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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4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8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4×2驱动形式。总质量在19~26吨的公路用车辆,采用6×2或6×4驱动形式。对于越野汽车,为提高其通过性,可采用4×4、
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6×6、8×8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4×2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
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图2-3
B.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
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(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。
图2-5
图2-6
图2-7
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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、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺寸。