载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计

第 0 页太原科技大学课程设计说明书载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计摘要:汽车动力总成匹配是汽车总体设计的精髓，动力总成的匹配包括发动机的计算与选择、离合器的确定、变速箱的选择以及传动轴、驱动桥的选择，汽车车身总布置是车身设计的重要内容。车身总布置设计是在整车总布置的基础上进行的，主要就是汽车车身底盘的布置。可以说车身总布置设计的好坏是决定车身设计好坏的一项重要内容。通过本次课程设计，充分了解汽车设计的内容，学习进行总体设计、车身总布置以及动力总成匹配，这将为我们以后毕业从事汽车车身设计的工作打下基础。 关键词：车身总布置设计、动力总成、汽车设计、发动机选择第 1 页太原科技大学课程设计说明书目录设计任务书 3第一章 整车主要目标参数的初步确定 41.1 发动机的选择 41.1.1 发动机的最大功率及转速的确定 41.1.2 发动机的最大转矩及其转速的确定 51.2 轮胎的选择 61.3 传动系最小动比的确定 61.4 变速器最大传动比的确定 7第二章 传动系各总成的选型 82.1 发动机的选型 92.2 离合器的初步选型 92.3 变速器的选择 102.4 传动轴的选型 122.5 驱动桥的选型 132.5.1 驱动桥结构形式和布置形式的选择 132.5.2 主减速器结构形式选择 132.5.3 驱动桥的选型 13第三章 整车性能计算 143.1 汽车外特性计算 143.2. 汽车动力性能计算 15第四章 发动机与传动系部件的确定 21设计总结 23第 2 页太原科技大学课程设计说明书设计任务书1、整车参数表 1 设计参数最大爬坡度30% 2、具体设计任务1) 查阅相关资料，根据设计题目中的具体特点，进行发动机、离合器、变速箱传动轴、驱动桥以及车轮的选型。2) 根据所选总成进行汽车动力性、经济性的估算，实现整车的优化配置。3) 绘制设计车辆的总体布置图。4）完成至少 1 万字的设计说明书。总质量 额定装载质量比功率 比转矩 最高车速2250kg 1000kg 15kw/t 38Nm/t 90km/h第 3 页太原科技大学课程设计说明书第 1 章 整车主要目标参数的初步确定1.1 发动机的选择1.1.1 发动机的最大功率及转速的确定汽车的动力的根本来源是发动机提供的转矩，功率。汽车的动力性能在很大程度上取决于发动机的最大功率。参考该题目中的参数，按要求设计的载货汽车最高车速是 ua=90km/h，那么发动机的最大功率应该大于或等于以该车速行驶时，滚动阻力功率与空气阻力功率之和，即（1）)76140360(1max3maxmax DaTe uACugfP式中，Pemax 是发动机的最大功率（KW）； T是传动系效率（包括变速器、辅助变速器传动轴万向节、主减速器的传动效率）， T=90%，传动系各部件的传动效率参考了机械工业出版社的汽车设计课程设计指导书表 1-1 得；Ma是汽车总质量，Ma=2250kg；g 是重力加速度，g=9.8m/s 2；f 是滚动阻力系数，由试验测得，在车速不大于 100km/h 的情况下可认为是常数。取 f=0.02，参考汽车设计课程设计指导书表 1-2 得；C D是空气阻力系数，一般中重型货车可取 0.81.0，这里取 CD=0.9；A 是迎风面积（），取前轮距 B1*总高H，A=1.61.8。228.16.9.0m（2）故 KWP 39907614.3602.8259.1 3emax ）（为了验证计算结果的正确性，又采用比功率的方法进行了发动机功率的验算 如选取功率为 39KW 的发动机，则比功率为 t/70.1t/250391m10aex KKWP第 4 页太原科技大学课程设计说明书再考虑该载货汽车要求具有相对高的车速，因此初步选择汽车发动机的最大功率为 40kw。1.1.2 发动机的最大转矩及其转速的确定当发动机最大功率和其相应转速确定后，可通过下式确定发动机的最大转矩。pemaxemaxn954PT（3） 式中，T emax是发动机最大转矩（Nm）； 是转矩适应性系数，标志着当行驶阻力增加时，发动机外特性曲线自动增加转矩的能力， ，Tp 是最大peaxT功率时的转矩（Nm）， 可参考同类发动机数值选取，参考了机械工业出版社的汽车设计课程设计指导书。其取值在 1 至 1.3 之间。初取=1.2；Pemax 是发动机最大功率（KW）;n p是最大功率是的转速（r/min）。所以 mNT 02.53082.9.1954emax 初步选择五菱柳机 LJ474QE9 型号的发动机表 2 全柴 4A1-68C43 发动机基本参数1.2 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，在计算汽车的动力参数时要运用汽车轮胎的参数所以，在总体设计开始阶段就最大输出功率 60kW 额定功率转速 3200rpm最大马力 82 马力 最大扭矩 198N*m第 5 页太原科技大学课程设计说明书应选定。选择的依据是车型、使用条件、轮胎的额定负荷以及汽车的行驶速度。同时还应考虑与动力传动系参数的匹配和对整车尺寸参数（例如汽车的最小离地间隙、总高等）的影响。参考汽车设计课程设计指导书表 1-3 给出的部分国产汽车轮胎的规格、尺寸及使用条件。通过查阅货车轮胎标准 GB2977-2008载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷和参考同类车型所选轮胎规格，各轴轮胎规格择如表表 3 车胎 9.00R20 基本参数前轴轮胎规格为 9.00R20,轮胎数量为 2；后轴轮胎规格为 11.00R20,轮胎数量为 2。所选轮胎的单胎最大负荷 22550N，气压 0.7MPa，外直径 1055mm。1.3 传动系最小传动比的确定普通载货汽车最高档通常选用直接挡，若无分动器或者轮边减速器，则传动系的最小传动比等于主减速器的主减速比 。主减速比 是主减速器设计的0i0i原始数据，应在汽车总体设计时就确定。载重货车为了得到足够的功率储备而使最高的车速有所下降， 可按下式0i选择(4) ghxampr0 iun472.03.i ）（主要尺寸 使用条件轮胎规格 断面宽/mm 外直径/mm 最大负荷/N相应气压P/ 10aMP标准轮辋 允许使用轮辋9.00R20 259 1055 22550 7.0 7.0 7.00T、7.5第 6 页太原科技大学课程设计说明书式中， 是驱动轮的滚动半径（m），所选轮胎规格为 9.00R20 的子午线轮胎，r其自由直径 d=1055mm，因计算常数 F=3.05(子午线轮胎 F=3.05),故滚动半径；n p是发动机最大功率时的转速，m512.0.51246.320dr Fnp=6000r/min;uamax是最高车速，u amax=90km/h；i gh是变速器最高档传动比，igh=1.0。所以 ，初取 i0=14。16.487.20.1965.472.03.i0 ）（根据所选定的主减速比 的值，就可基本上确定主减速器的减速形式（单i级、双级以及是否需要轮边减速器），并使之与汽车总布置所要求的离地间隙相适应。1.4 变速器最大传动比的确定传动系最大传动比为变速器的 挡传动比 ig 与主减速比 的乘积。0iig 应根据汽车最大爬坡度、驱动车轮与路面的附着条件、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动车轮的滚动半径等综合确定。汽车爬坡度时车速不高，空气阻力可以忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有(5) maxmaxmax0max )sincos( gfgriTaTge 则由最大爬坡度要求的变速器 档传动比为(6)Teragii0mxa式中， max是道路最大坡度角，参考汽车设计课程设计指导书设计要求最大爬坡度为 30%，即坡度角 ；max 是最大道路阻力系数。7.16ax31.0716sinco02）sinco（ mmaxmax f第 7 页太原科技大学课程设计说明书前面已将计算得 rr=0.5121m；发动机最大转矩 Temax=102N.m；主减速比i0=14；传动系传动效率 T=0.9。所以 7.29.0148513.250ig 根据驱动车轮与路面附着条件(7) 20maxGriTTge求得变速器的 档传动比为(8)Tergii0max2式中， 是道路的附着系数，在良好的路面上取 =0.8； 是汽车满载2静止于水平路面时，驱动桥承受的载荷（N），初步设计采用双联车桥驱动，每个驱动桥承受的质量为 7.7t，则 217.49.0142858.3gi综上所述，初步选取变速器 挡传动比 ig =4.0。第 8 页太原科技大学课程设计说明书第 2 章 传动系各总成的选型2.1 发动机的选型根据所需发动机的最大功率和最大转矩及相应转速，所选取的发动机的功率和转速应满大于所计算的参数。初步选择五菱柳机 LJ474QE9 型号发动机，它的主要技术参数如下表所示：表 4 全柴 4A1-68C43 型号发动机详细参数发动机： 全柴 4A1-68C43 系列： 4A1 系列发动机厂商： 全柴动力 适配范围： 卡车用进气形式： 增压中冷 汽缸数： 4燃料种类： 柴油 汽缸排列形式： 直列排量： 1.8L 排放标准： 国四/欧四最大输出功率： 60kW 额定功率转速： 2300rpm最大马力： 82 马力 最大扭矩： 198N.m最大扭矩转速： 3000-3500rpm 全负荷最低燃油耗率：298g/kW.h发动机形式： 直列、立式、水冷、高压共轨、增压中冷发动机净重： 121.5kg发动机尺寸： mm 压缩比： 9.5:1一米外噪音： 97dB 缸径 x 行程： 74x76mm第 9 页太原科技大学课程设计说明书每缸气门数： 4 个2.2 离合器的初步选型离合器是汽车动力系统的重要部件，它担负着将动力与发动机之间进行切断与连接的工作。定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比， 称之为离合器的后备系数 。 必须大于 1。 是离合器设计时用到的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大， 不宜选取太小；为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便， 又不宜选取太大；当发动机后备功率较大、使用条件较好时， 可选取小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为提高起步能力、减少离合器滑磨， 应选取大些；货车总质量越大， 也应选得越大；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的 值应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小， 可选取小些；膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定，选取的 值可比螺旋弹簧离合器小些；双片离合器的 值应大于单片离合器。在选择 时，应考虑以下几点：1)摩擦片在使用中磨损后，离合器还应能可靠地传递发动机最大转矩；2)防止离合器滑磨时间过长；3)防止传动系过载以及操纵轻便等。根据发动机的最大转矩及上述要求，由于载货车辆的