整车设计计算

整车计算说明书格式第一部分：常用力学分析1．理论力学常用原理二力平衡必须共线三力平衡共点多力平衡各力首尾相接力矩平衡（杠杆）原理2．受力图、弯矩图根据受力作出受力图，根据受力图做出弯矩图，一般一个点的弯矩等于力乘上距离3．抗弯应力=M/WM=在某点的弯矩W=该点横截面的抗弯截面系数第二部分：整车计算说明书1.整车动力匹配计算1.1整车性能参数1.1.1最高车速（Km/h）1.1.2整车满载质量（Kg）1.1.3机械系的传动效率1.1.4最大爬坡度1.1.5汽车加速性能1.1.6标定功率及相应转速1.1.7电机的额定扭距（N*m）1.1.8速比1.1.9车轮半径:（mm）1.1.10通过手册可以查得在沥青路面上的滚动摩擦因数1.2校核计算汽车动力性指标：1．汽车的最高车速度；2．汽车的加速度时间；3．汽车的最大爬颇度；电车要能够行驶，必须满足汽车的行驶方程式。行驶方程式为：Ft=Ff+Fw+Fi+FjFt:电动车的驱动力，由电机提供Fw：电动车的空气阻力，由于速度慢（10m/s），所以可以忽略不计Fi：电动车坡度阻力Fj：电动车加速度阻力1.汽车的行驶滚动阻力:Ff=G*f*cos其中G：汽车的自重;f：汽车在沥青路面上的滚动摩擦因数;：汽车在行驶时的上坡的坡度，在平直路面上行驶时=0。2.Fw：电动车的空气阻力，计算公式为：Fw=C*A*u^2/21.15其中：C：电车的空气阻力系数；A：电车的迎风面积；u：电车的速度：3.Fi：电动车坡度阻力，计算公式为：Fi=G*Sin4.Fj：电动车加速度阻力，计算公式为：Fj=m*aa：电车的加速度；5.Ft:电动车的驱动力，计算公式为：Ft=Tt/rTt：作用在驱动轮上面的转矩；r：车轮的半径Tt=T*i*T：电机的扭矩；i：汽车的速比；：系统的传动效率；1.2.1最高车速的计算因此在汽车的最高车速下，电机需要提供驱动扭矩：T=Ff*r/i*其中：Ff：行驶滚动阻力r：汽车车轮半径i：汽车的速比电机需提供的转速：n=V*i/2**r其中：V：汽车的速度电机需提供的功率：P=Ff*s/其中s：汽车在1s里面行驶的距离：汽车传动系的效率1.2.2最大爬坡度的计算忽略汽车的空气阻力，因此汽车上坡时，必须克服汽车的滚动阻力（Ff）和坡度阻力（Fi）。所以有：Ff+Fi=G*f*cos+G*sin=其中：为汽车的最高爬坡度。电机需要提供的扭矩：（Ff+Fi）*r/i*=1.2.3加速时间的估算汽车的加速性由汽车的最快加速时间来确定，即汽车从起步到最大车速所需要的时间。所以有：t=511adu其中：a为汽车的瞬时加速度。假设因为电车的电机是以恒功率输出的，因此有：a=（P*-Ff*u）/m*u其中：P：电车的标定功率m：电车的质量所以：t=结论：车架车架必须有足够的强度与刚度，因此必须对车架进行受力分析；2:车架分析2.1整车性能参数2.1.1整车整备质量（kg）2.1.2厂定最大总质量（kg）2.1.3厂定最大载质量（kg）2.1.4轴荷分配：a空载(kg)b满载(kg)前轴:前轴:后轴:后轴:2.1.5轴距（mm）2.1.6车架的总长（mm）2.1.7车架的横截面尺寸：（mm*mm*mm）2.1.8不加加强梁时的抗弯截面系数（mm3）2.1.9最小安全系数s2.1.10车架的材料(强度)2.2汽车的受力分析与车架的校核假设汽车的左右二端是对称的，所以电车的质心是处于中心线上的。因此可对后轮取矩，求出电车的质心以及加载物体在车架上面的作用点。受力图：（长度单位为mm，力的单位为N）根据车辆的受力图可以计算出整个车架上的弯矩（W）。弯矩图：（单位为N*mm）弯矩的公式为：M=F1*；在弯矩最大的点就是最危险的点有：max=M/W其中为抗弯强度；M为最大弯矩；W为抗弯截面系数；安全系数为s；要安全有：max*s≤材料的抗弯强度结论：3.行车制动计算整车的制动性能评价指标：1．制动的距离、制动减速度；2.制动效能的恒定性，即抗热衰退性能；3．制动时汽车的方向稳定性；3.1整车性能参数:3.1.1制动距离:3.1.2整车满载质量（Kg）3.1.3在理想状态下水泥路面上的附着系数3.1.4制动器的作用时间（s）(根据一般数值范围(0.1-0.9)取中间值)在不同路面上，由于地面制动力F=G*G：车的自重；：路面的附着系数车的制动减速度（a）为：a=*g汽车的制动距离分析：汽车的制动距离是指开始踩着制动踏板到完全停车的距离，一般包括制动器起作用和持续制动二个阶段中汽车行驶过的距离。S=s1+s2=（t2+t2/2）*u/3.6+u*u/25.92*aS：制动距离；s1:制动器起作用;s2:持续制动;u：汽车的最高车速；t2+t2/2：制动器的作用时间；a：汽车的最大减速度；3.2校核计算在制动器的作用时间内，电车行驶过的距离为：s=（t2+t2/2）*u/3.6+u*u/25.92*a式中：S1：制动距离；u：汽车的最高车速；t2+t2/2：制动器的作用时间；a：汽车的最大减速度；所以：s由于电车的减速度为0.75g，所以电车必须提供的最大的制动器制动力为：因此，对电车的制动器有要求。根据制动器制动设计计算可知，电车总的制动力为：制动系统匹配需用到的整车技术参数：整车质量：满载轴荷：轴距：重心位置：L1：L2前/后轴距重心高度：H路面附着系数：：车轮半径：轮r现制动系统状态：总泵缸径：前轮泵缸径：后轮泵缸径：前轮泵作用半径：mmmr065.065前缸踏板杠杆比：摩擦片摩擦系数：前后轮制动力分配：gghLhLMM010221紧急制动情况下，所需的总制动力mgF总前后轮所需制动力前后轮所需制动力矩轮前前rFM轮后后rFM前制动系统：前缸前前泵摩擦rMF制动片前泵摩擦前泵压2/FF前缸S前制动需压力(前分泵额定压力为6.9Mpa)前缸前泵压前泵SFp后制动系统：紧蹄：''2sin2sin22cos2cosarctan111'11sincosfRfcfhRD松蹄：222'22sincosfRfcfhRD21DDMF后张开后缸S后制动需压力(后分泵额定压力为7Mpa)后缸张开后泵SFp踏板力总泵S当系统压力为5.1Mpa7/总泵前泵踏板SpF当系统压力为7.07Mpa7/总泵后泵踏板SpF结论：4.前、后悬挂装备计算（钢板弹簧）4.1整车性能参数:4.1.1轴荷分配：a空载(kg)b满载(kg)前轴:前轴:后轴:后轴:4.1.2前/后钢板弹簧的长度（mm）4.1.3钢板弹簧的截面b*h（mm）4.1.4弹性模量（MPa）2060004.1.5前/后钢板弹簧的块数4.1.6钢板弹簧的截面形状4.1.7饶度增大系数1.44.2校核计算:前/后钢板弹簧的结构简图如下：由于前后钢板弹簧的结构不同，所以计算个静饶度的公式不同。前钢板弹簧（悬臂式）计算公式为：f=*4*P*L3/E*n*b*h3=后钢板弹簧的计算公式为：f=*P*L3/4*E*n*b*h3=上式中，：饶度增大系数；P：轴荷；l：钢板弹簧的长度；E：弹性模量；n；钢板弹簧的块数；前/后弹簧偏频（n）的计算公式为：n=5/f其中：f：静饶度前弹簧的偏频：n=后弹簧的偏频：n=结论：由计算出的结果可以知道，钢板弹簧是满足使用要求的。前、后悬挂装备计算（非钢板弹簧）校核计算：电车空载与满载的时候，质心下降了20mm，根据静饶度的定义，可以求出电车的悬架刚度（K），K=G/f其中：G：满载时前/后桥的轴荷；f：电车的静饶度前桥的悬架刚度为：后桥的悬架刚度为：悬架的偏频前悬架的偏频：后悬架的偏频：前/后悬架力学分析：1、前悬架由于估算得前轴荷为，所以前轮单轮滑动制动力为4000*0.75/2==1500N在制动时，收力图简化如下F=所以前摇臂拉应力为3.15MPa，远低于屈服应力235MPa。静止状态弯矩受力简图（内拉压力省略）根据受力平衡原理有：F=最大弯矩=惯性矩=最大弯应力=应力在安全范围内。2、后悬架假设汽车以30KM/H时速，6M转弯半径行驶条件下单后轮需提供的向心力为F=F单后轮=F2=F1=应力数值在安全范围内。后摇架扭矩平衡图，F为螺栓剪切力，螺栓为M10螺栓，近似取10为螺栓直径4*F*0。057=105*0。498所以剪切应力为在安全范围内静止状态弯矩受力简图（内拉压力省略）12cos7cos21FF可以求出弯矩：得最大弯矩为截面惯性矩为最大弯应力=结论：5.后桥总成计算（壳体、半轴）半轴分为三种情况：全浮式、半浮式、3/4浮式全浮式的计算载荷可按照车轮附着力矩来计算，车轮附着力矩M为：M=0.5*m*G*r*m:负荷转移系数；：负着系数r：车轮半径G：驱动桥的最大载荷半轴的扭转应力为：=16*M/d^3半浮式的半轴分三中情况来计算它的应力：详细情况见半轴的校核3/4半轴的应力计算与半浮式半轴相同5.1.整车性能参数:5.1.1半轴结构形式半浮式5.1.2桥壳的形式分段式5.1.3后轮的轴荷（Kg）5.1.4半轴的直径（mm）5.1.5轮毂支承轴承到车轮中心平面的距离(mm)5.1.6动载系数5.1.7载荷不均匀系数5.1.8负荷转移系数5.1.9附着系数5.1.10轮胎的半径（mm）5.1.11钢板弹簧中心线到车轮中心平面的距离(mm)5.1.12桥壳的截面形状5.1.13桥壳的截面形状直径（外圆—内圆）（mm）5.1.14后轮轮距（mm）5.1.15汽车质心高度5.1.16螺栓数目5.1.17螺栓大小（mm）5.1.18螺栓螺距（mm）5.2半轴的校核：半轴分三种工况计算它的强度（1）纵向力Fx最大，侧向力Fy=0；垂向力Fz=*G/2，纵向力Fx=*G*/2。其中：负荷转移系数；：附着系数；G：后轮的轴荷；=32*a*（Fz*Fz+Fx*Fx）21/d3=16*Fx*r/d3其中a：轮毂支承轴承到车轮中心平面的距离d：半轴的直径r：轮胎的半径=MPa=MPa=MPa（2）纵向力Fx=0，侧向力Fy最大；外轮的垂直反力为：Fz0=G*（0.5+H/B），与外轮的纵向力Fy0相等。内轮的垂直反力为：Fz1=G—Fz0，与内论纵向力Fy1相等。其中，H：汽车质心高度；B：后轮轮距因此，汽车的内外轮的弯曲应力为：0=32*（Fy0*r—Fz0*a）/d31＝（Fy1*r+Fz1*a）/d30=1=（3）汽车通过不平路面，垂向力Fz最大，侧向力Fy=，纵向力Fx=0；=32*a*Fz/d3垂向力Fz=k*G/2其中，k：动载系数=5.3桥壳的校核：通过受力分析，可以计算出其力和弯矩由图可以知道，在C，G点的截面是桥壳的危险截面。有：=M/W其中M：桥壳的最危险截面；W：抗弯截面系数=在E点，桥壳通过螺栓与电机相连，螺栓受剪切应，有=2*F/d2其中，F：在E点的受力；d：螺栓的中径；=结论：由于计算得出的各种强度都小于各种材料所要求的强度。因此，后桥是安全的。6.转向机构设计计算6.1整车性能参数:6.1.1汽车方向盘的直径（mm）（测出）6.1.2角传动比（测出）6.1.3主销偏移距（mm）（测出）6.1.4汽车与地面的摩擦系数6.1.5满载时汽车前轮的轴荷（Kg）6.1.6转向轴的最小尺寸（mm）6.2力传动比与手力的计算:结构简图：转向系的传动比包括转向系的角传动比和力传动比。角传动比：转向盘角速度与同侧转向节偏转角速度之比；力传动比：从轮胎接地面中心作用在两个转向轮上的合力与作用在转向盘的手力之比；忽略摩擦，力传动比i与角传动比之间的关系为：i=i0*D/2*a其中，i0：角传动比；D：方向盘的直径；a：主销偏移距。i=轮胎与地面的阻力F1为，F1=G*其中，G：满载是汽车前轮的轴荷；f：汽车与地面的摩擦系数作用在方向盘上面的手力F2为，i=F1/F2所以，F2=6.3转