3噸柴油動(dòng)力貨車(chē)

3噸柴油動(dòng)力貨車(chē),柴油,動(dòng)力,貨車(chē) 車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第二章 汽車(chē)總體設(shè)計(jì) §2.1 概述 汽車(chē)性能的優(yōu)劣不僅取決于組成汽車(chē)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(duì)汽車(chē)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(chē)是一個(gè)系統(tǒng)，這是基于汽車(chē)只有如下屬性而具備組成系統(tǒng)的條件： ① 汽車(chē)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(duì)整體的行為有影響； ② 組成汽車(chē)的各要素對(duì)整體行為的影響不是獨(dú)立的； ③ 汽車(chē)的行為不是組成它的任何要素所能具有的。 由此，汽車(chē)具備系統(tǒng)的屬性，對(duì)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(chē)所具備的功能大于組成它的各子系統(tǒng)功能純粹的、簡(jiǎn)單的總和、反之，如果子系統(tǒng)的屬性因無(wú)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)、軸轉(zhuǎn)向等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)映像到設(shè)計(jì)任務(wù)中來(lái)、用整體性來(lái)解釋汽車(chē)設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)是整車(chē)性能的綜合優(yōu)化，道理是十分顯然的、汽車(chē)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(wú)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(duì)汽車(chē)的性能和質(zhì)量的影響更加廣泛、更為深刻。 §2.2 汽車(chē)型式的選擇 汽車(chē)型式一般包括：驅(qū)動(dòng)型式、布置型式、及車(chē)身型式。汽車(chē)的型式對(duì)汽車(chē)的使用性能，外形尺寸、重量、軸荷分配和制造成本等方面影響很大。 §2.2.1 、 軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式 不同類型的汽車(chē)有不同的軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)型式，這主要根據(jù)使用條件、用途、工廠的生產(chǎn)條件、制造成本及公路的軸荷限值等因素進(jìn)行選擇。我國(guó)公路干線和橋梁所允許的雙軸汽車(chē)后軸的單軸負(fù)荷不超過(guò)130KN，前軸的允許負(fù)荷不超過(guò)60KN，各個(gè)國(guó)家的法規(guī)不一樣，但相同的是后軸負(fù)荷大多在100-130KN之間。雙軸汽車(chē)總重量一般不超過(guò)180—190KN。結(jié)合以上的敘述，對(duì)于本次設(shè)計(jì)的3噸柴油動(dòng)力貨車(chē)，選用兩軸即可。 汽車(chē)最常用的布置形式是兩軸、后驅(qū)動(dòng)4×2式汽車(chē)，其中轎車(chē)還可以采用4×2前驅(qū)動(dòng)式結(jié)構(gòu)。對(duì)于一般總重小于 19t的汽車(chē)，都采用4×2后驅(qū)動(dòng)的布置型式，因?yàn)檫@種汽車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布置合理、機(jī)動(dòng)性好、成本低、適合于公路使用，是—種典型的、成熟的結(jié)構(gòu)型式。 隨著汽車(chē)載重量的增加，各相關(guān)總成也要相應(yīng)的加大，汽車(chē)的自重也要增加，這樣會(huì)造成4×2式的汽車(chē)單軸的負(fù)荷增加，以至于超過(guò)公路、橋梁所規(guī)定的承載限值(公路允許單軸負(fù)荷為13t，雙后軸負(fù)荷為24t)。為解決此矛盾，一般采用增加汽車(chē)軸數(shù)的辦法來(lái)減少單軸的負(fù)荷，如從4×2變成6×2、6×4、8×4，如果想增加驅(qū)動(dòng)能力，提高越野通過(guò)性能，可以采用4×4、6×6、8×8等增加前驅(qū)動(dòng)型式的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也可提高載重量。 采用增加軸數(shù)的辦法，可以提高載重量而不增加單軸負(fù)荷，同時(shí)還不會(huì)增加車(chē)箱底板的離地高度，提高通用化、系列化水平，便于生產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本等。所以汽車(chē)廠家多年來(lái)一直都采用這種辦法變型出更多品種的汽車(chē)。 對(duì)于一般輕型的貨車(chē)經(jīng)常在良好的公路上行駛，與動(dòng)力性要求相比對(duì)通過(guò)性的要求較低些，所以3噸的輕型貨車(chē)采用4×2后輪驅(qū)動(dòng)比較好。 §2.2.2 、車(chē)頭、駕駛室的型式 車(chē)頭、駕駛室的型式是汽車(chē)的最主要的型式之一。其選擇主要決定于用戶的要求、安全性、維修保養(yǎng)的方便性和生產(chǎn)條件等因素。車(chē)頭的型式如長(zhǎng)頭、短頭、平頭等都各有其優(yōu)缺點(diǎn)。 車(chē)頭、駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)，前軸的布置位置，也可組成不同的布置結(jié)構(gòu)，形成不同風(fēng)格的整車(chē)外形，使軸荷分配、軸距、轉(zhuǎn)彎直徑等發(fā)生變化。對(duì)使用、性能也有一定的影響。 平頭式——貨車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)位于駕駛室內(nèi) 短頭式——貨車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)大部分位于駕駛室前部，小部分位于駕駛室內(nèi) 長(zhǎng)頭式——貨車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)位于駕駛室的前部 （下為長(zhǎng)頭和平頭車(chē)的簡(jiǎn)圖） 圖2-1駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)，前軸的布置位置 通過(guò)查找數(shù)據(jù)、參照當(dāng)今市場(chǎng)上現(xiàn)存貨車(chē)的布置形式以及從燃油經(jīng)濟(jì)性考慮，最后經(jīng)過(guò)和同組同學(xué)們商量確定采用平頭式。平頭式貨車(chē)主要的優(yōu)點(diǎn)敘述如下： 1、汽車(chē)總長(zhǎng)和軸距尺寸短，最小轉(zhuǎn)彎半徑小、機(jī)動(dòng)性能好； 2、不需要發(fā)動(dòng)機(jī)罩和翼子板，加之總長(zhǎng)縮短等因素的影響，汽車(chē)整備質(zhì)量減??； 3、駕駛員視野得到明顯改善； 4、采用翻轉(zhuǎn)式駕駛室能改善發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的接近性； 5、汽車(chē)的貨箱與整車(chē)的俯視面積之比稱為面積利用率，平頭式貨車(chē)的該項(xiàng)指標(biāo)比較高。 §2.2.3、輪胎的選擇 輪胎的尺寸和型號(hào)是進(jìn)行汽車(chē)性能計(jì)算和繪制總布置圖的重要原始數(shù)據(jù)之一，因此，在總體設(shè)計(jì)開(kāi)始階段就應(yīng)選定，而選擇的依據(jù)是車(chē)型、使用條件、輪胎的靜負(fù)荷、輪胎的額定負(fù)荷以及汽車(chē)的行駛速度。當(dāng)然還應(yīng)考慮與動(dòng)力—傳動(dòng)系參數(shù)的匹配以及對(duì)整車(chē)尺寸參數(shù)(例如汽車(chē)的最小離地間隙、總高等)的影響。 輪胎所承受的最大靜負(fù)荷與輪胎額定負(fù)荷之比，稱為輪胎負(fù)荷系數(shù)。大多數(shù)汽車(chē)的輪胎負(fù)荷系數(shù)取為0.9～1.0，以免超載。轎車(chē)、輕型客車(chē)及輕型貨車(chē)的車(chē)速高、輪胎受動(dòng)負(fù)荷大，故它們的輪胎負(fù)荷系數(shù)應(yīng)接近下限；對(duì)在各種路面上行駛的貨車(chē)，其輪胎不應(yīng)超載。在良好路面上行駛且車(chē)速不高的貨車(chē)，其輪胎負(fù)荷系數(shù)可取上限甚至達(dá)1.1。超載會(huì)使輪胎早期磨損，甚至發(fā)生胎面剝落及爆胎等事故。試驗(yàn)表明：輪胎超載20％時(shí)，其壽命將下降30％左右。為了提高汽車(chē)的動(dòng)力因子、降低汽車(chē)及其質(zhì)心的高度、減小非簧載質(zhì)量，對(duì)公路用車(chē)在其輪胎負(fù)荷系數(shù)以及汽車(chē)離地間隙允許的范圍內(nèi)應(yīng)盡量選取尺寸較小的輪胎。 參考同類車(chē)型，選擇輪胎參數(shù)如下： 表 2—1 選用輪胎的參數(shù) 輪胎規(guī)格（采用縱向花紋） 8.25—16 標(biāo)準(zhǔn)輪輞 6.50G 允許使用輪輞 6.00G 輪胎斷面寬度 240mm 輪胎外直徑 860mm 內(nèi)胎雙層厚度不小于 3.5mm 墊帶：最小展平寬度 180mm 中部厚度不小于 4.0mm 邊緣厚度不大于 1.5mm 氣門(mén)嘴型號(hào) TZ—78 §2.3 汽車(chē)主要參數(shù)的選擇 汽車(chē)主要參數(shù)包括：外廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸、貨車(chē)車(chē)頭長(zhǎng)度和貨箱尺寸等。參考同類車(chē)型，確定設(shè)計(jì)車(chē)型的主要參數(shù)： §1.3.1 汽車(chē)主要外廓尺寸的確定 一、 外廓尺寸 貨車(chē)總長(zhǎng) La=L+LF+LR ( mm ) La=3650+1015+1795=6460mm 貨車(chē)總寬 Ba=1880mm 貨車(chē)總高 Ha=2220mm； 二、 軸距 軸距L對(duì)整備質(zhì)量、汽車(chē)總長(zhǎng)、汽車(chē)最小轉(zhuǎn)彎半徑、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、縱向通過(guò)半徑等有影響。此外，軸距還對(duì)軸荷分配、傳動(dòng)軸夾角有影響。在整車(chē)選型初期,可根據(jù)要求及駕駛室布置尺寸初步確定軸距: 式中， LH--——貨箱長(zhǎng)度可根據(jù)汽車(chē)的裝載質(zhì)量、載貨長(zhǎng)度來(lái)確定，或參考同類型、同裝載量汽車(chē)的貨廂長(zhǎng)度和裝載面積來(lái)初步確定； LJ--——前輪中心至駕駛室后壁的距離它與布置方案選擇有關(guān)，在該布置方案選定后，可通過(guò)對(duì)駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)和前軸的初步布置或參考同型、同類布置的汽車(chē)的這一尺寸初步確定； S——駕駛室與貨廂之間的間隙，一般取50～100mm； LR--——后懸尺寸，可根據(jù)道路條件或參考同類型汽車(chē)初步確定。 參考同類車(chē)型及各類汽車(chē)的軸距表（《汽車(chē)設(shè)計(jì)》表2-2） 取： L=3650 mm 三、 前輪距和后輪距 汽車(chē)輪距對(duì)車(chē)廂或駕駛室內(nèi)寬度、汽車(chē)總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因素有影響，并且受總車(chē)最大寬度不大于2.5m限制，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要保證前輪距有足夠的轉(zhuǎn)彎空間，保證發(fā)動(dòng)機(jī)、車(chē)架、懸架等附屬機(jī)構(gòu)能布置下。參考同類車(chē)型取 前輪距 B1=1385mm 后輪距 B2=1425mm 四、前懸和后懸 前后懸的長(zhǎng)度影響汽車(chē)的接近角和離去角，及汽車(chē)的通過(guò)性。確定設(shè)計(jì)車(chē)型的該參數(shù)為： 前懸 LF=1015mm 后懸 LR=1079mm 圖2.2 汽車(chē)的主要參數(shù) §2.3.2 汽車(chē)質(zhì)量參數(shù)的確定 汽車(chē)質(zhì)量參數(shù)包括：整車(chē)整備質(zhì)量m0、載客質(zhì)量、裝在質(zhì)量、汽車(chē)總質(zhì)量ma、軸荷分配等。 一、水平靜止時(shí)的軸荷分配及重心位置計(jì)算 在整車(chē)設(shè)計(jì)方案確立后，總布置設(shè)計(jì)草圖初步完成的情況下，應(yīng)首先對(duì)整車(chē)質(zhì)量參數(shù)(包括：空載狀態(tài)下的整車(chē)整備質(zhì)量、軸荷分配、質(zhì)心高度；滿載狀態(tài)下的整車(chē)最大總質(zhì)量、軸荷分配以及非懸架質(zhì)量等)進(jìn)行估算，為整車(chē)性能計(jì)算和總成設(shè)計(jì)提供依據(jù)。各總成品質(zhì)，可通過(guò)樣件實(shí)測(cè)得到，亦可參照同類車(chē)型樣件實(shí)測(cè)值修正得到。 一般整車(chē)總布置圖在滿載狀態(tài)下繪制，在確定各總成質(zhì)心在空載狀態(tài)下的離地高度時(shí)應(yīng)考慮到前、后輪胎和懸架相對(duì)滿載狀態(tài)的垂直變形的影響；空載狀態(tài)下各總成質(zhì)心縱向位置相對(duì)滿載狀態(tài)的變化忽略不記。 表 2—2 汽車(chē)各總成名稱、質(zhì)量及重心位置估計(jì) 總成或部件名稱 重量g(kg) 重心距前軸L(m) 重心距地面h(m) g.L(kgm) g.h(kgm) 發(fā)動(dòng)機(jī)及附件 420 0.23 0.68 96.6 285.6 離合器及操縱機(jī)構(gòu) 87 0.5 0.53 43.5 46.11 傳動(dòng)軸 36 2 0.5 72 18 變速器機(jī)離合器殼 120 1.1 0.5 132 60 后橋、輪轂及后制動(dòng)器 360 3.6 0.43 1296 154.8 車(chē)價(jià)及支架 360 2 1 720 360 前軸、輪轂、轉(zhuǎn)向梯形及前制動(dòng) 189 -0.05 0.43 -9.45 81.27 前懸及減震器 60 0 0.5 0 30 后懸即減震器 135 3.5 0.55 472.5 74.25 后輪及輪胎總成 300 2.41 0.43 723 129 拖鉤裝置 36 5.45 1 196.2 36 轉(zhuǎn)向器、縱拉桿及固定件 36 -1 0.7 -36 25.2 手制動(dòng)器及操縱機(jī)構(gòu) 21 1.5 0.5 31.5 10.5 制動(dòng)系驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 18 1.2 0.5 21.6 9 油箱及油管 27 1.9 0.6 51.3 16.2 消音器及排氣管 12 4.2 0.4 50.4 4.8 水箱及軟管 39 -0.2 0.8 -7.8 31.2 蓄電池組 57 2.3 0.57 131.1 32.49 儀表及其固定零件 12 -0.9 1.5 -10.8 18 貨箱 300 3 1.2 900 360 駕駛室 150 -0.5 1.5 -75 225 擋泥板等 30 -3.5 0.8 -105 24 水、機(jī)油、燃料及裝備 195 0.8 0.7 156 136.5 貨物 3000 2.8 1.2 8400 3600 水平靜止時(shí)重心位置及軸荷計(jì)算 主要計(jì)算的是重心距前軸的距離a和距離的面的高度h 按力矩平衡原理得出下式： g1.l1+g2.l2+g3.l3+…… =G2. G1L （2-1） g1h1+g2h2+g3h3+……=G總h重 （2-2） 式中：g1、g2、g3——各總成品質(zhì)（kg） l1、l2、l3——各總成重心距前軸距離（m） h1、h2、h3——各總成重心距地面高度（?m） G2——后軸負(fù)荷（kg） G總——汽車(chē)總重（kg） h重——汽車(chē)重心高度(m) 又有 g1. 1+g2. +g3. +…… =G總 （2-3） G1+G2=G總 G1—前軸負(fù)荷(kg) （2-4） G1L= G總b （2-5） G2L= G總a （2-6） a—重心距前軸的距離（m） b—重心距后軸的距離(m) 按上式計(jì)算可得空載時(shí)： G2=1328.67kg G1=3000- G2=1671.33kg h重=0.723（m） a=2.033(m) b=1.617(m) 滿載時(shí)： G2=3630kg G1=6000- G2=2370kg h重=0.961(m) a=2.208(m) b=1.152(m) 表2—3 汽車(chē)質(zhì)心位置 　 空載 滿載 重心距前軸a(m) 2.033 2.2082 重心距后軸b(m) 1.617 1.4418 重心高度h(m) 0.723 0.961 表2—4 汽車(chē)的軸荷分配計(jì)算結(jié)果 空載 滿載 前軸 后軸 前軸 后軸 55.70% 44.30% 36.80% 63.20% 汽車(chē)的左右負(fù)荷分配一般不用計(jì)算，但應(yīng)在總布置時(shí)加以考慮，盡量使左右負(fù)荷相等。 二、汽車(chē)行駛中的軸荷分配計(jì)算 汽車(chē)行駛中各軸的負(fù)荷隨著道路的條件和行駛工況的改變而改變。負(fù)荷的這種改變影響到多部件的設(shè)計(jì)，因此，好對(duì)行駛中的軸荷分配加以計(jì)算。 一般只需計(jì)算汽車(chē)滿載在水平路面行駛及制動(dòng)時(shí)的軸荷改變；對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)滿載行駛時(shí)各軸的最大負(fù)荷按下式計(jì)算： （2-7） （2-8） 式中： a、b——重心距前軸和后軸的距離（m） ——附著系數(shù) Z1——行駛時(shí)的前軸負(fù)荷（kg） Z2——行駛時(shí)的后軸負(fù)荷（kg） 將數(shù)據(jù)帶入得： Z1=1688.98kg Z2=4311.02kg 所以可得軸荷轉(zhuǎn)移系數(shù)： (2-9) (2-10) 制動(dòng)時(shí)各軸的最大負(fù)荷按下式計(jì)算： (2-11) (2-12) 將數(shù)據(jù)帶入得： Z制1=3317.84kg Z制2=2682.16kg 制動(dòng)時(shí)的軸荷轉(zhuǎn)移系： (2-13) (2-14) 通過(guò)以上計(jì)算可得軸荷轉(zhuǎn)移均滿足要求。 三、汽車(chē)穩(wěn)定性的計(jì)算 1、保證汽車(chē)不縱向翻到的條件是 (2-15) 所以滿足 2、保證汽車(chē)不橫向翻倒和轉(zhuǎn)彎不側(cè)向翻倒的條件是： (2-16) 所以滿足要求 3、最小轉(zhuǎn)彎半徑 Rmin Rmin5.5 m 表2—5 整車(chē)的主要參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 外形尺寸(mm) 6460×2200×2100 軸距(mm) 3650 前/后輪距(mm) 1385/1425 前/后懸(mm) 1015/1795 整備品質(zhì)m0(kg) 3000 最大總質(zhì)量(kg) 6000 接近角/離去角(°) / 最高車(chē)速(km/h) 95 乘員數(shù)(人） 2 最小轉(zhuǎn)彎半徑(m) ≤5.5 最小離地間隙(mm) 240　 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) CY4D43T 最大功率(kw/r/min) 88/3200 最大扭矩Nm/r/min) 340/1800 §2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 發(fā)動(dòng)機(jī)選型的依據(jù)因素很多，如汽車(chē)的類型、用途、使用條件、總布置型式、總質(zhì)量及動(dòng)力性指針、經(jīng)濟(jì)性要求、材料和燃料資源、排氣污染和噪聲方面的法規(guī)限制、已有的發(fā)動(dòng)機(jī)系列及其技術(shù)指針?biāo)?、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、生產(chǎn)條件與制造成本、市場(chǎng)預(yù)測(cè)情況以及將來(lái)的配件供應(yīng)及維修條件等，通常要經(jīng)過(guò)多種方案的比較甚至通過(guò)先行的試驗(yàn)研究才能選定一個(gè)好的方案。 §2.4.1發(fā)動(dòng)機(jī)基本形式的選擇 至今世界上絕大多數(shù)的汽車(chē)都是采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其中絕大多數(shù)的轎車(chē)采用汽油機(jī)，而幾乎全部的重型貨車(chē)、絕大多數(shù)的中型貨車(chē)和相當(dāng)一部分輕型貨車(chē)則采用柴油機(jī)。 在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)基本型式的選擇中首先應(yīng)確定的是采用汽油機(jī)還是柴油機(jī)，其次是氣缸的排列型式和發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻方式。結(jié)合汽車(chē)的動(dòng)力性及最高車(chē)速；對(duì)于3噸的輕型貨車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)選取水冷、4缸直列、渦輪增壓的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。 §2.4.2主要性能指針的選擇 一、發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率Pe max 發(fā)動(dòng)機(jī)功率愈大則汽車(chē)的動(dòng)力性愈好，但功率過(guò)大會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用率降低，燃料經(jīng)濟(jì)性下降，動(dòng)力傳動(dòng)系的質(zhì)量也要加大。因此，應(yīng)合理地選擇發(fā)動(dòng)機(jī)功率。 設(shè)計(jì)初可參考同類型、同級(jí)別且動(dòng)力性相近的汽車(chē)的比功率進(jìn)行Pe max的估算或選取。Pe man亦可根據(jù)所要求的最高車(chē)速Ue max。 按下式計(jì)算出: (2-17) 式中： ——_發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率，kW； ——傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，對(duì)單級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋的4× 2式汽車(chē)取≈0.9； ——汽車(chē)總質(zhì)量，kg； ——重力加速度，m／s2； ——滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)載貨汽車(chē)取0.02， ——最高車(chē)速，km／h； CD——空氣阻力系數(shù)，轎車(chē)取0.4～0.6，客車(chē)取0.6～0.7，貨車(chē)取0.8—1.0 A——汽車(chē)正面投影面積，㎡，若無(wú)測(cè)量資料，可按前輪距B1、汽車(chē)總高H、汽車(chē)總寬B等尺寸近似計(jì)算： 對(duì)載貨汽車(chē) A≈B1 H。 按上式求出的Pe max應(yīng)為發(fā)動(dòng)機(jī)在裝有全部附件下測(cè)定時(shí)得到的大有效功率或凈輸出功率，它比一般發(fā)動(dòng)機(jī)外特性的最大功率值低12％～20％ 將數(shù)據(jù)帶入得 根據(jù)所得的功率選取發(fā)動(dòng)機(jī) 型號(hào) CY4D43T 最大功率 Pemax=88kw 對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速 np=3200r/min 二、 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Te max 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和其相應(yīng)轉(zhuǎn)速確定后，可用下式確定發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩。 (2-18) 式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，N·m； ——扭矩適應(yīng)性系數(shù)； 即＝，柴油機(jī)；值的大小，標(biāo)志著行駛阻力增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)沿外特性曲線自動(dòng)增加扭矩的能力。的大小可參考同類樣機(jī)的數(shù)值進(jìn)行選取。取=1.2 ——為最大功率點(diǎn)的扭矩，N·m； ——最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速，r／min。 將所選發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)帶入驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩： 所選發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩為 Te max=340Nm 所以能夠滿足要求。 選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的型式及參數(shù)為： 表 2-6 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 型號(hào) CY4D43T 形式 廢氣渦輪增壓 汽缸數(shù)-缸徑×行程(mm) 4-112×110 工作容積 (L) 4.334 燃燒室形式 直噴圓形縮口燃燒室 壓縮比 18﹕1 額定功率/轉(zhuǎn)速（kw/r/min) 88/3200 最大扭矩/轉(zhuǎn)速（Nm/r/min) 340/1800 工作順序 1-3-2-4 機(jī)油消耗率(g/kwh) ≤115 煙度 ≤3.0 排放標(biāo)準(zhǔn) 達(dá)歐I標(biāo)準(zhǔn) 外形尺寸 長(zhǎng)×寬×高（mm) 1121.5×663×788 第三章 汽車(chē)的整體布置和各部件的選擇 §3.1 總布置圖的繪制 在總成進(jìn)行方案布置和設(shè)計(jì)計(jì)算的同時(shí)，要進(jìn)行整車(chē)總體布置的有關(guān)計(jì)算(參數(shù)確定和性能計(jì)算)工作，并要在整車(chē)方案布置草圖及各總成匹配布置的基礎(chǔ)上正式繪制和布置整車(chē)總布置圖。 整車(chē)總布置圖包括側(cè)視圖、俯視圖、前視圖和必要的斷面布置圖、局部布置圖。 在繪制整車(chē)總布置圖的過(guò)程中，要隨時(shí)配合、調(diào)整和確認(rèn)其各總成的外廓尺寸、結(jié)構(gòu)、布置型式、連接方式、各總成之間的相互關(guān)系、操縱機(jī)構(gòu)的布置要求，懸置的結(jié)構(gòu)與布置要求、管線路的布置與固定、裝調(diào)的方便性等。 整車(chē)布置應(yīng)從車(chē)型系列化角度出發(fā)，減少基礎(chǔ)布置的變動(dòng)，并可變型出多種車(chē)型，以適應(yīng)大量生產(chǎn)和用戶不同的使用要求，從而可以降低成本，提高可靠性。 在布置某一新車(chē)型時(shí)，在圖面上同時(shí)考慮短軸距的4×2、6×4的自卸和牽引車(chē)的底盤(pán)布置要求，同時(shí)還考慮軸距加長(zhǎng)后的幾種變型車(chē)的布置關(guān)系，如油箱、備胎、貯氣筒、電瓶、取力位置及方式、排氣系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、傳動(dòng)軸夾角的變化、懸架和車(chē)箱的系列化設(shè)計(jì)等。這雖然增加了不少工作量，但對(duì)車(chē)型的系列化發(fā)展及生產(chǎn)組織、管理會(huì)帶來(lái)巨大的好處。 §3.1.1、整車(chē)布置的基準(zhǔn)線——零線的確定 汽車(chē)在滿載狀態(tài)下，確定整車(chē)的零線(三維坐標(biāo)面的交線)、正負(fù)方向及標(biāo)注方式。 (1)整車(chē)在滿載狀態(tài)、車(chē)頭向左來(lái)確定整車(chē)的坐標(biāo)線。 X坐標(biāo)線：通過(guò)左右前輪中心的鉛垂面，在側(cè)視和俯視圖上的投影線即為X坐標(biāo)線，前為、后為“+”，該線標(biāo)記為。 Z坐標(biāo)線：取車(chē)架縱梁上翼面上較長(zhǎng)的一段平面，或承載式車(chē)身中部底板的下表面，并與水平面平行時(shí)，該面在前視和側(cè)視圖上的投影線即為Z坐標(biāo)線，上為“+”、下為“-”，標(biāo)記為。 y坐標(biāo)線：通過(guò)汽車(chē)縱向中心線的鉛垂面，在前視和俯視圖上的投影線為了坐標(biāo)線，前視圖中右側(cè)為“+”、右側(cè)為“-”，標(biāo)記為。 (2)在新車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)，整車(chē)的坐標(biāo)線確定后，車(chē)身(車(chē)頭、駕駛室)、車(chē)架的坐標(biāo)線也確定了，三者是統(tǒng)一的。 上述的、、三條線，統(tǒng)稱為三個(gè)方向的零線。 在繪制總布置圖時(shí)，先確定零線的位置。一般是從側(cè)視圖上開(kāi)始，根據(jù)整車(chē)的前懸及車(chē)架上表面至地面的高度，確定X和Z坐標(biāo)線的交點(diǎn)，然后通過(guò)該點(diǎn)畫(huà)一水平線和一垂直線，分別代表和。俯視圖和前視圖坐標(biāo)線的畫(huà)法可照此法處理，但須保證X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)線互相垂直。 地面線可暫時(shí)不畫(huà)，待前、后輪中心至車(chē)架上表面距離確定后，再以前、后輪中心為圓心，以車(chē)輪靜力半徑為半徑，分別畫(huà)兩個(gè)圓弧，則兩圓弧的切線即為地干線。 圖3.1 整車(chē)總布置圖坐標(biāo)系 §3.2 確定車(chē)輪中心至車(chē)架上表面——零線的最小布置距離 §3.2.1、后輪中心至車(chē)架上表面——零線的距離 在前輪不驅(qū)動(dòng)，僅后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上，前、后車(chē)輪中心至車(chē)架上表面——零線的最小布置距離取決于后驅(qū)動(dòng)橋處在滿載狀態(tài)下的布置尺寸。參見(jiàn)圖2.2，圖中車(chē)架縱粱上表面與整車(chē)零線重合時(shí)，后輪中心至車(chē)架上表面—零線的距離為a+b+c。其中a為車(chē)架縱梁在后橋中心斷面處的斷面高度。b為滿載時(shí)后橋殼至車(chē)架最大跳動(dòng)距離。對(duì)于中、重型貨車(chē)一般取95mm—110mm。c為后橋殼中心至與車(chē)架下表面相碰時(shí)的橋殼上表面的距離。下表面相碰時(shí)的橋殼上表面的距離。 圖3.2 后輪中心至車(chē)架上表面——零線的距離 §3.2.2 前輪中心至車(chē)架上表面——零線的距離 前輪中心至車(chē)架上表面——零線的距離，一般均小于后輪中心至零線的距離，這樣可以保證車(chē)架上表面在滿載狀態(tài)下與地面有一前低后高的夾角，使汽車(chē)在行駛時(shí)貨物不會(huì)向后移。前輪中心至車(chē)架上表面——零線的距離所以能小于后輪處，就因?yàn)榍拜S允許有一落差值，車(chē)架前端可以向下傾斜，以便滿足布置上的要求。見(jiàn)圖2.3，其中為前輪中心至車(chē)架上表面——零線的距離，c為滿載時(shí)前輪最大跳動(dòng)量，對(duì)于中、重型貨車(chē)，其值為95mm～105mm左右，d為板簧總成的最大厚度，e為前軸落差值，即轉(zhuǎn)向節(jié)中心至簧座上表面距離。前輪中心至零線的距離a=b+c+d-e。 一般載貨汽車(chē)的角取0.3～0.7。轎車(chē)多取0。 圖3.3 前輪中心至車(chē)架上表面——零線的距離 §3.3 汽車(chē)各總成的布置要求 §3.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系的布置 根據(jù)總布置草圖中所確定的發(fā)動(dòng)機(jī)、前軸及前輪的相互位置關(guān)系、發(fā)動(dòng)機(jī)總成、散熱器總成、車(chē)頭駕駛室總成的外形圖，一起在總布置圖中進(jìn)行細(xì)化、準(zhǔn)確定位，最后確定其坐標(biāo)位置。 布置時(shí)要注意以下幾點(diǎn)： ①油底殼與前軸的最小跳動(dòng)距離； ②油底殼與橫拉桿的間隙，除前軸垂直跳動(dòng)量外，還要考慮制動(dòng)時(shí)由于前簧的S變形而造成前軸向前有一轉(zhuǎn)角(約3～4)所要求的額外間隙。特別是前驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)軸與油底殼或附近的橫梁等零件的間隙也應(yīng)如此。 ③散熱器與風(fēng)扇的位置關(guān)系。一般風(fēng)扇至散熱器芯部表面至少留40mm以上的間隙。風(fēng)扇中心與散熱器芯部中心可以對(duì)齊，或者高于芯部中心，但風(fēng)扇不要超過(guò)上水室下邊，這樣的布置冷卻效果差； ④曲軸中心線與車(chē)架上表面——零線，有一前高后低的夾角(約2°～5°)，一般取3°左右。目的是能使汽車(chē)在滿載狀態(tài)時(shí)，傳動(dòng)系的軸線互相之間夾角最小，甚至從前至后成為一條直線，以提高萬(wàn)向節(jié)的傳動(dòng)效率和減少磨損； ⑤滿載時(shí)傳動(dòng)軸的正常夾角在4°以下最好，希望不超過(guò)8°。越野車(chē)的傳動(dòng)夾角可達(dá)11°多。有條件時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋自身可以傾斜一個(gè)角度，以便滿足傳動(dòng)軸的等角速運(yùn)轉(zhuǎn)，或減小傳動(dòng)軸的夾角； ⑥單根傳動(dòng)軸不易過(guò)長(zhǎng)，必要時(shí)可加中間支承，變成兩根或多根傳動(dòng)軸傳動(dòng)。 §3.3.2車(chē)頭、駕駛室的布置 在發(fā)動(dòng)機(jī)與車(chē)架、前軸、前輪布置關(guān)系確定后，即可布置車(chē)頭、駕駛室，在總成設(shè)計(jì)階段，對(duì)其關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)。因此在這僅對(duì)其相互位置關(guān)系進(jìn)行最后布置上的確認(rèn)和坐標(biāo)、尺寸的確定。 §3.3.3 傳動(dòng)軸的布置 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器及變速器這一動(dòng)力傳動(dòng)總成和后驅(qū)動(dòng)橋的位置確定后，則可布置萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸。 下圖給出了一根傳動(dòng)軸兩端裝有萬(wàn)向節(jié)這種最簡(jiǎn)單的萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的兩種布置應(yīng)使萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)兩端的夾角盡量相等，其數(shù)值在汽車(chē)滿載靜止時(shí)不應(yīng)大于4o，最大應(yīng)超過(guò)7o。 有些車(chē)為了盡量降低傳動(dòng)軸的高度，切萬(wàn)向節(jié)叉軸線夾角不超過(guò)允許，要用圖中(a)所示的U型布置方案來(lái)滿足這一要求。然而當(dāng)載荷變動(dòng)使后驅(qū)動(dòng)橋離開(kāi)設(shè)計(jì)位置時(shí)，U型布置傳動(dòng)軸的前后萬(wàn)向節(jié)叉的軸線夾角的差值將增大而破壞等速條件，這也是引起傳動(dòng)系振動(dòng)的原因，應(yīng)采取專門(mén)的措施，例如，選擇適宜的后懸架導(dǎo)向裝置的幾何參數(shù)，采用非對(duì)稱板簧，采用等速萬(wàn)向節(jié)等。萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸與地板之間的間隙可取10～15mm。 圖3.4 萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的兩種布置方案 （a)U型布置；(b)Z型布置 §3.3.4 懸架的布置 以載貨車(chē)的板簧為主，介紹布置上的要求。 前板簧的布置要保證主銷后傾角的要求，同時(shí)這種前高后低的布置也有利于產(chǎn)生不足轉(zhuǎn)向。 板簧的支架應(yīng)盡量減少懸臂的長(zhǎng)度，以求在較小尺寸和質(zhì)量的前提下，獲得較大的強(qiáng)度和剛度。 后板簧的布置應(yīng)做到前低后高，亦可獲得不足轉(zhuǎn)向。特別是高速轎車(chē)、輕型客車(chē)及吉普車(chē)等一定要考慮。對(duì)于載貨車(chē)，可能因結(jié)構(gòu)原因而造成布置上難度較大，則可較少考慮。 減振器應(yīng)盡量布置成垂直狀態(tài)，以最大限度地利用其有效行程和減少偏差。若空間不允許，也可斜置。布置時(shí)應(yīng)注意下支點(diǎn)的離地高度，后減振器的上支點(diǎn)不應(yīng)高出車(chē)架上表面太高(不應(yīng)超過(guò)80mm)，以免影響改裝車(chē)的裝配和布置。 注意減振器上下行程的分配，不能發(fā)生上下頂死現(xiàn)象。 前懸架采用獨(dú)立懸架時(shí)，要注意導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)對(duì)前輪定位角、輪距變化的影響及布置上的抗點(diǎn)頭角的作用，拆裝油底殼的方便性等。 §3.3.5 車(chē)架總成外形及其橫梁的布置 先確定車(chē)架縱梁的斷面高度，參考同類樣車(chē)的車(chē)架最大斷面高度，決定車(chē)架的最大斷面高度。 車(chē)架縱粱的外形，對(duì)于一般載貨汽車(chē)來(lái)講，前后軸之間的車(chē)架縱梁的斷面高度為最大值，而在前、后軸附近及前、后端的斷面高度均可變小，大多數(shù)車(chē)的前軸和后橋中心都處在車(chē)架縱粱斷面高度變化的過(guò)渡區(qū)內(nèi)。 車(chē)架前部的變斷面，除要保證足夠的強(qiáng)度和剛度外，形狀的變化及選擇，要考慮布置上的需要和沖壓的工藝性，如前簧的布置，主銷后傾角度、前輪的跳動(dòng)量、發(fā)動(dòng)機(jī)和散熱器等的懸置結(jié)構(gòu)和處理是否理想、車(chē)頭或駕駛室懸置的布置等，最后進(jìn)行綜合平衡后再確定車(chē)架前部外形尺寸和斷面高度。 車(chē)架總成外寬的確定：不同的車(chē)型、不同的廠家，所選的車(chē)架總成外寬不一樣，雖然國(guó)家制訂了車(chē)架外寬的標(biāo)準(zhǔn)，但目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有達(dá)到統(tǒng)一。 對(duì)車(chē)架總成的外寬，其前、中、后部不等，主要取決于布置上的需要。前部外寬取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的外寬及懸置結(jié)構(gòu)的布置、散熱器的尺寸及懸置、前輪距、前輪胎的型號(hào)及車(chē)輪最大轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向縱拉桿和減振器的布置、前懸架的結(jié)構(gòu)型式和布置位置等因素。后部車(chē)架的外寬取決于后懸架的結(jié)構(gòu)、尺寸、布置及后輪胎(特別是雙胎)的型號(hào)、布置尺寸、整車(chē)外寬(不允許超過(guò)2.5m)。車(chē)架中部的外寬主要考慮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，及前、后部寬度的差值的大小和過(guò)渡區(qū)的工藝性等，盡量采用前、中、后部等外寬的車(chē)架，這樣工藝性比較好，質(zhì)量容易保證。 車(chē)架總成的橫梁布置應(yīng)均勻、結(jié)構(gòu)合理，在膠板上有總成固定支架的地方(即力的作用點(diǎn))，應(yīng)布置橫梁，以便減少縱梁腹板的側(cè)彎。懸架支架、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置、油箱、電瓶、駕駛室懸置等處都應(yīng)考慮布置橫梁。 §3.3.6 轉(zhuǎn)向系的布置 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的布置，主要是保證駕駛員操縱輕便、舒適，并使汽車(chē)具有較高的機(jī)動(dòng)性和靈敏度，轉(zhuǎn)彎時(shí)減少車(chē)輪的側(cè)滑，減輕轉(zhuǎn)向盤(pán)上的反沖力和有自動(dòng)回正作用。 轉(zhuǎn)向系布置的關(guān)鍵要保證轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置及拉桿系統(tǒng)有足夠的剛度和較小的傳動(dòng)比變化量。 轉(zhuǎn)向機(jī)及轉(zhuǎn)向柱的固定要牢靠，角度及轉(zhuǎn)向盤(pán)的高度位置應(yīng)保證駕駛員操作靈便，手臂沒(méi)有被架高的感覺(jué)，抬腿蹬踏板時(shí)不碰轉(zhuǎn)向盤(pán)。 拉桿必須有足夠的剛度，特別是彎拉桿，要保證沒(méi)有彈性變形。在前輪左右最大轉(zhuǎn)角區(qū)間內(nèi)，各節(jié)點(diǎn)不能出現(xiàn)發(fā)卡，磨擦現(xiàn)象，拉桿之間不能出現(xiàn)死角，在轉(zhuǎn)向過(guò)程當(dāng)中傳動(dòng)比的變化應(yīng)盡量小。 在系列車(chē)型設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于軸距的變化會(huì)影響梯形底角的變化，在實(shí)際生產(chǎn)中，這種細(xì)小的變動(dòng)很難處理，管理上容易出現(xiàn)誤裝或錯(cuò)裝，生產(chǎn)也不好安排，為此就應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)回避這一誤區(qū)。轉(zhuǎn)向梯形的確定，以系列車(chē)型中，產(chǎn)量最大的、或軸距居中的車(chē)型、亦可兩者兼顧后決定以某一車(chē)型為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)其轉(zhuǎn)向梯形，其它車(chē)型直接乘用，這樣便于組織生產(chǎn)和發(fā)展變型車(chē)；對(duì)使用影響也不大。 在縱置板簧的布置中，轉(zhuǎn)向垂臂的球頭中心應(yīng)與板簧的跳動(dòng)中心重合或接近，上節(jié)臂的球頭中心應(yīng)與主片的高度相差，這樣可以減少車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)的干涉量，緊急制動(dòng)時(shí)的干涉跑偏問(wèn)題。 轉(zhuǎn)向盤(pán)的高度、轉(zhuǎn)向柱的角度固定方式等要與駕駛室、腳踏板及座椅的布置共同考慮。 §3.3.7 制動(dòng)系統(tǒng)的布置 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：汽車(chē)上應(yīng)配有行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)、駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)、應(yīng)急制動(dòng)功能，三者可以獨(dú)立、亦可互相聯(lián)系，當(dāng)某二者失靈，另一系統(tǒng)仍具有應(yīng)急的制動(dòng)功能。應(yīng)急制動(dòng)的操作必須方便可靠，它可與行車(chē)制動(dòng)或駐車(chē)制動(dòng)的操縱機(jī)構(gòu)結(jié)合，但三者不能合在一起。對(duì)于駐車(chē)制動(dòng)，要求它必須通過(guò)機(jī)械裝置把工作部件鎖止，解除也應(yīng)方便可靠。 行車(chē)制動(dòng)必須采用雙回路或多回路系統(tǒng)，當(dāng)部分管路失效后，其余部分仍有至少30％的制動(dòng)效能。 整車(chē)設(shè)計(jì)人員要與總成設(shè)計(jì)人員共同商定，選擇行車(chē)和駐車(chē)制動(dòng)器的方案、制動(dòng)操縱方式及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式、結(jié)構(gòu)和布置。 一般輕型貨車(chē)上均采用液壓制動(dòng)系統(tǒng)。兩種不同的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)要求制動(dòng)器的布置、整車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的配置、操縱機(jī)構(gòu)的型式和結(jié)構(gòu)等也各不相同，所以對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的方案選擇和進(jìn)行合理的布置是非常關(guān)鍵的。 §3.3.8 進(jìn)、排氣系統(tǒng)的布置 進(jìn)氣與排氣系統(tǒng)方案的選擇及布置的合理性，對(duì)整車(chē)的性能、可靠性、排放和振動(dòng)噪聲等有影響。 空氣濾清器及進(jìn)氣管路是保證發(fā)動(dòng)機(jī)得到充足和清潔空氣的通道，所以吸氣口要放在空氣暢通、清潔、灰塵少的部位，管道長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以便減少阻力?？諝鉃V清器的容量要足夠，特別在風(fēng)沙、灰土大的地區(qū)，要加大空氣濾清器的容量，以增加濾清效果，減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損和保證其正常地工作。 一般平頭車(chē)的空氣濾清器都放在車(chē)頭的外面，有的從駕駛室背后豎起一個(gè)煙囪式的通氣管道，吸氣口在上端朝下或朝外。有的平頭車(chē)的進(jìn)氣管道放在了乘客側(cè)的車(chē)門(mén)和風(fēng)窗玻璃的交接縫處，雖然不美觀，但對(duì)性能有益。 排氣系的布置要保證發(fā)動(dòng)機(jī)排氣暢通，阻力小，同時(shí)要盡量減少噪聲和振動(dòng)，排氣口要朝左或右，不許朝向人行道。 排氣管道的布置與油箱的距離應(yīng)大于300mm，盡可能把它們布置在底盤(pán)的不同側(cè)，若布置不開(kāi)時(shí)，中間可加隔熱板。 排氣管道的任何部位(除排氣尾管的排氣口外)都不允許發(fā)生漏氣現(xiàn)象，以防止產(chǎn)生振動(dòng)的噪聲。 消聲器進(jìn)氣管應(yīng)盡量與動(dòng)力總成固定在一起，以減少振動(dòng)干涉。排氣系統(tǒng)在整車(chē)上要用軟墊進(jìn)行支承和固定，以減少管道各接口處的振動(dòng)和干涉。在布置消聲器時(shí)，注意離地間隙大小，不應(yīng)影響通過(guò)性。 §3.3.9操縱系統(tǒng)的布置 轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向柱的布置前面已經(jīng)論述，這里僅對(duì)踏板(離合器、制動(dòng)、油門(mén))裝置、變速操縱，駐車(chē)制動(dòng)裝置等進(jìn)行論述。 所有踏板和操縱手柄位置都應(yīng)按人體工程學(xué)的要求進(jìn)行布置，有條件的情況下可以在1:1的內(nèi)模型中進(jìn)行布置。 要求所有的操縱機(jī)構(gòu)都要有足夠的剛度，運(yùn)動(dòng)件的連接處配合間隙要合理，盡量減小自由間隙，運(yùn)動(dòng)件不能出現(xiàn)發(fā)卡和干涉現(xiàn)象，確保操縱動(dòng)作的靈活與準(zhǔn)確。特別是變速操縱機(jī)構(gòu)，使用頻繁、要求輕便、自由間隙小、不僅要求操縱機(jī)構(gòu)本身剛度好，而且要求用來(lái)固定操縱機(jī)構(gòu)的基體件的剛度也要好，這樣才能保證在換檔操作過(guò)程中靈活、準(zhǔn)確、手感強(qiáng)。 §3.3.10 車(chē)箱的布置 根據(jù)車(chē)型所確定的載重量、用戶對(duì)車(chē)箱長(zhǎng)度的要求、整車(chē)的外廓尺寸、車(chē)箱底板是否允許有車(chē)輪鼓包、貨物的情況等，合理地選擇車(chē)箱的內(nèi)部尺寸，但必須要保證符合公司內(nèi)部所確定的車(chē)箱內(nèi)部尺寸系列，不應(yīng)隨意變動(dòng)，這樣可以便于組織生產(chǎn)和變型，有利于系列化和通用化。 車(chē)箱前板及保險(xiǎn)架離駕駛室后圍或相關(guān)部件的間隙應(yīng)不小于40mm。 保險(xiǎn)架的高度應(yīng)超出駕駛室頂部70mm～lOOmm。 車(chē)箱縱、橫梁布置要合理，保證自身有足夠的強(qiáng)度和剛度，使車(chē)箱底板在長(zhǎng)期承載使用狀態(tài)下，不會(huì)產(chǎn)生永久變形。 車(chē)箱縱梁的后端允許超出車(chē)架尾端不大于200mm，以便減輕車(chē)架的質(zhì)量。 第四章 運(yùn) 動(dòng) 校 核 §4.1 轉(zhuǎn)向輪跳動(dòng)圖 目前，國(guó)內(nèi)的載貨汽車(chē)大多數(shù)采用非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核。采用非獨(dú)立懸架的前橋(軸)相對(duì)于車(chē)架、車(chē)身上下跳動(dòng)，其跳動(dòng)受懸架和縱拉桿的限制。在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核時(shí)，首先要確定前橋的跳動(dòng)極限位置，一側(cè)車(chē)輪在平地上或過(guò)坑而暫時(shí)懸空，而另一側(cè)車(chē)輪遇到路面凸起，使前軸傾斜。但是在具體作法上，目前不統(tǒng)—。有的以一側(cè)車(chē)輪上跳到鋼板彈簧蓋板與車(chē)架下翼面接觸(即鐵碰鐵)時(shí)的位置作為最高位置。此時(shí)假設(shè)緩沖塊已丟失；有的假定橡膠緩沖塊被壓縮或?yàn)檐?chē)輪上跳的最高位置。 平頭駕駛室結(jié)構(gòu)的車(chē)型，發(fā)動(dòng)機(jī)的油底殼一般布置在前軸上方，前軸、橫拉桿和油底殼也有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。一般情況下，非獨(dú)立懸架的輕型車(chē)前橋的動(dòng)行程，即前橋滿載位置到緩沖塊壓縮時(shí)為80左右，那么靜止?jié)M載時(shí)前軸、橫拉桿和油底殼的間隙應(yīng)不小于90。 按下列方法步驟繪制前輪跳動(dòng)圖: ①畫(huà)出汽車(chē)滿載靜止時(shí)車(chē)架、前軸鋼板彈簧、輪胎等有關(guān)部件的三個(gè)視圖； ②根據(jù)車(chē)輪內(nèi)外最大轉(zhuǎn)角，作出滿載狀態(tài)的外輪廓線，然后投影到側(cè)視圖上； ③確定前軸斜跳的回轉(zhuǎn)中心為點(diǎn)，該點(diǎn)是處在左、右鋼板彈簧主體厚度中點(diǎn)的聯(lián)在線，且與汽車(chē)對(duì)稱中點(diǎn)線偏離一個(gè)距離(偏向壓得較緊的彈簧一側(cè))。根據(jù)第一汽車(chē)集團(tuán)公司CAl0B汽車(chē)試驗(yàn)結(jié)果，偏距為前鋼板彈簧中心距的15％。然而其比例關(guān)系不一定適合每個(gè)車(chē)型，在缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，可近似地把汽車(chē)對(duì)稱中心和板簧主片厚度中心聯(lián)線的交點(diǎn)作為跳動(dòng)中心。以為圓心，以點(diǎn)到前軸中心線的垂直距離為半徑畫(huà)個(gè)圓弧，按確定的前軸對(duì)車(chē)架的側(cè)角做一直線(D線)與該圓弧相切。則此切線為斜跳后的前軸中心線。在這條在線的上面畫(huà)出上跳后輪胎形狀，并將外輪廓線投影到其余視圖上。 選取不同斷面，用上述方法作圖，就可以得到較完整的車(chē)輪跳動(dòng)圖。有了跳動(dòng)圖，就可以判斷轉(zhuǎn)向輪與相鄰的零部件是否會(huì)發(fā)生干涉，從而更好地確定它們的位置和形狀。另外還要考慮必要的間隙(如胎面需裝防滑鏈等)。 采用作圖的方法進(jìn)行校核。為了簡(jiǎn)化作圖時(shí)不考慮主銷內(nèi)傾和后傾，即假定主銷垂直于地面。作圖時(shí)首先畫(huà)出俯視圖,即畫(huà)出轉(zhuǎn)向輪繞主銷中心O點(diǎn)向左和向右轉(zhuǎn)的極限位置。分別在不同的截面畫(huà)出車(chē)輪的外包絡(luò)線，然后使車(chē)輪上跳，即可得到車(chē)輪既轉(zhuǎn)又跳的外包絡(luò)線。因此可近似認(rèn)為車(chē)輪上跳為一種平動(dòng)。 采用非獨(dú)立懸架時(shí)轉(zhuǎn)向輪跳動(dòng)圖如圖4.1。 圖4.1采用非獨(dú)立懸架時(shí)轉(zhuǎn)向輪跳動(dòng) §4.2 傳動(dòng)軸跳動(dòng)圖 目的：(1)確定傳動(dòng)軸上下跳動(dòng)的極限位置及最大擺角；(2)確定空載時(shí)萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的夾角；(3)確定傳動(dòng)軸長(zhǎng)度的變化量(伸縮量)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證傳動(dòng)軸長(zhǎng)度最大時(shí)花鍵與軸不致脫開(kāi)，而在長(zhǎng)度小時(shí)不致頂死；(4)校核后輪和車(chē)箱橫梁和車(chē)箱地板的間隙。 畫(huà)法：隨懸架型式而異。現(xiàn)就以貨車(chē)上最常用的鋼板彈簧懸架為例說(shuō)明其畫(huà)法. 首先，畫(huà)出汽車(chē)滿載時(shí)車(chē)架、后鋼板彈簧、后橋殼和傳動(dòng)軸的位置，對(duì)于一端固定的對(duì)稱的鋼板彈簧，可以足夠準(zhǔn)確認(rèn)為：(1)彈簧主片中部與橋殼夾緊的一段及后橋殼在車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)作平移運(yùn)動(dòng)。(2)彈簧主片中點(diǎn)(主片厚度平均線的中點(diǎn))A的軌跡為一圓弧，其圓心點(diǎn)的位置在縱向與卷耳中心C相距 (為卷耳中心至前U型螺栓中心的距離)。在高度上與卷耳中心相距，由于后輪隨著彈簧中部作平移運(yùn)動(dòng)，故后萬(wàn)向節(jié)中心B與主片中心A的聯(lián)線也是作平移運(yùn)動(dòng)，因此，直線可看成平行四邊形機(jī)構(gòu)上的一條邊，作出這個(gè)平行四邊形，即可求出了B點(diǎn)的回轉(zhuǎn)中心。為此，在圖上畫(huà)出A點(diǎn)的跳動(dòng)中心，連接A和AB兩條直線，從B點(diǎn)作A的并行線，從點(diǎn)作AB的并行線，交于點(diǎn)，此點(diǎn)即為所求的后萬(wàn)向節(jié)中心B的旋轉(zhuǎn)中心。以為圓心，B為半徑畫(huà)圓弧，此圓弧為B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。過(guò)B點(diǎn)作車(chē)架的垂直線，在線上分別取BF等于撓度，等于靜撓度，以及等于反跳撓度 (這相當(dāng)于車(chē)輪遇坑下落到彈簧超過(guò)自由狀態(tài)的情況)，過(guò)、和點(diǎn)作平行于車(chē)架的線段與B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡交于、和三點(diǎn)，這三點(diǎn)分別相應(yīng)于懸架壓緊(緩沖塊被壓緊)、自由和反跳三種狀態(tài)下萬(wàn)向節(jié)中心的位置。連接、和即得相應(yīng)工況傳動(dòng)軸的位置。其中DE為傳動(dòng)軸上跳的極限位置，和相當(dāng)于下跳的極限位置(視道路條件而定)，<和<為傳動(dòng)軸的最大擺角。此角度以不超過(guò)40為宜(每邊20)，傳動(dòng)軸的最大長(zhǎng)度等于和，其最短長(zhǎng)度為和中較短的一個(gè)。汽車(chē)空載時(shí)的傳動(dòng)軸位置和夾角可用類似的方法求得。 圖4.2 汽車(chē)傳動(dòng)軸跳動(dòng)圖 §4.3 轉(zhuǎn)向拉桿與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)校核 目的：檢查轉(zhuǎn)向拉桿與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是否協(xié)調(diào)，以及校核轉(zhuǎn)向傳動(dòng)的零件在轉(zhuǎn)向和懸架變形時(shí)是否會(huì)與其它零件相碰。 前懸架采用鋼板彈簧的情況下，當(dāng)前輪相對(duì)車(chē)身上、下振動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向節(jié)臂與縱拉桿相連的鉸接點(diǎn)(球銷中心)一方面要隨著前輪沿著彈簧主片所決定的軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又要繞著縱拉桿另一端擺動(dòng)。如果這兩運(yùn)動(dòng)軌跡偏差較大，則會(huì)引起前輪擺振和反向沖擊。因此，要求轉(zhuǎn)向搖臂下端的，點(diǎn)盡量與轉(zhuǎn)向節(jié)臂的球銷中心的擺動(dòng)中心點(diǎn)接近，點(diǎn)位置取決于彈簧主片中點(diǎn)C的擺動(dòng)中心。根據(jù)試驗(yàn)研究，C點(diǎn)的軌跡近似于一段弧，其圓心的位置與彈簧固定端的卷耳中心相距在高度上相距e/2，取圖上點(diǎn)(L1和L2為鋼板彈簧前半段后半段的有效長(zhǎng)度，e為卷耳內(nèi)孔半徑)，由于C點(diǎn)與點(diǎn)在空間作同一運(yùn)動(dòng)，其聯(lián)線作平移運(yùn)動(dòng)，故找到了C點(diǎn)的擺動(dòng)中心后，即可按平行四邊形機(jī)構(gòu)原理，作平行四邊形C找出找出點(diǎn)，由于點(diǎn)是在彈簧固定端一側(cè)，故現(xiàn)在國(guó)內(nèi)所有廠家生產(chǎn)的輕型車(chē)(干頭)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)都布置在彈簧固定端附近。 圖4.3懸架與轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)校核圖 懸架與轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)校核步驟: 以轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷中心的擺動(dòng)中心為中心，以為半徑畫(huà)出圓弧，再以轉(zhuǎn)向器搖臂下端為圓心，為半徑作圓弧。過(guò)A點(diǎn)作主片卷耳聯(lián)線的垂直線，并以點(diǎn)向上截取距離為動(dòng)撓度的點(diǎn)，向下截以距離為靜撓度的點(diǎn)，通過(guò)這兩點(diǎn)作垂直于的直線與兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡分別交于和四點(diǎn)，和為鋼板彈簧與轉(zhuǎn)向縱拉桿運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)所造成的軌跡偏差，和應(yīng)盡量小一些，尤其在常遇到的跳動(dòng)范圍內(nèi)應(yīng)保證輪胎的彈性范圍以內(nèi)，如果偏差較大則應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)向器的位置，轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)度作適當(dāng)修改，轉(zhuǎn)向垂臂下端的應(yīng)盡量布置在的運(yùn)動(dòng)中心的附近。 當(dāng)前輪采用獨(dú)立懸架時(shí)，校核方法判斷不同，此時(shí)應(yīng)根據(jù)前懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，找出轉(zhuǎn)向節(jié)臂鉸接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡的瞬心，看它是否與分段式轉(zhuǎn)向橫拉桿的鉸接點(diǎn)(斷開(kāi)點(diǎn))相重合，則懸架的變形不會(huì)引起前輪轉(zhuǎn)向。 第五章 汽車(chē)性能參數(shù)的計(jì)算和確定 §5.1 動(dòng)力性參數(shù)的計(jì)算和確定 汽車(chē)的動(dòng)力性是指汽車(chē)在良好的路面上直線行駛，是由汽車(chē)受到的縱向外力決定的、所能達(dá)到的平均行駛速度。汽車(chē)是一種高效的運(yùn)輸工具，運(yùn)輸效率之高低在很大程度上取決于汽車(chē)的動(dòng)力性。所以，動(dòng)力性是汽車(chē)各種性能最基本、最重要的性能。 主要可以用以下指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)：1.最高車(chē)速Vmax；2.汽車(chē)的加速時(shí)間t；3.汽車(chē)的最大爬坡度imax。 §5.1.1 各種參數(shù)的計(jì)算和曲線 隨著道路條件的改善，汽車(chē)的速度越來(lái)越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定最高車(chē)速為95km/h，并進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。 一 、 各文件速度的計(jì)算 （5-1） 式中：r—汽車(chē)行駛時(shí)的滾動(dòng)半徑（m） n—發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速(r/min) ig—變速器各檔的傳動(dòng)比 io—汽車(chē)主減速器傳動(dòng)比 由發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線和一些主要參數(shù)，代入上式得下列表格： 表5—1 發(fā)動(dòng)機(jī)各擋速度 I II III IV 1400 9.360885 16.62493 26.32693 41.56233 1600 10.69815 18.99992 30.08792 47.49981 1800 12.03542 21.37491 33.84891 53.43728 2000 13.37269 23.7499 37.60991 59.37476 2200 14.70996 26.12489 41.3709 65.31223 2400 16.04723 28.49988 45.13189 71.24971 2600 17.3845 30.87487 48.89288 77.18718 2800 18.72177 33.24986 52.65387 83.12466 3000 20.05904 35.62485 56.41486 89.06214 3200 21.39631 37.99984 60.17585 94.99961 圖 5.1 各擋速度曲線 二、 文件驅(qū)動(dòng)力計(jì)算和驅(qū)動(dòng)力圖 （5-2） 計(jì)算結(jié)果如下表： 表4—2 各擋驅(qū)動(dòng)力Ft 　 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 1400 15336.33 8635.319 5453.032 3454.128 1600 16199 9121.056 5759.765 3648.422 1800 16294.85 9175.027 5793.846 3670.011 2000 16151.07 9094.071 5742.724 3637.628 2200 15815.59 8905.173 5623.439 3562.069 2400 15288.4 8608.334 5435.991 3443.334 2600 14809.14 8338.48 5265.584 3335.392 2800 14281.95 8041.641 5078.136 3216.657 3000 13419.29 7555.905 4771.403 3022.362 3200 12604.54 7097.153 4481.71 2838.861 圖4.2 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力平衡圖 三、 氣阻力Fw的計(jì)算 Fw=CDA/21.15 （5-3） 式中 Va—汽車(chē)行駛速度(km/h) CD—空氣阻力系數(shù)，輕型貨車(chē)取0.6 A—汽車(chē)迎風(fēng)面積，即汽車(chē)行駛方向的投影面積（m）取輪距乘車(chē)高 代入數(shù)據(jù)得下表： 表5—3 各擋空氣阻力 　 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 1400 15.56241 49.08657 123.0959 306.7764 1600 20.32641 64.11308 160.7783 400.6875 1800 25.72561 81.14311 203.485 507.1201 2000 31.76002 100.1767 251.2161 626.0743 2200 38.42962 121.2138 303.9715 757.5499 2400 45.73442 144.2544 361.7512 901.5469 2600 53.67443 169.2986 424.5552 1058.065 2800 62.24963 196.3463 492.3835 1227.106 3000 71.46004 225.3975 565.2362 1408.667 3200 81.30564 256.4523 643.1132 1602.75 四、阻力的計(jì)算 Ff=G.f （5-4） 又 f=f低速+0.000002V （5-5） f低速=0.33+0.4 　 由《汽車(chē)運(yùn)用工程師手冊(cè)》可得 輪胎 8.25—16的一些參數(shù) 最大負(fù)荷為：1185kgf 氣壓為：4.2kgf/cm 輪胎斷面高度為：22.7cm 輪胎斷面寬度為：24 cm 車(chē)輪載荷為：6000/6=1000 ∴f低速=0.33+0.4=0.53 ( % ) ∴可知滾動(dòng)阻力系數(shù) f =0.0053+0.000002V 代入數(shù)據(jù)得下表： 表 5.4 各擋滾動(dòng)阻力系數(shù) 　 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 1400 0.005475 0.005853 0.006686 0.008755 1600 0.005529 0.006022 0.007111 0.009812 1800 0.00559 0.006214 0.007591 0.011011 2000 0.005658 0.006428 0.008129 0.012351 2200 0.005733 0.006665 0.008723 0.013831 2400 0.005815 0.006924 0.009374