I摘 要沙灘車是一種配有大輪輪胎的休閑車輛，主要適合在沙丘地帶或者沙灘行駛。體現(xiàn)了美國本土沙漠運動車的造型風(fēng)格，具有抗震式車架，減震行程長、強度高，飛躍承載能力強的前懸掛系統(tǒng)，大扭矩、低油耗、高耐熱的發(fā)動機系統(tǒng)以及獨特新穎的外觀設(shè)計，沙灘車的演變是通過其他車型改裝過來的，將同樣改裝過的引擎裝在敞開的車架上就成為了最原始的沙灘車原型。改裝重點要么是減輕車身重量，要么是提高動力性，目的都是加大扭矩和減輕車重的比率。這對在整體車身布置、動力總成選擇、材料的選擇應(yīng)用、制動安全性、轉(zhuǎn)向的輕便及時等各項性能是否能更好的適應(yīng)沙漠或沙灘上都有著高要求。沙灘車最初的用途是在沙漠里或者沙灘上行駛。但是沙灘車逐漸演化，針對不同的地形逐漸分化出不同的車型，這樣在做的目的是為了可以針對性的提高車子的舒適性或者是車子的性能?，F(xiàn)在沙灘車的發(fā)展方向集中：輪胎的改進、底盤改造、動力系統(tǒng)改裝、沙灘車的輕量化、增加承載量。關(guān)鍵詞 沙灘車、底盤布置、動力系統(tǒng)選配、專用車設(shè)計IIAbstractSand car is with a big tires recreational vehicles, mainly used for the dunes region or beach road. Embodies the native American desert sports car modelling style, with seismic type frame, damping longer journeys, the intensity is high, the leap bearing ability of the front suspension system, big torque and low oil consumption, high heat engine system and the unique and original appearance design, the sand car evolution is modified by other models over, will also modified engine packed in open axles become the most primitive sand car prototype. Modified key is either reduce body weight, or is to improve dynamic performance, the objective is increase torque and reduce weight of the car ratio. The whole body decorate, powertrain choice, the choice of materials used, braking safety, steering light timely etc various performance whether can better adapt to the desert or beach has high demand. Sand car original use is in the desert or beach road. But the sand car gradually evolved, targeting different terrain gradually split from different models, such doing can the purpose is to improve the comfort of the pertinence car or a car performance. Now the development direction of sand car tyres focus: improvement, the chassis transformation and power system modification, sand car lightweight. Keyphrase : ATV、chassis layout、power system selection、exclusive -design III目錄摘 要 1Abstract.2第 1章 緒論 51.1 課題背景、目的與意義 .51.2 沙灘車的研究發(fā)展方向 .61.3 沙灘車的組成和要求 .81.4 本章小結(jié) .9第 2章 沙灘車總體設(shè)計 .102.1 沙灘車形式的選擇 102.2 沙灘車主要參數(shù)的選擇 102.3 沙灘車車身形式 162.4 本章小結(jié) 17第 3章 沙灘車的整體選配 .183.1 沙灘車車動力裝置參數(shù)的選定 183.1.1 發(fā)動機參數(shù)的確定 183.1.2 發(fā)動機型號的確定 193.2 沙灘車制動的選定 203.2.1 制動器結(jié)構(gòu)形式的確定 203.2.2 盤式制動器主要參數(shù)的選定 213.2.3 制動器型號的確定 .223.3 沙灘車轉(zhuǎn)向系的選定 233.3.1 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)選定 233.3.2 轉(zhuǎn)向系型號的確定 243.4 本章小結(jié) 24第 4章 輪胎的選擇 .254.1 輪胎基本參數(shù)的確定 254.2 輪胎負荷能力的計算 254.3 輪胎外輪廓斷面形狀設(shè)計 264.3.1 外直徑 D 與斷面寬 B 的確定 264.3.2 胎圈著合直徑 d 的確定 27IV4.3.3 斷面高 H 與斷面水平軸 H1 和 H2 的確定 274.3.4 斷面最寬點半徑 rm 的確定 .274.3.5 胎圈著合寬度 C 的確定 274.3.6 行駛面寬度 b 與弧度高 h 和 h‘的確定 284.3.7 外輪廓弧度的計算 284.4 本章小結(jié) 29結(jié) 論 .30致 謝 .31參考文獻 32附錄 1 33附錄 2 35哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計1第 1 章 緒論1.1 課題背景、目的與意義沙 灘 車 是 全 地 形 車 —All Terrain Vehicle（ 適 合 所 有 地 形 的 交 通 工具 ） 縮 寫 是 ATV 的 俗 稱 ， 又 稱 “全 地 形 四 輪 越 野 機 車 “。 它 是 可 以 在 任何 地 形 上 行 駛 的 車 輛 ， 在 普 通 車 輛 難 以 機 動 的 地 形 上 也 能 行 走 自 如 。沙灘車在我國的應(yīng)用在不斷發(fā)展。例如 2007 年 12 月就有兩輛我國自主研發(fā)生產(chǎn)的水陸兩棲全地形車首次亮相在南極科學(xué)考察的大舞臺上。而后，4 輛全地形車（消防）還進入了北京奧運村。 由于我國沙灘車的消費狀況有限，因而國內(nèi)生產(chǎn)的沙灘車主要依靠國際市場需求的增長，且以歐、美和東南亞地區(qū)為主。據(jù)統(tǒng)計，2000 年全球沙灘車的市場規(guī)格為 50 萬臺左右，現(xiàn)在已達到 100 萬臺的規(guī)模。其中，美國沙灘車消費占了全球總銷量的 80％左右，2004 年就達到 80 萬輛。 2007 年，盡管受人民幣不斷升值、出口退稅率下調(diào)等不利因素的影響，但對九十多家沙灘車企業(yè)統(tǒng)計，灘車出口 25.74 萬輛，同比增長 25.13％。2008 年我國具有出口四輪全地珙車資質(zhì)的生產(chǎn)企業(yè)）商業(yè)部和國家發(fā)展改革委員會共同認定）就有近 200 家。2008 年 1 月份出口 1.32 萬輛（同比下降 1.76％） ，2 月份出口 2.35 萬輛（同比下降 7.81％）等。 如今的 ATV 都用于工作和娛樂。1、工作的應(yīng)用包括農(nóng)田，牧場，建筑工地，油田和現(xiàn)場維修等。與此同時 ATV 也運用在執(zhí)法，軍用和營救方面。2、娛樂應(yīng)用包括野外駕駛；拖拉物品，比如漁船，露營或打獵裝備，拉送木材回家。而且汽車的發(fā)展一直是朝一種多元化的發(fā)展方向，隨著時代的變化人們物質(zhì)生活的不斷提高，對汽車在不同的路況、天氣的駕駛性、速度等方面都有著更高要求。沙灘車的設(shè)計更加強調(diào)設(shè)計者對傳統(tǒng)設(shè)計的一種突破和結(jié)合時代潮流的新穎設(shè)計，無論是在軟件上的運用和專業(yè)知識的掌握對設(shè)計者都是一個高難度的挑戰(zhàn)。沙灘車是一種配有大輪輪胎的休閑車輛，主要適合在沙丘地帶或者沙灘行駛。體現(xiàn)了美國本土沙漠運動車的造型風(fēng)格，具有抗震式車架，減震哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計2行程長、強度高，飛躍承載能力強的前懸掛系統(tǒng)，大扭矩、低油耗、高耐熱的發(fā)動機系統(tǒng)以及獨特新穎的外觀設(shè)計，沙灘車的演變是通過其他車型改裝過來的，將同樣改裝過的引擎裝在敞開的車架上就成為了最原始的沙灘車原型。改裝重點要么是減輕車身重量，要么是提高動力性，目的都是加大扭矩和減輕車重的比率。這對在整體車身布置、動力總成選擇、材料的選擇應(yīng)用、制動安全性、轉(zhuǎn)向的輕便及時等各項性能是否能更好的適應(yīng)沙漠或沙灘上都有著高要求。1.2 沙灘車的研究發(fā)展方向沙灘車最初的用途是在沙漠里或者沙灘上行駛。但是沙灘車逐漸演化，針對不同的地形逐漸分化出不同的車型，這樣在做的目的是為了可以針對性的提高車子的舒適性或者是車子的性能?，F(xiàn)在沙灘車的發(fā)展方向集中于以下五點：一、輪胎的改進輪胎是車輛性能最主要的展現(xiàn)者，因此沙灘車的改進根本在于輪胎。車輛的四驅(qū)能力再好，越野能力再強，動力再大，剎車再好，都要通過輪胎來表現(xiàn)。因此輪胎成為了主要的改進方向。第一：選擇合適的輪胎。越野輪胎有很多中，為適合不同的路面狀況設(shè)計不同的花紋，沙地、泥地、碎石路、各種輪胎花紋都有自己的特點，根據(jù)行駛路況要選擇合適的輪胎花紋。第二：加大輪胎尺寸。大多數(shù)廠商都是通過選擇輪胎的尺寸時候選擇比原有車設(shè)計尺寸更大的輪胎，大尺寸的輪胎在沙地和泥地路況也有更好的性能表現(xiàn)。第三：通過輪胎加工中配制硅原料。提高抓地性能和耐磨性能，讓胎壁的整體變形狀態(tài)達到了最合適的優(yōu)化設(shè)計，從而保證胎壁較強的柔韌性和最大限度的減小胎面變形，而保證沙灘車在沙漠和沙灘有更好的表現(xiàn)。二、底盤改造底盤的改造有兩個目的，一個是為適應(yīng)更艱苦的路況，另一個是為了適應(yīng)大尺寸的輪胎。城市車底盤設(shè)計有很大一方面因素是為了城市路況的舒適性設(shè)計的，這樣的懸掛往往偏軟，在越野路況就不能表現(xiàn)出好的附著力和車身穩(wěn)定性，因此底盤懸掛的改裝就要從加強懸掛系統(tǒng)的表現(xiàn)力開始哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計3著手，更換適合的彈簧、減震器、膠套、支臂、護板等配件，以加強懸掛系統(tǒng)的可靠性。第二，在更換大尺寸輪胎以后，原車懸掛的行程就不能滿足大尺寸輪胎的需要了，因此要加大底盤懸掛的行程就是必然的了。沙灘車的底盤改造是嚴(yán)緊的系統(tǒng)工程，也是一個嚴(yán)肅的系統(tǒng)工程，配件之間的匹配是關(guān)鍵的，改裝部件是不是全也是很關(guān)鍵的，只有全面的改裝才能適應(yīng)以后的懸掛系統(tǒng)需要，否則就會帶來諸多的問題，還有可能影響行車安全。三、動力系統(tǒng)改裝沙灘車的動力改裝也同一般的車輛不一樣，小車的發(fā)動機動力改裝目的是為了競速，改裝時考慮功率多一些，改裝方法主要是以渦輪增壓或者機械增加等手段為主，而沙灘車對發(fā)動機的扭矩參數(shù)更看重，尤其是發(fā)動機低轉(zhuǎn)速的扭矩。從根本上講，能顯著提高發(fā)動機低轉(zhuǎn)扭矩的方法只有更換大排量的發(fā)動機，但是受到沙灘車本身車身大小的限制。現(xiàn)今市面上大多數(shù)廠商更多的是借助輪邊減速器已達到動力上的上的要求。四、沙灘車的輕量化輕量化對于整個汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都具有著重要意義，汽車的油耗和動力主要取決于發(fā)動機的排量和汽車的總質(zhì)量，在保持汽車整體品質(zhì)性能和造價不變時優(yōu)化的前提下，通過降低汽車自重量來提高輸出功率，降低噪聲、提升操縱性、可靠性、提高車速、降低油耗、減少廢氣排量、提升安全性是汽車輕量化的最總目的。研究數(shù)字表明整車重量是降低 10%燃油效率可提高 6%~8%，若混合阻力減小 10%燃油效率可提高 3%，若車橋變速器等裝置的傳動效率提高10%燃油效率可提高 7%，汽車車身約占汽車總質(zhì)量 30%，空載情況下約70%的油耗用在車身質(zhì)量上，因此車身變輕對于整車的燃油經(jīng)濟性、車身控制和定性的碰撞安全性都有裨益。能源日趁緊張和環(huán)境壓力加劇，車身的輕量化技術(shù)已經(jīng)成為汽車工業(yè)發(fā)展中的重要研究課題之一，當(dāng)然這也成為了沙灘車改造必要環(huán)節(jié)之一。目前沙灘車輕量化主要途徑：1、對汽車整體布置，發(fā)動機等零部件進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。2、使用材料方向通過替代或新材料來使汽車輕量化，在這方面主要是使哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計4用復(fù)合材料3、采用先進的制造工藝五、沙灘車的承載量雙座轉(zhuǎn)向盤沙灘車是娛樂場汽車運動運送人員到達指定位置的專用車輛，也應(yīng)用于特殊場地承擔(dān)特種作業(yè)任務(wù)。通過雙座方向盤沙灘車的研制，可改善工作環(huán)境，減輕疲勞強度，提高其工作的效率和安全性，滿足需要，有重要的使用價值。1.3 沙灘車的組成和要求沙灘車是基于對四輪摩托的改造或?qū)π⌒偷募讱はx汽車的改裝演變過來的，它基本由動力裝置、轉(zhuǎn)向裝置、制動裝置、車輪組成。動力裝置：是沙灘車的核心部分，決定了沙灘車在沙地上行駛的動力保障。轉(zhuǎn)向裝置：指控制汽車轉(zhuǎn)向運動的部分，由駕駛員直接或間接操作，轉(zhuǎn)向力全部或部分呢由駕駛員的肌肉來提供。轉(zhuǎn)向控制裝置包括直到轉(zhuǎn)向效果變?yōu)闄C械、液力或電力方式提供之處為止的全部零件，如轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向器。制動裝置：由于沙灘車本身的限制對于制動的要求是機動和輕便，所以基本組成制動器和傳動裝置。車輪：車輪與輪胎式汽車的行走部件，安裝在車架上，可以繞車軸轉(zhuǎn)動并沿地面滾動。輪胎及車輪將汽車發(fā)出的作用力傳給地面，同時將地面給予的反作用力傳回沙灘車。對沙地路面行駛的要求：1、長距離沙地行駛，須保證你駕駛車輛的四輪驅(qū)動系統(tǒng)可靠完善。沙地行駛，由于行駛阻力加大，按照沙化程度，要分別使用 4 輪高速驅(qū)動方式，以及 4 輪低速驅(qū)動方式，而且使用時間和持續(xù)使用強度都相對較大，這些對于你車輛的整個動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)都是不小的考驗。很多四輪驅(qū)動檔位切換裝置平時很少使用，或根本沒有使用過，或是剛剛進行的調(diào)整維修，這些車輛的應(yīng)仔細的檢查輪驅(qū)動裝置是否可靠，檔位是否正確，切換是否順暢，否則在野外出了問題那將帶來生命危險。2、動力系統(tǒng)也需要穩(wěn)定可靠。為了抵抗沙地所帶來的行駛阻力，發(fā)哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計5動機需要提供更大的傳動扭矩和功率來維持車輛在這一地形的行駛，發(fā)動機會長時間頻繁工作在扭矩峰值和功率峰值轉(zhuǎn)速附近，發(fā)動機機油壓力須保持穩(wěn)定，傳動皮帶工作可靠，冷卻液循環(huán)散熱可靠，應(yīng)絕對避免怠速水溫高、高速行駛水溫高的車輛在這樣的地形地貌上行駛。 3、傳動系統(tǒng)的傳動十字軸，傳動軸軸套，傳動系統(tǒng)各部位的油封應(yīng)潤滑良好，密封可靠，否則沙地行駛時大量的沙塵將嚴(yán)重磨損你車的各個傳動部位。比較常見的是前后傳動軸十字軸損壞，前橋半軸十字軸損壞，這些故障都足以讓車輛停滯不前。另外頻繁的高轉(zhuǎn)速使用車輛對于手排擋車離合器系統(tǒng)要求須工作可靠，切換正常。4、更加寬大的輪胎，或選用更適合于沙地行駛的 MT 輪胎，會讓你的車輛在這種地形上發(fā)揮更好的行駛性能和操控性能。1.4 本章小結(jié)本章對沙灘車的歷史演變進行概述，沙灘車最初的用途是在沙漠里或者沙灘上行駛。但是沙灘車逐漸演化，針對不同的地形逐漸分化出不同的車型從審計的難度和沙灘車的設(shè)計創(chuàng)新為切入點，說明了本設(shè)計的立題目的與意義，解釋沙灘車——沙灘車是一種配有大輪輪胎的休閑車輛，主要適合在沙丘地帶或者沙灘行駛。體現(xiàn)了美國本土沙漠運動車的造型風(fēng)格，具有抗震式車架，減震行程長、強度高，飛躍承載能力強的前懸掛系統(tǒng)，大扭矩、低油耗、高耐熱的發(fā)動機系統(tǒng)以及獨特新穎的外觀設(shè)計，沙灘車的演變是通過其他車型改裝過來的，及沙灘車的組成及要求它基本由動力裝置、轉(zhuǎn)向裝置、制動裝置、車輪組成。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計6第 2 章 沙灘車總體設(shè)計2.1 沙灘車形式的選擇一、驅(qū)動形式沙灘車的用途、總質(zhì)量和對車輛通過性能的要求等，是影響選取驅(qū)動形式的主要因素。增加驅(qū)動輪數(shù)能提高汽車的通過能力，驅(qū)動輪數(shù)越多，沙灘車的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整備質(zhì)量和制造成本也隨之增加，同時也使汽車的總體布置工作變的困難。沙灘車本身條件的限制，所以采用結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低的 4x2 驅(qū)動形式。二、布置形式布置形式是指發(fā)動機、驅(qū)動橋和車身的互相關(guān)系和布置特點而言。沙灘車的使用性能除取決于整車和各總成的有關(guān)參數(shù)以外，其布置形式對使用性能也有重要影響。乘用車的布置形式主要有發(fā)動機前置前輪驅(qū)動、發(fā)動機后置后輪驅(qū)動、發(fā)動機前置后輪驅(qū)動三種，沙灘車車身形式的局限性和整體布置的要求，所以選擇發(fā)動機后置后輪驅(qū)動的布置形式。發(fā)動機后置后輪驅(qū)動的優(yōu)點：除了動力總成的布置成一體而使結(jié)構(gòu)緊湊以外，汽車前部高度有條件下降，改善了駕駛員視野；同時排氣管不必從前部向延伸，加上可以省掉傳動軸，改善了駕駛員的出入條件；整車整備質(zhì)量小；上坡行駛時，由于驅(qū)動輪附著力增加，爬坡能力提高；當(dāng)發(fā)動機布置在軸距外時軸距短，汽車動力性能好 ① 。2.2 沙灘車主要參數(shù)的選擇汽車主要參數(shù)包括：尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)、汽車性能參數(shù)一、汽車主要尺寸的確定汽車的主要尺寸有外廓尺寸、軸距、輪距。1、外廓尺寸GBl589—89 汽車外廓尺寸限界規(guī)定汽車外廓尺寸長：貨車、越野車、整體式客車不應(yīng)超過 12m，單鉸接式客車不超過 18m，半掛汽車列車不超過 16.5m，全掛汽車列車不超過 20m；不包括后視鏡，汽車寬不超過2.5m；空載、頂窗關(guān)閉狀態(tài)下，汽車高不超過 4m；后視鏡等單側(cè)外伸量哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計7不得超出最大寬度處 250mm；頂窗、換氣裝置開啟時不得超出車高300mm。沙灘車總長是軸距 L、前懸和后懸的和。它與軸距 L 有下述關(guān)系：La＝L/C 。式中， C 為比例系數(shù)，其值在 0.52～0.66 之間。發(fā)動機前置前輪驅(qū)動汽車的 C 值為 0.62～0. 66，發(fā)動機后置后輪驅(qū)動汽車的 C 值約為0.52～0.56。沙灘車總長 La＝L/C=1800/C=2800mm沙灘車寬度尺寸一方面由乘員必需的室內(nèi)寬度和車門厚度來決定，另一方面應(yīng)保證能布置下發(fā)動機、車架、懸架、轉(zhuǎn)向系和車輪等。轎車總寬與車輛總長之間有下述近似關(guān)系：Ba＝(La/3)＋(195 ±60)mm。故取 Ba=2000mm沙灘車總高=軸間底部離地高+ 地板及下部零件高+室內(nèi)高+車頂造型高度沙灘車總高 Ha=Hm+Hp+Hb+Ht=1300mm2、軸距軸距 L 對整備質(zhì)量、汽車總長、最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動軸長度、縱向通過半徑有影響（表 2-1）。當(dāng)軸距短時，上述各指標(biāo)減小。此外，軸距還對軸荷分配有影響。軸距過短會使車廂(箱)長度不足或后懸過長；上坡或制動時軸荷轉(zhuǎn)移過大，汽車制動性和操縱穩(wěn)定性變壞；車身縱向角振動增大，對平順性不利；萬向節(jié)傳動軸的夾角增大。表 2-1 各類汽車的軸距和輪距車型 類 別 軸 距 L/m 輪 距 B/m4×2 載貨汽車603.20~4.203.90~4.801.84~3.202.50~4.00大 客 車城市大客車（單車）長途大客車（單車）4.50~5.005.00~6.501.74~2.051.74~2.051.65~2.40 1.10~1.27轎 車微 型普 通 級中 級2.12~2.54 1.15~1.50哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計82.50~2.86 1.30~1.50中 高 級2.85~3.40 1.40~1.58續(xù)表 2-1 各類汽車的軸距和輪距車型 類 別 軸 距 L/m 輪 距 B/m轎 車 高 級 3.40~3.90 1.56~1.62二、汽車質(zhì)量參數(shù)的確定1、整車整備質(zhì)量 M0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的整車質(zhì)量（表 2-2）。整車整備質(zhì)量對汽車的成本和使用經(jīng)濟性均有影響。目前，盡可能減少整車整備質(zhì)量的目的是通過減輕整備質(zhì)量增加裝載量或載客量；抵消因滿足安全標(biāo)準(zhǔn)、排氣凈化標(biāo)準(zhǔn)和噪聲標(biāo)準(zhǔn)所帶來的整備質(zhì)量的增加；節(jié)約燃料。減少整車整備質(zhì)量的措施主要有：采用強度足夠的輕質(zhì)材料，新設(shè)計的車型應(yīng)使其結(jié)構(gòu)更合理。減少整車整備質(zhì)量，是從事汽車設(shè)計工作中必須遵守的一項重要原則。表 2-2 各類車人均整備質(zhì)量值車型 微型轎 車 普通級轎 車 中級轎車 中高級轎 車 30 座以下客車 大客車人均整備質(zhì)量/t 0.15~0.16 0.18~0.24 0.21~0.29 0.29~0.34 0.096~0.16 0.065~0.13汽車總質(zhì)量 Ma汽車的總質(zhì)量是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨是的整車質(zhì)量。沙灘車的總質(zhì)量是由整備質(zhì)量、乘員和駕駛員質(zhì)量以及乘員的行李質(zhì)量三部分構(gòu)成。其中，乘員和駕駛員每人質(zhì)量按 65kg 計Ma=M0+65n+an=150×2+65×2+10×2=450kg式中，n 為包括駕駛員在內(nèi)的載客數(shù)；a 行李系數(shù)，發(fā)動機排量小于 2.5 a=10三、汽車性能參數(shù)的確定1．動力性參數(shù)(1)最高車速 隨著道路條件的改善，汽車特別是中、高級轎車的最高哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計9車速有逐漸提高的趨勢。選取 120km?h。不同車型的最高車速 的范max?圍見表 2-3。(2)加速時間 t 汽車在平直的良好路面上，從原地起步開始以最大的加速強度加速到一定車速所用去的時間稱為加速時間。對于最高車速＞100km／h 的汽車，常用加速到 100km/h 所需的時間來評價。 t 選取10s。(3)上坡能力 用汽車滿載時在良好路面上的最大坡度阻力系數(shù)來表示汽車上坡能力。因轎車、貨車、越野汽車的使用條件不同，對它們的上坡能力要求也不一樣。通常要求貨車能克服 30％坡度，越野汽車能克服60％坡度 ③ 。表 2-3 汽車動力性參數(shù)范圍(4)汽車比功率和比轉(zhuǎn)矩 比功率是汽車所裝發(fā)動機的標(biāo)定最大功率與汽車最大總質(zhì)量之比。它可以綜合反映汽車的動力性。轎車的比功率大于貨車和客車，貨車的比功率隨總質(zhì)量的增加而減小。為保證路上行駛車輛的動力性不低于一定的水平，防止某些性能差的車輛阻礙交通，應(yīng)對車輛的最小比功率做出規(guī)定。我國 GB7258—1997《機動車運行安全技術(shù)條件 》哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計10規(guī)定：農(nóng)用運輸車與運輸用拖拉機的比功率不小于 4.0kW/t，其它機動車不小于 4.8kW/t。比功率 40kw?t 比轉(zhuǎn)矩。比轉(zhuǎn)矩是汽車所裝發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩與汽車總質(zhì)量之比。它能反映汽車的牽引能力。2．燃油經(jīng)濟性參數(shù)汽車的經(jīng)濟性指標(biāo)主要由耗油量來表示，是汽車使用性能中重要的性能（表 2-4） 。尤其我國要實施燃油稅，汽車的耗油量參數(shù)就有特別的意義。耗油量參數(shù)是指汽車行駛百公里消耗的燃油量（以“ 升 ”「L」為計量單位） 。它包括等速百公里油耗和循環(huán)油耗。它包括等速百公里油耗和循環(huán)油耗① 。汽車的燃油經(jīng)濟性用汽車在水平的水泥或瀝青路面上，以經(jīng)濟車速或多工況滿載行駛百公里的燃油消耗量(L/100km)來評價。選取 4.5 L/100km耗油量的表示方法數(shù)值越小，燃油經(jīng)濟性越好。表 2-4 燃油經(jīng)濟性參數(shù)3．最小轉(zhuǎn)彎直徑轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至極限位置時，汽車前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支承平面上的軌跡圓的直徑稱為最小轉(zhuǎn)彎直徑。用來描述汽車轉(zhuǎn)向機動性，是汽車轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向安全性能的一項重要指標(biāo)。轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角、汽車軸距、輪距等對汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑均有影響 ④ 。對機動性要求高的汽車，應(yīng)取小些。Dmin 選取 4m。各類車最小轉(zhuǎn)彎半徑 見表 2-5minR表 2-5 各類車最小轉(zhuǎn)彎半徑 minR車型 級別 /i車型 級別 mR/in微 型 3.3~5.0 12 6.5~10.5微型 4.0~5.5輕型 5.0~6.5 45 18.0~24.04．通過性的幾何參數(shù)通過性幾何參數(shù)：在一定載質(zhì)量下，汽車能以足夠高的平均車速通過各種壞路及無路地帶和克服各種障礙的能力，稱為汽車的通過性。壞路及無路地帶，是指松軟土壤、沙漠、雪地、沼澤等松軟地面及坎坷不平地段；各種障礙，是指陡坡、側(cè)坡、臺階、壕溝等 ③ 。汽車通過性參數(shù)可用最小離地間隙、接近角、離去角和縱向通過半徑等通過性幾何參數(shù)來描述,主要根據(jù)汽車的類型和使用條件而定，接近角、離去角和縱向通過角的大小是體現(xiàn)汽車通過性的重要幾何參數(shù)。對于沙灘車尤為重要?？傮w設(shè)計要確定的通過性幾何參數(shù)有：最小離地間隙選取 0.15m，接近角選取 25o，離去角選取 20，縱向通過半徑選取 5m 等。各類汽車的通過性參數(shù)視車型和用途而異，其范圍見表 2-6。表 2-6 汽車通過性幾何參數(shù)5．制動性參數(shù)汽車制動性是指汽車在制動時，能在盡可能短的距離內(nèi)停車且保持方向穩(wěn)定，下長坡時能維持較低的安全車速并有在一定坡道上長期駐車的能力 ② 。目前常用制動距離 st 和平均制動減速度 j 來評價制動效能。制動距哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計12離選取 5m。其范圍見表 2-7。表 2-7 汽車制動距離統(tǒng)計范圍車型 =30km/h 是的制動距離a?/m=50km/h 是的制動距離 /ma?微 型 5.0~6.0轎車 普 通 級 5.5~6.5續(xù)表 2-7 汽車制動距離統(tǒng)計范圍車型 =30km/h 是的制動距離a?/m =50km/h 是的制動距離 /ma?中 級 5.5~6.0轎車 中高級、高級 5.2~8.0 14~19微 型 5.0~6.0輕 型 5.5~7.0 15~19中 型 6.5~8.0載貨汽車 重 型 7.5~11.02.3 沙灘車車身形式車身選擇的是承載式車身（Monocoque ）載式車身（一體式車架）在上世紀(jì) 40 年代末 50 年代初開始出現(xiàn)，所謂的一體式車架，就是車體結(jié)構(gòu)由折疊的槽化鋼梁和壓制的板金件焊接結(jié)合為一個整體剛性的車殼，鈑金件也一同承載車體結(jié)構(gòu)負荷。目前的轎車和城市 SUV 都是采用這種車身結(jié)構(gòu)，只有商用車和少數(shù)硬派越野車還在使用梯形車架。承載式車身就是整個車身為一體，懸掛直接聯(lián)在車身上。汽車沒有剛性車架，只是加強了車頭、側(cè)圍、車尾、底板等部位，發(fā)動機、前后懸架、傳動系統(tǒng)的一部分等總成部件裝配在車身上設(shè)計要求的位置，車身負載通過懸架裝置傳給車輪。承載式車身除了其固有的乘載功能外，還要直接承受各種負荷力的作用。一體式車架本來就比梯形車架在重量方面大大下降，并由于越來越厲害的能源危機和越來越嚴(yán)格的排放定，汽車的重量一直是設(shè)計師最關(guān)心的問題之一，所以一體式車架也越做越輕，而在車架重量越來越低的同時，其剛性卻在不斷提高。這一方面得益于車架結(jié)構(gòu)的設(shè)計越來越合理，另一方面也是因為高強度鋼材的應(yīng)用。同為鋼材，強度卻有高低之分，同樣是鋼材，但含碳的成分，合金的成分或者制造、熱處理的方式不一樣，其承載負荷強度就會有很大的差異。比如中強度低合金鋼（Medium-strength 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計13low-alloy steel MSLA）在熔化過程中加入了磷和錳合金成分，常被用作車體的外殼；而高強度低合金鋼（High-strength low-alloy steel HSLA）則摻入了稀有金屬鈦和鈮，強度可以達到中強度低合金鋼的兩倍，另外，加工的方式不同也會導(dǎo)致鋼材在成型過程中出現(xiàn)強度的變化，比如以高水壓壓制的鋼材在強度上就要優(yōu)于高重量壓模機壓制的鋼材 ⑨ 。鋼材，其主要成分還是鐵，強度可以增加幾倍，但密度卻是基本相同，只要體積相同，重量也基本相同，所以采用高強度的鋼料，即使更細、更薄的結(jié)構(gòu)也能達到相同的強度，這樣也可以減低一些重量。還有的方法就是使用鋁制的一體式車架，可以大大減低車架的重量。2.4 本章小結(jié)本章是沙灘車的初步設(shè)計的總體設(shè)計思路，包括：沙灘車形式的選擇、沙灘車主要參數(shù)的選擇和車身的選擇，而在沙灘車主要參數(shù)中包括尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)、汽車性能參數(shù)。在對每個參數(shù)進行初步的選定和安排。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計14第 3 章 沙灘車的整體選配3.1沙灘車車動力裝置參數(shù)的選定3.1.1發(fā)動機參數(shù)的確定發(fā)動機的主要性能指標(biāo)是指：發(fā)動機最大功率以及對應(yīng)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速；發(fā)動機的最大扭矩以及對應(yīng)的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速；這也是發(fā)動機選擇的重要依據(jù) 。②（一） 發(fā)動機最大功率以及對應(yīng)的轉(zhuǎn)速根據(jù)所需要的最高車速(km/h)，用下式估算發(fā)動機最大功率：(3-)76140360(1max3maxmax DTe vACVgfMP???1)式中： ——最大功率，axe kw——傳動系效率，對單級減速 4×2T的汽車可取為 0.9——汽車的總質(zhì)量，aMkgg——重力加速度， 2??smf—— 汽車滾動阻力系數(shù)，對乘用車 對)]50(1.[065.???arf?貨車取 0.012，礦用車取 0.025?！囋O(shè)計最高車速maxV——空氣阻力系數(shù)，乘用車取 0.31~DC0.35，貨車取 0.80~1.00，客車取 0.60~0.70。A——汽車正面投影面積，轎車 ,178.0HBA?為前輪距， 為汽車總高，單位為1B1H2m)7640360(max3axmax DTe vCVgfMP???哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計15)12076489.301236085.945(.01 3max ?????eP=30?kw最大功率轉(zhuǎn)速的范圍如下：汽油機的在 3000～7000r/min，因轎車最高值多在 4000r/min 以上，輕型貨車的值在 4000～5000r/min 之間，中型貨車更低些。柴油機的值在 1800～4000r/min 之間，轎車和輕型貨車用高速柴油機，取在 3200～4000r/min 之間，重型貨車用柴油機的值取得低① 。最高轉(zhuǎn)速取 3000～4000r/min（二） 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速（3-2）peePaT?mxmax950???13 MN?式中： ——發(fā)動機最大扭矩，axe ?——發(fā)動機扭矩適應(yīng)系數(shù)，可參考同級發(fā)動機的試驗值選取，一般取 1.1~1.3——發(fā)動機最大功率，maxePkw——發(fā)動機最大功率 對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，pNmaxePin/r要求 n p 和 tp 之間有一定差值，如果它們很接近，將導(dǎo)致直接檔的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速偏高。因此，要求在 1.4~2.0 之間選取。3.1.2 發(fā)動機型號的確定車輛性能的好壞，發(fā)動機起著決定性的作用，發(fā)動機對汽車來說就像心臟一樣重要，所以很多設(shè)計者在選擇車型的時候首先都要看使用的發(fā)動機性能如何。近些年國內(nèi)市場上的新車層出不窮，而市場上也出現(xiàn)了很多不同車型使用同一款發(fā)動機的現(xiàn)象，而沙灘車本身行駛路況的限制，和車身布置要求對發(fā)動機的選擇尤為的看重，所以，通過發(fā)動機重要參數(shù)的選哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計16擇與計算最后將的發(fā)動機確定為雅馬哈型號名稱 MZ175 MZ175R，本型號發(fā)動機滿足沙灘車的行駛要求可以應(yīng)用于本設(shè)計的需要，數(shù)據(jù)如表 3-1：表 3-1 發(fā)動機參數(shù)通用發(fā)動機 MZ125R類型 4 沖程，OHV,風(fēng)冷式汽油發(fā)動機排量 123cc最大輸出 2.9kw （4.0ps）/2.000rpm額定輸出 2.2kw （3.0ps）/1.800rpm最大轉(zhuǎn)矩 15.3N m/1.250rpm?耗油量 299g/km h (220g/ps h)?潤滑油量 0.6L燃油 汽油燃油箱容量 4.5L點火系統(tǒng) T.C.I火花塞 NGK BPR4ES凈重 16.5kg尺寸（長 寬 高）? 315 352 370（mm）?3.2沙灘車制動的選定3.2.1 制動器結(jié)構(gòu)形式的確定盤式制動器將逐步取代鼓式制動器，主要是由于盤式制動器和鼓式制動器的優(yōu)缺點決定的。盤式制動器在液力助力下制動力大且穩(wěn)定，在各種路面都有良好的制動表現(xiàn)，其制動效能遠高于鼓式制動器，而且空氣直接通過盤式制動盤，故盤式制動器的散熱性很好。但是盤式制動器結(jié)構(gòu)相對于鼓式制動器來說比較復(fù)雜，對制動鉗、管路系統(tǒng)要求也較高，而且造價高于鼓式制動器。相對于盤式制動器來說，鼓式制動器的制動效能和散熱性都要差許多，鼓式制動器的制動力穩(wěn)定性差，在不同路面上制動力變化很大，不易于掌控。而且由于散熱性不好，鼓式制動器存在熱衰退現(xiàn)象。當(dāng)然，鼓式制動哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計17器也并非一無是處，它便宜，而且符合傳統(tǒng)設(shè)計。高速行駛的轎車，由于頻繁使用制動，制動器的摩擦將會產(chǎn)生大量的熱，使制動器溫度急劇上升，這些熱如果不能很好地散出，就會大大影響制動性能，出現(xiàn)所謂的制動效能熱衰退現(xiàn)象，這可不是鬧著玩的，制動器直接關(guān)乎生命 ④ 。僅從這一點上，您就應(yīng)該理解為什么盤式制動器會逐步取代鼓式制動器了吧。目前，在中高級轎車上前后輪都已經(jīng)采用盤式制動器。盤式制動器，制動效能沒有鼓式制動器大，但其穩(wěn)定性好，高強度制動時，摩擦材料的摩擦因數(shù)誰有下降，但對制動效能的影響小 ⑧ 。同時盤式制動器和鼓式制動器相比，反映時間短且不會因為熱膨脹而增加增加制動間隙，所以，本設(shè)計采用盤式制動器。3.2.2 盤式制動器主要參數(shù)的選定制動盤直徑 D 應(yīng)盡量取大些，這樣，制動盤的有效半徑增大，可以減小制動鉗的夾緊力，降低襯塊的單位壓力和工作溫度 ⑤ 。通常D=0.70～0.79D r，本車總質(zhì)量不大于 2 噸，取上限，即（3-74.309.??r1）=260mmD制動盤厚度 h 制動盤厚度對制動盤的質(zhì)量和溫升有影響。為使質(zhì)量小些，厚度不宜太大，為了減少溫升，厚度又不宜過小。因此，參考同類型車，取為 20mm,通風(fēng)式，增大散熱 。⑤摩擦襯塊外半徑 R2 和內(nèi)半徑 R1 參考同類車型，選取摩擦襯塊的內(nèi)外半徑分別為： mm ， mm10?R1502?平均半徑為:(3-2)21Rm?有效半徑為:哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計18(3-)(32213RfNTRe???3))2]()(1[34121?0505???=126.66令mR?21(3-4)則有(3-meRR])1([342???5) 選取半徑滿足式 ＞eRm＞0.656.0152?R滿足要求即 m 值小于 0.65。摩擦襯塊工作面積 A在確定盤式制動器制動襯塊的工作面積時，根據(jù)制動襯快單位面積占有的汽車質(zhì)量，推薦在 1.6～3.5kg/cm 2。 ,⑤ A =120cm2。3.2.3 制動器型號的確定通過參數(shù)選擇制動器型號為產(chǎn)品型號：TYO3T--豪邁 125 數(shù)據(jù)如下：哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計19制動缸安裝位置：左側(cè)油缸直徑(mm):Ф30 油泵直徑(mm):Ф12.7 油杯式樣:整體式 聯(lián)板安裝孔距(mm):103 油管長度(mm):945 制動力(N):3000 制動盤 厚度(mm):20 外徑(mm):Ф260 安裝孔徑(mm):3-Ф10.5 裝配孔距(mm):Ф60 底、面平行高度(mm):3.75制動有效半徑(mm):1263.3 沙灘車轉(zhuǎn)向系的選定3.3.1轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)選定轉(zhuǎn)向系是用來保持或者改變汽車行駛方向的機構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行駛時，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。機械轉(zhuǎn)向系依靠駕駛員的手力轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，經(jīng)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。有些汽車還裝有防傷機構(gòu)和轉(zhuǎn)向減振器。采用動力轉(zhuǎn)向的汽車還裝有動力系統(tǒng)，并借助此系統(tǒng)來減輕駕駛員的手力。正確設(shè)計轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)，可以使第一項要求得到保證。轉(zhuǎn)向系中設(shè)置有轉(zhuǎn)向減振器時，能夠防止轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生自振，同時又能使傳到轉(zhuǎn)向盤上的反沖力明顯降低。為了使汽車具有良好的機動性能，必須使轉(zhuǎn)向輪有盡可能大的轉(zhuǎn)角，并要達到按前外輪車輪軌跡計算，其最小轉(zhuǎn)彎半徑能達到汽車軸距的 2～2.5 倍 ⑧ 。通常用轉(zhuǎn)向時駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力大小和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)多少兩項指標(biāo)來評價操縱輕便性。沒有裝置動力轉(zhuǎn)向的轎車，在行駛中轉(zhuǎn)向，此力應(yīng)為 50～100N；有動力轉(zhuǎn)向時，此力在20～50N ⑦ 。當(dāng)貨車從直線行駛狀態(tài)，以 10km/h 速度在柏油或水泥的水平路段上轉(zhuǎn)入沿半徑為 12m 的圓周行駛，且路面干燥，若轉(zhuǎn)向系內(nèi)沒有裝動力轉(zhuǎn)向器，上述切向力不得超過 250N；有動力轉(zhuǎn)向器時，不得超過120N。轎車轉(zhuǎn)向盤從中間位置轉(zhuǎn)到每一端的圈數(shù)不得超過 2.0 圈，貨車則要求不超過 3.0 圈 ⑥ 。近年來，電動、電控動力轉(zhuǎn)向器已得到較快發(fā)展，不久的將來可以轉(zhuǎn)入商品裝車使用。電控動力轉(zhuǎn)向可以實現(xiàn)在各種行駛條件下轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的力都輕便。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計201、 轉(zhuǎn)向系的效率轉(zhuǎn)向系的效率 由轉(zhuǎn)向器的效率 和轉(zhuǎn)向操縱及傳動機構(gòu)的效率 決0??'?定，即（3-'0??1）轉(zhuǎn)向器的效率 又有正效率 和 之分。轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出的功率（????）與轉(zhuǎn)向軸輸入功率 之比，稱為轉(zhuǎn)向器的正效率：21P?1P（3-12??2）轉(zhuǎn)向系的剛度轉(zhuǎn)向系的各零、部件尤其是一些桿件均具有一定的彈性，這就使得轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角 要小，這樣就會有不足轉(zhuǎn)向的趨勢。轉(zhuǎn)向系剛度 對輪s? sC胎的側(cè)偏剛度影響也很大。如果令 為不考慮轉(zhuǎn)向系剛度時的輪胎側(cè)偏?C剛度，而 為考慮轉(zhuǎn)向系剛度時的輪胎側(cè)偏剛度（稱為等價剛度） ，則有'C以下關(guān)系 ⑦ ：（3-bCs????1'3）式中 ——整個轉(zhuǎn)向系的剛度；sC——拖后距（后傾拖距與輪胎拖距之和） ；b由上式可見：當(dāng) 值很大時， ≈ ，即前輪的側(cè)偏剛度近似為s'?，且 ＜ 。后者表明：轉(zhuǎn)向系剛度不足'?'?轉(zhuǎn)向盤從一個極端位置轉(zhuǎn)到另一個極端位置時所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)。它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動比有關(guān)，并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性。轎車轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)較少，一般約在3.6 圈以內(nèi)；貨車一般不宜超過 6 圈 ⑨ 。3.3.2 轉(zhuǎn)向系型號的確定 根據(jù)主要參數(shù)選定的轉(zhuǎn)向系型號為表 3-2:哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計21表 3-2 選定轉(zhuǎn)向系型號參數(shù)產(chǎn)品型號 前橋負荷 傳動比 搖擺擺角 總?cè)?shù) 輸入扭矩 輸入力矩dl-dp5 0.5-0.6T 23.27 45 5.82 3-4 15003.4 本章小結(jié)本章是對沙灘車個主要部件的選配，選配思路是通過對每個部件的基本參數(shù)計算后得出對沙灘車最為理想的數(shù)據(jù)，在根據(jù)市場已存在的零部件進行選配最終選配發(fā)動機確定為雅馬哈型號名稱 MZ175 MZ175R，制動器型號為產(chǎn)品型號 TYO3T--豪邁 125，轉(zhuǎn)向系產(chǎn)品型號 dl-dp5。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計22第 4 章 輪胎的選擇4.1 輪胎基本參數(shù)的確定輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計的第一步是確定所設(shè)計的輪胎的規(guī)格，在根據(jù)其用途確定其荷載能力。11.00R20-16PR 這種規(guī)格輪胎在國際中和 TRA 及 ETRTO 中均有 16 層級的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。其參數(shù)的選取參照國際標(biāo)選取。輪胎外輪廓設(shè)計依據(jù)“薄膜-網(wǎng)絡(luò)”理論及“自然平衡輪廓曲線”來設(shè)計，而負荷能力則根據(jù)同規(guī)格 TRA 的要求來進行設(shè)計。下面給出國際（GB3487-89）中 5平底寬輪輞的參數(shù)圖和標(biāo)準(zhǔn)中 11.00R20 型號輪胎輪廓的基本參數(shù) ⑩ 。4.2 輪胎負荷能力的計算11.00R20--16PR 為非制載重子午線輪胎，根據(jù)美國 TRA 工程手冊載重汽車輪胎篇中推薦的計算公式，單胎計算公式為：Q=K×0.425×(P-15)0.585×B0.6251.39×（dr+B0.625） （4-1）當(dāng)用公制計算時需乘以公制換算系數(shù) 0.231，此時Q=K×0.231×0.425×(P-15)0.585×B0.6251.39×（dr+B0.625）式中：Q——負荷， kg；K——負荷系數(shù)。 依據(jù) TRA-2006:K=1.30P——充氣壓，kgf/cm2 依據(jù) TRA-2006:11.00R20—16PR 的單胎最大充氣壓力為：810（kpa）=8.1kgf/cm2哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計23Dr——輪輞直徑，cm 11.00R20——16PR 規(guī)格輪胎的Dr=20×2.54=50.8cmB0.625——在 62.5%輪輞上的斷面寬度，cmB0.625=B′×180′-sin-1（CR/B′）/141.3式中：CR——設(shè)計輪輞寬度 cm：可知 C=20.3cmB′——設(shè)計輪輞上的輪胎斷面寬度（充氣斷面寬）cm依據(jù) GB9744-88:B=29.3cm則：B0.625=29.3×180′-sin-1（20.3/29.3）/141.3 （4-2）=28.23cm即負荷能力：Q=K×0.231×0.425×（P-15）0.585×B0.6251.39×（dr+B0.625） （4-3）=1.30×0.231×0.425×(8.1-15×0.07032)0.058×28.231.39×50.8+28.23）=3282.78kg單胎負荷：3282.78kg 大于 GB 標(biāo)準(zhǔn) 3270kg，滿足要求雙胎負荷：為單胎負荷的 91%（單胎負荷為 2180kg 以上）即：3282.78×0.91=2987.33kg表 4-2 各標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)參數(shù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計244.3輪胎外輪廓斷面形狀設(shè)計4.3.1外直徑 D與斷面寬 B的確定由于子午線輪胎冠部有周向不易伸張的帶束曾箍緊著胎體的特點，所以充氣厚輪胎的外直徑膨脹率要比斜交胎小得多。一般充氣后外直徑變化甚小，大致增加 1-2mm，有時不膨大還略減小。因此模型斷面輪廓外直徑的取值可與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的新臺外直徑相等或稍微小一點 ⑩ 。則： D′=1085mm D′/D=1 D=1085mmB′=293mm B′/B=1.01 B=290.1=290mm4.3.2 胎圈著合直徑 d的確定為滿足輪胎與輪輞緊密的著合及拆裝方便的需要 GB 中 8.00in 輪輞的標(biāo)定直徑為 20in（508mm），取輪胎著合直徑為：d=508mm4.3.3 斷面高 H與斷面水平軸 H1和 H2的確定由公式：H=（D-d）/2=1085-508/2=288.5mm子午線輪胎斷面最寬點半徑的位置要比斜交輪胎的高，希望能使輪胎的變形落在水平軸以上，帶束層點以下的上胎側(cè)高（H2）區(qū)域之內(nèi)，并減小下胎側(cè)高（H1）區(qū)域的應(yīng)力和胎圈的應(yīng)力，由于子午線輪胎胎體簾線呈向排列，其鋼絲圈承受力要比斜交胎的大，容易造成子口破裂，故斷面最寬點半徑要取得高一些來減輕所承受的力，一般取 H1/H21，載重子午線輪胎最高取值可達 1.4⑩ 。本規(guī)格根據(jù) 2005 年各公司輪胎的測量值取H1/H2=1.1。則：H2=H/2.1=288.5/2.1=137.38=137.5mmH1=H-H2=288.5-137.5=151mm4.3.4斷面最寬點半徑 rm的確定輪胎斷面最寬點位輪胎變形量最大的點，其值的大小直接影響輪胎的使用。其計算公式為：Rm=R-H2=542.5-151=391.5mm （4-4）式中：R—輪胎外半徑=D/2=542.5mm4.3.5胎圈著合寬度 C的確定近 20 年來子午線輪胎朝著扁平化方向發(fā)展，扁平比由 80 系列逐步降哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計25低到 20 系列，斷面子午線胎的斷面高很矮，導(dǎo)致胎側(cè)剛性的增大，為了提高胎側(cè)的柔軟性，將子口寬度 C 設(shè)計超過輪輞寬度 CR。當(dāng)安裝在比子口寬度窄的輪輞上，充氣后使胎側(cè)彎曲并易變形，從而降低了過高的剛性，回復(fù)其胎側(cè)應(yīng)有的彈性，因此改善了，輪胎的乘坐舒適性，子口寬度 C 的選取可參考輪輞寬度與斷面的比值和子口的寬度與輪輞寬度之間的差值來確定，但其差值一般不宜太大，約 0.5in(12.7mm)不超過 1.0in（25.4）。標(biāo)準(zhǔn)輪輞寬度為 8.0in，本設(shè)計值取 8.5in（215.9mm），取真是為C=216mm。4.3.6 行駛面寬度 b與弧度高 h和 h‘的確定子午線輪胎行駛面弧度的選取，主要與輪胎扁平比和帶花束層剛性有關(guān)。行駛面弧度半徑 R1的確定是直接與行駛面寬度（b）和行駛面弧度高（h）有關(guān)。為確定ｂ和ｈ兩個參數(shù)應(yīng)考慮帶束層寬度（Ｂｗ）與行駛面寬度、行駛面弧度高和斷面高、行駛面寬度和斷面寬度之比值及胎體簾線類型等方面的影響因素。行駛面弧度高（ｈ）與斷面高（Ｈ）之比值，為保證輪胎與路面在行駛面寬度范圍內(nèi)有最大的接地面積，一般ｈ/Ｈ取 0.03-0.05 為宜，行駛面寬（b）與斷面寬（B）之比值，對 70.80 系列及其以上規(guī)格輪胎的 b/B一般取 0.7-0.85 為宜。根據(jù) 2005 佳通對各輪胎廠的測量值選?。篵/B=0.73 B=290mm 則 b=290×0.73=211.7=212mm h/H=0.035 H=288.5mm 則 h-288.5×0.035=10.1=10.0mm h‘=0.6h=0.6×10.0=6.0mm（根據(jù)作圖當(dāng) h′=0.6h 時，Ru 和 Ru′的切點位置較合適）4.3.7外輪廓弧度的計算（1）胎冠弧 Ru 及 Ru′的確定11.00R20 規(guī)格輪胎行駛面 b 較寬，用一般弧則行駛面太尖，接地面積小，耐磨性差，而且會使帶束層彎曲，所以適合用兩個弧度半徑 Ru 和 RuRu=b2/8h′+h′/2=212 2/8×10－0.6+10×0.6/2=939.33mm（4-5）Ru′一般為 25-40%Ru 根據(jù)確定：Ru′=0.30×Ru=0.30×939.33=281.80mm（2）胎側(cè)上弧半徑 R1的確定哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計26R1=（H 2-h） 2+1/4（B-b） 2- L2/B-b （4-6）L——胎肩切線長度 H2/2=137.5/2=6875mm即：R 1=（137.5-10） 2-68.752/290-212=167.32mm上胎側(cè)與胎面連接用半徑為 150mm 的反弧連接，這樣可以減少胎肩厚度。（3）胎側(cè)下弧半徑 R2的確定R2=1/4×(B-C-2a)2+(H1-HC)） 2/B-C-2a式中：ａ――下胎側(cè)弧度曲線與輪緣曲線交點至輪緣曲線起點間的距離，一般ａ等于輪輞緣寬度的 2/3――3/4，由相關(guān)設(shè)計區(qū)ａ＝0.7×23.5＝16.45mm 字體Hc――輪輞輪緣高度（ａ點對應(yīng)的高度），由測量得 Hc＝39.0mm 即：R２ ＝1/4(290-216-2×1645) 2+(151-39)2/290-216-2×1645 =345.47mm4.4 本章小結(jié)本章節(jié)對沙灘車主要組成部分車輪組進行設(shè)計選定，輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計的第一步是確定所設(shè)計的輪胎的規(guī)格，在根據(jù)其用途確定其荷載能力。11.00R20-16PR 這種規(guī)格輪胎在國際中和 TRA 及 ETRTO 中均有 16 層級的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。其參數(shù)的選取參照國際標(biāo)選取。輪胎外輪廓設(shè)計依據(jù)“薄膜-網(wǎng)絡(luò)”理論及“自然平衡輪廓曲線”來設(shè)計，而負荷能力則根據(jù)同規(guī)格 TRA的要求來進行設(shè)計。