【正文】 物醫(yī)學(xué)工程等各行各業(yè)中都有極廣泛的應(yīng)用。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 10 第一部分 .客車的底 盤(pán)設(shè)計(jì) 2. 汽車形式的選擇 所選汽車的型號(hào)和根據(jù) 為了充分利用我國(guó)目前和將來(lái)的公路條件及汽車工業(yè)的現(xiàn)狀，使設(shè)計(jì)力求在提高車速的情況下，具有制造工藝簡(jiǎn)單，對(duì)原型車部件利用率和通過(guò)性較高的特點(diǎn)，還要為客戶提供舒適性好，節(jié)約燃料，經(jīng)濟(jì)性好，且容量較大的大型客車。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的大型客車采用直列六缸增壓水冷D6114EQ 發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)采用 KL6110HF2客車底盤(pán)。設(shè)計(jì)力求標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，盡量考慮變型的要求，以達(dá)到實(shí)用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、舒適的要求。 汽車形式的基本要求 （ 1）在該車整車總布置時(shí)， 特別關(guān)注總體尺寸的協(xié)調(diào)性，如軸距、前后懸等關(guān)鍵參數(shù)，必須能使前后軸荷分配接近最佳，并使這個(gè)比例在空滿載時(shí)變化不大。各總成部件的布置必須優(yōu)先考慮整車的通過(guò)性、操縱穩(wěn)定性、平順性等。優(yōu)化匹配變速器后橋速比，充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，使動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最佳。 （ 2） 符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī) ； 貫徹“三化”要求。 （ 3） 充分考慮可靠性。該車對(duì)安全性的要求很高且不易維修 , 該車底盤(pán)的可靠性對(duì)客車來(lái)說(shuō)非常重要。該底盤(pán)在總成選用、零件設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)處理等方面 ,都必須保證可靠性要求。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 11 汽車的型式是指其軸數(shù)、驅(qū)動(dòng)型式、布置型式 以及車身或駕駛室型式而言。由于汽車型式對(duì)整車的使用性能、外型尺寸、質(zhì)量、軸荷分配和制造成本等方面影響很大，所以要綜合考慮上述因素選擇車型。 汽車的軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)型式 ：該車的軸數(shù)是根據(jù)車輛的用途、總質(zhì)量、使用條件、公路車輛法規(guī)和輪胎負(fù)荷能力而確定。根據(jù)有關(guān)部門(mén)規(guī)定，公路允許車輛單后軸負(fù)荷為 130KN，雙后軸負(fù)荷為 240KN。雙軸汽車前后軸總負(fù)荷一般不大于190KN，而三軸汽車前后軸總負(fù)荷不超過(guò) 320KN。而本車前后軸（滿載）為 6000/10500kg，故本車采用二軸。 ： 4 2 式汽車 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低，故在轎車和質(zhì)量小于 19t 的公路用車上廣泛應(yīng)用。本車總質(zhì)量為 16500kg（滿載），主要用于城市道路良好狀況，故本車采用 4 2 驅(qū)動(dòng)方式。 汽車布置型式的選擇 汽車的布置型式是指發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)軸和車身（或駕駛室）的相互關(guān)系和布置特點(diǎn)而言。 客車的布置型式根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)位置不同，可以分為三種：發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)中置后橋驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)后置后橋驅(qū)動(dòng)。 （ 1） 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng) 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 12 圖 發(fā)動(dòng)機(jī)布置圖 （ 2） 發(fā)動(dòng)機(jī)中置后橋驅(qū)動(dòng) 圖 發(fā)動(dòng)機(jī)布置圖 （ 3） 發(fā)動(dòng)機(jī)后置后橋驅(qū)動(dòng) 圖 發(fā)動(dòng)機(jī)布置圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 13 本車采用的是第三種驅(qū)動(dòng)方式，這種布置方式與其他兩種布置方式相比較的優(yōu)點(diǎn)是：能較好的隔絕發(fā)動(dòng)機(jī)的氣味和熱量，該車中、前部基本不受發(fā)動(dòng)機(jī)工作噪聲和振動(dòng)的影響；檢修發(fā)動(dòng)機(jī)方便；軸荷分配合理；同時(shí)由于后橋簧上質(zhì)量與簧下質(zhì)量之比增大，可改善車廂后部的乘坐舒適性；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)，車廂面積利用較好，并且布置座椅受發(fā)動(dòng)機(jī)影響較少；作為城市間客車使用時(shí) ，能夠在地板下方和汽車全寬范圍內(nèi)設(shè)立體積很大的行李箱；作為市內(nèi)用客車不需要行李箱時(shí)，因后橋前面的地板下方?jīng)]有傳動(dòng)軸，則可以降低地板高度，乘客上下車方便；傳動(dòng)軸長(zhǎng)度短。 當(dāng)然，此方案也有缺點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻條件不好，必須采用冷卻效果強(qiáng)的散熱器；動(dòng)力總成的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜；駕駛員不容易發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障。 3. 主要總成結(jié)構(gòu)型式的選用和簡(jiǎn)要說(shuō)明 發(fā)動(dòng)機(jī) 本車采用直列六缸增壓水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)，采用水冷式的好處：容易保持發(fā)動(dòng)機(jī)在均勻的適當(dāng)溫度下，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命；由于潤(rùn)滑油溫度低，不需要機(jī)油冷卻裝置；發(fā)動(dòng)機(jī)緊湊適于車輛安裝，噪音 小，冷卻風(fēng)扇動(dòng)力消耗小，車輛暖氣和除霜裝置簡(jiǎn)單。它的缺點(diǎn)主要是必須有散熱器和水泵，同時(shí)必須考慮冷卻水的泄漏和必要的補(bǔ)充。 離合器 本車離合器采用膜片彈簧離合器。膜片彈簧是一種由彈簧鋼制作的具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，主要由碟簧部分和分離指部分組成。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 14 變速器 傳動(dòng)系中最主要的變速裝置就是變速器。各種車輛的用途不同，對(duì)變速器的要求也各異。所謂變速器與車輛的匹配，即是為滿足一定需要和使用性能的車輛配置一臺(tái)水平相當(dāng)、技術(shù)性能合理、與車輛的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性相適應(yīng)的、安裝和使用既方便又經(jīng)濟(jì)合算的變速器。變速器的最 高檔和最低檔速比、檔位數(shù)和各檔速比是變速器與車輛匹配的主要內(nèi)容。 傳動(dòng)軸 在發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪或全輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，由于彈性懸架的變形，變速器或分動(dòng)器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸的軸線相對(duì)位置經(jīng)常變化，所以普遍采用十字軸萬(wàn)向傳動(dòng)軸。所以在 本次設(shè)計(jì)中采用十字軸萬(wàn)向傳動(dòng)軸。（如圖） 1－十字軸軸承； 2－花鍵軸潤(rùn)滑脂嘴； 3－裝配位置標(biāo)記； 4－花鍵防塵罩； 5－十字軸潤(rùn)滑脂嘴； 6－凸緣叉 圖 十字軸萬(wàn)向傳動(dòng)軸 驅(qū)動(dòng)橋 采用的驅(qū)動(dòng)橋?yàn)榉菙嚅_(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。 非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是一根支承在左右驅(qū)動(dòng)車輪上的剛 性空心梁，主減速器、差速器和半軸等所有傳動(dòng)件都裝在其中。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋、驅(qū)動(dòng)上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 15 車輪均屬簧下質(zhì)量。 懸架 前懸架采用的是雙橫臂式獨(dú)立懸架，后懸架型式為漸變鋼板彈簧非獨(dú)立懸架。 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 本設(shè)計(jì)采用的轉(zhuǎn)向器為齒輪齒條式。 一般汽車上常用的轉(zhuǎn)向器型式有循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、齒輪齒條式和蝸桿指曉式。 循環(huán)球式效率高，可達(dá) 80％，齒輪齒條式一般，而蝸桿滾輪式和蝸桿指銷式則很小。齒輪齒條式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本低，因此考慮使用。其主要問(wèn)題是正逆效率都很高，所以轉(zhuǎn)向盤(pán)上受沖擊較大，但裝上能吸振的減震器或 小齒輪和轉(zhuǎn)向軸之間裝橡膠聯(lián)軸節(jié)，反沖擊力將大為改善。 制動(dòng)機(jī)構(gòu) 本車的制動(dòng)器型式為：前制動(dòng)器采用雙領(lǐng)蹄式，后制動(dòng)器采用領(lǐng)從蹄式。除車輪制動(dòng)器外，還在后輪上裝有手制動(dòng)的駐車系統(tǒng)。本車設(shè)計(jì)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用液壓式簡(jiǎn)單制動(dòng)。制動(dòng)分路系統(tǒng)采用一軸對(duì)一軸型。 液壓制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：作用滯后時(shí)間較短（ － ），工作壓力高，可達(dá) 10－ 12MPa，因而輪缸尺寸小，可安裝載制動(dòng)器內(nèi)部，直接作為制動(dòng)蹄的張開(kāi)機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)構(gòu)，而不需要制動(dòng)臂等傳動(dòng)副，使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，機(jī)械效率高。液壓系統(tǒng)有自我潤(rùn)滑作用。液壓制 動(dòng)的主要特點(diǎn)是過(guò)度受熱后，部分制動(dòng)液汽化，在管路中形成氣泡，嚴(yán)重影響液壓上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 16 傳輸，使制動(dòng)效能降低，甚至完全失效，但它們廣泛用于轎車，輕型貨車上。 一軸對(duì)一軸（ II）型制動(dòng)分路系統(tǒng)是前軸制動(dòng)器與后軸制動(dòng)器各用一個(gè)回路。它們最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可與傳統(tǒng)的單缸式，鼓式制動(dòng)器配合使用，成本較低。 踏板、油箱以及備胎等的布置 離合器踏板、制動(dòng)踏板和油門(mén)踏板，布置在地板凸包與車身內(nèi)側(cè)壁之間。在離合器踏板左側(cè)，應(yīng)當(dāng)留出在離合器不工作時(shí)可以放下左腳的空間，因此輪罩最好不要凸出到客廂內(nèi)。油門(mén)踏板一般比制動(dòng)踏板稍低，要求油門(mén) 踏板與制動(dòng)踏板之間留有大于一只完整鞋底寬度（ 60mm）的距離。 本車將油箱布置在前軸之前，這樣可以使得載荷分配更加合理，提高了輪胎的使用壽命，避免了車輛在高速行駛的過(guò)程中方向發(fā)飄的現(xiàn)象發(fā)生，提高安全性。 本車將備胎布置在車架前部。這樣的布置時(shí)常采用懸鏈?zhǔn)?，可保證拆、裝方便，并使汽車質(zhì)心位置降低。但此時(shí)汽車離去角減小，通過(guò)性變壞。 4. 汽車主要尺寸和參數(shù)的選擇 汽車主要尺寸的確定 汽車的主要尺寸是指其軸距、輪距和外廓尺寸等。 （ 1） .軸距 L 軸距短些，車輛本身就輕些；最小轉(zhuǎn)彎半徑也短；而縱向通過(guò)角卻大，通過(guò)性好。但軸距過(guò)短，會(huì)帶來(lái)一系列缺點(diǎn)；車廂長(zhǎng)度不足或后懸過(guò)長(zhǎng)；上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 17 制動(dòng)或上坡時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過(guò)大，使汽車制動(dòng)性荷操縱穩(wěn)定性變壞；車身縱向角振動(dòng)過(guò)大。此外，還會(huì)導(dǎo)致萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的夾角過(guò)大的問(wèn)題。因此，確定軸距應(yīng)綜合考慮各方面的要求，在保證所設(shè)計(jì)車型的主要性能，裝載面積和軸荷分配等方面均得到滿足的前提下，把軸距設(shè)計(jì)得短些為宜。一般來(lái)說(shuō)，裝載量越大，軸距也越長(zhǎng)；而機(jī)動(dòng)性要求高，軸距則應(yīng)取短些。 本客車的軸距 L＝ 5700mm 圖 軸距圖 （ 2）前后輪距 1B 和 2B 輪距大些，對(duì)增大車廂寬度與提高車身橫向穩(wěn)定性有利。但輪距過(guò)大，使汽車總寬和總質(zhì)量增大，所以輪距不宜過(guò)大，必須與所要求的總寬相適應(yīng)。 本客車前輪距 1B ＝ 2046mm 2B ＝ 1800mm （ 3） .外廓尺寸的確定 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 18 各國(guó)對(duì)公路運(yùn)輸車輛的外廓尺寸均有法規(guī)限制。我國(guó)法規(guī)規(guī)定總高不大于 4m。總寬（不包括后視鏡）不大于 ；外開(kāi)窗、后視鏡等突出部分不大于 250mm?？傞L(zhǎng)：貨車及越野車不大于 12m；一般大客車不大于 12m，鉸鏈?zhǔn)酱罂蛙嚥淮笥?18m；牽引車帶半掛車不大于 16m，汽車拖帶掛車不大于 20m，掛車長(zhǎng)度不大于 8m。至于具體選用何種外廓尺寸，應(yīng)根據(jù)汽車的用途、道路條件、外形設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)布置等因素來(lái)確定。 本車的外型尺寸如下： 長(zhǎng)： 11490mm， 車身寬： 1690mm，保險(xiǎn)杠寬： 1718mm，高： 3230mm 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 （ 1） .汽車的裝載質(zhì)量（簡(jiǎn)稱裝載量）和載容 量： 汽車的裝載量 em 是根據(jù)行業(yè)產(chǎn)品規(guī)化的系列，考慮到汽車的用途和使用條件，以及工廠生產(chǎn)條件等因素而確定的。此參數(shù)對(duì)運(yùn)輸效率和運(yùn)輸成本有很大的影響。 本車的裝載量 em ＝ 55人 （ 2） .整車整備質(zhì)量 om 整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部整備（包括隨車工具、備胎等），加滿燃料、水，但沒(méi)有裝貨和載人時(shí)的整車質(zhì)量。整車整備質(zhì)量是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)，確定這個(gè)指標(biāo)時(shí)即要考慮到 當(dāng)前有減少此值的發(fā)展趨勢(shì)，又要顧及國(guó)內(nèi)目前公路、材質(zhì)及工藝的水平，即選取時(shí)既要考慮先進(jìn)性，又是切實(shí)可行的。 本車的整車整備質(zhì)量 om ＝ 11595kg （ 3） .汽車總質(zhì)量 am 的確定 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 19 汽車總質(zhì)量是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時(shí)的整車質(zhì)量。 本車的總質(zhì)量 am ＝ 15170=11595+65 55(kg) (4).質(zhì)量系數(shù) mo? 質(zhì)量系數(shù)是指汽車裝載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值。這個(gè)系數(shù)的數(shù)值大，說(shuō)明該車型的材料利用率和設(shè)計(jì)與制造水平高。 本車 / 6 5 5 5 / 1 1 5 9 5 0 . 3 0 8m o e omm? ? ? ? ? （ 5）汽車的軸荷分配 軸荷分配適當(dāng)與否對(duì)汽車的只要使用性能和輪胎使用壽命有顯著影響。所以在總體設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)軸荷分配有一定的要求：應(yīng)使輪胎磨損均勻，因此，希望滿載時(shí)每個(gè)輪胎負(fù)荷大致相等。本車為后軸為雙胎的雙軸汽車，其前后軸的負(fù)荷分配應(yīng)大致占 33％和 67％。應(yīng)滿足汽車的動(dòng)力性、通過(guò)性、操縱穩(wěn)定性等要求。因?yàn)楸拒嚍?4 2，后輪驅(qū)動(dòng)的汽車，為使后 輪上有足夠的附著力后軸負(fù)荷不宜太小。同時(shí)，為防止在潮濕路面上發(fā)生測(cè)滑事故，空載時(shí)其后軸負(fù)荷應(yīng)大于 46％。 本車軸荷分配：前 /后（空載） 3713/7882（ kg） 前 /后（滿載） 6000/10500（ kg） 空載時(shí) 前軸占 32％ 后軸占 68％ 46% 滿載時(shí) 前軸占 ％ 后軸占 ％ 汽車主要性能參數(shù)的選擇 （ 1）直接檔和 I檔最大動(dòng)力因素 maxOD 和 ImaxD ： 直接檔動(dòng)力因素 maxOD 的選擇主要考慮對(duì)汽車加速性和燃料經(jīng)濟(jì)性的要上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 20 求，并視汽車類型和道路條件而異。（參考表 ） 頭檔最大動(dòng)力因素 ImaxD 標(biāo)志著汽車的最大爬坡能力和越過(guò)困難路段的能力。 ImaxD 和汽車總質(zhì)量的關(guān)系不明顯，主要取決于公路用車，這個(gè)參數(shù)設(shè)計(jì)在 － 。（參考表 ） （ 2）最高車速 maxaV maxaV 主要根據(jù)汽車用途、公路條件及有無(wú)安全措施和發(fā)動(dòng)機(jī)功率大小來(lái)確定。近十幾年來(lái)，隨著公路質(zhì)量的提高，汽車最高車速普遍有所提高。但設(shè)計(jì)的最高車速不宜定得過(guò)高，否則不僅費(fèi)油，且不安全，同時(shí)在定汽車最高車速時(shí)，還要參考有關(guān)國(guó)家公路的限速規(guī)定。（參考表 選?。? （ 3）汽車比功率和比扭矩： 汽車的比功率為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率與汽車總質(zhì)量的比值，是評(píng)價(jià)汽車動(dòng)力性能的綜合指標(biāo)。在比較不同國(guó)家車型的比功率時(shí)，應(yīng)注意各國(guó)內(nèi)燃機(jī)功率測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)的差異。（參