GD1031轻型货车设计—总体设计
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机电工程学院毕业设计方案论证报告设计题目: GD6371轻型客车设计总体设计 学生姓名: 欧艳伟 学 号: 201115910520 专业班级: 车辆工程1102 指导教师: 杨宗田 2015年 04月 05日目次1. 我国汽车工业现状和发展趋势12. 汽车总体设计概述23. 商用车总体设计方案论证43.1汽车形式论证选择 43.2商用车主要参数选择63.3商用车发动机选择73.4商用车轮胎选择8论证结果8致谢8参考资料101.我国汽车工业现状和发展的趋势 综观我国汽车工业现,展望我国汽车工业的未来,风险与机遇并存。 改革开放以来,特别是近几年我国汽车工业发展势头强劲。据中国汽车工业协会统计,去年1至7月,汽车全行业完成工业总产值3723.82亿元,同比增长29.44:产品销售收入3598.88亿元,同比增长31.05:利润总额221.90亿元,同比增长51.14。主要经济指标增长都比较大,实现了增产增收。汽车产业作为国民经济支柱产业的地位越来越突出。去年交通运输设备制造业对工业增长的贡献率首次跃升至40个工业行业之首。以汽车制造业为主的交通运输设备制造业已取代电子信息通信业,成为名副其实的领头羊。 随着市场需求的不断扩大,我国汽车工业的发展潜力也非常之大。据有关部门分析,近几年我国汽车消费市场的消费结构已发生了很大变化。载货汽车的需求量仍将持续增长,特别是次发达地区,如西部地区对中重型货车、多种专用汽车、矿用车和大中型客车的需求将明显增加。农村汽车市场对轻、微型客货车需求也会有较大增长。随着国家有关鼓励私人购车政策的出台,预计个人购车比例将逐年快速增长。特别是轿车、客车,尤其是微型客车的需求量会有较大增长,市场份额将进一步提高。为此,国家将积极发展售价八万元左右的经济型轿车,以满足中国家庭的需要。此外,国家还将大力推进发展汽车工业的相关环境:至2005年,中国公路里程将增加至160万公里,其中高速公路2.5万公里。各地还将加大发展城市基础设施建设,增加停车场地等交通配套设施。所有这些,都无疑会大大促进我国汽车工业的发展。 汽车工业发展形势喜人,但同时也面临着巨大的风险和挑战。特别是“入世”以后,国门完全打开,我国的轿车产业与国外发达国家的汽车企业处于同一个大市场,将不可避免地面临激烈的竞争与挑战。我们现在的主要问题是:缺乏完整的轿车开发能力和自主的品牌,零部件制造体系相对薄弱,汽车产业的管理和服务体系仍十分落后,企业规模还难以与国外大公司抗衡。所有这些问题必须认真面对。 打通国际大市场,也给中国汽车工业的发展带来了新的机遇,使我们可以有机会在与强手的合作与竞争中学习他们先进的技术、先进的管理和服务经验,不断完善自己。同时也逼迫我们把自己做大做强。为了应对国际汽车市场的激烈竞争,国家将致力于汽车工业的战略重组,优化资源配置,培育出两到三家主业突出,核心能力强、拥有自主知识产权、具有较强国际竞争力的大型企业集团。同时,我们还可以充分利用“入世”后对幼稚工业的“保护期”进一步加大力度,开放市场,加强对汽车产业的管理,努力降低成本,提高竞争力:抓紧清理减少不合理税费,鼓励百姓的汽车消费。预计6年内我国轿车价格可与国际初步接轨,10年内可完全接轨。只要我们自强不息,艰苦奋斗,中国汽车工业的发展前景还是十分乐观的。 有关人士预测,未来,我国汽车工业将呈现六大发展趋势。 一、国有汽车生产企业将由市场”领导者”转变为市场追随者 二、汽车生产将由大批量方式转变为大众生产方式。 三、汽车企业将由整体性购并转变为局部性购并 4、 人力资源将由国内单一配置转为全球流动配置。五、汽车产品将由价格竞争转变为综合素质的竞争。六、汽车消费由集团消费转化为个人消费。 2.汽车总体设计概述 汽车可以根据用途或结构特点进行分类。我国把汽车分为七类:轿车、货车、越野车、自卸汽车、牵引汽车、专用汽车和客车。上述七类汽车又根据发动机的排量V或汽车总质量m a或汽车尺寸(总长)不同进一步区分,如不同发动机排量的轿车,表明汽车的动力性和经济性指标不一样。我国根据发动机排量不同,将轿车分为五级(表l-1);货车按公路运行时厂定最大总质量不同,越野车按越野运行时厂定最大总质量不同,将它们分为四级(表1-2);而客车根据车辆总长不同来区分(表l-3)。轿车级别微型普通级中级中、高级高级发动机排量VLV1010 V1616 V252540 货车级别 微型 轻型 中型 重型 公路运行 最大总质量m。 m。18 18m。60 60140 客车级别 微型 轻型 中型 大型 车辆总长L。 L。35 35 L。70 70100人们从事生产活动离汽车。在日常生活中,汽车特别是轿车是经常使用的交通工具。汽车工业出现的高新技术多数在轿车上首先得到应用。目前,轿车的产量、保有量占汽车总产量和保有量的绝对多数。一方面,拥有轿车是标志人们生活水平的提高;另一方面,大量运行着的汽车所造成所造成的公害又降低了人们的生活质量。因此,人们对汽车提出越来越高的要求,包括研制节油汽车和开发应用新能源;有关法规对汽车的排放和噪声提出更严格的要求;对汽车安全性提出更高的要求,达到乘坐汽车有安全感、愉快感,汽车发生碰撞事故时能够妥善地保护乘员;对汽车提出居住性要求,不仅坐在汽车里舒适,而且能与外界进行信息交流。进行总体设计应满足如下基本要求:1)汽车外廓尺寸应符合GBl58989的外廓尺寸限界规定。2)轴荷分布要合理,并应符合有关公路法规的限定要求。3)汽车的各项性能,要求达到设计任务书所给定的指标。4)进行有关运动学方面的校核,保证汽车有正确的运动和避免运动干涉。5)拆装与维修方便。车型不同、生产纲领不同,新产品的开发阶段与工作内容也不同。一般新产品开发要经历五个阶段,各阶段的主要工作内容见表1-4。 阶段新车设计 主要工作内容 设 计 任 务 书 编 制 阶 段 国家汽车发展型谱或上级机关指令工厂产品发展规划概念设计市场预测,使用调查,产品水平分析,形体设计,工艺分析,产品的目标成本 产品的通用化、标准化、系列化,绘制方案图,初步性能计算设计任务书的制定 绘制总布置草图,初选主要技术参数技术设计阶段技术设计确定主要参数和结构,总成设计,绘制整车校对图,运动干涉校核,整车性能计算,出试制图和技术文件试制、试验、改进、定型阶段改进设计 试制总成和样车,总成试验,整车试验,使用试验,评价试验,改进没计鉴定定型工艺审查,成本核算,价值分析,出生产准备用图,编制鉴定文件生产准备阶段小批量生产、用户试验工艺调试,继续试验,改进设计,完成生产用图,小批试生产生产销售阶段批量生产与销售正式销售,售后服务3. 商用车总体设计方案论证3.1汽车形式论证选择3.1.1 轴数和驱动形式 不同类型汽车有不同轴数和驱动型式,主要根据使用条件、用途、产条件、制造成本及公路条件等因素进行选择。 最常用的是42前驱动式结构。一般乘用车都采用42前驱动的布置型式,因为这种汽车结构简单、布置合理、机动性好、成本低、适合于公路使用,是种典型的、成熟的结构型式。采用增加轴数的办法,可以提高载重量而不增加单轴负荷,同时还不会增加车箱底板的离地高度,提高通用化、系列化水平,便于生产、降低生产成本等。所以汽车厂家多年来一直都采用这种办法变型出更多品种的汽车。本次设计汽车最大总质量为1.35t,故选择两轴、42前驱动形式。3.1.2 布置形式乘用车的布置形式主要有发动机前置前轮驱动(FF)、发动机前置后轮驱动(FR)、发动机后置后轮驱动(RR)。 FF型FF型布置形式在发动机排量为2.5L以下的乘用车得到广应用,主要优点:1省略传动轴装置,减轻车重,结构比较紧凑;2有效地利用了发动机室空间,驾驶室内空间较为宽敞,并有利于降低地板高度,提高乘坐舒适性;3发动机靠近驱动轮,动力传递效率高,燃油经济性好;4发动机等总成前置,增加前轴的负荷,提高了轿车高速行驶时的操纵稳定性和制动时的方向稳定性;5简化了后悬架系统;6在积雪或易滑路面上行驶时,靠前轮牵拉车身,有利于保证方向稳定性;7汽车散热器布置在汽车前部,散热条件好,发动机可得到足够的冷却;8行李箱布置在汽车后部,所以有足够大的行李箱空间等。 缺点:1.启动、加速或爬坡时,前轮负荷减少,导致牵引力下降;2.前桥既是转向桥,又是驱动桥,结构及工艺复杂,制造成本高、维修保养困难。3.前桥负荷较后轴重,并且前轮又是转向轮,故前轮工作条件恶劣,轮胎寿命短。4.前轮驱动并转向需要等速万向节,其机构和制造工艺较为复杂。5.一旦发生正面碰撞事故,因其发动机及其附件损失较大,维修费用高等。FR型FR型布置的优点;1.在拼合良好的路面上启动、加速或爬坡时,驱动轮的负荷增大(即驱动轮的附着压力增大),其牵引性能比前置前驱型式优越;2.轴荷分配比较均匀,因而具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性,并有利于延长轮胎的使用寿命;3.发动机、离合器和变速器等总成临近驾驶室,简化了操纵机构的布置;4.转向轮是从动轮,转向机构结构简单、便于维修等。 缺点:1.由于采用传动轴装置,不仅增加车重,还影响乘坐的舒适性;同时降低动力传动系的传动效率,影响了燃油经济性和动力性;2.纵置发动机、变速器和传动轴等总成的布置,使驾驶室空间减小,影响乘坐舒适性;同时,地板高度的降低也受到限制;汽车正面发生碰撞时,易导致发动机进入车厢,会对前排驾驶员造成伤害。3.在雪地或易滑路面上启动加速时,后轮推动车身,易发生摆尾现象等。两者相比,前置前驱的优势在于:动力系统结构紧凑,驱动轴短,动力输出损耗低。在操控方面,前驱车天生具有转向不足特性,容易驾驶。在布局方面,没有传动轴经过车厢,可以降低车身中间的隆起,增大车厢可用空间。其缺点是起步时,前轴负荷会减少,导致轮胎附着力降低,影响动力输出。故选用前置前驱布置形式。3.2 商用车主要参数选择汽车主要参数包括尺寸参数、质量参数和汽车性能参数。3.2.1尺寸参数GB 15891989汽车外廓尺寸界限规定:货车、整体式客车部长不应该超过12m,单铰接工客车不超过18m,半挂汽车列车不应超过16.5m,全挂汽车不应该超过20m;在不包括后视镜的情况下,汽车宽不应超过2.5m;在空载、顶窗关闭状态下,汽车高不应该超过4m;后视镜等单侧外伸量不得超过最大宽度处250mm;顶窗、换气装置开启时不得超出车高300mm。轴距的选择须考虑其他很多因素。轴距短,相应汽车总长、质量、最小转弯半径及纵向通过半径就会小一些。但轴距过短会产生车厢长度不够或后悬太长、汽车行驶状态中纵向角振动过大、汽车制动性和操纵稳定性变坏、万向节传动夹角过大等问题。因此,在选择轴距时应综合考虑多方面因素的影响。当然,在满足所设计汽车的车厢尺寸、主要性能和整体布置等要求的前提下,应将轴距设计得短一些。汽车轮距对汽车总宽、总质量、机动性和横向稳定性都有较大影响。轮距越大,则悬架的角刚度就会越大,汽车的横向稳定性也就越好,车厢内横向空间也越大。但轮距也不能设计得过大,否则,会增大汽车的总宽和总质量。 前悬和后悬对汽车的通过性、安全性等有很大影响。初选前悬的尺寸应该在保证布置下个总成前提下,尽可能小;后悬则根据所涉及车型要求,是担当选取。 故参照长安之星参数,选取此商用车尺寸,长*宽*高为372515601895(mm),轴距为2350mm,前轮距1280mm,后轮距1290mm。3.2.2 商用车质量参数选择本车质量参数在汽车设计总体设计任务书中已给出,如下:汽车整备质量Kg最大总质量Kg最高车速Km/h人均整备质量值t/人90013501150.15 轴荷分配对汽车轮胎使用寿命和使用性能有很大影响。考虑轮胎面磨损均匀和寿命相近,各车轮负荷应相差不大;为了使汽车有良好的动力性和通过性,驱动桥应当有足够大的负荷,从动轴上负荷可适当减少;为使汽车有良好的操纵稳定性,转向轴负荷不应过于小。这就要求设计时要,充分考虑整车的性能要求、使用条件,合理选取轴荷分配。汽车的性能参数由设计计算后得出。3.3 商用车发动机选择现在汽车上使用的发动机主要以往复式内燃机为主。它包括汽油机和柴油机两种。汽油机的优点:噪声小、转速高、体积小、易启动、转矩适应性好等;缺点是:排污大、功率小。柴油机优点是:功率大、排污小、寿命长等;缺点是:工作粗暴、噪声大、体积大。汽油机主要用于轻型车和轿车,柴油机主要用于货车、大型客车。随着发动机技术的进步,轻型车和轿车使用柴油机有日益增多。 按汽缸排列形式有直列式、水平式和v型式。直列式结构简单、宽度窄、布置方便。但当发动机的缸数多时,在汽车上布置困难,且高度尺寸大,适用于6缸以下的发动机;水平式平衡性好,高度低,在少量大客车上得到应用;V型曲轴风度高,尺寸小,发动机系列多,但造价高,主要用于中、高轿车以及重型货车上。按冷却形式分为风冷和水冷两种。风冷结构简单、维修方便、适应性好。但冷却不均匀、噪声大、耗功大。主要用于摩托车。水冷冷却均匀可靠、散热好、噪声小。能提供车内供暖、较好适应发动机增压后散热的需要。缺点是冷却系结构复杂。使用与维修不方便。冷却性能爱环境温度影响较大,夏季冷却水容易过热,冬季又容易过冷,并且在室外存放,水结冰后能冻坏气缸缸体和散热器。发动机主要指标的选择:发动机功率越大则汽车的动力性越好,但功率太大会使发动机功率利用率下降,同时燃料经济性下降,动力传动系的质量也要加大。因此,应合理地选择发动机功率。用正式估算发动机的最大功率:式中:发动机最大功率,kW; 传动系的传动效率,对单级主减速器驱动桥的4 2式汽车取0.9;汽车总质量,kg;重力加速度,ms2;滚动阻力系数,对载货汽车取0.02,对矿用自卸汽车取0.03,对轿车等高速车辆需考虑车速影响并取0.0165+0.0001(Va-50);最高车速,kmh;空气阻力系数,轿车取0.40.6,客车取0.60.7,货车取0.81.0汽车正面投影面积,若无测量数据,可按前轮距B1、汽车总高H、汽车总宽B等尺寸近似计算: 对轿车 A0.78BH, 用下式确定: 最大转矩(Nm);转矩适应性系数,一般在1.11.3之间选取;发动机最大功率(kw);最大功率转速(r/min)。通过计算,本车发动机选为JL473QE。3.4 汽车轮胎选择 轮胎及车轮对汽车的承载能力有着重要影响,其中包括动力性、通过性、经济性、制动性、操纵稳定性及汽车的承载能力和行驶安全性。因此,轮胎的选择也成为极关重要的工作。 轮胎及车轮部件应当满足以下基本要求:足够的负荷能力与速度能力;良好的均匀性与质量平衡性;较小的滚动阻力与行驶哭声;耐磨损、耐老化和良好的气密性;质量小、价格低、拆装方便、互换性优良。按结构分类:子午线轮胎、斜交轮胎。子午线轮胎与斜交胎的比较:子午线轮胎的特点是滚动阻力小、温升低、胎体缓冲性能和胎面附着性能好,装车后油耗低、寿命长、高速性能优良,因此,适应现代汽车对安全、高速、低能耗的发展要求,是汽车设计时首选轮胎。但其制造困难,造价较斜交轮胎高且不易翻修等。综合考虑,该车选用子午线轮胎,165/70 R14。论证结果根据本次设计目标与要求,所设计车型为GD6371,采用4x2发动机前置前驱布置形式,汽车尺寸长*宽*高为372515601895(mm),轴距为2350mm,前轮距1280mm,后轮距1290mm,发动机为JL473QE,轮胎为165/70 R14。子午线胎构造斜交胎构造致谢 感谢指导老师杨老师在本次设计中的意见和建议,同时感谢同学们的团结和努力,共同完成了整车总体设计的各项工作。 参考资料1王望予汽车设计 M第4版北京:机械工业出版社,2004.82刘惟信汽车设计 M第1版北京:清华大学出版社,2001.73(美)诺顿(Norton,R.L). 机械设计:机器和机构综合与分析. 英文版,第二版 . 北京:机械工业出版社,2003.24陈家瑞汽车构造(上册) M第2版北京:机械工业出版社,2005.15陈家瑞汽车构造(下册) M第2版北京:机械工业出版社,2005.16汽车工程手册编辑委员会汽车工程手册基础篇M北京:人民交通出版社,2001.67汽车工程手册编辑委员会汽车工程手册设计篇M北京:人民交通出版社,2001.68黄天泽、黄金陵汽车车身结构与设计 M北京:机械工业出版社,1992.109余志生汽车理论 . 第三版 . 北京:机械工业出版社,2000.1010隗金文、王慧液压传动 M沈阳:东北大学出版社,2001.1211陈贤康液压传动基础 M北京:中国农业机械出版社,1984.1212张红伟.汽车底盘结构与维修西安:西安电子科技大学出版社,2007.0413唐新蓬汽车总体设计北京:高等教育出版社,2010.0414蔡兴旺汽车构造与原理北京:机械工业出版社,2010.0115马才伏汽车底盘构造北京:北京大学出版社,2009.0816中国汽车工业协会中国汽车工业年鉴20142014.1010
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