沈航北方科技学院
课程设计说明书
课程名称 汽车设计
教 学 部 专 业 车辆工程
班 级 xxxxxx
学 号 xxxxx
学生姓名 指导教师
2015年12月
沈航北方科技学院
课程设计任务书
教 学 部 机械工程系 专业 车辆工程
课程设计题目 某货车总体设计（m r 班级 学号 姓名
课程设计时间: 2015 年 11 月 24 日至 2015 年 12 月 10 日
课程设计的内容及要求：
（一）主要内容
1．查阅资料、调查研究、制定设计原则
2．选择整车和各总成的结构型式及主要技术特性参数和性能参数，形成一个完整的整车概念。选型过程中要进行必要的计算，并绘制总布置草图，以检验所选择的总成能否满足选型时确定的整车性能和尺寸要求。
3．汽车主要技术参数的确定
（1）汽车质量参数的确定：汽车装载质量、整车整备质量、汽车总质量、汽车轴数和驱动型式、汽车的轴荷分配。
（2）汽车主要尺寸参数的确定：汽车轴距、汽车的前后轮距、汽车的前悬和后悬、汽车的外廓尺寸。
（3）汽车主要性能参数的确定：汽车动力性能参数（汽车最高车速v a max 、加速时间、最大爬坡度i max 、直接档最大动力因数D 0max 、Ⅰ档最大动力因数D Ⅰmax ）、燃料经济性参数、通过性参数、制动性参数、操纵稳定性参数、行使平顺性参数。
4．绘制总布置图
（1）明确绘制总布置图的基准； （2）标注主要结构尺寸和装配尺寸。
（二）基本要求
1．绘制汽车的总布置图，0号图纸一张。
2．编写设计说明书，设计说明书应包括以下内容：
（1） 汽车形式的选择；（2）汽车各总成的选择； （3）汽车主要技术参数的确定；
（4）汽车主要性能的计算；包括：汽车动力性、经济性、操纵稳定性等。（5）参考文献。
3. 设计进度与时间安排：
（1）明确任务，分析有关原始资料，复习有关讲课内容及熟悉参考资料0.5周；
（2）设计计算，1.0周；（3）绘图，1.0周；（4）编写说明书、答辩，0.5周。
4. 注意事项：
（1）为保证设计进度及质量，设计方案的确定、设计计算的结果等必须取得指导教师的认可，尤其在绘制总布置图前，设计方案应由指导教师审阅。图面要清晰干净；尺寸标注正确。
（2）编写设计说明书时，必须条理清楚，语言通达，图表、公式及其标注要清晰明确，对重点部分，应有分析论证，要能反应出学生独立工作和解决问题的能力。
（3）独立完成图纸的设计和设计说明书的编写，若发现抄袭或雷同按不及格处理。
（三）主要参考文献
1．成大先 机械设计手册（第三版）
2．汽车工程手册 机械工业出版社
3．陈家瑞 汽车构造（下册） 人民交通出版社
4．王望予 汽车设计 机械工业出版社
5．余志生 汽车理论 机械工业出版社
（四）评语
（五）成绩
本课程设计的成绩按优秀、良好、中等、及格、不及格五级评定，根据课设工作态度、出勤情况、设计方案、性能计算、图纸质量、说明书质量、答辩情况等综合评定每个同学的课程设计成绩。
指导教师 月
负责教师 年 月 日
目录
摘 要 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
第1章、汽车的总体设计 ---------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
1.1 汽车总体设计的一般顺序 ------------------------------------------------------------------------------------------ 1
1.2 布置形式 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3
1.3 轴数的选择 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3
1.4 驱动形式的选择 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3
第2章、载货汽车主要技术参数的确定 --------------------------------------- 错误！未定义书签。
2.1 汽车质量参数的确定 ---------------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
2.1.1 汽车装载质量的确定 -------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
2.1.2 整车整备质量的预估 -------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
2.1.3 汽车总质量的确定 ------------------------------------------------------------------------------------------- 4
2.1.4 汽车的轴荷分配 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 4
2.2 汽车主要尺寸的确定 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 4
2.2.1 汽车的主要尺寸 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 4
2.2.2 汽车的外廓尺寸 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 5
2.3 汽车主要尺寸性能参数的确定 ------------------------------------------------------------------------------------ 5
2.3.1 汽车动力性参数的确定 ------------------------------------------------------------------------------------- 5
2.3.2 汽车燃油经济性参数的确定 ------------------------------------------------------------------------------ 5
第3章、载货汽车主要部件的选择及布置 ------------------------------------------------------------- 6
3.1 发动机的选择与布置 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 6
3.1.1 发动机型式的选择 ------------------------------------------------------------------------------------------- 6
3.1.2 发动机主要性能指标的选择 ------------------------------------------------------------------------------ 6
3.2 轮胎的选择 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
3.3 离合器的选择 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
3.4 万向传动轴的选择 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
3.5 主减速器的形式 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
第4章、总体布置的计算 ------------------------------------------------------------------------------------------ 9
4.1 轴荷分配及质心位置计算 ------------------------------------------------------------------------------------------ 9
4.1.1 平静时的轴荷分配及质心位置 --------------------------------------------------------------------------- 9
4.1.2 水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷计算 ------------------------------------------------- 11
4.1.3 制动时各轴的最大负荷计算 ----------------------------------------------------------------------------- 12
4.2 驱动桥主减速器传动比i 0的选择 ------------------------------------------------------------------------------- 13
4.3 变速器传动比的选择 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 13
4.3.1 变速器一档传动比的选择--------------------------------------------------------------------------------- 13
4.3.2 变速器档数和各档传动比的选择 ----------------------------------------------------------------------- 13
第5章、汽车动力性及燃油经济性计算 ---------------------------------------------------------------- 15
5.1 汽车动力性能的计算 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 15
5.1.1 驱动平衡的计算 --------------------------------------------------------------------------------------------- 15
5.1.2 动力特性的计算 --------------------------------------------------------------------------------------------- 17
5.2 功率平衡计算 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 19
5.3 汽车燃油经济性的计算 -------------------------------------------------------------------------------------------- 21
5.4 汽车不翻倒的条件计算 ------------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
5.4.1 汽车不纵向翻倒的条件计算 ---------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
5.4.2 汽车不横向翻倒的条件计算 ---------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
5.5 汽车的最小转弯半径 ---------------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。 总 结 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 错误！未定义书签。 参考文献----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 25
摘 要
本次汽车设计的题目是货车总体设计，主要内容是选择整车和各总成的结构形式及主要技术特性参数和性能参数。设计要求为：装载质量1500kg ，最大车速120km/h，滚动阻力系数0.018。
本次课程设计的主要内容有：汽车的总体设计，主要包括设计顺序，轴数、驱动形式、布置形式的选择等；汽车主要技术参数的确定，包括汽车主要尺寸的确定（外廓尺寸、轴距等），汽车质量参数的确定（质量系数、总质量等）；发动机的选择；轴荷分配及质心位置的计算和轮胎的选择；主减速器传动比和变速器传动比的计算及变速器的选择；动力性能的计算，包括驱动平衡技算，动力特性计算，功率平衡计算；燃油经济性的计算；汽车稳定性的计算等。同时本次课程设计应用到了EXCEL ，AutoCAD 等计算机辅助软件，要熟练掌握相关知识、完成设计
关键词：货车设计；发动机；动力性；燃油经济性
第1章 汽车的总体设计
1.1汽车总体设计的一般顺序
(1)调查研究与初始决策；其任务是选定设计目标，并制定产品设计工作方针及设计原则，调查研究的内容应包括：老产品在服役中的表现及用户意见；当前本行业与相关行业的技术发展，特别是竞争对手的新产品与新技术；材料、零部件、设备和工具等行业可能提供的条件；本企业在科研、开发及生产方面所取得的新成果等等，它们对新产品设计是很有价值的。
(2)总体方案设计；其任务是根据领导决策所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想提出移车设想，因此又称为概念设计或构思设计。为此要绘制不同的总体方案图（比例为1 ：10 ）供选择。在总体方案图上进行初步布置和分析，对主要总成只画出大轮廓而突出各方案间的主要差别，使方案对比简明清晰。经过方案论证选出其中最佳者。
(3)绘制总布置草图，确定整车主要尺寸、质量参数与性能指标以及各总成的基本型式。在总布置草图上要较准确地画出各总成及部件的外形和尺寸并进行仔细的布置，对轴荷分配和质心高度作计算与调整，训便较准确地确定汽车的轴距、轮距、总长、总宽、总高、离地间隙、货厢或车身地板高度等，并使之符合有关标准和法规；进行性能计算及参数匹配。
(4)车身造型设计及绘制车身布置图：绘制不同外形、不同方向、不同色彩的车身外形图．制作相应造型的1：10整车模型；从中选优后再制作精确模型。经征求意见、工艺分析评审及风洞试验后作进一步修改，审定后用三坐标测量仪测量车身模型坐标点。
(5)编写设计任务书：作为对以后的设计、试验及工艺准备的指导和依据。其内容常包括：任务来源、设计原则和设计依据；产品的用途及使用条件；汽车型号、承载容量、布置型式及主要技术指标和参数，包括空车及满载下的整车尺寸、轴荷及性能参数，有关的可靠性指标及环保指标等；各总成及部件的结构型式和特性参数；标准化、通用化、系列化水平及变型方案；拟采用的新技术、新结构、新装备、新材料和新工艺；维修、保养及其方便性的要求；续驶里程；生产规划、设备条件及预期制造成本和技术经济预恻等。有时也加进与国内外同类型汽车技术性能的分析和对比等。有的还附有汽车总布置方案草图及车身外形方案图。
(6)汽车的总布置设计：其主要任务是根据汽车的总体布置及整车性能提出对各总成及部件的布置要求和特性参数等设计要求，协调整车与总成间、相关总成问、总成与有关部件间的布置关系和参数匹配关系，使之组成一个在给定使用条件下的使用性能达到最优并满足设计任务书所要求的整车参数和性能指标的汽车。其具体工作有:
l) 绘制汽车总布置图：它是在总布置草图和各总成、部件设计的基础上用1 : 1 或1 ： 2 的比例精确地绘出，用于精确控制各部尺寸和位置，为各总成和部件分配准确的布置空间，因此又称为尺寸控制图。要特别注意汽车整体布置的合理性，驾驶室和车厢内部布置应具有视野性好、驾驶操作方便、座位舒适、安全，维修方便等特点。
2) 根据总布置设计确定的整车参数和性能指标提出对各总成和部件的设汁要求．包括结构型式、特性参数、尺寸与质量限制等。提供整车有关数据与计算载荷等。
3) 绘制转向车轮跳动等有关部分的运动图；用于校核布置空间以避免发生运动千涉。
4) 确定有关总成和部件支承的型式、结构参数与特性等，特别是对发动机前后支承、驾驶室支承和排气管支承的位置和刚度要精心选择。
5)确定各总成的质心位置，核算汽车空载和满载时的轴荷分配及整车质心高度。
6) 制作模型进行布置空间的校核：通常制作1 : l 的车身内、外模型来检查驾驶操作及上下车的方便性、视野范围、乘坐空间及舒适性等。
7) 汽车总成、部件及零件的选型与设计：其任务除了要保证总成和整车的性能指标外，还要考虑零部件本身的强度、寿命与可靠性等问题等。
8) 设计图纸的工艺审查及必要的修改。
9) 绘制汽车总装配图：其目的是进行图面装配校核，仔细检查相连接总成及部件的连接关系、连接部分的尺寸与配合以及拆装的方便性；核算与标注汽车整车和有关总成与部件的安装尺寸链，为汽车总装作技术准备和提供依据。
10) 试制、试验、修改与定型。设计完成后投入样品试制时，应考虑有一定数量的零部件和总成投人台架试验，至少有3 一4 辆样车投人整车室内试验与道路试验。注意了解制造和装配中的工艺问题及质量控制情况并及时把关，杜绝不合格的样品装车。要查明整车、总成及零部件的尺寸参数、质量参数、性能参数是否符合设计要求及问题所在，以便修改图纸或采取其他措施予以纠正。应按有关标准、法规进行全面的试验，以检查新产品的各项性能指标。
1.2布置形式
本车设计为平头货车，采用发动机位于前轴之上、驾驶室之正下方，这时驾驶室布置在发动机之正上方。这种布置的优缺点正好与长头车相反．可获得最短的轴距和车长尺寸；自重轻；机动性及视野性好；面积利用率高。但驾驶室易受发动机的振动、噪声、热等影响，而且其危险系数相比长头车比较高；其次维修不方便，用可翻倾式驾驶室解决这一间题；这种布置方案使驾驶室地板最高，上下车不方便。对于上述缺点，目前已有不少改善措施，如对驾驶室采取隔热、通风、密封、采暖、隔振等措施以及加装空调设备等，使平头式方案在现代轻、中型载货汽车上得到了广泛采用。
1.3轴数的选择
根据汽车的用途、总质量、使用条件、轮胎最大标定负荷和我国公路及桥梁限定双轴汽车的前后轴负荷应分别不超过60kN 和130kN 。本车载重为1500kg ，为轻型货车，因此采用两轴型式。
1.4驱动形式的选择
轿车和厂定汽车总质量小于19t 的公路用车，广泛采用4x2 的驱动型式，因为其结构简单、制造成本低。本车载重为1500kg ，小于19t ，因此采用4×2后轮单胎驱动型式。
第2章 载货汽车主要技术参数的确定
2.1 汽车质量参数的确定
2.1.1汽车装载质量的确定
汽车的装载质量是指汽车在良好路面上所允许的额定装载质量，用m 表示。题目e
中给定的是1500kg 。
2.1.2 整车整备质量的预估
汽车的整车整备质量是指车上带有全部装备，包括随车工具和轮胎，加满油和水，但没有载货和载人时的整车质量，用m 0表示。
(1) 质量系数 m 0的选取
对于轻型载货汽车，质量系数为0.8—1.10，取η
(2) 估算整车整备质量m 0
m 0= me /ηm 0m 0=0.8。 =1500/0.8=1875kg
2.1.3 汽车总质量的确定
汽车总质量是指汽车整车整备质量、汽车装载质量和驾驶室乘员（含驾驶室）质量三者之和，用表示。驾驶室乘员质量以每人65kg 。按乘员人数为3人。
m a =m e +m 0+3⨯65=3570kg
2.1.4 汽车的轴荷分配
汽车的轴荷分配影响汽车的使用性能和轮胎的使用寿命，为了使轮胎的寿命一致。表2.1为各类载货汽车轴荷分配的数据。
表2.1 载货汽车轴荷分配
2.2汽车主要尺寸的确定
2.2.1 汽车的主要尺寸
在汽车的主要性能、装载面积和轴荷分配以及经验数据等各个方面要求下选取。参考国内同类车型，本车轴距取L =3300mm。轮距取B =1800mm。前悬L F =891mm，后悬L R =1517mm。
2.2.2 汽车的外廓尺寸
我国法规对载货汽车外廓尺寸的规定是：总高不大于4米，总宽不大于2.5米，外开窗、后视镜等突出部分宽度不大于250mm ,总长不大于12米。
参考同类车型取外形尺寸长⨯宽⨯高=5030⨯2215⨯2460mm 。车厢尺寸长⨯宽⨯高=3300*1950*370mm 。
2.3汽车主要尺寸性能参数的确定
2.3.1 汽车动力性参数的确定
(1) 最高车速V amax 的确定
载货汽车的最高车速主要是根据汽车的用途以及使用条件和发动机功率大小来
确定, 给定的V amax =120km/h。 (2) 加速时间的确定
汽车起步连续换档加速时间是汽车加速性能的一项重要指标。载货汽车通常用 0-60km/h的加速时间来评价。 (3) 最大爬坡度i max 的确定
由于载货汽车在各地路面上行驶，要求有足够的爬坡能力。一般i max 在30%左右。 2.3.2 汽车燃油经济性参数的确定
载货汽车的燃油经济性常用单位燃油消耗量来评价。单位燃油消耗量是汽车每一吨总质量行使100km 所消耗的燃油量。
第3章 载货汽车主要部件的选择及布置
3.1 发动机的选择与布置
3.1.1 发动机型式的选择
目前汽车发动机主要采用汽油机和柴油机两大类. 由于柴油机燃油经济性好、工作可靠、排气污染少，在汽车上应用日益增多。
轻中型汽车可采用汽油机和柴油机，参考同类车型，本车选取柴油发动机。 3.1.2 发动机主要性能指标的选择
发动机的主要性能指标是发动机最大功率和发动机的最大转矩。 (1) 发动机最大功率P emax 及其相应转速n e 的选择
汽车的动力性主要决于发动机的最大功率值，发动机的功率越大，动力性就好. 最
大功率值根据所要求的最高车速Va max 计算，如下：
P e max =
1m a gf v a max C D A 3
（3.1） (+v a max )
360076140ηT
式中：P emax ……最大功率，kw
ηT ………传动系效率，对于单级减速器取0.9
g …………重力加速度，9.8m/s
2
f …………滚动阻力系数，取0.016 C D ……. 空气阻力系数，取0.8
A …………汽车的正面迎风面积，本车A=B⨯h=1.54⨯2.46=3.79㎡
m a ………汽车总质量，3570kg
V amax ……汽车最高车速，120km/h
带入相关数据，可得： P emax =P e max =
1m a gf v a max C D A 3(+v a max ) =99.78kw 360076140ηT
于是，发动机的外特性功率为：
P e =P emax ⨯(1.12~~1.20)=99.78⨯(1.12~~1.20)=111.75~~119.74 kw
查阅资料，选取东风朝阳柴油机厂朝柴 NGD3.0型柴油机主要技术参数见表3.1, 其总功率特性曲线如图3.1所示。
表3.1 朝柴 NGD3.0型柴油机技术参数
详细参数
品牌 朝柴 发动机型号 NGD3.0
系列 NGD3.0系列 进气形式 增压中冷 676×702 外形尺寸(mm) 603×
汽缸数
4 排量(ml) 2968 缸径(mm) 96 行程(mm) 102.5 压缩比 17:1
标定功率(kW) 120 功率转速(r/min) 3800
扭矩(N.m) 380 扭矩转速(r/min) 1600～2200
燃油种类 柴油 最低燃料消耗率
205
(g/kW.h)
净质量(kg) 280 供油系统 高压共轨 排放标准(TAS) 国Ⅳ
匹配车型 轻型卡车、越野车（SUV ）、皮卡车、轻型客车、多功能车（MPV ）
图3.1 发动机全负荷速度特性曲线
(2) 发动机最大转矩T emax 及其相应转速n T 的选择
当发动机最大功率P emax 和相应的转速n p 确定后，则发动机最大转矩T emax 和相应转速n T 可随之确定，其值由下式计算：
T
e max
=αT P =α
9550e max
n
（3.2）
p
式中： α—转矩适应系数，一般1.1-1.3，在这里取1.1； P emax ____最大功率，120kw
n p ______最大功率时转速，3800r/min
T emax ____最大转矩，380 Nm
而n p /n T =1.4-2.0，在这里取为1.8，则有：
n T =n p /1.8=3800/1.8=2112r/min T emax =α
9550e max
n
=275.84Nm
p
满足所选发动机的最大转矩及相应转速要求。
3.2轮胎的选择
载货汽车轮胎主要是根据轴荷分配、轮胎的额定复合、使用条件以及车速来选择。
G =0.75⨯3570*/4=669.375kg。G 为各个轮承受的重量。
根据GB9744-1997，选择轮胎规格为7.00R15LT ，层数10，断面宽度200m ，负荷下静半径350mm ，最大使用外直径780mm 。
3.3离合器的选择
双片干式盘形摩擦离合器
3.4万向传动轴的选择
本车轴距较短，所以选用轴式传动轴, 两端十字轴连接
3.5主减速器的形式
单级主减速器圆柱齿轮传动
第4章 总体布置的计算
4.1 轴荷分配及质心位置计算
4.1.1平静时的轴荷分配及质心位置
总布置的侧视图上确定各个总成的质心位置，及确定各个总成执行到前轴的距离和距地面的高度。根据力矩平衡的原理，按下列公式计算各轴的负荷和汽车的质心位置：
g 1l 1+ g 2l 2+……=GL
g 1h 1+ g2h 2+……=Gh g
g 1+ g2+…………（4.1） G 1+G2=G G 1L=Gb G 2L=Ga
式中：g 1、g 2、……各个总成的质量，kg
l1、l 2、………各个总成质心到前轴的距离，m h1、h 2、…………各个总成质心到地面的距离，m G1、G 2 ………前、后轴负荷，m h g ………. 汽车质心高度，m L ………汽车轴距,m
a ………汽车质心到前轴的距离，m
b ………汽车质心到后轴的距离，m
在总布置时，汽车的左右负荷分配应尽量相等，一般可以不计算，轴荷分配和质心位置应满足要求，否则，要重新布置各总成的位置，如调整发动机或车厢位置，以致改变汽车的轴距。各总成质量及其质心到前轴的距离、离地高度见表4.1。
表4.1 汽车各部件及总成的质量分布
M ——部件质量，kg
h ——部件质心距地面高度，m
l ——部件质心距前轴距离，m
由表4.1可得：
1. 空载时：2956.87=3.3G 2
1524.38=1875h g
G 2+G 1=1875 3.3 G1=1875b
3.3 G 2=1875a
所以G 2=978.98kg，G 1=896.02kg，a =1.723m,b =1.57m,h g =0.813m
前轴荷分配G 1/G =978.98/1875=52.21% 后轴荷分配G 2/G =47.78% 2. 满载时，7755.429=3.3 G2 2545.41=3570h g G 2+G 2=3570 3.3G 1=3570b 3.3G 2=3570a
所以G 2=2350.13kg，G 1=1219.87kg，a =2.17mm, b =1.13m，h g =0.713m 前轴荷分配G 1/G=1219.87/3570=34.17% 后轴荷分配G 2/G=65.83%
4.1.2 水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷计算：
对于后轮驱动的载货汽车在水平路面上满载行驶时各轴的最大负荷按下列公式计算：
F Z 1=
G (b -φh g )
L -
φh g
F Z 2=
Ga
（4.2）
L -φh g
式中： F Z1………行驶时前轴最大负荷，kg
F Z2………行驶时后轴最大负荷,kg
Φ：附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上为0.7—0.8
令：F Z 1=m1 ，F Z 2=m 2 （4.3）
G 1G 2式中：m 1：行驶时前轴轴荷转移系数，该值为0.8-0.9； m 2：行驶时后轴轴荷转移系数，该值为1.1-1.2。 代入相关数据，计算的：
F Z 1=
G (b -φh g )
=(3570*(1.13-0.7*0.713))/(3.3-0.7*0.713)=1049.09 kg
L -φh g Ga
=(3570*2.17)/(3.3-0.7*0.713)=2765.86kg
L -φh g
F Z 2=
于是有: F Z 1=m 1=0.86, F Z 2=m 2=1.18 满足要求。
G 1G 2
4.1.3 制动时各轴的最大负荷计算：
汽车制动时各轴的最大负荷按下列公式计算： F Zr 1=
G (b +φh g )
L
G (a -φh g )
（4.4） L
F Zr 2=
式中：F zr1………行驶时前轴最大负荷，kg;
F zr2………行驶时后轴最大负荷，kg;
令： F Zr 1=m 1， F Zr 2=m 2 （4.5）
G 1G 2式中:m 1………行驶时前轴轴荷转移系数，1.4-1.6;
m 2………行驶时后轴轴荷转移系数，0.40-0.80; 代入相关数据，计算得到： F Zr 1=
G (b +φh g )
=(3570*(1.13+0.7*0.713))/3.3=1762.39kg L G (a -φh g )
=(3570*(2.17-0.7*0.713))/3.3=1807.61kg L
F Zr 2=
于是有：F Zr 1=m 1=1.44kg , F Zr 2=m 2=0.76 满足要求。
G 1G 2
4.2驱动桥主减速器传动比i 0的选择
在选择驱动桥主减速器传动比i 0时，首先可根据汽车的最高车速、发动机参数、车轮参数来确定，其值可按下式计算：
i 0=0.377
rnv v a max i g 5
（4.6）
式中:V amax ………汽车的最高车速, 已知120km/h;
n p …………最高车速时发动机的转速，r/min,一般n v =n p =3800r/min; r……………车轮静半径，r=0.35m 故i 0=0.377
rnv v a max i g 5
=0.377⨯（0.35*3800）/120=5.41
4.3变速器传动比的选择
4.3.1变速器一档传动比的选择
在确定变速器一档传动比i g1时, 需要考虑驱动条件和附着条件。为了满足驱动条件，其值应符合下式子： i g 1≥
m a g (f cos i max +sin i max ) r
T e max i 0ηT
式中：i max ……最大爬坡度，i max =16.7度 代入相关数据，计算得：
i g 1≥m a
g (f cos i max +sin i max ) r
=（3570*9.8（0.018*cos16.7+sin16.7）*0.35）
ηT e max i 0T
/(380*5.41*0.9)≥2.61 i g1≤
Gr ϕT tq i 0ηT
=3570*9.8*cos16.7*0.35*0.7/(380*5.41*0.9)≤5.74
4.3.2变速器档数和各档传动比的选择
这中型载货汽车采用5档变速，各档变速比遵循下式关系分配：
i g 1i g 2i g 3i g 4
≥≥≥ （4.7） i g 2i g 3i g 4i g 5
参考同类车型确定各档传动比为如下表4.2
参数配置
第5章 汽车动力性及燃油经济性计算
5.1 汽车动力性能的计算
5.1.1驱动平衡的计算 (1) 驱动力的计算
汽车的驱动力按下式进行计算：
F t =
T e i g i 0ηT
r
r n e i g i 0
v a =0.377
（5.1）
式中：F t ………驱动力，N
T e ………发动机转矩，Nm;
n e ………发动机转速，r/min;
V a ………汽车的车速，km/h i 0:主减速器的传动比。
代入相关数据，计算所得数据如下表5.1所示。
表5.1 相关计算结果列表
15
16
(1)行使阻力的计算
汽车行驶时，需要克服的行使阻力为：
d v C A v
F 阻=m a gf cos i +m a g sin i +a +δm a （5.2）
21.15d t 式中： i :道路的坡度，平路是0
dv 2
：行使加速度，m/s 等速行驶时为0 dt
2
δ:回转质量换算系数, 其值按δ=1+
δ1+δ2i g 估算, 其中
2
δ
1
=0.03-0.05,取为0.04;
δ
2
=0.04-0.06,取为0.05 ;
i g :变速器各档的传动比. 代入i=0,
dv
=0及相关数据，可得： dt
2
A d v
F 阻=m a gf cos i +m a g sin i +C v a +δm a =3570⨯9.8⨯0.018
21.15d t （0.8*3.79*v a /21.15）
=629.748+0.1434v a
(5.3)
代入各个速度值, 即得表5.2.
表5.2 行驶阻力F 阻与车速Va
2
2
(2) 驱动力——行驶阻力平衡图
按照公式5.1，5.2作曲线图，则得到汽车的驱动力—行驶阻力平衡图，如图5.1所示。利用该图可以分析汽车的动力性。阻力与5挡交点是速度为最高车速。
17
图5.1驱动力—行驶阻力平衡图
5.1.2动力特性的计算
(1) 动力因数D 的计算
汽车的动力性因数按下式关系计算：
T e i g i 0ηT
A -
C D v a
m a g
2
D=
v a =0.377
r n e i g i 0
（5.4）
代入相关的数据，计算所得结果见表5.1。
滚动阻力系数f 与车速v a 的关系
f=0.0076+0.000056v a （5.5） 计算所得的数据如表5.3
表5.3 滚动阻力系数f 与车速
v
a
(2) 动力特性图
18
按照公式5.4，5.5作D —v a 、f-v a 曲线图，则得到汽车的动力特性图，如图5.2所示。
图5.2 动力特性图
(3) 加速时间t 的计算
汽车在平路上等速行驶时，有如下关系： D =f +
δdv
gdt
（5.6）
即是
1dv δ
（5.7） ==
a dt g (D -f )
代入相关的数据，可得到加速度倒数1/a的值，见表5.1 。 作出1/a-v a 关系曲线，如图5.3，
19
图5.3加速度倒数曲线
通过求面积可得货车0-60km/h的加速时间为25.2s 。 (4) 汽车最大爬坡度i max 的计算
i max =tan a max
a
max
=arcsin
D 1max -f -D 12max +f
1+f
2
2
式中: D 1max :汽车变速器头档的最大动力因数, 为0.67。 则 a max =arcsin
D 1max -f -D 12max +f
1+f
2
2
=arcsin(0.67-f
i max =tan
(1- 0.67*0.67+0.0018*0.018))/(1+0.018*0.018) =47°
a
max
=47%≥30% 满足最大爬坡度的要求。
5.2功率平衡计算
(1) 汽车行驶时发动机能够发出的功率
汽车行驶时，发动机能够发出的功率P e 就是发动机使用外特性时的功率值。 发动机转速n p 和汽车速度V a 之间的关系同前。
20
⎫⎪⎪
根据公式 (5.9)
rn e ⎬⎪νa =0. 377
i g i 0⎪⎭
P e =
代入相关数据，得表5.4。
表5.4 发动机发出的功率Pe 与速度Va 关系表
T e n e 9550
(2)汽车行驶时所需要的发动机的功率
汽车行驶时，所需要的发动机的功率是克服行驶阻力所消耗的功率，其值按下 式计算：
dv V a C A v
(m a gf cos i +m a g sin i +D a +δm a ) P e =（5.10）
3600ηT 21.15dt
2
当汽车在平路上行驶的时候，简化为下式： P e =
V a C A v
(m a gf +D a ) （5.11）
3600ηT 21.15
2
代入相关的数据计算得到图表5.5所示：
表5.5 所需发动机功率
作出发动机能够发出的功率与车速之间的关系曲线，并作汽车在平路上等速行驶
21
时所需发动机的功率的曲线，即得到汽车的功率平衡图，如图5.4所示.
图5.4汽车功率平衡图
5.3汽车燃油经济性的计算
在总体设计时，通常是计算汽车稳定行驶时的燃油经济性，计算公式如下：
Q =
g e p e
1.02v a γ
v a =
0.377
r n e i 0i g
（5.12）
式中：P e ：汽车稳定行驶时所需发动机的功率，kw;
Q :汽车等速百公里燃油消耗量，l/100km;
ge :燃油消耗率 ,g/(kw*h)g/(kw.h),其值由发动机万有特性曲线得到；
γ:燃油重度，N/L,柴油为7.94-8.16，这里取8.00 。
查万有特性曲线图（3.1）, 并计算，如表（5.6）
表5.6 燃油经济性计算结果
22
根据数据作出曲线如图5.5。
图5.5 等速百公里油耗量曲线
5.4 汽车不翻倒的条件计算
5.4.1汽车不纵向翻倒的条件计算
b
≥φ （5.13）
h
代入相关数据有b/h=1..8/0.812=2.21>0.7满足要求。 5.4.2 汽车不横向翻倒的条件计算
汽车不横向翻倒的条件计算：
B 2h g
≥φ （5.14）
代入相关的数据有：B/2h=1.8/(2*0.813)=1.11>0.7 满足要求。
5.5 汽车的最小转弯半径
汽车的最小转弯半径的计算公式是：
23
D min =2L 2+(B +
L
) 2 （5.15）
tan θmax
式中：θmax ：汽车前内轮的最大转角，这里取最大值45度
D min =2L 2+(B +
L
) 2=11.71代入相关数据，计算得：
tan θmax
满足要求。
总 结
通过此次课程的学习，使我更加扎实的掌握了有关汽车设计方面的知识，学习的
过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考与询问老师，终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作课程设计，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵.
通过三周的货车整体设计课程设计，使我们更加了解了汽车设计的过程，比如：发
动机的选取，性能的设计与校核等。还有在选取后对汽车动力性和燃油经济性的计算。而作图环节更是锻炼了我们的动手实践的能力，学会使用CAD 绘图工具，并且了解了一些小的技巧，让我增长了才能，同时，在设计过程中我得到了老师和同学的帮助，帮助我解决了很多繁琐的问题，使我的课设能够顺利完成，在这里我要说声谢谢。 总之，我在完成课程设计的同时，培养了我使用技术资料，有关手册，图册等工具书进行设计，以及Excel 计算、数据处理等方面的工作能力。相信这次的汽车设计课程设计一定会对我今后的学习和工作起到巨大的帮助，也再次感谢在此次课程设计中帮助我的老师和同学。
24
参考文献
【1】王望予主编. 汽车设计. 北京. 机械工业出版社.2006；
【2】余志生主编. 汽车理论. 北京. 机械工业出版社.2007
【3】龚微寒主编. 汽车现代设计制造. 北京. 人民交通出版社.1995
【4】刘维信主编. 汽车设计. 北京. 清华大学出版社.2001
【5】中国汽车工业经济技术信息研究所编. 中国汽车零配件大全. 机械工业出版社.2000
【6】陈家瑞主编. 汽车构造. 北京. 机械工业出版社.2005
【7】王国权 龚国庆编. 汽车设计课程设计指导书 北京：机械工业出版社，2009
【8】唐新蓬编. 汽车总体设计 北京：高等教育出版社，2010
【9】张文春编. 汽车理论. 北京：机械工业出版社，2005
【10】赵士林编. 九十年代内燃机. 上海:上海交通大学出版社
沈航北方科技学院
课程设计说明书
课程名称 汽车设计
教 学 部 专 业 车辆工程
班 级 xxxxxx
学 号 xxxxx
学生姓名 指导教师
2015年12月
沈航北方科技学院
课程设计任务书
教 学 部 机械工程系 专业 车辆工程
课程设计题目 某货车总体设计（m r 班级 学号 姓名
课程设计时间: 2015 年 11 月 24 日至 2015 年 12 月 10 日
课程设计的内容及要求：
（一）主要内容
1．查阅资料、调查研究、制定设计原则
2．选择整车和各总成的结构型式及主要技术特性参数和性能参数，形成一个完整的整车概念。选型过程中要进行必要的计算，并绘制总布置草图，以检验所选择的总成能否满足选型时确定的整车性能和尺寸要求。
3．汽车主要技术参数的确定
（1）汽车质量参数的确定：汽车装载质量、整车整备质量、汽车总质量、汽车轴数和驱动型式、汽车的轴荷分配。
（2）汽车主要尺寸参数的确定：汽车轴距、汽车的前后轮距、汽车的前悬和后悬、汽车的外廓尺寸。
（3）汽车主要性能参数的确定：汽车动力性能参数（汽车最高车速v a max 、加速时间、最大爬坡度i max 、直接档最大动力因数D 0max 、Ⅰ档最大动力因数D Ⅰmax ）、燃料经济性参数、通过性参数、制动性参数、操纵稳定性参数、行使平顺性参数。
4．绘制总布置图
（1）明确绘制总布置图的基准； （2）标注主要结构尺寸和装配尺寸。
（二）基本要求
1．绘制汽车的总布置图，0号图纸一张。
2．编写设计说明书，设计说明书应包括以下内容：
（1） 汽车形式的选择；（2）汽车各总成的选择； （3）汽车主要技术参数的确定；
（4）汽车主要性能的计算；包括：汽车动力性、经济性、操纵稳定性等。（5）参考文献。
3. 设计进度与时间安排：
（1）明确任务，分析有关原始资料，复习有关讲课内容及熟悉参考资料0.5周；
（2）设计计算，1.0周；（3）绘图，1.0周；（4）编写说明书、答辩，0.5周。
4. 注意事项：
（1）为保证设计进度及质量，设计方案的确定、设计计算的结果等必须取得指导教师的认可，尤其在绘制总布置图前，设计方案应由指导教师审阅。图面要清晰干净；尺寸标注正确。
（2）编写设计说明书时，必须条理清楚，语言通达，图表、公式及其标注要清晰明确，对重点部分，应有分析论证，要能反应出学生独立工作和解决问题的能力。
（3）独立完成图纸的设计和设计说明书的编写，若发现抄袭或雷同按不及格处理。
（三）主要参考文献
1．成大先 机械设计手册（第三版）
2．汽车工程手册 机械工业出版社
3．陈家瑞 汽车构造（下册） 人民交通出版社
4．王望予 汽车设计 机械工业出版社
5．余志生 汽车理论 机械工业出版社
（四）评语
（五）成绩
本课程设计的成绩按优秀、良好、中等、及格、不及格五级评定，根据课设工作态度、出勤情况、设计方案、性能计算、图纸质量、说明书质量、答辩情况等综合评定每个同学的课程设计成绩。
指导教师 月
负责教师 年 月 日
目录
摘 要 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
第1章、汽车的总体设计 ---------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
1.1 汽车总体设计的一般顺序 ------------------------------------------------------------------------------------------ 1
1.2 布置形式 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3
1.3 轴数的选择 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3
1.4 驱动形式的选择 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3
第2章、载货汽车主要技术参数的确定 --------------------------------------- 错误！未定义书签。
2.1 汽车质量参数的确定 ---------------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
2.1.1 汽车装载质量的确定 -------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
2.1.2 整车整备质量的预估 -------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
2.1.3 汽车总质量的确定 ------------------------------------------------------------------------------------------- 4
2.1.4 汽车的轴荷分配 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 4
2.2 汽车主要尺寸的确定 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 4
2.2.1 汽车的主要尺寸 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 4
2.2.2 汽车的外廓尺寸 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 5
2.3 汽车主要尺寸性能参数的确定 ------------------------------------------------------------------------------------ 5
2.3.1 汽车动力性参数的确定 ------------------------------------------------------------------------------------- 5
2.3.2 汽车燃油经济性参数的确定 ------------------------------------------------------------------------------ 5
第3章、载货汽车主要部件的选择及布置 ------------------------------------------------------------- 6
3.1 发动机的选择与布置 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 6
3.1.1 发动机型式的选择 ------------------------------------------------------------------------------------------- 6
3.1.2 发动机主要性能指标的选择 ------------------------------------------------------------------------------ 6
3.2 轮胎的选择 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
3.3 离合器的选择 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
3.4 万向传动轴的选择 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
3.5 主减速器的形式 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
第4章、总体布置的计算 ------------------------------------------------------------------------------------------ 9
4.1 轴荷分配及质心位置计算 ------------------------------------------------------------------------------------------ 9
4.1.1 平静时的轴荷分配及质心位置 --------------------------------------------------------------------------- 9
4.1.2 水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷计算 ------------------------------------------------- 11
4.1.3 制动时各轴的最大负荷计算 ----------------------------------------------------------------------------- 12
4.2 驱动桥主减速器传动比i 0的选择 ------------------------------------------------------------------------------- 13
4.3 变速器传动比的选择 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 13
4.3.1 变速器一档传动比的选择--------------------------------------------------------------------------------- 13
4.3.2 变速器档数和各档传动比的选择 ----------------------------------------------------------------------- 13
第5章、汽车动力性及燃油经济性计算 ---------------------------------------------------------------- 15
5.1 汽车动力性能的计算 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 15
5.1.1 驱动平衡的计算 --------------------------------------------------------------------------------------------- 15
5.1.2 动力特性的计算 --------------------------------------------------------------------------------------------- 17
5.2 功率平衡计算 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 19
5.3 汽车燃油经济性的计算 -------------------------------------------------------------------------------------------- 21
5.4 汽车不翻倒的条件计算 ------------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
5.4.1 汽车不纵向翻倒的条件计算 ---------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
5.4.2 汽车不横向翻倒的条件计算 ---------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
5.5 汽车的最小转弯半径 ---------------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。 总 结 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 错误！未定义书签。 参考文献----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 25
摘 要
本次汽车设计的题目是货车总体设计，主要内容是选择整车和各总成的结构形式及主要技术特性参数和性能参数。设计要求为：装载质量1500kg ，最大车速120km/h，滚动阻力系数0.018。
本次课程设计的主要内容有：汽车的总体设计，主要包括设计顺序，轴数、驱动形式、布置形式的选择等；汽车主要技术参数的确定，包括汽车主要尺寸的确定（外廓尺寸、轴距等），汽车质量参数的确定（质量系数、总质量等）；发动机的选择；轴荷分配及质心位置的计算和轮胎的选择；主减速器传动比和变速器传动比的计算及变速器的选择；动力性能的计算，包括驱动平衡技算，动力特性计算，功率平衡计算；燃油经济性的计算；汽车稳定性的计算等。同时本次课程设计应用到了EXCEL ，AutoCAD 等计算机辅助软件，要熟练掌握相关知识、完成设计
关键词：货车设计；发动机；动力性；燃油经济性
第1章 汽车的总体设计
1.1汽车总体设计的一般顺序
(1)调查研究与初始决策；其任务是选定设计目标，并制定产品设计工作方针及设计原则，调查研究的内容应包括：老产品在服役中的表现及用户意见；当前本行业与相关行业的技术发展，特别是竞争对手的新产品与新技术；材料、零部件、设备和工具等行业可能提供的条件；本企业在科研、开发及生产方面所取得的新成果等等，它们对新产品设计是很有价值的。
(2)总体方案设计；其任务是根据领导决策所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想提出移车设想，因此又称为概念设计或构思设计。为此要绘制不同的总体方案图（比例为1 ：10 ）供选择。在总体方案图上进行初步布置和分析，对主要总成只画出大轮廓而突出各方案间的主要差别，使方案对比简明清晰。经过方案论证选出其中最佳者。
(3)绘制总布置草图，确定整车主要尺寸、质量参数与性能指标以及各总成的基本型式。在总布置草图上要较准确地画出各总成及部件的外形和尺寸并进行仔细的布置，对轴荷分配和质心高度作计算与调整，训便较准确地确定汽车的轴距、轮距、总长、总宽、总高、离地间隙、货厢或车身地板高度等，并使之符合有关标准和法规；进行性能计算及参数匹配。
(4)车身造型设计及绘制车身布置图：绘制不同外形、不同方向、不同色彩的车身外形图．制作相应造型的1：10整车模型；从中选优后再制作精确模型。经征求意见、工艺分析评审及风洞试验后作进一步修改，审定后用三坐标测量仪测量车身模型坐标点。
(5)编写设计任务书：作为对以后的设计、试验及工艺准备的指导和依据。其内容常包括：任务来源、设计原则和设计依据；产品的用途及使用条件；汽车型号、承载容量、布置型式及主要技术指标和参数，包括空车及满载下的整车尺寸、轴荷及性能参数，有关的可靠性指标及环保指标等；各总成及部件的结构型式和特性参数；标准化、通用化、系列化水平及变型方案；拟采用的新技术、新结构、新装备、新材料和新工艺；维修、保养及其方便性的要求；续驶里程；生产规划、设备条件及预期制造成本和技术经济预恻等。有时也加进与国内外同类型汽车技术性能的分析和对比等。有的还附有汽车总布置方案草图及车身外形方案图。
(6)汽车的总布置设计：其主要任务是根据汽车的总体布置及整车性能提出对各总成及部件的布置要求和特性参数等设计要求，协调整车与总成间、相关总成问、总成与有关部件间的布置关系和参数匹配关系，使之组成一个在给定使用条件下的使用性能达到最优并满足设计任务书所要求的整车参数和性能指标的汽车。其具体工作有:
l) 绘制汽车总布置图：它是在总布置草图和各总成、部件设计的基础上用1 : 1 或1 ： 2 的比例精确地绘出，用于精确控制各部尺寸和位置，为各总成和部件分配准确的布置空间，因此又称为尺寸控制图。要特别注意汽车整体布置的合理性，驾驶室和车厢内部布置应具有视野性好、驾驶操作方便、座位舒适、安全，维修方便等特点。
2) 根据总布置设计确定的整车参数和性能指标提出对各总成和部件的设汁要求．包括结构型式、特性参数、尺寸与质量限制等。提供整车有关数据与计算载荷等。
3) 绘制转向车轮跳动等有关部分的运动图；用于校核布置空间以避免发生运动千涉。
4) 确定有关总成和部件支承的型式、结构参数与特性等，特别是对发动机前后支承、驾驶室支承和排气管支承的位置和刚度要精心选择。
5)确定各总成的质心位置，核算汽车空载和满载时的轴荷分配及整车质心高度。
6) 制作模型进行布置空间的校核：通常制作1 : l 的车身内、外模型来检查驾驶操作及上下车的方便性、视野范围、乘坐空间及舒适性等。
7) 汽车总成、部件及零件的选型与设计：其任务除了要保证总成和整车的性能指标外，还要考虑零部件本身的强度、寿命与可靠性等问题等。
8) 设计图纸的工艺审查及必要的修改。
9) 绘制汽车总装配图：其目的是进行图面装配校核，仔细检查相连接总成及部件的连接关系、连接部分的尺寸与配合以及拆装的方便性；核算与标注汽车整车和有关总成与部件的安装尺寸链，为汽车总装作技术准备和提供依据。
10) 试制、试验、修改与定型。设计完成后投入样品试制时，应考虑有一定数量的零部件和总成投人台架试验，至少有3 一4 辆样车投人整车室内试验与道路试验。注意了解制造和装配中的工艺问题及质量控制情况并及时把关，杜绝不合格的样品装车。要查明整车、总成及零部件的尺寸参数、质量参数、性能参数是否符合设计要求及问题所在，以便修改图纸或采取其他措施予以纠正。应按有关标准、法规进行全面的试验，以检查新产品的各项性能指标。
1.2布置形式
本车设计为平头货车，采用发动机位于前轴之上、驾驶室之正下方，这时驾驶室布置在发动机之正上方。这种布置的优缺点正好与长头车相反．可获得最短的轴距和车长尺寸；自重轻；机动性及视野性好；面积利用率高。但驾驶室易受发动机的振动、噪声、热等影响，而且其危险系数相比长头车比较高；其次维修不方便，用可翻倾式驾驶室解决这一间题；这种布置方案使驾驶室地板最高，上下车不方便。对于上述缺点，目前已有不少改善措施，如对驾驶室采取隔热、通风、密封、采暖、隔振等措施以及加装空调设备等，使平头式方案在现代轻、中型载货汽车上得到了广泛采用。
1.3轴数的选择
根据汽车的用途、总质量、使用条件、轮胎最大标定负荷和我国公路及桥梁限定双轴汽车的前后轴负荷应分别不超过60kN 和130kN 。本车载重为1500kg ，为轻型货车，因此采用两轴型式。
1.4驱动形式的选择
轿车和厂定汽车总质量小于19t 的公路用车，广泛采用4x2 的驱动型式，因为其结构简单、制造成本低。本车载重为1500kg ，小于19t ，因此采用4×2后轮单胎驱动型式。
第2章 载货汽车主要技术参数的确定
2.1 汽车质量参数的确定
2.1.1汽车装载质量的确定
汽车的装载质量是指汽车在良好路面上所允许的额定装载质量，用m 表示。题目e
中给定的是1500kg 。
2.1.2 整车整备质量的预估
汽车的整车整备质量是指车上带有全部装备，包括随车工具和轮胎，加满油和水，但没有载货和载人时的整车质量，用m 0表示。
(1) 质量系数 m 0的选取
对于轻型载货汽车，质量系数为0.8—1.10，取η
(2) 估算整车整备质量m 0
m 0= me /ηm 0m 0=0.8。 =1500/0.8=1875kg
2.1.3 汽车总质量的确定
汽车总质量是指汽车整车整备质量、汽车装载质量和驾驶室乘员（含驾驶室）质量三者之和，用表示。驾驶室乘员质量以每人65kg 。按乘员人数为3人。
m a =m e +m 0+3⨯65=3570kg
2.1.4 汽车的轴荷分配
汽车的轴荷分配影响汽车的使用性能和轮胎的使用寿命，为了使轮胎的寿命一致。表2.1为各类载货汽车轴荷分配的数据。
表2.1 载货汽车轴荷分配
2.2汽车主要尺寸的确定
2.2.1 汽车的主要尺寸
在汽车的主要性能、装载面积和轴荷分配以及经验数据等各个方面要求下选取。参考国内同类车型，本车轴距取L =3300mm。轮距取B =1800mm。前悬L F =891mm，后悬L R =1517mm。
2.2.2 汽车的外廓尺寸
我国法规对载货汽车外廓尺寸的规定是：总高不大于4米，总宽不大于2.5米，外开窗、后视镜等突出部分宽度不大于250mm ,总长不大于12米。
参考同类车型取外形尺寸长⨯宽⨯高=5030⨯2215⨯2460mm 。车厢尺寸长⨯宽⨯高=3300*1950*370mm 。
2.3汽车主要尺寸性能参数的确定
2.3.1 汽车动力性参数的确定
(1) 最高车速V amax 的确定
载货汽车的最高车速主要是根据汽车的用途以及使用条件和发动机功率大小来
确定, 给定的V amax =120km/h。 (2) 加速时间的确定
汽车起步连续换档加速时间是汽车加速性能的一项重要指标。载货汽车通常用 0-60km/h的加速时间来评价。 (3) 最大爬坡度i max 的确定
由于载货汽车在各地路面上行驶，要求有足够的爬坡能力。一般i max 在30%左右。 2.3.2 汽车燃油经济性参数的确定
载货汽车的燃油经济性常用单位燃油消耗量来评价。单位燃油消耗量是汽车每一吨总质量行使100km 所消耗的燃油量。
第3章 载货汽车主要部件的选择及布置
3.1 发动机的选择与布置
3.1.1 发动机型式的选择
目前汽车发动机主要采用汽油机和柴油机两大类. 由于柴油机燃油经济性好、工作可靠、排气污染少，在汽车上应用日益增多。
轻中型汽车可采用汽油机和柴油机，参考同类车型，本车选取柴油发动机。 3.1.2 发动机主要性能指标的选择
发动机的主要性能指标是发动机最大功率和发动机的最大转矩。 (1) 发动机最大功率P emax 及其相应转速n e 的选择
汽车的动力性主要决于发动机的最大功率值，发动机的功率越大，动力性就好. 最
大功率值根据所要求的最高车速Va max 计算，如下：
P e max =
1m a gf v a max C D A 3
（3.1） (+v a max )
360076140ηT
式中：P emax ……最大功率，kw
ηT ………传动系效率，对于单级减速器取0.9
g …………重力加速度，9.8m/s
2
f …………滚动阻力系数，取0.016 C D ……. 空气阻力系数，取0.8
A …………汽车的正面迎风面积，本车A=B⨯h=1.54⨯2.46=3.79㎡
m a ………汽车总质量，3570kg
V amax ……汽车最高车速，120km/h
带入相关数据，可得： P emax =P e max =
1m a gf v a max C D A 3(+v a max ) =99.78kw 360076140ηT
于是，发动机的外特性功率为：
P e =P emax ⨯(1.12~~1.20)=99.78⨯(1.12~~1.20)=111.75~~119.74 kw
查阅资料，选取东风朝阳柴油机厂朝柴 NGD3.0型柴油机主要技术参数见表3.1, 其总功率特性曲线如图3.1所示。
表3.1 朝柴 NGD3.0型柴油机技术参数
详细参数
品牌 朝柴 发动机型号 NGD3.0
系列 NGD3.0系列 进气形式 增压中冷 676×702 外形尺寸(mm) 603×
汽缸数
4 排量(ml) 2968 缸径(mm) 96 行程(mm) 102.5 压缩比 17:1
标定功率(kW) 120 功率转速(r/min) 3800
扭矩(N.m) 380 扭矩转速(r/min) 1600～2200
燃油种类 柴油 最低燃料消耗率
205
(g/kW.h)
净质量(kg) 280 供油系统 高压共轨 排放标准(TAS) 国Ⅳ
匹配车型 轻型卡车、越野车（SUV ）、皮卡车、轻型客车、多功能车（MPV ）
图3.1 发动机全负荷速度特性曲线
(2) 发动机最大转矩T emax 及其相应转速n T 的选择
当发动机最大功率P emax 和相应的转速n p 确定后，则发动机最大转矩T emax 和相应转速n T 可随之确定，其值由下式计算：
T
e max
=αT P =α
9550e max
n
（3.2）
p
式中： α—转矩适应系数，一般1.1-1.3，在这里取1.1； P emax ____最大功率，120kw
n p ______最大功率时转速，3800r/min
T emax ____最大转矩，380 Nm
而n p /n T =1.4-2.0，在这里取为1.8，则有：
n T =n p /1.8=3800/1.8=2112r/min T emax =α
9550e max
n
=275.84Nm
p
满足所选发动机的最大转矩及相应转速要求。
3.2轮胎的选择
载货汽车轮胎主要是根据轴荷分配、轮胎的额定复合、使用条件以及车速来选择。
G =0.75⨯3570*/4=669.375kg。G 为各个轮承受的重量。
根据GB9744-1997，选择轮胎规格为7.00R15LT ，层数10，断面宽度200m ，负荷下静半径350mm ，最大使用外直径780mm 。
3.3离合器的选择
双片干式盘形摩擦离合器
3.4万向传动轴的选择
本车轴距较短，所以选用轴式传动轴, 两端十字轴连接
3.5主减速器的形式
单级主减速器圆柱齿轮传动
第4章 总体布置的计算
4.1 轴荷分配及质心位置计算
4.1.1平静时的轴荷分配及质心位置
总布置的侧视图上确定各个总成的质心位置，及确定各个总成执行到前轴的距离和距地面的高度。根据力矩平衡的原理，按下列公式计算各轴的负荷和汽车的质心位置：
g 1l 1+ g 2l 2+……=GL
g 1h 1+ g2h 2+……=Gh g
g 1+ g2+…………（4.1） G 1+G2=G G 1L=Gb G 2L=Ga
式中：g 1、g 2、……各个总成的质量，kg
l1、l 2、………各个总成质心到前轴的距离，m h1、h 2、…………各个总成质心到地面的距离，m G1、G 2 ………前、后轴负荷，m h g ………. 汽车质心高度，m L ………汽车轴距,m
a ………汽车质心到前轴的距离，m
b ………汽车质心到后轴的距离，m
在总布置时，汽车的左右负荷分配应尽量相等，一般可以不计算，轴荷分配和质心位置应满足要求，否则，要重新布置各总成的位置，如调整发动机或车厢位置，以致改变汽车的轴距。各总成质量及其质心到前轴的距离、离地高度见表4.1。
表4.1 汽车各部件及总成的质量分布
M ——部件质量，kg
h ——部件质心距地面高度，m
l ——部件质心距前轴距离，m
由表4.1可得：
1. 空载时：2956.87=3.3G 2
1524.38=1875h g
G 2+G 1=1875 3.3 G1=1875b
3.3 G 2=1875a
所以G 2=978.98kg，G 1=896.02kg，a =1.723m,b =1.57m,h g =0.813m
前轴荷分配G 1/G =978.98/1875=52.21% 后轴荷分配G 2/G =47.78% 2. 满载时，7755.429=3.3 G2 2545.41=3570h g G 2+G 2=3570 3.3G 1=3570b 3.3G 2=3570a
所以G 2=2350.13kg，G 1=1219.87kg，a =2.17mm, b =1.13m，h g =0.713m 前轴荷分配G 1/G=1219.87/3570=34.17% 后轴荷分配G 2/G=65.83%
4.1.2 水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷计算：
对于后轮驱动的载货汽车在水平路面上满载行驶时各轴的最大负荷按下列公式计算：
F Z 1=
G (b -φh g )
L -
φh g
F Z 2=
Ga
（4.2）
L -φh g
式中： F Z1………行驶时前轴最大负荷，kg
F Z2………行驶时后轴最大负荷,kg
Φ：附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上为0.7—0.8
令：F Z 1=m1 ，F Z 2=m 2 （4.3）
G 1G 2式中：m 1：行驶时前轴轴荷转移系数，该值为0.8-0.9； m 2：行驶时后轴轴荷转移系数，该值为1.1-1.2。 代入相关数据，计算的：
F Z 1=
G (b -φh g )
=(3570*(1.13-0.7*0.713))/(3.3-0.7*0.713)=1049.09 kg
L -φh g Ga
=(3570*2.17)/(3.3-0.7*0.713)=2765.86kg
L -φh g
F Z 2=
于是有: F Z 1=m 1=0.86, F Z 2=m 2=1.18 满足要求。
G 1G 2
4.1.3 制动时各轴的最大负荷计算：
汽车制动时各轴的最大负荷按下列公式计算： F Zr 1=
G (b +φh g )
L
G (a -φh g )
（4.4） L
F Zr 2=
式中：F zr1………行驶时前轴最大负荷，kg;
F zr2………行驶时后轴最大负荷，kg;
令： F Zr 1=m 1， F Zr 2=m 2 （4.5）
G 1G 2式中:m 1………行驶时前轴轴荷转移系数，1.4-1.6;
m 2………行驶时后轴轴荷转移系数，0.40-0.80; 代入相关数据，计算得到： F Zr 1=
G (b +φh g )
=(3570*(1.13+0.7*0.713))/3.3=1762.39kg L G (a -φh g )
=(3570*(2.17-0.7*0.713))/3.3=1807.61kg L
F Zr 2=
于是有：F Zr 1=m 1=1.44kg , F Zr 2=m 2=0.76 满足要求。
G 1G 2
4.2驱动桥主减速器传动比i 0的选择
在选择驱动桥主减速器传动比i 0时，首先可根据汽车的最高车速、发动机参数、车轮参数来确定，其值可按下式计算：
i 0=0.377
rnv v a max i g 5
（4.6）
式中:V amax ………汽车的最高车速, 已知120km/h;
n p …………最高车速时发动机的转速，r/min,一般n v =n p =3800r/min; r……………车轮静半径，r=0.35m 故i 0=0.377
rnv v a max i g 5
=0.377⨯（0.35*3800）/120=5.41
4.3变速器传动比的选择
4.3.1变速器一档传动比的选择
在确定变速器一档传动比i g1时, 需要考虑驱动条件和附着条件。为了满足驱动条件，其值应符合下式子： i g 1≥
m a g (f cos i max +sin i max ) r
T e max i 0ηT
式中：i max ……最大爬坡度，i max =16.7度 代入相关数据，计算得：
i g 1≥m a
g (f cos i max +sin i max ) r
=（3570*9.8（0.018*cos16.7+sin16.7）*0.35）
ηT e max i 0T
/(380*5.41*0.9)≥2.61 i g1≤
Gr ϕT tq i 0ηT
=3570*9.8*cos16.7*0.35*0.7/(380*5.41*0.9)≤5.74
4.3.2变速器档数和各档传动比的选择
这中型载货汽车采用5档变速，各档变速比遵循下式关系分配：
i g 1i g 2i g 3i g 4
≥≥≥ （4.7） i g 2i g 3i g 4i g 5
参考同类车型确定各档传动比为如下表4.2
参数配置
第5章 汽车动力性及燃油经济性计算
5.1 汽车动力性能的计算
5.1.1驱动平衡的计算 (1) 驱动力的计算
汽车的驱动力按下式进行计算：
F t =
T e i g i 0ηT
r
r n e i g i 0
v a =0.377
（5.1）
式中：F t ………驱动力，N
T e ………发动机转矩，Nm;
n e ………发动机转速，r/min;
V a ………汽车的车速，km/h i 0:主减速器的传动比。
代入相关数据，计算所得数据如下表5.1所示。
表5.1 相关计算结果列表
15
16
(1)行使阻力的计算
汽车行驶时，需要克服的行使阻力为：
d v C A v
F 阻=m a gf cos i +m a g sin i +a +δm a （5.2）
21.15d t 式中： i :道路的坡度，平路是0
dv 2
：行使加速度，m/s 等速行驶时为0 dt
2
δ:回转质量换算系数, 其值按δ=1+
δ1+δ2i g 估算, 其中
2
δ
1
=0.03-0.05,取为0.04;
δ
2
=0.04-0.06,取为0.05 ;
i g :变速器各档的传动比. 代入i=0,
dv
=0及相关数据，可得： dt
2
A d v
F 阻=m a gf cos i +m a g sin i +C v a +δm a =3570⨯9.8⨯0.018
21.15d t （0.8*3.79*v a /21.15）
=629.748+0.1434v a
(5.3)
代入各个速度值, 即得表5.2.
表5.2 行驶阻力F 阻与车速Va
2
2
(2) 驱动力——行驶阻力平衡图
按照公式5.1，5.2作曲线图，则得到汽车的驱动力—行驶阻力平衡图，如图5.1所示。利用该图可以分析汽车的动力性。阻力与5挡交点是速度为最高车速。
17
图5.1驱动力—行驶阻力平衡图
5.1.2动力特性的计算
(1) 动力因数D 的计算
汽车的动力性因数按下式关系计算：
T e i g i 0ηT
A -
C D v a
m a g
2
D=
v a =0.377
r n e i g i 0
（5.4）
代入相关的数据，计算所得结果见表5.1。
滚动阻力系数f 与车速v a 的关系
f=0.0076+0.000056v a （5.5） 计算所得的数据如表5.3
表5.3 滚动阻力系数f 与车速
v
a
(2) 动力特性图
18
按照公式5.4，5.5作D —v a 、f-v a 曲线图，则得到汽车的动力特性图，如图5.2所示。
图5.2 动力特性图
(3) 加速时间t 的计算
汽车在平路上等速行驶时，有如下关系： D =f +
δdv
gdt
（5.6）
即是
1dv δ
（5.7） ==
a dt g (D -f )
代入相关的数据，可得到加速度倒数1/a的值，见表5.1 。 作出1/a-v a 关系曲线，如图5.3，
19
图5.3加速度倒数曲线
通过求面积可得货车0-60km/h的加速时间为25.2s 。 (4) 汽车最大爬坡度i max 的计算
i max =tan a max
a
max
=arcsin
D 1max -f -D 12max +f
1+f
2
2
式中: D 1max :汽车变速器头档的最大动力因数, 为0.67。 则 a max =arcsin
D 1max -f -D 12max +f
1+f
2
2
=arcsin(0.67-f
i max =tan
(1- 0.67*0.67+0.0018*0.018))/(1+0.018*0.018) =47°
a
max
=47%≥30% 满足最大爬坡度的要求。
5.2功率平衡计算
(1) 汽车行驶时发动机能够发出的功率
汽车行驶时，发动机能够发出的功率P e 就是发动机使用外特性时的功率值。 发动机转速n p 和汽车速度V a 之间的关系同前。
20
⎫⎪⎪
根据公式 (5.9)
rn e ⎬⎪νa =0. 377
i g i 0⎪⎭
P e =
代入相关数据，得表5.4。
表5.4 发动机发出的功率Pe 与速度Va 关系表
T e n e 9550
(2)汽车行驶时所需要的发动机的功率
汽车行驶时，所需要的发动机的功率是克服行驶阻力所消耗的功率，其值按下 式计算：
dv V a C A v
(m a gf cos i +m a g sin i +D a +δm a ) P e =（5.10）
3600ηT 21.15dt
2
当汽车在平路上行驶的时候，简化为下式： P e =
V a C A v
(m a gf +D a ) （5.11）
3600ηT 21.15
2
代入相关的数据计算得到图表5.5所示：
表5.5 所需发动机功率
作出发动机能够发出的功率与车速之间的关系曲线，并作汽车在平路上等速行驶
21
时所需发动机的功率的曲线，即得到汽车的功率平衡图，如图5.4所示.
图5.4汽车功率平衡图
5.3汽车燃油经济性的计算
在总体设计时，通常是计算汽车稳定行驶时的燃油经济性，计算公式如下：
Q =
g e p e
1.02v a γ
v a =
0.377
r n e i 0i g
（5.12）
式中：P e ：汽车稳定行驶时所需发动机的功率，kw;
Q :汽车等速百公里燃油消耗量，l/100km;
ge :燃油消耗率 ,g/(kw*h)g/(kw.h),其值由发动机万有特性曲线得到；
γ:燃油重度，N/L,柴油为7.94-8.16，这里取8.00 。
查万有特性曲线图（3.1）, 并计算，如表（5.6）
表5.6 燃油经济性计算结果
22
根据数据作出曲线如图5.5。
图5.5 等速百公里油耗量曲线
5.4 汽车不翻倒的条件计算
5.4.1汽车不纵向翻倒的条件计算
b
≥φ （5.13）
h
代入相关数据有b/h=1..8/0.812=2.21>0.7满足要求。 5.4.2 汽车不横向翻倒的条件计算
汽车不横向翻倒的条件计算：
B 2h g
≥φ （5.14）
代入相关的数据有：B/2h=1.8/(2*0.813)=1.11>0.7 满足要求。
5.5 汽车的最小转弯半径
汽车的最小转弯半径的计算公式是：
23
D min =2L 2+(B +
L
) 2 （5.15）
tan θmax
式中：θmax ：汽车前内轮的最大转角，这里取最大值45度
D min =2L 2+(B +
L
) 2=11.71代入相关数据，计算得：
tan θmax
满足要求。
总 结
通过此次课程的学习，使我更加扎实的掌握了有关汽车设计方面的知识，学习的
过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考与询问老师，终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作课程设计，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵.
通过三周的货车整体设计课程设计，使我们更加了解了汽车设计的过程，比如：发
动机的选取，性能的设计与校核等。还有在选取后对汽车动力性和燃油经济性的计算。而作图环节更是锻炼了我们的动手实践的能力，学会使用CAD 绘图工具，并且了解了一些小的技巧，让我增长了才能，同时，在设计过程中我得到了老师和同学的帮助，帮助我解决了很多繁琐的问题，使我的课设能够顺利完成，在这里我要说声谢谢。 总之，我在完成课程设计的同时，培养了我使用技术资料，有关手册，图册等工具书进行设计，以及Excel 计算、数据处理等方面的工作能力。相信这次的汽车设计课程设计一定会对我今后的学习和工作起到巨大的帮助，也再次感谢在此次课程设计中帮助我的老师和同学。
24
参考文献
【1】王望予主编. 汽车设计. 北京. 机械工业出版社.2006；
【2】余志生主编. 汽车理论. 北京. 机械工业出版社.2007
【3】龚微寒主编. 汽车现代设计制造. 北京. 人民交通出版社.1995
【4】刘维信主编. 汽车设计. 北京. 清华大学出版社.2001
【5】中国汽车工业经济技术信息研究所编. 中国汽车零配件大全. 机械工业出版社.2000
【6】陈家瑞主编. 汽车构造. 北京. 机械工业出版社.2005
【7】王国权 龚国庆编. 汽车设计课程设计指导书 北京：机械工业出版社，2009
【8】唐新蓬编. 汽车总体设计 北京：高等教育出版社，2010
【9】张文春编. 汽车理论. 北京：机械工业出版社，2005
【10】赵士林编. 九十年代内燃机. 上海:上海交通大学出版社