浅谈客车底盘总布置设计

1浅谈客车底盘总布置设计东风汽车有限公司商用车研发中心客车部二○○五年五月2概述提出对各大系统及总成的布置要求和特性参数的设计要求；协调相关总成间的布置关系和参数匹配关系；可以分为性能匹配和结构设计两个部分。主要任务3概述性能参数匹配，包括动力性、经济性匹配等；对各系统提出设计要求，包括结构型式、特性参数、尺寸限制等；绘制底盘总布置图；运动校核，包括转向轮跳动图、传动轴跳动图、转向转动装置与悬架的运动校核图等。协调各系统及总成间的布置关系，校核各系统间的尺寸链。总布置设计的计算验算，包括轴荷分配及质心位置计算、动力性经济性验算、总成及零部件可靠性分析等。具体工作4性能匹配由于不同用途的车辆追求的设计目标不同，对动力性的要求也不相同。公路客车一档最大动力因数为0.28～0.35，直接档最大动力因数0.06～0.10；公交客车一档最大动力因数为0.30～0.40，直接档最大动力因数0.04～0.06；轻型车一档最大动力因数为0.30～0.40，直接档最大动力因数0.06～0.10；因此对车辆其他总成也产生相应的要求：公交客车采用变速箱为直接档，大速比后桥；公路客车采用变速箱位超速档，小速比后桥。动力性5性能匹配由于汽车在不同地区和不同使用条件下行驶，其常用车速也不相同：公路客车：90～120km/h，公交客车：30～45km/h；山区公路：40～60km/h，城郊等级公路：60～70km/h。因此必须合理的匹配动力传动系统，使汽车大多数时间内变速箱能用高档或直接档行驶，而且是常用车速所对应的发动机工况（包括转速和负荷率）均处于经济区内运行。另外，为提高燃油经济性，所选用的总成也不同，如选用经济环保的柴油机，比汽油机节约25～30%；选用滚阻系数小的子午线轮胎，比普通胎节油4～9%等。经济性6性能匹配要同时保证动力性和经济性就必须合理匹配动力传动系统，可以通过动力性和燃油经济性仿真软件进行计算匹配。动力性、经济性匹配7性能匹配Cruise软件的主要功能是计算各种的动力性、经济性、排放、制动性能等仿真软件Cruise介绍经济性等速油耗、加速油耗、道路循环油耗、特定工况油耗变坡度、变摩擦系数、变风阻、变大气温度、湿度路况动力性加速度、各档加速时间、各档爬坡性能排放怠速和工况下CO、NOX、HC排放驾驶员踩下离合器、制动踏板及换档的习惯控制策略各种动力元件都可加上控制器，换档策略是两参数的8性能匹配Cruise共7个计算模块，功能如下：仿真软件Cruise介绍Cyclerun道路循环油耗与排放，主要用于评价特定工况下油耗ClimbingPerformance准静态或动态爬坡度、加速度、加速时间ConstantdriveFullLoadAcceleration稳态油耗与排放最大加速度下动力性能MaxTractionForce近似CyclerunCruising驱动性能、储备功率Brake制动性能9性能匹配仿真软件Cruise介绍Cruise模型由许多小的动力学模块构成，如整车模块、发动机模块、离合器模块、变速器模块、差速器模块、制动器模块、轮胎模块、功率消耗元件模块、控制器模块构成，有较大的自由度，可组成复杂或简单模型整车离合器变速器发动机制动器取力器轮胎10性能匹配仿真软件Cruise介绍各模块都有输出结果的图表和数值，数据量庞大，以下取几个典型图表予以说明右侧是EQ6111LH的各档稳态百公里油耗图可以清楚看到不同档位、不同车速下油耗值及其变化规律同一车速油耗值基本随档位升高而下降11性能匹配仿真软件Cruise介绍右侧是EQ6111LH的循环工况分布密度车辆使用工况是千差万别的，经济性的好坏不能用直接档的等速油耗简单评价，必须找到一个接近实际使用工况的循环工况来评价。本Cycle根据十堰到襄樊道路试验制定从图上可以看到在Cycle内发动机在转速轴上的时间使用密度，将其叠加在万有特性图上，可以分析在经济区内的使用频率，从而评价经济性的好坏12性能匹配仿真软件Cruise介绍可以读出时间轴上加速距离和车速输出结果（二档起步加速）13主要尺寸和参数的选择轴距与前、后悬轴距的变化影响整车质量分配、稳态转向特性、转弯直径以及纵向通过半径。轴距增大，前轴负荷增大，不足转向的趋势增加，转弯直径、纵向通过半径增大，转弯时，通道宽度减小；而轴距减小，后悬过长，制动或上坡轴荷转移过大，汽车的制动性和操纵稳定性变坏，车身纵向角振动过大、传动轴夹角过大等问题。因此，确定轴距应综合整车主要性能、载质量、使用工况和轴荷分配等方面考虑。根据GB7258，客车后悬长度不超过轴距65%。14主要尺寸的选择轮距大些，对增大车内宽度和提高整车横向稳定性有利，但轮距过大，使汽车总宽增大。前轮距B1主要取决于车架前部的宽度和前悬架的宽度以及布置形式、前轮最大转角和轮胎宽度、转向杆与转向轮以及车架间的运动间隙，因此，通过具体布置设计和相关系统件运动校核。后轮距B2主要取决于车架后部的宽度、后悬(弹簧宽度)、轮胎宽度以及它们之间的间隙。前、后轮距B1和B2的确定应能保证满足GB1589汽车总宽的要求。前、后轮距15动力总成及传动比的选择根据汽车动力性能的要求，按公式：求出发动机最大功率。或用比功率法估算发动机最大功率。发动机的选择3maxmaxmax1360076140arDeaaTGgfCAPVV16动力总成及传动比的选择利用所追求的最高档最大动力因数将汽车的常用车速和发动机的最大扭矩点的转速结合起来，同时将发动机的经济区综合考虑，来依据所要求的最高档最大动力因素及常用车速来确定发动机的最大扭矩和转速是比较现实的。一般情况下，总重较小的车型，采用低扭矩，高转速的发动机，总重较大的车型，采用大扭矩，低转速的发动机，这样能使发动机尽量发挥经济区。发动机的选择17动力总成及传动比的选择在任何行驶情况下，离合器能可靠地传递发动机的最大扭矩，保证汽车起步平稳。按公式：来确定摩擦片外径。离合器总成设计中有两个主要性能参数：后备系数和最大摩擦力矩。离合器起着传递发动机扭矩，同时防止其它传动系统过载，起到保护其他系统的作用。因而，从整车传递发动机扭矩来讲，希望离合器的后备系数不能过小，但从保护其它系统来讲，不能过大，同时，后备系数过大，最大摩察力矩大，则离合器尺寸过大，导致变速箱选换挡力大。离合器的选择max100eMDA18动力总成及传动比的选择城市公交客车，由于变速箱选换挡频繁，因而导致离合器压盘、从动盘温度过高，离合器磨损加剧、摩擦系数降低，摩擦力矩降低，由于静摩擦力矩降低，将导致传递的扭矩降低，将导致从动盘打滑，从而加大滑磨功。从滑磨功的的角度来讲，汽车起步时，发动机的转速越高，滑磨功越大；从动部分的转动惯量越大，滑磨功越大；汽车质量越重，滑磨功越大；降低传动比，滑磨功越大；后备系数过小，滑磨功越大；轮胎滚动半径越大，滑磨功越大。因而从城市公交的使用来看，希望离合器的后备系数大一些的好。对于旅游客车，从变速箱的换挡力及变速箱使用及载货来讲，希望离合器的后备系数小一些的好。离合器的选择19动力总成及传动比的选择从整车设计角度来讲，变速箱一挡速比要求尽可能大一些，这点除与一挡爬坡度有关外，还与离合器寿命有直接的关系，采用较大的变速箱头挡速比可以减少汽车起步时的滑磨功，避免了离合器温度过高引起离合器从动盘烧坏，同时使操纵轻便。采用较大尺寸的离合器，增大了离合器的热容量，避免了汽车起步时离合器温度过高，但却使得变速箱操纵力过大，同时增大了变速箱同步器的负荷，影响了同步器的使用寿命。变速箱的选择