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定性、制动性及行驶安全性和汽车的承载能力都有影响。轮胎及车轮不见应满足的基本要求:足够的负荷能力和速度能力;较小的滚动阻力和行驶噪声;良好的均匀性和质量平衡性;耐磨损、耐老化、抗刺扎和良好的气密性;质量小、价格低、拆装方便、互换性好。考虑以上种种因素且参照国家标准GB 516—82本自卸车选用S1203090-164X型轮胎。
2.3 自卸车主要参数的选择
2.3.1 自卸车主要尺寸参数的确定
(1)外廓尺寸
汽车的长、宽、高称为汽车外廓尺寸。在公路和市内行驶的汽车最大外廓尺寸受有关法规限制而不能随意确定,而矿用自卸车是非公路用车辆可以不受法规限制。本自卸车的长×宽×高为8557mm×3000mm×3400mm。 (2)轴距的确定
轴距对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。当轴距短时,上述指标减小。此外,轴距还对轴荷分配、传动轴夹角有影响。轴距过短会使车厢长度不足或后悬过长;汽车上坡、制动或加速时轴荷转移过大,使汽车制动性或操纵稳定性变坏;车身纵向角振动增大,对平顺性不利;万向节传动轴的夹角增大。考虑到以上种种情况,本自卸车前轴和中轴的距离为3600mm,中轴和后轴的距离为1450mm。 (3)汽车的轮距的选择
改变汽车的轮距会影响车厢或驾驶室内宽、汽车总宽、总质量、侧倾刚度、最小转弯直径等因素发生变化。增大轮距则车厢内宽随之增加,并有利于增加侧倾刚度,汽车横向稳定性变好;但是汽车的总宽和总质量及最小转弯直径等增加,并导致汽车的比功率、比转矩指标下降,机动性变坏。鉴于以上因素,本自卸车的前轮距为2400mm,中后轮距均为2198mm。 (4)前悬和后悬的确定
前悬尺寸对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、上车和下车的方便性以及汽车造型均有影响。增加前悬尺寸,减小了汽车的接近角,使通过性降低,并使驾驶员视野变坏。又因在前悬这段尺寸内要布置保险杠、散
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热器风扇、发动机、转向器等部件,故前悬不能缩短。综合考虑以上因素,本自卸车的前悬为1677mm。
后悬尺寸对汽车通过性、汽车追尾时的安全性、汽车造型等有影响,并取决于轴距和轴荷分配的要求。后悬长,则汽车离去角减小,使通过性降低。总质量在1.8~14.0t的货车后悬一般在1200~2200mm之间,特长货箱的汽车后悬可达到2600mm,但不得超过轴距的55%。本自卸车的载重量为25t,综合考虑以上因素其后悬长度为1850mm。
2.3.2 自卸车质量参数的确定
(1)整车整备质量
整车整备质量是指车上带上所有装备(包括随车工具、备胎等),加满燃料、水、但没有装货和载人时的整车质量。整车整备质量对汽车的制造成本和燃油经济性有影响。为了节约燃料,降低排放量应尽量减少整车整备质量。其措施主要有:新设计的车型应使其结构更合理,采用强度足够的轻质材料,如塑料、铝合金等。在设计初需估算整车整备质量。本自卸车的整车整备质量约为18t。 (2)质量系数
汽车的整备质量利用系数ηη
m0=
m0是汽车的装载量mG与整备质量
m0之比,即
mGm0
它表明单位汽车整备质量所承受的汽车装载质量。显然,此系数越大表明该车型的材料利用率越高和设计与工艺水平越高。因此,设计新车型时在保证汽车零部件的强度、刚度及可靠性与寿命的前提下,应力求减轻其质量,增大这一系数值。根据经验矿用自卸车的质量利用系数值的范围为当MG<45t时为1.1~1.5,当MG>45t时为1.3~1.7。本自卸车的质量系数为1.38,满足要求。 (3)汽车总质量
汽车总质量是指装备齐全,并按规定装满客、货时的整车质量。在设计初期需要估算。本自卸车的总质量约为43t。 (4)轴荷分配
汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载状态下,各车轴对支承平面的垂直载
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荷,也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。轴荷分配对轮胎寿命和汽车的许多使用性能有影响。从各轮胎磨损均匀和寿命相近考虑,各个车轮的负荷应相差不大;为了保证汽车有良好的动力性和通过性,驱动桥应有足够大的负荷,而从动轴上的负荷可以适当减小,以利减小从动轮滚动阻力和提高在环路面上的通过性;为了保证汽车有良好的操纵稳定性,又要求转向轴的负荷不应过小。这是相矛盾的需综合考虑两方面的因素使其达到最优状态。本自卸车空载前轴约占后50.8%,中轴约占 24.6%, 后轴约占24.6%;满载前轴约占后28.3%,中轴约占35.85%,后轴约占35.85%。(见2.7)
2.3.3 自卸车性能参数的确定
1)动力性参数
(1)最高车速:由于自卸车行驶在矿山上,路面条件很复杂故车速不应过高,本自卸车的最高车速为51km/h。
(2)上坡能力:由于矿山上坡度较大并且路面多为碎石,故自卸车对爬坡能力要求很高,本自卸车的最大爬坡度为37%。
(3)加速时间:汽车在平直良好路面上,从原地起步开始以最大加速度加速到一定车速所用去的时间,称为加速时间。
(4)汽车比功率和比转矩
比功率是汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比,它可以综合反应去汽车的动力性,比功率大的汽车加速性能、速度性能要好于比功率小的汽车。我国GB7258——1997《机动车运行安全技术条件》规定:对农用运输车比功率大于4.0kW/t,而其它机动车比功率大于4.8 kW/t.本自卸车的比功率为5.85 kW/t,符合国家标准。
比转矩是汽车 所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比。它反应了汽车的牵引能力。货车总质量80~135吨的比转矩范围为38~44N·m/t.本自卸车的比转矩为38.2N·m/t,符合要求。
2)燃油经济性参数
汽车在良好的水平硬路面上以直接档满载等速行驶 100 km 时的最低燃料消耗量Q(L/100km),称为汽车的“百公里最低燃料消耗量”,是汽车的燃料经
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济性常用的评价指标。它也是满载的汽车在良好的硬路面上用直接档以经济车速等速行驶时的百公里耗油量。该值越小越好。根据经验可知矿用自卸车的单位质量百公里燃油消耗量的范围为1.43~1.53L/(100t·km)。
3)汽车最小转弯直径
汽车的最小转弯直径是汽车机动性的主要参数。最小转弯直径是指当转向盘转至极限位置时由转向中心至前外轮接地中心的距离,它反映了汽车通过小曲率半径弯曲道路的能力和在狭窄路面上或场地上调头的能力。其值与汽车的轴距、轮距及转向车轮的最大转角等有关,并应根据汽车的类型、用途、道路条件、结构特点及轴距等尺寸选取。GB7258—97 中规定:机动车的最小转弯直径,以外轮轨迹中心为基线测量其值不得大于24m。当转弯直径24m是前转向轴和末轴的内轮差不得大于3.5m。根据经验矿用自卸车的最小转弯直径为:当装载质量大于45t 时为15.0~19.0m当装载质量小于45t时为18.0~24.0m.本自卸车的最小转弯直径取值范围为15.0~19.0m。本自卸车的最小转弯直径为17.3m满足要求。
4)通过性参数
根据经验可知:矿用自卸车的最小离地间隙应大于320mm。本自卸车的最小离地间隙为386mm。
5)制动性参数
常以制动距离、制动减速度和制动踏板力作为汽车制动性能的主要设计指标和评价参数。制动距离是指在良好的试验跑道上和规定的车速下,紧急制动时由踩制动踏板起到完全停车的距离。我国通常以车速为 30km/h和 50km/h 的最小制动距离来评比不同车型的制动效能。对于紧急制动时踏板力,货车要求不大于 700N。本矿用自卸车对制动参数的要求为最大制动距离为18m。
2.4 发动机的选择
2.4.1 发动机形式的选择
就世界范围而言,大型汽车的发动机已经柴油化,中型汽车也多采用柴油机, 轻型载货汽车采用柴油机的也不少,甚至欧洲已将小型高速柴油机用到某些轿车 上。与汽油机相比,柴油机具有油耗低、燃料经济性好、无点火系统,故障少、
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工作更可靠,耐久性好、寿命长,排气污染较低和防火安全性好等优点。但一般 柴油机的振动及噪声较大,轮廓尺寸及质量较大,造价较高,起动较困难并易冒 黑烟。近年来,由于柴油机在产品设计和制造工艺方面的不断完善,其上述缺点 已得到较好的克服。较大马力、高转速、低噪声、小型化且运转平稳的柴油机的 研制开发成功,使装柴油机的轻型汽车日益增多,在轿车上的装用也取得成功。鉴于柴油机的特性,本自卸车选用柴油机。
按气缸排列型式,发动机又有直列、水平对置和V型等区别。直列式的结构简单、维修方便、造价低廉、工作可靠、宽度小、易布置,因而在中型及以下的货车上和排量不大的轿车上得到了广泛应用。本自卸车采用直列式。
按冷却方式,发动机又有水冷式和风冷式之分。水冷发动机冷却均匀可靠, 散热好,气缸变形小,缸盖、活塞等主要零件的热负荷较低,可靠性高;能很好 地适应大功率发动机的冷却要求;发动机增压后也易于采取措施(加大水箱、增 加泵量)加强散热;噪声小;故本自卸车采用水冷发动机。
2.4.2 发动机主要性能指标的选择
发动机功率愈大则汽车的动力性愈好,但功率过大会使发动机功率利用率降低,燃料经济性下降,动力传动系的质量也要加大。因此,应合理地选择发动机功率。
可根据最高车速估算发动机的功率:
Pe=
1magfrCA3(vamax?Dvamax) (2-1) ?T360076140式中,Pemax为发动机最大功率(kw);
?T为传动系效率,对驱动桥用单级主减速器的4×2汽车可取为90%; ma为汽车总质量(kg);
g为重力加速度(m/s);
2[1+0.01(va-50)],对货车取0.02,矿fr为滚动阻力系数,对乘用车fr=0.0165×用自卸车取0.03;
va用vamax代入;CD为空气阻力系数,乘用车取0.30~0.35,货车取0.80~1.00,客
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