城市公交客車整體設(shè)計(jì)及仿真分析【三維UG】【3張cad圖紙+文檔全套資料】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 摘要 本設(shè)計(jì)根據(jù)社會(huì)消費(fèi)需求，從實(shí)際出發(fā)，充分考慮汽車整體外形來實(shí)現(xiàn)底盤總布置的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)車身骨架的設(shè)計(jì)優(yōu)化，對(duì)公交客車的形式和主要參數(shù)進(jìn)行選擇，并對(duì)底盤各總成包括發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、離合器、前橋、驅(qū)動(dòng)橋、懸架系統(tǒng)、傳向系統(tǒng)等進(jìn)行選型。同時(shí)也做了汽車的動(dòng)力性，燃油經(jīng)濟(jì)性的分析。設(shè)計(jì)車身骨架以及底盤車架并校核其強(qiáng)度和剛度。基于Siemens NX 建立車身骨架和底盤車架的三位模型，并對(duì)底盤骨架做靜態(tài)有限元分析以及模態(tài)分析。通過對(duì)車架有限元模型進(jìn)行無約束的自由模態(tài)分析，驗(yàn)證了車架本身結(jié)構(gòu)的合理性。 關(guān)鍵詞：公交客車；車架設(shè)計(jì)；有限元；模態(tài)分析 Abstract The design is based on the actual needs of the society, starting from the actual conditions, fully considering the overall shape of the car to achieve optimal design and implementation of the chassis layout, optimizing the design of the car body skeleton, selecting the form and main parameters of the bus, and selecting the main parameters of the bus. It includes engines, gearboxes, clutches, front axles, drive axles, suspension systems, transmission systems, and so on. At the same time, it also analyzed the dynamic nature of the car and the fuel economy. Design the body frame and chassis frame and check its strength and stiffness. Based on Siemens NX, a three-dimensional model of the body frame and chassis frame was established, and static finite element analysis and modal analysis were performed on the chassis skeleton. Through the unconstrained free modal analysis of the frame finite element model, the rationality of the frame itself is verified. Key words: bus; frame design; finite element; modal analysis I 目錄 前言 1 1 汽車形式的選擇 2 1.1汽車的軸數(shù) 2 1.2汽車的驅(qū)動(dòng)形式 2 1.3 汽車布置形式的選擇 3 2 汽車主要參數(shù)的選擇 4 2.1 汽車主要尺寸參數(shù)的選擇 4 2.1.1外廓尺寸 4 2.1.2 軸距L的選擇 4 2.1.3前后輪距B1、B2的選擇 4 2.1.4 前懸、后懸的確定 5 2.2 質(zhì)量參數(shù)的確定 5 2.2.1 汽車的轉(zhuǎn)載質(zhì)量和載客量 5 2.2.2 汽車的整備質(zhì)量m0的估算 5 2.2.3 汽車的總質(zhì)量ma的確定 5 2.2.4 汽車的軸荷分配 6 2.3 汽車主要性能參數(shù)的選擇 6 2.3.1 動(dòng)力性參數(shù)的選擇 6 2.3.2 最小轉(zhuǎn)彎直徑 7 2.3.3 汽車通過性幾何參數(shù) 7 2.3.4 汽車操作穩(wěn)定性參數(shù) 7 2.3.5 汽車的制動(dòng)性參數(shù) 8 3 底盤各總成的選擇 8 3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 8 3.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)算 8 3.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)的選型 9 3.2 離合器 11 3.2.1 離合器的功用 11 3.2.2 離合器的分類 11 3.2.3 離合器的選擇 11 3.3 變速器 12 3.3.1 變速器的計(jì)算 12 3.3.2 變速器的選型 14 3.4 發(fā)動(dòng)機(jī)與離合器及變速器的布置 16 3.5 前橋 16 3.6 驅(qū)動(dòng)橋 17 3.7 萬向節(jié)傳動(dòng)裝置 18 3.8 車架 18 3.9 懸架系統(tǒng) 19 3.10 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 20 3.10.1 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系應(yīng)滿足的要求 20 3.10.2 轉(zhuǎn)向器 20 3.11 制動(dòng)系 21 3.11.1 制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS） 22 3.11.2 制動(dòng)器的選擇 22 3.12 車輪及輪胎 22 3.12.1 車輪與輪胎的功用 22 3.12.2 車輪與輪胎的選擇 22 4 性能分析 24 4.1 汽車的動(dòng)力性 24 4.1.1 最高車速的計(jì)算 24 4.1.2 最大爬坡度的計(jì)算 27 4.1.3 動(dòng)力特性的計(jì)算 27 4.2 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性 29 5 車身骨架結(jié)構(gòu)尺寸的確定 31 5.1 骨架設(shè)計(jì)依據(jù) 31 5.1.1 設(shè)計(jì)原則 31 5.1.2 主要技術(shù)參數(shù) 31 5.1.3 車身骨架材料 32 5.2 骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 32 5.2.1 左右側(cè)圍骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 32 5.2.2 頂蓋骨架結(jié)構(gòu)分析 34 5.2.3 前圍骨架結(jié)構(gòu)分析 35 5.2.4 后圍骨架結(jié)構(gòu)分析 36 6 車身骨架強(qiáng)度計(jì)算分析 37 6.1 車身結(jié)構(gòu)受載分析 37 6.2 車身骨架強(qiáng)度計(jì)算 37 7 車身骨架三維建模 46 8 底盤靜力學(xué)分析 46 8.1 底盤幾何模型的建立 46 8.2 底盤有限元模型的建立 47 8.2.1 模型單位制 47 8.2.2 網(wǎng)格的劃分 47 8.2.3 載荷 48 8.3 底盤靜力分析 49 8.3.1 滿載彎曲工況 49 8.3.2 滿載扭轉(zhuǎn)工況 51 9 底盤自由模態(tài)分析 52 10 經(jīng)濟(jì)性分析 59 11 結(jié)論 60 致謝 62 前言 1 城市公交車市場(chǎng)的需求與發(fā)展 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源的消耗，我國(guó)早已經(jīng)開始布局綠色出行的計(jì)劃。電動(dòng)車，新能源車現(xiàn)在已經(jīng)開始要遍布大街小巷。這其中城市公交車在城市已經(jīng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)起著相當(dāng)重的作用，極大的緩解了交通擁擠的情況，也大大減緩能源的消耗速度。與此同時(shí)，公交車的設(shè)計(jì)制造技術(shù)越來越發(fā)達(dá)，向著高效、節(jié)能、快節(jié)奏、舒適、甚至豪華的方向發(fā)展。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源的消耗也是間接的促進(jìn)了公交車的發(fā)展，反過來公交車的大量運(yùn)用也大大的減緩的能源的消耗。而且公交車也在向著中大型，尺寸更大的方向發(fā)展，提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。 2 國(guó)內(nèi)城市公交客車的發(fā)展及現(xiàn)狀 近些年來，公交車核心市場(chǎng)是純電動(dòng)客車已經(jīng)是無法動(dòng)搖的地位了，我國(guó)新能源汽車的發(fā)展起點(diǎn)就在公交車，經(jīng)過多年的努力，我國(guó)在混合動(dòng)力的公交車的研發(fā)制造做出了不少的花銷。公交測(cè)發(fā)展離不開中央政府的大力支持；公交車整車質(zhì)量的輕量化設(shè)計(jì)以及各種相關(guān)的設(shè)施的跟進(jìn)。以前中國(guó)在汽車的技術(shù)上是落后者，而現(xiàn)在中國(guó)在技術(shù)上后來者，在傳統(tǒng)汽車技術(shù)上與汽車強(qiáng)國(guó)差距還是太大。中國(guó)實(shí)施了對(duì)外開放的國(guó)策，世界上的所有汽車廠的涌入，與中國(guó)的客車廠合資辦廠，于是中國(guó)出現(xiàn)了高檔的客車。但是最終由于中國(guó)客車企業(yè)與外方合資廠商在文化上的差異，最后都是不歡而散。但是中國(guó)客車學(xué)到了外國(guó)客車的先進(jìn)的技術(shù)，出現(xiàn)了全承載式客車。然后，我國(guó)就發(fā)展了新能源客車，就再也沒有外國(guó)客車合資過來了。因?yàn)楝F(xiàn)如今我國(guó)的傳統(tǒng)客車已經(jīng)是世界上最先進(jìn)的了，并且向著“電動(dòng)化、全球化、高端化”轉(zhuǎn)型。 1 汽車形式的選擇 形式不同的汽車，大部分體現(xiàn)在軸數(shù)，布置形式和驅(qū)動(dòng)形式上的差別。由于汽車形式對(duì)整車的各種性能（包括操控性能和穩(wěn)定性能等）、軸荷分配、外廓尺寸和整車設(shè)計(jì)制造成本的影響很大，因此在設(shè)計(jì)汽車時(shí)應(yīng)綜合考慮以上所有因素。 1.1汽車的軸數(shù) 汽車的軸數(shù)分為很多種，有兩軸式、三軸式、四軸式等等。其中，汽車總質(zhì)量、道路法律、汽車結(jié)構(gòu)、軸荷縣制以及輪胎的負(fù)合能力都會(huì)影響汽車軸數(shù)的選取。 隨著設(shè)計(jì)汽車裝載能力的提升，汽車的總質(zhì)量和整車整備質(zhì)量也越來越大。在汽車軸數(shù)不改變的前提下，使得汽車對(duì)道路的負(fù)荷增大。為了延長(zhǎng)道路的使用壽命，保證道路的行駛安全，相關(guān)部門做出有關(guān)規(guī)定，公路所允許車輛的單后軸最大承載質(zhì)量為130kN，雙后軸最大承載質(zhì)量為240kN。兩軸汽車最大總質(zhì)量一般不大于190kN。倘若汽車的總體質(zhì)量不超過19t時(shí)，一般就多采用兩軸式；倘若汽車的總體質(zhì)量超過19t未超過26t時(shí)，一般就常采用三軸式；但是汽車的總質(zhì)量已經(jīng)大于26t時(shí)，一般就多采用四軸式。這一次的設(shè)計(jì)估算汽車總質(zhì)量不超過18t，因此本次設(shè)計(jì)選擇兩軸式。 1.2汽車的驅(qū)動(dòng)形式 汽車驅(qū)動(dòng)形式根據(jù)汽車行駛路況以及汽車總體載荷的不同分成很多種，包括4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等等，前邊一位數(shù)字表示汽車的總輪數(shù)，后邊的一位數(shù)字表示汽車的驅(qū)動(dòng)車輪總數(shù)。例如：6×2就表示該汽車總共有6個(gè)車輪，其中有兩個(gè)車輪作為驅(qū)動(dòng)輪。影響汽車驅(qū)動(dòng)形式的選擇主要有汽車的主要用途、總體質(zhì)量和對(duì)車輛通過性能的要求等。驅(qū)動(dòng)輪越多，車輛的通過能力就越大，但也同時(shí)會(huì)使得汽車底盤結(jié)構(gòu)更繁雜，隨之就是使得汽車成本以及質(zhì)量增加。乘用車和總質(zhì)量較小的商用車，大多是采取制造成本便宜、結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單的4×2驅(qū)動(dòng)形式?？傎|(zhì)量在20~27t的公路運(yùn)輸車，常采用6×2或者6×4驅(qū)動(dòng)形式。而對(duì)于用于越野的汽車，為提高其通能力性，則可采用4×4、6×6、8×8的全輪驅(qū)動(dòng)形式。 本車主要行駛在城市中，對(duì)通過性要求不是很高，但是要求承載能力要強(qiáng)。因此該車的設(shè)計(jì)選取 6×2驅(qū)動(dòng)形式，這種形式結(jié)構(gòu)單一，汽車承載能力強(qiáng)，制造成本低。適合本車的設(shè)計(jì)。 1.3 汽車布置形式的選擇 汽車的布置形式是指動(dòng)力裝置（發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)等）、驅(qū)動(dòng)橋、底盤和車身的相互位置關(guān)系。汽車的性能（包括操控性和燃料經(jīng)濟(jì)性等）既有整車的相關(guān)參數(shù)決定也有各總成參數(shù)有關(guān)系，還有就是它的布置形式對(duì)使用性能也是有著相當(dāng)大的影響。根據(jù)客車驅(qū)動(dòng)橋、變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)三者的不同布置關(guān)系，客車布置形式主要分成三種：1、發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)（Front-engine,Rear-drive）。2、發(fā)動(dòng)機(jī)后置后橋驅(qū)動(dòng)（Rear-engine,Rear-drive）。3、發(fā)動(dòng)機(jī)中置后橋驅(qū)動(dòng)（Middle-engine,Rear-drive）。三種布置形式均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 作為城市大型公交客車，乘客流動(dòng)性大，所以要求地板高度盡量降低，并且在城市行駛的各種路況中，對(duì)駕駛員的駕駛技術(shù)是一個(gè)非常嚴(yán)格的考驗(yàn)，因此，在客車的設(shè)計(jì)中，要提高駕駛員的駕駛舒適性與可靠的操作性。 本次設(shè)計(jì)的公交客車采用發(fā)動(dòng)機(jī)后置后橋驅(qū)動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是：能最大可能產(chǎn)生的減少運(yùn)行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量還有發(fā)動(dòng)機(jī)的氣味傳入車箱內(nèi)，進(jìn)而減少影響乘客的舒適性，并減少發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)發(fā)出振動(dòng)和噪聲對(duì)駕駛員以及乘客的影響；發(fā)動(dòng)機(jī)后置方便故障的檢查和維修；整車的軸荷分配也相當(dāng)合理，很大幅度地改善車廂后部乘客的乘坐舒適性；車廂內(nèi)部面積利用率高，大幅度減少車廂內(nèi)部的布置（包括座椅以及扶手的布置）的影響；作為城市公交車需要最大化的車廂空間，因此后橋前方的地板下面也沒有傳動(dòng)軸，則就是可以很是有效地降低地臺(tái)高度，增大車廂面積，方便乘員上車、下車。 2 汽車主要參數(shù)的選擇 汽車的主要參數(shù)主要有尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)以及汽車性能參數(shù)。 2.1 汽車主要尺寸參數(shù)的選擇 汽車的主要尺寸參數(shù)有外輪廓尺寸、輪距、軸距、前懸、后懸和車廂尺寸等。 2.1.1外廓尺寸 汽車的外廓尺寸包括長(zhǎng)、寬、高。外廓尺寸是由汽車的各種類型、主要用途、設(shè)計(jì)承載量、路況、車輛的結(jié)構(gòu)選型與布置形式以及有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)、有關(guān)法規(guī)限制等等因素來確定。在能夠滿足正常使用要求的前提之下應(yīng)該盡可能的縮減汽車的外廓尺寸，進(jìn)而可以大大減小汽車總體質(zhì)量，降低生產(chǎn)制造研發(fā)。GB1595-1995對(duì)汽車外的廓尺寸界限作出了規(guī)定，限制尺寸：總高超過4米，總寬（除去后視鏡）不超過2.5米，總體長(zhǎng)：整體式客車總體長(zhǎng)度不應(yīng)超過12米。參考這種相同類型的車型，初步選擇是：車體總長(zhǎng)度=12500mm，車體總寬度=2550mm，車體總高度=3250mm。 2.1.2 軸距L的選擇 軸距L是會(huì)對(duì)汽車的整車整備質(zhì)量、汽車總體長(zhǎng)都、汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑和縱向通過性等等參數(shù)有影響。汽車剎車或猛加速時(shí)前后軸的軸荷量就會(huì)大幅度重新分配，使汽車制動(dòng)性能變差；車身縱向角激躍會(huì)增大，有害車輛行駛的平順性；同時(shí)造成萬向節(jié)傳動(dòng)軸的傳動(dòng)角加大。 本設(shè)計(jì)中為城市大型公交客車，在5000~6500范圍內(nèi)選擇。軸距贏盡量選的長(zhǎng)些，以提高載質(zhì)量，參考同類型車輛，初選軸距L=6200。 2.1.3前后輪距B1、B2的選擇 輪距為相同車橋兩側(cè)輪胎胎截面中心面間的距離。輪距B對(duì)汽車的總寬、總體質(zhì)量、橫擺角速度增益、動(dòng)力性能和燃油的經(jīng)濟(jì)性都有影響。。根據(jù)客車輪距選擇參考數(shù)據(jù)表城市客車和長(zhǎng)途客車輪距范圍為1470~2050mm，參考同類型車輛，初選輪距為：B1=2020mm，B2=1880mm。 2.1.4 前懸、后懸的確定 前懸尺寸對(duì)車輛通過能力、防碰撞安全能力、駕駛員可觀看面積、前彈性元件長(zhǎng)短、上車的便利性還有汽車內(nèi)外部的造型等都會(huì)有影響。大一些的前懸尺寸能夠很大程度上減少在車輛發(fā)生前部碰撞是對(duì)車內(nèi)乘員的撞擊傷害，也有便于選用規(guī)格更大的彈性元件。對(duì)平頭汽車而言，前懸的大小還會(huì)影響到乘員在前門進(jìn)出車內(nèi)的舒適性和便利性。因此這一次的設(shè)計(jì)大致初選前懸尺寸，應(yīng)該可以在保證能全部布置好以上提及各個(gè)總成、部件的同時(shí)盡最大的可能縮減前懸架的尺寸和規(guī)格。 汽車的后懸是汽車后側(cè)車輪軸線所在的垂面與依靠在汽車的末端并且垂直于車輛縱向?qū)ΨQ平面的垂面二者之間距離。倘若后懸太長(zhǎng)，在爬坡或者下陡坡時(shí)極易刮蹭到地面，同時(shí)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向角變大，轉(zhuǎn)向性能受到很大影響，轉(zhuǎn)向不靈便。所以呢選定前懸2545mm，后懸3235mm。 2.2 質(zhì)量參數(shù)的確定 2.2.1 汽車的轉(zhuǎn)載質(zhì)量和載客量 城市公交車所允許的載客量包括站立乘客數(shù)（約每平方米站立面積為8~10人）和座位數(shù)兩部分。各種車型的裝載量應(yīng)符合行業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃對(duì)各類車裝載量系列的規(guī)定。參考同類車型，本車最大座位數(shù)為19座，載客人數(shù)93人（包括站立人數(shù)和駕駛員）。 2.2.2 汽車的整備質(zhì)量m0的估算 汽車的整備質(zhì)量說的是汽車要正常工作所要的燃料、潤(rùn)滑油、工作液（例如冷卻液等）及發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水和設(shè)備（維修工具及備胎等）后但并沒有載人和貨物時(shí)的總質(zhì)量。這個(gè)指標(biāo)呢是一個(gè)很關(guān)鍵的設(shè)計(jì)指標(biāo)。 經(jīng)計(jì)算，這一次設(shè)計(jì)中汽車的整備質(zhì)量約為11300kg。 2.2.3 汽車的總質(zhì)量ma的確定 汽車的總質(zhì)量是指汽車正常工作所需要的燃油、工作有野以及各種設(shè)備統(tǒng)統(tǒng)裝備齊全并按規(guī)定乘載滿乘客（包括駕駛員）、貨時(shí)的總體質(zhì)量。汽車的總質(zhì)量不僅僅包含有汽車的整備質(zhì)量和裝載量。 (2.1) 為包括車輛駕駛員載客總?cè)藬?shù)量；為行李系數(shù)，取最大值15。 每人按65kg計(jì)，行李質(zhì)量：長(zhǎng)途客車按每人10~15kg計(jì)。 本車總質(zhì)量為17800kg。 2.2.4 汽車的軸荷分配 汽車的軸荷分配是指汽車在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各車軸對(duì)支承平面的垂直負(fù)荷，也可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來表示。 所以在布置汽車底盤各總成時(shí)就要合理的選擇軸荷分配系數(shù)，以保證汽車的在各種使用條件下所要求的使用性能。 本設(shè)計(jì)為發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的乘用車，應(yīng)滿足的軸荷分配要求為：當(dāng)汽車在滿載的情況下前軸所要承載的載荷占到整車質(zhì)量的40%~46%，后軸所要承載的載荷要占到整車質(zhì)量的54%~60%；而在空載的情況下，前軸承載的載荷占到整車質(zhì)量的38%~50%。初選：前軸6500kg，后軸11300kg。 2.3 汽車主要性能參數(shù)的選擇 汽車主要性能參數(shù)包括汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性和操縱穩(wěn)定性參數(shù)等。選擇這些參數(shù)時(shí)應(yīng)考慮汽車的類型、等級(jí)以及相應(yīng)的技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。 2.3.1 動(dòng)力性參數(shù)的選擇 汽車動(dòng)力性參數(shù)包括最高行駛車速vamax、加速時(shí)間t、最大爬坡度imax、比功率Pb和比轉(zhuǎn)矩Tb等。 1)選擇直接擋和I擋的最大動(dòng)力因數(shù) 直接檔的最大動(dòng)力因數(shù)D0max是標(biāo)志著汽車在使用直接檔高速行駛時(shí)所能夠克服道路各種阻力的能力，車輛的加速性的要求高，則D0max就大，可是D0max越大的話，汽車的燃油消耗就會(huì)增加，因此為了提高汽車的燃油的經(jīng)濟(jì)性，那么則D0max值較小。大客車的D0max也隨其總長(zhǎng)度的增加而下降，在0.04～0.12之間變化。參考同類型同級(jí)客車，初步選定D0max=0.08； 2)I檔最大動(dòng)力因數(shù)D1max的選擇 I擋最大動(dòng)力因數(shù)D1max表征了汽車的爬坡能力，通過能力和加速能力。它和汽車總體質(zhì)量的線性或者非線性的關(guān)系不明顯，而主要根據(jù)汽車設(shè)計(jì)及使用時(shí)所要求的最大爬坡能力和道路的附著條件決定。對(duì)于大型客車，D1max多在0.3～0.38之間。參考同類同級(jí)客車，初選定D1max=0.38。 3)最高車速vamax的確定 選擇時(shí)應(yīng)考慮汽車的設(shè)計(jì)的類型、主要的用途、路面形式路況條件、相關(guān)的安全條件和發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率等，并根據(jù)汽車行駛的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率平衡為來定奪。車輛的最高行駛車速不要設(shè)計(jì)的太高，否則的話既會(huì)大量的消耗燃油燃料還會(huì)極大的影響車輛行駛的安全性。 對(duì)于城市大型公交客車的用途和使用條件，初步選定vamax=80km/h。 4)加速時(shí)間t 城市公交車或者長(zhǎng)途旅游大客車從原地起步加速時(shí)速度從0到70km/h所要的時(shí)間業(yè)內(nèi)大多數(shù)設(shè)定在33～65s。 2.3.2 最小轉(zhuǎn)彎直徑 汽車的最小轉(zhuǎn)彎直徑是評(píng)價(jià)汽車轉(zhuǎn)向的能力和汽車轉(zhuǎn)向安全性的能力的相當(dāng)重要的指標(biāo)。是有汽車的主要用途，行駛時(shí)道路的路況、車輛的設(shè)計(jì)類型等等因素來共同決定汽車的最小轉(zhuǎn)彎直徑。對(duì)于城市公交客車Dmin在17～22m之間。本設(shè)計(jì)中最小轉(zhuǎn)彎半徑選取18m。 2.3.3 汽車通過性幾何參數(shù) 參考同級(jí)客車，最小離地間隙的在選定前后橋后確定為：前橋hmin= 0.27 m，后橋hmin= 0.24m，縱向通過半徑ρ1= 9m。 2.3.4 汽車操作穩(wěn)定性參數(shù) 汽車的操縱穩(wěn)定性的評(píng)測(cè)指標(biāo)有很多很多，與汽車設(shè)計(jì)關(guān)系很大的并且還能作為設(shè)計(jì)指標(biāo)的有以下各參數(shù)： (1) 轉(zhuǎn)向特性參數(shù) 汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)產(chǎn)生的側(cè)偏就會(huì)使前軸和后軸出現(xiàn)相應(yīng)的側(cè)向偏離角，簡(jiǎn)稱側(cè)偏角。 (2)車身側(cè)傾角 車身側(cè)傾角應(yīng)小于3°，最大不超過7°。 2.3.5 汽車的制動(dòng)性參數(shù) 評(píng)測(cè)汽車的制動(dòng)性的指標(biāo)有一定車速下緊急完全制動(dòng)所達(dá)到的最短制動(dòng)距離st、完全踩下制動(dòng)踏板的制動(dòng)腳踏板力、整個(gè)制動(dòng)過程的 平均制動(dòng)減速度還有在緊急情況下完全踩下制動(dòng)踏板的制動(dòng)操縱力。最短制動(dòng)距離是指在路面狀況良好的道路上和并且在規(guī)定好的車速下，松開油門，緊急完全踩下制動(dòng)踏板直到到完全停車的距離。我們國(guó)家通常以行駛車速為30km/h和50km/h時(shí)的最小制動(dòng)距離來考量不同車型車輛的制動(dòng)能力。這個(gè)設(shè)計(jì)呢是以30km/h車速時(shí)的最小制動(dòng)距離st來設(shè)計(jì)制動(dòng)性能的指標(biāo)。 由于對(duì)制動(dòng)性能的分析要通過汽車的路面試驗(yàn)才能進(jìn)行，因此對(duì)制動(dòng)性的計(jì)算分析在這里不做具體說明。與同車型類似，暫時(shí)取st≤10m。 3 底盤各總成的選擇 3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 汽車的全部動(dòng)力都是來自于發(fā)動(dòng)機(jī)，所以發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的排列形式和發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)怎么選擇就成為決定汽車設(shè)計(jì)的重中之重的內(nèi)容。汽車所有的性能參數(shù)，包括令人興奮的發(fā)動(dòng)機(jī)馬力，發(fā)動(dòng)機(jī)能到發(fā)出的最大扭矩、全力加速時(shí)汽車的最短加速時(shí)間、在低速爬坡時(shí)汽車所能達(dá)到的最大爬坡度、以最高功率輸出，汽車所能達(dá)到的最高行駛車速等等，這些都是有汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)來決定的。而發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車故障來源之一，且占了整車故障的很大比例，燃油消耗量，車輛的使用保養(yǎng)費(fèi)用都特別大的程度上取決于發(fā)動(dòng)機(jī)。 現(xiàn)如今，往復(fù)活塞式內(nèi)熱機(jī)成為各大車企及零部件成產(chǎn)公司的主要選擇，客車多數(shù)都是配置安裝柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。 3.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)算 Pemax=1ηTmagft3600vamax+CDA76140vamax3 (3-1) 式中：Pemax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大額定功率； ηT——傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)效率； ma——汽車總體質(zhì)量； g——重力加速度； ft——滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)乘用車f=0.0165[1+0.01va-50]。 CD——空氣阻力系數(shù)，客車取0.60~0.70； A——汽車正側(cè)投影面積，m2。 初選最高車速Vamax=80km/h；總質(zhì)量ma=17800kg；重力加速度g=9.8m/s2； 滾動(dòng)阻力系數(shù)f： 當(dāng)Va<50km/h時(shí),f=0.0165; Va>50km/h時(shí), f=0.0165[1+0.01va-50] (3-2) 代入已知數(shù)據(jù)，得 f=0.0165×1+0.0180-50=0.02145 迎風(fēng)面積： A=1.0HB1 (3-3) 式中：H——汽車總體高度 B1——前輪輪距 A=1.02×3.20×2.020=6.59328m2 將各數(shù)值代入式(3.1)，得 Pemax=10.9×17800×9.8×0.021453600×80+0.6×6.5932876140×803=121.95kW 本車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速初選為2400r/min。 3.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)的選型 能決定發(fā)動(dòng)機(jī)該如何選型的原因有很多，比如說汽車的主要設(shè)計(jì)用途，汽車的種類，汽車的道路使用情況，氣候情況，底盤個(gè)總成的布置情況，汽車總體質(zhì)量等等；還要考慮汽車的動(dòng)力儲(chǔ)備能力，燃料的經(jīng)濟(jì)性，考慮環(huán)境污染資源浪費(fèi)，保護(hù)環(huán)境，減少排放的問問題；更要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)設(shè)計(jì)制造條件，技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，市場(chǎng)需求情況以及后期維修保養(yǎng)等等。 通過計(jì)算，選定發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為東風(fēng)康明斯ISB5.9型發(fā)動(dòng)機(jī)，其主要參數(shù)如表3.1所示: 表3-1 東風(fēng)康明斯ISB5.9型發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù) Table 3-1 Engine parameters of Dongfeng KangMingSi ISB 5.9 型號(hào) 型式 質(zhì)量（kg） 最大功率(kW) 最大扭矩（N?m) 額定轉(zhuǎn)數(shù) 排量（L） 進(jìn)氣方式 排放標(biāo)準(zhǔn) 適配車型 東風(fēng)康明斯ISB5.9 直列六缸 250 200 800 2500 5.9 增壓中冷 國(guó)V 9.3-12米客車 圖3-1 東風(fēng)康明斯ISB5.9型發(fā)動(dòng)機(jī) Fig.3-1 Dongfeng KangMingSi ISB 5.9 3.2 離合器 3.2.1 離合器的功用 離合器在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出端，來保證動(dòng)力可以平順的傳輸至變速箱，而且能快速的切斷動(dòng)力的傳輸。 3.2.2 離合器的分類 離合器有摩擦式離合器、液力耦合器和電磁式離合器。摩擦式離合器是借助接觸面之間的摩擦作用來傳遞轉(zhuǎn)矩的。液力耦合器是利用液體作為傳動(dòng)的介質(zhì)；而電磁式離合器則是用電磁力來傳遞轉(zhuǎn)矩。目前，汽車上廣泛采用的是以彈簧壓緊的摩擦式離合器。 3.2.3 離合器的選擇 這次設(shè)計(jì)選用單片干式、膜片彈簧離合器，它的摩擦片尺寸規(guī)格為?3500mm。 拉式膜片彈簧離合器具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔明了，總成尺寸很小的，而且整體的零件也少，質(zhì)量輕； （2）尺寸相同的壓盤，拉式膜片彈簧離合器還能夠采用膜片直徑更加大的彈簧，具有更高的轉(zhuǎn)矩容量比； （3）擁有尺寸更大個(gè)的分離杠桿，能夠縮減近三分之一的腳踏板的踩踏力； （4）這種離合器的默片彈簧會(huì)一直沒有任何縫隙的挨著接觸著支撐環(huán)，并沒有那種推式默片嗎彈簧的缺憾； （5）這種離合器的壓盤可以為了增大熱量的散失，就可以將它的壓盤設(shè)計(jì)的很厚，從而就可以容納更多的熱量，也就更容易散熱，所以有著更長(zhǎng)的壽命； （6）汽車裝有不帶同步器的變速器時(shí)，這種離合器有著特殊的制動(dòng)裝置，能夠使換擋便利，所以更加適用。 本次設(shè)計(jì)選用的離合器是：380DB型 適配車型：客牽引車等，最大傳遞扭矩在600—1500N/m 該離合器是湖北三環(huán)離合器有限公司與武漢理工大學(xué)合作研制出的，可以傳遞大馬力、高扭矩、低轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的默片彈簧離合器。極大地降低了該總成的重量，既避免離合器在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)爆裂的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)該離合器還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是他的螺旋彈簧在離合器壓緊的時(shí)候，壓緊的力大，再分離的時(shí)候，分離力又小又，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、緊湊，扭矩容量大，操縱輕便，分離效率高，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。380DB離合器見下圖3-2： 圖3-2 380DB離合器 Fig.3-2 380DB Clutch 3.3 變速器 變速器作用：(1)改變傳動(dòng)比，變速器可以實(shí)現(xiàn)減速增距，也可以實(shí)現(xiàn)增速減距，將發(fā)動(dòng)機(jī)的力矩傳改變傳遞到車輪，以適應(yīng)車輛在行駛途中又遇到的各種路況，同時(shí)改善發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件，保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)以及傳動(dòng)系；(2)發(fā)動(dòng)機(jī)一直演一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，倘若沒有變速箱，很難實(shí)現(xiàn)車輛的前進(jìn)和倒退的轉(zhuǎn)換，所以變速箱可以在發(fā)動(dòng)機(jī)保持旋轉(zhuǎn)方向一致的前提下，實(shí)現(xiàn)車輛前進(jìn)和倒退的變換。 3.3.1 變速器的計(jì)算 1) 主減速比i0的確定 對(duì)于城市大型公交客車來說，在給合發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其轉(zhuǎn)速的情況下，所選擇的i0 應(yīng)按式3.2來計(jì)算： i0=0.377rrnpvamaxig (3-4) 式中：rr ——輪胎的滾動(dòng)半徑； ig——變速箱各個(gè)檔位的傳動(dòng)比； np——發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速。 簡(jiǎn)化計(jì)算取最高檔為直接檔，即ig=1，但是照多數(shù)實(shí)際的情況的話，汽車是有有超速檔的，所以ig的實(shí)際所取得的值應(yīng)當(dāng)是理論計(jì)算結(jié)果的110%~120%。 車輪的工作半徑估算： rr=0.0254[d2+b(1-λ)] 選定輪胎規(guī)格：11R20 式中：d—輪輞直徑,20in； b—輪胎寬度，11in。 注：（1in=25.4mm） λ---輪胎變形系數(shù)； 代入以上數(shù)據(jù)即有： rr=0.0254×20÷2+11×1-0.3=0.44958m np=2400r/min； 將已知數(shù)據(jù)代入計(jì)算： i0=0.377×0.44958×240080×1=5.085 2）變速器傳動(dòng)比的確定 在綜合考慮公交客車的所要的最大爬坡度，路面狀況，傳動(dòng)系的傳動(dòng)比，車輪的狀況等等因素之后，就可選擇變速器的最低傳動(dòng)比。 發(fā)動(dòng)機(jī)最低轉(zhuǎn)速n=800 r/min 1） 由最大爬坡度要求的變速器一檔傳動(dòng)比為： ig1≥(mgφmaxrr)（Temaxi0ηT） (3-6) 式中： ma——汽車總質(zhì)量，17800kg； g——重力加速度，g=9.8m/s2； 初定最大爬坡度tanα=28% ； φmax——最大道路阻力系數(shù)，φmax=fcosαmax+sinαmax，其中，f為滾動(dòng)阻力系數(shù)，αmax為最大爬坡度。 φmax=0.02145×0.9634+0.2697=0.2904 rr——驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑，0.44958m； Temax——發(fā)動(dòng)機(jī)所能發(fā)出的最大轉(zhuǎn)矩800N?m； i0——主減速比為5.085； ηT——傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)效率 ； 將已知數(shù)據(jù)代入計(jì)算得： ig1≥17800×9.8×0.2904×0.44958820×5.085×0.9=6.0688 2)根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與接觸路面附著條件來確定變速器一檔傳動(dòng)比為： ig1≤G2φrrTemaxi0ηT (3-7) 式中： G2——汽車滿載靜止水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋作用在車輪接觸路面的垂在和。 G2=11300kg×9.8m/s2 φ——道路附著系數(shù) ； 將已知數(shù)據(jù)代入計(jì)算得： ig1≤11300×9.8×0.44958×0.5820×5.085×0.9=6.633 即：6.0688≤ig1≤6.633 3.3.2 變速器的選型 根據(jù)上述，選定綦江宏洋齒輪傳動(dòng)有限公司的ZF S6-160型變速器。 圖3-3 ZF S6-160變速器 Fig.3-3 ZF S6-160 transmission 綦江宏洋齒輪傳動(dòng)有限公司的ZF S6-160型變速器的詳細(xì)參數(shù)見表3-2 表3-2 ZF S6-160變速器參數(shù) Table 3-2 parameters of ZF S6-160 transmission 總重量 最大輸入扭矩(N?m) 機(jī)油容量 檔位 標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)比 超速檔 直接檔 225kg 680~830 水平安置13.0L,垂直安置10.0L Ⅰ 6.548 7.624 Ⅱ 3.824 4.385 Ⅲ 2.613 3.160 Ⅳ 1.434 1.984 Ⅴ 1.000 1.370 Ⅵ 0.850 1.000 R 6.057 6.946 3.4 發(fā)動(dòng)機(jī)與離合器及變速器的布置 在布置底盤動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)（發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器、萬象傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋）時(shí)，最主要的問題是布置好發(fā)動(dòng)機(jī)后的隔板，車廂的地板的位置。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸線相對(duì)于車架上平面線向下偏斜1°~4°。所選擇的這一傾斜度數(shù)應(yīng)使當(dāng)汽車爬最大坡度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)油底可殼中機(jī)油的油面高于集濾器的濾網(wǎng)。 3.5 前橋 本車選用的車橋型號(hào)為漢德客車橋的8.0t低地板式前橋。漢德低地板的前轉(zhuǎn)向橋就是基于入口極低的城市客車來研發(fā)的，該車橋的最鮮明的特征就是以工字梁型的整體鍛壓成型，從而從而就形成了很大的咯都差別，進(jìn)而使得前橋的承載能力大大提升。而且整個(gè)車橋距離地面的距離是很小很小的，大大的縮減了車輛整體的離地距離，使得汽車的整體重心高度變小，汽車的平順性也變好了，并且轉(zhuǎn)向輕便靈活、極限轉(zhuǎn)角大；還可以選擇性地裝配ABS防抱死系統(tǒng)。 表3-3 漢德前橋性能指標(biāo) Table 3-3 parameters of Hande Bridge front axle 項(xiàng)目 額定載荷(Kg) 適用車輪距(mm) 前束（mm） 主銷內(nèi)傾角（°） 主銷后傾角（°） 制動(dòng)器規(guī)格（mm） 適用輪輞 制動(dòng)力矩(N?m) 參數(shù) 8000 2020 -1~0 8.5 3.5 盤式?430×45 8.25×22.5 29600 圖3-4 漢德低地板轉(zhuǎn)向橋 Fig.3-4 Hande Bridge front axle 3.6 驅(qū)動(dòng)橋 驅(qū)動(dòng)橋是傳動(dòng)系最末尾的部分，承載著車輛在路面上行駛時(shí)由車輪傳遞給車橋的各個(gè)方向的力。并且實(shí)現(xiàn)增大扭矩的作用，使車輪獲得更大的扭矩。 由此前算得的主減速比及分配的后軸軸荷，選定采用漢德車橋生產(chǎn)的漢德13噸驅(qū)動(dòng)橋。這款驅(qū)動(dòng)橋的主減速器總成采用雙曲線齒輪傳動(dòng)，整體的速度傳動(dòng)比要小，但是扭矩確實(shí)很大，非常符合本次設(shè)計(jì)的預(yù)期，并且在各個(gè)齒輪經(jīng)過磨床的精磨，使得齒輪便面粗糙度變得很小很小，因此傳動(dòng)平穩(wěn)安靜，大大的見笑了噪音，也大幅度提高了傳動(dòng)精度，保證了齒輪在工作時(shí)的平穩(wěn)性，延長(zhǎng)了減速器的使用時(shí)間。采用?410x220制動(dòng)器總成，制動(dòng)盤材料制動(dòng)敏熱性好，能夠快速的降低制動(dòng)盤的溫度，而且制動(dòng)的能力也很強(qiáng)，可靠性很高。見圖3-5： 圖3-5 漢德13t驅(qū)動(dòng)橋 Fig.3-5 Hande 13t drive axle 表3-4 漢德13噸驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)參數(shù) Table3-4 Parameters of Hande 13t drive axle 項(xiàng)目 額定軸荷(Kg) 輪距(mm) 最大輸出扭矩(N?m) 制動(dòng)器規(guī)格(mm) 制動(dòng)力矩(N?m) 自重(Kg) 參數(shù) 13000 1860 43000 盤式?430×45 37000 820 3.7 萬向節(jié)傳動(dòng)裝置 萬向傳動(dòng)裝置的組成是主要有傳動(dòng)軸和萬向節(jié)兩部分。用了在兩軸之間傳遞動(dòng)力，改變動(dòng)力傳遞的方向，性的鏈接兩軸。 此車設(shè)計(jì)采用汽車上常用的蓋板式十字軸剛性萬向節(jié)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的客車底盤為發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)，所以此萬向傳動(dòng)裝置連接變速器和后橋。 3.8 車架 車架本次設(shè)計(jì)的車架采用三段式?jīng)_壓鉚接結(jié)構(gòu)，縱梁為槽形斷面，斷面長(zhǎng)11490，對(duì)應(yīng)軸距6200。 圖3-6 三段式車架結(jié)構(gòu)圖 Fig. 3-6 Three-section frame structure 3.9 懸架系統(tǒng) 本次懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用采埃孚主動(dòng)懸架系統(tǒng)，簡(jiǎn)單講就是懸浮技術(shù)，不妨理解為駕駛室的減震技術(shù)，采埃孚的CDC技術(shù)同樣可以應(yīng)用在客車懸架系統(tǒng)中，這樣很好的保證了舒適性和穩(wěn)定性要求。正常行駛的時(shí)候，懸掛是柔軟舒適的，在車輛急加速減速，轉(zhuǎn)向的時(shí)候保持很好的穩(wěn)定性。CDC減震器的一個(gè)重要組成部分是電子控制比例閥，系統(tǒng)通過持續(xù)不斷的計(jì)算和對(duì)該電磁閥進(jìn)行動(dòng)作調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)減震器的阻尼進(jìn)行快速調(diào)整，使得幾毫秒的時(shí)間內(nèi)使懸架在最佳水平。人們習(xí)慣用眨眼間來形容很快，而人眨一次眼的時(shí)間為十分之一秒，可見其調(diào)整速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)的要比眨眼要塊。 空氣懸掛系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： 1.提高乘坐舒適性、貨物運(yùn)輸安全性； 2.改善車輛的行駛平順性； 3.使得車輛上各個(gè)部件以及零件減少由顛簸造成的損傷，得以延長(zhǎng)使用時(shí)間，降低后期維修保養(yǎng)的消費(fèi)； 4.顯著降低車輛對(duì)燃油的消耗； 5.可以改變彈性元件的剛度，升高降低車身高度，保證車輛行駛的穩(wěn)定性； 6.減少車輛顛簸時(shí)車輪對(duì)路面的傷害，以增加路面的使用時(shí)間，減少養(yǎng)護(hù)成本。 3.10 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 在行駛過程中，車輛必須根據(jù)駕駛員的意愿，即汽車的轉(zhuǎn)向來改變其方向。就輪式車輛而言，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的方法是駕駛員通過一組專門的機(jī)構(gòu)使橋（前軸）上的車輪（方向盤）相對(duì)于汽車的縱軸偏離一定的角度。當(dāng)車輛直線行駛時(shí)，方向盤也會(huì)受到道路的橫向干擾力的影響，并自動(dòng)偏轉(zhuǎn)和改變車輛的方向。此時(shí)，駕駛員也可以利用該機(jī)構(gòu)在相反方向上偏轉(zhuǎn)方向盤，從而使車輛能夠返回到其原來的方向。這套專用車輛改變或恢復(fù)車輛的方向已成為汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。因此，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能是確保汽車能夠根據(jù)駕駛員的意愿轉(zhuǎn)向駕駛員。 3.10.1 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系應(yīng)滿足的要求 1）當(dāng)汽車需要轉(zhuǎn)向時(shí)，汽車的轉(zhuǎn)向輪就必須要沿著車輪的瞬間轉(zhuǎn)向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所有的車輪呢不可以出現(xiàn)側(cè)滑的現(xiàn)象； 2）汽車完成轉(zhuǎn)向后，在駕駛員手臂放松的情況下，即駕駛員不對(duì)方向盤加作用力，汽車的轉(zhuǎn)向輪應(yīng)該有回正力矩的作用下，可以自己恢復(fù)的原位，汽車直線行駛； 3）行駛過程中，車輪盡可能小的自振，減小擺動(dòng)幅度； 4）車輪轉(zhuǎn)向，要指向精準(zhǔn)，操控靈敏； 5）轉(zhuǎn)向盤的力要小，轉(zhuǎn)向輕快； 6）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠吸收車輪受顛簸時(shí)作用給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用力，不得將力傳遞給駕駛員，造成“打手”現(xiàn)象； 3.10.2 轉(zhuǎn)向器 為滿足上面的要求，本次設(shè)計(jì)采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。型號(hào)：ZJ120,見圖3-10： 圖3-7 ZJ120 轉(zhuǎn)向器 Figure 3-7 ZJ120 steering gear 表3-5 ZJ120 轉(zhuǎn)向器技術(shù)參數(shù) Table3-5 Parameters of ZJ120 steering gear 型號(hào) 適用前軸負(fù)荷(Kg) 角傳動(dòng)比 臂軸擺角（°） 轉(zhuǎn)向器圈數(shù) 輸入扭矩(N?m) 理論最大輸出扭矩(N?m) ZJ120 9000 120 94 6 6.5~8.5 6845 3.11 制動(dòng)系 汽車制動(dòng)就是汽車在以一定車速行駛時(shí)，車輛可以根據(jù)駕駛員的意愿，能夠迅速的制動(dòng)，減小汽車的行駛速度，甚至停車。并且在制動(dòng)的過程中保持一定的穩(wěn)定性，使車輛穩(wěn)定減速。 現(xiàn)如今生活的節(jié)奏越來越快，技術(shù)也越來越發(fā)達(dá)，車速在不斷的增快，這就是使得汽車的制動(dòng)性能也要提高性能。增加工作的可靠性。此次設(shè)計(jì)要用前后獨(dú)立雙管路式氣壓制動(dòng)系統(tǒng)。并且裝備ABS剎車防抱死系統(tǒng)等。 此制動(dòng)系可以滿足如下要求： 1）能符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定； 2）具有足夠的制動(dòng)效能； 3）工作可靠，有獨(dú)立的兩套系統(tǒng)（行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)）； 4）制動(dòng)效能的穩(wěn)定性好； 5）制動(dòng)的操縱機(jī)構(gòu)符合人機(jī)工程學(xué)，易于操作，減少駕駛員的疲勞操作； 3.11.1 制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS） 制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS），就是防止汽車制動(dòng)時(shí)車輪抱死，并把車輪的滑移率保持在平均滑移率左右的一定范圍內(nèi)，以保證車輪與地面有良好的縱向、橫向附著力，有效防止制動(dòng)時(shí)汽車側(cè)滑、甩尾、失去轉(zhuǎn)向等現(xiàn)象發(fā)生，提高了制動(dòng)穩(wěn)定性；同時(shí)，將制動(dòng)力保持在最佳的范圍內(nèi)，縮短了制動(dòng)距離。這樣也減弱了輪胎與地面的劇烈摩擦，減少了對(duì)輪胎的磨損。 3.11.2 制動(dòng)器的選擇 前軸已選制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式／規(guī)格：S凸輪滾輪式／φ400×150mm。 后橋已選制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式／規(guī)格：S凸輪滾輪式／φ400×185mm。 綜上所述，充分考慮到汽車的安全性能，本設(shè)計(jì)選用前后雙管路氣動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)。 3.12 車輪及輪胎 3.12.1 車輪與輪胎的功用 現(xiàn)代汽車幾乎都采用充氣輪胎。輪胎安裝在輪輞上，直接與路面接觸，它的作用是： 1）與汽車懸架一起用來緩和汽車行駛時(shí)所受到的沖擊，并衰減由此而產(chǎn)生的振動(dòng)，以保證汽車有良好的乘坐舒適性和行駛平順性。 2）保證車輪和路面有良好的附著性，以提高汽車的牽引性、制動(dòng)性和通過性。 3）承受汽車的重力，并傳遞其他方向的力和力矩。 因此，輪胎必須有適宜的彈性和承受載荷的能力。同時(shí)，在其與路面直接接觸的胎面部分，應(yīng)具有用以增強(qiáng)附著作用的花紋。 3.12.2 車輪與輪胎的選擇 根據(jù)所選的前后軸，選米其林 XZE2+ 輪胎，規(guī)格為11R-20,16層的子午胎。充氣壓力為800Kpa，斷面寬為259mm，外直徑為1018mm，最大負(fù)荷3650kg。 子午線輪胎優(yōu)點(diǎn)： （1）子午線輪胎滾動(dòng)阻力比普通輪胎小25%，因而能有效地降低油耗，使燃油消耗量降低8％左右； （2）輪胎胎面耐磨性能好，提高了抗穿刺性減少了輪胎在在行駛中切向變形及與道路之間的相對(duì)滑移，使用壽命延長(zhǎng)； （3）胎體生熱低。試驗(yàn)證明單胎負(fù)荷208kg,速度50kg/h條件下，鋼絲子午線輪胎體溫度僅為83℃，而棉線斜交輪胎體溫度則為130℃； （4）緩沖性能好，彈性較好，垂直剛度小，振動(dòng)小，乘坐舒適，提高了平順性。 4 性能分析 4.1 汽車的動(dòng)力性 汽車的動(dòng)力性是指汽車動(dòng)力性能，具體評(píng)價(jià)指標(biāo)有汽車的最高車速uamax；2、汽車的加速時(shí)間t；3、汽車能爬山的最大坡度imax。汽車的最高車速越高，加速時(shí)間越短，所能爬上的坡度越高，則表示汽車的動(dòng)力越強(qiáng)。汽車是一種高效的工具，而動(dòng)力性的大小很大程度上決定著汽車的效率。所以說動(dòng)力性是汽車很重要的指標(biāo)。 4.1.1 最高車速的計(jì)算 東風(fēng)康明斯ISB5.9型發(fā)動(dòng)機(jī)外特性數(shù)據(jù)見表4-1： 表 4-1 東風(fēng)康明斯ISB5.9型發(fā)動(dòng)機(jī)外特性數(shù)據(jù) Table 4-1 Dongfeng KangMingSi ISB 5.9 engine external characteristics data ne(rmin) Pe(kw) Me(N?m) ge(gkw?h) 800 47 556 232 1000 69 661 211 1200 93 742 207 1400 117 793 205 1500 125 796 203 1600 132 788 204 1800 146 773 205 2000 158 754 216 2200 167 725 227 2400 173 685 242 車速： va=0.377rrnei0ig （4-1） 式中：va——汽車的行駛速度，kmh ne——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，rmin rr——車輪滾動(dòng)半徑，rr=0.44958m ig——變速器傳動(dòng)比，i1=6.624，i2=4.385，i3=3.160，i4=1.984，i5=1.370，i6=1.00，id=6.946 i0——主減速器傳動(dòng)比，i0=5.085 驅(qū)動(dòng)力： Ft=MeigioηTrr （4-2） 式中：Me——發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩(N?m) ηT——傳動(dòng)系的機(jī)械效率，ηT=0.9 滾動(dòng)阻力： Ff=Gaf(N) (4-3) 式中：Ga——汽車滿載質(zhì)量，Ga=17800×9.8=174440N f——滾動(dòng)阻力系數(shù)。 風(fēng)阻力： Fw=CDAva221.15 (4-4) 式中：CD——空氣阻力系數(shù)，CD=0.5 A——汽車迎風(fēng)面積（m2）, A=6.59328m2 va——車速(kmh) 驅(qū)動(dòng)力計(jì)算表見表4-2： 表4-2 驅(qū)動(dòng)力計(jì)算表 Table 4-2 Driving force calculation ne(rmin) Me(N?m) Ft1 Ft2 Ft3 Ft4 Ft5 Ft6 Ftd 800 556 37490 24818 17885 11229 7754 5660 39313 1200 742 50032 33120 23868 14985 10348 7553 52464 1400 793 53471 35397 25508 16015 11059 8072 56070 1600 788 53673 36174 25348 15914 10989 8021 55861 1800 773 52123 34504 24865 15612 10780 7869 54656 2000 754 50841 33656 24254 15228 10515 9675 53313 2200 725 48886 32362 23321 14642 10111 7380 51262 2400 685 46189 30576 22034 13834 9553 6973 48434 行駛阻力計(jì)算表見表4-3： 表4-3 行駛阻力計(jì)算表 Table 4-3 Calculation of running resistance va(kmh) f Ff(N) va2 Fw(N) 10 0.0165 2878.2 100 15.58 20 0.0165 2878.2 400 62.35 30 0.0165 2878.2 900 140.28 40 0.0165 2878.2 1600 249.39 50 0.0165 2878.2 2500 389.67 60 0.0182 3174.8 3600 561.63 70 0.0198 3453.9 4900 763.76 80 0.0215 3750.4 6400 997.56 驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡圖見圖4-2： 圖4-2 驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力平衡圖 Fig.4-2 Driving force - running resistance balance diagram 4.1.2 最大爬坡度的計(jì)算 汽車的上坡能力是用滿載時(shí)汽車在良好路面上的最大爬坡度表示的。顯然，最大爬坡度是指一擋最大爬坡度。 αmax=α1max=sin-1D1max-f1-D1max+f21+f2 (4-5) 式中：D1max——一擋最大動(dòng)力因素，D1max=0.38 ? f——滾動(dòng)阻力系數(shù)，f=0.0165 代入求得：αmax=21.7° ∴ 最大爬坡度為i1max=tan21.7°=0.39 4.1.3 動(dòng)力特性的計(jì)算 各擋動(dòng)力因數(shù)的確定： D=(Ft-Fw)Ga (4-6) 式中：D——汽車的動(dòng)力因數(shù) Ft——驅(qū)動(dòng)力 Fw——空氣阻力 Ga——汽車總重，Ga=174440N 動(dòng)力因數(shù)計(jì)算表見表4-4： 表4-4 動(dòng)力因數(shù)計(jì)算表 Table 4-4 Power Factor Calculation Table va1 D1 va2 D2 va3 D3 va4 D4 va5 D5 va6 D6 vad Dd 4.0 0.21 6.1 0.14 8.4 0.10 13.4 0.06 19.5 0.04 26.7 0.03 3.83 0.23 5.0 0.26 7.6 0.17 10.5 0.12 16.8 0.07 24.3 0.05 33.3 0.04 4.80 0.27 7.0 0.31 10.6 0.20 14.8 0.15 23.6 0.09 34.1 0.06 46.7 0.04 6.72 0.32 7.5 0.31 11.4 0.20 15.8 0.15 25.2 0.09 36.5 0.06 50.0 0.04 7.20 0.32 8.1 0.30 12.2 0.20 16.9 0.15 16.9 0.09 38.9 0.06 53.3 0.04 7.68 0.32 9.1 0.30 13.7 0.19 19.0 0.14 30.2 0.08 43.8 0.06 60.0 0.04 8.64 0.31 10.1 0.29 15.2 0.19 21.1 0.14 33.6 0.08 48.7 0.05 66.7 0.04 9.60 0.30 11.1 0.28 16.7 0.18 23.2 0.13 37.0 0.08 53.5 0.05 73.3 0.03 10.56 0.29 12.1 0.26 18.2 0.17 25.3 0.12 40.3 0.07 58.4 0.05 80.0 0.03 11.52 0.28 動(dòng)力因數(shù)圖見圖4-3： 圖4-3 動(dòng)力因數(shù)圖 Fig. 4-3 Power Factor Calculation 在汽車三位行駛過程中，汽車的驅(qū)動(dòng)力等于行駛阻力兩者就是平衡的，而且同時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和汽車行駛的阻力功率也是相等的。 發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率： Pe=1ηT(Pf+Pw) (4-7) 汽車行駛時(shí)要克服滾動(dòng)阻力所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)功率： (4-8) 克服空氣阻力所需功率： (4.9) 功率平衡計(jì)算表見表4-5： 表4-5 功率平衡表 Table 4-5 Power Balance Table 參數(shù) va1(kmh) Pf(kw) Pφ(kw) Pf+PφηT 數(shù)據(jù) 10 10.3 0.04 11.5 20 20.7 0.34 23.4 30