1、武汉理工大学毕业论文（设计）1摘要汽 车 底 盘 的 作 用 是 支 承 、 安 装 汽 车 发 动 机 及 其 各 部 件 、 总 成 ， 形 成 汽 车的 整 体 造 型 ， 并 接 受 发 动 机 的 动 力 ， 使 汽 车 产 生 运 动 ， 保 证 正 常 行 驶 。 底盘 由 传 动 系 、 行 驶 系 、 转 向 系 和 制 动 系 四 部 分 组 成 。 汽车性能的优劣不仅取决于组成汽车的各部件的性能，而且在很大程度上取决于各部件的协调和配合，取决于总布置设计；总体设计水平的高低对汽车的设计质量、使用性能和产品的生命力起决定性的影响。越野车行驶工况复杂，对底盘各总成的要求较高，
2、在设计过程中，我主要进行了底盘各零部件的布置，绘制了总装图和部分零部件图，通过性能计算，满足越野车底盘设计的基本要求。关键词：底盘 越野车 总布置武汉理工大学毕业论文（设计）2AbstractThe role of vehicle chassis is to support, and install automotive engine and its components, assembly, and form the overall shape of the car and pass the engine power to move the car, and to ensure normal
3、 travelling. Chassis is make up of the power train, road system, steering system and braking system . Automotive performance depends not only on the various components of the composition, but also largely depends on the components of coordination and cooperation, and the general layout design; the q
4、uality of vehicle design, the use of performance and products play a decisive impact on the vitality.The driving situation of sport utility vehicle is very complex ,so the quality of the chassis assembly is important. In the process of design, I carried out various parts of the chassis layout, drew
5、the assembly diagram and some parts.by calculating the performance of the sport utility vehicle chassis, it meets through the the basic requirements of design.key words：chassis sport utility vehicle layout武汉理工大学毕业论文（设计）31.绪论越野车必须具备在公路之外条件下行驶的能力,也就是汽车在复杂路面上的通过性。这些复杂路面可分为凹凸不平的路面、松软路面、光滑路面、坡度路面、狭窄路面和涉水
6、路面以及上述路面的组合路面等。这就使得越野车的设计比别的车型更严格。我设计的 10T 越野车属于中型越野车，主要是军用，为了适应苛刻的路面条件,军用越野车必须具备特殊的结构,以达到高度的越野性能,使其在复杂的路面条件下都能比较顺利地前进。设计一越野车底盘，驱动形式 66 单胎，前轴转向，中后桥为非独立悬架，前桥为双横臂独立悬架，采用 10 档手动变速器，完成总布置设计，绘出总装图，部分零件图，进行性能计算，使轴荷分配合理，满足该底盘安装上装后的行驶要求。设计参数：采用 ISDe210 40 柴油发动机，最大功率 157.5kW/2200rpm，最大转矩750N.m/1650rpm；整车质量：1
7、0 吨，六轮驱动；最高车速：100km/h最大爬坡度60%;变速器一档传动比：13，十档传动比：1，倒一档传动比：11.5；分动箱传动比：1.09；轮边传动比：3；车轮滚动半径：0.59m；前轮距 1810mm，中后轮距 1850mm，前中轴距 2600mm，中后轴距 2100mm。2整车型式的选择根据设计原则，目标和用户的需求特点，整车设计人员要提出被开发车型的整车型式方案，主要包括以下几部分：(1)发动机的种类和型式；(2)轴数和驱动型式；(3)车头和驾驶室的型式及与发动机、前轴(轮)的位置关系；(4)轮胎的选择。2.1 发动机的种类和型式对于发动机的种类和型式，在现代汽车上主要选用汽油机
8、和柴油机，用其它燃料或其它种类的发动机，可根据车型的需要进行选取。 发动机的型式有直列式、V 型和对置式等。冷却方式有水冷和风冷。因此要根据具体车型的使用条件和布置上的结构需要，而选择不同种类和型式的发动机。根据任务书要求，该车采用东风康明斯的 ISDe210 /40 柴油发动机，为直列六缸发动机。武汉理工大学毕业论文（设计）42.2 汽车的轴数和驱动型式不同类型的汽车有不同的轴数和驱动型式，这主要根据使用条件、用途、工厂的生产条件、制造成本及公路的轴荷限值等因素进行选择。最常用的是两轴、后驱动 42 式汽车，其中轿车还可以采用 42 前驱动式结构。对于一般总重小于 19t 的汽车，都采用 4
9、2 后驱动的布置型式(前驱动的轿车除外)，因为这种汽车结构简单、布置合理、机动性好、成本低、适合于公路使用，是种典型的、成熟的结构型式。随着汽车载重量的增加，各相关总成也要相应的加大，汽车的自重也要增加，这样会造成 42 式的汽车单轴的负荷增加，以致于超过公路、桥梁所规定的承载限值(公路允许单轴负荷为 13t，双后轴负荷为 24t)。为解决此矛盾，一般采用增加汽车轴数的办法来减少单轴的负荷，如从 42 变成62、64、84，如果想增加驱动能力，提高越野通过性能，可以采用44、66、88 等增加前驱动型式的结构，同时也可提高载重量。为了增加驱动能力，提高越野通过性能，根据设计任务书要求，该越野车
10、选用的驱动形式为 66 单胎，有三个驱动轴。2.3 车头、驾驶室的型式车头、驾驶室的型式是汽车的最主要的型式之一。其选择主要决定于用户的要求、安全性、维修保养的方便性和生产条件等因素。车头、驾驶室与发动机，前轴(前轮胎)的布置位置，也可组成不同的布置结构，形成不同风格的整车外形，使轴荷分配、轴距、转弯直径等发生变化。对使用、性能也有一定的影响。参考 EQ2102 等车型，采用平头式车头。图 2.1 驾驶室与发动机，前轴(前轮胎)的布置位置2.4 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之一，因此，在总体设计开始阶段就应选定，而选择的依据是车型、使用条件、轮胎的静
11、负荷、轮胎的额定负荷以及汽车的行驶速度。当然还应考虑与动力传动系参数的匹配以及对整车尺寸参数(例如汽车的最小离地间隙、总高等)的影响。越野汽车为了提高在松软地面上的通过能力常采用胎面较宽、直径较大、具有越野花纹的超低压轮胎。参照 EQ2080、EQ2100 等车型，查询 GJB 1260-1991 军用越野汽车轮胎系武汉理工大学毕业论文（设计）5列选用 12.5R20 轮胎，各参数见表 2-1表 2-13.主要参数的选择总布置设计人员应初步确定以下各种参数，作为整车和总成的原始数据和工作目标。在整车的方案(车头、驾驶室的型式、发动机的种类，整车初步的外廓尺寸、主要布置参数和布置草图)初步确定之
12、后，整车设计人员通过图面工作和计算、初步确定如下目标参数：（1）汽车主要尺寸参数（2）汽车质量参数（3）变速器的头档速比和档位数，和驱动桥的主减速比。（4）主要性能参数的选择3.1 主要尺寸参数的确定3.1.1 轴距 L根据任务书要求，前中轴距 L1=2600mm，中后轴距 L2=2100mm，根据汽车设计三轴汽车中后轴距多取为轮胎直径的 1.1-1.25 倍，即L2=（ 1.11.25） =（ 1.11.25） 1120=12321400参考 EQ2100 等车型，取 L2=1300mm，为了保证前后轴距与设计要求相同，取前中轴距 。L1=（ 2600+2100） -1300=34003.1
13、.2 前后轮距 B汽车轮距 B 对汽车的总宽、总质量、横向稳定性和机动性都有较大的影响。轮距越大悬架的角刚度越大，汽车的横向稳定性越好，车厢内横向空间也越大。但轮距也不宜过大，否则会使汽车的总宽和总质量过大。越野车的前后轮距应尽量相等，以减小滚动阻力，有利于通过性。依据设计要求并参考 EQ2102 等车型，取前轮距 B1=1810mm，中后轮距 B2=1850mm。3.2 汽车质量参数的确定3.2.1 汽车的装载量 mG越野车的装载量系指它在越野行驶或在土路上行驶的装载量。参考相同总质量的其它车型，本设计中取 mG=3.5t。3.2.2 汽车整备质量 m0根据设计要求，该车的总质量 ma=10
14、t，所以整备质量 m0=6.5t。规格 标准轮辋 额定负载 Kg 断面宽度 mm 外直径 mm12.5R20 9.00V 2100 350 1120武汉理工大学毕业论文（设计）63.2.3 汽车的整备质量利用系数 m0 m0=0=3.56.5=53.8%3.2.4 汽车的轴荷分配参考汽车设计表 2-11a，如下所示选取空载时前后轴（将中后轴看成一个整体）载荷分别为 49%、51%。3.2.4.1 空、满载汽车质心位置计算空载汽车质心位置计算选取了前后轴荷后，可以根据图 3-1 来计算空载时质心的水平位置。计算时，将中后轴看成一个整体，承载点在两轴中间，它距前轴的距离为。 L1+L2/2=340
15、0+1300/2=4050mm设质心距前轴的距离为 x，则由下式 图 3-1 4050=51%算得 x=2066mm。 计算整车质心高度需要各部件的质心高度以及质量，这些参数难以获得，所以根据EQ2080、EQ2100 等参考车型，空载质心一般在车架上平面上下。取为 995mm。满载汽车质心位置计算确定了空载的位置后，再根据装载质量的质心后就可以算出满载时汽车的质心位置。 武汉理工大学毕业论文（设计）7图 3-2假设装载质量均匀分布在货箱中，货箱尺寸选为 47002200900，则它的 质心到前轴中心线的距离为 3225mm 左右，高度为 1450mm 左右。依据图 3-2 可计算满载状态下质
16、心到前轴中心的水平位置和高度： 10x=6.52066+3.53225x=2471mm10y=6.5995+3.51450y=1155mm3.3 变速器的头档速比和档位数，和驱动桥的主减速比3.3.1 最大传动比的计算根据汽车理论 ，传动系最大传动比应该满足以下式子：(cos+sin)（3-1）在上式中，G=101039.8N=9.8104N；滚动阻力系数参照汽车理论表 1-2，越野车的行驶路面多为无路或坏路，所以选择路面类型为干砂，f=0.100-0.300，取 f=0.15；根据设计任务书可知该车的最大爬坡度为 60%，换算为度数即为； max=arctan0.6=31前面选取的轮胎型号为
17、 12.5R20，自由直径 d=1120mm，根据汽车理论可估算出车轮的滚动半径 。选用子午线轮胎，F=3.05，所以=2；=2=3.05112023.14544 根据设计任务书，发动机最大转矩 Ttqmax=750Nm；传动系机械效率 T 依据汽车理论 ，按照货车的推荐范围 0.82-0.85 选取，取 T=0.83。将以上选取的数据全部代入 3-1 式得：(cos+sin) =10104（ 0.15cos31+sin31） 0.5447500.83563.3.2 变速器及分动器传动比分配武汉理工大学毕业论文（设计）8设计要求变速器有十个档位，在设计中我采用了一个在此处键入公式。机械式五档变
18、速器和一个两档的分动器组合成十档变速器。这种结构的形式比较简单，设计上也较容易。机械式五档变速器参考 EQ2100 的变速器设计，一档传动比 i1=6.602，最高档为直接档 i5=1，倒档传动比 i 倒=6.705；分动器采用 EQ2080 的分动箱设计，分为高、低两个档位，i 高=1.08，i 低=2.05；这种组合形式得到的变速器一档传动比 i1=6.6022.05=13.534，十档传动比 i10=11.08=1.08，倒一档传动比 i 倒=6.7052.05=13.745。这与任务书上要求的一档传动比、十档传动比、倒一档传动比基本接近，满足要求。3.3.3 主减速器传动比的确定根据汽
19、车设计：（3-0=(0.3770.472)2）发动机最大功率转速 np2200rpm；最高车速 vamax100Km/h；变速器最高档传动比 igH=1；分动器最高档传动比 iFh=1.08；轮边减速器传动比 i 3；将上述参数代入式 3-2 算得：0=(0.3770.472) （ 0.3770.472） 0.544220010011.0831.393 1.744取 i01.502;最大传动比 ，所 110=6.6022.051.5023=60.98556以满足要求。传动系统各部件的传动比分配见表 3-1部件 变速器 分动器 主减速器 轮边减速器传动比 i1=6.602i5=1i 高 =1.0
20、8i 低 =2.05 . i 表 3-13.3.4 驱动轮附着率校核理想状态下该车的最大驱动力可由下式算出：武汉理工大学毕业论文（设计）9= =75060.9850.830.544 =697850.32越野汽车 0.260.37 3660 3548 1.93.6表 3-53.4.5.1 最小离地间隙的确定越野车要在无路或者坏路工况下行驶，所以最小离地间隙要比较大，参考EQ2080、EQ2100 等车型，在设计中我取的是 hmin=357mm。3.4.5.2 接近角、离去角的确定参考 EQ2080、EQ2102 等车型选取接近角、离去角分别为 38、36。4.总体布置在总成进行方案布置和设计计算
21、的同时，要进行整车总体布置的有关计算(参数确定和性能计算)工作，并要在整车方案布置草图及各总成匹配布置的基础上正式绘制和布置整车总布置图。整车总布置图包括侧视图、俯视图、前视图和必要的断面布置图、局部布置图。在绘制整车总布置图的过程中，要随时配合、调整和确认其各总成的外廓尺寸、结构、布置型式、连接方式、各总成之间的相互关系、操纵机构的布置要求，悬置的结构与布置要求、管线路的布置与固定、装调的方便性等。整车布置应从车型系列化角度出发，减少基础布置的变动，并可变型出多种车型，以适应大量生产和用户不同的使用要求，从而可以降低成本，提高可靠性。4.1 发动机及传动系的布置根据总布置草图中所确定的发动机
22、、前轴及前轮的相互位置关系、发动机总成、散热器总成、车头驾驶室总成的外形图，一起在总布置图中进行细化、准确定位，最后确定其坐标位置。布置时要注意以下几点：（1）油底壳与前轴的最小跳动距离；（2）油底壳与横拉杆的间隙，除前轴垂直跳动量外，还要考虑制动时由于前簧的 S 变形而造成前轴向前有一转角 (约 3 4 )所要求的额外间隙。特别是前驱动桥的传动轴与油底壳或附近的横梁等零件的间隙也应如此。武汉理工大学毕业论文（设计）15（3）散热器与风扇的位置关系。一般风扇至散热器芯部表面至少留 40mm 以上的间隙。风扇中心与散热器芯部中心可以对齐，或者高于芯部中心，但风扇不要超过上水室下边，这样的布置冷却
23、效果差；（4）曲轴中心线与车架上表面零线，有一前高后低的夹角(约14，多则达 57)，一般取 3左右。目的是能使汽车在满载状态时，传动系的轴线互相之间夹角最小，甚至从前至后成为一条直线，以提高万向节的传动效率和减少磨损；在设计中，为了减小传动轴之间的夹角，我将曲轴中心线相对于车架上平面线向下倾斜了 6。（5）满载时传动轴的正常夹角在 4以下最好，希望不超过 8。越野车的传动夹角可达 11多。有条件时，驱动桥自身可以倾斜一个角度，以便满足传动轴的等角速运转，或减小传动轴的夹角；设计时，各传动轴之间的夹角在6左右，前、中、后车桥均向上倾斜，倾斜的角度分别为：5、6、10。（6）单根传动轴不宜过长，
24、必要时可加中间支承，变成两根或多根传动轴传动。从分动器到后轴的距离较长，该传动轴需要使用中间支撑，这个中间支撑的形式采用与 EQ2080 传动轴中间支撑相同的形式。4.2 车头、驾驶室的布置发动机与车架、前轴、前轮布置关系确定后，即可布置车头、驾驶室，在总成设计阶段，对其关系进行协调。因此在这仅对其相互位置关系进行最后布置上的确认和坐标、尺寸的确定4.3 传动轴的布置发动机、离合器及变速器这一动力传动总成和后驱动桥的位置确定后，则可布置万向节与传动轴。图 4-1 给出了一根传动轴两端装有万向节这种最简单的万向节传动的两种布置应使万向节传动两端的夹角尽量相等，其数值在汽车满载静止时不应大于4，最
25、大应超过 7。为了减小传动轴之间的夹角，从变速器到分动器再到中、后轴的传动轴布置采用 Z 型布置。传动轴之间的夹角在 6左右。4.4 悬架的布置与非独立悬架相比，独立悬架具有：非悬挂质量小，悬架所受到并传给车身的冲击载荷小，有利于提高汽车的行驶平顺性及轮胎的接地性能；左右车轮的跳动没有直接的相互影响，可减少车身的倾斜和振动；占用横向空间少，便于发动机布置，可以降低发动机的安装位置，从而降低汽车质心位置，有利于提高汽车的行驶稳定性；易于实现驱动轮转向。本设计中前悬架采用不等长双横臂独立悬架，这种结构的优点在于可以通过合理选择空间导向杆系的铰接点的位置及导向臂的长度，使得悬架具有合适的运动特性，并
26、且形成恰当的侧倾中心和纵倾中心。多轴汽车在行驶过程中遇到路面凸起或坑洼时，会造成各桥之间载荷不均匀，影响整体驱动力的发挥或造成单桥超载，另外在制动时也会因载荷转移而影响制动效能。为了解决这些问题，该越野车中后桥采用平衡悬架，结构参考EQ2080 的平衡悬架。武汉理工大学毕业论文（设计）16图 4-1 万向节传动的两种布置方案 （a)U 型布置；(b)Z 型布置4.5 转向系的布置转向系统的布置，主要是保证驾驶员操纵轻便、舒适，并使汽车具有较高的机动性和灵敏度，转弯时减少车轮的侧滑，减轻转向盘上的反冲力和有自动回正作用。转向系布置的关键要保证转向传动装置及拉杆系统有足够的刚度和较小的传动比变化量
27、。 转向机及转向柱的固定要牢靠，角度及转向盘的高度位置应保证驾驶员操作灵便，手臂没有被架高的感觉，抬腿蹬踏板时不碰转向盘。拉杆必须有足够的刚度，特别是弯拉杆，要保证没有弹性变形。在前轮左右最大转角区间内，各节点不能出现发卡，磨擦现象，拉杆之间不能出现死角，在转向过程当中传动比的变化应尽量小。4.6 制动系统的布置国家标准中规定：汽车上应配有行车制动系统、驻车制动系统、应急制动功能，三者可以独立、亦可互相联系，当某二者失灵(踏板或制动阀除外)，另一系统仍具有应急的制动功能。应急制动的操作必须方便可靠，它可与行车制动或驻车制动的操纵机构结合，但三者不能合在一起。对于驻车制动，要求它必须通过机械装置
28、把工作部件(制动器)锁止，解除也应方便可靠。行车制动必须采用双回路或多回路系统，当部分管路失效后，其余部分仍有至少 30的制动效能。一般轻、轿车上均采用液压制动系统。中、重型车上采用气压制动系统。本设计中，该越野车的制动系统采用气压制动。武汉理工大学毕业论文（设计）174.7 车架的布置参考 EQ2080、EQ2100 等车型，中型越野车均采用边梁式车架，车架的长度大致与整车的长度相近，车架前部的宽度可根据发动机的外廓宽度、前轮距以及前轮最大转角时需留的空间等因素确定；车架后部宽度可根据后轮距和钢板弹簧片宽等尺寸确定。本设计中采用等宽车架，宽度一般在 800-865mm 之间，参考 EQ210
29、0 的车架，选取车架宽度为 861mm。车架高度根据车轮直径，参考EQ2080、EQ2102 等车型，取为 1010mm。4.8 油箱、储气罐、蓄电池的布置油箱通常布置在司机座椅一侧，以方便加油。从防火考虑，最好布置在轴距以内并应远离发动机排气管、消音器及蓄电池。蓄电池布置在油箱的对侧纵梁上。两个储气罐参考 EQ2080 分别布置在两个纵梁上。武汉理工大学毕业论文（设计）18结 论这次毕业设计已经接近尾声了，这近四个月里，我主要完成了一中型越野车底盘的总布置设计，在设计过程中我参考了 EQ2080、EQ2100、EQ2102 等相似车型的底盘布置，画出了该越野车底盘的总布置图以及部分零部件图，
30、简要分析了该车的主要性能，达到了设计任务书上的要求。在这次设计中，我感到自己在各种技能和知识层面上有很多不足的地方，同时也学习到很多新的知识。这次毕业设计将我们四年来学习到的知识综合的应用起来，同时我学习了新的知识，如 CAD 制图，这是以前很少接触和使用的实用知识，在这次毕业设计中我从学习到应用，虽然中间的过程是辛苦的但是收获的喜悦是无法用言语所能表达的，总的来说这次毕业设计让我收获颇丰，使我为即将到来的工作和将来的学习打下了坚实的基础。武汉理工大学毕业论文（设计）19参 考 文 献1 顾柏良 汽车工程手册（第 2 版）. 北京: 北京理工大学出版社, 2003.2 余志生 汽车理论（第 3
31、 版）.北京：机械工业出版社，2000.3 张洪欣 汽车设计（第 2 版）.北京：机械工业出版社，1999.4 王望予 汽车设计（第 4 版）.北京：机械工业出版社，2004.5 陈家瑞 汽车构造（第 4 版）.北京：人民交通出版社，1993.6 机械工业手册编辑委员会 机械工程手册.北京：机械工业出版社，1980.7 刘惟信 汽车设计.北京：清华大学出版社，2001.8 陈家瑞 汽车构造（第 3 版）.北京：人民交通出版社，1996.9 M.Mitschke Dynamik der Kraftfahrzeuge. Speinger-Verlag,1972.10 Jan PNorbye. Car Design(Structure and Architecture).USA:Tab books Inc,1984
