中重型卡车总体指南.ppt

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1、中重型卡车总体设计指南,陈少轩2006年8月,一、汽车总体设计的任务,目录,三、汽车总体设计的一般顺序,四、选型,六、整车性能计算,五、总布置草图设计,二、汽车设计的一般原则,从技术先进性、生产合理性和使用（市场）要求出发，提出整车设计方案。拟定设计任务书。对各部件进行合理布置和运动校核。对汽车性能进行精确计算和控制。协调整车与部件、部件与部件之间的矛盾。进行各种有关整车的技术综合工作：项目描述书、试验任务书、A图文件编制、公告申报、CCC认证提报等。,一、汽车总体设计的任务,必须满足汽车法规要求。汽车在安全、环保、节能等方面必须满足国内或国外相关法规要求，不仅要满足现行法规，还要满足未来某个

2、时间将执行的法规要求，有提前量。力求“三化”原则。贯彻产品系列化，零部件通用化和零部件设计标准化的“三化”原则，在此阶段就要充分考虑产品系列化变型要求。通过“三化”，最大限度地减小新增零件数量。技术先进性要求。工艺性要求。成本要求。用户（市场）使用要求。以及上述各种要求发生矛盾时，优先保证哪一种要求。,二、汽车设计的一般原则,三、汽车总体设计的一般顺序,调查研究和整车设想。资料搜集。广泛收集国内外同类车型的技术资料。包括其产品结构、性能、参数、产品系列、技术水平、发展趋势以及相关的标准、法规、专利等。市场情报。各种车的销量、价格、故障模式。使用调查。a.了解用户对汽车型式、载重量、是否拖挂、性

3、能（如平均车速、通过性）等的要求。b.道路条件。指海拔高度、气温、灰尘、路面水平、坡度情况、弯道急缓等。c.货物情况、装卸方式、运距。d.驾驶员使用习惯和对个别总成的偏好 e.成本要求、服务要求。,本企业生产工艺调查。样车分析。对标杆样车进行拍照、参数测量（包括称重）、性能试验、乃至拆解、测绘、零部件称重、材料化验和应力分析。将国内外同类车型与标杆样车一起进行技术经济对比分析。确定总体方案。选型。通过总布置草图和初步性能计算，确定整车主要尺寸参数、性能参数、质量参数和各总成的基本型式。（车身布置和车身造型也在此阶段进行）。在总布置草图上要较准确地示出汽车的轴距、总长、总宽、总高、离地间隙、货台

4、高度，较准确地画出各部件的形状和尺寸。（选型将在以后详述）,制定设计任务书（产品信函）。任务书包括以下内容：任务来源和设计依据。产品用途和使用范围、使用条件。设计原则。产品型号。整车布置型式和整车参数（整车尺寸参数、整车质量参数、整车性能参数）。主要零部件的型式和特性参数。同类车型对比分析。本车拟采用的新技术、新材料、新工艺。系列化方案、通用化水平。生产纲领、目标成本、技术经济分析。,技术设计。此阶段细化整车总布置方案，对各总成提出具体设计要求，各总成展开设计，并形成全车所有图纸文件。汽车总装配图绘制。在总布置进行过程或技术设计结束后，及时的把各系统的较准确的外形图，按着装配顺序装到整车上去，

5、以便再次校核是否存在装配干涉、运动干涉和装配困难以及核算整车尺寸等。试制、试验、修改和定型。即样车试制验证、样车试验、A图完善、整车公告、CCC认证等。,四、选型,汽车型式选择。指轴数，驱动型式的选择。主车轴数有2轴、3轴、4轴、5轴。列车轴数有2+2、2+3、3+3。其中，加号前面的为主车（牵引车）轴数，加号后面的为 挂车轴数。汽车轴数是根据汽车的用途、总重、使用条件、汽车法规和轮胎负荷能力来确定的。轴荷限值：挂车及2轴货车：单胎 6T 双胎 10T 牵引车及3轴以上货车：单胎 7T 双胎驱动轴 11.5T 并装双轴 18T（轴距1300）16T（轴距1300）并装3轴 24T（轴距1300

6、）,驱动型式有：42、44、62、64、66、84、88、104等。其中第一个数为车轮总数（双胎计一个），第二个数为驱动轮数。42汽车结构简单、自重较轻、成本低、油耗小。在轿车和轻型车上采用。62汽车用于公路用车，平板车或牵引车。64汽车多用于重型牵引车、平板车、自卸车、砼车和其它专用车底盘。84汽车多用于重型平板车、自卸车、砼车底盘等。104汽车多用于平板车、砼车底盘等。44、66、88等全驱动型式，多用于越野能力要求较高的军车或自卸车等。汽车布置型式的选择。汽车布置型式是指发动机、驱动轴和车身的相互位置关系和布置特点而言的。重型货车主要是发动机前置后驱动的型式。重型货车的驾驶室主要有平头式

7、和长头式两种。1.平头式，发动机布置在驾驶室下方。,缺点：a.维修发动机不便（当驾驶室可前翻时可消除此不足）；b.换档操纵距离远，换档机构较复杂；c.驾驶室隔热、隔振效果差，需增加隔热、隔振措施；d.发动机进气系统布置稍显复杂；e.汽车高度较大；f.被动安全性较差。优点：a.载货面积利用率高；b.整车总长小，机动性好；c.转向灵活；d.驾驶员视野好；e.自重小；,长头式，发动机布置在驾驶室前方。优缺点与平头式相反。尺寸参数的选择：轴距：轴距与影响汽车的总长、总重、货厢长度、轴荷分配、转向通过性、传动轴夹角等。对单车而言：二轴汽车：总质量8T 车长7m 总质量12T 车长8m 总质量12T 车长

8、9m 三轴汽车：总质量20T 车长11m 总质量20T 车长12m 2.轮距：,前轮距：要保证前桥外宽不超宽（2500）/轮胎与驾驶室在宽度方向协调；要保证能布置得下车架、板簧、转向纵拉杆（在转向轮最大转角情况下），在前轮跳动及转向情况下轮罩空间足够。还要取决于现有前桥资源。后轮距：要保证能布置得下车架、板簧、骑马螺栓、轮胎，且要考虑选装最大轮胎及轮 胎用旧的情况。轮胎间隙通常在3040mm之间，骑马螺栓与车架间隙通常在15mm以上。前悬 从纵梁内侧而言，要保证能布置得下发动机、前轴、发动机前悬置、水箱、中冷器、前横梁、前保险杠等；从纵梁外侧而言，要保证能布置得下前簧前支座、转向器、车身前悬置

9、、拖车钩等；从车身而言，要保证机舱能容得下发动机，车身轮罩协调等；要从保证接近角考虑；还要从整车轴荷分配考虑。,后悬 首先是长度不能超限，货车后悬55%轴距，其次要保证能布置得下后簧支架、稳定杆、备胎、自卸车翻转轴、后防钻保护杠等。后悬要满足整车离去角的要求。自卸车等专用车的底盘后悬长度，还要满足上装运动空间的要求。汽车外廓尺寸 汽车外廓尺寸必须符合GB7258外廓尺寸限值要求。,质量参数的选择,1.装载质量 装载质量也叫载质量，指在硬实良好路面上行驶时的额定装载质量，在坏路上其值相 应减少。载质量首先要满足质量利用系数的要求。二类底盘与整车的载质量之间差一个上装的质量。在牵引车上，称为鞍载质

10、量，同时还增加准拖挂车总质量的概念。提倡将载质量进行圆整。2.整备质量 它是指车上带有全部装备（随车工具、备胎），加满燃油、水，但没有装货和载人时的质量。降低整备质量，提高质量利用系数，是技术发展的趋势，它必须依靠新技术、新材料和新工艺的采用，要量力而行。在总布置阶段确定整备质量，一个方法是先给定一个质量利用系数，再用给定的载质量进行估算。3.总质量 指装备齐全，并按规定装满货物和乘员时的质量，其中每人按65kg计。总质量要尽量取整数。总质量要符合法规要求，既不能高标也不能低标。牵引车的总质量既要满足法规要求，又要满足比功率的要求。法规要求详见下表：2轴货车 总质量16吨 3轴货车 16吨总质

11、量25吨 4轴货车 24吨总质量31吨 5轴汽车列车 总质量43吨 6轴汽车列车 总质量49吨,4.汽车轴荷分配 a轮胎磨损均匀的原则 b要充分考虑使用备件 泥泞路面行驶的车辆，如越野车、部分工地用自卸车，往往满载前轴荷：2627左右，后轴荷：7374左右（以减小前轮阻力，保证足够后轮驱动力）。c轴荷因汽车型式不同而不同。平头车前轴荷一般在30%以上，长头车一般在28%以下。d轴荷还要考虑操纵稳定性要求 为保证汽车的不足转向特性，要求汽车的重心要位于中性转向点之前 e要注意使各轴荷符合法规轴荷限值，并不超出车桥的最大额定承载量。性能参数的选择 1.动力性参数 a直接档最大动力因数D0max 它

12、标志着加速能力和不换档克服坡道阻力能力，由汽车的类型、用途、道路条件以及对 加速、油耗的要求来决定。见下表：,b一档最大动力因数D1max：它标志着最大爬坡能力、克服困难路段能力和起步连续换档加速能力。主要根据汽车所要求的最大爬坡度和附着条件来选择（见上表），一般公路用车，D1max0.30.4，矿用自卸车，D1max0.30.46。c最高车速：根据汽车用途、道路条件等来选择。,d比功率和比扭矩 比功率：评价汽车动力性的综合指标。比扭矩：反映汽车的牵引能力。e、加速时间 常用原地起步换档加速到某一车速如80km/h的时间,或直接档从30km/h加速到80km/h的时间，来反映该车的加速能力。2

13、经济性参数 一般用限定条件下的等速百公里油耗值来表示（在良好的水泥沥青路面上）3通过性参数 a通道圆与外摆值 汽车和汽车列车（不计具有作业功能的专用装置）必须能在同一个车辆通道圆内通过，车辆通道圆的外径D1为25.00m，车辆通道圆的内径为10.60m。汽车和汽车列车由直线行驶过渡到上述圆周运动时，任何部分的车辆外摆值T不得大于0.80m。,b最小离地间隙，与路面情况有关 中重型车一般220300mm 自缷车对此要求较高 此外自缷车还要求油底、水箱、油箱、空滤、消声器等到地面的间隙也要较大。c接近角 d离去角 注意离去角应算后防钻保护杠。e纵向通过半径 对军车可能要求较高。4操纵稳定性参数 a

14、转向特性参数 为保证良好的操纵稳定性，汽车应具有一定程度的不足转向特性。通常以0.4g的向心加速度作定圆转向时，前后轴的侧偏角之差 作为评价参数。,b.车身侧倾角 当汽车以0.4g的向心加速度沿定圆周等速行驶时，车身侧倾角应抑制在 以内，最大不超过。c.制动点头角 当汽车以0.4g的减速度制动时，车身点头角不应大于超过 d撒手稳定性5平顺性参数 即前后悬架的偏频 和 应使，稍大于，以减轻纵向角振动和共振。货车满载时，1.52.1Hz，1.72.17Hz6.制动性参数 即制动距离，制动减速度和踏板力，应符合GB7258要求。发动机选型 目前重型卡车主要采用柴油机作为动力。1 发动机主要性能指标的

15、选择,a发动机最大功率及其相应转速 一方面可参考同类车型选取，另一方面可以按照所要求的最大车速 来确定，即：其中：传动系机械效率,对单级主减42型式的,可取0.9 g 重力加速度 f 滚动阻力系数，取 空气阻力系数,货车取 A 汽车正面投影面积,货车A=B1H，其中B1为前轮距，H为汽车总高 最高车速 汽车总质量 这里算出的 应理解为净功率，其最大功率应比此高1015%发动机的额定转速选择：,一般中型货车用柴油机22003400r/min 重型货车用柴油机 18002600r/min 轻型货车用柴油机 32004200r/min b发动机最大扭矩及其转速 其中：扭矩适应性参数，通常取1.11.

16、3，发动机最大功率 最大功率转速 由此可求出最大扭矩。而 叫转速适应性参数，通常取1.42.0 其中：最大扭矩时转速 由此可求出。,c发动机适应性系数 该值越大，发动机适应性越好，柴油机 值在1.62.6之间。轮胎的选型 选择轮胎主要依据汽车的类型，使用条件，轮胎承载能力和车速来选择 公路用车尽量采用子午胎，斜交胎；越野车常用越野轮胎、超低压轮胎；高速公路用车采用子午胎和无内胎；要求降低整车高度的采用小轮胎；要求超载能力强的采用子午胎；斜交胎不允许最高车速超过90km/h。,五、总布置草图设计,图样画法基本要求通常先画出主、俯、正三视图（2D），几个基准面 车架上平面（通常画成水平），它是标注

17、高度方向尺寸的基准；前轮中心线，过左右前轮中心，并垂直于车架上平面的平面，在主俯视图上投影，它是标 注前后方向尺寸的基准。汽车中心线，汽车纵向垂直对称平面在俯视图和正视图上的投影，它是标注宽度方向尺寸的基准。通常要画出空载和板簧压平状态的车轮位置，及相应的地面线。在总布置草图上要标出汽车总长，总宽，总高，货箱尺寸，前后悬，轴距，轮距，接近角，离去角，车架倾角，车身定位尺寸，发动机定位尺寸，前后轴处的车架高度，悬架主要尺寸，传动轴长度夹角，前后桥倾角，车身和上装的翻转角度，上装主要结构元素或连接点的尺寸（如鞍座前置距，自卸车翻转轴）,发动机和传动系的布置 发动机定位点通常用飞轮壳后端面与曲轴中心

18、线的交点的三坐标及曲轴线与车架上平面的夹角来表示。车架的布置 a首先要确定车架主截面高度，以及主视图上的形状，要不要变截面。一般车架前端要截面变小，或纵梁打弯，这取决于悬架、车身和方向机的布置。b其次是确定车架外宽，是否要采用变宽度结构，要保证内宽能容得下发动机及附件、发动机悬置、水箱、中冷器；外宽要保证前面能布得下前轮（最大转角状态），转向纵拉杆，板簧，减震器，车身举升机构，后面能布得下后轮，板簧，U型螺栓等。c横梁的布置：,除前后必有横梁外，一般在发动机悬置处，各个板簧支架处及车身支撑处，上装连接处尽量要有横梁。前横梁位置要保证能布得下风扇，水箱，中冷器等。发动机前悬置处有时采用弯管梁，发

19、动机后悬置处，有时采用U型截面的下兜梁或上弯梁，变速箱后面的主横梁，可以是立槽形的，平槽形的，也可以是形的，上下片结构的，或背靠背双槽形的。可以是直通的，也可以是拱形的，上拱可以为传动轴让出空间。横梁要尽量与纵梁腹板相连接，尽量避免与纵梁上下翼面连接。横梁布置要适当兼顾底盘部件安装的需要，横梁布置还须兼顾传动轴中间支撑的位置要求。采用中置牵引装置的前后横梁要有足够强度，一般要衬入加强件或加斜支撑。d车架上还要留出上装连接用的孔和支架，64专用车一般要在平衡轴处留出一块大的平面连接板，用以连接上装，牵引车要在后桥附近铆出L形的角板用以连接鞍式牵引座。驾驶室的布置 a保证发动机舱空间足够 b保证轮

20、罩空间足够 c保证转向机构布置理想 d保证车轮与车身外观协调 e尽量让出上装空间,悬架的布置 a先确定前后悬架的形式，多片簧、少片簧、空气弹簧等 b确定前后簧处车架高度预期值 c确定前后簧偏频及匹配 d确定前后簧的动行程 e确定前后簧倾角，满足转向特性要求 f确定前后簧侧倾角刚度匹配，可用横向稳定杆调节 g布置板簧支架，减震器，缓冲块 h布置导向机构 i保证悬架与转向运动协调转向的布置 a转向盘的布置符合人体工程学的要求 b保证转向与悬架运动协调 c保证转向传动轴下万向节靠近车身翻转中心，以便翻转时运动协调 d在车身翻转情况下，转向传动轴不应有夹角太大或抽出，顶死情况 e在各极限转角情况下，转

21、向摇臂与拉杆不应有死角，或干涉，直拉杆与板簧轮胎应保持15以上间隙,f当直拉杆太长时，可设置中间过渡摇臂 g转向器支架设计应牢固可靠，安全系数高桥的布置 a前后桥吨位要符合整车要求，前后桥的断面要合理 b前桥、后桥的轮距在符合整车要求同时，还要尽量采用社会资源 c前桥的前轮定位要符合整车要求 d中后桥的倾角要保证传动轴夹角尽量小，且要符合转向特性要求 e前桥的极限转角及梯形机构要满足整车转向性能要求 f前后桥的最小离地间隙要符合通过性要求 g桥上的连接横向稳定杆，减震器，板簧，导向机构等的结构要符合整车要求。发动机悬置的布置 a首先要保证本系统的功能特性，前后悬置刚度匹配，能有效减震，防抖，降

22、噪 b要保证前后悬置结构设计能够实现 c在前后悬置处尽量能布置横梁或托架梁，防止车架变形 d保证发动机吊装工艺性良好，易于使用气动工具紧固 e要考虑发动机维修、拆卸的可行性、方便性,冷却系的布置 a首先要保证散热器的散热能力满足发动机的要求 b护风圈偏心不宜太大 c风扇至水箱芯片距离要合理 d保证水箱离地间隙及与车身的运动间隙 e副水箱要布于较高处，副水箱补水管和溢气管走向合理，便于补水和排气，加水要方便 f风扇与护风圈的间隙，上下方向单边应在20-25，左右方向单边应在15-20 g自卸车等工程车辆，水箱下面要加护栏保护，防撞 h要保证接近角的要求进气系统的布置 a首先选择空滤器、中冷器的容

23、量要满足发动机的要求 b考虑滤芯保养的可能性和方便性 c高位进气口要布置在正压区且较高处，以保证进气清洁 d若高位进气管随车身翻转，不能与周围部件干涉，且管路的活动连接处，密封要严密可靠 e发动机与固定在车架上的管接口之间的连接，要通过橡胶管最好是波纹管连接，以消除运动干涉和振动 f各进出气管路截面要足够大，走向顺畅，不能打急弯，管路要尽量短，接头要少,排气的布置 a排气管的走向要尽量顺畅，不能打急弯 b排气管的截面要足够大 c发动机与车架之间的排气管要用挠性管过渡 d要考虑排气制动的安装空间 e消声器的布置要符合离地间隙的要求 f消声器在车架上的悬置，要采用弹性元件 g消声器与周围不宜受热的

24、部件之间，要保持足够间隙，或加隔热板 h排气尾管不能直吹轮胎、制动气室、地面等供油系布置 a燃油箱的容积要保证续驶里程的需要 b油箱的位置要离发动机油泵尽量近，并要尽量与消音器、排气管分开，油箱的布置要尽量使左右载荷均匀，并适当照顾轴荷分配，油箱的布置要尽量模块化，并能满足多种轴距的需要 c油箱的走向要顺畅，贴近车架走，合理固定，不能因相互运动磨擦而损坏蓄电池的布置 蓄电池要尽量靠近起动机，蓄电池要拆装方便，蓄电池的布置要考虑轴荷和模块化要求。,储气筒及制动管路的布置 储气筒可以模块化地集中布置，也可以分开布置在纵梁外侧或内侧，两轴之间或后悬内。但储气筒不能高出车架上平面，也不能太低以致于影响

25、通过性。储气筒与传动轴、车桥、制动气室等活动部件要有足够的运动间隙。储气筒要易于接近，放水方便。制动管路要尽量与电线束分开布于两侧，并走向规范，合理夹固。备胎的布置 备胎可布于底盘，也可布于上装上（包括自卸车、半挂车上等）。可在轴距之间，也可在后悬上。可前后斜置（后悬上，或在自卸车前栏板上），也可左右斜置（轴距之间），可平置，也可立置。可以是一个，也可是两个。但必须保证足够的离地间隙或离去角，固定牢固可靠，以及备胎装拆方便。还要注意备胎对轴荷的影响。上装的布置 上装与驾驶室之间要留出足够的间隙。上装要考虑底盘的轴荷限值要求,上装的副车架前端要采用刚度渐变的结构。要考虑上装机构工作时，产生的各种

26、集中与分散载荷对底盘车架的影响。要与上装充分协商底盘与上装的连接结构的型式和位置。还要考虑当上装作业时重心的变化，及与周围部件（包括车身顶部、地面）的干涉情况。当底盘上已无法布置时，有时需将备胎、工具箱、轮罩、驻车垫块等布置到上装上。,六、整车性能计算,整车动力性计算：1确定发动机功率、转速及最大扭矩等（最高车速、最大爬坡度、加速性能）2匹配变速器速比及后桥速比整车经济性计算：根据发动机万有特性及整车的质量参数、尺寸参数、传动速比等计算出百公里油耗。以验证传动系匹配是否合理，同时与动力性计算进行协调。最小转弯直径计算。整车整备质量、轴荷、质心高计算及轮胎负荷率计算。整车高度计算。整车平顺性计算。,同步附着系数计算。传动系的扭矩匹配计算。稳定性计算（侧倾、纵倾）。,