柴油动力货车总体设计.docx

第二章 汽车总体设计§2.1 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和配合，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：① 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；② 组成汽车的各要素对整体行为的影响不是独立的；③ 汽车的行为不是组成它的任何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、简单的总和、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典型例子系统论所揭示的系统整体性和系统功能的等级性必然会映像到设计任务中来、用整体性来解释汽车设计的终极目标是整车性能的综合优化，道理是十分显然的、汽车设计任务的等级形态表现为：上位设计任务是确定下位设计任务要实现的目标，下位设计是实现上位设计功能的手段、上、下位体系可从总体设计逐级分至零件设计，总体设计无疑处于这种体系的最上位，设计子系统的全部活动必须在总体设计构建的框架内进行、子系统设计固然重要，但统揽全局、设计子系统组合和相互作用体系规则的总体设计对汽车的性能和质量的影响更加广泛、更为深刻。

§2.2 汽车型式的选择汽车型式一般包括：驱动型式、布置型式、及车身型式汽车的型式对汽车的使用性能，外形尺寸、重量、轴荷分配和制造成本等方面影响很大§2.2.1 、 轴数和驱动形式 不同类型的汽车有不同的轴数和驱动型式，这主要根据使用条件、用途、工厂的生产条件、制造成本及公路的轴荷限值等因素进行选择我国公路干线和桥梁所允许的双轴汽车后轴的单轴负荷不超过130KN，前轴的允许负荷不超过60KN，各个国家的法规不一样，但相同的是后轴负荷大多在100-130KN之间双轴汽车总重量一般不超过180—190KN结合以上的叙述，对于本次设计的3吨柴油动力货车，选用两轴即可汽车最常用的布置形式是两轴、后驱动4×2式汽车，其中轿车还可以采用4×2前驱动式结构对于一般总重小于 19t的汽车，都采用4×2后驱动的布置型式，因为这种汽车结构简单、布置合理、机动性好、成本低、适合于公路使用，是—种典型的、成熟的结构型式 随着汽车载重量的增加，各相关总成也要相应的加大，汽车的自重也要增加，这样会造成4×2式的汽车单轴的负荷增加，以至于超过公路、桥梁所规定的承载限值(公路允许单轴负荷为13t，双后轴负荷为24t)。

为解决此矛盾，一般采用增加汽车轴数的办法来减少单轴的负荷，如从4×2变成6×2、6×4、8×4，如果想增加驱动能力，提高越野通过性能，可以采用4×4、6×6、8×8等增加前驱动型式的结构，同时也可提高载重量采用增加轴数的办法，可以提高载重量而不增加单轴负荷，同时还不会增加车箱底板的离地高度，提高通用化、系列化水平，便于生产、降低生产成本等所以汽车厂家多年来一直都采用这种办法变型出更多品种的汽车 对于一般轻型的货车经常在良好的公路上行驶，与动力性要求相比对通过性的要求较低些，所以3吨的轻型货车采用4×2后轮驱动比较好§2.2.2 、车头、驾驶室的型式车头、驾驶室的型式是汽车的最主要的型式之一其选择主要决定于用户的要求、安全性、维修保养的方便性和生产条件等因素车头的型式如长头、短头、平头等都各有其优缺点车头、驾驶室与发动机，前轴的布置位置，也可组成不同的布置结构，形成不同风格的整车外形，使轴荷分配、轴距、转弯直径等发生变化对使用、性能也有一定的影响 平头式——货车的发动机位于驾驶室内短头式——货车的发动机大部分位于驾驶室前部，小部分位于驾驶室内长头式——货车的发动机位于驾驶室的前部（下为长头和平头车的简图）图2-1驶室与发动机，前轴的布置位置通过查找数据、参照当今市场上现存货车的布置形式以及从燃油经济性考虑，最后经过和同组同学们商量确定采用平头式。

平头式货车主要的优点叙述如下： 1、汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯半径小、机动性能好； 2、不需要发动机罩和翼子板，加之总长缩短等因素的影响，汽车整备质量减小； 3、驾驶员视野得到明显改善； 4、采用翻转式驾驶室能改善发动机及其附件的接近性； 5、汽车的货箱与整车的俯视面积之比称为面积利用率，平头式货车的该项指标比较高§2.2.3、轮胎的选择轮胎的尺寸和型号是进行汽车性能计算和绘制总布置图的重要原始数据之一，因此，在总体设计开始阶段就应选定，而选择的依据是车型、使用条件、轮胎的静负荷、轮胎的额定负荷以及汽车的行驶速度当然还应考虑与动力—传动系参数的匹配以及对整车尺寸参数(例如汽车的最小离地间隙、总高等)的影响 轮胎所承受的最大静负荷与轮胎额定负荷之比，称为轮胎负荷系数大多数汽车的轮胎负荷系数取为0.9～1.0，以免超载轿车、轻型客车及轻型货车的车速高、轮胎受动负荷大，故它们的轮胎负荷系数应接近下限；对在各种路面上行驶的货车，其轮胎不应超载在良好路面上行驶且车速不高的货车，其轮胎负荷系数可取上限甚至达1.1超载会使轮胎早期磨损，甚至发生胎面剥落及爆胎等事故试验表明：轮胎超载20％时，其寿命将下降30％左右。

为了提高汽车的动力因子、降低汽车及其质心的高度、减小非簧载质量，对公路用车在其轮胎负荷系数以及汽车离地间隙允许的范围内应尽量选取尺寸较小的轮胎参考同类车型，选择轮胎参数如下：表 2—1 选用轮胎的参数 轮胎规格（采用纵向花纹）8.25—16标准轮辋6.50G允许使用轮辋6.00G轮胎断面宽度240mm轮胎外直径860mm内胎双层厚度不小于3.5mm垫带：最小展平宽度180mm中部厚度不小于4.0mm边缘厚度不大于1.5mm气门嘴型号TZ—78 §2.3 汽车主要参数的选择 汽车主要参数包括：外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和货箱尺寸等参考同类车型，确定设计车型的主要参数：§1.3.1 汽车主要外廓尺寸的确定一、 外廓尺寸 货车总长 La=L+LF+LR ( mm ) La=3650+1015+1795=6460mm 货车总宽 Ba=1880mm 货车总高 Ha=2220mm；二、 轴距 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此外，轴距还对轴荷分配、传动轴夹角有影响在整车选型初期,可根据要求及驾驶室布置尺寸初步确定轴距:式中， LH­­——货箱长度可根据汽车的装载质量、载货长度来确定，或参考同类型、同装载量汽车的货厢长度和装载面积来初步确定；LJ­­——前轮中心至驾驶室后壁的距离它与布置方案选择有关，在该布置方案选定后，可通过对驾驶室、发动机和前轴的初步布置或参考同型、同类布置的汽车的这一尺寸初步确定； S——驾驶室与货厢之间的间隙，一般取50～100mm；LR­­——后悬尺寸，可根据道路条件或参考同类型汽车初步确定。

参考同类车型及各类汽车的轴距表（《汽车设计》表2-2） 取： L=3650 mm 三、 前轮距和后轮距 汽车轮距对车厢或驾驶室内宽度、汽车总宽、总质量、侧倾刚度、最小转弯直径等因素有影响，并且受总车最大宽度不大于2.5m限制，在设计的过程中要保证前轮距有足够的转弯空间，保证发动机、车架、悬架等附属机构能布置下参考同类车型取 前轮距 B1=1385mm 后轮距 B2=1425mm四、前悬和后悬 前后悬的长度影响汽车的接近角和离去角，及汽车的通过性确定设计车型的该参数为： 前悬 LF=1015mm 后悬 LR=1079mm 图2.2 汽车的主要参数§2.3.2 汽车质量参数的确定 汽车质量参数包括：整车整备质量m0、载客质量、装在质量、汽车总质量ma、轴荷分配等一、水平静止时的轴荷分配及重心位置计算 在整车设计方案确立后，总布置设计草图初步完成的情况下，应首先对整车质量参数(包括：空载状态下的整车整备质量、轴荷分配、质心高度；满载状态下的整车最大总质量、轴荷分配以及非悬架质量等)进行估算，为整车性能计算和总成设计提供依据。

各总成品质，可通过样件实测得到，亦可参照同类车型样件实测值修正得到一般整车总布置图在满载状态下绘制，在确定各总成质心在空载状态下的离地高度时应考虑到前、后轮胎和悬架相对满载状态的垂直变形的影响；空载状态下各总成质心纵向位置相对满载状态的变化忽略不记 表 2—2 汽车各总成名称、质量及重心位置估计总成或部件名称重量g(kg)重心距前轴L(m)重心距地面h(m)g.L(kgm)g.h(kgm)发动机及附件4200.230.6896.6285.6离合器及操纵机构870.50.5343.546.11传动轴3620.57218变速器机离合器壳1201.10.513260后桥、轮毂及后制动器3603.60.431296154.8车价及支架36021720360前轴、轮毂、转向梯形及前制动189-0.050.43-9.4581.27前悬及减震器6000.5030后悬即减震器1353.50.55472.574.25后轮及轮胎总成3002.410.43723129拖钩装置365.451196.236转向器、纵拉杆及固定件36-10.7-3625.2手制动器及操纵机构211.50.531.510.5制动系驱动机构181.20.521.69油箱及油管271.90.651.316.2消音器及排气管124.20.450.44.8水箱及软管39-0.20.8-7.831.2蓄电池组572.30.57131.132.49仪表及其固定零件12-0.91.5-10.818货箱30031.2900360驾驶室150-0.51.5-75225挡泥板等30-3.50.8-10524水、机油、燃料及装备1950.80.7156136.5货物30002.81.284003600水平静止时重心位置及轴荷计算主要计算的是重心距前轴的距离a和距离的面的高度h 按力矩平衡原理得出下式： g1.l1+g2.l2+g3.l3+…… =G2. G1L （2-1） g1h1+g2h2+g3h3+……=G总h重 （2-2）式中：g1、g2、g3——各总成品质（kg） l1、l2、l3——各总成重心距前轴距离（m） h。