GD1031輕型貨車設計—總體設計

GD1031輕型貨車設計—總體設計,gd1031,輕型,貨車,設計,總體,整體 機電工程學院 畢業(yè)設計說明書 設計題目: GD6371輕型客車設計--總體設計 學生姓名： 歐艷偉 學 號： 201115910520 專業(yè)班級： 車輛工程1102 指導教師： 楊宗田 2015 年 5 月 20 日 目 次 1 引言 1 2 方案的分析和確定 2 2.1 方案分析 2 2.2 方案確定 3 3 汽車主要參數選擇 4 3.1 汽車主要尺寸選擇 4 3.2 汽車質量參數選擇 4 3.3 汽車發(fā)動機的選擇 5 3.4 汽車車身形式的選擇 6 3.5 汽車輪胎的選擇 6 4 輕型客車整體布置各部件的選擇 7 4.1 底盤整體設計 7 4.2 車身內部設計 9 4.3 車身外型設計 10 5 汽車性能參數的選擇計算 11 5.1 動力性參數計算 11 5.2. 經濟性計算 18 5.3 其它參數計算 19 設計總結 21 致謝 22 參考資料 23 1 引言 汽車被稱為“改變世界的機器”，它從1986年誕生至今已有100多年的歷史，百余年來，特別是汽車產品的大批量生產及汽車工業(yè)的大發(fā)展以來，汽車已為世界經濟的大發(fā)展，為人類進入現代生活，產生了無法估量的巨大影響，因此，無論是美國，日本，西歐等發(fā)達國家或地區(qū)無一例外的把發(fā)展汽車工業(yè)作為國家發(fā)展的支柱產業(yè)，我國也在“七五”期間提出“要把汽車制造業(yè)作為重要的支柱產業(yè)，爭取有一個較大的發(fā)展”，由此可見汽車在世界經濟發(fā)展的作用。 當前，汽車已經成為人類社會不可缺少的工具。社會發(fā)展的各個領域，包括工業(yè)，農業(yè)，商業(yè)，教育，科技，文化等，都與汽車緊密相連。汽車已成為人們日常工作，生產，學習，生活，旅行中最方便，最經常使用的交通工具，成為現代社會的象征。在 許 多 發(fā) 達 國 家 ，汽車已經非常普及，普及率最高的是美國，平均1.3人擁有一輛；西歐，日本等發(fā)達國家平均2~3人擁有一輛。汽車的普及極大的方便了人們，擴大了人們的活動范圍，使社會生活變的豐富多彩；同時促進了公路的建設和運輸的繁榮，改變了城市的布局有助于各地區(qū)經濟文化的交流和偏遠落后地區(qū)的開發(fā)。 我國汽車行業(yè)發(fā)展較晚，七點與國外相比也比較低。1953年，中 國 開 始 建 造 第 一 汽 車 制 造 廠 ，三年后生產出國產“解放牌”中型載貨汽車。60年代第二汽車制造廠建成，獨立設計生產“東風”牌中型載貨汽車。但汽車的品種在過去很長時間里出現了“缺重少輕”﹑“轎車基本空白”的缺陷。改革開放之后，我國的汽車行業(yè)才進入大發(fā)展階段。近年來，轎車生產大幅度增長，確定了一汽，二汽，上海為三大基地以及天津，北京，廣州三個較小的基地。工業(yè)水平是衡量一個國家發(fā)展程度的標桿，汽車產業(yè)在當代工業(yè)和國民經濟中有很重要的地位，現階段中國汽車產業(yè)發(fā)展水平依然有待提高，使汽車產業(yè)成為我國國民經濟的支柱產業(yè)，是我國現階段汽車發(fā)展目標。同時，改變生產廠過多投資分散生產規(guī)模過小的不合理情況，重點支持2～3家汽車企業(yè)集團迅速成長為有相當規(guī)模的大型企業(yè)，以及支持6-7家汽車企業(yè)成為國內的骨干企業(yè)。其次，要花大力氣增強汽車的自主開發(fā)能力，從與國外聯合開發(fā)逐漸走向成熟的自主開發(fā)，提高產品的質量和技術裝備水平，迅速趕上國際先進水平。同時鼓勵個人購買汽車，并為轎車的普及作好準備。 當然，汽車的迅速發(fā)展也帶了一些不易解決的問題，例如：安全問題，能源消耗，和環(huán)境污染。因此，行車安全，節(jié)約能源和環(huán)境保護已成為當前汽車技術要解決的三大重要課題。 回顧歷史，1959年面世的“MINI”轎車引發(fā)了汽車技術的一場革命。這種車型在取得觀念上的突破的同時，還屢次在汽車大賽中取得冠軍。40年后的今天，此類車型依然流行，使之成為最家庭化的轎車。從此揭開了微行轎車的發(fā)展的歷史。在這種情況下，輕型客車也適時而生，而此車型也正是我們這一組所要設計的。我國的輕行客車也可稱為“中國特色”，因為我國轎車不太普及的情況下，售價僅在三萬元人民幣左右的微型客車，成為大眾買的起的車型。 現在，輕型客車在一般的城市里隨處可見。因為它即可為家庭的用車，同時改裝方便，可以改裝成微型貨車，在有的城鎮(zhèn)中，它還用來作為出租車，更因為它油耗低，占地面積小，使用經濟，所以它受到許多人的歡迎。因此，設計這種汽車還是順應時代潮流的。 輕型客車的整體布置包括人體工程在汽車上各部件安排的應用，發(fā)動機的選擇，輪胎的選擇，傳動系，行使系，轉向系，制動系和懸架的選擇設計，駕駛員和乘客的作為布置，發(fā)動機的布置，汽車主要尺寸和參數的選擇并校核汽車主要性能參數等。 畢業(yè)設計作為大學四年學習教學的一個最后環(huán)節(jié)，同時也是大學四年的知識回顧，它讓我把學過知識系統(tǒng)的梳理一遍，熟悉汽車的各個不見和理論知識點，對于掌握不到的地方，可以借此機會補缺補漏，對知識進行強化，同時也為我們今后踏上工作崗位做好了準備，是工作前的基礎練習。 2 方案的分析和確定 2.1 方案分析 2.1.1 設計任務 GD6371輕型客車設計--總體設計。 汽車整備質量Kg 最大總質量Kg 最高車速Km/h 人均整備質量值t/人 900 1350 115 0.15 2.1.2 設計要求 總的要求是：以長安牌汽車6331和昌河牌汽車6321系列輕型客車的主要參數為依據 ，完成輕型客車的外形設計和底盤各個部分的布置。 表2-1 參考車型性能參數 項 目 參 數 車 型 長安6331 昌河6321 外 型 尺 寸（mm） 3570/1400/1810 3230/1395/1925 軸 距（mm） 1840 1980 前∕后懸（mm） 755/675 725/655 整備質量(kg) 770 870 前/后 輪 距(mm) 1215/1200 1205/1200 接近角∕離去角 最小轉彎半徑（m） 4.5 4.5 最高車速（km/h） 95 95 發(fā)動機型號 JL462Q DA462-1A 最大功率(kw) 26.11 27.94 最大扭矩(N/m) 52.45 60 油耗（L/100km） ≦6.4 ≦6.0 最小離地間隙(mm) 150 155 載客數 6～7 6～8 2.2 方案確定 2.2.1 方案的基本要求 汽車由動 力 裝 置 、底 盤 、車 身 、電 器 及 儀 表 裝 置 等 四 部 分 組 成 ，主要任務是用來載送人員和貨物。 一個成功的汽車產品，它的設計應該滿足技術、經濟及藝術造型等多方面的要求；它的技術和理性主要體現在：最大程度的采用標準化部件；滿足社會和政府的各種法規(guī)，尤其要滿足政府對汽車外形尺寸的要求；還要滿足當地各汽車廠的生產能力及水平。經濟性主要體現在：在保證汽車所要求的技術要求的同時要最大程度上降低汽車的制造成本；要保證用戶的使用的經濟性，為用戶節(jié)省開支。藝術性主要體現在：在保證汽車的各項技術指標達到要求時車身造型要盡量滿足人們的審美觀，駕駛室部分要是工程設計和人體工程學相結合，使駕駛員和乘客在車中有中享受的感覺 。 總體設計主要是：設計車型、及時協(xié)調各部件和整車的關系以完成地盤的布置 。而車型的設計是最有創(chuàng)造性的，最主要任務是布置好地盤，以保證各部件不產生運動干涉。經過與同組各同學的討論協(xié)商，在參考上述兩種成型基本參數的基礎上，最終確定了所要設計的輕型客車的基本參數（詳細參數見后）。本次設計的出發(fā)點是要保證汽車的經濟性、機動性和乘坐舒適性。 2.2.2 汽車布置形式的選擇 汽 車 的 布 置 形 式 是 指 發(fā) 動 機 、 驅 動 橋 和 車 身 的 相 互 關 系 以 及 布 置 特 點 。汽車的布置形式和汽車的實用性能有很大關系。 經比較，最終確定了4x2中置后驅的形式。它的優(yōu)點主要有：軸荷分配合理，有利于提高輪胎的使用壽命；前輪不驅動，因而不用等速萬向節(jié)，降低了成本；上坡時驅動輪附著力大，故爬坡能力強；變速器與主減速器分開，拆裝和維修方便；并且乘坐空間寬敞，行駛平穩(wěn)。缺點是：因地板車身地板下有傳動軸，地板上有突起的通道，并使后排座椅中部坐墊的厚度減薄，影響乘坐舒適性；汽車總長比較長，整車裝備質量增大，影響到汽車的燃油經濟性和動力性。 3 汽車主要參數選擇 3.1 汽車主要尺寸選擇 汽 車 的 主 要 尺 寸 主 要 包 括 輪 距 、 軸 距 、 外 廓 尺 寸 、 前 懸 、 后 懸 、 和 車 廂 尺 寸 等 。參考上兩種車型，確定尺寸如下： 1）外廓尺寸： La=3700mm,Ba=1555mm,Ha=1850mm。 2）軸距：它 對 汽 車 的 整 備 質 量 、 汽 車 的 總 長 、 車 輪 最 小 轉 彎 半 徑 、 傳 動 軸 縱 向 通 過 半 徑 等 有 影 響 ；有參考車型和國家標準，確定軸距L=2310mm。 3）前輪距和后輪距：輪 距 會 影 響 汽 車 車 廂 大 小 、 汽 車 總 寬 、 汽 車 的 總 質 量 、 側 傾 剛 度 、 車 輪 最 小 轉 彎 直徑等。受汽車總寬不得超過2.5米的法規(guī)的限制。確定汽車的前輪距為：1280mm，后輪距為：1290mm。 4）前懸和后懸：它們影響汽車的接近角和離去角，并影響它的通過性及安全性等。確定前懸為：725mm，后懸為：665mm。 3.2 汽車質量參數選擇 汽 車 的 質 量 參 數 包 括 整 車 整 備 質 量 、 載 客 量 、 汽 車 總 質 量 、 軸 荷 分 配 等 。 1）整車整備質量：由任務書，確定=900kg。 2）汽車的載質量：參考車型載人數為7，考慮超載和裝載貨物最終確定：=500kg。 3）汽車的總質量：。 4）軸荷分配：它對輪胎壽命和汽車的使用性能有影響。從輪胎磨損和使用壽命考慮，各輪的負荷應相差不大；驅動橋殼應有足夠大的負荷，以減小從動軸的負荷；轉向軸的負荷合理，保證良好的操縱穩(wěn)定性；根據發(fā)動機和各個部件的質量分配，乘坐人數及位置，最終確定軸荷分配如下表 表2-2 載荷分布 空載 滿載 前軸 后軸 前軸 后軸 55% 45% 45% 55% 3.3 汽車發(fā)動機的選擇 本次設計的輕型客車采用汽油發(fā)動機，在輕型客車上，它一般布置在駕駛員座椅下面，它的尺寸較小，有利于汽車小型化、輕量化，同時在保證客廂內有足夠空間的條件下，還能節(jié)約能源。由所要設計的汽車最高車速：115 由下公式： 。 （2-1） 可以大約確定汽車所要求的發(fā)動機的功率。其中：為發(fā)動機最大功率；為傳動系效率；取=90%；為汽車總質量（kg）;g為重力加速度（）;為滾動阻力系數，取=0．0165，=115 km/h；為空氣阻力系數，取=0．52;A為汽車正面投影面積（），經計算取2.304;為最高車速。把以上參數代入（2-1），可得=34.34(kw),根據所的結果并根據參考資料選定發(fā)動機型號為JL465Q5直列四缸,它的性能參數如下： 表2-3 汽油機的性能參數 最高功率/轉速km/(r/min) 39/5500 最大轉矩/轉速N/(r/min) 78/3000 排量(ml) 999 最高轉速(r/min) 5500 輪廓尺寸(mm) 505/516/433 所要設計的輕客所需的做大發(fā)動機轉矩為 =9549×1.1×39/5500=74.48Nm≦78 Nm， a為轉矩適應性系數，取1.1。可見，發(fā)動機JL465Q5發(fā)動機適合此車。 3.4 汽車車身形式的選擇 根據輕型客車的傳統(tǒng)車型和各部件的安排空間，采用一廂式車身。 3.5 汽車輪胎的選擇 輪胎型號對汽車的動力性、經濟性、通過性、操縱穩(wěn)定性、制動性及行使安全性和汽車的承載能力都有影響。因此，輪胎的選擇是重要的工作。 此次設計的輕型客車最大質量為1350kg，根據汽車的行駛條件，要求選擇的輪胎所能承載的質量大于汽車總質量在其上所分擔的載荷量，單個輪胎的負荷=1350/4=337.5。由輪胎在使用中的承受的靜負荷值應等于或接近輪胎的額定負荷值，查GB2978-89以及根據參考車型，最終確定選用在210MP下，選用155R13LT的子午線輪胎，此輪胎的滾動半徑=270，在計算過程中，可以認為車輪半徑=靜力半徑=滾動半徑。該 輪 胎 優(yōu) 點 是 溫 升 低 、 滾 動 阻 力 小 、 胎 體 緩 沖 性 能 和 胎 面 附 著 性 能 等 都 比 斜 交 輪胎好；壽命長、油耗低、高速性能好。其缺點是造價高、不易翻修。 表2-4 輕型客車主要性能參數 外形尺寸（mm） 3700/1400/1850 軸距（mm） 2310 前/后輪距（mm） 1280/1290 前/后懸（mm） 725/665 最小離地間隙（mm） 165 最大總質量（kg） 1350 整車整備質量（kg） 900 最大功率（km） 39/5500 最大扭矩（N.m） 78/3000 驅動型式 后橋驅動 最高車速（km/h） 115 接近角/離去角 / 制動裝置型式（前/后） 前盤后鼓 發(fā)動機型號 JL465Q5 座位數 6～7 輪胎規(guī)格 155R13LT 4 輕型客車整體布置各部件的選擇 4.1 底盤整體設計 在 汽 車 的 載 客 量 （載質量）、驅動形式、車身形式、發(fā) 動 機 形 式 等 得 到 初 步 確 定 之 后 ，接 下 來 便 是 繪 制 汽 車 各 部 分 的 布 置 草 圖 ，校核初步選定的各部件結構是否合理，整 體 的 尺 寸 和 參 數 是 否 符 合 整 車 設 計 的 要 求 ，進而對整車總體設計進行優(yōu)化，規(guī)劃更加合理的總布置方案。 4.1.1 整車布置的基準線（面）——零線的確定 1） 車架上平面線 本次設計為邊梁式車架，車架上平面線為邊梁上緣面較長的一段平面在側視圖上的投影線，它作為垂直方向的尺寸基準線，即坐標線，向上“”,向下“”,該線標記為“z/0” 。 2） 前輪中心線 前 輪 中 心 線 是 指 通 過 前 輪 中 心 ， 并 垂 直 于 車 架 上 平 面 線 ， 在 側 視 圖 和 俯 視 圖 上 的 投 影 ，即為“x/0”。它作為縱向方向的尺寸線。向前為“+”,向后為“-” 。 3） 車輪中心線 汽 車 中 心 線 是 指 汽 車 垂 直 對 稱 平 面 在 俯 視 圖 和 前 視 圖 上 的 投 影 線 ，把它作為橫向尺寸的基準線，記為“y/0”,向左為“+”,向后為“-” 。 4） 地面線 地平面在側視圖和前視圖上的投影線稱為地面線。 5） 前輪垂直直線 前 輪 中 心 線 是 指 通 過 左 右 前 輪 中 心 ， 并 垂 直 于 地 面 的 平 面 ，在側視圖和俯視圖上的投影，此線作軸距標注的基準線。 4.1.2 部件的選擇和布置 1） 發(fā)動機的布置 由人機工程學和整體布置要求，發(fā)動機安排的上下位置為：離地間隙為180mm. 發(fā)動機的上下位置對離地間隙和駕駛員視野有影響。發(fā)動機的高度也不能太高也不能太低，發(fā)動機太高，汽車的質心高度偏高，行駛不平穩(wěn)；發(fā)動機太低，汽車在上下顛簸時可能會碰壞油底殼，因此，應選擇合適的發(fā)動機高度。為減小傳動軸的夾角，發(fā)動機中置后驅汽車的發(fā)動機常布置成傾斜狀，使曲軸中心線與水平線之間形成1°～4°夾角。此次設計取2°。 2）傳動系的選擇和布置 傳統(tǒng)汽車發(fā)動機、離合器、變速箱是裝成一體，在發(fā)動機位置確定以后，動力總成各部分的位置也隨之確定。 (1) 離合器的選擇和布置： 本次設計采用膜片彈簧式離合器，詳見零部件設計 。 (2) 變 速 器 形 式 選 擇 ： 選 用 4 + 1 檔 ， 手 動 機 械 變 速 器 ，結構簡單、制造成本低、傳動效率高。 (3) 傳動軸的選擇和布置：應盡量減小客廂地板高度，并保證凸包和傳動軸的最小間隙在10—15mm。 (4) 后橋的布置和性能參數的選擇 在后橋布置時，一般將差速器殼體中心線與汽車中心線布布置成 一條線。由以上各種已知條件： =115, =270,=1,有公式 = 公式中：為最高車速，n為發(fā)動機在最高車速下的轉速，取n=；為四擋（直接擋）傳動比1；r為車輪半徑，可取為270mm；為主減速比，算得=5.0。 3）轉向裝置的布置 本次設計的轉向系采用齒輪齒條式轉向機構。這種形式結構簡單、緊湊并且傳動效率高；同時可以自動消除齒輪間隙。 4） 懸架的選擇和布置 此次設計前懸架采用麥弗遜式獨立懸架，此種設計能夠改變汽車的平順性，減小車身傾斜和振動，獲得良好的地面附著能力。后懸架采用獨立式鋼板彈簧懸架，以降低成本。 5）制動系統(tǒng)布置 采用前盤后鼓式的制動系統(tǒng)。制動系統(tǒng)采用真空助力，真空有發(fā)動機提供。盤式制動器具有良好的熱穩(wěn)定性，水穩(wěn)定性好，尺寸小，質量小，散熱性好。鼓式制動器成本低。 6）踏板的布置 根 據 人 機 工 程 學 的 要 求 和 整 車 底 盤 的 布 置 確 定 離 合 器 踏 板 、 制 動 器 踏 板 和 油 門 踏 板 ，每個踏板必須保證人腳放的舒服并且留有足夠的踏板行程。 7）油箱、備胎、行李箱和蓄電池的布置 油箱 根據汽車的最大續(xù)駛里程來確定，本次設計油箱的容量采用可續(xù)駛1000km的標準來設計。布置在汽車的后部、行李箱的下面。并且在排氣管的另一側，以減小危險。 備胎 布置在車架尾部下方，采用懸鏈式固定，可保證拆裝方便。 行李箱 一般布置成后排座椅可翻式，翻轉后后部形成一個有效的行李廂。 蓄電池 蓄電池應放置在起動機的同側，并卻越近越好。 4.2 車身內部設計 輕型客車數以運人為主，兼顧運送少量行李的多功能車輛，必須考慮有良好的乘坐舒適性和足夠的安全性。進行車身內部布置，并使之符合人體特性要求。 車身內部布置設計中以人體尺寸的“百分位分布值”作為尺寸依據的，利用人體尺寸布置出來的座椅、方向盤及操縱機構能滿足90%以上的使用對象。進行車身內部布置設計時，基本的步驟如下。 1）根據人體尺寸畫出人體，用虛線表示 。 2）人體的姿勢與布置 為使室內布置減小駕駛和乘坐的疲勞程度，設計中必須滿足人體的舒適要求。 駕駛員的舒適和疲勞程度與座椅的設計和駕駛姿勢有關。在設計中，采用了《汽車設計》中所推薦的數值進行設計安排。 3）汽車室內操縱裝置的布置 操縱裝置的布置要求手操縱機構除應布置在手的操縱范圍以內外，同時還要根據操縱對象，進行必要的設計，以此保證駕駛和操縱的舒適性。 （1)在于變速桿和手制動桿的操縱時，人體肩部不動，通過過手臂的施力運動來實現.這種情況下，上臂的夾角角在130度-170度范圍時具有較大的操縱力，操縱較為舒適。取平均值，上臂角在150度時，操縱手柄的最佳布置位置在距離座椅靠背面490-660mm范圍內，上下位置一般在H點以上178-203mm的范圍內。 （2）方向盤布置 在 車 身 設 計 中 ， 一 般 同 過 合 理 布 置 方 向 盤 的 中 心 位 置 和 傾 斜 角 ，選 擇 適 宜 的 方 向 盤 直 徑 來 改 善 駕 駛 員 操 縱 方 向 盤 的 姿 勢 和 減 少 操 縱 力 ，從而降低操縱疲勞強度。根據參考書籍《汽車設計》的經驗推薦的數值知，一般方向盤傾斜角選在手容易控制、活動在15度=70度范圍內同時應考慮車身的總體布置方案、車型和駕駛姿勢。微型客車的方向盤直徑通常小于450mm，傾斜角在20度-30度范圍內。 （3）各種踏板的布置 在布置各種踏板時，保證各踏板之間要留有足夠的間隙，同時保證在不工作時各踏板之間應留有足夠的放腳位置。 （4） 人眼的視野和視野范圍 車 身 設 計 應 保 證 駕 駛 員 具 有 良 好 的 視 覺 效 果 ， 一 方 面 能 提 高 駕 駛 時 的 環(huán) 境 適 應 性 ；另一方面也是提高汽車駕駛安全性的根本保證之一，在車身設計的過程中就應該對人眼的視覺特征、人眼的視野、人眼在車內的位置分布，人車視野及車身結構形狀、布置尺寸和福建的布置位置出發(fā)，分析汽車的各種視覺效果，最終使汽車具有良好的視覺效果。 駕駛員要有良好的視野。根據參考書籍《汽車設計》的設計方法，先確定眼橢圓的位置和大小，即可作出駕駛員的實際前方視野。這就設計到車身設計，如風窗開口面積，風窗傾斜角和位置，窗柱尺寸和位置等。 在側視圖根據眼橢圓可以確定窗口的高度，最小能保證向上15度看到交通信號燈，向下20度能看到3m前的路面。在俯視圖上根據眼橢圓可以確定前窗的寬度。最后根據“SAE眼橢圓確定法”確定雨刷的設計和刮刷面積。 4.3 車身外型設計 車身是一輛汽車唯一一件車外面的人能看見的部件，所以車身的好壞直接影響著人們對車的評價。車身的設計及要滿足人們的審美要求又要滿足汽車的良好的空氣動力學性能。在設計車身外形時，參考了如下圖片。 圖 3-1 SC 6331 圖3-2 昌河6321 5 汽車性能參數的選擇計算 5.1 動力性參數計算 汽 車 的 動 力 性 是 指 汽 車 在 良 好 路 面 上 直 線 行 使 時 ， 汽 車 受 到 的 縱 向 外 力 決 定 的 、 所 能 達 到 的 平 均 行 使 速 度 。汽車是一種高效的運輸工具，運輸效率的高低在很大程度上取決于汽車的動力性。所 以 ， 動 力 性 是 汽 車 各 種 性 能 中 基 本 、 最 重 要 的 性 能 ，主要有三個指標來評價：1.最高車速；2.汽車的加速時間t；3.汽車的最高爬坡度。 5.1.1 各擋速度的計算 （5-1） 式中 ：汽車行駛時的滾動半徑(m)； ：發(fā)動機曲軸轉速（r/min）； ：汽車變速器各擋的傳動比； ：主減速器傳動比； =270mm;=5500（）；=5.0; 的計算如下表： 表5-1 各擋傳動比 3.504 2.483 1.56 1 各擋速度值計算結果如下表： 表 5-2 各擋速度值 各檔車速 轉速 1檔 2檔 3檔 4檔 2500 14.52482877 20.4973822 32.625 50.895 2800 16.26780822 22.95706806 36.54 57.0024 3100 18.01078767 25.41675393 40.455 63.1098 3400 19.75376712 27.87643979 44.37 69.2172 3700 21.49674658 30.33612565 48.285 75.3246 4000 23.23972603 32.79581152 52.2 81.432 4300 24.98270548 35.25549738 56.115 87.5394 4600 26.72568493 37.71518325 60.03 93.6468 4900 28.46866438 40.17486911 63.945 99.7542 5200 30.21164384 42.63455497 67.86 105.8616 5500 31.95462329 45.09424084 71.775 111.969 繪圖如下 圖5-1 速度曲線圖 5.1.2 汽車各擋驅動力和阻力計算及平衡圖 （5-2） 式中 ：汽車行駛時的滾動半徑（）； : 發(fā)動機曲軸轉速（）； :汽車變速器各擋傳動比； ：汽車主減速器傳動比； ：為汽車驅動力； 各擋驅動力的計算結果如下表： 表 5-3 各擋驅動力 各檔驅動力Ft 轉速 1檔 2檔 3檔 4檔 2500 3943.666347 2794.555804 1755.741867 1125.475556 2800 4407.627093 3123.327076 1962.299733 1257.884444 3100 4349.632 3082.230667 1936.48 1241.333333 3400 4291.636907 3041.134258 1910.660267 1224.782222 3700 4175.64672 2958.94144 1859.0208 1191.68 4000 3885.671253 2753.459396 1729.922133 1108.924444 4300 3769.681067 2671.266578 1678.282667 1075.822222 4600 3479.7056 2465.784533 1549.184 993.0666667 4900 3247.725227 2301.398898 1445.905067 926.8622222 5200 2899.754667 2054.820444 1290.986667 827.5555556 5500 2319.803733 1643.856356 1032.789333 662.0444444 空氣阻力Fw的計算 = （5-3） 式中， A為迎風面積，其值大約等于車高與前軸的乘積，本次設計時，A= 2.304（）;為在相應轉速下汽車的行駛速度；為空氣阻力系數，參考《汽車設計》中所推薦的數據，本次設計取=0.52。 各車速下的空氣阻力計算結果如下表： 表 5-4 各車速下的空氣阻力 空氣阻力Fw 轉速 1檔 2檔 3檔 4檔 2500 12.50931858 24.91198932 63.11210294 153.5896137 2800 15.69168923 31.2495994 79.16782193 192.6628114 3100 19.23432825 38.30467478 97.04116948 236.1593901 3400 23.13723565 46.07721544 116.7321456 284.0793495 3700 27.40041143 54.5672214 138.2407503 336.4226899 4000 32.02385557 63.77469266 161.5669835 393.1894111 4300 37.0075681 73.6996292 186.7108453 454.3795132 4600 42.351549 84.34203104 213.6723357 519.9929962 4900 48.05579827 95.70189817 242.4514547 590.0298601 5200 54.12031592 107.7792306 273.0482022 664.4901048 5500 60.54510194 120.5740283 305.4625782 743.3737304 取滾動阻力系數f=0.0165；可得=226.38N。 汽車的阻力 。 取第一擋和第四擋的驅動力和阻力，經計算得出下表： 表5-5 兩個擋位下的阻力 Fw Ff F 3.168333 226.38 229.5483 7.50883 226.38 233.8888 17.79202 226.38 244.172 42.14076 226.38 268.5208 42.59648 226.38 268.9765 100.9521 226.38 327.3321 239.2038 226.38 465.5838 566.5592 226.38 792.9392 繪制驅動力和阻力平衡圖時，阻力只須選擇上表中八個阻力為代表即可，圖如下： 圖5-2 驅動力阻力平衡圖 5.1.3 功率平衡的計算 （5-4） 式中 ：牽引功率（kw）； ：驅動力（N）； ：各檔速度（km/h）； （5-5） 式中 ：阻力功率（kw）； ： 阻力（N）； ： 傳動效率，取0.9； 經計算驅動功率和阻力功率在相應轉速下的結果如下表： 表 5-6各轉速下驅動功率與阻功率 U1 U2 U3 U4 P U Pf 7.478728 11.51326 17.72249 27.27492 7.3 7.478728 0.561023 12.46455 19.18877 29.53749 45.4582 14.3 11.51326 0.880008 17.45036 26.86428 41.35249 63.64148 20 17.72249 1.414163 22.43618 34.53979 53.16748 81.82476 23.7 27.422 2.410416 27.422 42.2153 64.98248 100.008 26 42.2153 4.515823 64.98248 9.887186 100.008 25.91513 功率平衡圖如下： 圖 5-3 功率平衡 5.1.4 動力性因數D （5-6） 式中 ：動力性因數； ：驅動力（N）； ：風阻力（N）； ：汽車的最大質量； 計算結果如下表： 表 5-7各擋動力因數 動力因數的計算 轉速 1檔 2檔 3檔 4檔 2500 0.297139609 0.209345715 0.127938758 0.073460767 2800 0.331967907 0.233717118 0.142338013 0.080515619 3100 0.327316528 0.23007755 0.139035437 0.075976866 3400 0.322637919 0.226383752 0.135595474 0.07110377 3700 0.313548474 0.219529419 0.130066519 0.064645299 4000 0.291280982 0.203301943 0.118545363 0.054099398 4300 0.282137075 0.19633915 0.112741634 0.046972238 4600 0.259815121 0.180003213 0.100945704 0.035757647 4900 0.241849541 0.16671935 0.090963992 0.02545974 5200 0.21508952 0.147168648 0.076941683 0.012325431 5500 0.170767848 0.115138498 0.054975567 -0.006147338 D0max 0.331967907 0.233717118 0.142338013 0.080515619 圖 5-4 動力因數 5.1.5 加速度的計算 （5-7） 式中 ：汽車各擋加速度()； ：重力加速度()； ：動力性因數； ：滾動阻力系數，取f=0.0165； ：汽車旋轉質量轉換系數； 計算結果如下表： 表 5-8 各擋加速度 加速度 轉速 1檔 2檔 3檔 4檔 2500 1.830909241 1.503041831 0.983841068 0.541105255 2800 2.05417174 1.688242454 1.105610468 0.602418165 3100 2.023081751 1.658414855 1.073497869 0.553422997 3400 1.991816321 1.628170954 1.040190967 0.501246686 3700 1.932133556 1.573664981 0.988724461 0.433986238 4000 1.787549669 1.4472054 0.885167753 0.327835669 4300 1.727516025 1.391866825 0.831312639 0.254212933 4600 1.582581257 1.26457464 0.725367323 0.141700075 4900 1.465712944 1.160711922 0.635193002 0.037909065 5200 1.292185402 1.008741365 0.509893779 0.0112324 5500 1.005514843 0.760971429 0.315539054 0.00015 繪圖如下： 圖 5-5 各擋加速度曲線 5.1.6 加速度倒數1/a的計算 計算結果如下： 表5-9各擋加速度倒數 N 1/a1 1/a2 1/a3 1/a4 1500 0.716706 0.933955 1.353952 2.389199 2500 0.671785 0.877211 1.289585 2.300677 3500 0.648438 0.851385 1.283161 2.350233 4500 0.701786 0.935276 1.487761 2.937235 5500 0.821805 1.126005 1.993914 4.752681 5.1.7 爬坡度i的計算 = （5-8） 式中 : 動力因數 ： 滾動阻力系數，為0.0165 計算結果如下： 表5-10汽車各擋的爬坡度 1檔 1檔 2檔 3檔 4檔 D0max 0.331967907 0.233717118 0.142338013 0.080515619 f 0.014172568 0.015271518 0.0171115 0.0196432 αmax ( o) 18.57426458 12.63948233 7.20163274 3.491983782 由于這次設計是微型客車，而它主要是在良好的路面上行使，因次不需要太大爬坡度，本次設計的為i為14度。 5.1.8 汽車的比功率和比轉矩 比功率是指汽車所能裝發(fā)動機的標定功率與汽車最大總質量的比值。比功率可綜合反映汽車的動力性。 比轉矩是指汽車所裝發(fā)動機的最大轉矩和最大總質量的比值。 他反映了汽車的牽引性能。 該車的比功率為26/1.4=18.57；在18～26之間。 比轉矩為52/1.4=37.14；在30～44之間。 5.2. 經濟性計算 由下式計算： （5-9） 式中：：輕型客車等速百公里油耗， : 客車穩(wěn)定行駛所需發(fā)動機功率，kw ： 發(fā)動機燃油消耗率， ：燃油重度，N/L ：客車最高車速，km/h 代入公式得： 表5-11 百公里油耗與車速 n 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Pe 5.10 8.68 13.50 19.97 28.52 39.54 53.46 70.68 V 25.04 37.56 50.07 62.59 75.11 87.63 100.15 112.67 ge 236 238 240 243 247 242 241 239 Q 2.70 3.00 3.30 3.90 4.50 5.10 5.80 6.50 圖5-6 等速百公里油耗圖 由有好圖可知，速度在45km/h時，油耗最低，最低油耗為3.2L。 5.3 其它參數計算 5.3.1 最小轉彎直徑 轉向盤轉到極限位置時，汽車前外轉向輪輪轍中心在支撐平面上的軌跡圓的直徑，稱為最小轉彎直徑。它用來描述汽車轉向機動性和轉向安全性的異性重要指標。計算的最小轉彎直徑的9 m 。 5.3.2 通過性幾何參數的計算 總體設計中確定的通過性幾何參數：最小離地間隙，接近角，離去角，縱向通過半徑等。 在本次設計中，根據零部件的尺寸和同類車型的比較，確定汽車的最小離地間隙為200mm，接近角為37度，離去角為35度。 5.3.3 操縱穩(wěn)定性的參數 汽車的操縱穩(wěn)定性的評價很多，與總體設計有關的參數有： 1）轉向特性參數 為保證有良好的操縱穩(wěn)定性，汽車應具有一定程度的不足轉向。通常用汽車以0.4g 的向心加速度沿定圓周轉向時，前后側偏角之差（）作為評價的指標，一般在～之間，本次取。 2）車身側傾角 汽車以0.4g的向心加速度沿定圓周轉向時，車身側傾角控制在～之間，最大不超過。 3）制動前傾角 為要求汽車以0.4g的減速度制動時，車身的前俯角不大于。 5.3.4 制動性參數 汽 車 制 動 性 是 指 汽 車 在 制 動 時 ， 能 在 盡 可 能 短 的 距 離 內 停 車 ， 并 且 保 持 方 向 穩(wěn) 定 ， 在 下 坡 時 能 維 持 安 全 的 速 度 ， 在 一 定 坡 道 上 長 期 駐 車 的 能 力 。常用制動距離和平均制動減速度來評價，具體計算見制動部分。 5.3.4 舒適性 汽車應為乘客提供舒適的乘坐環(huán)境和方便的操作條件，稱之為舒適性。它包括平順性、空氣調節(jié)性能、車內噪音、乘坐環(huán)境及駕駛員的操作性能。 設計總結 經過了近12周的努力，畢業(yè)設計終于已基本完成，付出很多，收獲很多是這次畢業(yè)設計的最大體會。畢業(yè)設計是對大學四年所學的《汽車構造》、《汽車理論》、《汽車設計》等相關專業(yè)知識的融合應用。對這段工作做一個詳盡的總結，找出自己不的足并總結教訓，對以后工作和學習有很好的指導作用。 本次畢業(yè)設計是輕型客車的設計總體設計，包括外形設計和底盤布置。在整個設計過程中，不斷聽取老師的指導意見，同時與同組同學密切配合。在任務下達之后，搜集了大量的資料，同時與做部件的同學合作最終確定了汽車的主要參數。之后選擇了發(fā)動機，作出了汽車的驅動力和阻力的平衡圖和功率平衡圖，保證所選的發(fā)動機滿足汽車的要求。然后是做部件的作自己要做的任務。最終，參考車型和同類車型的配置，分析確定汽車的轉向系統(tǒng)為齒輪齒條式；前懸架為麥弗遜獨立懸架，后懸架為鋼板彈簧；車架為邊梁式；前盤后鼓式制動器；并且保證了這些部件裝配到整車上能過工作量好，滿足要求。本次設計需要把所有的部件布置在合適的位置并且保證不發(fā)生運動干涉。在布置好底盤的同時，進行了車身內部布置，使駕駛員和乘客乘坐舒適，不易發(fā)生疲勞，并且保證駕駛員良好的視野，以使駕駛安全。整個汽車的布置，要求它有良好的制動性、舒適性、機動性并且車形美觀還要符合空氣動力學原理。 GD6371輕型客車，此車的最大的優(yōu)點是乘坐的舒適性、機動性和駕駛安全性，這體現在舒適的座椅，寬敞的乘坐空間，較小的轉彎半徑和良好的駕駛視野。當然由于資料以及自己目前的能力所限，沒能做出更好的，例如，現在的微型客車的特點是：長軸距、較小的前懸和后懸；大功率和較高的汽車速度等。此次設計的汽車的主要缺點有：速度不夠快，爬坡度不夠大，有的部件的布置不在最佳位置，汽車外形不是最完美等。 致謝 在畢業(yè)設計完成之時，我謹向指導教師楊宗田老師衷心的感謝！在畢業(yè)設計過程中，楊老師細心的指導，及時解答設計時遇到的困難和問題，指出設計時常見的錯誤，指導性的提出解決和優(yōu)化的方案，也就是在楊老師的細致教導下，完成了此次的畢業(yè)設計。同時，感謝在設計過程中給予幫助的老師和同學，謝謝！ 參考資料 [1]王望予，汽車設計?[M]．第4版．北京：機械工業(yè)出版社，2004.8 [2]劉惟信，汽車設計?[M]．第1版．北京：清華大學出版社，2001.7 [3]（美）諾頓（Norton,R.L）.?機械設計：機器和機構綜合與分析.?英文版,第2版?.?北京：機械工業(yè)出版社，2003.2 [4]陳家瑞，汽車構造(上冊)?[M]．第2版．北京：機械工業(yè)出版社，2005.1 [5]陳家瑞，汽車構造(下冊)?[M]．第2版．北京：機械工業(yè)出版社，2005.1 [6]《汽車工程手冊》編輯委員會．汽車工程手冊．基礎篇[M]．北京：人民交通出版社，2001.6 [7]《汽車工程手冊》編輯委員會．汽車工程手冊．設計篇[M]．北京：人民交通出版社，2001.6 [8]黃天澤、黃金陵．汽車車身結構與設計?[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1992.10 [9]余志生．汽車理論.?第3版?.北京：機械工業(yè)出版社，2014.1 [10]隗金文、王慧．液壓傳動?[M]．沈陽：東北大學出版社，2001.12 [11]陳賢康．液壓傳動基礎?[M]．北京：中國農業(yè)機械出版社，1984.12 [12]張紅偉.．汽車底盤結構與維修．西安：西安電子科技大學出版社，2007.04 [13]唐新蓬．汽車總體設計．北京：高等教育出版社，2010.04 [14]蔡興旺．汽車構造與原理．北京：機械工業(yè)出版社，2010.01 [15]馬才伏．汽車底盤構造．北京：北京大學出版社，2009.08 [16]中國汽車工業(yè)協(xié)會．中國汽車工業(yè)年鑒2014．2014.10 23