汽车设计课程设计

西安交通大学

汽车设计课程设计说明书

载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计

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指导老师：

日期：2104/12/1

题目：

设计一辆用于长途运输固体物料，载重质量20t 的重型货运汽车。

整车尺寸：11980mm×2465mm×3530mm

轴数：4；驱动型式：8×4；轴距：1950mm+4550mm+1350mm

额定载质量：20000kg

整备质量：11000kg

公路最高行驶速度：90km/h

最大爬坡度：大于30%

设计任务：

1) 查阅相关资料，根据题目特点，进行发动机、离合器、变速箱传动轴、

驱动桥、车轮匹配和选型；

2) 进行汽车动力性、经济性估算，实现整车的优化匹配；

3) 绘制车辆总体布置说明图；

4) 编写设计说明书。

本说明书将从整车主要目标参数的初步确定、传动系各总成的选型、整车性能计算、发动机与传动系部件的确定四部分来介绍本课程设计的设计过程。

1.整车主要目标参数的初步确定

1.1发动机的选择

1.1.1发动机的最大功率及转速的确定

汽车的动力性能在很大程度上取决于发动机的最大功率。设计要求该载货汽车的最高车速是90km/h ，那么发动机的最大功率应该大于等于以该车速行驶时的行驶阻力功率之和，即:

)76140

3600(

1

3

max max max a D a a T

e u A C u

f

g m P ⋅+⋅⋅≥

η

（1-1）

式中 max e P ——发动机最大功率，kW ；

T η——传动系效率（包括变速器、传动轴万向节、主减速器的传动效率），参考传动部件传动效

率计算得：95%95%98%96%84.9%T η=⨯⨯⨯=，各传动部件的传动效率见表1-1；

表1-1传动系统各部件的传动效率

a m ——汽车总质量，a m =31 000kg （整备质量11 000kg,载重20 000kg ）；

g ——重力加速度，g =9.81m ／s 2

；

f ——滚动阻力系数,由试验测得，在车速不大于100km/h 的情况下可认为是常数。轮胎结构、

充气压力对滚动阻力系数有较大影响，良好路面上常用轮胎滚动阻力系数见表1-2。取0.012f =。

表1-2良好路面上常用轮胎滚动阻力系数

D C ——空气阻力系数，取D C =0.9；一般中重型货车可取0.8~1.0；轻型货车或大客车0.6~0.8；

中小型客车0.4~0.6；轿车0.3~0.5；赛车0.2~0.4。

A ——迎风面积,2m ,取前轮距1

B ×总高H ，A =2.465⨯3.532m max a u ——该载货汽车的最高车速，max a u =90km ／h 。 将各值带入式1-1得：

也可以利用比功率的统计值来确定发动机的功率值：

3max max max 1000 3.60076.14D e a a a T a T

P fg C A

u u m m ηη=

=+比功率 （1-2）

求得比功率为6.311kw 。

因此，通过比功率计算得，该汽车选用发动机的功率

kw

参考日本五十铃、德国奔驰等同类型车型，同时由于该载货汽车要求的最高车速相对较高，因此应使其比功率相对较大，所选发动机功率应不小于195.61KW ，初步选择发动机的最大功率为200kW ；发动机最大功率时的转速p n ,初取p n =2200r/min 。

1.1.2发动机最大转矩及其转速的确定

当发动机最大功率和其相应转速确定后，可用下式确定发动机的最大扭矩。

（1-3）

式中 max e T ——发动机最大转矩，N.m ；

α——转矩适应性系数，α＝

max

e p

T T p T ——最大功率时的转矩，N.m ；

α的大小标志着当行驶阻力增加时，发动机外特性曲线自动增加转矩的能力，α可参考同类发动机数值

选取，初取α=1.05；

max e P ——发动机最大功率，kW ；

p n ——最大功率时的转速，r/min 。

所以

一般用发动机适应性系数Φ表示发动机适应行驶工况的程度。

p T

n n α

Φ=，

p T

n n ——转速适应系数，通常取1.4-2.0，以保证汽车具有适当的最低稳定车速。

Φ值越大，说明发动机的适应性越好。采用Φ值大的发动机可以减少换档次数，减轻司机疲劳、减

少传动系的磨损和降低油耗。初取T n =1450r/min ，则

p T

n n =1.60，。

1.2 轮胎的选择

轮胎的尺寸和型号是进行汽车性能计算和绘制总布置图的重要原始数据之一，因此，在总体设计开始阶段就应选定。选择的依据是车型、使用条件、轮胎的额定负荷以及汽车的行驶速度。为了提高汽车的动力因数、降低汽车及其质心的高度、减小非簧载质量，对公路用车在其轮胎负荷系数以及汽车离地间隙允许的范围内应尽量选取尺寸较小的轮胎。同时还应考虑与动力-传动系参数的匹配和对整车尺寸参数（例如汽车的最小离地间隙、总搞等）的影响。表1-2给出了部分国产汽车轮胎的规格、尺寸及使用条件。

根据各类汽车的轴荷分配来看，前轴在满载的时候负载在19%~25%， 后轴75%~81%。经计算得到轮胎的最大静负载值为2790*9.8N ，根据表1-2选择前轴轮胎规格为11.00R20，轮胎数量为2；第二轴轴轮胎规格为11.00R20，轮胎数量为2；第三轴轮胎规格为11.00R20，轮胎数量为4；第四轴轮胎规格为11.00R20。所选轮胎的单胎最大负荷28700N ，欺压0.74MPa ，加深花纹，外直径1090mm 。

表1-2 大客车、载货汽车及挂车的规格、尺寸及使用条件

1.3 传动系最小传动比的确定

普通载货汽车最高档通常选用直接档，若无分动器或轮边减速器，则传动系的最小传动比等于主减速器的主减速比0i 。主减速比0i 是主减速器设计的原始数据，应在汽车总体设计时就确定。

对于载货汽车，为了得到足够的功率储备而使最高车速有所下降，如图1-1中的曲线3所示，0i 可按下式选择