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汽车设计平头货车docx
1载货汽车主要技术参数的确定
1.1汽车质量参数的确定
1.1.1汽车载客量和装载质量
m表示。
汽车载客量:
2人
汽车的装载质量是指汽车在良好路面上行驶时所允许的额定装载,用
m=2000kg。
1.1.2汽车整车整备质量预估
1■质量系数nmo选取
质量系数nmo是指汽车装载质量与整车整备质量的比值:
mol^e/mo(1-1)
根据表1-1:
表1-1各类汽车的整备质量系数nmo
再军类皱
备泮
轻熨
中测
塞型
10.8-LI
1】
]r3-1+7
臬扁牟为QJ"J.O
旷MlR卸*
套载區、r
g>45t
1.1-J+5
1.2L7
对于轻型载货汽车,质量系数为0.80-1.0,取nmo=1.0
2.估算整车整备质量m
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),加满燃料、水,但
没有装货和载人的整车质量。
m)=me/mo=2000/1.0=2000kg
1.1.3汽车总质量m的确定
汽车总质量是指装备齐全,并按规定装满客、货时的整车质量商用货车的总质量m由整备质量m、载质量m和驾驶员以及随行人员质量三部分组成,乘员和驾驶员每人质量按65kg计,即
ma=mo+me+2X65kg=2000+2000+2X65=4130kg
表1-2质量参数:
载质量m(Kg)
质量系数nm0
整车整备质量m(Kg)
总质量(Kg)
2000
1.0
2000
4130
1.1.4汽车轴数和驱动形式的确定
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,所以本车的轴数
定为二轴
商用车多采用结构简单、制造成本低的42驱动的形式。
所以本车采用42后双胎的
驱动形式。
1.2汽车主要尺寸的确定
1.2.1汽车的外廓尺寸
我国法规对载货汽车外廓尺寸的规定是:
总高不大于4米,总宽不大于2.5米,总长
不大于12米。
一般载货汽车的外廓尺寸随载荷的增大而增大。
在保证汽车主要使用性能
:
5046x1960x2011mm长x
的条件下应尽量减小外廓尺寸。
参考同类车型,取外廓尺寸宽x咼)。
1.2.2汽车轴距L的确定
在汽车的主要性能,装载面积和轴荷分配等各个方面的要求下选取。
轴距L对汽车总
长、汽车最小转弯半径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。
各类载货汽车的轴距选用范围如表1-3所示。
表1-3载货汽车的轴距和轮距
4X2
总质量ma(t)
轴距(mr)
轮距(mm
货车
1.8-6.0
2300-3600
1300-1650
选取L=2800mm1.2.3汽车前轮距Bi和后轮距B2
汽车轮距B应该考虑到车身横向稳定性,在选定前轮距Bi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。
B2主要取决于车架后部宽度、后悬架宽度和轮胎宽度,同时还要考虑车轮和车架之间的间隙。
各类载货汽车的轮距选用范围如表1-3所示。
考虑本次课设
实际要求和根据表1-3提供的数据,前轮距Bi=1650mm,后轮距B2=1597mm
1.2.4汽车前悬Lf和后悬Lr的确定
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,应当在保证能布置各总成、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1.8〜14.0t的货车后悬一般在
1200〜2200m之间。
参考同类车型,取LF=891mml_R=1355mm
1.2.5汽车的车头长度
货车车头长度指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离,车身形式对车头长度有绝对影响。
平头型货车一般在1400-1500mn之间,参考同类车型,车头长度取1472mm
1.2.6汽车车厢尺寸的确定
参考同类车型,考虑本车设计要求,确定本车车箱尺寸:
3373mr^1950mr^370mm
2载货汽车主要部件的选择
2.1发动机的选择
2.1.1发动机型式的选择
目前汽车发动机主要采用往复式内燃机,分为汽油机和柴油机两大类。
当前在我国的汽车上主要是汽油机,由于柴油机燃油经济性好、工作可靠、排气污染少,在汽车上应用日益增多。
轻型汽车可采用汽油机和柴油机,参考同类车型,本车选取柴油发动机。
2.1.2发动机的最大功率Femax
汽车的动力性主要取决于发动机的最大功率值,发动机的功率越大,动力性就好。
最大
功率值根据所要求的最高车速'amax计算,如下:
式中:
Pemax最大功率,kw
t传动系效率,对于单级减速器,取0.9
g重力加速度,ms2
f滚动阻力系数,取0.02
Cd空气阻力系数,取0.7
A汽车的正面迎风面积,本车
A=2.011?
1.7=3.419m2
ma汽车总质量,本车为4130kg
'amax汽车最高车速,本车为105km/h
带入相关数据,可得:
于是,发动机的外特性功率为
Pe=PemaxX(1.10〜1.15)=(73.92〜77.28)kw
即在73.92〜77.28kw之间选择发动机。
选取朝阳柴油机厂的CY4105C型柴油机,主要
参数见表2-1,其总功率外特性曲线如附录图2.1所示。
表2-1发动机主要技术参数
CY4105Q型主要技术参数
型号:
CY4105Q
形式:
立式直列、水冷、四冲程、自然吸气式
气缸数:
4—105X118
工作容积:
4.087
燃烧室形式:
直喷四角型燃烧室
压缩比:
17.5:
1
额定功率/转速:
74/3000
最大扭矩/转速:
265/2000
标定工况燃烧消耗率:
231.6
全负荷最低燃油消耗率:
209.4
最高空载转速:
3300
怠速稳定转速:
<700
机油消耗率:
<1.63
工作顺序:
1-3-4-2
噪声限制:
117
烟度:
<2.3
排放标准:
达欧洲号标准
整机净质量:
330
外形参考尺寸:
921X51X751
图2.1
2.1.3发动机最大转矩Temax及其相应转速斤的选择
当发动机最大功率Pemax和相应的转速%确定后,则发动机最大转矩Temax和相应转速nT可随之确定,其值由下式计算:
T.955°Femax
(2.2)
1emaxIp
==np
式中:
〉:
转矩适应性系数,一般1.1〜1.3,取1.1;
Tp:
最大功率时的转矩,Nm
Pemax:
最大功率,kw入:
最大功率时转速,r/min
Temax:
最大转矩,Nm
而np.nT=142.0,则有:
=1.5<2.0
T955074
Temax=i.ix3000=259.12N•m<265Nm
满足所选发动机的最大转矩及相应转速要求。
2.2轮胎的选择
轮胎所承受的最大静负荷与轮胎额定负荷之比称为轮胎负荷系数,大多数轮胎负荷系
数取为0.9〜1.0,以免超载。
本次课程设计后轮采用双胎。
单胎承载量为:
"mn=1.1x4130/6=757.17kg
根据GB9744-1997此车选用7.50R16LT轻型载重普通断面子午线轮胎。
选取轮胎参数见下表2-3
表2-3轮胎参数
轮胎规格
层数
断面
宽度
外直径
负荷下
静半径
最小展
平宽度
相应
气压
最大使用尺
寸外直径
公路
花纹
越野
花纹
7.50R16LT
6,8,10,
12,14
215mm
805mm
815mm
375mm
170mm
350kPa
825mm
2.3车架的选择
参考《中国汽车零配件大全》一书,选取:
边梁式车架(轴距2800mr):
4614mrX860mrX180mm
前要断面尺寸:
180mrX69mrX3mm
重量:
118.5kg
满载负荷:
30kN
2.4油箱
参考同类车型,选取08AL型,镀铅板,筒式,滚焊,70L,402mX282mX680mm
2.5离合器
双片干式盘形磨擦离合器
2.6万向传动轴十字轴万向节连接
3轴荷分配及质心位置计算
3.1平静时的轴荷分配及质心位置计算
总布置的侧视图上确定各个总成的质心位置,及确定各个总成执行到前轴的距离和距地面的高度。
根据力矩平衡的原理,按下列公式计算各轴的负荷和汽车的质心位置:
g"i+g2J十=G2l
gihi+g2h2+=Ghg
(3.i)
gi+g2+=g*
Gr+G2=G
GiL=Gb
G2L=Ga
式中:
gi、g2、总成的质量,kg
h、、……各个总成质心到前轴的距离,
hi、h2、……各个总成质心到地面的距离,
Gi、G2……后轴负荷,m
L汽车轴距
a汽车质心到前轴的距离,m
b汽车质心到后轴的距离,m
在总布置时,汽车的左右负荷分配应尽量相等,一般可以不计算,轴荷分配和质心位置应满足要求,否则,要重新布置各总成的位置,如调整发动机或车厢位置,以致改变汽车的轴距。
各总成质量及其质心到前轴的距离、离地高度见表3-2。
表3-i载货汽车轴荷分配
车型
满载(%)
空载(%)
前轴
后轴
前轴
后轴
4X2后轮双胎,平头式
30〜35
65〜70
48〜54
46〜52
x:
各部件质心到前轮中心线的距离(单位:
mr)
y:
各部件质心到地面线的距离(单位:
mr)i
表3-2各部件质心坐标及质量
主要部件
部件质量
(kg)
空载时质心坐标
满载时质心坐标
(x,y)
(x,y)
发动机及其部件
350
(50,700)
(50,600)
离合器及操纵机构
12
(860,550)
(860,450)
变速器及离合器壳
70
(1250,550)
(1250,450)
万向节传动
22
(2300,530)
(2300,4300)
后轴及后轴制动器
215
(2800,440)
(2800,340)
后悬及减震器
110
(2800,470)
(2800,370)
前悬及减震器
50
(0,480)
(0,380)
前车轮及轮胎总成
100
(0,375)
(0,375)
前轴、前制动器、转向梯形
148
(200,450)
(200,350)
车后轮及轮胎总成
185
(2800,375)
(2800,375)
车架及支架、拖钩装置
215
2200,530
(2200,430)
转向器
25
(200,600)
(200,500)
手制动器及操纵机构
28
(-200,1050)
(-200,950)
制动驱动机构
50
(-300,650)
(-300,550)
油箱及油管
22
(1500,500)
(1500,400)
消声器及排气管
8
(1200,470)
(1200,370)
蓄电池组
50
(1500,500)
(1500,400)
仪表及其固定零件
20
(800,950)
(800,850)
车厢总成
170
(1400,900)
(1400,800)
驾驶室
100
(400,1000)
(400,900)
挡泥板等
50
(2800,450)
(1200,350)
人
130
(200,1100)
货物
2000
(2470,1140)
总质量
4130
(1333,585)
(1828,828)
由上表可得:
1.空载时:
2667520ncoi
G2952kg
22800
.1170650585
hg585mm
g2000
G<|=2000—G2=1047kg
b=GLJ047^J^mm
G2000
2.满载时:
G2
hg
符合前轴负荷在48%-54%后轴负荷在46%-52%勺范围内,所以满足轴荷分配要求。
75535202698b
2698kg2800
3422145
829mm
4130
Gi
=4130-G2-1432kg
零空±0=97吋
b二
G
G2L
a2
G
4130
前轴轴荷分配
26982800
1829mm
4130
G1
1432
1432=34.68%
G4130
后轴轴荷分配
IP鲁65・32%
符合前轴负荷在30%-35%后轴负荷在65%-70%勺范围内,所以满足轴荷分配要求。
3.2水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷计算
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列公式计算:
z1
G(b-hg)
L-%
Ga
(3.2)
z2
式中:
Fk——行驶时前轴最大负荷,kg;
Fz2行驶时后轴最大负荷,kg;
――路面附着系数,在干燥的沥青或混凝土路面上,该值为0.7〜0.8
Fz2
m2
(3.3)
式中:
mi行驶时前轴轴荷转移系数,该值为0.8〜0.9
m2行驶时后轴轴荷转移系数,该值为1.1〜1.2
根据公式(3.2)可得:
Fz23403
m21.3
G22698
3.3.制动时各轴的最大负荷计算
汽车满载制动时各轴的最大负荷按下式计算:
G(bZhg厂
G(a-hg)
—
L
式中:
Fz.1——制动时的前轴负荷,kg;
式中:
m〕制动时前轴轴荷转移系数,该值为1.4〜1.6
m2制动时后轴轴荷转移系数,该值为0.4〜0.7
根据公式(3.3)可得:
Fz.1二
G(bhg)4130(9710.7829)
2800
2288kg
mz
Fzi
G1
2288
1432
=1.597
=1841kg
G(a-%)4130(1829-0.7829)
L一2800
mz2
Fz2
G2
1841
2698
二0.6375
故满足要求
4传动比的计算和选择
4.1驱动桥主减速器传动比io的选择
在选择驱动桥主减速器传动比io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:
rnv
io二0.377-(4.1)
Vamaxig
式中:
ig=1;
Vamax--汽车的最高车速,已知105km/h;
nv--最高车速时发动机的转速,一般nv=(0.9-1.1)np;
r--车轮半径尸0.375m
rnv0.3753000
故i0=0.377-=0.377X=4.03
0vamax他
同时考虑到最高档(货车一般为直接档)形式是汽车有足够的动力性。
4.2变速器传动比ig的选择4.2.1变速器一档传动比ig1的选择
在确定变速器一档传动比
ig1时,需要考虑驱动条件和附着条件。
为了满足驱动条件
值应符合下式:
代入相关数据,计算得:
magfcosimaxsinimaxrig1_T~~i
■emaxi0T
=4.94
4130100.02cos16.7sin16.70.375
265決4.03疋0.9
同时为了满足附着条件,其值也应符合下式
式中:
©--路面附着系数,为0.7〜0.8,这里取0.8
带入相关数据,可得:
4130x10x0.375x0.8x0.65n
==8.42
2654.030.9
即是4.94 参考《中国汽车零配件大全》选取ig1=5.56 4.2.2变速器的选择 轻型载货汽车采用4〜5档变速,各档变速比遵循下式关系分配 ig1ig2ig3ig4 ig2ig3ig4ig5 参考《中国汽车零配件大全》,选取变速箱,型号为CAS525确定各档传动比如表4-1 表4-1变速器主要参数 型号 额定输 入扭矩 (N-m) 中心距 (mm 总成 干重 (Kg) 速比 档位 操纵方 式 额定输入转 速 (r/min) 取力 部位 CAS528 280 100 75 5.56,2.83, 1.63,1 1,2, 3,4 远距式 直接 4000 右侧 5汽车动力性能计算 5.1驱动力与行驶阻力平衡计算 5.1.1驱动力的计算 汽车驱动力按下式计算: 匚TeigioS、 Ft= (5.1) r卜•、a二0.377rneigi。 J 式中: Ft: 驱动力,N Te: 发动机转矩,N•mne: 发动机转速,rminva: 汽车的车速,105km/hig: 变速器的传动比i°: 主减速器的传动比 代入相关数据,计算所得数据如下表5.1所示。 表5.1驱动力Ft与车速Va的关系 Ne(r/min) 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 Te(N*m) 250 260 263 265 262 255 250 244 238 档 Ft1(N) 13444 13982 14143 14251 14089 13713 13444 13121 12799 Va1(km/h) 9 10 11 13 14 15 16 18 19 档 Ft2(N) 6843 7117 7199 7254 7171 6980 6843 6679 6514 Va2(km/h) 17 20 22 25 27 30 32 35 37 档 Ft3(N) 3941 4099 4146 4178 4131 4020 3941 3847 3752 Va3(km/h) 30 34 39 43 47 52 56 60 65 四 档 Ft4(N) 2418 2515 2544 2563 2534 2466 2418 2360 2302 Va4(km/h) 49 56 63 70 77 84 91 98 105 5.1.2行驶阻力计算 汽车行驶时,需要克服的行驶阻力为: 2 CdAvadv (5.2) F阻=magfcosimagsinima—— 21.15dt 式中: i--道路的坡度,平路是0o; 亦行驶加速度,m,2,等速行驶时为0; --汽车旋转质量换算系数,其值按=1*4: 估算,其中1=-2=0.04 代入相关数据,得: =826+0.1v; 代入各个速度值,即得表5-2。 表5-2行驶阻力F阻与车速Va的关系 Va(km/h) 15 35 55 75 85 95 105 115 F阻(N) 849 949 1129 1389 1549 1729 1929 2149 5.1.3驱动力与行驶阻力平衡图 按照表5.1,5.2作Ft-Va、F且-Va曲线图,则得到汽车的驱动力--行驶阻力平衡图 如5.1所示。 利用该图可以分析汽车的动力性,图中F阻-Va曲线与直接档Ft-Va曲线的交点对应的车速,即是汽车的最高车速。 5.2动力特性计算5.2.1动力因数计算 汽车的动力性因数按下式关系计算 Teigi。 tCdAv;r一21.15 (5.3) magrne =0.377eigio 带入相关的数据,计算所得结果见表5-3 表5-3动力因数D与车速Va的关系 Ne(r/min) 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 Te(N*m) 250 260 263 265 262 255 250 244 238 1档 Va1(km/h) 9 10 11 13 14 15 16 18 19 D 0.325 0.338 0.342 0.345 0.341 0.331 0.325 0.317 0.309 2档 Va2(km/h) 17 20 22 25 27 30 32 35 37 D 0.165 0.171 0.173 0.174 0.172 0.167 0.163 0.158 0.154 3档 Va3(km/h) 30 34 39 43 47 52 56 60 65 D 0.093 0.096 0.096 0.096 0.094 0.090 0.087 0.083 0.079 4档 Va4(km/h) 49 56 63 70 77 84 91 98 105 D 0.052 0.052 0.051 0.049 0.045 0.040 0.036 0.031 0.025 5.2.2滚动阻力系数与速度关系 滚动阻力系数f与车速Va的关系 f=0.00760.000056va(5.4) 计算所得的数据如表5-4所示。 表5-4滚动阻力系数f与车速Va的关系 Va(km/h) 15 35 55 75 85 95 105 115 f 0.008 0.010 0.011 0.012 0.012 0.013 0.013 0.014 5.2.3动力特性图 按照公式5.3,5.4作D-Va、f-Va曲线图,则得到汽车的动力特性图,如图5.2所示<利用该曲线也可以分析汽车的动力性,图中f线与直接档D-va曲线的交点对应的车速是汽车的最高车速。 图4.2动力特性图 5.2.4加速时间t的计算 汽车在平路上等速行驶时,有如下关系: 带入相关数据,可得到加速度倒数的值,见表5-5 表5-5加速度倒数1/a与速度Va的关系 Ne(r/min) 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 Te(N*m) 250 260 263 265 262 255 250 244 238 1 Va1(km/h) 9 10 11 13 14 15 16 18 1
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