畢業(yè)論文中型載貨汽車動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)題 目 中型載貨汽車動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師 專業(yè)班級(jí) 車輛工程 姓 名 學(xué) 號(hào) 2015年 12月 1日摘 要汽車動(dòng)力性是汽車最基本、最重要的性能。本文通過分析計(jì)算，對(duì)某客車的動(dòng)力匹配進(jìn)行了校核，選擇了最佳的動(dòng)力總成，確保了該車型的優(yōu)良性能。汽車性能的優(yōu)劣不僅取決于組成汽車的各部件的性能，而且在很大程度上取決于各部件的協(xié)調(diào)和配合，取決于總體布置；總體設(shè)計(jì)水平的高低對(duì)汽車的設(shè)計(jì)質(zhì)量、使用性能和產(chǎn)品的生命力起決定性的影響。關(guān)鍵詞：汽車；動(dòng)力性；計(jì)算Truck vehicle powertrain matches the overrall designAbstract:Automobile power is the basic and the most important function of AutomobileThrough the analysis and calculation，the article proofread the power matching of bus，choosing the best power unit，insured the good function of the automobileCar performance will not only depend on the performance of the various components of the composition of cars, and depends largely on the coordination and cooperation of the various components, depending on the general arrangement; the level of the overall design of the cars design quality, performance and product vitality decisive influence.Key words：automobile ; power; calculation 目 錄摘 要IIAbstractII引 言11.整車性能參數(shù)22.整車主要目標(biāo)參數(shù)的初步確定32.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇32.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率及轉(zhuǎn)速的確定32.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及其轉(zhuǎn)速的確定42.2 輪胎的選擇52.3傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比的確定62.4 傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比的確定63.傳動(dòng)系各總成的選型83.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選型83.2 離合器的初步選型83.3 變速器的選擇103.4 傳動(dòng)軸的選型113.5 驅(qū)動(dòng)橋的選型113.5.1 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式和布置形式的選擇113.5.2 主減速器結(jié)構(gòu)形式選擇123.5.3 驅(qū)動(dòng)橋的選型124.整車性能計(jì)算144.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性144.2 汽車動(dòng)力性能計(jì)算144.3 汽車經(jīng)濟(jì)性能計(jì)算215.發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系部件的確定及校核性能265.1發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系各部件選型265.2各部件的性能校核265.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)性能校核265.2.2離合器性能參數(shù)校核275.2.3變速器性能校核285.2.4傳動(dòng)軸006性能校核285.2.5驅(qū)動(dòng)橋性能校核28設(shè)計(jì)總結(jié)29參考文獻(xiàn)30引 言汽車性能的優(yōu)劣不僅取決于組成汽車的各部件的性能，而且在很大程度上取決于各部件的協(xié)調(diào)和配合，取決于總體布置；總體設(shè)計(jì)水平的高低對(duì)汽車的設(shè)計(jì)質(zhì)量、使用性能和產(chǎn)品的生命力起決定性的影響。汽車是一個(gè)系統(tǒng)，這是基于汽車只有如下屬性而具備組成系統(tǒng)的條件：1. 汽車是由多個(gè)要素（子系統(tǒng)及連接零件）組成的整體，每個(gè)要素對(duì)整體的行為有影響；2. 組成汽車的各要素對(duì)整體行為的影響不是獨(dú)立的；3. 汽車的行為不是組成它的任何要素所能具有的。由此，汽車具備系統(tǒng)的屬性，對(duì)環(huán)境表現(xiàn)出整體性，一輛子系統(tǒng)屬性匹配協(xié)調(diào)的汽車所具備的功能大于組成它的各子系統(tǒng)功能純粹的、簡單的總和；反之，如果子系統(tǒng)的屬性因無序而相互干擾，即便是個(gè)體性能優(yōu)良的子系統(tǒng)，其功能也會(huì)因相互扼制而抵消，功率循環(huán)就是這樣的典型例子。系統(tǒng)論所揭示的系統(tǒng)整體性和系統(tǒng)功能的等級(jí)性必然會(huì)映射到設(shè)計(jì)任務(wù)中來，用整體性來解釋汽車設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)是整車性能的綜合優(yōu)化，道理是十分顯然的。汽車設(shè)計(jì)任務(wù)的等級(jí)形態(tài)表現(xiàn)為：上位設(shè)計(jì)任務(wù)是確定下位設(shè)計(jì)任務(wù)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，下位設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)上位設(shè)計(jì)功能的手段，上、下位體系可從總體設(shè)計(jì)逐級(jí)分至零件設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)無疑處于這種體系的最上位，設(shè)計(jì)子系統(tǒng)的全部活動(dòng)必須在總體設(shè)計(jì)構(gòu)建的框架內(nèi)進(jìn)行。子系統(tǒng)設(shè)計(jì)固然重要，但統(tǒng)攬全局，設(shè)計(jì)子系統(tǒng)組合和相互作用體系規(guī)則的總體設(shè)計(jì)對(duì)汽車的性能和質(zhì)量的影響更加廣泛、更為深刻。1.整車性能參數(shù)設(shè)計(jì)總質(zhì)量量為6.75t的中型運(yùn)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(shè)計(jì)表1-6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）1.61車頭長 2100mm2.整車主要目標(biāo)參數(shù)的初步確定2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇2.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率及轉(zhuǎn)速的確定汽車的動(dòng)力性能在很大程度上取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率。參考該題目中的參數(shù)，按要求設(shè)計(jì)的載貨汽車最高車速是ua=120km/h，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率應(yīng)該大于或等于以該車速行駛時(shí)，滾動(dòng)阻力功率與空氣阻力功率之和，即 （2-1）式中，Pemax是發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率（KW）；T是傳動(dòng)系效率（包括變速器、輔助變速器傳動(dòng)軸萬向節(jié)、主減速器的傳動(dòng)效率），T=0.9，傳動(dòng)系各部件的傳動(dòng)效率參考了機(jī)械工業(yè)出版社的汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表1-1得；Ma是汽車總質(zhì)量，Ma=6750kg；g是重力加速度，g=9.8m/s2；f是滾動(dòng)阻力系數(shù)，由試驗(yàn)測(cè)得，在車速不大于100km/h的情況下可認(rèn)為是常數(shù)。參考汽車?yán)碚撊=0.00760.000056Ua=0.01432，參考汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書得；CD是空氣阻力系數(shù)，一般中重型貨車可取0.81.0，這里取CD=0.9；A是迎風(fēng)面積（），取前輪距B1*總高H，A=5。故 A=5如果選取功率為138.5KW的發(fā)動(dòng)機(jī)，則比功率為：根據(jù)專用汽車設(shè)計(jì)表2.1.1 汽車動(dòng)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ma6.0ma14.0751201020 則此車的比功率20在1020之間，取比功率為20kw/t，則Ma=6750kg的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該具有的功率為135kw，1351.63=220.05馬力?？紤]到載貨汽車速度相對(duì)較高，初選發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為225馬力，P=165kw2.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及其轉(zhuǎn)速的確定當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和其相應(yīng)轉(zhuǎn)速確定后，可通過下式確定發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。 （2-2）式中，Temax是發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（Nm）；是轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)，標(biāo)志著當(dāng)行駛阻力增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線自動(dòng)增加轉(zhuǎn)矩的能力，Tp是最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩（Nm），可參考同類發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值選取，初取=1.05；;np為最大功率轉(zhuǎn)速選為2500r/min.Pemax是發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（KW）;np是最大功率是的轉(zhuǎn)速（r/min）。所以 一般用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù),表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速適應(yīng)行駛工況的程度，越大，說明發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速適應(yīng)性越好。采用值大得發(fā)動(dòng)機(jī)可以減少換擋次數(shù)，減輕司機(jī)疲勞、減少傳動(dòng)系的磨損和降低油耗。通常，汽油機(jī)取1.21.4，柴油機(jī)取1.22.6，初選n=1500r/min,以保證汽車具有相當(dāng)?shù)淖畹头€(wěn)定車速。由符合。2.2 輪胎的選擇 輪胎的尺寸和型號(hào)是進(jìn)行汽車性能計(jì)算和繪制總布置圖的重要原始數(shù)據(jù)，因此，在總體設(shè)計(jì)開始階段就應(yīng)選定。選擇的依據(jù)是車型、使用條件、輪胎的額定負(fù)荷以及汽車的行駛速度。為了提高汽車的動(dòng)力因數(shù)、降低汽車質(zhì)心的高度、減小非簧載質(zhì)量，對(duì)公路用車，在其輪胎負(fù)荷系數(shù)以及汽車離地間隙允許的范圍內(nèi)，應(yīng)盡量選取尺寸較小的輪胎。同時(shí)還應(yīng)考慮與動(dòng)力傳動(dòng)系參數(shù)的匹配和對(duì)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(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)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2.2.1 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(fù)荷/N相應(yīng)氣壓P/標(biāo)準(zhǔn)輪輞允許使用輪輞普通花紋加深花紋越野花紋9.00-20(9.00R20)10121425910181030(1025)1038(1030)1835020500225504.9(5.3)6.0(6.3)7.0(7.4)7.07.00T 7.57.50V7.0T 10.00-20(10.00R20)12141627810551067(1060)1073(1065)2160024050263005.3(5.6)6.3(6.7)7.4(7.7)7.57.5V 8.08.0V 8.00V11.00-20(11.00R20)141629310851100(1090)1105(1095)26250287006.3(6.7)7.4(7.7)8.08.00V 8.58.50V 8.5V12.00-20(12.00R20)161831511251145(1135)30850327006.7(7.0)7.4(7.7)8.58.50V9.00V12.00-24(12.00R24)1631512251247(1238)347006.7(7.0)8.58.5V9.00V通過查閱貨車輪胎標(biāo)準(zhǔn)GB2977-2008載重汽車輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)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(fù)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295/80R22.5-16 355046000 可以。2.3傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比的確定普通載貨汽車最高檔通常選用直接擋，若無分動(dòng)器或者輪邊減速器，則傳動(dòng)系的最小傳動(dòng)比等于主減速器的主減速比 。主減速比是主減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)就確定。 載重貨車為了得到足夠的功率儲(chǔ)備而使最高的車速有所下降，可按下式選擇 （2-3）式中，是驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)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(jì)算常數(shù)F=3.05(子午線輪胎F=3.05),故滾動(dòng)半徑；np是發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)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(dòng)比，igh=1.0。所以，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(jí)、雙級(jí)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(yīng)。汽車驅(qū)動(dòng)橋離地間隙要求參考汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表1-4所示。其中，中型載貨汽車的離地間隙要求在210275mm之間。2.4 傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比的確定傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比為變速器的擋傳動(dòng)比ig與主減速比i0的乘積。ig應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)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(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑等綜合確定。汽車爬坡度時(shí)車速不高，空氣阻力可以忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有 （2-4）則由最大爬坡度要求的變速器檔傳動(dòng)比為 （2-5）式中，是道路最大坡度角，設(shè)計(jì)要求最大爬坡度為30%，即坡度角；是最大道路阻力系數(shù)。前面已將計(jì)算得=0.507m；發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax=850N.m；主減速比=4；傳動(dòng)系傳動(dòng)效率=0.9。所以根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面附著條件 （2-6）求得變速器的檔傳動(dòng)比為 （2-7）式中，是道路的附著系數(shù)，在良好的路面上取0.8；是汽車滿載靜止于水平路面時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋承受的載荷（N），后橋所受載荷為4725kg（根據(jù)滿載時(shí)軸荷分配，后軸為70%），則綜上所述，初步選取變速器擋傳動(dòng)比ig=9。3.傳動(dòng)系各總成的選型3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選型根據(jù)所需發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速，初步選擇康明斯有限公司的型號(hào)為康明斯ISBE4+225的發(fā)動(dòng)機(jī)，它的主要技術(shù)參數(shù)如表2.1.1所示，其外特性曲線見附圖1。表2.1.1 康明斯ISBE4+225的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)單位康明斯ISBE4+225缸徑/行程mm102*120質(zhì)量612排量L6.7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Nm/(r/min)/馬力850/1500/225最低燃油消耗率g/(kwh)207一米外噪音B99滿足排放要求國四進(jìn)氣形式/每缸氣門數(shù)增壓中冷/2氣缸排列形式直列6缸3.2 離合器的初步選型后備系數(shù)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(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩之比，必須大于1。是離合器設(shè)計(jì)時(shí)用到的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 1)摩擦片在使用中磨損后，離合器還應(yīng)能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；2)防止離合器滑磨時(shí)間過長；3)防止傳動(dòng)系過載以及操縱輕便等。顯然，為可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過大，不宜選取太??；為使離合器尺寸不致過大，減少傳動(dòng)系過載，保證操縱輕便，又不宜選取太大；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較大、使用條件較好時(shí)，可選取小些；當(dāng)使用條件惡劣，需要拖帶掛車時(shí)，為提高起步能力、減少離合器滑磨，應(yīng)選取大些；貨車總質(zhì)量越大，也應(yīng)選得越大；采用柴油機(jī)時(shí)，由于工作比較粗暴，轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn)，選取的值應(yīng)比汽油機(jī)大些；發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)越小，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，選取的值可比螺旋彈簧離合器小些；雙片離合器的值應(yīng)大于單片離合器。各類汽車離合器的取值范圍見表2.2.1。表3.2.1 離合器后備系數(shù)的取值范圍車型后備系數(shù)乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車1.201.75最大總質(zhì)量為614t的商用車1.502.25掛車1.804.00根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及上述要求，初步選擇東風(fēng)傳動(dòng)軸有限公司生產(chǎn)，轉(zhuǎn)矩容量為1800Nm的160 2B T-130單片干式螺旋彈簧離合器。該離合器與康明斯ISBE4+225匹配時(shí)，其后備系數(shù)為1.6。表3.2.2 離合器品牌 型號(hào)160 2B T-130工作性質(zhì)操縱式離合器適用貨車，重汽轉(zhuǎn)矩1600-1800摩擦系數(shù)0.47摩擦面積2壓盤尺寸43243248mm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 3.3 變速器的選擇根據(jù)汽車?yán)碚摻?jīng)驗(yàn)公式，為使提檔平順，n=ig/1.3=6.9，故初選7個(gè)檔位。傳動(dòng)比分配7個(gè)檔，ig取9，1*q6=9，q=1.44，初選分配檔位如下： 表3.3.1 初選變速器各擋速比8.96.24.312.992.081.441 由之前所算數(shù)據(jù)修正檔位后得K，根據(jù)計(jì)算選擇，初步選定大齒公司DC7J120T(9.204)七檔組合變速器，最大扭矩1150Nm，各檔傳動(dòng)比為：表3.3.2 所選變速器各擋速比倒9.2046.0823.9822.5061.58610.8299.056變速箱主要參數(shù)如下表：表2.3.3 大齒DC7J120T變速箱主要參數(shù)品牌：大齒變速箱：大齒DC7J120T系列：DC7J120T檔位數(shù)：7檔換擋形式：手動(dòng)匹配范圍：馬力是180-210的道路用車和工程車前進(jìn)檔位：7檔倒擋檔位數(shù)：1個(gè)是否有同步器：是最大扭矩：900-1200NM額定轉(zhuǎn)速：2600rpm換擋方式：手動(dòng)主箱中心距：165mm頭檔速比：9.2042檔傳動(dòng)比：6.0823檔傳動(dòng)比：3.9824檔傳動(dòng)比：1.5865檔傳動(dòng)比：1.5866檔傳動(dòng)比：17檔傳動(dòng)比：0.829倒擋傳動(dòng)比：9.506變速箱重量：320Kg變速箱油容量：15L操縱形式：可遠(yuǎn)程操縱或直接操縱3.4 傳動(dòng)軸的選型該車前后軸距較大，為了提高傳動(dòng)軸的的臨界轉(zhuǎn)速，避免共振以及考慮整車總布置上的需要，常將傳動(dòng)軸分段。當(dāng)傳動(dòng)軸分段時(shí)，需要加設(shè)安裝在車架橫梁上的彈性中間支撐，以補(bǔ)償傳動(dòng)軸軸向和角度方向的安裝誤差，以及車輛行駛過程中由于彈性支承的發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)和車架等變形所引起的位移。彈性元件能吸收傳動(dòng)軸的震動(dòng)，降低噪聲。這種彈性中間支撐不能傳遞軸向力，它只要承受傳動(dòng)軸因動(dòng)不平衡，偏心等因素引起的徑向力，以及萬向節(jié)上的附加彎矩所引起的徑向力。一般驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)軸均采用一對(duì)十字軸萬向節(jié)。十字萬向節(jié)兩軸的夾角不宜過大，當(dāng)由增至?xí)r，滾針軸承壽命將下降至原壽命的1/4。十字軸萬向節(jié)夾角的允許范圍參照汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表1-8。初步采用重慶重型汽車集團(tuán)傳動(dòng)軸有限責(zé)任公司生產(chǎn)的重型汽車傳動(dòng)軸總成，編號(hào)為：006。工作扭矩為：1650N.m。3.5 驅(qū)動(dòng)橋的選型 驅(qū)動(dòng)橋處于傳動(dòng)系的末端，其基本公用是增大由傳動(dòng)軸傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，并使左、右驅(qū)動(dòng)輪具有差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車價(jià)之間的垂向力、縱向力和橫向力。3.5.1 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式和布置形式的選擇驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸架形式有關(guān)。絕大多數(shù)載貨汽車的驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸架，相應(yīng)的采用非斷開式車橋?，F(xiàn)代多橋驅(qū)動(dòng)汽車都采用貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置。在貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置中，各橋的傳動(dòng)布置在同一個(gè)縱向垂直平面內(nèi)，且相鄰的兩橋的傳動(dòng)軸是串聯(lián)的布置。其優(yōu)點(diǎn)是不僅減少了傳動(dòng)軸的數(shù)量，而且提高了各種驅(qū)動(dòng)橋零件的互通性，并且簡化了結(jié)構(gòu)，減少了體積和質(zhì)量，成本較低。3.5.2 主減速器結(jié)構(gòu)形式選擇主減速器形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，主要取決與動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比i0的大小以及驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及減速形式等。雙級(jí)主減速器有兩集齒輪減速組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大，制造成本也顯著增加，僅用于主減速比較大（）且采用單級(jí)減速器不能滿足既定的主減速比和離地間隙要求的重型汽車上。單級(jí)貫通式主減速器用于多橋驅(qū)動(dòng)汽車的貫通橋上，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，主減速器的質(zhì)量較小，尺寸緊湊，并可使中、后橋的大部分零件，尤其是使橋殼、半軸等主要零件具有互換性。綜上所述，由于所設(shè)計(jì)的載貨汽車的軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式為42，以及單級(jí)減速主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)，又能滿足使用要求。所以，選用單級(jí)減速主減速器。3.5.3 驅(qū)動(dòng)橋的選型根據(jù)計(jì)算的主減速比，初步選擇湖北車橋有限公司的“載荷5-6.5噸后橋總成”，產(chǎn)品型號(hào)：HT24K21。中、后橋均采用鑄鋼橋殼，后驅(qū)動(dòng)橋承載能力為5-6.5t，最大輸入轉(zhuǎn)矩為13000Nm，大于最大的輸入轉(zhuǎn)矩8509.204Nm=7670.4Nm，主減速器傳動(dòng)比i0=4.11和4.875兩種。因車速要求較高，就選i0=4.11計(jì)算，如果汽車阻力功率曲線與發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線不能交在其最大功率點(diǎn)上，再進(jìn)行調(diào)整。表3.5.1 湖北車橋有限公司HT34H后橋總成基本參數(shù)后橋總成基本參數(shù)HT34H適用車型工程車、載貨車額定載荷(噸)5-6.5基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)沖焊11012081161201012612610輪距L(mm)1680板簧(氣簧)距L1(mm)/傾角940/5.5最大輸出扭矩(N.M)/主減中心高H(mm)/偏置距(右E下F)13000/280(49/3430)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式/規(guī)格(mm)氣剎S凸輪滾輪式360155400155車輪螺栓d/分布圓直徑D(mm)6M201.5/222.258M201.5/275輪輞定位止口D1(mm)162/213速比選用4.11/4.875/5.286/5.83/6.33/6.83性能特點(diǎn)1.橋殼采取加強(qiáng)型設(shè)計(jì),承載能力強(qiáng)；2.車輪輪輞定位方式可采用球面定位或止口定位；3.板簧距與輪距可以靈活調(diào)整選裝零部件快插接口氣室、ABS防抱死系統(tǒng)及自動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂4.整車性能計(jì)算4.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性 所選發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：康明斯ISBE+225。 從發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線可得起轉(zhuǎn)矩特性，并且用最小二乘法擬合成五次多項(xiàng)式，計(jì)算出各轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。根據(jù)公式 （4-1） 公式（4-1）中，n表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（n/min），表示發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩（N.M）, 表示發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率（KW），發(fā)動(dòng)機(jī)各轉(zhuǎn)速F的輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率如表4.1.1所示。表4.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性參數(shù)表n90011001300150017001900210023002400250072076380685080576071667265062067.8687.9109.7133.5143.1151.22157.46161.86163.371624.2 汽車動(dòng)力性能計(jì)算（1）汽車驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力汽車行駛過程中必須克服滾動(dòng)阻力Ff和空氣阻力Fw的作用，加速時(shí)會(huì)受到加速阻力Fj的作用，上坡時(shí)會(huì)受到重力沿坡道的分力坡度阻力Fi的作用。汽車行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的平衡方程式為 （4-2）發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速n下發(fā)出的轉(zhuǎn)矩Te，經(jīng)汽車傳動(dòng)系傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力Ft按下式計(jì)算 （4-3）式中，Te是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（Nm）；ig是變速器速比；i0是主減速器速比，i0=4.11；T是傳動(dòng)系效率，T=0.9；rr是車輪的滾動(dòng)半徑（m），rr=0.507mm。在驅(qū)動(dòng)輪不打滑的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n（r/min）所對(duì)應(yīng)的汽車車速ua（Km/h）為 （4-4） 滾動(dòng)阻力Ff為 （4-5） 式中，g是重力加速度，g=9.8m/s2;是坡道的坡度角（）；f是滾動(dòng)阻力系數(shù)，同式（1-1）說明?？諝庾枇w為 （4-6）式中，CD是空氣阻力系數(shù)，CD=0.9；A是迎風(fēng)面積，即汽車行駛方向的投影面積，A=5；是空氣密度，一般取=1.2258Ns2m-4；ua是汽車行駛速度（Km/s）,若ua以km/h計(jì)，則。坡度阻力Fi為 （4-7）式中，i是道路坡度，計(jì)算時(shí)i取值從0%到40%。坡度阻力隨坡度角的增加而增大，且與變速器檔位和車速無關(guān)。（2）汽車的行駛性能曲線通過計(jì)算各檔車速對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，由發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線可得到相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，由式（3-2）可求得汽車的驅(qū)動(dòng)力，由式（3-4）和（3-5）可求得，再作出汽車的行駛性能曲線，見附圖2。計(jì)算數(shù)據(jù)見表3.1.2。表3.1.2 汽車驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力計(jì)算列表一檔i=9.204n900110013001500170019002100230024002500ua4.675.716.757.798.839.8610.0911.9412.4612.98Ft47051498605267155526526054996446789439144247640516二檔i=6.082n900110013001500170019002100230024002500ua7.078.0410.2111.7813.3614.9316.5018.0718.8619.04Ft31091329483480436704347613281830918290182806826772三檔i=3.982n900110013001500170019002100230024002500ua10.0813.215.61820.422.825.227.628.830Ft20355215712278724031227592148620242189981837617528四檔i=2.506n900110013001500170019002100230024002500ua17.1620.9824.7928.632.436.2240.0443.8645.7647.67Ft12810135751434015123143231352212739119561156511031五檔i=1.586n900110013001500170019002100230024002500ua27.1133.1439.1745.1951.2257.2563.2769.3072.3175.32續(xù)表Ft8107859190769571906485588062756773196981六檔i=1n900110013001500170019002100230024002500ua4352.562.1671.6881.2390.79100.3109.9114.7119.5Ft5112541757226035572553965083477146154402七檔i=0.829n900110013001500170019002100230024002500ua51.8863.4174.9386.4697.99109.6121.1132.6138.3144.1Ft4237449047445003473844734214395538253694（3）最大爬坡度的計(jì)算坡度阻力隨坡度角的增加而增大，且與變速器檔位和車速無關(guān)。由汽車?yán)碚摽芍畲笃露冉堑挠?jì)算公式為： （4-8）式中Dmax為汽車動(dòng)力因數(shù)，其計(jì)算公式為： （4-9）Ft為驅(qū)動(dòng)力；Fw為空氣阻力，由公式算出，由此得出各檔位動(dòng)力因素表表3.1.3 汽車各檔位動(dòng)力因素表一檔n900110013001500170019002100230024002500FW4.6456.949.6912.916.5720.725.2930.3433.0335.84二檔n900110013001500170019002100230024002500FW10.615.8922.229.5537.9547.45869.575.6582.08三檔n900110013001500170019002100230024002500FW24.83751.7868.9488.45110.6135.1162.1176.5191.5四檔n900110013001500170019002100230024002500FW62.6693.6130.7174.0223.5279.2341.1409.2445.6483.5五檔n900110013001500170019002100230024002500FW156.4233.7326.4434.6558.1697.2851.71021.1112.1207.六檔n900110013001500170019002100230024002500FW393.5587.88211093.14041753.2142.25702798.3036七檔n900110013001500170019002100230024002500FW553.4855.411951590.204325523117.37394071.4418.（4）汽車的加速性能計(jì)算加速阻力計(jì)算。為計(jì)算最大加速能力，這里就取道路坡道為零的平直道路上行駛進(jìn)行計(jì)算。 ，由此可得 （4-10）式中，是汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，按式估算，取,ig為變速器速比。參照汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書繪制出汽車加速度曲線圖，見附圖3。進(jìn)而參照汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書繪制各擋加速度倒數(shù)曲線圖，見附圖4。 由得 （4-11）通過上式可求得汽車從初始車速u1全力加速到u2的加速時(shí)間t，結(jié)合汽車的行駛性能曲線，可以做出該汽車連續(xù)換擋加速曲線，見附圖5。表3.1.4 汽車連續(xù)換檔加速時(shí)間曲線計(jì)算列表一檔n900110013001500170019002100230024002500ua4.675.716.757.798.839.8610.111.912.513.0520524528532535540543547549551a1.561.651.7451.841.741.641.551.451.401.341/a0.640.660.570.540.580.610.640.690.710.75二檔n900110013001500170019002100230024002500u7.078.0410.211.913.415.016.518.118.919.0529535541546552558564570573576a1.81.922.132.021.91.81.681.621.541/a0.560.530.500.470.500.530.560.600.620.65三檔n900110013001500170019002100230024002500續(xù)表u10.113.215.618.020.422.825.227.628.830.0543552561569578588596605609614a1.761.871.982.091.971.861.751.641.581.51/a0.570.530.510.480.510.540.570.610.630.67四檔n900110013001500170019002100230024002500u17.221.024.828.632.436.240.043.945.847.7566580594609623637659665672679a1.411.51.581.671.581.481.381.291.241.171/a0.710.670.630.60.630.680.720.770.810.85五檔n900110013001500170019002100230024002500u27.133.139.245.251.257.363.369.372.375.3603625648670693715737759771782a0.981.041.091.141.060.980.90.820.780.721/a1.020.960.920.8770.941.021.111.221.281.39六檔n900110013001500170019002100230024002500u4352.562.1671.6881.2390.79100.3109.9114.7119.5662698733768804839875910928945a0.60.620.640.650.560.480.390.290.240.241/a1.671.611.581.551.792.102.603.454.204.17七檔n900110013001500170019002100230024002500續(xù)表u51.963.474.986.591.01101211331381441035107811211164120712511294133613581387a0.470.470.460.450.350.250.150.03-0.0-0.11/a2.152.142.172.232.864.006.9035.7-31-9.84.3 汽車經(jīng)濟(jì)性能計(jì)算 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性是汽車使用中的另一項(xiàng)重要性能。汽車設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，常需要在實(shí)際樣車制成之前，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)特性和汽車功率平衡圖對(duì)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)算，最簡單、最基本的是等速行駛百公里燃油消耗量的估算。對(duì)貨車來講，等速百公里燃油消耗量是在滿載時(shí)以最高擋在水平良好的路面上等速行駛100km的燃油消耗量。汽車百公里燃油消耗量Qs為 （4-12）式中，P是汽車以車速ua等速行駛時(shí)用于克服滾動(dòng)阻力和空氣阻力發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗的功率（kw），；是傳動(dòng)系效率，=0.9；是汽車總質(zhì)量；是滾動(dòng)阻力系數(shù)，；是空氣阻力系數(shù)=0.9；是迎風(fēng)面積；是燃油消耗率，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從外特性曲線圖上讀??；是汽車車速（km/h）；是燃油的重度，柴油取7.948.13N/L，取=8.1N/L。表3.1.5 汽車燃油消耗一檔nuaQ9004.672054.01811005.711993.90013006.751963.93515007.791953.97017008.831974.06019009.862014.200210010.902064.370230011.942124.570240012.462204.780250012.982244.910二檔nuaQ9007.072054.1311008.041994.06130010.211964.12150011.781954.20170013.361974.34190014.932014.55210016.502064.78230018.072125.06240018.862205.33250019.042245.44三檔nuaQ90010.82054.35110013.21994.37130015.61964.481500181954.65170020.41974.91190022.82015.24210025.22065.63230027.62126.07240028.82206.462500302246.74四檔nuaQ90017.162054.82110020.981995.01130024.791965.31150028.61955.70170032.41976.23190036.222016.88210040.042067.64230043.862128.51240045.762209.19250047.672249.74五檔nuaQ90027.112055.82110033.141996.39130039.171967.21150045.191958.05170051.221979.20190057.2520110.60210063.2720612.23230069.3021214.11240072.3122015.48250075.3222416.55六檔nuaQ900432058.08110052.51999.54130062.1619611.39150071.6819513.56170081.2319716.25190090.7920119.472100100.3420623.212300109.921227.562400114.6822030.622500119.4622433.11七檔（最高檔）nuaQ90051.882059.71110063.4119911.84130074.9319614.46150086.4619517.58170097.9919721.411900109.5820126.002100121.0520631.312300132.5821237.492400138.3422041.812500144.1022445.64經(jīng)上述計(jì)算，參照汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，繪制出使用康明斯ISBE4+225發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)汽車在各個(gè)檔位時(shí)的等速百公里燃油消耗量曲線，見附圖6。5.發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系部件的確定及校核性能5.1發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系各部件選型根據(jù)前面的計(jì)算，可以確定設(shè)計(jì)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。變速器大齒DC7J120T、單級(jí)減速雙聯(lián)驅(qū)動(dòng)橋與225馬力的康明斯ISBE4+225發(fā)動(dòng)機(jī)匹配使用時(shí)，整車的爬坡性能、加速性能和轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性都有了較為顯著的提高，經(jīng)濟(jì)車速的范圍也較大，燃油經(jīng)濟(jì)性較好，同時(shí)也滿足最高車速為120km/h的設(shè)計(jì)要求。最后確定的發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系各部件如表5.1.1所示，整體布置圖附錄7所示。表5.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系各部件選型部件型號(hào)主要技術(shù)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)康明斯ISBE4+225額定工況功率/轉(zhuǎn)速165Kw/2500rad/min離合器160 2B T-130轉(zhuǎn)矩容量 1800Nm變速器大齒DC7J120T額定輸入轉(zhuǎn)矩 900-1200Nm傳動(dòng)軸重型汽車傳動(dòng)軸006工作轉(zhuǎn)矩 16500Nm驅(qū)動(dòng)橋湖北車橋有限公司HT34H額定輸入轉(zhuǎn)矩13000Nm5.2各部件的性能校核5.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)性能校核比功率的統(tǒng)計(jì)值來確定發(fā)動(dòng)機(jī)的功率值。 發(fā)動(dòng)機(jī)康明斯ISBE4+225，則比功率為 （5-1）公式5-1中，Pemax是發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率138（KW）；Ma是汽車總質(zhì)量，Ma=6750kg 參考同類型汽車，如表5.2.1汽車動(dòng)力性參數(shù)其比功率都在20KW/t左右，由表5.2.1對(duì)比得則總質(zhì)量6.5t的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率Pe=6.7520=135kw。再考慮該載貨汽車要求具有相對(duì)高的車速，因此初步選擇汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為165KW，為225馬力。因此此發(fā)動(dòng)機(jī)符合設(shè)計(jì)要求。汽車類型最大總質(zhì)量范圍最高車速比功率比轉(zhuǎn)矩貨車m（t）6.0-14.075-12010-2033-47表5.2.1 汽車動(dòng)力性參數(shù)5.2.2離合器性能參數(shù)校核所選單片干式430推式螺旋彈簧離合器轉(zhuǎn)矩容量為1600到1800Nm，該離合器與康明斯ISBE4+225匹配時(shí)，其后備系數(shù)為1.6，符合表5.2.2要求。表5.2.2 離合器后備系數(shù)的取值范圍車型后備系數(shù)乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車1.201.75最大總質(zhì)量為61