畢業(yè)論文中型載貨汽車動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì)

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1、 課程設(shè)計(jì) 題 目 中型載貨汽車動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師 專業(yè)班級(jí) 車輛工程 姓 名 學(xué) 號(hào) 2015年 12月 1日 摘 要 汽車動(dòng)力性是汽車最基本、最重要的性能。本文通過分析計(jì)算，對某客車的動(dòng)力匹配進(jìn)行了校核，選擇了最佳的動(dòng)力總

2、成，確保了該車型的優(yōu)良性能。汽車性能的優(yōu)劣不僅取決于組成汽車的各部件的性能，而且在很大程度上取決于各部件的協(xié)調(diào)和配合，取決于總體布置；總體設(shè)計(jì)水平的高低對汽車的設(shè)計(jì)質(zhì)量、使用性能和產(chǎn)品的生命力起決定性的影響。 關(guān)鍵詞：汽車；動(dòng)力性；計(jì)算 Truck vehicle powertrain matches the overrall design Abstract:Automobile power is the basic and the most important function of Automobile．Through the analysis and calculation，

3、the article proofread the power matching of bus，choosing the best power unit，insured the good function of the automobile．Car performance will not only depend on the performance of the various components of the composition of cars, and depends largely on the coordination and cooperation of the variou

4、s components, depending on the general arrangement; the level of the overall design of the cars design quality, performance and product vitality decisive influence. Key words：automobile ; power; calculation 目 錄 摘 要 II Abstract II 引 言 1 1.整車性能參數(shù) 2 2.整車主要目標(biāo)參數(shù)的初步確定 3 2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 3

5、2.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率及轉(zhuǎn)速的確定 3 2.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及其轉(zhuǎn)速的確定 4 2.2 輪胎的選擇 5 2.3傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比的確定 6 2.4 傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比的確定 6 3.傳動(dòng)系各總成的選型 8 3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選型 8 3.2 離合器的初步選型 8 3.3 變速器的選擇 10 3.4 傳動(dòng)軸的選型 11 3.5 驅(qū)動(dòng)橋的選型 11 3.5.1 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式和布置形式的選擇 11 3.5.2 主減速器結(jié)構(gòu)形式選擇 12 3.5.3 驅(qū)動(dòng)橋的選型 12 4.整車性能計(jì)算 14 4.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性 14 4.2 汽車動(dòng)力性能計(jì)算 14 4.3

6、 汽車經(jīng)濟(jì)性能計(jì)算 21 5.發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系部件的確定及校核性能 26 5.1發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系各部件選型 26 5.2各部件的性能校核 26 5.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)性能校核 26 5.2.2離合器性能參數(shù)校核 27 5.2.3變速器性能校核 28 5.2.4傳動(dòng)軸006性能校核 28 5.2.5驅(qū)動(dòng)橋性能校核 28 設(shè)計(jì)總結(jié) 29 參考文獻(xiàn) 30 引 言 汽車性能的優(yōu)劣不僅取決于組成汽車的各部件的性能，而且在很大程度上取決于各部件的協(xié)調(diào)和配合，取決于總體布置；總體設(shè)計(jì)水平的高低對汽車的設(shè)計(jì)質(zhì)量、使用性能和產(chǎn)品的生命力起決定性的影響。 汽車是一個(gè)系統(tǒng)，這是基于汽車只有如

7、下屬性而具備組成系統(tǒng)的條件： 1. 汽車是由多個(gè)要素（子系統(tǒng)及連接零件）組成的整體，每個(gè)要素對整體的行為有影響； 2. 組成汽車的各要素對整體行為的影響不是獨(dú)立的； 3. 汽車的行為不是組成它的任何要素所能具有的。 由此，汽車具備系統(tǒng)的屬性，對環(huán)境表現(xiàn)出整體性，一輛子系統(tǒng)屬性匹配協(xié)調(diào)的汽車所具備的功能大于組成它的各子系統(tǒng)功能純粹的、簡單的總和；反之，如果子系統(tǒng)的屬性因無序而相互干擾，即便是個(gè)體性能優(yōu)良的子系統(tǒng)，其功能也會(huì)因相互扼制而抵消，功率循環(huán)就是這樣的典型例子。 系統(tǒng)論所揭示的系統(tǒng)整體性和系統(tǒng)功能的等級(jí)性必然會(huì)映射到設(shè)計(jì)任務(wù)中來，用整體性來解釋汽車設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)是整車性能的

8、綜合優(yōu)化，道理是十分顯然的。汽車設(shè)計(jì)任務(wù)的等級(jí)形態(tài)表現(xiàn)為：上位設(shè)計(jì)任務(wù)是確定下位設(shè)計(jì)任務(wù)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，下位設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)上位設(shè)計(jì)功能的手段，上、下位體系可從總體設(shè)計(jì)逐級(jí)分至零件設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)無疑處于這種體系的最上位，設(shè)計(jì)子系統(tǒng)的全部活動(dòng)必須在總體設(shè)計(jì)構(gòu)建的框架內(nèi)進(jìn)行。子系統(tǒng)設(shè)計(jì)固然重要，但統(tǒng)攬全局，設(shè)計(jì)子系統(tǒng)組合和相互作用體系規(guī)則的總體設(shè)計(jì)對汽車的性能和質(zhì)量的影響更加廣泛、更為深刻。 1.整車性能參數(shù) 設(shè)計(jì)總質(zhì)量量為6.75t的中型運(yùn)輸汽車。 整車尺寸 8100mm*2480mm*3160mm 軸數(shù)/軸距

9、 2/3815mm 最大總質(zhì)量 6750kg 整備質(zhì)量 4200kg 公路行駛最高車速 120km/h 最大爬坡度 ≥30% 貨箱尺寸 4675mm*2100mm*550mm 軸荷分配 空載前軸：2100kg（50%）空載后軸：2100kg（50%） 滿載前軸（2025）（30%）滿載后軸：4725kg（70%） (以上數(shù)據(jù)由《汽車設(shè)計(jì)》表1-6

10、可得) 軸距 3815mm 前懸/后懸 1714mm/2571mm 前/后輪距 1680mm/1640mm 質(zhì)量系數(shù)（載質(zhì)量/整備質(zhì)量） 1.61 車頭長 2100mm  2.整車主要目標(biāo)參數(shù)的初步確定 2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 2.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率及轉(zhuǎn)速的確定 汽車的動(dòng)力性能在很大程度上取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率。參考該題目中的參數(shù)，按要求設(shè)計(jì)的載貨汽車最高車速是ua=120km/h，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率應(yīng)該大于或等于以該

11、車速行駛時(shí)，滾動(dòng)阻力功率與空氣阻力功率之和，即 （2-1） 式中，Pemax是發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率（KW）；ηT是傳動(dòng)系效率（包括變速器、輔助變速器傳動(dòng)軸萬向節(jié)、主減速器的傳動(dòng)效率），ηT=0.9，傳動(dòng)系各部件的傳動(dòng)效率參考了機(jī)械工業(yè)出版社的《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表1-1得；Ma是汽車總質(zhì)量，Ma=6750kg；g是重力加速度，g=9.8m/s2；f是滾動(dòng)阻力系數(shù)，由試驗(yàn)測得，在車速不大于100km/h的情況下可認(rèn)為是常數(shù)。參考《汽車?yán)碚摗啡=0.0076＋0.000056Ua=0.01432，參考《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》得；CD是空氣阻力系數(shù)，一般中重型貨車可

12、取0.8～1.0，這里取CD=0.9；A是迎風(fēng)面積（㎡），取前輪距B1*總高H，A=5㎡。 故 A=5㎡ 如果選取功率為138.5KW的發(fā)動(dòng)機(jī)，則比功率為： 根據(jù)《專用汽車設(shè)計(jì)》 表2.1.1 汽車動(dòng)力性參數(shù) 汽車類型 最大總質(zhì)量 范圍 最高車速 比功率 貨車 ma 6.0＜ma＜14.0 75～120 10～20 則此車的比功率20在10～20之間，取比功率為20kw/t，則Ma=6750kg的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該具有的功率為135kw，1351.63=220.05馬力?？紤]到載貨汽車速度相對較高，初選發(fā)動(dòng)機(jī)的

13、功率為225馬力，P=165kw 2.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及其轉(zhuǎn)速的確定 當(dāng)發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。 （2-2） 式中，Temax是發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（Nm）；α是轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)，標(biāo)志著當(dāng)行駛阻力增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線自動(dòng)增加轉(zhuǎn)矩的能力，Tp是最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩（Nm），α可參考同類發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值選取，初取α=1.05；;np為最大功率轉(zhuǎn)速選為2500r/min.Pemax是發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（KW）;np是最大功率是的轉(zhuǎn)速（r/min）。 所以 一般用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù),表示發(fā)動(dòng)

14、機(jī)轉(zhuǎn)速適應(yīng)行駛工況的程度，Φ越大，說明發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速適應(yīng)性越好。采用Φ值大得發(fā)動(dòng)機(jī)可以減少換擋次數(shù)，減輕司機(jī)疲勞、減少傳動(dòng)系的磨損和降低油耗。通常，汽油機(jī)取1.2～1.4，柴油機(jī)取1.2～2.6，初選n=1500r/min,以保證汽車具有相當(dāng)?shù)淖畹头€(wěn)定車速。由符合。 2.2 輪胎的選擇 輪胎的尺寸和型號(hào)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(dòng)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

15、寸較小的輪胎。同時(shí)還應(yīng)考慮與動(dòng)力—傳動(dòng)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、總高等）的影響。參考《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》給出的部分國產(chǎn)汽車輪胎的規(guī)格、尺寸及使用條件。 表2.2.1 輪胎規(guī)格 輪胎規(guī)格 層數(shù) 主要尺寸/mm 使用條件 斷 面 寬 外直徑 最大負(fù)荷/N 相應(yīng)氣壓P/ 標(biāo)準(zhǔn)輪輞 允許使 用輪輞 普通花紋 加深花紋 越野花紋 9.00-20 (9.00R20) 10 12 14 259 1018 1030 (1025) 1038 (1030) 18350 20500 22550 4.9(5.3

16、) 6.0(6.3) 7.0(7.4) 7.0 7.00T 7.5 7.50V 7.0T 10.00-20 (10.00R20) 12 14 16 278 1055 1067 (1060) 1073 (1065) 21600 24050 26300 5.3(5.6) 6.3(6.7) 7.4(7.7) 7.5 7.5V 8.0 8.0V 8.00V 11.00-20 (11.00R20) 14 16 293 1085 1100 (1090) 1105 (1095) 26250 28700 6.3(6.7

17、) 7.4(7.7) 8.0 8.00V 8.5 8.50V 8.5V 12.00-20 (12.00R20) 16 18 315 1125 1145 (1135) 30850 32700 6.7(7.0) 7.4(7.7) 8.5 8.50V 9.00V 12.00-24 (12.00R24) 16 315 1225 1247 (1238) 34700 6.7(7.0) 8.5 8.5V 9.00V 通過查閱貨車輪胎標(biāo)準(zhǔn)GB2977-2008《載重汽車輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷》和參考同類車型所選輪胎規(guī)格，各軸輪胎規(guī)

18、格選擇如下： 后輪采用雙胎，負(fù)荷率增加10%-15%，所以使用6胎。米其林輪胎，縱向花紋16層，最大符合3550kg，最大氣壓830Pa。規(guī)格295/80R22.5-16 35504≥6000 可以。 2.3傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比的確定 普通載貨汽車最高檔通常選用直接擋，若無分動(dòng)器或者輪邊減速器，則傳動(dòng)系的最小傳動(dòng)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(shí)就確定。 載重貨車為了得到足夠的功率儲(chǔ)備而使最高的車速有所下降，可按下式選擇 （2-3） 式中，是驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑（m），所選輪胎規(guī)格為295/8

19、0R20的子午線輪胎，其自由直徑d=1044mm，因計(jì)算常數(shù)F=3.05(子午線輪胎F=3.05),故滾動(dòng)半徑；np是發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速，np=2400r/min;uamax是最高車速，uamax=120km/h；igh是變速器最高檔傳動(dòng)比，igh=1.0。 所以，初取i0=4。 根據(jù)所選定的主減速比i0的值，就可基本上確定主減速器的減速形式（單級(jí)、雙級(jí)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(dòng)橋離地間隙要求參考《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表1-4所示。其中，中型載貨汽車的離地間隙要求在210～275mm之間。 2.4 傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比的確定

20、 傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比為變速器的Ι擋傳動(dòng)比igΙ與主減速比i0的乘積。igΙ應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)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(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑等綜合確定。 汽車爬坡度時(shí)車速不高，空氣阻力可以忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有 （2-4） 則由最大爬坡度要求的變速器Ι檔傳動(dòng)比為 （2-5） 式中，是道路最大坡度角，設(shè)計(jì)要求最大爬坡度為30%，即坡度角；是最大道路阻力系數(shù)。 前面已將計(jì)算得=0.507m；發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax=850N.m；主減速比=4；傳動(dòng)系傳

21、動(dòng)效率=0.9。所以 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面附著條件 （2-6） 求得變速器的Ι檔傳動(dòng)比為 （2-7） 式中，是道路的附著系數(shù)，在良好的路面上取0.8；是汽車滿載靜止于水平路面時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋承受的載荷（N），后橋所受載荷為4725kg（根據(jù)滿載時(shí)軸荷分配，后軸為70%），則 綜上所述，初步選取變速器Ι擋傳動(dòng)比igΙ=9。  3.傳動(dòng)系各總成的選型 3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選型 根據(jù)所需發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速，初步選擇康明斯有限公司的型號(hào)為康明斯ISBE4+225的發(fā)動(dòng)機(jī)，它

22、的主要技術(shù)參數(shù)如表2.1.1所示，其外特性曲線見附圖1。 表2.1.1 康明斯ISBE4+225的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 單位 康明斯ISBE4+225 缸徑/行程 mm 102*120 質(zhì)量 ㎏ 612 排量 L 6.7 額定工況功率/轉(zhuǎn)速 Kw/(r/min) 165/2500 最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速/最大馬力 Nm/(r/min)/馬力 850/1500/225 最低燃油消耗率 g/(kwh) ≤207 一米外噪音 B 99 滿足排放要求 國四 進(jìn)氣形式/每缸氣門數(shù) 增壓中冷/2 氣缸排列形式 直列6缸

23、3.2 離合器的初步選型 后備系數(shù)β為離合器的后備系數(shù)，定義為離合器所能傳遞的最大靜摩擦力矩與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩之比，必須大于1。β是離合器設(shè)計(jì)時(shí)用到的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇β時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 1)摩擦片在使用中磨損后，離合器還應(yīng)能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； 　　2)防止離合器滑磨時(shí)間過長； 　　3)防止傳動(dòng)系過載以及操縱輕便等。 顯然，為可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過大，β不宜選取太??；為使離合器尺寸不致過大，減少傳動(dòng)系過載，保證操縱輕便，β又不宜選取太大；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較大、使用條件較好時(shí)，β可選取小些；當(dāng)使用條件惡劣

24、，需要拖帶掛車時(shí)，為提高起步能力、減少離合器滑磨，β應(yīng)選取大些；貨車總質(zhì)量越大，β也應(yīng)選得越大；采用柴油機(jī)時(shí)，由于工作比較粗暴，轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn)，選取的β值應(yīng)比汽油機(jī)大些；發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)越小，β可選取小些；膜片彈簧離合器由于摩擦片磨損后壓力保持較穩(wěn)定，選取的β值可比螺旋彈簧離合器小些；雙片離合器的β值應(yīng)大于單片離合器。各類汽車離合器β的取值范圍見表2.2.1。 表3.2.1 離合器后備系數(shù)β的取值范圍 車型 后備系數(shù)β 乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車 1.20～1.75 最大總質(zhì)量為6～14t的商用車 1.50～2.25 掛車 1.80～4.00 根據(jù)發(fā)

25、動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及上述要求，初步選擇東風(fēng)傳動(dòng)軸有限公司生產(chǎn)，轉(zhuǎn)矩容量為1800Nm的160 2B T-130單片干式螺旋彈簧離合器。該離合器與康明斯ISBE4+225匹配時(shí)，其后備系數(shù)為1.6。 表3.2.2 離合器 品牌 型號(hào) 160 2B T-130 工作性質(zhì) 操縱式離合器 適用 貨車，重汽 轉(zhuǎn)矩 1600-1800 摩擦系數(shù) 0.47 摩擦面積 2 壓盤尺寸 43243248mm 銷孔 12mm 內(nèi)徑 240mm 摩擦表面內(nèi)徑 240mm 類型 干式操縱 摩擦表面外徑 430mm 3.3 變速器的選擇 根據(jù)汽車?yán)碚?/p>

26、經(jīng)驗(yàn)公式，為使提檔平順，n=igΙ/1.3=6.9，故初選7個(gè)檔位。傳動(dòng)比分配7個(gè)檔，igΙ取9，1*q^6=9，q=1.44，初選分配檔位如下： 表3.3.1 初選變速器各擋速比 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ 8.9 6.2 4.31 2.99 2.08 1.44 1 由之前所算數(shù)據(jù)修正檔位后得K，根據(jù)計(jì)算選擇，初步選定大齒公司DC7J120T(9.204)七檔組合變速器，最大扭矩1150Nm，各檔傳動(dòng)比為： 表3.3.2 所選變速器各擋速比 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ 倒Ⅰ 9.2

27、04 6.082 3.982 2.506 1.586 1 0.829 9.056 變速箱主要參數(shù)如下表： 表2.3.3 大齒DC7J120T變速箱主要參數(shù) 品牌： 大齒 變速箱： 大齒DC7J120T 系列： DC7J120T 檔位數(shù)： 7檔 換擋形式： 手動(dòng) 匹配范圍： 馬力是180-210的道路用車和工程車 前進(jìn)檔位： 7檔 倒擋檔位數(shù)： 1個(gè) 是否有同步器： 是 最大扭矩： 900-1200NM 額定轉(zhuǎn)速： 2600rpm 換擋方式： 手動(dòng) 主箱中心距： 165mm 頭檔速比： 9.204 2檔

28、傳動(dòng)比： 6.082 3檔傳動(dòng)比： 3.982 4檔傳動(dòng)比： 1.586 5檔傳動(dòng)比： 1.586 6檔傳動(dòng)比： 1 7檔傳動(dòng)比： 0.829 倒擋傳動(dòng)比： 9.506 變速箱重量： 320Kg 變速箱油容量： 15L 操縱形式： 可遠(yuǎn)程操縱或直接操縱 3.4 傳動(dòng)軸的選型 該車前后軸距較大，為了提高傳動(dòng)軸的的臨界轉(zhuǎn)速，避免共振以及考慮整車總布置上的需要，常將傳動(dòng)軸分段。當(dāng)傳動(dòng)軸分段時(shí)，需要加設(shè)安裝在車架橫梁上的彈性中間支撐，以補(bǔ)償傳動(dòng)軸軸向和角度方向的安裝誤差，以及車輛行駛過程中由于彈性支承的發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)和車架等變形所引起的位移。彈性元件能吸

29、收傳動(dòng)軸的震動(dòng)，降低噪聲。這種彈性中間支撐不能傳遞軸向力，它只要承受傳動(dòng)軸因動(dòng)不平衡，偏心等因素引起的徑向力，以及萬向節(jié)上的附加彎矩所引起的徑向力。 一般驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)軸均采用一對十字軸萬向節(jié)。十字萬向節(jié)兩軸的夾角α不宜過大，當(dāng)α由增至?xí)r，滾針軸承壽命將下降至原壽命的1/4。十字軸萬向節(jié)夾角的允許范圍參照《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表1-8。 初步采用重慶重型汽車集團(tuán)傳動(dòng)軸有限責(zé)任公司生產(chǎn)的重型汽車傳動(dòng)軸總成，編號(hào)為：006。工作扭矩為：1650N.m。 3.5 驅(qū)動(dòng)橋的選型 驅(qū)動(dòng)橋處于傳動(dòng)系的末端，其基本公用是增大由傳動(dòng)軸傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，并使

30、左、右驅(qū)動(dòng)輪具有差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車價(jià)之間的垂向力、縱向力和橫向力。 3.5.1 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式和布置形式的選擇 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸架形式有關(guān)。絕大多數(shù)載貨汽車的驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸架，相應(yīng)的采用非斷開式車橋。現(xiàn)代多橋驅(qū)動(dòng)汽車都采用貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置。 在貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置中，各橋的傳動(dòng)布置在同一個(gè)縱向垂直平面內(nèi)，且相鄰的兩橋的傳動(dòng)軸是串聯(lián)的布置。其優(yōu)點(diǎn)是不僅減少了傳動(dòng)軸的數(shù)量，而且提高了各種驅(qū)動(dòng)橋零件的互通性，并且簡化了結(jié)構(gòu)，減少了體積和質(zhì)量，成本較低。 3.5.2 主減速器結(jié)構(gòu)形式選擇 主減速器形式的選擇與汽車的類型及使用條件有

31、關(guān)，主要取決與動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比i0的大小以及驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及減速形式等。 雙級(jí)主減速器有兩集齒輪減速組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大，制造成本也顯著增加，僅用于主減速比較大（）且采用單級(jí)減速器不能滿足既定的主減速比和離地間隙要求的重型汽車上。 單級(jí)貫通式主減速器用于多橋驅(qū)動(dòng)汽車的貫通橋上，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，主減速器的質(zhì)量較小，尺寸緊湊，并可使中、后橋的大部分零件，尤其是使橋殼、半軸等主要零件具有互換性。 綜上所述，由于所設(shè)計(jì)的載貨汽車的軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式為42，以及單級(jí)減速主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)，又能滿足使用要求。所以，選用單級(jí)減速主減速器。

32、 3.5.3 驅(qū)動(dòng)橋的選型 根據(jù)計(jì)算的主減速比，初步選擇湖北車橋有限公司的“載荷5-6.5噸后橋總成”，產(chǎn)品型號(hào)：HT24K21。中、后橋均采用鑄鋼橋殼，后驅(qū)動(dòng)橋承載能力為5-6.5t，最大輸入轉(zhuǎn)矩為13000Nm，大于最大的輸入轉(zhuǎn)矩8509.204Nm=7670.4Nm，主減速器傳動(dòng)比i0=4.11和4.875兩種。因車速要求較高，就選i0=4.11計(jì)算，如果汽車阻力功率曲線與發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線不能交在其最大功率點(diǎn)上，再進(jìn)行調(diào)整。 表3.5.1 湖北車橋有限公司HT34H后橋總成基本參數(shù) 后橋總成基本參數(shù) HT34H 適用車型 工程車、載貨車 額定載

33、荷(噸) 5-6.5 基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 沖焊1101208 11612010 12612610 輪距L(mm) 1680 板簧(氣簧)距L1(mm)/傾角α 940/5.5 最大輸出扭矩(N.M)/主減中心高H(mm)/偏置距(右E下F) 13000/280(49/3430) 制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式/規(guī)格(mm) 氣剎S凸輪滾輪式φ360155 Φ400155 車輪螺栓d/分布圓直徑D(mm) 6M201.5/222.25 8M201.5/φ275 輪輞定位止口D1(mm) Φ162/φ213 速比選用 4.11/4.875/5.286/5.83/6.33/6.8

34、3 性能特點(diǎn) 1.橋殼采取加強(qiáng)型設(shè)計(jì),承載能力強(qiáng)；2.車輪輪輞定位方式可采用球面定位或止口定位；3.板簧距與輪距可以靈活調(diào)整 選裝零部件 快插接口氣室、ABS防抱死系統(tǒng)及自動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂  4.整車性能計(jì)算 4.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性 所選發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：康明斯ISBE+225。 從發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線可得起轉(zhuǎn)矩特性，并且用最小二乘法擬合成五次多項(xiàng)式，計(jì)算出各轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。 根據(jù)公式 （4-1） 公式（4-1）中，n表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（n/min），表示發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩（N.

35、M）, 表示發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率（KW），發(fā)動(dòng)機(jī)各轉(zhuǎn)速F的輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率如表4.1.1所示。 表4.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性參數(shù)表 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 720 763 806 850 805 760 716 672 650 620 67.86 87.9 109.7 133.5 143.1 151.22 157.46 161.86 163.37 162 4.2 汽車動(dòng)力性能計(jì)算 （1）汽車驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力 汽車行駛過程中必須克服滾動(dòng)阻力F

36、f和空氣阻力Fw的作用，加速時(shí)會(huì)受到加速阻力Fj的作用，上坡時(shí)會(huì)受到重力沿坡道的分力——坡度阻力Fi的作用。汽車行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的平衡方程式為 （4-2） 發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速n下發(fā)出的轉(zhuǎn)矩Te，經(jīng)汽車傳動(dòng)系傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力Ft按下式計(jì)算 （4-3） 式中，Te是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（Nm）；ig是變速器速比；i0是主減速器速比，i0=4.11；ηT是傳動(dòng)系效率，ηT=0.9；rr是車輪的滾動(dòng)半徑（m），rr=0.507mm。 在驅(qū)動(dòng)輪不打滑的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n（r/min）所對應(yīng)的汽車車速ua（Km/h

37、）為 （4-4） 滾動(dòng)阻力Ff為 （4-5） 式中，g是重力加速度，g=9.8m/s2;α是坡道的坡度角（）；f是滾動(dòng)阻力系數(shù)，同式（1-1）說明。 空氣阻力Fw為 （4-6） 式中，CD是空氣阻力系數(shù)，CD=0.9；A是迎風(fēng)面積，即汽車行駛方向的投影面積，A=5㎡；ρ是空氣密度，一般取ρ=1.2258N?s2?m-4；ua是汽車行駛速度（Km/s）,若ua以km/h計(jì)，則。 坡度阻力Fi為

38、 （4-7） 式中，i是道路坡度，計(jì)算時(shí)i取值從0%到40%。坡度阻力隨坡度角α的增加而增大，且與變速器檔位和車速無關(guān)。 （2）汽車的行駛性能曲線 通過計(jì)算各檔車速對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，由發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線可得到相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，由式（3-2）可求得汽車的驅(qū)動(dòng)力，由式（3-4）和（3-5）可求得，再作出汽車的行駛性能曲線，見附圖2。計(jì)算數(shù)據(jù)見表3.1.2。 表3.1.2 汽車驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力計(jì)算列表 一檔i=9.204 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2

39、300 2400 2500 ua 4.67 5.71 6.75 7.79 8.83 9.86 10.09 11.94 12.46 12.98 Ft 47051 49860 52671 55526 52605 49964 46789 43914 42476 40516 二檔 i=6.082 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 ua 7.07 8.04 10.21 11.78 13.36 14.93 16.50 18.07 18.86 1

40、9.04 Ft 31091 32948 34804 36704 34761 32818 30918 29018 28068 26772 三檔 i=3.982 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 ua 10.08 13.2 15.6 18 20.4 22.8 25.2 27.6 28.8 30 Ft 20355 21571 22787 24031 22759 21486 20242 18998 18376 17528 四檔 i=2.50

41、6 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 ua 17.16 20.98 24.79 28.6 32.4 36.22 40.04 43.86 45.76 47.67 Ft 12810 13575 14340 15123 14323 13522 12739 11956 11565 11031 五檔 i=1.586 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 ua 27.11 33.

42、14 39.17 45.19 51.22 57.25 63.27 69.30 72.31 75.32 續(xù)表 Ft 8107 8591 9076 9571 9064 8558 8062 7567 7319 6981 六檔 i=1 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 ua 43 52.5 62.16 71.68 81.23 90.79 100.3 109.9 114.7 119.5 Ft 5112 5417 572

43、2 6035 5725 5396 5083 4771 4615 4402 七檔 i=0.829 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 ua 51.88 63.41 74.93 86.46 97.99 109.6 121.1 132.6 138.3 144.1 Ft 4237 4490 4744 5003 4738 4473 4214 3955 3825 3694 （3）最大爬坡度的計(jì)算 坡度阻力隨坡度角的增加而增大，且與變速

44、器檔位和車速無關(guān)。由《汽車?yán)碚摗房芍畲笃露冉堑挠?jì)算公式為： （4-8） 式中Dmax為汽車動(dòng)力因數(shù)，其計(jì)算公式為： （4-9） Ft為驅(qū)動(dòng)力；Fw為空氣阻力，由公式算出，由此得出各檔位動(dòng)力因素表 表3.1.3 汽車各檔位動(dòng)力因素表 一檔 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 FW 4.645 6.94 9.69 12.9 16.57 2

45、0.7 25.29 30.34 33.03 35.84 二檔 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 FW 10.6 15.89 22.2 29.55 37.95 47.4 58 69.5 75.65 82.08 三檔 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 FW 24.8 37 51.78 68.94 88.45 110.6 135.1 162.1 176.5 191.5

46、 四檔 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 FW 62.66 93.6 130.7 174.0 223.5 279.2 341.1 409.2 445.6 483.5 五檔 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 FW 156.4 233.7 326.4 434.6 558.1 697.2 851.7 1021. 1112. 1207. 六檔 n 900 1100

47、 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 FW 393.5 587.8 821 1093. 1404 1753. 2142. 2570 2798. 3036 七檔 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 FW 553.4 855.4 1195 1590. 2043 2552 3117. 3739 4071. 4418. （4）汽車的加速性能計(jì)算 加速阻力計(jì)算。為計(jì)算最大加速能力，這里就取道路坡道為

48、零的平直道路上行駛進(jìn)行計(jì)算。 ，由此可得 （4-10） 式中，δ是汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，δ按式估算，取,ig為變速器速比。參照《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》繪制出汽車加速度曲線圖，見附圖3。 進(jìn)而參照《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》繪制各擋加速度倒數(shù)曲線圖，見附圖4。 由得 （4-11） 通過上式可求得汽車從初始車速u1全力加速到u2的加速時(shí)間t，結(jié)合汽車的行駛性能曲線，可以做出該汽車連續(xù)換擋加速曲線，見附圖5。 表3.1.4 汽車連續(xù)換檔加速時(shí)間曲線計(jì)算列表 一檔 n 900 11

49、00 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 ua 4.67 5.71 6.75 7.79 8.83 9.86 10.1 11.9 12.5 13.0 520 524 528 532 535 540 543 547 549 551 a 1.56 1.65 1.745 1.84 1.74 1.64 1.55 1.45 1.40 1.34 1/a 0.64 0.66 0.57 0.54 0.58 0.61 0.64 0.69 0.71 0.75

50、 二檔 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 u 7.07 8.04 10.2 11.9 13.4 15.0 16.5 18.1 18.9 19.0 529 535 541 546 552 558 564 570 573 576 a 1.8 1.9 2 2.13 2.02 1.9 1.8 1.68 1.62 1.54 1/a 0.56 0.53 0.50 0.47 0.50 0.53 0.56 0.60 0.62

51、 0.65 三檔 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 續(xù)表 u 10.1 13.2 15.6 18.0 20.4 22.8 25.2 27.6 28.8 30.0 543 552 561 569 578 588 596 605 609 614 a 1.76 1.87 1.98 2.09 1.97 1.86 1.75 1.64 1.58 1.5 1/a 0.57 0.53 0.51 0.48 0.51

52、 0.54 0.57 0.61 0.63 0.67 四檔 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 u 17.2 21.0 24.8 28.6 32.4 36.2 40.0 43.9 45.8 47.7 566 580 594 609 623 637 659 665 672 679 a 1.41 1.5 1.58 1.67 1.58 1.48 1.38 1.29 1.24 1.17 1/a 0.71 0.67 0.63

53、 0.6 0.63 0.68 0.72 0.77 0.81 0.85 五檔 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 u 27.1 33.1 39.2 45.2 51.2 57.3 63.3 69.3 72.3 75.3 603 625 648 670 693 715 737 759 771 782 a 0.98 1.04 1.09 1.14 1.06 0.98 0.9 0.82 0.78 0.72 1/a 1.02

54、0.96 0.92 0.877 0.94 1.02 1.11 1.22 1.28 1.39 六檔 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 u 43 52.5 62.16 71.68 81.23 90.79 100.3 109.9 114.7 119.5 662 698 733 768 804 839 875 910 928 945 a 0.6 0.62 0.64 0.65 0.56 0.48 0.39 0.29 0.24

55、 0.24 1/a 1.67 1.61 1.58 1.55 1.79 2.10 2.60 3.45 4.20 4.17 七檔 n 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 續(xù)表 u 51.9 63.4 74.9 86.5 91.0 110 121 133 138 144 1035 1078 1121 1164 1207 1251 1294 1336 1358 1387 a 0.47 0.47 0.46 0.45 0.

56、35 0.25 0.15 0.03 -0.0 -0.1 1/a 2.15 2.14 2.17 2.23 2.86 4.00 6.90 35.7 -31 -9.8 4.3 汽車經(jīng)濟(jì)性能計(jì)算 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性是汽車使用中的另一項(xiàng)重要性能。汽車設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，常需要在實(shí)際樣車制成之前，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)特性和汽車功率平衡圖對汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評算，最簡單、最基本的是等速行駛百公里燃油消耗量的估算。對貨車來講，等速百公里燃油消耗量是在滿載時(shí)以最高擋在水平良好的路面上等速行駛100km的燃油消耗量。 汽車百公里燃油消耗量Qs為

57、 （4-12） 式中，P是汽車以車速ua等速行駛時(shí)用于克服滾動(dòng)阻力和空氣阻力發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗的功率（kw），；是傳動(dòng)系效率，=0.9；是汽車總質(zhì)量；是滾動(dòng)阻力系數(shù)，；是空氣阻力系數(shù)=0.9；是迎風(fēng)面積；是燃油消耗率，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從外特性曲線圖上讀??；是汽車車速（km/h）；是燃油的重度，柴油取7.94～8.13N/L，取=8.1N/L。 表3.1.5 汽車燃油消耗 一檔 n ua Q 900 4.67 205 4.018 1100 5.71 199 3.900 1300 6.75 196 3.935 1500 7.79 1

58、95 3.970 1700 8.83 197 4.060 1900 9.86 201 4.200 2100 10.90 206 4.370 2300 11.94 212 4.570 2400 12.46 220 4.780 2500 12.98 224 4.910 二檔 n ua Q 900 7.07 205 4.13 1100 8.04 199 4.06 1300 10.21 196 4.12 1500 11.78 195 4.20 1700 13.36 197 4.34 1900 14

59、.93 201 4.55 2100 16.50 206 4.78 2300 18.07 212 5.06 2400 18.86 220 5.33 2500 19.04 224 5.44 三檔 n ua Q 900 10.8 205 4.35 1100 13.2 199 4.37 1300 15.6 196 4.48 1500 18 195 4.65 1700 20.4 197 4.91 1900 22.8 201 5.24 2100 25.2 206 5.63 2300 27.6

60、 212 6.07 2400 28.8 220 6.46 2500 30 224 6.74 四檔 n ua Q 900 17.16 205 4.82 1100 20.98 199 5.01 1300 24.79 196 5.31 1500 28.6 195 5.70 1700 32.4 197 6.23 1900 36.22 201 6.88 2100 40.04 206 7.64 2300 43.86 212 8.51 2400 45.76 220 9.19 2500 47.67 2

61、24 9.74 五檔 n ua Q 900 27.11 205 5.82 1100 33.14 199 6.39 1300 39.17 196 7.21 1500 45.19 195 8.05 1700 51.22 197 9.20 1900 57.25 201 10.60 2100 63.27 206 12.23 2300 69.30 212 14.11 2400 72.31 220 15.48 2500 75.32 224 16.55 六檔 n ua Q 900 43 2

62、05 8.08 1100 52.5 199 9.54 1300 62.16 196 11.39 1500 71.68 195 13.56 1700 81.23 197 16.25 1900 90.79 201 19.47 2100 100.34 206 23.21 2300 109.9 212 27.56 2400 114.68 220 30.62 2500 119.46 224 33.11 七檔（最高檔） n ua Q 900 51.88 205 9.71 1100 63.41 199

63、 11.84 1300 74.93 196 14.46 1500 86.46 195 17.58 1700 97.99 197 21.41 1900 109.58 201 26.00 2100 121.05 206 31.31 2300 132.58 212 37.49 2400 138.34 220 41.81 2500 144.10 224 45.64 經(jīng)上述計(jì)算，參照《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，繪制出使用康明斯ISBE4+225發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)汽車在各個(gè)檔位時(shí)的等速百公里燃油消耗量曲線，見附圖6。  5

64、.發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系部件的確定及校核性能 5.1發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系各部件選型 根據(jù)前面的計(jì)算，可以確定設(shè)計(jì)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。變速器大齒DC7J120T、單級(jí)減速雙聯(lián)驅(qū)動(dòng)橋與225馬力的康明斯ISBE4+225發(fā)動(dòng)機(jī)匹配使用時(shí)，整車的爬坡性能、加速性能和轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性都有了較為顯著的提高，經(jīng)濟(jì)車速的范圍也較大，燃油經(jīng)濟(jì)性較好，同時(shí)也滿足最高車速為120km/h的設(shè)計(jì)要求。 最后確定的發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系各部件如表5.1.1所示，整體布置圖附錄7所示。 表5.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系各部件選型 部件 型號(hào) 主要技術(shù)參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī) 康明斯ISBE4+225 額定工況功率/轉(zhuǎn)速165Kw/250

65、0rad/min 離合器 160 2B T-130 轉(zhuǎn)矩容量 1800Nm 變速器 大齒DC7J120T 額定輸入轉(zhuǎn)矩 900-1200Nm 傳動(dòng)軸 重型汽車傳動(dòng)軸006 工作轉(zhuǎn)矩 16500Nm 驅(qū)動(dòng)橋 湖北車橋有限公司HT34H 額定輸入轉(zhuǎn)矩13000Nm 5.2各部件的性能校核 5.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)性能校核 比功率的統(tǒng)計(jì)值來確定發(fā)動(dòng)機(jī)的功率值。 發(fā)動(dòng)機(jī)康明斯ISBE4+225，則比功率為 （5-1） 公式5-1中，Pemax是發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率138（

66、KW）；Ma是汽車總質(zhì)量，Ma=6750kg 參考同類型汽車，如表5.2.1汽車動(dòng)力性參數(shù)其比功率都在20KW/t左右，由表5.2.1對比得則總質(zhì)量6.5t的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率Pe=6.7520=135kw。再考慮該載貨汽車要求具有相對高的車速，因此初步選擇汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為165KW，為225馬力。因此此發(fā)動(dòng)機(jī)符合設(shè)計(jì)要求。 汽車類型 最大總質(zhì)量 范圍 最高車速 比功率 比轉(zhuǎn)矩 貨車 m（t） 6.0-14.0 75-120 10-20 33-47 表5.2.1 汽車動(dòng)力性參數(shù) 5.2.2離合器性能參數(shù)校核 所選單片干式430推式螺旋彈簧離合器轉(zhuǎn)矩容量為1600到1800Nm，該離合器與康明斯ISBE4+225匹配時(shí)，其后備系數(shù)為1.6，符合表5.2.2要求。 表5.2.2 離合器后備系數(shù)β的取值范圍 車型 后備系數(shù)β 乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車 1.20～1.75 最大總質(zhì)量為6～1