GD6371輕型客車設(shè)計
GD6371輕型客車設(shè)計,GD6371,輕型客車,設(shè)計
機電工程學院
畢業(yè)設(shè)計方案
論證報告
設(shè)計題目: GD6371輕型客車設(shè)計——總體設(shè)計
學生姓名: 歐艷偉
學 號: 201115910520
專業(yè)班級: 車輛工程1102
指導(dǎo)教師: 楊宗田
2015年 04月 05日
目次
1 我國汽車工業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展的趨勢 1
2 汽車總體設(shè)計分析 2
3 汽車形式論證選擇 3
3.1 軸數(shù)和驅(qū)動形式 3
3.2 布置形式 4
4 商用車主要參數(shù)選擇 6
4.1尺寸參數(shù) 6
4.2 商用車質(zhì)量參數(shù)選擇 6
5 商用車發(fā)動機選擇 7
6 汽車輪胎選擇 8
論證結(jié)果 9
參考資料 10
1.我國汽車工業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展的趨勢
綜觀我國汽車工業(yè)現(xiàn),展望我國汽車工業(yè)的未來,風險與機遇并存。
改革開放以來,特別是近幾年我國汽車工業(yè)發(fā)展勢頭強勁。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,去年1至7月,汽車全行業(yè)完成工業(yè)總產(chǎn)值3723.82億元,同比增長29.44%:產(chǎn)品銷售收入3598.88億元,同比增長31.05%:利潤總額221.90億元,同比增長51.14%。主要經(jīng)濟指標增長都比較大,實現(xiàn)了增產(chǎn)增收。汽車產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的地位越來越突出。去年交通運輸設(shè)備制造業(yè)對工業(yè)增長的貢獻率首次躍升至40個工業(yè)行業(yè)之首。以汽車制造業(yè)為主的交通運輸設(shè)備制造業(yè)已取代電子信息通信業(yè),成為名副其實的領(lǐng)頭羊。
隨著市場需求的不斷擴大,我國汽車工業(yè)的發(fā)展?jié)摿σ卜浅V?。?jù)有關(guān)部門分析,近幾年我國汽車消費市場的消費結(jié)構(gòu)已發(fā)生了很大變化。載貨汽車的需求量仍將持續(xù)增長,特別是次發(fā)達地區(qū),如西部地區(qū)對中重型貨車、多種專用汽車、礦用車和大中型客車的需求將明顯增加。農(nóng)村汽車市場對輕、微型客貨車需求也會有較大增長。隨著國家有關(guān)鼓勵私人購車政策的出臺,預(yù)計個人購車比例將逐年快速增長。特別是轎車、客車,尤其是微型客車的需求量會有較大增長,市場份額將進一步提高。為此,國家將積極發(fā)展售價八萬元左右的經(jīng)濟型轎車,以滿足中國家庭的需要。此外,國家還將大力推進發(fā)展汽車工業(yè)的相關(guān)環(huán)境:至2005年,中國公路里程將增加至160萬公里,其中高速公路2.5萬公里。各地還將加大發(fā)展城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),增加停車場地等交通配套設(shè)施。所有這些,都無疑會大大促進我國汽車工業(yè)的發(fā)展。
汽車工業(yè)發(fā)展形勢喜人,但同時也面臨著巨大的風險和挑戰(zhàn)。特別是“入世”以后,國門完全打開,我國的轎車產(chǎn)業(yè)與國外發(fā)達國家的汽車企業(yè)處于同一個大市場,將不可避免地面臨激烈的競爭與挑戰(zhàn)。我們現(xiàn)在的主要問題是:缺乏完整的轎車開發(fā)能力和自主的品牌,零部件制造體系相對薄弱,汽車產(chǎn)業(yè)的管理和服務(wù)體系仍十分落后,企業(yè)規(guī)模還難以與國外大公司抗衡。所有這些問題必須認真面對。
打通國際大市場,也給中國汽車工業(yè)的發(fā)展帶來了新的機遇,使我們可以有機會在與強手的合作與競爭中學習他們先進的技術(shù)、先進的管理和服務(wù)經(jīng)驗,不斷完善自己。同時也逼迫我們把自己做大做強。為了應(yīng)對國際汽車市場的激烈競爭,國家將致力于汽車工業(yè)的戰(zhàn)略重組,優(yōu)化資源配置,培育出兩到三家主業(yè)突出,核心能力強、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、具有較強國際競爭力的大型企業(yè)集團。同時,我們還可以充分利用“入世”后對幼稚工業(yè)的“保護期”進一步加大力度,開放市場,加強對汽車產(chǎn)業(yè)的管理,努力降低成本,提高競爭力:抓緊清理減少不合理稅費,鼓勵百姓的汽車消費。預(yù)計6年內(nèi)我國轎車價格可與國際初步接軌,10年內(nèi)可完全接軌。只要我們自強不息,艱苦奮斗,中國汽車工業(yè)的發(fā)展前景還是十分樂觀的。
有關(guān)人士預(yù)測,未來,我國汽車工業(yè)將呈現(xiàn)六大發(fā)展趨勢。
一、國有汽車生產(chǎn)企業(yè)將由市場”領(lǐng)導(dǎo)者”轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌鲎冯S者
二、汽車生產(chǎn)將由大批量方式轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娚a(chǎn)方式。
三、汽車企業(yè)將由整體性購并轉(zhuǎn)變?yōu)榫植啃再彶?
4、 人力資源將由國內(nèi)單一配置轉(zhuǎn)為全球流動配置。
五、汽車產(chǎn)品將由價格競爭轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合素質(zhì)的競爭。
六、汽車消費由集團消費轉(zhuǎn)化為個人消費。
2.汽車總體設(shè)計分析
汽車可以根據(jù)用途或結(jié)構(gòu)特點進行分類。我國把汽車分為七類:轎車、貨車、越野車、自卸汽車、牽引汽車、專用汽車和客車。上述七類汽車又根據(jù)發(fā)動機的排量V或汽車總質(zhì)量m a或汽車尺寸(總長)不同進一步區(qū)分,如不同發(fā)動機排量的轎車,表明汽車的動力性和經(jīng)濟性指標不一樣。我國根據(jù)發(fā)動機排量不同,將轎車分為五級(表2-1);貨車按公路運行時廠定最大總質(zhì)量不同,越野車按越野運行時廠定最大總質(zhì)量不同,將它們分為四級(表2-2);而客車根據(jù)車輛總長不同來區(qū)分(表2-3)。
表2-1 轎車分類
轎車級別
微型
普通級
中級
中、高級
高級
發(fā)動機排量
V/L
V≤1.0
1.0< V≤1.6
1.6< V≤2.5
2.5< V≤4.0
V>4.0
表2-2 貨車分類
貨車級別
微型
輕型
中型
重型
公路運行
最大總質(zhì)量m。
m?!?.8
1.814.0
表2-3 客車分類
客車級別
微型
輕型
中型
大型
車輛總長L。
L?!?.5
3.5< L?!?.0
7.0< L?!?0.0
L。>10.0
人們從事生產(chǎn)活動離汽車。在日常生活中,汽車特別是轎車是經(jīng)常使用的交通工具。汽車工業(yè)出現(xiàn)的高新技術(shù)多數(shù)在轎車上首先得到應(yīng)用。目前,轎車的產(chǎn)量、保有量占汽車總產(chǎn)量和保有量的絕對多數(shù)。一方面,擁有轎車是標志人們生活水平的提高;另一方面,大量運行著的汽車所造成所造成的公害又降低了人們的生活質(zhì)量。因此,人們對汽車提出越來越高的要求,包括研制節(jié)油汽車和開發(fā)應(yīng)用新能源;有關(guān)法規(guī)對汽車的排放和噪聲提出更嚴格的要求;對汽車安全性提出更高的要求,達到乘坐汽車有安全感、愉快感,汽車發(fā)生碰撞事故時能夠妥善地保護乘員;對汽車提出居住性要求,不僅坐在汽車里舒適,而且能與外界進行信息交流。
進行總體設(shè)計應(yīng)滿足如下基本要求:
1)汽車外廓尺寸應(yīng)符合GBl589—89的外廓尺寸限界規(guī)定。
2)軸荷分布要合理,并應(yīng)符合有關(guān)公路法規(guī)的限定要求。
3)汽車的各項性能,要求達到設(shè)計任務(wù)書所給定的指標。
4)進行有關(guān)運動學方面的校核,保證汽車有正確的運動和避免運動干涉。
5)拆裝與維修方便。
車型不同、生產(chǎn)綱領(lǐng)不同,新產(chǎn)品的開發(fā)階段與工作內(nèi)容也不同。一般新產(chǎn)品開發(fā)要經(jīng)歷五個階段,各階段的主要工作內(nèi)容見表2-4。
表2-4 產(chǎn)品開發(fā)過程
階段
新車設(shè)計
主要工作內(nèi)容
設(shè)
計
任
務(wù)
書
編
制
階
段
國家汽車發(fā)展型譜或上級機關(guān)指令
工廠產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃
概念設(shè)計
市場預(yù)測,使用調(diào)查,產(chǎn)品水平分析,形體設(shè)計,工藝分析,產(chǎn)品的目標成本
產(chǎn)品的通用化、標準化、系列化,繪制方案圖,初步性能計算
設(shè)計任務(wù)書的制定
繪制總布置草圖,初選主要技術(shù)參數(shù)
技術(shù)
設(shè)計
階段
技術(shù)設(shè)計
確定主要參數(shù)和結(jié)構(gòu),總成設(shè)計,繪制整車校對圖,運動干涉校核,整車性能計算,出試制圖和技術(shù)文件
試制、
試驗、
改進、
定型
階段
改進設(shè)計
試制總成和樣車,總成試驗,整車試驗,使用試驗,評價試驗,改進沒計
鑒定定型
工藝審查,成本核算,價值分析,出生產(chǎn)準備用圖,編制鑒定文件
生產(chǎn)
準備
階段
小批量生產(chǎn)、用戶試驗
工藝調(diào)試,繼續(xù)試驗,改進設(shè)計,完成生產(chǎn)用圖,小批試生產(chǎn)
生產(chǎn)
銷售
階段
批量生產(chǎn)與銷售
正式銷售,售后服務(wù)
3. 汽車形式論證選擇
3.1 軸數(shù)和驅(qū)動形式
不同類型汽車有不同軸數(shù)和驅(qū)動型式,主要根據(jù)使用條件、用途、產(chǎn)條件、制造成本及公路條件等因素進行選擇。
最常用的是4×2前驅(qū)動式結(jié)構(gòu)。一般乘用車都采用4×2前驅(qū)動的布置型式,因為這種汽車結(jié)構(gòu)簡單、布置合理、機動性好、成本低、適合于公路使用,是—種典型的、成熟的結(jié)構(gòu)型式。
采用增加軸數(shù)的辦法,可以提高載重量而不增加單軸負荷,同時還不會增加車箱底板的離地高度,提高通用化、系列化水平,便于生產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本等。所以汽車廠家多年來一直都采用這種辦法變型出更多品種的汽車。
本次設(shè)計汽車最大總質(zhì)量為1.35t,故選擇兩軸、4×2前驅(qū)動形式。
3.2 布置形式
乘用車的布置形式主要有發(fā)動機前置前輪驅(qū)動(FF)、發(fā)動機前置后輪驅(qū)動(FR)、發(fā)動機后置后輪驅(qū)動(RR),中置后驅(qū)(MR)等。
FF型
FF型布置形式在發(fā)動機排量為2.5L以下的乘用車得到廣應(yīng)用,主要優(yōu)點:
1)省略傳動軸裝置,減輕車重,結(jié)構(gòu)比較緊湊;
2)有效地利用了發(fā)動機室空間,駕駛室內(nèi)空間較為寬敞,并有利于降低地板高度,提高乘坐舒適性;
3)發(fā)動機靠近驅(qū)動輪,動力傳遞效率高,燃油經(jīng)濟性好;
4)發(fā)動機等總成前置,增加前軸的負荷,提高了轎車高速行駛時的操縱穩(wěn)定性和制動時的方向穩(wěn)定性;
5)簡化了后懸架系統(tǒng);
6)在積雪或易滑路面上行駛時,靠前輪牽拉車身,有利于保證方向穩(wěn)定性;
7)汽車散熱器布置在汽車前部,散熱條件好,發(fā)動機可得到足夠的冷卻;
8)行李箱布置在汽車后部,所以有足夠大的行李箱空間等。
圖3-1 汽車前置前驅(qū)布置
缺點:
1)啟動、加速或爬坡時,前輪負荷減少,導(dǎo)致牽引力下降;
2)前橋既是轉(zhuǎn)向橋,又是驅(qū)動橋,結(jié)構(gòu)及工藝復(fù)雜,制造成本高、維修保養(yǎng)困難。
3)前橋負荷較后軸重,并且前輪又是轉(zhuǎn)向輪,故前輪工作條件惡劣,輪胎壽命短。
4)前輪驅(qū)動并轉(zhuǎn)向需要等速萬向節(jié),其機構(gòu)和制造工藝較為復(fù)雜。
5)一旦發(fā)生正面碰撞事故,因其發(fā)動機及其附件損失較大,維修費用高等。
FR型
FR型布置的優(yōu)點;
1)在拼合良好的路面上啟動、加速或爬坡時,驅(qū)動輪的負荷增大(即驅(qū)動輪的附著壓力增大),其牽引性能比前置前驅(qū)型式優(yōu)越;
2)軸荷分配比較均勻,因而具有良好的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性,并有利于延長輪胎的使用壽命;
3)發(fā)動機、離合器和變速器等總成臨近駕駛室,簡化了操縱機構(gòu)的布置;
4)轉(zhuǎn)向輪是從動輪,轉(zhuǎn)向機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、便于維修等。
缺點:
1)由于采用傳動軸裝置,不僅增加車重,還影響乘坐的舒適性;同時降低動力傳動系的傳動效率,影響了燃油經(jīng)濟性和動力性;
2)縱置發(fā)動機、變速器和傳動軸等總成的布置,使駕駛室空間減小,影響乘坐舒適性;同時,地板高度的降低也受到限制;汽車正面發(fā)生碰撞時,易導(dǎo)致發(fā)動機進入車廂,會對前排駕駛員造成傷害。
3)在雪地或易滑路面上啟動加速時,后輪推動車身,易發(fā)生擺尾現(xiàn)象等。
圖3-2 汽車前置后驅(qū)布置
中置后驅(qū)(MR)
布置優(yōu)點:
1)極為優(yōu)異的轉(zhuǎn)向特性。在轉(zhuǎn)向時,一轉(zhuǎn)動方向盤,汽車很快就跟著轉(zhuǎn)向,二者間的時間差非常短,車身緊隨轉(zhuǎn)向動作的性能特別好。
2)起步和加速性能較好。因為當起步或減速時,整車的重量向后移動,從而增加了后輪對地面的附著力,驅(qū)動力再大也很難使輪胎打滑。
缺點:
1)于是中置發(fā)動機,發(fā)動機和傳動機構(gòu)都集中地布置在汽車中部。在其它的驅(qū)動方式中,汽車中部都是乘客使用的空間,因而,這種汽車的高性能代價極大,嚴重地影響了車身空間的利用,使其車內(nèi)空間狹小,實用性較差,一般只布置兩個座椅。
2)由于發(fā)動機布置在駕乘人員的身后,因此發(fā)動機的聲音也聽得較為清晰。
幾種布置形式相比,考慮到車型為輕型客車,參考常見相同車型,選擇中置后驅(qū)形式,有點:軸荷分配合理,有利于提高輪胎的使用壽命;前輪不驅(qū)動,因而不用等速萬向節(jié),降低了成本;上坡時驅(qū)動輪附著力大,故爬坡能力強;變速器與主減速器分開,拆裝和維修方便;并且乘坐空間寬敞,行駛平穩(wěn)。
4 商用車主要參數(shù)選擇
汽車主要參數(shù)包括尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和汽車性能參數(shù)。
4.1尺寸參數(shù)
GB 1589——1989汽車外廓尺寸界限規(guī)定:貨車、整體式客車部長不應(yīng)該超過12m,單鉸接工客車不超過18m,半掛汽車列車不應(yīng)超過16.5m,全掛汽車不應(yīng)該超過20m;在不包括后視鏡的情況下,汽車寬不應(yīng)超過2.5m;在空載、頂窗關(guān)閉狀態(tài)下,汽車高不應(yīng)該超過4m;后視鏡等單側(cè)外伸量不得超過最大寬度處250mm;頂窗、換氣裝置開啟時不得超出車高300mm。
軸距的選擇須考慮其他很多因素。軸距短,相應(yīng)汽車總長、質(zhì)量、最小轉(zhuǎn)彎半徑及縱向通過半徑就會小一些。但軸距過短會產(chǎn)生車廂長度不夠或后懸太長、汽車行駛狀態(tài)中縱向角振動過大、汽車制動性和操縱穩(wěn)定性變壞、萬向節(jié)傳動夾角過大等問題。因此,在選擇軸距時應(yīng)綜合考慮多方面因素的影響。當然,在滿足所設(shè)計汽車的車廂尺寸、主要性能和整體布置等要求的前提下,應(yīng)將軸距設(shè)計得短一些。
汽車輪距對汽車總寬、總質(zhì)量、機動性和橫向穩(wěn)定性都有較大影響。輪距越大,則懸架的角剛度就會越大,汽車的橫向穩(wěn)定性也就越好,車廂內(nèi)橫向空間也越大。但輪距也不能設(shè)計得過大,否則,會增大汽車的總寬和總質(zhì)量。
前懸和后懸對汽車的通過性、安全性等有很大影響。初選前懸的尺寸應(yīng)該在保證布置下個總成前提下,盡可能?。缓髴覄t根據(jù)所涉及車型要求,是擔當選取。
故參照長安之星參數(shù),選取此商用車尺寸,長*寬*高為3725×1560×1895(mm),軸距為2350mm,前輪距1280mm,后輪距1290mm。
4.2 商用車質(zhì)量參數(shù)選擇
本車質(zhì)量參數(shù)在汽車設(shè)計總體設(shè)計任務(wù)書中已給出,如表4-1:
表4-1 總體設(shè)計基本參數(shù)
汽車整備質(zhì)量Kg
最大總質(zhì)量Kg
最高車速Km/h
人均整備質(zhì)量值t/人
900
1350
115
0.15
軸荷分配對汽車輪胎使用壽命和使用性能有很大影響。考慮輪胎面磨損均勻和壽命相近,各車輪負荷應(yīng)相差不大;為了使汽車有良好的動力性和通過性,驅(qū)動橋應(yīng)當有足夠大的負荷,從動軸上負荷可適當減少;為使汽車有良好的操縱穩(wěn)定性,轉(zhuǎn)向軸負荷不應(yīng)過于小。這就要求設(shè)計時要,充分考慮整車的性能要求、使用條件,合理選取軸荷分配。
汽車的性能參數(shù)由設(shè)計計算后得出。
5 商用車發(fā)動機選擇
現(xiàn)在汽車上使用的發(fā)動機主要以往復(fù)式內(nèi)燃機為主。它包括汽油機和柴油機兩種。汽油機的優(yōu)點:噪聲小、轉(zhuǎn)速高、體積小、易啟動、轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性好等;缺點是:排污大、功率小。柴油機優(yōu)點是:功率大、排污小、壽命長等;缺點是:工作粗暴、噪聲大、體積大。汽油機主要用于輕型車和轎車,柴油機主要用于貨車、大型客車。隨著發(fā)動機技術(shù)的進步,輕型車和轎車使用柴油機有日益增多。
按汽缸排列形式有直列式、水平式和v型式。直列式結(jié)構(gòu)簡單、寬度窄、布置方便。但當發(fā)動機的缸數(shù)多時,在汽車上布置困難,且高度尺寸大,適用于6缸以下的發(fā)動機;水平式平衡性好,高度低,在少量大客車上得到應(yīng)用;V型曲軸風度高,尺寸小,發(fā)動機系列多,但造價高,主要用于中、高轎車以及重型貨車上。
按冷卻形式分為風冷和水冷兩種。風冷結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、適應(yīng)性好。但冷卻不均勻、噪聲大、耗功大。主要用于摩托車。水冷冷卻均勻可靠、散熱好、噪聲小。能提供車內(nèi)供暖、較好適應(yīng)發(fā)動機增壓后散熱的需要。缺點是冷卻系結(jié)構(gòu)復(fù)雜。使用與維修不方便。冷卻性能愛環(huán)境溫度影響較大,夏季冷卻水容易過熱,冬季又容易過冷,并且在室外存放,水結(jié)冰后能凍壞氣缸缸體和散熱器。
發(fā)動機主要指標的選擇:
發(fā)動機功率越大則汽車的動力性越好,但功率太大會使發(fā)動機功率利用率下降,同時燃料經(jīng)濟性下降,動力傳動系的質(zhì)量也要加大。因此,應(yīng)合理地選擇發(fā)動機功率。用正式估算發(fā)動機的最大功率:
式中: ——發(fā)動機最大功率,kW;
——傳動系的傳動效率,對單級主減速器驅(qū)動橋的4× 2式汽車取≈0.9;
——汽車總質(zhì)量,kg;
——重力加速度,m/s2;
——滾動阻力系數(shù),對載貨汽車取0.02,對礦用自卸汽車取0.03,對轎車等高速車輛需考慮車速影響并?。?.0165+0.0001(Va-50);
——最高車速,km/h;
——空氣阻力系數(shù),轎車取0.4~0.6,客車取0.6~0.7,貨車取0.8—1.0
——汽車正面投影面積,㎡,若無測量數(shù)據(jù),可按前輪距B1、汽車總高H、汽車總寬B等尺寸近似計算:
對轎車 A≈0.78BH,
用下式確定:
——最大轉(zhuǎn)矩(N·m);
——轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù),一般在1.1~1.3之間選??;
——發(fā)動機最大功率(kw);
——最大功率轉(zhuǎn)速(r/min)。
通過計算,本車發(fā)動機選為JL465Q5。
6 汽車輪胎選擇
輪胎及車輪對汽車的承載能力有著重要影響,其中包括動力性、通過性、經(jīng)濟性、制動性、操縱穩(wěn)定性及汽車的承載能力和行駛安全性。因此,輪胎的選擇也成為極關(guān)重要的工作。
輪胎及車輪部件應(yīng)當滿足以下基本要求:足夠的負荷能力與速度能力;良好的均勻性與質(zhì)量平衡性;較小的滾動阻力與行駛哭聲;耐磨損、耐老化和良好的氣密性;質(zhì)量小、價格低、拆裝方便、互換性優(yōu)良。
按結(jié)構(gòu)分類:子午線輪胎、斜交輪胎。
子午線輪胎與斜交胎的比較:子午線輪胎的特點是滾動阻力小、溫升低、胎體緩沖性能和胎面附著性能好,裝車后油耗低、壽命長、高速性能優(yōu)良,因此,適應(yīng)現(xiàn)代汽車對安全、高速、低能耗的發(fā)展要求,是汽車設(shè)計時首選輪胎。但其制造困難,造價較斜交輪胎高且不易翻修等。
綜合考慮,該車選用子午線輪胎,155/R13 LT。
圖6-1 子午線胎構(gòu)造
圖6-2 斜交胎構(gòu)造
論證結(jié)果
根據(jù)本次設(shè)計目標與要求,所設(shè)計車型為GD6371,采用4x2發(fā)動機中置后驅(qū)布置形式,汽車尺寸長*寬*高為3700×1555×1850(mm),軸距為2500mm,前輪距1280mm,后輪距1290mm,發(fā)動機為JL465Q5,輪胎為155/R13 LT。
參考資料
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GD6371
輕型客車
設(shè)計
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GD6371輕型客車設(shè)計,GD6371,輕型客車,設(shè)計
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