货车总体设计.doc

《货车总体设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《货车总体设计.doc（40页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、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 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化（汽车工程方向） 班 级 B 学 号 B 学生姓名 王文博 指导教师 王志中 2013年12月沈航北方科技学院 课程设计任务书 教 学 部 机械工程系 专业 机械设计制造及其自动化（汽车工程） 课程设计题目 货车总体设计（me =1000kg；v amax= 100km/hfr = 0.02） 班级 B 学号 B 姓名 王文博 课程设计时间: 2013 年 11 月25日至 2012 年 12 月 13 日 课程设计的内容及要求： （一）主要内容 1查阅资料、调查研究、制定设计原则 2

2、选择整车和各总成的结构型式及主要技术特性参数和性能参数，形成一个完整的整车概念。选型过程中要进行必要的计算，并绘制总布置草图，以检验所选择的总成能否满足选型时确定的整车性能和尺寸要求。 3汽车主要技术参数的确定 （1）汽车质量参数的确定：汽车装载质量、整车整备质量、汽车总质量、汽车轴数和驱动型式、汽车的轴荷分配。 （2）汽车主要尺寸参数的确定：汽车轴距、汽车的前后轮距、汽车的前悬和后悬、汽车的外廓尺寸。 （3）汽车主要性能参数的确定：汽车动力性能参数（汽车最高车速 vamax、加速时间、最大爬坡度 imax、直接档最大动力因数 D0max、档最大动力因数 Dmax） 、燃料经济性参数、通过性参

3、数、制动性参数、操纵稳定性参数、行使平顺性参数。 4绘制总布置图 （1）明确绘制总布置图的基准； （2）标注主要结构尺寸和装配尺寸。 （二）基本要求 1绘制汽车的总布置图，0 号图纸一张。 2编写设计说明书，设计说明书应包括以下内容： （1） 汽车形式的选择； （2）汽车各总成的选择； （3）汽车主要技术参数的确定； （4）汽车主要性能的计算；包括：汽车动力性、经济性、操纵稳定性等。 （5）参考文献。 3. 设计进度与时间安排： （1）明确任务，分析有关原始资料，复习有关讲课内容及熟悉参考资料0.5周；（2）设计计算，1.0 周； （3）绘图，1.0 周； （4）编写说明书、答辩，0.5 周。

4、 4.注意事项： （1）为保证设计进度及质量，设计方案的确定、设计计算的结果等必须取得指导教师的认可，尤其在绘制总布置图前，设计方案应由指导教师审阅。图面要清晰干净；尺寸标注正确。 （2）编写设计说明书时，必须条理清楚，语言通达，图表、公式及其标注要清晰明确，对重点部分，应有分析论证，要能反应出学生独立工作和解决问题的能力。 （3）独立完成图纸的设计和设计说明书的编写，若发现抄袭或雷同按不及格处理。 （三）主要参考文献 1成大先 机械设计手册（第三版） 2汽车工程手册 机械工业出版社 3陈家瑞 汽车构造（下册） 人民交通出版社 4王望予 汽车设计 机械工业出版社 5余志生 汽车理论 机械工业出

5、版社 （四）评语 （五）成绩 本课程设计的成绩按优秀、良好、中等、及格、不及格五级评定，根据课设工作态度、出勤情况、设计方案、性能计算、图纸质量、说明书质量、答辩情况等综合评定每个同学的课程设计成绩。 指导教师 年 月 日 负责教师 年 月 日 目录1. 汽车形式的选择11.1汽车质量参数的确定11.1.1汽车载人数和装载质量11.1.2整车整备质量确定11.1.3汽车总质量11.2汽车轮胎的选择21.3驾驶室布置31.4驱动形式的选择41.5轴数的选择41.6货车布置形式41.7外廓尺寸的确定41.8轴距L的确定51.9前轮距B1和后轮距B251.10前悬LF和后悬LR51.11货车车头长度

6、51.12货车车箱尺寸62. 汽车发动机的选择72.1发动机最大功率72.2发动机的最大转矩及其相应转速82.3选择发动机83. 传动比的计算和选择103.1驱动桥主减速器传动比的选择103.2变速器传动比的选择103.2.1变速器头档传动比的选择103.2.2变速器的选择114. 轴荷分配及质心位置的计算124.1轴荷分配及质心位置的计算125. 动力性能计算175.1驱动平衡计算175.1.1驱动力计算175.1.2行驶阻力计算175.1.3汽车行驶平衡图185.2动力特性计算195.2.1动力因数D的计算195.2.2行驶阻力与速度关系195.2.3动力特性图205.2.4汽车爬坡度计算

7、205.2.5加速度倒数曲线215.3功率平衡计算245.3.1汽车行驶时，发动机能够发出的功率245.3.2汽车行驶时，所需发动机功率245.3.3功率平衡图256. 汽车燃油经济性计算267. 汽车不翻倒条件计算277.1汽车满载不纵向翻倒的校核277.2汽车满载不横向翻倒的校核277.3汽车的最小转弯直径27总 结29参考文献30附录31参考车型时代 小卡之星BJ1032V3JB3.A轻卡基本参数31摘要根据本次课程设计的任务，完成了任务书上所要求的货车的总体设计。本次课程设计为载重量1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，

8、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。有轮距，轴距的确定等。在确定了发动机之后，计算了车的传动比，选择了变速箱，计算汽车的动力特性，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。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

9、。汽车载客量：2人汽车的载重量：me=1000kg1.1.2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），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=1000/0.8=1250kg1.1.3汽车总质量ma汽车总质量ma是指装备齐全，并按规定装满

10、客、货时的整车质量。 ma= mo+ me+265kg （1.1）式中：ma汽车总质量，kg； mo 整车整备质量，kg； me汽车载质量，kg；根据公式（2.1）可得：ma= mo+ me+265kg=1000+1250+265=2380kg汽车总质量：2380 kg1.2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

11、%37%63%69%根据表1-2，本车型为42后轮双胎，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1-3 轻型载重普通断面斜胶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。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

12、负荷下静半径断面宽度外直径公路花纹越野花纹6.00.14LT6,84.5J170680.3241847071964J 5J表1-4 轻型载重普通断面斜交线轮胎1.3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

13、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后双胎的驱动形式。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

14、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32t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，并参考同类车型时代 小卡之星BJ1032V3

15、JB3.A轻卡，本车的外廓尺寸如下：506017302045（mm*mm*mm）。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、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2380kg，并参考同类车型时代 小卡之星BJ1032V3JB3.A轻卡，轴距L选为2850 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

16、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，并参考同类车型时代 小卡之星BJ1032V3JB3.A轻卡，前轮距B1=1345mm后轮距B2=1240mm。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1200

17、2200mm之间。参考同类车型时代 小卡之星BJ1032V3JB3.A轻卡，并根据本车结构特点确定前悬LF：906mm 后悬LR：1304mm。1.11货车车头长度货车车头长度系指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。参考时代 小卡之星BJ1032V3JB3.A轻卡，本车车头长1500mm1.12货车车箱尺寸参考时代 小卡之星BJ1032V3JB3.A轻卡，考虑本车设计要求，确定本车车箱尺寸： 3300mm1610mm360mm。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，

18、kw； 传动效率，取0.9； 重力加速度，取10m/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） ； =1.3452.045=2.75 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1220即在58.963.11kw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

19、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1.7根据公式（2.2） =/1.7=3200/1.7=1800r/min2.3选择发动机根据上述功率及发动机的最大转矩，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：

20、 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

21、径，m。选用超速档变速箱，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：汽车的最大爬坡度，初选为16.5o。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=238068%=1618.4kg 附着系数。0.70.8之间，取=0.8。（2）各挡传动比确定：由于在2.895.18，取=5.18，且ig5=1按等比数级分配各挡传动比,=则q=1.51,=5.18，=q3=3.44，=q2=2.

22、28，=1.51，ig5=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，中型货车5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。表3-1变速箱参数变速箱参数变速箱品牌：万里扬变速箱型号：万里扬 WLY525变速箱系列：万里扬 WLY5系列变速箱档位数：5个变速箱形式：单中间轴、全同步产品特点：匹配范围：前进档档位数：5个倒档档位数：1个是否有同步器：是

23、最大输入扭矩：200Nm额定转速：rpm换挡方式：手动主箱中心距：95mm副箱中心距：mm1档传动比：5.362档传动比：3.953档传动比：2.874档传动比：1.495档传动比：1倒档1传动比：5.25里程表传动比：变速箱重量：56Kg变速箱油容量：1.7L 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+g2+g3+=G （4.1） G1+G2=G G1L=GbG2L=Ga 式中：g1 、g2、 g3 各总成质量，kg； l

24、1 、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（mm）满载质心坐标（mm）空g*l空g*h满g*l满g*hlhlhG发动机14010055010050014000770001400070000G离合器54005504005002000275020002500变速器及离合器壳3560047060042021000

25、164502100014700万向节传动轴1520004002000350300006000300005250后轴，后轴制动器160285032428502745184043840后悬架及减震50285050028504502500022500前悬架及减震器20 0500045001000009000前轴，前制动轮毂转向梯形405032450274200012960200010960前轮胎总成6003240274019440016440后轮胎总成120285032428502743888032880车架及支架，拖钩100195060019505506000055000转向器10-600900-

26、600 850-60009000-60008500手制动器6092008700552005220制动驱动机构5-500500-500450 -25002500-25002250油箱及油管815005001500450120004000120003600消音器，排气管32500300250025075009007500750蓄电池组20100050010004502000010000200009000仪表及其固定零件2-400800-400750-8001600-8001500车箱总成100185079018507407900074000驾驶室9009000850081000076500前挡泥板

27、55003805003302500190025001650后挡泥板533003803300330165001900165001650人130002009500026000货物100000210080000整体2380100.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）可求满载：G2=KgG1=23801560.12=819.88kgmmmm前轴荷分配：=35后轴荷分配：=65mm空载：kg=1250.568.54=681.46kg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

28、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.水平路面上汽车满载加速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，0.80.9； 行驶时后轴轴荷转移系数，1.11.2。根据式（2

29、.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，1.41.6； 制动时后轴轴荷转移系数，0.40.7。根据式（2.3）可得：kgkg 第5章 动力性能计算5.1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

30、（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）224228230228224220215210200n(r/min)140016001800200022002400260028003200一挡Ft1(N)126021282812939128271260212377120961181411252v1(km/h)8 10 11 12 13 14 16 17 19 二挡Ft2(N)836985188593851883698219803278467472v2(km/h)13 15 16 18 20 22 24 2

31、5 30 三挡Ft3(N)554656465695564655465447532452004952v3(km/h)192124273032353843四挡Ft4(N)367337393772373936733608352634443280v4(km/h)212427303336394248五挡Ft5(N)243224762498247624322389233522802172V5(km/h)43.734956626874818799表5-2 行驶阻力Va15.00035.00055.00065.00080.00090 .000100.000F阻499.40603.42790.65915.471

32、141.721318.551516.185.1.3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 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中最高车速大于105km/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Te224228230228224220215210200Ne1400160018002000220024002600280032001挡Va18910121314151619D0.5290.5380.5430.5380.5280.5190.5070.4950.4712挡Va2121416181921232529D0.3500.3570.3590.3560.3490.3430.3350.3260.3103挡Va3192124273032353843D0.2310.2350.2360.233