中型載貨汽車(chē)動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì)

中型載貨汽車(chē)動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目中型載貨汽車(chē)動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師連晉毅專(zhuān)業(yè)班級(jí)車(chē)輛工程121201姓名學(xué)號(hào)2012120402015年12月1日摘要汽車(chē)動(dòng)力性是汽車(chē)最基本、最重要的性能。本文通過(guò)分析計(jì)算，對(duì)某客車(chē)的動(dòng)力匹配進(jìn)行了校核，選擇了最佳的動(dòng)力總成，確保了該車(chē)型的優(yōu)良性能。汽車(chē)性能的優(yōu)劣不僅取決于組成汽車(chē)的各部件的性能，而且在很大程度上取決于各部件的協(xié)調(diào)和配合，取決于總體布置；總體設(shè)計(jì)水平的高低對(duì)汽車(chē)的設(shè)計(jì)質(zhì)量、使用性能和產(chǎn)品的生命力起決定性的影響。關(guān)鍵詞：汽車(chē)；動(dòng)力性；計(jì)算TruckvehiclepowertrainmatchestheoverralldesignAbstract:AutomobilepoweristhebasicandthemostimportantfunctionofAutomobile．Throughtheanalysisandcalculation，thearticleproofreadthepowermatchingofbus，choosingthebestpowerunit，insuredthegoodfunctionoftheautomobile．Carperformancewillnotonlydependontheperformanceofthevariouscomponentsofthecompositionofcars,anddependslargelyonthecoordinationandcooperationofthevariouscomponents,dependingonthegeneralarrangement;theleveloftheoveralldesignofthecar'sdesignquality,performanceandproductvitalitydecisiveinfluence.Keywords：automobile;power;calculation目錄TOC\o"1-3"\h\u5433摘要 引言汽車(chē)性能的優(yōu)劣不僅取決于組成汽車(chē)的各部件的性能，而且在很大程度上取決于各部件的協(xié)調(diào)和配合，取決于總體布置；總體設(shè)計(jì)水平的高低對(duì)汽車(chē)的設(shè)計(jì)質(zhì)量、使用性能和產(chǎn)品的生命力起決定性的影響。汽車(chē)是一個(gè)系統(tǒng)，這是基于汽車(chē)只有如下屬性而具備組成系統(tǒng)的條件：汽車(chē)是由多個(gè)要素（子系統(tǒng)及連接零件）組成的整體，每個(gè)要素對(duì)整體的行為有影響；組成汽車(chē)的各要素對(duì)整體行為的影響不是獨(dú)立的；汽車(chē)的行為不是組成它的任何要素所能具有的。由此，汽車(chē)具備系統(tǒng)的屬性，對(duì)環(huán)境表現(xiàn)出整體性，一輛子系統(tǒng)屬性匹配協(xié)調(diào)的汽車(chē)所具備的功能大于組成它的各子系統(tǒng)功能純粹的、簡(jiǎn)單的總和；反之，如果子系統(tǒng)的屬性因無(wú)序而相互干擾，即便是個(gè)體性能優(yōu)良的子系統(tǒng)，其功能也會(huì)因相互扼制而抵消，功率循環(huán)就是這樣的典型例子。系統(tǒng)論所揭示的系統(tǒng)整體性和系統(tǒng)功能的等級(jí)性必然會(huì)映射到設(shè)計(jì)任務(wù)中來(lái)，用整體性來(lái)解釋汽車(chē)設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)是整車(chē)性能的綜合優(yōu)化，道理是十分顯然的。汽車(chē)設(shè)計(jì)任務(wù)的等級(jí)形態(tài)表現(xiàn)為：上位設(shè)計(jì)任務(wù)是確定下位設(shè)計(jì)任務(wù)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，下位設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)上位設(shè)計(jì)功能的手段，上、下位體系可從總體設(shè)計(jì)逐級(jí)分至零件設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)無(wú)疑處于這種體系的最上位，設(shè)計(jì)子系統(tǒng)的全部活動(dòng)必須在總體設(shè)計(jì)構(gòu)建的框架內(nèi)進(jìn)行。子系統(tǒng)設(shè)計(jì)固然重要，但統(tǒng)攬全局，設(shè)計(jì)子系統(tǒng)組合和相互作用體系規(guī)則的總體設(shè)計(jì)對(duì)汽車(chē)的性能和質(zhì)量的影響更加廣泛、更為深刻。1.整車(chē)性能參數(shù)設(shè)計(jì)總質(zhì)量量為6.75t的中型運(yùn)輸汽車(chē)。整車(chē)尺寸 8100mm*2480mm*3160mm軸數(shù)/軸距 2/3815mm最大總質(zhì)量 6750kg整備質(zhì)量 4200kg公路行駛最高車(chē)速 120km/h最大爬坡度 ≥30%貨箱尺寸 4675mm*2100mm*550mm軸荷分配 空載前軸：2100kg（50%）空載后軸：2100kg（50%）滿(mǎn)載前軸（2025）（30%）滿(mǎn)載后軸：4725kg（70%）(以上數(shù)據(jù)由《汽車(chē)設(shè)計(jì)》表1-6可得)軸距 3815mm前懸/后懸 1714mm/2571mm前/后輪距 1680mm/1640mm質(zhì)量系數(shù)（載質(zhì)量/整備質(zhì)量） 1.61車(chē)頭長(zhǎng) 2100mm

2.整車(chē)主要目標(biāo)參數(shù)的初步確定2.1發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇2.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率及轉(zhuǎn)速的確定汽車(chē)的動(dòng)力性能在很大程度上取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率。參考該題目中的參數(shù)，按要求設(shè)計(jì)的載貨汽車(chē)最高車(chē)速是ua=120km/h，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率應(yīng)該大于或等于以該車(chē)速行駛時(shí)，滾動(dòng)阻力功率與空氣阻力功率之和，即 （2-1）式中，Pemax是發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率（KW）；ηT是傳動(dòng)系效率（包括變速器、輔助變速器傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)、主減速器的傳動(dòng)效率），ηT=0.9，傳動(dòng)系各部件的傳動(dòng)效率參考了機(jī)械工業(yè)出版社的《汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表1-1得；Ma是汽車(chē)總質(zhì)量，Ma=6750kg；g是重力加速度，g=9.8m/s2；f是滾動(dòng)阻力系數(shù)，由試驗(yàn)測(cè)得，在車(chē)速不大于100km/h的情況下可認(rèn)為是常數(shù)。參考《汽車(chē)?yán)碚摗啡=0.0076＋0.000056Ua=0.01432，參考《汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》得；CD是空氣阻力系數(shù)，一般中重型貨車(chē)可取0.8～1.0，這里取CD=0.9；A是迎風(fēng)面積（㎡），取前輪距B1*總高H，A=5㎡。故A=5㎡如果選取功率為138.5KW的發(fā)動(dòng)機(jī)，則比功率為：根據(jù)《專(zhuān)用汽車(chē)設(shè)計(jì)》表2.1.1汽車(chē)動(dòng)力性參數(shù)汽車(chē)類(lèi)型最大總質(zhì)量范圍最高車(chē)速比功率貨車(chē)ma6.0＜ma＜14.075～12010～20則此車(chē)的比功率20在10～20之間，取比功率為20kw/t，則Ma=6750kg的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該具有的功率為135kw，135×1.63=220.05馬力。考慮到載貨汽車(chē)速度相對(duì)較高，初選發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為225馬力，P=165kw2.1.2發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及其轉(zhuǎn)速的確定當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和其相應(yīng)轉(zhuǎn)速確定后，可通過(guò)下式確定發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。（2-2）式中，Temax是發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N·m）；α是轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)，標(biāo)志著當(dāng)行駛阻力增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線(xiàn)自動(dòng)增加轉(zhuǎn)矩的能力，Tp是最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩（N·m），α可參考同類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值選取，初取α=1.05；;np為最大功率轉(zhuǎn)速選為2500r/min.Pemax是發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（KW）;np是最大功率是的轉(zhuǎn)速（r/min）。所以一般用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù),表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速適應(yīng)行駛工況的程度，Φ越大，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速適應(yīng)性越好。采用Φ值大得發(fā)動(dòng)機(jī)可以減少換擋次數(shù)，減輕司機(jī)疲勞、減少傳動(dòng)系的磨損和降低油耗。通常，汽油機(jī)取1.2～1.4，柴油機(jī)取1.2～2.6，初選n=1500r/min,以保證汽車(chē)具有相當(dāng)?shù)淖畹头€(wěn)定車(chē)速。由符合。2.2輪胎的選擇輪胎的尺寸和型號(hào)是進(jìn)行汽車(chē)性能計(jì)算和繪制總布置圖的重要原始數(shù)據(jù)，因此，在總體設(shè)計(jì)開(kāi)始階段就應(yīng)選定。選擇的依據(jù)是車(chē)型、使用條件、輪胎的額定負(fù)荷以及汽車(chē)的行駛速度。為了提高汽車(chē)的動(dòng)力因數(shù)、降低汽車(chē)質(zhì)心的高度、減小非簧載質(zhì)量，對(duì)公路用車(chē)，在其輪胎負(fù)荷系數(shù)以及汽車(chē)離地間隙允許的范圍內(nèi)，應(yīng)盡量選取尺寸較小的輪胎。同時(shí)還應(yīng)考慮與動(dòng)力—傳動(dòng)系參數(shù)的匹配和對(duì)整車(chē)尺寸參數(shù)（例如汽車(chē)的最小離地間隙、總高等）的影響。參考《汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》給出的部分國(guó)產(chǎn)汽車(chē)輪胎的規(guī)格、尺寸及使用條件。表2.2.1輪胎規(guī)格輪胎規(guī)格層數(shù)主要尺寸/mm使用條件斷面寬外直徑最大負(fù)荷/N相應(yīng)氣壓P/標(biāo)準(zhǔn)輪輞允許使用輪輞普通花紋加深花紋越野花紋9.00-20(9.00R20)10121425910181030(1025)1038(1030)1835020500225504.9(5.3)6.0(6.3)7.0(7.4)7.07.00T7.57.50V7.0T10.00-20(10.00R20)12141627810551067(1060)1073(1065)2160024050263005.3(5.6)6.3(6.7)7.4(7.7)7.57.5V8.08.0V8.00V11.00-20(11.00R20)141629310851100(1090)1105(1095)26250287006.3(6.7)7.4(7.7)8.08.00V8.58.50V8.5V12.00-20(12.00R20)161831511251145(1135)30850327006.7(7.0)7.4(7.7)8.58.50V9.00V12.00-24(12.00R24)1631512251247(1238)347006.7(7.0)8.58.5V9.00V通過(guò)查閱貨車(chē)輪胎標(biāo)準(zhǔn)GB2977-2008《載重汽車(chē)輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷》和參考同類(lèi)車(chē)型所選輪胎規(guī)格，各軸輪胎規(guī)格選擇如下：后輪采用雙胎，負(fù)荷率增加10%-15%，所以使用6胎。米其林輪胎，縱向花紋16層，最大符合3550kg，最大氣壓830Pa。規(guī)格295/80R22.5-163550×4≥6000可以。2.3傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比的確定普通載貨汽車(chē)最高檔通常選用直接擋，若無(wú)分動(dòng)器或者輪邊減速器，則傳動(dòng)系的最小傳動(dòng)比等于主減速器的主減速比。主減速比是主減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，應(yīng)在汽車(chē)總體設(shè)計(jì)時(shí)就確定。載重貨車(chē)為了得到足夠的功率儲(chǔ)備而使最高的車(chē)速有所下降，可按下式選擇（2-3）式中，是驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑（m），所選輪胎規(guī)格為295/80R20的子午線(xiàn)輪胎，其自由直徑d=1044mm，因計(jì)算常數(shù)F=3.05(子午線(xiàn)輪胎F=3.05),故滾動(dòng)半徑；np是發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速，np=2400r/min;uamax是最高車(chē)速，uamax=120km/h；igh是變速器最高檔傳動(dòng)比，igh=1.0。所以，初取i0=4。根據(jù)所選定的主減速比i0的值，就可基本上確定主減速器的減速形式（單級(jí)、雙級(jí)以及是否需要輪邊減速器），并使之與汽車(chē)總布置所要求的離地間隙相適應(yīng)。汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋離地間隙要求參考《汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表1-4所示。其中，中型載貨汽車(chē)的離地間隙要求在210～275mm之間。2.4傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比的確定傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比為變速器的Ι擋傳動(dòng)比igΙ與主減速比i0的乘積。igΙ應(yīng)根據(jù)汽車(chē)最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著條件、汽車(chē)的最低穩(wěn)定車(chē)速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑等綜合確定。汽車(chē)爬坡度時(shí)車(chē)速不高，空氣阻力可以忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有（2-4）則由最大爬坡度要求的變速器Ι檔傳動(dòng)比為（2-5）式中，是道路最大坡度角，設(shè)計(jì)要求最大爬坡度為30%，即坡度角；是最大道路阻力系數(shù)。前面已將計(jì)算得=0.507m；發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax=850N.m；主減速比=4；傳動(dòng)系傳動(dòng)效率=0.9。所以根據(jù)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面附著條件（2-6）求得變速器的Ι檔傳動(dòng)比為（2-7）式中，是道路的附著系數(shù)，在良好的路面上取0.8；是汽車(chē)滿(mǎn)載靜止于水平路面時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋承受的載荷（N），后橋所受載荷為4725kg（根據(jù)滿(mǎn)載時(shí)軸荷分配，后軸為70%），則綜上所述，初步選取變速器Ι擋傳動(dòng)比igΙ=9。

3.傳動(dòng)系各總成的選型3.1發(fā)動(dòng)機(jī)的選型根據(jù)所需發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速，初步選擇康明斯有限公司的型號(hào)為康明斯ISBE4+225的發(fā)動(dòng)機(jī)，它的主要技術(shù)參數(shù)如表2.1.1所示，其外特性曲線(xiàn)見(jiàn)附圖1。表2.1.1康明斯ISBE4+225的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)單位康明斯ISBE4+225缸徑/行程mm102*120質(zhì)量㎏612排量L6.7額定工況功率/轉(zhuǎn)速Kw/(r/min)165/2500最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速/最大馬力N·m/(r/min)/馬力850/1500/225最低燃油消耗率g/(kw·h)≤207一米外噪音B99滿(mǎn)足排放要求國(guó)四進(jìn)氣形式/每缸氣門(mén)數(shù)增壓中冷/2氣缸排列形式直列6缸3.2離合器的初步選型后備系數(shù)β為離合器的后備系數(shù)，定義為離合器所能傳遞的最大靜摩擦力矩與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩之比，必須大于1。β是離合器設(shè)計(jì)時(shí)用到的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇β時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：1)摩擦片在使用中磨損后，離合器還應(yīng)能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；2)防止離合器滑磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；3)防止傳動(dòng)系過(guò)載以及操縱輕便等。顯然，為可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過(guò)大，β不宜選取太??；為使離合器尺寸不致過(guò)大，減少傳動(dòng)系過(guò)載，保證操縱輕便，β又不宜選取太大；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較大、使用條件較好時(shí)，β可選取小些；當(dāng)使用條件惡劣，需要拖帶掛車(chē)時(shí)，為提高起步能力、減少離合器滑磨，β應(yīng)選取大些；貨車(chē)總質(zhì)量越大，β也應(yīng)選得越大；采用柴油機(jī)時(shí)，由于工作比較粗暴，轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn)，選取的β值應(yīng)比汽油機(jī)大些；發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)越小，β可選取小些；膜片彈簧離合器由于摩擦片磨損后壓力保持較穩(wěn)定，選取的β值可比螺旋彈簧離合器小些；雙片離合器的β值應(yīng)大于單片離合器。各類(lèi)汽車(chē)離合器β的取值范圍見(jiàn)表2.2.1。表3.2.1離合器后備系數(shù)β的取值范圍車(chē)型后備系數(shù)β乘用車(chē)及最大總質(zhì)量小于6t的商用車(chē)1.20～1.75最大總質(zhì)量為6～14t的商用車(chē)1.50～2.25掛車(chē)1.80～4.00根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及上述要求，初步選擇東風(fēng)傳動(dòng)軸有限公司生產(chǎn)，轉(zhuǎn)矩容量為1800N·m的1602BT-130單片干式螺旋彈簧離合器。該離合器與康明斯ISBE4+225匹配時(shí)，其后備系數(shù)為1.6。表3.2.2離合器品牌型號(hào)1602BT-130工作性質(zhì)操縱式離合器適用貨車(chē)，重汽轉(zhuǎn)矩1600-1800摩擦系數(shù)0.47摩擦面積2壓盤(pán)尺寸432×432×48mm銷(xiāo)孔12mm內(nèi)徑240mm摩擦表面內(nèi)徑240mm類(lèi)型干式操縱摩擦表面外徑430mm3.3變速器的選擇根據(jù)汽車(chē)?yán)碚摻?jīng)驗(yàn)公式，為使提檔平順，n=igΙ/1.3=6.9，故初選7個(gè)檔位。傳動(dòng)比分配7個(gè)檔，igΙ取9，1*q^6=9，q=1.44，初選分配檔位如下：表3.3.1初選變速器各擋速比ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦ8.96.24.312.992.081.441由之前所算數(shù)據(jù)修正檔位后得K，根據(jù)計(jì)算選擇，初步選定大齒公司DC7J120T(9.204)七檔組合變速器，最大扭矩1150N·m，各檔傳動(dòng)比為：表3.3.2所選變速器各擋速比ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦ倒Ⅰ9.2046.0823.9822.5061.58610.8299.056變速箱主要參數(shù)如下表：表2.3.3大齒DC7J120T變速箱主要參數(shù)品牌：大齒變速箱：大齒DC7J120T系列：DC7J120T檔位數(shù)：7檔換擋形式：手動(dòng)匹配范圍：馬力是180-210的道路用車(chē)和工程車(chē)前進(jìn)檔位：7檔倒擋檔位數(shù)：1個(gè)是否有同步器：是最大扭矩：900-1200NM額定轉(zhuǎn)速：2600rpm換擋方式：手動(dòng)主箱中心距：165mm頭檔速比：9.2042檔傳動(dòng)比：6.0823檔傳動(dòng)比：3.9824檔傳動(dòng)比：1.5865檔傳動(dòng)比：1.5866檔傳動(dòng)比：17檔傳動(dòng)比：0.829倒擋傳動(dòng)比：9.506變速箱重量：320Kg變速箱油容量：15L操縱形式：可遠(yuǎn)程操縱或直接操縱3.4傳動(dòng)軸的選型該車(chē)前后軸距較大，為了提高傳動(dòng)軸的的臨界轉(zhuǎn)速，避免共振以及考慮整車(chē)總布置上的需要，常將傳動(dòng)軸分段。當(dāng)傳動(dòng)軸分段時(shí)，需要加設(shè)安裝在車(chē)架橫梁上的彈性中間支撐，以補(bǔ)償傳動(dòng)軸軸向和角度方向的安裝誤差，以及車(chē)輛行駛過(guò)程中由于彈性支承的發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)和車(chē)架等變形所引起的位移。彈性元件能吸收傳動(dòng)軸的震動(dòng)，降低噪聲。這種彈性中間支撐不能傳遞軸向力，它只要承受傳動(dòng)軸因動(dòng)不平衡，偏心等因素引起的徑向力，以及萬(wàn)向節(jié)上的附加彎矩所引起的徑向力。一般驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)軸均采用一對(duì)十字軸萬(wàn)向節(jié)。十字萬(wàn)向節(jié)兩軸的夾角α不宜過(guò)大，當(dāng)α由增至?xí)r，滾針軸承壽命將下降至原壽命的1/4。十字軸萬(wàn)向節(jié)夾角的允許范圍參照《汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表1-8。初步采用重慶重型汽車(chē)集團(tuán)傳動(dòng)軸有限責(zé)任公司生產(chǎn)的重型汽車(chē)傳動(dòng)軸總成，編號(hào)為：006。工作扭矩為：1650N.m。3.5驅(qū)動(dòng)橋的選型驅(qū)動(dòng)橋處于傳動(dòng)系的末端，其基本公用是增大由傳動(dòng)軸傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，并使左、右驅(qū)動(dòng)輪具有差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車(chē)價(jià)之間的垂向力、縱向力和橫向力。3.5.1驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式和布置形式的選擇驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的懸架形式有關(guān)。絕大多數(shù)載貨汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪采用非獨(dú)立懸架，相應(yīng)的采用非斷開(kāi)式車(chē)橋?，F(xiàn)代多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)都采用貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置。在貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置中，各橋的傳動(dòng)布置在同一個(gè)縱向垂直平面內(nèi)，且相鄰的兩橋的傳動(dòng)軸是串聯(lián)的布置。其優(yōu)點(diǎn)是不僅減少了傳動(dòng)軸的數(shù)量，而且提高了各種驅(qū)動(dòng)橋零件的互通性，并且簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，減少了體積和質(zhì)量，成本較低。3.5.2主減速器結(jié)構(gòu)形式選擇主減速器形式的選擇與汽車(chē)的類(lèi)型及使用條件有關(guān)，主要取決與動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車(chē)性能所要求的主減速比i0的大小以及驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及減速形式等。雙級(jí)主減速器有兩集齒輪減速組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大，制造成本也顯著增加，僅用于主減速比較大（）且采用單級(jí)減速器不能滿(mǎn)足既定的主減速比和離地間隙要求的重型汽車(chē)上。單級(jí)貫通式主減速器用于多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的貫通橋上，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主減速器的質(zhì)量較小，尺寸緊湊，并可使中、后橋的大部分零件，尤其是使橋殼、半軸等主要零件具有互換性。綜上所述，由于所設(shè)計(jì)的載貨汽車(chē)的軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式為4×2，以及單級(jí)減速主減速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，又能滿(mǎn)足使用要求。所以，選用單級(jí)減速主減速器。3.5.3驅(qū)動(dòng)橋的選型根據(jù)計(jì)算的主減速比，初步選擇湖北車(chē)橋有限公司的“載荷5-6.5噸后橋總成”，產(chǎn)品型號(hào)：HT24K21。中、后橋均采用鑄鋼橋殼，后驅(qū)動(dòng)橋承載能力為5-6.5t，最大輸入轉(zhuǎn)矩為13000N·m，大于最大的輸入轉(zhuǎn)矩850×9.204N·m=7670.4N·m，主減速器傳動(dòng)比i0=4.11和4.875兩種。因車(chē)速要求較高，就選i0=4.11計(jì)算，如果汽車(chē)阻力功率曲線(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線(xiàn)不能交在其最大功率點(diǎn)上，再進(jìn)行調(diào)整。表3.5.1湖北車(chē)橋有限公司HT34H后橋總成基本參數(shù)后橋總成基本參數(shù)HT34H適用車(chē)型工程車(chē)、載貨車(chē)額定載荷(噸)5-6.5基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)沖焊110×120×8116×120×10126×126×10輪距L(mm)1680板簧(氣簧)距L1(mm)/傾角α940/5.5°最大輸出扭矩(N.M)/主減中心高H(mm)/偏置距(右E×下F)13000/280(49/34×30)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式/規(guī)格(mm)氣剎S凸輪滾輪式φ360×155Φ400×155車(chē)輪螺栓d/分布圓直徑D(mm)6×M20×1.5/222.258×M20×1.5/φ275輪輞定位止口D1(mm)Φ162/φ213速比選用4.11/4.875/5.286/5.83/6.33/6.83性能特點(diǎn)1.橋殼采取加強(qiáng)型設(shè)計(jì),承載能力強(qiáng)；2.車(chē)輪輪輞定位方式可采用球面定位或止口定位；3.板簧距與輪距可以靈活調(diào)整選裝零部件快插接口氣室、ABS防抱死系統(tǒng)及自動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂

4.整車(chē)性能計(jì)算4.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性所選發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：康明斯ISBE+225。從發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線(xiàn)可得起轉(zhuǎn)矩特性，并且用最小二乘法擬合成五次多項(xiàng)式，計(jì)算出各轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。根據(jù)公式（4-1）公式（4-1）中，n表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（n/min），表示發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩（N.M）,表示發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率（KW），發(fā)動(dòng)機(jī)各轉(zhuǎn)速F的輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率如表4.1.1所示。表4.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性參數(shù)表n90011001300150017001900210023002400250072076380685080576071667265062067.8687.9109.7133.5143.1151.22157.46161.86163.371624.2汽車(chē)動(dòng)力性能計(jì)算（1）汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力汽車(chē)行駛過(guò)程中必須克服滾動(dòng)阻力Ff和空氣阻力Fw的作用，加速時(shí)會(huì)受到加速阻力Fj的作用，上坡時(shí)會(huì)受到重力沿坡道的分力——坡度阻力Fi的作用。汽車(chē)行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的平衡方程式為（4-2）發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速n下發(fā)出的轉(zhuǎn)矩Te，經(jīng)汽車(chē)傳動(dòng)系傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力Ft按下式計(jì)算（4-3）式中，Te是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（N·m）；ig是變速器速比；i0是主減速器速比，i0=4.11；ηT是傳動(dòng)系效率，ηT=0.9；rr是車(chē)輪的滾動(dòng)半徑（m），rr=0.507mm。在驅(qū)動(dòng)輪不打滑的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n（r/min）所對(duì)應(yīng)的汽車(chē)車(chē)速u(mài)a（Km/h）為（4-4）滾動(dòng)阻力Ff為（4-5）式中，g是重力加速度，g=9.8m/s2;α是坡道的坡度角（o）；f是滾動(dòng)阻力系數(shù)，同式（1-1）說(shuō)明?？諝庾枇w為（4-6）式中，CD是空氣阻力系數(shù)，CD=0.9；A是迎風(fēng)面積，即汽車(chē)行駛方向的投影面積，A=5㎡；ρ是空氣密度，一般取ρ=1.2258N?s2?m-4；ua是汽車(chē)行駛速度（Km/s）,若ua以km/h計(jì)，則。坡度阻力Fi為（4-7）式中，i是道路坡度，計(jì)算時(shí)i取值從0%到40%。坡度阻力隨坡度角α的增加而增大，且與變速器檔位和車(chē)速無(wú)關(guān)。（2）汽車(chē)的行駛性能曲線(xiàn)通過(guò)計(jì)算各檔車(chē)速對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，由發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線(xiàn)可得到相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，由式（3-2）可求得汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力，由式（3-4）和（3-5）可求得，再作出汽車(chē)的行駛性能曲線(xiàn)，見(jiàn)附圖2。計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)表3.1.2。表3.1.2汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力計(jì)算列表一檔i=9.204n900110013001500170019002100230024002500ua4.675.716.757.798.839.8610.0911.9412.4612.98Ft47051498605267155526526054996446789439144247640516二檔i=6.082n900110013001500170019002100230024002500ua7.078.0410.2111.7813.3614.9316.5018.0718.8619.04Ft31091329483480436704347613281830918290182806826772三檔i=3.982n900110013001500170019002100230024002500ua10.0813.215.61820.422.825.227.628.830Ft20355215712278724031227592148620242189981837617528四檔i=2.506n900110013001500170019002100230024002500ua17.1620.9824.7928.632.436.2240.0443.8645.7647.67Ft12810135751434015123143231352212739119561156511031五檔i=1.586n900110013001500170019002100230024002500ua27.1133.1439.1745.1951.2257.2563.2769.3072.3175.32續(xù)表Ft8107859190769571906485588062756773196981六檔i=1n900110013001500170019002100230024002500ua4352.562.1671.6881.2390.79100.3109.9114.7119.5Ft5112541757226035572553965083477146154402七檔i=0.829n900110013001500170019002100230024002500ua51.8863.4174.9386.4697.99109.6121.1132.6138.3144.1Ft4237449047445003473844734214395538253694（3）最大爬坡度的計(jì)算坡度阻力隨坡度角的增加而增大，且與變速器檔位和車(chē)速無(wú)關(guān)。由《汽車(chē)?yán)碚摗房芍畲笃露冉堑挠?jì)算公式為：（4-8）式中Dmax為汽車(chē)動(dòng)力因數(shù)，其計(jì)算公式為：（4-9）Ft為驅(qū)動(dòng)力；Fw為空氣阻力，由公式算出，由此得出各檔位動(dòng)力因素表表3.1.3汽車(chē)各檔位動(dòng)力因素表一檔n900110013001500170019002100230024002500FW4.6456.949.6912.916.5720.725.2930.3433.0335.84二檔n900110013001500170019002100230024002500FW10.615.8922.229.5537.9547.45869.575.6582.08三檔n900110013001500170019002100230024002500FW24.83751.7868.9488.45110.6135.1162.1176.5191.5四檔n900110013001500170019002100230024002500FW62.6693.6130.7174.0223.5279.2341.1409.2445.6483.5五檔n900110013001500170019002100230024002500FW156.4233.7326.4434.6558.1697.2851.71021.1112.1207.六檔n900110013001500170019002100230024002500FW393.5587.88211093.14041753.2142.25702798.3036七檔n900110013001500170019002100230024002500FW553.4855.411951590.204325523117.37394071.4418.（4）汽車(chē)的加速性能計(jì)算加速阻力計(jì)算。為計(jì)算最大加速能力，這里就取道路坡道為零的平直道路上行駛進(jìn)行計(jì)算。，由此可得（4-10）式中，δ是汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，δ按式估算，取,ig為變速器速比。參照《汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》繪制出汽車(chē)加速度曲線(xiàn)圖，見(jiàn)附圖3。進(jìn)而參照《汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》繪制各擋加速度倒數(shù)曲線(xiàn)圖，見(jiàn)附圖4。由得（4-11）通過(guò)上式可求得汽車(chē)從初始車(chē)速u(mài)1全力加速到u2的加速時(shí)間t，結(jié)合汽車(chē)的行駛性能曲線(xiàn)，可以做出該汽車(chē)連續(xù)換擋加速曲線(xiàn)，見(jiàn)附圖5。表3.1.4汽車(chē)連續(xù)換檔加速時(shí)間曲線(xiàn)計(jì)算列表一檔n900110013001500170019002100230024002500ua4.675.716.757.798.839.8610.111.912.513.0520524528532535540543547549551a1.561.651.7451.841.741.641.551.451.401.341/a0.640.660.570.540.580.610.640.690.710.75二檔n900110013001500170019002100230024002500u7.078.0410.211.913.415.016.518.118.919.0529535541546552558564570573576a1.81.922.132.021.91.81.681.621.541/a0.560.530.500.470.500.530.560.600.620.65三檔n900110013001500170019002100230024002500續(xù)表u10.113.215.618.020.422.825.227.628.830.0543552561569578588596605609614a1.761.871.982.091.971.861.751.641.581.51/a0.570.530.510.480.510.540.570.610.630.67四檔n900110013001500170019002100230024002500u17.221.024.828.632.436.240.043.945.847.7566580594609623637659665672679a1.411.51.581.671.581.481.381.291.241.171/a0.710.670.630.60.630.680.720.770.810.85五檔n900110013001500170019002100230024002500u27.133.139.245.251.257.363.369.372.375.3603625648670693715737759771782a0.981.041.091.141.060.980.90.820.780.721/a1.020.960.920.8770.941.021.111.221.281.39六檔n900110013001500170019002100230024002500u4352.562.1671.6881.2390.79100.3109.9114.7119.5662698733768804839875910928945a0.60.620.640.650.560.480.390.290.240.241/a1.671.611.581.551.792.102.603.454.204.17七檔n900110013001500170019002100230024002500續(xù)表u51.963.474.986.591.01101211331381441035107811211164120712511294133613581387a0.470.470.460.450.350.250.150.03-0.0-0.11/a2.152.142.172.232.864.006.9035.7-31-9.84.3汽車(chē)經(jīng)濟(jì)性能計(jì)算汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性是汽車(chē)使用中的另一項(xiàng)重要性能。汽車(chē)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，常需要在實(shí)際樣車(chē)制成之前，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)特性和汽車(chē)功率平衡圖對(duì)汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)算，最簡(jiǎn)單、最基本的是等速行駛百公里燃油消耗量的估算。對(duì)貨車(chē)來(lái)講，等速百公里燃油消耗量是在滿(mǎn)載時(shí)以最高擋在水平良好的路面上等速行駛100km的燃油消耗量。汽車(chē)百公里燃油消耗量Qs為（4-12）式中，P是汽車(chē)以車(chē)速u(mài)a等速行駛時(shí)用于克服滾動(dòng)阻力和空氣阻力發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗的功率（kw），；是傳動(dòng)系效率，=0.9；是汽車(chē)總質(zhì)量；是滾動(dòng)阻力系數(shù)，；是空氣阻力系數(shù)=0.9；是迎風(fēng)面積；是燃油消耗率，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)耐馓匦郧€(xiàn)圖上讀??；是汽車(chē)車(chē)速（km/h）；是燃油的重度，柴油取7.94～8.13N/L，取=8.1N/L。表3.1.5汽車(chē)燃油消耗一檔nuaQ9004.672054.01811005.711993.90013006.751963.93515007.791953.97017008.831974.06019009.862014.200210010.902064.370230011.942124.570240012.462204.780250012.982244.910二檔nuaQ9007.072054.1311008.041994.06130010.211964.12150011.781954.20170013.361974.34190014.932014.55210016.502064.78230018.072125.06240018.862205.33250019.042245.44三檔nuaQ90010.82054.35110013.21994.37130015.61964.481500181954.65170020.41974.91190022.82015.24210025.22065.63230027.62126.07240028.82206.462500302246.74四檔nuaQ90017.162054.82110020.981995.01130024.791965.31150028.61955.70170032.41976.23190036.222016.88210040.042067.64230043.862128.51240045.762209.19250047.672249.74五檔nuaQ90027.112055.82110033.141996.39130039.171967.21150045.191958.05170051.221979.20190057.2520110.60210063.2720612.23230069.3021214.11240072.3122015.48250075.3222416.55六檔nuaQ900432058.08110052.51999.54130062.1619611.39150071.6819513.56170081.2319716.25190090.7920119.472100100.3420623.212300109.921227.562400114.6822030.622500119.4622433.11七檔（最高檔）nuaQ90051.882059.71110063.4119911.84130074.9319614.46150086.4619517.58170097.9919721.411900109.5820126.002100121.0520631.312300132.5821237.492400138.3422041.812500144.1022445.64經(jīng)上述計(jì)算，參照《汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》，繪制出使用康明斯ISBE4+225發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)汽車(chē)在各個(gè)檔位時(shí)的等速百公里燃油消耗量曲線(xiàn)，見(jiàn)附圖6。

5.發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系部件的確定及校核性能5.1發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系各部件選型根據(jù)前面的計(jì)算，可以確定設(shè)計(jì)車(chē)輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。變速器大齒DC7J120T、單級(jí)減速雙聯(lián)驅(qū)動(dòng)橋與225馬力的康明斯ISBE4+225發(fā)動(dòng)機(jī)匹配使用時(shí)，整車(chē)的爬坡性能、加速性能和轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性都有了較為顯著的提高，經(jīng)濟(jì)車(chē)速的范圍也較大，燃油經(jīng)濟(jì)性較好，同時(shí)也滿(mǎn)足最高車(chē)速為120km/h的設(shè)計(jì)要求。最后確定的發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系各部件如表5.1.1所示，整體布置圖附錄7所示。表5.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系各部件選型部件型號(hào)主要技術(shù)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)康明斯ISBE4+225額定工況功率/轉(zhuǎn)速165Kw/2500rad/min離合器1602BT-130轉(zhuǎn)矩容量1800N·m變速器大齒DC7J120T額定輸入轉(zhuǎn)矩900-1200N·m傳動(dòng)軸重型汽車(chē)傳動(dòng)軸006工作轉(zhuǎn)矩16500N·m驅(qū)動(dòng)橋湖北車(chē)橋有限公司HT34H額定輸入轉(zhuǎn)矩13000N·m5.2各部件的性能校核5.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)性能校核比功率的統(tǒng)計(jì)值來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的功率值。發(fā)動(dòng)機(jī)康明斯ISBE4+225，則比功率為（5-1）公式5-1中，Pemax是發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率138（KW）；Ma是汽車(chē)總質(zhì)量，Ma=6750kg參考同類(lèi)型汽車(chē)，如表5.2.1汽車(chē)動(dòng)力性參數(shù)其比功率都在20KW/t左右，由表5.2.1對(duì)比得則總質(zhì)量6.5t的汽車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率Pe=6.75×20=135kw。再考慮該載貨汽車(chē)要求具有相對(duì)高的車(chē)速，因此初步選擇汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為165KW，為225馬力。因此此發(fā)動(dòng)機(jī)符合設(shè)計(jì)要求。汽車(chē)類(lèi)型最大總質(zhì)量范圍最高車(chē)速比功率比轉(zhuǎn)矩貨車(chē)m（t）6.0-14.075-12010-2033-47表5.2.1汽車(chē)動(dòng)力性參數(shù)5.2.2離合器性能參數(shù)校核所選單片干式430推式螺旋彈簧離合器轉(zhuǎn)矩容量為1600到1800N·m，該離合器與康明斯ISBE4+225匹配時(shí)，其后備系數(shù)為1.6，符合表5