底盤的設(shè)計計算書

1、 底盤設(shè)計計算書 目錄 1 計算目的 2 軸載質(zhì)量分配及質(zhì)心位置計算 3 動力性計算 4 穩(wěn)定性計算 5 經(jīng)濟性計算 6 通過性計算7 結(jié)束語1 計算目的 本設(shè)計計算書是對陜汽牌大客車專用底盤的靜態(tài)參數(shù)，動力性，經(jīng)濟性，穩(wěn)定性及通過性的定量分析。旨在從理論上得到整車的性能參數(shù)，以便評價該大客車專用底盤的先進性，并為整車設(shè)計方案的確定提供參考依據(jù)。 2 軸載質(zhì)量分配及質(zhì)心位置計算 在此處僅對大客車專用底盤進行詳細準確的分析計算，而對整車改裝部分（車身）只做粗略估算。（車身質(zhì)量按340KG/M計算或參考同等級車估算）。計算整車的最大總質(zhì)量，前軸軸載質(zhì)量，后橋軸載質(zhì)量及質(zhì)心位置可按以下公式計算。 M

2、= Mi M1=M1i M1=(1-Xi/L) M2=M2i M2=(Xi/L) hg=(Mihi/M) A=M2L/M 式中： M 整車最大總質(zhì)量 M1 前軸軸載質(zhì)量 M2 后橋軸載質(zhì)量 Mi 各總成質(zhì)量 Xi 各總成質(zhì)心距前軸距離 Hi 各總成質(zhì)心距地面距離 M1i 各總成分配到前軸的質(zhì)量 M2i 各總成分配到后橋的質(zhì)量 hg 整車質(zhì)心距地面距離 L 汽車軸距 A 整車質(zhì)心距前軸距離 2.1 各總成質(zhì)量及滿載時的質(zhì)心位置 序號 名 稱 質(zhì)量 質(zhì)心距前軸 M1I 質(zhì)心距地面 HI。MI MI 距離 XI 距離 HI KG MM KG。MM MM KG。MM 1 前軸前輪前懸掛 2 后橋后輪后

3、懸掛 3 發(fā)動機 離合器4 變速箱5 傳動軸6 散熱器 附件7 膨脹箱 支架8 空濾器氣管支架9 消音器氣管支架10 油箱 支架11 電瓶 支架12 方向盤 管柱13 轉(zhuǎn)向機 支架 14 轉(zhuǎn)向拉桿15 換檔桿 操縱盒16 貯氣筒 支架17 操縱踏板 支架18 前 后拖鉤19 全車管路 附件20 車架 底盤21車身 空車22乘客23行李24司機 滿載2.2 水平靜止時軸載質(zhì)量分配 底盤底盤整備質(zhì)量： Ga= gi ( Kg ) 軸距： L= mm 后橋軸載質(zhì)量： Ga2=(gi.ai )/L 前軸軸載質(zhì)量： Ga1=Ga-Ga12.2.2 空車 整車整備質(zhì)量： GA= 后橋軸載質(zhì)量： GA2=

4、前軸軸載質(zhì)量： GA1= 2.2.3 滿載 整車整備質(zhì)量： Ga=后橋軸載質(zhì)量： Ga2=前軸軸載質(zhì)量： Ga1=2.2 質(zhì)心距前軸中心線距離L12.3.1 底盤 L1=2.3.2 空車 L1=2.3.3 滿載 L1= 2.4 質(zhì)心高度hg 2.4.1 滿載 hg= 2.4.2 空車 質(zhì)心不隨載荷變化而變化的非簧載質(zhì)量： 非簧載質(zhì)量對地面力矩之和：簧載質(zhì)量：簧載質(zhì)量對地面力矩之和：簧載質(zhì)量的質(zhì)心高度H= 簧載質(zhì)量對前輪中心線的力矩之和： 簧載質(zhì)量的質(zhì)心距前輪中心線的距離L 當汽車由滿載到空載時，前軸處車架抬高 mm，后橋處車架抬高 mm，簧載質(zhì)量的質(zhì)心相應(yīng)抬高hx 空車時簧載質(zhì)量的質(zhì)心距地面距

5、離高 簧載質(zhì)量的質(zhì)心相應(yīng)抬高后對地面力距之和： 空車質(zhì)心高度為2.4.3 底盤 底盤在整車滿載狀態(tài)下質(zhì)心高度：3 動力性計算3.1 主要技術(shù)參數(shù)廠定最大總質(zhì)量Ga總長（整車）總寬（整車）總高（整車）軸距前輪距B1后輪距B2車輪滾動半徑rr發(fā)動機外特性 見表2 表2 轉(zhuǎn)速ne （r/min） 1000 1300 1500 1700 1900 2100 扭矩Me（Nm）功率Ne（Kw） 注：以上指標均未修正 后橋傳動比 io 變速箱各檔速比ig 見表3 表3檔位 ig1 ig2 ig3 ig4 ig4 ig5 ig6 ig倒速比 傳動系總速比ioig 見表4 表4 檔位 ioig1 ioig2 i

6、oig3 ioig4 ioig5 ioig6 ioig倒速比 3.2 汽車的功率平衡計算3.2.1 發(fā)動機的凈輸出功率NE凈 NE凈=NE*N發(fā) 式中：N發(fā)發(fā)動機效率3.2.2 汽車的行駛速度計算 按發(fā)動機的轉(zhuǎn)速與傳動系的匹配計算汽車的行駛速度 VA=0.377Rr . Ne/Io . Ig （Km/H） 式中：Rr車輪滾動半徑 Ne發(fā)動機轉(zhuǎn)速 Io后橋速比 Ig變速箱各檔速比 3.2.3 發(fā)動機在對應(yīng)轉(zhuǎn)速下輸出的功率及汽車各檔行駛速度 見表5 表5 NE （R/MIN） 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 NE （KW） NE凈 （KW） I檔 II 檔 VA

7、 III檔 IV檔 （KW/H） V檔 VI檔 倒檔 3.2.4 汽車的阻力功率計算（水平路面 勻速行駛） N阻=Nf+Nw/NT 式中: Nf克服滾動阻力所消耗的功率 Nf=Ga*F*VA*G/3600 （KW） 式中：GA 廠定最大總質(zhì)量KG VA 汽車行駛速度KW/H F 滾動阻力系數(shù) F=0.0076+0.000056VA G 重力加速度 G=9.8M/S NW=CD*A/76140 （KW） 式中：CD 空氣阻力系數(shù) CD=0.65 A 汽車迎風面積 A=B.H = 前輪距X汽車總高 NT 傳動系效率 NT+0.9 2.2.5 計算對應(yīng)車速下的阻力功率N阻 見表6 表6 VA（KM/

8、H） 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 NF （KW） NW （KW）NF+NW（KW）3.2.6 按表5和表6作出功率平衡圖 見圖13.3 汽車的驅(qū)動力和行駛阻力計算驅(qū)動力計算 FT=ME凈.IG.IO.NT/RR （N） 式中： ME凈 ME凈=ME。N發(fā) ME凈 N發(fā) RR IO IG NT傳動系效率 直接檔NT= 其它檔= 各檔的驅(qū)動力計算結(jié)果見表7 表7 NE （R/MIN） 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ME （N。M） ME凈（N。M） I檔 II檔 FT III檔 （N） IV檔 V檔

9、VI檔 倒檔 3.3.2 行駛阻力計算（水平路面 勻速行駛） 當汽車在水平面路面勻速行駛時，行駛阻力只有滾動阻力 和空氣阻力 A Ff=Gafg （N） 式中： Ga F g見（2.2.4） B Fw=CDXAXVa/21.15 （N） 式中： CD A 見（2.2.4） 對應(yīng)車速下行駛阻力計算結(jié)果 見表8 表8Va（Km/h） 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 11 0 120 Ff（N）Fw（N）Ff+Fw （N）3.3.3 按表5 表7和表8作出驅(qū)動力行駛阻力平衡圖 見圖23.4 最高車速計算3.4.1 按傳動比計算 Vamax=0.377*nemax*rr/

10、io*ig (Km/h)3.4.2按汽車的動力性能計算 根據(jù)功率平衡圖和驅(qū)動力行駛阻力平衡圖可看出，當車速達到？KM/H時，功率和驅(qū)動力行駛阻力均未達到平衡點，此時還有？KW的后備功率或？N的后備驅(qū)動力。因而汽車的動力性完全能保證汽車在廠定最大質(zhì)量時達到傳動比計算的最高車速。3 5汽車動力特性計算351動力因素計算 D=FT-FW/GA*G 式中：FT驅(qū)動力 FW空氣阻力 GA G重力加速度 G=9.8 各檔動力因素計算 見表9 表9 ne（r/min） 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 ne凈（r/min） Me（Nm） I檔 io.ig =Va（

11、Km/h） Ft（N）Fw（N）D II檔 io.ig =Va（Km/h）Ft（N） Fw（N） D III檔 io.ig =Va（Km/h）Ft（N）Fw（N） D VI檔 io.ig =Va（Km/h）Ft（N）Fw（N） D V檔 io.ig =Va（Km/h）Ft（N）Fw（N） D VI檔 io.ig =Va（Km/h）Ft（N）Fw（N） D 3.5.2 滾動阻力系數(shù)F在對應(yīng)車速下的計算 見表10 表10VA（KM/H） 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120F 353根據(jù)表9和表10作出動力特性圖 見圖33 6爬坡度計算 A=ARCSIN（D-F （

12、1-D-F）/（1+F） 然后再根據(jù)TG =IX100%換算成坡度。這里僅對各檔的最大爬坡度計算。計算結(jié)果 見表11 表11 檔位 I檔 II檔 III檔 IV檔 V 檔 VI檔最大爬坡度坡度對應(yīng)車速（KM/H）3.7 加速性計算3.7.1 加速度計算汽車在行駛中的加速度可按下式計算J=G/Q（D-F） （M/S2） 式中： Q旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)Q=1+Q1*JG2+Q2按汽車設(shè)計推薦數(shù)據(jù) 1= 0.040.06 2= 0.030.05 IG為變速箱各檔傳動比，各檔位的Q值計算結(jié)果見表12 表12 檔位 I檔 I I檔 III檔 IV檔 V檔 V I檔 各檔位的加速度J的計算結(jié)果見表13，并根據(jù)

13、表13作出行駛加速度曲線見圖4372 加速時間計算加速時間指汽車由 一車速加速至另一車速所需時間由積分法求得：T=加速度J的倒數(shù)1/J的計算結(jié)果見表14，并根據(jù)表14作出加速度倒數(shù)曲線圖，見圖14 根據(jù)圖5，用圖解積分法求得汽車原地起步加速時間T見表15并根據(jù)表15作出加速時間圖見圖6 連續(xù)換檔加速時間為4 穩(wěn)定性計算41 汽車的縱向行駛穩(wěn)定性 汽車的縱向行駛穩(wěn)定性即汽車上 時不致縱向翻車，其條件為 B/HGQ 式中：B質(zhì)心距后軸的距離 查表1：空載：B= 滿載：B= HG汽車質(zhì)心高度 空載：= 滿載：= Q = 道路附著系數(shù) 經(jīng)計算： 空載： = 滿載： =從以上計算結(jié)果可以看出其數(shù)值均大于

14、0.7 所以滿足行駛穩(wěn)定性要求42 橫向穩(wěn)定性計算421靜態(tài)側(cè)翻角計算 TGB=B/2HG 則B=ARCTG（B/2XHG） 式中： B前輪距 B= 靜態(tài)側(cè)翻角B 客車通用技術(shù)條件中規(guī)定應(yīng)大于35 經(jīng)計算；空載時 = 滿載時 = 從以上結(jié)果可以看出，空載或滿載均能滿足靜態(tài)側(cè)翻角度 的要求。422 汽車在橫坡上行駛時應(yīng)保證側(cè)滑發(fā)生在側(cè)翻之前，即 B/2HG Q 將空載或滿載時的B和HG值分別代入，可得 空載時 = 滿載時 = 計算結(jié)果表明，當汽車在良好的瀝青路面上行駛?cè)阅鼙ＷC側(cè)滑發(fā)生在側(cè)翻之前，所以是穩(wěn)定的。5 經(jīng)濟性計算6 1百公里油耗計算假設(shè)汽車勻速行駛在平直路面上，百公里油耗 Q=N阻*G

15、E/10VAR （L/100KM）式中：N阻阻力所消耗的功率，見（3.2.4）計算結(jié)果， 見表6 GE發(fā)動機功率與阻力功率平衡時的比油耗此油耗根據(jù)發(fā)動機萬有特性得出，見技術(shù)條件 VA行駛速度 R柴油密度 R=0.82KG/L在此僅對直接檔IV檔和 超速檔V檔的等速百公里油耗 進行計算， 計算結(jié)果見表164 2作等速百公里油耗曲線根據(jù)表16作出汽車行駛時，直接檔IV和超速檔V檔的等速百公里油耗曲線，見圖75 通過性計算 完 總布置設(shè)計時，為防止運動干涉，應(yīng)對轉(zhuǎn)向輪跳動，傳動軸跳動，轉(zhuǎn)向傳動裝置與前懸架的運動進行校核.轉(zhuǎn)向輪運動校核，通過繪制轉(zhuǎn)向輪跳動圖確定轉(zhuǎn)向輪運動時占用的空間，并進一步確定輪罩

16、和翼子板的合理形狀，同時可檢查轉(zhuǎn)向輪與縱拉桿，減振器，車架之間的運動間隙。傳動軸的運動校核，通過繪制傳動軸跳動圖確定傳動軸上下跳動時的最大擺角和傳動軸長度的伸縮量。應(yīng)保證傳動軸最大擺角時傳動軸與后橋軸或變速器軸的夾角小于傳動軸萬向節(jié)的極限夾角。傳動軸最長時，軸與花鍵不脫開，最短時，軸與花鍵不頂死，1。前置客車其傳動軸伸縮量約612MM，根據(jù)經(jīng)驗將支承機構(gòu)布置在使傳動軸滿載時傳動角為11.5，傳動軸運動狀態(tài)比較理想。2。后置客車其傳動軸伸縮量約4045MM，在設(shè)計時應(yīng)滿足A=B，同時令傳動軸在滿載時盡可能滿足C=12，使傳動軸在最大負荷時傳動軸萬向節(jié)承受的徑向載荷最小，彎曲振動量最小，分布最均勻

17、。后置客車傳動軸校核應(yīng)滿足以下四點：（1）鋼板彈簧壓平時，傳動軸長度應(yīng)為花鍵全嚙合時傳動軸最小壓縮長度；（2）客車反跳鋼板彈簧撓度最大時，軸的傳動角應(yīng)小于萬向節(jié)的極限夾角；（3）空載時，傳動軸長度應(yīng)小于花鍵嚙合傳動軸最大拉伸長度；（4）滿載時，傳動軸應(yīng)盡可能滿足A=2 最大應(yīng)小于4。轉(zhuǎn)向傳動裝置與前懸架的運動校核，通過繪制轉(zhuǎn)向傳動裝置與前懸架的運動圖確定轉(zhuǎn)向拉桿與前懸架導向機構(gòu)的運動是否協(xié)調(diào)。總布置設(shè)計時，應(yīng)進行如下主要計算。1 軸荷分配及質(zhì)心位置的計算。（1）水平靜止時的軸荷分配及質(zhì)心位置的計算；（2）水平路面上汽車滿載行駛時各軸的最大負荷計算；（3）制動時各軸的最大負荷計算。2 驅(qū)動橋主減

18、速器傳動比IO的選擇計算。3 變速器傳動比IG的選擇計算。4 動力性能計算。（1）驅(qū)動平衡計算；（2）動力特性計算；（3）功率平衡計算。5 汽車燃油經(jīng)濟性計算。汽車穩(wěn)定行駛時的燃油經(jīng)濟性計算公式Q=gePe/1.02vava=0.377. rr. ne/ig.io式中：Pe汽車穩(wěn)定行駛時所需發(fā)動機功率，KW ge發(fā)動機的燃油消耗率，G/KW*H），其值由發(fā)動機負荷特性或萬有特性得道。 燃油比重，N/L，汽油約為6.957.15， 柴油約為7.948.13。 Q汽車單位行程燃油消耗量，L/100KM。6 汽車不翻倒的條件計算。（1） 汽車不縱向翻倒的條件b/hg（2） 汽車不橫向翻倒的條件 B/2 hg式中：B汽車軸距；7 汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑計算。Rmin=2 I L2+（B+L/tgmax）式中：max汽車前內(nèi)輪的最大轉(zhuǎn)角。汽車設(shè)計技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下三個階段1）188640S 經(jīng)驗設(shè)計階段2）50S初60S中期 以科學實驗和技術(shù)分析為基礎(chǔ)的設(shè)計階段3）60S中期現(xiàn)在計算機輔助設(shè)計CAD和自動設(shè)計AD階段。 汽車總布置設(shè)計 汽車總體設(shè)計的任務(wù) 根據(jù)國家發(fā)展汽車工業(yè)的