轻型卡车车厢设计 毕业设计论文

第一章 概述

人们从事生产活动离汽车。在日常生活中，汽车特别是轿车是经常使用的交通工具。汽车工业出现的高新技术多数在轿车上首先得到应用。目前，轿车的产量、保有量占汽车总产量和保有量的绝对多数。一方面，拥有轿车是标志人们生活水平的提高；另一方面，大量运行着的汽车所造成所造成的公害又降低了人们的生活质量。因此，人们对汽车提出越来越高的要求，包括研制节油汽车和开发应用新能源；有关法规对汽车的排放和噪声提出更严格的要求；对汽车安全性提出更高的要求，达到乘坐汽车有安全感、愉快感，汽车发生碰撞事故时能够妥善地保护乘员；对汽车提出居住性要求，不仅坐在汽车里舒适，而且能与外界进行信息交流。

进行总体设计应满足如下基本要求：

1)汽车外廓尺寸应符合GBl5—的外廓尺寸限界规定。 2)轴荷分布要合理，并应符合有关公路法规的限定要求。 3)汽车的各项性能，要求达到设计任务书所给定的指标。

4)进行有关运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉。 5)拆装与维修方便。

1.1 汽车开发程序

车型不同、生产纲领不同，新产品的开发阶段与工作内容也不同。一般新产品开发要经历五个阶段，各阶段的主要工作内容见表1-1。

表1-1 汽车新产品开发的一般程序 阶段 新车设计 设计 任务 书编 制阶 段 国家汽车发展型谱或上级机关指令 工厂产品发展规划 概念设计 主要工作内容 市场预测，使用调查，产品水平分析，形体设计，工艺分析，产品的目标成本 产品的通用化、标准化、系列化，绘制 方案图，初步性能计算 绘制总布置草图，初选主要技术参数 确定主要参数和结构，总成设计，绘制整车校对图，运动干涉校核，整车性能计 1

设计任务书的制定 技术 设计 阶段

技术设计 轻型卡车车厢设计

试制、 试验、 改进、 定型 阶段 生产 准备 阶段 生产 销售 阶段

改进设计 算，出试制图和技术文件 试制总成和样车，总成试验，整车试验，使用试验，评价试验，改进没计 工艺审查，成本核算，价值分析，出生产准备用图，编制鉴定文件 工艺调试，继续试验，改进设计，完成生产用图，小批试生产 正式销售，售后服务 鉴定定型 小批量生产、用户试验 批量生产与销售 1.1.1 设计任务书编制阶段

产品(汽车)设计的前期，从构思产品开始到确定设计技术指标和下达产品设计任务书为止的这一阶段工作称之为概念设计。概念设计是对新开发汽车的总体概念进行概括的描述，是确定汽车性能、外形与内饰等主要方面的初步设计。

市场预测：要调查分析市场容量的大小，最经济的生产纲领、生产方式，用户对产品的要求以及有关法规的规定。

使用调查：要调查同类汽车的使用情况，包括使用中反映出来的优缺点，还应当搜集总成、零件的损坏统计资料和进行寿命分析；汽车的使用条件；用户对车型的要求。

产品应尽最大可能满足用户的要求，以求新开发的车型在同类型产品中处于领先地位，在市场上能畅销，进而初定整车及主要总成的形式和主要参数。

产品水平分析：主要是通过搜集资料和进行样车试验与测绘，深入了解国内外企业同类型汽车的发展水平和动向。对搜集到的各种资料经整理、分类、分析，在消化的基础上加以利用，以确定新车型的先进性，初定整车主要性能所要达到的指标，同时满足国内外有关标准与法规的规定，保证市场销售对路。

形体设计：在概念设计阶段，通过整车和车身内部尺寸布置绘制外形构思草图，(图l-1)、美术效果图和制作油泥模型等，为人们提供准备开发的车型形体概念。

图1-1 外形构思草图

车身外形应在保证汽车拥有较小空气阻力系数的同时，具有符合审美规律的形体。车身内部设计要符合人体工程学的要求，保证驾驶员操纵方便，乘员乘坐舒适。实车制造出来之前，在图样上表现新开发汽车造型效果的图称之为美术效果图，该图应具有真实感。图上应表示出车型前面、侧面、后面的关系。画出汽车的前侧面与后侧面的美术效果图，能概括出

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车型的整个形状。表达造型的构思，真实反映车身外形，用来提供作为初步选型的参考。因为在图面上表达车身外形不能代替空间形体，因此还要制作油泥模型。概念设计阶段可以制作比例为1／10或l／5的便于制作和修改的油泥模型。

为了使新开发的汽车投放市场后在价格上占有优势，使企业获得效益和发展，在概念设计阶段就要控制成本，对产品进行价值工程分析，并把产品的目标成本列入设计指标考核内容。目标成本＝售价—利润，即根据产品在市场上的定位确定售价(与同类产品进行比较)，减去希望得到的利润，即可确定目标成本。如果实际成本(决定于材料、工艺、结构复杂程度等)大于目标成本，则利润将减少，因为在市场竞争中某一档次产品的售价是不会因为其实际成本高或低而改变的。

市场需求的变化，会影响产品的变化。为了在更新产品时能减少投资、降低成本，应该尽可能少地更换生产设备和工艺装备等。因此，在开发新车型的时候就要注意总成及零部件的通用化、标准化和系列化。

总体设计师根据整车设想，画出多幅总体方案图进行分析比较。方案图对主要总成只画出租线条的轮廓，重点放在突出各方案之间的差别上，做到对比时一目了然。

总体方案确定后要画总布置草图，此图要对各部件进行较为仔细的布置，应较为准确地各部件的形状和尺寸，确定各总成质心位置，然后计算轴荷分配和质心位置高度，必要时还要进行调整。此时应较准确地确定与汽车总体布置有关的各尺寸参数，同时对整车主要性能进行计算，并据此确定各总成的技术参数，确保各总成之间参数匹配合理，保证整车各性能指标达到预定要求。

上述工作完成后，着手编写设计任务书。设计任务书主要应包括下列内容：

1)可行性分析。其内容包括市场预测，企业技术开发和生产能力分析，产品开发的目的，新产品的设计指导思想，预计的生产纲领和产品的目标成本以及技术经济分析等。

2)产品型号及其主要使用功能，技术规格和性能参数。

3)整车布置方案的描述及各主要总成的结构、特性参数。标准化、通用化、系列化水平。 4)国内、外同类汽车技术性能分析和对比。 5)本车拟用的新技术、新材料和新工艺。

开发新车的各项性能指标要符合国家有关标准、法规要求，特别要注意贯彻《机动车运行安全技术条件》(GB7258一1997)的国家标准。 1.1.2 技术设计阶段

设计任务书对汽车形式和汽车的各项技术指标，对各总成的形式、尺寸、质量、性能等均有明确要求。此外，总体设计师对各总成提出的要求和边缘条件等也应以书面形式提出，作为双方共同工作的依据。在上述条件具备后，各总成设计师可以进行工作，而总体设计师在此期间要协调总成与整车和总成与总成之间出现的各种矛盾。各总成完成设计后，总体设

计师负责将各总成设计结果反映到整车校对图上进行校对，目的是发现问题、解决问题，以减少试制、装车时出现的技术问题。有关运动校核也是技术设计阶段应该完成的工作。最后要编制包括整车明细表和技术条件在内的整车技术文件。 1.1.3 试制、试验、改进、定型阶段

试制、试验阶段的主要工作是进行样车试制，然后对样车进行试验。其目的是：判断根

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据设计图样制造出来的零部件组装起来之后是否达到预期目标，找出不足，并取得进行修改的依据；评价汽车的可靠性及强度。仅通过理论计算作为根据是不够的，最终需经过样车试验来判别。试验应根据国家制定的有关标准逐项进行。不同车型有不同的试验标准。试制、试验完成后应对结果进行分析，并针对暴露出来的技术问题进行改进设计，再进行第二轮试制和试验，直至产品定型。 1.1.4 生产准备阶段

生产准备阶段的主要工作是进行生产准备和小批量试生产，并让试生产车进一步经受用户的考验。

1.1.5 生产销售阶段

生产销售阶段是对产品进行正式批量生产，并对产品进行销售和售后服务工作。在售后服务工作中还要征求用户意见，并将这些意见反映给有关部门，以利改进和不断提高产品质量、扩大市场。上述各阶段工作有些须先行一步，如市场调查和进行概念设计等；有些工作可以同时或交叉进行，如在完成产品设计的同时又进行样车试验，以及完成工厂的扩建、新建工程工作。

1.2设计内容和重点难点

本课题的主要研究内容是对YC1043轻型卡车车厢进行设计。

首先，要对汽车的整体性能进行计算，包括发动机的选择和燃油经济性的方面的因素。

其次，在对卡车外观进行初步设计时，选用栏板式载货车厢。栏板式载货车厢有较高的通用性，便于装载各种货物，卸货也方便；而其他形式车厢如厢式货厢，对于蓬松和不规则货物的运输装卸均不方便，而且栏板式车厢制造工艺也较简单。如有特殊使用要求，栏板式车厢也可以改成其他专用车厢。所以，本文是针对栏板式载货车厢进行设计和分析的。 车厢是布置在驾驶室之后，用作载货使用的。作为用户，当然希望装载容量越大越好，而作为设计者，却不能一味单纯追求大容量，必须对各种参数进行选择。 1.确定车厢长度L

L由后轴中心线到车厢前端距离L1与后轴中心线到车厢末端距离（后悬）L2组成。L1与前轴中心线到驾驶室后围距离L3、驾驶室后围与车厢前端间隙a组成轴距L4。对于轴距

L4、前轴中心线至驾驶后围距离L3已确定的车子来说，L1的尺寸便直接与a值相关。a值

越大，L1便越小；a值越小，L1越大。从增大载货量来说，a值越小，容量越大，而且美观，当然好。但从安全性和整车的布置来说，要求a值大些比较安全、方便。 2. 车厢宽度B的选择

车厢B通常取和驾驶室最大宽度相一致，增加宽度也增大容量。但宽度超过驾驶室宽度太大，不仅不美观，给人以不谐调的感觉，而且经过较窄的通道时不便通过。况且，车子的总宽必须与轮距相适应。当然，如果选择有轴头的后桥，后桥总宽度有时会大于驾驶室宽度。这时车厢宽度B应大于或等于后桥总宽度以盖过后桥两轴头。相反，B值太小，后轮暴露在车厢之外，不仅不美观，也不符合机动车安全标准，同时减少了装载质量.所以，车厢宽度、驾驶室宽度相一致，当此宽度不能满足盖过后桥两轴头时，取和后桥总宽度相同或者稍大的宽度。这样，既能保证有效的装载容量，又提高车的外观质量。 3. 相对高度

车厢底板离地高度H1为相对高度。它取决于车轮直径D及其跳动时所需的间隙b。对

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不同的轮胎，D值便不同，即使b值相同，H1也不一样。所以此高度为相对高度。通常情况下，轮胎跳动时所需间隙b一般为l0~130mm。有时为了运输笨重货物等，希望降低车厢底板高度，让重心下移。这样就必须使轮罩凸出于车厢地板以上，保证轮胎跳动所需的间隙b，而将整个底板高度降低。这样的结构，使车厢地板和底架的结构复杂化，同时还减少了有效装载容积，而且不便装货时排放与卸货。作为载货车的车厢，由于受到特定技术条件的，其底板高度并非特别高，而载货车又强调装卸货物的方便性，因此使轮罩凸出于车厢底板来降低地板高度这种结构尽量不采用。为此，H1应为D与b之和。

4. 车厢高度的确定

车厢是安装在底盘车架上的，有绝对高度和相对高度。决定载货容量的高度——车厢底板到车厢栏板上端边缘的高度H为绝对高度。车厢底板离地面的高度H1，以及车厢底板到前栏板最高点的高度H2为相对高度。H影响车厢的计算容积。该容积应能保证在运输散装货物或成包货物时，尽可能利用载货车的载重量。汽车的使用实践表明，为了保证正常可靠的运输，散装货物在车厢内的装载高度必须低于栏板高度50mm，成包货物则容许高出栏板高度的100mm。因此车厢的计算容积可根据车辆载重量和所装货物之不同来选取。农产品和

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某些建筑材料等货物的容积重量为1.5KN~17KN /m，用途最广而又最重的散装货物的容积重

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量平均为6KN/m，成包货物的容积重量约为4.5KN/m。附表所示为某货物的容积重量。根据以上资料，载货车栏板高度H通常确定在300~450mm之间。 5. 车厢底板到前栏板上端最高点的高度H2

受到驾驶室安装后总高度的影响。据规定，车厢前端应有安全架，有驾驶室的，其高度应高出驾驶室高度。一般取70~100mm。所以要确定H2的高度，必须先确定驾驶室安装后的总高度H1H2H070~100mm。H2的尺寸便可确定下来。

以上这些参数的选择是车厢设计的关键因素。只要恰当地选择好这些参数，设计出来的车厢就能既获得满意的装载容量，又符合农用车的特定技术条件。 轻型卡车车厢设计参数的选择只是车厢设计的一个主要关键内容，完整的车厢设计还必须考虑车厢的具体结构、使用材料、制造工艺性等等。

1.3 本次设计车型的选择和介绍

轻型卡车车厢设计的目的在于给出一个明了的实体印象。这就需要对汽车选型，明确设计的方向是那一类型的轻型卡车。下表（表1-2）是按照汽车总质量量对货车的分类：

表1-2 汽车质量分类标准 货车级别 微型 轻型 中型 重型 最大总质量m。 （t） m。≤1．8 1．814．0 从表中可以明确轻型卡车的总质量在1.8~6.0t之间，由此我确定将要设计的车型为皮卡车。

皮卡在各国汽车工业中都占有很大比重，在我国，皮卡却一直是汽车工业的边缘车型。 皮卡，亦称“轿卡”，是一种前端采用轿车车头，后端带有敞开式货车车厢的小型汽车，既能载人，又可载货。20世纪初诞生于北美，上世纪80年代末传入我国。 多年来，皮卡一直是国外汽车市场的畅销车型。无论发达国家还是发展中国家，无论城市还是农村，皮卡都是一般家庭最喜爱的代步工具，在各国汽车工业中都占有很大比重；而皮卡进入我国以来，一直是我国汽车工业的边缘车型，销量一直徘徊在汽车总销量的2%

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左右。

皮卡在国内外截然不同的发展境况，尽管受各国不同汽车消费文化的影响，但归根结底是受我国大中城市对皮卡限行的制约。皮卡在纽约、东京、曼谷等大城市与轿车拥有同等的道路使用权。但在我国，几乎所有的省会城市、一半以上的地市级城市都对皮卡的行驶有。除了行驶上的，还有使用方面的，如上营运牌照，进行季审甚至月审，交高于乘用车的税费等。

实际上，皮卡的舒适性、多功能性等特点注定了它是一种非常适合我国城乡居民使用的车型，其在国内不是没有需求，而是这种需求被人为地抑制住了。随着城市物流的加速发展，货运配送和维修活动对皮卡的需求越来越大；作为农用车和微型车的更新替代车型，富裕的农民、个体私营业主和城乡结合部对皮卡的需求越来越大；因皮卡较强的实用性，电力、电信、交通、等特殊行业对皮卡的需求越来越大；因外出旅游次数的增加，城市里的家庭对皮卡的需求越来越大。此外，皮卡也可以用于城市居民上下班、商务活动、上街购物等。

皮卡进城，为满足城市物流需要，能代替微型客车、微型货车、轻型客车改装成物流用车。如：加快了城乡经济一体化进程的加快，利于城乡交流；有利于城市物流的发展，减少了安全隐患；减少了改装成本，避免了资源浪费。

如今的国产皮卡，种类齐全，从4万元到12万元应有尽有；欧Ⅲ发动机、电喷系统、先进的安全控制系统等高档配置已广泛运用。一改往日外形粗糙、性能欠佳、噪音大、油耗高的形象，配置更加轿车化，驾乘更加舒适化。

尤其在皮卡中柴油动力是主流，其比同排量汽油发动机节油30%至40%。柴油皮卡比例已由2004年的40%上升到了2007年的70%。随着柴油发动机技术水平的提高，柴油皮卡的比例还会进一步提高。

皮卡集代步、运输、旅游多功能于一身，可一车多用，减少了家庭或集团客户购买不同类型汽车的要求，能有效缓解城市交通拥堵。

目前自主品牌皮卡在国内已成为销售主流。但不得不正视的是，自主品牌企业占据的国内80%的市场份额主要集中在中、低端市场，合资品牌虽然市场份额不大，但占据的是附加值高的高端领域。皮卡市场以后将在规模的拉动下，将促进国产皮卡向高端调整。 多年来，国产皮卡一直是我国汽车出口的主力，但出口区域仍以中东、非洲、南美等相对落后的地区为主。受限于欧美的排放与碰撞标准要求较高，鲜有大规模进入北美和西欧市场的机会。欧美市场潜力巨大，皮卡解禁将促进国产中高端皮卡出口向优势市场渗透。

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第二章 汽车整体性能计算

轻型卡车车厢的设计目的在于熟悉对三位软件的应用并且在二维图中表现出部分零件的AutoCAD图纸。设计之初是参考同级汽车的参数进行发动机动力性的设计，以次来确定车厢的尺寸。

卡车车厢的尺寸是与发动机的动力性能息息相关的，发动机的最大功率，最大扭矩等参数直接决定了汽车的总质量，这也间接决定了设计车的卡车车厢能拉多少货物，多重的货物。而货物的承载能力直接决定了车厢侧板的高度，底板的面积等基本尺寸。

在这里首先介绍一下发动机的基本信息：当前汽车上使用的发动机仍然是以往复式内燃机为主。它分为汽油机、柴油机两类。与汽油机比较，柴油机具有较好的燃油经济性，使用成本低，在相同的续驶里程内，可以设置容积小些的油箱。柴油机压缩比可以达到15～23，而汽油机一般控制在8～10；柴油机热效率高达38％，而汽油机为30％；柴油机工作呵靠，寿命长，排污量少。

柴油机的主要缺点是：由于提高了压缩比，要求活塞和缸盖的间隙尽可能小，加工精度比汽油机要求更高；因自燃产生的爆发压力很大，因此要求柴油机各部分的结构强度比汽油柴油机主要用于货车、大型客车上。随着发动机技术的进步，轻型车和轿车用柴油机有日益增多的趋势。

根据发动机气缸排列形式不同，发动机有直列、水平对置和V型三种。气缸直列式排列具有结构简单、宽度窄、布置方便等优点。但当发动机缸数多时，长度尺寸过长，在汽车上布置困难，因此直列式适用于6缸以下的发动机。此外，直列式还有高度尺寸大的缺点。

与直列发动机比较，V型发动机具有长度尺寸短因而曲轴刚度得到提高，高度尺寸小，发动机系列多等优点。其主要缺点是用于平头车时，因发动机宽而布置上较为困难，造价高。水平对置式发动机的主要优点是平衡好，高度低。V型发动机主要用于中、高级和高级轿车以及重型货车上，水平对置式发动机在少量大客车上得到应用。

根据发动机冷却方式不同，发动机分为水冷与风冷两种。大部分汽车用水冷发动机，因为它具有冷却均匀可靠、散热良好、噪声小和能解决车内供暖问题，以及加大散热器面积后，能较好适应发动机增压后散热的需要等优点。水冷发动机的主要缺点是冷却系结构复杂；使用与维修不方便；冷却性能受环境温度影响较大，夏季冷却水容易过热，冬季又容易过冷，并且在室外存放，水结冰后能冻坏气缸缸体和散热器。

当选用尺寸和质量小的发动机时，不仅有利于汽车小型化、轻量化，同时在保证客厢内部有足够空间的条件下，还能节约燃料。

由于天然气资源充足，在今后一个阶段内天然气汽车将得到应用。无排气公害、无噪音的电动汽车，是理想的低污染车，在解决高能蓄电池和降低成本后会在汽车上得到推广使用。太阳能汽车也是理想的低污染汽车，目前还未达到商品化阶段。

虽然，现如今有很多发动机的解决方案，但从汽车成本和发动机动力性方面的综合考虑还是选用我们所熟悉的直列四缸汽油发动机。

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2.1 汽车整车动力性计算

2.1.1发动机最大功率选择

最高车速max随着道路条件的改善，汽车特别是中、高级轿车的最高车速有逐渐提高的趋势。轿车的最高车速max大于货车、客车的最高车速。级别高的轿车的最高车速max要大于级别低些轿车的最高车速。微型、轻型货车最高车速大于中型、重型货车的最高车速，重型货车最高车速较低。有关客车的车速见交通部行业标准JT／T325一1997。其它车型的最高车速范围见表2-1

表2-1汽车动力性参数范围 汽车类别 微型级 普通级 中级 中、高级 高级 微型 轻型 中型 重型

最高车速max 比功率P.ms-1 ／(km·h) 110-150 120-170 130-90 140-230 160-280 80-135 75-120 -1 比转矩T.ms ／(N·m.t) 50-110 80-110 90-130 120-140 100-180 30-44 38-44 33-47 29-50 -1-1 ／(Kw.) 30-60 35-65 40-70 50-80 60-110 16-28 15-25 10-20 6-20 -1在此次设计中我们选择货车的最高车速vamax=80（km/s）。

PemaxCA31magframaxDamax (2-1)

T360076140式中Pemax——发动机最大功率(kW)；

T——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——汽车总质量(kg)；

G——重力加速度(m/s)一般取值为9.8(m/s)；

22fr——滚动阻力系数，对轿车fr＝0.0165×[1＋0.01(2a—50)],a用最高车速代入；CD为空气阻力系数，轿车取0.30～0.35，货车取0.80～1.00，大客车取0.60～0.70；

A——汽车正面投影面积(m2)；

amax——最高车速。

我们要做的是汽车车型，最高车速和汽车总质量的拟定。在本次设计中汽车的车型定为皮卡，最高车速拟定为vamax= 80km/h,汽车总质量拟定为ma=3780kg。皮卡宽和高定为

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b=10mm，c=2100mm。 根据公式（1-1）确定fr的值

fr＝0.0165×[1＋0.01(2vamax—50)] （2-2）

将vamax的值带入公式（1-1）后求得：

fr=0.03465

在本次设计中空气阻力系数CD取货车的系数值0.80。 汽车正面投影面积A(m)

2Ab*c (2-3) 2将b,c的值带入公式后可求出A=3.969(m)

将得出的数据都带入公式（1-1）中后我们可以求出发动机最大功率

Pemax=45.96(KW)

所求出的数值与我们一般情况下遇到的皮卡的最大功率相似。这里有很多款发动机可供选择,如由安徽动力股份有限公司生产研发的4D26型发动机，此款发动机排量为2596ml，发动机功率为68.6；由中国第一汽车集团公司所研发的CADC2型发动机，此款发动机排量为3169ml，发动机功率为91；由东风朝阳柴油机优先责任公司制造的CY4102型发动机，排量为3856，发动机功率为70.6。

2.1.2 发动机最大转矩Tmax及相应转速nT 用下式计算确定Temax

Temax99Tmax——最大转矩(N·m)；

PemaxnP (2-4)

——转矩适应性系数，一般在1.1～1.3之间选取； Pemax——发动机最大功率(kW)；

nP——最大功率转速(r／min)。

我们选择由安徽动力股份有限公司的型号为4D26排量为2596ml的额定最大功率为68.6KW的发动机。这款发动机在3200(r／min)时能输出最大功率60KW。转矩适应性系数选取为1.2。

最大转矩Tmax =210(N·m)而发动机公司给出的最大转矩要求nP/nT在1.4～2.0之间选取。笔者选取的值为1.5。得到最大扭矩产生时的转速为3000(r／min)。 2.1.3 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。它可以综合反映汽车的动力性。轿车的比功率大于货车和客车，货车的比功率随总质量的增加而减小。为保证路上行驶车辆的动力性不低于一定的水平，防止某些性能差的车辆阻碍交通，应对车辆的最小比功率做出规定。我国GB7258一1997《机动车运行安全技术条件》规定：农用运输车与运输用拖拉机的比功率不小于4.0kW/t，其它机动车不小于4.8kW/t。 Pemax/ma=45.69(kw)/3.78(t)=12.09kW/t

得出的结果虽然超过了表1-3中的比功率范围，但是超出的部分正说明了皮卡的动力性

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方面超过了普通卡车，使其优势所在。

比转矩是汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比。它能反映汽车的牵引能力。 Tmax/ma=116.34(N·m)/3.78(t)=30.8(N·m/t)

这个数据的得出也显示出了皮卡在牵引方面的卓越能力，这正好是间于轿车和货车之间车型所具有的优点。

不同车型的比功率和比转矩范围见表l-1。有关客车的比功率见交通部行业标准JT/T325—1997。

2.1.4 汽车驱动力和行驶阻力

我们暂选的发动机为安徽动力有限公司提供的4D25F四冲程发动机。该发动机经过汽车实验室多次实验并认定的发动机扭矩（特性）曲线为：

各档位传动比为： 四档变速器 Ⅰ档 6.09 Ⅱ档 3.09 Ⅲ档 1.71 Ⅳ档 1.00

汽车行驶过程中必须克服滚动阻力Ff和空气阻力Fw，加速时会受到加速阻力Fj的作用，上坡时会受到重力沿坡道的分立——坡度阻力Fi。

汽车行驶时驱动力与行驶阻力的平衡方程式为：

FtFfFwFiFj （2-8）

发动机在转速n下发出的转矩Te经汽车传动系传递到驱动轮上的驱动力Ft按下式计算：

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Ft=式中 Ft——汽车驱动力，N； Te——发动机转矩，Nm； ig——变速器速比；

Ttqigiotrr （2-9）

i0——主减速器速比，i0=4.； T——传动系效率，T=0.9； rr——车轮的滚动半径m。

在驱动轮不打滑的情况下，发动机转速n所对应的汽车车速ua(km/h)：

ua式中i0由如下方法确定

0.377rn （2-10） i0igrrnpi0（0.3770.472）uamaxighnp——发动机最大功率时的转速，np=4500r/min;

（2-11）

uamax——最高车速，uamax=80km/h; igh——变速器最高档传动比，igh=1.0。

式中的rr为车轮的滚动半径（m），我们选择的轮胎规格为205/70R14,普通花纹轮胎外直径d=700mm,

rruauamax60km/h

Fd(1ua/10000) （2-12）

2其中F=2.99，ua20km/h得到rr=334mm。 所以，i0(0.377～0.472)卡车驱动力计算结果如下:

驱动力-行驶阻力计算如下。

0.334645007.0956～8.8836，初取i0=8.0。

801.0ua(km/h) Ⅰ档2.62 Ⅰ档 Ⅰ档Ⅰ档Ⅰ档8.58 12.86 17.17 21.46 Ⅰ档Ⅰ档29.3125 26.52 1186.0 1423.1 1739.3 14.4 1660.3 1334.01 Ft（N） 1185.9 Ⅱ档Ⅱ档Ⅱ档Ⅱ档Ⅱ档ua(km/h) Ⅱ档Ⅱ档43.3 5.24 14.0 21.0 28.8 35.0 42.0 Ft（N） 592.9 553.4 711.5 869.7 948.7 830.1 711.5 ua(km/h) Ft（N）

Ⅲ档 9.2 Ⅲ档18.4 Ⅲ档27.6 Ⅲ档36.8 Ⅲ档46.0 Ⅲ档Ⅲ档.4 49.4 338.0 315.4 405.6 495.7 0.8 473.17 405.6 11

轻型卡车车厢设计

ua(km/h) Ft（N）

滚动阻力Ff：

Ⅳ档15.7 Ⅳ档31.5 Ⅳ档47.2 Ⅳ档62.9 Ⅳ档71.1 Ⅳ档Ⅳ档113.377 94.4 197.6 184.5 230.3 2.9 316.24 276.7 237.2 Ffmagcosf （2-13）

式中 g——重力加速度，g=9.81m/s; ——坡道的坡度角，30o；

f——滚动阻力系数，有实验测得，在车速不大于100km/h的情况下可认为是常数。 在本次设计中视情况定f0.012。 空气阻力Fw：

21FwCDApua2 （2-14）

2式中 CD——空气阻力系数，CD=0.8;

A——汽车正面投影面积(m), A=3.969(m)；

22p——空气密度，一般p=1.2258Ns2m4； ua——汽车行驶速度，m/s。

若ua以km/h计，则

Fw

设Fz（N）,Fz=FfFw。 表（表2-3）。

CDA2ua （2-15） 21.15图2-1 驱动力-行驶阻力平衡图

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坡度阻力Fi：

Fimagsin （2-16）。

表2-4 坡度阻力计算结果 坡度（） 坡度阻力o1 2 3 4 5 6 Fi（N） 坡度（） 坡度阻力o369.8 7 739.5 8 1108.9 1478.1 1846.8 2214.9 9 10 11 12 Fi（N） 坡度（） 坡度阻力o2582.4 2949.0 3314.8 3679.5 4043.2 4405.6 13 14 15 16 17 18 Fi（N） 坡度（）

o4766.6 5126.2 84.3 5840.6 6195.2 67.9 19 20 13

21 22 23 24 轻型卡车车厢设计

坡度阻力Fi（N） 坡度（o） 坡度阻力68.7 7247.3 7593.7 7937.8 8279.4 8618.6 25 26 27 28 29 30 Fi（N） 坡度（o） 坡度阻力55.1 9288.9 9619.9 9947.9 10423 10594.8 31 32 33 34 35 Fi（N）

10913.5 11228.8 110.7 11849.1 12153.9 2.2 燃油经济性的计算

发动机万有特性曲线如图2-2所示。

图2-2 发动机万有特性曲线

上图是所选发动机的万有特性曲线。在万有特性曲线上有等燃油消耗率曲线。根据这些曲线，可以确定发动机在一定转速n、发出一定功率Pe时的燃油消耗率b。为了便于进行计算，按照转速n在横坐标上画出汽车（最高档）的比例尺。此外，计算式还需要汽车在水平路面上等速行驶时，为克服滚动阻力与空气阻力，发动机应提供的功率

1T(PfPw)。

根据等速行驶车速ua及阻力功率P,在万有特性图上（利用插功率法）可确定相应的燃

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轻型卡车车厢设计

油消耗率b,从而计算出以该车速等速行驶时单位时间内的燃油消耗量（mL/s）为

Pb （2-17）

367.1g2式中，b为燃油消耗率[g/(KW*h)]，为燃油的密度（Kg/L）；g为重力加速度（m/s）,

Qt汽油的g可取为6.96~7.15N/L,柴油可取为7.94~8.13 N/L。

整个等速过程行经是s（m）行程的燃油消耗量（mL）为

Q折算成等百公里燃油消耗量（L/100km）

Pbs （2-18）

102uagPb （2-19）

1.02uag

Qs根据本车的最高车速，可以计算出在不同速度下的燃油消耗率，结果如下表（表2-5）。

表2-5 不同车速下的燃油消耗率 车速ua（km/h） 50 功率P(kw) 燃油消耗率b[g/(kw/h)] 等百公里燃油消耗量Qs（L/100km） 20 270 60 31 260 70 34 255 21.1967 80 41 252 90 49 250 100 53 258 18.9770 20.0234 22.3950 23.7908 24.3596

2.3 轻型卡车车厢侧板高度和底板宽度的确定

车厢宽度B的选择:车厢B通常取和驾驶室最大宽度相一致，增加宽度也增大容量。但宽度超过驾驶室宽度太大，不仅不美观，给人以不谐调的感觉，而且经过较窄的通道时不便通过。况且.车子的总宽必须与轮距相适应。当然，如果选择有轴头的后桥，后桥总宽度有时会于驾驶室宽度。这时车厢宽度B应大于或等于后桥总宽度以盖过后桥两轴头。相反，B值太小，后轮暴露在车厢之外，不仅不美观，也不符合机动车安全标准，同时减少了装载质量。所以，农用车车厢宽度，驾驶室宽度相一致，当此宽度不能满足盖过后桥两轴头时，取和后桥总宽度相同或者稍大的宽度。这样，既能保证有效的装载容量，又提高了卡车的外观质量。 根据其它车型的驾驶室宽度和后桥宽度初步可以确定车厢的宽度B=1790mm。

轻型卡车车厢高度的选择:车厢是安装在底盘车架上的，有绝对高度和相对高度。决定载货容量的高度—车厢底板到车厢栏板上端边缘的高度H为绝对高度。车厢底板离地面的高度H，以及车厢底板到前栏板最高点的高度H为相对高度。H影响车厢的计算容积。该容积

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轻型卡车车厢设计

应能保证在运输散装货物或成包货物时，尽可能利用农用车的载重量。汽车的使用实践表明，为了保证正常可靠的运输，散装货物在车厢内的装载高度必须低于栏板高度50mm，成包货物则容许高出栏板高度的100mmo因此车厢的计算容积可根据车辆载重量和所装货物之不同来选取。农产品和某些建筑材料等货物的容积重量为1.5KN317KN/m3，用途最广而又最

3重的散装货物的容积重量平均为6KN/m，成包货物的容积重量约为4.5KN/m。附表所示为某货物的容积重量。根据以上资料，轻型卡车栏板高度H通常确定在400间。所以初定车厢侧栏板的高度为570mm。 货物密度表如表2-6所示。

表2-6 货物密度表 600mm之

货物 千煤 雪 新鲜白菜 甜莱 土豆 谷物、粮食 劈柴(引火)

容积重量（kN/m） 货物 1.5 2 3.5 6.3 6.8 7.2 7 小麦 炉渣 无烟煤 冰块 泥土 健筑用石头 沙子 3容积重量（kN/m） 7.4 7.5 8 9 13 15 m.a 3第三章 轻型卡车车厢设计图

3.1 AUTOCAD二维图设计步骤

此次论文的车厢部分设计均由AUTOCAD软件设计并完成，并附A1号图纸2张，A3号图纸11张。

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图1。车厢底板分总成

图2。底板横梁1

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图3。底板梁柱

图4。车厢底板

图5。前梁分总成

图6。中梁1分总成

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图7。底板横梁连接板

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图8。车厢左侧档板。

图9。车厢右侧挡板。

图10。车厢后挡板

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图11.车厢前板

图12。底板分总成

4、在选择完要装配的零件后（一般建议从大的基础零件开始，逐个将小零件装配上去）。

根据正确的位置关系，将各个零部件装配起来，下面是我由网上找到的车厢后部锁止机

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构的参考。

根据此参考我用AUTOCAD 2007版本软件设计并绘制出锁死机构的二维图，并附A3图纸一张。

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结束语

通过本次设计及研究工作我学到了不少关于卡车车厢的知识。

首先，我了解了卡车车厢的基本情况，摸索出了一些轻型卡车车厢设计的基本方法和设计步骤。

卡车车厢是满足汽车运输货物这项特殊功能而产生的一种特殊结构。为了满足这些功能，我们要求车想要有一定的强度，相应需求的装载量，大小也要适中。在此次设计中我参考了几款类似的轻型皮卡车，把它们的尺寸拿来做了相应的参考。通过发动机动力性能的计算，和汽车安全性标准里面的规定，确定下来了卡车车厢的尺寸。

汽车整车性能的计算只是本次设计中的一部分，AutoCAD的二维图纸设计部分。图纸的设计才是本次毕业设计的核心。

在零件图已有的基础上，完成二维图值得总装是一项艰巨的工作。这都需要修改以满足要求。

此次设计，得到了指导老师龚国庆老师的大力帮助，不仅每周都监督我进行毕业设计，还为我提供良好的学习和设计环境，教我怎么使用毕设中涉及到的软件。龚国庆老师在课题研究和论文写作过程中给予我的细心指导，使我受益匪浅。在此，特别感谢龚国庆老师的帮助和指导。

在本次设计中，由于本人学识浅薄，难免有错误和疏漏之处，请老师批评指正。

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轻型卡车车厢设计

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