毕业设计(论文)-汽车的动力性仿真分析.doc

上海工程技术大学毕业设计（论文） SJ汽车的动力性仿真分析提供全套毕业论文，各专业都有摘 要本文首先对金龙客车的底盘的设计原则和要求进行了分析。底盘设计工作主要包括以下几方面内容：（1）确定整车型式、结构和尺寸；（2）确定整车的主要性能指标；（3）选定各总成的结构型式、尺寸和性能。随后由于缺乏必要的优化数据，遂以一款载货汽车为代替实例，通过分析以该车的等加速行驶工况，等速行驶工况，等减速行驶这三种混合工况下的六循环工况的汽车百公里燃油消耗量为目标函数, 以汽车的动力性为约束条件，应用MATLAB软件中的优化工具箱, 对变速器中的各档齿轮传动比及驱动桥主减速器传动比进行优化改进。此外本文还使用了AUTOCAD软件对金龙客车的底盘部分进行了辅助绘制并使用了UG软件货车的变速器部分部件进行了三维实体建模。 关键词：大客车,底盘总布置，动力传动系，动力性，优化，燃油经济性Dynamics Simulation Analysis of SJ AutomobileABSTRACTFirstly the article introduces the design principle and requirement and some problems we should pay attention to when we design. After that the design mainly include some contents hereinafter: (1)confirm the form ,the structure and the size of the omnibus;(2)confirm the master capability;(3)choose the form ,the size and the capability of the assembly.Then due to lack of necessary data optimization, had resorted a truck for example, by analyzing the car to accelerate such driving conditions, constant driving conditions, This deceleration, such as moving the three conditions of the six mixed cycle status of the vehicle 100 km fuel consumption for the objective function, in the car bound for the dynamic conditions, application of MATLAB software optimization toolbox, transmission of the stall gear transmission ratio and Driving Bridge reducer optimize the transmission ratio improved.In addition the article also use the advanced CAD/CAM integrated software AUTOCAD2006 as the assistant tool of the design of the chassis of the omnibus.And using UG software 3D modelded the gearbox of the truck.Keyword：omnibus，chassis layout ,transmission，power performance，optimization，fuel economy performanceSJ汽车的动力性仿真分析刘 轶 0611032561. 概述在汽车飞速发展的今天，动力性作为汽车的主要使用性能之一，在相关的技术文件或标准中都有明确的要求和规定。因此，汽车的拥有者与使用者都希望所拥有或使用的汽车具有良好的动力性，以便能多拉快跑，提高运输效率。而车辆及道路的管理部门为保证道路畅通，减少交通堵塞和交通事故，也要求驱车维持良好的动力性，并强制对其进行定期检测，以确保对营运车辆动力性的要求得到实现，这种氛围有利于在用汽车的动力性能维持在较好的水平上。与此同时，随着国民经济的进步和交通运输的发展，能源供给日趋紧张。据联合国统计，在世界石油消耗重，空运占12%，海运占7%，铁路与内河占6%，而汽车的燃油消耗占到了75%。因此，提高汽车的运输生产力，降低汽车的燃料消耗是目前汽车工业急需解决的问题之一。自70年代世界范围的能源危机发生后，各国汽车界都被迫努力降低燃料消耗，围绕汽车和发动机采取了一系列措施，包括提高汽车行驶效率、提高发动机性能、开发利用新型动力、优化匹配动力传动系统。在此类的国际大环境下，我国的现状却不容乐观。2002年，我国汽车发动机每百公里油耗的设计只比发达国家要高10%到15%，而平均单车年油耗的实际值是2.28吨，比美国高10%，比日本要高出一倍。在汽车研制工作中，由于专业分工过细，往往存在着这样的情况，即发动机研制部门着重于改善发动机的工作过程，降低机械损失，以减少燃料消耗；底盘研制部门则着重提高传动效率，降低运行阻力等。这些工作无疑是很重要的，但如果不将发动机和底盘视为一个整体进行合理匹配，任何一个总成的性能改进完全有可能由于与其它总成的匹配不当而造成整体的性能未获得应有的改进。根据统计分析表明，目前国产汽车发动机使用工况多数是远离其最佳经济区域，未能实现动力传动系统的最佳匹配。因此，通过合理匹配汽车动力传动系统来提高汽车动力性，同时降低燃料消耗，从而提高汽车运输效率，是一个值得进一步研究的课题。1.1 仿真分析优化技术及其发展优化设计是 60 年代初发展起来的一门新学科，它是将最优化原理和计算技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新的设计方法，人们就可以从众多的设计方案中寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各个工业部门。人们在做一切工作时，总希望所选用的方案是一切可能方案中最好的，这就是最优化问题。最优化技术是研究和解决最优化问题的一门学科，它研究和解决如何在一切可能的方案中寻求最优化的方案。换言之，最优化技术研究和解决两大类问题：如何将最优化问题表示成数学模型；如何根据数学模型尽快地求出其最优解。按处理最优化问题的数学方法的不同，最优化技术发展可分为两个阶段，第二次世界大战以前，处理最优化问题的数学方法主要是古典的微分法和变分法。第二次世界大战中，由于军事上的需要产生了运筹学，提出了大量不能用上述古典方法解决的最优化问题，从而产生了如线性规划、非线性规划、动态规划等新的方法。此后，最优化的理论和方法逐渐得到丰富和发展。特别从 60 年代以来，最优化技术发展迅速，成为一门新兴的学科，而且得到了广泛的应用。我国开始从事这方面的研究与应用比较晚。虽然起步较晚，但其进展的速度却是十分惊人的。无论在机构综合、通用机械零部件设计，还是在各种专业机械和工艺装备的设计都由于采用了最优化技术而取得了显著成果。汽车工业的新技术不断引进和采用，特别是汽车CAD、CAE、CAM一体化的进步，为我国汽车工业形成独立自主开发能力创造了良好的条件，提高了工程技术人员的素质和水平，其中汽车优化设计理论和方法也得到了推广和普及。促进最优化技术迅速发展的主要原因是：1) 近代科技与生产发展的需要。随着工程与技术的复杂化、大型化与精度化，新材料、新工艺、新技术的不断出现，机械产品的更新换代周期也日益缩短。与此相适应，迫切需要提高设计质量、寻找最优化方案、缩短设计周期，这就促使最优化技术迅速发展。2) 电子计算机的飞速发展为最优化技术提供了有力的手段。由于最优化技术是要在一切可能的方案中寻求最优化的方案，往往需要进行大量的计算。若没有电子计算机而用人工进行计算，不仅工作量很大，且有时也是难以实现的。而有了计算机这一有效的计算工具，就使最优化技术得以迅速发展。运用计算机进行机械最优化设计，对整个机械设计学科产生了十分深刻的影响，使许多过去无法解决的关键性问题获得了重大突破，并取得了显著的经济效益与社会效益。机械优化设计作为一种新兴的技术，尽管目前还不很完善，有许多问题有待进一步研究探索，但可以预见，随着现代技术的许速发展，最优化技术将在汽车行业中获得更广泛更有效的应用与发展。传动系统是汽车的重要部分，优化技术在这方面也得到广泛的应用。对传动系进行优化设计的目的主要有两方面：取得令人满意的汽车动力性能和燃料经济性能；得到一个令驾驶员满意的操作方式。目前，国内外关于这方面的研究工作主要包括：1) 开发动力性和燃料经济性的计算机模拟计算程序来进行传动系各参数的设计，通过对不同参数模拟计算，对所得结果进行比较，选择比较合理的传动系参数。2) 利用优化设计的理论，对传动系参数进行优化，达到保证汽车动力性的前提下，燃料经济性最小的目的。运用优化技术对传动系参数进行优化，是伴随着优化技术的发展而发展起来的。其优化过程基本上是围绕着汽车的动力性和燃料经济性进行的。这就避免了利用模拟程序优化的盲目性，使优化过程的目的性增强。运用计算机进行机械最优化设计，对整个机械设计学科产生了十分深刻的影响，使许多过去无法解决的关键性问题获得了重大突破，并取得显著的经济效益与社会效益。机械优化设计作为一种新兴的技术，尽管目前还不很完善，有许多问题有待进一步研究探索，但可以预期，随着现代技术的迅速发展，最优化技术将在汽车行业中获得更广泛更有效的应用与发展。1.2 MATLAB软件简介MATLAB语言的首创者Cleve Moler教授在数值分析，特别是在数值线性代数的领域中很有影响。他曾在密西根大学、斯坦福大学和新墨西哥大学任数学与计算机科学教授。1980年前后，时任新墨西哥大学计算机系主任的Moler教授在讲授线性代数课程时，发现用其他高级语言编程极为不便，便构思并开发了MATLAB，这一软件利用了他研制的、在国际上颇有影响的EISPACK（基于特征值计算的软件包）和LINPACK（线性代数软件包）两个软件包中可靠的子程序，用Fortran语言编写了集命令翻译、科学计算于一身的一套交互式软件系统。所谓交互式语言，是指用户给出一条命令，立刻就可以得出该命令的结果。该语言无需像C和Fortran语言那样，首先要求使用者去编写源程序，然后对之进行编译、连接，最终形成可执行文件。这无疑会给使用者带来极大的方便。在MATLAB下，矩阵的运算变得异常的容易，所以它一出现就广受欢迎，这一系统逐渐发展、完善，逐步走向成熟，形成了今天的模样。早期的MATLAB只能做矩阵运算；绘图也只能用极其原始的方法，即用星号描点的形式画图；内部函数也只提供了几十个。但即使其当时的功能十分简单，当它作为免费软件以来，还是吸引了大批的使用者。目前，MATLAB已经成为了国际上最流行的科学与工程计算的软件工具，现在的MATLAB已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了，它已经成为了一种具有广泛应用前景的、全新的计算机高级编程语言了，有人称他为“第四代”计算机语言，它在国内外高校和研究部门正扮演着重要的角色。MATLAB语言的功能也越来越强大，不断适应新的要求提出新的解决方法。另外，很多长期以来对MATLAB有一定竞争能力的软件（如Matrix-X）已经被The MathWorks公司吞并，所以可以预见，在科学运算与系统仿真领域MATLAB语言将长期保持其独一无二的地位。图1.1 MATLAB 7.0程序界面本次优化设计使用的MATLAB软件是最新的MATLAB 7.0版本（图1.1），MATLAB 7.0是一个高度集成的软件系统，它集科学与工程计算、图形可视化、图像处理、多媒体处理于一身，并提供了实用的Windows图形界面设计方法。所以该MATLAB版本在航天工业、汽车工业、生物医学工程等各行各业中都有极广泛的应用。第一部分.客车的底盘设计2. 汽车形式的选择2.1 所选汽车的型号和根据为了充分利用我国目前和将来的公路条件及汽车工业的现状，使设计力求在提高车速的情况下，具有制造工艺简单，对原型车部件利用率和通过性较高的特点，还要为客户提供舒适性好，节约燃料，经济性好，且容量较大的大型客车。本次毕业设计的大型客车采用直列六缸增压水冷D6114EQ发动机，同时采用KL6110HF2客车底盘。设计力求标准化、系列化、通用化，尽量考虑变型的要求，以达到实用、安全、经济、美观、舒适的要求。2.2 汽车形式的基本要求（1）在该车整车总布置时，特别关注总体尺寸的协调性，如轴距、前后悬等关键参数，必须能使前后轴荷分配接近最佳，并使这个比例在空满载时变化不大。各总成部件的布置必须优先考虑整车的通过性、操纵稳定性、平顺性等。优化匹配变速器后桥速比，充分利用发动机的性能，使动力性和燃油经济性达到最佳。（2） 符合国家有关标准和法规；贯彻“三化”要求。（3） 充分考虑可靠性。该车对安全性的要求很高且不易维修, 该车底盘的可靠性对客车来说非常重要。该底盘在总成选用、零件设计和结构处理等方面,都必须保证可靠性要求。汽车的型式是指其轴数、驱动型式、布置型式以及车身或驾驶室型式而言。由于汽车型式对整车的使用性能、外型尺寸、质量、轴荷分配和制造成本等方面影响很大，所以要综合考虑上述因素选择车型。2.3 汽车的轴数和驱动型式1.轴数：该车的轴数是根据车辆的用途、总质量、使用条件、公路车辆法规和轮胎负荷能力而确定。根据有关部门规定，公路允许车辆单后轴负荷为130KN，双后轴负荷为240KN。双轴汽车前后轴总负荷一般不大于190KN，而三轴汽车前后轴总负荷不超过320KN。而本车前后轴（满载）为6000/10500kg，故本车采用二轴。2.驱动型式：42式汽车结构简单、制造成本低，故在轿车和质量小于19t的公路用车上广泛应用。本车总质量为16500kg（满载），主要用于城市道路良好状况，故本车采用42驱动方式。2.4 汽车布置型式的选择汽车的布置型式是指发动机、驱动轴和车身（或驾驶室）的相互关系和布置特点而言。客车的布置型式根据发动机位置不同，可以分为三种：发动机前置后桥驱动，发动机中置后桥驱动，发动机后置后桥驱动。（1） 发动机前置后桥驱动 图2.1 发动机布置图（2） 发动机中置后桥驱动图2.2发动机布置图（3） 发动机后置后桥驱动图2.3 发动机布置图本车采用的是第三种驱动方式，这种布置方式与其他两种布置方式相比较的优点是：能较好的隔绝发动机的气味和热量，该车中、前部基本不受发动机工作噪声和振动的影响；检修发动机方便；轴荷分配合理；同时由于后桥簧上质量与簧下质量之比增大，可改善车厢后部的乘坐舒适性；当发动机横置时，车厢面积利用较好，并且布置座椅受发动机影响较少；作为城市间客车使用时，能够在地板下方和汽车全宽范围内设立体积很大的行李箱；作为市内用客车不需要行李箱时，因后桥前面的地板下方没有传动轴，则可以降低地板高度，乘客上下车方便；传动轴长度短。当然，此方案也有缺点：发动机的冷却条件不好，必须采用冷却效果强的散热器；动力总成的操纵机构复杂；驾驶员不容易发现发动机故障。3. 主要总成结构型式的选用和简要说明3.1发动机本车采用直列六缸增压水冷式发动机，采用水冷式的好处：容易保持发动机在均匀的适当温度下，延长发动机寿命；由于润滑油温度低，不需要机油冷却装置；发动机紧凑适于车辆安装，噪音小，冷却风扇动力消耗小，车辆暖气和除霜装置简单。它的缺点主要是必须有散热器和水泵，同时必须考虑冷却水的泄漏和必要的补充。3.2离合器本车离合器采用膜片弹簧离合器。膜片弹簧是一种由弹簧钢制作的具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指部分组成。3.3变速器传动系中最主要的变速装置就是变速器。各种车辆的用途不同，对变速器的要求也各异。所谓变速器与车辆的匹配，即是为满足一定需要和使用性能的车辆配置一台水平相当、技术性能合理、与车辆的动力性和经济性相适应的、安装和使用既方便又经济合算的变速器。变速器的最高档和最低档速比、档位数和各档速比是变速器与车辆匹配的主要内容。3.4传动轴在发动机前置后轮或全轮驱动的汽车上，由于弹性悬架的变形，变速器或分动器输出轴与驱动桥输入轴的轴线相对位置经常变化，所以普遍采用十字轴万向传动轴。所以在本次设计中采用十字轴万向传动轴。（如图3.1）1十字轴轴承；2花键轴润滑脂嘴；3装配位置标记；4花键防尘罩；5十字轴润滑脂嘴；6凸缘叉图3.1 十字轴万向传动轴3.5驱动桥采用的驱动桥为非断开式驱动桥。非断开式驱动桥的桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，主减速器、差速器和半轴等所有传动件都装在其中。此时，驱动桥、驱动车轮均属簧下质量。3.6悬架前悬架采用的是双横臂式独立悬架，后悬架型式为渐变钢板弹簧非独立悬架。3.7转向机构本设计采用的转向器为齿轮齿条式。一般汽车上常用的转向器型式有循环球式、蜗杆滚轮式、齿轮齿条式和蜗杆指晓式。循环球式效率高，可达80，齿轮齿条式一般，而蜗杆滚轮式和蜗杆指销式则很小。齿轮齿条式的特点是结构简单，制造容易，成本低，因此考虑使用。其主要问题是正逆效率都很高，所以转向盘上受冲击较大，但装上能吸振的减震器或小齿轮和转向轴之间装橡胶联轴节，反冲击力将大为改善。3.8制动机构本车的制动器型式为：前制动器采用双领蹄式，后制动器采用领从蹄式。除车轮制动器外，还在后轮上装有手制动的驻车系统。本车设计制动驱动机构采用液压式简单制动。制动分路系统采用一轴对一轴型。液压制动的优点是：作用滞后时间较短（0.10.3s），工作压力高，可达1012MPa，因而轮缸尺寸小，可安装载制动器内部，直接作为制动蹄的张开机构或制动块的压紧机构，而不需要制动臂等传动副，使之结构简单，质量轻，机械效率高。液压系统有自我润滑作用。液压制动的主要特点是过度受热后，部分制动液汽化，在管路中形成气泡，严重影响液压传输，使制动效能降低，甚至完全失效，但它们广泛用于轿车，轻型货车上。一轴对一轴（II）型制动分路系统是前轴制动器与后轴制动器各用一个回路。它们最大特点是结构简单，可与传统的单缸式，鼓式制动器配合使用，成本较低。3.9踏板、油箱以及备胎等的布置离合器踏板、制动踏板和油门踏板，布置在地板凸包与车身内侧壁之间。在离合器踏板左侧，应当留出在离合器不工作时可以放下左脚的空间，因此轮罩最好不要凸出到客厢内。油门踏板一般比制动踏板稍低，要求油门踏板与制动踏板之间留有大于一只完整鞋底宽度（60mm）的距离。本车将油箱布置在前轴之前，这样可以使得载荷分配更加合理，提高了轮胎的使用寿命，避免了车辆在高速行驶的过程中方向发飘的现象发生，提高安全性。本车将备胎布置在车架前部。这样的布置时常采用悬链式，可保证拆、装方便，并使汽车质心位置降低。但此时汽车离去角减小，通过性变坏。 4. 汽车主要尺寸和参数的选择4.1汽车主要尺寸的确定汽车的主要尺寸是指其轴距、轮距和外廓尺寸等。（1）.轴距L轴距短些，车辆本身就轻些；最小转弯半径也短；而纵向通过角却大，通过性好。但轴距过短，会带来一系列缺点；车厢长度不足或后悬过长；制动或上坡时轴荷转移过大，使汽车制动性荷操纵稳定性变坏；车身纵向角振动过大。此外，还会导致万向节传动的夹角过大的问题。因此，确定轴距应综合考虑各方面的要求，在保证所设计车型的主要性能，装载面积和轴荷分配等方面均得到满足的前提下，把轴距设计得短些为宜。一般来说，装载量越大，轴距也越长；而机动性要求高，轴距则应取短些。本客车的轴距L5700mm图4.1 轴距图（2）前后轮距和轮距大些，对增大车厢宽度与提高车身横向稳定性有利。但轮距过大，使汽车总宽和总质量增大，所以轮距不宜过大，必须与所要求的总宽相适应。本客车前轮距2046mm 1800mm（3）.外廓尺寸的确定各国对公路运输车辆的外廓尺寸均有法规限制。我国法规规定总高不大于4m。总宽（不包括后视镜）不大于2.5m；外开窗、后视镜等突出部分不大于250mm。总长：货车及越野车不大于12m；一般大客车不大于12m，铰链式大客车不大于18m；牵引车带半挂车不大于16m，汽车拖带挂车不大于20m，挂车长度不大于8m。至于具体选用何种外廓尺寸，应根据汽车的用途、道路条件、外形设计和结构设计和结构布置等因素来确定。本车的外型尺寸如下：长：11490mm，车身宽：1690mm，保险杠宽：1718mm，高：3230mm4.2汽车质量参数的确定（1）.汽车的装载质量（简称装载量）和载容量：汽车的装载量是根据行业产品规化的系列，考虑到汽车的用途和使用条件，以及工厂生产条件等因素而确定的。此参数对运输效率和运输成本有很大的影响。本车的装载量55人（2）.整车整备质量整车整备质量是指车上带有全部整备（包括随车工具、备胎等），加满燃料、水，但没有装货和载人时的整车质量。整车整备质量是一个重要的设计指标，确定这个指标时即要考虑到当前有减少此值的发展趋势，又要顾及国内目前公路、材质及工艺的水平，即选取时既要考虑先进性，又是切实可行的。本车的整车整备质量11595kg（3）.汽车总质量的确定汽车总质量是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。本车的总质量15170=11595+6555(kg)(4).质量系数质量系数是指汽车装载质量与整车整备质量的比值。这个系数的数值大，说明该车型的材料利用率和设计与制造水平高。本车（5）汽车的轴荷分配轴荷分配适当与否对汽车的只要使用性能和轮胎使用寿命有显著影响。所以在总体设计时对轴荷分配有一定的要求：应使轮胎磨损均匀，因此，希望满载时每个轮胎负荷大致相等。本车为后轴为双胎的双轴汽车，其前后轴的负荷分配应大致占33和67。应满足汽车的动力性、通过性、操纵稳定性等要求。因为本车为42，后轮驱动的汽车，为使后轮上有足够的附着力后轴负荷不宜太小。同时，为防止在潮湿路面上发生测滑事故，空载时其后轴负荷应大于46。本车轴荷分配：前/后（空载） 3713/7882（kg） 前/后（满载） 6000/10500（kg）空载时 前轴占32 后轴占6846%满载时 前轴占36.4 后轴占63.64.3汽车主要性能参数的选择4.3.1动力性能参数（1）直接档和I档最大动力因素和：直接档动力因素的选择主要考虑对汽车加速性和燃料经济性的要求，并视汽车类型和道路条件而异。（参考表4.1选取）头档最大动力因素标志着汽车的最大爬坡能力和越过困难路段的能力。和汽车总质量的关系不明显，主要取决于公路用车，这个参数设计在0.30.35之间为宜。（参考表4.1选取）（2）最高车速主要根据汽车用途、公路条件及有无安全措施和发动机功率大小来确定。近十几年来，随着公路质量的提高，汽车最高车速普遍有所提高。但设计的最高车速不宜定得过高，否则不仅费油，且不安全，同时在定汽车最高车速时，还要参考有关国家公路的限速规定。（参考表3.1选取）（3）汽车比功率和比扭矩：汽车的比功率为发动机最大功率与汽车总质量的比值，是评价汽车动力性能的综合指标。在比较不同国家车型的比功率时，应注意各国内燃机功率测定标准的差异。（参考表4.1选取）汽车的比转矩为发动机最大转矩与汽车总质量的比值。比转矩反映汽车的牵引能力。（参考表4.1选取）（4）加速时间汽车由原来起步加速到一定车速的时间是汽车加速性能的一项重要指标。客车由070km/h的时间为3365s。也有0100km/h、080km/h的评价指标。国外还有原地起步加速行驶到一定距离，如0400m所需的时间来比较加速能力。对超车加速能力，在国外也有一些规定。表4.1汽车动力性参数范围汽车类型大型客车m直接档最大动力因数0.020.05I档最大动力因数0.200.35最高车速85120比功率620比扭矩49734.3.2燃料经济性指标燃料经济性指标，是指在水平的水泥或沥青路面上以经济车速满载行驶的百公里耗油量（单位为L/100km）而言，其数值越大，经济性越差。在设计时，这项指标可参考总质量相近的同类车的百公里油耗值或单位汽车质量的百公里油耗值单位为L/100tkm来估算。在一些国家还用每一加仑燃油行驶的英里数作评价指标，即mpg。这个数值越大，汽车的燃料经济性就越好。由于目前节能和环境保护是汽车设计中的重大课题，各个国家对燃油消耗有严格规定。本次设计由于是大型客车，一般用单位质量的百公里油耗来评价燃油经济性。一般总质量大于12t的大型客车柴油机百公里油耗为1.431.53。4.3.3汽车的最小转弯直径汽车的最小转弯直径是汽车机动性的主要指标之一。其数值主要根据汽车的用途、道路条件和结构特点选取。本车在城市道路良好状况下使用，对机动性要求较高。此次设计的大型客车的最小转弯直径应取17m22m。4.3.4汽车通过性参数在总体设计中确定通过性参数有以下几项：最小离地间隙，接近角，离去角和纵向通过半径。本次大型客车设计最小离地间隙为220mm370mm，接近角为1040，离去角为620，纵向通过半径为4.0m9.0m。4.3.5汽车操纵稳定性参数（1）转向特性参数根据汽车理论，为了保证良好的操纵稳定性，汽车应具有一定程度的不足转向性。通常用汽车以0.4g的向心加速度沿定圆转向时前、后轴侧偏角之差（）作为评价参数，对于轿车此参数以13为宜。（2）车身侧倾角当汽车以0.4g的向心加速度沿定圆等速行驶时，车身侧倾角控制在3以内较好，最大不允许超过7。（3）制动前俯角当汽车以0.4g减速度制动时，车身的前俯角不大于1.5，否则影响乘坐舒适性。4.3.6汽车制动性参数常用制动距离和制动减速度作为制动性能的评价参考和设计指标。制定制动性能指标时还要参考有关安全性的国家标准。此次设计由于总质量大于4.5t，因此制动初车速在30km/h时，总制动距离小于10m，并且制动初车速在50km/h时，制动减速度j大于5.0。并规定：在制动踏板力不大于100N条件下，总制动距离不得大于规定值的120。减速度不得小于规定值的80。4.3.7舒适性目前，各类汽车为提高舒适性，装有空调设备。根据我国国情，汽车空调参数在夏季有以下要求：车内温度对轿车不得大于26,旅游客车不得大于27，小型客车和货车驾驶室不得大于29；各类车的相对湿度应在5060，每人得新鲜空气为。第二部分 货车的传动系优化设计分析5. 变速器UG建模过程5.1变速器倒档轴的建模5.1.1 倒档轴的建模1) 进入UG界面后，以x轴为长度方向，建立直径为30mm，长为156mm的圆柱体。2) 在圆柱体的两端进行倒角，左侧的倒角为，右侧的倒角为。3) 在距左侧端面124mm处建立基准面，在圆柱体的中心面上建立另一个基准面，以便于之后与倒档齿轮的装配以及建立草图。4) 在圆柱体的中心面上基准面上建一草图，内建一矩形，尺寸如图5.1图5.1 倒档轴卡槽草图的建立5) 在草图上建立矩形后，选择Extruded Body，按操作提示拾取图5.1中闭合矩形进行前后，前后拉伸量可选择30mm进行拉伸。6) 在端面处建立简单孔，并进行倒角。完成后的效果如图5.2所示。图5.2 倒档轴完成图5.1.2 倒档齿轮的建模1) 进入UG界面后，以x轴为长度方向，依次建立3个圆柱体。图5.3 倒档齿轮初步建模效果图表5.1 倒档齿轮各部分尺寸汇总表齿圈1（右）齿圈2（左）模数（m）4.254.25齿数（z）2123分度圆直径 89.25mm97.75mm齿顶圆直径 97.75mm106.25mm齿根圆直径 78.625mm87.125mm齿厚s 6.676mm6.676mm2) 在圆柱体的一端建立一个直径为42mm的通孔，并在孔的两端进行的倒斜角。3) 在中间的圆柱体上建立基准面，并再此基准面上建立一个直径为8mm,深度为20mm的简单孔。完成后的效果如图5.3所示。在两端的圆柱体端面上建立草图，画出两端直齿圆柱齿轮的齿形，根据设计图纸上的数据可以计算的齿轮的各项参数，倒档轴两个齿轮的参数汇总见表5.1。根据上述齿轮的参数可以建立出如图5.4的草图图5.4 倒档齿轮单齿的建立2) 对先前建立的齿轮齿形的草图进行拉伸，选择Extruded Body命令，按操作提示拾取图5.4中闭合的齿轮齿形进行拉伸，左端向右拉伸23mm，右端向左拉伸24mm。3) 对完成的倒档齿轮单齿进行旋转阵列排列（左端23齿，右端21齿），已完成整个齿圈模型的建立。4) 对齿轮两端进行倒斜角，尺寸分别为，至此即完成倒档齿轮的建模。完成后的效果图如图5.5所示。图5.5 变速器倒档齿轮5.1.3 倒档轴的装配由于倒档轴和倒档齿轮均是按x轴方向建立，所以他们的中心是共线的，在装配过程中可以运用最简单的同轴装配原理，直接将倒档齿轮插入倒档轴，由于先前在建立倒档轴第三步时已经考虑到装配并建立了一个基准面，定位过程中可将右端（21齿的齿圈）的右侧端面与倒档轴中部建立的基准面重合，即可完成整个倒档轴的装配过程。完成后的倒档轴总成图如图5.6所示。图5.6变速器倒档轴总成5.2 变速器第一轴的建模1) 进入UG界面后，以x轴为长度方向，依次建立一系列圆柱体。2) 对各个圆柱体各个端面进行倒斜角。3) 在所建立模型的一端建立一个直径为36mm，深度为50mm的简单孔。4) 在孔的端面上进行的倒斜角，变速器第一轴模型的初步建 立如图3.7所示。 图5.7 变速器第一轴初步模型5) 在圆柱体的端面上建立草图，画出第一轴常啮合斜齿圆柱齿轮与结合齿直齿圆柱齿轮的齿形，齿轮的各项参数已先期通过计算方法得出，第一轴的常啮合斜齿圆柱齿轮与结合齿的直齿圆柱齿轮的各项参数汇总如表5.2所示。表5.2 第一轴齿轮各部分尺寸汇总表第一轴常啮合齿轮结合齿齿轮法向模数 3.52.5螺旋角 0螺旋角方向左旋端面模数 3.9712.5齿数（z）1926分度圆直径 75.455mm65mm齿顶圆直径 82.455mm70mm齿根圆直径 66.705mm58.75mm齿厚 5.50mm3.927mm根据上述参数可以建立出如图5.8的草图图5.8 左图：常啮合齿轮齿形草图 右图：结合齿齿轮齿形草图6) 对建立的齿轮齿形的草图进行拉伸，选择Extruded Body命令，按操作提示拾取图3-8中闭合齿轮齿形进行拉伸，接合齿直齿圆柱齿轮延X轴向右拉伸15.5mm，方法如前所述的倒档齿圈的拉伸。7) 对拉伸后的单齿进行的倒斜角。8) 使用旋转阵列，按操作提示以X轴为旋转中心，对先前完成的接合齿直齿圆柱齿轮单齿进行旋转阵列排列（26齿）。9) 由于常啮合齿轮是左旋的斜齿圆柱齿轮，所以必须在拉伸前建立一根基准轴，该基准轴应偏于X轴左侧（螺旋角），而后即可延建立的基准轴方向拉伸24.5mm，可以建立斜齿圆柱齿轮的单齿（图3.9）。图5.9 斜齿圆柱齿轮单齿的建立10) 使用旋转阵列，按操作提示以X轴为旋转中心，对先前完成的第一轴常啮合斜齿圆柱齿轮的单齿进行旋转阵列排列（19齿）。11) 在常啮合齿轮齿圈上打一油孔，打通即可。至此变速器第一轴总成已经被建立，效果图如下图（图5.10）所示。图5.10 变速器第一轴总成5.3变速器第二轴的建模5.3.1 第二轴的建模1) 进入UG界面后，以x轴为长度方向，依次建立圆柱体。2) 在各个圆柱体的端面进行倒角（图3.11） 图3.11变速器第二轴5.3.2 第二轴各档位齿轮的建模同先前建立的第一轴齿轮方法相同，可以建立出第二轴I-IV档齿轮，齿轮的参数也可通过计算得出，计算出的齿轮参数汇总如表5.3所示。表5.3 变速器第二轴I-IV档齿轮参数汇总表I档II档III档IV档法向模数4.253.753.753.75螺旋角0螺旋角方向左旋左旋左旋端面模数4.2504.1064.1064.106齿数44393125分度圆直径187.00mm160.134mm127.286mm102.650mm齿顶圆直径195.500mm167.634mm134.786mm110.150mm齿根圆直径176.375mm150.759mm117.911mm93.275mm齿厚6.676mm5.890mm5.890mm5.890mm1) 根据上述参数可以建立出各档位齿轮单个齿形的草图。2) 对建立的齿轮齿形的草图进行拉伸，选择Extruded Body命令，按操作提示拾取闭合齿轮齿形进行拉伸。注意，I档齿轮以及各档接合齿轮是直齿圆柱齿轮，拉伸时按X轴方向拉伸即可；II、III、IV档齿轮均为斜齿圆柱齿轮，所以必须在拉伸前建立一根基准轴，该基准轴应偏于X轴左侧（螺旋角），可以按照该基准轴的方向进行拉伸。3) 使用旋转阵列，按操作提示以X轴为旋转中心，对先前建立的I-IV档齿轮及其接合齿轮的单齿进行旋转阵列排列（各档齿轮旋转阵列个数即为该档的齿轮齿数）。第二轴各档齿轮完成后的效果图如图5.12以及图5.13所示。图5.12 左图为变速器第二轴I档齿轮 右图为变速器第二轴II档齿轮图5.13 左图为变速器第二轴III档齿轮 右图为变速器第二轴IV档齿轮5.3.3 惯性锁销式同步器的建模1) 进入UG界面后，以x轴为长度方向，依次建立圆柱体。2) 在圆柱体两个端面建立的倒角（图5.14a）。3) 以X轴为圆心，建立一个直径58.75mm的简单孔（打穿即可）。4) 在齿轮端面上建立草图，画出单个齿轮齿形（齿轮各项数据参照表5.2接合齿直齿圆柱齿轮的参数）5) 对建立的齿轮齿形的草图拉伸，选择Extruded Body命令，按操作提示拾取闭合齿轮齿形进行拉伸。由于是直齿圆柱齿轮，拉伸时仅需按X轴方向拉伸即可。6) 使用旋转阵列，按操作提示以X轴为旋转中心，对先