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機電工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計說明書
設(shè)計題目: JD1121載貨汽車總體及底盤布置設(shè)計
學(xué)生姓名：
學(xué) 號：
專業(yè)班級：
指導(dǎo)教師：
20xx 年 5 月 25日
目 次
1 設(shè)計說明 1
1.1設(shè)計題目介紹 1
1.2設(shè)計任務(wù) 1
1.3設(shè)計的基本要求 1
1.4現(xiàn)代汽車發(fā)展趨勢 1
1.5汽車開發(fā)程序 2
2 設(shè)計方案分析 3
2.1 汽車形式的選擇 3
2.2汽車主要參數(shù)的選擇 5
2.3貨車車頭長度 8
2.4貨車車箱尺寸 8
2.5貨車的總體布置 9
2.6 JD1121載貨汽車主要的性能參數(shù) 10
2.7貨車輪胎的選擇 12
2.8 JD1121載貨汽車發(fā)動機的選擇 12
3 JD1121載貨汽車的相關(guān)計算 15
3.1最小總傳動比和主減速器傳動比的計算 15
3.2最大傳動比的計算 15
3.3各檔傳動比計算 16
4 設(shè)計成果說明 17
設(shè)計總結(jié) 18
致謝 19
參考資料 20
１ 設(shè)計說明
1.１設(shè)計題目介紹
我們本次設(shè)計的題目是JD1121載貨汽車總體及底盤布置設(shè)計，題目中JD為企業(yè)的識別代號，1代表載貨汽車，12代表貨車的總質(zhì)量為12噸，尾數(shù)1代表是第二代產(chǎn)品。在進行總體及底盤布置設(shè)計時，需要根據(jù)任務(wù)書中規(guī)定的設(shè)計目標(biāo)及設(shè)計原則，詳細而準(zhǔn)確的確定出汽車整車的各項技術(shù)參數(shù)，選出汽車整車的主要總成，將這些總成互相連接起來以構(gòu)成汽車整車的方式，最終以文字、模型和示意圖的形式將他們表現(xiàn)出來。
1.2設(shè)計任務(wù)
本次設(shè)計的任務(wù)是：1、正確的選擇汽車的各種零部件總成，確定汽車總體及底盤的設(shè)計方案。2、對載貨汽車各零部件總成的位置關(guān)系進行合理的布置和分析，而且還要進行運動、強度等各方面的校核。3、要做一些必要的設(shè)計計算，這些計算內(nèi)容包括汽車尺寸參數(shù)及各項性能參數(shù)等，計算時要做到詳細準(zhǔn)確，以確保汽車在各種環(huán)境條件下各項參數(shù)都能夠達到預(yù)期得使用指標(biāo)。4、完善設(shè)計中的各種錯誤并且協(xié)調(diào)處理汽車設(shè)計中產(chǎn)生的不合理矛盾，使汽車的設(shè)計合理化，更加成熟。
1.3設(shè)計的基本要求
(1)必須達到企業(yè)在商品計劃中所確定的各種指標(biāo)，包括汽車的各項性能、成本等。
(2)必須盡可能的去貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化，即我們通常所說的三化。
(3)必須要嚴(yán)格遵守、貫徹有關(guān)的法規(guī)以及標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，還要注意不能侵犯他人的專利。
(4)為保證汽車有正確的運動和避免運動干涉，需要進行必要的運動學(xué)方面的校核工作。
（5）設(shè)計的汽車要做到在產(chǎn)品的拆裝和維修的方便性。
1.4現(xiàn)代汽車發(fā)展趨勢
由于各種社會環(huán)境因素，現(xiàn)代汽車的發(fā)展有按著節(jié)能環(huán)保、安全方面的要求，向著機電一體化和電子化及集中控制方向的發(fā)展趨勢。因此很多新技術(shù)被發(fā)明創(chuàng)造出來并得到廣泛應(yīng)用，汽車的整體性能得到了巨大的提高，汽車原來沒有設(shè)施得到了補充，現(xiàn)有的設(shè)備也有了進一步的完善提高，使得汽車行駛更加安全，操縱更加簡單，乘坐更加舒適。
1.5汽車開發(fā)程序
第一階段：產(chǎn)品調(diào)查研究和產(chǎn)品設(shè)計規(guī)劃階段 我們在設(shè)計產(chǎn)品時要根據(jù)廠家的設(shè)計要求，規(guī)劃產(chǎn)品在設(shè)計的過程中應(yīng)該參考的設(shè)計方案原理；產(chǎn)品調(diào)查研究應(yīng)該包括以下方面：社會產(chǎn)品設(shè)計得需求及用戶得需求，設(shè)計產(chǎn)品時技術(shù)水平的先進程度，以及所設(shè)計得產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)需求的技術(shù)水平，還有其他現(xiàn)有產(chǎn)品的特點及其應(yīng)用的技術(shù)得發(fā)展程度，材料以及零部件等相關(guān)產(chǎn)業(yè)他們所能滿足的相關(guān)要求。
第二階段：概念設(shè)計階段 概念設(shè)計階段的內(nèi)容包括產(chǎn)品創(chuàng)意、構(gòu)思草圖、制出模型、試制樣車等。它使第一階段中決定開發(fā)的產(chǎn)品定義更加具體化，讓它達到可以開始具體設(shè)計的狀態(tài)。在這個階段，我們可以盡情的發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，但是這種發(fā)揮要在市場要求、客戶要求、技術(shù)水平以及企業(yè)本身狀況的基礎(chǔ)上進行，最終設(shè)計出滿意的產(chǎn)品。
第三階段：繪制總布置草圖階段 我們在繪制草圖時應(yīng)保證各總成部件的布置要準(zhǔn)確詳細，質(zhì)心位置要確定下來并且要準(zhǔn)確，每個部件的外廓形狀要比較精確的畫出，尺寸要準(zhǔn)確做好標(biāo)注，接下來要進行必要的軸荷分配計算。如果有必要的話，要進行調(diào)整以達到理想的狀態(tài)。另外，與汽車總體布置相關(guān)的各項尺寸參數(shù)也應(yīng)該比較準(zhǔn)確的選出，且要做汽車主要性能方面的相關(guān)計算，依據(jù)前面的計算確定各部件地技術(shù)參數(shù)，當(dāng)然各部件的參數(shù)匹配需確保是適當(dāng)?shù)?、符合?guī)定的，保證汽車各項性能數(shù)值能夠符合我們的期望。
第四階段：編寫汽車設(shè)計說明書階段 說明書的內(nèi)容應(yīng)該包括以下方面：可行性分析，它的內(nèi)容應(yīng)含有市場預(yù)期，目標(biāo)成本及它的技術(shù)經(jīng)濟分析；新產(chǎn)品的型號及它關(guān)鍵地使用功能、性能參數(shù)及其技術(shù)規(guī)格等等。
第五階段：目標(biāo)成本計算階段 計算目標(biāo)成本并對它進行控制，這樣做的目的是在新產(chǎn)品投入市場之后在價格方面享有優(yōu)勢。用商品的目標(biāo)價格減去增值稅、附加稅以及企業(yè)目標(biāo)利潤之后即可得到目標(biāo)成本。當(dāng)實際成本超過目標(biāo)成本的時候，利潤就會減少。
第六階段：試制設(shè)計階段 試制設(shè)計即是在發(fā)汽車的時候，在試制前做的一些技術(shù)設(shè)計工作。這個階段的目的是減少試制、裝車的時候出現(xiàn)的技術(shù)問題。最終，整車的技術(shù)文件其中包括整車明細表以及技術(shù)條件等都要編制出來。
第七階段：樣車試制及試驗階段 在結(jié)束以上階段之后，我們就需要試制樣車，緊接著進行樣車試驗工作。這個階段的目的是要我們按照設(shè)計圖樣制造出零部件，并把他們組裝起來，看他們能否達到預(yù)期的目標(biāo)，從中找到不足的地方，作為依據(jù)進行修改；同時也可以用來評價汽車的強度和可靠性。一般情況下，需要進行2~3輪的設(shè)計改進及試制、實驗之后就能夠完成產(chǎn)品定型，最后畫出生產(chǎn)設(shè)計圖樣。
第八階段：生產(chǎn)準(zhǔn)備階段 在投入正式生產(chǎn)之前的生產(chǎn)準(zhǔn)備以及小批量的生產(chǎn)，到試生產(chǎn)的車經(jīng)受用戶的考驗，這些工作都是生產(chǎn)準(zhǔn)備階段的工作。
第九階段：銷售階段 產(chǎn)品在開發(fā)及生產(chǎn)試制階段之后，就定型下來要正式批量生產(chǎn)了，接下來就要投放到市場進行銷售并進行售后工作。在進行售后工作時要多詢問用戶的意見，將合理的有意義的意見反映給相關(guān)部門，使產(chǎn)品得到改進提高，最終得到用戶滿意獲得市場。
2設(shè)計方案分析
2.1 汽車形式的選擇
2.1.1貨車軸數(shù)的選擇
載貨汽車在產(chǎn)品設(shè)計時其軸數(shù)可以選擇兩軸、三軸、四軸甚至六軸等幾種不同的形式。汽車軸數(shù)的確定要根據(jù)車輛的總質(zhì)量、使用條件、用途、公路相關(guān)法規(guī)、以及輪胎的負(fù)荷能力等的綜合要求來考慮。
經(jīng)過翻閱課本及資料，我們了解到如果載貨汽車的總質(zhì)量不超過19t或者是一些不在公路上作業(yè)的車輛，都可以考慮采用兩軸形式。因為這種形式有結(jié)構(gòu)簡單、成本比較低的優(yōu)點。如果汽車總質(zhì)量超過19t但是低于26t，這時須考慮采用三軸方案。對于四軸甚至四軸以上的形式，則是在更大質(zhì)量的時候使用。
結(jié)合本次我所設(shè)計的JD1121載貨汽車的總質(zhì)量、輪胎的負(fù)荷能力以及載貨汽車的實際使用條件，并遵守我國公路相關(guān)法規(guī)的前提下，基本上就可以確定載貨汽車的軸數(shù)數(shù)量。在設(shè)計制造時兩軸式的載貨汽車的原理結(jié)構(gòu)比較簡單、制造的成本也不高，因此對于總質(zhì)量小于19t的載貨汽車在設(shè)計時普遍采用這種兩軸的設(shè)計方案。
本次設(shè)計的JD1121載貨汽車的總質(zhì)量為12t，屬于中型貨車，故將采用兩軸設(shè)計方案。
2.1.2貨車驅(qū)動形式的選擇
載貨汽車的驅(qū)動形式有很多，常用4x2、4x4、6x2、6x4、6x6等代號來表示。影響驅(qū)動形式選擇的主要因素有汽車的用途、對車輛通過性能的要求等。如果增加汽車的驅(qū)動輪輪數(shù)可以提高汽車的通過能力，但是驅(qū)動輪輪數(shù)增加會使汽車的結(jié)構(gòu)變的復(fù)雜，整備質(zhì)量及制造成本也隨著增加，而且使汽車的總體布置變的更加困難。
我們知道4x2驅(qū)動形式的載貨汽車，它的結(jié)構(gòu)一般情況下不會復(fù)雜，生產(chǎn)成本也會比較低，所以在質(zhì)量小于16t的公路用車上得到了普遍的應(yīng)用。
因此本次設(shè)計的JD1121載貨汽車采用4x2驅(qū)動形式。
2.1.3 貨車布置形式的選擇
汽車的布置形式實際上就是汽車發(fā)動機、驅(qū)動橋和駕駛室之間的位置關(guān)系，它對汽車的使用性能有影響。
發(fā)動機在布置時根據(jù)與駕駛室相對位置的不同，可分為長頭式、平頭式、短頭式和偏置式四種形式。另外，貨車根據(jù)發(fā)動機不同的的安裝位置，有發(fā)動機前置后橋驅(qū)動、中置后橋驅(qū)動和后置后橋驅(qū)動三種不同的形式。此次設(shè)計的JD1121載貨汽車是在公路上面進行貨物的運輸，汽車行駛時環(huán)境條件變化也較大，適合采用前置后驅(qū)的布置形式。這種形式的好處是：接地性好，維修也很方便；離合器及變速器等操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡單，所以也比較容易布置；除此之外，貨箱的地板高度低。另外兩種形式已經(jīng)不再采用或極少采用。
以下為四種車型布置的特點：
方案一：平頭式
汽車的整個發(fā)動機被安放在駕駛室的內(nèi)部，則為平頭式貨車。平頭式貨車的發(fā)動機安裝在座位中間，所以它的車頭前端不用凸出去，不需要獨立的發(fā)動機艙。它的優(yōu)點是汽車總長、軸距數(shù)值較小，因此最小轉(zhuǎn)彎直徑小，機動性好；沒有發(fā)動機罩、翼子板等因素，整備質(zhì)量減小了；駕駛員視野得到顯著改善等等。主要缺點是空載時前軸的負(fù)荷會比較大，因而會導(dǎo)致汽車在壞路面上時通過性變的比較差；駕駛室布置的有翻轉(zhuǎn)機構(gòu)以及鎖止機構(gòu)，而使機構(gòu)變的比較復(fù)雜；并且進、出駕駛室時它沒有長頭式的方便等等。
方案二：短頭式
短頭式貨車的發(fā)動機大部分在駕駛室前面，只有小部分被放在駕駛室里面。駕駛室及發(fā)動機艙組成了短頭式貨車的車頭，并且它的發(fā)動機有自己獨立罩蓋和發(fā)動機艙。這種布置形式的優(yōu)點和缺點分別是：它的機動性和視野比較好，但是比不過平頭式的；動力總成操縱機構(gòu)比較簡單；短頭式發(fā)動機工作時對駕駛員的影響有了比較大的大改善，因為發(fā)動機大部分在駕駛室前面，所以它產(chǎn)生的震動、噪聲等對駕駛員影響比較小，提高了舒適度，這種形式優(yōu)于平頭式但是不如長頭式貨車；缺點是因為它有少部分發(fā)動機在駕駛室里面，所以發(fā)動機的后部接近性能并不理想，這樣會使駕駛室內(nèi)部顯得比較擁擠，給踏板的布置工作帶來了一定的困難。發(fā)動機這樣布置也使前輪后移有了比較類似的問題。若要改善踏板布置的難題，可以考慮采用提高地板高度的方法，但是這樣又會產(chǎn)生新的問題，造成上、下車不方便的尷尬情況；當(dāng)汽車正面與其他車輛或物體發(fā)生碰撞的時候，前排乘員和駕駛員受傷害的程度會比平頭式貨車輕很多。
方案三：長頭式
發(fā)動機位于駕駛室前部的貨車，被稱為長頭式貨車。對于車身結(jié)構(gòu)來說，它和短頭式基本上是一樣的。它的主要優(yōu)點是：發(fā)動機及附件的接近性好，有利于檢修；滿載時前軸的負(fù)荷會比較小，因而可以便于改善載貨汽車在壞路面上的通過能力；它的地板高度會比較低，所以上下車會比較方便；操縱機構(gòu)簡單，便于布置；發(fā)生正面碰撞時，人員受傷害程度比平頭式好很多。它的缺點是：汽車總長和軸距都比較長，最小轉(zhuǎn)彎直徑比較大，導(dǎo)致機動性能差；貨車的整備質(zhì)量大；視野差；面積利用率低。
方案四：偏置式
駕駛室偏置于發(fā)動機旁邊，為偏置式貨車。它具備平頭式貨車的部分優(yōu)點，比如軸距短、視野良好。另外，它還有駕駛室通風(fēng)條件好，維修發(fā)動機比較方便等優(yōu)點。
對于載貨汽車而言，為了盡可能地提高載貨質(zhì)量，需增加車廂的長度，考慮到本次設(shè)計的主要對象是公路貨物的運輸，因此除發(fā)動機前置布置外，本次設(shè)計的載貨汽車考慮采用平頭式布置形式。因為這種布置使汽車在盡可能小的尺寸條件下，獲得盡可能大的載貨質(zhì)量。同時采用平頭式的布置形式，使汽車的總長和軸距尺寸都比較短，所以最小轉(zhuǎn)彎直徑比較小，使汽車機動性能改善，整備質(zhì)量減小，駕駛員視野也得到了明顯的改善，汽車面積利用率也比較高。
經(jīng)分析對比論證本次JD1121載貨汽車設(shè)計采用平頭式、發(fā)動機前置后驅(qū)的布置方案。
2.2汽車主要參數(shù)的選擇
2.2.1汽車主要尺寸的確定
(1)軸距
汽車軸距L對汽車的總長、整備質(zhì)量、汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑等都有影響。如果軸距取長些時，上述指標(biāo)會減小。另外，軸距也會對軸荷分配、傳動軸夾角有影響。
理論上對那些機動性要求比較高的汽車，軸距在設(shè)計時要適量短點。對載質(zhì)量較大的貨車，軸距應(yīng)設(shè)計的適當(dāng)長點。參照表1-1，結(jié)合本次設(shè)計車型的特點，此數(shù)值選為4700mm。
表1-1各型汽車地軸距和輪距
車型
汽車總質(zhì)量ma/t
軸距L/mm
輪距B/mm
4×2貨車
1.8～6.0
2300～3600
1300～1650
6.0～14.0
3600～5500
1700～2000
(2)輪距
由于汽車總寬不能超過2.5m的限制，輪距不能太大。前輪距B1的選定除了要在上面圖表的范圍內(nèi)外，還要考慮到能夠布置發(fā)動機、前懸架、車架及前輪，而且要保證前輪能夠有足夠的轉(zhuǎn)向空間。另外，也要保證轉(zhuǎn)向桿系與車輪、車架之間能有足夠的運動間隙。在選定后輪距B2的取值時，需要考慮懸架寬度、輪胎寬度和車架兩縱梁的寬度，以及他們之間要有必要的間隙。根據(jù)表1-1，選定前輪距B1=1850mm后輪距B2=1800mm。
(3)外廓尺寸
根據(jù)我國有關(guān)法規(guī)對汽車外廓尺寸的規(guī)定:汽車高不能超過4m，總寬不能超過2.5m。本次設(shè)計的JD1121載貨汽車總長為8400mm，總寬為2400mm，總高為2650mm。(4)前懸LF和后懸LR
前懸尺寸對汽車有多方面的影響，其中包括汽車通過性、汽車造型、碰撞安全性、駕駛員視野等。如果設(shè)計的前懸尺寸比較大，則汽車的接近角就會比較小，導(dǎo)致汽車通過性能差，駕駛員的視野狀況也不好。又因為要在前懸這段距離內(nèi)安放發(fā)動機、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)向器等部件，所以前懸尺寸數(shù)值不能太小。長點的前懸尺寸在車輛發(fā)生撞擊時可以對乘員起到更好的保護作用，同時也更有利于我們采用長一點的鋼板彈簧。對于平頭汽車，前懸尺寸大小還會影響到從前門上下車時的方便性。在設(shè)計前懸尺寸時，首先要確?？梢园卜畔律鲜龈骺偝杉安考跐M足以上條件后要考慮盡可能的把數(shù)值取得短些。
根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如果貨車的總質(zhì)量在1.8～14.0t之間，后懸尺寸的取值一般要在1200～2200mm的范圍內(nèi)。如果貨箱特別長，后懸最大至2600mm，只是不能大于軸距的55%。
綜合考慮本次設(shè)計的JD1121載貨汽車總體尺寸的大小范圍，在滿足設(shè)計要求的前提下，為了上、下車的方便性，本次設(shè)計前懸為1300mm，本次設(shè)計后懸為2400mm。
2.2.2 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定
(1) 整車整備質(zhì)量m0
當(dāng)汽車在裝上所有設(shè)備，并且添滿燃料和水，卻并沒有裝載貨物以及人員時的質(zhì)量即為整車整備質(zhì)量。在本次選擇時，我們初選這個數(shù)值大小為m=4500kg。
(2) 汽車的裝載質(zhì)量me
當(dāng)汽車在硬質(zhì)路面上正常行駛時，我們能夠給汽車裝載的質(zhì)量，即為汽車的裝載質(zhì)量。在確定商用貨車裝載質(zhì)量me 的大小時要考慮到兩點，第一要與企業(yè)的商品規(guī)劃相符合，第二要考慮到汽車的用途及使用條件。本次設(shè)計的JD1121載貨汽車，裝載質(zhì)量初選為7500kg。
（3）質(zhì)量系數(shù)
在確定質(zhì)量系數(shù)的時候可以參照下表1-2，下表為不同總質(zhì)量汽車質(zhì)量系數(shù)應(yīng)有的取值范圍：
表1-2貨車質(zhì)量系數(shù)
車型
總質(zhì)量ma/t
ηmo
貨車
1.8＜ma≤6.0
0.8～1.10
6.0＜ma≤14.0
1.20～1.35
ma≥14.0
1.30～1.70
(4) 汽車總質(zhì)量ma
ma= mo+ me+n165kg
式中：n1為座位數(shù)，這里我們選n1為2。
本次設(shè)計的載貨汽車總質(zhì)量：12130kg。
（5） 軸荷分配
這個數(shù)值的取值恰當(dāng)與否對載貨汽車的很多使用性能有很重要的影響。如果從輪胎能夠工作的時間的角度來分析，那么每個輪胎的載荷數(shù)值應(yīng)該都是接近的，或者說他們應(yīng)該相差無幾。如果從載貨汽車的動力性的角度來考慮問題，應(yīng)該確保驅(qū)動橋有充足的負(fù)荷，另外從動軸它的負(fù)荷應(yīng)該適當(dāng)?shù)纳僖恍?，這樣做有利于提高載貨汽車在壞路面上的通過性并且降低從動輪它的滾動阻力。如果要保證汽車有優(yōu)秀的操縱穩(wěn)定性能，則需要汽車轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷不能夠太小。從上面的分析我們可以看出，對于不同的使用性能，它們對軸荷分配的要求也是彼此相互矛盾的。這樣我們在選取軸荷分配時應(yīng)該綜合考慮各項要求，以求選擇出最佳的軸荷分配。
下表是各類汽車軸荷分配在空載或滿載狀況下應(yīng)該在的范圍，我們在選取軸荷分配時也應(yīng)該在一下范圍內(nèi)選取。
表1-3各類汽車軸荷分配
車型
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、短頭式
25%～27%
73%～75%
44%～49%
51%～56%
4×2后輪雙胎，平頭式
30%～35%
63%～70%
48%～54%
46%～52%
6×2后輪雙胎
19%～25%
75%～81%
31%～37%
63%～69%
綜合考慮，本次設(shè)計的JD1121載貨汽車的后輪設(shè)計為后輪雙胎。
2.3貨車車頭長度
載貨汽車從它的前保險直至駕駛室后圍的這一段距離，為載貨汽車的車頭長度。載貨汽車的車身的形式對車頭的長度有著十分重要的影響。
平頭式貨車車頭長度一般在1400～1500mm的范圍內(nèi)，對于本次設(shè)計的JD1121載貨汽車車頭長度選定為1500mm。
2.4貨車車箱尺寸
為了可以減小車廂長度及邊板高度，在設(shè)計車箱內(nèi)寬時，可以考慮在符合國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)膶捯稽c。如果我們在設(shè)計車速的時候車速取值比較大，這時車箱又比較寬的話會使汽車的迎風(fēng)面積增加，從而使汽車受到的空氣阻力值比較大。對于車廂內(nèi)長，它的取值大小應(yīng)該在達到運送貨物額定噸位的前提下，盡可能的取得短些。對于本次設(shè)計的載貨汽車，確定本車車箱尺寸：長度6000mm 寬度2300mm高度550mm。
2.5 貨車的總體布置
（1）車架上平面線
它是用來標(biāo)注垂直尺寸的基準(zhǔn)線，也就是z坐標(biāo)線，通常向上用“+”表示，向下則用“-”表示，這條線一般用“z/0”標(biāo)記。當(dāng)我們在繪制總體結(jié)構(gòu)布置方案草圖時，為了畫圖的方便，可以把車架上平面線以水平線處置，把地面線畫成斜線。
（2）前輪中心線
。
（3）汽車中心線
為。
（4）地面線
角、。
（5）前輪垂直線
于。如果地面和車架平行的時候，前輪垂直線和前輪中心線重合。
圖1 總布置圖基準(zhǔn)線
2.6 JD1121載貨汽車主要的性能參數(shù)
2.6.1貨車動力性參數(shù)
汽車的動力性參數(shù)包括以下幾個方面在內(nèi)：
(1) 最高車速 近年來道路條件有了很大提高，特別是高速公路的建修，所以汽車的最高車速逐漸提高。下表是不同總質(zhì)量貨車的最高車速的取值范圍：
表2-1汽車動力性參數(shù)范圍
車型
最大總質(zhì)量ma/t
最高車速
km/h
比功率Pb
kw/t
比轉(zhuǎn)矩Tb
N·m/t
貨車
ma≤1.8
80～135
16～28
30～44
1.8＜ma≤6.0
15～25
38～44
6.0＜ma≤14.0
75～120
10～20
33～47
ma>14.0
6～20
29～50
根據(jù)本次設(shè)計的JD1121載貨汽車的要求，載貨汽車的最大總質(zhì)量在6.0～14.0t之間，根據(jù)相關(guān)的設(shè)計參考標(biāo)準(zhǔn)，初步設(shè)計=90km/h。
(2) 加速時間t 由于本次設(shè)計的最高車速初步選定為=90km/h，對于最高車速小于100km/h的汽車而言，加速時間一般用汽車加速到60km/h的時間來作為加速時間的評價指標(biāo)。估計本次設(shè)計汽車的加速時間為15s。
(3)
駛上
載。
(4) 它們的，，。一般汽車的比功率大些，它的加速性能及速度性能要更好些，但是對于載貨汽車來說比功率增大會使貨車的總質(zhì)量減小。量的，。不同最大總質(zhì)量的貨車，他們的比功率及比轉(zhuǎn)矩范圍在上表可以看出。
2.6.2貨車燃油經(jīng)濟性參數(shù)
這個數(shù)值越小，表明了汽車的燃油經(jīng)濟性越好。對于貨車，有時也會用單位質(zhì)量時的百公里油耗量作為評價指標(biāo)。如表2-2所示：
表2-2 貨車單位質(zhì)量百公里燃油消耗量 L/（100t·km）
貨車
總質(zhì)量ma/t
柴油機
＜4
2.00～2.80
4～6
1.90～2.10
6～12
1.55～1.86
>12
1.43~1.53
結(jié)合本次設(shè)計的載貨汽車，在滿足設(shè)計要求的情況下燃油消耗量的值我們初步設(shè)計為1.6L/（100t·km）。
2.6.3貨車機動性參數(shù)
（1）汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑
一般可以用來描述貨車轉(zhuǎn)向機動性的優(yōu)劣，是判斷貨車轉(zhuǎn)向能力及轉(zhuǎn)向安全性能的關(guān)鍵指標(biāo)。貨車的最小轉(zhuǎn)彎直徑如表2-3示：
表2-3 各類汽車的最小轉(zhuǎn)彎直徑
貨車
總質(zhì)量ma/t
/m
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
對于本次設(shè)計的JD1121載貨汽車，我們設(shè)計它的最小轉(zhuǎn)彎直徑的值為 =16m
（2）通過性幾何參數(shù)
在進行總體設(shè)計時，我們要確定下來的通過性幾何參數(shù)在下表中有顯示出來，對于4x2貨車它們的取值范圍如2-4表所示：
表2-4 汽車通過性的幾何參數(shù)
4×2貨車
/mm
/°
/°
/m
180～300
40～60
25～45
2.3～6.0
2.7貨車輪胎的選擇
結(jié)合子午線輪胎的特點，本次設(shè)計決定采用低壓子午線輪胎，并且前后輪胎都采用單胎的布置形式。根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)要求，本次選定的輪胎規(guī)格為：9.00R20普通子午線輪胎。
輪胎的基本參數(shù)為： 斷面寬度259mm 外直徑1018mm
最大負(fù)荷18350N 相應(yīng)氣壓5300kpa
標(biāo)準(zhǔn)輪輞 7.0 in
2.8 JD1121載貨汽車發(fā)動機的選擇
2.8.1發(fā)動機形式及型號的選擇
在設(shè)計時我們要根據(jù)本次設(shè)計載貨汽車的有關(guān)要求，可以參考下表中載貨汽車發(fā)動機的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，最終確定本次設(shè)計的JD1121載貨汽車發(fā)動機的相關(guān)參數(shù)，其數(shù)據(jù)如下表所示：
表3-1 LR6105Q12型增壓柴油機的技術(shù)參數(shù)
型?號：
LR6105Q12
形?式：
直列、水冷、四沖程、直噴燃燒室
氣 缸 數(shù)：
6
總排量L：
6.5
燃燒室形式：
直噴四角型燃燒室
壓 縮 比：
16:1
額定功率kw/轉(zhuǎn)速r/min：
150/3000
最大扭矩N·m/轉(zhuǎn)速r/min：
450/2800
最高空載轉(zhuǎn)速r/min：
3080
怠速穩(wěn)定轉(zhuǎn)速r/min：
650
機油燃油消耗百分比 % ：
≤0.5
工作順序：
1-5-3-6-2-4
噪聲限制：
120
煙?度：
≤2.0
排放標(biāo)準(zhǔn)：
歐Ⅲ
外形參考尺寸：
935×610×760
2.8.2發(fā)動機主要性能指標(biāo)的選擇
（1）發(fā)動機最大功率
前面我們已經(jīng)設(shè)計確定出了汽車的最大車速是90km/h，這樣我們就能夠根據(jù)已知的最大車速用公式來求出發(fā)動機的最大功率，計算公式如下
=（+） （3-1）
式中：—發(fā)動機的最大功率，kw；
—傳動效率，取0.9；
—重力加速度，取9.8m/s2；
—滾動阻力系數(shù)，取0.02；
—空氣阻力系數(shù)，取0.8；
—汽車正面投影面積，，其中為前輪距，為貨車總高；
=1.85×2.65=4.9m2；
ma—汽車總質(zhì)量,=12130kg；
—貨車行駛最高車速,=90km/h。
根據(jù)公式（3-1）可得：
=（+）=106.7kw
這時算出的功率數(shù)值一般是當(dāng)發(fā)動機在裝有全部附件的情況下測定求得的最大有效功率，但是發(fā)動機外特性的最大功率數(shù)值約莫要比這個數(shù)大12％～20％。因此，在選擇發(fā)動機時可以在再此數(shù)值的基礎(chǔ)上提高12％～20％，即在119.5～128kw范圍內(nèi)選擇發(fā)動機。
（1） 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩
發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩用以下公式計算：
=
其中：
----轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)，取為=1.1；
----發(fā)動機最大功率，為128kw；
----最大功率轉(zhuǎn)速，所選發(fā)動機的最大功率轉(zhuǎn)速為3000r/min；
經(jīng)計算得最大轉(zhuǎn)矩為:
=95491281.1/3000=448.2N·m
與這兩個數(shù)值要求需要有一定的差值，如果它們的數(shù)值非常接近的話，會導(dǎo)致汽車直接擋的最低穩(wěn)定車速比較高，這樣的情況下汽車在通過路口的時候就需要增加換擋的次數(shù)。所以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要在=1.4～2.0的范圍內(nèi)選用。
因此，所選載貨汽車的發(fā)動機的最大功率為150kw，最大轉(zhuǎn)矩為450N.m。所選用的發(fā)動機滿足設(shè)計的要求。
3 JD1121載貨汽車的相關(guān)計算
3.1最小總傳動比和主減速器傳動比的計算
如果變速器擋位數(shù)比較多的話，發(fā)動機就有更大的可能可以在最大功率范圍的區(qū)域內(nèi)工作，這樣的情況下載貨汽車的爬坡以及加速能力可以得到明顯的改善。同時，也可以使油耗減小。
由于中型貨車的比功率較小，我們這次設(shè)計的載貨汽車決定采用五擋變速器的設(shè)計方案，為了避免換擋困難一般各檔之間的傳動比比值不應(yīng)該大于1.7～1.8。我們在知道了載貨汽車它的最大傳動比和最小傳動比以后，就能夠計算出中間傳動比的大小了。
傳動系總傳動比就是傳動系中每 個部件它們的傳動比之積，計算公式即為： =
，，接擋作為最高檔，那么它的最小傳動比就是主傳動比，即=。傳動系統(tǒng)的最小傳動比通?？梢愿鶕?jù)汽車最高車速來確定。
式中，—最高車速，90km/h； —發(fā)動機最大功率時的轉(zhuǎn)速，3000r/min；
由上面輪胎型號知，輪胎半徑r=509mm,則滾動半徑r=0.97r=493mm；代入得：==6.2
3.2 最大傳動比的計算
在計算普通大傳動比的時候，可以根據(jù)公式，也就是讓變速器一擋的傳動比和相乘。上面在計算最小傳動比的時候，我們已經(jīng)計算出數(shù)值為6.2，接下來只要算出變速器一擋的傳動比就可以了。
，，，如下式：
或
即
——發(fā)動機的傳動效率，取為0.90；
——載貨汽車地總質(zhì)量，為=11430kg；
g——重力加速度，取為9.8m/s；
f——滾動阻力系數(shù)，取0.02；
——滾動半徑， 493mm；
——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 450N·m ； 我們這次設(shè)計的JD1121載貨汽車的最大爬坡度為30%，即α=
7.15
經(jīng)過圓整，最終取。
3.3 各檔傳動比計算
實際上，汽車的傳動系各檔之間的傳動比大致是按等比級數(shù)來分配的?？梢杂霉奖硎荆?、、、，它們彼此差別不大，但有q1>q2>q3>q4。也有汽車是完全按照等比級數(shù)來分配的，我們在計算JD1121載貨汽車這五檔傳動比的數(shù)值時可以用公式：1.7～1.8。本次設(shè)計為五檔變速器，，因此各檔的傳動比和q之間的關(guān)系為：q2,q3，q4。最終得q=1.64
最終計算得各檔的傳動比為： =7.2 =4.3 =2.6 =1.6 =1.00
4 設(shè)計成果說明
經(jīng)過前面的分析與計算，我們本次的JD1121載貨汽車總體及底盤布置設(shè)計的內(nèi)容已經(jīng)基本全部涉及到并確定了下來。這里我們將對以上內(nèi)容做一個總結(jié)、匯總，使結(jié)果更加簡單明了的呈現(xiàn)出來。
我們本次設(shè)計根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定得出的設(shè)計結(jié)果如下：本次設(shè)計采用兩軸設(shè)計方案，選擇4x2驅(qū)動形式，布置形式采用平頭式，發(fā)動機前置后驅(qū)。后輪設(shè)計為后輪雙胎，輪胎使用9.00R20普通子午線輪胎。發(fā)動機使用LR6105Q12型增壓柴油機，發(fā)動機額定功率為150kw, 最大扭矩為450N·m。傳動系最大傳動比為7.2，最小總傳動比為6.2，變速器各檔傳動比之間的公比q為1.64。
我們得到的汽車的基本參數(shù)如下表5-1所示：
表5-1汽車的基本參數(shù)
JD1121載貨汽車
項目內(nèi)容
參數(shù)
基本尺寸
外形尺寸mm
總長
8400
總寬
2400
總高
2650
輪距mm
前輪
1850
后輪
1800
質(zhì)量kg
總質(zhì)量
12130
載質(zhì)量
7500
乘員（人）
2
最高車速Km/h
90
最大爬坡度%
30
耗油量L/t
≤1.8
設(shè)計總結(jié)
經(jīng)過這三個月對JD1121載貨汽車總體及底盤布置設(shè)計任務(wù)的完成，使我對載貨汽車的總體及底盤有了更加深刻的認(rèn)知，不僅是在選擇汽車總體參數(shù)及主要總成的時候，還是在設(shè)計各總成部件的布置或總體布置的時候，我都有了更加細致的認(rèn)知，也學(xué)到了很多以前并沒有掌握到的東西。在進行相關(guān)圖紙的繪制時，又把以前學(xué)過的機械制圖、計算機制圖溫習(xí)了一遍，并且加強了對繪圖工具的掌握。
在完成本次JD1121載貨汽車畢業(yè)設(shè)計相關(guān)任務(wù)的過程中，還是會碰到一些我自己不太了解或者是不懂的地方。首先是在設(shè)計說明書的時候，前期工作中我在圖書館找到做設(shè)計時可能需要用到的書，并在網(wǎng)上找了一些類似的車型的數(shù)據(jù)作為參考，這些工作開闊了我的視野，了解到了一些課外的知識，使我對載貨汽車的總體結(jié)構(gòu)有了更加系統(tǒng)的認(rèn)識。在設(shè)計的時候我遇到了自己不了解的知識方面，有些東西自己也含糊不清，查閱了很多書籍，也請教了同學(xué)和老師，總之受益匪淺。同時也要耐得住性子，不能急躁。在繪圖的時候，由于長時間沒有使用繪圖軟件結(jié)果畫圖的時候不熟練，繪圖也耗費了很多時間?？傊谧龅臅r候要調(diào)整好心態(tài)，不能急躁，不能急于求成，一點一點認(rèn)真的去做。
通過這近三個月的畢業(yè)設(shè)計，我不僅掌握了很多專業(yè)知識，而且認(rèn)識到做什么事不要總是擔(dān)心自己能力不足完成不了，要相信自己、有自信，遇到了問題要想方設(shè)法去解決，辦法總是比問題多的。同時，我也覺得這段時間是很有意義的，雖然工作是艱辛的甚至是苦澀的，但是回頭看看，你就會覺得是很有意義。因為在設(shè)計的過程中，每天我們都會遇到這樣或那樣的問題，在這些困難和挫折面前我們從最初的躲避，慢慢的我敢于去面對它們，去絞盡腦汁的解決它們，這難道不是一種成長嗎，我相信這對于我們以后的做人做事都是有幫助的。我相信經(jīng)過這次的設(shè)計工作，對我們是一種歷練，對于我們以后的工作也積累了經(jīng)驗，很有幫助。
致謝
在完成本次JD1121載貨汽車的設(shè)計過程中，首先，要感謝的是我的指導(dǎo)老師徐建芳老師在本次畢業(yè)設(shè)計中對我的關(guān)懷及支持,你的諄諄教導(dǎo)使我在載貨汽車總體及底盤畢業(yè)設(shè)計的專業(yè)知識有了進一步的提高。我也要感謝所有的老師，你們不僅教會我專業(yè)的相關(guān)知識，而且你們的關(guān)懷讓我感受到了家庭般的溫暖，雖然離家求學(xué)，我也沒有感覺到獨自一人的寂寞。當(dāng)然我也要感謝我們班里的同學(xué)對我的關(guān)心、理解和支持，我十分感激他們在這四年的大學(xué)生活中對我的照顧。在完成設(shè)計的進程中，難以避免要遇到一些問題，除了自己的認(rèn)真鉆研，當(dāng)然還少不了老師和同學(xué)們的支持，感謝徐建芳老師在設(shè)計的時候給予的無私幫助，在進行設(shè)計的時候遇到了很多的問題，各位專業(yè)課老師們都提供了很多自己的意見和分析，對于我在完成本次畢業(yè)設(shè)計過程中遇見的困難的解決有十分重要的幫助，老師還給我提供了幾個不同的參考方案，以及很多的參考資料，對我完成整個畢業(yè)設(shè)計都是不能缺少的一部分。對于本次畢業(yè)設(shè)計的小組成員，我也十分感謝各位做JD1121載貨汽車各個總成部件同學(xué)的幫助和支持，我在完成畢業(yè)設(shè)計的進程中遇到的困難都是在和各位同學(xué)的討論中得到了解決方案。由于我的能力有限，雖然自己很用心，但是在編寫的過程中難免有錯誤或者是疏漏，希望老師們能夠批評指正。在這完成本次畢業(yè)設(shè)計的最后時刻，我由衷的感謝指導(dǎo)老師徐建芳老師和小組成員們的幫助和支持，正是有了你們的幫助才使得我能夠如此順利的完成這次JD1121載貨汽車的相關(guān)設(shè)計工作，感謝你們！
參 考 資 料
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