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貨車總體設(shè)計(jì)me=1500kg,vamax=100km/h,fr=0.02
目錄
1. 汽車形式的選擇 1
1.1汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 1
1.1.1汽車載人數(shù)和裝載質(zhì)量 1
1.1.2整車整備質(zhì)量mo確定 1
1.1.3汽車總質(zhì)量ma 1
1.2汽車輪胎的選擇 2
1.3駕駛室布置 3
1.4驅(qū)動(dòng)形式的選擇 3
1.5軸數(shù)的選擇 4
1.6貨車布置形式 4
1.7外廓尺寸的確定 4
1.8軸距L的確定 4
1.9前輪距B1和后輪距B2 5
1.10前懸LF和后懸LR 5
1.11貨車車頭長度 5
1.12貨車車箱尺寸 5
2. 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 6
2.1發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 6
2.2發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速 7
2.3選擇發(fā)動(dòng)機(jī) 7
3. 傳動(dòng)比的計(jì)算和選擇 9
3.1驅(qū)動(dòng)橋主減速器傳動(dòng)比的選擇 10
3.2變速器傳動(dòng)比的選擇 10
3.2.1變速器頭檔傳動(dòng)比的選擇 10
3.2.2變速器的選擇 11
4. 軸荷分配及質(zhì)心位置的計(jì)算 12
4.1軸荷分配及質(zhì)心位置的計(jì)算 12
5. 動(dòng)力性能計(jì)算 17
5.1驅(qū)動(dòng)平衡計(jì)算 17
5.1.1驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 17
5.1.2行駛阻力計(jì)算 17
5.1.3汽車行駛平衡圖 18
5.2動(dòng)力特性計(jì)算 19
5.2.1動(dòng)力因數(shù)D的計(jì)算 19
5.2.2行駛阻力與速度關(guān)系 19
5.2.3動(dòng)力特性圖 20
5.2.4汽車爬坡度計(jì)算 20
5.2.5加速度倒數(shù)曲線 21
5.3功率平衡計(jì)算 23
5.3.1汽車行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠發(fā)出的功率 23
5.3.2汽車行駛時(shí)，所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率 23
5.3.3功率平衡圖 24
6. 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算 25
7. 汽車不翻倒條件計(jì)算 27
7.1汽車滿載不縱向翻倒的校核 27
7.2汽車滿載不橫向翻倒的校核 27
7.3汽車的最小轉(zhuǎn)彎直徑 27
總 結(jié) 29
參考文獻(xiàn) 30
附錄 31
參考車型江鈴 凱銳800 120馬力 廂式輕卡(JX5047XXYXG2)基本參數(shù) 31
摘要
根據(jù)本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)，完成了任務(wù)書上所要求的某貨車的總體設(shè)計(jì)。
本篇說明書說明了貨車設(shè)計(jì)的總體過程，本次課程設(shè)計(jì)為載重量1.5噸的輕型貨車的設(shè)計(jì)，首先對汽車的形式進(jìn)行了確定，其中包括汽車外尺寸的設(shè)計(jì)，質(zhì)量參數(shù)的確定，輪胎，軸數(shù)，驅(qū)動(dòng)形式以及布置形式的選擇。其次，以汽車的最高車速和總質(zhì)量選擇了汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)。查資料確定了汽車的整體結(jié)構(gòu)，包括車身，車廂，車頭的選擇。細(xì)節(jié)有輪距，軸距的確定等。在確定了發(fā)動(dòng)機(jī)之后，計(jì)算了車的傳動(dòng)比，選擇了變速器，計(jì)算了汽車的動(dòng)力特性，包括了驅(qū)動(dòng)力與阻力的平衡，動(dòng)力因數(shù)，加速度，加速時(shí)間的確定。然后計(jì)算了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性問題。最后計(jì)算了汽車的穩(wěn)定情況，保證了汽車可以安全的上路行使，完成了汽車的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：總體設(shè)計(jì)，軸荷分配，動(dòng)力性，燃油經(jīng)濟(jì)性
1
第1章 汽車形式的選擇
1.1汽車質(zhì)量參數(shù)的確定
汽車質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量、載客量、裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù)、汽車總質(zhì)量、載荷分配等。
1.1.1汽車載人數(shù)和裝載質(zhì)量
汽車的載荷質(zhì)量是指汽車在良好路面上所允許的額定裝載質(zhì)量。
汽車載客量：3人
汽車的載重量：me=1500kg
1.1.2整車整備質(zhì)量mo確定
整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備（包括隨車工具，備胎等），加滿燃料、水、但沒有裝貨和載人時(shí)的整車質(zhì)量。
質(zhì)量系數(shù)ηmo是指汽車載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值，ηmo= m0me/m0。根據(jù)表1.1
表1.1 貨車質(zhì)量系數(shù)ηmo
總質(zhì)量ma/t
ηmo
貨車
1.8＜ma≤6.0
0.8～1.1
6.0＜ma≤14.0
1.20～1.35
ma≥14.0
1.30～1.70
本車型為輕型貨車，1.8＜ma≤6.0，故取ηmo=0.8
根據(jù)公式ηmo= me/m0 ；mo= me/ηmo=1500/0.8=1875kg
1.1.3汽車總質(zhì)量ma
汽車總質(zhì)量ma是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時(shí)的整車質(zhì)量。
ma= mo+ me+3×65kg （1.1）
式中：ma——汽車總質(zhì)量，kg；
mo ——整車整備質(zhì)量，kg；
me——汽車載質(zhì)量，kg；
根據(jù)公式（2.1）可得：
ma= mo+ me+3×65kg=1500+1875+3×65=3570kg
汽車總質(zhì)量：3570kg
1.2汽車輪胎的選擇
表1.2 各類汽車軸荷分配
滿 載
空 載
前 軸
后 軸
前 軸
后 軸
商
用
貨
車
4×2后輪單胎
32%～40%
60%～68%
50%～59%
41%～50%
4×2后輪雙胎，長、端頭式
25%～27%
73%～75%
44%～49%
51%～56%
4×2后輪雙胎，平頭式
30%～35%
65%～70%
48%～54%
46%～52%
6×2后輪雙胎
19%～25%
75%～81%
31%～37%
63%～69%
根據(jù)表1.2，本車型為4×2后輪雙輪胎，平頭式，故暫定前軸占32%，后軸占68%，則：
前輪單側(cè)：
后輪單側(cè)：
其中為輪胎所承受重量，
。
根據(jù)GB9744一1997可選擇輪胎如表1.3表1.4所示
表1.3 輕型載重普通斷面斷面斜交線線輪胎氣壓與負(fù)荷對應(yīng)表
負(fù)荷，kg 氣壓
kPa
輪胎規(guī)格
250
280
320
350
390
420
460
490
530
560
6.00-14LT
S
500
540
580
[6]
620
655
685
[8]
-
-
-
-
根據(jù)，選擇輪胎型號6.00-14LT，氣壓：390kPa，層級：8
表1.4 輕型載重普通斷面斜交線輪胎
輪
胎
規(guī)
格
基本參數(shù)
主 要 尺 寸，mm
允
許
使
用
輪
輞
層
級
標(biāo)
準(zhǔn)
輪
輞
新 胎
充 氣 后
輪胎最大只用尺寸
雙胎最小中心距
斷面寬度
外直徑
負(fù)荷下靜半徑
斷
面
寬
度
外
直
徑
公路花紋
越野花紋
6.00-14LT
6,8
4.5J
170
680
-
324
184
707
196
4J 5J
1.3駕駛室布置
載貨車駕駛室一般有長頭式、短頭式、平頭式三種。
平頭式貨車的主要優(yōu)點(diǎn)是：汽車總長和軸距尺寸短，最小轉(zhuǎn)彎直徑小，機(jī)動(dòng)性能良好，汽車整備質(zhì)量小，駕駛員視野得到明顯的改善，平頭汽車的面積利用率高。
短頭式貨車最小轉(zhuǎn)彎半徑、機(jī)動(dòng)性能不如平頭式貨車，駕駛員視野也不如平頭式貨車好，但與長頭式貨車比較，還是得到改善，動(dòng)力總成操作機(jī)構(gòu)簡單，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作噪聲、氣味、熱量和振動(dòng)對駕駛員的影響與平頭貨車比較得到很大改善，但不如長頭式貨車
長頭式貨車的主要優(yōu)點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的接觸性好，便于檢修工作，離合器、變速器等操縱穩(wěn)定機(jī)構(gòu)簡單，易于布置，主要缺點(diǎn)是機(jī)動(dòng)性能不好，汽車整備質(zhì)量大，駕駛員的視野不如短頭式貨車，更不如平頭式貨車好，面積利用率低。
綜上各貨車的優(yōu)缺點(diǎn)，本車選用平頭式，該布置形式視野較好，汽車的面積利用較高，在各種等級的載重車上得到廣泛采用
1.4驅(qū)動(dòng)形式的選擇
汽車的驅(qū)動(dòng)形式有很多種。汽車的用途，總質(zhì)量和對車輛通過性能的要求等，是影響選取驅(qū)動(dòng)形式的主要因素。本車采用普通商用車多采用結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的42后雙胎的驅(qū)動(dòng)形式。
1.5軸數(shù)的選擇
汽車的總質(zhì)量和道路法規(guī)對軸載質(zhì)量的限制和輪胎的負(fù)荷能力以及汽車的結(jié)構(gòu)等對汽車的軸數(shù)有很大的影響。總質(zhì)量小于19噸的商用車一般采用結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的兩軸方法,當(dāng)汽車的總質(zhì)量不超過32t時(shí)，一般采用三軸；當(dāng)汽車的總質(zhì)量超過32t時(shí)，一般采用四軸。故本車軸數(shù)定為兩軸。
1.6貨車布置形式
汽車的布置形式是指發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋和車身的相互關(guān)系和布置而言。汽車的使用性能取決于整車和各總成。其布置的形式也對使用性能也有很重要的影響。
本車為平頭貨車，發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)。
1.7外廓尺寸的確定
GB1589—1989汽車外廓尺寸限界規(guī)定如下：貨車、整體式客車總長不應(yīng)超過12m，不包括后視鏡，汽車寬不超過2.25m；空載頂窗關(guān)閉狀態(tài)下，汽車高不超過4m；根據(jù)課設(shè)要求，并參考同類車型江鈴 凱銳800 120馬力 廂式輕卡(JX5047XXYXG2)輕卡，本車的外廓尺寸如下：5995×2180×2700（mm× mm×mm）。
1.8軸距L的確定
軸距L對整車質(zhì)量、汽車總長、汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑、傳動(dòng)軸長度、縱向通過半徑等有影響。考慮本車設(shè)計(jì)要求和表3-1推薦，根據(jù)汽車總質(zhì)量3570kg，并參考同類車型江鈴 凱銳800 120馬力 廂式輕卡(JX5047XXYXG2)，軸距L選為3360mm。
表3.1各型汽車的軸距和輪距
類別
軸距/mm
輪距/mm
4×2貨車
1.8～6.0
2300～3600
1300～1650
6.0～14.0
3600～5500
1700～2000
1.9前輪距B1和后輪距B2
在選定前輪距B1范圍內(nèi)，應(yīng)能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的轉(zhuǎn)向空間，同時(shí)轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運(yùn)動(dòng)空間間隙。在確定后輪距B2時(shí)，應(yīng)考慮車架兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及它們之間應(yīng)留有必要的間隙。根據(jù)表3-1，并參考同類車型江鈴 凱銳800 120馬力 廂式輕卡(JX5047XXYXG2)輕卡，前輪距B1=1650mm 后輪距B2=1568mm。
1.10前懸LF和后懸LR
前懸尺寸對汽車通過性、碰撞安全性、駕駛員視野、前鋼板彈簧長度、下車和上車的方便性以及汽車造型等均有影響。初選的前懸尺寸，應(yīng)當(dāng)在保證能布置總成、部件的同時(shí)盡可能短些。后懸尺寸對汽車通過性、汽車追尾時(shí)的安全性、貨廂長度、汽車造型等有影響，并決定于軸距和軸荷分配的要求。總質(zhì)量在1.8～14.0t的貨車后懸一般在1200～2200mm之間參考同類車型江鈴 凱銳800 120馬力 廂式輕卡(JX5047XXYXG2)輕卡，并根據(jù)本車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定前懸LF：1090mm 后懸LR1545mm。
1.11貨車車頭長度
貨車車頭長度系指從汽車的前保險(xiǎn)杠到駕駛室后圍的距離。參考江鈴 凱銳800 120馬力 廂式輕卡(JX5047XXYXG2)輕卡，本車車頭長1500mm
1.12貨車車箱尺寸
參考江鈴 凱銳800 120馬力 廂式輕卡(JX5047XXYXG2)輕卡，考慮本車設(shè)計(jì)要求，確定本車車箱尺寸：4080mm×2180mm×380mm。
第2章 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇
2.1發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和相應(yīng)的轉(zhuǎn)速確定后，則發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和相應(yīng)轉(zhuǎn)速可隨之確定，其值由下面公式計(jì)算：
（2.1）
式中：——最大功率，kw；
——傳動(dòng)效率，取0.9；
——重力加速度，取9.8m/s2；
——滾動(dòng)阻力系數(shù)，取0.02；
——空氣阻力系數(shù)，取0.8；
——汽車正面迎風(fēng)面積，，其中為前輪距（見第三章），為汽車總高（見第三章） ；
=2.7×1.65=4.46m2；
——汽車總重,kg；
——汽車最高車速,km/h。
根據(jù)公式（2.1）可得：
=
考慮汽車其它附件的消耗，可以在再此功率的基礎(chǔ)上增加12％～20％即在82.5 ～88.6kw選擇發(fā)動(dòng)機(jī)。
2.2發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和相應(yīng)的轉(zhuǎn)速確定后，則發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和相應(yīng)轉(zhuǎn)速可隨之確定，其值由下面公式計(jì)算：
α （2.2）
式中：α——轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)，一般去1.1～1.3，取1.1
——最大功率時(shí)轉(zhuǎn)矩，N?m
——最大功率，kw
——最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速，r/min
——最大轉(zhuǎn)矩，N?m
其中，/在1.4～2.0之間取。這里取1.8
根據(jù)公式（2.2）
=/1.8=2800/1.8=1555r/min
2.3選擇發(fā)動(dòng)機(jī)
根據(jù)上述功率及發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，選定CY4102BZLQ-A：
表2-1 CY4D43TI主要技術(shù)參數(shù)
CY4102BZLQ-A增壓中冷型主要技術(shù)參數(shù)
? 型??? 號：
CY4D43TI增壓中冷型
? 形??? 式：
立式直列、水冷、四沖程、增壓中冷
? 氣 缸 數(shù)：
??4—102×118
? 工作容積：
3.856
? 燃燒室形式：
直噴圓形型縮口燃燒室
? 壓 縮 比：
17:1
? 額定功率/轉(zhuǎn)速：
88/2800
? 最大扭矩/轉(zhuǎn)速：
343/1400-1800
? 標(biāo)定工況燃燒消耗率：
?
? 全負(fù)荷最低燃油消耗率：
?220
? 最高空載轉(zhuǎn)速：
?3100
? 怠速穩(wěn)定轉(zhuǎn)速：
750
? 機(jī)油消耗率：
?0.6
? 工作順序：
?1-3-4-2
? 噪聲限制：
?114
? 煙??? 度：
0.6
? 排放標(biāo)準(zhǔn)：
?達(dá)歐洲II號標(biāo)準(zhǔn)
? 整機(jī)凈質(zhì)量：
?340
? 外形參考尺寸：
963.1×693×820.8
發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線如圖 2.1所示：
圖2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線
第3章 傳動(dòng)比的計(jì)算和選擇
3.1驅(qū)動(dòng)橋主減速器傳動(dòng)比的選擇
在選擇驅(qū)動(dòng)橋主減速器傳動(dòng)比時(shí)，首先可根據(jù)汽車的最高車速、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、車輪參數(shù)來確定，其值可按下式計(jì)算：
（3.1）
式中：——汽車最高車速，km/h；
——最高車速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，一般=（0.9～1.1），其中為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，r/min；
這里取為1，則 =1×=1×2800=2800 r/min
——車輪半徑，0.324m。
取=0.855；
根據(jù)公式（3.1）可得：
3.2變速器傳動(dòng)比的選擇
3.2.1變速器頭檔傳動(dòng)比的選擇
（1）在確定變速器頭檔傳動(dòng)比時(shí)，需考慮驅(qū)動(dòng)條件和附著條件。
為了滿足驅(qū)動(dòng)條件，其值應(yīng)符合下式要求：
式中：——汽車的最大爬坡度，初選為16.7o。
為了滿足附著條件，其大小應(yīng)符合下式規(guī)定：
式中：——驅(qū)動(dòng)車輪所承受的質(zhì)量，kg；由于第一章中后軸軸荷分配暫定為68%，故=3570×68%=2427.6kg
——附著系數(shù)。0.7-0.8之間，取=0.8。
（2）各擋傳動(dòng)比確定：
由于在2.82～4.99取=3.75，且=0.855
3.2.2變速器的選擇
實(shí)際上，對于擋位較少的變速器，各擋傳動(dòng)比之間的比值常常并不正好相等，即并不是正好按等比數(shù)級來分配傳動(dòng)比的，這主要是考慮到各擋利用率差別很大的緣故，汽車主要用較高擋位行駛的，中型貨車5擋位變速器中的1、2、3、4、5五個(gè)擋位的總利用率僅為10%到15%，所以較高擋位相鄰兩個(gè)擋見的傳動(dòng)比的間隔應(yīng)小些，特別是最高擋與次高擋之間更應(yīng)小些。
參考《中國汽車零配件大全》,選取變速箱，型號為MSG5E，確定各檔傳動(dòng)比如下表3.1
表3.1 MSG5E參數(shù)
品牌
系列
型號
重量
(KG)
1-5
傳動(dòng)比
倒檔
中心距A
江鈴
TFR54
MSG5E
32
1檔：3.75
2檔：2.17
3檔：1.418
4檔：1
5檔：0.855
3.72
69.5
mm
第4章 軸荷分配及質(zhì)心位置的計(jì)算
4.1軸荷分配及質(zhì)心位置的計(jì)算
根據(jù)力矩平衡原理，按下列公式計(jì)算汽車各軸的負(fù)荷和汽車的質(zhì)心位置：
g1l1+g2l2+g3l3+…=G2L
g1h1+g2h2+g3 h2+…=Ghg
g1+g2+g3+…=G （4.1）
G1+G2=G
G1L=Gb
G2L=Ga
式中：g1 、g2、 g3—— 各總成質(zhì)量，kg；
l1 、l2 、l3—— 各總成質(zhì)心到前軸距離，mm；
h1、 h2 、h2、—— 各總成質(zhì)心到地面距離，mm；
G1—— 前軸負(fù)荷，kg；
G2—— 后軸負(fù)荷，kg；
L—— 汽車軸距，mm；
a——汽車質(zhì)心距前軸距離，mm；
b——汽車質(zhì)心距后軸距離，mm；
hg———汽車質(zhì)心到地面距離，mm。
質(zhì)心確定如表 4.1所示
表4.1 各部件質(zhì)心位置
主要部件
部件質(zhì)量
kg
空載質(zhì)心坐標(biāo)
滿載質(zhì)心坐標(biāo)
空g* l
空g*h
滿g* l
滿g*h
l
y
h
l
y
h
G發(fā)動(dòng)機(jī)
340
-100
700
550
-100
700
500
-16875
92812.5
-16875
84375
G離合器
17.85
250
690
550
250
690
500
1171.875
2578.125
1171.875
2343.75
變速器及離合器殼
60
600
710
470
600
710
420
16875
13218.75
16875
11812.5
萬向節(jié)傳動(dòng)軸
53.55
1850
700
400
1850
700
350
27750
6000
27750
5250
后軸，后軸制動(dòng)器
428.4
2515
700
324
2515
700
274
306515.6
39487.5
306515.6
33393.75
后懸架及減震
214.2
2415
700
500
2415
700
450
135843.8
28125
135843.8
25312.5
前懸架及減震器
71.4
100
700
500
100
700
450
-1875
9375
-1875
8437.5
前軸，前制動(dòng)輪轂轉(zhuǎn)向梯形
214.2
100
700
324
100
700
274
-5156.25
16706.25
-5156.25
14128.13
車輪，前輪胎總成
71.4
0
700
324
0
700
274
0
15187.5
0
12843.75
車輪，后輪胎總成
214.2
3360
700
324
2515
700
274
294726.6
37968.75
294726.6
32109.38
車架及支架，拖鉤
214.2
1300
700
600
1300
700
550
134062.5
61875
134062.5
56718.75
轉(zhuǎn)向器
428.4
600
300
900
600
300
850
-5062.5
7593.75
-5062.5
7171.875
手制動(dòng)器
327
0
650
920
0
650
870
0
5175
0
4893.75
制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
35.7
600
250
500
600
250
450
-2250
1875
-2250
1687.5
油箱及油管
21.42
1200
100
500
1200
100
450
10125
4218.75
10125
3796.875
消音器，排氣管
17.85
1500
1000
300
1500
1000
250
4218.75
843.75
4218.75
703.125
蓄電池組
28.56
800
500
500
800
500
450
12000
7500
12000
6750
儀表及其固定零件
10.71
500
500
800
500
500
750
-937.5
1500
-937.5
1406.25
車箱總成
71.4
2250
700
790
2250
700
740
210937.5
74062.5
210937.5
69375
駕駛室
7.14
300
700
900
300
700
850
-8437.5
25312.5
-8437.5
23906.25
前擋泥板
17.85
400
0
380
400
0
330
7500
7125
7500
6187.5
后擋泥板
17.85
2915
0
380
2915
0
330
54656.25
7125
54656.25
6187.5
人
195
0
0
300
500
950
0
0
58500
185250
貨物
1500
0
0
2200
700
800
0
0
1650000
600000
整體
3570
7317072
2283372
⑴.水平靜止時(shí)的軸荷分配及質(zhì)心位置計(jì)算
根據(jù)表4.1所求數(shù)據(jù)和公式（4.1）可求
滿載：
G2=kg
G1=3570-2177.7=1392.3kg
mm
mm
前軸荷分配：=32％
后軸荷分配：=68％
mm
空載：
kg
=1875-935.02=939.98kg
前軸荷分配: ％
后軸荷分配：％
mm
根據(jù)下表得知以上計(jì)算符合要求
表4.2各類汽車的軸荷分配
滿 載
空 載
前 軸
后 軸
前 軸
后 軸
商
用
貨
車
4×2后輪單胎
32%～40%
60%～68%
50%～59%
41%～50%
4×2后輪雙胎，長、端頭式
25%～27%
73%～75%
44%～49%
51%～56%
4×2后輪雙胎，平頭式
30%～35%
65%～70%
48%～54%
46%～52%
6×2后輪雙胎
19%～25%
75%～81%
31%～37%
63%～69%
a.水平路面上汽車慢在行駛時(shí)各軸的最大負(fù)荷計(jì)算
對于后輪驅(qū)動(dòng)的載貨汽車在水平路面上滿載行駛時(shí)各軸的最大負(fù)荷按下式計(jì)算：
（4.2）
式中：——行駛時(shí)前軸最大負(fù)荷，kg；
——行駛時(shí)候軸最大負(fù)荷，kg;
——附著系數(shù)，在干燥的瀝青或混凝土路面上，該值為0.7～0.8。
令，
式中：——行駛時(shí)前軸軸荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，0.7-0.9；
——行駛時(shí)后軸軸荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，1.1-1.2。
根據(jù)式（2.2）可得:
kg
kg
滿足要求
b.汽車滿載制動(dòng)時(shí)各軸的最大負(fù)荷按下式計(jì)算：
（4.3）
式中：——制動(dòng)時(shí)的前軸負(fù)荷，kg；
——制動(dòng)時(shí)的后軸負(fù)荷，kg；
令，
式中： ——制動(dòng)時(shí)前軸軸荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，1.4-1.6；
——制動(dòng)時(shí)后軸軸荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，0.4-0.7。
根據(jù)式（2.3）可得：
kg
kg
第5章 動(dòng)力性能計(jì)算
5.1驅(qū)動(dòng)平衡計(jì)算
5.1.1驅(qū)動(dòng)力計(jì)算
汽車的驅(qū)動(dòng)力按下式計(jì)算：
（5.1）
式中：——驅(qū)動(dòng)力，N；
——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，N*m；
——車速，km/h。
5.1.2行駛阻力計(jì)算
汽車行駛時(shí)，需要克服的行駛阻力為：
=
式中：——道路的坡路，度，平路上時(shí)，其值為0o；
——行駛加速度，m/s2,等速行駛時(shí)，其值為0；
= (5.2)
根據(jù)公式（5.1）及（5.2）可計(jì)算出各檔位汽車行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)力，車速， 需要克服的行駛阻力，如表 5.1 表5.2 所示：
表5.1各檔驅(qū)動(dòng)力，速度
T(N*m)
300
360
385
385
382
380
370
365
360
350
N(r/min)
1300
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2500
2600
2800
一
檔
Ft1（N）
12500.00
15000.00
16041.67
16041.67
15916.67
15833.33
15416.67
15208.33
15000.00
14583.33
V1(km/h)
10.59
11.40
13.03
14.66
16.29
17.92
19.54
20.36
21.17
22.80
二
檔
Ft2（N）
7233.33
8680.00
9282.78
9282.78
9210.44
9162.22
8921.11
8800.56
8680.00
8438.89
V2(km/h)
18.29
19.70
22.52
25.33
28.14
30.96
33.77
35.18
36.59
39.40
三
檔
Ft3（N）
4726.67
5672.00
6065.89
6065.89
6018.62
5987.11
5829.56
5750.78
5672.00
5514.44
V3(km/h)
28.00
30.15
34.46
38.76
43.07
47.38
51.68
53.84
55.99
60.30
四
檔
Ft4（N）
3333.33
4000.00
4277.78
4277.78
4244.44
4222.22
4111.11
4055.56
4000.00
3888.89
V4(km/h)
39.70
42.75
48.86
54.97
61.07
67.18
73.29
76.34
79.40
85.50
五
檔
Ft5（N）
2850.00
3420.00
3657.50
3657.50
3629.00
3610.00
3515.00
3467.50
3420.00
3325.00
V5(km/h)
46.43
50.00
57.15
64.29
71.43
78.57
85.72
89.29
92.86
100.00
Va
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
F阻
716.59
767.20
851.55
969.64
1121.47
1307.04
1526.35
1779.40
2066.19
2386.72
表5.2 行駛阻力
5.1.3汽車驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖
根據(jù)表5.1可繪出驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖
5.1 驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖
從圖5.1上可以清楚的看出不同車速時(shí)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力之間的關(guān)系。汽車以最高擋行駛時(shí)的最高車速，可以直接在圖5.1上找到。顯然，F(xiàn)t5 曲線與Ff﹢Fw曲線的交點(diǎn)便是uamax。因?yàn)榇藭r(shí)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力相等，汽車處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。圖5.1中最高車速為100km/h，滿足設(shè)計(jì)要求。
5.2動(dòng)力特性計(jì)算
5.2.1動(dòng)力因數(shù)D的計(jì)算
汽車的動(dòng)力因數(shù)按下式計(jì)算：
（5.3）
5.2.2行駛阻力與速度關(guān)系
0.0076+0.000056 （5.4）
根據(jù)式（5.3）及式（5.4）得汽車各檔行駛動(dòng)力因數(shù)，如表 5.3所示：
表5.3各檔速度與動(dòng)力因素
T(N*m)
300
360
385
385
382
380
370
365
360
350
N(r/min)
1300
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2500
2600
2800
一
檔
Va1(km/h)
10.59
11.40
13.03
14.66
16.29
17.92
19.54
20.36
21.17
22.80
D1
0.35
0.42
0.45
0.45
0.44
0.44
0.43
0.42
0.42
0.41
二
檔
Va2(km/h)
18.29
19.70
22.52
25.33
28.14
30.96
33.77
35.18
36.59
39.40
D2
0.20
0.24
0.26
0.26
0.25
0.25
0.24
0.24
0.24
0.23
三
檔
Va3(km/h)
28.00
30.15
34.46
38.76
43.07
47.38
51.68
53.84
55.99
60.30
D3
0.13
0.15
0.16
0.16
0.16
0.16
0.15
0.15
0.14
0.14
四
檔
Va4(km/h)
39.70
42.75
48.86
54.97
61.07
67.18
73.29
76.34
79.40
85.50
D4
0.09
0.10
0.11
0.11
0.10
0.10
0.09
0.09
0.08
0.07
五
檔
Va5(km/h)
46.43
50.00
57.15
64.29
71.43
78.57
85.72
89.29
92.86
100.00
D5
0.07
0.08
0.09
0.08
0.08
0.07
0.06
0.06
0.06
0.05
表5.4 速度與滾動(dòng)阻力系數(shù)的關(guān)系
Va(km/h)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
f
0.00816
0.00872
0.00928
0.00984
0.0104
0.01096
0.01152
0.01208
0.01264
0.0132
5.2.3動(dòng)力特性圖
利用表5.3做出動(dòng)力特性圖
圖5.2 動(dòng)力特性圖
汽車在各擋下的動(dòng)力因數(shù)與車速的關(guān)系曲線稱為動(dòng)力特性曲線。在動(dòng)力特性圖上作滾動(dòng)阻力系數(shù)曲線f-ua，顯然線與直接擋D- ua曲線的交點(diǎn)即為汽車的最高車速。
5.2.4汽車爬坡度計(jì)算
汽車的上坡能力是用滿載時(shí)汽車在良好路面上的最大爬坡度imax表示的。最大爬坡度是指I擋最大爬坡度。
=
（5.5）
式中：——汽車頭檔動(dòng)力因數(shù)。
由式（5.7）可得：
==0.87
最大爬坡度為：87%>30% 滿足條件。
5.2.5加速度倒數(shù)曲線
由汽車行駛方程得：
（5.6）
——回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，其值可按下式估算：
（5.7）
式中：=0.03～0.05，取0.04；
～0.06，取0.05；
——變速器各檔位時(shí)的傳動(dòng)比。
公式（5.7）可得各檔δ值：
表5.4各檔回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)
ig
3.75
2.17
1.418
1
0.855
δ
1.74
1.28
1.14
1.09
1.08
由此可得各檔汽車行駛時(shí)各檔加速度及加速度倒數(shù)，如表 5.5所示：
表5.5各檔速度、加速度與加速度倒數(shù)
T(N*m)
300
360
385
385
382
380
370
365
360
350
N(r/min)
1300
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2500
2600
2800
一
檔
Va1(km/h)
10.59
11.40
13.03
14.66
16.29
17.92
19.54
20.36
21.17
22.80
1/a
0.53
0.44
0.41
0.41
0.41
0.41
0.42
0.43
0.44
0.45
二
檔
Va2(km/h)
18.29
19.70
22.52
25.33
28.14
30.96
33.77
35.18
36.59
39.40
1/a
0.71
0.58
0.54
0.54
0.55
0.55
0.57
0.58
0.59
0.61
三
檔
Va3(km/h)
28.00
30.15
34.46
38.76
43.07
47.38
51.68
53.84
55.99
60.30
1/a
1.04
0.84
0.79
0.80
0.81
0.83
0.87
0.89
0.92
0.97
四
檔
Va4(km/h)
39.70
42.75
48.86
54.97
61.07
67.18
73.29
76.34
79.40
85.50
1/a
1.64
1.30
1.23
1.27
1.33
1.41
1.55
1.64
1.74
1.99
五
檔
Va5(km/h)
46.43
50.00
57.15
64.29
71.43
78.57
85.72
89.29
92.86
100.00
1/a
2.16
1.68
1.60
1.71
1.86
2.06
2.45
2.71
3.05
4.11
由表5.5 可繪出加速度倒數(shù)曲線：
圖5.4 加速度倒數(shù)曲線
5.3.1汽車行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠發(fā)出的功率
汽車行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠發(fā)出的功率就是發(fā)動(dòng)機(jī)使用外特性的功率值。
根據(jù)求出發(fā)動(dòng)機(jī)功率如表 5.6所示：
T(N*m)
300
360
385
385
382
380
370
365
360
350
N(r/min)
1300
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2500
2600
2800
一
檔
v1(km/h)
10.59
11.40
13.03
14.66
16.29
17.92
19.54
20.36
21.17
22.80
P1(kw)
40.84
52.77
64.50
72.57
80.00
87.54
92.98
95.55
98.01
102.62
二
檔
v2(km/h)
18.29
19.70
22.52
25.33
28.14
30.96
33.77
35.18
36.59
39.40
P2(kw)
40.84
52.77
64.50
72.57
80.00
87.54
92.98
95.55
98.01
102.62
三
檔
v3(km/h)
28.00
30.15
34.46
38.76
43.07
47.38
51.68
53.84
55.99
60.30
P3(kw)
40.84
52.77
64.50
72.57
80.00
87.54
92.98
95.55
98.01
102.62
四
檔
v4(km/h)
39.70
42.75
48.86
54.97
61.07
67.18
73.29
76.34
79.40
85.50
P4(kw)
40.84
52.77
64.50
72.57
80.00
87.54
92.98
95.55
98.01
102.62
五
檔
V5(km/h)
46.43
50.00
57.15
64.29
71.43
78.57
85.72
89.29
92.86
100.00
P5(kw)
40.84
52.77
64.50
72.57
80.00
87.54
92.98
95.55
98.01
102.62
表5.6發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出功率與速度關(guān)系
5.3.2汽車行駛時(shí)，所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率
汽車行駛時(shí)，所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率即為克服行駛阻力所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率，其值按下式計(jì)算：
（5.8）
當(dāng)汽車在平路上等速行駛時(shí)，其值為
（5.9）
由公式（5.9）得汽車在平路上等速行駛時(shí)所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率
現(xiàn)將數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)為下表
表5.7阻力功率
Va(km/h)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Pe(kw)
1.79
3.84
6.39
9.70
14.02
19.61
26.71
35.59
46.49
59.67
5.3.3功率平衡圖
作發(fā)動(dòng)機(jī)能夠發(fā)出的功率與車速之間的關(guān)系曲線，并作汽車在平路上等速行駛時(shí)所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲縣，即得到汽車的功率平衡圖
圖5.4 功率平衡圖
在不同檔位時(shí)，功率大小不變，只是各擋發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線所對應(yīng)的車速位置不同，且低擋時(shí)車速低，所占速度變化區(qū)域窄，高檔時(shí)車速高，所占變化區(qū)域?qū)挕f在低速范圍內(nèi)為一條斜直線，在高速時(shí)由于滾動(dòng)阻力系數(shù)隨車速而增大，所以Pf隨ua以更快的速率加大；Pw則是車度ua函數(shù)。二者疊加后，阻力功率曲線是一條斜率越來越大的曲線。
第6章 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算
在總體設(shè)計(jì)時(shí)，通常主要是對汽車穩(wěn)定行駛時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算公式： （6.1）
式中：——汽車穩(wěn)定行駛時(shí)所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率，kw；
——發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率，g/(kw.h),其值由發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性得到；
——燃油重度，N/L,柴油為7.94～8.13，其值取8.00；
——汽車單位行程燃油消耗量，L/100km；
——最高擋車速。
根據(jù)計(jì)算公式（6.1）列出燃油消耗率，見下表
表6.1燃油消耗
Va
(km/h)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
N
（r/min）
1300
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2500
2600
2800
Pe(kw)
1.79
3.84
6.39
9.70
14.02
19.61
26.71
35.59
46.49
59.67
Ge(
215
210
205
205
200
210
215
220
220
230
Q(L)
4.72
4.94
5.35
6.09
6.87
8.41
10.05
11.99
13.93
16.82
根據(jù)表6.1做出燃油消耗圖
圖6.2 等速百公里油耗
第7章 汽車不翻倒條件計(jì)算
7.1汽車滿載不縱向翻倒的校核
> (7.1)
式中：b——汽車質(zhì)心距后軸距離，m；
hg——汽車質(zhì)心到地面距離，m；
>=>=0.8
經(jīng)計(jì)算符合條件
7.2汽車滿載不橫向翻倒的校核
汽車的側(cè)傾角在初次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值之后有一個(gè)超調(diào)量，說明汽車在比準(zhǔn)靜態(tài)下更小的側(cè)向加速度時(shí)，內(nèi)側(cè)車輪就可能離開地面，即汽車的瞬態(tài)側(cè)傾閥值比準(zhǔn)靜態(tài)時(shí)的小。對于轎車和多用途車輛，階躍轉(zhuǎn)向時(shí)的側(cè)傾閥值比/(2)低約30%，而貨車則低約50%。
（7.2）
式中：B——汽車輪距，m；
hg——汽車質(zhì)心到地面距離，m；
經(jīng)計(jì)算符合條件
7.3汽車的最小轉(zhuǎn)彎直徑
汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑公式：
=2 （7.3）
式中： 為汽車內(nèi)輪的最大轉(zhuǎn)角，這里取最大值45°
代入相關(guān)數(shù)據(jù)，L=3360mm B=1650mm
計(jì)算得：
==12.06m
影響汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑的因素有兩類，即與汽車本身有關(guān)的因素和法規(guī)及使用條件對最小轉(zhuǎn)彎直徑的限定。前者包括汽車轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角、汽車軸距、輪距以及轉(zhuǎn)向輪數(shù)(如全輪轉(zhuǎn)向)等對汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑均有影響，除此之外，有關(guān)的國家法規(guī)規(guī)定和汽車的使用道路條件對最小轉(zhuǎn)彎直徑的確定也是重要的影響因素。轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角越大，軸距越短，輪距越小和參與轉(zhuǎn)向的車輪數(shù)越多時(shí)，汽車的最小轉(zhuǎn)彎直徑越小，表明汽車在停車場上調(diào)頭和通過彎道半徑較小路段的能力越強(qiáng)。對機(jī)動(dòng)性要求高的汽車，最小轉(zhuǎn)彎直徑應(yīng)取小些。GB7258—1997《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》中規(guī)定：機(jī)動(dòng)車的最小轉(zhuǎn)彎直徑不得大于24m。
根據(jù)表7.1可知本車滿足最小轉(zhuǎn)彎半徑要求。
表7.1 商用貨車的最小轉(zhuǎn)彎直徑
車型
級別
Dmin
商
用
貨
車
ma≤1.8
8.0～12.0
1.8＜ma≤6.0
10.0～19.0
6.0＜ma≤14.0
12.0～20.0
ma＞14.0
13.0～21.0
總 結(jié)
通過歷時(shí)三周的課程設(shè)計(jì)，讓我進(jìn)一步理解了貨車的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)過程，根據(jù)課程設(shè)計(jì)的要求，要在這三周設(shè)計(jì)出汽車的總體構(gòu)造，汽車的尺寸，性能，還需要用AutoCAD畫出汽車構(gòu)造的零號圖。這就要求我們熟練使用AutoCAD制圖軟件，能在以后的工作中熟練使用。
經(jīng)過本次課程設(shè)計(jì)不僅復(fù)習(xí)了上學(xué)期在實(shí)習(xí)中所學(xué)到的知識，而且對汽車的構(gòu)造有了更深一步的了解。尤其在使用Excel表格方面有了長足的進(jìn)步，對這次課設(shè)的幫助不小。還鞏固了機(jī)械制圖知識，在本次課程設(shè)計(jì)改變了以往手工制圖的要求，而是要求使用AutoCAD軟件制圖，雖然之前有過接觸這個(gè)軟件，但是沒有達(dá)到一定的熟練程度，經(jīng)過這次課設(shè)后對軟件有了更深入的了解，這為即將到來的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并且在這次課設(shè)過程中，老師給于我們己大力的支持和耐心的指導(dǎo)，這使我們完成任務(wù)要順利得多。在這里我很感謝老師這些天對我們的幫助。
總之，這次課設(shè)讓我們做到了溫故而知新，還讓我們在學(xué)習(xí)知識