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中重型卡车总体设计指南陈少轩2019年8月一、汽车总体设计的任务目录三、汽车总体设计的一般顺序四、选型六、整车性能计算五、总布置草图设计二、汽车设计的一般原则从技术先进性、生产合理性和使用（市场）要求出发，提出整车设计方案。拟定设计任务书。对各部件进行合理布置和运动校核。对汽车性能进行精确计算和控制。协调整车与部件、部件与部件之间的矛盾。进行各种有关整车的技术综合工作：项目描述书、试验任务书、A图文件编制、公告申报、CCC认证提报等。一、汽车总体设计的任务必须满足汽车法规要求。汽车在安全、环保、节能等方面必须满足国内或国外相关法规要求，不仅要满足现行法规，还要满足未来某个时间将执行的法规要求，有提前量。力求“三化”原则。贯彻产品系列化，零部件通用化和零部件设计标准化的“三化”原则，在此阶段就要充分考虑产品系列化变型要求。通过“三化”，最大限度地减小新增零件数量。技术先进性要求。工艺性要求。成本要求。用户（市场）使用要求。以及上述各种要求发生矛盾时，优先保证哪一种要求。二、汽车设计的一般原则三、汽车总体设计的一般顺序调查研究和整车设想。1.资料搜集。广泛收集国内外同类车型的技术资料。包括其产品结构、性能、参数、产品系列、技术水平、发展趋势以及相关的标准、法规、专利等。2.市场情报。各种车的销量、价格、故障模式。3.使用调查。4.a.了解用户对汽车型式、载重量、是否拖挂、性能（如平均车速、通过性）等的要求。5.b.道路条件。指海拔高度、气温、灰尘、路面水平、坡度情况、弯道急缓等。6.c.货物情况、装卸方式、运距。7.d.驾驶员使用习惯和对个别总成的偏好8.e.成本要求、服务要求。4.本企业生产工艺调查。5.样车分析。对标杆样车进行拍照、参数测量（包括称重）、性能试验、乃至拆解、测绘、零部件称重、材料化验和应力分析。6.将国内外同类车型与标杆样车一起进行技术经济对比分析。7.确定总体方案。选型。通过总布置草图和初步性能计算，确定整车主要尺寸参数、性能参数、质量参数和各总成的基本型式。（车身布置和车身造型也在此阶段进行）。在总布置草图上要较准确地示出汽车的轴距、总长、总宽、总高、离地间隙、货台高度，较准确地画出各部件的形状和尺寸。（选型将在以后详述）制定设计任务书（产品信函）。任务书包括以下内容：1.任务来源和设计依据。2.产品用途和使用范围、使用条件。3.设计原则。4.产品型号。5.整车布置型式和整车参数（整车尺寸参数、整车质量参数、整车性能参数）。6.主要零部件的型式和特性参数。7.同类车型对比分析。8.本车拟采用的新技术、新材料、新工艺。9.系列化方案、通用化水平。10.生产纲领、目标成本、技术经济分析。技术设计。此阶段细化整车总布置方案，对各总成提出具体设计要求，各总成展开设计，并形成全车所有图纸文件。汽车总装配图绘制。在总布置进行过程或技术设计结束后，及时的把各系统的较准确的外形图，按着装配顺序装到整车上去，以便再次校核是否存在装配干涉、运动干涉和装配困难以及核算整车尺寸等。试制、试验、修改和定型。即样车试制验证、样车试验、A图完善、整车公告、CCC认证等。四、选型汽车型式选择。指轴数，驱动型式的选择。主车轴数有2轴、3轴、4轴、5轴。列车轴数有2+2、2+3、3+3。其中，加号前面的为主车（牵引车）轴数，加号后面的为挂车轴数。汽车轴数是根据汽车的用途、总重、使用条件、汽车法规和轮胎负荷能力来确定的。轴荷限值：挂车及2轴货车：单胎6T双胎10T牵引车及3轴以上货车：单胎7T双胎驱动轴11.5T并装双轴18T（轴距≥1300）16T（轴距＜1300）并装3轴24T（轴距＞1300）驱动型式有：4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8、10×4等。其中第一个数为车轮总数（双胎计一个），第二个数为驱动轮数。4×2汽车结构简单、自重较轻、成本低、油耗小。在轿车和轻型车上采用。6×2汽车用于公路用车，平板车或牵引车。6×4汽车多用于重型牵引车、平板车、自卸车、砼车和其它专用车底盘。8×4汽车多用于重型平板车、自卸车、砼车底盘等。10×4汽车多用于平板车、砼车底盘等。4×4、6×6、8×8等全驱动型式，多用于越野能力要求较高的军车或自卸车等。汽车布置型式的选择。汽车布置型式是指发动机、驱动轴和车身的相互位置关系和布置特点而言的。重型货车主要是发动机前置后驱动的型式。重型货车的驾驶室主要有平头式和长头式两种。1.平头式，发动机布置在驾驶室下方。缺点：a.维修发动机不便（当驾驶室可前翻时可消除此不足）；b.换档操纵距离远，换档机构较复杂；c.驾驶室隔热、隔振效果差，需增加隔热、隔振措施；d.发动机进气系统布置稍显复杂；e.汽车高度较大；f.被动安全性较差。优点：a.载货面积利用率高；b.整车总长小，机动性好；c.转向灵活；d.驾驶员视野好；e.自重小；2.长头式，发动机布置在驾驶室前方。3.优缺点与平头式相反。尺寸参数的选择：1.轴距：轴距与影响汽车的总长、总重、货厢长度、轴荷分配、转向通过性、传动轴夹角等。对单车而言：二轴汽车：总质量≤8T车长≤7m总质量≤12T车长≤8m总质量＞12T车长≤9m三轴汽车：总质量≤20T车长≤11m总质量＞20T车长≤12m2.轮距：前轮距：要保证前桥外宽不超宽（2500）/轮胎与驾驶室在宽度方向协调；要保证能布置得下车架、板簧、转向纵拉杆（在转向轮最大转角情况下），在前轮跳动及转向情况下轮罩空间足够。还要取决于现有前桥资源。后轮距：要保证能布置得下车架、板簧、骑马螺栓、轮胎，且要考虑选装最大轮胎及轮胎用旧的情况。轮胎间隙通常在30～40mm之间，骑马螺栓与车架间隙通常在15mm以上。3.前悬1.从纵梁内侧而言，要保证能布置得下发动机、前轴、发动机前悬置、水箱、中冷器、前横梁、前保险杠等；2.从纵梁外侧而言，要保证能布置得下前簧前支座、转向器、车身前悬置、拖车钩等；3.从车身而言，要保证机舱能容得下发动机，车身轮罩协调等；4.要从保证接近角考虑；5.还要从整车轴荷分配考虑。4.后悬5.首先是长度不能超限，货车后悬≤55%轴距，其次要保证能布置得下后簧支架、稳定杆、备胎、自卸车翻转轴、后防钻保护杠等。后悬要满足整车离去角的要求。自卸车等专用车的底盘后悬长度，还要满足上装运动空间的要求。5.汽车外廓尺寸1.汽车外廓尺寸必须符合GB7258《外廓尺寸限值》要求。2.车辆类别长宽高载货汽车（包括载货越野车）≤12≤2.5≤4半挂汽车列车≤16.5≤2.5≤4全挂汽车列车≤20≤2.5≤4质量参数的选择1.装载质量装载质量也叫载质量，指在硬实良好路面上行驶时的额定装载质量，在坏路上其值相应减少。载质量首先要满足质量利用系数的要求。二类底盘与整车的载质量之间差一个上装的质量。在牵引车上，称为鞍载质量，同时还增加准拖挂车总质量的概念。提倡将载质量进行圆整。2.整备质量它是指车上带有全部装备（随车工具、备胎），加满燃油、水，但没有装货和载人时的质量。降低整备质量，提高质量利用系数，是技术发展的趋势，它必须依靠新技术、新材料和新工艺的采用，要量力而行。在总布置阶段确定整备质量，一个方法是先给定一个质量利用系数，再用给定的载质量进行估算。3.总质量指装备齐全，并按规定装满货物和乘员时的质量，其中每人按65kg计。总质量要尽量取整数。总质量要符合法规要求，既不能高标也不能低标。牵引车的总质量既要满足法规要求，又要满足比功率的要求。法规要求详见下表：2轴货车总质量≤16吨3轴货车16吨≤总质量≤25吨4轴货车24吨≤总质量≤31吨5轴汽车列车总质量≤43吨6轴汽车列车总质量≤49吨4.汽车轴荷分配a．轮胎磨损均匀的原则b．要充分考虑使用备件泥泞路面行驶的车辆，如越野车、部分工地用自卸车，往往满载前轴荷：26～27％左右，后轴荷：73～74％左右（以减小前轮阻力，保证足够后轮驱动力）。c．轴荷因汽车型式不同而不同。平头车前轴荷一般在30%以上，长头车一般在28%以下。d．轴荷还要考虑操纵稳定性要求为保证汽车的不足转向特性，要求汽车的重心要位于中性转向点之前e．要注意使各轴荷符合法规轴荷限值，并不超出车桥的最大额定承载量。性能参数的选择1.动力性参数a．直接档最大动力因数D0max它标志着加速能力和不换档克服坡道阻力能力，由汽车的类型、用途、道路条件以及对加速、油耗的要求来决定。见下表：汽车类型直接档最大动力因数D0max一档最大动力因数D1max（G＜2t）轻型载货汽车0.1～0.140.30～0.40中型货车0.055～0.100.30～0.40重型车0.04～0.060.30～0.35鞍式牵引列车0.03左右0.30～0.30b．一档最大动力因数D1max：它标志着最大爬坡能力、克服困难路段能力和起步连续换档加速能力。主要根据汽车所要求的最大爬坡度和附着条件来选择（见上表），一般公路用车，D1max＝0.3～0.4，矿用自卸车，D1max＝0.3～0.46。c．最高车速：根据汽车用途、道路条件等来选择。汽车类型最高车速（km/h）比功率（kW/t）比扭矩（N.m/t）中型货车75～1208.5～14.033～47重型货车70～1107.4～13.029～50半挂牵引车90～120≥5d．比功率和比扭矩比功率：评价汽车动力性的综合指标。比扭矩：反映汽车的牵引能力。e、加速时间常用原地起步换档加速到某一车速如80km/h的时间,或直接档从30km/h加速到80km/h的时间，来反映该车的加速能力。2．经济性参数一般用限定条件下的等速百公里油耗值来表示（在良好的水泥沥青路面上）3．通过性参数a．通道圆与外摆值汽车和汽车列车（不计具有作业功能的专用装置）必须能在同一个车辆通道圆内通过，车辆通道圆的外径D1为25.00m，车辆通道圆的内径为10.60m。汽车和汽车列车由直线行驶过渡到上述圆周运动时，任何部分的车辆外摆值T不得大于0.80m。b．最小离地间隙，与路面情况有关中重型车一般220－300mm自缷车对此要求较高此外自缷车还要求油底、水箱、油箱、空滤、消声器等到地面的间隙也要较大。c．接近角d．离去角注意离去角应算后防钻保护杠。e．纵向通过半径对军车可能要求较高。4．操纵稳定性参数a．转向特性参数为保证良好的操纵稳定性，汽车应具有一定程度的不足转向特性。通常以0.4g的向心加速度作定圆转向时，前后轴的侧偏角之差作为评价参数。b.车身侧倾角当汽车以0.4g的向心加速度沿定圆周等速行驶时，车身侧倾角应抑制在以内，最大不超过。c.制动点头角当汽车以0.4g的减速度制动时，车身点头角不应大于超过d．撒手稳定性5．平顺性参数即前后悬架的偏频和应使≈，稍大于，以减轻纵向角振动和共振。货车满载时，＝1.5~2.1Hz，＝1.7~2.17Hz6.制动性参数即制动距离，制动减速度和踏板力，应符合GB7258要求。发动机选型目前重型卡车主要采用柴油机作为动力。1．发动机主要性能指标的选择a．发动机最大功率及其相应转速一方面可参考同类车型选取，另一方面可以按照所要求的最大车速来确定，即：其中：——传动系机械效率,对单级主减4×2型式的,可取0.9g——重力加速度f——滚动阻力系数，取0.15-0.2——空气阻力系数,货车取0.6-1.0A——汽车正面投影面积,货车A=B1H，其中B1为前轮距，H为汽车总高——最高车速——汽车总质量这里算出的应理解为净功率，其最大功率应比此高10~15%发动机的额定转速选择：一般中型货车用柴油机2200～3400r/min重型货车用柴油机1800～2600r/min轻型货车用柴油机3200～4200r/minb．发动机最大扭矩及其转速其中：－扭矩适应性参数，通常取1.1~1.3，－发动机最大功率－最大功率转速由此可求出最大扭矩。而叫转速适应性参数，通常取1.4~2.0其中：－最大扭矩时转速由此可求出。c．发动机适应性系数该值越大，发动机适应性越好，柴油机值在1.6~2.6之间。轮胎的选型选择轮胎主要依据汽车的类型，使用条件，轮胎承载能力和