载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计

目录设计任务书·------------------------------------------------------[1]第1章汽车的总体设计-------------------------------------------[2]1.1汽车总体设计的特点---------------------------------------[2]1.2布置形式-------------------------------------------------[2]1.3轴数的选择------------------------------------------------[2]1.4-驱动形式轴数的选择---------------------------------------[3]第2章汽车主要参数的选择及各部件型号的确定---------------------[3]2.1汽车主要尺寸参数的确定-----------------------------------[3]2.2汽车主要质量参数的确定------------------------------------[4]2.3汽车性能参数的确定----------------------------------------[4]2.4发动机的选择----------------------------------------------[5]2.5、轮胎的选择------------------------------------------------[7]2.6、传动系最小传动比的确定-------------------------------------[8]2.7、传动系最大传动比的确定·----------------------------------[9]第3章传动系各总成的选型·---------------------------------------[10]3.1、发动机的选型---------------------------------------------[11]3.2、离合器的初步选型-----------------------------------------[12]3.3、变速器的选型---------------------------------------------[11]3.4、传动轴的选型---------------------------------------------[13]3.5、驱动桥的选型----------------------------------------------[14]设计总结---------------------------------------------------------[15]1设计任务书载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计1、整车性能参数设计一辆用于长途运输固体物料或集装箱，载重质量为20t的重型载货汽车。整车尺寸（长*宽*高）11976mm*2065mm*3400mm轴数/轴距4/（5750+1350）mm额定载质量20000kg整备质量12000kg公路行驶最高车速90km/h最大爬坡度≥30%2、具体设计任务1)查阅相关资料，根据设计题目中的具体特点，进行发动机、离合器、变速箱传动轴、驱动桥以及车轮的选型。2)根据所选总成进行汽车动力性、经济性的估算，实现整车的优化配置。3)绘制设计车辆的总体布置图。4)完成至少1万字的设计说明书。2第1章汽车的总体设计1.1汽车总体设计的一般顺序汽车总体设计首先要对汽车性能、质量以及成本有重大影响的外形尺寸（汽车的长、宽、高、轴距、轮距等）、驾驶室内布置及货箱的长、宽、高等尺寸应予以规定。对发动机、离合器、变速器、驱动桥、悬架、转向系、制动系、车身的基本结构和尺寸和轮胎等也要做出选择。有了基本尺寸和主要总成结构之后，就可以画出总布置草图。此后要对各总成质心的位置进行确定，计算轴和分配和质心的位置，必要时还要进行调整，以保证整车各项性能指标达到预定要求。1.2汽车的布置形式发动机是汽车的动力心脏，它的布置是汽车整体布置最重要的组成部分。为满足不同的使用要求，汽车总体构造和布置形式是不相同的。发动机在汽车中的位置可依其布置形式分为前置、中置和后置三种。就货车而言，发动机前置后轮驱动是目前采用最为广泛的布置形式。它的优点在于发动机的通用性好，既可选装直列和卧式，又可采用V型发动机，维修时也方便。另外货箱地板高度较低，整车对路面要求也比较低在良好的路面上启动、加速或爬坡时，驱动轮的负荷增大(即驱动轮的附着压力增大)，其牵引性能比前置前驱型式优越，轴荷分配比较均匀，因而具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性，并有利于延长轮胎的使用寿命；.发动机、离合器和变速器等总成临近驾驶室，简化了操纵机构的布置；转向轮是从动轮，转向机构结构简单、便于维修。而发动机的中置、后置同前置相比，发动机的通用性差；只能选用卧式发动机，维修时也很不方便，货箱地板比较高，对路面要求也比较高。因此本车采用已得到广泛应用的平头式货车，同时采用发动机的前置后桥驱动。1.3轴数的选择货车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等。对于总质量大于19t的公路运输车辆来说，要采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案，即本次设计采用四轴的货车。31.4驱动形式的选择汽车的驱动形式有很多，汽车的用途、总质量和对汽车通过性能的要求等，是影响选取驱动形式的主要因素。对于乘用车和总质量小些的商用车，多采用结构简单和制造成本低的12×4驱动形式。第2章整车主要目标参数的初步确定2.1汽车主要尺寸参数的确定汽车的主要尺寸参数包括外廓尺寸、轴距L、前轮距B1和后轮距B2、前悬Lf和后悬Lr、货车车头的长度、货车车箱尺寸等。2.1.1汽车外廓尺寸由于设计的汽车较轻型的货车根据GB1589-1989汽车外廓尺寸限界规定并参考同类车型最终确定该车的外廓尺寸：全长取11976mm总宽取2065mm总高取空车时3390mm满载3000mm后视镜单侧外伸量180mm顶窗和换气装置开启后超出总车高（空载时）200mm2.1.2轴距L因为汽车的长、宽、高称为汽车外廓尺寸。参考文献[5]规定汽车外廓尺寸长：货车、越野车、整体式客车不应超过12m，不包括后视镜，汽车宽不超过2.5m；空载、顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；后视镜等单侧外伸量不得超出最大宽度处250mm；顶窗、换气装置开启时不得超出车高300mm。已知货车的外廓尺寸为：11976mm2065mm3390mm。轴距L=5750mm，FL=1300mm，RL=1500mm2.1.3前轮距B1和后轮距B2参考同类车型取4前轮距B1=1900mm后轮距B2=1850m2.1.4前悬Lf和后悬Lr参考同类车型取前悬Lf=1300mm后悬Lr=1500mm2.1.5货车车头的长度取长度为1550mm2.1.6货车车箱尺寸根据相关原则，取尺寸长度为500mm2.2汽车质量参数的确定货车的质量参数包括整车整备质量mo、装载质量me、质量系数ηmo、汽车总质量ma和轴荷分配等。2.2.1整车整备质量和装载质量在设计阶段，整车整备质量需估算确定，由收集的同类型的汽车各总成、部件和整车的有关数据，结合本车的设计特点和工艺水平，估算mo=12000kg由基础数据，me=20000kg2.2.2质量系数和汽车总质量汽车的质量系数ηmo是汽车的装载量me与整备质量mo之比，即ηmo=me/mo=20000/12000=1.67由基础数据，汽车的最大总质量ma=mo+me+3·65kg=32195kg2.2.3轴荷分配参考汽车设计表1-6，轴荷分配取满载时前轴33%，空载时52%。满载：前轴荷M1=4220X33%=1393kg后轴荷M2=4220-1393=2827kg空载：前轴荷M1´=2000·52%=1040kg后轴荷M2´=2000-1040=960kg2.3汽车性能参数的确定2.3.1动力性参数52.3.1.1最高车速由基础数据得最高车速为90km/h2.3.1.2加速时间指此车在平直路面上，从原地起步到车速为90km/h的时间，取值为13s2.3.1.3上坡能力最大爬坡度≥30%2.3.1.4汽车比功率和比转矩由基础数据，比功率Pb=20kw/t;比转矩Tb=41N·m/t2.3.2燃油经济性参数货车的燃油经济性参数用汽车在水平的水泥或者沥青路面上，以经济车速或多工况满载行驶单位质量百公里燃油消耗量来评价。此车的数值=2.5L/（100t·km）2.3.3汽车的最小转弯直径Dmin由GB7258-1997《机动车安全运行条件》及此车的设计试用条件参考汽车设计考表1-10取Dmin=12m2.3.4通过性几何参数通过性集合参数主要有：最小离地间隙hmin，接近角γ1，离去角γ2，纵向通过半径ρ1等。参考汽车设计表1-11hmin=200mmγ1=50°γ2=30°ρ1=4m2.3.5操纵稳定性参数转向特性参数=3°，车身侧倾角=5°，制动前俯角=1°2.4发动机的选择2.4.1发动机形式的选择世界范围而言，大型汽车的发动机已经柴油化，中型汽车也多采用柴油机，轻型载货汽车采用柴油机的也不少，甚至欧洲已将小型高速柴油机用到某些轿车上。与汽油机相比，柴油机具有油耗低、燃料经济性好、无点火系统，故障少、工作更可靠，耐久性好、寿命长，排气污染较低和防火安全性好等优点。但一般柴油机的振动及噪声较大，轮廓尺寸及质量较大，造价较高，起动较困难并易冒6黑烟。近年来，由于柴油机在产品设计和制造工艺方面的不断完善，其上述缺点已得到较好的克服。较大马力、高转速、低噪声、小型化且运转平稳的柴油机的研制开发成功，使装柴油机的轻型汽车日益增多，在轿车上的装用也取得成功。鉴于柴油机的特性，本车选用柴油机。按气缸排列型式，发动机又有直列、水平对置和V型等区别。直列式的结构简单、维修方便、造价低廉、工作可靠、宽度小、易布置，因而在中型及以下的货车上和排量不大的轿车上得到了广泛应用。本车采用直列式。按冷却方式，发动机又有水冷式和风冷式之分。水冷发动机冷却均匀可靠，散热好，气缸变形小，缸盖、活塞等主要零件的热负荷较低，可靠性高；能很好地适应大功率发动机的冷却要求；发动机增压后也易于采取措施(加大水箱、增加泵量)加强散热；噪声小；故本车采用水冷发动机。综合各项技术及参考条件，发动机采用V型水冷柴油机。2.4.2发动机主要性能指标的选择2.4.3发动机最大功率Pemax及其相应转速np发动机功率愈大则汽车的动力性愈好，但功率过大会使发动机功率利用率降低，燃料经济性下降，动力传动系的质量也要加大。因此，应合理地选择发动机功率。设计初可参考同类型、同级别且动力性相近的汽车的比功率进行Pemax的估算或选取。Pemax亦可根据所要求的最高车速Vmax。按下式计算出:3maxmaxmax7614036001VACVgfmPDaTe=286.5kw式中：Pemax——发动机最大功率/kwηt——传动系的传动效率，对单级主减速器驱动桥的12×8式汽车取ηt≈0.876;ma——汽车总质量，32195kgg——重力加速度，10m/s²;7f——滚动阻力系数，对载货汽车取0.02;Vmax——最高车速，90km/h;CD——空气阻力系数，货车取0.85;A——汽车正面投影面积/㎡，无测量数据，可按前轮距B1、汽车总高H等尺寸近似计算：A=B1·H=1.90X3.400=6.460m²综上，选取最大功率为286.5kw，np=2600r/min的水冷柴油发动机。2.4.4发动机最大转矩Temax及其相应转速ntTemax=9549·α·Pemax/np=1128N·m式中Temax——最大转矩/N·m;α——转矩适应性系数，取1.2;Pemax——发动机最大功率，286.5kw;np——最大功率转