h 用下式估算發(fā)動機最大功率 maxe P 3 maxmax 761403600 1 a D a ra T v AC v gfm 上式中 發(fā)動機最大功率 kW maxe P 傳動系效率 對驅(qū)動橋用單級主減速器的 4 2 汽車可取為 T 0 9 對于雙級主減速器可取為 0 8 ma 汽車總質(zhì)量 kg g 重力加速度 m s2 vamax 最高車速 km h fr 滾動阻力系數(shù) 對貨車取 0 02 CD 空氣阻力系數(shù) 貨車取 0 8 1 0 本貨車取 0 9 A 汽車正面投影面積 m2 取 2 23 2 35 0 5 4 13 代入數(shù)據(jù) 得 6 maxe P 3 100 76140 13 4 9 0 100 3600 02 0 8 96330 9 0 1 92 5 kW 由比功率算得最大功率為由比功率算得最大功率為 15 6 33 94 9 KW 經(jīng)過經(jīng)過 matlab 代入排量代入排量 2 6L 后 得到發(fā)動機最大功率為后 得到發(fā)動機最大功率為 96 0KW 最高轉(zhuǎn)速為 最高轉(zhuǎn)速為 2800r min 在發(fā)動機萬有特性圖上得到轉(zhuǎn)速范圍 在發(fā)動機萬有特性圖上得到轉(zhuǎn)速范圍 800 2800r min 最大轉(zhuǎn)矩為最大轉(zhuǎn)矩為 408 35N M 此時轉(zhuǎn)速為 此時轉(zhuǎn)速為 1400r min 最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速 maxe T T n 用下式計算確定 maxe T maxe T P e P n P T max 9549 上式中 最大轉(zhuǎn)矩 maxe TmN 最大功率時轉(zhuǎn)矩 P TmN 轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù) 一般在 1 1 1 3 之間選取 發(fā)動機最大功率 maxe PkW 最大功率時轉(zhuǎn)速 P nmin r 代入數(shù)據(jù) 得 maxe T 3600 0 963 1 1 1 9549 375 14 487 68 mN 本車所選發(fā)動機的本車所選發(fā)動機的為為 408 35 合適 合適 maxe TmN 選擇時希望在 1 4 2 0 之間 如果取得太高 使小于 T n TP nn T n TP nn 1 4 則直接擋穩(wěn)定車速將變高 在通過市區(qū)交叉路口時換擋次數(shù)變多 沖破性能 變壞 本發(fā)動機 2800 1400 2 0 滿足要求 TP nn 2 4 輪胎的選擇輪胎的選擇 輪胎的尺寸和型號是進行汽車性能計算和繪制總布置圖的重要原始數(shù)據(jù)之一 因此 在總體設(shè)計開始階段就應(yīng)選定 而選擇的依據(jù)是車型 使用條件 輪胎的 靜負荷 輪胎的額定負荷以及汽車的行駛速度 7 按輪胎中簾線的排列不同 常見有三種形式可共選擇 普通斜線胎 子午線 胎和帶束斜交胎 普通斜線胎的胎體簾線較多簾 胎側(cè)厚 不易劃破 側(cè)向剛度 也大 其缺點是緩沖性較差 子午線胎的結(jié)構(gòu)特點是簾線呈子午線排列 這樣簾 線的剛度就能得到充分利用 本車選用普通子午線輪胎 本車選用普通子午線輪胎 根據(jù)前面軸荷分配的計算 滿載時 前軸負荷 F 前 max 6330 0 31 2 965 3 KG 后軸負荷 F 后 max 6330 0 69 4 1099 8 KG 由國標 GBT 2977 2008 載重汽車輪胎規(guī)格 尺寸 氣壓與負荷得出 參考整車參數(shù)相似的同類車型 選擇參考整車參數(shù)相似的同類車型 選擇 7 50R16 簾線層數(shù)簾線層數(shù) 12 斷面寬斷面寬 215MM 輪胎外直徑 輪胎外直徑 815MM 氣壓 氣壓 560KPA 輪輞 輪輞 6 00G 8 2 5 傳動比的計算和選擇傳動比的計算和選擇 2 5 1 主減速器傳動比的確定主減速器傳動比的確定 在選擇驅(qū)動橋主減速器傳動比時 首先可根據(jù)汽車的最高車速 發(fā)動機參 0 i 數(shù) 車輪參數(shù)來確定 其值可按下式計算 max 0 377 0 a v v rn i 上式中 汽車最高車速 maxa v hkm 最高車速時發(fā)動機的轉(zhuǎn)速 一般 P n 1 1 9 0 其中 v n v n 為發(fā)動機最大功率時對應(yīng)的轉(zhuǎn)速 本車取 P nmin r v n P n2800 r 車輪半徑 取 0 4 m 4 3 max 0 377 0 a v v rn i 100 28004 0377 0 2 5 2 最大傳動比的確定最大傳動比的確定 確定最大傳動比時要考慮三方面問題 1 最大爬坡度 2 發(fā)動機傳遞到輪邊的最