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車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書
第一章 前 言
自1986年誕生以來的一百多年里，汽車工業(yè)從無到有迅速的發(fā)展，寫下了人類近代文明史的重要篇章。汽車是數(shù)量多，普及范圍最廣，運輸量最大的現(xiàn)代化交通工具。它與國民經(jīng)濟各部門，社會和人們生活有密切關(guān)系，對現(xiàn)代社會的發(fā)脹產(chǎn)生了廣泛而深遠的影響。
從20世紀70年代至今，世界汽車形成美、日、歐并存的格局。世界汽車業(yè)已形成通用、豐田、福特-沃爾沃、雷諾、日產(chǎn)、大眾、戴姆勒-克萊斯勒等6大集團公司和標志-雪鐵龍、本田、現(xiàn)代、菲亞特等四個獨立廠商。汽車產(chǎn)量穩(wěn)定在4000-5000萬輛左右。目前，世界汽車保有量6.6億輛，其中轎車占70%，世界平均每千人汽車擁有量100輛。美國每千人汽車擁有量780輛，居首位，我國為每千人16輛。轎車的普及極大的方便了人們的日常生活，擴大了人們的活動范圍，使社會生活變得豐富多彩。
汽車誕生在歐洲，但在20世紀初隨著福特公司T型車的推出以及流水生產(chǎn)線使用的開始，美國汽車工業(yè)開始在世界市場上居于主導(dǎo)地位。日本汽車工業(yè)在20世紀60、70年代迅速發(fā)展，后者居上，先后超過德、英、法等老牌汽車工業(yè)國，并且在1980-1993年期間超過美國而躍居世界第一位。同時韓國在激烈的競爭中崛起，成為世界汽車產(chǎn)業(yè)的一個重要的生產(chǎn)基地 。在一些新興國家和發(fā)展中國家，由于人們生活水平的提高，致使汽車尋求量迅速增加。由于技術(shù)落后和資金短缺，往往用優(yōu)惠政策吸引外資，引進先進技術(shù)和裝備，進口全拆散和半拆散零件裝車，逐步提高零件的國產(chǎn)化率，繼而是零部件自給，滿足國內(nèi)市場的需求，并以此模式發(fā)展自己的汽車工業(yè)。由于激烈的競爭這一時期汽車的技術(shù)也有了長足的發(fā)展，主要是提高汽車的安全性、降低排放污染。主要技術(shù)有汽車防抱死制動系統(tǒng)、電子控制噴油、電子點火、三元催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、電動汽車等。
汽車工業(yè)的迅速發(fā)展主要有兩個方面的原因，一方面是汽車受到了社會的青睞，另一方面就是汽車工業(yè)綜合性強和經(jīng)濟效益帶動了各部門的發(fā)展。因此，世界各個發(fā)達國家?guī)缀鯚o一例外的把汽車工業(yè)作為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。我國的汽車工業(yè)起點低，發(fā)展較晚。1953年7月第一汽車制造廠動土興建，1956年10月開廠投產(chǎn)，從此結(jié)束了我國不能制造汽車的歷史。改革開放以來我國汽車工業(yè)迅速發(fā)展，確定了以一汽、二汽、上海為三大汽車基地以及天津、北京、廣州三個較小的基地。我國汽車工業(yè)的目標是，到2010年汽車產(chǎn)量達到600萬輛，成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。同時支持大型汽車公司的發(fā)展，加強汽車產(chǎn)品的自主開發(fā)能力，提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)裝備水平，迅速趕上國際先進水平。
汽車的大力發(fā)展也給社會帶來了一些不易解決的問題：安全問題、能源消耗和環(huán)境污染。因此，行車安全、節(jié)約能源和環(huán)境保護已成為當(dāng)前汽車技術(shù)要解決的三大重要課題。
1991年SUV才開始在美國興起。它是運動和多用途結(jié)合的車輛。SUV集旅行車的舒適性和越野車的越野性于一體，是集越野、儲物、旅行、牽引多種功能為一體的多用途汽車。近年來SUV的銷量不斷的增加，受到汽車市場的青睞，一直穩(wěn)占暢銷車了首位。本次設(shè)計的是柴油動力SUV，在能源短缺的大環(huán)境下有先天節(jié)有優(yōu)勢的柴油車越來越受到汽車市場的重視，因此設(shè)計柴油動力SUV具有廣闊的前景。
我們作的畢業(yè)設(shè)計為柴油動力SUV的設(shè)計，機動靈活，乘坐空間大，可以載貨。采用柴油機，油耗低，具有優(yōu)越的動力性和經(jīng)濟性。具有較高的性價比，適合中國工薪階層?？傮w布置包括汽車主要尺寸的確定，方向盤和人體座椅的布置，汽車外型的設(shè)計，底盤設(shè)計，協(xié)調(diào)同組同學(xué)完成其他部件總成的設(shè)計。
畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一個最后環(huán)節(jié)，同時也是對大學(xué)四年學(xué)習(xí)知識的回顧總結(jié)，它讓我把學(xué)過的知識特別是專業(yè)知識做了一次系統(tǒng)的梳理。進一步熟悉了汽車的總體布置和各個部件總成的設(shè)計，同時掌握了整體設(shè)計的基本方法，相信對以后的工作和學(xué)習(xí)都有很大的幫助。
第二章 參數(shù)的選擇和確定
§2.1 方案的分析和確定
§2.1.1設(shè)計任務(wù)分析
一.設(shè)計任務(wù)
柴油動力SUV總體設(shè)計
二.設(shè)計要求
總的要求是：參考江鈴陸風(fēng)X6和長城哈弗的主要參數(shù)，完成柴油動力SUV的外型設(shè)計和底盤的總體布置。
通過查閱各種資料整理得到兩款參考車型的主要性能參數(shù)，如下表2-1。
表2-1 參考車型性能參數(shù)
項 目
參 數(shù)
車 型
陸 風(fēng) X6
長 城 哈 弗
外 型 尺 寸（mm）
4800/1800/1750
4620/1800/1710
軸 距（mm）
2760
2760
前/后 輪 距(mm)
1465/1470
1515/1520
接近角
37°
29°
離去角
27°
27.5°
車門數(shù)
5
5
座位數(shù)
5
5
發(fā)動機型號
4JB1
GW2.8TC
最大功率
68/3600
70/3600
最大扭矩
200/2000
225/1600-2800
油耗
90Km/h等速-〉7.0
40Km/h等速-〉7.2
前懸掛形式
雙叉臂獨立懸架
雙叉臂獨立懸架
后懸掛形式
整體橋非獨立懸架
整體橋非獨立懸架
驅(qū)動形式
前置后驅(qū)
前置后驅(qū)
§2.1.2 方案分析
根據(jù)當(dāng)前汽車市場的發(fā)展狀況，收集國內(nèi)外同級汽車的資料，以及國內(nèi)的使用調(diào)查和實驗報告等，經(jīng)過與同組同學(xué)的協(xié)商，最終確定江鈴陸風(fēng)X6的外部尺寸和性能參數(shù)作為本次設(shè)計的參考。我們設(shè)計SUV首先要考慮的是其多功能的特性，既要保證有一定的越野性又要有必要的舒適性，同時要保證足夠的空間可以裝載一定量的貨物。保證設(shè)計的汽車有較高的性價比，因此汽車的動力性和經(jīng)濟性是本次設(shè)計的基礎(chǔ)。
§2.2 汽車形式的選擇
§2.2.1 軸數(shù)
影響汽車軸數(shù)的主要因素有汽車的總質(zhì)量、道路法規(guī)對軸載質(zhì)量的限制和輪胎的負荷能力以及汽車的結(jié)構(gòu)等。根據(jù)要求本次設(shè)計汽車的軸數(shù)采用兩軸式，以減輕汽車總質(zhì)量。
§2.2.2 驅(qū)動形式
驅(qū)動輪數(shù)增加，汽車結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，整備質(zhì)量增加成本也隨之增加。設(shè)計中采用4×2驅(qū)動形式，其結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。
§2.2.3 布置形式
汽車的布置形式是指發(fā)動機、驅(qū)動橋和車身的相互關(guān)系和布置特點而言。乘用車的布置形式主要有發(fā)動機前置前輪驅(qū)動、發(fā)動機前置后輪驅(qū)動、發(fā)動機后置后輪驅(qū)動。經(jīng)過對比分析我采用了發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的布置形式。它有以下優(yōu)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，因而不需要采用等速萬向節(jié)，有利于減少制造成本；操縱機構(gòu)簡單；上坡行使時，應(yīng)驅(qū)動輪的附著力增大，故爬坡能力強；變速器與主減速器分開，故拆裝、維修容易。缺點是：因車身地板下有傳動軸，地板上有凸起的通道，并使后排座椅中部坐墊的厚度減薄，影響乘坐舒適性；汽車總長較長，整車整備質(zhì)量增大，影響到汽車的燃油經(jīng)濟性和動力性。
§2.3 汽車主要參數(shù)的確定
§2.3.1 汽車主要尺寸的確定
汽車的主要尺寸參數(shù)有外廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸、貨車車頭長度和車廂尺寸等。
一.外廓尺寸
參考同級別的汽車確定La=4675mm,Ba=1800mm,Ha=1750mm。
二.軸距
軸距對汽車整備質(zhì)量、汽車總長、汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動軸長度、縱向通過半徑等有影響。參考陸風(fēng)X6選軸距L=2760mm。
三.前輪距和后輪距
汽車的輪距會影響到車廂或駕駛室內(nèi)寬、汽車總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等。汽車總寬受道路法規(guī)的限制不得超過2.5米。由參考車型選定汽車的前輪距為：1465mm，后輪距為：1470mm。
四.前懸和后懸
前后懸的長度影響汽車的接近角和離去角，影響汽車的通過性。確定汽車的前懸為：810mm，后懸為：1105mm。
§2.3.2 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定
汽車的質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量、載質(zhì)量、載客量、汽車總質(zhì)量、軸荷分配等。
一.整車整備質(zhì)量
由參考車型和查到的資料取=1700kg.
二.汽車的裝載質(zhì)量和載客量
確定汽車的裝載質(zhì)量=625kg,載客數(shù)為5人。
三.汽車的總質(zhì)量
=+=2325kg。
四.軸荷分配
軸荷分配對輪胎的壽命和汽車的使用性能有影響。從輪胎磨損和壽命詳盡考慮，各個車輪的載荷應(yīng)相差不大；同時為保證汽車有良好的動力性和通過性，驅(qū)動橋應(yīng)有足夠大的載荷，而從動軸荷可以適當(dāng)減少；為保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)向載荷不應(yīng)過小。根據(jù)發(fā)動機和各個部件的質(zhì)量分配，乘坐人數(shù)及位置，參考車型最終確定為（表2-2）
表2-2 載荷分布
空載
重載
前軸
后軸
前軸
后軸
55%
45%
45%
55%
§2.4 發(fā)動機的選擇
柴油動力SUV選用柴油機作為動力裝置，柴油機體積大，質(zhì)量大，油耗大，但是柴油機扭矩大，有良好的動力性。選用發(fā)動機要根據(jù)汽車的最高車速來確定。本次設(shè)計的柴油動力SUV最高車速約為140km/h。因此發(fā)動機最大功率用下面公式可以大約的算出來。
（2-1）
式中：為發(fā)動機最大功率；為傳動系效率；=90%；為汽車總質(zhì)量（kg）;g為重力加速度（）;為滾動阻力系數(shù)，，用最高速度代入；為空氣阻力稀疏，轎車取0.30～0.55，載貨車為0.40～0.60;A為汽車正面投影面積（），根據(jù)外形取2.56;為最高車速。
則：
=（23259.80.0315140/3600+0.522.56/76140）/0.9
=68.9(km)
根據(jù)公式所得的結(jié)果并且根據(jù)所查到的資料選用長城GW2.8TC高壓共軌發(fā)動機。發(fā)動機的性能參數(shù)如下:
表2-3 長城GW2.8TC高壓共軌柴油機的性能參數(shù)
最高功率/轉(zhuǎn)速km/(r/min)
70/3600
最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速N/(r/min)
225/1600-2800
排量(ml)
2800
最高轉(zhuǎn)速(r/min)
4300
輪廓尺寸(mm)
715/590/770
§2.5 車身形式的選擇
根據(jù)柴油動力SUV的設(shè)計要求，在車身選擇時采用有足夠的空間的折背式車身形式。外型設(shè)計上主要參考江鈴陸風(fēng)X6和長城哈弗。
§2.6 輪胎的選擇
輪胎及車身對汽車的許多重要性能，包括動力性、經(jīng)濟性、通過性、操縱穩(wěn)定性、制動性及行使安全性和汽車的承載能力都有影響。因此，輪胎的選擇是重要的工作。
我們設(shè)計的柴油動力SUV的最大質(zhì)量為2325kg，根據(jù)汽車的行使要求大于可得出每個輪胎的承載質(zhì)量。有輪胎在使用中的承受的靜負荷值應(yīng)等于或接近輪胎的額定負荷值，查GB2978-89以及根據(jù)參考車型，最終確定選用245/75R16的子午線輪胎。該輪胎優(yōu)點是滾動阻力小、溫升低、胎體緩沖性能和胎面附著性能等都比斜交輪胎好，裝車后油耗低壽命長、高速性能好、適應(yīng)現(xiàn)代汽車對安全、高速、低能耗的發(fā)展要求。其缺點是造價高、不易翻修。
則由上分析可初步確定本次設(shè)計的柴油動力SUV的性能參數(shù)。如表2-4
表2-4 柴油動力SUV主要性能參數(shù)
長/寬/高（mm）
4650/1800/1750
軸距（mm）
2760
前/后輪距（mm）
1465/1470
前/后懸（mm）
800/1150
最小離地間隙（mm）
240
整車整備質(zhì)量（kg）
1700
最大功率（km）
70/3600
最大扭矩（N.m）
225/1600-2800
驅(qū)動型式
后驅(qū)
最高車速（km/h）
135
變速器型式
五擋手動
懸架（前/后）
麥弗遜式獨立懸架/鋼板彈簧
制動裝置型式（前/后）
盤式/鼓式
發(fā)動機位置
前置
車門數(shù)
5
座位數(shù)
5
輪胎規(guī)格
245/75R16
第三章 汽車的總體設(shè)計
在初步確定汽車的載客量（載質(zhì)量）、驅(qū)動形式、車身形式、發(fā)動機形式等以后，要深入做更具體的工作，包括繪制布置草圖，并校核初步選定的各部件結(jié)構(gòu)和尺寸是否符合整車尺寸和參數(shù)的要求，并尋求合理的總布置方案。
§3.1 整車布置的基準線（面）——零線的確定
1.車架上平面線
在本次設(shè)計中采用的是邊梁式車架，所以以邊梁上緣面較長的一段平面在側(cè)視圖上的投影線稱為車架上平面線，它作為垂直方向的尺寸基準線，即z坐標線，向上“+”,向下“-”,該線標記為“z/0” 。
2. 前輪中心線
通過前輪中心，并垂直于車架上平面線，在側(cè)視圖和俯視圖上的投影為前輪
中心線。即為“x/0”,它作為縱向方向的尺寸線。向前為“+”,向后為“-” 。
3. 車輪中心線
汽車垂直對稱平面在俯視圖和前視圖上的投影線稱為汽車中心線，用它作為橫向尺寸的基準線，記為“y/0”,向左為“+”,向后為“-” 。
4. 地面線
低平面在側(cè)視圖和前視圖上的投影線稱為地面線。
5. 前輪垂直直線
通過左右前輪中心，并垂直于地面的平面，在側(cè)視圖和俯視圖上的投影稱為前輪中心線。
§3.2 部件的選擇和布置
1. 發(fā)動機的布置
發(fā)動機的上下位置對離地間隙和駕駛員視野有影響。發(fā)動機的位置不能太高以降低汽車的質(zhì)心高度，但是發(fā)動機的高度也不能太低以防止汽車在上下顛簸時不會碰壞油底殼。 發(fā)動機的橫向尺寸布置時，為了散熱的需要及空氣流通，散熱器中心與風(fēng)扇之間又不小于50mm的間距。在布置發(fā)動機的前后位置是為減小傳動軸的夾角，發(fā)動機前置后驅(qū)汽車的發(fā)動機常布置成傾斜狀，使曲軸中心線與水平線之間形成1°～4°夾角。本次設(shè)計取2°。
2. 傳動系的布置
由于發(fā)動機、離合器、變速箱裝成一體，所以在發(fā)動機位置確定以后，包括發(fā)動機、離合器、變速器在內(nèi)的動力總成位置也隨之而定。驅(qū)動橋的位置取決于驅(qū)動輪的位置。通常為滿足萬向節(jié)兩端夾角相等、滿載靜止時不大于4°且最大不大于7°的要求，常將后橋主減速器的軸線向上翹起。但是一般在布置時后橋減速器的軸線是平行的。
3. 轉(zhuǎn)向裝置的布置
轉(zhuǎn)向盤布置在駕駛員座椅前方保證駕駛員能舒服的進行轉(zhuǎn)向操作。本次設(shè)計的轉(zhuǎn)向系采用液壓助力的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機構(gòu)。工作缸和轉(zhuǎn)向橫拉桿做在一起。這種形式結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。
4. 懸架的布置
本次設(shè)計前懸架采用普遍的麥弗遜式懸架，能夠改變汽車的平順性，減小車身的傾斜和振動，同時在起伏的路面上能獲得良好的地面附著能力。后懸架采用獨立式鋼板彈簧懸架，以降低成本。
5. 制動系統(tǒng)布置
根據(jù)所查到的資料及所參考的車型，本次設(shè)計中制動系統(tǒng)才有前盤后鼓式的制動系統(tǒng)。制動系統(tǒng)采用真空助力，真空助力鼓中的真空有發(fā)電機提供。盤式制動器具有良好的熱穩(wěn)定性，水穩(wěn)定性好，尺寸小，質(zhì)量小，散熱性好。鼓式制動器結(jié)構(gòu)簡單、成本低。
6. 踏板的布置
離合器踏板、制動器踏板和油門踏板，布置在地板凸包于車身內(nèi)壁之間。離合器踏板和制動器踏板采用吊掛式，吊掛在方向盤凸包內(nèi)的方向盤支架上。油門踏板固定在車身中間的凸包上。油門踏板和制動踏板之間有能放下一只腳寬度的間隙。
7. 油箱、備胎、行李箱和蓄電池的布置
油箱 根據(jù)汽車的最大續(xù)駛里程來確定，本次設(shè)計油箱的容量采用可續(xù)駛1000km的標準來設(shè)計。布置在汽車的后部、行李箱的下面。并且在排氣管的另一側(cè)，以減小危險。
備胎 乘用車的備胎常布置在行李箱內(nèi)。SUV車有裝載貨物的要求，因此備胎不放在行李箱內(nèi)，汽車還要保證有一定的越野性，又要求有較大的離去角，不能放在車廂的下面。因此備胎布置在汽車的后面。
行李箱 行李箱主要是裝載貨物，因此本次設(shè)計中，行李箱的空間比較大。滿足SUV載物的要求。
蓄電池 蓄電池應(yīng)放置在起動機的同側(cè)，并卻越緊越好，本次設(shè)計中蓄電池的位置放置在車架的前端，水箱的一側(cè)。
§3.3 車身內(nèi)部布置
SUV是集越野和旅行于一體的多功能汽車。因此，在保證有良好的乘坐舒適性和足夠的安全性的同時還要兼顧有一定的行李箱空間。在進行車身內(nèi)部布置時，還應(yīng)該符合人體特性的要求。
車身內(nèi)部布置設(shè)計中以人體尺寸的“百分位分布值”作為尺寸依據(jù)的，利用人體模型布置出來的座椅、方向盤及操縱機構(gòu)能滿足90%以上的使用對象。進行車身內(nèi)部布置設(shè)計時，基本的步驟如下。
1. 根據(jù)人體尺寸做出相應(yīng)的二維人體模型。
2. 人體的坐姿與布置
為使室內(nèi)布置減小駕駛和乘坐的疲勞程度，設(shè)計中必須滿足人體的舒適要
求。人體駕駛的舒適和疲勞程度與設(shè)計中選擇的人體各關(guān)節(jié)角度所確定的駕駛姿勢有關(guān)。在設(shè)計中，我采用了《汽車設(shè)計》中所推薦的數(shù)值進行設(shè)計安排。
3. 汽車室內(nèi)操縱裝置的布置
手操縱機構(gòu)除應(yīng)布置在手的操縱范圍以內(nèi)外，還要根據(jù)操縱對象，進行必要的設(shè)計，這樣才能實現(xiàn)駕駛和操縱的舒適性。
變速器和手制動桿的操縱機構(gòu)布置時，根據(jù)參考書籍《汽車設(shè)計》的經(jīng)驗推薦數(shù)值及變速器的形狀、位置來確定的。
方向盤布置時，與座椅一起布置以滿足操作的舒適性。
在布置各種踏板時，保證各踏板之間要留有足夠的間隙，同時保證在不工作時各踏板之間應(yīng)留有足夠的位置放腳。
§3.4 車身外型的設(shè)計
車身外型的設(shè)計在整車設(shè)計過程中至關(guān)重要，車身的外型在汽車的對車輛的銷售有很大的影響。因此在設(shè)計車身時既要滿足各種布置得需要，車身的最佳空氣動力性外，還要保證有時尚漂亮的外觀。
在車身的外型設(shè)計中，主要參考了陸風(fēng)X6的車身外型圖。如下圖3-1和圖3-2。
圖 3-1陸風(fēng)外形圖
圖 3-2陸風(fēng)外形圖
第四章 汽車性能參數(shù)的計算和確定
§4.1 動力性參數(shù)的確定和計算
汽車的動力性是指汽車在良好路面上直線行使時有汽車受到的縱向外力決定的、所能達到的平均行使速度。主要有三個指標來評價：1.最高車速；2.汽車的加速時間t；3.汽車的最高爬坡度。
§4.1.1 各種參數(shù)的計算和曲線
1.汽車各擋驅(qū)動力和阻力計算及平衡圖
（4-1）
式中 r：汽車行駛時的滾動半徑（mm）;
n: 發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速（r/min）;
:汽車變速器各擋傳動比；
：汽車主減速器傳動比：
利用excel計算結(jié)果如下表：
表4-1 各擋驅(qū)動力
轉(zhuǎn)速 (r/min)
一擋驅(qū)動力F/N
二擋驅(qū)動力F/N
三擋驅(qū)動力F/N
四擋驅(qū)動力F/N
五擋驅(qū)動力F/N
800
65335
3624.44
2273.22
1589.66
1255.83
1000
7473.65
4145.97
2600.39
1818.38
1436.54
1200
8460.66
4693.55
2943.76
2058.54
1626.25
1600
10575.7
5866.96
3679.62
2573.24
2032.81
2800
10575.7
5866.96
3679.68
2573.24
2032.81
3600
8695.75
4823.91
3025.51
2115.76
1671.49
2.各擋空氣阻力的計算
（4-2）
式中 ：汽車行駛速度（km/h）；
：空氣阻力系數(shù),取0.52；
A：車輛迎風(fēng)面積，即汽車行駛方向的投影面積,A取2.56；
：空氣阻力（N）。
表4-2 各擋空氣阻力
轉(zhuǎn)速n(r/min)
一擋空氣阻力（N）
二擋空氣阻力（N）
三擋空氣阻力（N）
四擋空氣阻力（N）
五擋空氣阻力（N）
800
2.260467
7.345343
18.67281
38.18403
61.18255
1000
3.531979
11.4771
29.17627
59.66255
95.59774
1200
5.08605
16.52702
42.01382
85.91407
137.6607
1600
9.041867
29.38137
74.69124
152.7361
244.7302
2800
27.69072
89.98045
228.7419
467.7544
749.4863
3600
45.77445
148.7432
378.1244
773.2266
1238.947
圖4-1 驅(qū)動力-阻力平衡圖
3.各擋速度的計算
（4-3）
式中 r：汽車行駛時的滾動半徑（m）；
n：發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速（r/min）；
：汽車變速器各擋的傳動比；
：主減速器傳動比；
結(jié)果如表4-3。
表4-3 各擋速度值
轉(zhuǎn) 速
n（r/min）
一擋速度值（km/h）
二擋速度值（km/h）
三擋速度值（km/h）
四擋速度值（km/h）
五擋速度值（km/h）
800
5.774844
10.40992
16.59763
23.73461
30.04381
1000
7.218555
13.0124
20.74704
29.66826
37.55476
1200
8.662266
15.61487
24.89644
35.60191
45.06571
1600
11.54969
20.81983
33.19526
47.46922
60.08762
2800
20.21195
36.43471
58.0917
83.07113
105.1533
3600
25.9868
46.84462
74.68933
106.8057
135.1971
圖4-2 速度曲線
4.功率平衡的計算
（4-4）
式中 ：牽引功率（kw）；
：驅(qū)動力（N）；
：各檔速度（km/h）；
表4-4 各擋車速下的驅(qū)動功率及阻動功率
一擋車(km/h)
二擋車(km/h)
三擋車(km/h)
四擋車(km/h)
五擋車(km/h)
驅(qū)動功P(KW)
車速(km/h）
阻功率（kw）
5.7744
10.4092
16.5973
23.7341
30.0431
11.6452
5.77484
0.73508
7.2185
13.0124
20.7474
29.6686
37.5546
16.6506
16.5973
2.19669
8.6626
15.6147
24.8964
35.6011
45.0651
22.6207
23.7341
3.28413
11.549
20.8193
33.1956
47.4692
60.0872
37.7008
31.2295
4.59039
20.295
36.4341
58.017
83.0713
105.153
65.9754
46.8446
8.08031
25.988
46.842
74.6893
106.8057
135.1971
69.74552
74.68933
18.17105
106.8057
39.00904
135.1971
68.81187
圖4-3 功率平衡圖
5.動力性因數(shù)D
（4-5）
式中 D：動力性因數(shù)；
：驅(qū)動力（N）；
：風(fēng)阻力（N）；
G：汽車的最大質(zhì)量；
計算結(jié)果如下表4-5
表4-5 各擋動力因數(shù)
轉(zhuǎn)速n(r/min)
一擋動力因數(shù)
二擋動力因數(shù)
三擋動力因數(shù)
四擋動力因數(shù)
五擋動力因數(shù)
800
0.286648
0.158749
0.098949
0.068092
0.052432
1000
0.327851
0.181456
0.112843
0.077188
0.058852
1200
0.371104
0.205267
0.127353
0.086577
0.065333
1600
0.463762
0.2562
0.158218
0.106231
0.078477
2800
0.462944
0.253541
0.151457
0.092405
0.056324
3600
0.379633
0.205186
0.11619
0.058921
0.018981
6.加速度的計算
（4-6）
式中 a：汽車各擋加速度；
g：重力加速度；
D：動力性因數(shù)；
f：滾動阻力系數(shù)，取f=0.018；
：汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)；
表4-6 各擋加速度
轉(zhuǎn)速n(r/min)
800
1.53452
1.105298
0.70717
0.454542
0.316847
1000
1.769871
1.283613
0.828549
0.537079
0.375925
1200
2.016934
1.470598
0.955305
0.62227
0.435564
1600
2.546199
1.870579
1.224941
0.800613
0.556522
2800
2.541524
1.849694
1.165876
0.675157
0.352666
3600
2.065651
1.469963
0.857788
0.371322
0.009032
7.各擋加速度倒數(shù)的計算
表4-7 各擋加速度倒數(shù)
轉(zhuǎn)速n(r/min)
一檔加速度倒數(shù)
二檔加速度倒數(shù)
三檔加速度倒數(shù)
四檔加速度倒數(shù)
五檔加速度倒數(shù)
800
0.65167
0.904733
1.414087
2.200018
3.1561
1000
0.565013
0.779051
1.206929
1.861924
2.660103
1200
0.495802
0.679996
1.046787
1.60702
2.295874
1600
0.392742
0.534594
0.816366
1.249044
1.796874
2800
0.393465
0.54063
0.857724
1.481136
2.835545
3600
0.484109
0.680289
1.165789
2.693081
9.649664
圖4-4 加速度倒數(shù)曲線圖
8.汽車爬坡度i的計算
（4-7）
式中 D：動力性因數(shù)；
f：滾動阻力系數(shù)；
計算結(jié)果如表4-8
表4-8 汽車各擋的爬坡度
轉(zhuǎn)速n(r/min)
一檔爬坡度I1
二檔爬坡度I2
三檔爬坡度I3
四檔爬坡度I4
五檔爬坡度I5
800
0.292749
0.144414
0.081766
0.050337
0.034535
1000
0.347226
0.169051
0.096085
0.059556
0.041003
1200
0.40957
0.195539
0.111177
0.069109
0.047546
1600
0.568001
0.254978
0.143844
0.089255
0.060865
2800
0.566411
0.251766
0.136615
0.075061
0.038455
3600
0.4226
0.195448
0.099553
0.041073
0.000985
§4.2 燃油經(jīng)濟性經(jīng)濟性計算
由于沒有找到完全一樣的發(fā)動機萬有特性曲線圖，因此在計算經(jīng)濟性時利用查到與所選發(fā)動機類似的發(fā)動機的萬有特性曲線做近似的計算。圖3-5
圖4-5 發(fā)動機萬有特性曲線
由汽車動力性計算時可得出表4-9
表4-9 各速度下的功率和發(fā)動機轉(zhuǎn)速
車速u(km/h)
功率p(kw)
一擋轉(zhuǎn)速n(r/min)
二擋轉(zhuǎn)速n(r/min)
三擋轉(zhuǎn)速n(r/min)
四擋轉(zhuǎn)速n(r/min)
五擋轉(zhuǎn)速n(r/min)
50
8.944232
6926.594
3842.49
2409.983
1685.303
1331.389
60
12.11383
8311.913
4610.988
2891.979
2022.363
1597.667
70
16.03657
9697.232
5379.486
3373.976
2359.424
1863.945
80
20.83798
11082.55
6147.984
3855.973
2696.484
2130.223
90
26.64356
12467.87
6916.482
4337.969
3033.545
2396.5
100
33.57886
13853.19
7684.98
4819.966
3370.605
2662.778
110
41.76939
15238.51
8453.478
5301.962
3707.666
2929.056
從中選出在發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速及相對應(yīng)的速度和功率，得出表4-10
表4-10相應(yīng)的車速及功率
車速u(km/h)
功率p(kw)
三擋轉(zhuǎn)速n(r/min)
四擋轉(zhuǎn)速n(r/min)
五擋轉(zhuǎn)速n(r/min)
50
8.944232
2409.983
1685.303
1331.389
60
12.11383
2891.979
2022.363
1597.667
70
16.03657
2359.424
1863.945
80
20.83798
2696.484
2130.223
90
26.64356
3033.545
2396.5
100
33.57886
3370.605
2662.778
110
41.76939
2929.056
根據(jù)圖4-5查出各轉(zhuǎn)速下的油耗。并根據(jù)excel可得出各擋在適合的轉(zhuǎn)速下的等速百公里油耗如下表4-11。
表4-11
車速u(km/h)
功率p(kw)
三擋轉(zhuǎn)速n(r/min)
比油耗
ge（g(kw/h)）
油耗
Ge(mL/100km)
50
8.944232
2409.983
240
5366.539
60
12.11383
2891.979
235
5930.731
70
16.03657
3373.976
230
6586.45
車速u(km/h)
功率p(kw)
四擋轉(zhuǎn)速n(r/min)
比油耗
ge（g(kw/h)）
油耗
Ge(mL/100km)
50
8.944232
1685.303
225
5031.131
60
12.11383
2022.363
223
5627.885
70
16.03657
2359.424
213
6099.625
80
20.83798
2696.484
215
7000.258
90
26.64356
3033.545
227
8400.124
100
33.57886
3370.605
226
9486.028
車速u(km/h)
功率p(kw)
五擋轉(zhuǎn)速n(r/min)
比油耗
ge（g(kw/h)）
油耗
Ge(mL/100km)
50
8.944232
1331.389
214
4785.164
60
12.11383
1597.667
208
5249.328
70
16.03657
1863.945
207
5927.805
80
20.83798
2130.223
212
6902.58
90
26.64356
2396.5
217
8030.074
100
33.57886
2662.778
220
9234.186
110
41.76939
2929.056
224
10632.21
由上表可看出所設(shè)計的汽車的油耗最低為50km/h等速下百公里為4.8L。百公里油耗基本上符合要求，但是出現(xiàn)在車速為50km/h車速偏低。主要是由于沒有發(fā)動機曲線，參考其他機型的萬有特性曲線，計算中誤差較大。
§4.3 最小轉(zhuǎn)彎直徑
轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到極限位置時，汽車前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支撐平面上的軌跡圓的直徑，稱為最小轉(zhuǎn)彎直徑。它用來描述汽車轉(zhuǎn)向機動性和轉(zhuǎn)向安全性的異性重要指標。在轉(zhuǎn)向系設(shè)計中，根據(jù)要求計算的最小轉(zhuǎn)彎直徑為11m 。具體計算過程參見柴油動力SUV轉(zhuǎn)向系設(shè)計。
§4.4 通過性幾何參數(shù)的計算
總體設(shè)計中要確定的通過性幾何參數(shù)有：最小離地間隙，接近角，離去角，縱向通過半徑等。
在本次設(shè)計中，根據(jù)SUV的設(shè)計要求和同類車型比較，確定汽車的最小離地間隙為240mm，接近角=37°，離去角=27°。最小離地間隙計算有驅(qū)動橋設(shè)計完成，接近角和離去角有汽車的整體設(shè)計來保證。
§4.5 操縱穩(wěn)定性參數(shù)
汽車的操縱穩(wěn)定性評價參數(shù)較多，與總體設(shè)計有關(guān)并能作為設(shè)計指標的有：
1. 轉(zhuǎn)向特性參數(shù) ；2. 車身側(cè)傾角 3.制動前傾角 。
由于汽車的操作穩(wěn)定性需要在整車質(zhì)量確定和試驗的條件下才能得出比較準確的數(shù)據(jù)，且在本次設(shè)計中，缺少大量的數(shù)據(jù)，因此汽車的操縱穩(wěn)定性沒有計算。
§4.6 制動性參數(shù)
汽車制動性時指汽車在制動時，能在盡可能短的距離內(nèi)停車且保持方向穩(wěn)定，下長坡能維持較低的安全車速并有在一定坡度上長期駐車的能力。目前常用制動距離、平均制動減速度j和行車制動的踏板力及應(yīng)急制動時的操縱力來評價制動效能。本次設(shè)計的制動性能的計算在制動部分已有計算，這里不再敘述。
§4.7 舒適性
汽車應(yīng)為乘員提供舒適的乘坐環(huán)境和方便的操作條件，稱之為舒適性。舒適性應(yīng)包括平順性、空氣調(diào)節(jié)性能（溫度、濕度等）、車內(nèi)噪聲、乘坐環(huán)境（活動空間、車門及通道寬度、內(nèi)部設(shè)施等）及駕駛員的操作性能。
其中，汽車行駛平順性常用垂直振動參數(shù)評價，包括頻率和振動加速度等，此外懸架動撓度也用來作為評價參數(shù)之一。
第五章 結(jié) 論
緊張的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，在本次的畢業(yè)設(shè)計中，通過收集各方面的資料和與同組同學(xué)之間的討論，順利的完成了本次設(shè)計。
此次設(shè)計的是柴油動力SUV的總體設(shè)計，在設(shè)計中采用長城2.8TC高壓共軌柴油機，經(jīng)過動力性和經(jīng)濟性方面的計算，能夠滿足所設(shè)計汽車的需要，并且汽車在等速百公里油耗方面也有突出的表現(xiàn)。采用五擋手動變速器能使汽車滿足多工況的條件下的行使要求。汽車前懸架采用麥弗遜式獨立懸架，能夠達到行使平順性的要求，后懸架采用鋼板彈簧菲獨立懸架，降低了成本。制動系統(tǒng)采用前盤后鼓的制動形式，通過設(shè)計制動系同學(xué)的計算，制動系統(tǒng)能夠很好的滿足汽車制動時的需要。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能夠滿足汽車轉(zhuǎn)向時所要求得最大轉(zhuǎn)向角。在汽車的內(nèi)部布置中采用人體模形布置座椅能夠滿足駕駛員及乘客乘坐舒適性的要求。但是由于缺少必要的實驗，汽車的許多性能參數(shù)不能夠計算出來。
總之，在本次設(shè)計中，通過各方面的努力和計算，所設(shè)計的柴油動力SUV在動力性和經(jīng)濟性上能滿足市場的需求，是一款比較成功的車型。
參 考 文 獻
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[6] 張文春.汽車理論.北京：機械工業(yè)出版社，2005：62-76
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[8] 劉小年.機械制圖.第二版.北京：機械工業(yè)出版社，1999：2-16
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謝 詞
在畢業(yè)設(shè)計完成之時，我謹向指導(dǎo)老師李水良老師以及其他幫助我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝！同時也向車輛研究所的老師們提供參觀車輛實物表示誠摯的謝意！
附錄
27