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1、TAIYUAN UNfVERSrTYSCIENCE AND TECHNOLOGY汽车动力总成匹配与总体 设计说明书指导老师：重志强设计者：王旭东班级：车辆121201学号：201212040127、八 、亠前言“汽车设计课程设计” 是汽车设计制造专业学生的必修的实践教学环节， 是锻 炼学生解决工程实践与培养创新能力的一种具体手段。 通过完成汽车某一总成的 设计，或者解决某一具体设计实例问题， 学习选择汽车总成设计方案的思路， 确 定相应的机械结构，选取合理的参数， 绘制的合格的设计图样， 进行汽车设计的 初步训练，达到对前期所学“汽车构造” 、“汽车理论”、“汽车设计”等课程专业 知识的综合应
2、用。 而汽车动力总成指的是车辆上产生动力， 并将动力传递到路面 的一系列零部件组件。广义上包括发动机，变速箱，驱动轴，差速器，离合器等 等，但通常情况下，动力总成，一般仅指发动机，变速器，以及集成到变速器上 面的其余零件，如离合器 / 前差速器等。关键词：动力总成、传动系总成选型、整车性能计算目录设计任务书3第1章整车主要目标参数的初步确定 41.1、发动机的选择4、发动机的最大功率及转速的确定4、发动机的最大转矩及转速的确定41.2 、轮胎的选择51.3 、传动系最小传动比的确定61.4 、传动系最大传动比的确定7第 2 章 传动系各总成的选型92.1 、发动机的选型92.2 、离合器的初步
3、选型102.3 、变速器的选型112.4 、传动轴的选型112.5、驱动桥的选型112.5.1 、驱动桥结构形式和布置形式的选择112.5.2 、主减速器结构形式选择122.5.3 、驱动桥的选型13第 3 章 整车性能计算143.1. 汽车动力性能计算143.1. 汽车经济性能计算20第 4 章 设计总结22致谢24参考文献24课程设计任务书1、设计题目载货汽车动力总成匹配与总体设计2、性能参数要求根据给定参数，设计一辆最高速度90km/h、最大爬坡度30%勺载货汽车。额定装载 质里（Kg）最大总质 量（kg）最大车速（Kmh-1）比功率（KWt-1）比转矩（Nmt-1）学号27505000
4、11024762012120401273、具体设计任务1）查阅相关资料，分析设计题目，进行发动机、离合器、变速箱传动轴、 驱动桥以及车轮的选型设计。2）根据所选总成进行汽车动力性、经济性的估算，实现整车的优化配置。3）绘制设计车辆的总体布置图。4）完成1万字的设计说明书。4、参考文献1）王望予汽车设计机械工业出版社2）余志生.汽车理论.机械工业出版社.3）陈家瑞.汽车构造.人民交通出版社.4）汽车工程手册.机械工业出版社.5） 成大先.机械设计手册（第三版）.PemaxTemax9549np附：有关公式P1 (magf ucda 卫)；Pe max (U max U a max)t 36007
5、6140io (0.377 0.472)rnpuamaxi ghTemaxi g i 0 Tmag(f cos max Sin max)口玄 g maxFtFfFtTe ； Ffmag cos f ； FwrrCDUa2 -21.15；Fimagi ；Ft Fwma1dt0u2u1Pgedu a ； Qsa ；1.02ua g第1章整车主要目标参数的初步确定1.1 发动机的选择发动机的最大功率及转速的确定汽车的动力性能在很大程度上取决于发动机的最大功率。 参考该题目中的参 数，要求设计的载货汽车最高车速是 Ua=110km/h,那么发动机的最大功率应该大 于或等于以该车速行驶时，滚动阻力功率与
6、空气阻力功率之和，即Pemax(mgf u(U max3600CDA76140a max)(1-1 )式中，Rj max是发动机的最大功率（K0；n 丁是传动系效率（包括变速器、辅助变速器传动轴万向节、主减速器的传动效率），n 丁=95%*95%*98%*96%=84.9%传 动系各部件的传动效率参考汽车设计课程设计指导书表1-1得；m是汽车总质量，m=5000kg； g是重力加速度，g=9.8m/s2; f是滚动阻力系数，由试验 测得，在车速大于100km/h的情况下不可认为是常数。取f=0.008，参考汽车 设计课程设计指导书表1-2得；Cd是空气阻力系数，一般轻型货车可取 0.40.6，
7、这里取CD=0.5; A是迎风面积（卅），取前轮距B1*总高H, A=1.983X2.221 m20CDA0.5 1.983 2.221rrf4 382rf故厂 15000 9.81 0.008 一c 0-5 1.983 2221 一幷、104 2KWRmax-（110110） KW0.849360076140参考汽车理论第5版图3-1,东风汽车公司货车、跃进汽车公司货车、国产微型货车等同类型汽车，在此初步选择汽车发动机的最大功率为130KW发动机的最大转矩及其转速的确定当发动机最大功率和其相应转速确定后，可通过下式确定发动机的最大转矩Temax9549Pbmaxnp(1-2)式中，Temax
8、是发动机最大转矩（N m） ； a是转矩适应性系数，标志着当行驶阻力增加时，发动机外特性曲线自动增加转矩的能力,罟，TP是最大功率时的转矩（N m）, a可参考同类发动机数值选取，初取 a =1.05 Pemax是发 动机最大功率（KW） ;np是最大功率是的转速（r/min ）。所以1. 05130 .Temax9549N-m 521N - memax2500（其中np是参考东风康明斯柴油机的产品所介绍）般用发动机适应性系数nT,表示发动机转速适应行驶工况的程度,越大，说明发动机的转速适应性越好。采用值大得发动机可以减少换挡次数， 减轻司机疲劳、减少传动系的磨损和降低油耗。通常，汽油机取1.
9、21.4，柴油机取1.22.6，以保证汽车具有相当的最低稳定车速。初取nT=1450r/min，则 匹 1.52，1.05 1.521.596。nT1.2轮胎的选择轮胎的尺寸和型号是进行汽车性能计算和绘制总布置图的重要原始数据，因此，在总体设计开始阶段就应选定。选择的依据是车型、使用条件、轮胎的额定 负荷以及汽车的行驶速度。为了提高汽车的动力因数、降低汽车质心的高度、减小非簧载质量，对公路用车，在其轮胎负荷系数以及汽车离地间隙允许的范围内， 应尽量选取尺寸较小的轮胎。同时还应考虑与动力一传动系参数的匹配和对整车 尺寸参数（例如汽车的最小离地间隙、总高等）的影响。参考汽车设计课程设 计指导书表1
10、-3给出的部分国产汽车轮胎的规格、尺寸及使用条件。通过查阅 货车轮胎标准GB2977-2008载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷和参考同类车型所选轮胎规格，各轴轮胎规格选择如下：前后轴轮胎规格为275/70R22.5,轮胎数量4个。所选轮胎的单胎最大负荷2900kg，气压900KPa轮胎花纹XZE 2+，外直径962mm1.3传动系最小传动比的确定普通载货汽车最高档通常选用直接挡，若无分动器或者轮边减速器，则传动 系的最小传动比等于主减速器的主减速比i0。主减速比i0是主减速器设计的原 始数据，应在汽车总体设计时就确定。载重货车为了得到足够的功率储备而使最高的车速有所下降，i 0可按下式选择(
11、0. 377 0.472)Uamgh(1-3)式中，rr是驱动轮的滚动半径（m）,所选轮胎规格为275/70R22.5的子午线轮胎，其自由直径d=962mm因计算常数F=3.05（子午线轮胎F=3.05）,故滚动半径rrFd23. 05962mm23. 14160. 467 mnp是发动机最大功率时的转速，np=2500r/mi n;Uamax 是最咼车速， Uama=110km/h；i gh是变速器最高档传动比，i gh=1.0所以 i 0(0. 377 0. 472)0. 4672500110 1.04. 0 5.0，初取 i 0=4.5。根据所选定的主减速比i0的值，就可基本上确定主减速
12、器的减速形式（单级、 双级以及是否需要轮边减速器），并使之与汽车总布置所要求的离地间隙相适应。汽车驱动桥离地间隙要求参考汽车设计课程设计指导书表 1-4所示 其中，轻型载货汽车的离地间隙要求在 220280mn之间。1.4传动系最大传动比的确定传动系最大传动比为变速器的I挡传动比igi与主减速比i0的乘积。i gi应根据汽车最大爬坡度、驱动车轮与路面的附着条件、汽车的最低稳定 车速以及主减速比和驱动车轮的滚动半径等综合确定。汽车爬坡度时车速不高，空气阻力可以忽略，则最大驱动力用于克服轮胎 与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有Temax i g i0 Tmag(fCOS max S max)max
13、rr(1-4 )则由最大爬坡度要求的变速器I档传动比为mag maxrTemaxi 0 T(1-5)式中，aax是道路最大坡度角，设计要求最大爬坡度为大于 30%，取坡度角max30，此时最大爬坡度为57.7%，Wmax是道路最大阻力系数。max(f C0S max Sinma)0.008 cos 30sin 300.507前面已将计算得r=0.467m；发动机最大转矩Tema=533N.m主减速比i 0=4.5 ;传动系传动效率n t=0.849。所以5000 9.80.507 0.467521 4.50.8495.7根据驱动车轮与路面附着条件Te maj g i 0 Trr(1-6)求得变
14、速器的I档传动比为.G? rig t iT emaxi 0 T(1-7)式中，是道路的附着系数，在良好的路面上取=0.8 ; G2是汽车满载静止于水平路面时，驱动桥承受的载荷（N，初步设计采用双联车桥驱动，每个 驱动桥承受的质量为13t，则3750 9.8 0.467 0.8 厂“ig6.74g 521 4.5 0.849通过汽车理论第五版第三章了解到轿车的变速器普遍采用5挡变速器，也有六挡变速器，轻型货车和中型货车一般采用5挡变速器，如果超过五个（指 前进挡）一般采用组合变速器。实际上，汽车传动系的传动比大体上是按等比级 数分配的，所以可以认为，一般汽车的各档传动比大致符合如下关系? ?1/? ?2? ?2/? ?3(1-8)式中q为常数，也就是各档的公比，而且挡与挡之间的比值不宜大于1.71.8。由上述计算得知5.7 wig 6.74，所以有计算各档传动比档位:In出IVV倒挡6.353.742.331.5510.836.34第二章传动系各总成的选型2.1发动机的选型
