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1、轻型汽车转向系设计摘 要汽车在行驶的过程中，需要按照驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓的汽车转向。汽车的转向系统是一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专用机构，本文的研究内容即是轻型汽车的转向系设计。本文针对的是与非独立悬架相匹配的整体式两轮转向机构。利用相关汽车设计和连杆机构运动学的知识，首先对汽车总体参数进行设计，在此基础上，对转向器，转向传动机构进行选择，接着再对转向器和转向传动机构（主要是转向梯形）进行设计，最后，利用软件AUTOCAD完成转向梯形和转向器的设计图纸。转向器在设计中选用的是循环球式齿条齿扇转向器，在对转向器的设计中，包括了螺杆钢球螺母传动副的设计和齿条齿扇传动副的设计，
2、前者是基于参照同类汽车，确定出钢球中心距，设计出一系列的尺寸，而后者则是根据汽车前轴的载荷来确定出齿扇模数，再由此设计出所有参数的。转向梯形的设计选用的是整体式转向梯形，本文在设计中借鉴同类汽车转向梯形设计的经验尺寸对转向梯形进行尺寸初选。再通过对转向内轮实际达到的最大偏转角时与转向外轮理想最大偏转角度的差值的检验，和作为一个四杆机构对其最小传动角的检验，来判定转向梯形的设计是否符合基本要求。本文在消化，吸收，总结，归纳前人的成果上，系统、全面地对机械转向系进行理论分析，设计及优化。为轻型汽车转向系的设计开发提供了一种步骤简单的设计方法。关键词：转向系 转向器 转向梯形AbstractIn a
3、 moving vehicle, the driver will need to frequently change its traveling direction, the so-called steering. Vehicle steering system is used to change or restore a car in the direction of a dedicated agency, the contents of this paper is the study of light vehicle steering system design.This article
4、is aimed at non-independent suspension and would like to match the overall style of the two steering. The use of the relevant vehicle design and kinematic linkage of knowledge, first of all, the overall parameters of the vehicle design, in this basis, the steering gear, steering transmission choice,
5、 and then to the steering gear and steering transmission (mainly trapezoidal steering ) design, and finally, the use of AUTOCAD software and the steering gear steering linkage to complete the design drawings.Steering the ball of choice is the cycle of fan-type steering gear rack teeth, in the design
6、 of steering gear, including a screw - Ball - Vice-nut drive the design and rack - fan drive gear pair design, the former is based on the reference to similar vehicles, to determine the center distance of the ball, the design of a series of size, while the latter is based on the vehicle front axle l
7、oad to determine the fan module out of gear, and then all of the resulting design parameters.Steering linkage design is a whole selection of steering trapezoid, the paper design is used in car steering linkage from a similar experience in the design of the size of the steering linkage to the primary
8、 size. Through to the actual steering wheel in the maximum deflection angle with the steering wheel in the most ideal test of the difference of deflection angle, and four institutions, as a minimum transmission angle of its examination, to determine whether the design of steering trapezoid in line w
9、ith the basic requirements.In this paper, digestion, absorption, and summing up, summing up the results of their predecessors, the systematic, comprehensive mechanical steering system to carry out theoretical analysis, design and optimization. For the light vehicle steering system design and develop
10、ment provides a simple design method steps.key words： steering system Steering Gear steering trapezium 目 录 第1章 绪 论11.1 转向系概述11.2 汽车转向系统的现状及发展趋势1第2章汽车总体参数的确定52.1 汽车形式的选择52.2 汽车主要参数的选择92.2.1 汽车主要尺寸的确定92.2.2 汽车质量参数的确定122.2.3 汽车性能参数的确定162.3发动机的选择212.4轮胎的选择23第3章 汽车转向系方案的选择253.1 转向系主要性能参数253.1.1 转向器的效率253
11、.1.2 传动比的变化特性273.1.3 转向器传动副的传动间隙303.1.4 转向盘的总转动圈数303.2转向系的选择303.2.1 机械转向系303.2.2 动力转向系323.3机械式转向器的选择343.2.1 齿轮齿条式转向器343.2.2 循环球式转向器353.2.3 蜗杆滚轮式转向器363.2.4 蜗杆指销式转向器363.4 转向传动机构的选择363.4.1 与非独立悬架配用的转向传动机构373.4.2 与独立悬架配用的转向传动机构383.5 转向梯形的选择393.5.1 整体式转向梯形393.5.2 断开式转向梯形40第4章 转向系的设计计算424.1 转向器的结构型式选择及其设计
12、计算424.1.1 螺杆钢球螺母传动副的设计424.1.2 齿条、齿扇传动副的设计464.1.3 循环球式转向器零件强度计算524.2 整体式转向梯形结构优化设计554.3转向系结构元件61结 论64致 谢65参考文献66附录67第1章 绪 论1.1 转向系概述汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称。汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。对转向系提出的要求有：1）汽车转弯行驶时，理想情况下全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。否则会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性；2）汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位
13、置，并稳定行驶；3）汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有摆动；4）转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小；5） 保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力；6） 操纵轻便；7） 转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小；8） 转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构；9） 在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置；10） 进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。1.2 汽车转向系统的现状及发展趋势作为汽车的一个重要组成部分, 汽车转向系
14、统是决定汽车主动安全性的关键总成, 如何设计汽车的转向特性, 使汽车具有良好的操纵性能, 始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天, 针对更多不同水平的驾驶人群, 汽车的操纵设计显得尤为重要。汽车转向系统经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3 个基本发展阶段。1.纯机械式转向系统机械式的转向系统, 由于采用纯粹的机械解决方案, 为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘, 这样一来, 占用驾驶室的空间很大, 整个机构显得比较笨拙, 驾驶员负担较重, 特别是重型汽车由于转向阻力较大,单纯靠驾驶员的转向力很难实现
15、转向, 这就大大限制了其使用范围。但因结构简单、工作可靠、造价低廉, 目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。2 液压助力转向系统1953 年通用汽车公司首次使用了液压助力转向系统, 此后该技术迅速发展, 使得动力转向系统在体积、功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。80 年代后期, 又出现了变减速比的液压动力转向系统。在接下来的数年内, 动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统, 比较有代表性的是变流量泵液压动力转向系统( Variable Displacement Power Steering Pump) 和电动液压助力转向( Electric
16、 Hydraulic PowerSteering, 简称EHPS) 系统。变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下, 泵的流量会相应地减少, 从而有利于减少不必要的功耗。电动液压转向系统采用电动机驱动转向泵, 由于电机的转速可调, 可以即时关闭, 所以也能够起到降低功耗的功效。液压助力转向系统使驾驶室变得宽敞, 布置更方便, 降低了转向操纵力, 也使转向系统更为灵敏。由于该类转向系统技术成熟、能提供大的转向操纵助力, 目前在部分乘用车、大部分商用车特别是重型车辆上广泛应用。但是液压助力转向系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面存在不足。
17、3 汽车电动助力转向系统(EPS)EPS 在日本最先获得实际应用, 1988 年日本铃木公司首次开发出一种全新的电子控制式电动助力转向系统, 并装在其生产的Cervo 车上, 随后又配备在Alto 上。此后, 电动助力转向技术得到迅速发展, 其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司, 美国的Delphi公司, 英国的Lucas 公司, 德国的ZF 公司, 都研制出了各自的EPS。EPS 的助力形式也从低速范围助力型向全速范围助力型发展, 并且其控制形式与功能也进一步加强。日本早期开发的EPS 仅低速和停车时提供助力, 高速时EPS 将停止
18、工作。新一代的EPS 则不仅在低速和停车时提供助力, 而且还能在高速时提高汽车的操纵稳定性。随着电子技术的发展, EPS 技术日趋完善, 并且其成本大幅度降低, 为此其应用范围将越来越大。4 线控转向系统线控转向系统( Steering by Wire-SBW) 是更新一代的汽车电子转向系统, 线控转向系统与上述各类转向系统的根本区别就是取消了转向盘和转向轮之间的机械连接。该系统具有2 个电机:路感电机和驱动电机。路感电机安装在转向柱上, 控制器根据汽车转向工况控制路感电机产生合适的转矩, 向驾驶员提供模拟路面信息。驱动电机安装在齿条上, 汽车的转向阻力完全由驱动电机来克服, 转向盘只是作为转
19、向系统的一个转角信号输入装置。线控转向系统能够提高汽车被动安全性, 有利于汽车设计制造, 并能大大提高汽车的乘坐舒适性。但是由于转向盘和转向柱之间无机械连接, 生成让驾驶员能够感知汽车实际行驶状态和路面状况的“路感”比较困难; 且电子器件的可靠性难以保证。所以线控转向系统目前处于研究阶段, 只配备在一些概念汽车上。汽车转向技术的发展趋势助力转向系统经过几十年的发展, 技术日趋完善。今后, 电动助力转向系统将进一步成熟, 线控转向系统将成为我们研究的努力方向。具体来说, 转向系统主要从以下几个方面进一步发展:（以下两段重复，读者自閂）线控转向系统( Steering by Wire-SBW) 是
20、更新一代的汽车电子转向系统, 线控转向系统与上述各类转向系统的根本区别就是取消了转向盘和转向轮之间的机械连接。该系统具有2 个电机:路感电机和驱动电机。路感电机安装在转向柱上, 控制器根据汽车转向工况控制路感电机产生合适的转矩, 向驾驶员提供模拟路面信息。驱动电机安装在齿条上, 汽车的转向阻力完全由驱动电机来克服, 转向盘只是作为转向系统的一个转角信号输入装置。线控转向系统能够提高汽车被动安全性, 有利于汽车设计制造, 并能大大提高汽车的乘坐舒适性。但是由于转向盘和转向柱之间无机械连接, 生成让驾驶员能够感知汽车实际行驶状态和路面状况的“路感”比较困难; 且电子器件的可靠性难以保证。所以线控转
21、向系统目前处于研究阶段, 只配备在一些概念汽车上。汽车转向技术的发展趋势助力转向系统经过几十年的发展, 技术日趋完善。今后, 电动助力转向系统将进一步成熟, 线控转向系统将成为我们研究的努力方向。具体来说, 转向系统主要从以下几个方面进一步发展:线控转向系统( Steering by Wire-SBW) 是更新一代的汽车电子转向系统, 线控转向系统与上述各类转向系统的根本区别就是取消了转向盘和转向轮之间的机械连接。该系统具有2 个电机:路感电机和驱动电机。路感电机安装在转向柱上, 控制器根据汽车转向工况控制路感电机产生合适的转矩, 向驾驶员提供模拟路面信息。驱动电机安装在齿条上, 汽车的转向阻
22、力完全由驱动电机来克服, 转向盘只是作为转向系统的一个转角信号输入装置。线控转向系统能够提高汽车被动安全性, 有利于汽车设计制造, 并能大大提高汽车的乘坐舒适性。但是由于转向盘和转向柱之间无机械连接, 生成让驾驶员能够感知汽车实际行驶状态和路面状况的“路感”比较困难; 且电子器件的可靠性难以保证。所以线控转向系统目前处于研究阶段, 只配备在一些概念汽车上。汽车转向技术的发展趋势助力转向系统经过几十年的发展, 技术日趋完善。今后, 电动助力转向系统将进一步成熟, 线控转向系统将成为我们研究的努力方向。具体来说, 转向系统主要从以下几个方面进一步发展:( 1) 传感器技术性能完善的电动助力转向系统
23、需要采集转向盘转角信号、转向盘转矩信号、转向盘转速信号、电机电压信号、电机电流信号等。目前, 传感器的成本是制约电动助力转向系统迅速市场化的主要因素, 因此, 设计和开发适合电动助力转向系统使用的性价比较高的传感器是未来技术发展的关键。( 2) 控制策略的研究控制策略是影响助力转向系统性能的关键因素之一, 也是电动助力转向系统的核心技术之一。目前, 国内外许多学者都在探讨将先进的控制理论应用于助力转向系统的研究, 如鲁棒控制理论、模糊控制理论、神经网络控制理论和自适应控制理论等。今后, 控制策略研究的重点主要集中在如何抑制电机的力矩波动、如何获得较好的路感、如何抑制路面干扰和传感器的噪声等方面
24、, 以进一步优化和改善助力转向系统的动态性能和稳定性。( 3) 助力电机的研究助力电机是电动助力转向系统的执行元件,助力电机的特性直接影响到控制的难易程度和驾驶员的手感。目前, 电动助力转向系统普遍采用成本较低的直流有刷电机。由于直流无刷电机采用电子换向, 减少了换向时的火花, 不需要经常维护以及具有较高的效率和功率密度等优点而受到越来越多的关注。因此, 开发适合助力转向系统使用的低成本的直流无刷电机是今后助力电机的研究方向。5 结束语纯机械式转向系统结构简单、工作可靠、造价低廉, 目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用;液压助力转向系统技术成熟、能提供大的
25、转向操纵助力, 在重型车辆上广泛应用; EPS 以其特有的优越性而得到青睐, 它代表着未来动力转向技术的发展方向, EPS 将作为标准配置装备到汽车上, 未来一段时间在动力转向领域占据主导地位; 而HBW 由于有利于提高汽车被动安全性、有利于汽车设计制造、有利于提高汽车乘坐舒适性和汽车操控稳定性等原因, 将成为动力转向系统的发展方向。第2章汽车总体参数的确定本设计中给定参数为：汽车最高车速115km/h；装载质量2吨；最小转弯直径为12.5m；最大爬坡度为0.3。2.1 汽车形式的选择不同形式的汽车，主要体现在轴数、驱动形式以及布置形式上有区别。(1)轴数 汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的
26、轴数。影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等。为了保护公路，有关部门制定了道路法规，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，设计师可选择增加汽车轴数来解决。汽车轴数增加以后，不仅轴，而且车轮，制动器，悬架等均相应增多，使汽车结构变得复杂，整备质量以及制造成本增加。若转向轴数不变，汽车的最小转弯半径又增大，后轴轮胎的磨损速度也加快，做一增加汽车轴数是不得已的选择。包括乘用车以及汽车总质量小于19t的公路运输车辆和轴荷不受道路，桥梁限制的不在公路上行驶的车辆，如矿用自卸车等，均采用结构简单，制造成本低廉的两
27、轴方案，总质量在19吨到26吨的公路运输车采用三轴形式，总质量更大的汽车宜采用四轴和四轴以上的形式。本设计中，由于汽车总质量小于19吨，故采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。(2)驱动形式汽车的驱动形式有42、44、62、64、66、84、88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、总质量和对车辆通过性能的要求等，是影响选取驱动形式的主要因素。增加驱动轮数能够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，同时也使汽车的总体布置工作变得困难。乘用车和总质量小些的轻型货车，由于行驶的主要路面条件较好，多采用结构简单、制造成本低的
28、42驱动形式。总质量在1926吨的公路用车辆，采用62或64驱动形式。对于越野汽车，为提高其通过性，可采用44、66、88的驱动形式。本设计中，由于装载质量为2吨，按总质量来分，属于小质量的商用车，故采用了结构简单、制造成本低的42驱动形式。(3)布置形式汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身（或驾驶室）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以外，其布置形式对使用性能也有重要影响。A.乘用车的布置形式乘用车的布置形式主要有发动机前置前轮驱动（FF）（如图2-1），发动机前置后轮驱动（FR）（图2-2），发动机后置后轮驱动（RR）（图2-3）三种，少数乘用车采用发
29、动机前置全轮驱动。由于本设计涉及的是商用货车的布置形式，故这三种乘用车布置形式的优缺点不再详细叙述。图2-1图2-2图2-3B.商用车的布置形式（a）客车的布置形式：根据客车发动机位置不同，其布置形式有三种如图2-4所示：发动机前置后桥驱动，发动机中置后桥驱动和发动机后置后桥驱动。由于本次设计涉及的是商用货车的布置形式，故这三种商用客车的布置形式的特点不再详细叙述。图2-4（b）货车的布置形式：货车可以按照驾驶室与发动机相对位置的不同，分为平头式(图2-5)、短头式（图2-6）、长头式（图2-7）和偏置式（图2-8）四种。货车又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形式。
30、图2-5图2-6图2-7图2-8当货车的发动机位于驾驶室内时，称为平头式货车。这种形式货车的布置特点是发动机在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。平头式货车的主要优点如下：汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，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称为面积利用率，平头式货车的该指标比较高。平头式货车的主要缺点有：空载时前轴负荷大，因而在坏路上的汽车通过性变坏；因为驾驶室有翻转机构和锁止机构，使得机构复杂；进出驾驶
31、室不如长头式货车方便；离合器、变速器等操纵机构复杂；发动机的工作噪声、气味、热量和振动对驾驶员均有较大影响；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，容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、短头式货车好。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，故得到广泛应用。本设计中，由于给定参数中的最小转弯直径较小，汽车装载质量较小等特点与平头式货车的优点相符合，故采用了平头式货车。2.2 汽车主要参数的选择汽车的主要参数包括尺寸参数、质量参数和汽车性能参数。2.2.1 汽车主要尺寸的确定汽车的主要尺寸参数有外廓尺寸
32、、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺寸。（1）外廓尺寸汽车的长、宽、高称为汽车外廓尺寸。在公路和市内行驶的汽车最大外廓尺寸受有关法规限制不能随意确定，而非公路用车辆可以不受法规限制，如矿用自卸车、机场摆渡车等。GB15891989汽车外廓尺寸限界规定如下：货车、整体式客车总长不应超过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250mm；顶窗、换气装置开启时不得超出车高300mm。查阅相关资料并参考同类车型，轻型货车解放CA10
33、41，最终取以下数据：总长：总宽：总高：（2）轴距 表2-1 各类汽车的轴距和轮距车型类型轴距轮距乘用车发动机排量V/LV1.020002200110013801.0V1.621002540115015001.6V2.525002860130015002.54.02900390015601620货车汽车总质量1700290011501350230036001300165036005500170020004500560018402000矿用自卸车3200420039004800大客车城市大客车（单车）长途大客车（单车）450050001740205050006500轴距对整备质量、汽车总长、汽车
34、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。当轴距短时，上述各指标减少。但轴距过短也会带来一系列问题，例如车厢长度不足或后悬过长；汽车行驶时其纵向角震动过大等。当然，在满足所设计驱车的车厢尺寸，轴荷分配，主要性能和整体布置等要求的前提下，将轴距设计得短一些为好。表2-1提供的数据可供初选轴距时参考。根据表2-1，同时参考同类汽车轴距，选取轴距为=3400mm。（3）前轮轮距和后轮轮距汽车轮距的改变会影响车厢或驾驶室内宽、汽车总宽、总质量、侧倾刚度、最小转弯直径等因素发生变化。增大轮距则车厢内宽随之增加，有利于增加侧倾刚度，汽车横向稳定性变好；但是汽车总宽和总质量及最小转弯直径等增加，导致汽
35、车的比功率、比转矩指标下降，机动性变坏。受汽车总宽不得超过2.5m限制，轮距不宜过大。各类汽车的轮距可参考表2-1提供的数据进行初选。根据表2-1，42轻型货车的轮距应在13001650mm之间，同时参考同类汽车轮距，选取轮距为，（4）前悬和后悬汽车的前悬和后悬尺寸是由总布置最后确定的。前悬处要布置发动机，水箱，风扇，弹簧前支架，车身前部或驾驶室的前支点，保险杠，转向器等，要有足够的纵向布置空间。其长度与汽车的类型，驱动型式，发动机的布置型式和驾驶室的型式及布置密切相关。汽车的前悬不宜过长，以免使汽车的接近角过小而影响通过性。后悬尺寸对汽车通过性、汽车追尾时的安全性、货箱长度或者行李箱长度、汽
36、车造型等有影响，并取决于轴距和轴荷分配的要求。总质量在1.814.0吨的货车后悬一般在12002200mm之间，特长货箱的汽车后悬可达到2600mm，但不得超过轴距的55%。本设计参考金杯SY104lDBF及DBFl轻型货车技术参数，最终确定前悬，后悬（4）货车车头长度货车车头长度是指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。车身形式，即长头型还是平头型对车头长度有绝对影响。此外，车头长度尺寸对汽车外观效果、驾驶室居住性、汽车面积利用率和发动机的接近性等有影响。平头型货车一般在之间。本设计选为1450mm。（5）货车车厢尺寸要求车箱尺寸在运送散装煤和袋装粮食时能装足额定吨数。车箱边板高度对汽车质心高
37、度和装卸货物的方便性有影响，一般在450650mm范围内选取。车箱内宽应在汽车外宽符合国家标准的前提下适当取宽些，以利缩短边板高度和车箱长度。同样参考金杯SY104lDBF及DBFl轻型货车技术参数，确定车厢尺寸为：2.2.2 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、装载质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配等。（1）汽车的载质量桥车的装载量即载客量，是指其最多乘坐人数，并以座位数表示。载货汽车的装载量是指该车在良好的硬路面上行驶时装载货物量的最大限额，通常其单位以t表示。它是由汽车制造厂根据设计确定的。当汽车在碎石路或其他非良好硬路面上行驶时，装载量应适当减少。各种车型的装载
38、量应符合行业产品规划对各类车装载量系列的规定，本设计要求已给出装载量（2）整车整备质量的确定整车整备质量是指车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），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。减少整车整备质量，是从事汽车设计工作必须遵守的一项重要原则。整车整备质量在设计阶段需估算确定。在日常工作中，收集大量同类型汽车各总成、部件和整车的有关质量数据，结合新车设计的结构特点、工艺水平等初步估算各总成、部件的质量，再累计构成整车整备质量。在没有参考样车的情况下，载货驱车可参考国内外同类型同级别的汽车的装载量与整备质量之比（称为汽车的整备质量利用系数
39、）为新车型选择一个适当的整备质量利用系数，然后按其装载量计算汽车的整备质量。轿车和大客车的整备质量可按人均驱车整备质量的统计值来估算。表2-2 乘用车和商用客车人均整备质量值乘用车型人均整备质量值商用车型人均整备质量值微型轿车0.150.16车辆总长0.0960.1600.0650.130普通轿车0.170.24中级轿车0.210.29表2-3 各类汽车的整备质量利用系数汽车类型备注载货汽车轻型中型重型柴油车为矿用自卸车装载量 本设计取，所以。（3）汽车总质量汽车的总质量是指已整备完好，装备齐全并按规定载满客，货时的汽车质量。除包括汽车的整备质量及装载质量外，载货汽车还应计入驾驶室坐满人的质量
40、，其中，乘员和驾驶员每人质量按计，于是 （2-1）式中 包括驾驶员在内的人数，本设计是单厢货车，所以因此根据式（2-1），可算得（5）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，可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。轴荷分配对轮胎寿命和汽车的许多使用性能有影响。从各轮胎磨损均匀和寿命相考虑，各个车轮的负荷应该相差不大；为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的负荷，而从动轴上的负荷可以适当减小，以利减小从动轮滚动阻力和提高在环路面上的通过性；为了保证汽车有良好的操纵稳定性，又要求转向轴的负荷不应过小。因此，可以得出作为很重要的轴荷分配参数，各
41、使用性能对其要求是相互矛盾的，这就要求设计时应该对整车的性能要求、使用条件等，合理的选取轴荷分配。汽车的驱动形式与发动机位置、汽车结构特点、车头形式和使用条件等均对轴荷分配有显著影响。如发动机前置前轮驱动乘用车和平头式商用货车前轴负荷较大，而长头式货车的前轴负荷较小。当总体布置进行轴荷分配计算不能满足预定要求时，可通过重新布置某些总成、部件（如油箱、备胎、蓄电池等）的位置来调整。必要时，改变轴距也是可行的方法之一。各类汽车的轴荷分配见表2-4表2-4 各类汽车的轴荷分配车型满载空载前轴后轴前轴后轴轿车发动机前置前轮驱动47%60%40%53%56%66%34%44%发动机前置后轮驱动45%50
42、%50%55%51%56%44%495发动机后置后轮驱动40%46%54%60%38%50%50%62%货车后轮单胎32%40%60%68%50%59%41%50%后轮双胎，长短头式25%27%73%75%44%49%51%56%后轮双胎，平头式30%35%65%70%48%54%46%52%后轮双胎19%25%75%81%31%37%63%69%本设计车型为货车，后轮单胎，根据表2-4，可以确定该货车的轴荷分配，空载：前轴，；后轴，满载：前轴，；后轴，由此可以得出满载时单侧前轮的负荷为： 单侧后轮的负荷为： 2.2.3 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、
43、上坡能力、比功率和比转矩等。a）最高车速随着道路条件的改善，汽车特别是中、高级轿车的最高车速有逐渐提高的趋势。轿车的最高车速大于货车、客车的最高车速。级别高的轿车的最高车速要大于级别低些轿车的最高车速。微型、轻型货车最高车速大于中型、重型货车的最高车速，重型货车最高车速较低。总质量小些的商用货车最高车速稍大于总质量大些商用货车的最高车速。不同车型的最高车速的范围见表2-5。表2-5 汽车动力性参数范围汽车类别最高车速比功率比转距轿车微型级110150306050110普通级120170356580110中级130190407090130中、高级1402305080120140高级1602806
44、0110100180货车汽车总质量8013562830441525384475120102033476202950本设计已给定汽车最高车速，与表中轻型货车的范围80135相符合。b)加速时间汽车在平直良好路面上，从原地起步开始以最大加速度加速到最大车速所用去的时间，称为加速时间。对于100km/h的汽车，常用加速到100km/h所需的时间来评价；对于100km/h的汽车，可用060km/h的加速时间来评价。装载量的轻型载货汽车的060km/h的换挡加速时间多在。国标给出了汽车加速性能试验方法。c)上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 。因乘用车、货车、越野车的使用条件不同，
45、对它们的上坡能力要求也不一样。要求货车能克服30%坡度，越野车能克服60%坡度。本设计已给出最大爬坡度为0.3。d)汽车比功率和比转矩比功率是汽车所装发动机的标定最大功率和汽车最大总质量之比，即。它可以综合反映汽车的动力性，比功率大的汽车加速性能、速度性能要好于比功率小些的汽车。我国GB7258-2004机动车运行安全技术条件规定：农用运输车与运输用拖拉机的比功率不小于4.0Kw/t，其它机动车不小于4.8Kw/t。比转矩是汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比，能反映汽车的牵引能力。不同车型的比功率和比转矩范围见表2-5。本设计取比功率为18kw/t。比转矩为：40N.m/t。(2)燃油经济性参数汽车在良好的水平硬路面上以直接档满载等速行驶时的最低燃料消耗量，称为汽车的“百公里最低燃料消耗量”，是汽车的燃料经济性常用的评价指标，它也是满载的汽车在良好硬路面上用直接档以经济车速等速行驶时的百公里耗油量。单位汽车总质量的百公里最低燃料消耗量，又称为汽车的“单位燃料消耗量”，该值越小燃油经济性越好。在新车设计时，其燃料经济性可参考总质量相近的同类型车型的百公里耗油量或单位燃料消耗量来估算。表2-6为载货汽车的单位燃料消耗量的统
