汽车设计微型货车总体设计

微型货车总体设计本次课程设计是利用汽车设计，汽车理论等教材对货车的车型、整车参数、布置形式、性能计算的整体设计，以及画总布置图。本次课程设计题目是设计载质量为0.75t、最高车速是80km/h，和滚动阻力系数为0.018的货车。首先根据已知条件查阅资料和查找相关车型，然后确定车型为微型货车，然后根据车型和相关限制条件确定货车的尺寸参数和质量参数，选择适合的发动机和变速器型号，初步布置，根据质心位置计算轴荷分配，看是否满足已选车型条件，再进行动力性计算，包括了驱动力与阻力的平衡，动力因数，加速度，加速时间的确定和燃油经济性等计算，最后计算货车的操纵稳定性，保证设计的车能够安全行驶，再利用cad画出总布置图，完成设计.关键词：车型；整车参数；质量参数；轴荷分配；性能计算第1章汽车形式的选择1.1货车轴数的选择汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多轴。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能力以及汽车的结构等。随着设计汽车的乘员数增多或装载质量增加,汽车的整各质量和总质量也增大。在轴数不变的前提下,汽车总质量增加以后,使公路承受的负荷增加。为了保护公路，有关部门制定道路法规，对汽车的轴载质量加以限制。但是汽车轴数增加以后，不仅轴，而且车轮、制动器、悬架等均相应增多，使汽车结构变得复杂,整车整备质量以及制造成本。对于质量不大的公路运输车辆和轴荷不受道路、桥梁限制的,均采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案(3.7t19t),本设计也采用两轴式汽车。1.2货车驱动形式的选择汽车的用途、总质量和对车辆通过性的要求等，是影响选取驱动形式的主要原因。增加驱动轮能够提高汽车的通过能力，驱动轮数越多，汽车的结构越复杂，微型货车总体设计整车整备质量和制造成本也随之增加，同时也是汽车的总体布置工作变得困难。总质量小些的货车多采用结构简单、制造成本低的4×2驱动形式,本车也采用这种驱动形式。1.3货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。汽车的使用除取决于整车和各总成的有关参数外，其布置形式对使用性能也有主要影响。货车的布置形式可以按照驾驶室与发动机的相对位置的不同，分为平头式、短头式、长头式和偏置式四种。货车又可以根据发动机位置不同，分为发动机前置、中置和后置三种布置方式。为了易于发现发动机故障；是发动机的接近性好、维护方便；离合器、变速器等操纵机构的结构简单，容易布置；货箱地板高度地等原因本次设计货车采用平头式、发动机前置后轮驱动(FR),驾驶室采用双排座,共乘坐3人。第2章汽车的主要参数的选择2.1汽车主要尺寸的确定2.1.1汽车外廓尺寸的确定根据GB1589-1989汽车外裤尺寸限界规定,货车总长不大于12m；不包括后视镜汽车宽不大于2.5m；空载、顶窗关闭状态下,汽车高不超过4m；后视镜等单侧外伸量不得超过最大宽度外250mm；顶窗、换气装置开启时不得超出车高3O0mm；同时,参考同类汽车的外廓尺寸(江淮牌HFC1040KT轻型载货汽车5390×1950×2180)选择汽车外廓尺寸长×宽×高:4800×1950×2100。微型货车总体设计2.12汽车轴距L的确定在汽车的主要性能、装载面积和轴荷分配等各个方面要求下选取。各类载货汽车的轴距选用范围如表2.1([1]中表1.2)所示。表2.1载货汽车的轴距和轮距取L=2800mm2.1.3货车前轮轮距1B和后轮轮距2B的确定汽车轮距B应该考虑到车身横向稳定性,1B主要取决于车架前部的宽度、前悬架宽度、前轮的最大转角和轮胎宽度,同时还要考虑转向拉杆、转向轮和车架之间的运动间隙等因素。2B主要取决于车架后部宽度、后悬架宽度和轮胎宽度,同时还要考虑车轮和车架之间的间隙。各类载货汽车的轮距选用范围如表11所示。选取1B=1115mm,2B=1225mm。2.1.4货车前悬FL和后悬RL的确定前悬尺寸对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧的长度、上车和下车的方便性以及汽车造型等均有影响。一般载货汽车的前悬不宜过长,但要有足够的纵向布置空间,以便布置发动机、水箱、转向器、散热器风扇等部件。后悬对汽车通过性、汽车追尾时的安全性、货箱长度、汽车造型等有影响,也不宜过长,一般为1200-2200mm之间。参考同类车型:取FL=1150mm，RL=1350mm。4×2货车总质量am（t）轴距（mm）轮距（mm）1.8-6.02300-36001300-1650微型货车总体设计2.1.5货车车头长度的确定货车车头长度指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离,车身形式对车头长度有绝对影响。此外,车头长度对汽车外观效果、驾驶室居住性、汽车面积利用率和发动机的接近性等有影响。平头型货车一般在1400-1500mm之间。本次课设平头货车车头长度为1500mm。2.1.6汽车车箱尺寸的确定要求车箱尺寸在运送散装煤和袋装粮食时能装足额定吨数。车箱边板高度对汽车质心高度和装卸货物的方便性有影响,一般在450-650范围内选取。但是由于本车要求的最高车速较高,为了降低质心选择边板高度低些。参考同类车型选取车箱尺寸3015×1760×350。2.2汽车质量参数的确定2.2.1装载质量em的确定汽车的载荷质量是指汽车在硬质良好路面上行驶时所允许的额定装载质量,用em表示。题目中要求的是em=750kg。2.2.2整车整备质量om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om表示。1.质量系数mo的选取质量系数是指汽车载质量与整车整备质量的比值,即oemomm/。该系数反映了汽车的设计水平和工艺水平,mo值越大,说明汽车的结构和制造工艺越先进。参考表1.2([l]中表1.4):微型货车总体设计表2.2货车的质量系数mo货车总质量tma/mo1.8am6.00.8-1.10○1○1对于轻型柴油机的载货汽车,质量系数为0.8-1.00。选取mo=12.估算整车整备质量om。om=em/mo。=750/1=750kg2.2.3汽车的载客量汽车乘坐人员包括驾驶员在内共3人,驾驶1人,副驾驶2人。2.2.4汽车总质量am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am表示。驾驶室乘员质量以每人65kg。按乘员人数为3人。am=om+em+1n65kg=1500+1500+65×3=3195kg2.3汽车轮胎的选择轮胎所承受的最大静负荷与轮胎额定负荷之比称为轮胎负荷系数,大多数轮胎负荷系数取为0.9-1.0以免超载,对于在良好路面上行驶且车速不高的货车其轮胎负荷系数可去上限甚至达到1.1.本次课程设计后轮采用双胎。根据GB516-82货车后轮装双胎时比单胎使用负荷可增加10%-15%。单胎最大静负荷为:NFngma1.1=1.1×3195×9.8／6=5740.4N选取轮胎参数见下表2.3([2]中表)轮胎规格层数断面宽外直径最大负荷相应气压标准轮辋允许使用轮辋微型货车总体设计表2.3轮胎参数2.4轴荷分配及质心位置的计算2.4,1汽车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,希望满载时每个轮胎负荷大致相同。表⒈4为各类载货汽车轴荷分配的统计值。表2.4载货汽车轴荷分配[1]2.4.2汽车质心分配1)静止时的轴荷分配及质心位置: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。根据力矩平衡的原理,按下列公式计算各轴的负荷和汽车的质心位置:GaLGGbLGGGGGggGhhghgLGlglgg212121221122211(2.1)普通花纹越野花纹6.5R16LT6,8,101857507605953205.50F5.00E5.00F型式满载(%)空载(%)前轴后轴前轴后轴4×2后轮双胎平头30-3665-7058-5446-52微型货车总体设计式中:1g、2g、……总成的质量，kg1l、2l、……各个总成质心到前轴的距离，m1h、2h、……各个总成质心到地面的距离，m1G、2G……后轴负荷，mL………汽车轴距a………汽车质心到前轴的距离，mb汽车质心到后轴的距离，m在总布置时,汽车的左右负荷分配应尽量相等，一般可以不计算，轴荷分配和质心位置应满足要求，否则，要重新布置各总成的位置，如调整发动机或车厢位置，以致改变汽车的轴距。各总成质量及其质心到前轴的距离、离地高度见表3.1。表3.1各总成质量及其质心坐标主要部件空载时质心坐标（x，y）满载时质心坐标（x，y）部件质量（kg）发动机及其部件(0,1.13)(0,1)280离合器及操纵机构(0.8,0.9)(0.8,0.8)6变速器及离合器壳(1.2,0.8)(1.2,0.7)75万向节及离合器(1.4,0.7)(1.4,0.6)21后轴及后轴制动器(2.7,0.638)(2.7,0.538)180后悬及减震器(2.85,0.505)(2.85,0.405)90前悬及减震器(-0.5,0.505)(-0.5,0.405)30前轴、前制动器、(0,0.725)(0,0.625)75微型货车总体设计轮毂转向梯形车轮及轮胎总成(2.7,0.385)(2.7,0.375)255车架及支架、拖钩装置(1.6,1.4)(1.6,1.3)120转向器(-0.5,1.3)(-0.5,1.2)15手制动器及操纵机构(-0.4,1.15)(-0.4,1.05)10.5制动驱动机构(-0.6,1.05)(-0.6,0.95)9油箱及油管(0.9,0.975)(0.9,0875)15消声器及排气管(0.9,0.9)(0.9,0.8)6蓄电池组(0.9,0.85)(0.9,0.75)27仪表及其固定零件(0.8,1.63)(0.8,1.53)6车厢总成(2.5,1.33)(2.5,1.23)150驾驶室(0.4,1.6)(0.4,1.5)45挡泥板等(2.8,0.926)(2.8,0.825)45人(0.5,1.5)195货物(2.5,1.6)1500空载时：32.838280023473002Gkg5.86415001296770ghmm68.661150021GGkg12351500280068.6611GLGb1565150023472962GLGa前轴轴荷分配%44150068.6611GG后轴轴荷分配%56150032.8382GG微型货车总体设计符合前轴负荷44%～49%后轴负荷在51%～56%的范围内。所以满足轴荷分配要求满载时:2380280066640002Gkg120631953853495ghmm815319521GGkg24.714319528008151GLGb75.20853195280023802GLGa前轴轴荷分配%5.2531958151GG后轴轴荷分配%5.74319523802GG符合前轴负荷25%～27%后轴负荷在73%～75%的范围内。所以满足轴荷分配要求2)水平路面上汽车满载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列公式计算：:gzggzhLGaFhLhbGF21)(（2.2）式中：1zF——行驶时前轴最大负荷，kg；2zF——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0.7～0.8。令111mGFz，222mGFz（2.3）式中：1m——行驶时前轴轴荷转移系数；微型货车总体设计2m——行驶时后轴轴荷转移系数。根据式（2-2）可得:ggzhLhbGF)(138.69486.07.08.2)86.07.0235.1(3195kg852.081538.694111GFmz273786.07.08.2999.03