载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计1

1载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计摘要:汽车车身总布置设计是车身设计的重要内容。车身总布置设计是在整车总布置的基础上进行的，主要包括汽车车身底盘的布置、前围的布置、发动机选择、以及其它装备的布置。可以说车身总布置设计的好坏是决定车身设计好坏的一项重要内容。通过本次课程设计，充分了解和掌握了对汽车车身进行车身总布置设计的步骤和方法，这将为我们以后毕业从事汽车车身设计的工作打下基础。关键词：车身总布置设计、发动机选择、变速器选择、车身外形布置设计2目录设计任务书3第一章整车主要目标参数的初步确定41.1发动机的选择41.1.1发动机的最大功率及转速的确定41.1.2发动机的最大转矩及其转速的确定51.2轮胎的选择61.3传动系最小动比的确定71.4变速器最大传动比的确定8第二章传动系各总成的选型92.1发动机的选型92.2离合器的初步选型102.3变速器的选择112.4传动轴的选型132.5驱动桥的选型142.5.1驱动桥结构形式和布置形式的选择142.5.2主减速器结构形式选择152.5.3驱动桥的选型15第三章整车性能计算153.1.1发动机外特性计算153.1.2汽车动力性能计算17第四章发动机与传动系部件的确定23设计总结263设计任务书1、整车参数按要求设计一辆重型货车，总质量为6000kg,整备质量为3000kg，最高车速为100m/h的重型载货汽车。表1载货汽车参数2、具体设计任务1)查阅相关资料，根据设计题目中的具体特点，进行发动机、离合器、变速箱传动轴、驱动桥以及车轮的选型。2)根据所选总成进行汽车动力性、经济性的估算，实现整车的优化配置。3)绘制设计车辆的总体布置图。4）完成至少1万字的设计说明书。总质量整备质量公路行驶最高车速最大爬坡度6000kg3000kg100km/h≥30%4第1章整车主要目标参数的初步确定1.1发动机的选择1.1.1发动机的最大功率及转速的确定汽车的动力的根本来源是发动机提供的转矩，功率。汽车的动力性能在很大程度上取决于发动机的最大功率。参考该题目中的参数，按要求设计的载货汽车最高车速是ua=100km/h，那么发动机的最大功率应该大于或等于以该车速行驶时，滚动阻力功率与空气阻力功率之和，即)761403600(1max3maxmaxaDaTeuACugfmP(1-1)式中，Pemax是发动机的最大功率（KW）；ηT是传动系效率（包括变速器、辅助变速器传动轴万向节、主减速器的传动效率），ηT=95%*96%*98%=89%，传动系各部件的传动效率参考了机械工业出版社的《汽车设计课程设计指导书》表1-1得；Ma是汽车总质量，Ma=6000kg；g是重力加速度，g=9.8m/s2；f是滚动阻力系数，由试验测得，在车速不大于100km/h的情况下可认为是常数。取f=0.02，参考《汽车设计课程设计指导书》表1-2得；CD是空气阻力系数，一般中重型货车可取0.8～1.0，这里取CD=0.9；A是迎风面积（㎡），取前轮距B1*总高H，A=2×3㎡。224.5329.0mmACD(1-2)KWKWP4.11610076140329.0100360002.08.9600089.013emax）（为了验证计算结果的正确性，又采用比功率的方法进行了发动机功率的验算如选取功率为116.4KW的发动机，则比功率为5t/4.19t/60004.1161000m1000aemaxKWKWP再考虑该载货汽车要求具有相对高的车速，因此初步选择汽车发动机的最大功率为151kw。1.1.2发动机的最大转矩及其转速的确定当发动机最大功率和其相应转速确定后，可通过下式确定发动机的最大转矩。pemaxemaxn9549PT(1-3)式中，Temax是发动机最大转矩（N·m）；α是转矩适应性系数，标志着当行驶阻力增加时，发动机外特性曲线自动增加转矩的能力，pemaxTT，Tp是最大功率时的转矩（N·m），α可参考同类发动机数值选取，参考了机械工业出版社的《汽车设计课程设计指导书》。其取值在1至1.3之间。初取α=1.2；Pemax是发动机最大功率（KW）;np是最大功率是的转速（r/min）。所以N.m8.555·24004.1162.19549emaxmNT一般用发动机转矩适应性系数Tpnn,表示发动机转速适应行驶工况的程度，Φ越大，说明发动机的转速适应性越好。采用Φ值大得发动机可以减少换挡次数，减轻司机疲劳、减少传动系的磨损和降低油耗。通常，汽油机取1.2～1.4，柴油机取1.2～2.6，以保证汽车具有相当的最低稳定车速。初取nT=1300r/min，则85.113002400nnpT，2.285.12.1。6初步选择中国重汽MC05.16-40型号的发动机表1.1MC05.16-40发动机参数最大输出功率最大马力额定功率转速最大扭矩118kW160马力2400rpm610N*m1.2轮胎的选择轮胎的尺寸和型号是进行汽车性能计算和绘制总布置图的重要原始数据，在计算汽车的动力参数时要运用汽车轮胎的参数所以，在总体设计开始阶段就应选定。选择的依据是车型、使用条件、轮胎的额定负荷以及汽车的行驶速度。同时还应考虑与动力—传动系参数的匹配和对整车尺寸参数（例如汽车的最小离地间隙、总高等）的影响。参考《汽车设计课程设计指导书》表1-3给出的部分国产汽车轮胎的规格、尺寸及使用条件。通过查阅货车轮胎标准GB2977-2008《载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷》和参考同类车型所选轮胎规格，各轴轮胎规格择如表1.1表1.2载货汽车轮胎的规格前轴轮胎规格为9.00R20,轮胎数量为2；后轮并装双轴双胎，型号为9.00R20,轮胎数量为2。所选轮胎的单胎最大负荷205000N，气压0.63MPa，外直径1018mm。轮胎规格主要尺寸使用条件断面宽/mm外直径/mm最大负荷/N相应气压P/110aMP标准轮辋允许使用轮辋9.00R202591018205006.37.07.5、7.00T71.3传动系最小传动比的确定普通载货汽车最高档通常选用直接挡，若无分动器或者轮边减速器，则传动系的最小传动比等于主减速器的主减速比0i。主减速比0i是主减速器设计的原始数据，应在汽车总体设计时就确定。载重货车为了得到足够的功率储备而使最高的车速有所下降，0i可按下式选择ghxamapr0iunr472.0~377.0i）（（1-4）式中，rr是驱动轮的滚动半径（m），所选轮胎规格为295/80R20的子午线轮胎，其自由直径d=1044mm，因计算常数F=3.05(子午线轮胎F=3.05),故滚动半径m5068.0mm79.506mm1416.32101805.32drrF；np是发动机最大功率时的转速，np=2400r/min;uamax是最高车速，uamax=100km/h；igh是变速器最高档传动比，igh=1.0。所以5.7410~586.40.110024005068.0472.0~377.0i0）（，初取i0=5.0。根据所选定的主减速比0i的值，就可基本上确定主减速器的减速形式（单级、双级以及是否需要轮边减速器），并使之与汽车总布置所要求的离地间隙相适应。汽车驱动桥离地间隙要求参考《汽车设计课程设计指导书》表1-4所示。其中，为了使载货汽车有着良好的通过性。重型载货汽车的离地间隙要求在210～275mm之间。81.4变速器最大传动比的确定传动系最大传动比为变速器的Ι挡传动比igΙ与主减速比0i的乘积。igΙ应根据汽车最大爬坡度、驱动车轮与路面的附着条件、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动车轮的滚动半径等综合确定。汽车爬坡度时车速不高，空气阻力可以忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有maxmaxmax0max)sincos(gmfgmriiTaarTge（1-5）则由最大爬坡度要求的变速器Ι档传动比为TeragiTrgmi0maxmax（1-6）式中，αmax是道路最大坡度角，参考《汽车设计课程设计指导书》设计要求最大爬坡度为30%，即坡度角7.16max；Ψmax是最大道路阻力系数。31.07.16sin7.16cos02.0sincosmaxmaxmax）（f前面已将计算得rr=0.5116m；发动机最大转矩Temax=610N.m；主减速比i0=4.0；传动系传动效率ηT=0.89。所以25.489.00.46105068.031.08.96000ig根据驱动车轮与路面附着条件920maxGriiTrTge（1-7）求得变速器的Ι档传动比为TergiTrGi0max2（1-8）式中，是道路的附着系数，在良好的路面上取=0.8；2G是汽车满载静止于水平路面时，驱动桥承受的载荷（N），初步设计采用双联车桥驱动，每个驱动桥承受的质量为4.5t，则234.889.00.46108.05068.08.94500gi综上所述，初步选取变速器Ι挡传动比igΙ=7.0。第二章传动系各总成的选型2.1发动机的选型根据所需发动机的最大功率和最大转矩及相应转速，所选取的发动机的功率和转速应满大于所计算的参数。初步选择中国重汽MC05.16-50型号的发动机，它的主要技术参数如下表所示：10表2.1发动机参数发动机：中国重汽MC05.16-40系列：MC系列发动机厂商：中国重汽适配范围：卡车用进气形式：增压中冷汽缸数：4燃料种类：柴油汽缸排列形式：直列排量：4.58L排放标准：国五/欧五最大输出功率：118kW额定功率转速：2400rpm最大马力：160.0马力最大扭矩：610N.m最大扭矩转速：1300-1700rpm全负荷最低燃油耗率：≤203g/kW.h发动机形式：直列四缸、水冷、四冲程、增压中冷、高压共轨发动机净重：459kg发动机尺寸：mm压缩比：16.5:1一米外噪音：≤97dB缸径x行程：128x125mm每缸气门数：4个2.2离合器的初步选型离合器是汽车动力系统的重要部件，它担负着将动力与发动机之间进行切断与连接的工作。定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，称之为离合器的后备系数β。β必须大于1。β是离合器设计时用到的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，β不宜选取太小；为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，β又不宜选取太大；当发动机后备功率较大、使用条件较好时，β可选取小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为提高11起步能力、减少离合器滑磨，β应选取大些；货车总质量越大，β也应选得越大；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的β值应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，β可选取小些；膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定，选取的β值可比螺旋弹簧离合器小些；双片离合器的β值应大于单片离合器。在选择β时，应考虑以下几点：1)摩擦片在使用中磨损后，离合器还应能可靠地传递发动机最大转矩；2)防止离合器滑磨时间过长；3)防止传动系过载以及操纵轻便等。根据发动机的最大转矩及上述要求，由于载货车辆的载重量很高，通过挂车的β进行选型。初步选取膜片式弹簧离合器，膜片式弹簧离合器具有价格便宜，压力分布均匀可以提高使用寿命，平衡性能好，并且易于通风散热性好的优点。离合器的外径可以根据经验公式算出，其中KD为直径系数，重型货车的直径系数为22.5~24.0通过查阅近似款车型资料，以及带入经验公式计算和与之后的变速器匹配初步选择EQ153膜片弹簧离合器，其转矩容量为2000N·m。该离合器与中国重汽MC05.16-40发动机匹配时，其后备系数为2.4。2.3变速器的选择根据《汽车理论》上各个档位动力曲线图可求得，档位越多，发动机发挥最大功率附近高功率的机会就越大，欲保证重型汽车具有良好的动力性、经济性和加