GD1091型商用车总体设计总体设计方案论证报告.docx
《GD1091型商用车总体设计总体设计方案论证报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GD1091型商用车总体设计总体设计方案论证报告.docx（12页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
GD1091型商用车总体设计总体设计方案论证报告
机电工程学院
毕业设计方案
论证报告
设计题目:
GD1091型商用车总体设计
学生姓名：
x
学号：
x
专业班级：
x
指导教师：
x
2014年03月20日
目次
1商用货车的发展现状及趋势
商用货车汽车分为轻型、中型、重型三种。
各国分级方法和标准不尽相同。
中国是按汽车载重量分级的，载重量3.5吨以下的为轻型商用货车,4～8吨的为中型商用货车，8吨以上的为重型商用货车。
载重量1吨以下的轻型商用货车多用轿车底盘改制而成，主要用于城市运送食品、日用工业品等小批量货物；有的制成客货两用车。
货厢分通用和专用两种，通用货厢有多种形式。
运送大件箱装货物可用平板或低栏板货厢，运送轻浮货物则用高栏板，运送牲畜家禽等宜用高栏板、双层或多层货厢。
敞开式货厢的栏板可以一面或三面开放，以便于货物装卸。
长货厢的栏板多隔为两段或三段，可分别开启，以防止其侧胀。
封闭式货厢可减少货损货差，一般用薄钢型材或铝合金型材和铝板制造。
有些商用货车装有随车装卸设备。
专用货厢的形式更为繁多。
装有专用货厢的汽车称为专用运输汽车，如冷藏汽车、液罐汽车、自卸汽车、散装水泥汽车等。
自20世纪70年代以来，由于对运输需求的增加和公路承载能力的提高，各国都在放宽对轴重和车辆总重的限制,因而大吨位商用货车不断增加。
同时城市中为便于集散货物和零星货物运输，小吨位商用货车也在发展。
为适应各种货物的运输要求，商用货车有向专用化发展的趋势，专用运输车的种类和数量不断增加。
柴油机热效率高，燃料经济性好，除重型商用货车原已采用外，中、轻型商用货车也越来越多采用柴油机。
商用货车发展趋势，首先，大吨位。
大吨位重型车运输与中型车相比，具有运输成本底、高速、安全的优势。
据测算，装载质量16t以上货车要比装载质量4～5t货车的运输效率高3～4倍，不仅燃油消耗仅为1∶7（油耗降低25%左右）；运输成本降低80%以上，而且节约人力、物力。
近年来，我国生产的专用车中，轻、中、重型车的比例约为3：
6：
1，重型专用车的比例明显偏低，目前国内各种大型、大吨位的专用车已成为需求的热点。
其次，集装箱化。
拖挂运输（集装箱运输）可以简化装卸作业、实现装卸机械化，加快货物周转期。
其关键是要设立汽车集装箱运输中转站，必须要从集装箱运输的各环节进行布局和配套。
拖挂车采用甩挂运输，从而大大减少装卸等待时间，提高运输效率。
近年来，我国集装箱运输以年平均10%以上的速度递增，这为大型和大吨位集装箱运输车提供了用武之地。
2汽车的总体布置方案
不同形式的汽车，主要体现在轴数、驱动形式以及布置形式上的区别。
本次设计为GD1091型商用车总体设计。
GD为河南工业大学，1代表货车，09是总质量为9吨，未数1代表第二代；属商用车范畴。
2.1汽车轴数的选择
汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。
影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等。
随着设计汽车的成员数增加或载质量增加，汽车的整备质量和总质量也增大。
在轴数不变的情况下，汽车总质量增加以后，使公路承受的负荷增加。
为保护公路，有关部门制订了道路法规，对汽车的轴载质量加以限制。
当设计的汽车总质量增加到轴荷不符合道路法规的限定值时，可以选择增加轴数来解决。
汽车增加轴数以后，不仅轴，而且车轮、制动器、悬架等均相应增多，是整车结构变得复杂。
包括乘用车以及汽车总质量小于19t的公路运输车辆，均采用制造成本低廉的两轴方案。
总质量在19—26t的公路运输车采用三轴形式，质量更大的汽车可以采用四轴及四轴以上的形式。
GD1091商用车总质量9吨，公路运输用车，采用两轴形式。
2.2汽车驱动形式的选择
汽车的驱动形式有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等，其中前一位数字表示汽车车轮总数，后一位数字表示驱动轮数。
汽车的用途、总质量和车辆通过性的要求等，是影响驱动形式的主要因素。
增加驱动轮数目可以提高汽车的通过能力，驱动轮数越多，汽车的结构越复杂，整备质量和制造成本也随之增加，同时也是汽车的总体布置工作变得困难。
乘用车和总质量小的商用车，多采用结构简单、制造成本低的4×2驱动形式。
总质量在19—26吨的公路用车辆，采用6×2或6×4驱动形式。
对于越野车，为提高其通过性，可采用4×4、6×6、8×8的驱动形式。
GD1091商用车是总质量不大的商用车，采用结构简单的4×2驱动形式即可。
2.3汽车布置形式的选择
汽车的布置形式是指发动机、驱动桥、和车身的相互关系和布置特点而言。
汽车的使用性能除取决于整车和各总成的相关参数外，布置形式也有重要些影响。
本次设计为货车，所以只考虑货车的布置形式。
首先，货车可以按照驾驶室与发动机相对位置的不同，分为三种布置形式：
平头式、短头式、长头式等。
方案一：
平头式货车
货车的发动机位于驾驶室内时，为平头式货车。
这种货车的布置特点是发动机驾驶员和副驾驶员座位中间，因此驾驶室的前端不需要凸出去，没有独立的发动机舱。
主要优点：
汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯半径小，机动性能良好；不需要发动机罩和翼子板，加上总长缩短等因素的影响，汽车整备质量减小；驾驶员视野得到明显改善；采用翻转式驾驶室时能改善发动机及其附件的接近性；汽车货箱与整车的俯视面积之比成为面积利用率，平头式货车的该指标比较高。
主要缺点：
空载时前轴负荷大，因而在坏路上的通过性变坏；因为驾驶室有翻转机构和锁止机构后，使其机构复杂；进出驾驶室不如长头式货车方便；离合器、变速器等操纵机构复杂；发动机噪声、气味、热量和振动对驾驶员等均有较大的影响；汽车正面与其他物体发生碰撞时，特别是驾驶室高度低些的平头货车，易使驾驶员和前排乘员受到严重伤害的可能性增加，这点不如长头式和短头式车好。
平头式货车的发动机可以布置在座椅下后部，此时中间座椅处没有很高的凸起，可以布置三人座椅，得到广泛应用。
方案二：
短头式货车
发动机的大部分在驾驶室的前部，少部分位于驾驶室内的货车，简称短头式货车。
这种形式货车车身部分的结构特点是：
因发动机大部分凸出在驾驶室前部，所以发动机有独立的发动机舱和单独的罩盖，发动机舱与驾驶室共同形成货车的车头部分。
主要优缺点：
与长头式比较，汽车的总长和轴距得到缩短，最小转弯直径下，机动性能虽然好于长头式货车，但不如平头式货车；驾驶员视野不如平头式货车好，但是与长头式货车比较，还是得到改善；动力总成操纵机构简单；打洞机的工作噪声、气味、热量和振动对驾驶员的影响与平头车比较得到很大的改善，但是不如长头式货车；位于驾驶室内的发动机后部的接近性不好，并且倒是驾驶室内部空间拥挤，给布置踏板工作带来困难，同样给前轮后移也带来类似的问题，通过增加底板高度可以改善布置踏板的难度，不过这会产生上下车不够方便的矛盾；汽车的正面与其他物体发生碰撞时，驾驶员和前排乘客受到的伤害程度比平头式货车要轻得多。
方案三：
长头式货车
采用发动机位于前轴之上、驾驶室之前的布置，称为长头车型。
主要优点：
发动机的接近性好，维修方便，其振动、噪声及热对驾驶室的干扰小；驾驶室地板较低，上下车用的踏板容易布置，进出驾驶室方便；操纵机构简单，易于布置；满载时，前轴约占27%～30%，有利于泥泞、松软等坏路面上行驶；空载时，后轴荷分配大于50%，也是可以的；汽车正面与其他物体发生碰撞时，驾驶员和前排成员受到的伤害程度比平头式货车要好得多。
主要缺点：
具有较长的轴距及前后轮廓尺寸；最小转弯半径较大，机动性能不好；面积利用率较低；视野性较差，不如短头式货车。
经优缺点的分析对比论证，平头式货车由于总长和轴距短、机动性好、面积利用率高、驾驶员视野好的优点GD1091商用车宜采用平头货车。
其次，货车也可以根据发动机位置的不同，分为发动机前置、中置和后置三种布置方案。
方案一：
发动机前置后桥驱动
主要优点：
可以采用直列、V型或卧式发动机；发现发动机故障容易；发动机的接近性良好，维修方便；离合器、变速器等操纵机构的结构简单，容易布置；货车地板高度低。
主要缺点：
如果采用平头式驾驶室，而且将发动机布置在前轴智商，处于驾驶员、副驾驶员作为之间时，驾驶室内部拥挤，隔绝发动机工作噪声、气味、热量和振动的工作困难，离合器、变速器等操纵机构复杂；如果采用长头式驾驶室，在增加整车长度的同时，为保证驾驶员有良好的视野。
需将座椅布置的高些，这又会增加整车和整车的质心高度以及一些其他方面显而易见的缺点。
方案二：
发动机前置前桥驱动
主要优点：
前轴轴荷大，有明显的不足转向性能；因为前轮是驱动轮，所以越过障碍的能力高；主减速器与变速器装在一个壳体内，因而动力总成结构紧凑，车内地板凸包高度可降低，有利于提高乘坐舒适性；发动机布置在轴距外时，汽车轴距可以缩短，有利于提高汽车的机动性。
主要缺点：
前轮驱动并转向需要采用等速万象节，其结构和制造工艺性复杂；前轴负荷较后轴重，并且前轮又是转向轮，故前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；上坡行驶时因驱动轮上的附着力减小，汽车爬坡能力降低，使汽车丧失操纵稳定性；由于后轴负荷小而且制动时轴荷要前移，后轮容易抱死并引起汽车侧滑；一旦发生正面碰撞事故，因发动机及附件损失较大，维修费用高。
方案三：
发动机后置后桥驱动货车
这种布置形式的货车是在发动机后置后桥驱动的乘用车底盘基础上变形而来，所以极少被用到。
它的主要缺点是离合器、变速器等操纵机构结构复杂；发现发动机故障和维修发动机故障都困难以及发动机容易被泥土弄脏；后桥容易超载。
考虑到轴荷分配合理，发动机、离合器、变速器操纵维修方便，经分析对比论证GD1091商用车采用发动机前置后桥驱动的布置方案。
3汽车主要参数的选择初定
汽车的主要参数包括尺寸参数、质量参数和汽车性能参数。
3.1汽车的主要尺寸参数
汽车的主要尺寸有外廓尺寸、轴距、轮距、车头长度和车厢尺寸等。
（1）外廓尺寸
GB1589-1989汽车外轮廓尺寸界限规定如下：
货车、整体式客车总长度m不应超过12m，单铰接式客车不超过18m，半挂汽车列车不超过16.5m，全挂汽车列车不超过20m；不包括后视镜，汽车宽不超过2.5m；空载、顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；后视镜等单侧外伸量不得超过最大宽度处250㎜；顶窗、换气装置开启时不得超出车高300㎜。
本次设计货车为总质量9吨柴油动力货车，载质量在5t左右，为中型商用货车，据此初选车辆参数为：
总长—7900㎜、驾驶室宽度—2200㎜、货箱宽度2300㎜、驾驶室高—2600㎜。
（2）轴距L
轴距L对整备质量、汽车总长、汽车最小转向半径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。
原则上对发动机排量大的乘用车、载质量或载客量多的货车或客车，轴距取得长。
对机动性要求高的汽车，轴距宜取短些。
国家推荐数据，商用车4×2货车，总质量在6—14t时，轴距L/㎜3600—5500。
初选轴距4500mm。
（3）前、后轮距
在取定轮距时，前轮距为保证有足够的空间布置发动机、转向系、悬架、前轮等，同时考虑转向杆系与车轮之间有足够的运动间隙，在确定后轮距时应考虑两纵梁之间的距离、悬架宽度和轮胎宽度以及它们之间应有一定的间隙商用车4×2货车，总质量在6—14t时，轮距L/㎜1700—2000。
顾前后轮距初选1700mm。
（4）货车车头长度和货箱尺寸
货车车头长度系指从车的前保险杠到驾驶室后围的距离。
平头型货车一般在1400—1500㎜之间。
本车设计时考虑到驾驶室室内布置及仪表盘的布置要求初设计驾驶室长度为1620㎜。
货箱大小计算时以散装货来计算，根据汽车车身设计要求，散装货物的容积质量平均为0.6t/
立方米，公路用汽车的最大容许宽度为2500㎜，栏板高度H主要受载重力的限制，一般取为500—800㎜。
载质量大约5吨的货车，初估车厢尺寸为：
长度—5600㎜、宽度—2300㎜、高度—550㎜。
3.2汽车的主要质量参数
汽车的主要质量参数包括整车整备质量m
、载质量
、质量系数
、汽车的总质量
等。
（1）整车整备质量m
整车整备质量为车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满燃料和水，但没有装货和载人是的整车质量。
整车整备质量对汽车的制造成本和燃油经济性有重要影响。
整车整备质量由后面质量系数和汽车总质量决定，为m
=3.80—4.20t。
初定整车整备质量m
=4.0t。
（2）汽车的载质量m
汽车的装载质量为在硬质良好路面上行驶时所允许的额定载质量。
汽车在碎石路面上行驶时，载质量约为好路面的75%—85%。
商用货车载质量的确定，首先应与企业商品规划符合，其次要考虑到汽车的用途和使用条件。
本车设计对象为中长途货运车辆，m
=4.80—5.20t，初估汽车的载质量m
=5.0t。
（3）质量系数
质量系数为汽车载质量与汽车整车整备质量比值：
=
，推荐标准为总质量m
/t6.0＜
≤14.0；
：
1.20—1.35满足要求。
初选质量系数
=1.25。
（4）汽车总质量
汽车总质量
是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。
本商用货车的总质量
由设计任务书给定为9t。
3.3汽车的主要性能参数
汽车的主要性能参数主要包括动力性参数、经济性参数等。
（1）汽车动力性
动力性参数主要包括最高车速
、加速时间t、上坡能力
。
第一，最高车速
随着汽车性能特别是主动及被动安全性能的提高以及世界各国公路路面的改善和高速公路的发展，汽车的最高车速Vamax普遍有所提高。
选择时应考虑汽车的类型、用途、道路条件、具备的安全条件和发动机功率的大小等，并以汽车的行驶的功率平衡为依据来确定。
根据设计要求，本车为柴油动力轻型货车，查相关标准为：
最大总质量
/t6.0＜
≤14.0最高车速
75—120㎞/h，初步设计最高车速设计为
=90㎞/h合乎要求。
第二，汽车的加速时间t
汽车在平直的良好路面上从原地起步开始以最大加速度加速到一定车速时所用去的时间称为加速时间。
它是衡量汽车加速性能和动力性能的重要指标。
因为本车的设计最高车速估计
=90㎞/h，参照有关资料，我们决定采用0～60㎞/h的换挡加速时间作为评价指标，初定其数值为20s。
其次，最大爬坡度
汽车的上坡能力是用最大爬坡度
表示的，是指汽车满载时用变速器最低档位在良好路面上等速行驶所能克服的最大道路坡度。
货车要在各种地区的道路上行驶，为了保证良好的加速性能，所以必须具有足够的爬坡能力，一般其
在30%即16.7°左右。
（2）汽车的燃油经济性参数
汽车在良好的水平路面上以直接挡满载等速行驶100㎞时的燃油消耗量Q（L/100㎞），称为汽车的“百公里最低燃油消耗量”。
它是汽车的燃油经济性常用的评价指标。
参照有关车型设计百公里燃油消耗量为1.55—1.86L之间，初定百公里燃油消耗为1.70L。
论证结果
GD1091商用货车轴数选用两轴、驱动形式为4×2，布置方案采用发动机前置后桥驱动、平头式。
总长7900㎜、驾驶室宽度2200㎜、货箱宽度2300㎜、驾驶室高2600㎜；初选轴距4500mm前后轮距初选1700mm；初设计驾驶室长度为1620㎜，初估车厢尺寸为：
长度5600㎜、宽度2300㎜、高度550㎜。
初定整车整备质量m
=4.0t、初估汽车的载质量m
=5.0t、初选质量系数
=1.25。
初定百公里燃油消耗量Q=1.70L。
初步设计最高车速设计为
=90㎞/h，汽车的加速时间t=20s，最大爬坡度
=16.7°。
参考资料
[1]刘惟信.汽车设计[M].第1版.北京：
清华大学出版社，2001.7
[2]林宁.汽车设计[M].第1版.北京：
机械工业出版社，1999.8
[3]王望予.汽车设计[M].第4版.北京：
机械工业出版社，2004.8
[4]陈家瑞.汽车构造（上册）[M].第2版.北京：
机械工业出版社，2005.1
[5]陈家瑞.汽车构造（下册）[M].第2版.北京：
机械工业出版社，2005.1
[6]《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，2001.6
[7]《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，2001.6
[8]余志生.汽车理论.第4版.北京：
机械工业出版社，2008.4
[9]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，、1992.10
[10]吴光强.汽车理论.第1版.北京：
人民交通出版社，2007.2
[11]隗金文、王慧.液压传动[M].沈阳：
东北大学出版社，2001.12
[12]周一鸣、毛恩荣.车辆人机工程学.北京：
北京理工大学出社,1999.12
[13]《汽车工程手册》编辑委员会.汽车工程手册.制造篇[M].北京：
人民交通出版社，2001.6
升级会员 