轻型载货汽车设计(底盘设计).pdf

I 轻型载货汽车设计（底盘设计）摘 要 本次设计的对象是轻型卡车的总体设计，要求该车有良好的动力性和经济性。总体设计的目的是将各分总成协调地组装在一起，避免各总成之间出现干涉现象，从而实现汽车总成的运动准确性及行驶平顺性。驾驶室总成设计要满足客户对舒适性的要求；货厢总成要有足够的尺寸来保证额定装载质量，但也要考虑汽车的最小转弯半径及机动性；底盘总成要避免转向纵拉杆和前悬架钢板弹簧的干涉，保证各总成固定的刚度，使之在行驶中不产生共振。设计中做了以下工作：总体布置，其中包括汽车主要技术参数的确定，发动 机和轮胎的选择等；稳定性的计算，涉及纵向、横向行驶稳定性的计算，最小转向半径的计算等；汽车的动力性计算，包括各挡车速的计算，爬坡度的计算，加速性能的计算，驱动力和行驶阻力的平衡，功率的平衡；汽车燃油经济性的计算。综合分析、计算、验证得知，本次设计基本满足了设计任务书的要 求。关 键字：货车，底盘，总体布置，转向纵拉杆，前悬架，驱动力 II THE OVERALL DESIGN OF LIGHT TRUCK ABSTRACT This light truck must have adequate hauling power and high working efficiency.The purpose of the overall design is to coordinate the subassemblies got together to avoid interfering between them.And then making the trucks movement is veracity,and to ensure the ride comfort.The design of the cab must make the driver feel comfortable.The pay cube should be big enough to fulfill the rating carrying ability,but we have to consider the tightest turning radius and flexibility as well.There shouldnt be interfere among steering drag rod and road spring of front suspension in the chassis.The subassemblies must be fixed to the chassis firmly to prevent syntony in the driving.Main work is as following in this design:the General arrangement,including selecting the main technology parameters,the engine,the tires and so on;the Calculating of Stability,involving portrait stability and landscape orientation stability while driving,the tightest turning radius;the Power performance calculation,including the calculating of speeds on all gear ratios,gradability,acceleration characteristic,the balance between driving force and running resistance,as well as the power;the Calculation of Fuel Economy.Through the generalized analysis,computation,confirmation,we confirm that this design has on the whole satisfied the description requirements.KEY WORDS:Truck,Chassis,General arrangement plan,Steering drag rod,Front suspension,Driving force III 常用符号表 F 轮胎与地面间的附着力 ,aG G 汽车重力 g 重力加速度 gh汽车质心高度 L 汽车轴距 am 汽车总重量 er 车轮有效半径 v 汽车行驶速度 Z 地面对车轮的法向力 汽车制动器制动力分配系数 轮胎与地面间的附着系数 0同步附着系 1 第一章 前言 从 1886年德国人卡尔奔驰和戈特利布载姆勒用四冲程汽油机制成汽车以来，已有一百多年的历史。一百多年来，汽车的发展给人类带来了巨大而深刻 的变化。汽车以其惊人的产量、卓越的性能和多种用途渗透到人类活动的各个领域，并以它完美的造型艺术和舒适的内部设施而深受人们的喜爱。汽车已成为各国国民经济和社会生活中不可 缺 少 的 运 输 工 具，成 为 二 十 世 纪 改 造 世 界 的 机 器 和 现 代 文 明 的 标志。目前，计算机技术在汽车设计、试验和生产制造中被广泛地应用。现在普遍用计算机进行汽车的总体布置方案设计，确定整车性能并进行动态模拟试验。生产用图已用计算机绘制，且只需几个星期或稍长的时间，就能将设计意图加以实现，并提供多种生产用图纸。对汽车车身全盘实现计算机辅助设计和制造，即所谓的 CAD/CAM，大大缩短了计算、绘图时间，提高了设计速度和质量。现代汽车还广泛应用电子控制技术，汽车上装备有复杂的机 电液控制装置。目前电子控制技术已用于汽车上单个项目的有：电控防抱死制动系统（ABS）、电控自动换档、发动机电控喷油系统、电控空调装置等。此外，一些大型的汽车公司还在研究智能汽车，用电脑控制汽车在道路上行驶的所有驾驶参数，实现不同的驾驶模式。同时，各大汽车公司还在进一步提高和改进汽车的性能，减轻汽车的自重，实现汽车小型化，使用新的材料、工艺制造汽车。研制新型发动机及燃料，减少资源消耗，降低排放 污染，研制开发零排放的电动汽车。并进一步提高汽车行驶的安全性和可靠性。我国的汽车工业已获得了飞速的发展。解放前，我国没有汽车制造工业。1953年长春第一汽车制造厂动工兴建，1956年制造出我国第一辆解放牌汽车。改革开放前，我国汽车工业主要是生产制造中型载货汽车。改革开放以后，汽车工业有了一个突飞猛进的发展，逐渐改变了过去“缺轻少重无微”的，极不合理的汽车产品结构，并打破 2 了 汽车 产 量徘 徊 不 前 的 局面，1993年汽车 年产 量首次 突 破 百万 辆大关，达 112.65万辆，一举跃入世界汽车年产超百万辆的国家行列。毕业设计是 对我们四年所学知识的综合检验。通过这次毕业设计训练，使我们对以前所学知识进一步得到巩固与加强，也对我们今后的工作学习进行了一次生动地模拟训练。在这次毕业设计中，我的课题是参照 BJ1028AE2福田轻型货车（时代轻卡）而设计的。在提高其性能的基础上尽可能考虑其经济性，安全可靠性，并对汽车主要性能参数计算。3 第二章 汽车总体设计 汽 车 总 体 设 计 是 汽 车 设 计 工 作 中 十 分 重 要 的 一 环。汽 车 使 用 性能、外廓尺寸、重量、外形和生产成本与总体设计有密切关系。汽车性能的好坏不仅取决 于各部件性能如何，而且在很大程度上取决于各部件的协调和配合，取决于总布置。在汽车设计开始阶段应该有一个很好的总体设计，使整车设计有一个统一的目标、统一的设想和统一的指挥。2.1汽车类型的选择 按照汽车的用途可分为轿车、客车、载货汽车、越野汽车、牵引汽车、专用汽车、自卸汽车、农用汽车等。另外，随着时代的进步和技术的发展出现了以新能源为动力的电动汽车、燃料电池汽车等。我们本次设计的是一款轻型货车，经技舒适，具有良好的动力性、制动性、安全性，这就是我们本次设计所贯穿的主线。2.2汽车形式的选择 2.2.1轴数 汽车的轴数（二轴、三轴或四轴）是根据汽车的用途、总重、使用条件、公路车辆的法规限制和轮胎负荷能力来确定的。我 国 公 路 干 线 和 桥 梁 所 允 许 的 双 轴 汽 车 后 轴 的 单 轴 负 荷 为130kN，前 轴 的 单 轴 负 荷 允 许 为60kN，三 轴 汽 车 的 双 后 轴 负 荷 为240kN。双轴汽车总重一般不超过 180190 kN，而三轴汽车的总重不超 过 320 kN。总重 更大的公路用车可 采用四轴。因本次 设计的车型质量较轻，故采用两轴。2.2.2驱动形式 驱动形式常用 4 2、4 4、6 6等代号表示。其中第一个数字 4 表示汽车车轮总数，第二个表示驱动轮数。4 2式汽车结构最简单，汽 车 自 重 较 轻，制 造 成 本 低，油 耗 量 也 较 小，故 在 轿 车 和 总 重 小 于190 kN 的公路用车上得到最广泛的采用。因本次设计车型总重不高，所以采用 4 2形式。2.2.3布置形式 汽车布置形式是指发动机、驱动轴和车身的相互位置关系和布置特点而言的。按驾驶室与发动机相对位置的不同，货车有长头式、平头式和偏置式。长头式的特点发动机位于驾驶室的前部，当发动机有少部分位于驾驶室内时成为短头式，发动机位于驾驶室内时称为平头式，驾驶室偏置在发动机旁的货车称为偏置式。布置形式为平头式的货车主要优点有汽车总长 和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性能良好；不需要发动机罩和翼子板，加上总长缩短等因素的影响，汽车整备质量减小；驾驶员的视野得到明显改善；采用翻转式驾驶室时能改善发动机及其附件的接近性；汽车面积利用率高。主要缺点有：前轴负荷大，因而汽车通过性能变坏；因为驾驶室有翻转机构和锁住机构，使机构复杂；进、出驾驶室不如长头式货车方便；离合器、变速器等操纵机构复杂；驾驶室内受热及振动均比较大；汽车正面与其它物体发生碰撞时，特别是微型、轻 型平头货车，使驾驶员和前排乘员受到严重伤害的可能性增加。长头式货车的主要优缺点与平 头式货车的优缺点相反，而短头式介于两者之间，但更趋于与长头式优缺点相近。偏置式驾驶室的货车主要用于重型矿用自卸车上。它具有平头式货车的一些优点，如轴距短、视野良好等，此外还具有驾驶室通风条件好、维修发动机方便等优 点。货车按照发动机位置不同，可分为发动机前置、中置、后置三种布置形式。其中发动机前置后桥驱动货车得到广泛应用。它与其它两种布置形式比较有如下主要优点：维修发动机方便；离合器、变速器等操纵机构简单；货箱地板高度低；可以采用直列发动机、V型发 动机或卧式发动机；发现发动机故障容易。5 2.3 汽车主要技术参数确定 2.3.1汽车主要尺寸的确定 汽车主要尺寸是指汽车的轴距、轮距、总长、总宽、总高等。1.轴 距 L 轴距的长短直接影响汽车的长度、重量和许多使用性能。轴距短一些，汽车长度就短，自重就轻，最小转弯半径和纵向通过半径就小。但若轴距过短，则会带来一系列缺点：如车厢长度不足或后悬过长，汽车行驶时的纵摆和横摆较大；汽车制动或上坡时重量转移也大，使操纵性和稳定性变坏。此外，还会导致万向节传动的夹角过大等问题。因此，在确定轴距时要考虑各方面的要求，在保证所设计车型的主要性能、装载面积和轴荷分配等方面均得到满足的前 提下把轴距设计得短一些较好。对货车来说，可根据货箱长度和驾驶室布置需要，初步确定一个 轴距。由下图可见，RHdLLCLL 式 中 dL 从前轮中心线到驾驶室后壁的距离，它主要取决于驾驶室型式和发动机位置及长短，可以通过驾驶室座位和发动机的初步布置或参考同样布置型式的汽车上的这一尺寸初步确定；C 驾驶室与货箱之间的间隙，一般为 50100mm。12 图 2-1 总 体 图 HL 货箱长度，可 根据汽车的载重量 和所运货物的比重 算出所需的货箱容积和货箱面积来确定，或参考同吨位车的货箱长度和装载面积初步确定；6 RL 后悬,可根据道路条件初步确定。利用上式初步确定轴距 L，通过具体布置后才准确确定。表 2-1 货 车 轴 距 和 轮 距 的 取 值 范 围 汽 车 类 型 载 重 量 Ge10（kN）轴 距 L(mm)轮 距 B(mm)4 2货 车 0.35 1.0 1680 2400 1100 1400 1.0 2.0 2300 3100 1300 1600 2.0 2.5 2400 3400 1350 1650 4.0 5.5 3600 4350 1620 1800 6.0 8.0 3700 5000 1700 1930 8.5 10.0 4100 5300 1840 2000 2.前、后轮距 B1 和 B2 汽车轮距对汽车的总宽、总重、横向稳定性和机动性影响较大。轮距愈大，则横向稳定性愈好，悬架的角刚度也愈大，对增大轿车车厢内宽也有利。但轮距宽了，汽车的总宽和总重一般也加大，而且容易产生向车身侧面甩泥的缺点。所以，轮距不宜过大。轮距的数值必须与所要求的汽车总宽相适应。货车的前轮距 B1 主要取决于车架前部的宽度、前悬架的宽度、前轮最大转角和轮胎宽度、转向拉杆与转向轮以及与车架间的运动间隙等因素，因此要通过具体布置才能最后确定。货车的后轮距 B2 主要取决于车架后部的宽度 T、弹 簧 宽度 E、弹 簧与车 架及 车轮之 间的间 隙（D+S）和（D+G）以及轮胎宽度 K等因素。3.前 悬FL和后悬RL 前悬和后悬的长度是在总布置过程中确定的。前悬的长度应足以固定和安 装驾驶室前支点、发动机、水箱、转向机、弹簧前托架和保险杠等零件和部件。驾驶室的型式和驾驶员座位的前后位置对前悬的大小也有很大影响。汽车的前悬不宜过长，否则汽车的接近角过小。后悬的长度主要取决于货箱长度、轴距和轴荷分配情况，同时要保证适当的离去角。一般说来，后悬不宜过长，否则上、下坡时容易刮地，转弯时也不灵活。货车后悬一般在 12002200mm之 间。7 4.汽车的外廓尺寸 汽车的总长、总宽、和总高应根据汽车的用途、道路条件、吨位（或载客数）、外型 设计、公路限制和 结构布置等因素来 确定。在总体设计时要力求减少汽车的 外廓尺寸，以减轻汽车自重，提高汽车的动力性、经济性和机动性。2.3.2 汽车质量参数确定 1.汽车的载重量和载客量 汽车载重量是汽车基本使用性能之一。它关系到汽车的运输生产率、运输成本、使用方便性、产品系列化、生产装备等多方面，因而也关系到所设计车型能否受到使用部门的欢迎和能否畅销的问题，因此必须慎重对待。汽 车 的 装 载 质 量 是 根 据 行 业 产 品 规 划 的 系 列 考 虑 到 汽 车 的 用 途和使用条件，以及工厂生产条件等因素确定。载客量是根据单双排座位及空间布置来确定。2.汽车自重0G的 估 算 汽 车自重是指带有全部装备、加满油水、但没有装货和载人时的汽车重量。在没有样车可以称重的情况下，可参考国内、外同级汽车的载重量与自重之比eG/0G为新车型选择一个适当的自重利用系数，然后按所要求的载重量eG算出汽车的自重0G。3.汽车总重 Ga 的 确 定 汽车总重是指装备齐全、并按规定装满客、货（包括驾驶员）时的重量。货车的总重 Ga 按下式计算 Ga=plGGG0 （2-1）式 中 pG 驾驶员及助手的重量，按座位数计算，每人可按 650N计。4.汽车重量利用系数 在比较不同车型的设计、制造、材料水平时，常常引用重量利用系数这个评价指标。重量利用系数是指汽车载重量eG与 汽车 干重0gG之比，即G=eG/0gG。汽车干重是指无冷却水、燃油、机油、备胎、工具和附属装备时的空车重量。在设计新车时要力求减轻零、部件的 8 重量，提高重量利用系数。目前，轻型货车的G一般 在 1.1左右（装用柴油机时大多在 0.81.0）之间。表 2-2 几 种 国 产 货 车 的 自 重 利 用 系 数 车 型 BJ-130 EQ-140 CA-140 JN-161 SH-380 载 重 量 KN 20 50 60 100 320 自 重 量 KN 18.8 40.8 42 68 220 自 重 利 用系 数G 1.06 1.22 1.43 1.47 1.45 5.汽车的轴荷分配 汽车的轴荷分配是汽车的重要质量参数，它对汽车的主要使用性能（牵引性、制动性、通过性、操纵稳定性等）和轮胎的使用寿命有很大的影响。为了使轮胎磨损均匀，一般希望满载时每个轮胎的负荷大致相等，例如，对于后轴为单胎的双轴 4 2式汽车，希望在满载时前后轴的负荷各为 50%左右。而后 轴 为双胎 的 4 2式汽车则希望前后轴负荷大致按 1/3和 2/3的比 例 分配。表 2-3 汽 车 的 前 后 轴 荷 分 配 车 型 满 载 空 载 前 轴%后 轴%前 轴%后 轴%42 后 轮 单 胎 3240 6068 5059 4150 42 后 轮 双 胎，长 头 式 2527 7375 4449 5056 42 后 轮 双 胎，平 头 式 3035 6570 4854 4652 64 后 轮 双 胎 1925 7581 3137 6369 2.4 汽车性能参数 2.4.1 汽车的动力性参数 （1）最高车速maxav 9 maxav是 指 汽 车 在 水 平 良 好 路 面 上 满 载 行 驶 时 所 能 达 到 的 最 高 车速。它可由汽车的用途和公路状况，以及发动机的功率来确定。本次设计最高车速不小于 80km/h。（2）汽车加速时间 t 汽 车 由 原 地 起 步 并 换 档 加 速 到 一 定 车 速 的 时 间，是 汽 车 加 速 性能的一项重要指标。（3）最大爬坡度maxi 用汽车满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数maxi表 示。（4）直接档最大动力因素max0D max0D的 选 择 主要 是 根 据 对 汽 车 的加 速 性 与 燃 料 经 济性 的 要 求，以及汽车类型、用途和道路条件而异。总重 20kN左右的货车常与轿车在同一车道行驶，故其max0D一般在 0.10以上。总重 40kN左右 的货 车的m a x0D在 0.0550.10之间。总重 40kN以上至 190kN的货 车，这个参数大多在 0.040.06之间。（5）头档最大动力因素axDIm axDIm标 志 着 汽 车 的 最 大 爬 坡 能 力 和 克 服 困 难 路 段 的 能 力，它 也标 志 着 起 步 连 续 换 档 时 的 加 速 能 力。主 要 根 据 汽 车 所 要 求 的 最 大 爬坡度和附着条件来选择。对于公路用车，这个参数设计在 0.300.38之间较为适宜。2.4.2 汽车的燃料经济性参数 汽车在良好的水平硬路面上以直接档满载等速行驶 100公里的最低燃料消耗油量 Q（L/100km）,称为汽车的“百公里最低燃料消耗量”，是汽车的燃料经济性常用的评价指标。它也是满载的汽车在良好 的 硬 路 面 上 用 直 接 档 以 经 济 车 速 等 速 行 驶 时 的 百 公 里 油 耗。单 位汽 车 总 质 量 的 百 公 里 最 低 燃 油 消 耗 量，又 称 为 汽 车 的“单 位 燃 料 消耗量”（L/100km.t），它随发动机排量和汽车的自重的增加而增加。10 2.4.3 汽车的最小转弯半径minR 汽 车 的 最 小 转 弯 半 径minR是 汽 车 机 动 性 的 主 要 参 数。minR是 指 方向盘转至极限位置时由转向中心至前外轮（转向轮）接地中心的距离，minR反 映 了 汽 车 通 过 小 曲 率 半 径 弯 曲 道 路 的 能 力 和 在 狭 窄 路 面 上 或场地上调头的能力。2.4.4 通过性几何参数 通 过 性 参 数 包 括：最 小 离 地 间 隙，接 近 角，离 去 角，纵 向 通 过半径等。2.4.5 汽车的操纵稳定性参数 汽 车 的 操 纵 稳 定 性 评 价 指 标 较 多，其 中 与 总 体 设 计 关 系 密 切 的参数有：转向特性参数、车身侧倾角、制动侧倾角、制动点头角等。2.4.6 汽车的制动性参数 汽 车 制 动 性 是 指 汽 车 在 制 动 时，能 在 尽 可 能 短 的 距 离 内 停 车 且保 持 方 向 稳 定。下 坡 时 能 维 持 较 低 的 安 全 车 速 并 有 一 定 坡 道 上 长 期驻 车 的 能 力。常 用 制 动 距 离 和 平 均 制 动 减 速 度、制 动 踏 板 力 作 为 汽车制动性能的主要设计指标和评价参数。2.4.7 汽车的行驶平顺性参数 汽 车 的 行 驶 平 顺 性 通 常 以 车 身 的 垂 向 振 动 参 数 来 评 价，如 车 身的 垂 向 振 动 加 速 度、自 由 振 动 固 有 频 率、振 幅 以 及 人 车 振 动 系 统的 响 应 特 性 等。在 总 体 设 计 时 为 保 证 行 驶 平 顺 性，通 常 要 求 的 参 数有：前后悬架的偏频或静挠度、动挠度以及车身的振动加速度等。2.5 发动机的选择 目 前 汽 车 上 最 常 用 的 动 力 装 置 是 往 复 活 塞 式 内 燃 机（汽 油 机 和柴油机）。总重 100kN以上的中型和重型货车几乎全部采用柴油机。这是因为柴油机与汽油机相比有下列优点：1.燃油经济性好（比油耗量较低），在部分负荷时能节省更多的燃料。11 而且，柴油的价格便宜，故汽车使用成本较低。2.工 作 可 靠，耐 久 性 好（无 点 火 系 统，故 障 少，而 且 大 部 分 零 件 使用寿命较长）。3.可 采 用 较 高 的 增 压 度 和 较 大 的 缸 径 来 提 高 功 率，易 于 设 计 成 大 功率发动机。4.排气污染较低。5.在同样的行驶里程下油箱容积小，便于布置。6.不易发生火灾。但柴油机的工作比较粗暴，震动和噪声较大，尺寸和重量大，造价较高，启动比较困难，易产生黑烟。2.6 轮胎的选择 轮胎的型号主要根据汽车的类型、使用条件、轮胎的净负荷、轮胎的承载能力（额定负荷）以及汽车行驶速度来选择。此外，还要考虑到汽车的最小离地间隙，汽车的高度等因素。在选择轮胎尺寸型号还需要考虑汽车的使用条件、路面承载 能力和性能要求。对公路用车，在轮胎负荷允许下尽可能采用尺寸较小的轮胎，以提高汽车的动力因素，降低汽车及其重心的高度，减轻非簧载重量。近年来，在货车上普遍采用高强度的尼龙帘布轮胎，使同一型号轮胎的额定负荷大大提高。根据各尺寸参数的约束，经过具体布置后，其计算结果如下：汽车的主要技术参数 1.质量参数：kg 整车整备质量 0G=1450 装载质量 eG=900 载 客量 pG=2*65=130 最大总质量 aG=2480 轴载质量见(表 2-4）表 2-4 轴 载 质 量 12 空 载 满 载 前 轴 G1 760（52.41%）806（32.48%）后 轴 G2 690（49.1%）1674（67.52%）2.尺寸参数：轴 距 L=2800mm 前 轮距 B1=1320mm 后 轮距 B2=1300mm 前 悬 FL=1000mm 后 悬 RL=1200mm 外廓尺寸 总 长：5000mm 总 宽：1700mm 总 高：1950mm 车厢内部尺寸 长 度：3000mm 宽度：1610mm 高 度：365mm 3.发动机主要技术参数：标定功率：29 kW 标定功率点转速 3200r/min 最大扭矩：97 N*m 最大扭矩点转速：2250r/min 发动机外特性：见（表 2-5）。表 2-5 发 动 机 外 特 性 转速 nr/min 功 率 P kW 扭 矩 T N*m 1400 11.74 80.08 1600 14.78 88.22 1800 17.53 93.01 2000 20.12 96.07 2200 22.35 96.98 2400 24.23 96.42 13 020406080100120010002000300040002600 26 95.5 2800 27.42 93.52 3000 28.63 91.14 3200 29 86.55 扭 矩 功 率 图 2-2 发 动 机 外 特 性 曲 线 4.汽车的传动比 表 2-6 汽 车 的 传 动 比 变 速 箱 档 位 变 速 箱 速 比 后 桥 速 比 总 速 比 4.770 4.800 22.896 3.099 14.875 2.014 9.665 1.308 6.279 0.850 4.080 倒 4.280 20.544 5.传动效率 各档传动效率见（表 2-7）表 2-7 各 档 传 动 效 率 14 档 位 倒 传 动 效率 0.85 0.85 0.85 0.87 0.85 0.85 15 第三章 轴荷分配及质心位置计算 3.1 水平静止时的轴荷分配及质心位置的计算 当各部件初步布置后，应当对轴荷分配和质心位置进行计算。为此，需知道各部件的质量和质心位置。可通过对选用现成部件的称重或 与 类 似 部 件 实 际 质 量 对 比 后 估 算 得 到 各 部 件 质 心 位 置 可 按 几 何 形状和结构特点估计，或对现成部件进行实测得到。将各部件的质心和质量值标在总布置草图上，量出各部件质心到前 轮中心线的水平距离和其离地高度，则进行汽车前、后轴静负荷计算，包括满载、空载两种情况。各部件质量及质心的位置估算结果如下：表 3-1 空 载 时 各 总 成 质 量 及 质 心 位 置 部件名称 Gi(kg)Li(m)hi(m)GiLi Gihi 车 架 180 1.30 0.63 234.012 113.40 前桥（含车轮）110 0 0.36 0 39.60 后桥（含车轮）150 2.60 0.34 390.530 51.00 驾 驶室 210-0.20 1.10-42.560 231.00 发动机离合 器 220 0.50 0.52 110.355 114.40 变 速器 90 1.20 0.45 108.680 40.50 货 箱 160 2.40 1.20 384.200 192.26 电气系统 30-0.7 1.50-21 45.20 油 箱 65 1.40 0.60 91.446 39.70 转向系统 40-0.9 0.54-36 21.60 制动系统 15 0.10 0.90 1.500 13.50 前 悬架 35 0 0.46 0 16.10 后 悬架 80 2.60 0.58 208.200 46.40 传 动轴 65 1.600 0.42 104.000 27.30 整备质量 1450 1932.500 990.80 16 乘 员 2人 130-0.200 1.10-26.000 143.70 装载质量 900 2.600 1.80 2340 1620.00 最大总质量 2480 4687.200 2013.76 各总成质心距前轴的距离 Li 和 距地面 高度 hi 列于表 3-2中。表 3-2 空载 满 载 距 前轴 L1 1332 1890 距 后轴 L2 1468 910 质 心高 Hg 683 812 计算公式：G1L1+G2L2+GiLi=G2L G1h1+G2h2+Gihi=G0hg 式 中：G1，G2Gi 各总成质量（kg）；L1，L2Li 各总成质心至前轴中心线距离（mm）；h1,h2hi 各总成质心离地面高度（mm）；G2 空载后轴轴载质量（kg）；G2 满载后轴轴载质量（kg）；G1 空载前轴轴载质量（kg）；G1 满载前轴轴载质量（kg）；Ga 最大总质量（kg）；L2 空载质心距后轴中心线距离（mm）；L1 空载质心距前轴中心线距离（mm）；L1 满载质心距前轴中心线距离（mm）；L2 满载质心距后轴中心线距离（mm）；L 轴距（mm）；hg 空载质心高度（mm）；hg 满载质心高度（mm）；G2=(GiLi)/L=690（kg）；G1=G0-G2=760（kg）；L1=G2L/G0=1.332m；17 L2=L-L1=1.468m；hg=(Gihi)/G0=683mm；G2=1674（kg）；G1=Ga-G2=806（kg）；L1=G2L/Ga=1.89m；L2=L-L1=0.91m；hg=812mm。3.2 汽车行驶中的载荷分配 汽车行驶时各轴的负荷随着道路条件和行驶工况的变化而改变，它影响到许多部件的设计。1.对于后轴驱动的 汽车，在水平路面 满载行驶时前、后 轴的最大负荷按下式计算：前轴负荷 Z1=ggh-Lh2(）LGa=0.8120.7-2.80.8120.7-91.02480=494.88（kg）后轴负荷 Z2=Ga-Z1=2480-494.88=1985.12（kg）附 着系 数，沥 青、混凝 土 路面，取 =0.7 轴荷转移系数（前）m1=11ZG=0.614（后）m2=22ZG=1.217 2.制动时前、后轴最大负荷计算：前轴负荷 1Z=2g(h)LaG L=8.20.8120.791.02480=1205.77（kg）（kg）后 轴 负 荷 2Z=1agG(Lh)4180(2.0480.70.816)L3.2=1206.95（kg）轴荷转移系数（前）1m=11ZG=1.496 18（后）2m=22ZG=0.721 19 第四章 稳定性计算 4.1 纵向行驶稳定性 汽 车 的 纵 向 行 驶 稳 定 性 就 是 保 证 汽 车 上 坡 行 驶 时 其 最 大 爬 坡 度是由下滑决定的，而不允许发生后翻。判定公式：ghL2 式 中 附着系数 计算结果见下表 表 4-1纵 向 行 驶 稳 定 性 计 算 结 果 参 数 载 荷 满 载 空 载 L2(m)0.9 1.468 hg(m)0.812 0.683 L2/hg 1.108 2.149 4.2 横向行驶稳定性 汽 车 的 横 向 行 驶 稳 定 性 就 是 必 须 保 证 汽 车 在 侧 坡 上 行 驶 时 和 转弯行驶时，侧滑发生在翻车之前。判定公式：1/(2)gBh 计算结果见下表 表 4-2横 向 行 驶 稳 定 性 计 算 结 果 参数 载 荷 满 载 空 载 前 轮 距 B1（m）1.32 1.32 hg(m)0.812 0.683 B1/（2 hg）1.626 1.933 20 4.3 结论 因2/gLh在 空 载：2.149 0.7=满 载：1.1080.7=。而12gBh在空 载：1.9330.7=满 载：1.6260.7=。由计算结果可知，汽车的纵向、横向倾翻角都大于附着系数，即滑移出现在倾 翻之前，汽车不会出现失稳现象。4.4 最小转弯半径计算 对于非驱动前轴，在转向轮转角较大时，侧偏角对转向运动情况影响较小，可忽略不计，这时最小转弯半径按下式计算：Rmin=L/Sinmax0 式 中：L 轴距 2.8m max0 外 轮 最 大 转角 350 Rmin=3.239.1Sin=5.002 21 02040608010001000200030004000第五章 汽车动力性计算 汽 车 的 动 力 性 是 指 汽 车 在 良 好 路 面 上 直 线 行 驶 时 由 汽 车 受 到 的纵向力决定的、所能达到的平均行驶速度。汽车是一种高效率的运输工具，运输效率之高低在很大程度上取决于汽车的动力性。所以，动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。5.1 汽车各档车速计算 au0.3770iinrg （5-1）式 中：au 汽车行驶速度（km/h）；n 发 动机 转 速（r/min）；r 车 轮半 径（m）；gi 变 速 器 传 动比 见 表 2-3；0i 主减 速 器 传 动比 见表 2-3。各档速度值及速度曲线图如图 5-1及 表 5-1。图 5-1 汽 车 行 驶 速 度 曲 线 图 V/（km/h）22 表 5-1各 档 车 速 计 算 结 果 5.2 驱动力计算 riiTFgtqtT0 （5-2）式 中：tF 汽车的驱动力（N）；tqT 发 动机 转矩（Nm）T 传 动系 效率 见 表 2-4。各档驱动力见表 5-2。按附着条件计算典型路面的附着力 计算公式：10VVFG N 式 中：G 驱动轮上承载的总附着质量 其中，空载时：G=G2=760kg；满载时：G=G2=1674kg；在干燥沥青或混凝土路上，取 =0.7 档 位 发 动 机 转 速 倒 1400 7.32 11.27 17.34 26.69 41.07 8.16 1600 8.37 12.88 19.82 30.5 46.94 9.32 1800 9.41 14.48 22.29 34.31 52.81 10.49 2000 10.46 16.09 24.77 38.13 58.68 11.65 2200 11.5 17.7 27.25 41.94 64.54 12.82 2400 12.55 19.31 29.72 45.75 70.41 13.98 2600 13.59 20.92 32.2 49.57 76.28 15.15 2800 14.64 22.53 34.68 53.38 82.15 16.31 3000 15.68 24.14 37.16 57.19 88.01 17.48 3200 16.73 25.75 39.63 61 93.88 18.64 23 则：空载时：空F=5213.6N；满F=11483.64N；从计算结果表明，满载行驶时FtF，汽车不会出现打滑现象。表 5-2 驱 动 力 计 算 结 果 档 位 发 动 机 转 速 1400 4908.61 3189.05 2072.01 1377.79 874.7 1600 5407.58 3513.23 2282.63 1517.84 963.61 1800 5701.17 3703.97 2406.56 1600.25 1015.93 2000 5888.74 3825.83 2485.74 1652.9 1049.36 2200 5944.51 3862.06 2509.28 1668.56 1059.29 2400 5910.19 3839.77 2494.79 1658.92 1053.18 2600 5853.8 3803.13 2470.99 1643.09 1043.13 2800 5732.45 3724.29 2419.77 1609.03 1021.51 3000 5586.56 3629.5 2358.18 1568.08 995.51 3200 5305.21 3446.72 2239.42 1489.11 945.37 5.3 空气阻力计算 15.212aDAuCFw （5-3）式 中：wF 空气阻力（）；DC 空气 阻 力 系 数；A 迎风面积（2m）；表 5-3 空 气 阻 力 计 算 结 果 档 位 发 动 机 转 速 1400 4.25 10.08 23.86 56.55 133.93 1600 5.56 13.16 31.17 73.86 174.93 24 1800 7.03 16.66 39。46 93.48 221.39 2000 8.68 20.56 48.71 115.41 273.32 2200 10.5 24.88 58.94 139.64 330.72 2400 12.5 29.61 70.14 166.18 393.58 2600 14.67 34.75 82.32 195.04 461.92 2800 17.01 40.3 95.47 226.2 535.71 3000 19.53 42.26 109.6 259.66 614.98 3200 22.22 52.64 124.7 295.44 992.93 5.4 滚动阻力计算 滚动阻力系数见表（5-4）auf000056.00076.0 （5-4）表 5-4 汽 车 滚 动 阻 力 系 数 档 位 发 动 机 转 速 1400 0.00801 0.00823 0.00857 0.00909 0.0099 1600 0.0