汽車設(shè)計(jì)三級項(xiàng)目最后一組(共13頁)

1、 汽車設(shè)計(jì)課程三級項(xiàng)目設(shè)計(jì)指導(dǎo)書汽車動力總成匹配與總體設(shè)計(jì)組別：車輛工程13-03班第九組成員：于嘉諾、荀子龍、宋子豪、甄雷2016年10月設(shè)計(jì)題目載客汽車動力總成匹配與總體設(shè)計(jì)1.整車性能參數(shù)設(shè)計(jì)一輛用于長途中型載客的汽車。整車尺寸（長×寬×高） 7340mm×2290mm×2900mm軸數(shù) 2軸距 3800mm總質(zhì)量 8300kg整備質(zhì)量 6000kg公路行駛最高車速 105km/h最大爬坡度 20%前/后懸 1180/2360mm前/后輪距 1830/1680mm2. 具體設(shè)計(jì)任務(wù)1）查閱相關(guān)資料，根據(jù)設(shè)計(jì)題目中的具體特點(diǎn)，進(jìn)行發(fā)動機(jī)、離合器、變速

2、箱、傳動軸、驅(qū)動橋以及輪胎的選型。2）根據(jù)所選總成進(jìn)行汽車動力性的估算，實(shí)現(xiàn)整車的優(yōu)化配置。3）撰寫設(shè)計(jì)說明書。目錄第一節(jié) 整車主要目標(biāo)參數(shù)的初步確定4一、發(fā)動機(jī)的選擇4二、輪胎的選擇6三、傳動系最小傳動比的確定7四、傳動系最大傳動比的確定8第二節(jié) 傳動系各總成的選型 10一、 發(fā)動機(jī)的選型10二、 離合器的選型10三、 變送器的選型10四、 傳動軸的選型11五、 驅(qū)動橋的選型11第三節(jié) 動機(jī)與傳動系部件確定第一節(jié) 整車主要目標(biāo)參數(shù)的初步確定一、發(fā)動機(jī)的選擇1.發(fā)動機(jī)的最大功率及轉(zhuǎn)速的確定汽車的動力性能在很大程度上取決于發(fā)動機(jī)的最大功率。如要求設(shè)計(jì)的載客汽車最高車速是=105km/h，那么發(fā)動

3、機(jī)的最大功率應(yīng)該大于或等于以該車速行駛時，滾動阻力功率與空氣阻力功率之和，即 （1-1） 式中，是發(fā)動機(jī)最大功率(kW) ； 是傳動系效率(包括變速器、輔助變速器傳動軸萬向節(jié)、主減速器的傳動效率)，=95 % × 95 % × 98 % × 96 % =84. 9 %，傳動系各部件的傳動效率如表1-1所示；是汽車總質(zhì)量， = 8300kg；是重力加速度，=9. 8m/s²； 是滾動阻力系數(shù)，由試驗(yàn)測得，在車速為100km/h左右的情況下可認(rèn)為是常數(shù)。輪胎結(jié)構(gòu)、充氣壓力對滾動阻力系數(shù)有較大影響，良好路面上常用輪胎滾動阻力系數(shù)如表1-2所示。取=0.012；

4、 是空氣阻力系數(shù)，一般中重型貨車可取0.81.0，輕型貨車或大客車取0.60.8，中小型客車取0. 40. 6，轎車取0. 30. 5，賽車取0. 20. 4，這里取=0. 6 ； 是迎風(fēng)面積（m²），取前輪距 ×總高，A =1.830*2.900m2故 也可利用比功率的統(tǒng)計(jì)值來確定發(fā)動機(jī)的功率值。如選取功率為90.87kW的發(fā)動機(jī)，則比功率為參考宇通、金龍等同類型客車，并參照表1.3.3 營運(yùn)客車等級評定性能指標(biāo)，可知普通中型載客汽車比功率均在11kW/t以上，即總質(zhì)量8.3t的汽車，其發(fā)動機(jī)應(yīng)該具有的功率Pe=11×8.3=91.3kW；再考慮該載貨汽車要求具

5、有相對較高的車速，因此初步選擇汽車發(fā)動機(jī)的最大功率為103kW。表1-1 傳動系各部件的傳動效率部件名稱傳動效率（%）46擋變速器95輔助變速器（副變速器或分動器）95單級減速主減速器96雙級主減速器92萬向傳動節(jié)98表1-1 傳動系各部件的傳動效率部件名稱傳動效率（%）46擋變速器95輔助變速器（副變速器或分動器）95單級減速主減速器96雙級主減速器92萬向傳動節(jié)98表1-2 良好路面上常用輪胎的滾動阻力系數(shù)輪胎種類滾動阻力系數(shù)中重型載貨車用子午線輪胎0.0070.008中重型載貨車用斜交輪胎0.0100.012輕型載貨車用子午線輪胎0.0080.009輕型載貨車用斜交輪胎0.0100.00

6、12轎車用子午線輪胎0.0120.0017轎車用斜交輪胎0.0150.0252.發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及其轉(zhuǎn)速的確定當(dāng)發(fā)動機(jī)最大功率和其相應(yīng)轉(zhuǎn)速確定后，可通過下式確定發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。 （1-2）式中，是發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N·m）；是轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)，標(biāo)志著當(dāng)行駛阻力增加時，發(fā)動機(jī)外特性曲線自動增加轉(zhuǎn)矩的能力，是最大功率時的轉(zhuǎn)矩（N·m），可參考同類發(fā)動機(jī)數(shù)值選取，初取=1.05；是發(fā)動機(jī)最大功率（kW）；是最大功率時的轉(zhuǎn)速（r/min）。 所以 一般用發(fā)動機(jī)適應(yīng)性系數(shù)，表示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速適應(yīng)行駛工況的程度，值越大，說明發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速適應(yīng)性越好。采用值大的發(fā)動機(jī)可以減少換擋次數(shù)，減輕司機(jī)疲勞

7、、減少傳動系的磨損和降低油耗。通常，汽油機(jī)取1.21.4，柴油機(jī)取1.22.6，以保證汽車具有適當(dāng)?shù)淖畹头€(wěn)定車速。初取=1800r/min，則=1.56，=1.05×1.56=1.633。二、輪胎的選擇 輪胎的尺寸和型號是進(jìn)行汽車性能計(jì)算和繪制總布置圖的重要原始數(shù)據(jù)，因此，在總體設(shè)計(jì)開始階段就應(yīng)選定。選擇的依據(jù)是車型、使用條件、輪胎的額定負(fù)荷以及汽車的行駛速度。為了提高汽車的動力因數(shù)、降低汽車質(zhì)心的高度、減小非簧載質(zhì)量，對公路用車，在其輪胎負(fù)荷系數(shù)以及汽車離地間隙允許的范圍內(nèi)，應(yīng)盡量選取尺寸較小的輪胎。同時還應(yīng)考慮與動力-傳動系參數(shù)的匹配和對整車尺寸參數(shù)(例如汽車的最小離地間隙、總高

8、等)的影響。表1-3中給出了部分國產(chǎn)汽車輪胎的規(guī)格、尺寸及使用條件。通過查閱客車輪胎標(biāo)準(zhǔn)和參考同類車型所選輪胎規(guī)格，各軸輪胎規(guī)格選擇如下：前軸輪胎規(guī)格為9. 00-20，輪胎數(shù)量為2；后軸輪胎規(guī)格為9.00-20，輪胎數(shù)量為2。所選輪胎的單胎最大負(fù)荷29000N，加深花紋，外直徑1018mm。表1-3 部分國產(chǎn)載客汽車輪胎的規(guī)格、尺寸及使用條件三、傳動系最小傳動比的確定 普通載客汽車最高擋通常選用直接擋，若無分動器或輪邊減速器，則傳動系的最小傳動比等于主減速器的主減速比。主減速比是主減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時就確定。 載客汽車為了得到足夠的功率儲備而使最高車速有所下降，如圖1-1

9、中的曲線所示，可按下式選擇 （1-3）式中，是驅(qū)動車輪的滾動半徑（m），所選輪胎規(guī)格為9.00-R20的子午線輪胎，其自由直徑=1018mm，因計(jì)算常數(shù)F=3.05，故滾動半徑是發(fā)動機(jī)最大功率時的轉(zhuǎn)速，=2800r/min；是最高車速，=105km/h；是變速器最高擋傳動比，=1.0。 所以，初取=6.0。根據(jù)所選定的主減速比的值，就可基本上確定主減速器的減速形式（單級、雙級以及是否需要輪邊減速器），并使之與汽車總布置所要求的離地間隙相適應(yīng)。 汽車驅(qū)動橋離地間隙要求如表1-4所示。其中，中型載客汽車的離地間隙要求在210290 mm之間。圖1-1 不同主減速比時的汽車功率平衡圖表1-4 汽車驅(qū)

10、動橋離地間隙車型離地間隙/mm轎車微型120190小型中型120230高級130160載貨汽車微型、輕型190220中型210275重型、超重型230345越野汽車微型、輕型220280中型、重型280400客車小型180220中型、大型210290四、傳動系最大傳動比的確定 傳動系最大傳動比為變速器的I擋傳動比與主減速比的乘積。 應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動車輪與路面的附著條件、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動車輪的滾動半徑等綜合確定。 汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可以忽略，則最大驅(qū)動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力。故有 （1-4） 則由最大爬坡度要求的變速器I擋傳動比為 （

11、1-5）式中，是道路最大坡度角， 設(shè)計(jì)要求最大爬坡度為20%，即坡度角=11.3°；是道路最大阻力系數(shù)。前面已經(jīng)計(jì)算得rr= 0.4942 m；發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax=450Nm；主減速比i0=6.0;傳動系傳動效率=0.849。所以根據(jù)驅(qū)動車輪與路面附著條件 （1-6）求得變速器的I擋傳動比為 （1-7） 式中，是道路的附著系數(shù)，在良好路面上取=0.8；是汽車滿載靜止于水平路面時，驅(qū)動橋承受的載荷(N)，初步設(shè)計(jì)采用雙聯(lián)車橋驅(qū)動，每個驅(qū)動橋承受的質(zhì)量為4.5t，則 綜上所述，初步選取變速器I擋傳動比=8。第二節(jié) 傳動系各總成的選型一、發(fā)動機(jī)的選型根據(jù)所需發(fā)動機(jī)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩

12、及相應(yīng)轉(zhuǎn)速，初步選擇型號為玉柴YC4D140-41 國四 發(fā)動機(jī)，它們的主要技術(shù)參數(shù)如表所示單位YC4D140-41缸徑/行程mm108/115排量L4.214額定工況功率/轉(zhuǎn)速kW/(r/min)103/2800最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速N·m/(r/min)450/1800最低燃油消耗率g/(kW·h)198質(zhì)量kg380排放要求國四/歐四外形尺寸(長*寬*高)mm二、離合器的初步選型根據(jù)發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，初步選定東風(fēng)傳動軸有限公司生產(chǎn)，轉(zhuǎn)矩容量（離合器的最大靜摩擦力矩）為1054 Nm的DS350拉式膜片彈簧離合器。該離合器與YC4D140-41發(fā)動機(jī)匹配時，其后備系數(shù)為2.34

13、。三、變速器的選型根據(jù)發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和變速器的I擋傳動比，初步選擇東風(fēng)公司生產(chǎn)的6擋手動變速器，變速器型號為：DF6S900，額定輸入轉(zhuǎn)矩為900N·m，該變速器5擋為直接擋，傳動比范圍為0.7896.134，變速器各檔速比見表6.1343.5332.2201.43310.789四、傳動軸的選型根據(jù)前面的計(jì)算和汽車參數(shù)，可以確定汽車的傳動系統(tǒng)的選擇，因此決定采用洛陽銘迪傳動軸有限公司生產(chǎn)的中型汽車傳動軸總成一般驅(qū)動橋傳動軸均采用一對十字軸萬向節(jié)。十字軸萬向節(jié)兩軸的夾角不宜過大，當(dāng)由4°增至16°時，滾針軸承壽命將下降至原壽命的1/4。十字軸萬向節(jié)夾角的允許范圍如表

14、1-8所示。表1-8 十字軸萬向節(jié)夾角的允許范圍萬向節(jié)安裝位置或相聯(lián)兩總成不大于離合器-變速器；變速器-分動器（相聯(lián)兩總成均裝在車架上）1°3°驅(qū)動橋傳動軸汽車滿載靜止時一般汽車6°越野汽車12°行駛中的極限夾角一般汽車15°20°短軸距越野汽車30°第三節(jié) 發(fā)動機(jī)與傳動系部件的確定根據(jù)前面的計(jì)算，可以確定涉及車輛的動力傳動系統(tǒng)。根據(jù)收集的資料確定發(fā)動機(jī)選用玉柴YC4D140-41，滿足最大功率要求。變速器選用東風(fēng)公路客車變速器DF6S900。根據(jù)發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和變速器的I擋傳動比，初步選擇東風(fēng)公司生產(chǎn)的6擋手動變速器，變速器型號為：DF6S900，額定輸入轉(zhuǎn)矩為900Nm，該變速器5擋為直接擋，傳動比范圍為0.7896.134，變速器各檔速比見表：離合器根據(jù)發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，初步選定東風(fēng)傳動軸有限公司生產(chǎn)，轉(zhuǎn)矩容量（離合器的最大靜摩擦力矩）為1054 Nm的DS350拉式膜片彈簧離合器。該離合器與YC4D140-41發(fā)動機(jī)匹配時，其后備系數(shù)為2.34。傳動軸：銘迪1-1驅(qū)動橋：江西江鈴底盤股份有限公司：8A-2與玉柴YC4D140-41匹配使用時:汽車的最高車速為103.45km/h最后確定的發(fā)動機(jī)和傳動系各部