货车设计.docx

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1、题目货车总体设计2023 年 3 月目录摘要1第1章汽车的总体设计21.1 汽车总体设计的特点21.2 汽车总体设计的一般挨次21.3 布置形式21.4 轴数的选择31.5 驱动形式的选择3第2章汽车主要参数的选择及各部件型号确实定42.1 汽车主要质量参数确实定 5 2.2 汽车主要尺寸参数确实定62.3 发动机的选择72.4 汽车其他主要部件的型号及尺寸8第3章各主要部件质心坐标确实定及轴荷安排的计算93.1 汽车各主要部件质心坐标确实定103.2 汽车轴荷安排的计算113.3 水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷123.2 制动时各轴最大负荷的计算13第4章汽车的动力性及燃油经济性的计

2、算144.1 汽车驱动力行驶阻力平衡图的绘制144.2 汽车功率平衡图的绘制154.3 汽车各档动力因数D 的计算164.4 汽车加速时间t 的计算174.5 汽车燃油经济性的计算184.6 汽车操纵稳定性的校核194.7 汽车的其他性能参数19参考文献21附录摘要本篇说明书说明白货车设计的总体过程，本次课程设计为载重量 2.5t 的轻型货车的设计，首先对汽车的形式进展了确定，其中包括汽车外尺寸的设计，轴数，驱动形式以及布置形式的选择。其次，选定了汽车的各个质量参数，并且进展了质心的安排。接下来以汽车的最高车速和总质量选择了汽车的发动机，在确定了发动机之后，计算了车的传动比，选择了变速器。然后

3、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，加速时间确实定，并且都给出了依据计算给画出的图表，对动力性进展了分析。本文也计算了汽车的经济问题，计算了抱负状态下汽车的燃油消耗状况。最终对汽车的稳定状况进展了验证，保证了汽车可以安全的上路行驶，完成了汽车的设计。关键词：货车；尺寸；构造；速度；布置。第一章 汽车的总体设计1.1 汽车总体设计的一般挨次汽车总体设计首先要对汽车性能、质量以及本钱有重大影响的外形尺寸汽车的长、宽、高、轴距、轮距等、驾驶室内布置及货箱的长、宽、高等尺寸应予以规定。对发动机、离合器、变速器、驱动桥、悬架、转向系、制动系、车身的根本构造和尺寸和轮胎等也要

4、做出选择。有了根本尺寸和主要总成构造之后， 就可以画出总布置草图。此后要对各总成质心的位置进展确定，计算轴和安排和质心的位置，必要时还要进展调整，以保证整车各项性能指标到达预定要求。1.2 汽车形式的选择1.2.1 轴数的选择汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷力气以及汽车的构造等。对于总质量小于 19t 的大路运输车辆来说，要承受构造简洁、制造本钱低廉的两轴方案，即本次设计承受两轴的货车。1.2.2 驱动形式的选择汽车的驱动形式有很多，汽车的用途、总质量和对汽车通过性能的要求等， 是影响选取驱动形式的主要因素。对

5、于乘用车和总质量小些的商用车，多承受构造简洁和制造本钱低的 42 驱动形式。1.2.3 汽车的布置形式汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身或驾驶室的相互关系和布置特点而言，并且其布置形式对使用性能也有重要的影响。本车被设计为平头式货车，承受发动机前置后桥驱动，驾驶室内双排座。这样设计会使本车有构造紧凑简洁、总体尺寸短、机动性能良好和驾驶便利的特点， 同时还有配件供给和修理便利的优点。其次章 汽车主要参数的选择2.1 汽车主要尺寸参数确实定2.1.1 外廓尺寸汽车的长、宽、高称为汽车的外廓尺寸。参照参考车型 NJ1061S 选取外廓尺寸为长宽高 mm：5990207622822.1.2 轴距

6、L轴距 L 对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等都有影响。此外，轴距还对轴荷安排、传动轴夹角有影响。从表 2-1 可以看出各类汽车轴距和轮距的选取范围。表 2-1 各类汽车轴距和轮距的选择参照参考车型 NJ1061S 选取轴距 L=3308mm2.1.3 前轮距 B1 和后轮距 B2转变汽车轮距 B 会使车厢或驾驶室内宽、汽车总宽、总质量、侧倾刚度、最小转弯直径等因素发生变化。参照参考车型 NJ1061S 前轮距 B1=1584mm，后轮距 B2=1485mm2.1.4 前悬 LF 和后悬 LR前悬尺寸对汽车的通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、上车和

7、下车的便利性以及汽车制造等均有影响。后悬尺寸对汽车的通过性、汽车追尾时的安全性、货箱长度或行李箱长度、汽车造型等有影响。参照参考车型 NJ1061S 前悬 LF=1053mm，后悬 LR=1629mm2.1.5 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，对车身长度、发动机的接近性、汽车面积利用率有确定影响。平头型货车的车头长度一般在14001500mm 之间，另外驾驶室里承受的是双排座，为了乘坐的舒适性，选取货车车头长 2250mm2.1.6 货车车箱尺寸参照参考车型 NJ1061S 车箱尺寸长宽高 mm=321519703802.2 汽车主要质量参数确实定2.2.1 质

8、量系数m0质量系数m0 是指汽车载质量与整车整备质量的比值，即 m0 =me/m0，该系数反映了汽车的设计水平和工艺水平，值越大，说明该汽车的构造和制造工艺越先进。货车的质量系数选择范围见下表表 2-2 货车的质量系数 m0本次设计选取=1.00m02.2.2 整车整备质量 m0汽车的载质量 me=2500kg、m0=1.00，依据公式 m0 =me/m0 得 m0=2500kg2.2.3 汽车的载客量和装载质量简称载质量2.2.3.1 汽车载客量本次设计设定包括驾驶员在内的载客量为 5 人。2.2.3.2 汽车的载质量汽车的载质量是指在硬质良好路面上行驶时所允许的额定载质量。题目已给数据 m

9、e=2500kg2.2.4 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。商用货车的总质量ma 由整备质量m0、载质量 me 和驾驶员以及随行人员质量三局部组成， 即ma=m0+me+n165kg式中，n1 为包括驾驶员以及随行人员数在内的人数，应等于座位数由此计算总质量 ma=5325kg2.2.5 轴荷安排汽车的轴荷安排是指汽车在空载或满载精巧状态下，各车轴对支承平面的垂直负荷、也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示表 2-3 各类汽车的轴荷安排型式满载空载42 后轮双胎，平头式前轴30%-35%后轴65%-70%前轴48%-54%后轴46%-52%2.

10、3 发动机的选择2.3.1 发动机形式的选择为了便利整车造型、转变驾驶员视野以及降低风阻的需要和使发动机在汽车上简洁布置，以及为了使与发动机所在部位的其他相关总成、部件布置得更合理、简洁，要求发动机的尺寸尽可能小，占用的空间尽可能少。在一样的条件下，通常柴油机比汽油机的尺寸要大一些。但是由于一样条件下，柴油机的工作牢靠性要好于汽油机，耐久性也要好于汽油机，因此给本车选用柴油发动机。气缸直列式发动机的构造简洁、修理简洁、工作牢靠、宽度窄以及在汽车上布置简洁。水冷发动机的特点是冷却均匀牢靠、散热良好、噪声小、易于解决车内供暖问题、气缸变形小，气缸盖、活塞等主要零件热负荷较低，牢靠性较高。因此，本车

11、使用直列水冷柴油发动机。2.3.2 发动机主要性能指标的选择2.3.2.1 发动机最大功率 Pemax依据所设计汽车应到达的最高车速 vamaxkm/h，用下式估算发动机最大功率1 mgfP=ar v+ C D Av3e maxh 3600Ta max76140a max式中: Pe maxh发动机最大功率，kw传动系效率,对于单级减速器取 0.9Tg重力加速度，取 9.8m/s2； r 滚动阻力系数，取 0.020；C空气阻力系数，取 0.9；DA 汽车正面迎风面积，A=2.0762.282=4.74m；m汽车总重，kg；ava max汽车最高车速，km/h。估算出的最大功率为1 5325

12、9 .8 0 .020 .9 4 .74P= 90 + 90 3 = 74 .37 kwe max0 .9 360076140但是估算出的 Pemax 为发动机装有全部附件时测定得到的最大有效功率，约比发动机外特性的最大功率值地 12%20%。因此得在计算的根底上增加 12% 20%，即 83.2998.24kw2.3.2.2 相应转速 np柴油机的 np 值应在 18004000 r/min2.3.3 选定发动机的型号查阅相关资源和教师所给的资料选取的发动机型号为东风朝阳柴油机生产的 6102Q 型发动机，主要技术参数见表 2-4表 2-4 6102Q 型发动机主要技术参数发动机型号形式缸径

13、行程 mm排量L 压缩比每缸气门数吸气方式标定功率/转速最大扭矩最低油耗率 gkwh 供油系统形式燃油种类外型尺寸长宽高mm 净重kg6102Q直列水冷1021105.39317.52自然吸气88.2/2300333.0/1960231.2直接喷射柴油1260773620540其外特性曲线如图 2-1图 2-1 6102Q 型发动机外特性曲线2.4 汽车其他主要部件的型号及尺寸2.4.1 货车轮胎的选择轮胎及车轮对汽车的很多重要性能，包括动力性、经济性、通过性、操纵稳定性、制动性以及行驶安全性和汽车的承载力气都有影响。因此，选择轮胎式很重要的工作。子午线轮胎的特点是滚动阻力小、温升低、胎体缓冲

14、性能和胎面附着力气都比斜交轮胎要好，因此是汽车设计时的首选轮胎。另外双胎并装的负荷力气要比单胎负荷力气加倍。因此选用子午线轮胎，后轮双胎并装。各胎的平均负荷Fz=ma/n=5325/6=887.5kg依据 GB9744-1997 选取 195R14LT 轮胎表 2-5 195R14LT 轮胎参数轮胎根本参数主要参数mm允许双胎规格层级标准轮辋外直径负荷轮胎最大使用尺寸 大路越野下静断面宽度外半花纹花纹半径径使用轮辋最小中心距mm195R14LT6.85JJ6683092146876JJ2302.4.2 驱动桥器传动比的选择在选择驱动桥主减速器传动比i0时，首先可依据汽车的最高车速、发动机参数、

15、车轮参数来确定，其值可按下式计算：0.377 rni=v0v式中： va maxa max汽车最高车速，km/h；n 最高车速时发动机的转速，一般 nvv=0.91.1 np，其中 n为p/发动机最大功率时对应的转速，r/min； 这里取为nn为 1，vp则 n =1 nvp=12300=2300 r/minr 车轮半径，m。这里 r=0.365m依据式4-1可得：0.377 rni=v0va max= 0 .377 0 .309 230090= 2 .982.4.3 变速器的选择在确定变速器头档传动比 ig 1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：miag 1g

16、 ( f cos aTmaxi+ sin ah) rmaxe max 0T= 5325 9 .8 (0 .02 cos 16 .7 + sin 16 .7 ) 0 .309333 2 .98 0 .9式中： amax= 5 .5汽车的最大爬坡度，初选为 16.7o。另外，为了满足附着条件，其大小应符合下式规定：Fjrgizj= 887 .5 4 0 .8 0 .309 9 .8= 9 .6g 1Ti he max 0T333 2 .98 0 .9式中： F zj驱动车轮所承受的质量，kg；j 附着系数。0.70.8 之间，这里取j =0.8。各档变速比遵循下式关系安排 9.6 i5.5 ，参考

17、同类车型确定选用变g 1速器，变速器主要参数见表 2-6表 2-6 变速器 CA5-38A 主要参数变速器型号CA6TBX062M各一档6.515档二档3.916速三档2.345比四档1.428五档1六档0.813倒挡6.060净重149 长宽高647478510离合器SAE2#操纵形式：双杆远距离操纵同步器形式锁环式同步器第三章 各主要部件质心坐标确实定及轴荷安排的计算3.1 汽车各主要部件质心坐标确实定静止时的轴荷安排及质心位置: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。依据力矩平衡的原理,按以下公式计算各轴的负荷和汽车的质心高度g l +g

18、l +g l +=G L1 12 23 32g h +g h +g h +=Gh1 12 23 3gg +g +g =G123G +G =G12G L=Gb1G L=Ga2式中：g、g 、 g 各总成质量，kg；12l 、l123、l 各总成质心到前轴距离，m；3G 前轴负荷，kg；1G 后轴负荷，kg；2L汽车轴距，m；a汽车质心距前轴距离，m；b汽车质心距后轴距离，m； h 汽车质心高度，m。g经过估算得到汽车各部件质量及其位置如下表：表3-1 汽车各部件质量及其位置部件名称百分比质量质心距前轴质心高空质心高满发动机及其附件0.288540300735635变速器及离合器壳0.079514

19、91350455640万向节及传动轴0.019362500450350前轴及前轴制动器、轮毂、转向体形0.0881650350300前悬架及其减震器0.0255480365265后轴及其后轴制动器轮毂0.1582963500350300后悬架及其减震器0.081503500360260车架总成0.1582962500460450驾驶室总成0.06113-10012001000油箱油管0.012231700650500蓄电池0.021391400650500车轮及轮前胎总成0.0671260365215车轮及轮后胎总成0.1332493500365200车厢总成0.145272250011008

20、50人0.17332420010501000货物1.333249931009003.2 汽车轴荷安排的计算汽车空载时：2G= 44542963500= 1273 kgG= G - G12= 2500 - 1273 = 1227h= Gh= 1674197= 670 mmgG2500LG=aG 2 = 1273 3500= 1782 mm2500b = L - a = 3500 - 1782= 1718 mm前轴荷安排： G 1G后轴荷安排： G 2G= 1245 .92500= 1254 .12500= 0 .498 = 49 .8 %= 0 .502 = 50 .2 %汽车满载时：2G= 1

21、22023593500 = 3486 kgG= G - G12= 5325 - 3486 = 1837 kgh= Gh= 3746= 703 mmgG5325LG=aG 2 = 3486 3500= 2292 mm5325b = L - a = 3500 - 2292 = 1208 mm前轴荷安排： G1G后轴荷安排： G 2G= 18375325= 34865325= 0 .345 = 34 .5 %= 0 .655 = 65 .5 %最终算出的各轴荷安排符合表 2-3，所以这个货车的布置比较合理3.3 水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷水平路面上行驶时，汽车的前、后轴最大负荷分别为:G

22、 (b - jh )F=gz 1L - jhgG aF=z 2L - j hg计算时，取j = 0 .75 ,则满载行驶时的前、后轴轴荷转移系数分别为:Fm=z 11G1Fm=z 2= 0 .663= 1 .1772G23.4 制动时各轴最大负荷的计算在制动时，汽车的前、后轴的最大负荷分别为：Fzt1 =G (b + j h )gLFzt2G (a - j h )=gL与满载行驶时一样，取j = 0 .75 ，经计算得到汽车制动时前、后轴的轴荷转移系数为：Fm=zt 1r 1G1Fm=zt 2r 2G= 1 .437= 0 .7702所得结果满足设计要求，说明设计合理第四章 汽车的动力性及燃油

23、经济性的计算4.1 汽车驱动平衡计算4.1.1 驱动力计算汽车的驱动力按下式计算：T i i hF= e g 0Ttrv= 0 .377 rn e式中： Fta驱动力，N；i ig 0T 发动机转矩，Nm；ev 车速，km/ha表 4-1 汽车各档驱动力和车速的关系ign1200140016001800202322002400260028003000T340356365371373371365356344328一档6.515Ft19226202312064020979210922097920640202311945218548Va781011121314161718二档3.916Ft11556

24、121001240612610126781261012406121001169211149Va12141618202224262830三档2.345Ft6920724674297551759275517429724670026676Va20232730333740434750四档1.428Ft4214441245244598462345984524441242644065Va33384449556066717782五档1Ft2951309031683220323732203168309029862847Va47556370788694102109117六档0.813Ft239925122576

25、2618263226182576251224272315Va58677787961061151251351444.1.2 行驶阻力计算在水平路面行驶时，行驶阻力可由下式计算出来F= m gf cos a + mg sin a +阻CAv 2Da21 .15+ dm dvdt式中： a 道路的坡路，度，平路上时，其值为 0o；dv 行驶加速度，m/s2,等速行驶时，其值为 0；dtd 回转质量换算系数，其值可按下式估算：式中： d1d = 1 + d1=0.030.05，取 0.04；+ d i 22 gd= 0.04 0.06，取 0.05；2i变速器各档位时的传动比g公式可得各档值,见表 5

26、-5：表 4-5 各档位的 值一档二档三档四档五档六档i6.5153.9162.3451.42810.8133.161.811.311.041.091.07由此，可计算出各档位汽车行驶时，驱动力 Ft、车速va以及需要抑制的行驶阻力 F，数值如下表：阻表 4-2 行驶阻力和车速的关系F 阻10441089122514521770217826773267394847205241v01530456075901051201351444.1.3 驱动力-行驶阻力平衡图驱动力-行驶阻力平衡图2500020230Ft115000N/FFt210000Ft35000Ft4Ft5Fr+FwFt60050100

27、150200Va/kmh4.2 动力特性计算图 4-1 驱动力-行驶阻力平衡图4.2.1 汽车各档动力因数 D 的计算汽车的动力因数按下式计算：T i i h e g 0T- C DAv 2 a D =r21 .15Ggv= 0.377 rn eai ig 0经过计算列出在不同转速下各档对应的动力因数ig表 4-3 各档动力因数n1200140016001800202322002400260028003000T340356365371373371365356344328一档6.515D0.3680.3850.3950.4020.4040.4010.3950.3850.3720.354Va781

28、011121314161718二档3.916D0.2210.2310.2370.2400.2410.2400.2360.2290.2210.210Va12141618202224262830三档2.345D0.1310.1370.1400.1410.1410.1400.1360.1320.1260.118Va20232730333740434750四档1.428D0.0770.0790.0790.0790.0770.0740.0700.0650.0590.052Va33384449556066717782五档1D0.0480.0480.0460.0430.0380.0330.0270.0190

29、.0110.001Va47556370788694102109117六档0.813D0.0330.0310.0270.0210.0150.007Va58677787961064.2.2 行驶阻力系数与速度的关系汽车行驶时的阻力系数可以用下式计算：f0.0076+0.000056 ua表 4-4 不同速度下的行驶阻力系数Va0.00015.00030.00045.00060.00075.00090.000105.000120.000135.000f0.0080.0080.0090.0100.0110.0120.0130.0130.0140.0154.2.3 动力特性图动力因数平衡图0.450.4

30、0.350.30.25D0.20.15123456f0.10.050050100Va/(kmh)150200图 4-2 动力因数平衡图4.2.4 加速度倒数曲线由汽车行驶方程得()1 = dv =dadtg D - f一档ig6.515f0.0080030.008070.0081380.0082050.0082720.0083390.0084060.0084740.0085410.0086081/a0.8957840.8549650.8337540.8203170.8161790.8210620.8352960.8573990.8886150.933787二档3.916f0.0082710.0

31、083830.0084940.0086060.0087180.008830.0089420.0090530.0091650.0092771/a0.8670790.8277260.8077120.7953960.7923260.7982880.81370.8371960.8701660.917725三档2.345f0.008720.0089070.0090940.009280.0094670.0096540.009840.0100270.0102140.0104011/a1.0967411.0495971.0280521.0169641.0186851.0333481.06211.1037851

32、.1613661.243983四档1.428f0.009440.0097460.0100530.0103590.0106660.0109730.0112790.0115860.0118920.0121991/a1.7354971.6856041.6833381.7042941.7565211.8459731.9841652.1826542.4738892.939928五档1f0.0102270.0106650.0111030.011540.0119780.0124160.0128540.0132920.013730.0141671/a2.9410643.0085283.2253093.5845

33、814.2075585.3725158.04067618.56382六档0.813f0.0108310.011370.0119080.0124470.0129850.0135240.0140620.0146011/a4.9020445.6625587.45947212.2980558.37183表 5-6 各档速度与加速度倒数由表 5-4 可绘出加速度倒数曲线：对加速度倒数和车速之问的关系曲线积分,可以得到汽车在平路上加速行驶时的加速时间。四档从20km/h加速到100k/h的时间t=47/1.1=36.3s(a为一个小格代表的时间的倒数4km/h1 s 2 / m =1.1s)图 5-2 汽

34、车加速度倒数曲线图汽车的加速度倒数曲线201816141122a/110345866420020406080100120Va/(kmh)汽车的加速度倒数曲线2018161411223a/10148566420020406080100120Va/(kmh)4.2.5 汽车加速时间t 的计算2018161412汽车的加速度倒数曲线a/110864201234560204060Va/(kmh)801001204.2.6 最大爬坡度 imax汽车动力性的三大指标之一，用来表示汽车的上坡力气。i= tg aD- f1 - D 2Im ax+ f2Im axm a xm a xa=max1 + f 2式中

35、： D汽车头档动力因数，为 0.404Im ax与D同车速时对应的阻力系数Im ax由上式可得：a=maxDIm ax- f1 - D 2Im ax+ f 21 + f 21 - 0.404 2 + 0.008 2= 0.404 - 0.008 1 + 0.008 2= 0.397imax= tg amax= tg 0 .397 180 p= 0 .419= 41 .9 % 30 %因此，设计符合要求4.3 汽车功率平衡计算4.3.1 行驶时发动机功率汽车行驶时，所需发动机功率即为抑制行驶阻力所需发动机功率 Pe，其值按下式计算：vCP=a h mgf cos a + mg sin a +DAv 2a+ dmdv e360021 .15dtT当汽车在平路上等速行驶时，其vCAv 2 P=a h Ggf+Da Te360021 .15n1200140016001800202322002400260028003000Va7.2023978.4003469.60039610.8004512.0004913.20234