载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计

长春大学

课程设计说明书

题目名称载货汽车动力总成匹配与总体设计

院（系）机械与车辆工程学院

课程名称汽车设计

班级车辆10401班

学生姓名赵阳

指导教师王静

起止日期2013.12.16~2013.12.27

设计要求及参数

设计要求：

设计一辆用于长途城际运输，最大总质量不超过31t，额定载重为16t，最高车速为100km/h的重型载货汽车（售价不高于对标竞争车型）。

设计参数

整车尺寸（长*宽*高）11976mm*2395mm*3750mm

轴数/轴距4/（1950+4550+1350）mm

额定载质量16000kg

整备质量12000kg

公路行驶最高车速100km/h

最大爬坡度≥30％

第1章 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。参考该题目中的参

数，按要求设计的载货汽车最高车速是u a =100km/h ，那么发动机的最大功率应该

大于或等于以该车速行驶时，滚动阻力功率与空气阻力功率之和，即 )76140

3600(1max 3max max a D a T e u A C u gf m P +≥η （1-1） 式中，Pemax 是发动机的最大功率（KW ）；ηT 是传动系效率（包括变速器、辅

助变速器传动轴万向节、主减速器的传动效率），ηT =95%*95%*98%*96%=84.9%，

传动系各部件的传动效率参考了机械工业出版社的《汽车设计课程设计指导书》

表1-1得；Ma 是汽车总质量，Ma=28000kg ；g 是重力加速度，g=9.8m/s 2

；f 是滚

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。取

f=0.008，参考《汽车设计课程设计指导书》表1-2得；C D 是空气阻力系数，一

般中重型货车可取0.8～1.0，这里取C D =0.9；A 是迎风面积（㎡），取前轮距B1*

总高H ，A=2.395×3.75㎡。 221.875.3395.29.0m m A C D =⨯⨯= 故

KW KW P 2.19710076140

75.3395.29.010********.08.928000849.013emax =⨯⨯⨯+⨯⨯⨯≥

）（ 也可以利用比功率的统计值来确定发动机的功率值。

如选取功率为197.2KW 的发动机，则比功率为

t /043.7t /28000

2.1971000m 1000a emax KW KW P =⨯=

参考了国内的一汽解放J6M 重卡和国外的沃尔沃、奔驰等同类型汽车，其

比功率都在7KW/t 左右，则整备质量28t 的汽车，其发动机应具有的功率

Pe=7*28=196kw

再考虑该载货汽车要求具有相对高的车速，因此初步选择汽车发动机的最大功率

为200kw 。

1.1.2 发动机的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，可通过下式确定发动机的最大转

矩。

p emax

emax n 9549P T α= （1-2）

式中，T emax 是发动机最大转矩（N ·m ）；α是转矩适应性系数，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，p

emax T T =α，Tp 是最大功率时的转矩（N ·m ），α可参考同类发动机数值选取，初取α=1.05；Pemax 是发

动机最大功率（KW ）;n p 是最大功率是的转速（r/min ）。

所以 m N m N T ·5.911·2200

20005.19549emax =⨯⨯= 一般用发动机转矩适应性系数T p

n n αφ=,表示发动机转速适应行驶工况的程

度，Φ越大，说明发动机的转速适应性越好。采用Φ值大得发动机可以减少换挡

次数，减轻司机疲劳、减少传动系的磨损和降低油耗。通常，汽油机取1.2～1.4，

柴油机取1.2～2.6，以保证汽车具有相当的最低稳定车速。初取n T =1300r/min ，则692.11300

2200n n p

==T ，7769.1692.105.1=⨯=φ。

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，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、总高等）的影响。参考《汽车设计课程设

计指导书》表1-3给出的部分国产汽车轮胎的规格、尺寸及使用条件。通过查阅

货车轮胎标准GB2977-2008《载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷》和参考同

类车型所选轮胎规格，各轴轮胎规格选择如下：

前轴轮胎规格为11.00R20,轮胎数量为2；中间轴轮胎规格为11.00R20，轮

胎数量为2；后轮并装双轴双胎，型号为11.00R20,轮胎数量为8。所选轮胎的

单胎最大负荷28700N ，气压0.74MPa ，加深花纹，外直径1090mm 。

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挡，若无分动器或者轮边减速器，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。

载重货车为了得到足够的功率储备而使最高的车速有所下降，0i 可按下式

选择 gh x ama p r 0i u n r 472.0~377.0i ）（= （1-3）

式中，r r 是驱动轮的滚动半径（m ），所选轮胎规格为11.00R20的子午线轮胎，

其自由直径d=1090mm ，因计算常数F=3.05(子午线轮胎F=3.05),故滚动半径

m 5291.0mm 1.529mm 1416

.32109005.32d r r ==⨯⨯==πF ；n p 是发动机最大功率时的转速，