【正文】 子系統(tǒng)組合和相互作用體系規(guī)則的總體設計對汽車的性能 和質(zhì)量的影響更加廣泛、更為深刻。 2 設計總質(zhì)量量為 的中型運輸汽車。 整車尺寸 8100mm*2480mm*3160mm 軸數(shù) /軸距 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《汽車設計》表 16 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） 車頭長 2100mm 3 發(fā)動機的選擇 發(fā)動機的最大功率及轉(zhuǎn)速的確定 汽車的動力性能在很大程度上取決于發(fā)動機的最大功率。參考該題目中的參數(shù)，按要求設計的載貨汽車最高車速是 ua=120km/h，那么發(fā)動機的最大功率應該大于或等于以該車速行駛時，滾動阻力功率與空氣阻力功率之和，即 )761403600(1 ma x3ma xma x aDaTe uACugfmP ?? ? （ 21） 式中， Pemax 是發(fā)動機的最大功率（ KW）； η T是傳動系效率（包括變速器、輔助變速器傳動軸萬向節(jié)、主減速器的傳動效率）， η T=，傳動系各部件的傳動效率參考了機械工業(yè)出版社的《汽車設計課程設計指導書》表 11得； Ma是汽車總質(zhì)量， Ma=6750kg；g是重力加速度， g=； f是滾動阻力系數(shù)，由試驗測得，在車速不大于 100km/h的情況下可認為是常數(shù)。參考《汽車理論》取 f=＋ =，參考《汽車設計課程設計指導書》得； CD是空氣阻力系數(shù)，一般中重型貨車可取 ～ ，這里取 CD=； A 是迎風面積（㎡），取前輪距 B1*總高 H， A=5 ㎡。 故 A=5㎡ KWKWP 1 3e m a x ???????? ）（ 如果選取功率為 的發(fā)動機，則比功率為： 206750 13810001000 ???? tkwma pP 根據(jù)《專用汽車設計》 4 表 汽車動力性參數(shù) 汽車類型 最大總質(zhì)量 范圍 最高車速 比功率 貨車 ma ＜ ma＜ 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)動機應該具有的功率為 135kw， 135 = 馬力?？紤]到載貨汽車速度相對較高，初選發(fā)動機的功率為 225 馬力， P=165kw 發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩及其轉(zhuǎn)速的確定 當發(fā)動機最大功率和其相應轉(zhuǎn)速確定后，可通過下式確定發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩。 pem axem ax n9549 PT ?? （ 22） 式中， Temax 是發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（ N m）；α是轉(zhuǎn)矩適應性系數(shù)，標志著當行駛阻力增加時，發(fā)動機外特性曲線自動增加轉(zhuǎn)矩的能力 pemaxTT?? ， Tp 是最大功率時的轉(zhuǎn)矩（ N m），α可參考同類發(fā)動機數(shù)值選取，初取α =； 。np 為最大功率轉(zhuǎn)速選為2500r/ 是發(fā)動機最大功率（ KW） 。np 是最大功率是的轉(zhuǎn)速（ r/min）。 所以 mNmNT 6612500 ma x ???? 一般用發(fā)動機轉(zhuǎn)矩適應性系數(shù) Tpnn???,表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速適應行駛工況的程度，Φ越大，說明發(fā)動機的轉(zhuǎn)速適應性越好。采用Φ值大得發(fā)動機可以減少換擋次數(shù)，減輕司機疲勞、減少傳動系的磨損和降低油耗。通常，汽油機取 ～ ，柴油機取 ～ ，初選n=1500r/min,以保證汽車具有相當?shù)淖畹头€(wěn)定車速。由 5 002 5 ???? 符合。 5 輪胎的選擇 輪胎的尺寸和型號是進行汽車性能計算和繪制總布置圖的重要原始數(shù)據(jù)，因此，在總體設計開始階段就應選定。選擇的依據(jù)是車型、使用條件、輪胎的額定負荷以及汽車的行駛速度。為了提高汽車的動力因數(shù)、降低汽車質(zhì)心的高度、減小非簧載質(zhì)量，對公路用車，在其輪胎負荷系數(shù)以及汽車離地間隙允許的范圍內(nèi)，應盡量選取尺寸較小的輪胎。同時還應考慮與動力 — 傳動系參數(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《汽車設計課程設計指導書》給出的部分國產(chǎn)汽車輪胎的規(guī)格、尺寸及使用條件。 表 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 最大負荷 /N 相應氣壓P/ 110? aMP 標準輪輞 允許使 用輪輞 普通花紋 加深花 紋 越野花 紋 () 10 12 14 259 1018 1030 (1025) 1038 (1030) 18350 20500 22550 () () () 5 () 12 14 16 278 1055 1067 (1060) 1073 (1065) 21600 24050 26300 () () () () 14 16 293 1085 1100 (1090) 1105 (1095) 26250 28700 () () () 16 18 315 1125 1145 (1135) 30850 32700 () () () 16 315 1225 1247 (1238) 34700 () 通過查閱貨車輪胎標準 GB29772021《載重汽車輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負荷》和參考同類車型所選輪胎規(guī)格，各軸輪胎規(guī)格選擇如下： 后輪采用雙胎，負荷率增加 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/ 3550 4≥ 6000 可以。 6 傳動系最小傳動比的確定 普通載貨汽車最高檔通常選用直接擋，若無分動器或者輪邊減速器，則傳動系的最小傳動比等于主減速器的主減速比 0i 。主減速比 0i 是主減速器設計的原始數(shù)據(jù)，應在汽車總體設計時就確定。 載重貨車為了得到足夠的功率儲備而使最高的車速有所下降， 0i 可按下式選擇 ghxa m apr0 iu ~ ）（? （ 23） 式中， r 是驅(qū)動輪的滾動半徑（ m），所選輪胎規(guī)格為 295/80R20 的子午線輪胎，其自由直徑 d=1044mm，因計算常數(shù) F=(子午線輪胎 F=),故滾動半徑 dr r ??? ??? ?F ； np 是 發(fā) 動 機 最 大 功 率 時 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比， igh=。 所以 ~ ~ 0 ????? ）（ ，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、雙級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。 汽車驅(qū)動橋離地間隙要求參考《汽車設計課程設計指導書》表 14 所示。其中，中型載貨汽車的離地間隙要求在 210～ 275mm 之間。 傳動系最大傳動比的確定 傳動系最大傳動比為變速器的Ι擋傳動比 igΙ 與主減速比 i0 的乘積。 igΙ 應根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動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)動車輪的滾動半徑等綜合確定。 汽車爬坡度時車速不高，空氣阻力可以忽略，則最大驅(qū)動力用于克服輪 胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力。故有 7 m a xm a xm a x0m a x )s i nc os( ???? gmfgmr iiTaar Tge ???? （ 24） 則由最大爬坡度要求的變速器Ι檔傳動比為 Terag iT rgmi ??0m axm ax?? （ 25） 式中， max? 是道路最大坡度角，設計要求最大爬坡度為 30%，即坡度角 ?? ? ；max? 是最大道路阻力系數(shù)。 i o i nc o s m a xm a xm a x ???????? ）（ ??? f 前面已將計算得 r =；發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 Temax=；主減速比 0i =4；傳動系傳動效率 T? =。所以 g ??? ????? 根據(jù)驅(qū)動車輪與路面附著條件 ?? 20m ax Gr iiTrTge ?? （ 26） 求得變速器的Ι檔傳動比為 Terg iT rGi ??0max2?? （ 27） 式中， ? 是道路的附著系數(shù)，在良好的路面上取 ? ； 2G 是汽車滿載靜止于水平路面時，驅(qū)動橋承受的載荷（ N），后 橋所受載荷為 4725kg（根據(jù)滿載時軸荷分配，后軸為 70%），則 ??? ????gi 綜上所述，初步選取變速器Ι擋傳動比 igΙ =9。 8 發(fā)動機的選型 根據(jù)所需發(fā)動機的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩及相應轉(zhuǎn)速，初步選擇康明斯有限公司的型號為康明斯 ISBE4+225 的發(fā)動機，它的主要技術參數(shù)如表 所示，其外特性曲線見附圖 1。 表 康明斯 ISBE4+225的發(fā)動機發(fā)動機的主要技術參數(shù) 單位 康明斯 ISBE4+225 缸徑 /行程 mm 102*120 質(zhì)量 ㎏ 612 排量 L 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 N m/(r/min)/馬力 850/1500/225 最低燃油消耗率 g/(kw h) ≤ 207 一米外噪音 B 99 滿足排放要求 國四 進氣形式 /每缸氣門數(shù) 增壓中冷 /2 氣缸排列形式 直列 6缸 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)動機最大轉(zhuǎn)矩之比，必須 大于 1。β是離合器設計時用到的一個重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇β時，應考慮以下幾點： 1)摩擦片在使用中磨損后，離合器還應能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩； 9 2)防止離合器滑磨時間過長； 3)防止傳動系過載以及操縱輕便等。 顯然，為可靠傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過大，β不宜選取太?。粸槭闺x合器尺寸不致過大，減少傳動系過載，保證操縱輕便，β又不宜選取太大；當發(fā)動機后備功率較大、使用條件較好時，β可選取小些；當使用條件惡劣，需要拖帶掛車時，為提高起步能力、減少離 合器滑磨，β應選取大些；貨車總質(zhì)量越大，β也應選得越大；采用柴油機時，由于工作比較粗暴，轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn)，選取的β值應比汽油機大些；發(fā)動機缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動越小，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值應大于單片離合器。各類汽車離合器β的取值范圍見表 。 表 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 ～ 最大總質(zhì)量為 6～ 14t的商用車 ～ 掛車 ～ 根據(jù)發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩及上述要求，初步選擇東風傳動軸有限公司生產(chǎn)，轉(zhuǎn)矩容量為 1800N m的 160 2B T130 單片干式螺旋彈簧離合器。該離合器與康明斯 ISBE4+225匹配時，其后備系數(shù)為 。 表 離合器 品牌 型號 160 2B T130 工作性質(zhì) 操縱式離合器 適用 貨車，重汽 轉(zhuǎn)矩 16001800 摩擦系數(shù) 摩擦面積 2 壓盤尺寸 432 432 48mm 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 10 變速器的選擇 根據(jù)汽車理論經(jīng)驗公式，為使提檔平順， n=igΙ /=，故