货车总体设计模版(共35页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上沈航北方科技学院课程设计说明书课程名称 货车总体设计 教 学 部 专 业 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 2013年11月专心-专注-专业目录摘要根据本次课程设计的任务，完成了任务书上所要求的某货车的总体设计。本篇说明书说明了货车设计的总体过程，本次课程设计为载重量0.75吨的轻型货车的设计，首先对汽车的形式进行了确定，其中包括汽车外尺寸的设计，质量参数的确定，轮胎，轴数，驱动形式以及布置形式的选择。其次，以汽车的最高车速和总质量选择了汽车的发动机。查资料确定了汽车的整体结构，包括车身，车厢，车头的选择。细节有轮距，轴距的确定等。在确定了发动机之后，计算了车的传动

2、比，选择了变速器，计算了汽车的动力特性，包括了驱动力与阻力的平衡，动力因数，加速度，加速时间的确定。然后计算了汽车的燃油经济性问题。最后计算了汽车的稳定情况，保证了汽车可以安全的上路行使，完成了汽车的设计。关键词：总体设计，轴荷分配，动力性，燃油经济性第1章 汽车形式的选择1.1汽车质量参数的确定 汽车质量参数包括整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、载荷分配等。1.1.1汽车载人数和装载质量汽车的载荷质量是指汽车在良好路面上所允许的额定装载质量。汽车载客量：3人汽车的载重量：me=750kg1.1.2整车整备质量mo确定整车整备质量是指车上带有全部装备（包括随车工具，备胎等）

3、，加满燃料、水、但没有装货和载人时的整车质量。质量系数mo是指汽车载质量与整车整备质量的比值，mo= m0me/m0。根据表1-1表1-1 货车质量系数mo总质量ma/tmo货车1.8ma6.00.81.16.0ma14.01.201.35ma14.01.301.70本车型为轻型货车，1.8ma6.0，故取mo=0.8根据公式mo= me/m0 ；mo= me/mo=750/0.8=937.5kg1.1.3汽车总质量ma汽车总质量ma是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。 ma= mo+ me+365kg （1-1）式中：ma汽车总质量，kg； mo 整车整备质量，kg； me汽车载质

4、量，kg；根据公式（2-1）可得：ma= mo+ me+365kg=750+937.5+365=1882.5kg汽车总质量：1882.5kg1.2汽车轮胎的选择表1-2 各类汽车轴荷分配满 载空 载前 轴后 轴前 轴后 轴商用货车42后轮单胎32%40%60%68%50%59%41%50%42后轮双胎，长、端头式25%27%73%75%44%49%51%56%42后轮双胎，平头式30%35%65%70%48%54%46%52%62后轮双胎19%25%75%81%31%37%63%69%根据表1-2，本车型为42后轮单胎，平头式，故暂定前轴占32%，后轴占68%，则：前轮单侧：后轮单侧： 其中为

5、轮胎所承受重量， 。根据GB9744一1997可选择轮胎如表1-3表1-4所示表1-2 轻型载重普通断面子午线轮胎气压与负荷对应表负荷，kg 气压 kPa轮胎规格2502803203503904204604905305606.00-14LTS50054058066206556858-根据，选择轮胎型号6.00-14LT，气压：390kPa，层级：8表1-4 轻型载重普通断面斜交线轮胎轮胎 规格基本参数主 要 尺 寸，mm允许使用轮辋层级标准轮辋新 胎充 气 后轮胎最大只用尺寸双胎最小中心距断面宽度外直径负荷下静半径断面宽度外直径公路花纹越野花纹6.00-14LT6,84.5J170680-32

6、41847071964J 5J1.3驾驶室布置载货车驾驶室一般有长头式、短头式、平头式三种。平头式货车的主要优点是：汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性能良好，汽车整备质量小，驾驶员视野得到明显的改善，平头汽车的面积利用率高。短头式货车最小转弯半径、机动性能不如平头式货车，驾驶员视野也不如平头式货车好，但与长头式货车比较，还是得到改善，动力总成操作机构简单，发动机的工作噪声、气味、热量和振动对驾驶员的影响与平头货车比较得到很大改善，但不如长头式货车长头式货车的主要优点是发动机及其附件的接触性好，便于检修工作，离合器、变速器等操纵稳定机构简单，易于布置，主要缺点是机动性能不好，汽车整备质

7、量大，驾驶员的视野不如短头式货车，更不如平头式货车好，面积利用率低。综上各货车的优缺点，本车选用平头式，该布置形式视野较好，汽车的面积利用较高，在各种等级的载重车上得到广泛采用1.4驱动形式的选择汽车的驱动形式有很多种。汽车的用途，总质量和对车辆通过性能的要求等，是影响选取驱动形式的主要因素。本车采用普通商用车多采用结构简单、制造成本低的42后单胎的驱动形式。1.5轴数的选择汽车的总质量和道路法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对汽车的轴数有很大的影响。总质量小于19吨的商用车一般采用结构简单、成本低廉的两轴方法,当汽车的总质量不超过32t时，一般采用三轴；当汽车的总质量超过3

8、2t时，一般采用四轴。故本车轴数定为两轴。1.6货车布置形式汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身的相互关系和布置而言。汽车的使用性能取决于整车和各总成。其布置的形式也对使用性能也有很重要的影响。本车为平头货车，发动机前置后桥驱动。1.7外廓尺寸的确定GB15891989汽车外廓尺寸限界规定如下：货车、整体式客车总长不应超过12m，不包括后视镜，汽车宽不超过2.25m；空载顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；根据课设要求，并参考同类车型金杯领骐SY1022DEF3轻卡，本车的外廓尺寸如下：492018002000（mm mmmm）。1.8轴距L的确定轴距L对整车质量、汽车总长、汽车最小转弯半径、

9、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。考虑本车设计要求和表3-1推荐，根据汽车总质量1882.5kg，并参考同类车型金杯领骐SY1022DEF3轻卡，轴距L选为2515 mm。表3-1各型汽车的轴距和轮距类别轴距/mm轮距/mm42货车1.86.023003600130016506.014.036005500170020001.9前轮距B1和后轮距B2在选定前轮距B1范围内，应能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动空间间隙。在确定后轮距B2时，应考虑车架两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的间隙。根据表3-1，并

10、参考同类车型金杯领骐SY1022DEF3轻卡，前轮距B1=1400mm后轮距B2=1400mm。1.10前悬LF和后悬LR前悬尺寸对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、下车和上车的方便性以及汽车造型等均有影响。初选的前悬尺寸，应当在保证能布置总成、部件的同时尽可能短些。后悬尺寸对汽车通过性、汽车追尾时的安全性、货厢长度、汽车造型等有影响，并决定于轴距和轴荷分配的要求。总质量在1.814.0t的货车后悬一般在12002200mm之间。参考同类车型金杯领骐SY1022DEF3轻卡，并根据本车结构特点确定前悬LF：1025mm 后悬LR：1380mm。1.11货车车头长度货车车头长度

11、系指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。参考金杯领骐SY1022DEF3轻卡，本车车头长1570mm1.12货车车箱尺寸参考金杯领骐SY1022DEF3轻卡，考虑本车设计要求，确定本车车箱尺寸： 3250mm1700mm380mm。第2章 汽车发动机的选择2.1发动机最大功率当发动机的最大功率和相应的转速确定后，则发动机最大转矩和相应转速可随之确定，其值由下面公式计算： （2-1）式中：最大功率，kw； 传动效率，取0.9； 重力加速度，取9.8m/s2； 滚动阻力系数，取0.02；空气阻力系数，取0.8；汽车正面迎风面积，其中为前轮距（见第三章），为汽车总高（见第三章） ； =1.42=2.

12、8 m2；汽车总重,kg；汽车最高车速,km/h。根据公式（2-1）可得：=考虑汽车其它附件的消耗，可以在再此功率的基础上增加1118即在55.2758.76kw选择发动机。2.2发动机的最大转矩及其相应转速当发动机的最大功率和相应的转速确定后，则发动机最大转矩和相应转速可随之确定，其值由下面公式计算： （2-2） 式中：转矩适应系数，一般去1.11.3，取1.1 最大功率时转矩，Nm 最大功率，kw 最大功率时转速，r/min 最大转矩，Nm其中，/在1.42.0之间取。这里取1.8根据公式（2-2） =/1.6=3200/1.8=1777.78r/min2.3选择发动机根据上述功率及发动机

13、的最大转矩，选定CY4100Q：表2-1 CY4100Q主要技术参数CY4100Q主要技术参数 型 号：CY4100Q 形 式：立式直列、水冷、四冲程、自然吸气 气 缸 数：4100118 工作容积：3.707 燃烧室形式：直喷四角型燃烧室 压 缩 比：17:1 额定功率/转速：66/3200 最大扭矩/转速：230/1800 标定工况燃烧消耗率： 全负荷最低燃油消耗率：228 最高空载转速： 3520 怠速稳定转速：700-750 机油消耗率：1.2 工作顺序：1-3-4-2 噪声限制：116 烟 度：3.5 排放标准：欧 整机净质量：168.8 外形参考尺寸：679462600发动机外特性

14、曲线如图 2-1所示：图2-1 发动机外特性曲线第3章 传动比的计算和选择3.1驱动桥主减速器传动比的选择在选择驱动桥主减速器传动比时，首先可根据汽车的最高车速、发动机参数、车轮参数来确定，其值可按下式计算： （3-1）式中：汽车最高车速，km/h； 最高车速时发动机的转速，一般=（0.91.1），其中为发动机最大功率时对应的转速，r/min；这里取为1，则 =1=13200=3200车轮半径，m。取=1；根据公式（3-1）可得：3.2变速器传动比的选择3.2.1变速器头档传动比的选择（1）在确定变速器头档传动比时，需考虑驱动条件和附着条件。为了满足驱动条件，其值应符合下式要求：式中：汽车的最

15、大爬坡度，初选为16.7o。为了满足附着条件，其大小应符合下式规定：式中：驱动车轮所承受的质量，kg；由于第一章中后轴轴荷分配暂定为68%，故=1882.568%=1280.1kg 附着系数。0.7-0.8之间，取=0.8。（2）各挡传动比确定：由于在4.222.379取=3.7，且=1按等比数级分配各挡传动比,=则q=1.37,=3.7，=q3=2.57，=q2=1.88，=q1=1.37，=13.2.2变速器的选择实际上，对于挡位较少的变速器，各挡传动比之间的比值常常并不正好相等，即并不是正好按等比数级来分配传动比的，这主要是考虑到各挡利用率差别很大的缘故，汽车主要用较高挡位行驶的，中型货

16、车4挡位变速器中的1、2、3三个挡位的总利用率仅为10%到15%，所以较高挡位相邻两个挡见的传动比的间隔应小些，特别是最高挡与次高挡之间更应小些。参考中国汽车零配件大全,选取变速箱，型号为MSG5E，确定各档传动比如下表3-1表3-1 MSG5E参数品牌系列型号重量1-4传动比倒档中心距A江铃TFR54MSG5E1档：3.752档：2.173档：1.4184档：13.7269.5mm第4章 轴荷分配及质心位置的计算4.1轴荷分配及质心位置的计算根据力矩平衡原理，按下列公式计算汽车各轴的负荷和汽车的质心位置：g1l1+g2l2+g3l3+=G2L g1h1+g2h2+g3 h2+=Ghg g1+

17、g2+g3+=G （4-1） G1+G2=G G1L=GbG2L=Ga式中：g1 、g2、 g3 各总成质量，kg； l1 、l2 、l3 各总成质心到前轴距离，mm； h1、 h2 、h2、 各总成质心到地面距离，mm；G1 前轴负荷，kg；G2 后轴负荷，kg；L 汽车轴距，mm；a汽车质心距前轴距离，mm；b汽车质心距后轴距离，mm；hg汽车质心到地面距离，mm。质心确定如表 4-1所示表4-1 各部件质心位置主要部件部件质量kg空载质心坐标满载质心坐标空g* l空g*h满g* l满g*hlyhlyhG发动机168.75 -100700550-100700500-1687592812.5

18、-1687584375G离合器4.69 2506905502506905001171.8752578.1251171.8752343.75变速器及离合器壳28.13 6007104706007104201687513218.751687511812.5万向节传动轴15.00 18507004001850700350277506000277505250后轴，后轴制动器121.88 25157003242515700274.639487.5.633393.75后悬架及减震56.25 24157005002415700450.828125.825312.5前悬架及减震器18.75 -10070050

19、0-100700450-18759375-18758437.5前轴，前制动轮毂转向梯形51.56 -100700324-100700274-5156.2516706.25-5156.2514128.13车轮，前轮胎总成46.88 07003240700274015187.5012843.75车轮，后轮胎总成117.19 25157003242515700274.637968.75.632109.38车架及支架，拖钩103.13 13007006001300700550.561875.556718.75转向器8.44 -600300900-600300850-5062.57593.75-5062

20、.57171.875手制动器5.63 065092006508700517504893.75制动驱动机构3.75 -600250500-600250450-22501875-22501687.5油箱及油管8.44 12001005001200100450101254218.75101253796.875消音器，排气管2.81 15001000300150010002504218.75843.754218.75703.125蓄电池组15.00 800500500800500450120007500120006750仪表及其固定零件1.88 -500500800-500500750-937.515

21、00-937.51406.25车箱总成93.75 22507007902250700740.574062.5.569375驾驶室28.13 -300700900-300700850-8437.525312.5-8437.523906.25前挡泥板18.75 400038040003307500712575006187.5后挡泥板18.75 291503802915033054656.25712554656.256187.5人195003005009500058500货物75000220070080000整体1882.5.6.水平静止时的轴荷分配及质心位置计算根据表4-1所求数据和公式（4-1）

22、可求满载：G2=kgG1=1882.5-1146.835=735.665kgmm前轴荷分配：=39后轴荷分配：=61mm空载：kg=937.5-467.51=469.99kg前轴荷分配: 后轴荷分配：mm根据下表得知以上计算符合要求表4-2各类汽车的轴荷分配满 载空 载前 轴后 轴前 轴后 轴商用货车42后轮单胎32%40%60%68%50%59%41%50%42后轮双胎，长、端头式25%27%73%75%44%49%51%56%42后轮双胎，平头式30%35%65%70%48%54%46%52%62后轮双胎19%25%75%81%31%37%63%69%a.水平路面上汽车慢在行驶时各轴的最大

23、负荷计算对于后轮驱动的载货汽车在水平路面上满载行驶时各轴的最大负荷按下式计算： （4-2）式中：行驶时前轴最大负荷，kg； 行驶时候轴最大负荷，kg; 附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为0.70.8。令，式中：行驶时前轴轴荷转移系数，0.8-0.9； 行驶时后轴轴荷转移系数，1.1-1.2。根据式（2-2）可得:kgkg满足要求b.汽车满载制动时各轴的最大负荷按下式计算： （4-3）式中：制动时的前轴负荷，kg； 制动时的后轴负荷，kg；令， 式中： 制动时前轴轴荷转移系数，1.4-1.6； 制动时后轴轴荷转移系数，0.4-0.7。根据式（2-3）可得：kgk 第5章 动力性能计算5

24、.1驱动平衡计算5.1.1驱动力计算汽车的驱动力按下式计算： （5-1）式中：驱动力，N； 发动机转矩，Nm； 车速，km/h。5.1.2行驶阻力计算汽车行驶时，需要克服的行驶阻力为：= 式中：道路的坡路，度，平路上时，其值为0o； 行驶加速度，m/s2,等速行驶时，其值为0； = (5-2)根据公式（5-1）及（5-2）可计算出各档位汽车行驶时，驱动力，车速， 需要克服的行驶阻力，如表 5-1 表5-2 所示：表5-1各档驱动力，速度T(Nm)1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3200 n(r/min)224 228 230 228 224 22

25、0 215 210 200 一挡Ft1(N)8680.000 8835.000 8912.500 8835.000 8680.000 8525.000 8331.250 8137.500 7750.000 v1(km/h)12.259 14.010 15.761 17.512 19.263 21.015 22.766 24.517 28.020 二挡Ft2(N)5022.827 5112.520 5157.367 5112.520 5022.827 4933.133 4821.017 4708.900 4484.667 v2(km/h)21.184 24.210 27.237 30.263 3

26、3.289 36.316 39.342 42.368 48.421 三挡Ft3(N)3282.197 3340.808 3370.113 3340.808 3282.197 3223.587 3150.323 3077.060 2930.533 v3(km/h)32.332 36.951 41.569 46.188 50.807 55.426 60.045 64.664 73.901 四挡Ft4(N)2314.667 2356.000 2376.667 2356.000 2314.667 2273.333 2221.667 2170.000 2066.667 v4(km/h)45.970 52

27、.537 59.104 65.671 72.238 78.805 85.372 91.939 105.074 表5-2 行驶阻力Va15.000 35.000 55.000 75.000 85.000 95.000 105.000 115.000 F阻400.350 506.350 697.150 972.750 1142.350 1333.150 1545.150 1778.350 5.1.3汽车驱动力-行驶阻力平衡图根据表5-1可绘出驱动力-行驶阻力平衡图 5-1 驱动力-行驶阻力平衡图 从图5-1上可以清楚的看出不同车速时驱动力和行驶阻力之间的关系。汽车以最高挡行驶时的最高车速，可以直接

28、在图5-1上找到。显然，Ft5 曲线与FfFw曲线的交点便是uamax。因为此时驱动力和行驶阻力相等，汽车处于稳定的平衡状态。图5-1中最高车速为95km/h，满足设计要求。5.2动力特性计算5.2.1动力因数D的计算汽车的动力因数按下式计算： （5-3）5.2.2行驶阻力与速度关系 0.0076+0. （5-4）根据式（5-3）及式（5-4）得汽车各档行驶动力因数，如表 5-3所示：表5-3各档速度与动力因素Ne1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3200 Te224 228 230 228 224 220 215 210 200 1挡Va112.

29、259 14.010 15.761 17.512 19.263 21.015 22.766 24.517 28.020 D0.460 0.468 0.472 0.468 0.459 0.450 0.440 0.429 0.407 2挡Va221.184 24.210 27.237 30.263 33.289 36.316 39.342 42.368 48.421 D0.264 0.268 0.270 0.266 0.261 0.255 0.247 0.240 0.225 3挡Va332.419 37.050 41.681 46.312 50.944 55.575 60.206 64.837 7

30、4.100 D0.168 0.170 0.169 0.165 0.160 0.154 0.147 0.140 0.125 4挡Va445.970 52.537 59.104 65.671 72.238 78.805 85.372 91.939 105.074 D0.111 0.110 0.107 0.101 0.094 0.086 0.077 0.068 0.048 表5-4 速度与滚动阻力系数的关系Va15.000 35.000 55.000 75.000 85.000 95.000 105.000 115.000 f0.008 0.010 0.011 0.012 0.012 0.013 0

31、.013 0.014 5.2.3动力特性图利用表5-3做出动力特性图 图5-2 动力特性图汽车在各挡下的动力因数与车速的关系曲线称为动力特性曲线。在动力特性图上作滚动阻力系数曲线f-ua，显然线与直接挡D- ua曲线的交点即为汽车的最高车速。5.2.4汽车爬坡度计算汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度imax表示的。最大爬坡度是指I挡最大爬坡度。= （5-5）式中：汽车头档动力因数。由式（5-7）可得：=0.51最大爬坡度为：51%30% 满足条件。5.2.5加速度倒数曲线由汽车行驶方程得： （5-6） 回转质量换算系数，其值可按下式估算： （5-7）式中：=0.030.05，

32、取0.04； 0.06，取0.05； 变速器各档位时的传动比。公式（5-7）可得各档值：表5-4各档回转质量换算系数ig4.2632.6091.51411.959 1.390 1.165 1.100 由此可得各档汽车行驶时各档加速度及加速度倒数，如表 5-5所示：表5-5各档速度、加速度与加速度倒数Ne1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3200 Te224 228 230 228 224 220 215 210 200 1挡v1(km/h)12.259 14.010 15.761 17.512 19.263 21.015 22.766 24.517

33、 28.020 a(m/s2)0.460 0.468 0.472 0.468 0.459 0.450 0.440 0.429 0.407 1/a0.371 0.365 0.362 0.365 0.372 0.380 0.390 0.400 0.422 2挡v2(km/h)21.184 24.210 27.237 30.263 33.289 36.316 39.342 42.368 48.421 a(m/s2)0.264 0.268 0.270 0.266 0.261 0.255 0.247 0.240 0.225 1/a0.513 0.505 0.502 0.509 0.521 0.534 0.551 0.570 0.611 3挡v3(km/h)32.419 37.050 41.681 46.312 50.944 55.575 60.206 64.837 74.100 a(m/s2)0.168 0.170 0.169 0.165 0.160 0.154 0.147 0.140 0.125 1/a0.770 0.764 0.766 0.786 0.818 0.854 0