轻型电动物流运输车专用底盘设计毕业论文
2020-02-17 10:59:11
摘 要
本文以利凯士得LK-30P车型为例,通过查阅文献资料设计符合利凯士得LK-30P车型的总体底盘构造,对于包括除去整车驾驶室部分的传动系、行驶系、转向系和制动系在内的各部分部件进行总体结构布置,参数选择和设计,并通过受力分析分析其受力载荷,计算其各部分零件强度是否符合要求,然后通过使用三维设计软件CATIA得到各个零件的三维模型,并完成各部分零件的装配,得到整车底盘的总成模型。
关键词:CATIA;底盘;总体布置 ;三维模型
Abstract
This article takes the LK-30P model as an example. By consulting the literature, it designs the overall chassis structure of the LK-30P model, including the drive train, the driving system, the steering system and the part that removes the cab part of the vehicle. The parts of the brake system are arranged, the parameters are selected and designed, and the force load is analyzed by force analysis. The strength of each part is calculated to meet the requirements. Then, the parts are obtained by using the three-dimensional design software CATIA. The three-dimensional model, and complete the assembly of the various parts, get the assembly model of the vehicle chassis.
Key words: CATIA; chassis; overall layout; three-dimensional model
目录
一 绪 论 1
- 纯电动物流运输车底盘概述 1
- 纯电动物流运发输车底盘的展现状 4
- 纯电动物流运输车底盘设计要求 4
- 纯电动物流运输车底盘概述 1
二 主要参数及各部件的确定 5
- 底盘总体设计的特点和要求 5
- 汽车形式的选择 6
- 纯电动物流运输车主要参数的选择 6
- 主要尺寸参数的确定 6
- 主要质量参数的确定 7
- 主要性能参数的确定 8
- 电动机的选择 8
- 电动机形式的选择 8
- 发动机主要性能指标 9
- 电动机的悬置 9
- 传动系统 10
- 驱动桥形式的选择 10
- 变速器的选择 10
- 传动轴的选择 11
- 行驶系统 11
- 车架的选择 11
- 悬架形式的确定 12
- 轮胎的选择 12
- 后桥的选择 13
- 转向系统 14
2.7.1 前轴 15
- 转向器的选择 15
- 转向助力装置 15
- 制动系统 15
三 特殊零部件的布置 16
- 驱动电机的布置 16
- 传动系的布置 17
- 悬架的布置 18
- 制动系的布置 18
- 车架总成的布置 19
- 蓄电池的布置 19
参考文献 20
致谢 20
一 绪 论
1.1 纯电动物流运输车底盘概述
纯电动物流运输车底盘总体布置是整车技术的关键,它直接影响着物流车的动力性、经济性、安全性、舒适性、环保性等性能,换句话来说,底盘总体布置方案的好或者坏影响物流车的质量,更决定了用户对车的评价。
现代的汽车,是上一个世纪早期的马车逐渐演变过来的。早期的汽车看起来更像用支架撑起来的运输工具。随着时代的变化和生活的发展,汽车在我们的日常生活中越来越占据着重要的地位,它的价格在使用和维护方面也变得昂贵,汽车的各种费用现在占多数家庭预算的一个重要部分。
要作出最佳的购买,消费者必须了解汽车工作状态,并且了解汽车保持在良好工作状态时的各项参数。在购买后对汽车的保护也是十分关键的,消费者需要了解汽车特别是底盘部分的组成。本文主要研究汽车主要部分框架、身体、引擎、传动和底盘等。
汽车底盘构造
汽车底盘是指对汽车底部所有结构的描述。现代汽车的主要结构就是底盘结构。对于驱动电机,轮胎,车轴组件,变速器,转向机构,制动器和安装在钢制框架上的悬架,我们都需要进行大量的设计。在底盘的制造过程中,制造精度主要取决于螺栓的灵活性。底盘基本框架的主要组成部分包括,驱动电机,电池组,动力传动系统,轮胎,转向装置,制动器,悬架和汽车转向所需要的所有部件。此外,其他几个系统也被安装在底盘上。
无论是对穿越崎岖山路的旅行车辆的轮胎还是对在正常公路上行驶的汽车轮胎,悬架系统都有吸收道路冲击的作用。当马路不平引起汽车颠簸时,它也能在一定范围内允许轮胎上下移动。
另一个重要部分是转向系统,它是驾驶员用来控制汽车行驶方向的系统。驾驶员控制的方向盘被连接在变速器上,使驾驶员的控制力变强,接着,变速器被连接到车辆的前轮上。
汽车底盘的另一个主要组成部分是制动系统,它的作用是能使行驶车辆减速, 使车辆停止,如果车辆已停止,它将保持平稳状态。当驾驶员踩动刹车踏板时,液压油被迫离开主缸传到四个轮子中,由液压运动产生的鼓状和盘式制动器作用使汽车的轮胎放慢或停止。
1.1.1纯电动物流运输车底盘的发展现状
近年,我国经济的高速增长,极大地促进了交通运输业的发展,同时也促进了我国汽车工业的发展。作为汽车家族主要组成部分的大中轻型物流运输车,近年来同样进入了前所未有的发展时期。轻型化、环保化、高档化、低地板化、乘务电子化、造型现代化逐渐成为我国物流车新的发展趋势。近年来纯电动物流运输车发展突飞猛进,车型发展趋向国际化、生产方式趋向简洁化、经营模式趋向精细化、未来发展趋向集中化。随着科学技术的发展和人们的生活质量要求越来越高的因素的影响,安全性、舒适性、平稳性、经济性、美观性成为当今物流车发展的主要目标。
随着物流车底盘技术的发展和人们对物流车乘坐舒适性的不断提高,提高物
流车安全性、改善其舒适性成为物流车现阶段发展的主要目标。同时,国家为了保护环境,对纯电动物流车的发展需求越来越大。为了提高安全性和舒适性在行车制动方面应采用液压式的行车制动系统,并且为了提高其制动效能则应采用分路系统,装有 ABS 系统保证了可靠的制动性能进而提高安全性。采用空气悬架或是采用钢板弹簧配减震器和适当的离地间隙,则可以增加汽车行驶的平顺性和舒适性,使车身底板空载与满载时保持平衡。在设计过程中,底盘设计应该尽量做到紧凑化,以至充分利用整车的空间,发挥其多样性的优点。
1.1.2纯电动物流运输车底盘设计要求
1、轻型电动物流运输车专用底盘总体方案设计;
2、轻型电动物流运输车专用底盘性能计算;
3、轻型电动物流运输车专用底盘各总成部件的选型;
4、轻型电动物流运输车专用底盘各总成部件安装位置与安装空间的确定;
5、转向轮运动空间的确定。
底盘主要参数及部件的确定
在主要参数的选择和计算问题上,我们主要考虑了纯电动物流运输车整体的安全性、动力性、舒适性等,以及底盘总体布置的难易程度的问题。汽车是由动力装置、底盘、车身、电器及仪表等四部分组成的,是用来载送人员和物品的交通运输工具。
在物流车型号与驱动方式已经给出的情况下来对底盘进行设计,主要是对底盘各个部件的选取和布置。设计主要包括:选取车型、定车辆的主要尺寸、驱动方式和采用的主要部件(如动机、变速器、驱动桥、悬架、转向器)及附属设备、车辆的总体布置、整车性能、计算校核。
各部件的选择主要考虑到我们可从国内各汽车部件生产厂的现有资源中选择适合的部件,并对同型号车进行参考,避免对各部件单独设计以降低生产成本。
各部件及总成总体位置的确定。在初步确定汽车的载客量(载质量)、驱动形式、发动机形式等以后,我们要深入做更具体的工作,包括绘制总布置草图,并根据理论依据校核初步选定的各部件结构和尺寸是否符合整车尺寸和参数的要求,以寻求合适的总布置方案。
对于各部件及总成在车架上安装位置的问题,我们需要主要考虑它们之间的工作关系、运动关系、安全因素以及对轴荷分配的影响。如果对上述问题考虑的不周到、不全面,将会给整车性能上带来不好的影响及安全隐患。
二 主要参数及各部件的确定
2.1 底盘总体设计的特点和要求
根据任务要求对纯电动物流运输车底盘设计并布置。纯电动物流运输车整车设计即物流车的总体设计。传统的整车设计工作主要包括以下几方面内容:
(1)确定整车型式、结构和尺寸;
(2)确定整车的主要性能指标;
(3)初选各总成的结构型式、尺寸和性能;
(4)协调各总成与整车的关系以及各总成之间的关系。
前几项需要进行选件分析,后一项需要进行理论校核分析,使其该设计底盘达到最优。
汽车是一种交通工具,具有在自然环境条件下使用的特点。自然环境变化因素多,要求汽车能适应变化的环境而且安全的行驶,就必须制定有关法规强制企
业执行,这也是工程技术人从事设计工作的依据之一。
2.2 汽车形式的选择
(1)轴数
由于纯电动物流运输车主要用途是装载货物,所以对轴荷的限定尤为关键,我国公路和桥梁限制双轴汽车的前后轴负荷分别应该不超过60KN 和130KN, 故采用结构相对简单、制造成本低价的两轴式方案。
(2)驱动形式
随着汽车载重量的提高,各相关总成的质量也要相应的加大,汽车的自重也要相应增多,这样会导致4×2式的汽车单轴的负荷增多,以致超过公路和桥梁所规定的承载限额。为了解决这个矛盾,我们一般采用增加汽车轴数的办法来减少轴的负荷。
采用增加轴数的办法,可以提高载重量并且同时不使轴负荷增加,同时还不增加车箱底板的离地高度,还有提高通用化、便于生产、系列化水平等多种功能。因此许多汽车厂商多年来一直都采用这种办法变型出更多品种的汽车。
纯电动物流运输车主要在城市道路上行驶,因为它的工作条件比较好,故我们可以采用4 2 后轮驱动的布置形式。这样布置的优点有结构简单,布置合理,机动性好,成本低,适合于公路使用,它是—种典型的、成熟的结构型式。(3)布置形式
根据任务书要求在此采用电动机前置后轮驱动的形式。这种布置方案的优点有:能较好地散发热量;轴荷分配较为合理;同时由于后桥簧上质量与簧下质量的比值增大,可改善车厢后部的乘坐舒适性;当市内用的物流车需要行李箱时,因后桥前面的地板下方没有传动轴,则可以适当使地板高度降低,方便乘客上、下车,并使传动轴长度短。
2.3 纯电动物流运输车主要参数的选择
2.3.1 主要尺寸参数的确定
(1)轴距
轴距对汽车总长、整备质量、纵向通过半径、汽车最小转弯半径等都有影响。由于是轻型纯电动物流运输车,根据汽车总质量可取轴距长度L=2800mm。(2)前轮距B1 和后轮距B2
改变汽车轮距B 会影响车厢或驾驶室内宽、总质量、汽车总宽、侧倾刚度等,并且使最小转弯半径等组分发生变化。受汽车总宽的限制,轮距不宜过大。但至少需要在选
定的前轮距B1 范围内,应能布置下车架、前轮和前悬架,并保证前轮有足够的转向空间,同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动空间。在确定后轮距时,应考虑能布置下电动机等动力总成的空间,考虑两纵梁之间的悬架宽度、轮胎宽度和车架宽度以及它们之间应该留有必要的间隙。为此,轮距宽度应取在规定的轮距,这里取前轮距1360mm,后轮距1380mm。
(3)前悬LF 和后悬LR
汽车的前悬LF 和后悬LR 尺寸是在总布置的最后部分确定的。前悬处要布置车身前部或驾驶室的前支点,钢板弹簧前支架,保险杠,转向器等,所以要有足够的纵向布置空间。前悬LF 的长度与驱动型式、汽车的类型、驾驶室的型式和发动机的布置型式密切相关。汽车的前悬不宜过长,以免过多减小了汽车的接近角而影响通过性。物流车后悬长度一般不得超过轴距的65% 。故取前悬615mm,后悬1155mm。
2.3.2主要质量参数的确定
汽车的质量参数包括整车整备质量m 、装备质量、载客量、质量系数m 、轴荷分配 、汽车总质量ma等。
(1)整车整备质量m
整车整备质量是指当车上装有全部设备,加满水和燃料,但没有装货和载人时的整车质量。整车整备质量受汽车的组成的影响。
轻型纯电动物流运输车的整备质量可根据每人占汽车整备质量的统计平均值估计。物流车车辆总长4370mm,人均整备质量值在0.096 - 0.160 t,这里取人均整备质量值为0.16 t,汽车的整车整备质量为:1380kg。
(2)载质量(物流车载客量)
由于是轻型物流车,所以乘员数2人,人均质量65kg,额定载重570kg,最大设计载质量700kg的载物流车辆。
(3)汽车的总质量
汽车的总质量ma 是指装备齐全,并按规定装满客、货时的整车质量。物流车的总质量ma、由整备质量m、乘员和驾驶员质量以及装货质量三部分构成。其中, 乘员和驾驶员每人质量按65kg计,于是有:
ma=m0 65n m
式中, n 为包括驾驶员在内的载客数;m 为行李质量。
ma=m0 65×n m=1380 65×2 570=2080kg
(4)轴荷分配
(2-1)
汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载的静止状态下,各个车轴对支承平面的垂直负荷,也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示,它对汽车的牵引性、制动性、通过性、稳定性和操纵性等主要使用性能以及轮胎的使用寿命都有较大的影响。
参考国际标准:轻型物流车一般采用4×2后轮驱动双胎平头,满载时前轴载荷在 30%~35%之间,后轴载荷在 65%~70%之间;空载前轴载荷在 48%~54%之间, 后轴载荷在 46%~52%之间。这里只考虑最大总质量轴荷的分配,故前轴可以取 745kg,占最大总质量的 35.8%;后轴载荷可以取 1335kg 占最大总质量的 64.2%。
2.3.3主要性能参数的确定
汽车动力性参数包括最高车速ua max 、加速时间t 、上坡能力。
最小转弯直径 | m | ≤25 |
汽车通过性 | 接近角° 离去角° | ≥14 ≥14.5 |
50km/h 制动距离 | m | ≤22 |
最高车速 | km/h | ≥80 |
原地起步换档加速至 30Km/h 的时间 | s | ≤10 |
30-50km/h 加速时间 | s | ≤10 |
最大爬坡度 | % | ≥20 |
坡道起步能力 | % | ≥20 |
能量消耗率(速度=40km/h) | Wh /KM | ≤750 |
匀速 40km/h 续驶里程 | km | ≥300 |
滑行距离 (速度=50 km/h) | m | ≥800 |
匀速行驶车内噪声 | dB(A) | ≤75 |
加速行驶车外最大允许噪声限值 | dB(A) | ≤83 |
2.4 电动机的选择
2.4.1电动机形式的选择
考虑到整车的动力性、环保性、经济性、乘客面积利用率和电动机使用可靠度、动力性、耐久性、电动机的冷却性能、接近性、整车的供暖性等因
素,驱电动机的形式选用前置。