方案论证-GD1041型商用车总体设计

机电工程学院毕业设计方案论证报告设计题目:GD1041型商用车总体设计学生姓名：陈玉立学号：201046880530专业班级：车辆工程1003指导教师：吴心平2014年3月20日目次1.概述………………………………………………………………………………211.1轻卡在中国的发展历程…………………………………………………21.2汽车总体设计的任务……………………………………………………22.汽车形式的选择…………………………………………………………………22.1汽车轴数和驱动型式的确定……………………………………………22.2汽车主要参数的选择……………………………………………………32.3汽车质量参数的确定……………………………………………………42.4汽车性能参数的确定……………………………………………………53.发动机的选择……………………………………………………………………83.1发动机的形式与型号的选择……………………………………………83.2发动机主要性能指标的选择……………………………………………93.3发动机的悬置……………………………………………………………94.轮胎的选择………………………………………………………………………9论证结果…………………………………………………………………………11参考资料…………………………………………………………………………111概述汽车性能的优劣不仅取决于组成汽车的各部件的性能，而且在很大程度上取决于各部件的协调配合，取决于总体布置；总体设计水平的高低对汽车的设计质量、使用性能和产品的生命力起决定性的影响。汽车是一个系统，这是基于汽车只有如下属性而具备组成系统的条件：汽车是由多个要素（子系统及连接零件）组成的整体，每个要素对整体的行为有影响；组成汽车的各要素对整体行为的影响不是独立的；汽车的行为不是组成它的任何2要素所能具有的。由此，汽车具备系统的属性，对环境表现出整体性、一辆子系统属性匹配协调的汽车所具备的功能大于组成它的各子系统功能纯粹的、简单的总合，反之，如果子系统的属性因无序而相互干扰，即便是个体性能优良的子系统，其功能也会因相互扼制而抵消，功率循环、轴转向等就是这样的例子。1.1轻卡在中国的发展历程1958年3月10日，随着当时的南京汽车制配厂自力更生制造的“跃进”轻卡驶出厂房，我国诞生了轻卡行业。以后的全国年产量虽然不到2万辆，但是为国民经济做出了巨大的贡献，在以后的20多年里，一直处于供不应求的状况。改革开放以后，轻卡行业随着中国汽车的大发展也进入了飞速发展阶段，1978年年产量已达近15万辆，1993年至2000年一直保持30万辆的年产量，之后就进入了超常规发展时期，产量和产品品质不断提高，出口数量也不断增加，我国成为轻型卡车制造大国。值得骄傲的是，我国轻卡行业基本是依靠以我为主的引进吸收和自主创新发展起来的，目前制造企业达43家，自主品牌占绝对优势，北汽福田、一汽轻型汽车、江铃汽车,南京依维柯、江淮汽车、沈阳金杯等一大批企业名扬国内外市场。据悉，我国轻卡行业已走上了产业升级之路，北京福田开始与康明斯合作建设可生产满足高排放标准的新型发动机的专业生产基地；南京依维柯将与外方合作使“跃进”轻卡脱胎换骨。历经50年发展，2008年我国轻型卡车年产量已达94万辆，占到全世界轻卡170万总产量的55%，而且轻卡行业中的自主品牌占绝对优势，份额超过了95%。1.2汽车总体设计的任务从技术先进性、生产合理性和使用要求出发，正确选择性能指标、质量和主要尺寸参数，提出总体设计方案，为各部件设计提供整车参数和设计要求；对各部件进行合理布置和运动校核；对整车性能进行计算和控制，保证汽车主要性能指标实现；协调好整车与总称之间的匹配关系，配合总称完成布置设计，使整车的性能、可靠性达到设计要求。2汽车形式的选择2.1汽车轴数和驱动型式的确定根据2010年国家标准GB1589—2004《道路车辆外廊尺寸、轴荷及质量限值》，汽车总质量小于19t的公路运输车辆，多采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。故本车轴数定为两轴。驱动形式是指发动机的布置方式及驱动轮的数量、位置的形式。FF为前置发动机前轮驱动，FR为前置发动机后轮驱动。发动机前置后驱的优点是轴荷分配合理、操纵机构简单、维修方便，成本比中置的要少。故本车选择发动机前置后轮驱动。卡车常见的驱动形式有4×2、4×4、6×2、6×4等，“×”前的数字表示车辆车轮总数，后面的数字表示驱动轮数，并装双轮算一个轮子，一根车轴也就按3两个轮子算。本车总质量较小，故选择4×2驱动型式，前桥为转向桥，后桥为驱动桥。2.2汽车主要参数的选择2.2.1外形尺寸外型尺寸指一款车的车身长度、车身宽度和车身高度。车身长度是垂直于车辆纵向对称平面并分别抵靠在汽车前,后最外端突出部位的两垂面之间的距离，简单的说是汽车长度方向两极端点间的距离。车身宽度是车身外侧钣金最突点之间的距离，一般车的前轮眉位置是最宽的。车身高度是指：一个车在水平路面上，轮胎充气为厂商规定的标准胎压情况下，从地面到车顶最高点的垂直距离。对于车身高度，汽车行驶的不同环境对车身高度的要求是不一样的。现在很多车身高度是带有可调节功能的，保证行驶的安全。GB1589—1989汽车外廓尺寸限界规定如下：货车、整体式客车总长不应超过12m，不包括后视镜，汽车宽不超过2.25m；空载顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m。本次设计货车为载质量4吨柴油动力货车，为轻型载货汽车，据此选用车辆参数为：6000×2350×2050（㎜×㎜×㎜）。2.2.2轴距L轴距是通过车辆同一侧相邻两车轮的中点，并垂直于车辆纵向对称平面的二垂线之间的距离。轴距L对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯半径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。当轴距短时，上述各指标减小。原则上对发动机排量大的载质量多的货车，轴距取得长。对机动性要求高的汽车，轴距宜取得短些。根据国家推荐数据确定本车轴距L取3300㎜（表2-1）。表2-1各型汽车的轴距和轮距类别轴距/mm轮距/mm4×2货车≤1.8t1700～29001150～13501.8t～6.0t2300～36001300～16506.0t～14.0t3600～55001700～2000＞14.0t4500～56001840～20002.2.3前后轮距、的选择轮距为同一车桥左右轮胎胎面中心线间的距离。轮距B越大，驾驶舒适性越好，操纵平稳性和横向稳定性越好。但轮距不宜过大，否则会使汽车的总宽和总质量过大。如果轮距过宽还会影响汽车的安全性，因此，轮距应与车身宽度相适应。要保证布置下发动机、车架、前悬架和前轮，保证转向轮转动空间及杆系与车架、车轮之间的间隙；受后部车架宽度、悬架、轮胎宽度的影响，保证它们之间有足够的间隙。故取，。2.2.4、的选择前悬尺寸对汽车的通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、上下车的方便性以及汽车造型等均有影响。对于平头货车，前悬尺寸还会影响从前4门上、下车的方便性。初步选定前悬。后悬长，汽车离去角减小，使通过性降低。货车（），一般在1200～2200㎜之间；特长货箱的货车，可达到2600㎜，但不得超过轴距的55%。故本车取后悬。2.2.5货车车头长度货车车头长度是指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。车头长度尺寸还对汽车外观效果、驾驶室居住性、汽车面积利用率和发动机的接近性等有影响。本车采用平头型，取车头长度为1450㎜。2.2.6货车车厢形式及尺寸常见的货箱型式分为栏板式、仓栅式、厢式三种。栏板式载货部位为栏板结构。用途广泛，主要适用于中重型及散装货物的中长途运输，适用性强，已成为中、长途货运车辆之首选。故本车采用栏板式货箱。货箱大小计算时以散装货来计算，根据汽车车身设计要求，散装货物的容积质量平均为0.6t/m3，公路用汽车的最大容许宽度为2500㎜，栏板高度H主要受载重力的限制，一般取为500～800㎜。根据设计要求为载质量4吨的货车，经计算车厢尺寸为：。2.3汽车质量参数的确定汽车质量参数包括整车整备质量、载货质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配等。2.3.1整车整备质量为车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满燃料和水，但没有装货和载人是的整车质量。整车整备质量对汽车的制造成本和燃油经济性有重要影响。本车设计整车整备质量为。2.3.2汽车的载质量为在硬质良好路面上行驶时所允许的额定载质量。汽车在碎石路面上行驶时，载质量约为好路面的75%～85%。商用货车载质量的确定，首先应与企业商品规划符合，其次要考虑到汽车的用途和使用条件。原则上，对货流大、运距长或矿用自卸车应采用大吨位货车以利降低运输成本，提高效率；对货源变化频繁、运距短的市内运输车，宜采用中、小吨位的货车比较经济。本车设计对象为货运车辆，为2200kg载货量。汽车的驾驶员人数为2人座货车。2.3.3质量系数指汽车载质量与整车整备质量的比值，即。该系数反映了汽车的设计水平和工艺水平，值越大，说明该汽车的结构和制造工艺越先进。根据推荐标准满足要求。2.3.45汽车总质量是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。商用货车的总质量由整备质量、载质量和驾驶员以及随行人员质量三部分组成，即(座位数n=2)。故本车的汽车总质量为。2.3.5轴荷分配确定轴荷分配的原则：为使各轮胎磨损均匀，寿命相近，各车轮负荷应相近；为保证汽车良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的负荷；为了保证汽车的操纵稳定性，要求转向轴的负荷不应过小。前/后轴=1950/3545。商用货车4×2后轮双胎,平头式的轴荷分配如表2-2。表2-2汽车的载荷分配满载空载前轮后轮前轮后轮30%～35%65%～70%48%～54%46%～52%本车的轴荷分配为：满载：前轴35%，后轴65%；空载：前轴50%，后轴50%。满足要求。2.4汽车性能参数的确定2.4.1动力性系数汽车动力性参数包括、加速时间t、上坡能力、比功率和比转矩等。⑴最高车速指在无风条件下，在水平、良好的沥青或水泥路面上，汽车所能达到的最大行驶速度。按我国的规定，以1.6公里长的试验路段的最后500米作为最高车速的测试区，共往返四次，取平均值。最高车速不同于理论最高车速（指发动机在最佳状态所发挥的最佳成绩，仅限于理论）。本车设计最高车速设计为。⑵加速时间t汽车在平直的良好路面上，从原地起步开始以最大加速度加速到一定车速所用时间，称为加速时间。由于低于的汽车，加速时间可用加速到所需的时间来评价，初定本车加速时间。⑶上坡能力用汽车满载时在良好路面上的来表示汽车的上坡能力。通常要求货车能克服30%的坡度，故本车设计最大爬坡度为，即16.7°。⑷汽车和是汽车所装发动机的标定与的比值，即。它综合反映了汽车的动力性。是汽车所装发动机的与的比值，即。它反映了汽车的牵引能力。参考国家规定，本车取，。2.4.2燃油经济性系数汽车的燃油经济性用汽车在水平的水泥或沥青路面上，以经济车速或多工况6满载行驶百公里的燃油消耗量来评价，该值越小燃油经济性越好。货车有时用单位质量的百公里油耗来评价（表2-3）。表2-3货车单位质量百公里燃油消耗总质量汽油机柴油机3.00～4.002.00～2.804～62.80～3.201.90～2.106～122.68～2.821.55～1.86122.50～2.601.43～1.532.4.3最小转弯直径是表明汽车转弯性能灵活与否的参数。通常，汽车说明书中给出的转弯直径是指外转向轮的轨迹圆直径。它是指汽车的外转向轮的中心平面在车辆支承平面（一般就是地面）上的轨迹圆直径，即汽车前轮处于最大转角状态行驶时，汽车前轴离转向中心最远车轮胎面中心在地面上形成的轨迹圆直径，即图2-1中的直径大小。转弯直径直接影响汽车的机动性。转弯直径越小，汽车通过狭窄弯曲地带或绕开不可越过的障碍物的能力就越强，就越灵活。转弯直径与汽车的轴距、轮距及转向轮的极限转角直接有关。轴距、轮距越大，转弯直径也越大；转向轮的极限转角越大，转弯直径就越小（表2-4）。表2-4商用货车最小转弯直径车型级别商用货车