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沈阳航空工业学院课 程 设 计（说明书）题目 汽车设计课程设计 班 级 B742141 学 号 B742141-03 学 生 姓 名 白冶墨 指 导 教 师 程勉宏 2023年1月14日目录目录I摘要III第1章、汽车形式的选择11.1汽车质量参数的拟定11.1.1汽车载客量和装载质量11.1.2质量系数mo11.1.3整车整备质量mo11.1.4汽车总质量ma11.2汽车轮胎的选择21.3驱动形式的选择21.4轴数的选择31.5货车布置形式3第2章.汽车发动机的选择42.1发动机最大功率42.2选择发动机4第3章、汽车重要参数选择73.1汽车重要尺寸的拟定73.1.1外廓尺寸73.1.2轴距L73.1.3前轮距B1和后轮距B273.1.4前悬LF和后悬LR83.1.5货车车头长度83.1.6货车车箱尺寸83.2轴荷分派及质心位置的计算8第4章.传动比的计算和选134.1驱动桥主减速器传动比的选择134.2变速器传动比的选择144.2.1变速器头档传动比的选择144.2.2变速器的选择14第5章.动力性能计算155.1驱动平衡计算155.1.1驱动力计算155.1.2行驶阻力计算155.1.3力的平衡方程175.2动力特性计算175.2.1动力因数D的计算175.2.2行驶阻力与速度关系175.2.3动力特性图195.2.4加速度倒数曲线195.2.5汽车最大爬坡度计算215.3功率平衡计算225.3.1汽车行驶时，发动机可以发出的功率225.3.2汽车行驶时，所需发动机功率225.3.3驱动平衡图23第6章. 汽车燃油经济性计算25第7章. 汽车不翻到条件计算277.1汽车满载不纵向翻到的条件是277.2汽车满载不横向翻到的条件是277.3 汽车最小转弯半径27参考文献28总结29摘要根据本次课程设计的任务，完毕了任务书上所规定的某货车的总体设计。本篇说明书说明了货车设计的总体过程，本次课程设计为载重量1.25吨的轻型货车的设计，一方面对汽车的形式进行了拟定，其中涉及汽车外尺寸的设计，质量参数的拟定，轮胎，轴数，驱动形式以及布置形式的选择。另一方面，以汽车的最高车速和总质量选择了汽车的发动机。然后查资料拟定了汽车的整体结构，涉及车身，车厢，车头的选择。细节有轮距，轴距的拟定等。在拟定了发动机之后，计算了车的传动比，选择了变速器，计算了汽车的动力特性，涉及了驱动力与阻力的平衡，动力因数，加速度，加速时间的拟定。然后计算了汽车的燃油经济性问题。最后计算了汽车的稳定情况，保证了汽车可以安全的上路行使，完毕了汽车的设计。关键词：动力性；功率平衡；燃油经济性；第1章、汽车形式的选择1.1汽车质量参数的拟定1.1.1汽车载客量和装载质量汽车载客量：2人汽车的载重量：me=1250kg1.1.2质量系数mo质量系数mo是指汽车载质量与整车整备质量的比值：mo= me/m0。 （1-1）根据表1-1：表1-1 各类汽车的整备质量运用系数mo取mo=11.1.3整车整备质量mo整车整备质量是指车上带有所有装备（涉及随车工具、备胎等），加满燃料、水，但没有装货和载人的整车质量。根据公式mo= me/m0可求mo= me/mo=1250kg/1=1250kg1.1.4汽车总质量ma汽车总质量ma是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。商用货车的总质量ma由整备质量mo、载质量me和驾驶员以及随行人员质量三部分组成，乘员和驾驶员每人质量按65kg计即ma= mo+ me+265kg=1250+1250+265=2630kg表1-2 质量参数：载质量me（Kg）质量系数m0整车整备质量m0（Kg）总质量（Kg）12501125026301.2汽车轮胎的选择F=G/4=2630/4=657.5kg,其中为轮胎所承受重量；根据GB9744一1997 表1-3 轻型载重普通断面子午线轮胎轮胎规格层数断面宽(mm)外直径标准轮辋允许使用轮辋公路花纹(mm)越野花纹(mm)7.00R16LT6，8，10，122007757855.50F6.00F 1.3驱动形式的选择汽车的驱动形式有很多种。汽车的用途，总质量和对车辆通过性能的规定等，是影响选取驱动形式的重要因素。增长驱动轮数可以提高汽车的通过能力，驱动轮数越多汽车的结构越复杂，整备质量和制导致本也随之增长，同时也使汽车的总体布置工作变困难。所以商用车多采用结构简朴、制导致本低的42驱动的形式。所以本车采用42后单胎的驱动形式。1.4轴数的选择现代商用车有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。汽车的总质量和道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等对汽车的轴数有很大的影响。总质量小于19吨的商用车一般采用结构简朴、成本低廉的两轴方法,当汽车的总质量不超过32t时，一般采用三轴；当汽车的总质量超过32t时，一般采用四轴。所以本车轴数定为两轴。1.5货车布置形式汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身的互相关系和布置而言。汽车的使用性能取决于整车和各总成。其布置的形式也对使用性能也有很重要的影响。本车为平头货车，多采用发动机前置后桥驱动，以便于汽车的布置，更有助于汽车性能的发挥。第2章.汽车发动机的选择2.1发动机最大功率 （2-1）式中：最大功率，kw； 传动效率，取0.9； 重力加速度，取9.8m/s2； 滚动阻力系数，取0.016；空气阻力系数，取0.8；汽车正面迎风面积，其中为前轮距，为汽车总高，m2， =1.42=2.8 m2；汽车总重，kg；汽车最高车速，km/h。根据式（2-1）可得：=kw考虑汽车其它附件的消耗，可以在再此功率的基础上增长1218即在109.61115.18kw选择发动机2.2选择发动机现把选择的发动机的重要技术参数公布如下：表2-1 发动机重要参数：图2-1 CYOD32Ti型柴油机外形连接尺寸图2-2万有特性曲线第3章、汽车重要参数选择3.1汽车重要尺寸的拟定3.1.1外廓尺寸GB15891989汽车外廓尺寸限界规定如下：货车总长不应超过12m；不涉及后视镜，汽车宽不超过2.5m；空载、顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；根据课设规定，并参考同类车型，本车的外廓尺寸如下：492018002023（mm mmmm）3.1.2轴距L 轴距L对整车质量、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。考虑本车设计规定和根据表3-1推荐，轴距L可选为2515 mm。表3-1各型汽车的轴距和轮距3.1.3前轮距B1和后轮距B2在选定前轮距B1范围内，应能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动空间间隙。在拟定后轮距B2时，应考虑车架两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的间隙。考虑本次课设实际规定和根据汽车设计第四版表1-2提供的数据，前轮距B1=1400mm后轮距B2=1400mm。3.1.4前悬LF和后悬LR前悬尺寸对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、下车和上车的方便性以及汽车造型等均有影响。初选的前悬尺寸，应当在保证能布置个总成、部件的同时尽也许短些。后悬尺寸对汽车通过性、汽车追尾时的安全性、货厢长度、汽车造型等有影响，并决定于轴距和轴荷分派的规定。总质量在1.814.0t的货车后悬一般在12002200mm之间。参考金杯领骐SY1022DEF3，并根据本车结构特点拟定前悬LF：1025mm 后悬LR：1380mm。3.1.5货车车头长度货车车头长度系指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。参考金杯领骐SY1022DEF3轻卡，本车车头长1570mm3.1.6货车车箱尺寸参考金杯领骐SY1022DEF3轻卡,考虑本车设计规定，拟定本车车箱尺寸： 3250mm1700mm380mm（长宽高）3.2轴荷分派及质心位置的计算质心拟定如下表：表3-2 各部件质量和质心坐标：部件名称质量（kg）质心的坐标空载(x,y)(mm)满载(x,y)(mm)人130（500，1200）发动机附件217.26（0，800）（0，800）离合器级操纵机构5（100，600）（100，60）变速器100（400，550）（400，550）万向节传动17（1300，400）（1300，400）前轴及前轴制动器轮毂转向梯形52（0，387.5）（0，387.5）前悬架及减振器18（0，450）（0，450）后轴及后轴制动器127（2515，387.5）（2515，387.5）后悬架及减震器58（2515，450）（2515，450）车架及支架、托钩装置80（2600，780）（2600，780）驾驶室总成95（200，1400）（200，1285）车厢总成125（2600，1300）（2600，1180）转向器11（100，800）（100，800）手制动器及操纵机构7（120，1200）（120，1200）制动驱动机构5（1000，600）（1000，600）消声器及排气管4（1677，400）（1677，400）仪表及其固定零件2（500，800）（500，800）油箱及油管10（1500，800）（1500，800）蓄电池组20（1500，800）（1500，800）车轮及轮胎总成192（0，387.5）（0，387.5）货品1250（2600，1550）其他16（1000，600）2630.水安静止时的轴荷分派及质心位置计算根据力矩平衡原理，按下列公式计算汽车各轴的负荷和汽车的质心位置：g1l1+g2l2+g3l3+=G2Lg1h1+g2h2+g3h3+=Ghgg1+g2+g3+=G （3-1）G1+G2=GG1L=GbG2L=Ga式中：g1 、g2、 g3 各总成质量，kg； l1 、l2 、l3 各总成质心到前轴距离，m；G1 前轴负荷，kg；G2 后轴负荷，kg；L 汽车轴距，m；a汽车质心距前轴距离，m；b汽车质心距后轴距离，m；hg汽车质心高度，m。根据表3-2所求数据和式（3-1）可求空载：G2=kgG1=1250-509.61=740039kgmmmm后轴荷分派：=41前轴荷分派：=59mm满载：1670.05kg=2630-1670.05=959.95kg前轴荷分派: 36.5后轴荷分派：63.5mm根据下表得知以上计算符合规定表3-3各型汽车轴荷分派b.水平路面上汽车慢在行驶时各轴的最大负荷计算对于后轮驱动的载货汽车在水平路面上满载行驶时各轴的最大负荷按下式计算： （3-2）式中：行驶时前轴最大负荷，kg； 行驶时候轴最大负荷，kg; 附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为0.70.8。令，式中：行驶时前轴轴荷转移系数，0.8-0.9； 行驶时后轴轴荷转移系数，1.1-1.2。根据式（2-2）可得:kgkg满足规定c.汽车满载制动时各轴的最大负荷按下式计算： （3-3）式中：制动时的前轴负荷，kg； 制动时的后轴负荷，kg；令， 式中： 制动时前轴轴荷转移系数，1.4-1.6； 制动时后轴轴荷转移系数，0.4-0.7。根据式（2-3）可得：kgk第4章.传动比的计算和选4.1驱动桥主减速器传动比的选择在选择驱动桥主减速器传动比时，一方面可根据汽车的最高车速、发动机参数、车轮参数来拟定，其值可按下式计算： （4-1）式中：汽车最高车速，km/h； 最高车速时发动机的转速，一般=（0.91.1），其中为发动机最大功率时相应的转速，r/min； 这里取为1，则 =1=13200=3200车轮半径，m。根据式（4-1）可得：同时考虑到最高档(货车一般为直接档)形式是汽车有足够的动力性, 与D0max应满足下列关系： （4-2）式中： Temax最大转矩，N.m； vae最大转矩时车速。Km/h；在这里 于是4.2变速器传动比的选择4.2.1变速器头档传动比的选择在拟定变速器头档传动比时，需考虑驱动条件和附着条件。为了满足驱动条件，其值应符合下式规定： （4-3）式中：汽车的最大爬坡度，初选为16.7o。为了满足附着条件，其大小应符合下式规定： （4-4）式中：驱动车轮所承受的质量，kg； 附着系数。0.6-0.7之间，这里取=0.8。4.2.2变速器的选择根据2.754.36，可选择变速器为：表4-1 选取的变速器参数品牌系列型号重量1-4传动比倒档中心距A东风DF58300东风BQ08-00030100Kg1档：4.2632档：2.6093档：1.5144档：14.711100mm 第5章.动力性能计算5.1驱动平衡计算5.1.1驱动力计算汽车的驱动力按下式计算： （5-1）式中：驱动力，N； 发动机转矩，Nm； 车速，km/h。5.1.2行驶阻力计算汽车行驶时，需要克服的行驶阻力为：= (5-2)式中：道路的坡路，度，平路上时，其值为0o； 行驶加速度，m/s2,等速行驶时，其值为0； 回转质量换算系数，其值可按下式估算： （5-3）式中：=0.030.05，取0.05； 0.06，取0.05； 变速器各档位时的传动比。根据公式（5-1）及（5-2）可计算出各档位汽车行驶时，驱动力，车速， 需要克服的行驶阻力，现列下表：表5-1各档驱动力与速度关系T（Nm）260278295313307302296290n（r/min）12001600202324002800320034003600一档F1（N）1002710721113771207111839116471141511184v1（Km/h）10.5614.0817.6021.1224.6328.1529.9131.67二档F2（N）61376561696373877246712869866845v2（Km/h）17.2523.0028.7534.5040.2546.0048.8851.75三档F3（N）35613808404042874205413640543972v3（Km/h）29.7339.6449.5559.4669.3779.2784.2389.18四档F4（N）23522515266928322777273226782623v4（Km/h）45.0160.0175.0190.02105.02120.02127.52135.02表5-2 阻力与速度关系Va（Km/h）1535557595105120135F阻（N）436 542 733 1008 1368 1580 1937 2343 5.1.3力的平衡方程（5-4）根据表5-1和表5-2可绘出驱动力行驶阻力平衡图：图（5-1）汽车驱动力行驶阻力平衡图5.2动力特性计算5.2.1动力因数D的计算汽车的动力因数按下式计算：（5-5）5.2.2行驶阻力与速度关系0.0076+0.000056（5-6）根据式（5-5）及表（5-6）得汽车各档行驶动力因数，现列下表：表5-3各档速度与动力因素T（Nm）260278295313307302296290n（r/min）12001600202324002800320034003600一档va1（Km/h）10.56 14.08 17.60 21.12 24.63 28.15 29.91 31.67 D10.389 0.415 0.440 0.466 0.457 0.449 0.439 0.430 二档Va2（Km/h）17.25 23.00 28.75 34.50 40.25 46.00 48.88 51.75 D20.237 0.252 0.267 0.282 0.274 0.268 0.261 0.255 三档Va3（Km/h）29.73 39.64 49.55 59.46 69.37 79.27 84.23 89.18 D30.135 0.141 0.147 0.152 0.143 0.135 0.128 0.121 四档Va4（Km/h）45.01 60.01 75.01 90.02 105.02 120.02 127.52 135.02 D40.083 0.083 0.080 0.077 0.062 0.047 0.037 0.027 表5-4 速度与滚动阻力系数的关系va（Km/h）1535557595105120135f0.008 0.010 0.011 0.012 0.013 0.013 0.014 0.015 5.2.3动力特性图运用表5-3和表5-4做出动力特性图：图（5-2）动力特性图5.2.4加速度倒数曲线由汽车行驶方程得： （设Fi=0）（5-6）由公式（5-3）可得各档值：表5-5 各档回转质量换算系数ig4.2632.6091.51411.959 1.390 1.165 1.100 由此可得各档汽车行驶时各档加速度及加速度倒数，列表如下表5-6各档速度与加速度倒数一档D10.3890.4150.440.4660.4570.4490.4390.431/a0.536 0.501 0.471 0.444 0.453 0.462 0.472 0.483 二档D20.237 0.252 0.267 0.282 0.274 0.268 0.261 0.255 1/a0.642 0.601 0.565 0.533 0.550 0.563 0.579 0.594 三档D30.1350.1410.1470.1520.1430.1350.1280.1211/a0.999 0.951 0.907 0.874 0.936 0.999 1.061 1.132 四档D40.0830.0830.080.0770.0620.0470.0370.0271/a1.675 1.675 1.754 1.840 2.440 3.621 5.345 10.204 由表5-4 可绘出加速度倒数曲线；对加速度倒数和车速之问的关系曲线积分,可以得到汽车在平路上加速行驶时的加速时间。从20Km/h加速到100Km/h的时间t=45.3*a/3.6=20.13s。（a为一个小格代表的时间的倒数）图（5-3）汽车的加速度倒数曲线5.2.5汽车最大爬坡度计算=（5-7）式中：汽车头档动力因数。由式（5-7）可得：=0.51最大爬坡度为：51%30%满足条件。5.3功率平衡计算5.3.1汽车行驶时，发动机可以发出的功率汽车行驶时，发动机可以发出的功率就是发动机使用外特性的功率值。见表（5-1）。5.3.2汽车行驶时，所需发动机功率汽车行驶时，所需发动机功率即为克服行驶阻力所需发动机功率，其值按下式计算：（5-8）当汽车在平路上等速行驶时，其值为（5-9）由公式（5-9）及表（5-3）得汽车在平路上等速行驶时所需发动机功率现将数据记录为下表：表5-7 发动机各挡发出功率与速度关系一档va1（Km/h）10.56 14.08 17.60 21.12 24.63 28.15 29.91 31.67 Pe1（Kw）43.5 51.8 60.1 68.4 76.7 85.0 93.3 101.5 二档va2（Km/h）17.252328.7534.540.254648.8851.75Pe2（Kw）43.5 51.8 60.1 68.4 76.7 85.0 93.3 101.5 三档va3（Km/h）29.73 39.64 49.55 59.46 69.37 79.27 84.23 89.18 Pe3（Kw）43.5 51.8 60.1 68.4 76.7 85.0 93.3 101.5 四档va4（Km/h）45.0160.0175.0190.02105.02120.02127.52135.02Pe4（Kw）43.5 51.8 60.1 68.4 76.7 85.0 93.3 101.5 表5-8 行驶阻力所消耗的功率与车速va（Km/h）1535557595105120135Pe（Kw）2.0 5.9 12.4 23.3 40.1 51.2 71.8 97.6 5.3.3驱动平衡图作发动机可以发出的功率与车速之间的关系曲线，并作汽车在平路上等速行驶时所需发动机功率曲线，即得到汽车的功率平衡图图（5-4）汽车的功率平衡图第6章. 汽车燃油经济性计算在总体设计时，通常重要是对汽车稳定行驶时的燃油经济性进行计算，其计算公式如下： （6-1）式中：汽车稳定行驶时所需发动机功率，kw； 发动机的燃油消耗率，g/(kw.h),其值由发动机万有特性得到； 燃油重度，N/L,柴油为7.948.13，其值取8.00； 汽车单位行程燃油消耗量，L/100km； 最高挡车速。根据计算公式（6-1）列出燃油消耗率，见下表表（6-1）燃油消耗ne（r/min）12351535183521502425271531953585Pe（Kw）22374965768296100va（Km/h）45.0160.175.0190.02105.02120.02127.52135.02ge（g/Kw*h）235230225227232235246261Q（L/100Km）14.076 17.353 18.012 20.087 20.575 21.676 22.695 23.689 根据表（6-1）及公式（6-1）可作出汽车等速百公里燃油消耗曲线：图（6-2）等速百公里油耗第7章. 汽车不翻到条件计算7.1汽车满载不纵向翻到的条件是 =0.016 (7-1)满足条件。7.2汽车满载不横向翻到的条件是 （7-2）7.3 汽车最小转弯半径 汽车最小转弯半径的计算公式： （7-3） 式中：汽车前内轮的最大转角，这里取最大值45度代入相关数据，计算得： =9.3m满足规定。参考文献1、 吉林大学 王望予 主编 汽车设计第四版 机械工业出版社 2023.82、 清华大学 余志生 主编 汽车理论第四版 机械工业出版社 2023.53、 赵士林 主编 九十年代内燃机上海交通大学出版社 1992.74、 中国汽车工业经济技术信息研究所 中国汽车零配件大全（2023年）上册 机械工业出版社 2023.9总结通过历时三周的课程设计，让我进一步理解了货车的结构与设计过程，根据课程设计的规定，要在这三周设计出汽车的总体构造，汽车的尺寸，性能，还需要用AutoCAD画出汽车构造的零号图。这就规定我们需要学会AutoCAD制图软件，运用这个软件，对我们以后从事相关工作有很大的帮助。.通过本次课程设计，不仅加强了对理论知识的理解，复习了上学期在实习中所学到的知识，对汽车的构造有了更深一步的了解。特别在使用Excel表格方面有了长足的进步，对这次课设的帮助不小。还巩固了机械制图知识，在本次课程设计改变了以往手工制图的规定，而是规定使用AutoCAD软件制图，虽然我是第一次接触这个软件，但是在同学和指导教师的帮助下，对软件有了很大的熟悉，可以运用，这为即将到来的毕业设计打下了坚实的基础，并且在这次课设过程中，老师给于我们己大力的支持和耐心的指导，这使我们完毕任务要顺利得多。在这里我很感谢老师这些天对我们的帮助。总之，这次课设让我们做到了温故而知新，还让我们在学习知识的同时不要忘掉把知识应用到实际当中去，同时也是对我们将要步入社会工作的大四学生一个工作态度的培养，工作能力的提高，为我们以后的发展奠定了很好基础。只有我们在这样一些实践中不断的积累知识和经验，掌握更多的技巧和能力，才干在未来为自己谋取工作的时候打下坚实的基础。