底盘的设计计算书[1]

底盘设计计算书目录1．计算目的2．轴载质量分配及质心位置计算3．动力性计算4．稳定性计算5．经济性计算6．通过性计算7．结束语1．计算目的本设计计算书是对陕汽牌大客车专用底盘的静态参数，动力性，经济性，稳定性及通过性的定量分析。旨在从理论上得到整车的性能参数，以便评价该大客车专用底盘的先进性，并为整车设计方案的确定提供参考依据。2．轴载质量分配及质心位置计算在此处仅对大客车专用底盘进行详细准确的分析计算，而对整车改装部分（车身）只做粗略估算。（车身质量按340KG/M计算或参考同等级车估算）。计算整车的最大总质量，前轴轴载质量，后桥轴载质量及质心位置可按以下公式计算。M=ΣMiM1=ΣM1iM1=Σ(1-Xi/L)M2=ΣM2iM2=Σ(Xi/L)hg=Σ(Mi·hi/M)A=M2·L/M式中：M——整车最大总质量M1——前轴轴载质量M2——后桥轴载质量Mi——各总成质量Xi——各总成质心距前轴距离Hi——各总成质心距地面距离M1i——各总成分配到前轴的质量M2i——各总成分配到后桥的质量hg——整车质心距地面距离L——汽车轴距A——整车质心距前轴距离2.1各总成质量及满载时的质心位置序号名称质量质心距前轴M1I质心距地面HI。MIMI距离XI距离HIKGMMKG。MMMMKG。MM1前轴前轮前悬挂2后桥后轮后悬挂3发动机离合器4变速箱5传动轴6散热器附件7膨胀箱支架8空滤器气管支架9消音器气管支架10油箱支架11电瓶支架12方向盘管柱13转向机支架14转向拉杆15换档杆操纵盒16贮气筒支架17操纵踏板支架18前后拖钩19全车管路附件20车架底盘21车身空车22乘客23行李24司机满载2.2水平静止时轴载质量分配2.2.1底盘底盘整备质量：Ga=Σgi(Kg)轴距：L=mm后桥轴载质量：Ga2=(Σgi.ai)/L前轴轴载质量：Ga1=Ga-Ga12.2.2空车整车整备质量：GA=后桥轴载质量：GA2=前轴轴载质量：GA1=2.2.3满载整车整备质量：Ga=后桥轴载质量：Ga2=前轴轴载质量：Ga1=2.2质心距前轴中心线距离L12.3.1底盘L1=2.3.2空车L1=2.3.3满载L1=2.4质心高度hg2.4.1满载hg=2.4.2空车质心不随载荷变化而变化的非簧载质量：非簧载质量对地面力矩之和：簧载质量：簧载质量对地面力矩之和：簧载质量的质心高度H=簧载质量对前轮中心线的力矩之和：簧载质量的质心距前轮中心线的距离L当汽车由满载到空载时，前轴处车架抬高mm，后桥处车架抬高mm，簧载质量的质心相应抬高hx空车时簧载质量的质心距地面距离高簧载质量的质心相应抬高后对地面力距之和：空车质心高度为2.4.3底盘底盘在整车满载状态下质心高度：3．动力性计算3.1主要技术参数厂定最大总质量Ga总长（整车）总宽（整车）总高（整车）轴距前轮距B1后轮距B2车轮滚动半径rr发动机外特性见表2表2转速ne（r/min）100013001500170019002100扭矩Me（N·m）功率Ne（Kw）注：以上指标均未修正后桥传动比io变速箱各档速比ig见表3表3档位ig1ig2ig3ig4ig4ig5ig6ig倒速比传动系总速比io·ig见表4表4档位io·ig1io·ig2io·ig3io·ig4io·ig5io·ig6io·ig倒速比3.2汽车的功率平衡计算3.2.1发动机的净输出功率NE净NE净=NE*N发式中：N发——发动机效率3.2.2汽车的行驶速度计算按发动机的转速与传动系的匹配计算汽车的行驶速度VA=0.377Rr.Ne/Io.Ig（Km/H）式中：Rr——车轮滚动半径Ne——发动机转速Io——后桥速比Ig——变速箱各档速比3.2.3发动机在对应转速下输出的功率及汽车各档行驶速度见表5表5NE（R/MIN）800100012001400160018002000NE（KW）NE净（KW）I档II档VAIII档IV档（KW/H）V档VI档倒档3.2.4汽车的阻力功率计算（水平路面匀速行驶）N阻=Nf+Nw/NT式中:Nf——克服滚动阻力所消耗的功率Nf=Ga*F*VA*G/3600（KW）式中：GA——厂定最大总质量KGVA——汽车行驶速度KW/HF——滚动阻力系数F=0.0076+0.000056VAG——重力加速度G=9.8M/SNW=CD*A/76140（KW）式中：CD——空气阻力系数CD=0.65A——汽车迎风面积A=B.H=前轮距X汽车总高NT——传动系效率NT+0.92.2.5计算对应车速下的阻力功率N阻见表6表6VA（KM/H）102030405060708090100110120NF（KW）NW（KW）NF+NW（KW）3.2.6按表5和表6作出功率平衡图见图13.3汽车的驱动力和行驶阻力计算3.3.1驱动力计算FT=ME净.IG.IO.NT/RR（N）式中：ME净——ME净=ME。N发ME净——N发——RR——IO——IG——NT——传动系效率直接档NT=其它档=各档的驱动力计算结果见表7表7NE（R/MIN）8001000120014001600180020002200ME（N。M）ME净（N。M）I档II档FTIII档（N）IV档V档VI档倒档3.3.2行驶阻力计算（水平路面匀速行驶）当汽车在水平面路面匀速行驶时，行驶阻力只有滚动阻力和空气阻力AFf=Ga×f×g（N）式中：GaFg见（2.2.4）BFw=CDXAXVa/21.15（N）式中：CDA见（2.2.4）对应车速下行驶阻力计算结果见表8表8Va（Km/h）102030405060708090100110120Ff（N）Fw（N）Ff+Fw（N）3.3.3按表5表7和表8作出驱动力——行驶阻力平衡图见图23.4最高车速计算3.4.1按传动比计算Vamax=0.377*nemax*rr/io*ig(Km/h)3.4.2按汽车的动力性能计算根据功率平衡图和驱动力——行驶阻力平衡图可看出，当车速达到？KM/H时，功率和驱动力——行驶阻力均未达到平衡点，此时还有？KW的后备功率或？N的后备驱动力。因而汽车的动力性完全能保证汽车在厂定最大质量时达到传动比计算的最高车速。3．5汽车动力特性计算3．5．1动力因素计算D=FT-FW/GA*G式中：FT——驱动力FW——空气阻力GA——G——重力加速度G=9.8各档动力因素计算见表9表9ne（r/min）8001000120014001600180020002200ne净（r/min）Me（Nm）I档io.ig=Va（Km/h）Ft（N）Fw（N）DII档io.ig=Va（Km/h）Ft（N）Fw（N）DIII档io.ig=Va（Km/h）Ft（N）Fw（N）DVI档io.ig=Va（Km/h）Ft（N）Fw（N）DV档io.ig=Va（Km/h）Ft（N）Fw（N）DVI档io.ig=Va（Km/h）Ft（N）Fw（N）D3.5.2滚动阻力系数F在对应车速下的计算见表10表10VA（KM/H）102030405060708090100120F3．5．3根据表9和表10作出动力特性图见图33．6爬坡度计算A=ARCSIN（D-F（1-D-F）/（1+F）然后再根据TG=IX100%换算成坡度。这里仅对各档的最大爬坡度计算。计算结果见表11表11档位I档II档III档IV档V档VI档最大爬坡度坡度对应车速（KM/H）3.7加速性计算3.7.1加速度计算汽车在行驶中的加速度可按下式计算J=G/Q（D-F）（M/S2）式中：Q——旋转质量换算系数Q=1+Q1*JG2+Q2按《汽车设计》推荐数据δ1=0.04——0.06δ2=0.03——0.05IG为变速箱各档传动比，各档位的Q值计算结果见表12表12档位I档II档III档IV档V档VI档δ各档位的加速度J的计算结果见表13，并根据表13作出行驶加速度曲线见图43．7．2加速时间计算加速时间指汽车由一车速加速至另一车速所需时间由积分法求得：T=∫加速度J的倒数1/J的计算结果见表14，并根据表14作出加速度倒数曲线图，见图14根据图5，用图解积分法求得汽车原地起步加速时间T见表15并根据表15作出加速时间图见图6连续换档加速时间为4．稳定性计算4．1汽车的纵向行驶稳定性汽车的纵向行驶稳定性即汽车上时不致纵向翻车，其条件为B/HG》Q式中：B——质心距后轴的距离查表1：空载：B=满载：B=HG——汽车质心高度空载：=满载：=Q=道路附着系数经计算：空载：=满载：=从以上计算结果可以看出其数值均大于0.7所以满足行驶稳定性要求4．2横向稳定性计算4．2．1静态侧翻角计算TGB=B/2HG则B=ARCTG（B/2XHG）式中：B——前轮距B=静态侧翻角B《客车通用技术条件》中规定应大于35经计算；空载时=满载时=从以上结果可以看出，空载或满载均能满足静态侧翻角度的要求。4．2．2汽车在横坡上行驶时应保证侧滑发生在侧翻之前，即B/2HG》Q将空载或满载时的B和HG值分别代入，可得空载时=满载时=计算结果表明，当汽车在良好的沥青路面上行驶仍能保证侧滑发生在侧翻之前，所以是稳定的。5．经济性计算6．1百公里油耗计算假设汽车匀速行驶在平直路面上，百公里油耗Q=N阻*GE/10VAR（L/100KM）式中：N阻——阻力所消耗的功率，见（3.2.4）计算结果，见表6GE——发动机功率与阻力功率平衡时的比油耗此油耗根据发动机万有特性得出，见技术条件VA——行驶速度R——柴油密度R=0.82KG/L在此仅对直接档IV档和超速档V档的等速百公里油耗进行计算，计算结果见表164．2作等速百公里油耗曲线根据表16作出汽车行驶时，直接档IV和超速档V档的等速百公里油耗曲线，见图75．通过性计算《完》总布置设计时，为防止运动干涉，应对转向轮跳动，传动轴跳动，转向传动装置与前悬架的运动进行校核.转向轮运动校核，通过绘制转向轮跳动图确定转向轮运动时占用的空间，并进一步确定轮罩和翼子板的合理形状，同时可检查转向轮与纵拉杆，减振器，车架之间的运动间隙。传动轴的运动校核，通过绘制传动轴跳动图确定传动轴上下跳动时的最大摆角和传动轴长度的伸缩量。应保证传动轴最大摆角时传动轴与后桥轴或变速器轴的夹角小于传动轴万向节的极限夹角。传动轴最长时，轴与花键不脱开，最短时，轴与花键不顶死，1。前置客车其传动轴伸缩量约6—12MM，根据经验将支承机构布置在使传动轴满载时传动角为1—1.5，传动轴运动状态比较理想。2。后置客车其传动轴伸缩量约40—45MM，在设计时应满足A=B，同时令传动轴在满载时尽可能满足C=1—2，使传动轴在最大负荷时传动轴万向节承受的径向载荷最小，弯曲振动量最小，分布最均匀。后置客车传动轴校核应满足以下四点：（1）钢板弹簧压平时，传动轴长度应为花键全啮合时传动轴最小压缩长度；（2）客车反跳钢板弹簧挠度最大时，轴的传动角应小于万向节的极限夹角；（3）空载时，传动轴长度应小于花键啮合传动轴最大拉伸长度；（4）满载时，传动轴应尽可能满足A=2最大应小于4。转向传动装置与前悬架的运动校核，通过绘制转向传动装置与前悬架的运动图确定转向拉杆与前悬架导向机构的运动是否协调。总布置设计时，应进行如下主要计算。1．轴荷分配及质心位置的计算。（1）水平静止时的轴荷分配及质心位置的计算；（2）水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷计算；（3）制动时各轴的最大负荷计算。2．驱动桥主减速器传动比IO的选择计算。3．变速器传动比IG的选择计算。4．动力性能计算。（1）驱动平衡计算；（2）动力特性计算；（3）功率平衡计算。5．汽车燃油经济性计算。汽车稳定行驶时的燃油经济性计算公式Q=gePe/1.02vaγva=0.377.rr.ne/ig.io式中：Pe——汽车稳定行驶时所需发动机功率，KWge——发动机的燃油消耗率，G/KW*H），其值由发动机负荷特性或万有特性得道。γ——燃油比重，N/L，汽油约为6.95—7.15，柴油约为7.94—8.13。Q——汽车单位行程燃油消耗量，L/100KM。6．汽车不翻倒的条件计算。（1）