载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计

太原科技大学课程设计1城市中型载货汽车总体设计摘要: 汽车设计理论是指导汽车设计实践的;而汽车设计实践经验的长期积累和汽车生产技术的发展与进步，又使汽车设计理论得到不断的发展与提高。汽车设计技术是汽车设计的方法和手段，是汽车设计实践的软件与硬件。汽车车身总布置设计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，主要包括汽车车身底盘的布置、前围的布置、发动机选择、以及其它装备的布置。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，充分了解和掌握了对汽车车身进行车身总布置设计的步骤和方法，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：汽车，动力性，匹配，计算太原科技大学课程设计2目录设计任务说明书 .31、设计目的 .32、整车参数 .33、具体设计任务 .3第 1 章 整车主要目标参数的初步确定 .41.1 发动机的选择 .41.2 轮胎的选取 .61.3 传动系最小传动比的确定 .71.4 变速器最大传动比的确定 .7第二章传动系各总成的选型 .92.1 发动机的选型 .92.2 离合器的初步选型 .102.3 变速器的选择 .112.4 传动轴的选型 .122.5 驱动桥的选型 .13第三章整车性能计算 .143.1 发动机外特性计算 .143.2 汽车动力性能计算 .16第四章发动机与传动系部件的确定 .43第五章设计小结 .44附录 .45太原科技大学课程设计3设计任务说明书1、设计目的城市中型载货汽车汽总体设计2、整车参数按要求设计一辆货车，最高车速90km/h，最大爬坡度 30%的载货汽车。总质量 额定装载质量 比功率 比转矩 最高车速10000kg 5500kg 20kw/t 45Nm/t 90km/h3、具体设计任务查阅相关资料，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设计；根据所选总成进行汽车动力性、实现整车的优化配置；绘制设计车辆的总体布置图，撰写说明书，详细记述自己的计算步骤与做法，原则上不少于 10000 字。太原科技大学课程设计4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maxePpn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 ，综合考虑取最高车速为 100km/h。那么发动机的最max90/ukh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， 是发动机的最大功率（KW） ； T 是传动系效率（包括变速器、辅axe助变速器传动轴万向节、主减速器的传动效率） ，对于驱动桥用单级主减速器的汽车可取为 T=90%；Ma 是汽车总质量，Ma=10000kg；g 是重力加速度，g=9.8m/s2；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。故取 f=0.02；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=22.5。故 225.49.0mAD KWKWP 317.02）9761405.903681（ 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 130.22KW 的发动机，则比功率为太原科技大学课程设计5t/2.10t/1037.2m10aex KWKWP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 118kw。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。( 2 ) pemaxemaxn954PT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， ， 是最大pemaxTp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 1.1 至 1.3 之间。初取 =1.2；是发动机最大功率（KW）;n p是最大功率是的转速（r/min） 。maxeP所以 mNmNT 980.3435017.21954emax 一般用发动机转矩适应性系数 ,表示发动机转速适应行驶工况的程Tpn度， 越大，说明发动机的转速适应性越好。采用 值大得发动机可以减少换挡次数，减轻司机疲劳、减少传动系的磨损和降低油耗。通常，汽油机取1.21.4，柴油机取 1.22.6，以保证汽车具有相当的最低稳定车速。初取nT=2000r/min， 则 ， 。75.12035npT 1.275.1初步选择东风 EQH160-40 型号的发动机 表 1.1 发动机初选太原科技大学课程设计6最大输出功率 118kW 额定功率转速 2400rpm最大马力 160.0 马力 最大扭矩 600N*m1.2 轮胎的选取1.2.1 轮胎与车轮应满足的基本要求轮胎及车轮对汽车的的许多重要性能，包括动力性、经济性、通过性、操作稳定性、制动性及行驶安全性和汽车的承载能力都有影响。因此，选择轮胎是很重要的工作。轮胎及车轮部件应满足下述基本要求：足够的负荷能力和速度能力；较小的滚动阻力和行驶噪声；良好的均匀性和质量平衡性；耐磨损、耐老化、抗刺扎和良好的气密性；质量小、价格低、拆装方便、互换性好。1.2.2 轮胎的确定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的影响。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 1.1：表 1.2 大客车、载货汽车及挂车的规格、尺寸及使用条件主要尺寸 使用条件型号断面宽/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9.00R16LT 255 890 18530 7.0 6.5H 6.00G，6太原科技大学课程设计7.5前轴轮胎规格为 9.00R16LT,轮胎数量为 2；后轮装单轴双胎，型号为 9.00R16LT,轮胎数量为 4；所选轮胎的单胎最大负荷 18530N，气压 0.7MPa，外直径 890mm。1.3 传动系最小传动比的确定汽车大多数时间是以最高档行驶的，即用最小传动比的档位行驶。因此，最小传动比的选定很重要的。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0i速比 是主减速器设计的原始数据，应在汽车总体设计时就确定。0i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（ 3 ） ghxampr0 iun472.03.i ）（式中， 是驱动轮的滚动半径（m） ，所选轮胎规格为 8.25R16LT 的子午线轮胎，r其自由直径 d=855mm，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m432.02543m16.328905dr F转速，n p=2400r/min; 是最高车速， =90km/h；i gh是变速器最高档axeuaxeu传动比，i gh=1.0。所以 ，初取5.4370.19243）472.03（0 i0=4.5。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0i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太原科技大学课程设计8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。i g0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（ 4 ） maxmaxmax0max )sincos( gfgriTaTge 则由最大爬坡度要求的变速器 档传动比为（ 5 ） 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 ； 是最大道路阻力系数。7.16maxmax31.0716sinco02）sinco（ maxmaxmax f前面已将计算得 rr=0.415m；发动机最大转矩 Temax=830N.m；主减速比i0=4.5；传动系传动效率 T=0.9。所以 641.39.0548923110ig 根据驱动车轮与路面附着条件（ 6 ） 20maxGriTTge太原科技大学课程设计9求得变速器的 档传动比为（ 7 ） TergiGi0max2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） ，初步设计采用中国重汽 MCYO5 单级减速桥驱动，每个驱动桥承受的质量为 6.5t，则 107.6905.48983260gi综上所述，初步选取变速器 挡传动比 ig =5.5。第二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。初步选择中国重汽 MC07.21-50 型号的发动机，它的主要技术参数如下表所示： 表 2.1 发动机型号及主要参数发动机： 东风 EQH160-40 系列： 东风 EQ 系列发动机厂商： 东风二汽 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： 4.752L 排放标准： 国四/欧四最大输出功率： 118kW 额定功率转速： 2400rpm最大马力： 160.0 马力 最大扭矩： 600N.m最大扭矩转速： 1200-1600rpm 全负荷最低燃油耗率：200g/kW.h太原科技大学课程设计10发动机形式： 直列、水冷、四冲程、增压中冷、高压共轨发动机净重： 470kg每缸气门数： 4 个 压缩比： 16.5:1一米外噪音： 97dB 缸径 x 行程： 125x110mm2.2 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。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