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機(jī)電工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)題目: JD1121載貨汽車總體及底盤布置設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
學(xué) 號：
專業(yè)班級：
指導(dǎo)教師：
20xx 年 5 月 25日
目 次
1 設(shè)計(jì)說明 1
1.1設(shè)計(jì)題目介紹 1
1.2設(shè)計(jì)任務(wù) 1
1.3設(shè)計(jì)的基本要求 1
1.4現(xiàn)代汽車發(fā)展趨勢 1
1.5汽車開發(fā)程序 2
2 設(shè)計(jì)方案分析 3
2.1 汽車形式的選擇 3
2.2汽車主要參數(shù)的選擇 5
2.3貨車車頭長度 8
2.4貨車車箱尺寸 8
2.5貨車的總體布置 9
2.6 JD1121載貨汽車主要的性能參數(shù) 10
2.7貨車輪胎的選擇 12
2.8 JD1121載貨汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 12
3 JD1121載貨汽車的相關(guān)計(jì)算 15
3.1最小總傳動(dòng)比和主減速器傳動(dòng)比的計(jì)算 15
3.2最大傳動(dòng)比的計(jì)算 15
3.3各檔傳動(dòng)比計(jì)算 16
4 設(shè)計(jì)成果說明 17
設(shè)計(jì)總結(jié) 18
致謝 19
參考資料 20
１ 設(shè)計(jì)說明
1.１設(shè)計(jì)題目介紹
我們本次設(shè)計(jì)的題目是JD1121載貨汽車總體及底盤布置設(shè)計(jì)，題目中JD為企業(yè)的識別代號，1代表載貨汽車，12代表貨車的總質(zhì)量為12噸，尾數(shù)1代表是第二代產(chǎn)品。在進(jìn)行總體及底盤布置設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)任務(wù)書中規(guī)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)及設(shè)計(jì)原則，詳細(xì)而準(zhǔn)確的確定出汽車整車的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，選出汽車整車的主要總成，將這些總成互相連接起來以構(gòu)成汽車整車的方式，最終以文字、模型和示意圖的形式將他們表現(xiàn)出來。
1.2設(shè)計(jì)任務(wù)
本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是：1、正確的選擇汽車的各種零部件總成，確定汽車總體及底盤的設(shè)計(jì)方案。2、對載貨汽車各零部件總成的位置關(guān)系進(jìn)行合理的布置和分析，而且還要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)、強(qiáng)度等各方面的校核。3、要做一些必要的設(shè)計(jì)計(jì)算，這些計(jì)算內(nèi)容包括汽車尺寸參數(shù)及各項(xiàng)性能參數(shù)等，計(jì)算時(shí)要做到詳細(xì)準(zhǔn)確，以確保汽車在各種環(huán)境條件下各項(xiàng)參數(shù)都能夠達(dá)到預(yù)期得使用指標(biāo)。4、完善設(shè)計(jì)中的各種錯(cuò)誤并且協(xié)調(diào)處理汽車設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的不合理矛盾，使汽車的設(shè)計(jì)合理化，更加成熟。
1.3設(shè)計(jì)的基本要求
(1)必須達(dá)到企業(yè)在商品計(jì)劃中所確定的各種指標(biāo)，包括汽車的各項(xiàng)性能、成本等。
(2)必須盡可能的去貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化，即我們通常所說的三化。
(3)必須要嚴(yán)格遵守、貫徹有關(guān)的法規(guī)以及標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，還要注意不能侵犯他人的專利。
(4)為保證汽車有正確的運(yùn)動(dòng)和避免運(yùn)動(dòng)干涉，需要進(jìn)行必要的運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的校核工作。
（5）設(shè)計(jì)的汽車要做到在產(chǎn)品的拆裝和維修的方便性。
1.4現(xiàn)代汽車發(fā)展趨勢
由于各種社會(huì)環(huán)境因素，現(xiàn)代汽車的發(fā)展有按著節(jié)能環(huán)保、安全方面的要求，向著機(jī)電一體化和電子化及集中控制方向的發(fā)展趨勢。因此很多新技術(shù)被發(fā)明創(chuàng)造出來并得到廣泛應(yīng)用，汽車的整體性能得到了巨大的提高，汽車原來沒有設(shè)施得到了補(bǔ)充，現(xiàn)有的設(shè)備也有了進(jìn)一步的完善提高，使得汽車行駛更加安全，操縱更加簡單，乘坐更加舒適。
1.5汽車開發(fā)程序
第一階段：產(chǎn)品調(diào)查研究和產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃階段 我們在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)要根據(jù)廠家的設(shè)計(jì)要求，規(guī)劃產(chǎn)品在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該參考的設(shè)計(jì)方案原理；產(chǎn)品調(diào)查研究應(yīng)該包括以下方面：社會(huì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)得需求及用戶得需求，設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)技術(shù)水平的先進(jìn)程度，以及所設(shè)計(jì)得產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)需求的技術(shù)水平，還有其他現(xiàn)有產(chǎn)品的特點(diǎn)及其應(yīng)用的技術(shù)得發(fā)展程度，材料以及零部件等相關(guān)產(chǎn)業(yè)他們所能滿足的相關(guān)要求。
第二階段：概念設(shè)計(jì)階段 概念設(shè)計(jì)階段的內(nèi)容包括產(chǎn)品創(chuàng)意、構(gòu)思草圖、制出模型、試制樣車等。它使第一階段中決定開發(fā)的產(chǎn)品定義更加具體化，讓它達(dá)到可以開始具體設(shè)計(jì)的狀態(tài)。在這個(gè)階段，我們可以盡情的發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，但是這種發(fā)揮要在市場要求、客戶要求、技術(shù)水平以及企業(yè)本身狀況的基礎(chǔ)上進(jìn)行，最終設(shè)計(jì)出滿意的產(chǎn)品。
第三階段：繪制總布置草圖階段 我們在繪制草圖時(shí)應(yīng)保證各總成部件的布置要準(zhǔn)確詳細(xì)，質(zhì)心位置要確定下來并且要準(zhǔn)確，每個(gè)部件的外廓形狀要比較精確的畫出，尺寸要準(zhǔn)確做好標(biāo)注，接下來要進(jìn)行必要的軸荷分配計(jì)算。如果有必要的話，要進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到理想的狀態(tài)。另外，與汽車總體布置相關(guān)的各項(xiàng)尺寸參數(shù)也應(yīng)該比較準(zhǔn)確的選出，且要做汽車主要性能方面的相關(guān)計(jì)算，依據(jù)前面的計(jì)算確定各部件地技術(shù)參數(shù)，當(dāng)然各部件的參數(shù)匹配需確保是適當(dāng)?shù)摹⒎弦?guī)定的，保證汽車各項(xiàng)性能數(shù)值能夠符合我們的期望。
第四階段：編寫汽車設(shè)計(jì)說明書階段 說明書的內(nèi)容應(yīng)該包括以下方面：可行性分析，它的內(nèi)容應(yīng)含有市場預(yù)期，目標(biāo)成本及它的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；新產(chǎn)品的型號及它關(guān)鍵地使用功能、性能參數(shù)及其技術(shù)規(guī)格等等。
第五階段：目標(biāo)成本計(jì)算階段 計(jì)算目標(biāo)成本并對它進(jìn)行控制，這樣做的目的是在新產(chǎn)品投入市場之后在價(jià)格方面享有優(yōu)勢。用商品的目標(biāo)價(jià)格減去增值稅、附加稅以及企業(yè)目標(biāo)利潤之后即可得到目標(biāo)成本。當(dāng)實(shí)際成本超過目標(biāo)成本的時(shí)候，利潤就會(huì)減少。
第六階段：試制設(shè)計(jì)階段 試制設(shè)計(jì)即是在發(fā)汽車的時(shí)候，在試制前做的一些技術(shù)設(shè)計(jì)工作。這個(gè)階段的目的是減少試制、裝車的時(shí)候出現(xiàn)的技術(shù)問題。最終，整車的技術(shù)文件其中包括整車明細(xì)表以及技術(shù)條件等都要編制出來。
第七階段：樣車試制及試驗(yàn)階段 在結(jié)束以上階段之后，我們就需要試制樣車，緊接著進(jìn)行樣車試驗(yàn)工作。這個(gè)階段的目的是要我們按照設(shè)計(jì)圖樣制造出零部件，并把他們組裝起來，看他們能否達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，從中找到不足的地方，作為依據(jù)進(jìn)行修改；同時(shí)也可以用來評價(jià)汽車的強(qiáng)度和可靠性。一般情況下，需要進(jìn)行2~3輪的設(shè)計(jì)改進(jìn)及試制、實(shí)驗(yàn)之后就能夠完成產(chǎn)品定型，最后畫出生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖樣。
第八階段：生產(chǎn)準(zhǔn)備階段 在投入正式生產(chǎn)之前的生產(chǎn)準(zhǔn)備以及小批量的生產(chǎn)，到試生產(chǎn)的車經(jīng)受用戶的考驗(yàn)，這些工作都是生產(chǎn)準(zhǔn)備階段的工作。
第九階段：銷售階段 產(chǎn)品在開發(fā)及生產(chǎn)試制階段之后，就定型下來要正式批量生產(chǎn)了，接下來就要投放到市場進(jìn)行銷售并進(jìn)行售后工作。在進(jìn)行售后工作時(shí)要多詢問用戶的意見，將合理的有意義的意見反映給相關(guān)部門，使產(chǎn)品得到改進(jìn)提高，最終得到用戶滿意獲得市場。
2設(shè)計(jì)方案分析
2.1 汽車形式的選擇
2.1.1貨車軸數(shù)的選擇
載貨汽車在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)其軸數(shù)可以選擇兩軸、三軸、四軸甚至六軸等幾種不同的形式。汽車軸數(shù)的確定要根據(jù)車輛的總質(zhì)量、使用條件、用途、公路相關(guān)法規(guī)、以及輪胎的負(fù)荷能力等的綜合要求來考慮。
經(jīng)過翻閱課本及資料，我們了解到如果載貨汽車的總質(zhì)量不超過19t或者是一些不在公路上作業(yè)的車輛，都可以考慮采用兩軸形式。因?yàn)檫@種形式有結(jié)構(gòu)簡單、成本比較低的優(yōu)點(diǎn)。如果汽車總質(zhì)量超過19t但是低于26t，這時(shí)須考慮采用三軸方案。對于四軸甚至四軸以上的形式，則是在更大質(zhì)量的時(shí)候使用。
結(jié)合本次我所設(shè)計(jì)的JD1121載貨汽車的總質(zhì)量、輪胎的負(fù)荷能力以及載貨汽車的實(shí)際使用條件，并遵守我國公路相關(guān)法規(guī)的前提下，基本上就可以確定載貨汽車的軸數(shù)數(shù)量。在設(shè)計(jì)制造時(shí)兩軸式的載貨汽車的原理結(jié)構(gòu)比較簡單、制造的成本也不高，因此對于總質(zhì)量小于19t的載貨汽車在設(shè)計(jì)時(shí)普遍采用這種兩軸的設(shè)計(jì)方案。
本次設(shè)計(jì)的JD1121載貨汽車的總質(zhì)量為12t，屬于中型貨車，故將采用兩軸設(shè)計(jì)方案。
2.1.2貨車驅(qū)動(dòng)形式的選擇
載貨汽車的驅(qū)動(dòng)形式有很多，常用4x2、4x4、6x2、6x4、6x6等代號來表示。影響驅(qū)動(dòng)形式選擇的主要因素有汽車的用途、對車輛通過性能的要求等。如果增加汽車的驅(qū)動(dòng)輪輪數(shù)可以提高汽車的通過能力，但是驅(qū)動(dòng)輪輪數(shù)增加會(huì)使汽車的結(jié)構(gòu)變的復(fù)雜，整備質(zhì)量及制造成本也隨著增加，而且使汽車的總體布置變的更加困難。
我們知道4x2驅(qū)動(dòng)形式的載貨汽車，它的結(jié)構(gòu)一般情況下不會(huì)復(fù)雜，生產(chǎn)成本也會(huì)比較低，所以在質(zhì)量小于16t的公路用車上得到了普遍的應(yīng)用。
因此本次設(shè)計(jì)的JD1121載貨汽車采用4x2驅(qū)動(dòng)形式。
2.1.3 貨車布置形式的選擇
汽車的布置形式實(shí)際上就是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋和駕駛室之間的位置關(guān)系，它對汽車的使用性能有影響。
發(fā)動(dòng)機(jī)在布置時(shí)根據(jù)與駕駛室相對位置的不同，可分為長頭式、平頭式、短頭式和偏置式四種形式。另外，貨車根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的的安裝位置，有發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)、中置后橋驅(qū)動(dòng)和后置后橋驅(qū)動(dòng)三種不同的形式。此次設(shè)計(jì)的JD1121載貨汽車是在公路上面進(jìn)行貨物的運(yùn)輸，汽車行駛時(shí)環(huán)境條件變化也較大，適合采用前置后驅(qū)的布置形式。這種形式的好處是：接地性好，維修也很方便；離合器及變速器等操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡單，所以也比較容易布置；除此之外，貨箱的地板高度低。另外兩種形式已經(jīng)不再采用或極少采用。
以下為四種車型布置的特點(diǎn)：
方案一：平頭式
汽車的整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)被安放在駕駛室的內(nèi)部，則為平頭式貨車。平頭式貨車的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在座位中間，所以它的車頭前端不用凸出去，不需要獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)艙。它的優(yōu)點(diǎn)是汽車總長、軸距數(shù)值較小，因此最小轉(zhuǎn)彎直徑小，機(jī)動(dòng)性好；沒有發(fā)動(dòng)機(jī)罩、翼子板等因素，整備質(zhì)量減小了；駕駛員視野得到顯著改善等等。主要缺點(diǎn)是空載時(shí)前軸的負(fù)荷會(huì)比較大，因而會(huì)導(dǎo)致汽車在壞路面上時(shí)通過性變的比較差；駕駛室布置的有翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及鎖止機(jī)構(gòu)，而使機(jī)構(gòu)變的比較復(fù)雜；并且進(jìn)、出駕駛室時(shí)它沒有長頭式的方便等等。
方案二：短頭式
短頭式貨車的發(fā)動(dòng)機(jī)大部分在駕駛室前面，只有小部分被放在駕駛室里面。駕駛室及發(fā)動(dòng)機(jī)艙組成了短頭式貨車的車頭，并且它的發(fā)動(dòng)機(jī)有自己獨(dú)立罩蓋和發(fā)動(dòng)機(jī)艙。這種布置形式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)分別是：它的機(jī)動(dòng)性和視野比較好，但是比不過平頭式的；動(dòng)力總成操縱機(jī)構(gòu)比較簡單；短頭式發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)對駕駛員的影響有了比較大的大改善，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)大部分在駕駛室前面，所以它產(chǎn)生的震動(dòng)、噪聲等對駕駛員影響比較小，提高了舒適度，這種形式優(yōu)于平頭式但是不如長頭式貨車；缺點(diǎn)是因?yàn)樗猩俨糠职l(fā)動(dòng)機(jī)在駕駛室里面，所以發(fā)動(dòng)機(jī)的后部接近性能并不理想，這樣會(huì)使駕駛室內(nèi)部顯得比較擁擠，給踏板的布置工作帶來了一定的困難。發(fā)動(dòng)機(jī)這樣布置也使前輪后移有了比較類似的問題。若要改善踏板布置的難題，可以考慮采用提高地板高度的方法，但是這樣又會(huì)產(chǎn)生新的問題，造成上、下車不方便的尷尬情況；當(dāng)汽車正面與其他車輛或物體發(fā)生碰撞的時(shí)候，前排乘員和駕駛員受傷害的程度會(huì)比平頭式貨車輕很多。
方案三：長頭式
發(fā)動(dòng)機(jī)位于駕駛室前部的貨車，被稱為長頭式貨車。對于車身結(jié)構(gòu)來說，它和短頭式基本上是一樣的。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：發(fā)動(dòng)機(jī)及附件的接近性好，有利于檢修；滿載時(shí)前軸的負(fù)荷會(huì)比較小，因而可以便于改善載貨汽車在壞路面上的通過能力；它的地板高度會(huì)比較低，所以上下車會(huì)比較方便；操縱機(jī)構(gòu)簡單，便于布置；發(fā)生正面碰撞時(shí)，人員受傷害程度比平頭式好很多。它的缺點(diǎn)是：汽車總長和軸距都比較長，最小轉(zhuǎn)彎直徑比較大，導(dǎo)致機(jī)動(dòng)性能差；貨車的整備質(zhì)量大；視野差；面積利用率低。
方案四：偏置式
駕駛室偏置于發(fā)動(dòng)機(jī)旁邊，為偏置式貨車。它具備平頭式貨車的部分優(yōu)點(diǎn)，比如軸距短、視野良好。另外，它還有駕駛室通風(fēng)條件好，維修發(fā)動(dòng)機(jī)比較方便等優(yōu)點(diǎn)。
對于載貨汽車而言，為了盡可能地提高載貨質(zhì)量，需增加車廂的長度，考慮到本次設(shè)計(jì)的主要對象是公路貨物的運(yùn)輸，因此除發(fā)動(dòng)機(jī)前置布置外，本次設(shè)計(jì)的載貨汽車考慮采用平頭式布置形式。因?yàn)檫@種布置使汽車在盡可能小的尺寸條件下，獲得盡可能大的載貨質(zhì)量。同時(shí)采用平頭式的布置形式，使汽車的總長和軸距尺寸都比較短，所以最小轉(zhuǎn)彎直徑比較小，使汽車機(jī)動(dòng)性能改善，整備質(zhì)量減小，駕駛員視野也得到了明顯的改善，汽車面積利用率也比較高。
經(jīng)分析對比論證本次JD1121載貨汽車設(shè)計(jì)采用平頭式、發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)的布置方案。
2.2汽車主要參數(shù)的選擇
2.2.1汽車主要尺寸的確定
(1)軸距
汽車軸距L對汽車的總長、整備質(zhì)量、汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑等都有影響。如果軸距取長些時(shí)，上述指標(biāo)會(huì)減小。另外，軸距也會(huì)對軸荷分配、傳動(dòng)軸夾角有影響。
理論上對那些機(jī)動(dòng)性要求比較高的汽車，軸距在設(shè)計(jì)時(shí)要適量短點(diǎn)。對載質(zhì)量較大的貨車，軸距應(yīng)設(shè)計(jì)的適當(dāng)長點(diǎn)。參照表1-1，結(jié)合本次設(shè)計(jì)車型的特點(diǎn)，此數(shù)值選為4700mm。
表1-1各型汽車地軸距和輪距
車型
汽車總質(zhì)量ma/t
軸距L/mm
輪距B/mm
4×2貨車
1.8～6.0
2300～3600
1300～1650
6.0～14.0
3600～5500
1700～2000
(2)輪距
由于汽車總寬不能超過2.5m的限制，輪距不能太大。前輪距B1的選定除了要在上面圖表的范圍內(nèi)外，還要考慮到能夠布置發(fā)動(dòng)機(jī)、前懸架、車架及前輪，而且要保證前輪能夠有足夠的轉(zhuǎn)向空間。另外，也要保證轉(zhuǎn)向桿系與車輪、車架之間能有足夠的運(yùn)動(dòng)間隙。在選定后輪距B2的取值時(shí)，需要考慮懸架寬度、輪胎寬度和車架兩縱梁的寬度，以及他們之間要有必要的間隙。根據(jù)表1-1，選定前輪距B1=1850mm后輪距B2=1800mm。
(3)外廓尺寸
根據(jù)我國有關(guān)法規(guī)對汽車外廓尺寸的規(guī)定:汽車高不能超過4m，總寬不能超過2.5m。本次設(shè)計(jì)的JD1121載貨汽車總長為8400mm，總寬為2400mm，總高為2650mm。(4)前懸LF和后懸LR
前懸尺寸對汽車有多方面的影響，其中包括汽車通過性、汽車造型、碰撞安全性、駕駛員視野等。如果設(shè)計(jì)的前懸尺寸比較大，則汽車的接近角就會(huì)比較小，導(dǎo)致汽車通過性能差，駕駛員的視野狀況也不好。又因?yàn)橐谇皯疫@段距離內(nèi)安放發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)向器等部件，所以前懸尺寸數(shù)值不能太小。長點(diǎn)的前懸尺寸在車輛發(fā)生撞擊時(shí)可以對乘員起到更好的保護(hù)作用，同時(shí)也更有利于我們采用長一點(diǎn)的鋼板彈簧。對于平頭汽車，前懸尺寸大小還會(huì)影響到從前門上下車時(shí)的方便性。在設(shè)計(jì)前懸尺寸時(shí)，首先要確保可以安放下上述各總成及部件，在滿足以上條件后要考慮盡可能的把數(shù)值取得短些。
根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如果貨車的總質(zhì)量在1.8～14.0t之間，后懸尺寸的取值一般要在1200～2200mm的范圍內(nèi)。如果貨箱特別長，后懸最大至2600mm，只是不能大于軸距的55%。
綜合考慮本次設(shè)計(jì)的JD1121載貨汽車總體尺寸的大小范圍，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，為了上、下車的方便性，本次設(shè)計(jì)前懸為1300mm，本次設(shè)計(jì)后懸為2400mm。
2.2.2 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定
(1) 整車整備質(zhì)量m0
當(dāng)汽車在裝上所有設(shè)備，并且添滿燃料和水，卻并沒有裝載貨物以及人員時(shí)的質(zhì)量即為整車整備質(zhì)量。在本次選擇時(shí)，我們初選這個(gè)數(shù)值大小為m=4500kg。
(2) 汽車的裝載質(zhì)量me
當(dāng)汽車在硬質(zhì)路面上正常行駛時(shí)，我們能夠給汽車裝載的質(zhì)量，即為汽車的裝載質(zhì)量。在確定商用貨車裝載質(zhì)量me 的大小時(shí)要考慮到兩點(diǎn)，第一要與企業(yè)的商品規(guī)劃相符合，第二要考慮到汽車的用途及使用條件。本次設(shè)計(jì)的JD1121載貨汽車，裝載質(zhì)量初選為7500kg。
（3）質(zhì)量系數(shù)
在確定質(zhì)量系數(shù)的時(shí)候可以參照下表1-2，下表為不同總質(zhì)量汽車質(zhì)量系數(shù)應(yīng)有的取值范圍：
表1-2貨車質(zhì)量系數(shù)
車型
總質(zhì)量ma/t
ηmo
貨車
1.8＜ma≤6.0
0.8～1.10
6.0＜ma≤14.0
1.20～1.35
ma≥14.0
1.30～1.70
(4) 汽車總質(zhì)量ma
ma= mo+ me+n165kg
式中：n1為座位數(shù)，這里我們選n1為2。
本次設(shè)計(jì)的載貨汽車總質(zhì)量：12130kg。
（5） 軸荷分配
這個(gè)數(shù)值的取值恰當(dāng)與否對載貨汽車的很多使用性能有很重要的影響。如果從輪胎能夠工作的時(shí)間的角度來分析，那么每個(gè)輪胎的載荷數(shù)值應(yīng)該都是接近的，或者說他們應(yīng)該相差無幾。如果從載貨汽車的動(dòng)力性的角度來考慮問題，應(yīng)該確保驅(qū)動(dòng)橋有充足的負(fù)荷，另外從動(dòng)軸它的負(fù)荷應(yīng)該適當(dāng)?shù)纳僖恍?，這樣做有利于提高載貨汽車在壞路面上的通過性并且降低從動(dòng)輪它的滾動(dòng)阻力。如果要保證汽車有優(yōu)秀的操縱穩(wěn)定性能，則需要汽車轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷不能夠太小。從上面的分析我們可以看出，對于不同的使用性能，它們對軸荷分配的要求也是彼此相互矛盾的。這樣我們在選取軸荷分配時(shí)應(yīng)該綜合考慮各項(xiàng)要求，以求選擇出最佳的軸荷分配。
下表是各類汽車軸荷分配在空載或滿載狀況下應(yīng)該在的范圍，我們在選取軸荷分配時(shí)也應(yīng)該在一下范圍內(nèi)選取。
表1-3各類汽車軸荷分配
車型
滿 載
空 載
前 軸
后 軸
前 軸
后 軸
商
用
貨
車
4×2后輪單胎
32%～40%
60%～68%
50%～59%
41%～50%
4×2后輪雙胎，長、短頭式
25%～27%
73%～75%
44%～49%
51%～56%
4×2后輪雙胎，平頭式
30%～35%
63%～70%
48%～54%
46%～52%
6×2后輪雙胎
19%～25%
75%～81%
31%～37%
63%～69%
綜合考慮，本次設(shè)計(jì)的JD1121載貨汽車的后輪設(shè)計(jì)為后輪雙胎。
2.3貨車車頭長度
載貨汽車從它的前保險(xiǎn)直至駕駛室后圍的這一段距離，為載貨汽車的車頭長度。載貨汽車的車身的形式對車頭的長度有著十分重要的影響。
平頭式貨車車頭長度一般在1400～1500mm的范圍內(nèi)，對于本次設(shè)計(jì)的JD1121載貨汽車車頭長度選定為1500mm。
2.4貨車車箱尺寸
為了可以減小車廂長度及邊板高度，在設(shè)計(jì)車箱內(nèi)寬時(shí)，可以考慮在符合國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)膶捯稽c(diǎn)。如果我們在設(shè)計(jì)車速的時(shí)候車速取值比較大，這時(shí)車箱又比較寬的話會(huì)使汽車的迎風(fēng)面積增加，從而使汽車受到的空氣阻力值比較大。對于車廂內(nèi)長，它的取值大小應(yīng)該在達(dá)到運(yùn)送貨物額定噸位的前提下，盡可能的取得短些。對于本次設(shè)計(jì)的載貨汽車，確定本車車箱尺寸：長度6000mm 寬度2300mm高度550mm。
2.5 貨車的總體布置
（1）車架上平面線
它是用來標(biāo)注垂直尺寸的基準(zhǔn)線，也就是z坐標(biāo)線，通常向上用“+”表示，向下則用“-”表示，這條線一般用“z/0”標(biāo)記。當(dāng)我們在繪制總體結(jié)構(gòu)布置方案草圖時(shí)，為了畫圖的方便，可以把車架上平面線以水平線處置，把地面線畫成斜線。
（2）前輪中心線
。
（3）汽車中心線
為。
（4）地面線
角、。
（5）前輪垂直線
于。如果地面和車架平行的時(shí)候，前輪垂直線和前輪中心線重合。
圖1 總布置圖基準(zhǔn)線
2.6 JD1121載貨汽車主要的性能參數(shù)
2.6.1貨車動(dòng)力性參數(shù)
汽車的動(dòng)力性參數(shù)包括以下幾個(gè)方面在內(nèi)：
(1) 最高車速 近年來道路條件有了很大提高，特別是高速公路的建修，所以汽車的最高車速逐漸提高。下表是不同總質(zhì)量貨車的最高車速的取值范圍：
表2-1汽車動(dòng)力性參數(shù)范圍
車型
最大總質(zhì)量ma/t
最高車速
km/h
比功率Pb
kw/t
比轉(zhuǎn)矩Tb
N·m/t
貨車
ma≤1.8
80～135
16～28
30～44
1.8＜ma≤6.0
15～25
38～44
6.0＜ma≤14.0
75～120
10～20
33～47
ma>14.0
6～20
29～50
根據(jù)本次設(shè)計(jì)的JD1121載貨汽車的要求，載貨汽車的最大總質(zhì)量在6.0～14.0t之間，根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)，初步設(shè)計(jì)=90km/h。
(2) 加速時(shí)間t 由于本次設(shè)計(jì)的最高車速初步選定為=90km/h，對于最高車速小于100km/h的汽車而言，加速時(shí)間一般用汽車加速到60km/h的時(shí)間來作為加速時(shí)間的評價(jià)指標(biāo)。估計(jì)本次設(shè)計(jì)汽車的加速時(shí)間為15s。
(3)
駛上
載。
(4) 它們的，，。一般汽車的比功率大些，它的加速性能及速度性能要更好些，但是對于載貨汽車來說比功率增大會(huì)使貨車的總質(zhì)量減小。量的，。不同最大總質(zhì)量的貨車，他們的比功率及比轉(zhuǎn)矩范圍在上表可以看出。
2.6.2貨車燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù)
這個(gè)數(shù)值越小，表明了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性越好。對于貨車，有時(shí)也會(huì)用單位質(zhì)量時(shí)的百公里油耗量作為評價(jià)指標(biāo)。如表2-2所示：
表2-2 貨車單位質(zhì)量百公里燃油消耗量 L/（100t·km）
貨車
總質(zhì)量ma/t
柴油機(jī)
＜4
2.00～2.80
4～6
1.90～2.10
6～12
1.55～1.86
>12
1.43~1.53
結(jié)合本次設(shè)計(jì)的載貨汽車，在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下燃油消耗量的值我們初步設(shè)計(jì)為1.6L/（100t·km）。
2.6.3貨車機(jī)動(dòng)性參數(shù)
（1）汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑
一般可以用來描述貨車轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性的優(yōu)劣，是判斷貨車轉(zhuǎn)向能力及轉(zhuǎn)向安全性能的關(guān)鍵指標(biāo)。貨車的最小轉(zhuǎn)彎直徑如表2-3示：
表2-3 各類汽車的最小轉(zhuǎn)彎直徑
貨車
總質(zhì)量ma/t
/m
ma≤1.8
8.0～12.0
1.8＜ma≤6.0
10.0～19.0
6.0＜ma≤14.0
12.0～20.0
ma>14.0
13.0～21.0
對于本次設(shè)計(jì)的JD1121載貨汽車，我們設(shè)計(jì)它的最小轉(zhuǎn)彎直徑的值為 =16m
（2）通過性幾何參數(shù)
在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，我們要確定下來的通過性幾何參數(shù)在下表中有顯示出來，對于4x2貨車它們的取值范圍如2-4表所示：
表2-4 汽車通過性的幾何參數(shù)
4×2貨車
/mm
/°
/°
/m
180～300
40～60
25～45
2.3～6.0
2.7貨車輪胎的選擇
結(jié)合子午線輪胎的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)決定采用低壓子午線輪胎，并且前后輪胎都采用單胎的布置形式。根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)要求，本次選定的輪胎規(guī)格為：9.00R20普通子午線輪胎。
輪胎的基本參數(shù)為： 斷面寬度259mm 外直徑1018mm
最大負(fù)荷18350N 相應(yīng)氣壓5300kpa
標(biāo)準(zhǔn)輪輞 7.0 in
2.8 JD1121載貨汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇
2.8.1發(fā)動(dòng)機(jī)形式及型號的選擇
在設(shè)計(jì)時(shí)我們要根據(jù)本次設(shè)計(jì)載貨汽車的有關(guān)要求，可以參考下表中載貨汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，最終確定本次設(shè)計(jì)的JD1121載貨汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)，其數(shù)據(jù)如下表所示：
表3-1 LR6105Q12型增壓柴油機(jī)的技術(shù)參數(shù)
型?號：
LR6105Q12
形?式：
直列、水冷、四沖程、直噴燃燒室
氣 缸 數(shù)：
6
總排量L：
6.5
燃燒室形式：
直噴四角型燃燒室
壓 縮 比：
16:1
額定功率kw/轉(zhuǎn)速r/min：
150/3000
最大扭矩N·m/轉(zhuǎn)速r/min：
450/2800
最高空載轉(zhuǎn)速r/min：
3080
怠速穩(wěn)定轉(zhuǎn)速r/min：
650
機(jī)油燃油消耗百分比 % ：
≤0.5
工作順序：
1-5-3-6-2-4
噪聲限制：
120
煙?度：
≤2.0
排放標(biāo)準(zhǔn)：
歐Ⅲ
外形參考尺寸：
935×610×760
2.8.2發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇
（1）發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率
前面我們已經(jīng)設(shè)計(jì)確定出了汽車的最大車速是90km/h，這樣我們就能夠根據(jù)已知的最大車速用公式來求出發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率，計(jì)算公式如下
=（+） （3-1）
式中：—發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率，kw；
—傳動(dòng)效率，取0.9；
—重力加速度，取9.8m/s2；
—滾動(dòng)阻力系數(shù)，取0.02；
—空氣阻力系數(shù)，取0.8；
—汽車正面投影面積，，其中為前輪距，為貨車總高；
=1.85×2.65=4.9m2；
ma—汽車總質(zhì)量,=12130kg；
—貨車行駛最高車速,=90km/h。
根據(jù)公式（3-1）可得：
=（+）=106.7kw
這時(shí)算出的功率數(shù)值一般是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在裝有全部附件的情況下測定求得的最大有效功率，但是發(fā)動(dòng)機(jī)外特性的最大功率數(shù)值約莫要比這個(gè)數(shù)大12％～20％。因此，在選擇發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)可以在再此數(shù)值的基礎(chǔ)上提高12％～20％，即在119.5～128kw范圍內(nèi)選擇發(fā)動(dòng)機(jī)。
（1） 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩
發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩用以下公式計(jì)算：
=
其中：
----轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)，取為=1.1；
----發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率，為128kw；
----最大功率轉(zhuǎn)速，所選發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率轉(zhuǎn)速為3000r/min；
經(jīng)計(jì)算得最大轉(zhuǎn)矩為:
=95491281.1/3000=448.2N·m
與這兩個(gè)數(shù)值要求需要有一定的差值，如果它們的數(shù)值非常接近的話，會(huì)導(dǎo)致汽車直接擋的最低穩(wěn)定車速比較高，這樣的情況下汽車在通過路口的時(shí)候就需要增加換擋的次數(shù)。所以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要在=1.4～2.0的范圍內(nèi)選用。
因此，所選載貨汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為150kw，最大轉(zhuǎn)矩為450N.m。所選用的發(fā)動(dòng)機(jī)滿足設(shè)計(jì)的要求。
3 JD1121載貨汽車的相關(guān)計(jì)算
3.1最小總傳動(dòng)比和主減速器傳動(dòng)比的計(jì)算
如果變速器擋位數(shù)比較多的話，發(fā)動(dòng)機(jī)就有更大的可能可以在最大功率范圍的區(qū)域內(nèi)工作，這樣的情況下載貨汽車的爬坡以及加速能力可以得到明顯的改善。同時(shí)，也可以使油耗減小。
由于中型貨車的比功率較小，我們這次設(shè)計(jì)的載貨汽車決定采用五擋變速器的設(shè)計(jì)方案，為了避免換擋困難一般各檔之間的傳動(dòng)比比值不應(yīng)該大于1.7～1.8。我們在知道了載貨汽車它的最大傳動(dòng)比和最小傳動(dòng)比以后，就能夠計(jì)算出中間傳動(dòng)比的大小了。
傳動(dòng)系總傳動(dòng)比就是傳動(dòng)系中每 個(gè)部件它們的傳動(dòng)比之積，計(jì)算公式即為： =
，，接擋作為最高檔，那么它的最小傳動(dòng)比就是主傳動(dòng)比，即=。傳動(dòng)系統(tǒng)的最小傳動(dòng)比通?？梢愿鶕?jù)汽車最高車速來確定。
式中，—最高車速，90km/h； —發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速，3000r/min；
由上面輪胎型號知，輪胎半徑r=509mm,則滾動(dòng)半徑r=0.97r=493mm；代入得：==6.2
3.2 最大傳動(dòng)比的計(jì)算
在計(jì)算普通大傳動(dòng)比的時(shí)候，可以根據(jù)公式，也就是讓變速器一擋的傳動(dòng)比和相乘。上面在計(jì)算最小傳動(dòng)比的時(shí)候，我們已經(jīng)計(jì)算出數(shù)值為6.2，接下來只要算出變速器一擋的傳動(dòng)比就可以了。
，，，如下式：
或
即
——發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)效率，取為0.90；
——載貨汽車地總質(zhì)量，為=11430kg；
g——重力加速度，取為9.8m/s；
f——滾動(dòng)阻力系數(shù)，取0.02；
——滾動(dòng)半徑， 493mm；
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 450N·m ； 我們這次設(shè)計(jì)的JD1121載貨汽車的最大爬坡度為30%，即α=
7.15
經(jīng)過圓整，最終取。
3.3 各檔傳動(dòng)比計(jì)算
實(shí)際上，汽車的傳動(dòng)系各檔之間的傳動(dòng)比大致是按等比級數(shù)來分配的?？梢杂霉奖硎荆骸?、、，它們彼此差別不大，但有q1>q2>q3>q4。也有汽車是完全按照等比級數(shù)來分配的，我們在計(jì)算JD1121載貨汽車這五檔傳動(dòng)比的數(shù)值時(shí)可以用公式：1.7～1.8。本次設(shè)計(jì)為五檔變速器，，因此各檔的傳動(dòng)比和q之間的關(guān)系為：q2,q3，q4。最終得q=1.64
最終計(jì)算得各檔的傳動(dòng)比為： =7.2 =4.3 =2.6 =1.6 =1.00
4 設(shè)計(jì)成果說明
經(jīng)過前面的分析與計(jì)算，我們本次的JD1121載貨汽車總體及底盤布置設(shè)計(jì)的內(nèi)容已經(jīng)基本全部涉及到并確定了下來。這里我們將對以上內(nèi)容做一個(gè)總結(jié)、匯總，使結(jié)果更加簡單明了的呈現(xiàn)出來。
我們本次設(shè)計(jì)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定得出的設(shè)計(jì)結(jié)果如下：本次設(shè)計(jì)采用兩軸設(shè)計(jì)方案，選擇4x2驅(qū)動(dòng)形式，布置形式采用平頭式，發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)。后輪設(shè)計(jì)為后輪雙胎，輪胎使用9.00R20普通子午線輪胎。發(fā)動(dòng)機(jī)使用LR6105Q12型增壓柴油機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為150kw, 最大扭矩為450N·m。傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比為7.2，最小總傳動(dòng)比為6.2，變速器各檔傳動(dòng)比之間的公比q為1.64。
我們得到的汽車的基本參數(shù)如下表5-1所示：
表5-1汽車的基本參數(shù)
JD1121載貨汽車
項(xiàng)目內(nèi)容
參數(shù)
基本尺寸
外形尺寸mm
總長
8400
總寬
2400
總高
2650
輪距mm
前輪
1850
后輪
1800
質(zhì)量kg
總質(zhì)量
12130
載質(zhì)量
7500
乘員（人）
2
最高車速Km/h
90
最大爬坡度%
30
耗油量L/t
≤1.8
設(shè)計(jì)總結(jié)
經(jīng)過這三個(gè)月對JD1121載貨汽車總體及底盤布置設(shè)計(jì)任務(wù)的完成，使我對載貨汽車的總體及底盤有了更加深刻的認(rèn)知，不僅是在選擇汽車總體參數(shù)及主要總成的時(shí)候，還是在設(shè)計(jì)各總成部件的布置或總體布置的時(shí)候，我都有了更加細(xì)致的認(rèn)知，也學(xué)到了很多以前并沒有掌握到的東西。在進(jìn)行相關(guān)圖紙的繪制時(shí)，又把以前學(xué)過的機(jī)械制圖、計(jì)算機(jī)制圖溫習(xí)了一遍，并且加強(qiáng)了對繪圖工具的掌握。
在完成本次JD1121載貨汽車畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)任務(wù)的過程中，還是會(huì)碰到一些我自己不太了解或者是不懂的地方。首先是在設(shè)計(jì)說明書的時(shí)候，前期工作中我在圖書館找到做設(shè)計(jì)時(shí)可能需要用到的書，并在網(wǎng)上找了一些類似的車型的數(shù)據(jù)作為參考，這些工作開闊了我的視野，了解到了一些課外的知識，使我對載貨汽車的總體結(jié)構(gòu)有了更加系統(tǒng)的認(rèn)識。在設(shè)計(jì)的時(shí)候我遇到了自己不了解的知識方面，有些東西自己也含糊不清，查閱了很多書籍，也請教了同學(xué)和老師，總之受益匪淺。同時(shí)也要耐得住性子，不能急躁。在繪圖的時(shí)候，由于長時(shí)間沒有使用繪圖軟件結(jié)果畫圖的時(shí)候不熟練，繪圖也耗費(fèi)了很多時(shí)間?？傊谧龅臅r(shí)候要調(diào)整好心態(tài)，不能急躁，不能急于求成，一點(diǎn)一點(diǎn)認(rèn)真的去做。
通過這近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅掌握了很多專業(yè)知識，而且認(rèn)識到做什么事不要總是擔(dān)心自己能力不足完成不了，要相信自己、有自信，遇到了問題要想方設(shè)法去解決，辦法總是比問題多的。同時(shí)，我也覺得這段時(shí)間是很有意義的，雖然工作是艱辛的甚至是苦澀的，但是回頭看看，你就會(huì)覺得是很有意義。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)的過程中，每天我們都會(huì)遇到這樣或那樣的問題，在這些困難和挫折面前我們從最初的躲避，慢慢的我敢于去面對它們，去絞盡腦汁的解決它們，這難道不是一種成長嗎，我相信這對于我們以后的做人做事都是有幫助的。我相信經(jīng)過這次的設(shè)計(jì)工作，對我們是一種歷練，對于我們以后的工作也積累了經(jīng)驗(yàn)，很有幫助。
致謝
在完成本次JD1121載貨汽車的設(shè)計(jì)過程中，首先，要感謝的是我的指導(dǎo)老師徐建芳老師在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中對我的關(guān)懷及支持,你的諄諄教導(dǎo)使我在載貨汽車總體及底盤畢業(yè)設(shè)計(jì)的專業(yè)知識有了進(jìn)一步的提高。我也要感謝所有的老師，你們不僅教會(huì)我專業(yè)的相關(guān)知識，而且你們的關(guān)懷讓我感受到了家庭般的溫暖，雖然離家求學(xué)，我也沒有感覺到獨(dú)自一人的寂寞。當(dāng)然我也要感謝我們班里的同學(xué)對我的關(guān)心、理解和支持，我十分感激他們在這四年的大學(xué)生活中對我的照顧。在完成設(shè)計(jì)的進(jìn)程中，難以避免要遇到一些問題，除了自己的認(rèn)真鉆研，當(dāng)然還少不了老師和同學(xué)們的支持，感謝徐建芳老師在設(shè)計(jì)的時(shí)候給予的無私幫助，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候遇到了很多的問題，各位專業(yè)課老師們都提供了很多自己的意見和分析，對于我在完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中遇見的困難的解決有十分重要的幫助，老師還給我提供了幾個(gè)不同的參考方案，以及很多的參考資料，對我完成整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)都是不能缺少的一部分。對于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的小組成員，我也十分感謝各位做JD1121載貨汽車各個(gè)總成部件同學(xué)的幫助和支持，我在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)程中遇到的困難都是在和各位同學(xué)的討論中得到了解決方案。由于我的能力有限，雖然自己很用心，但是在編寫的過程中難免有錯(cuò)誤或者是疏漏，希望老師們能夠批評指正。在這完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最后時(shí)刻，我由衷的感謝指導(dǎo)老師徐建芳老師和小組成員們的幫助和支持，正是有了你們的幫助才使得我能夠如此順利的完成這次JD1121載貨汽車的相關(guān)設(shè)計(jì)工作，感謝你們！
參 考 資 料
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