汽车设计-平头货车

货车的整体设计（me=2000kg,maxav=105km/h，f=0.02）11载货汽车主要技术参数的确定1.1汽车质量参数的确定1.1.1汽车载客量和装载质量汽车载客量：2人汽车的装载质量是指汽车在良好路面上行驶时所允许的额定装载，用me表示。me=2000kg。1.1.2汽车整车整备质量预估1.质量系数ηmo选取质量系数ηmo是指汽车装载质量与整车整备质量的比值：oemomm/（1-1）根据表1-1：表1-1各类汽车的整备质量系数ηmo对于轻型载货汽车，质量系数为0.80-1.0，取ηmo=1.0。2.估算整车整备质量mo整车整备质量是指车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满燃料、水，但没有装货和载人的整车质量。om=em/mo=2000/1.0=2000kg1.1.3汽车总质量ma的确定汽车总质量是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。货车的整体设计（me=2000kg,maxav=105km/h，f=0.02）2商用货车的总质量ma由整备质量mo、载质量me和驾驶员以及随行人员质量三部分组成，乘员和驾驶员每人质量按65kg计，即ma=mo+me+2×65kg=2000+2000+2×65=4130kg表1-2质量参数：载质量me（Kg）质量系数ηm0整车整备质量m0（Kg）总质量（Kg）20001.0200041301.1.4汽车轴数和驱动形式的确定总质量小于19吨的商用车一般采用结构简单、成本低廉的两轴方法，所以本车的轴数定为二轴。商用车多采用结构简单、制造成本低的42驱动的形式。所以本车采用42后双胎的驱动形式。1.2汽车主要尺寸的确定1.2.1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，总长不大于12米。一般载货汽车的外廓尺寸随载荷的增大而增大。在保证汽车主要使用性能的条件下应尽量减小外廓尺寸。参考同类车型，取外廓尺寸:5046×1960×2011mm(长×宽×高)。1.2.2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的要求下选取。轴距L对汽车总长、汽车最小转弯半径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。各类载货汽车的轴距选用范围如表1-3所示。表1-3载货汽车的轴距和轮距4×2货车总质量am（t）轴距（mm）轮距（mm）1.8-6.02300-36001300-1650货车的整体设计（me=2000kg,maxav=105km/h，f=0.02）3选取L=2800mm。1.2.3汽车前轮距B1和后轮距B2汽车轮距B应该考虑到车身横向稳定性,在选定前轮距B1范围内，应能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动空间间隙。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1-3所示。考虑本次课设实际要求和根据表1-3提供的数据，前轮距B1=1650mm,后轮距B2=1597mm。1.2.4汽车前悬LF和后悬LR的确定前悬尺寸对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、下车和上车的方便性以及汽车造型等均有影响。初选的前悬尺寸，应当在保证能布置各总成、部件的同时尽可能短些。后悬尺寸对汽车通过性、汽车追尾时的安全性、货厢长度、汽车造型等有影响，并决定于轴距和轴荷分配的要求。总质量在1.8～14.0t的货车后悬一般在1200～2200mm之间。参考同类车型，取LF=891mm，LR=1355mm。1.2.5汽车的车头长度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。平头型货车一般在1400-1500mm之间，参考同类车型，车头长度取1472mm。1.2.6汽车车厢尺寸的确定参考同类车型，考虑本车设计要求，确定本车车箱尺寸：3373mm×1950mm×370mm。货车的整体设计（me=2000kg,maxav=105km/h，f=0.02）42载货汽车主要部件的选择2.1发动机的选择2.1.1发动机型式的选择目前汽车发动机主要采用往复式内燃机,分为汽油机和柴油机两大类。当前在我国的汽车上主要是汽油机,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。2.1.2发动机的最大功率maxeP汽车的动力性主要取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maxa计算,如下:maxeP=T1（max3600aavgfm+3max76140aDAC）（2-1）式中：maxeP………最大功率,kwT…………传动系效率,对于单级减速器，取0.9g……………重力加速度,2smf…………滚动阻力系数,取0.02DC…………空气阻力系数,取0.7A…………汽车的正面迎风面积,本车A=2.011•1.7=3.4192mam…………汽车总质量,本车为4130kgmaxa…………汽车最高车速,本车为105km/h带入相关数据,可得:maxeP=9.01（105360002.0104130+310576140419.38.0）=67.20kw于是，发动机的外特性功率为:货车的整体设计（me=2000kg,maxav=105km/h，f=0.02）5eP=maxeP×（1.10～1.15）=（73.92～77.28）kw即在73.92～77.28kw之间选择发动机。选取朝阳柴油机厂的CY4105Q型柴油机，主要参数见表2-1，其总功率外特性曲线如附录图2.1所示。表2-1发动机主要技术参数CY4105Q型主要技术参数型号：CY4105Q形式：立式直列、水冷、四冲程、自然吸气式气缸数：4—105×118工作容积：4.087燃烧室形式：直喷四角型燃烧室压缩比：17.5:1额定功率/转速：74/3000最大扭矩/转速：265/2000标定工况燃烧消耗率：231.6全负荷最低燃油消耗率：209.4最高空载转速：3300怠速稳定转速：≤700机油消耗率：≤1.63工作顺序：1-3-4-2噪声限制：117烟度：≤2.3排放标准：达欧洲Ι号标准整机净质量：330外形参考尺寸：921×651×751货车的整体设计（me=2000kg,maxav=105km/h，f=0.02）6图2.12.1.3发动机最大转矩maxeT及其相应转速Tn的选择当发动机最大功率maxeP和相应的转速pn确定后,则发动机最大转矩maxeT和相应转速Tn可随之确定,其值由下式计算:maxeT=pT=penPmax9550(2.2)式中:：转矩适应性系数,一般1.1～1.3,取1.1；pT：最大功率时的转矩,mNmaxeP：最大功率,kwpn：最大功率时转速,r/minmaxeT：最大转矩,mN而Tpnn=1.4-2.0,则有:Tpnn=20003000=1.52.0货车的整体设计（me=2000kg,maxav=105km/h，f=0.02）7maxeT=1.1×3000749550=259.12N·m265N·m满足所选发动机的最大转矩及相应转速要求。2.2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。本次课程设计后轮采用双胎。单胎承载量为:nma1.1=1.1×4130／6=757.17kg根据GB9744-1997，此车选用7.50R16LT轻型载重普通断面子午线轮胎。选取轮胎参数见下表2-3表2-3轮胎参数2.3车架的选择参考《中国汽车零配件大全》一书，选取：边梁式车架（轴距2800mm）：4614mm×860mm×180mm前要断面尺寸：180mm×69mm×3mm重量：118.5kg满载负荷：30kN2.4油箱参考同类车型，选取08AL型，镀铅板，筒式，滚焊，70L，402mm×282mm×680mm2.5离合器双片干式盘形磨擦离合器2.6万向传动轴十字轴万向节连接轮胎规格层数断面宽度外直径负荷下静半径最小展平宽度相应气压最大使用尺寸外直径公路花纹越野花纹7.50R16LT6,8,10，12，14215mm805mm815mm375mm170mm350kPa825mm货车的整体设计（me=2000kg,maxav=105km/h，f=0.02）83轴荷分配及质心位置计算3.1平静时的轴荷分配及质心位置计算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(3.1)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3-2。表3-1载货汽车轴荷分配车型满载（%）空载（%）前轴后轴前轴后轴4×2后轮双胎，平头式30～3565～7048～5446～52x：各部件质心到前轮中心线的距离（单位：mm）y：各部件质心到地面线的距离（单位：mm）货车的整体设计（me=2000kg,maxav=105km/h，f=0.02）9表3-2各部件质心坐标及质量主要部件部件质量（kg）空载时质心坐标满载时质心坐标(x,y)(x,y)发动机及其部件350(50，700)（50,600）离合器及操纵机构12(860,550)（860,450）变速器及离合器壳70(1250,550)（1250,450）万向节传动22(2300,530)（2300,4300）后轴及后轴制动器215(2800,440)(2800,340)后悬及减震器110(2800,470)(2800,370)前悬及减震器50(0,480)(0,380)前车轮及轮胎总成100(0,375)(0,375)前轴、前制动器、转向梯形148(200,450)(200,350)车后轮及轮胎总成185(2800,375)(2800,375)车架及支架、拖钩装置2152200,530(2200,430)转向器25(200,600)(200,500)手制动器及操纵机构28(-200,1050)(-200,950)制动驱动机构50(-300,650)（-300,550）油箱及油管22（1500,500）（1500,400）消声器及排气管8（1200,470）（1200,370）蓄电池组50（1500,500）（1500,400）仪表及其固定零件20（800,950）（800,850）车厢总成170（1400,900）（1400,800）驾驶室100（400,1000）（400,900）挡泥板等50（2800,450）（1200,350）人130（200,1100）货物2000(2470,1140)总质量4130(1333,585)(1828,828)由上表可得：1.空载时：952280026675202Gkg58520001170650ghmm1047200021GGkg货车的整体设计（me=2000kg,maxav=105km/h，f=0.02）10mmGLGb14662000280010471mmGLGa1466200028009522前轴轴荷分配%36.52200010471GG后轴轴荷分配%64.4720009522GG符合前轴负荷在48%～54%，后轴负荷在46%～52%的范围内，所以满足轴荷分配要求。2.满载时:2698