(毕业设计)黄海客货两用车底盘总布置设计毕业论文.doc

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本科生毕业设计（论文）

摘要

本文对黄海客货两用车进行了底盘总体布置的设计，并对其进行了转向系的运动校核。

文中对黄海客货两用车底盘各主要部件进行总体的布置设计以及对相应的参数进行了选取和计算，在此基础上完成了总体布置设计，对汽车底盘布置形式进行了选择，这样就确定了轴数、驱动形式和发动机的安装位置。

根据所确定的汽车底盘布置形式，考虑到乘车的舒性以及对载货车的基本性能的要求来进行了汽车主要尺寸参数和性能参数的选取和计算，在此基础上选取并确定了底盘各部件的动力总成、减振器及转向器等。

最后参考了同类车型的底盘总布置方案来对黄海客货两用车进行底盘总布置，并绘制了底盘的总布置图。

本文在底盘的设计过程中，为了保证汽车驾驶的舒适性和安全性，对转向系的运动干涉问题进行了校核。

在分析过程中采用了图解法，对转向系在向左、向右转向时的不同情况进行校核，并测试其合理性，最后的分析结果表明，所设计的转向机构匹配合理，切合实际。

关键词：

客货两用车；底盘；总布置；运动校核；

Abstract

ThisdissertationisthechassisoveralllayoutdesignoftheHuangHaiestatecar,andthencheckthelocomotionofthesteeringsystemofthisbus.

Thisdiscourseselectandcountthelayoutdesignandtherelevantparameterofthechassis`smainpartsofHuangHaiestatecar,Onthebasicofthis,wefinallyfinishedthislayoutdesign,selectingtheformofthelayoutdesign,andthenweneedtoensurethenumberofshafts、thetypeofdriveandthemountedpositionofengine.Andthen,withtheensuretheformofthechassisoveralllayout,takeintoaccountthecomfortofthebusandthebasiccapabilityneedofthetruckcar,toselectandcounttheparameterofthemainsizeandthecapability.Withthebasicselectandensureeverythechassis`sparts,suchaspowerassembly,ShockAbsorber,steeringandsoon.Atlastconsultthechassislayoutprojectofhomogeneousmodelofthecar,tomakethelayoutoftheHuangHaiestatecar`schassis,andprotractthechartofthechassisoveralllayout.

Onthecourseofthedesignofthechassis,inordertomakesurethecomfortandthesafetyoftheautomobilism,wechecktheinterferencemovementtothesteeringsystem.Onthecoursethatweusethegraphicalmethod,checkthedifferentcasewhenthesteeringsystemturnleftorright.Theanalysisreaultindicatethatallthedesignofthesteeringsystermarematchingwithreasonandpracticableness.

Keywords：

pickup;chassis；layout；checkthelocomotion

目录

第1章绪论 1

1.1客货两用车发展现状概述 1

1.1.1客货两用车底盘发展现状 1

1.1.2客货两用车底盘设计过程 2

1.2本论文研究的内容 2

第2章主要参数及各部件的确定 4

2.1底盘设计应满足的基本要求 4

2.2汽车形式的选择 4

2.3汽车主要参数的选择 5

2.3.1汽车主要尺寸参数的确定 5

2.3.2汽车质量参数的确定 6

2.3.3汽车性能参数的确定 8

2.4发动机的选择 10

2.4.1发动机形式的选择 10

2.4.2发动机主要性能指标的选择 11

2.4.3发动机的悬置 12

2.4.4发动机支承点的数目及选择 12

2.5离合器的选择 13

2.6变速器的选择 15

2.7传动轴及万向节的选择 16

2.8后桥的选择 17

2.9转向系的确定 18

2.10制动系的确定 19

2.11悬架的确定 19

2.12车架型式的确定 20

2.13轮胎选择 20

第3章总体布置 22

3.1整车布置的基准线——零线的确定 22

3.2发动机的布置 23

3.3传动系的布置 23

3.4转向装置的布置 24

3.5悬架的布置 25

3.6制动系的布置 26

3.7踏板的布置 26

3.8车架总成的布置 27

3.9油箱的布置 27

第4章运动校核 28

第5章结论 30

参考文献 31

致谢 32

附录 33

IV

第1章绪论

1.1客货两用车发展现状概述

随着我国汽车工业技术水平的不断发展和完善，客货两用车的技术水平有了很大的进步。

首先客货两用车在动力配置方面采用大功率、大转矩、低排放的发动机，并且发动机前置,后轮驱动，这样布置动力总成操纵机构简单。

为减轻整车的质量,让整车结构更紧凑,采用膜片弹簧离合器,高速旋转时其性能稳定，膜片弹簧离合器传递的转矩较大而且平稳，结构简单紧凑，操纵轻便,使用寿命长。

为减轻驾驶员的工作强度,采用机械式变速器。

转向系为整体式动力转向器，动力转向系在降低驾驶员的劳动强度方面有很大的优势，因为客货两用车转向所需力量较大，所以采用液压助力转向系统，转向器为齿轮齿条式。

前悬采用扭杆弹簧独立悬架,增加汽车行驶的平顺性和舒适性,使车身底板空载与满载时保持平衡。

采用ABS/ASR刹车防抱死装置和防侧滑装置。

现在的客货两用车更重视人性化元素，改善乘驾的舒适性成为当今客货两用车的主要特点之一。

1.1.1客货两用车底盘发展现状

随着客货车底盘技术的发展和人们对车乘坐舒适性的要求不断提高，提高客货两用车安全性、改善其舒适性成为客货两用车现阶段发展的主要特点，而且客货两用车制造的核心技术在于底盘技术。

在动力性方面越来越多的采用大功率、大转距发动机，客货两用车广泛采用柴油发动机并采用增压技术使整车具有较好的燃油经济性。

一般来说采用发动机纵向前置，这样采用的发动机功率大，起动较快。

前轮采用的是盘式制动系统，后轮采用的是鼓式制动系统，而且装有ABS系统提高了制动的可靠性和安全性。

为了提高安全性和舒适性在行车制动方面应采用气压式的行车制动系统并且为了提高其制动效能应采用分路系统。

对于排气管和油箱应布置在汽车两侧。

由于现代的客货两用车在各个方面加以应用，比如：

商务车，乘用车，旅游用车等等，所以在设计过程中，更加重视底盘的整体规划，将客货两用车的底盘设计尽量做到紧凑化，以至充分利用可利用整车的空间，发挥其多样性的优点，从而改善汽车的动力性，燃油经济性，操纵稳定性和平顺性。

1.1.2客货两用车底盘设计过程

（1）调查研究与初始决策：

选定设计目标，并制定产品设计工作及方针原则。

（2）总体方案设计：

根据所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想提出底盘设想，即概念设计（conceptdesign）或构思设计。

（3）绘制底盘总布置草图，确定底盘主要尺寸、质量参数与性能以及各总成的基本形式。

（4）编写设计任务书。

（5）底盘总布置设计。

（6）总成设计。

（7）试制、试验、定型。

1.2本论文研究的内容

汽车的性能关键在于汽车底盘总布置的质量，所以，在汽车的设计中汽车底盘总布置设计在整个汽车的设计过程中占有相当重要的地位。

客货两用车底盘是由四大系统构成，分别是传动系统、转向系统、制动系统、行驶系统，在对其进行总体的布置时，结合了同类型的客货两用车底盘的布置形式以及市场对客货两用车的需求和现代客货两用车的发展趋势来进行设计，在底盘的设计过程中尽量使其更加紧凑、美观。

首先，对于传动系，这里采用了发动机前置后轮驱动，这样的布置轴荷分配比较合理，发动机的接近性也比较好。

传动系中的发动机、离合器、变速器连为一体，根据发动机的扭矩来定离合器和变速器的型号，在由传动轴将驱动力传递给后轮的驱动桥。

在柴油发动机的布置过程中，对与发动机的悬置问题进行了初步的研究，这里选用三点支承，以致保持发动机在底盘上的平稳性，并有效的减少发动机带来的振动和噪音。

对于制动系来说，采用了前轮盘式制动器、后轮鼓式制动器，为了保持汽车制动效能，采用了制动管路的回路系统，采用了气压式的行车制动。

对于转向系统，采用了循环球式的转向器。

对行驶系统，在转向横拉杆中，采用了双横臂式的扭杆弹簧独立悬架和分段式的横拉杆，为了保证转向系与底盘不发生运动干涉在这里进行了运动校核，保证了汽车行驶的安全性和舒适性，设计表明，所设计的转向系匹配合理，切合实际。

通过这样的设计，将底盘的总布置尽量做到布置合理化、完美化。

从发展的观点来看，合理的布置将客货两用车底盘设计成多样化，达到了客货两用车用途多样化的功效，并适应市场的需求。

基于上述原因，本课题着眼于对客货两用车底盘总布置和设计，论文主要作了以下工作：

一、客货两用车的用途

客货两用车属于多功能用车，一般都用于商务车、载货用车、旅游等行业用车，在这里黄海客货两用车的实际应用是属于载货车类。

客货两用车是一种专门的车型，这种汽车的座位在五座以内，外观、内饰皆相对较为舒适，更适用于经商。

所以在底盘设计过程中要注意客货两用车底盘形式的理念化。

二、底盘主要参数及部件的确定

在主要参数的选择和计算问题上，主要考虑了客货两用车整体的舒适性和的方便性，以及底盘总体布置的难易程度来进行，如果只考虑舒适性的话会给各部件的总体布置带来很大难度。

各部件的选择主要考虑到利用国内各汽车部件生产厂的现有资源，可从中选择适合的部件，避免对各部件单独设计以降低生产成本。

三、各部件及总成总体位置的确定

对于各部件及总成在车架上安装位置的问题，主要考虑到它们之间的工作关系、运动关系、安全因素和对轴荷分配的影响来完成的。

如果对上述问题考虑的不周到、全面，将会给整车带来性能上不好的影响及安全隐患。

第2章主要参数及各部件的确定

2.1底盘设计应满足的基本要求

将客货两用车的底盘设计尽量做到紧凑化，以至充分利用可利用整车的空间以及从汽车造型和减轻质量等方面考虑，对汽车的外形尺寸需予以限制，这样也使得底盘的尺寸得到限制。

汽车是一种交通工具，具有在自然环境条件下使用的特点。

自然环境变化因素多，有些还没有规律，而且变化范围大，要求汽车能适应变化的环境而且安全的行驶，就必须制定有关法规强制企业执行，这也是工程技术人从事设计工作的依据之一。

2.2汽车形式的选择

（1）轴数

由于客货两用车主要以载货为主，其总质量小于吨的公路运输车，故采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。

（2）驱动形式

随着汽车载重量的增加，各相关总成也要相应的加大，汽车的自重也要增加，这样会造成4×2式的汽车单轴的负荷增加，以致于超过公路、桥梁所规定的承载限值。

为解决此矛盾，一般采用增加汽车轴数的办法来减少单轴的负荷

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。

客货两用车主要在城乡道路行驶，其工作条件不稳定，且总质量小于吨，故采用后轮驱动的布置形式。

因为这样布置结构简单、布置合理、机动性好、成本低、适合于各种道路使用，是—种典型的、成熟的结构型式。

（3）布置形式

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有关参数外，其布置形式对使用性能也有重要影响。

在此采用发动机前置后轮驱动的形式。

这种布置方案的优点是：

轴荷分配合理，因而有利于提高轮胎的使用寿命；前轮不驱动，因而不需要采用等速万向节，这有利于减少制造成本；操纵机构简单；采暖机构简单，且管路短，供暖效率高；发动机冷却条件好；上坡行驶时，因驱动轮上的附着力增大，故爬坡能力强；有足够大的货箱空间；因变速器和主减速器分开，故拆装、维修容易；发动机的接近性良好。

其缺点是：

因为车身地板下方有传动轴，所以地板上有凸起的通道，并使后排坐椅中部坐垫的厚度减薄；汽车的总长，轴距均较长时，整车整备质量增大，同时影响到汽车的燃油经济性和动力性。

综上所述，汽车的型式如图2－1所示。

图2-1客货两用车的布置形式

2.3汽车主要参数的选择

2.3.1汽车主要尺寸参数的确定

（1）轴距

轴距对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。

由于是客货两用车，轴距长度一般在之间，这里取。

（2）前轮距和后轮距

改变汽车轮距会影响货厢或驾驶室内宽、汽车总宽、总质量、侧倾刚度、最小转弯直径等因素发生变化。

受汽车总宽不得超过限制，轮距不宜过大。

但在选定的前轮距范围内，应能布置下车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足

够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动空间。

在确定后轮距时，应考虑能布置下发动机等动力总成，考虑两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的间隙。

为此，轮距宽度应在规定的轮距之间，这里取前轮距，后轮距。

（3）前悬架和后悬架

前悬架对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野。

在前悬架这段尺寸内要布置下保险杠、转向器，对于载人少的货车，考虑到正面碰撞能有足够多的结构件吸收碰撞能量，保护前排乘员的安全，要求前悬有一定的尺寸。

总质量在1.8~14.0t的货车后悬一般在1200~2200mm之间。

故取前悬架，后悬架。

2.3.2汽车质量参数的确定

汽车的质量参数包括整车整备质量、载客量、装备质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配等。

（1）整车整备质量

整车整备质量是指车上带有全部装备，加满燃料、水，但没有装货和载人时的整车质量。

整车整备质量对汽车的制造成本和燃油经济性有影响。

客货两用车的整备质量可按每人占汽车整备质量的统计平均值估计。

客货两用车发动机排量2.5

由于客货两用车的载人数一般定为5人，故汽车的整车整备质量为：

。

（2）载质量

由于是客货两用车，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。

原则上，货流大、运输长或矿用自卸车应采用大吨位货车以利降低运输成本，提高效率；对货源变化频繁、运距短的市内运输车，宜采用中、小吨位的货车比较经济。

因此，客货两用车取=0.39t。

（3）汽车的总质量

汽车的总质量是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。

商用货车的总质量由整备质量、载质量和驾驶员以及随行人员质量三部分组成。

其中，乘员和驾驶员每人质量按计，于是有：

（2－1）

式中，为包括驾驶员及随行人员数在内的人数，应等于座位数。

。

（4）轴荷分配

汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示汽车的，它对汽车的牵引性、通过性、制动性、操纵性和稳定性等主要使用性能以及轮胎的使用寿命都有很大的影响。

汽车的布置型式对轴荷分配影响较大，例如对载货汽车而言，长头车满载时的前轴负荷分配多在28％上下，而平头车多在33％～35％。

对轿车而言，前置发动机前轮驱动的轿车满载时的前轴负荷最好在55％以上，以保证爬坡时有足够的附着力；前置发动机后轮驱动的轿车满载时的后轴负荷一般不大于52％；后置发动机后轮驱动的轿车满载时后轴负荷最好不超过59％，否则，会导致汽车具有过多转向特性而使操纵性变坏。

在确定轴荷分配时也要考虑到汽车的使用条件。

对于常在较差路面上行驶的载货汽车，为了保证其在泥泞路面上的通过能力，常将满载前轴负荷控制在26％～27％，以减小前轮的滚动阻力并增大后驱动轮的附着力。

对于常在潮湿路面上行驶的后驱动轮装用单胎的4×2平头货车，空载时后轴负荷应不小于41％，以免引起侧滑。

轴荷分配对前后轮胎的磨损有直接影响。

为了使其磨损均匀，对后轮装单胎的双轴汽车，要求其满载时的前后轴荷分配均为50％，而对后轮为双胎的双轴汽车，则前后轴荷可大致按1／3和2／3的比例处理。

在确定汽车的轴荷分配时，还要考虑汽车的静态方向稳定性和动态方向稳定性。

根据理论分析，汽车质心位置到汽车中性转向点的距离s对汽车的静态方向稳定性有决定性的影响。

这个距离可由下式计算得到：

式中，—分别为汽车质心离前、后轴的距离。

和取决于轴荷分配，

，；

—两个前轮的轮胎侧偏刚度之和，60000N/rad；

—后轮的轮胎侧偏刚度之和，60000N/rad；

—汽车全部轮胎的总侧偏刚度之和，120000N/rad；

当s<0时，亦即当L1Ca1－L2Ca2<0时，汽车质心位于中性转向点之前，汽车具有不足转向特性，汽车静态的方向稳定性较好。

反之，当s>0时，汽车具有过度转向特性。

此时存在着一个临界车速，低于此车速时，汽车的行驶时稳定的，高与此车速，则汽车就不能稳定行驶。

在汽车设计时一般希望汽车具有适度的不足转向特性。

为此，要很好地匹配上述参数，使

L1Ca1－L2Ca2<0

汽车动态方向稳定性的条件是

式中，K—稳定性因素；

v—汽车车速，m/s；

L—轴距，m。

由于黄海客货两用车属于乘用车，乘用车采用后轮驱动单胎，所以满载时前轴载荷在之间，后轴载荷在之间；空载时前轴载荷在之间，后轴载荷在之间。

这里只考虑满载时最大总质量轴荷的分配，故前轴轴荷取，占最大总质量的；后轴轴荷取，占最大总质量的。

2.3.3汽车性能参数的确定

（1）动力性参数

汽车动力性参数包括最高车速、加速时间、上坡能力、比功率和比转矩等。

1）最高车速

货车的最大总质量1.8<，最高车速应在之间。

考虑到所设计的客货两用车其最大总质量为2.495t， 故取。

2）加速时间

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所用去的时间，称为加速时间。

对于≥的汽车，加速时间常用加速到所需的时间来评

价，如发动机排量大于1.6L的乘用车，此值一般为;发动机排量小些的乘用车为。

黄海客货两用车的排量是3.2L，加速时间取13s。

3）爬坡能力

用汽车满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数来表示汽车的爬坡能力。

通常要求货车能克服坡度，即。

汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡道的分力表现为汽车坡度阻力，即，其中。

如图示，最大爬坡度

图2-2爬坡度示意图

由于一般道路坡度小，故，所以坡度阻力为：

（2－3）

上坡时的滚动阻力，由于坡度阻力与滚动阻力均是与道路有关的阻力，而且与汽车重力成正比，故把这两种阻力合在一起称作道路阻力，以表示。

则：

（2－4）

当不大时，，，则

（2－5）

查得：

令，称为道路阻力系数，则有

。

4）比功率和比转矩

比功率是评价汽车动力性能如速度性能和加速性能的综合指标，比转矩则反映了汽车的比牵引力或牵引能力。

在比较各国车型的比功率时，应考虑到各国内燃机功率测定标准的差异。

为了保证载货汽车在高速公路上的速度适应性，有些国家对汽车的比功率值有所规定。

比功率是汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比，即。

比功率大的汽车加速性能、速度性能要比比功率小的汽车好。

比转矩是汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比，即。

它能反映汽车的牵引能力。

（2）汽车最小转弯直径

转向盘转至极限位置时，汽车外转向轮轮辙中心在支承平面上的轨迹的直径，称为汽车最小转弯直径。

客货两用车的排量2.5<时，最小转弯直径应在之间，这里取最小转弯直径。

（3）通过性几何参数

底盘设计要确定的通过性几何参数有：

最小离地间隙、接近角、离去角等。

由于车型为后桥驱动的客货两用车，所以的值应在之间，应在之间，应在之间。

这里取，，

（4）制动性参数

汽车制动性是指汽车在制动时，能在尽可能短的距离内停车且保持方向稳定，下长坡时能维持较低的安全车速并有在一定坡道上长期驻车制动的能力。

故在选择制动器时应满足表2－1的制动性能要求。

表2－1客货两用车行车制动和应急制动性能要求

车辆类型

行车制动

应机制动

制动初车速

制动距离

FMDD

试车道路宽度

踏板力

制动初车速

制动距离

FMDD

操纵力

客货两用车

满载

手

脚

空载

2.4发动机的选择

2.4.1发动机形式的选择

根据发动机使用的燃料不同，因排放对环境造成的污染、使用可靠度、耐久性、动力性、接近性、发动机的冷却性能及整车的供暖性等因素，发动机的形式采用前置直列式四缸、水冷式柴油发动机。

2.4.2发动机主要性能指标的选择

（1）发动机最大功率和相应转数

根据所设计汽车应达到的最高车速（），用下试估算发动机最大功率

（2－6）

式中，为发动机最大功率（）；为传动系效率,对驱动桥采用单级主减速器的汽车可取为；为汽车总质量（）；为重力加速度（）；为空气阻力系数，客货两用车取；为滚动阻力系数，；为汽车正面迎风面积。

根据上述条件选取的参数如下：

，，

，，

最大功率对应转数的范围如下：

柴油机的值在之间。

于是可根据（2－6）得：

其相应转数为：

在实际工作中，还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有功率。

汽车比功率（2－7）

跟据（2－7）式计算出汽车比功率。

（2）发动机最大转矩

用下式确定

（2－8）

式中，为最大转矩（）；为转矩适应系数，一般在之间；为发动机最大功率（）；为最大功率转数（）。

这里选取。

由（2－8）得：

由于客货两用车属于多功能乘用车，故在载人或载物过多时其最大总质量会大于额定值。

在这种情况下为了保证其动力性，选择发动机时应考虑留有较大的功率余量，以保证在超载时能正常行驶。

所以选用的发动机功率应小于。

考虑到整车的动力性、经济性、环保性等因素及国内发动机制造厂现生产的发动机种类和型式，选用大连道依茨柴油发动机，型号为CA4DC2-10E3，直列四缸四冲程、水冷式柴油发动