汽车设计课程大作业.pdf

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1、汽车设计课程大作业学院：汽车工程学院专业：车辆工程班级：2006 级 02 班学号：姓名：1 1汽车的总体设计汽车的总体设计1.11.1 汽车总体设计的一般顺序汽车总体设计的一般顺序(1)调查研究与初始决策；其任务是选定设计目标，并制定产品设计工作方针及设计原则，调查研究的内容应包括：老产品在服役中的表现及用户意见；当前本行业与相关行业的技术发展，特别是竞争对手的新产品与新技术；材料、零部件、设备和工具等行业可能提供的条件；本企业在科研、开发及生产方面所取得的新成果等等，它们对新产品设计是很有价值的。(2)总体方案设计；其任务是根据领导决策所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导

2、思想提出移车设想，因此又称为概念设计或构思设计。为此要绘制不同的总体方案图（比例为1：10）供选择。在总体方案图上进行初步布置和分析，对主要总成只画出大轮廓而突出各方案间的主要差别，使方案对比简明清晰。经过方案论证选出其中最佳者。(3)绘制总布置草图，确定整车主要尺寸、质量参数与性能指标以及各总成的基本型式。在总布置草图上要较准确地画出各总成及部件的外形和尺寸并进行仔细的布置，对轴荷分配和质心高度作计算与调整，训便较准确地确定汽车的轴距、轮距、总长、总宽、总高、离地间隙、货厢或车身地板高度等，并使之符合有关标准和法规；进行性能计算及参数匹配。(4)车身造型设计及绘制车身布置图：绘制不同外形、不

3、同方向、不同色彩的车身外形图制作相应造型的 1：10 整车模型；从中选优后再制作精确模型。经征求意见、工艺分析评审及风洞试验后作进一步修改，审定后用三坐标测量仪测量车身模型坐标点。(5)编写设计任务书：作为对以后的设计、试验及工艺准备的指导和依据。其内容常包括：任务来源、设计原则和设计依据；产品的用途及使用条件；汽车型号、承载容量、布置型式及主要技术指标和参数，包括空车及满载下的整车尺寸、轴荷及性能参数，有关的可靠性指标及环保指标等；各总成及部件的结构型式和特性参数；标准化、通用化、系列化水平及变型方案；拟采用的新技术、新结构、新装备、新材料和新工艺；维修、保养及其方便性的要求；续驶里程；生产

4、规划、设备条件及预期制造成本和技术经济预恻等。有时也加进与国内外同类型汽车技术性能的分析和对比等。有的还附有汽车总布置方案草图及车身外形方案图。(6)汽车的总布置设计：其主要任务是根据汽车的总体布置及整车性能提出对各总成及部件的布置要求和特性参数等设计要求，协调整车与总成间、相关总成问、总成与有关部件间的布置关系和参数匹配关系，使之组成一个在给定使用条件下的使用性能达到最优并满足设计任务书所要求的整车参数和性能指标的汽车。其具体工作有:l)绘制汽车总布置图：它是在总布置草图和各总成、部件设计的基础上用1:1 或 1：2 的比例精确地绘出，用于精确控制各部尺寸和位置，为各总成和部件分配准确的布置

5、空间，因此又称为尺寸控制图。要特别注意汽车整体布置的合理性，驾驶室和车厢内部布置应具有视野性好、驾驶操作方便、座位舒适、安全，维修方便等特点。2)根据总布置设计确定的整车参数和性能指标提出对各总成和部件的设汁要求包括结构型式、特性参数、尺寸与质量限制等。提供整车有关数据与计算载荷等。3)绘制转向车轮跳动等有关部分的运动图；用于校核布置空间以避免发生运动千涉。4)确定有关总成和部件支承的型式、结构参数与特性等，特别是对发动机前后支承、驾驶室支承和排气管支承的位置和刚度要精心选择。5)确定各总成的质心位置，核算汽车空载和满载时的轴荷分配及整车质心高度。6)制作模型进行布置空间的校核：通常制作 1:

6、l 的车身内、外模型来检查驾驶操作及上下车的方便性、视野范围、乘坐空间及舒适性等。7)汽车总成、部件及零件的选型与设计：其任务除了要保证总成和整车的性能指标外，还要考虑零部件本身的强度、寿命与可靠性等问题口8)设计图纸的工艺审查及必要的修改。9)绘制汽车总装配图：其目的是进行图面装配校核，仔细检查相连接总成及部件的连接关系、连接部分的尺寸与配合以及拆装的方便性；核算与标注汽车整车和有关总成与部件的安装尺寸链，为汽车总装作技术准备和提供依据。10)试制、试验、修改与定型。设计完成后投入样品试制时，应考虑有一定数量的零部件和总成投人台架试验，至少有 3 一 4 辆样车投人整车室内试验与道路试验。注

7、意了解制造和装配中的工艺问题及质量控制情况并及时把关，杜绝不合格的样品装车。要查明整车、总成及零部件的尺寸参数、质量参数、性能参数是否符合设计要求及问题所在，以便修改图纸或采取其他措施予以纠正。应按有关标准、法规进行全面的试验，以检查新产品的各项性能指标。1.21.2 布置形式布置形式本车设计为平头式货车，采用发动机位于前轴之上、驾驶室之正下方，这时驾驶室布置在发动机之正上方。这种布置的优缺点正好与长头车相反可获得最短的轴距和车长尺寸；自重轻；机动性及视野性好；面积利用率高。但鸳驶室易受发动机的振动、噪声、热等影响，而且其危险系数相比长头车比较高；其次维修不方便，用可翻倾式驾驶室解决这一间题；

8、这种布置方案使驾驶室地板最高，上下车不方便。对于上述缺点，目前已有不少改善措施，如对驾驶室采取隔热、通风、密封、采暖、隔振等措施以及加装空调设备等，使平头式方案在现代轻、中型载货汽车上得到了广泛采用。1.31.3 轴数的选择轴数的选择根据汽车的用途、总质量、使用条件、轮胎最大标定负荷和我国公路及桥梁限定双轴汽车的前后轴负荷应分别不超过 60kN 和 130kN。本车额定载质量为1250kg，属轻型载货车，因此采用两轴式方案。1.41.4 驱动形式的选择驱动形式的选择乘用车以及汽车总质量小于 19t 的公路运输车辆，广泛采用 42 的驱动形式，因为其结构简单、制造成本低。本车载重为1250kg，

9、小于 19t，因此采用 42 后轮单胎驱动形式某载货汽车总布置示意图：某载货汽车总布置示意图：2 2载货汽车主要技术参数的确定载货汽车主要技术参数的确定2.12.1汽车质量参数的确定汽车质量参数的确定2.1.12.1.1 汽车载荷质量的确定汽车载荷质量的确定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，用m表示。e题目中给定的是 1250kg。2.1.22.1.2 整车整备质量的预估整车整备质量的预估汽车的整车整备质量是指车上带有全部装备，包括随车工具和轮胎，加满油和水，但没有载货和载人时的整车质量，用m0表示。(1)质量系数m0的选取对于轻中型载货汽车，质量系数为 0.81.10，

10、取=0.8m0(2)估算整车整备质量m0m0=me/m0=1250/0.8=1563kg2.1.32.1.3 汽车总质量的确定汽车总质量的确定汽车总质量是指汽车整车整备质量、汽车装载质量和驾驶室乘员（含驾驶室）质量三者之和，用表示。驾驶室乘员质量以每人65kg。按乘员人数为 3 人。ma=me+m0+365=3008kg2.1.42.1.4 汽车的轴荷分配汽车的轴荷分配汽车的轴荷分配影响汽车的使用性能和轮胎的使用寿命，为了使轮胎的寿命一致。表 2.1 为各类载货汽车轴荷分配的数据。满载（%）载货车形式前轴42，后轮单胎3240后轴6068前轴5059后轴 4150空载（%）表 2.1 商用载货

11、汽车轴荷分配2.22.2 汽车主要尺寸的确定汽车主要尺寸的确定2.2.12.2.1 汽车的主要尺寸汽车的主要尺寸在汽车的主要性能、装载面积和轴荷分配以及经验数据等各个方面要求下选取。参考国内同类车型，本车轴距取L=2580mm。轮距取B=1500mm。前悬LF=891mm，后悬LR=1517mm。2.2.22.2.2 汽车的外廓尺寸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，外开窗、后视镜等突出部分宽度不大于 250mm,总长不大于 12 米。参考同类车型取外形尺寸长宽高=498819232200mm。车厢尺寸长宽高=31892000390mm。

12、2.32.3 汽车主要尺寸性能参数的确定汽车主要尺寸性能参数的确定2.3.12.3.1 汽车动力性参数的确定汽车动力性参数的确定(1)最高车速Vamax的确定载货汽车的最高车速主要是根据汽车的用途以及使用条件和发动机功率大小来确定，给定的Vamax=100km/h。(2)加速时间的确定汽车起步连续换档加速时间是汽车加速性能的一项重要指标。载货汽车通常用 060km/h 的加速时间来评价。(3)最大爬坡度imax的确定由于载货汽车在各地路面上行驶，要求有足够的爬坡能力。一般imax在 30%左右。2.3.22.3.2 汽车燃油经济性参数的确定汽车燃油经济性参数的确定载货汽车的燃油经济性常用单位燃

13、油消耗量来评价。单位燃油消耗量是汽车每一吨总质量行驶 100km 所消耗的燃油量。2.3.32.3.3 汽车通过性参数的确定汽车通过性参数的确定载货汽车的通过性参数主要有接近角、离去角、最小离地间隙和最小转弯直径等。其值主要根据汽车的用途和使用条件选取，可参考表 2.2。汽车类型4x2 货车最小离地间隙180300mm接近角（度）4060离去角（度）2545最小转弯半径2.36.0m表 2.2载货汽车的通过性参数3 3载货汽车主要部件的选择及布置载货汽车主要部件的选择及布置3.13.1 发动机的选择与布置发动机的选择与布置3.1.13.1.1 发动机形式的选择发动机形式的选择目前汽车发动机主要

14、采用汽油机和柴油机两大类.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。轻中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。3.1.23.1.2 发动机主要性能指标的选择发动机主要性能指标的选择发动机的主要性能指标是发动机最大功率和发动机的最大转矩。(1)发动机最大功率Pemax及其相应转速ne的选择汽车的动力性主要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Vamax计算，如下：Pemax1magfvamaxCDA3(vamax)式（3-1）360076140T式中：Pemax-最大功率，kwT-传动系效率，对于单

15、级减速器取 0.9g-重力加速度，m/s2f-滚动阻力系数，取 0.018CD-空气阻力系数，取 0.8A-汽车的正面迎风面积，本车 A=Bh=1.52.2=3.3 ma-汽车总质量，kgVamax-汽车最高车速，km/h带入相关数据，可得：1 30089.80.0181000.83.31003Pemax=54.9kw0.9360076140查阅资料，选取一汽无锡柴油机厂 4DW93-84E4 型柴油机，主要技术参数见表 3.1.4DW93-84E4 4DW93-84E4 型柴油机主要技术参数型柴油机主要技术参数型号：形式：气 缸 数：工作容积：燃烧室形式：压 缩 比：额定功率/转速：最大扭矩

16、/转速：全负荷最低燃油消耗率：最高空载转速：怠速稳定转速：机油燃油消耗百分比%：工作顺序：噪声限制：烟度：排放标准：整机净质量：4DW93-84E4 4 缸直列，直喷，增压中冷，电控共轨 4 3.153涡流室式 22：164/3000 220/1900-2100205 4600-4800 650-7500.4 1-3-4-295.52.0欧标准 275(2)发动机最大转矩Temax及其相应转速nT的选择当发动机最大功率Pemax和相应的转速np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：Temax=TP=9550Pemaxnp式中：-转矩适应系数，一般 1.1-

17、1.3，在这里取 1.1；Pemax-最大功率，kwnp-最大功率时转速，r/minTemax-最大转矩，Nm而np/nT=1.4-2.0，在这里取为 1.8，则有：nT=np/1.8=3000/1.8=1667r/minTemax=1.1955064=224Nm3600因此，满足所选发动机的最大转矩及相应转速要求。3.23.2 离合器的选择离合器的选择离合器按从动盘数可分为单片式、双片式和多片式。单片离合器主要应用于发动机的最大转矩不大的乘用车和最大总质量小于6t 的商用车上；双片离合器比单片离合器摩擦面数多一倍，传递转矩的能力较大；接合柔和平顺；多片离合器多为湿式，具有接合更加平顺、柔和，

18、摩擦表面湿度较低，磨损较小，使用寿命长等特点，主要应用于最大总质量大于 14t 的商用车上，并与行星齿轮变速器换挡机构相匹配。根据本车型具体情况，选择双片干式中央弹簧离合器。3.33.3 变速器形式的选择变速器形式的选择3.3.13.3.1 变速器方案的选择变速器方案的选择常用的机械式变速器按传动机构布置方案可分为两轴式和中间轴式，两轴式变速器结构简单、轮廓尺寸小，但一般挡位较少，且主要用在发动机前置前轮驱动的乘用车上；中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的客车上；根据本车情况选用中间轴式变速器。3.3.23.3.2 变速器挡数的选择变速器挡数的选择商用车多采用 45

19、 个挡或多挡变速器，一般载质量在 2.03.5t 的货车采用五挡变速器，载质量在4.08.0t 的货车采用六挡变速器。本车载质量为 1250kg，故选用 4 挡变速器。3.3.33.3.3 传动比范围的选择传动比范围的选择变速器传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高挡传动比的比值。最高挡通常是直接挡，传动比为 1.0；有的变速器最高挡为超速挡，传动比为0.70.8。目前乘用车的传动比范围为 3.04.5 之间，总质量轻些的商用车在 5.08.0 之间，其他商用车则更大。本车要求的最高车速不高，为100km/h，故无需装配超速挡，最高挡为直接挡，传动比范围为 6.0 左右。3.3.43.3.4

20、变速器一挡的选择变速器一挡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，其值应符合下式子：ig1mag(f cosimaxsinimax)rTemaxi0T式中：imax-最大爬坡度，imax=16.7o3.3.53.3.5 各挡传动比的选择各挡传动比的选择各挡变速比应遵循下式关系分配：ig1ig2ig3ig4ig2ig3ig4ig5参考同类车型确定各挡传动比为如下表 3.2.型 号17Q38-00030中 心 距100mm各挡传动比档 位最大扭矩294Nm5.35，3.76，2.186，1手动 5 挡表 3.2 各档的传动比3.3.63.3.6 同步器方

21、案的选择同步器方案的选择同步器有常压式、惯性式和惯性增力式三种。其中常压式同步器结构简单，但有不能保证啮合件在同步状态下换挡的缺点，现在已很少采用，大多采用的是惯性式同步器。惯性式同步器能做到换挡时，在两换挡元件之间的角速度达到完全相等之前不允许换挡，能很好地完成同步器的功能和实现对同步器的基本要求。惯性式同步器依据结构形式，又可分为锁销式、锁环式、滑块式、多片式和多锥式等几种。其中锁销式同步器零件数量少，摩擦锥面平均半径较大，能够传递的转矩容量较大，虽然其尺寸较大，但在本载货汽车上选用的中间轴式变速器上有足够的空间来布置同步器，因此选用锁销式同步器。3.43.4 万向传动装置的选择万向传动装

22、置的选择万向传动装置根据万向节的类型可分为刚性万向节和挠性万向节；其中刚性万向节又有不等速万向节、准等速万向节和等速万向节。其中十字轴式不等速万向节结构简单，强度高，耐久性好，传动效率高，生产成本低，适合于轻、中型载货汽车。因此本车选用刚性十字轴式不等速万向节。3.53.5 主减速器形式的选择主减速器形式的选择主减速器按减速形式可分为单级主减速器、双级主减速器、双速主减速器和贯通式主减速器等，其中单级主减速器结构简单，质量小、尺寸紧凑、制造成本低，广泛应用于主传动比7 的汽车上。本车依据发动机最大功率转速、变速器各挡位传动比的要求以及同类汽车的情况，选用单级主减速器。一般情况下，当主减速器速比小于 2.0 时，主减速器齿轮选用弧齿锥齿轮；当主减速器速比大于 4.5 而轮廓尺寸又有限时，采用双曲面齿轮传动更为合理。因此，本车选用双曲面齿轮形式。3.63.6 差速器形式的选择差速器形式的选择差速器用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动。按结构特征可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等。普通锥齿轮式差速器结构简单，工作平稳可靠，广泛应用于一般使用条件下的汽车驱动桥中，当所承载的转矩较小时，其行星齿轮轮数采用2 个，承载的转矩增大时，行星齿轮轮数采用 4 个。本车为在一般条件下使用的载货汽车，所以选用行星齿轮轮数为 4 个的对称锥齿轮式差速器。