&
沈航北方科技学院
课程设计说明书
课程名称货车总体设计
"
教学部
专业
班级
学号
学生姓名
指导教师
;
2013年11月
目录
1. 汽车形式的选择 ................................... 错误!未定义书签。
汽车质量参数的确定 .............................. 错误!未定义书签。
汽车载人数和装载质量 ......................... 错误!未定义书签。 整车整备质量m o 确定 .......................... 错误!未定义书签。 汽车总质量m a ................................. 错误!未定义书签。 汽车轮胎的选择 .................................. 错误!未定义书签。 驾驶室布置 ...................................... 错误!未定义书签。 驱动形式的选择 .................................. 错误!未定义书签。 轴数的选择 ...................................... 错误!未定义书签。 货车布置形式 .................................... 错误!未定义书签。 外廓尺寸的确定 .................................. 错误!未定义书签。 轴距L 的确定 .................................... 错误!未定义书签。 前轮距B 1和后轮距B 2 ............................. 错误!未定义书签。 前悬L F 和后悬L R ................................. 错误!未定义书签。 货车车头长度 .................................... 错误!未定义书签。 货车车箱尺寸 .................................... 错误!未定义书签。 2. 汽车发动机的选择 ................................. 错误!未定义书签。
发动机最大功率
m ax
e P .............................. 错误!未定义书签。
发动机的最大转矩max e T 及其相应转速T n ............. 错误!未定义书签。 选择发动机 ...................................... 错误!未定义书签。 3. 传动比的计算和选择 ............................... 错误!未定义书签。
驱动桥主减速器传动比0i
的选择 .................... 错误!未定义书签。
变速器传动比
g
i 的选择 ............................ 错误!未定义书签。
变速器头档传动比1g i 的选择 .................... 错误!未定义书签。 变速器的选择 ................................. 错误!未定义书签。
4. 轴荷分配及质心位置的计算 ......................... 错误!未定义书签。
轴荷分配及质心位置的计算........................ 错误!未定义书签。
5. 动力性能计算..................................... 错误!未定义书签。
驱动平衡计算.................................... 错误!未定义书签。
驱动力计算................................... 错误!未定义书签。
行驶阻力计算................................. 错误!未定义书签。
汽车行驶平衡图............................... 错误!未定义书签。
动力特性计算.................................... 错误!未定义书签。
动力因数D的计算............................. 错误!未定义书签。
行驶阻力与速度关系........................... 错误!未定义书签。
动力特性图................................... 错误!未定义书签。
i计算 ........................... 错误!未定义书签。
汽车爬坡度m ax
加速度倒数曲线............................... 错误!未定义书签。
功率平衡计算.................................... 错误!未定义书签。
汽车行驶时，发动机能够发出的功率
P .......... 错误!未定义书签。
e
P ................ 错误!未定义书签。
汽车行驶时，所需发动机功率e
功率平衡图................................... 错误!未定义书签。
6. 汽车燃油经济性计算............................... 错误!未定义书签。
7. 汽车不翻倒条件计算............................... 错误!未定义书签。
汽车满载不纵向翻倒的校核........................ 错误!未定义书签。
汽车满载不横向翻倒的校核........................ 错误!未定义书签。
汽车的最小转弯直径............................... 错误!未定义书签。总结.............................................. 错误!未定义书签。参考文献............................................ 错误!未定义书签。附录................................................ 错误!未定义书签。
参考车型金杯领骐SY1022DEF3轻卡基本参数...... 错误!未定义书签。
摘要
根据本次课程设计的任务，完成了任务书上所要求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吨的轻型货车的设计，首先对汽车的形式进行了确定，其中包括汽车外尺寸的设计，质量参数的确定，轮胎，轴数，驱动形式以及布置形式的选择。其次，以汽车的最高车速和总质量选择了汽车的发动机。查资料确定了汽车的整体结构，包括车身，车厢，车头的选择。细节有轮距，轴距的确定等。在确定了发动机之后，计算了车的传动比，选择了变速器，计算了汽车的动力特性，包括了驱动力与阻力的平衡，动力因数，加速度，加速时间的确定。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，完成了汽车的设计。
关键词：总体设计，轴荷分配，动力性，燃油经济性
第1章汽车形式的选择
汽车质量参数的确定
汽车质量参数包括整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、载荷分配等。
汽车载人数和装载质量
汽车的载荷质量是指汽车在良好路面上所允许的额定装载质量。
汽车载客量：3人
汽车的载重量：m
e
=750kg
整车整备质量m o确定
整车整备质量是指车上带有全部装备（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。
质量系数η
mo 是指汽车载质量与整车整备质量的比值，η
mo
= m
m
e
/m
。根据表1-1表1-1 货车质量系数ηmo
本车型为轻型货车，＜m a≤，故取ηmo=
根据公式η
mo = m
e
/m
；m o= m e/ηmo=750/=
汽车总质量m a
汽车总质量m
a
是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。
m
a = m
o
+ m
e
+3×65kg（1-1）
式中：m a ——汽车总质量，kg ； m o ——整车整备质量，kg ； m e ——汽车载质量，kg ； 根据公式（2-1）可得：
m a = m o + m e +3×65kg=750++3×65=
汽车总质量：
汽车轮胎的选择
根据表1-2，本车型为4×2后轮单胎，平头式，故暂定前轴占32%，后轴占68%，则：
前轮单侧：kg n G F z 20.3012
32
.05.188232.01=?=?=? 后轮单侧：kg n G F z 05.6402
68.05.188268.02
=?=?=?
其中?z F 为轮胎所承受重量， 。
根据GB9744一1997可选择轮胎如表1-3表1-4所示
表1-2 轻型载重普通断面子午线轮胎气压与负荷对应表
F，选择轮胎型号，气压：390kPa，层级：8
根据
z
表1-4 轻型载重普通断面斜交线轮胎Array
驾驶室布置
载货车驾驶室一般有长头式、短头式、平头式三种。
平头式货车的主要优点是：汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性能良好，汽车整备质量小，驾驶员视野得到明显的改善，平头汽车的面积利用率高。
短头式货车最小转弯半径、机动性能不如平头式货车，驾驶员视野也不如平头式货车好，但与长头式货车比较，还是得到改善，动力总成操作机构简单，发动机的工作噪声、气味、热量和振动对驾驶员的影响与平头货车比较得到很大改善，但不如长头式货车
长头式货车的主要优点是发动机及其附件的接触性好，便于检修工作，离合器、变速器等操纵稳定机构简单，易于布置，主要缺点是机动性能不好，汽车整备质量大，驾驶员的视野不如短头式货车，更不如平头式货车好，面积利用率低。
综上各货车的优缺点，本车选用平头式，该布置形式视野较好，汽车的面积利
用较高，在各种等级的载重车上得到广泛采用
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要求等，是影响选取驱动形式的主要因素。本车采用普通商用车多采用结构简单、制造成本低的4 2后单胎的驱动形式。
轴数的选择
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单、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。故本车轴数定为两轴。
货车布置形式
汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身的相互关系和布置而言。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，发动机前置后桥驱动。
外廓尺寸的确定
GB1589—1989汽车外廓尺寸限界规定如下：货车、整体式客车总长不应超过12m，不包括后视镜，汽车宽不超过；空载顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；根据课设要求，并参考同类车型金杯领骐SY1022DEF3轻卡，本车的外廓尺寸如下：4920×1800×2000（mm× mm×mm）。
轴距L的确定
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。考虑本车设计要求和表3-1推荐，根据汽车总质量，并参考同类车型金杯领骐SY1022DEF3轻卡，轴距L选为2515 mm。
表3-1各型汽车的轴距和轮距
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。在确定后轮距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。根据表3-1，并参考同类车型金杯领骐SY1022DEF3轻卡，前轮距B1=1400mm 后轮距B2=1400mm。
前悬L F和后悬L R
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，应当在保证能布置总成、部件的同时尽可能短些。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配的要求。总质量在～的货车后悬一般在1200～2200mm之间。参考同类车型金杯领骐SY1022DEF3轻卡，并根据本车结构
特点确定前悬L
F ：1025mm 后悬L
R
：1380mm。
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1570mm
货车车箱尺寸
参考金杯领骐SY1022DEF3轻卡，考虑本车设计要求，确定本车车箱尺寸： 3250mm ×1700mm×380mm。
第2章 汽车发动机的选择
发动机最大功率m ax e P
当发动机的最大功率和相应的转速确定后，则发动机最大转矩和相应转速可随之确定，其值由下面公式计算：
??
? ??+=
3max max max 7614036001a D a T e v A C v Ggf
P η
（2-1） 式中：m ax e P ——最大功率，kw ； T η——传动效率，取； g ——重力加速度，取s 2； f ——滚动阻力系数，取；
D C ——空气阻力系数，取；
A ——汽车正面迎风面积，11H
B A =，其中1B 为前轮距（见第三章），1H 为汽车总高（见第三章） ； 11H B A ==×2= m 2；
G ——汽车总重,kg ；
m ax a v ——汽车最高车速,km/h 。
根据公式（2-1）可得：
??
? ??+=
3max max max 7614036001a D a T e v A C v Ggf
P η=
kw 7981.49105761408.28.010*******.08.95.18829.013=??
?
????+??? 考虑汽车其它附件的消耗，可以在再此功率的基础上增加11％～18％即在～选择发动机。
发动机的最大转矩max e T 及其相应转速T n
当发动机的最大功率和相应的转速确定后，则发动机最大转矩和相应转速可随之确定，其值由下面公式计算：
=m ax e T α
P
e n P max
9550 （2-2） 式中：α——转矩适应系数，一般去～，取 P T ——最大功率时转矩，N ?m m ax e P ——最大功率，kw P n ——最大功率时转速，r/min max e T ——最大转矩，N ?m 其中，P n /T n 在～之间取。这里取 根据公式（2-2）
=m ax e T m N ?=??
67.2163200
66
95501.1
T n =P n /=3200/=min
选择发动机
根据上述功率及发动机的最大转矩，选定CY4100Q ：
表2-1 CY4100Q 主要技术参数
CY4100Q 主要技术参数
额定功率/转速：66/3200
最大扭矩/转速：230/1800
标定工况燃烧消耗率：
全负荷最低燃油消耗率：≤228
最高空载转速：3520
怠速稳定转速：700-750
机油消耗率：≤
工作顺序：1-3-4-2
噪声限制：116
烟度：≤
排放标准：欧Ⅰ
整机净质量：
外形参考尺寸：679×462×600
发动机外特性曲线如图 2-1所示：
图2-1 发动机外特性曲线
第3章 传动比的计算和选择
驱动桥主减速器传动比0i 的选择
在选择驱动桥主减速器传动比0i 时，首先可根据汽车的最高车速、发动机参数、车轮参数来确定，其值可按下式计算： 5
max 0377.0g a v
i v rn i =
（3-1）
式中：m ax a v ——汽车最高车速，km/h ；
v n ——最高车速时发动机的转速，一般v n =（～）p n ，其中p n 为发动机最大
功率时对应的转速，r/min ；
这里取v n 为1，则 v n =1×p n =1×3200=3200
r ——车轮半径，m 。
取5g i =1；
根据公式（3-1）可得：
5
max 0377.0g a v i v rn i =
72.3110553200
324.0377.0=???=
变速器传动比g i 的选择
变速器头档传动比1g i 的选择
（1）在确定变速器头档传动比1g i 时，需考虑驱动条件和附着条件。 为了满足驱动条件，其值应符合下式要求：
379
.29
.072.32308
.9324.0)7.16sin 7.16cos 02.0(5.1882)sin cos (0max max max 1=????+??=
+≥
? T
e g i T rg
f G i ηαα
式中：m ax α——汽车的最大爬坡度，初选为。 为了满足附着条件，其大小应符合下式规定：
22.49
.072.3230324
.08.08.91.12800max 1=?????=
≤
T
e z g i T rg F i η??
式中：?z F ——驱动车轮所承受的质量，kg ；由于第一章中后轴轴荷分配暂定为68%，故?z F =×68%=
?——附着系数。之间，取?=。
（2）各挡传动比确定： 由于1g i 在～取1g i =，且5g i =1 按等比数级分配各挡传动比,
2
1g g i i =
3
2g g i i =
4
3g g i i =
5
4g g i i
则q=41g i =,1g i =，2g i =q 3=，3g i =q 2=，4g i =q 1=，5g i =1
变速器的选择
实际上，对于挡位较少的变速器，各挡传动比之间的比值常常并不正好相等，即并不是正好按等比数级来分配传动比的，这主要是考虑到各挡利用率差别很大的缘故，汽车主要用较高挡位行驶的，中型货车4挡位变速器中的1、2、3三个挡位的总利用率仅为10%到15%，所以较高挡位相邻两个挡见的传动比的间隔应小些，特别是最高挡与次高挡之间更应小些。
参考《中国汽车零配件大全》,选取变速箱，型号为MSG5E ，确定各档传动比如下表3-1
表3-1 MSG5E 参数
第4章轴荷分配及质心位置的计算轴荷分配及质心位置的计算
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：
g 1l
1
+g
2
l
2
+g
3
l
3
+…=G
2
L
g
1h
1
+g
2
h
2
+g
3
h
2
+…=Gh
g
g
1+g
2
+g
3
+…=G （4-1）
G
1
+G
2
=G
G
1
L=Gb
G
2
L=Ga
式中：g
1、g
2
、 g
3
——各总成质量，kg；
l
1、l
2
、l
3
——各总成质心到前轴距离，mm；
h
1、 h
2
、h
2
、——各总成质心到地面距离，mm；
G
1
——前轴负荷，kg；
G
2
——后轴负荷，kg；
L——汽车轴距，mm；
a——汽车质心距前轴距离，mm；
b——汽车质心距后轴距离，mm；
h
g—
——汽车质心到地面距离，mm。
质心确定如表 4-1所示
表4-1 各部件质心位置
⑴.水平静止时的轴荷分配及质心位置计算根据表4-1所求数据和公式（4-1）可求满载：
G 2=835
.
1146
2515
2884289
1=
=
∑
=
L
l
g
n
i
i
i
kg
G 1=16.15325
.18822515
835.11462=?=?=
G L G a 84.98216.15322515=-=-=a L b 前轴荷分配：
5.1882665
.7351=
G G =39％ 后轴荷分配：
5
.1882835
.11462=G G =61％ 639.65
.188********
1
==
=
∑=G
h
g h n
i i
i g mm
空载：
51.4672515
1175789
1
2
==
='∑=L
l
g G n
i i
i kg
='1
G 2G G '-'=前轴荷分配: 505
.93799.4691==''G G ％ 后轴荷分配：505
.93751.4672==''G G ％ 71.4965
.937465665.6
1
==
'
=
∑=G h
g h n
i i
i g mm
根据下表得知以上计算符合要求
表4-2各类汽车的轴荷分配
a.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：
g
g z h L h b G F ??--=
)(1
g
z h L Ga
F ?-=
2 （4-2）
式中：1z F ——行驶时前轴最大负荷，kg ； 2z F ——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～。
令
111m G F z =，22
2m G F
z = 式中：1m ——行驶时前轴轴荷转移系数，； 2m ——行驶时后轴轴荷转移系数，。
根据式（2-2）可得:
g
g z h L h b G F ??--=
)(18.5026
.6397.02515)
6.6398.08.982(5.1882=?-?-=
kg
68.07
.7358
.502111===
G F m z 8.14396
.6398.025152
.15325.18822=?-?=-=
g z h L Ga F ?kg
26.18
.11468
.1439222===
G F m z 满足要求
b.汽车满载制动时各轴的最大负荷按下式计算：
???
????-=+=L h a G F L
h b G F g z g z )()(21??ττ （4-3）
式中：1τz F ——制动时的前轴负荷，kg ；
2τz F ——制动时的后轴负荷，kg ；
令
111ττm G F z =， 22
2ττm G F
z = 式中： 1τm ——制动时前轴轴荷转移系数，； 2τm ——制动时后轴轴荷转移系数，。
根据式（2-3）可得：
7.11182515
)
6.6398.08.982(5.1882)
(1=?+=
+=
L
h b G F g z ?τkg
52.17
.7357
.118111===
G F m z z ττ 8.7632515
)
6.6398.02.1532(5.1882)
(2=?-=
-=
L
h a G F g z ?τk
67.08.11468
.763222===
G F m z z ττ