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专用汽车设计常用公式

发布时间:2018-9-29 14:59:50      点击次数:8

第一章 用汽车的总体设计

1  总布置参数的确定

 1.1  专用汽车的外廓尺寸(总长、总宽和总高)

  1.1.1  

① 载货汽车12m

② 半挂汽车列车16.5m

  1.1.2  2.5m(不含后视镜、侧位灯、示廓灯、转向指示灯、可折卸装饰线条、挠性挡泥板、折叠式踏板、防滑链以及轮胎与地面接触部分的变形等)

1.1.3  4m(汽车处于空载状态,顶窗、换气装置等处于关闭状态)

1.1.4  车外后视镜单侧外伸量不得超出汽车或挂车最大宽度处250mm

1.1.5  汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时不得超出车高300mm

1.2 专用汽车的轴距和轮距

 1.2.1  轴距

轴距是影响专用汽车基本性能的主要尺寸参数。轴距的长短除影响汽车的总长外,还影响汽车的轴荷分配、装载量、装载面积或容积、最小转弯半径、纵向通过半径等,此外,还影响汽车的操纵性和稳定性等。

1.2.2  轮距

轮距除影响汽车总宽外,还影响汽车的总重、机动性和横向稳定性。

1.3 专用汽车的轴载质量及其分配

专用汽车的轴载质量是根据公路运输车辆的法规限值和轮胎负荷能力确定的。

1.3.1  各类专用汽车轴载质量限值(JT701-88《公路工程技术标准》)

汽车最大总质量kg

10000

15000

20000

30000

前轴轴载质量(kg

3000

5000

7000

6000

后轴轴载质量(kg

7000

10000

13000

24000

1.3.2  基本计算公式

A  已知条件

a) 底盘整备质量G1

b) 底盘前轴负荷g1

c) 底盘后轴负荷Z1

d) 上装部分质心位置L2

e) 上装部分质量G2

f) 整车装载质量G3(含驾驶室乘员)

g) 装载货物质心位置L3(水平质心位置)

h) 轴距

B  上装部分轴荷分配计算(力矩方程式)

 

 

g2(前轴负荷)×(例图1=G2(上装部分质量)×L2(质心位置)

g2(前轴负荷)=

   则后轴负荷

C  载质量轴荷分配计算

g3(前轴负荷)×=G3×L3(载质量水平质心位置)

  g3(载质量前轴负荷)= 

  则后轴负

D  空车轴荷分配计算

g(前轴负荷)=g1(底盘前轴负荷)+g2(上装部分前轴轴荷)

Z(后轴负荷)=Z1(底盘后轴负荷)+Z2(上装部分后轴轴荷)

G(整车整备质量)= 

E  满车轴荷分配计算

g(前轴负荷)=g+g3

Z(后轴负荷)=Z+Z3

G(满载总质量)=g+Z

1.4 专用汽车的质心位置计算

专用汽车的质心位置影响整车的轴荷分配、行驶稳定性和操纵性等,在总体设计时必须要慎重全面考虑计算或验算,特别是质心高度是愈低愈好。

1.4.1  水平质心位置计算(力矩方程式)

A  已知条件

a) 底盘轴距

b) 整车整备质量G与满载总质量G

c) 空载前轴质量g与后轴轴载质量Z

d) 满载前轴质量g与后轴轴载质量Z

B  空载整车水平质心位置计算(力矩方程式)

L=

C  满载水平质心位置计算

L(至后桥水平距离)=

1.4.2  垂直质心高度位置计算

A  已知条件

a) 整车各总成的质量为gi

b) 整车各总成的质心至地面的距离为Yi

B  整车质心高度hg =

C  空载整车质心高度计算

hg=

D  满载整车质心高度计算

hg=

专用汽车行驶稳定性计算

2.1  专用汽车横向稳定性计算

A  已知条件

a) 专用汽车轮距B

b) 专用汽车空载质心高度hg

c) 专用汽车满载质心高度hg

d) 专用汽车行驶路面附着系数φ(一般取φ = 0.70.8

B  计算公式

保证汽车行驶不发生侧翻的条件

C  保证空车行驶不发生侧翻的条件:

D  保证满载行驶不发生侧翻的条件:

2.2  专用汽车纵向稳定性计算

A  已知条件

a) 专用汽车质心到后轴中心距离L

b) 专用汽车质心高度hg

c) 专用汽车行驶路面附着系数φ(一般取φ = 0.70.8

B  计算公式

  保证汽车行驶不发生纵翻的条件:

C  保证空车行驶不发生纵翻的条件:

D  保证满载行驶不发生纵翻的条件:

3  专用汽车有关限值标准与计算

3.1  载质量利用系数计算

A  栏板类载货汽车与自卸汽车限值标准

GB/T15089总质量M

(千克)

N1

N2

N3

M3500

3500M12000

M12000

整车整备质量m(千克)

m1100

m1100

m3500

m3500


载质量利用系数


0.65

0.75

0.85

1

自卸车(纵向)≥0.55

自卸车(纵向)≥0.65

自卸车(纵向)≥0.75

B  载质量利用系数计算公式

载质量利用系数=

3.2  货厢栏板高度计算

    栏板式载货汽车、栏板式半挂车和栏板式全挂车的货厢栏板高度大于0.6米时,高度限值应按下列公式计算(式中取煤的比容900千克/立方米)

货厢栏板高度(米)=

3.3  罐式汽车的总容量限值应按下列公式计算(式中取汽油的密度为700千克/立方米)

总容量(立方米)

3.4  半挂车的允许最大总质量、最大装载质量和整备质量应符合GB6420的规定:

序号

轴数

基本系列基本型(t

液罐车系列(t

粉罐车系列(t)

总质量

装载质量

整备质量

总质量

装载质量

整备质量

总质量

装载质量

整备质量

1

二轴

40

30

10

40



40



2

三轴

53

40

13

53



53



注:液罐车与粉罐车的最大允许装载质量 = 总质量-整备质量

4  专用汽车主要性能参数选择与计算

4.1  专用汽车在平路行驶时发动机功率计算公式(发动机功率一般为选定值)

Plmax =

式中:Ga —— 专用汽车总质量(t

η—— 传动系机械效率(0.850.9

f —— 滚动阻力系数(0.020.03

CD —— 空气阻力系数(0.81.0

AD —— 汽车正面投影面积 = BD×HDBD前轮距、HD汽车总高)m2

Plmax —— 发动机最大功率(kw

Vamax —— 汽车最高车速(km/h

4.2  专用汽车比功率标准

    GB7258标准要求专用汽车比功率≥4.8kw/t

4.3  专用汽车发动机最大扭矩计算(一般为选定值)

    Mlmax = 9549PlmaxK/np N·m

 式中:Mlmax = 发动机最大扭矩(N·m)(一般为选定值)

        Plmax 发动机最大功率(KW)(一般为选定值)

K = 发动机扭矩适应性系数,柴油机为1.051.25

np = 最大功率时的转速(1.42.0nmnm最大扭矩时的转速)

K =

式中Mp =

4.4  发动机输出转矩计算公式

Ml = anl2bnlc

Ml =

式中:Ml —— 发动机输出转矩(N·m

       nl —— 发动机输出转速(r/min

Mlmax —— 发动机最大输出转距(N·m

Mp —— 发动机最大输出功率时的输出转矩(N·m

np —— 发动机最大输出功率时的曲轴转速(r/min

nm —— 发动机最大输出转矩时的曲轴转速(r/min

a —— =

b —— =

c —— =

4.5  专用汽车运动平衡方程式

    Ft = Ff  Fi FwFj N

式中:Ft —— 汽车驱动力(作用在汽车驱动轮上的圆周力)N

      Ff —— 滚动阻力(N

Fi —— 坡道阻力(N

Fw —— 空气阻力(N

Fj —— 加速阻力(N

4.5.1  汽车驱动力计算公式

Ft =

式中:rd —— 驱动轮动力半径(m

ig —— 变速器的传动比

i0 —— 主减速比

η —— 传动系的机械效率(0.750.9

μ—— 发动机外特性修正系数(0.750.85

4.5.2  汽车滚动阻力计算公式

Ff = magfcosαN)(g重力加速度9.81m/s2

式中:ma —— 专用汽车(或汽车列车)总质量(kg

α—— 道路坡度角

f —— 滚动阻力系数(f = f0kva)(50km/hVa100km/h)(一般取f = 0.0100.020

4.5.3  专用汽车坡道阻力计算公式

Fi = magsinαN

4.5.4  专用汽车空气阻力计算公式

  Fw = CDADVa2N

式中:AD —— 专用汽车的迎风面积(m2)(AD可按AD=BDHD估算,BD轮距,HD汽车高度m

C—— 空气阻力系数N·h2/km2·m2),(专用汽车Cd=0.038580.06944),半挂车的空气阻力系数增加10%

4.5.5  加速阻力计算公式

Fj = δmajN

式中:δ——专用汽车旋转质量换算系数

j ——专用汽车加速度(m/s2

δ的计算公式为:

δ= 

式中:Iw ——车轮的转动惯量(kg·m2

If ——飞轮的转动惯量(kg·m2

r —— 车轮滚动半径(m

  也可以按经验公式估算δ值= 1+(0.040.06i02ig2+(0.0080.013

nl =

k —— 滚动阻力比例系数(0.0001480.00023

4.5.6  专用汽车直线行驶时的运动微分方程式

δmaj = AVa2BVaC1C2fcosα+sinα)

式中A =

B =

C1 =

2mag

4.6  专用汽车动力性参数计算

4.6.1  专用汽车最高车速(km/h)计算公式

Vamax =

式中D =

4.6.2 专用汽车最大爬坡度计算公式:

imax(专用汽车最大爬坡度%tgαmax

式中αmax= 

         E =

4.6.3 加速度计算公式

专用汽车最大加速度jmaxm/s2)计算公式:

jmax =

4.6.4 专用汽车加速时间计算公式(t加速时间h

t =

t =


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