5噸商用車總體設計說明書

1、課 程 設 計 說 明 書學生姓名： 學 號： 學 院： 專 業(yè)： 車輛工程 題 目： 5噸商用車總體設計 綜合成績： 指導教師： 職稱: 2017 年 01 月 05 日目錄第1章 汽車形式的選擇21.1汽車類別21.2 軸數(shù)、驅(qū)動形式、布置形式2第2章 汽車主要參數(shù)設計32.1汽車質(zhì)量參數(shù)的確定32.2軸荷分配32.3汽車尺寸參數(shù)的確定42.3輪胎的選擇4第3章 汽車發(fā)動機的選擇53.1發(fā)動機最大功率 確定53.2選擇發(fā)動機6第4章 傳動比的計算和選擇74.1驅(qū)動橋主減速器傳動比的選擇74.2變速器傳動比的選擇8第5章 汽車動力性能計算85.1驅(qū)動平衡計算95.1.1驅(qū)動力計算95.1.2

2、行駛阻力計算105.2 汽車爬坡度計算115.3功率平衡計算125.3.1汽車行駛時，發(fā)動機能夠發(fā)出的功率12 5.3.2汽車行駛時，所需發(fā)動機功率135.3.3功率平衡圖13第6章 其他13參考文件15附錄16第1章 汽車形式的選擇已知參數(shù)額定裝載質(zhì)量（Kg）最大總質(zhì)量（kg）最大車速(Km·h-1)比功率 (KW·t-1)比轉(zhuǎn)矩(N·m·t-1)500091607510331.1汽車類別表1-1 載貨汽車按質(zhì)量分類汽車類型總質(zhì)量ma/t載貨汽車輕型1.86.0中型6.014.0重型ma>14.0本組設計的貨車屬于中型載貨汽車1.2 軸數(shù)、驅(qū)動形

3、式、布置形式1.2.1 軸數(shù)：兩軸1.2.2 驅(qū)動形式：4*2后輪雙胎1.2.3 布置形式：平頭式發(fā)動機前置后驅(qū)動，發(fā)動機置于前軸之上，駕駛室之正下方第2章 汽車主要參數(shù)設計2.1汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 汽車載客量：3人 汽車的載重量：me=5000kg質(zhì)量系數(shù)mo是指汽車載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值，mo= me/m0。根據(jù)任務書：汽車總質(zhì)量ma=9160 kg根據(jù)公式 ma= mo+ me+3×65kg整車整備質(zhì)量 mo= ma-（me+3×65kg）=3965kg質(zhì)量系數(shù)mo= me/m0=1.262.2軸荷分配表2-1 各類汽車軸荷分配滿 載空 載前 軸后 軸前 軸后 軸

4、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%本車軸荷分配如下：整備質(zhì)量(kg)3965總質(zhì)量（kg）9160空載前軸(kg)1982.5(50%)滿載前軸(kg)3206（35%）空載后軸(kg)1982.5（50%）滿載后軸(kg)5954（65%）2.3汽車尺寸參數(shù)的確定外形尺寸(mm)：6995×2470

5、15;2520我國法規(guī)對載貨汽車外廓尺寸的規(guī)定是：總高不大于4米，總寬不大于2.5米，總長不大于12米。一般載貨汽車的外廓尺寸隨載荷的增大而增大。在保證汽車主要使用性能的條件下應盡量減小外廓尺寸。參考東風貨車DFA1080L12D3載貨汽車的技術(shù)參數(shù)，可以設計外廓尺寸為（6995×2470×2520）(長×寬×高)。貨箱尺寸(mm)：4820*2470*550根據(jù)DFA1080L12D3載貨汽車的技術(shù)參數(shù)，車廂尺寸為（4820*2470*550）。軸距L確定表2-2 載貨汽車的軸距和輪距4×2貨車總質(zhì)量（t）軸距（mm）輪距（mm）1.86.0

6、23003600130016506.014.03600550017002000根據(jù)表2-2，并參考東風貨車DFA1080L12D3選取軸距3800mm。前輪距B1=1770mm,后輪距B2=1680mm。前懸LF和后懸LR的確定：LF=1210mm，LR=1985mm車頭長度取1500mm2.3輪胎的選擇根據(jù)軸荷分配，可計算單個輪胎承受載荷，為超載，負載系數(shù)設為1.1，計算如下： 前輪單側(cè)： 后輪單側(cè)： 其中為輪胎所承受重量。 根據(jù)GB2977一2008可選擇輪胎型號8.25R16LT，具體參數(shù)如表2-3所示。輪胎 規(guī)格層級新 胎設計尺寸/mm輪胎最大使用尺寸/mm靜負荷半徑負荷能力/Kg最小

7、雙胎間距mm允許使用輪輞斷面寬度外直徑總寬度外直徑單胎雙胎公路型牽引性公路型牽引性8.25R16LT12235855855252876866397180017003016.00G,6.00表2-3 載重汽車普通斷面子午線輪胎 （5°輪輞）第3章 汽車發(fā)動機的選擇3.1發(fā)動機最大功率 確定（1）根據(jù)最高車速確定發(fā)動機最大功率： （3.1）式中：最大功率，kw； 傳動效率，=95%×98%×96%=0.89； 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；汽車正面迎風面積，其中為前輪距（見第三章），為汽車總高（見第三章） ；=2.4

8、70×2.520=6.22m2；汽車總重，kg；汽車最高車速，km/h。根據(jù)公式（2.1）可得： = （2）根據(jù)比功率確定發(fā)動機功率： 任務書所給比功率為10kw/t，根據(jù)比功率定義，可算出發(fā)動機功率： 考慮比轉(zhuǎn)矩為33N·m/t,需要發(fā)動機轉(zhuǎn)矩302.28N·m。3.2選擇發(fā)動機根據(jù)上述功率計算及需求轉(zhuǎn)矩，選擇東風康明斯 ISB3.9-125E40A發(fā)動機表2-1 東風康明斯 ISB3.9-125E40A發(fā)動機主要技術(shù)參數(shù)東風康明斯 ISB3.9-125E40A主要參數(shù)  型    號：東風康明斯 ISB3.9-125E4

9、0A  形    式： 立式直列、水冷、四沖程、自然吸氣  氣 缸 數(shù)： 4 排量3.9L  額定功率/轉(zhuǎn)速： 92/2500  最大扭矩/轉(zhuǎn)速： 410/1300-1500  全負荷最低燃油消耗率： 200g/kW.h  排放標準： 歐IV  整機凈質(zhì)量：350Kg  外形參考尺寸：869×782×816mm發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩及其相應轉(zhuǎn)速的選擇當發(fā)動機最大功率和相應的轉(zhuǎn)速確定后，則發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和相應轉(zhuǎn)速可隨

10、之確定，其值由下式計算：=式中： 轉(zhuǎn)矩適應系數(shù)，一般1.1-1.3，在這里取1.1； 最大功率時的轉(zhuǎn)矩，N*m _最大功率，kw _最大功率時轉(zhuǎn)速，r/min _最大轉(zhuǎn)矩，N*m 而/=1.4-2.0，在這里取為1.5，則有： =/2.0=2500/1.5=2250r/min =1.1x9550x92/2500=386.6N*m滿足所選發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩及相應轉(zhuǎn)速要求。第4章 傳動比的計算和選擇 4.1驅(qū)動橋主減速器傳動比的選擇 在選定最小的傳動比時，要考慮到最高擋行駛時有足夠的動力性能。根據(jù)參考文獻9機最大功率時的車速應等于最高車速或略小于最高車速： 即主減速器傳動比： (最高檔為直接檔)式中

11、：為滾動半徑；為發(fā)動機最大功率時的轉(zhuǎn)速；為最高車速（應根據(jù)選定發(fā)動機后的參數(shù)重新估算）， 為變速器的最高擋傳動比，若最高擋為直接擋，則=1。由已選輪胎得：自由直徑為：d=855mm由=Fd/2得：滾動半徑=415.04mm，其中：子午線輪胎：F=3.05；斜交輪胎：F=2.99。故本設計輪胎為子午線輪胎。由上述可知，=2250 rpm；=75km/h根據(jù)公式可得：=4.69-5.88，故取5。4.2變速器傳動比的選擇（1）在確定變速器頭檔傳動比時，需考慮驅(qū)動條件和附著條件。為了滿足驅(qū)動條件，其值應符合下式要求： 式中：一般貨車的最大爬坡度為30，即°根據(jù)參考文獻3，表1-2 滾動阻力

12、系數(shù)f的數(shù)值 取一般的瀝青或混凝土路面f=0.02由已知數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)得，最大總質(zhì)量G=9160kg；=415.04mm；r=427.5mm；=410Nm; =5汽車的最大爬坡度，初選為16.7o。根據(jù)附著條件校核最大傳動比： 式中：為后軸軸荷；為滾動半徑；為變速器的I擋傳動比。所以： 根據(jù)已知數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)得：=9160*65%*9.8=58349.2N;=0.8;=0.415m;(=1.11.3,取1.2)；=5T=0.89可得：=10.57 （2）各擋傳動比確定：由于在6.810.57，取=8，且=1按等比數(shù)級分配各擋傳動比,=則q=1.52,=8，=q4=5.28，=q3=3.48，=

13、2.30，=1.52，=1倒擋傳動比：4.3第5章 動力性能計算5.1驅(qū)動平衡計算5.1.1驅(qū)動力計算汽車的驅(qū)動力按下式計算： （5.1）式中：驅(qū)動力，N； 發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，N·m； 車速，km/h。5.1.2行駛阻力計算汽車行駛時，需要克服的行駛阻力為：= 式中：道路的坡路，度，平路上時，其值為0o； 行駛加速度，m/s2,等速行駛時，其值為0； = (5.2)根據(jù)公式（5.1）及（5.2）可計算出各檔位汽車行駛時，驅(qū)動力，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)動力，速度T（N·m）350390410390380370360350n(r/mi

14、n)11001300150017001900210023002500一擋Ft1(N)3002433455351713345532598317403088230024v1(km/h)4.305.085.876.657.438.219.009.78二擋Ft2(N)1981622081232132208121514209482038219816v2(km/h)6.527.708.8910.0711.2612.4513.6314.82三擋Ft3(N)1306014553152991455314180138071343413060v3(km/h)9.8911.6913.4915.2917.0818.88

15、20.6822.48四擋Ft4(N)863296181011296189372912588798632v4(km/h)14.9717.6920.4023.1325.8528.5731.2934.01五擋Ft5(N)57056357668263576194603158685705V5(km/h)22.6426.7630.8735.0039.1143.2647.3551.46六檔Ft6(N)3753418243964182407539683863753V6(km/h)34.4240.6846.9453.1959.4565.7171.9778.23表5-2 行駛阻力Va101520253035404

16、5505560657075F阻18191848189019422007208421722272238325072643278929483119  圖5.1 驅(qū)動力.行駛阻力平衡圖5.2 汽車爬坡度計算 汽車的動力因數(shù)按下式計算： 根據(jù)表5-1可算出I檔最大動力因數(shù) =3.59km/h， = =0.39汽車的上坡能力是用滿載時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：汽車頭檔動力因數(shù)。由式（5.7）可得： =0.40最大爬坡度為：40%>30% 滿足條件。5.3功率平衡計算5.3.1汽車行駛時，發(fā)動機能夠發(fā)出的功率汽車行駛時，發(fā)

17、動機能夠發(fā)出的功率就是發(fā)動機使用外特性的功率值。根據(jù)求出發(fā)動機功率如表 5-6所示：表5-6發(fā)動機發(fā)出功率與速度關(guān)系T (Nm)350390410390380370360350n(r/min)110013001500170019002100230025001擋v1(km/h)4.305.085.876.657.438.019.009.78P1(kw)40.3153.0964.4069.4275.6081.3686.7091.622擋v2(km/h)6.527.708.8910.0711.2612.4513.6314.82P2(kw)40.3153.0964.4069.4275.6081.368

18、6.7091.623擋v3(km/h)9.8911.6913.4915.2917.0818.8820.6822.48P3(kw)40.3153.0964.4069.4275.6081.3686.7091.624擋v4(km/h)14.9717.6920.4123.1325.8528.5731.2934.01P4(kw)40.3153.0964.4069.4275.6081.3686.7091.625v5(km/h)22.6426.7630.8835.0039.1143.2347.3551.47擋P5(kw)40.3153.0964.4069.4275.6081.3686.7091.626V6(

19、km/h)34.4240.6846.9453.1959.4565.7171.9778.23擋P6(kw)40.3153.0964.4069.4275.6081.3686.7091.625.3.2汽車行駛時，所需發(fā)動機功率 汽車行駛時，所需發(fā)動機功率即為克服行駛阻力所需發(fā)動機功率，其值按下式計算： （5.8）當汽車在平路上等速行駛時，其值為 （5.9）由公式（5.9）得汽車在平路上等速行駛時所需發(fā)動機功率現(xiàn)將數(shù)據(jù)統(tǒng)計為下表表5-7阻力功率Va(km/h)1015202530354045505560657075P阻(kw)5.688.6711.8315.2318.9222.9627.4232.34

20、37.7943.8250.5057.8966.0375.005.3.3功率平衡圖作發(fā)動機能夠發(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所需發(fā)動機功率曲線，即得到汽車的功率平衡圖圖5.4 功率平衡圖第6章 其他離合器的型式：單膜片拉式彈簧離合器驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)：采用非斷開式驅(qū)動橋，單級螺旋圓錐齒輪減速器。 縱置鋼板彈簧非獨立懸架： 前懸架：采用縱向?qū)ΨQ長截面鋼板彈簧8塊，雙向作用筒式減震器 后懸架：采用縱向?qū)ΨQ長截面鋼板彈簧8塊，雙向作用筒式減震器萬向傳動軸： 形式：兩軸三萬向節(jié)式 軸徑120 軸長1800/2000 萬向節(jié)形式：十字軸萬向節(jié)轉(zhuǎn)向機構(gòu)： 轉(zhuǎn)向形式：循環(huán)球式 方向盤直徑：

21、450 轉(zhuǎn)向節(jié)臂：300 內(nèi)輪轉(zhuǎn)角36° 外輪轉(zhuǎn)角29°制動系： 前后采用獨立雙回路液壓制動系統(tǒng)，制動閥為雙腔串聯(lián)活塞式。 行車制動器：前后均采用鼓式，制動鼓內(nèi)徑410 駐車制動器：中央鼓式制動鼓由機械式軟軸操作。圖6.1 整車總體布置圖參考文獻1 王望予.汽車設計.第四版.機械工業(yè)出版社,2004.82余志生.汽車理論.第四版.機械工業(yè)出版社,2006.53王國權(quán),龔國慶.汽車設計課程設計指導書. 機械工業(yè)出版社,2009.114 載重汽車輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負荷. GB/T 297720085陳家瑞.汽車構(gòu)造（下冊）.人民交通出版社, 2011-066劉維新.汽車設計

22、.清華大學出版社,2001.77 羅建軍，楊琦.精講多練MATLAB（第2版）.西安交通大學出版社,2010.1附錄1. 驅(qū)動力、行駛阻力平衡圖程序：ig(1)=8; ig(2)=5.28;ig(3)=3.48;ig(4)=2.30; ig(5)=1.52;ig(6)=1;i=5;w=0.89; r=0.415;Te=350 390 410 390 380 370 360 350;n=1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500;Ft1=Te*ig(1)*i*w/rVa1=0.377*r*n/ig(1)/iFt2=Te*ig(2)*i*w/rVa2=0.377

23、*r*n/ig(2)/iFt3=Te*ig(3)*i*w/rVa3=0.377*r*n/ig(3)/iFt4=Te*ig(4)*i*w/rVa4=0.377*r*n/ig(4)/iFt5=Te*ig(5)*i*w/rVa5=0.377*r*n/ig(5)/iFt6=Te*ig(6)*i*w/rVa6=0.377*r*n/ig(6)/iG=9160;g=9.8;f=0.02;CD=0.8;A=6.22;Va=10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75;for k=1:14Ff(k)=G*g*f+CD*A*Va(k)2/21.15;endFfplot(Va1

24、,Ft1)hold onplot(Va2,Ft2)hold onplot(Va3,Ft3)hold onplot(Va4,Ft4)hold onplot(Va5,Ft5)hold onplot(Va6,Ft6)hold onplot(Va,Ff)xlabel('車速(km/h)');ylabel('力(N)');gtext('leftarrowFt1')gtext('leftarrowFt2')gtext('leftarrowFt3')gtext('leftarrowFt4')gtext('leftarrowFt5')gtext('leftarrowFt6')gtext('leftarrowF阻')2.功率平衡圖程序：ig(1)=8; ig(2)=5.28;ig(