中重型卡車總體指南.

1、中重型卡車總體設計指南中重型卡車總體設計指南 陳少軒陳少軒20062006年年8 8月月一、一、汽車總體設計的任務汽車總體設計的任務 目錄目錄三、三、汽車總體設計的一般順序汽車總體設計的一般順序 四、四、選型選型 六、整車性能計算六、整車性能計算 五、五、總布置草圖設計總布置草圖設計 二、二、汽車設計的一般原則汽車設計的一般原則 從技術先進性、生產(chǎn)合理性和使用（市場）要求出發(fā)，提出整車設計方案。擬定設計任務書。 對各部件進行合理布置和運動校核。 對汽車性能進行精確計算和控制。協(xié)調整車與部件、部件與部件之間的矛盾。 進行各種有關整車的技術綜合工作：項目描述書、試驗任務書、A圖文件編制、公告申報、

2、CCC認證提報等。一、一、汽車總體設計的任務汽車總體設計的任務 必須滿足汽車法規(guī)要求。 汽車在安全、環(huán)保、節(jié)能等方面必須滿足國內或國外相關法規(guī)要求，不僅要滿足現(xiàn)行法規(guī)，還要滿足未來某個時間將執(zhí)行的法規(guī)要求，有提前量。力求“三化”原則。 貫徹產(chǎn)品系列化，零部件通用化和零部件設計標準化的“三化”原則，在此階段就要充分考慮產(chǎn)品系列化變型要求。通過“三化”，最大限度地減小新增零件數(shù)量。技術先進性要求。 工藝性要求。 成本要求。 用戶（市場）使用要求。 以及上述各種要求發(fā)生矛盾時，優(yōu)先保證哪一種要求。 二、二、汽車設計的一般原則汽車設計的一般原則 三、三、汽車總體設計的一般順序汽車總體設計的一般順序 調

3、查研究和整車設想。1.資料搜集。廣泛收集國內外同類車型的技術資料。包括其產(chǎn)品結構、性能、參數(shù)、產(chǎn)品系列、技術水平、發(fā)展趨勢以及相關的標準、法規(guī)、專利等。2.市場情報。各種車的銷量、價格、故障模式。 3.使用調查。 a. 了解用戶對汽車型式、載重量、是否拖掛、性能（如平均車速、通過性）等的要求。 b. 道路條件。指海拔高度、氣溫、灰塵、路面水平、坡度情況、彎道急緩等。 c. 貨物情況、裝卸方式、運距。 d. 駕駛員使用習慣和對個別總成的偏好 e. 成本要求、服務要求。4.本企業(yè)生產(chǎn)工藝調查。 5.樣車分析。對標桿樣車進行拍照、參數(shù)測量（包括稱重）、性能試驗、乃至拆解、測繪、零部件稱重、材料化驗和

4、應力分析。 6.將國內外同類車型與標桿樣車一起進行技術經(jīng)濟對比分析。 7.確定總體方案。 選型。 通過總布置草圖和初步性能計算，確定整車主要尺寸參數(shù)、性能參數(shù)、質量參數(shù)和各總成的基本型式。（車身布置和車身造型也在此階段進行）。在總布置草圖上要較準確地示出汽車的軸距、總長、總寬、總高、離地間隙、貨臺高度，較準確地畫出各部件的形狀和尺寸。（選型將在以后詳述） 制定設計任務書（產(chǎn)品信函）。任務書包括以下內容：1.任務來源和設計依據(jù)。2.產(chǎn)品用途和使用范圍、使用條件。3.設計原則。4.產(chǎn)品型號。5.整車布置型式和整車參數(shù)（整車尺寸參數(shù)、整車質量參數(shù)、整車性能參數(shù)）。6.主要零部件的型式和特性參數(shù)。7.

5、同類車型對比分析。8.本車擬采用的新技術、新材料、新工藝。9.系列化方案、通用化水平。10.生產(chǎn)綱領、目標成本、技術經(jīng)濟分析。 技術設計。 此階段細化整車總布置方案，對各總成提出具體設計要求，各總成展開設計，并形成全車所有圖紙文件。汽車總裝配圖繪制。 在總布置進行過程或技術設計結束后，及時的把各系統(tǒng)的較準確的外形圖，按著裝配順序裝到整車上去，以便再次校核是否存在裝配干涉、運動干涉和裝配困難以及核算整車尺寸等。試制、試驗、修改和定型。 即樣車試制驗證、樣車試驗、A圖完善、整車公告、CCC認證等。四、四、選型選型 汽車型式選擇。指軸數(shù)，驅動型式的選擇。 主車軸數(shù)有2軸、3軸、4軸、5軸。 列車軸數(shù)

6、有2+2、2+3、3+3。其中，加號前面的為主車（牽引車）軸數(shù)，加號后面的為 掛車軸數(shù)。 汽車軸數(shù)是根據(jù)汽車的用途、總重、使用條件、汽車法規(guī)和輪胎負荷能力來確定的。 軸荷限值： 掛車及2軸貨車：單胎 6T 雙胎 10T 牽引車及3軸以上貨車： 單胎 7T 雙胎驅動軸 11.5T 并裝雙軸 18T （軸距1300） 16T （軸距1300） 并裝3軸 24T （軸距1300）驅動型式有：42、44、62、64、66、84、88、104等。其中第一個數(shù)為車輪總數(shù)（雙胎計一個），第二個數(shù)為驅動輪數(shù)。 42汽車結構簡單、自重較輕、成本低、油耗小。在轎車和輕型車上采用。 62汽車用于公路用車，平板車或牽

7、引車。 64汽車多用于重型牽引車、平板車、自卸車、砼車和其它專用車底盤。 84汽車多用于重型平板車、自卸車、砼車底盤等。 104汽車多用于平板車、砼車底盤等。 44、66、88等全驅動型式，多用于越野能力要求較高的軍車或自卸車等。汽車布置型式的選擇。 汽車布置型式是指發(fā)動機、驅動軸和車身的相互位置關系和布置特點而言的。 重型貨車主要是發(fā)動機前置后驅動的型式。 重型貨車的駕駛室主要有平頭式和長頭式兩種。1. 平頭式，發(fā)動機布置在駕駛室下方。 缺點：a. 維修發(fā)動機不便（當駕駛室可前翻時可消除此不足）； b . 換檔操縱距離遠，換檔機構較復雜； c. 駕駛室隔熱、隔振效果差，需增加隔熱、隔振措施；

8、 d. 發(fā)動機進氣系統(tǒng)布置稍顯復雜； e. 汽車高度較大； f. 被動安全性較差。優(yōu)點： a. 載貨面積利用率高； b. 整車總長小，機動性好； c. 轉向靈活； d. 駕駛員視野好； e. 自重小；2.長頭式，發(fā)動機布置在駕駛室前方。 優(yōu)缺點與平頭式相反。 尺寸參數(shù)的選擇： 1.軸距： 軸距與影響汽車的總長、總重、貨廂長度、軸荷分配、轉向通過性、傳動軸夾角等。 對單車而言： 二軸汽車： 總質量8T 車長7m 總質量12T 車長8m 總質量12T 車長9m 三軸汽車： 總質量20T 車長11m 總質量20T 車長12m 2. 輪距： 前輪距 ：要保證前橋外寬不超寬（2500）/輪胎與駕駛室在寬

9、度方向協(xié)調； 要保證能布置得下車架、板簧、轉向縱拉桿（在轉向輪最大轉角情況下）， 在前輪跳動及轉向情況下輪罩空間足夠。 還要取決于現(xiàn)有前橋資源。 后輪距： 要保證能布置得下車架、板簧、騎馬螺栓、輪胎，且要考慮選裝最大輪胎及輪 胎用舊的情況。 輪胎間隙通常在3040mm之間，騎馬螺栓與車架間隙通常在15mm以上。3.前懸 從縱梁內側而言，要保證能布置得下發(fā)動機、前軸、發(fā)動機前懸置、水箱、中冷器、前橫梁、前保險杠等； 從縱梁外側而言，要保證能布置得下前簧前支座、轉向器、車身前懸置、拖車鉤等； 從車身而言，要保證機艙能容得下發(fā)動機，車身輪罩協(xié)調等； 要從保證接近角考慮； 還要從整車軸荷分配考慮。4.

10、后懸 首先是長度不能超限，貨車后懸55%軸距，其次要保證能布置得下后簧支架、穩(wěn)定桿、備胎、自卸車翻轉軸、后防鉆保護杠等。后懸要滿足整車離去角的要求。自卸車等專用車的底盤后懸長度，還要滿足上裝運動空間的要求。5.汽車外廓尺寸 汽車外廓尺寸必須符合GB7258外廓尺寸限值要求。 車輛類別 長 寬高載貨汽車（包括載貨越野車） 12 2.54半掛汽車列車 16.52.54全掛汽車列車 202.54質量參數(shù)的選擇 1.裝載質量 裝載質量也叫載質量，指在硬實良好路面上行駛時的額定裝載質量，在壞路上其值相 應減少。載質量首先要滿足質量利用系數(shù)的要求。二類底盤與整車的載質量之間差一個上裝的質量。在牽引車上，稱

11、為鞍載質量，同時還增加準拖掛車總質量的概念。提倡將載質量進行圓整。2.整備質量 它是指車上帶有全部裝備（隨車工具、備胎），加滿燃油、水，但沒有裝貨和載人時的質量。降低整備質量，提高質量利用系數(shù)，是技術發(fā)展的趨勢，它必須依靠新技術、新材料和新工藝的采用，要量力而行。在總布置階段確定整備質量，一個方法是先給定一個質量利用系數(shù)，再用給定的載質量進行估算。3.總質量 指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿貨物和乘員時的質量，其中每人按65kg計?？傎|量要盡量取整數(shù)?？傎|量要符合法規(guī)要求，既不能高標也不能低標。牽引車的總質量既要滿足法規(guī)要求，又要滿足比功率的要求。法規(guī)要求詳見下表： 2軸貨車 總質量16噸 3軸貨車

12、16噸總質量25噸 4軸貨車 24噸總質量31噸 5軸汽車列車 總質量43噸 6軸汽車列車 總質量49噸4.汽車軸荷分配 a輪胎磨損均勻的原則 b要充分考慮使用備件 泥濘路面行駛的車輛，如越野車、部分工地用自卸車，往往滿載前軸荷：2627左右，后軸荷：7374左右（以減小前輪阻力，保證足夠后輪驅動力）。 c軸荷因汽車型式不同而不同。 平頭車前軸荷一般在30% 以上，長頭車一般在28% 以下。 d軸荷還要考慮操縱穩(wěn)定性要求 為保證汽車的不足轉向特性，要求汽車的重心要位于中性轉向點之前 e要注意使各軸荷符合法規(guī)軸荷限值，并不超出車橋的最大額定承載量。 性能參數(shù)的選擇 1.動力性參數(shù) a直接檔最大動

13、力因數(shù)D0max 它標志著加速能力和不換檔克服坡道阻力能力，由汽車的類型、用途、道路條件以及對 加速、 油耗的要求來決定。見下表： 汽車類型 直接檔最大動力因數(shù)D0max 一檔最大動力因數(shù)D1max （G2t）輕型載貨汽車 0.10.14 0.300.40 中型貨車 0.0550.10 0.300.40 重型車 0.040.06 0.300.35鞍式牽引列車 0.03左右 0.300.30 b一檔最大動力因數(shù)D1max： 它標志著最大爬坡能力、克服困難路段能力和起步連續(xù)換檔加速能力。主要根據(jù)汽車所要求的最大爬坡度和附著條件來選擇（見上表），一般公路用車，D1max0.30.4，礦用自卸車，D1

14、max0.30.46。c最高車速： 根據(jù)汽車用途、道路條件等來選擇。汽車類型 最高車速（km/h） 比功率（kW/t） 比扭矩（N.m/t） 中型貨車 75120 8.514.0 3347 重型貨車 70110 7.413.0 2950 半掛牽引車 90120 5 d比功率和比扭矩 比功率：評價汽車動力性的綜合指標。 比扭矩：反映汽車的牽引能力。 e、加速時間 常用原地起步換檔加速到某一車速如80km/h的時間,或直接檔從30km/h加速到80km/h的時間， 來反映該車的加速能力。2經(jīng)濟性參數(shù) 一般用限定條件下的等速百公里油耗值來表示（在良好的水泥瀝青路面上）3通過性參數(shù) a通道圓與外擺值

15、汽車和汽車列車（不計具有作業(yè)功能的專用裝置）必須能在同一個車輛通道圓內通過，車輛通道圓的外徑D1為25.00m，車輛通道圓的內徑為10.60m。汽車和汽車列車由直線行駛過渡到上述圓周運動時，任何部分的車輛外擺值T不得大于0.80m。 b最小離地間隙，與路面情況有關 中重型車一般220300mm 自缷車對此要求較高 此外自缷車還要求油底、水箱、油箱、空濾、消聲器等到地面的間隙也要較大。 c接近角 d離去角 注意離去角應算后防鉆保護杠。 e縱向通過半徑 對軍車可能要求較高。4操縱穩(wěn)定性參數(shù) a轉向特性參數(shù) 為保證良好的操縱穩(wěn)定性，汽車應具有一定程度的不足轉向特性。通常以0.4g的向心加速度作定圓轉

16、向時，前后軸的側偏角之差 作為評價參數(shù)。 b. 車身側傾角 當汽車以0.4g的向心加速度沿定圓周等速行駛時，車身側傾角應抑制在 以內，最大不超過 。 c. 制動點頭角 當汽車以0.4g的減速度制動時，車身點頭角不應大于超過 d撒手穩(wěn)定性5平順性參數(shù) 即前后懸架的偏頻 和 應使 ， 稍大于 ，以減輕縱向角振動和共振。 貨車滿載時， 1.52.1Hz， 1.72.17Hz6. 制動性參數(shù) 即制動距離，制動減速度和踏板力，應符合GB7258要求。發(fā)動機選型 目前重型卡車主要采用柴油機作為動力。1 發(fā)動機主要性能指標的選擇 a發(fā)動機最大功率及其相應轉速 一方面可參考同類車型選取，另一方面可以按照所要求

17、的最大車速 來確定，即： 其中： 傳動系機械效率,對單級主減42型式的,可取0.9 g 重力加速度 f 滾動阻力系數(shù)，取0.15-0.2 空氣阻力系數(shù),貨車取0.6-1.0 A 汽車正面投影面積, 貨車A=B1H，其中B1為前輪距，H為汽車總高 最高車速 汽車總質量 這里算出的 應理解為凈功率，其最大功率應比此高1015% 發(fā)動機的額定轉速選擇： 一般中型貨車用柴油機22003400r/min 重型貨車用柴油機 18002600r/min 輕型貨車用柴油機 32004200r/min b發(fā)動機最大扭矩及其轉速 其中： 扭矩適應性參數(shù)，通常取1.11.3， 發(fā)動機最大功率 最大功率轉速 由此可求

18、出最大扭矩 。 而 叫轉速適應性參數(shù)，通常取1.42.0 其中： 最大扭矩時轉速 由此可求出 。 c發(fā)動機適應性系數(shù) 該值越大，發(fā)動機適應性越好，柴油機 值在1.62.6之間。輪胎的選型 選擇輪胎主要依據(jù)汽車的類型，使用條件，輪胎承載能力和車速來選擇 公路用車盡量采用子午胎，斜交胎； 越野車常用越野輪胎、超低壓輪胎； 高速公路用車采用子午胎和無內胎； 要求降低整車高度的采用小輪胎； 要求超載能力強的采用子午胎； 斜交胎不允許最高車速超過90km/h。五、五、總布置草圖設計總布置草圖設計 圖樣畫法基本要求通常先畫出主、俯、正三視圖（2D），幾個基準面 車架上平面（通常畫成水平），它是標注高度方向

19、尺寸的基準； 前輪中心線，過左右前輪中心，并垂直于車架上平面的平面，在主俯視圖上投影，它是標 注前后方向尺寸的基準。 汽車中心線，汽車縱向垂直對稱平面在俯視圖和正視圖上的投影，它是標注寬度方向尺寸的基準。 通常要畫出空載和板簧壓平狀態(tài)的車輪位置，及相應的地面線。 在總布置草圖上要標出汽車總長，總寬，總高，貨箱尺寸，前后懸，軸距，輪距，接近角， 離去角，車架傾角，車身定位尺寸，發(fā)動機定位尺寸，前后軸處的車架高度，懸架主要尺寸，傳動軸長度夾角，前后橋傾角，車身和上裝的翻轉角度，上裝主要結構元素或連接點的尺寸 （如鞍座前置距，自卸車翻轉軸）發(fā)動機和傳動系的布置 發(fā)動機定位點通常用飛輪殼后端面與曲軸中

20、心線的交點的三坐標及曲軸線與車架上平面的夾角來表示。 車架的布置 a首先要確定車架主截面高度，以及主視圖上的形狀，要不要變截面。一般車架前端要截面變小， 或縱梁打彎，這取決于懸架、車身和方向機的布置。 b其次是確定車架外寬，是否要采用變寬度結構，要保證內寬能容得下發(fā)動機及附件、發(fā)動機懸置、水箱、中冷器；外寬要保證前面能布得下前輪（最大轉角狀態(tài)），轉向縱拉桿，板簧，減震器，車身舉升機構，后面能布得下后輪，板簧，U型螺栓等。 c橫梁的布置： 除前后必有橫梁外，一般在發(fā)動機懸置處，各個板簧支架處及車身支撐處，上裝連接處盡量要有橫梁。前橫梁位置要保證能布得下風扇，水箱，中冷器等。發(fā)動機前懸置處有時采用

21、彎管梁，發(fā)動機后懸置處，有時采用U型截面的下兜梁或上彎梁，變速箱后面的主橫梁，可以是立槽形的，平槽形的，也可以是形的，上下片結構的，或背靠背雙槽形的。可以是直通的，也可以是拱形的，上拱可以為傳動軸讓出空間。橫梁要盡量與縱梁腹板相連接，盡量避免與縱梁上下翼面連接。橫梁布置要適當兼顧底盤部件安裝的需要，橫梁布置還須兼顧傳動軸中間支撐的位置要求。采用中置牽引裝置的前后橫梁要有足夠強度，一般要襯入加強件或加斜支撐。 d車架上還要留出上裝連接用的孔和支架，64專用車一般要在平衡軸處留出一塊大的平面連接板，用以連接上裝，牽引車要在后橋附近鉚出L形的角板用以連接鞍式牽引座。駕駛室的布置 a保證發(fā)動機艙空間足

22、夠 b保證輪罩空間足夠 c保證轉向機構布置理想 d保證車輪與車身外觀協(xié)調 e盡量讓出上裝空間懸架的布置 a先確定前后懸架的形式，多片簧、少片簧、空氣彈簧等 b確定前后簧處車架高度預期值 c確定前后簧偏頻及匹配 d確定前后簧的動行程 e確定前后簧傾角，滿足轉向特性要求 f確定前后簧側傾角剛度匹配，可用橫向穩(wěn)定桿調節(jié) g布置板簧支架，減震器，緩沖塊 h布置導向機構 i保證懸架與轉向運動協(xié)調轉向的布置 a轉向盤的布置符合人體工程學的要求 b保證轉向與懸架運動協(xié)調 c保證轉向傳動軸下萬向節(jié)靠近車身翻轉中心，以便翻轉時運動協(xié)調 d在車身翻轉情況下，轉向傳動軸不應有夾角太大或抽出，頂死情況 e在各極限轉角

23、情況下，轉向搖臂與拉桿不應有死角，或干涉，直拉桿與板簧輪胎應保持15以上間隙 f當直拉桿太長時，可設置中間過渡搖臂 g轉向器支架設計應牢固可靠，安全系數(shù)高橋的布置 a前后橋噸位要符合整車要求，前后橋的斷面要合理 b前橋、后橋的輪距在符合整車要求同時，還要盡量采用社會資源 c前橋的前輪定位要符合整車要求 d中后橋的傾角要保證傳動軸夾角盡量小，且要符合轉向特性要求 e前橋的極限轉角及梯形機構要滿足整車轉向性能要求 f前后橋的最小離地間隙要符合通過性要求 g橋上的連接橫向穩(wěn)定桿，減震器，板簧，導向機構等的結構要符合整車要求。發(fā)動機懸置的布置 a首先要保證本系統(tǒng)的功能特性，前后懸置剛度匹配，能有效減震

24、，防抖，降噪 b要保證前后懸置結構設計能夠實現(xiàn) c在前后懸置處盡量能布置橫梁或托架梁，防止車架變形 d保證發(fā)動機吊裝工藝性良好，易于使用氣動工具緊固 e要考慮發(fā)動機維修、拆卸的可行性、方便性冷卻系的布置 a首先要保證散熱器的散熱能力滿足發(fā)動機的要求 b護風圈偏心不宜太大 c風扇至水箱芯片距離要合理 d保證水箱離地間隙及與車身的運動間隙 e副水箱要布于較高處，副水箱補水管和溢氣管走向合理，便于補水和排氣，加水要方便 f風扇與護風圈的間隙，上下方向單邊應在20-25，左右方向單邊應在15-20 g自卸車等工程車輛，水箱下面要加護欄保護，防撞 h要保證接近角的要求進氣系統(tǒng)的布置 a首先選擇空濾器、中

25、冷器的容量要滿足發(fā)動機的要求 b考慮濾芯保養(yǎng)的可能性和方便性 c高位進氣口要布置在正壓區(qū)且較高處，以保證進氣清潔 d若高位進氣管隨車身翻轉，不能與周圍部件干涉，且管路的活動連接處，密封要嚴密可靠 e發(fā)動機與固定在車架上的管接口之間的連接，要通過橡膠管最好是波紋管連接，以消除運動干涉和振動 f各進出氣管路截面要足夠大，走向順暢，不能打急彎，管路要盡量短，接頭要少排氣的布置 a排氣管的走向要盡量順暢，不能打急彎 b排氣管的截面要足夠大 c發(fā)動機與車架之間的排氣管要用撓性管過渡 d要考慮排氣制動的安裝空間 e消聲器的布置要符合離地間隙的要求 f消聲器在車架上的懸置，要采用彈性元件 g消聲器與周圍不宜受熱的部件之間，要保持足夠間隙，或加隔熱板 h排氣尾管不能直吹輪胎、制動氣室、地面等供油系布置 a燃油箱的容積要保證續(xù)駛里程的需要 b油箱的位置要離發(fā)動機油泵盡量近，并要盡量與消音器、排氣管分開，油箱的布置