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貨車(chē)總體設(shè)計(jì)
摘 要
汽車(chē)的總體設(shè)計(jì)是汽車(chē)設(shè)計(jì)工作中最重要的一環(huán)，它對(duì)汽車(chē)的設(shè)計(jì)的質(zhì)量、使用性能和在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力有著決定性的影響。因?yàn)槠?chē)性能的優(yōu)劣不僅與相關(guān)總成及部件的工作性能有密切關(guān)系，而且在很大程度上還取決于有關(guān)總成及部件間的協(xié)調(diào)與參數(shù)匹配，取決于汽車(chē)的總體布置。
貨車(chē)的總體設(shè)計(jì)主要包括貨車(chē)的參數(shù)確定，發(fā)動(dòng)機(jī)和輪胎的選擇，總體布置和動(dòng)力性的計(jì)算等一系列重要的步驟。其中參數(shù)的確定又包括了汽車(chē)的質(zhì)量參數(shù)，主要尺寸和性能參數(shù)的計(jì)算等。而本次課程設(shè)計(jì)同時(shí)應(yīng)用到了EXCEL，AutoCAD等計(jì)算機(jī)輔助軟件，再通過(guò)多次校核質(zhì)心位置和各部分的總成以保證貨車(chē)的軸荷分配合理。
關(guān)鍵詞：貨車(chē)總體設(shè)計(jì)；整備質(zhì)量；動(dòng)力性；燃油經(jīng)濟(jì)性。
第1章 汽車(chē)的總體設(shè)計(jì)
1.1 汽車(chē)總體設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
汽車(chē)主要在寬度有限的道路上行駛，同時(shí)與汽車(chē)比較，還有人、自行車(chē)、摩托車(chē)等弱勢(shì)群體也在使用同一道路，因此存在交通隱患。為了在有限的道路上容納更多的車(chē)輛運(yùn)行，減少交通事故以及從汽車(chē)造型和減輕質(zhì)量等方面考慮，對(duì)汽車(chē)的外形尺寸需要予以限制。
1.2汽車(chē)總體設(shè)計(jì)的基本要求
(1)汽車(chē)的各項(xiàng)性能、成本等，要求達(dá)到企業(yè)在商品計(jì)劃中所確定的指標(biāo)。
(2)嚴(yán)格遵守和貫徹有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，注意不要侵犯專利。
(3)盡量大可能地去貫徹三化，即標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化。
(4)進(jìn)行有關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的校核，保證汽車(chē)有正確的運(yùn)動(dòng)和避免運(yùn)動(dòng)干涉。
(5)拆裝與維修方便。
1.3汽車(chē)總體設(shè)計(jì)的一般順序
(1)調(diào)查研究與初始決策；其任務(wù)是選定設(shè)計(jì)目標(biāo)，并制定產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作方針及設(shè)計(jì)原則，調(diào)查研究的內(nèi)容應(yīng)包括：老產(chǎn)品在服役中的表現(xiàn)及用戶意見(jiàn)；當(dāng)前本行業(yè)與相關(guān)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，特別是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的新產(chǎn)品與新技術(shù)；材料、零部件、設(shè)備和工具等行業(yè)可能提供的條件；本企業(yè)在科研、開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)方面所取得的新成果等等，它們對(duì)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)是很有價(jià)值的。
(2)總體方案設(shè)計(jì)；其任務(wù)是根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)決策所選定的目標(biāo)及對(duì)開(kāi)發(fā)目標(biāo)制定的工作方針、設(shè)計(jì)原則等主導(dǎo)思想的設(shè)想，因此又稱為概念設(shè)計(jì)或構(gòu)思設(shè)計(jì)。為此要繪制不同的總體方案圖（比例為1 ：10 ）供選擇。在總體方案圖上進(jìn)行初步布置和分析，對(duì)主要總成只畫(huà)出大輪廓而突出各方案間的主要差別，使方案對(duì)比簡(jiǎn)明清晰。經(jīng)過(guò)方案論證選出其中最佳者。
(3)繪制總布置草圖，確定整車(chē)主要尺寸、質(zhì)量參數(shù)與性能指標(biāo)以及各總成的基本型式。在總布置草圖上要較準(zhǔn)確地畫(huà)出各總成及部件的外形和尺寸并進(jìn)行仔細(xì)的布置，對(duì)軸荷分配和質(zhì)心高度作計(jì)算與調(diào)整，以便較準(zhǔn)確地確定汽車(chē)的軸距、輪距、總長(zhǎng)、總寬、總高、離地間隙、貨廂或車(chē)身地板高度等，并使之符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)；進(jìn)行性能計(jì)算及參數(shù)匹配。
(4)車(chē)身造型設(shè)計(jì)及繪制車(chē)身布置圖：繪制不同外形、不同方向、不同色彩的車(chē)身外形圖．制作相應(yīng)造型的1：10整車(chē)模型；從中選優(yōu)后再制作精確模型。經(jīng)征求意見(jiàn)、工藝分析評(píng)審及風(fēng)洞試驗(yàn)后作進(jìn)一步修改，審定后用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量車(chē)身模型坐標(biāo)點(diǎn)。
(5)編寫(xiě)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)：作為對(duì)以后的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及工藝準(zhǔn)備的指導(dǎo)和依據(jù)。其內(nèi)容常包括：任務(wù)來(lái)源、設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)依據(jù)；產(chǎn)品的用途及使用條件；汽車(chē)型號(hào)、承載容量、布置型式及主要技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)，包括空車(chē)及滿載下的整車(chē)尺寸、軸荷及性能參數(shù)，有關(guān)的可靠性指標(biāo)及環(huán)保指標(biāo)等；各總成及部件的結(jié)構(gòu)型式和特性參數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化水平及變型方案；擬采用的新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新裝備、新材料和新工藝；維修、保養(yǎng)及其方便性的要求；續(xù)駛里程；生產(chǎn)規(guī)劃、設(shè)備條件及預(yù)期制造成本和技術(shù)經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)等。有時(shí)也加進(jìn)與國(guó)內(nèi)外同類型汽車(chē)技術(shù)性能的分析和對(duì)比等。有的還附有汽車(chē)總布置方案草圖及車(chē)身外形方案圖。
(6)汽車(chē)的總布置設(shè)計(jì)：其主要任務(wù)是根據(jù)汽車(chē)的總體布置及整車(chē)性能提出對(duì)各總成及部件的布置要求和特性參數(shù)等設(shè)計(jì)要求，協(xié)調(diào)整車(chē)與總成間、相關(guān)總成問(wèn)、總成與有關(guān)部件間的布置關(guān)系和參數(shù)匹配關(guān)系，使之組成一個(gè)在給定使用條件下的使用性能達(dá)到最優(yōu)并滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所要求的整車(chē)參數(shù)和性能指標(biāo)的汽車(chē)。
1.4布置形式
本車(chē)采用發(fā)動(dòng)機(jī)位于前軸的上方、駕駛室的正下方設(shè)計(jì)。
如圖1-1所示。這時(shí)駕駛室布置在發(fā)動(dòng)機(jī)的正上方．其前端形成較平坦的車(chē)頭。故具有這種布置方案的汽車(chē)屬于“平頭車(chē)”型。這種布置的優(yōu)缺點(diǎn)正好與長(zhǎng)頭車(chē)相反，可獲得最短的軸距和車(chē)長(zhǎng)尺寸；自重輕；機(jī)動(dòng)性及視野性好；面積利用率高。但駕駛室易受發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)、噪聲、熱等影響，夏季悶熱；發(fā)動(dòng)機(jī)罩突出于駕駛室內(nèi)兩側(cè)座之間，不易設(shè)置中間座位；經(jīng)在駕駛室內(nèi)設(shè)置的可打開(kāi)的艙口維修發(fā)動(dòng)機(jī)，其接近性仍差，維修不方便，采用可翻傾式駕駛室雖可解決這一間題，但也帶來(lái)操縱的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的復(fù)雜化；這種布置方案使駕駛室地板最高，上下車(chē)不方便。對(duì)于上述缺點(diǎn)，目前已有不少改善措施，如對(duì)駕駛室采取隔熱、通風(fēng)、密封、采暖、隔振等措施以及加裝空調(diào)設(shè)備等，再加之其原有的優(yōu)點(diǎn)，使平頭式（包括下述布置）方案在現(xiàn)代輕、中型載貨汽車(chē)上得到了廣泛采用，甚至某些重型載貨汽車(chē)也采用了平頭式方案，但在重型牽引車(chē)上則多采用長(zhǎng)頭式布置。
圖1-1 平頭貨車(chē)
1.5 軸數(shù)的選擇
汽車(chē)的軸又稱為汽車(chē)的橋，按軸數(shù)汽車(chē)分為二軸汽車(chē)、三軸汽車(chē)和四軸汽車(chē)。轎車(chē)、輕型及以下的車(chē)輛均采用二軸型式；根據(jù)汽車(chē)的用途、總質(zhì)量、使用條件、公路車(chē)輛法規(guī)及輪胎最大標(biāo)定負(fù)荷，中型及以上的汽車(chē)多采用三軸，少數(shù)采用四軸。我國(guó)公路及橋梁限定雙軸汽車(chē)的前后軸負(fù)荷應(yīng)分別不超過(guò)60kN 和130kN ，而三軸汽車(chē)的前軸及雙后軸負(fù)荷應(yīng)分別不超過(guò)80kN 和240kN 。總質(zhì)量更大的公路用車(chē)可采用四軸。礦用自卸汽車(chē)為非公路汽車(chē)，不受此限制，其單軸負(fù)荷有的超過(guò)1000kN 。
本車(chē)為中型平頭貨車(chē)，因此采用兩軸型式。
1.6 驅(qū)動(dòng)形式的選擇
驅(qū)動(dòng)型式常用4 ×2 , 4 ×4 , 6 ×4 , 6 ×6 , 8×8 等代號(hào)表示。其中第一個(gè)數(shù)字為汽車(chē)的車(chē)輪總數(shù)，第二個(gè)數(shù)字為驅(qū)動(dòng)輪數(shù)，對(duì)于雙胎車(chē)輪仍按一個(gè)車(chē)輪計(jì)。
汽車(chē)廠通常定汽車(chē)總質(zhì)量小于19t 的公路用車(chē)，廣泛采用4x2 的驅(qū)動(dòng)型式，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低；汽車(chē)廠定汽車(chē)總質(zhì)量為19 － 26t ，的公路用車(chē)則可采用6×2 或6 ×4 的驅(qū)動(dòng)型式；總質(zhì)量為28 - 32t 的公路用車(chē)則采用8 ×4 的驅(qū)動(dòng)型式口
礦用自卸汽車(chē)由于行駛場(chǎng)地較小，要求高機(jī)動(dòng)性，因此，即使是重型礦用自卸汽車(chē)也多采用4×2 的驅(qū)動(dòng)型式且為短軸距，少數(shù)采用4 ×4 和6 ×4 的驅(qū)動(dòng)型式。
本車(chē)載重為3500kg，因此采用4×2后輪雙胎的驅(qū)動(dòng)型式。
第2章 載貨汽車(chē)主要技術(shù)參數(shù)的確定
2.1 汽車(chē)質(zhì)量參數(shù)的確定
2.1.1汽車(chē)載荷質(zhì)量的確定
汽車(chē)的載荷質(zhì)量是指汽車(chē)在良好路面上所允許的額定裝載質(zhì)量，用表示。已知題目中給定的是3500kg。
2.1.2 整車(chē)整備質(zhì)量的預(yù)估
汽車(chē)的整車(chē)整備質(zhì)量是指車(chē)上帶有全部裝備，包括隨車(chē)工具和輪胎，加滿油和水，但沒(méi)有載貨和載人時(shí)的整車(chē)質(zhì)量，用表示。
(1) 質(zhì)量系數(shù)的選取
對(duì)于中型載貨汽車(chē)，質(zhì)量系數(shù)為1.20—1.35，取=1.20。
(2) 估算整車(chē)整備質(zhì)量
=/=3500/1.20=2910kg
2.1.3 汽車(chē)總質(zhì)量的確定
汽車(chē)總質(zhì)量是指汽車(chē)整車(chē)整備質(zhì)量、汽車(chē)裝載質(zhì)量和駕駛室乘員（含駕駛室）質(zhì)量三者之和，用表示。駕駛室乘員質(zhì)量以每人65kg。按乘員人數(shù)為2人。
=++265=6540kg
2.1.4 汽車(chē)軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式的確定
汽車(chē)軸數(shù)主要是根據(jù)車(chē)輛的總質(zhì)量、公路車(chē)輛法規(guī)和汽車(chē)的用途來(lái)確定。由于汽車(chē)的總質(zhì)量的不超過(guò)19t時(shí)，所以選42；
2.1.5 汽車(chē)的軸荷分配
汽車(chē)的軸荷分配影響汽車(chē)的使用性能和輪胎的使用壽命，為了使輪胎的壽命一致。表2-1為各類載貨汽車(chē)軸荷分配的數(shù)據(jù)。
表2-1 載貨汽車(chē)軸荷分配
貨車(chē)型式
滿載（%）
空載（%）
前軸
后軸
前軸
后軸
42，平頭
30-35
65-70
48-54
46-52
2.2汽車(chē)主要尺寸的確定
2.2.1汽車(chē)軸距L的確定
在汽車(chē)的主要性能、裝載面積和軸荷分配等各個(gè)方面要求下選取。各類載貨汽車(chē)的軸距選用范圍如表2-2所示。
表2-2 載貨汽車(chē)的軸距和輪距
總質(zhì)量（t）
軸距（mm）
輪距（mm）
6.0-14.0
3600-5500
1700-2000
選取L=3650mm 。
2.2.2 汽車(chē)的前、后軸距和
汽車(chē)輪距B應(yīng)該考慮到車(chē)身橫向穩(wěn)定性，主要取決于車(chē)架前部的寬度、前懸架寬度、前輪的最大轉(zhuǎn)角和輪胎寬度，同時(shí)還要考慮轉(zhuǎn)向拉桿、轉(zhuǎn)向輪和車(chē)架之間的運(yùn)動(dòng)間隙等因素。主要取決于車(chē)架后部寬度、后懸架寬度和輪胎寬度，同時(shí)還要考慮車(chē)輪和車(chē)架之間的間隙。各類載貨汽車(chē)的輪距選用范圍如表1-2所示。選取= 1720mm，= 1700mm 。
2.2.3 汽車(chē)前懸和后懸的確定
一般載貨汽車(chē)的前懸不宜過(guò)長(zhǎng)，但要有足夠的縱向布置空間，以便布置發(fā)動(dòng)機(jī)、水箱、轉(zhuǎn)向器等部件。后懸也不宜過(guò)長(zhǎng)，一般為1.2-2.2m。參考同類車(chē)型選取=1080mm,=1720mm 。
2.2.4 汽車(chē)的外廓尺寸
我國(guó)法規(guī)對(duì)載貨汽車(chē)外廓尺寸的規(guī)定是：總高不大于4米，總寬不大于2.5米，外開(kāi)窗、后視鏡等突出部分寬度不大于250mm ,總長(zhǎng)不大于12米。一般載貨汽車(chē)的外廓尺寸隨載荷的增大而增大。在保證汽車(chē)主要使用性能的條件下應(yīng)盡量減小外廓尺寸。
參考同類車(chē)型取外形尺寸長(zhǎng)寬高=645021002350mm 。車(chē)廂尺寸長(zhǎng)寬高=45402000650mm 。
2.3汽車(chē)主要尺寸性能參數(shù)的確定
2.3.1 汽車(chē)動(dòng)力性參數(shù)的確定
(1) 最高車(chē)速的確定
載貨汽車(chē)的最高車(chē)速主要是根據(jù)汽車(chē)的用途以及使用條件和發(fā)動(dòng)機(jī)功率大小來(lái)確定,給定的=120km/h。
(2) 加速時(shí)間的確定
汽車(chē)起步連續(xù)換檔加速時(shí)間是汽車(chē)加速性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。載貨汽車(chē)通常用 0-60km/h的加速時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)。
(3) 最大爬坡度的確定
由于載貨汽車(chē)在各地路面上行駛，要求有足夠的爬坡能力。一般在30%左右，即16.7°。
(4) 直接檔最大動(dòng)力因數(shù)的確定
直接檔最大動(dòng)力因數(shù)的確定主要是考慮汽車(chē)以直接檔行使時(shí)的爬坡能力及加速能力和燃油經(jīng)濟(jì)性的要求。中型汽車(chē)的如表2-3所示
表2-3 載貨汽車(chē)的動(dòng)力參數(shù)
汽車(chē)類別
總質(zhì)量（t）
直接檔最大動(dòng)力因數(shù)
I檔最大動(dòng)力因數(shù)
中型
6.0-14.0
0.04-0.06
0.30-0.45
(5)I檔最大動(dòng)力因數(shù)的確定
I檔最大動(dòng)力因數(shù)的確定主要是考慮汽車(chē)的最大爬坡能力，并與汽車(chē)的起步連續(xù)換檔加速能力有關(guān)。各類汽車(chē)的參見(jiàn)表2-3。
2.3.2 汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù)的確定
載貨汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性常用單位燃油消耗量來(lái)評(píng)價(jià)。單位燃油消耗量是汽車(chē)每一噸總質(zhì)量行使100km所消耗的燃油量。載貨汽車(chē)的單位燃油消耗量如表2-4所示。
表2-4 貨車(chē)單位質(zhì)量百公里燃油消耗量 [L(100t·km)-1]
總質(zhì)量(t)
汽油機(jī)
柴油機(jī)
6.0-12.0
2.68-2.82
1.55-1.86
2.3.3 汽車(chē)通過(guò)性參數(shù)的確定
載貨汽車(chē)的通過(guò)性參數(shù)主要有接近角、離去角、最小離地間隙和最小轉(zhuǎn)彎直徑等。
其值主要根據(jù)汽車(chē)的用途和使用條件選取，可參考表2-5。
表2-5 載貨汽車(chē)的通過(guò)性參數(shù)
汽車(chē)類型
最小離地間隙
接近角
離去角
最小轉(zhuǎn)彎半徑
4x2貨車(chē)
180-300 mm
40°-60°
25°-45°
12.0-20.0m
2.3.4 汽車(chē)制動(dòng)性參數(shù)的確定
汽車(chē)制動(dòng)性常用制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度作為設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)參數(shù)。行車(chē)制動(dòng)在產(chǎn)生最大制動(dòng)作用時(shí)踏板力不得大于700N，行車(chē)制動(dòng)效能的要求如表2-6所示。
表2-6 載貨汽車(chē)制動(dòng)效能要求
車(chē)輛類型
行車(chē)制動(dòng)
制動(dòng)初車(chē)速
制動(dòng)距離
FMDD
試車(chē)道寬度
踏板力
滿載
30km/h
≤10m
≥5.0m
3.0m
≤700N
空載
≤9m
≥5.4m
≤450N
應(yīng)急制動(dòng)
制動(dòng)初車(chē)速
制動(dòng)距離
FMDD
操縱力≤
滿載
30 km/h
≤20m
≤2.2m
手600N
腳700N
空載
第3章 載貨汽車(chē)主要部件的選擇及布置
3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇與布置
3.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)形式的選擇
目前汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類。當(dāng)前在我國(guó)的汽車(chē)上主要是汽油機(jī)，由于柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性好、工作可靠、排氣污染少，在汽車(chē)上應(yīng)用日益增多。
輕中型汽車(chē)可采用汽油機(jī)和柴油機(jī)，參考同類車(chē)型，本車(chē)選取柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
3.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇
發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)是發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。
(1) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速的選擇
汽車(chē)的動(dòng)力性主要決于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率值，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率越大，動(dòng)力性就好. 最大功率值根據(jù)所要求的最高車(chē)速計(jì)算，如下：
（3-1）
式中：……最大功率，kw
………傳動(dòng)系效率，對(duì)于單級(jí)減速器取0.9
g…………重力加速度，m/
f…………滾動(dòng)阻力系數(shù)，取0.016
…….空氣阻力系數(shù)，取0.80
A…………汽車(chē)的正面迎風(fēng)面積，取2.67
………汽車(chē)總質(zhì)量，kg
……汽車(chē)最高車(chē)速，km/h
帶入相關(guān)數(shù)據(jù)，可得：
==91.8kw
于是，發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性功率為：
=(1.12～1.18)=91.8(1.12～1.18)=102.8～108.3 kw
查閱資料由《九十年代發(fā)動(dòng)機(jī)》一書(shū)，選取YC6105QC型柴油機(jī) 廣西玉林柴油機(jī)總廠主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3-1。
表3-1 主要技術(shù)參數(shù)
型 號(hào)
YC6105QC
氣 缸 數(shù)
6
氣缸布置方式
直列
進(jìn) 氣 方 式
自然吸氣
燃燒室方式
直噴
缸徑/行程（mm）
105/125
排 量/L
6.494
最大功率/ 轉(zhuǎn)速（kw/r/min）
105.1/2800
最大扭矩/轉(zhuǎn)速（kw/r/min）
402/1600～1900
全負(fù)荷最低燃油消耗率 g/kwh
≤224
機(jī)油消耗率（g/(kwh)）
≤1.47
長(zhǎng)寬高（mm）
1295605695
凈質(zhì)量（kg）
550
其總功率特性曲線如圖3-1所示。
(2)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速的選擇
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)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，其值由下式計(jì)算：
== （3-2）
式中： —轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)，一般1.1-1.3，在這里取1.3；
—最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩，Nm
____最大功率，kw
______最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速，r/min
____最大轉(zhuǎn)矩，Nm
中型貨車(chē)的 值在4000-5000r/min，中型貨車(chē)的值更低些。柴油機(jī)的值在1800-4000r/min之間。這里取為3500r/min。
=1.3=372.5Nm
滿足所選發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速要求。
3.2輪胎的選擇
載貨汽車(chē)輪胎主要是根據(jù)軸荷分配、輪胎的額定復(fù)合、使用條件以及車(chē)速來(lái)選擇，所選的輪胎在使用中靜載荷應(yīng)等于或接近于輪胎的額定負(fù)荷值。輪胎所承受的最大靜負(fù)荷與輪胎負(fù)荷值之比稱為輪胎負(fù)荷稀疏，為了避免超載，此值應(yīng)在0.9-1.0之間。
此車(chē)選用的輪胎為7.00-20，斷面寬度216mm。
表3-2 輪胎參數(shù)
輪胎 規(guī)格
層數(shù)
標(biāo)準(zhǔn)輪輞
斷面寬度
靜半徑
外直徑
雙胎最小中心距
允許使用輪輞
7.00-20
10，20
5.5mm
216mm
430mm
940mm
230mm
5.50s，6.0
3.3離合器的選擇
雙片干式盤(pán)形摩擦離合器。
3.4萬(wàn)向傳動(dòng)軸的選擇
選用兩軸式傳動(dòng)軸,并用十字軸連接。
3.5主減速器的形式
單級(jí)主減速器圓柱齒輪傳動(dòng)。
第4章 總體布置的計(jì)算
4.1 軸荷分配及質(zhì)心位置計(jì)算
4.1.1平靜時(shí)的軸荷分配及質(zhì)心位置
總布置的側(cè)視圖上確定各個(gè)總成的質(zhì)心位置，及確定各個(gè)總成執(zhí)行到前軸的距離和距地面的高度。根據(jù)力矩平衡的原理，按下列公式計(jì)算各軸的負(fù)荷和汽車(chē)的質(zhì)心位置：
++……=L
++……=
++…………= （4-1）
式中：、、……各個(gè)總成的質(zhì)量，kg
、、………各個(gè)總成質(zhì)心到前軸的距離，mm
、…………各個(gè)總成質(zhì)心到地面的距離，mm
、 ………前、后軸負(fù)荷，mm
……….汽車(chē)質(zhì)心高度，mm
………汽車(chē)軸距,mm
………汽車(chē)質(zhì)心到前軸的距離，mm
………汽車(chē)質(zhì)心到后軸的距離，mm
在總布置時(shí)，汽車(chē)的左右負(fù)荷分配應(yīng)盡量相等，一般可以不計(jì)算，軸荷分配和質(zhì)心位置應(yīng)滿足要求，否則，要重新布置各總成的位置，如調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)或車(chē)廂位置，以致改變汽車(chē)的軸距。各總成質(zhì)量及其質(zhì)心到前軸的距離、離地高度見(jiàn)表4-1。
表4-1
主要部件
質(zhì)量（kg）
空載時(shí)質(zhì)心坐標(biāo)x.y（mm）
滿載時(shí)質(zhì)心坐標(biāo)x.y(mm)
發(fā)動(dòng)機(jī)
550
(-185,985)
（-185，865）
離合器
12
(545,985)
（545，865）
變速器
100
(950,985)
(950,865)
萬(wàn)向節(jié)
42
(2265,565)
(2265,445)
后懸及減振器
180
(3650,525)
(3650,405)
前懸及減振器
75
(150,515)
(150,395)
后軸及后制動(dòng)器
340
(3650,465)
(3650,465)
前軸及前制動(dòng)器
200
(150,465)
(150,465)
車(chē)架及其總成
285
(2210,850)
(2210,730)
驅(qū)動(dòng)橋
15
(3650,465)
(3650,465)
油箱
25
(2150,500)
(2150,405)
蓄電池
50
(2150,500)
(2150,405)
車(chē)箱
350
(2850,1450)
(2150,1330)
駕駛室
100
(-200,1550)
(-200,1430)
備胎
50
(4550,525)
(4550,405)
車(chē)輪及車(chē)胎總成
416
(2433,475)
(2433,475）
前擋泥板
7
（0，670）
（0，625）
后擋泥板
5
（3650，670）
（3650，625）
人
130
（0，0）
（100，1450）
貨物
3500
（0，0）
（3150，1330）
由表4-1可得：
1. 空載時(shí)： 5252908=3650
2313500=2910
+=2910
3650=2910b
3650=2910a
所以=1439.15kg，=1470.85kg，a=1805.12mm,b=1844.88mm,=795.02mm 。
空載時(shí)前軸負(fù)荷率為=50.5%，后軸負(fù)荷率為=49.5%。滿足要求。
2. 滿載時(shí)，16045908=3650
6926195=6540
+=6540
3650=6540b
3650=6540a
所以=4396.14kg，=2143.86kg，a=2453.50mm, b=1196.50mm ,=1060.43mm。
滿載時(shí)前軸負(fù)荷率為=32.8%，后軸負(fù)荷率為=67.2%。滿足要求。
4.1.2 水平路面上汽車(chē)滿載行駛時(shí)各軸的最大負(fù)荷計(jì)算
對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的載貨汽車(chē)在水平路面上滿載行駛時(shí)各軸的最大負(fù)荷按下列公式計(jì)算：
（4-2）
式中： ：行駛時(shí)前軸最大負(fù)荷，kg
:行駛時(shí)后軸最大負(fù)荷,kg
令：= ， （4-3）
式中：：行駛時(shí)前軸軸荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，該值為0.8-0.9；
：行駛時(shí)后軸軸荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，該值為1.1-1.2。
代入相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算的：
=1021.58kg
==5518.42kg
于是有: ==0.5, =1.2 基本滿足要求。
4.1.3 制動(dòng)時(shí)各軸的最大負(fù)荷計(jì)算
汽車(chē)制動(dòng)時(shí)各軸的最大負(fù)荷按下列公式計(jì)算：
（4-4）
式中：：行駛時(shí)前軸最大負(fù)荷，kg;
：行駛時(shí)后軸最大負(fù)荷，kg;
令： =， （4-5 ）
式中： ：行駛時(shí)前軸軸荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，1.4-1.6;
：行駛時(shí)后軸軸荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，0.4-0.6;
代入相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到：
==3473.91kg
==3066.09kg
于是有：==1.6 , =0.7 基本滿足要求。
4.2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(chē)的最高車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、車(chē)輪參數(shù)來(lái)確定，其值可按下式計(jì)算：
（4-6）
式中: ………汽車(chē)的最高車(chē)速,已知120km/h;
…………最高車(chē)速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min,一般==2800r/min;
r……………車(chē)輪靜半徑，r=430mm
故==0.377=3.78
4.3變速器傳動(dòng)比的選擇
4.3.1變速器一檔傳動(dòng)比的選擇
在確定變速器一檔傳動(dòng)比時(shí),需要考慮驅(qū)動(dòng)條件和附著條件。為了滿足驅(qū)動(dòng)條件，其值應(yīng)符合下式子：
式中：……最大爬坡度，=16.7°。
代入相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
==6.16
=13.8
4.3.2變速器檔數(shù)和各檔傳動(dòng)比的選擇
這中型載貨汽車(chē)采用5檔變速，各檔變速比遵循下式關(guān)系分配：
（4-7）
參考同類車(chē)型確定各檔傳動(dòng)比為如下：
1 =6.47，2 =3.29， 3 =1.90，4 =1.35，5 =1，R=5.83。
第5章 汽車(chē)動(dòng)力性及燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算
5.1 汽車(chē)動(dòng)力性能的計(jì)算
5.1.1驅(qū)動(dòng)平衡的計(jì)算
(1) 驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算
汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力按下式進(jìn)行計(jì)算：
（5-1）
式中：:力，N
:動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，NM;
:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min;
:汽車(chē)的車(chē)速，km/h
:主減速器的傳動(dòng)比。
代入相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算所得數(shù)據(jù)如下表5-1所示。
表5-1 相關(guān)計(jì)算結(jié)果列表
n(r/min)
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Te(Nm)
400
402
400
398
390
381
374
363
Ⅰ
檔
(N)
2075
20578
20475
20373
19963
19503
19144
18581
(km/h)
9.28
10.61
11.93
13.26
14.58
15.91
17.23
18.56
0.313
0.314
0.313
0.311
0.305
0.298
0.292
0.284
1/
1.195
1.191
1.195
1.203
1.228
1.259
1.286
1.325
Ⅱ
檔
(N)
10412
10464
10412
10360
10151
9917
9735
9449
(km/h)
18.25
20.86
23.46
26.07
28.68
31.28
33.89
36.50
0.159
0.159
0.158
0.157
0.154
0.150
0.147
0.142
1/
1.182
1.182
1.190
1.199
1.225
1.261
1.290
1.341
Ⅲ
檔
(N)
6013
6043
6013
5983
5863
5727
5622
5457
(km/h)
31.60
36.11
40.63
45.14
49.66
54.17
58.69
63.20
0.090
0.090
0.089
0.088
0.086
0.083
0.081
0.077
1/
1.703
1.703
1.726
1.750
1.800
1.881
1.938
2.066
Ⅳ
檔
(N)
4272
4294
4272
4251
4165
4069
3885
3877
(km/h)
44.47
50.83
57.18
63.54
69.89
76.24
82.60
88.95
0.062
0.061
0.060
0.059
0.056
0.053
0.051
0.047
1/
2.500
2.556
2.614
2.674
2.875
3.108
3.286
3.710
Ⅴ
檔
(N)
3165
3180
3165
3149
3086
3014
2959
2872
(km/h)
60.04
68.62
77.20
85.77
94.35
102.93
111.50
120.08
0.043
0.041
0.039
0.037
0.033
0.030
0.026
0.022
1/
4.074
4.400
4.783
5.238
6.470
7.857
11.000
18.333
R
檔
(N)
18450
18542
18450
18358
17989
17574
17251
16743
(km/h)
10.30
11.77
13.24
14.71
16.18
17.65
19.13
20.60
0.282
0.283
0.282
0.280
0.275
0.268
0.263
0.255
1/
1.158
1.154
1.158
1.167
1.189
1.222
1.247
1.289
(1)行駛阻力的計(jì)算
汽車(chē)行駛時(shí)，需要克服的行駛阻力為：
（5-2）
式中：:道路的坡度，平路是0
：行駛加速度，m/等速行駛時(shí)為0
:回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù),其值按=1+估算,其中
=0.03-0.05,取為0.04；=0.04-0.06,取為0.06 ；
故1=3.55，2=1.69，3=1.26，4=1.15，5=1.10，R=3.08。
:變速器各檔的傳動(dòng)比。
代入i=0,=0及相關(guān)數(shù)據(jù)，可得：
=65409.8
=1046.400+0.101 (5-3)
代入各個(gè)速度值,即得表5-2.
表5-2 行駛阻力與車(chē)速
Va（km/h）
10
20
40
60
80
100
120
F阻(N）
1056.5
1086.8
1208
1410
1692.8
2056.4
2500.8
(2) 驅(qū)動(dòng)力——行駛阻力平衡圖
按照公式5-1，5-2作——、——曲線圖，則得到汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡圖，如圖5-1所示。利用該圖可以分析汽車(chē)的動(dòng)力性，圖中曲線與直接檔——曲線沒(méi)相交,所以五檔的最大速度即是汽車(chē)的最高車(chē)速。
圖5-1 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖
5.1.2動(dòng)力特性的計(jì)算
(1) 動(dòng)力因數(shù)D的計(jì)算
汽車(chē)的動(dòng)力性因數(shù)按下式關(guān)系計(jì)算：
D=
（5-4）
代入相關(guān)的數(shù)據(jù)，計(jì)算所得結(jié)果見(jiàn)表5-1。
(2) 滾動(dòng)阻力系數(shù)f與車(chē)速的關(guān)系
f=0.0076+0.000056 (5-5)
計(jì)算所得的數(shù)據(jù)如表5-3所示.
表5-3 滾動(dòng)阻力系數(shù)f與車(chē)速
Va(km/h)
10
20
40
60
80
100
120
f
0.00816
0.00872
0.00984
0.01096
0.01208
0.0132
0.01432
(3) 動(dòng)力特性圖
按照公式5-4，5-5作D—、f-曲線圖，則得到汽車(chē)的動(dòng)力特性圖，如圖5-2所示。
圖5-2 汽車(chē)動(dòng)力特性圖
D1
D2
D3
D5
D4
(4) 加速時(shí)間t的計(jì)算
f
汽車(chē)在平路上等速行駛時(shí)，有如下關(guān)系：
（5-6）
5檔
即是 （5-7）
代入相關(guān)的數(shù)據(jù)，可得到加速度倒數(shù)1/a的值，見(jiàn)表5-1 。
1檔
2檔
3檔
4檔
作出1/a-關(guān)系曲線，如圖5-3，對(duì)加速度倒數(shù)和車(chē)速之間的關(guān)系曲線積分，可以得到汽車(chē)在平路上加速行駛時(shí)的加速時(shí)間。加速時(shí)間為從穩(wěn)定車(chē)速到車(chē)速為60m/s時(shí)所需的時(shí)間. 可得:
5740.4=25.3（s）
圖5-3
(5) 汽車(chē)最大爬坡度的計(jì)算
=
= (5-8)
式中: :汽車(chē)變速器頭檔的最大動(dòng)力因數(shù),為0.314。
則 =
==17.4°
=tan=0.31>30%，滿足最大爬坡度的要求。
5.2功率平衡計(jì)算
(1) 汽車(chē)行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)能夠發(fā)出的功率
汽車(chē)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)使用外特性時(shí)的功率值。
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和汽車(chē)速度之間的關(guān)系同前。
(2)汽車(chē)行駛時(shí)所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率
汽車(chē)行駛時(shí)，所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是克服行駛阻力所消耗的功率，其值按下式計(jì)算：
（5-9）
當(dāng)汽車(chē)在平路上行駛的時(shí)候，簡(jiǎn)化為下式：
（5-10）
代入相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算得到圖表5-4所示：
表5-4 所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率
Va（km/h）
10
20
40
60
80
100
120
Pe(kw)
3.26
6.71
14.91
26.11
41.80
63.47
92.62
作出發(fā)動(dòng)機(jī)能夠發(fā)出的功率與車(chē)速之間的關(guān)系曲線，并作汽車(chē)在平路上等速行駛時(shí)所需發(fā)動(dòng)機(jī)的功率的曲線，即得到汽車(chē)的功率平衡圖，如圖5-4所示.
圖5-4 功率平衡圖 P3
P2
Pf
P5
P4
P1
5.3汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算
在總體設(shè)計(jì)時(shí)，通常是計(jì)算汽車(chē)穩(wěn)定行駛時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性，計(jì)算公式如下：
（5-11）
式中： ：汽車(chē)穩(wěn)定行駛時(shí)所需發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，kw;
: 汽車(chē)等速百公里燃油消耗量，l/100km;
:燃油消耗率 ,g/(kwh)
:燃油重度，N/L,柴油為7.94-8.16，這里取8.00 。
查萬(wàn)有特性曲線圖（3-1）,并計(jì)算表（5-5）
表5-5 燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算結(jié)果
n(r/min)
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Pe(kw)
56
66
75
82
90
96
101
105
Va（km/h）
34.54
39.47
44.41
49.34
54.28
59.21
64.15
69.08
g/(kwh)
222
218
219
221
223
225
228
232
Q(L/kwh)
44.11
44.67
45.32
46.12
47.04
48.16
49.45
50.81
根據(jù)數(shù)據(jù)作出曲線如圖5-5。
圖 5-5 最高檔燃油消耗
5.4 汽車(chē)不翻倒的條件計(jì)算
5.4.1汽車(chē)不縱向翻倒的條件計(jì)算
汽車(chē)不縱向翻倒的條件計(jì)算： （5-12）
代入相關(guān)數(shù)據(jù)有 滿足要求。
5.4.2 汽車(chē)不橫向翻倒的條件計(jì)算
汽車(chē)不橫向翻倒的條件計(jì)算： （5-13）
代入相關(guān)的數(shù)據(jù)有： 滿足要求。
5.5 汽車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎半徑
汽車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎半徑的計(jì)算公式是：
（5-14）
式中：：汽車(chē)前內(nèi)輪的最大轉(zhuǎn)角，這里取最大值45°。
代入相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
13119mm≈13.12m
滿足要求。
總 結(jié)
經(jīng)過(guò)整整三周的汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),使我對(duì)汽車(chē)專業(yè)的相關(guān)知識(shí)又有了更深的了解,這次的貨車(chē)總體設(shè)計(jì)，不僅對(duì)貨車(chē)整體從質(zhì)量參數(shù)，主要尺寸，到性能參數(shù)等一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和輪胎進(jìn)行選擇計(jì)算。
在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，同時(shí)運(yùn)用了Word，Excel和AutoCAD等多種計(jì)算機(jī)輔助軟件，因?yàn)樵O(shè)計(jì)過(guò)程比較繁瑣復(fù)雜，故在老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的共同努力下，同時(shí)在老師提供的幾本參考手冊(cè)的查閱中，使設(shè)計(jì)過(guò)程中的各個(gè)總成和發(fā)動(dòng)機(jī)部分得以順利完成。經(jīng)過(guò)了三周的課程設(shè)計(jì)，我不僅在汽車(chē)專業(yè)上學(xué)到了很多的設(shè)計(jì)思路和方法，同時(shí)也學(xué)到了查閱資料和與人溝通的能力。
我相信這次的汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一定會(huì)對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作起到巨大的幫助，也再次感謝在此次課程設(shè)計(jì)中幫助我的老師和同學(xué)。
參考文獻(xiàn)
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