1、载货汽车总体及底盘布置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:JD1121载货汽车总体及底盘布置设计学生姓名： 蔺宗杰学 号： 201815911021专业班级： 车辆工程1204指导教师： 徐建芳2016年4月12日目次1载货汽车的现状与发展趋势 12载货汽车设计参数的选择 22. 1货车轴数的选择 22.2货车驱动形式的选择 32.3货车布置形式的选择 32.4货车主要尺寸的选择 42.5货车质量参数的确定 53汽车的主要性能参数 74.汽车的燃油经济性参数 75.汽车的机动性参数 8论证结果 8参考资料 81载货汽车的现状与发展趋势载货汽车一般称作货车，乂称作卡车，指主
2、要用于运送货物的汽车，有时也指 可以牵引其他车辆的汽车，属于商用车辆类别。它通常是将装载的货物和运输物品 品的货厢与驾驶室安装在相同的一个车架上，并根据不同的运输要求生产设讣成各 种不同的样式，它是运载货物和产品用的一种汽车样式，载货汽车的结构通常山发 动机，底盘，车身，电器设备四个部分组成。载货汽车乂可以分为分为微型货车、 轻型货车、中型货车和重型货车四种不同的样式。将载质量小于等于1.&以下的称 为微型载货汽车，大于1.&小于等于6t的为轻型载货汽车，大于6t小于等于14t的 为中型载货汽车，大于14t的为重型载货汽车。载货汽车的驾驶室大多采用金属结构制造。载货汽车的驾驶室按驾驶室与发动
3、机相对位置不同一般有长头式、短头式、平头式、偏置式四种形式。通常我们所说 的长头式其特点就是发动机在驾驶室的前面，如果发动机的少部分位于驾驶室里面, 那就是短头式，如果发动机正好都在驾驶室里面，我们就称它为平头式，然而偏置 式是驾驶室偏置于发动机旁。对于这四种形式的布置形式，各有优缺点，在设计时 可根据自己的使用要求选择合适的形式。载货汽车的货箱一般可分为通用货箱和专用货箱两种。通用货箱有多种形式， 通常运送大件箱装货物用平板或低栏板的货箱，运送轻浮货物则用高栏板或长货箱, 运送牲畜家禽等宜用高栏板、双层或多层货箱。用于特殊用途的载货汽车货箱则称 为专用货箱，这样的汽车被称为专用运输汽车。中国
4、载货车市场现状与未来发展趋势看，中国是发展中的农业大国，正处于讣 划经济体制向市场经济体制、从农业国向工业国、从不发达的农业社会向发达的工 业社会转型过程之中。这一巨大的社会进步和社会变迁，必然会带来市场对载货车 的巨大需求。这是中国做大做强载货车自主品牌的坚实基础，也是中国汽车工业参 与国际竞争的优势所在。中国汽车工业的传统优势在载货车，中国载货车发展的现实水平及与国际汽车 制造业的比较优势也有利于大力发展载货车。中国载货车市场，曾经以“中卡”为 主导，“缺重少轻”，在这种背景下，一度出现东风与一汽两强对弈的竞争格局。 伴随着载货车市场需求结构变化和产品结构的调整，载货车市场竞争，山“中卡”
5、 演化成重卡、中卡、轻卡、微卡等领域的多元竞争态势。中国载货车市场竞争，也 因此由粗放走向细分，各细分市场的竞争格局异彩纷呈。中国报告网行业分析师指出：2012年，国内货车（含非完整车辆、半挂牵引车） 累计产销分别为3241730辆和3303792辆，同比累计分别下降6.06%和6.80%。2013 年，国内货车（含非完整车辆、半挂牵引车）累计产销分别为346万辆和349万辆， 同比分别累计增长7%和5%。2014年1-4月份，国内货车（含非完整车辆、半挂牵引 车）累计产销分别为1320094辆和1269521辆，同比累计分别增长5.77%和2.59%。 2014年1-6月，货车产销180.0
6、9万辆和177.07万辆，同比下降1.04%和4.27%。中国报告网发布的中国载货车市场分析及未来五年产业投资评估报告显示, 展望未来，2020年我国GDP的构成中，第三产业比重超过50%,第二产业和第一 产业在GDP的构成中的比重都将下降，届时主要产生公路货运量和公路货物周转量 的第一产业和第二产业将减少对运输装备的需求量。公路货物周转量和载货车保有 量存在高度相关性，相关系数为0.98。2020年左右将是我国载货车发展的一个重要 拐点。届时，公路运输业对载货车的需求将由现在的以新增需求为主，转变为以更 新需求为主。以更新需求为主，意味着对载货车需求总量将长期保持在一个比较稳 定的水平，不会
7、出现大幅增长或大幅下降。2载货汽车设讣参数的选择载货汽车的总体设讣对汽车设讣的质量的优劣、使用性能的好坏以及产品的市 场竞争力有着决定性的影响，是汽车设计工作中最重要的一个环节。因为汽车性能 的好坏不仅与相关总成及部件的工作性能有密切关系，而且在很大程度上还取决于 有关总成及部件间的协调与参数匹配，取决于汽车的总体布置。货车的总体设计主 要包括货车的参数确定，发动机和轮胎的选择，总体布置和动力性的讣算等一系列 重要的步骤。其中参数的确定乂包括了汽车的质量参数，主要尺寸和性能参数的计 算等。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JD1121载货汽车总体及底盘布置
8、设计。JD为企业的识别代号，1 代表载货汽车，12代表货车的总质量为12吨，尾数1代表是第二代产品。2.1货车轴数的选择载货汽车在产品的设讣时其轴数可以设讣为两轴、三轴和四轴，其至六轴等儿 种不同地形式。汽车轴数的确定要根据车辆的总质量、使用条件、用途、公路相关 法规、以及轮胎的负荷能力等的综合要求来考虑。结合本次我所设计的JD1121载货汽车的总质量、轮胎的负荷能力以及载货汽车 的实际使用条件，并遵守我国公路相关法规的前提下，基本上就可以确定载货汽车 的轴数数量。在设计制造时两轴式的载货汽车的原理结构比较简单、制造的成本也 不高，因此对于总质量小于19t的载货汽车在设计时普遍釆用这种两轴的设
9、计方案。本次设计的JD1121载货汽车为总质量12t的中型货车，故因此将设计采用两轴 方案。2.2货车驱动形式的选择载货汽车的驱动形式有很多，常用4x2、4x4、6x2、6x4、6x6等代号来表示。 影响驱动形式选择的主要因素有汽车的用途、对车辆通过性能的要求等。如果增加 汽车的驱动轮轮数可以提高汽车的通过能力，但是驱动轮轮数增加会使汽车的结构 变的复朵，整备质量及制造成本也随着增加，而且使汽车的总体布置变的更加困难考虑到本次设计的载货汽车的的结构类型：本次设计的JD1121载货汽车的总质 量为12吨，因此将设计采用的是4x2驱动形式。2.3货车布置形式的选择载货汽车的性能除了与货车整车总成和
10、各零部件总成的相关性能指标及尺寸参 数的有关之外，其布置形式也有十分的影响。货车按照发动机与驾驶室相对位置的 不同，一般分为长头式、短头式、平头式及偏置式四种不同的形式。同时，货车根 据发动机的安装位置的不同，乂可分为发动机前置、发动机中置及发动机后置三种 不同布置形式。此次设计的JD1121载货汽车是在公路上面进行货物的运输，汽车行 驶时环境条件变化也较大，适合采用前置后驱的布置形式。这种布置形式的优点是: 能够采用直列、卧式和V型发动机；发动机发生故障时容易发现，乂山于接地性好, 维修也很方便；离合器及变速器等操纵机构结构比较简单，所以也比较容易布置； 除此之外，货箱的地板高度低。列外两种
11、形式已经不再采用或极少采用。以下为四种车型布置的特点：方案一：平头式汽车的发动机位于驾驶室内部时，称为平头式货车。平头式货车的布置特点是 发动机被放置于驾驶员与副驾驶员座位的中间，故驾驶室的前部不必凸出去，也没 有独立的发动机舱。它的优点是机动性能较好，整备质量减小，视野得到改善，汽 车面积利用率比较高；主要缺点是空载时前轴负荷比较大，导致汽车在坏路上通过 性变坏；驾驶室布置有翻转机构及锁止机构，使机构变的复杂；进、出驾驶室没有 长头式的方便等。方案二：短头式汽车的发动机大部分被安放在驾驶室的前部，少部分在驾驶室内，称为短头式 货车。短头式货车的特点是发动机有单独的罩盖及独立的发动机舱，发动机
12、舱和驾 驶室它们共同形成货车的车头部分。这种布置形式的货车的优缺点是：它的机动性 和视野比长头式好，但不如平头式；动力总成操纵机构比较简单；发动机产生的噪 声、热量、气味及振动对驾驶员的影响得到很大改善，好于平头式但不如长头式货 车；它位于驾驶室内的发动机的后部接近性不好，导致驾驶室内部空间很拥挤，因 此给布置踏板的工作带来了困难。同样的，也给前轮后移带来了相似的问题，改善 布置踏板的困难可以考虑通过增加地板高度的方法，但是这样乂会产生上、下车不 方便的矛盾；当汽车正面与其他车辆或物体发生碰撞的时候，前排乘员和驾驶员受 伤害的程度会比平头式货车轻很多。方案三：长头式发动机位于驾驶室前部的货车，
13、被称为长头式货车。它的发动机舱及车头部分 比短头式更长些，其他货车车身的结构特点和短头式相同。它的主要优点是：发动 机及附件的接近性好，有利于检修；满载时前轴负荷较小，有利于提高汽车在坏路 面上的通过能力；它的地板低，上下车方便；操纵机构简单，方便布置；发生正面 碰撞时，人员受伤害程度比平头式好很多。它的缺点是：汽车总长和轴距都比较长, 最小转弯直径比较大，导致机动性能差；货车的整备质量大；视野差；面积利用率 低。方案四：偏置式驾驶室偏置于发动机旁边，为偏置式货车。这种货车主要用在重型矿用自卸车 上。它具备平头式货车的部分优点，比如轴距短、视野良好。另外，它还有驾驶室 通风条件好，维修发动机比
14、较方便等优点。对于载货汽车而言，为了尽可能地提高载货质量，需增加车厢的长度，考虑到 本次设讣的主要对象是公路货物的运输，因此除发动机前置布置外，本次设计的载 货汽车考虑采用平头式布置形式。因为这种布置使汽车在尽可能小的尺寸条件下， 获得尽可能大的载货质量。同时采用平头式的布置形式，使汽车的总长和轴距尺寸 都比较短，所以最小转弯直径比较小，使汽车机动性能改善，整备质量减小，驾驶 员视野也得到了明显的改善，汽车面积利用率也比较高。经分析对比论证本次JD1121载货汽车设计采用平头式的布置方案。2.4货车主要尺寸的选择载货汽车的主要尺寸有外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度以 及车箱的尺寸
15、。(1)外廓尺寸根据我国有关法规对汽车外廓尺寸的规定:汽车高不能超过4m,总宽不能超过 2.5mo本次设计的JD1121载货汽车总长为8400mm,总宽为2400mm,总高为 2700mm c(2)轴距L汽车轴距L对汽车的总长、整备质量、汽车最小转弯直径等都有影响。如果轴 距取长些时，上述指标会减小。另外，轴距也会对轴荷分配、传动轴夹角有影响。原则上对机动性要求比较高的汽车，轴距应取得短些。对载质量多的货车，轴距应取得长些。参照下表，结合本次设计车型的特点，轴距选为4500mm。车型汽车总质量ma/t轴距L/mm轮距B/mm4X2货车186023003600130016506. 014.036
16、00550017002000表2-1各型汽车地轴距和轮距前轮距B1和后轮距B2由于汽车总宽不能超过2.5m的限制，轮距不能太大。前轮距$的选定除了要 在上面图表的范围内外，还要考虑到能够布置发动机、前悬架、车架及询轮，而且 要保证询轮能够有足够的转向空间。另外，也要保证转向杆系与车轮、车架之间能 有足够的运动间隙。在选定后轮距B2的取值时，需要考虑悬架宽度、轮胎宽度和车 架两纵梁的宽度，以及他们之间要有必要的间隙。根据上表，选定前轮距B 1 = 1800mm 后轮距 B2=l 700mm o(4)前悬厶和后悬厶前悬尺寸对汽车有多方面的影响，其中包括汽车通过性、汽车造型、碰撞安全 性、驾驶员视野
17、等。增加前悬的尺寸，可以减小汽车的接近角，导致汽车通过性变 差，驾驶员视野变坏。乂因为要在前悬这段尺寸内布置发动机、散热器风扇、转向 器等部件，所以前悬尺寸不能太小。长点的前悬尺寸在车辆发生碰撞时可以对乘员 起到更好的保护作用，同时也更利于采用长点的钢板弹簧。对于平头汽车，前悬尺 寸大小还会影响到从询门上下车时的方便性。初选前悬尺寸大小时，应在保证可以 布置下上述各总成及部件的前提下，尽可能的取得短些。后悬尺寸取决于轴距及轴荷分配的要求，它对汽车的通过性、货箱长度、追尾 时的安全性等都有影响。对总质量在1.814.0t的货车来说，后悬尺寸范围一般在 12002200mm 之间。综合考虑本次设计
18、的JD1121载货汽车总体尺寸的大小范圉，在满足设讣要求的 前提下，为了上、下车的方便性，本次设计前悬为1200mm,本次设计后悬为2100mm。（5）货车的车头尺寸和车箱尺寸车身的形式、汽车外观效果、驾驶室居住性、发动机的接近性以及货车的面积 利用率均对货车的车头长度有绝对的影响。平头式货车车头尺寸范围一般在 1400-1500mm 之间。2.5货车质量参数的确定汽车的质量参数包括汽车的装载质量和载客量、整车整备质量、汽车的总质量、 质量系数、汽车的轴荷分配等（1） 汽车总质量汽车总质量是当汽车装备齐全，并且按照规定装满货、客时的整车质量。本次 设计为JD1121车型，汽车总质量为12仁（2
19、） 质量系数汽车的装载质量与整车整备质量的比值，就是质量系数。它可以反映出汽车的 设计水平及工艺水平。数值越大，表明汽车的结构及制造的丄艺越先进。对于中型 载货汽车质量系数在1.21.35之间。（3） 整车整备质量整车整备质量就是指汽车带上所有装备，其中包括随车工具、备胎等，并加满 燃料和水，但没有装载货物及人员时的整车质量。在本次设讣时，整车整备质量初 选为 m（=4500kgo（4） 装载质量汽车的装载质量为汽车在硬质良好的路面上行驶时，所允许的额定装载质量。 在确定商用货车装载质量哄的大小时要考虑到两点，第一要与企业的商品规划相符 合，第二要考虑到汽车的用途及使用条件。本次设计的JD11
20、21载货汽车，装载质量 初选为7500kgo（5） 轴荷分配轴荷分配的恰当与否对汽车的很多使用性能及轮胎的寿命有很大的影响。因此 在总体设计时应当对轴荷分配提出一定的要求。3汽车的主要性能参数（1） 最高车速打近年来道路条件有了很大提高，特别是高速公路的建修，所以汽车的最高车速 逐渐提高。总质量小些的货车最大车速要比总质量大的稍大些。根据本次设讣的要 求，货车的最大总质量在6.014.0t时，根据相关的参考标准：，最高车速匕丽=90 120km/h .=初选取设讣u90km/h （2） 加速时间加速时间是汽车在平直良好的路面上，初速度为零以最大加速度加速到某一速 度时所用的时间。山于本次设计的
21、最高车速初步选定为Vc,u=90knVh,对于最高车速 小于100km/h的汽车而言，加速时间一般用汽车加速到60km/h的时间来作为加速时 间的评价指标。估计本次设计汽车的加速时间为15so（3） 上坡能力汽车的上坡能力，用汽车在满载货物的状况下在良好路面上行驶时的最大坡度 阻力系数来表示。由于不同类型的车它们的使用条件不同，所以它们对上坡能力的 要求也不同。通常载货汽车要能够克服30%的坡度，本次设计最大爬坡度为30。（4） 比功率Pb与比转矩Tb汽车的比功率会随着总质量的增加而减小。根据有关规定，对于总质量为6.0 14.0t的货车，比功率为8.514kw/t,比转矩为3347Nm/t。
22、4汽车的燃油经济性参数货车的单位燃油消耗量用单位质量口公里燃油消耗量表示，如表4-1所示总质量ma/t柴汕机货车121.43 1.53表4-1货车单位质量百公里燃油消耗量L(100t. km)15汽车的机动性参数(1)货车的最小转弯直径的Dmin确定：Dmin通常用来描述汽车转向机动性的好坏, 是评价汽车转向能力及转向安全性能的重要指标。根据国家法规规定，货车的汽车 的最小转弯直径如表5-1所示：总质量ma/t货车=1413 21表5-1各类汽车的最小转弯直径mm本次设计的汽车的最小转弯直径值为Qmm =16m(2)通过性儿何参数：载货汽车的通过性儿何参数包括：接近角兀、离去角儿、最小离地间隙
23、九、纵向通过半径Q,其参考参数如表5-2所示：车型min /nmi/-门/m4X2中型货车18022025 6025 4524表5-2汽车通过性的几何参数论证结果综上所述，本次设计的JD1121载货汽车汽车轴数选用两轴、驱动形式为4x2 , 布置方案采用发动机前置后轮驱动。整车整备质量为4.5(,装载质量为7.5to载货汽 车的尺寸取值为：总长取值为8400mm,总宽值为2400mm,总高值为2700mm：轴 距值为4500mm,前轮距值为1800mm,后轮距值为1700mm,接近角值为28 , 离去角值为18 ,最小离地间隙值为200mm,前悬值为1200mm,后悬值为2100mm。 参考资
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