課程設(shè)計(jì)載貨汽車汽車動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì)

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1、青島理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 題目：載貨汽車汽車動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì) 姓名：張## 學(xué)號(hào)：111222233333 同組者：袁## 魏## 王# 劉## 專業(yè)名稱：交通運(yùn)輸 指導(dǎo)教師：郭@@ 日期：2011.12.7-2012.1.1 目 錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書3 第1章 整車主要目標(biāo)參數(shù)的初步確定4 1.1、發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇4 1.1.1、發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率及轉(zhuǎn)速的確定4 1.1.2、發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速的確定5 1.2、輪胎的選擇5 1.3、傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比的確定6 1.4、傳

2、動(dòng)系最大傳動(dòng)比的確定7 第2章 傳動(dòng)系各總成的選型8 2.1、發(fā)動(dòng)機(jī)的選型8 2.2、離合器的初步選型10 2.3、變速器的選型11 2.4、傳動(dòng)軸的選型12 2.5、驅(qū)動(dòng)橋的選型12 2.5.1、驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式和布置形式的選擇12 2.5.2、主減速器結(jié)構(gòu)形式選擇13 2.5.3、驅(qū)動(dòng)橋的選型13 第3章 整車性能計(jì)算14 3.1、配置濰柴WD615.50發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的整車性能計(jì)算14 3.1.1、汽車動(dòng)力性能計(jì)算14 3.1.2、汽車經(jīng)濟(jì)性能計(jì)算18 第4 章 發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系部件的確定19 設(shè)計(jì)總結(jié)20 致謝20 參考文獻(xiàn)21 附錄21 設(shè)計(jì)任務(wù)書

3、 載貨汽車汽車動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì) 1、整車性能參數(shù) 設(shè)計(jì)一輛用于長途運(yùn)輸固體材料或者集裝箱、載重質(zhì)量為20t的重型載貨汽車。 整車尺寸（長*寬*高） 11976mm*2065mm*3390mm 軸數(shù)4 軸距 （5750+1350）mm 額定載質(zhì)量 20000kg 整備質(zhì)量 12000kg 公路行駛最高車速 90km/h 最大爬坡度

4、 ≥30% 2、具體設(shè)計(jì)任務(wù) 1) 查閱相關(guān)資料，根據(jù)設(shè)計(jì)題目中的具體特點(diǎn)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋以及車輪的選型。 2) 根據(jù)所選總成進(jìn)行汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的估算，實(shí)現(xiàn)整車的優(yōu)化配置。 3) 繪制設(shè)計(jì)車輛的總體布置圖。 4) 完成至少1萬字的設(shè)計(jì)說明書。 第1章 整車主要目標(biāo)參數(shù)的初步確定 1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 1.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率及轉(zhuǎn)速的確定 汽車的動(dòng)力性能在很大程度上取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率。參考該題目中的參數(shù)，按要求設(shè)計(jì)的載貨汽車最高車速是ua=90km/h，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率應(yīng)該大于或等

5、于以該車速行駛時(shí)，滾動(dòng)阻力功率與空氣阻力功率之和，即 （1-1） 式中，Pemax是發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率（KW）；ηT是傳動(dòng)系效率（包括變速器、輔助變速器傳動(dòng)軸萬向節(jié)、主減速器的傳動(dòng)效率），ηT=95%*95%*98%*96%=84.9%，傳動(dòng)系各部件的傳動(dòng)效率參考《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表1-1得；Ma是汽車總質(zhì)量，Ma=32000kg；g是重力加速度，g=9.8m/s2；f是滾動(dòng)阻力系數(shù)，由試驗(yàn)測得，在車速不大于100km/h的情況下可認(rèn)為是常數(shù)。取f=0.008，參考《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表1-2得；CD是空氣阻力系數(shù)，一般中重型貨車可取0.8～1.0，這里取C

6、D=0.9；A是迎風(fēng)面積（㎡），取前輪距B1*總高H，A=2.0653.390㎡。 故 也可以利用比功率的統(tǒng)計(jì)值來確定發(fā)動(dòng)機(jī)的功率值。 如選取功率為163.49KW的發(fā)動(dòng)機(jī)，則比功率為 參考日本五十鈴、德國奔馳、瑞典斯坦的維亞等國外同類型汽車，其比功率都在6KW/t以上，則整備質(zhì)量32t的汽車，其發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)具有的功率Pe=6*32=192kw 再考慮該載貨汽車要求具有相對(duì)高的車速，因此初步選擇汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為200kw。 1.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及其轉(zhuǎn)速的確定 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和其相應(yīng)轉(zhuǎn)速確定后，可通過下式確定發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。

7、 （1-2） 式中，Temax是發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（Nm）；α是轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)，標(biāo)志著當(dāng)行駛阻力增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線自動(dòng)增加轉(zhuǎn)矩的能力，，Tp是最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩（Nm），α可參考同類發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值選取，初取α=1.05；Pemax是發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（KW）;np是最大功率是的轉(zhuǎn)速（r/min）。 所以 一般用發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)性系數(shù),表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速適應(yīng)行駛工況的程度，Φ越大，說明發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速適應(yīng)性越好。采用Φ值大得發(fā)動(dòng)機(jī)可以減少換擋次數(shù)，減輕司機(jī)疲勞、減少傳動(dòng)系的磨損和降低油耗。通常，汽油機(jī)取1.2～1.4，柴油機(jī)取1.2～2.6，以保證汽車具有相當(dāng)?shù)淖畹头€(wěn)定車速。初取

8、nT=1600r/min，則，。 1.2 輪胎的選擇 輪胎的尺寸和型號(hào)是進(jìn)行汽車性能計(jì)算和繪制總布置圖的重要原始數(shù)據(jù)，因此，在總體設(shè)計(jì)開始階段就應(yīng)選定。選擇的依據(jù)是車型、使用條件、輪胎的額定負(fù)荷以及汽車的行駛速度。為了提高汽車的動(dòng)力因數(shù)、降低汽車質(zhì)心的高度、減小非簧載質(zhì)量，對(duì)公路用車，在其輪胎負(fù)荷系數(shù)以及汽車離地間隙允許的范圍內(nèi)，應(yīng)盡量選取尺寸較小的輪胎。同時(shí)還應(yīng)考慮與動(dòng)力—傳動(dòng)系參數(shù)的匹配和對(duì)整車尺寸參數(shù)（例如汽車的最小離地間隙、總高等）的影響。參考《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表1-3給出的部分國產(chǎn)汽車輪胎的規(guī)格、尺寸及使用條件。通過查閱貨車輪胎標(biāo)準(zhǔn)GB2977-2008《載重汽車輪胎

9、規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷》和參考同類車型所選輪胎規(guī)格，各軸輪胎規(guī)格選擇如下： 前軸輪胎規(guī)格為11.00R20,輪胎數(shù)量為2；中間軸輪胎規(guī)格為11.00R20，輪胎數(shù)量為2；后輪并裝雙軸雙胎，型號(hào)為11.00R20,輪胎數(shù)量為8。所選輪胎的單胎最大負(fù)荷28700N，氣壓0.74MPa，加深花紋，外直徑1090mm。 1.3傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比的確定 普通載貨汽車最高檔通常選用直接擋，若無分動(dòng)器或者輪邊減速器，則傳動(dòng)系的最小傳動(dòng)比等于主減速器的主減速比 。主減速比是主減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)就確定。 載重貨車為了得到足夠的功率儲(chǔ)備而使最高的車速有所下降，可按下式選擇

10、 （1-3） 式中，是驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑（m），所選輪胎規(guī)格為11.00R20的子午線輪胎，其自由直徑d=1090mm，因計(jì)算常數(shù)F=3.05(子午線輪胎F=3.05),故滾動(dòng)半徑；np是發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速，np=2200r/min;uamax是最高車速，uamax=90km/h；igh是變速器最高檔傳動(dòng)比，igh=1.0。 所以，初取i0=5.0。 根據(jù)所選定的主減速比的值，就可基本上確定主減速器的減速形式（單級(jí)、雙級(jí)以及是否需要輪邊減速器），并使之與汽車總布置所要求的離地間隙相適應(yīng)。 汽車驅(qū)動(dòng)橋離地間隙要求參考《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表

11、1-4所示。其中，重型載貨汽車的離地間隙要求在230～345mm之間。 1.4 傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比的確定 傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比為變速器的Ι擋傳動(dòng)比igΙ與主減速比的乘積。 igΙ應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著條件、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑等綜合確定。 汽車爬坡度時(shí)車速不高，空氣阻力可以忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有 （1-4） 則由最大爬坡度要求的變速器Ι檔傳動(dòng)比為 （1-5） 式中，αmax是道路最大坡度角，設(shè)計(jì)要求最大爬坡度為30%，即坡度角；Ψ

12、max是道路最大阻力系數(shù)。 前面已將計(jì)算得rr=0.5291m；發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax=911.5N.m；主減速比i0=5.0；傳動(dòng)系傳動(dòng)效率ηT=0.849。所以 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面附著條件 （1-6） 求得變速器的Ι檔傳動(dòng)比為 （1-7） 式中，是道路的附著系數(shù)，在良好的路面上取=0.8；是汽車滿載靜止于水平路面時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋承受的載荷（N），初步設(shè)計(jì)采用雙聯(lián)車橋驅(qū)動(dòng)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)橋承受的質(zhì)量為13t，則 綜上所述，初步選取變速器Ι擋傳動(dòng)比igΙ=12.96。 第2章

13、 傳動(dòng)系各總成的選型 2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選型 根據(jù)所需發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速，初步選擇濰柴動(dòng)力股份有限公司的型號(hào)為WD615.56的發(fā)動(dòng)機(jī)，它的主要技術(shù)參數(shù)如下表2-1所示。 表2-1 濰柴WD615.56發(fā)動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 單位 WD615.56 缸徑/行程 mm 126/130 排量 L 9.726 額定工況功率/轉(zhuǎn)速 Kw/(r/min) 193/2200 最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速 Nm/(r/min) 1100/1500 最低燃油消耗率 g/(kwh) ≤198 質(zhì)量 ㎏ 875 滿足排放要求 歐Ⅱ 外

14、形尺寸（長寬高） mm 15865821025 濰柴WD615.56發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線如下圖2-1所示。 由圖可知，濰柴WD615.56的轉(zhuǎn)速范圍為1000～2200r/min。 從上述發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線可得其轉(zhuǎn)矩特性、比油耗特性，并且用最小二乘法擬合成五次多項(xiàng)式，結(jié)果如表2-2所列。 表2-2 由濰柴WD615.56發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線算得的轉(zhuǎn)矩、比油耗特性 轉(zhuǎn)速 Ne/(r/min) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700

15、 1800 1900 2000 2100 2200 比油耗 Ge/(g/kw.h) 206 204 202 200 199 198 197 198 199 201 203 204 207 轉(zhuǎn)矩 Te/(N.m) 928 972 1005 1043 1081 1100 1080 1052 1019 995 976 957 938 比油耗特性擬合多項(xiàng)式 轉(zhuǎn)矩特性擬合 多項(xiàng)式 2.2 離合器的初步選型 后備系數(shù)β為離合器的后備系數(shù)，定義為離合器所能傳遞的最大靜摩擦力矩與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩之

16、比，必須大于1。β是離合器設(shè)計(jì)時(shí)用到的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇β時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 1)摩擦片在使用中磨損后，離合器還應(yīng)能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； 　　2)防止離合器滑磨時(shí)間過長； 　　3)防止傳動(dòng)系過載以及操縱輕便等。 顯然，為可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過大，β不宜選取太??；為使離合器尺寸不致過大，減少傳動(dòng)系過載，保證操縱輕便，β又不宜選取太大；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較大、使用條件較好時(shí)，β可選取小些；當(dāng)使用條件惡劣，需要拖帶掛車時(shí)，為提高起步能力、減少離合器滑磨，β應(yīng)選取大些；貨車總質(zhì)量越大，β也應(yīng)選得越大；采用柴油機(jī)時(shí)，由

17、于工作比較粗暴，轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn)，選取的β值應(yīng)比汽油機(jī)大些；發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)越小，β可選取小些；膜片彈簧離合器由于摩擦片磨損后壓力保持較穩(wěn)定，選取的β值可比螺旋彈簧離合器小些；雙片離合器的β值應(yīng)大于單片離合器。各類汽車離合器β的取值范圍見表2-3。 表2-3 離合器后備系數(shù)β的取值范圍 車型 后備系數(shù)β 乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車 1.20～1.75 最大總質(zhì)量為6～14t的商用車 1.50～2.25 掛車 1.80～4.00 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及上述要求，初步選擇東風(fēng)傳動(dòng)軸有限公司生產(chǎn)，轉(zhuǎn)矩容量為2700Nm的DSP430拉式膜片彈簧離合器。該離合器

18、與濰柴WD615.56匹配時(shí)，其后備系數(shù)為2.45。 2.3 變速器的選擇 由于重型汽車的裝載質(zhì)量大，使用條件復(fù)雜，同時(shí)，重型貨車滿載與空載的質(zhì)量變化極大，欲保證重型汽車具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和加速性，需要采用多檔變速器。因?yàn)椋瑱n位越多，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮最大功率附近高功率的機(jī)會(huì)就越大，可以提高汽車的加速與爬坡能力；同時(shí)也能增加發(fā)動(dòng)機(jī)在地燃油消耗率的轉(zhuǎn)速范圍工作的機(jī)會(huì)，可以提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。目前，組合式機(jī)械變速器已經(jīng)成為重型汽車的主要形式，即以一到兩種4～6擋變速器為主體，通過更換系列齒輪副和配置不同的副變速器，得到一組不同的擋數(shù)、不同傳動(dòng)比范圍的變速器系列。 根據(jù)

19、發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和變速器的I擋傳動(dòng)比，初步選擇中國第一汽車集團(tuán)公司生產(chǎn)的10擋組合式機(jī)械變速器，變速器型號(hào)：CATS10-130，額定輸入轉(zhuǎn)矩為1274Nm，該變速器最高檔采用直接擋，傳動(dòng)比范圍為1～12.961。變速器各擋速比見表2-4。 表2-4 所選變速器各擋速比 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ Ⅹ 倒Ⅰ 倒Ⅱ 12.961 9.693 7.370 5.540 3.846 3.370 2.520 1.196 1.440 1.000 12.938 11.301 2.4 傳動(dòng)軸的選型 該車前后軸距

20、較大， 為了提高傳動(dòng)軸的的臨界轉(zhuǎn)速，避免共振以及考慮整車總布置上的需要，常將傳動(dòng)軸分段。當(dāng)傳動(dòng)軸分段時(shí)，需要加設(shè)安裝在車架橫梁上的彈性中間支撐，以補(bǔ)償傳動(dòng)軸軸向和角度方向的安裝誤差，以及車輛行駛過程中由于彈性支承的發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)和車架等變形所引起的位移。彈性元件能吸收傳動(dòng)軸的震動(dòng)，降低噪聲。這種彈性中間支撐不能傳遞軸向力，它只要承受傳動(dòng)軸因動(dòng)不平衡，偏心等因素引起的徑向力，以及萬向節(jié)上的附加彎矩所引起的徑向力。 一般驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)軸均采用一對(duì)十字軸萬向節(jié)。十字萬向節(jié)兩軸的夾角不宜過大，當(dāng)α由增至?xí)r，滾針軸承壽命將下降至原壽命的1/4。十字軸萬向節(jié)夾角的允許范圍參照《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表1-8

21、。 初步選取重慶重型汽車集團(tuán)傳動(dòng)軸有限責(zé)任公司生產(chǎn)的重型汽車傳動(dòng)軸總成，編號(hào)為006，工作轉(zhuǎn)矩為15000Nm。 2.5 驅(qū)動(dòng)橋的選型 驅(qū)動(dòng)橋處于傳動(dòng)系的末端，其基本公用是增大由傳動(dòng)軸傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，并使左、右驅(qū)動(dòng)輪具有差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車價(jià)之間的垂向力、縱向力和橫向力。 2.5.1 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式和布置形式的選擇 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸架形式有關(guān)。絕大多數(shù)載貨汽車的驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸架，相應(yīng)的采用非斷開式車橋。 現(xiàn)代多橋驅(qū)動(dòng)汽車都采用貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置。 在貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置中，各橋的傳動(dòng)布置在同一個(gè)縱向垂直平面

22、內(nèi)，且相鄰的兩橋的傳動(dòng)軸是串聯(lián)的布置。其優(yōu)點(diǎn)是不僅減少了傳動(dòng)軸的數(shù)量，而且提高了各種驅(qū)動(dòng)橋零件的互通性，并且簡化了結(jié)構(gòu)，減少了體積和質(zhì)量，成本較低。 2.5.2 主減速器結(jié)構(gòu)形式選擇 主減速器形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，主要取決與動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比的大小以及驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及減速形式等。 雙級(jí)主減速器有兩集齒輪減速組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大，制造成本也顯著增加，僅用于主減速比較大（）且采用單級(jí)減速器不能滿足既定的主減速比和離地間隙要求的重型汽車上。 單級(jí)貫通式主減速器用于多橋驅(qū)動(dòng)汽車的貫通橋上，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，主減速器的質(zhì)量較小，尺寸

23、緊湊，并可使中、后橋的大部分零件，尤其是使橋殼、半軸等主要零件具有互換性。 綜上所述，由于所設(shè)計(jì)的載貨汽車的軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式為，以及單級(jí)減速雙聯(lián)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)，又能滿足使用要求。所以，選用單級(jí)減速雙聯(lián)主減速器。 2.5.3 驅(qū)動(dòng)橋的選型 根據(jù)計(jì)算的主減速比，初步選擇重慶紅巖汽車車橋廠的單級(jí)減速雙聯(lián)驅(qū)動(dòng)橋，產(chǎn)品型號(hào)：20048302。中、后橋均采用鑄鋼橋殼，中、后驅(qū)動(dòng)橋承載能力均為13t，最大輸入轉(zhuǎn)矩為40000Nm，大于最大的輸入轉(zhuǎn)矩127412.961Nm=16512.31Nm，主減速器傳動(dòng)比=4.875和5.833兩種。因車速要求較高，就選=4.875計(jì)算，如果汽車阻力

24、功率曲線與發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線不能交在其最大功率點(diǎn)上，再進(jìn)行調(diào)整。 第3章 整車性能計(jì)算 3.1 配置濰柴WD615.56發(fā)動(dòng)機(jī)的整車性能計(jì)算 3.1.1 汽車動(dòng)力性能計(jì)算 （1） 汽車驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力 汽車行駛過程中必須克服滾動(dòng)阻力Ff和空氣阻力Fw的作用，加速時(shí)會(huì)受到加速阻力Fj的作用，上坡時(shí)會(huì)受到重力沿坡道的分力——坡度阻力Fi的作用。汽車行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的平衡方程式為 （3-1） 發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速n下發(fā)出的轉(zhuǎn)矩Te，經(jīng)汽車傳動(dòng)系傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力Ft按下式計(jì)算 （3-

25、2） 式中，Te是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（Nm）；ig是變速器速比；i0是主減速器速比，io=4.875；ηT是傳動(dòng)系效率，ηT=0.849；rr是車輪的滾動(dòng)半徑（m），rr=0.5249m。 在驅(qū)動(dòng)輪不打滑的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n（r/min）所對(duì)應(yīng)的汽車車速ua（Km/h）為 （3-3） 滾動(dòng)阻力Ff為 （3-4） 式中，g是重力加速度，g=9.8m/s2;α是坡道的坡度角（）；f是滾動(dòng)阻力系數(shù)，同式（1-1）說明。 空氣阻力Fw為 （3-5） 式中

26、，CD是空氣阻力系數(shù)，CD=0.9；A是迎風(fēng)面積，即汽車行駛方向的投影面積，A=2.0653.390㎡；ρ是空氣密度，一般取ρ=1.2258Ns2m-4；ua是汽車行駛速度（m/s）,若ua以km/h計(jì)，則。 坡度阻力Fi為 （3-6） 式中，i是道路坡度，計(jì)算時(shí)i取值從0%到40%。坡度阻力隨坡度角α的增加而增大，且與變速器檔位和車速無關(guān)。 將各擋驅(qū)動(dòng)力Ft隨車速ua的變化關(guān)系和不同坡度i時(shí)的隨ua的變化關(guān)系畫在同一張紙上，則形成汽車的行駛性能曲線。由汽車的行駛性能曲線可知該車的最高車度、最大爬坡度、檔位的使用情況及各檔位某車速的爬坡能力。

27、 選用濰柴WD615.56發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，汽車的行駛性能曲線如圖3-1所示。 從圖3-1可以看出，最高車速應(yīng)在90km/h，經(jīng)計(jì)算，一檔時(shí)最大爬坡度為。 （2）汽車的加速性能計(jì)算 加速阻力計(jì)算。為計(jì)算最大加速能力，這里就取道路坡道為零的平直道路上行駛進(jìn)行計(jì)算。 ，由此可得 （3-7） 式中，δ是汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，δ按式估算，取,ig為變速器速比。通過計(jì)算得汽車各擋加速度曲線如圖3-2所示。 進(jìn)而繪制各擋加速度倒數(shù)曲線如圖3-3所示。 由得 （3-8） 通過上式可求得汽車

28、從初始車速u1全力加速到u2的加速時(shí)間t，結(jié)合汽車的行駛性能曲線，可以作出該汽車連續(xù)換擋加速時(shí)間曲線如圖3-4所示。 3.1.2 汽車經(jīng)濟(jì)性能計(jì)算 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性是汽車使用中的另一項(xiàng)重要性能。汽車設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，常需要在實(shí)際樣車制成之前，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)特性和汽車功率平衡圖對(duì)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)算，最簡單、最基本的是等速行駛百公里燃油消耗量的

29、估算。對(duì)貨車來講，等速百公里燃油消耗量是在滿載時(shí)以最高擋在水平良好的路面上等速行駛100km的燃油消耗量。 汽車百公里燃油消耗量Qs為 （3-9） 式中，P是汽車以車速等速行駛時(shí)用于克服滾動(dòng)阻力和空氣阻力發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗的功率（kw），；是傳動(dòng)系效率，=0.849；是汽車總質(zhì)量；是滾動(dòng)阻力系數(shù)，=0.008；是空氣阻力系數(shù)=0.9；是迎風(fēng)面積；是燃油消耗率，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從外特性曲線圖上讀??；是汽車車速（km/h）；是燃油的重度，柴油取7.94～8.13N/L，取=8.04N/L。 經(jīng)計(jì)算使用濰柴WD615.56發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)汽車在各個(gè)檔位時(shí)的等速百公

30、里燃油消耗量曲線如下圖3-5所示。 第4章 發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系部件的確定 根據(jù)前面的計(jì)算，可以確定設(shè)計(jì)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。變速器CATS10-130、單級(jí)減速雙聯(lián)驅(qū)動(dòng)橋與濰柴WD615.56匹配使用時(shí)，汽車的最高車速為90km/h，最大爬坡度為33.4%，從一檔起步連續(xù)換擋加速到75km/h車速的加速時(shí)間為306.1s，以常用車速等速行駛時(shí)百公里燃油消耗量為31.8L/100km。 最后確定的發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系各部件如表4-1所示，整體布置圖附錄所示。 表4-1 發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系各部件選型 部件 型號(hào) 主要

31、技術(shù)參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī) 濰柴WD615.56 最大功率及轉(zhuǎn)速 193kw/(2200r/min) 離合器 DSP430 轉(zhuǎn)矩容量 2700Nm 變速器 CATS10-130 額定輸入轉(zhuǎn)矩 1274Nm 傳動(dòng)軸 重型汽車傳動(dòng)軸006 工作轉(zhuǎn)矩 15000Nm 驅(qū)動(dòng)橋 重慶紅巖單級(jí)減速雙聯(lián)驅(qū)動(dòng)橋20048302 額定輸入轉(zhuǎn)矩16512Nm 設(shè)計(jì)總結(jié) 課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，也是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程。通過這次的汽車課程設(shè)計(jì)，使我之前學(xué)習(xí)的課本知識(shí)得以鞏固，同時(shí)也更加系統(tǒng)全面的了解了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系和驅(qū)動(dòng)橋之

32、間的匹配關(guān)系。 致 謝 課程設(shè)計(jì)中，會(huì)用到很多以前老師講解的知識(shí)，特別是不是課本上的知識(shí)。感謝大學(xué)四年來，汽車與交通學(xué)院的所有老師對(duì)我學(xué)習(xí)上的幫助和生活上的關(guān)懷，正是你們的辛勤工作，才使我們學(xué)到了專業(yè)的知識(shí)，同時(shí)知識(shí)面得到擴(kuò)展。感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這三年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意。 另外，感謝校方給予我這樣一次機(jī)會(huì)，能夠獨(dú)立地完成一個(gè)課程設(shè)計(jì)，并在這個(gè)過程當(dāng)中，給予我們各種方便，使我們?cè)谶@學(xué)期快要結(jié)課的時(shí)候，能夠?qū)W(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，增強(qiáng)了我們實(shí)踐

33、操作和動(dòng)手應(yīng)用能力，提高了獨(dú)立思考的能力。我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。 參考文獻(xiàn) [1] 王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. [2] 王國權(quán)，龔國慶.汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009. [3] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009. [4] 劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京.清華大學(xué)出版社，2003. [5] 余志生.汽車?yán)碚揫M].4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. [6] 田其鑄.汽車設(shè)計(jì)手冊(cè)（整車底盤卷).長春汽車研究所.1998. [7] 徐石安，江發(fā)潮.汽車離合器設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2005. [8] F.Schmelz，Graf VonH.C.Sehear-Thoss，E.Aucktor.萬向節(jié)和傳動(dòng)軸[M].伍德榮，肖生發(fā)，陶健民，等譯.北京：北京理工大學(xué)出版社，1997. [9] 中華人民共和國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì).QC/T29082-1992 汽車傳動(dòng)軸總成技術(shù)條件[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1992. 24