五座中級(jí)汽車設(shè)計(jì)大功課

1、EIHANGUNIVERSITY汽車總體設(shè)計(jì)五座中級(jí)轎車設(shè)計(jì)學(xué)號(hào):姓名:*、八、，前言本次的大作業(yè)是進(jìn)行中級(jí)五座轎車的設(shè)計(jì)，其中的大部分資料就在汽車設(shè)計(jì)課本上得到的，但是有的地方不是特別明確，所以在汽車之家的網(wǎng)站上查詢了一些現(xiàn)在關(guān)注度比較高的中型車的各項(xiàng)參數(shù)，比如大眾CC,大眾邁騰、別克君越和豐田銳志，對(duì)德國(guó)車、美國(guó)車、日本車的質(zhì)量尺寸參數(shù)都拿來(lái)做了參考，選取了一些參數(shù)。但是也發(fā)現(xiàn)了許多實(shí)際參數(shù)和課本上不同的地方。比如說(shuō)對(duì)汽車整備質(zhì)量的計(jì)算，課本上表1-3對(duì)中型車（發(fā)動(dòng)機(jī)排量）人均整備質(zhì)量值是之間，五座轎車的最大整備質(zhì)量大概就是1.5t左右，但是別克君越的整備質(zhì)量達(dá)到了接近1.8t。相差比較多

2、的還有燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排量的汽車百公里燃油消耗量在10-16L/100km，但是在大多數(shù)的車型中，燃油消耗量都沒(méi)有這么大，特別是大眾邁騰的百公里燃油消耗量只有6.2L/100km。所以在這次的設(shè)計(jì)中，我沒(méi)有完全按照課本上所給公式或是圖表中的可取范圍值進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如整備質(zhì)量和燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù)都有了一些變動(dòng)汽車形式的選擇1.1 整車總布置設(shè)計(jì)的任務(wù)（1）從技術(shù)先進(jìn)性、生產(chǎn)合理性和使用要求出發(fā)，正確選擇性能指標(biāo)、質(zhì)量和主要尺寸參數(shù)，提出總體設(shè)計(jì)方案，為各部件設(shè)計(jì)提供整車參數(shù)和設(shè)計(jì)要求；（2）對(duì)各部件進(jìn)行合理布置和運(yùn)動(dòng)校核；（3）對(duì)整車性能進(jìn)行計(jì)算和控制，保證汽車主要性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)；（4）協(xié)調(diào)好整

3、車與總成之間的匹配關(guān)系，配合總成完成布置設(shè)計(jì)，使整車的性能、可靠性達(dá)到設(shè)計(jì)要求。1.2 設(shè)計(jì)原則、目標(biāo)（1）汽車的選型應(yīng)根據(jù)汽車型譜、市場(chǎng)需求、產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和企業(yè)的產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。（2）選型應(yīng)在對(duì)同類型產(chǎn)品進(jìn)行深入的市場(chǎng)調(diào)查、使用調(diào)查、生產(chǎn)工藝調(diào)查、樣車結(jié)構(gòu)分析與性能分析及全面的技術(shù)、進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行（3）應(yīng)從已有的基礎(chǔ)出發(fā)，對(duì)原有車型和引進(jìn)的樣車進(jìn)行分析比較，繼承優(yōu)點(diǎn)，消除缺陷，采用已有且成熟可靠的先進(jìn)技術(shù)與結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)新車型。（4）涉及應(yīng)遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、法規(guī)、法律，不得侵犯他人專利。（5）力求零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化。1.3 汽車的軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)型式因?yàn)槭寝I車不像火車有

4、很大的載重量，所以采用二軸式就可以滿足道路法規(guī)對(duì)軸載質(zhì)量的需要，而且為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、降低制造成本和整備質(zhì)量，所以本車選擇4*2的驅(qū)動(dòng)形式。1.4 布置形式本次設(shè)計(jì)采用前置前驅(qū)的布置形式。主要是因?yàn)榍爸们膀?qū)的轎車前橋軸荷大，有明顯的不足轉(zhuǎn)向；動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)緊湊，由于取消了貫穿前后的傳動(dòng)軸，所以車廂內(nèi)地板中央不會(huì)凸起很高，有效的增加了車輛的內(nèi)部使用空間。同時(shí)也利于降低車身高度，利于行駛的穩(wěn)定性和舒適性；散熱器布置在汽車前側(cè)，所以散熱條件比較好，發(fā)動(dòng)機(jī)可以得到足夠的冷卻；行李箱的空間比較大；有利于減小軸距和整備質(zhì)量等等這些優(yōu)點(diǎn)，所以選擇前置前驅(qū)作為這次設(shè)計(jì)汽車的布置方式。二 汽車主要參數(shù)的確定汽車的主

5、要參數(shù)包括尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和汽車性能參數(shù)汽車質(zhì)量參數(shù)的確定2.1.1 汽車質(zhì)量參數(shù)乘用車的質(zhì)量參數(shù)包括整備質(zhì)量、載客量、汽車總質(zhì)量、軸荷分配等組成。2.1.2 整車整備質(zhì)量的預(yù)估汽車的整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備，包括隨車工具和輪胎，加滿油和水，但沒(méi)有載人時(shí)的整車質(zhì)量，用m表示。參考汽車設(shè)計(jì)P19表1-3所列出的人均整備質(zhì)量值，對(duì)于五座汽車，選取整備質(zhì)量為1.5t。2.1.3 汽車總質(zhì)量的確定轎車總質(zhì)量是指汽車整車整備質(zhì)量、成員行李質(zhì)量和駕駛室乘員（含駕駛室）質(zhì)量三者之和，用表示。駕駛室乘員質(zhì)量以每人65kg。按乘員人數(shù)為5人。m=m+m+5x65=i.8t2.1.4 汽車的軸荷分配汽車

6、的軸荷分配是指在滿載或空載的靜止?fàn)顟B(tài)下，各車軸對(duì)支撐平面的垂直載荷，也可以用百分比的形式來(lái)表示。軸荷分配的原則是依據(jù)輪胎均勻磨損和汽車主要性能的需要以及汽車的布置型式來(lái)確定的。為了使輪胎均勻磨損，一般希望滿載時(shí)每個(gè)輪胎的負(fù)荷大致相等。在此需要考慮動(dòng)力性和通過(guò)性，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是前置前驅(qū)的汽車，所以希望驅(qū)動(dòng)橋有比較大的負(fù)荷。設(shè)計(jì)滿載時(shí)前軸55%，后軸45%。空載時(shí)前軸60%，后軸40%。2.1 汽車主要尺寸的確定汽車的主要尺寸汽車的主要尺寸參數(shù)有外廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸和車廂尺寸等。2.2.1 汽車的軸距軸距L對(duì)整備質(zhì)量、汽車總長(zhǎng)、汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、縱向通過(guò)半徑等均有影響。當(dāng)軸距

7、短時(shí)，上述各指標(biāo)均減小。所以此次設(shè)計(jì)軸距盡量小些。初步確定軸距為2800mm。2.2.2 汽車的外廓尺寸及前懸后懸GB1589-1989規(guī)定了汽車外廓尺寸的界限。不包括后視鏡，汽車寬度不超過(guò)2.5米；空載頂窗關(guān)閉狀態(tài)下，其高不能超過(guò)4米；后視鏡等單側(cè)外伸量不能超過(guò)最大寬度處250mn頂窗、換氣裝置開(kāi)啟時(shí)不能超出車高300mm汽車總長(zhǎng)是軸距、前懸、后懸的和。軸距L和汽車總長(zhǎng)La有下述關(guān)系：La=L/C。對(duì)于前置前驅(qū)的汽車C值為（但是我發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上的車基本上都不按這個(gè)參數(shù)）。其中縮減前懸后懸的長(zhǎng)度有利于減小接近角和離去角，來(lái)提高通過(guò)性和方便性；但是為了布置發(fā)動(dòng)機(jī)、保險(xiǎn)桿、轉(zhuǎn)向器等部件，也為了提高安全

8、性，保證行李箱的面積等方面，前懸后懸不能太小。此次選取C值為0.63。在軸距是2800mm勺前提下，選取車長(zhǎng)為4500mm前懸900mm后懸800mm汽車的寬度一方面要保證零部件的布置，另一方面又要保證室內(nèi)的寬度和車門厚度，乘用車的總寬Ba和車輛總長(zhǎng)La有下述的近似關(guān)系：Ba=La/3+195mm允許在上下60mm內(nèi)變動(dòng)。此次設(shè)計(jì)的為五座式的汽車，后座要留有三個(gè)人的空間，所以車寬不能小于1410mm此次設(shè)計(jì)選取車寬1750mm。影響乘用車的總高的因素有軸間底部離地高、地板及下部零件高、室內(nèi)高和車頂造型高度。對(duì)于室內(nèi)高，要考慮座位高、乘員上身長(zhǎng)和頭上部的空間，一般取1120mn到1380mm車頂

9、造型高度大約取20mm-40mm所以綜合考慮，選擇車高1450mm。綜上所述，此次的輪廓尺寸：車長(zhǎng)4500mm車寬1750mm車高1450mm前懸900mm后懸800mm汽車主要尺寸性能參數(shù)的確定轎車動(dòng)力性參數(shù)的確定汽車的動(dòng)力性參數(shù)包括最高車速、加速時(shí)間、上坡能力、比功率和比轉(zhuǎn)矩等。(1) 最高車速Vamax的確定轎車的最高車速主要是根據(jù)汽車的用途以及使用條件和發(fā)動(dòng)機(jī)功率大小來(lái)確定，根據(jù)汽車設(shè)計(jì)表1-7初步選取最高車速190km/h(2) 加速時(shí)間的確定汽車起步連續(xù)換檔加速時(shí)間是汽車加速性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。轎車通常用0100km/h的加速時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)。參考大眾邁騰等車型，選取加速時(shí)間為10s(3

10、) 最大爬坡度imax的確定max由于轎車在各地路面上行駛，要求有足夠的爬坡能力。選取imax為30%。汽車燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù)的確定轎車的燃油經(jīng)濟(jì)性常用單位燃油消耗量來(lái)評(píng)價(jià)。是指每小時(shí)單位有效功消耗的燃油量。參考表1-8，再結(jié)合流行的車型和現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)性要求比較高的趨勢(shì)，設(shè)計(jì)百公里燃油消耗量為8L/100km。2.3.3 汽車通過(guò)性參數(shù)的確定轎車的通過(guò)性參數(shù)主要有接近角、離去角、最小離地間隙和最小轉(zhuǎn)彎直徑等。其值主要根據(jù)汽車的用途和使用條件選取，結(jié)合已經(jīng)選取的軸距等參數(shù)，參考表1-11。選取最小離地間隙155mm接近角25度，離去角18度，最小轉(zhuǎn)彎直徑為12m2.3.4 汽車操作穩(wěn)定性參數(shù)轉(zhuǎn)向特性系數(shù)

11、：為了保證良好的操作穩(wěn)定性，汽車應(yīng)有一定程度的不足轉(zhuǎn)向，要求汽車以0.4g向心加速度沿定圓轉(zhuǎn)向時(shí)，前后輪側(cè)偏角之差來(lái)確定。此次設(shè)計(jì)選取參數(shù)為2度。車身側(cè)傾角：汽車以0.4g向心加速度沿定圓轉(zhuǎn)向時(shí)，側(cè)傾角為5度。制動(dòng)前俯角：汽車以0.4g減速度制動(dòng)時(shí)，汽車的前俯角為1度。2.3.5 汽車制動(dòng)性參數(shù)和舒適性參數(shù)汽車制動(dòng)性是盡可能短的距離內(nèi)停車且保持方向穩(wěn)定性，下長(zhǎng)坡時(shí)保證一定車速并在一定坡道上長(zhǎng)期駐車的能力。常用制動(dòng)距離、平均制動(dòng)減速度和行車制動(dòng)的踏板力以及應(yīng)急制動(dòng)時(shí)的操縱力來(lái)評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)在制動(dòng)車速為50km/h時(shí)，行車制動(dòng)距離為15m應(yīng)急制動(dòng)距離為23m汽車的舒適性包括了平順性、空氣調(diào)節(jié)性能、車內(nèi)

12、噪聲、乘坐環(huán)境等。其中平順性常用垂直振動(dòng)參數(shù)評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)靜撓度為200mm動(dòng)撓度為80mn，偏頻為1Hz。三 轎車主要部件的選擇及布置3.1發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇與布置發(fā)動(dòng)機(jī)形式的選擇目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類。柴油機(jī)的壓縮比大，燃油經(jīng)濟(jì)行好，但是造價(jià)高，為了提高整體經(jīng)濟(jì)性，降低價(jià)格，采用活塞式四沖程汽油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)是發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。(1)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率Pemax及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速ne的選擇汽車的動(dòng)力性主要決于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率值，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率越大，動(dòng)力性就好.最大功率值根據(jù)所要求的最高車速VShax計(jì)算，如下：Pemax1/magfVamax(

13、T3600唸V3-)式中：Pema*最大功率，kwnt-傳動(dòng)系效率，對(duì)于單級(jí)減速器取0.9、2g重力加速度，m/sf-滾動(dòng)阻力系數(shù)，取0.04Cd-空氣阻力系數(shù)，取0.3A-汽車的正面迎風(fēng)面積，本車A=Bh=1.751.45=2.54m2m-汽車總質(zhì)量，1800kgVamax-汽車最咼車速，190km/h帶入相關(guān)數(shù)據(jù)，可得:Pemax=3、1800x9.8x0.04x190丄0.3工2.54x19030.9I360076140=105.8kw也可以通過(guò)參考同級(jí)汽車的比功率統(tǒng)計(jì)值，然后選定新設(shè)計(jì)汽車的比功率值,并乘以汽車總質(zhì)量，也可以求得最大功率值。參考書(shū)上的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速的范圍，再結(jié)合實(shí)際車型的最大

14、功率轉(zhuǎn)速，選取最大功率轉(zhuǎn)速為5500r/min。(2)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速門丁的選擇當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率Pemax和相應(yīng)的轉(zhuǎn)速hp確定后，則發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax和相應(yīng)轉(zhuǎn)速nT可隨之確定，其值由下式計(jì)算:Temax=Tp=9550Pemaxnp式中：:-轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù),式中：:-轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù),般，在這里取1.2；pema)e最大功率，105.8kwnp-最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速，5500r/min求的Temax最大轉(zhuǎn)矩，220Nm而np/nt而np/nt，在這里取為1.4，則有:nT二np/1.5=5500/1.4=3928r/minTemax=220Nm因此，滿足所選發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速要求。發(fā)動(dòng)機(jī)的懸置采用液壓阻尼式橡膠懸置。用橡膠主簧承受靜、動(dòng)載荷；內(nèi)部有三個(gè)液室，有液體工作介質(zhì)，并伴有產(chǎn)生阻尼運(yùn)動(dòng)的孔、慣性通道。發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置點(diǎn)布置在動(dòng)力總成質(zhì)心的附近，支座布置