中重型卡车总体设计指南,陈少轩,2006年8月,中重型卡车总体设计指南 陈少轩,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,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、,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,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,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,必须满足汽车法规要求。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。,三、汽车总体设计的一般顺序 调查研究和整车设想。,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）,本企业生产工艺调查。,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。,制定设计任务书（产品信函）。任务书包括以下内容：,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，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。,技术设计。,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）,四、选型 汽车型式选择。指轴数，驱动型式的选择。,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和长头式两种。,1.平头式，发动机布置在驾驶室下方。,驱动型式有：42、44、62、64、66、84、,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；,缺点：a.维修发动机不便（当驾驶室可前翻时可消除此不,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9m,三轴汽车：,总质量20T 车长11m,总质量20T 车长12m,2.轮距：,长头式，发动机布置在驾驶室前方。,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、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。,前轮距：要保证前桥外宽不超宽（250,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。,车辆类别,长,宽,高,载货汽车（包括载货越野车）,12,2.5,4,半挂汽车列车,16.5,2.5,4,全挂汽车列车,20,2.5,4,质量参数的选择,后悬车辆类别 长 宽高载货汽车（包括载货越野车）12,1.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,1.装载质量,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D,0max,它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：,4.汽车轴荷分配,汽车类型,直接档最大动力因数D,0max,一档最大动力因数D,1max,（G2t）轻型载货汽车,0.10.14,0.300.40,中型货车,0.0550.10,0.300.40,重型车,0.040.06,0.300.35,鞍式牵引列车,0.03左右,0.300.30,b一档最大动力因数D,1max,：,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，D,1max,0.30.4，矿用自卸车，D,1max,0.30.46。,c最高车速：,根据汽车用途、道路条件等来选择。,汽车类型,最高车速（km/h）,比功率（kW/t）,比扭矩（N.m/t）,中型货车,75120,8.514.0,3347,重型货车,70110,7.413.0,2950,半挂牵引车,90120,5,汽车类型 直接档最大动力因数D0max 一档最大动力因数D1,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。,d比功率和比扭矩,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最小离地间隙，与路面情况有关,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，1.72.17Hz,6.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