重型卡车(三轴)底盘系统设计

重型卡车（三轴）底盘系统设计目录引言 (3)1 重型卡车（三轴）的底盘总布置设计 (4)1.1 汽车设计对象的选定 (4)1.2 整车设计的任务，原则和目标 (4)1.3 拟定总体方案 (4)1.4 整车形式的选择 (5)1.5 汽车主要参数的选择 (6)1.6 整车质量参数估算 (9)1.7汽车主要性能参数选择 (13)1.8汽车发动机的选型 (15)2 汽车传动系参数的选测 (19)2.1最小传动系的选择 (19)2.2 最大传动比的选择 (20)2.3变速器档位数的选择 (21)2.4 离合器的选择 (22)2.5 驱动桥的选择 (24)2.6万向传动装置的选择 (24)3汽车行驶系各大总成选择 (25)3.1车架的选择 (25)3.2前桥的选择 (26)3.3悬架的设计 (26)4 转向系统的设计 (29)4.1转向器形式的选择 (29)4.2转向盘的设计 (30)4.3循环球式转向器参数选择 (31)4.4螺杆、钢球、螺母传动副设计 (31)4.5转向摇臂轴直径的确定 (32)5制动系统选择 (33)5.1制动器 (34)5.2制动驱动 (34)6各部件在底盘上的布 (34)6.1发动机的悬置 (35)6.2散热器，冷凝器的布置 (35)6.3排气管的布置 (35)6.4蓄电池的布置 (35)结论 (35)致谢语 (36)参考文献 (38)引言载重汽车，是运载货物和商品用的一种汽车形式。

包括自卸卡车、牵引卡车、非公路和无路地区的越野卡车和各种专为特殊需要制造的卡车。

三轴重型卡车具有结构简单，成本低廉，故障少，载货量大和便于维修的优点。

随着汽车制造业的发展，三轴重型汽车不断采用新材料、新工艺，提高其质量利用系数，具有较大的速度范围和较高的传动效率，控制与操纵更完善，更方便。

汽车的设计与生产涉及到许多领域，其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求。

而汽车底盘系统包括了制动系统，行驶系统，传动系统和转向系统，分别承担了传输驱动力；支撑整车以及整车各部分重量；控制汽车行驶方向；保证汽车平稳制动的作用，对整个汽车的安全平稳行驶起着至关重要的作用，在整个汽车设计的过程中也是不可或缺的重要部分。

在整个设计过程中是通过对三轴式重载货车底盘的观察、分析，准确地理解三轴式货车底盘的样式以及主要组成部分，从而自行设计三轴式重载货车底盘部分组成。

设计计算的目的是从所需要的性能出发，确定个部分的特性，参数（如发动机功率、变速器各挡传动比、主减速器传动比、转向系等），并通过性能分析来检查这些特性参数与整车参数的匹配情况，从而进一步修改这些参数，保证预定的主要性能指标。

本课题为“三轴载重卡车底盘系统设计”，底盘系统是汽车行驶安全的最重要的系统，它设计的合理与否关系到最终是否能够达到预期的目的和效果，本设计旨在结合中外自卸车底盘设计的成果，对三轴重型卡车的底盘系统进行合理的设计。

1 重型卡车（三轴）的底盘总布置设计1.1 汽车设计对象的选定中国汽车分类新标准规定,载货汽车依公路运行时厂定最大总质量（GA）可分为:微型货车(GA≤1.8t); 轻型货车(1.8t<GA≤6t);中型货车(6t<GA≤14t); 重型货车(GA>14t)；本设计决定以24725kg的重型三轴自卸车的底盘系统作为设计对象。

1.2 整车设计的任务，原则和目标（1）汽车设计的任务1）从技术先进性、生产合理性和使用要求出发，正确选择性能指标、质量和主要尺寸参数，提出总体设计方案，为各部件设计提供整车参数和设计要求；2）对各部进行合理布置和运动校核；3）对整车性能进行计算和控制，保证汽车主要性能指标实现；4）协调好整车与总成之间的匹配关系，配合总成完成布置设计。

（2）汽车设计的原则和目标汽车的选型应根据汽车型谱、市场需求、产品的技术发展趋势和企业的产品发展规划进行；选型应在对同类型产品进行深入的市场调查、使用调查、生产工艺调查、样车结构分析与性能分析及全面的技术、进行分析的基础上进行；应从已有的基础出发，对原有车型和引进的样车进行分析比较，继承优点，消除缺陷，采用已有且成熟可靠的先进技术与结构，开发新车型；涉及应遵守有关标准、规范、法规、法律，不得侵犯他人专利；力求零件标准化、部件通用化、产品系列化。

1.3 拟定总体方案(1) 选定设计目标，并制定产品设计工作及方针原则；(2) 根据所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想提出整车设想，即概念设计或构思设计；(3) 绘制总布置草图，确定整车主要尺寸、质量参数以及各总成的基本形式；(4) 车身造型设计及绘制车身布置图；（5）编写设计任务书；（6）汽车总布置设计；（7）总成设计；（8）试制、试验、定型1.4 整车形式的选择整车型式方案，主要包括以下4部分：发动机的种类和型式；轴数和驱动型式；车头和驾驶室的型式及与发动机、前轴(轮)的位置关系；轮胎的选择。

（1）轴数和驱动型式的选定汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。

影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等。

根据参考文献]1[相关规定：包括乘用车以及汽车总质量小于19T的公路运输车辆和轴荷不受道路、桥梁限制的不在公路上行驶的车辆，如矿用自卸车等，均采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。

总质量在19~26t的公路运输车采用三轴形式。

故此货车采用三轴式。

（2）轴数和驱动型式汽车驱动形式有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等，其中前一位数字表示汽车车轮总数，后一位数字表示驱动轮数。

汽车的用途、总质量和对车辆通过性能的要求等，是影响选取驱动形式的主要因素。

乘用车和总质量小些的商用车，多采用制造简单、制造成本低的4×2驱动形式。

总质量在19~26t的公路用车辆，采用6×2或6×4驱动形式。

综合考虑，该货车采用6×4驱动形式。

（3）车头和驾驶室的形式按驾驶室和发动机相对位置的不同，货车有长头式、短头式、平头式。

汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身的相互关系和布置特点而言。

发动机及其附件的接近性好，便于检修工作；汽车满载时前轴负荷小，有利于再坏路面行驶时提高汽车的通过能力；地板地，驾驶员上，下车方便；离合器，变速箱等操纵机构结构简单，便于布置；发动机的工作噪声，气味，热量和振动对驾驶员的影响小；汽车正面与其他物体发生碰撞时，驾驶员和前排乘员收到的伤害程度比平头式货车要好很多，应此综合考虑后，该车系也采用长头式。

货车按照发动机位置不同，可分为发动机前置、中置和后置三种布置形式。

其中发动机前置后桥驱动在货车中得到广泛应用。

故该货车也采用发动机前置后驱布置形式。

（4）轮胎选择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。

我国各种汽车的轮胎和轮辋的规格及其额定负荷可查相应的国家标准。

货车的后轮装双胎时，比单胎使用时的负荷可增加汽车轮胎按胎体结构不同，可分为充气轮胎和实心轮胎，现代汽车绝大多数采用充气轮胎。

按胎内的空气压力不同，充气轮胎可分为高压胎、低压胎和超低压胎三种。

目前，汽车、货车几乎全都采用低压胎。

考虑到汽车可以在各种路况下运行，货车轮胎采取普通花纹轮胎。

故该货车采用低压充气轮胎。

根据参考文献]7[,初步选取公制系列斜交轮胎，轮胎型号参考载重汽车普通断面斜交轮胎,选取如下：10.00-20 16PR 146/142 F其中,10.00表示轮胎名义断面宽度(mm)，—表示轮胎为斜交胎；16PR表示轮胎层数；146/142 表示负荷指数（单胎/双胎）；F 表示速度符号，另外轮胎内空气压力为810/740(单胎/双胎)KPa。

根据参考文献]7[载重汽车普通断面斜交轮胎（5 轮辋）得，轮胎充气后静直径为1055 mm。

1.5 汽车主要参数的选择查阅相关资料，通过计算、初步确定如下目标参数：汽车主要尺寸参数；汽车质量参数；主要性能参数；估算发动机的最大功率、最大扭矩及其对应的转速；变速器的头档速比和档位数，和驱动桥的主减速比。

主要尺寸参数的选择汽车的主要尺寸参数有外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺寸6个。

（1）轴距轴距的选择要考虑它对整车其它尺寸参数，质量参数和使用性能的影响。

轴距短一些，汽车总长、质量、最小转弯半径和纵向通过半径就小一些。

选择轴距时应综合考虑对有关方面的影响。

在满足所涉及汽车的车厢尺寸，轴荷分配，对主要性能和整车布置等要求的前提下，将轴距设计得短一些为好。

轴距L 对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。

如下参考文献]1[中表1-2各类汽车的轴距和轮距表所示:表1-1汽车总质量/a m t 轴距L/ mm轮距B/ mm ≤1.8 1.8~6.0 6.0~14.0 ＞14.01700~2900 2300~3600 3600~55004500~5600 1150~13501300~16501700~2000 1840~2000 参照范围，选取前轴到中轴距离L=5225mm 。

（三轴汽车轴距取中间轴）三轴汽车中中轴和后轴间距为轮胎 1.1~1.25。

取 1.23，得中后轴之间距离为1300mm 。

（2）前轮距和后轮距。

汽车轮距对汽车的总宽、总质量、横向稳定性和机动性都有较大的影响。

轮距愈大，则悬架的角刚度愈大，汽车的横向稳定性愈好，车厢内横向空间也愈大。

但轮距也不宜过大。

轮距必须与汽车的总宽相适应。

前轮距主要决定于车架前部的宽、前轮板簧距、板簧宽、前轮转角、轮胎大小及拉杆与车架和转向轮之间的间隙有关。

后轮距 则取决于后部车架宽、板簧距、板簧宽、轮胎大小、U 型螺栓直径及与车架和轮胎之间的间隙等。

参考上表1-2范围，选取该货车的前后轮距B1=1914 B2=1847。

（3）前悬和后悬后悬的长度和汽车的类型、驱动形式、发动机的布置形式和驾驶室的形式及布置密切相关，前悬Lf应有足够的长度，以固定和安装发动机、水箱、转向器等部件；但不宜过长，否则接近角太小，不利于通过性。

对于重型长头货车，其前悬一般在1100~1300mm左右。

后悬长度Lr主要取决于货厢长度、轴距和轴荷分配的要求，同时要保证有适当的离去角。

后悬过大，上、下坡易刮地，转弯也不灵活。

货车后悬Lr=1.2-2.2m；参考参数范围，初步选取该货车的前悬Lf=1190mm，后悬Lr=1685mm。

（4）货车车头长度货车车头长度系指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。

长头型货车一般在2500-3500mm之间。

参考参数范围，选取该货车的车头长度为3330mm。