中型貨車總體設(shè)計(jì)及其3D造型

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. 某中型貨車總體設(shè)計(jì)及其3D造型 教 學(xué) 部 工學(xué)二部 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（汽車方向） 班 級 B742141 學(xué) 號 B74214104 姓 名 曹立明 指導(dǎo)教師 唐永革 負(fù)責(zé)教師 唐永革 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院 2011年7月 . . 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 教學(xué)部 工學(xué)二部 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(汽車方向) 班級 B742141 學(xué)號 B74214104 姓名 曹立明 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 某中型貨車總體設(shè)計(jì)及其3D造型 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間 2011 年 03 月 7 日至 2011 年 07 月 15 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行地點(diǎn) 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容及要求: （一）主要內(nèi)容 本課題是運(yùn)用汽車設(shè)計(jì)、汽車?yán)碚?、汽車?gòu)造、車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)等專業(yè)理論知識，完成某中型貨車的總體設(shè)計(jì)及其3D造型。要有針對性地進(jìn)行調(diào)研并提出本車型的設(shè)計(jì)方案，確定該車型的主要技術(shù)參數(shù)并進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)、輪胎等的選擇，進(jìn)行動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等的計(jì)算，并用計(jì)算機(jī)繪出該車的總布置圖和三維造型圖。（給定的基本參數(shù)：裝載質(zhì)量；最高車速；滾動(dòng)阻力系數(shù)。 1.針對設(shè)計(jì)任務(wù)要求，進(jìn)行調(diào)研、收集所需的資料，并認(rèn)真消化； 2.按照該型貨車的設(shè)計(jì)要求，選擇整車和各主要總成的結(jié)構(gòu)形式，確定主要技術(shù) 特性參數(shù)和性能參數(shù),形成該車型總體設(shè)計(jì)方案； 3.具體確定該車的質(zhì)量參數(shù)、尺寸參數(shù)、主要性能參數(shù)等，并進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)、輪胎等的選擇； 4.進(jìn)行汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性等的計(jì)算，繪制相關(guān)的曲線圖，可以使用MATLEAB或其他適用軟件來處理； 5.完成該車總布置設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)繪制汽車總布置圖； 6.對該車進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)，繪出三維造型圖； 7.撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，完成外文資料的翻譯。 （二）基本要求 1.設(shè)計(jì)說明書結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)容充實(shí)、格式規(guī)范，字?jǐn)?shù)1.2萬字以上； 2.貨車總體設(shè)計(jì)方案正確，汽車主要參數(shù)確定合理，性能計(jì)算準(zhǔn)確； 3.計(jì)算機(jī)繪制中型貨車總布置圖1張（），繪制三維造型圖1張； 4.要求具有一臺電腦和所需要軟件的運(yùn)行環(huán)境，上機(jī)400小時(shí)以上； 5.翻譯相關(guān)外文資料，3000字以上。 （三）參考文獻(xiàn) 1王望予主編.汽車設(shè)計(jì)（第4版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.4 2余志生主編.汽車?yán)碚摚ǖ?版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.1 3陳家瑞主編.汽車構(gòu)造（上下冊）第3版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版 社，2009.6 4黃天澤，黃金陵主編.汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007 5凱德設(shè)計(jì)/編著.CATIA V5從入門到精通.北京：中國青年出版社，2008 6寧貴欣編著.CATIA V5工業(yè)造型設(shè)計(jì)實(shí)例教程.北京：清華大學(xué)出版社，2005 7龔微寒主編.汽車現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造.北京：人民交通出版社，1995.8 8劉惟信主編.汽車設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2001.7 9王建昕主編. 發(fā)動(dòng)機(jī)原理教程. 北京：清華大學(xué)出版社，2000.6 10清源計(jì)算機(jī)工作室編.MATLAB高級應(yīng)用—圖形及影像處理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 11張平等編著.MATLAB基礎(chǔ)與應(yīng)用簡明教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001 12張德喜 周予生主編. MATLAB語言程序設(shè)計(jì)教程.北京：中國鐵道出版社.2006 13蒙以正編著. MATLAB 5.X應(yīng)用技巧. 1版. 北京：科學(xué)出版社. 1999 14零點(diǎn)工作室 田東 郭治田 管殿柱等編著. AutoCAD 2004S機(jī)械工程繪圖基礎(chǔ)教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004 指導(dǎo)教師 2011 年 03 月 7 日 負(fù)責(zé)教師 2011 年 03 月 7 日 . . 摘要 本論文主要闡述了某中型載貨汽車整車總體設(shè)計(jì)及其三維造型。 首先，對汽車的形式進(jìn)行確定，其中包括汽車外型尺寸，質(zhì)量參數(shù)，輪胎，軸數(shù)，驅(qū)動(dòng)形式以及布置形式，發(fā)動(dòng)機(jī)，變速器等的選擇等。 其次，根據(jù)所確定的參數(shù)和數(shù)據(jù)用matlab軟件對計(jì)算了汽車的動(dòng)力特性，包括了驅(qū)動(dòng)力與阻力的平衡，動(dòng)力因數(shù)，加速度，加速時(shí)間等的確定。然后計(jì)算汽車的經(jīng)濟(jì)問題，計(jì)算理想狀態(tài)下汽車的燃油消耗情況，以及汽車的穩(wěn)定性。 最后，根據(jù)前面所確定的汽車的參數(shù)，繪制本畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的貨車總布置圖,再根據(jù)總布置圖用CATIA軟件繪制此貨車的的主要部件，然后用CATIA的裝配功能進(jìn)行裝配，完成三維造型。 關(guān)鍵詞：貨車總體設(shè)計(jì)；性能計(jì)算；三維造型  Abstract This paper describes a medium-sized truck and vehicle overall design of 3D modeling. Overall design of the vehicle, also known as automobile general layout, the task is to make products designed to meet the design requirements of the mission statement of the vehicle parameters and performance requirements, and the vehicle parameters and performance indicators related to the total decomposition into the parameters and functions. 3D modeling is based on general layout of the design parameters of the vehicles First, determine the form of vehicles, including automotive exterior size, quality parameters, tires, axle number, driving in the form and layout, engines, transmissions and other preferences. General arrangement drawing Secondly, based on the determined parameters and data with matlab software to calculate the dynamic characteristics of the vehicle, including the balance of driving force and resistance, power factor, acceleration, speed up time to determine. Then calculate the vehicles economic problems, calculate the ideal state of the fuel consumption of cars and car stability. Finally, based on the parameters and reference models, with similar CATIA drawn the main components of the van, and then use the assembly of CATIA assembly function, and complete the 3 D model Keyword: The automobile whole design； Computer aided design ； Truck； 3D modeling  目錄 1.貨車主要參數(shù)的選擇 1 1.1汽車形式的選擇 1 1.1.1軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式 1 1.1.2貨車的布置形式 2 1.2貨車主要參數(shù)的確定 3 1.2.1貨車主要的尺寸的確定 3 1.2.2貨車質(zhì)量參數(shù)的確定 6 1.3發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 13 1.3.1發(fā)動(dòng)機(jī)的形式的選擇 13 1.3.2發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)的選擇 13 1.3.3發(fā)動(dòng)機(jī)的布置 16 1.4輪胎的選擇 18 1.5傳動(dòng)比的計(jì)算和選擇 19 1.5.1驅(qū)動(dòng)橋主減速器傳動(dòng)比的確定 19 1.5.2.變速器Ⅰ檔傳動(dòng)比的確定 20 1.5.3變速器的選擇 21 2.貨車主要性能的計(jì)算 23 2.1貨車動(dòng)力性的分析 23 2.1.1貨車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力 23 2.1.2貨車動(dòng)力特性計(jì)算 25 2.2.3貨車加速度 26 2.2貨車功率平衡計(jì)算 27 2.2 貨車燃油經(jīng)濟(jì)性的分析 28 2.3貨車操縱穩(wěn)定性的分析 31 2.4貨車通過性的分析 32 2.5運(yùn)動(dòng)校核 33 2.5.1傳動(dòng)軸跳動(dòng)校核 33 2.5.2轉(zhuǎn)向拉桿與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)校核 34 3.貨車的3D造型 36 3.1 CATIA軟件的簡介 36 3.1.1 CATIA軟件的發(fā)展歷史 36 3.1.2 CATIA軟件的應(yīng)用現(xiàn)狀 36 3.1.3 CATIA V5在汽車工業(yè)上的應(yīng)用 37 3.1.4 CATIA V5版本應(yīng)用特點(diǎn)： 37 3.2 CATIA軟件功能介紹 38 3.2.1 CATIA V5基本功能簡介 38 3.2.2 基于CATIA 車身造型設(shè)計(jì)功能模塊介紹 39 3.3零部件的造型 41 3.3.1駕駛室的造型 41 3.3.2車架的造型 46 3.3.2車廂的造型 46 3.3.3輪胎的造型 46 3.3.4其他主要部件的造型 48 3.4貨車的裝配 50 結(jié)束語 51 致謝 52 參考文獻(xiàn) 53 附錄Ⅰ汽車參數(shù)表 54 附錄Ⅱmatlab程序 55 . 1.貨車主要參數(shù)的選擇 人們從事生產(chǎn)勞動(dòng)離不開汽車。在日常生活中，汽車特別是轎車是經(jīng)常使用的交通工具。汽車工業(yè)出現(xiàn)的高新技術(shù)多數(shù)在轎車上首先得到應(yīng)用。目前，轎車的產(chǎn)量、保有量占汽車總產(chǎn)量和保有量的絕對多數(shù)。一方面，擁有轎車是標(biāo)志人們生活水平的提高；另一方面，大量運(yùn)行著的汽車所造成的公害又降低了人們的生活質(zhì)量。因此，人們對汽車提出越來越高的要求，包括研制節(jié)油汽車和開發(fā)應(yīng)用新能源；有關(guān)法規(guī)對汽車的排放和噪聲提出更嚴(yán)格的要求；對汽車安全性提出更高的要求，達(dá)到乘坐汽車有安全感、愉快感，汽車發(fā)生碰撞事故時(shí)能夠妥善保護(hù)成員、對汽車提出居住性要求，不僅坐在汽車?yán)锸孢m，而且能與外界進(jìn)行信息交流。 1.1汽車形式的選擇 不同形式的汽車，主要體現(xiàn)在軸數(shù)、驅(qū)動(dòng)形式以及布置形式上有區(qū)別。由于汽車形式對整車使用性能、外形尺寸、質(zhì)量、軸荷分配和制造成本等方面影響很大，故在選擇汽車形式時(shí)應(yīng)綜合考慮上述因素。 1.1.1軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式 汽車的軸數(shù)是根據(jù)車輛的用途、總質(zhì)量、使用條件、公路車輛法規(guī)和輪胎負(fù)荷能力而確定。 我國公路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于四級公路及橋梁，單軸最大允許軸載質(zhì)量為10t，雙連軸最大允許軸載質(zhì)量為18t（每軸9t）。根據(jù)公路對汽車軸載質(zhì)量的限制、所設(shè)計(jì)汽車的總質(zhì)量、輪胎的負(fù)荷能力以及使用條件等，可以確定汽車的軸數(shù)。由于雙軸汽車結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，故總質(zhì)量小于19t的公路運(yùn)輸車輛廣泛采用這種方案。總質(zhì)量在19～26t的公路運(yùn)輸車采用三軸形式，總質(zhì)量更大的汽車采用四軸和四軸以上的形式。 驅(qū)動(dòng)形式常用42、44、62等代號表示。其中前一位數(shù)字表示車輪總數(shù)，后一位數(shù)字表示驅(qū)動(dòng)輪數(shù)。采用42驅(qū)動(dòng)形式的汽車結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，多用于轎車和總質(zhì)量小些的公路用車輛上。本車屬于中型貨車，總質(zhì)量約為10t，考慮到制造成本和使用條件等因素，所以采用42驅(qū)動(dòng)形式。 1.1.2貨車的布置形式 汽車布置形式是指發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)軸和車身（或駕駛室）的相互關(guān)系和布置特點(diǎn)而言。汽車的使用性能除取決于整車和各總成的有關(guān)參數(shù)以外，汽車的布置形式對使用性能也有重要影響。 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)位置的不同，貨車的布置形式有發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)中置后橋驅(qū)動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后橋驅(qū)動(dòng)。 采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)布置形式的貨車有維修發(fā)動(dòng)機(jī)方便、傳動(dòng)系及操縱系統(tǒng)比較簡單等優(yōu)點(diǎn)，在貨車上應(yīng)用廣泛。少數(shù)貨車的發(fā)動(dòng)機(jī)采用中置的型式。這種車型的優(yōu)點(diǎn)是駕駛室的布置不受發(fā)動(dòng)機(jī)的限制，座位和汽車的總高可以降低，噪聲小，軸距主總長較短，這對軸荷分配有利，但發(fā)動(dòng)機(jī)需特殊設(shè)計(jì)，維修不便，離合器，變速器和油門需遠(yuǎn)離操縱，故在貨車上采用不多。后置發(fā)動(dòng)機(jī)的型式在貨車上應(yīng)用就更少，只在后置發(fā)動(dòng)機(jī)——后輪驅(qū)動(dòng)的轎車變型為貨車時(shí)有所采用。這類車貨箱底板過高，后軸過載，操縱復(fù)雜是其嚴(yán)重的缺點(diǎn)。 按駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)相對位置的不同，貨車可分為四種型式。 （1）長頭式：發(fā)動(dòng)機(jī)布置在駕駛室之前。 （2）短頭式：發(fā)動(dòng)機(jī)的小部分伸入到駕駛室內(nèi)。 （3）平頭式：發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)位于駕駛室內(nèi)。 （4）偏置式：駕駛室偏置于發(fā)動(dòng)機(jī)旁。 長頭式的優(yōu)點(diǎn)是維修發(fā)動(dòng)機(jī)方便，駕駛室受熱、受振少，操縱桿容易布置，駕駛員的安全感較好，前輪負(fù)荷較輕；其缺點(diǎn)是汽車面積利用率低，總長較大，最小轉(zhuǎn)彎半徑較大，視野性差。它比較適合使用條件較差的中、重型貨車和越野車。平頭式的優(yōu)缺點(diǎn)和長頭式正好相反。而短頭式的特點(diǎn)介于兩者之間。 由于平頭式在面積利用率、機(jī)動(dòng)性和視野性等方面的優(yōu)點(diǎn)，因而在微、輕型貨車上得到廣泛的應(yīng)用，它還用可翻式結(jié)構(gòu)來克服發(fā)動(dòng)機(jī)維修不便的缺點(diǎn)，所以在重型汽車列車上的應(yīng)用也日益增多。 不同噸位貨車的平頭式駕駛室，其布置也不同： （1）發(fā)動(dòng)機(jī)位于前軸之上，且處于兩側(cè)座位之間； （2）發(fā)動(dòng)機(jī)位于前軸之上，且位于座位之下； （3）發(fā)動(dòng)機(jī)位于前軸之后，且位于座位之下。 偏置式駕駛室主要用于礦山自卸車上，它具有平頭式的一些優(yōu)點(diǎn)，如視野寬廣、軸距短等，還具有駕駛室通風(fēng)條件好，便于發(fā)動(dòng)機(jī)維修等優(yōu)點(diǎn)。 對比各布置型式，并考慮本車的實(shí)際情況，本車采用平頭式，發(fā)動(dòng)機(jī)布置于前軸之上且位于座位之下。 1.2貨車主要參數(shù)的確定 1.2.1貨車主要的尺寸的確定 汽車的主要尺寸有外廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸等。 1. 外廓尺寸 汽車的總長、總寬和總高應(yīng)根據(jù)汽車的用途、道路條件、噸位、外形設(shè)計(jì)、公路限制和結(jié)構(gòu)布置等因素來確定。在總體設(shè)計(jì)時(shí)要力求減少汽車的外廓尺寸，以減輕汽車總重，提高汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和機(jī)動(dòng)性。 各國對公路運(yùn)輸車輛的外廓尺寸均有法規(guī)限制。這是為了適合本國的公路、橋梁和運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)以及保證駕駛的安全性。GB1589-89汽車外廓尺寸限界規(guī)定汽車外廓尺寸長：貨車、越野車、整體式客車不應(yīng)超過，單鉸接式客車不超過，半掛汽車列車不超過，全掛汽車列車不超過；不包括后視鏡，汽車寬不超過；空載、頂窗關(guān)閉狀態(tài)下，汽車高不超過；后視鏡等單側(cè)外伸量不得超出最大寬度處250；頂窗、換氣裝置開啟時(shí)不得超出車高。根據(jù)本車的特點(diǎn)，參考同類車型，本車的外廓尺寸如下： 總長：＝7810； 總寬：＝2400； 總高：＝2600。 2. 軸距 軸距對整備質(zhì)量、汽車總長、最小轉(zhuǎn)彎半徑、傳動(dòng)軸長度、縱向通過半徑有影響。當(dāng)軸距短時(shí)，上述各指標(biāo)減小。此外，軸距還對軸荷分配有影響。軸距過短會使車廂（箱）長度不足或后懸過長；上坡或制動(dòng)時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過大，汽車制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞；車身縱向角振動(dòng)增大，對平順性不利；萬向節(jié)傳動(dòng)軸的夾角增大。 原則上轎車的級別越高，裝載量或載客量多的貨車或客車軸距取得長。對機(jī)動(dòng)性要求高的汽車軸距宜取短些。為滿足市場需要，工廠在標(biāo)準(zhǔn)軸距貨車基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出短軸距和長軸距的變型車。不同軸距變型車的軸距變化推薦在0.4～0.6m 的范圍內(nèi)來確定為宜。 各類汽車的軸距和輪距標(biāo)準(zhǔn)見下頁表1.1 表1.1各類汽車的軸距和輪距 車型 類別 軸距 輪距 轎車 微型級 普通級 中級 中、高級 高級 2000～2200 2100～2540 2500～2860 2850～3400 2900～3900 1100～1380 1150～1500 1300～1500 1400～1580 1560～1620 42貨車 微型 輕型 中型 重型 1700～2900 2300～3600 3600～5500 4500～5600 1150～1350 1300～1650 1700～2000 1840～2000 礦用自卸車 總質(zhì)量 m/t < 60 > 60 3200～4200 3900～4800 2000～4000 大客車 城市大客車（單車） 長途大客車（單車） 4500～5000 5000～6500 740～2050 本車為中型貨車，參照表1.1，軸距選取為4250mm 3. 前輪距和后輪距 汽車輪距對汽車的總寬、總重、橫向穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性影響較大。輪距越大，則橫向穩(wěn)定性越好，懸架的角剛度也越大，對增大汽車車廂內(nèi)寬也有利。但輪距加寬，汽車的總寬和總重一般也加大，而且容易產(chǎn)生向車身側(cè)面甩泥的缺點(diǎn)，所以輪距不宜過大，輪距的數(shù)值必須與所要求的汽車總寬相適應(yīng)。 汽車的前輪距主要取決于車架前部的寬度、前懸架的寬度、前輪最大轉(zhuǎn)角、輪胎寬度、轉(zhuǎn)向拉桿與轉(zhuǎn)向輪以及車架間的運(yùn)動(dòng)間隙等因素，因此要通過具體布置才能最后確定。 汽車的后輪距取決于車架后部的寬度、彈簧寬度、彈簧與車架和車輪之間的間隙以及輪胎寬度等因素。 根據(jù)表1.1，并且參考同類車型以及根據(jù)本車的結(jié)構(gòu)和布置，選取本車的前后輪距分別為：；。 4. 前懸和后懸 前懸的長度應(yīng)能布置保險(xiǎn)杠、散熱器、風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)等部件。從撞車安全性考慮希望前懸長些，從視野角度考慮又要求前懸短些。前懸對平頭汽車上下車的方便性有影響，前鋼板彈簧長度也影響前懸尺寸。汽車的前懸長度不宜過長，否則汽車的接近角過小，不利于通過性。 后懸的長度主要取決于軸距和軸荷分配的要求，同時(shí)要保證適當(dāng)?shù)碾x去角。一般來說，后懸不宜過長，否則上、下坡時(shí)容易刮地 ，轉(zhuǎn)彎時(shí)也不靈活。貨車的后懸一般在1200～2200之間。 經(jīng)過分析并參考同類樣車，根據(jù)本車的結(jié)構(gòu)性能要求，本車選取前懸，后懸 5.貨車車頭長度的確定 貨車車頭長度指從汽車的前保險(xiǎn)杠到駕駛室后圍的距離,車頭長度對車身長度有絕對影響。此外,車頭長度對汽車外觀效果、駕駛室居住性、汽車面積利用率和發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性等有影響。本次課設(shè)駕駛室是單排座并且后帶一個(gè)臥鋪所以取貨車車頭長度為。 6.貨車車廂尺寸的確定 要求車箱尺寸在運(yùn)送散裝煤和袋裝糧食時(shí)能裝足額定噸數(shù)。車箱邊板高度對汽車質(zhì)心高度和裝卸貨物的方便性有影響。 參考同類車型選取車箱尺寸（外部） 1.2.2貨車質(zhì)量參數(shù)的確定 1.汽車的裝載質(zhì)量（簡稱裝載量） 汽車的裝載質(zhì)量是指在硬質(zhì)良好路面上行駛時(shí)所允許的額定裝載量。汽車在碎石路面上行駛時(shí)，裝載質(zhì)量應(yīng)為好路面的75%～85%。越野汽車的裝載量是指越野行駛時(shí)或在土路上行駛時(shí)的額定裝載量。 本車的裝載質(zhì)量5.5噸 2.整車整備質(zhì)量 整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備（包括隨車工具、備胎等），加滿燃料、水，但沒有裝貨和載人時(shí)的整車質(zhì)量。 整車整備質(zhì)量對汽車的成本和使用經(jīng)濟(jì)性均有影響。目前，盡可能減少整車整備質(zhì)量的目的是通過減輕整車整備質(zhì)量增加裝載量或載客量；抵消因滿足安全標(biāo)準(zhǔn)、排氣凈化標(biāo)準(zhǔn)和噪聲標(biāo)準(zhǔn)所帶來的整備質(zhì)量的增加；節(jié)約燃料。減少整車整備質(zhì)量的措施主要有：采用強(qiáng)度足夠的輕質(zhì)材料，新設(shè)計(jì)的車型應(yīng)使其結(jié)構(gòu)更合理。減少整車整備質(zhì)量，是從事汽車設(shè)計(jì)工作中必須遵守的一項(xiàng)重要原則。 3.質(zhì)量系數(shù) 質(zhì)量系數(shù)是指汽車裝載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值，即。該系數(shù)反映了汽車的設(shè)計(jì)水平和工藝水平，值越大，說明該汽車的結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進(jìn)。因此，在設(shè)計(jì)新車時(shí)要力求減輕零部件的自身重量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，貨車的質(zhì)量系數(shù)是隨汽車的裝載量的增大而增大的。 有時(shí)質(zhì)量系數(shù)也用裝載質(zhì)量與汽車干質(zhì)量之比來表示。汽車干質(zhì)量是指整備質(zhì)量減去燃料、水和附屬設(shè)備的質(zhì)量。這種質(zhì)量系數(shù)更能準(zhǔn)確地反映該車的金屬和材料的利用率，但在一般技術(shù)中很少列出汽車干質(zhì)量值。因計(jì)算不便，故不常用。 質(zhì)量系數(shù)的選取一般參考表1.2 表1.2貨車的質(zhì)量系數(shù) 參數(shù) 總質(zhì)量 質(zhì)量系數(shù) 貨車 1.8<<6.0 0.80～1.10 6.0<<14.0 1.20～1.35 >14.0 1.30～1.70 參考表1.2中型貨車的質(zhì)量系數(shù)為1.20～1.35，本車取質(zhì)量系數(shù)為： =1.30，則：。 由此就初步確定了整車整備質(zhì)量。 3.汽車的總質(zhì)量 汽車總質(zhì)量是指裝備齊全，并按規(guī)格載滿客、貨時(shí)的整車質(zhì)量。商用貨車的除總質(zhì)量由整備質(zhì)量裝載量，和駕駛員以及隨行人員質(zhì)量三部分組成，即 (1.1) —汽車總質(zhì)量； —汽車裝載質(zhì)量； —整車整備質(zhì)量； —人數(shù)。 本車采用單排座365=195kg 由式（1.1）得本車的總質(zhì)量為： 5.軸荷分配及質(zhì)心位置的確定 汽車的軸荷分配是指汽車在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各車軸對支承平面的垂直載荷，也可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來表示。 汽車的軸荷分配是汽車的重要參數(shù)，它對汽車的牽引性、通過性、制動(dòng)性、操縱性和穩(wěn)定性等主要使用性能以及輪胎的使用壽命都有很大的影響，因此，在總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)汽車的布置形式、使用條件及性能要求合理的選定其軸荷分配。 軸荷分配對輪胎壽命和汽車的使用性能有影響。從輪胎磨損均勻和壽命相近考慮，各個(gè)車輪的載荷應(yīng)相差不大；為了保證汽車有良好的動(dòng)力性和通過性，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)有足夠大的載荷，而從動(dòng)軸載荷可以適當(dāng)減少；為了保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)向軸的載荷不應(yīng)過小。 汽車的驅(qū)動(dòng)形式不同，對軸荷分配有顯著影響。 表1.3給出了各類汽車的軸荷分配范圍。 表1.3各類汽車的軸荷分配 車型 滿載 空載 前軸（%） 后軸（%） 前軸（%） 后軸（%） 轎車 發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng) 47～60 40～53 56～66 34～44 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng) 45～50 50～55 51～56 44～49 發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng) 40～46 54～60 38～50 50～62 貨車 42后輪單胎 32～40 60～68 50～59 41～50 42后輪雙胎，長短頭 25～27 73～75 44～49 51～56 42后輪雙胎，平頭 30～35 65～70 48～54 46～52 62后輪雙胎 19～25 75～81 31～37 63～69 6. 汽車各部件及總成質(zhì)量的確定及分布 表1.4是汽車部件及總成的布置位置和質(zhì)量的分布，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可計(jì)算出軸荷分配和質(zhì)心的高度。 表1.4汽車部件及總成的質(zhì)量分布 部件名稱 重量 () 質(zhì)心至前軸距 () 質(zhì)心離地距離 () 空載 滿載 空載 滿載 空載 滿載 駕駛室 150 345 -430 430 1800 1600 發(fā)動(dòng)機(jī) 560 695 360 360 850 800 離合器 30 30 810 810 800 750 變速器 149 149 1100 1100 690 690 油箱 45 45 2400 2400 730 680 前軸制動(dòng)器及轉(zhuǎn)向梯形 283 283 0 0 460 450 前胎 190 190 0 0 460 460 后軸制動(dòng)器 420 420 4250 4250 490 480 后胎 380 380 4250 4250 490 480 車箱 550 6050 3560 3560 1050 1350 蓄電池組 50 50 1180 1180 790 760 萬向節(jié)傳動(dòng) 80 80 2660 2660 500 480 車架 480 480 3560 3560 840 840 前懸架 95 95 0 0 500 480 后懸架 170 170 4250 4250 500 480 轉(zhuǎn)向器 55 55 -1080 -1080 590 540 備胎 95 95 5670 5670 590 540 工具箱 90 90 1330 1330 730 680 儲氣罐 40 40 2245 2245 730 680 7.水平靜止時(shí)的軸荷分配及質(zhì)心位置的計(jì)算： 根據(jù)力矩平衡原理，按下列公式計(jì)算汽車各軸的負(fù)荷和汽車的質(zhì)心位置： 上式中,,,,——各總成質(zhì)量(kg) ,,,,——各總成質(zhì)心到前軸距離() ,,,——各總成質(zhì)心距地面高度() ——前軸負(fù)荷()； ——后軸負(fù)荷()； ——汽車總質(zhì)量()； ——汽車軸距（）； ——汽車質(zhì)心到前軸距離（）； ——汽車質(zhì)心到后軸距離（）； ——汽車質(zhì)心高度（）。 (1)空載時(shí)： 即后軸荷分配為： 前軸荷分配： 空載時(shí)的質(zhì)心高度： （2）滿載時(shí) 即后軸荷分配為： 前軸和分配為： 滿載時(shí)的質(zhì)心高度： 參照表1.3，本車的軸荷分配基本符合要求，可見總布置是合理的。 1.3發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 1.3.1發(fā)動(dòng)機(jī)的形式的選擇 當(dāng)前汽車上使用的發(fā)動(dòng)機(jī)仍然是以往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)為主。它分為汽油機(jī)、柴油機(jī)兩類。 與汽油機(jī)比較，柴油機(jī)具有較好的燃油經(jīng)濟(jì)性，使用成本低，在相同的續(xù)駛里程內(nèi)，可以設(shè)置容積小些的油箱。柴油機(jī)壓縮比可以達(dá)到15～23，而汽油機(jī)一般控制在8～10；柴油機(jī)熱效率高達(dá)38％，而汽油機(jī)為30％；柴油機(jī)工作可靠，壽命長，排污量少。 柴油機(jī)的主要缺點(diǎn)是：由于提高了壓縮比，要求活塞和缸蓋的間隙盡可能小，加工精度比汽油機(jī)要求更高；因自燃產(chǎn)生的爆發(fā)壓力很大，因此要求柴油機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比汽油機(jī)高，使尺寸和質(zhì)量加大，振動(dòng)與噪聲大。 柴油機(jī)主要用于貨車、大型客車上。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，輕型車和轎車用柴油機(jī)有日益增多的趨勢。 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列形式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)有直列、水平對置和V型三種。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻方式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)分為水冷與風(fēng)冷兩種。 當(dāng)選用尺寸和質(zhì)量小的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，不僅有利于汽車小型化、輕量化，同時(shí)在保證客廂內(nèi)部有足夠空間的條件下，還能節(jié)約燃料。 由于天然氣資源充足，在今后一個(gè)階段內(nèi)天然氣汽車將得到應(yīng)用。無排氣公害、無噪聲的電動(dòng)汽車，是理想的低污染車，在解決高能蓄電池和降低成本后會在汽車上得到推廣使用。太陽能汽車也是理想的低污染汽車，目前還未達(dá)到商品化階段。 1.3.2發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)的選擇 1.發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和相應(yīng)轉(zhuǎn)速 根據(jù)所設(shè)計(jì)汽車應(yīng)達(dá)到的最高車速，用下式估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 （1.2） 式中: ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率，（）； ——傳動(dòng)系效率,對于單級減速器取0.9； ——重力加速度，??； ——滾動(dòng)阻力系數(shù)，取0.02； ——空氣阻力系數(shù)，取0.9； ——汽車正面迎風(fēng)面積， ——汽車總重，（）； ——汽車最高車速：（） 在式（1.2）中帶入相關(guān)數(shù)據(jù)的 按上式求出的應(yīng)為發(fā)動(dòng)機(jī)在裝有全部附件下測定時(shí)得到的最大有效功率或凈輸出功率，它比一般發(fā)動(dòng)機(jī)外特性的最大功率值低12%～20% 最大功率對應(yīng)轉(zhuǎn)速的范圍如下：汽油機(jī)的在，因乘用車最高車速最高，值多在以上，總質(zhì)量小些的貨車的值在之間，總質(zhì)量居中的貨車的值更低些。柴油機(jī)的值在之間，乘用車和總質(zhì)量小些的貨車用高速柴油機(jī)，值常取在之間；總質(zhì)量大些的貨車用的柴油機(jī)的值在之間。 采用高速發(fā)動(dòng)機(jī)雖然能提高功率，同時(shí)也有使活塞運(yùn)動(dòng)的平均速度增快、熱負(fù)荷增加、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的慣性力增大并導(dǎo)致磨損加劇、壽命降低和震動(dòng)及噪聲的均增加的缺陷。 2.發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速 用下式計(jì)算確定 式中： ——最大轉(zhuǎn)矩，（）； ——轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)，一般在之間； ——最大功率轉(zhuǎn)速，（）； 要求與之間有一定差值，如果它們很接近，將導(dǎo)致直徑當(dāng)?shù)淖畹头€(wěn)定車速偏高，使汽車通過十字路口時(shí)換擋次數(shù)增多。因此，要求在之間。 根據(jù)最大功率的要求和發(fā)動(dòng)機(jī)其他要求，本車選擇中國東風(fēng)朝陽柴油機(jī)郵箱公司的CY6102BZLQ系列發(fā)動(dòng)機(jī)，外特性曲線見圖1.1，其參數(shù)見表1.6。 圖1.1 CY6102BZLQ發(fā)動(dòng)機(jī)萬特性曲線 表1.6 CY6102BZLQ發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)型號 CY6102BZLQ 適用車型 輕型客、貨車 型式 六直列水冷 氣缸數(shù)缸徑行徑（） 6102118 排量（） 5.785 壓縮比（） 17：1 點(diǎn)火順序 1-5-3-6-2-4 吸氣方式 增壓中冷 標(biāo)定功率（）/轉(zhuǎn)速（） 132/2600 最大扭矩 5600/1400～1600 最低油耗率 210 外形尺寸（） 1156800881.5 凈重（） 560 1.3.3發(fā)動(dòng)機(jī)的布置 1.發(fā)動(dòng)機(jī)的上下位置 發(fā)動(dòng)機(jī)的上下位置對離地間隙和駕駛員視野有影響。轎車前部因沒有前軸，發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼至路面的距離，應(yīng)保證滿載狀態(tài)下最小離地間隙的要求。貨車通常將發(fā)動(dòng)機(jī)布置在前軸上方，考慮到懸架緩沖塊脫落以后，前軸的最大向上跳動(dòng)量達(dá)，這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)有足夠高的位置，以防止前軸破壞發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼。油底殼經(jīng)常設(shè)計(jì)成深淺不一的形狀，使位于前軸上方的地方最淺，同時(shí)再將前梁中部鍛成下凹形狀（注意前梁下部尺寸必須保證所要求的最小離地間隙）。所有這些措施將有利于降低發(fā)動(dòng)機(jī)位置的高度，并使發(fā)動(dòng)機(jī)罩隨之降低，這能改善長頭車駕駛員的視野，同時(shí)有利于降低汽車質(zhì)心高度。除此之外，還要檢查油底殼與橫拉桿之間的間隙。發(fā)動(dòng)機(jī)高度位置初定以后，用氣缸體前端面與曲軸中心線交點(diǎn)到地面高度尺寸來標(biāo)明其高度位置。 在發(fā)動(dòng)機(jī)高度位置初步確定之后，風(fēng)扇和散熱器的高度隨之而定，要求風(fēng)扇中心與散熱器幾何中心相重合，以使散熱器在整個(gè)面積上接受風(fēng)扇的吹風(fēng)。護(hù)風(fēng)罩用來增大送風(fēng)量和減小散熱器尺寸。為了保證空氣的暢通，散熱器中心與風(fēng)扇之間應(yīng)有不小于50的間隙，無護(hù)風(fēng)罩時(shí)可減小到30。 由于空氣濾清器在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管上，其高度影響發(fā)動(dòng)機(jī)罩高度，為此，將空氣濾清器做成扁平狀。發(fā)動(dòng)機(jī)罩與發(fā)動(dòng)機(jī)零件之間的間隙不得小于25，以防止關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)罩時(shí)受到損傷。 2.發(fā)動(dòng)機(jī)的前后位置 發(fā)動(dòng)機(jī)的前后位置會影響汽車的軸荷分配、轎車前排座位的乘坐舒適性、發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車的傳動(dòng)軸長度和夾角，以及貨車的面積利用率。 為減小傳動(dòng)軸夾角，發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)常布置成向后傾斜狀，使曲軸中心線與水平線之間形成夾角，轎車多在之間。 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的轎車，前縱梁之間的距離，必須考慮吊裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的所有總成（如發(fā)電機(jī)、空調(diào)裝置的壓縮機(jī)等）以及從下面將發(fā)動(dòng)機(jī)安裝到汽車上的可能性。還應(yīng)保證在修理和技術(shù)維護(hù)情況下，從上面安裝發(fā)動(dòng)機(jī)的可能性。 發(fā)動(dòng)機(jī)的前后位置應(yīng)與上下位置一起進(jìn)行布置。前后位置確定以后，在側(cè)視圖上畫下它的外形輪廓然后用氣缸體前端面與曲軸中心面交點(diǎn)到前輪中心線之間的距離來標(biāo)明其前后位置。此后可以確定汽車前圍的位置：發(fā)動(dòng)機(jī)與前圍之間必須留有足夠的間隙，以防止熱量傳入客廂和保證零部件的安裝；離合器殼與變速器應(yīng)能同時(shí)拆下，而無需拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)的固定點(diǎn)，此時(shí)應(yīng)特別注意離合器殼上面螺釘?shù)慕咏浴? 3.發(fā)動(dòng)機(jī)的左右位置 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸中心線在一般情況下于汽車中心線一致。這對底盤承載系統(tǒng)的受力和對發(fā)動(dòng)機(jī)懸置支架的統(tǒng)一有利。少數(shù)汽車如44汽車，考慮到前橋是驅(qū)動(dòng)橋，為了使前驅(qū)動(dòng)橋的主減速器總成上跳時(shí)不與發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，將發(fā)動(dòng)機(jī)和前橋主減速器向相反方向偏移。 1.4輪胎的選擇 輪胎的尺寸和型號是進(jìn)行汽車性能計(jì)算和繪制總布置圖的重要原始數(shù)據(jù)之一，因此，在總體設(shè)計(jì)開始階段就應(yīng)選定，而選擇的依據(jù)是車型、使用條件、輪胎的靜負(fù)荷、輪胎的額定負(fù)荷以及汽車的行駛速度。當(dāng)然還應(yīng)考慮與動(dòng)力－傳動(dòng)系參數(shù)的匹配以及對整車尺寸參數(shù)的影響。輪胎所承受的最大靜負(fù)荷與輪胎額定負(fù)荷之比，稱為輪胎的負(fù)荷系數(shù)。大多數(shù)汽車的輪胎的負(fù)荷系數(shù)取為0.9～1.0，以免超載。轎車、輕型客車及輕型貨車的車速高、輪胎受動(dòng)負(fù)荷大，故他們的輪胎負(fù)荷系數(shù)應(yīng)接近下限。 按輪胎中簾線的排列不同，常見有三種形式可共選擇：普通斜線胎，子午線胎和帶束斜交胎。普通斜線胎的胎體簾線較多簾，胎側(cè)厚，不易劃破，側(cè)向剛度也大，其缺點(diǎn)是緩沖性較差；子午線胎的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是簾線呈子午線排列，這樣簾線的剛度就能得到充分利用。 表1.7 部分國產(chǎn)汽車輪胎的規(guī)格及使用條件 輪胎規(guī)格 層 數(shù) 主要尺寸 使用條件 斷面寬 外直徑 最大負(fù)荷 相應(yīng)氣壓 標(biāo)準(zhǔn) 輪輞 允許使 用輪輞 普通花紋 越野花紋 7.50R20 8 12 14 14 215 215 947 5850 6900 3.2 4.2 6.0 600T 6.50T 8.25R20 10 12 14 232 971 983 6350 7550 3.2(3.5) 4.2(4.6) 6.5 6.50T 7.00T 9.00R20 259 1018 1030 6800 8000 3.2(3.5) 4.2(4.6) 7.0 7.00T 7.50V 10.00R20 12 14 16 278 1055 1065 8500 9650 4.2(4.6) 5.3(5.6) 7.5 7.50V 8.00V 輪胎選擇子午線輪胎,型號為8.25R20 輪輞選擇6.50-20 1.5傳動(dòng)比的計(jì)算和選擇 1.5.1驅(qū)動(dòng)橋主減速器傳動(dòng)比的確定 在選擇驅(qū)動(dòng)橋主減速器傳動(dòng)比時(shí)，首先可根據(jù)汽車的最高車速、發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)、車輪的參數(shù)來確定，其值可按式1.3來計(jì)算 （1.3） 上式中：——汽車最高車速； —— 最高車速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，一般,在此取1.0，本車 r ——車輪半徑, 971/2=485.5mm=0.4855m ——變速器最高檔傳動(dòng)比，這里選用超速擋變速器，取0.8 同時(shí)還要考慮到最高擋（本車為超速擋）行駛時(shí)汽車有足夠的動(dòng)力性能，即保證最高擋的動(dòng)力因數(shù)足夠大。 為最高檔時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的汽車速度。 和有以下關(guān)系： 上式中： ——汽車總質(zhì)量； ——重力加速度； ——直接擋時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的汽車車速 。 動(dòng)力因數(shù)符合中型貨車的范圍， 1.5.2.變速器Ⅰ檔傳動(dòng)比的確定 確定檔Ⅰ傳動(dòng)比時(shí)要考慮三方面問題： 1)最大爬坡度； 2)附著力； 3)汽車的最低穩(wěn)定車速。 就普通汽車而言，傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比是變速器Ⅰ擋傳動(dòng)比與主減速器傳動(dòng)比的乘積。當(dāng)已知時(shí)，確定傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比也就是確定變速器Ⅰ擋傳動(dòng)比。 汽車爬大坡時(shí)車速很低，可忽略空氣阻力，汽車的最大驅(qū)動(dòng)力應(yīng)為 或 即 一般貨車的最大爬坡度約為，其余各參數(shù)按照前面計(jì)算值代入， 為了滿足附著條件，其大小應(yīng)符合下式要求： 上式中： ——為驅(qū)動(dòng)輪所承受的質(zhì)量； ——為附著系數(shù)，=0.75。 即的范圍為： 1.5.3變速器的選擇 變速器的檔位與汽車動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性有著密切的關(guān)系。就動(dòng)力性而言，擋位數(shù)多，增大了發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮最大功率附近高功率的機(jī)會，提高了汽車的加速與爬坡能力；就燃油經(jīng)濟(jì)性而言，擋位數(shù)多，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)在低燃油消耗率下工作的可能行，降低了油耗。 不同類型的汽車，變速器其檔位數(shù)也不盡相同。轎車變速器傳動(dòng)比變化范圍較?。s為)，過去常用3個(gè)或4 個(gè)前進(jìn)檔，但近年來為了提高其動(dòng)力性尤其是燃料經(jīng)濟(jì)性，多已采用5個(gè)前進(jìn)檔。輕型貨車變速器的傳動(dòng)比變化范圍為，其他貨車為7個(gè)以上，其中總質(zhì)量在3.5t 以下者多用4檔變速器，為了降低油耗亦趨向于增加1個(gè)超速檔；總質(zhì)量為3.5~10t多用五檔變速器，大于10t的多用六檔或更多的檔位 本車選用5個(gè)前進(jìn)檔的變數(shù)器 這里參考同類車型選擇萬里楊的WLY525五檔變速箱，變速箱的主要參數(shù)見表1.8 表1.8 變速箱WLY525的主要參數(shù) 變速器型號 WLY525 各檔速比 一檔 5.568 二檔 2.879 三檔 1.634 四檔 1.00 五檔 0.814 倒擋 5.011 中心距 85 凈重 149kg 允許輸入最大轉(zhuǎn)矩 610 注油量 1.7 操縱形式： 直接操控，雙桿遠(yuǎn)距離操縱 同步器形式 鎖環(huán)式同步器  2.貨車主要性能的計(jì)算 2.1貨車動(dòng)力性的分析 由于汽車是一種高效率的運(yùn)輸工具，運(yùn)輸效率的高低在很大程度上取決于汽車的動(dòng)力性，所以動(dòng)力性是汽車各種性能中最基本、最重要的性能。所謂汽車的動(dòng)力性是指汽車在良好的路面上直線行駛時(shí)由汽車受到的縱向外力決定的、所能達(dá)到的平均行駛速度。從獲得盡可能高的平均行駛速度的觀點(diǎn)出發(fā)，汽車的動(dòng)力性主要可由三方面的指標(biāo)來評定： 1) 汽車的最高車速； 2) 汽車的加速時(shí)間； 3) 汽車能爬上的最大坡度。 2.1.1貨車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力 確定汽車的動(dòng)力性，就是確定汽車沿行駛方向的運(yùn)動(dòng)狀況。為此，需要掌握沿汽車行駛方向作用于汽車的各種外力，即驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力。根據(jù)這些力的平衡關(guān)系建立汽車行駛方程式，就可以估算汽車的最高車速、加速度和最大爬坡度。 汽車的行駛方程式為： 即： 其中，為驅(qū)動(dòng)力，為滾動(dòng)阻力，為空氣阻力，為坡度阻力，為加速阻力。上述各阻力中，滾動(dòng)阻力和空氣阻力是在任何行駛條件下均存在的，坡度阻力和加速阻力僅在一定行駛條件下存在。在水平道路上等速行駛時(shí)就沒有坡度阻力和加速阻力。 此公式表明了汽車行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)力和外界阻力之間相互關(guān)系的普遍情況。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性、變速器的傳動(dòng)比、主減速比、傳動(dòng)效率、車輪半徑、空氣阻力系數(shù)、汽車迎風(fēng)面積以及汽車質(zhì)量等初步確定后，便可利用此公式分析在附著性良好的典型路面（混凝土、瀝青路面）上的行駛能力，即確定汽車在節(jié)氣門全開時(shí)可能達(dá)到的最高車速、加速能力和爬坡能力。為了清晰而形象的表明汽車行駛時(shí)的受力情況及其平衡關(guān)系，一般是將汽車行駛方程式用圖解法來進(jìn)行分析的，就遇到的滾動(dòng)阻力和空氣阻力都畫出來，作出汽車的驅(qū)動(dòng)力－行駛阻力平衡圖，并以它來確定汽車的動(dòng)力性。 汽車的動(dòng)力性計(jì)算公式如下： 用matlab軟件做出本車的驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖，如圖2.1，程序在附錄Ⅱ。 圖2.1 驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖 2.1.2貨車動(dòng)力特性計(jì)算 將汽車行駛方程兩邊除以汽車的重力并整理如下 令為汽車的動(dòng)力因數(shù)并以符號表示，則 式中：——回轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)，，其中，。選取，。 汽車在各檔下的動(dòng)力因數(shù)與車速的關(guān)系曲線稱為動(dòng)力特性圖，如圖2.2 圖2.2 動(dòng)力特性圖 2.2.3貨車加速度 汽車的加速能力可以用它在水平良好路面上行駛時(shí)能產(chǎn)生的加速度來評價(jià),由于汽車的加速度的值不易測量，實(shí)際中常用加速時(shí)間來表示汽車的加速能力。譬如用直接檔行駛時(shí)，由于最低穩(wěn)定速度到一定距離或80%說需要的時(shí)間來表示汽車的加速能力。現(xiàn)在根據(jù)圖2.1求出汽車的加速時(shí)間。 由汽車行駛方程的 顯然，利用圖2.1可以計(jì)算得出各檔節(jié)氣門全開時(shí)的加速度曲線，見圖2.3。由圖可以看出，高檔位時(shí)的加速度要小些。 圖2.3 汽車加速度曲線 2.2貨車功率平衡計(jì)算 汽車行駛是，不僅驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力互相平衡，發(fā)動(dòng)機(jī)功率和汽車行駛的阻力也總是平衡的，就是說，在汽車行駛的每一瞬間，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率始終等于機(jī)械傳動(dòng)損失功率與全部運(yùn)動(dòng)阻力所消耗的功率。 將汽車行駛方程式兩邊乘以車速，并經(jīng)單位換算整理出汽車功率平衡方程式如下 與力的平衡處理方式相同，功率平衡方程式可用圖解發(fā)表示。若以縱坐標(biāo)表示功率，橫坐標(biāo)表示車速，將發(fā)動(dòng)機(jī)功率、汽車經(jīng)常遇到的阻力功率對車速的關(guān)系曲線繪制在坐標(biāo)圖上，即得汽車功率平衡圖，如圖2.4即為本車的功率平衡圖 圖2.4 汽車功率平衡圖 2.2 貨車燃油經(jīng)濟(jì)性的分析 在保證動(dòng)力性的條件下，汽車以盡量少的燃油消耗量經(jīng)濟(jì)行駛的能力，稱作汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。燃油經(jīng)濟(jì)性好，可以降低汽車的使用費(fèi)用、減少國家對進(jìn)口石油的依賴性、節(jié)省石油資源；同時(shí)也降低了發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的（溫室效應(yīng)氣體）的排放量，起到防止地球變暖的作用。 發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率與排放污染是有密切關(guān)系的，只能在保證排放達(dá)到有關(guān)法規(guī)要求的前提下來降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率，提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。 由于節(jié)約燃料、保護(hù)環(huán)境已成為全球關(guān)注的重大事件，汽車燃油經(jīng)濟(jì)受到全國政府、汽車制造業(yè)于汽車使用者進(jìn)一步的重視。 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性長用一定運(yùn)行工況下汽車行駛百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽車行駛的里程來衡量。 在我國及歐洲，燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的單位為 L/100km，即行駛100km所消耗的燃油升數(shù)。其數(shù)值越大，汽車燃油經(jīng)濟(jì)性越差。美國為MPG或mile/USgal，指的是每加侖燃油能行駛的英里數(shù)。這個(gè)數(shù)值越大，汽車燃油經(jīng)濟(jì)性越好。 等速行駛百公里燃油消耗量是常用的一種評價(jià)指標(biāo)，指汽車在一定載荷（我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定轎車為半載、貨車為滿載）下，以最高擋在水平良好的路面上等速行駛100km的燃油消耗量。常測出每隔10km/h或20km/h速度間隔的等速百公里燃油消耗量，然后在圖上連成曲線，成為等速百公里燃油消耗量曲線，用它來評價(jià)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性圖上的等燃油消耗率曲線，可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速n，發(fā)出一定功率時(shí)的燃油消耗率。計(jì)算時(shí)，還需要汽車在水平路面上等速行駛，為克服滾動(dòng)阻力與空氣阻力，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)提供的功率為 根據(jù)等速行駛車速及阻力功率，在萬有特性圖上（利用插值法）可確定相應(yīng)的燃油消耗率，從而計(jì)算出以該車速等速行駛時(shí)單位時(shí)間內(nèi)的燃油消耗量（單位為）為 上式中： ——燃油消耗率()； ——燃油的重度，汽油可取，柴油可取。 整個(gè)等速過程行經(jīng)行程的燃油消耗量為 折算成等速百公里燃油消耗量為 圖2.5 CY6102BZLQ發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性圖 根據(jù)圖2.5用matlab做出本車的汽車燃油經(jīng)濟(jì)性圖，如圖2.6 圖2.6 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性圖 2.3貨車操縱穩(wěn)定性的分析 汽車的操縱穩(wěn)定性是指在駕駛者不感到過分緊張、疲勞的條件下，汽車能遵循駕駛者通過轉(zhuǎn)向系及轉(zhuǎn)向車輪給定的方向行駛，且當(dāng)遭遇外界干擾時(shí)，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。 汽車的操縱穩(wěn)定性不僅影響到汽車駕駛的操縱方便程度，而且也是決定高速汽車安全行駛的一個(gè)主要性能，所以人們稱之為“高速車輛的生命線”。 1.汽車不縱向翻倒的條件是 空載時(shí)： 滿載時(shí)： 2.汽車不橫向翻倒的條件是 空載時(shí)： 滿載時(shí)： 3.汽車側(cè)偏極限角 空載時(shí)： 滿載時(shí)： 根據(jù)汽車不縱向和不橫向的翻倒條件，。因此，無論汽車在空載還是滿載時(shí)，都是先滑后翻，滿足設(shè)計(jì)要求。 2.4貨車通過性的分析 汽車的通過性是指它能以足夠高的平均車速通過各種壞路和無路地帶（如松軟地面、凹凸不平地面等）及各種障礙（如陡坡、側(cè)坡、壕溝、臺階、灌木叢、水障等）的能力。根據(jù)地面對汽車通過性影響的原因，它又分為支承通過性和幾何通過性。汽車的通過性主要取決于地面的物理性質(zhì)及汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)和幾何參數(shù)。同時(shí)，它還與汽車的其他性能，如動(dòng)力性、平順性、機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性、視野性等密切相關(guān)。 參考同類車型后，取本車的通過性幾何參數(shù)見表2.1。 表2.1 汽車通過性的幾何參數(shù) 最小離地間隙（） 282 接近角 27 離去角 12 最小轉(zhuǎn)彎半徑（） 15 2.5運(yùn)動(dòng)校核 在總布置設(shè)計(jì)中，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核一般要校核傳動(dòng)軸的跳動(dòng)、懸架與轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)等，確定其運(yùn)動(dòng)軌跡及運(yùn)動(dòng)空間，防止產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉和不協(xié)調(diào)等情況發(fā)生。校核采用作圖方法，繪制跳動(dòng)或運(yùn)動(dòng)圖并檢查其是否符合設(shè)計(jì)要求。 由于汽車是由許多總成組裝在一起的，總體設(shè)計(jì)就應(yīng)從整車角度出發(fā)考慮，根據(jù)總體布置和各總成結(jié)構(gòu)特點(diǎn)完成運(yùn)動(dòng)正確性的校核。如發(fā)動(dòng)機(jī)前置時(shí)，要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的校核，以保證有足夠的前進(jìn)擋數(shù)。又如轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向必須與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向保持一致，為此應(yīng)對螺桿的旋向、搖臂的位置、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正確性的校核。 2.5.1傳動(dòng)軸跳動(dòng)校核 圖2.7 傳動(dòng)軸跳動(dòng)校核圖 作2.7圖的目的是為了確定： 1.傳動(dòng)軸的極限位置及最大擺角； 2.空載時(shí)萬向節(jié)傳動(dòng)的夾角； 3.傳動(dòng)軸花鍵連接處的伸縮量，檢查是否可以脫開或頂死。 如圖2.7，先按比例會出汽車滿載時(shí)車架、鋼板彈簧、后橋殼及傳動(dòng)軸的位置。其中為彈簧片中點(diǎn)（主片中性面與中央螺栓中心線的交點(diǎn)）；為傳動(dòng)軸后萬向節(jié)中點(diǎn)；為傳動(dòng)軸前萬向節(jié)中點(diǎn)。對于一端固定的對稱的或不對稱程度小于10%的鋼板彈簧來說，可以足夠精確的認(rèn)為其主片中部與后橋殼夾緊的一段在車輪上下跳動(dòng)時(shí)是與后橋殼作平移運(yùn)動(dòng)的，且彈簧主片中點(diǎn)的軌跡為一圓弧，圓心為。由于后橋是隨著彈簧中部作平移運(yùn)動(dòng)，故彈簧主片中點(diǎn)與傳動(dòng)軸后萬向節(jié)中點(diǎn)的連線亦作平移運(yùn)動(dòng)。因此，與可看成是平行四邊形的兩個(gè)邊，畫出其對應(yīng)的另兩個(gè)邊得交點(diǎn)即時(shí)點(diǎn)的回轉(zhuǎn)中心。以點(diǎn)為圓心、為半徑畫圓弧，即得后萬向節(jié)中點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。過點(diǎn)作車架上平面線的垂直線，并在此垂直線上取等于彈簧動(dòng)撓度 ，取等于彈簧靜撓度，取等于反跳靜撓度運(yùn)動(dòng)軌跡交于、、三點(diǎn)。這三點(diǎn)分別相當(dāng)于懸架處于壓緊、自由及跳動(dòng)工況下后萬向節(jié)中點(diǎn)的位置。前萬向節(jié)中點(diǎn)的位置在傳動(dòng)軸跳動(dòng)時(shí)不變。連接、、既得到相應(yīng)工況下的傳動(dòng)軸位置。其中為上跳極限位置；為較好路面時(shí)傳動(dòng)軸的下限位置；為懸架反跳時(shí)傳動(dòng)軸的下限位置。 上述方法僅討論了隨懸架上下跳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)軸的跳動(dòng)情況，如需要考慮傳動(dòng)軸跳動(dòng)時(shí)花鍵處的最大滑出量，則需考慮制動(dòng)時(shí)縱置鋼板彈簧扭曲變形對傳動(dòng)軸最大滑出量的影響。 2.5.2轉(zhuǎn)向拉桿與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)校核 作圖2.8的目的是為了檢查轉(zhuǎn)向拉桿與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是否協(xié)調(diào)。先在圖上畫出轉(zhuǎn)向器及轉(zhuǎn)向拉桿系于懸架的位置，當(dāng)前輪上下跳動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷中心點(diǎn)要沿著彈簧主片中心所決定的軌跡運(yùn)動(dòng)。彈簧中心的擺動(dòng)中心為。由于點(diǎn)與點(diǎn)一起作平移運(yùn)動(dòng)，故找到點(diǎn)的擺動(dòng)中心后，即可按平行四邊形機(jī)構(gòu)原理作出平行四邊形，頂點(diǎn)就是點(diǎn)的擺動(dòng)中心，其運(yùn)動(dòng)軌跡為。另一方面，點(diǎn)是縱拉桿上的一點(diǎn)