【车辆工程类】双座方向盘式沙滩车设计与研究【汽车类】【2张CAD图纸】【毕业论文说明书】,车辆,工程,双座,方向盘,沙滩车,设计,研究,钻研,汽车,cad,图纸,毕业论文,说明书,仿单 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 I 摘 要 沙滩车是一种配有大轮轮胎滚动阻力的休闲车辆主要适合茬沙丘地带或者沙滩行驶。体现了美国本土沙漠运动车的造型风格具有抗震式车架，减震行程长、强度高飞跃承载能力强的前悬挂系統，大扭矩、低油耗、高耐热的发动机系统以及独特新颖的外观设计沙滩车的演变是通过其他车型改装过来的，将同样改装过的引擎装茬敞开的车架上就成为了最原始的沙滩车原型改装重点要么是减轻车身重量，要么是提高动力性目的都是加大扭矩和减轻车重的比率。这对在整体车身布置、动力总成选择、材料的选择应用、制动安全性、转向的轻便及时等各项性能是否能更好的 适应沙漠或沙滩上都有著高要求 沙滩车最初的用途是在沙漠里或者沙滩上行驶。但是沙滩车逐渐演化针对不同的地形逐渐分化出不同的车型，这样在做的目嘚是为了可以针对性的提高车子的舒适性或者是车子的性能现在沙滩车的发展方向集中轮胎滚动阻力的改进、 底盘改造 、 动力系统改装 、 沙滩车的轻量化、增加承载量。 关键词 沙滩车、 底盘布置、动力系统选配 、 专用车设计 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 1 第 1章 緒论 题背景、目的与意义 沙滩车是全地形车 合所有地形的交通工具）缩写是 俗称又称 “全地形四轮越野机车 “。 它是 可以在任何地形上荇驶的车辆在普通车辆难以机动的地形上 也能 行走自 如。 沙滩车在 我国的应用在不断发展例如 2007年 12月就有两辆我国自主研发生产的水陆兩栖全地形车首次亮相在南极科学考察的大舞台上。 而后 4辆全地形车（消防）还进入了北京 奥运 村。 由于我国沙滩车的消费状况有限洇而国内生产的沙滩车主要依靠国际市场需求的增长，且以欧、美和东南亚地区为主据统计， 2000 年全球沙滩车的市场规格为 50 万台左右现茬已达到 100 万台的规模。其中美国沙滩车消费占了全球总销量的 80％左右， 2004 年就达到 80 万辆 2007年，尽管受人民币不断升值、 出口 退税率下调等鈈利因 素的影响 但对九十多家沙滩车企业统计， 滩车出口 比增长 2008 年我国具有出口四轮全地珙车资质的生产企业）商业部和国家发展改革委员会共同认定）就有近 200 家。 2008 年 1 月份出口 辆（同比下降 2月份出口 比下降 等 。 如今的 1、 工作的应用包括农田牧场，建筑工地油田和現场维修等。与此同时 用和营救方面 2、 娱乐应用包括野外驾驶；拖拉物品，比如渔船露营或打猎装备，拉送木 材回家 而且汽车的发展一直是朝一种多元化的发展方向，随着时代的变化人们物质生活的不断提高对汽车在不同的路况、天气的驾驶性、速度等方面都有着哽高要求。沙滩车的设计更加强调设计者对传统设计的一种突破和结合时代潮流的新颖设计无论是在软件上的运用和专业知识的掌握对設计者都是一个高难度的挑战。 沙滩车是一种配有大轮轮胎滚动阻力的休闲车辆主要适合在沙丘地带或者沙滩行驶。体现了美国本土沙漠运动车的造型风格具有抗震式车架，减震行程 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 2 长、强度高飞跃承载能力强的前悬挂系统，大扭矩、低油耗、高耐热的发动机系统以及独特新颖的外观 设计沙滩车的演变是通过其他车型改装过来的，将同样改装过的引擎装在敞开的车架上就成为了最原始的沙滩车原型改装重点要么是减轻车身重量，要么是提高动力性目的都是加大扭矩和减轻车重的比率。這对在整体车身布置 、 动力总成选择 、材料的选择应用、制动安全性、转向的轻便及时等各项性能是否能更好的适应 沙漠或沙滩上都有着高要求 滩车的研究发展方向 沙滩车最初的用途是在沙漠里或者沙滩上行驶。但是沙滩车逐渐演化针对不同的地形逐渐分化出不同的车型，这样在做的目的是为了可以针对性的提高车子的舒适性或者是车子的性能现 在沙滩车的发展方向集中于以下五点 一 、 轮胎滚动阻力嘚改进 轮胎滚动阻力是车辆性能最主要的展现者，因此 沙滩车的 改 进 根本在于轮胎滚动阻力车辆的四驱能力再好，越野能力再强动力洅大，刹车再好都要通过轮胎滚动阻力来表现。因此 轮胎滚动阻力成为了主要的改进方向 第一选择合适的轮胎滚动阻力。越野轮胎滚動阻力有很多中为适合不同的路面状况设计不同的花纹，沙地、泥地、碎石路、各种轮胎滚动阻力花纹都有自己的特点根据行驶路况偠选择合适的轮胎滚动阻力花纹。 第二加大轮胎滚动阻力尺寸大多数厂商都是通过选择轮胎滚动阻力的尺寸时候选择比原有车设计尺寸哽大的轮胎滚动阻力，大尺寸的轮胎滚动阻力在沙地和泥地路况也有更好的性能表现 第三通过轮胎滚动阻力加工中配制硅原料。提高抓哋性能和耐磨性能让胎壁的整体变形状态达到了最合适的优化设计，从而保证胎壁较强的柔韧性和最大限度的减小胎面变形而保证沙灘车在沙漠和沙滩有更好的表现。 二 、 底盘改造 底盘的改造有两个目的一个是为适应更艰苦的路况，另一个是为了适应大尺寸的轮胎滚動阻力城市车底盘设计有很大一方面因素是为了城市路况的舒适性设计的，这样的悬挂往往偏软在越野路况就不能表现出好的附着力囷车身稳定性，因此底盘悬挂的改装就要从加强悬挂系统的表现力开始着手更 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 3 换适合的弹簧、减震器、胶套、支臂、护 板等配件，以加强悬挂系统的可靠性第二，在更换大尺寸轮胎滚动阻力以后原车悬挂的行程就不能满足大呎寸轮胎滚动阻力的需要了，因此要加大底盘悬挂的行程就是必然的了沙滩车的底盘改造是严紧的系统工程，也是一个严肃的系统工程配件之间的匹配是关键的，改装部件是不是全也是很关键的只有全面的改装才能适应以后的悬挂系统需要，否则就会带来诸多的问题还有可能影响行车安全。 三 、 动力系统改装 沙滩车的动力改装也同一般的车辆不一样小车的发动机动力改装目的是为了竞速，改装时栲虑功率多一些改装方法主要是以涡轮增压或者机械增加等手段为 主，而沙滩车对发动机的扭矩参数更看重尤其是发动机低转速的扭矩。从根本上讲能显著提高发动机低转扭矩的方法只有更换大排量的发动机，但是受到沙滩车本身车身大小的限制现今市面上大多数廠商更多的是借助轮边减速器已达到动力上的上的要求。 四 、 沙滩车的轻量化 轻量化对于整个汽车产业的发展都具有着重要意义汽车的油耗和动力主要取决于发动机的排量和汽车的总质量，在保持汽车整体品质性能和造价不变时优化的前提下通过降低汽车自重量来提高輸出功率，降低噪声 、提升操纵性 、 可靠性 、 提高车速 、 降低油耗 、 减少废气排量 、 提升安全性是汽 车轻量化的最总目的 研究数字表明整车重量是降低 10燃油效率可提高 68，若混合阻力减小 10燃油效率可提高 3若车桥变速器等装置的传动效率提高 10燃油效率可提高 7，汽车车身约占汽车总质量 30空载情况下约 70的油耗用在车身质量上，因此车身变轻对于整车的燃油经济性 、 车身控制和定性的碰撞安全性都有裨益能源ㄖ趁紧张和环境压力加剧，车身的轻量化技术已经成为汽车工业发展中的重要研究课题之一当然这也成为了沙滩车改造必要环节之一。 目前沙滩车轻量化主要途径 1、 对汽车整体布置发动机等零部件进行结构优 化。 2、使用材料方向通过替代或新材料来使汽车轻量化在这方面主要是使用复合材料 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 4 3、采用先进的制造工艺 五、沙滩车的承载量 双座转向盘沙滩车是娱乐場汽车运动运送人员到达指定位置的专用车辆，也应用于特殊场地承担特种作业任务通过双座方向盘沙滩车的研制，可改善工作环境減轻疲劳强度，提高其工作的效率和安全性满足需要，有重要的使用价值 滩车的组成和要求 沙滩车是基于对四轮摩托的改造或对小型嘚甲壳虫汽车的改装演变过来的，它基本由动力装置、转向装置、制动装置、车轮组成 动力装置是沙滩车的核心部分， 决定了沙滩车在沙地上行驶的动力保障 转向装置指控制汽车转向运动的部分，由驾驶员直接或间接操作转向力全部或部分呢由驾驶员的肌肉来提供。轉向控制装置包括直到转向效果变为机械、液力或电力方式提供之处为止的全部零件如转向盘、转向轴、转向器。 制动装置由于沙滩车夲身的限制对于制动的要求是机动和轻便所以基本组成制动器和传动装置。 车轮车轮与轮胎滚动阻力式汽车的行走部件***在车架上，可以绕车轴转动并沿地面滚动轮胎滚动阻力及车轮将汽车发出的作用力传给地面，同时将地面给予的反作用力传回沙滩车 对沙地路媔行驶的要求 1、 长距离沙地行驶，须保证你驾驶车辆的四轮驱动系统可靠完善沙地行驶，由于行驶阻力加大按照沙化程度，要分别使鼡 4 轮高速驱动方式以及 4 轮低速驱动方式，而且使用时间和持续使用强度都相对较大这些对于你车辆的整个动力系统、传动系统、悬挂系统都是不小的考验。很多四轮驱动档位切换装置平时很少使用或根本没有使用过，或是刚刚进行的调整维修这些车辆的应仔细的检查轮驱动装置是否可靠，档位是否正确切换是否顺畅，否则在野外出了问题那将 带来生命危险 2、动力系统也需要稳定可靠。为了抵抗沙地所带来的行驶阻力发动机需 要提供更大的传动扭矩和功率来维持车辆在这一地形的行驶，发动机会 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 5 长时间频繁工作在扭矩峰值和功率峰值转速附近发动机机油压力须保持稳定，传动皮带工作可靠冷却液循环散热可靠，应絕对避免怠速水温高、高速行驶水温高的车辆在这样的地形地貌上行驶 3、传动系统的传动十字轴，传动轴轴套传动系统各部位的油封應润滑良好，密封可靠否则沙地行驶时大量的沙尘将严重磨损你车的各个传动部位。比较常见的是前后传动轴十字轴损坏前桥半轴十芓轴损坏，这些故障都足以让 车辆 停滞不前另外频繁的高转速使用车辆对于手排挡车离合器系统 要求须工作可靠，切换正常 4、更加宽夶的轮胎滚动阻力，或选用更适合于沙地行驶的 胎会让你的车辆在这种地形上发挥更好的行驶性能和操控性能。 章小结 本章对沙滩车的曆史演变进行概述 沙滩车最初的用途是在沙漠里或者沙滩上行驶。但是沙滩车逐渐演化针对不同的地形逐渐分化出不同的车型从审计嘚难度和沙滩车的设计创新为切入点，说明了本设计的立题目的与意义解释沙滩车 沙滩车是一种配有大轮轮胎滚动阻力的休闲车辆，主偠适合在沙丘地带或者沙滩行驶体现了美国本土沙漠运动车的造型风格，具有抗震式车架减震行程长 、强度高，飞跃承载能力强的前懸挂系统大扭矩、低油耗、高耐热的发动机系统以及独特新颖的外观设计，沙滩车的演变是通过其他车型改装过来的及沙滩车的组成忣要求 它基本由动力装置、转向装置、制动装置、车轮组成。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 6 第 2章 沙滩车总体设计 滩车形式的選择 一、驱动形式 沙滩车的用途、总质量和对车辆通过性能的要求等是影响选取驱动形式的主要因素。增加驱动轮数能提高汽车的通过能力驱动轮数越多，沙滩车的结构复杂整备质量和制造成本也随之增加，同时也使汽车的总体布置工作变的困难沙滩车本身条件的限制，所以采用结构简单、制作成本低的4动形式 二、 布置形式 布置形式是指发动机、驱动桥和车身的互相关系和布置特点而言。沙滩车嘚使用性能除取决于整车和各总成的有关参数以外其布置形式对使用性能也有重要影响。 乘用车的布置形式主要有发动机前置前轮驱动、发动机后置后轮驱动、发动机前置后轮驱动三种沙滩车车身形式的局限性和整体布置的要求，所以选择发动机后置后轮驱动的布置形式 发动机后置后轮驱动的优点除了动力总成的布置成一体而使结构紧凑以外，汽车前部高度有条件下降改善了驾驶员视野；同时排气管不必从前部向延伸，加上可以省掉传动轴改善了驾驶 员的出入条件；整车整备质量小；上坡行驶时，由于驱动轮附着力增加爬坡能仂提高；当发动机布置在轴距外时轴距短，汽车动力性能好 ① 滩车主要参数的选择 汽车主要参数包括尺寸参数、质量参数、汽车性能参數 一、汽车主要尺寸的确定 汽车的主要尺寸有外廓尺寸、轴距、轮距。 1、外廓尺寸 89 汽车外廓尺寸限界规定汽车外廓尺寸长货车、越野车、整体式客车不应超过 12m单铰接式客车不超过 18m，半挂汽车列车不超过 挂汽车列车不超过 20m；不包括后视镜载、顶窗关闭状态下 ，汽车高不超過 4m；后视镜等单侧外伸量不 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 7 得超出最大宽度处 250窗、换气装置开启时不得超出车高 300 沙滩车总长是軸距 L、前悬和后悬的和它与轴距 L 有下述关系 L/C。式中 C 为比例系数，其值在 间发动机前置前轮驱动汽车的 C 值为 0. 66，发动机后置后轮驱动汽車的 C 值约为 沙滩车总长 L/C滩车宽度尺寸一方面由乘员必需的室内宽度和车门厚度来决定另一方面应保证能布置下发动机、车架、悬架、转姠系和车 轮等。轿车总宽与车辆总长之间有下述近似关系 ＋ 195 ± 60故取 000滩车总高 轴间底部离地高 地板及下部零件高 室内高 车顶造型高度 沙滩车總高 mb300、轴距 轴距 L 对整备质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径有影响（表 2当轴距短时上述各指标减小。此外轴距还对轴荷分配有影响。轴距过短会使车厢 箱 长度不足或后悬过长；上坡或制动时轴荷转移过大汽车制动性和操纵稳定性变坏；车身纵姠角振动增大，对平顺性 不利；万向节传动轴的夹角增大 表 2类汽车的轴距和轮距 车型 类 别 轴 距 L/m 轮 距 B/m 4 2载货汽车 汽车总质量 Ma/t 60 客 车 城市大客车（单车） 长途大客车（单车） 车 微 型 普 通 级 中 级 中 高 级 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 8 续 表 2类汽车的轴距和轮距 车型 类 别 轴 距 L/m 輪 距 B/m 轿 车 高 级 、汽车质量参数的确定 1、整车整备质量 整备质量是指车上带有全部装备 包括随车工具、备胎等 ，加满燃料、水但没有装货囷载人时的整车质量（表 2 整车整备质量对汽车的成本和使用经济性均有影响。目前尽可能减少整车整备质量的目的是通过减轻整备质量增加装载量或载客量；抵消因满足安全标准、排气净化标准和噪声标准所带来的整备质量的增加；节约燃料。减少整车整备质量的措施主 偠有采用强度足够的轻质材料新设计的车型应使其结构更合理。减少整车整备质量是从事汽车设计工作中必须遵守的一项重要原则。 表 2类车人均整备质量值 车型 微型轿车 普通级轿 车 中级轿车 中高级轿 车 30座以下客车 大客车 人均整备质量 /t 车总质量 车的总质量是指装备齐全並按规定装满客、货是的整车质量。 沙滩车的总质量是由整备质量、乘员和驾驶员质 量以及乘员的行李质量三部分构成其中，乘员和驾駛员每人质量按 65 065n50 265 210 2450中 n 为包括驾驶员在内的载客数； a 行李系数，发动机排量小于 a10 三、汽车性能参数的确定 1．动力性参数 1最高车速 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。选取 120h 不同车型的最高车速 的范围见表 2 哈尔滨工业大学华德应用技术學院毕业设计 9 2加速时间 t 汽车在平直的良好路面上，从原地起步开始以最大的加速强度加速到一定车速所用去的时间称为加速时间对于最高车速＞ 100h 的汽车，常用加速到 100km/h 所需的时间来评价 t 选取 10s。 3上坡能力 用汽车满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数来表示汽车上坡能力洇轿车、货车、越野汽车的使用条件不同，对它们的上坡能力要求也不一样通常要求货车能克服 30％坡度，越野汽车能克服 60％坡度③ 表 2車动力性参数范围 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。它可以综合反映汽车的动力性轎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，防止某些性能差嘚车辆阻碍交通应对车辆的最小比功率做出规定。我国 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 tt。比功率 40t 比转矩 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 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 10 的牵引能仂 2．燃油经济性参数 汽车的经济性指标主要由耗 油量来表示，是汽车使用性能中重要的性能（表 2尤其我国要实施燃油税，汽车的耗油量参数就有特别的意义耗油量参数是指汽车行驶百公里消耗的燃油量（以 “升 ”「 L」为计量单位）。它包括等速百公里油耗和循环油耗它包括等速百公里油耗和循环油耗 ① 。 汽车的燃油经济性用汽车在水平的水泥或沥青路面上以经济车速或多工况满载行驶百公里的燃油消耗量 L/100评价。选取 燃油经济性越好 。 表 2燃油经济性参数 3．最小转弯直径 转向盘转至极限位置时汽车前 外转向轮轮辙中心在支承平面仩的轨迹圆的直径称为最小转弯直径。用来描述汽车转向机动性是汽车转向能力和转向安全性能的一项重要指标。转向轮最大转角、汽車轴距、轮距等对汽车最小转弯直径均有影响 ④ 对机动性要求高的汽车，应取小些 取4m。 各类车最小转弯半径 表 2 2类车最小转弯半径 车型 級别 车型 级别 轿车 微 型 车 总质量 2 车 微型 用自卸车 装载量 45 型 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 11 4．通过性的几何参数 通过性几何参数 茬一定载质量下汽车能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路地带和克服各种障碍的能力，称为汽车的通过性坏路及无路地带，是指松软土壤、 沙漠、雪地、沼泽等松软地面及坎坷不平地段；各种障碍是指陡坡、侧坡、台阶、壕沟等 ③ 。 汽车通过性参数可用最小离哋间隙、接近角、离去角和纵向通过半径等通过性几何参数来描述 ,主要根据汽车的类型和使用条件而定 接近角、离去角和纵向通过角的夶小是体现汽车通过性的重要几何参数。对于沙滩车尤为重要 总体设计要确定的通过性几何参数有最小离地间隙选取 近角选取 25?，离去角选取 20，纵向通过半径选取 5m 等 各类汽车的通过性参数视车型和用途而异，其范围见表 2 表 2车通过性几何参数 5．制动性 参数 汽车制动性是指汽车在制动时能在尽可能短的距离内停车且保持方向稳定，下长坡时能维持较低的安全车速并有在一定坡道上长期驻车的能力② 目前瑺用制动距离 平均制动减速度 j 来评价制动效能。制动距离选取 5m其范围见表 2 表 2车制动距离统计范围 车型 a?30km/h 是的制动距离 /m a?50km/h 是的制动距离 /m 轿車 微 型 普 通 级 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 12 续 表 2车制动距离统计范围 车型 a? 30km/h 是的制动距离 /m a? 50km/h 是的制动距离 /m 轿车 中 级 中高级、高级 419 载货汽车 微 型 轻 型 519 中 型 重 型 滩车车身形式 车身选择的是承载式车身（ 式车身（一体式车架）在上世纪 40 年代末 50 年代初开始出现，所谓的┅体式车架就是车体结构由折叠的槽化钢梁和压制的板金件焊接结合为一个整体刚性的车壳，钣金件也一同承载车体结构负荷目前的轎车和城市 是采用这种车身结构，只有商用车和少数硬派越野车还在使用梯形车架承载式车身就是整个车身为一体，悬挂直接联在车身仩 汽车没有刚性车架，只是加强了车头、侧围、车尾、底板等部位发动机、前后悬架、传动系统的一部分等总成部件装配在车身上设計要求的位置，车身负载通过悬架装置传给车轮承载式车身除了其固有的乘载功能外，还要直接承受各种负荷力的作用一体式车架本來就比梯形车架在重量方面大大下降，并由于越来越厉害的能源危机和越来越严格的排放定汽车的重量一直是设计师最关心的问题之一，所以一体式车架也越做越轻而在车架重量越来越低的同时，其刚性却在不断提高这一方面得益于车架结构的设计越来越合理，另一方面也是因为高强度钢材的应用同为 钢材，强度却有高低之分同样是钢材，但含碳的成分合金的成分或者制造、热处理的方式不一樣，其承载负荷强度就会有很大的差异比如中强度低合金钢（ 熔化过程中加入了磷和锰合金成分，常被用作车体的外壳；而高强度低合金钢（ 掺入了稀有金属钛和铌强度可以达到中强度低合金钢的两倍，另外加工的方式不同也会导致钢材在成型过程中出现强度的变化，比如以高水压压制的钢材在强度上就要优 于高重量压模机压制的钢材 ⑨ 钢材，其主要成分还是铁强度可以增加几倍，但密度却是基夲相同 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 13 只要体积相同，重量也基本相同所以采用高强度的钢料，即使更细、更薄的结构也能达到相同的强度这样也可以减低一些重量。还有的方法就是使用铝制的一体式车架可以大大减低车架的重量。 章小结 本章是沙滩车嘚初步设计的总体设计思路包括沙滩车形式的选择、沙滩车主要参数的选择和车身的选择，而在沙滩车主要参数中包括 尺寸参数、质量參数、汽车性能参数在对每个参数进行初步的选定和安排。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 14 第 3章 沙滩车的整体选配 滩车车动仂装置 参数的选定 动机参数的确定 发动机的主要性能指标是指发动机最大功率以及对应发动机的转速；发动机的最大扭矩以及对应的发动機的转速；这也是发动机选择的重要依据② （一） 发动机最大功率以及对应的转速 根据所需要的最高车速 km/h，用下式估算发动机最大功率 7 6 1 4 03 6 0 01 m a a xm a x ? ?3式中 最大功率 T? 传动系效率，对单级减速 4 2 的汽车可取为 0.9 汽车的总质量 g 重力加速度， 2??f 汽车滚动阻力系数对乘用车 ]50 1 6 ???对 货車取 用车 取 汽车设计最高车速 空气阻力系数，乘用车取 车取 车 取 A 汽车正面投影面积轿车 , 1B 为前轮距， 1H 为汽车总高单位为 2m 7 6 1 4 03 6 0 01 m a a xm a x ? ? 哈尔滨工业夶学华德应用技术学院毕业设计 15 m a x ??????? 30最大功率转速的范围如下汽油机的在 3000～ 7000r/轿车最高值多在 4000r/型货车的值在 4000～ 5000r/型货车更低些。柴油机的值在 1800～ 4000r/车和轻型货车用高速柴油机取在 3200～ 4000r/型货车用柴油机的值取得低 ① 。 最高转速取 3000～ 4000r/二） 发动机最大转矩及相应转速 m a xm a x 9550 ???（ 3 ?N? 式中 发动机最大扭矩 a 发动机扭矩适应系数，可参考 同级发动机的试验值选取一 般取 .3 发动机最大功率， 发动机最大功率 r 要求 n p 和 间有┅定差值如果它们很接近，将导致直接档的最低稳定转速偏高因此，要求在 间选取 动机型号的确定 车辆性能的好坏，发动机起着决萣性的作用发动机对汽车来说就像心脏一样重要，所以很多 设计者 在选择车型的时候首先都要看使用的发动 机性能如何近些年国内市場上的新车层出不穷，而市场上也出现了很多不同车型使用同一款发动机的现象 而沙滩车本身行驶路况的限制，和车身布置要求对发动機的选择尤为的看重所以， 通过发动机重要参数的选择与计算最后将的发动机确定为雅马哈型号名称 型号发动机满足沙滩车的行驶要求鈳以应用于本设计的需要数据如 表 3 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 16 表 3通用发动机 型 4冲程， 冷式汽油发动机 排量 123大输出 （ （ ? m/油量 299g/h 220g/h 润滑油量 油 汽油 燃油箱容量 火系统 花塞 重 寸（长 ? 宽 ? 高） 315? 352? 370（ 滩车制动的选定 动器结构形式的确定 盘式制动器将逐步取代鼓式制動器主要是由于盘式制动器和鼓式制动器的优缺点决定的。 盘式制动器在液力助力下制动力大且稳定在各种路面都有良好的制动表现，其制动效能远高于鼓式制动器而且空气直接通过盘式制动盘，故盘式制动器的散热性很好但是盘式制动器结构相对于鼓式制动器来說比较复杂，对制动钳、管路系统要求也较高而且造价高于鼓式制动器。 相对于盘式制动器来说鼓式制动器的制动效能和散热性都要差许多，鼓式制动器的制动力稳定性差在不同路面上制动力变化很大，不易于掌控而且由于 散热性不好，鼓式制动器存在热衰退现象当然，鼓式制动器也并非一无是处它便宜，而且符合传统设计 高速行驶的轿车，由于频繁使用制动制动器的摩擦将会产生大量的 囧尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 17 热，使制动器温度急剧上升这些热如果不能很好地散出，就会大大影响制动性能出现所谓嘚制动效能热衰退现象，这可不是闹着玩的制动器直接关乎生命 ④ 。仅从这一点上您就应该理解为什么盘式制动器会逐步取代鼓式制動器了吧。目前在中高级轿车上前后轮都已经采用盘式制动器。 盘式制动器制动效能没有鼓式制动器大，但其稳定性好高强度制动時，摩擦材料的摩擦因数谁有下降 但对制动效能的影响小 ⑧ 。同时盘式制动器和鼓式制动器相比反映时间短且不会因为热膨胀而增加增加制动间隙，所以本设计采用盘式制动器。 式制动器主要参数的选定 制动盘直径 样制动盘的有效半径增大，可以减小制动钳的夹紧仂降低衬块的单位压力和工作温度 ⑤ 。通常 D车总质量不大于 2吨取上限，即 ?? （ 3 D 260动盘厚度 h 制动盘厚度对制动盘的质量和温升有影响為使质量小些，厚度不宜太大为了减少温升，厚度又不宜过小因此，参考同类型车取为 20风式，增大散热 ⑤ 摩擦衬块外半径 内半径 栲同类车型，选取摩擦衬块的内外半径分别为 1001 ?R 1502 ?R 平均半径为 2 21 ?3有效半径为 322 ? ???? 32]1[34 2121212??? 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 18 2 1 0 01 5 0]1 0 01 5 0 1 0 01 5 01[34 2 ????? 213则有 11[342???3 选取半径满足式eR＞?? 足要求即 摩擦衬块工作面积 A 在确定盘式制动器制动衬块的工作面积时 根据制动衬快单位面積占有的汽车质量， 推荐在 ,⑤ A 120 制动器型号的确定 通过参数选择制动器型号为产品型号 25 数据如下 制动缸***位置左侧 油缸直 径 Ф 30 油泵直径 Ф 杯式样 整体式 联板***孔距 103 油管长度 945 制动力 N3000 制动盘 厚度 20 外径 Ф 260 ***孔径 3配孔距 Ф 60 底、面平行高度 动有效半径 126 哈尔滨工业大学华德应用技术學院毕业设计 19 滩车转向系的选定 向系主要性能参数选定 转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构在汽车转向行驶时，保证各转向輪之间有协调的转角关系 机械转向系依靠 驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转有些汽车还装有防伤机构囷转向减振器。采用动力转向的汽车还装有动力系统并借助此系统来减轻驾驶员的手力。 正确设计转向梯形机构可以使第一项要求得箌保证。转向系中设置有转向减振器时能够防止转向轮产生自振，同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低为了使汽车具有良好的機动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～ ⑧ 通常用转向时驾駛员作用在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两 项指标来评价操纵轻便性。没有装置动力转向的轿车在行驶中转向，此力应為 50～ 100N；有动力转向时此力在 20～ 50N⑦ 。当货车从直线行驶状态以 10km/h 速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿半径为12m 的圆周行驶，且路面干燥若转向系内没有装动力转向器，上述切向力不得超过 250N；有动力转向器时不得超过 120N。轿车转向盘从中间位置转到每一端的圈数不得超过 车則要求不超过 近年来，电动、电控动力转向器已得到较快发展不久的将来可以转入商品装车使用。电控动力转向可以实现在各 种行驶條件下转动转向盘的力都轻便 1、 转向系的效率 转向系的效率0?由转向器的效率 ? 和转向操纵及传动机构的效率 ? 决定，即 0 ??? ??（ 3 轉向器的效率 ? 又有正效率 ?? 和 ?? 之分转向摇臂轴输出的功率（ 21 ）与转向轴输入功率 1P 之比，称为转向器的正效率 121 P ???（ 3 转向系的剛度 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 20 转向系的各零、部件尤其是一些杆件均具有一定的弹性这就使得转向轮的转角s?要小，這样就会有不 足转向的趋势转向系刚度果令? ?为等价刚度），则有以下关系⑦ ????1 （ 3 式中 整个转向系的刚 度； b 拖后距（后倾拖距與轮胎滚动阻力拖距之和）； 由上式可见当 ?C≈?C即前轮的侧偏刚度近似为 ?C ，且 ?C ＜ ?C 后者表明转向系刚度不足 转向盘从一个极端位置转到另一个极端位置时所转过的 圈数称为转向盘的总转动圈数。它与转向轮的最大转角及转向系的角传动比有关并影响转向的操纵輕便性和灵敏性。轿车转向盘的总转动圈数较少一般约在 车一般不宜超过 6圈 ⑨ 。 向系型号的确定 根据主要参数选定的转向系型号为 表 3表 3產品型号 前桥负荷 传动比 摇摆摆角 总圈数 输入扭矩 输入力矩 T 5 500 章小结 本章是对沙滩车个主要部件的选 配选配思路是通过对每个部件的基本參数计算后得出对沙滩车最为理想的数据，在根据市场已存在的零部件进行选配最终选配 发动机确定为雅马哈型号名称 制动器型号为产品型号 25转向系产品型号 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 21 第 4章 轮胎滚动阻力的选择 胎基本参数的确定 轮胎滚动阻力结构设计的第┅步是确定所设计的轮胎滚动阻力的规格，在根据其用途确定其荷载能力 种规格轮胎滚动阻力在国际中和 均有16 层级的设计标准。其参数嘚选取参照国际标选取轮胎滚动阻力外轮廓设计依据“薄膜 论及“自然 平衡轮廓曲线”来设计，而负荷能力则根据同规格 要求来进行设計下面给出国际（ 5 平底宽轮辋的参数图和标准中 。 胎负荷能力的计算 非制载重子午线轮胎滚动阻力根据美国 程手册载重汽车轮胎滚动阻力篇中推荐的计算公式，单胎计算公式为 QK （ （ 4 当用公制计算时需乘以公制换算系数 时 QK （ 式中 Q 负荷 K 负荷系数。 依据 充气压 依据 16810（ r 轮辋矗径， 16格轮胎滚动阻力的 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 22 0 在 辋上的断面宽度 ′ 180′ ′） /中 设计轮辋宽度 知 C′ 设计轮辋上的轮胎滾动阻力断面宽度（充气断面宽） 据 180′ （ 4 负荷能力 QK （ （ 4 1.3附录 1 沙滩车的英文名称为 中文意思就是 “适合所有地形之交通工具 ”。中国官方机構叫四轮全地形车已制定其生产标准760轮全地形车通用技术条件 。 全地形车的英文是 合所有地形的交通工具）缩写是 称为“沙滩车”，叒称“全地形四轮越野机车”车辆简单实用，野性能好外观一般无篷。总之很难用简单的中文名称来表达它的意义 有宽大的轮胎滚動阻力能增加与地面的接触面积，产生更大的摩擦力而 且能降低车辆对地面的压强使其容易行驶于沙滩、河床、林道、溪流，以及恶劣嘚沙漠地形可载送人员或运输物品。 合所有地形的交通工具）很难用简单的中文名称来表达它的意义根据它的外观，勉强可以译成“铨地形四轮越野机车”但仍觉得很拗口。通常大家称它为“ 沙滩车 ”因为在软质的沙地上， 大的轮胎滚动阻力能增加与地面的接触面積从而产生更大的摩擦力，再配合独特的胎纹使轮胎滚动阻力不易空转打滑使其容易行驶于沙地，但其实品质良好、性能优良的 仅能荇驶在沙滩上河床、林道、溪 流，更恶劣的沙漠地形甚至都能被它轻易征服载送人员或运输物品使 功能发挥得淋漓尽致，堪称全能的荇动工具 所以，请不要再叫它“沙滩车”了它是很优秀的交通工具，也是人类伟大的发明之一只是受限于本地环境，不然它会是人們的最佳伴侣之一 现代全地形车（ 前身源自于三轮且使用低压气胎的机车，开始时它只是为越野赛设计的车后来逐渐成为比赛赛车、實用运输车、家庭休闲用车等等。随着在美国等市场的流行机车由三轮改变至四轮。随着四轮车辆成为全地形车的主要形式四轮驱动式 也发展起来。 目前具有良好的道路通过性，而且具备一定的载货能力的 在美洲、澳洲很受欢迎 根据中国汽车工业协会 2005 年的调查，我國在册的 装厂已达 122 家每年出口量很大。它们散布在全国的六大省市上海、浙江、江苏、广东、重庆、山东 现代 前身 三轮且使用低压气胎的机车，于 1960 年后开始在美国市场销售开始时它只是为越野赛设计的车，后来逐渐成为比赛赛车、实用运输车、家庭休闲用车等等 从 1980 姩***始，各个厂商开始参与并且针对各种用途投入了对 型的制作并在 1985造成了它在美国市场的大流行，同时机车也由三轮改变至四轮洏随着四轮车辆的增加，以前从未出现的四轮驱动式车也发展起来因为实用性的需求，四轮驱动 场大幅扩张现在 洲、大洋洲一直蔓延臸全球。虽然目前在内地这种车依然没有进入大众的眼里但相信在不久的将来你就会感受到它带来的乐趣。 川崎（ 摩托车界的传奇公司它的忍者（ 列摩托车一直在 摩托车耐力赛上有非常良好的表现，出品的 品在北美和澳洲市场也受到广大牧民的喜爱它不仅仅具有 良好嘚道路通过性，而且具备一定的载货能力 据国家汽车工业协会 2005 年的一项调查，我国在册的 装厂已达 122家它们散布在全国的六大省市上海、浙江、江苏、广东、重庆、山东。厂商的数量已远远超过了美国、日本的生产厂家的总和数量之多，是其他国家难以相比的除了建設（其有

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 I 摘 要 沙滩车是一种配有大轮轮胎滚动阻力的休闲车辆，主要适合在沙丘地带或者沙滩荇驶体现了美国本土沙漠运动车的造型风格，具有抗震式车架减震行程长、强度高，飞跃承载能力强的前悬挂系统大扭矩、低油耗、高耐热的发动机系统以及独特新颖的外观设计，沙滩车的演变是通过其他车型改装过来的将同样改装过的引擎装在敞开的车架上就成為了最原始的沙滩车原型。改装重点要么是减轻车身重量要么是提高动力性，目的都是加大扭矩和减轻车重的比率这对在整体车身布置、动力总成选择、材料的选择应用、制动安全性、转向的轻便及时等各项性能是否能更好的 适应沙漠或沙滩上都有着高要求。 沙滩车最初的用途是在沙漠里或者沙滩上行驶但是沙滩车逐渐演化，针对不同的地形逐渐分化出不同的车型这样在做的目的是为了可以针对性嘚提高车子的舒适性或者是车子的性能。现在沙滩车的发展方向集中轮胎滚动阻力的改进、 底盘改造 、 动力系统改装 、 沙滩车的轻量化、增加承载量 关键词 沙滩车、 底盘布置、动力系统选配 、 专用车设计 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 1 第 1章 绪论 题背景、目的与意义 沙滩车是全地形车 合所有地形的交通工具）缩写是 俗称，又称 “全地形四轮越野机车 “ 它是 可以在任何地形上行驶的车辆，在普通車辆难以机动的地形上 也能 行走自 如 沙滩车在 我国的应用在不断发展。例如 2007年 12月就有两辆我国自主研发生产的水陆两栖全地形车首次亮楿在南极科学考察的大舞台上 而后 ，4辆全地形车（消防）还进入了北京 奥运 村 由于我国沙滩车的消费状况有限，因而国内生产的沙滩車主要依靠国际市场需求的增长且以欧、美和东南亚地区为主。据统计 2000 年全球沙滩车的市场规格为 50 万台左右，现在已达到 100 万台的规模其中，美国沙滩车消费占了全球总销量的 80％左右 2004 年就达到 80 万辆。 2007年尽管受人民币不断升值、 出口 退税率下调等不利因 素的影响， 但對九十多家沙滩车企业统计 滩车出口 比增长 。 2008 年我国具有出口四轮全地珙车资质的生产企业）商业部和国家发展改革委员会共同认定）僦有近 200 家 2008 年 1 月份出口 辆（同比下降 ， 2月份出口 比下降 等 如今的 1、 工作的应用包括农田，牧场建筑工地，油田和现场维修等与此同時 用和营救方面。 2、 娱乐应用包括野外驾驶；拖拉物品比如渔船，露营或打猎装备拉送木 材回家。 而且汽车的发展一直是朝一种多元囮的发展方向随着时代的变化人们物质生活的不断提高，对汽车在不同的路况、天气的驾驶性、速度等方面都有着更高要求沙滩车的設计更加强调设计者对传统设计的一种突破和结合时代潮流的新颖设计，无论是在软件上的运用和专业知识的掌握对设计者都是一个高难喥的挑战 沙滩车是一种配有大轮轮胎滚动阻力的休闲车辆，主要适合在沙丘地带或者沙滩行驶体现了美国本土沙漠运动车的造型风格，具有抗震式车架减震行程 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 2 长、强度高，飞跃承载能力强的前悬挂系统大扭矩、低油耗、高耐热的发动机系统以及独特新颖的外观 设计，沙滩车的演变是通过其他车型改装过来的将同样改装过的引擎装在敞开的车架上就成为叻最原始的沙滩车原型。改装重点要么是减轻车身重量要么是提高动力性，目的都是加大扭矩和减轻车重的比率这对在整体车身布置 、 动力总成选择 、材料的选择应用、制动安全性、转向的轻便及时等各项性能是否能更好的适应 沙漠或沙滩上都有着高要求。 滩车的研究發展方向 沙滩车最初的用途是在沙漠里或者沙滩上行驶但是沙滩车逐渐演化，针对不同的地形逐渐分化出不同的车型这样在做的目的昰为了可以针对性的提高车子的舒适性或者是车子的性能。现 在沙滩车的发展方向集中于以下五点 一 、 轮胎滚动阻力的改进 轮胎滚动阻力昰车辆性能最主要的展现者因此 沙滩车的 改 进 根本在于轮胎滚动阻力。车辆的四驱能力再好越野能力再强，动力再大刹车再好，都偠通过轮胎滚动阻力来表现因此 轮胎滚动阻力成为了主要的改进方向。 第一选择合适的轮胎滚动阻力越野轮胎滚动阻力有很多中，为適合不同的路面状况设计不同的花纹沙地、泥地、碎石路、各种轮胎滚动阻力花纹都有自己的特点，根据行驶路况要选择合适的轮胎滚動阻力花纹 第二加大轮胎滚动阻力尺寸。大多数厂商都是通过选择轮胎滚动阻力的尺寸时候选择比原有车设计尺寸更大的轮胎滚动阻力大尺寸的轮胎滚动阻力在沙地和泥地路况也有更好的性能表现 。 第三通过轮胎滚动阻力加工中配制硅原料提高抓地性能和耐磨性能，讓胎壁的整体变形状态达到了最合适的优化设计从而保证胎壁较强的柔韧性和最大限度的减小胎面变形，而保证沙滩车在沙漠和沙滩有哽好的表现 二 、 底盘改造 底盘的改造有两个目的，一个是为适应更艰苦的路况另一个是为了适应大尺寸的轮胎滚动阻力。城市车底盘設计有很大一方面因素是为了城市路况的舒适性设计的这样的悬挂往往偏软，在越野路况就不能表现出好的附着力和车身稳定性因此底盘悬挂的改装就要从加强悬挂系统的表现力开始着手，更 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 3 换适合的弹簧、减震器、胶套、支臂、护 板等配件以加强悬挂系统的可靠性。第二在更换大尺寸轮胎滚动阻力以后，原车悬挂的行程就不能满足大尺寸轮胎滚动阻力的需要了因此要加大底盘悬挂的行程就是必然的了。沙滩车的底盘改造是严紧的系统工程也是一个严肃的系统工程，配件之间的匹配是關键的改装部件是不是全也是很关键的，只有全面的改装才能适应以后的悬挂系统需要否则就会带来诸多的问题，还有可能影响行车咹全 三 、 动力系统改装 沙滩车的动力改装也同一般的车辆不一样，小车的发动机动力改装目的是为了竞速改装时考虑功率多一些，改裝方法主要是以涡轮增压或者机械增加等手段为 主而沙滩车对发动机的扭矩参数更看重，尤其是发动机低转速的扭矩从根本上讲，能顯著提高发动机低转扭矩的方法只有更换大排量的发动机但是受到沙滩车本身车身大小的限制。现今市面上大多数厂商更多的是借助轮邊减速器已达到动力上的上的要求 四 、 沙滩车的轻量化 轻量化对于整个汽车产业的发展都具有着重要意义，汽车的油耗和动力主要取决於发动机的排量和汽车的总质量在保持汽车整体品质性能和造价不变时优化的前提下，通过降低汽车自重量来提高输出功率降低噪声 、提升操纵性 、 可靠性 、 提高车速 、 降低油耗 、 减少废气排量 、 提升安全性是汽 车轻量化的最总目的。 研究数字表明整车重量是降低 10燃油效率可提高 68若混合阻力减小 10燃油效率可提高 3，若车桥变速器等装置的传动效率提高 10燃油效率可提高 7汽车车身约占汽车总质量 30，空载情況下约 70的油耗用在车身质量上因此车身变轻对于整车的燃油经济性 、 车身控制和定性的碰撞安全性都有裨益。能源日趁紧张和环境压力加剧车身的轻量化技术已经成为汽车工业发展中的重要研究课题之一，当然这也成为了沙滩车改造必要环节之一 目前沙滩车轻量化主偠途径 1、 对汽车整体布置，发动机等零部件进行结构优 化 2、使用材料方向通过替代或新材料来使汽车轻量化，在这方面主要是使用复合材料 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 4 3、采用先进的制造工艺 五、沙滩车的承载量 双座转向盘沙滩车是娱乐场汽车运动运送人员箌达指定位置的专用车辆也应用于特殊场地承担特种作业任务。通过双座方向盘沙滩车的研制可改善工作环境，减轻疲劳强度提高其工作的效率和安全性，满足需要有重要的使用价值 。 滩车的组成和要求 沙滩车是基于对四轮摩托的改造或对小型的甲壳虫汽车的改装演变过来的它基本由动力装置、转向装置、制动装置、车轮组成。 动力装置是沙滩车的核心部分 决定了沙滩车在沙地上行驶的动力保障。 转向装置指控制汽车转向运动的部分由驾驶员直接或间接操作，转向力全部或部分呢由驾驶员的肌肉来提供转向控制装置包括直箌转向效果变为机械、液力或电力方式提供之处为止的全部零件，如转向盘、转向轴、转向器 制动装置由于沙滩车本身的限制对于制动嘚要求是机动和轻便，所以基本组成制动器和传动装置 车轮车轮与轮胎滚动阻力式汽车的行走部件，***在车架上可以绕车轴转动并沿地面滚动。轮胎滚动阻力及车轮将汽车发出的作用力传给地面同时将地面给予的反作用力传回沙滩车。 对沙地路面行驶的要求 1、 长距離沙地行驶须保证你驾驶车辆的四轮驱动系统可靠完善。沙地行驶由于行驶阻力加大，按照沙化程度要分别使用 4 轮高速驱动方式，鉯及 4 轮低速驱动方式而且使用时间和持续使用强度都相对较大，这些对于你车辆的整个动力系统、传动系统、悬挂系统都是不小的考验很多四轮驱动档位切换装置平时很少使用，或根本没有使用过或是刚刚进行的调整维修，这些车辆的应仔细的检查轮驱动装置是否可靠档位是否正确，切换是否顺畅否则在野外出了问题那将 带来生命危险。 2、动力系统也需要稳定可靠为了抵抗沙地所带来的行驶阻仂，发动机需 要提供更大的传动扭矩和功率来维持车辆在这一地形的行驶发动机会 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 5 长时间频繁工作在扭矩峰值和功率峰值转速附近，发动机机油压力须保持稳定传动皮带工作可靠，冷却液循环散热可靠应绝对避免怠速水温高、高速行驶水温高的车辆在这样的地形地貌上行驶 。 3、传动系统的传动十字轴传动轴轴套，传动系统各部位的油封应润滑良好密封可靠，否则沙地行驶时大量的沙尘将严重磨损你车的各个传动部位比较常见的是前后传动轴十字轴损坏，前桥半轴十字轴损坏这些故障嘟足以让 车辆 停滞不前。另外频繁的高转速使用车辆对于手排挡车离合器系统 要求须工作可靠切换正常。 4、更加宽大的轮胎滚动阻力戓选用更适合于沙地行驶的 胎，会让你的车辆在这种地形上发挥更好的行驶性能和操控性能 章小结 本章对沙滩车的历史演变进行概述， 沙滩车最初的用途是在沙漠里或者沙滩上行驶但是沙滩车逐渐演化，针对不同的地形逐渐分化出不同的车型从审计的难度和沙滩车的设計创新为切入点说明了本设计的立题目的与意义，解释沙滩车 沙滩车是一种配有大轮轮胎滚动阻力的休闲车辆主要适合在沙丘地带或鍺沙滩行驶。体现了美国本土沙漠运动车的造型风格具有抗震式车架，减震行程长 、强度高飞跃承载能力强的前悬挂系统，大扭矩、低油耗、高耐热的发动机系统以及独特新颖的外观设计沙滩车的演变是通过其他车型改装过来的，及沙滩车的组成及要求 它基本由动力裝置、转向装置、制动装置、车轮组成 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 6 第 2章 沙滩车总体设计 滩车形式的选择 一、驱动形式 沙灘车的用途、总质量和对车辆通过性能的要求等，是影响选取驱动形式的主要因素增加驱动轮数能提高汽车的通过能力，驱动轮数越多沙滩车的结构复杂，整备质量和制造成本也随之增加同时也使汽车的总体布置工作变的困难。沙滩车本身条件的限制所以采用结构簡单、制作成本低的4动形式。 二、 布置形式 布置形式是指发动机、驱动桥和车身的互相关系和布置特点而言沙滩车的使用性能除取决于整车和各总成的有关参数以外，其布置形式对使用性能也有重要影响 乘用车的布置形式主要有发动机前置前轮驱动、发动机后置后轮驱動、发动机前置后轮驱动三种，沙滩车车身形式的局限性和整体布置的要求所以选择发动机后置后轮驱动的布置形式。 发动机后置后轮驅动的优点除了动力总成的布置成一体而使结构紧凑以外汽车前部高度有条件下降，改善了驾驶员视野；同时排气管不必从前部向延伸加上可以省掉传动轴，改善了驾驶 员的出入条件；整车整备质量小；上坡行驶时由于驱动轮附着力增加，爬坡能力提高；当发动机布置在轴距外时轴距短汽车动力性能好 ① 。 滩车主要参数的选择 汽车主要参数包括尺寸参数、质量参数、汽车性能参数 一、汽车主要尺寸嘚确定 汽车的主要尺寸有外廓尺寸、轴距、轮距 1、外廓尺寸 89 汽车外廓尺寸限界规定汽车外廓尺寸长货车、越野车、整体式客车不应超过 12m，单铰接式客车不超过 18m半挂汽车列车不超过 挂汽车列车不超过 20m；不包括后视镜，载、顶窗关闭状态下 汽车高不超过 4m；后视镜等单侧外伸量不 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 7 得超出最大宽度处 250窗、换气装置开启时不得超出车高 300 沙滩车总长是轴距 L、前悬和后悬的囷。它与轴距 L 有下述关系 L/C式中， C 为比例系数其值在 间。发动机前置前轮驱动汽车的 C 值为 0. 66发动机后置后轮驱动汽车的 C 值约为 沙滩车总長 L/C滩车宽度尺寸一方面由乘员必需的室内宽度和车门厚度来决定，另一方面应保证能布置下发动机、车架、悬架、转向系和车 轮等轿车總宽与车辆总长之间有下述近似关系 ＋ 195 ± 60故取 000滩车总高 轴间底部离地高 地板及下部零件高 室内高 车顶造型高度 沙滩车总高 mb300、轴距 轴距 L 对整備质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径有影响（表 2当轴距短时，上述各指标减小此外，轴距还对轴荷分配有影響轴距过短会使车厢 箱 长度不足或后悬过长；上坡或制动时轴荷转移过大，汽车制动性和操纵稳定性变坏；车身纵向角振动增大对平順性 不利；万向节传动轴的夹角增大。 表 2类汽车的轴距和轮距 车型 类 别 轴 距 L/m 轮 距 B/m 4 2载货汽车 汽车总质量 Ma/t 60 客 车 城市大客车（单车） 长途大客车（单车） 车 微 型 普 通 级 中 级 中 高 级 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 8 续 表 2类汽车的轴距和轮距 车型 类 别 轴 距 L/m 轮 距 B/m 轿 车 高 级 、汽车質量参数的确定 1、整车整备质量 整备质量是指车上带有全部装备 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（表 2 整车整备质量对汽车的成本和使用经济性均有影响目前，尽可能减少整车整备质量的目的是通过减轻整备质量增加装载量或载客量；抵消因满足安全标准、排气净化标准和噪声标准所带来的整备质量的增加；节约燃料减少整车整备质量的措施主 要有采用强度足够的輕质材料，新设计的车型应使其结构更合理减少整车整备质量，是从事汽车设计工作中必须遵守的一项重要原则 表 2类车人均整备质量徝 车型 微型轿车 普通级轿 车 中级轿车 中高级轿 车 30座以下客车 大客车 人均整备质量 /t 车总质量 车的总质量是指装备齐全，并按规定装满客、货昰的整车质量 沙滩车的总质量是由整备质量、乘员和驾驶员质 量以及乘员的行李质量三部分构成。其中乘员和驾驶员每人质量按 65 065n50 265 210 2450中， n 為包括驾驶员在内的载客数； a 行李系数发动机排量小于 a10 三、汽车性能参数的确定 1．动力性参数 1最高车速 随着道路条件的改善，汽车特别昰中、高级轿车的最高车速有逐渐提高的趋势选取 120h。 不同车型的最高车速 的范围见表 2 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 9 2加速时間 t 汽车在平直的良好路面上从原地起步开始以最大的加速强度加速到一定车速所用去的时间称为加速时间。对于最高车速＞ 100h 的汽车常鼡加速到 100km/h 所需的时间来评价。 t 选取 10s 3上坡能力 用汽车满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数来表示汽车上坡能力。因轿车、货车、越野汽车的使用条件不同对它们的上坡能力要求也不一样。通常要求货车能克服 30％坡度越野汽车能克服 60％坡度③ 。 表 2车动力性参数范围 4汽車比功率和比转矩 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車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，应對车辆的最小比功率做出规定我国 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 t，t比功率 40t 比转矩。 比转矩昰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 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 10 的牵引能力。 2．燃油经济性参數 汽车的经济性指标主要由耗 油量来表示是汽车使用性能中重要的性能（表 2。尤其我国要实施燃油税汽车的耗油量参数就有特别的意義。耗油量参数是指汽车行驶百公里消耗的燃油量（以 “升 ”「 L」为计量单位）它包括等速百公里油耗和循环油耗。它包括等速百公里油耗和循环油耗 ① 汽车的燃油经济性用汽车在水平的水泥或沥青路面上，以经济车速或多工况满载行驶百公里的燃油消耗量 L/100评价选取 ，燃油经济性越好 表 2燃油经济性参数 3．最小转弯直径 转向盘转至极限位置时，汽车前 外转向轮轮辙中心在支承平面上的轨迹圆的直径称為最小转弯直径用来描述汽车转向机动性，是汽车转向能力和转向安全性能的一项重要指标转向轮最大转角、汽车轴距、轮距等对汽車最小转弯直径均有影响 ④ 。对机动性要求高的汽车应取小些。 取4m 各类车最小转弯半径 表 2 2类车最小转弯半径 车型 级别 车型 级别 轿车 微 型 车 总质量 2 车 微型 用自卸车 装载量 45 型 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 11 4．通过性的几何参数 通过性几何参数 在一定载质量下，汽車能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路地带和克服各种障碍的能力称为汽车的通过性。坏路及无路地带是指松软土壤、 沙漠、膤地、沼泽等松软地面及坎坷不平地段；各种障碍，是指陡坡、侧坡、台阶、壕沟等 ③ 汽车通过性参数可用最小离地间隙、接近角、离詓角和纵向通过半径等通过性几何参数来描述 ,主要根据汽车的类型和使用条件而定 ，接近角、离去角和纵向通过角的大小是体现汽车通过性的重要几何参数对于沙滩车尤为重要。 总体设计要确定的通过性几何参数有最小离地间隙选取 近角选取 25?，离去角选取 20纵向通过半徑选取 5m 等。 各类汽车的通过性参数视车型和用途而异其范围见表 2 表 2车通过性几何参数 5．制动性 参数 汽车制动性是指汽车在制动时，能在盡可能短的距离内停车且保持方向稳定下长坡时能维持较低的安全车速并有在一定坡道上长期驻车的能力② 。目前常用制动距离 平均制動减速度 j 来评价制动效能制动距离选取 5m。其范围见表 2 表 2车制动距离统计范围 车型 a?30km/h 是的制动距离 /m a?50km/h 是的制动距离 /m 轿车 微 型 普 通 级 哈尔滨笁业大学华德应用技术学院毕业设计 12 续 表 2车制动距离统计范围 车型 a? 30km/h 是的制动距离 /m a? 50km/h 是的制动距离 /m 轿车 中 级 中高级、高级 419 载货汽车 微 型 轻 型 519 中 型 重 型 滩车车身形式 车身选择的是承载式车身（ 式车身（一体式车架）在上世纪 40 年代末 50 年代初开始出现所谓的一体式车架，就是车體结构由折叠的槽化钢梁和压制的板金件焊接结合为一个整体刚性的车壳钣金件也一同承载车体结构负荷。目前的轿车和城市 是采用这種车身结构只有商用车和少数硬派越野车还在使用梯形车架。承载式车身就是整个车身为一体悬挂直接联在车身上 。汽车没有刚性车架只是加强了车头、侧围、车尾、底板等部位，发动机、前后悬架、传动系统的一部分等总成部件装配在车身上设计要求的位置车身負载通过悬架装置传给车轮。承载式车身除了其固有的乘载功能外还要直接承受各种负荷力的作用。一体式车架本来就比梯形车架在重量方面大大下降并由于越来越厉害的能源危机和越来越严格的排放定，汽车的重量一直是设计师最关心的问题之一所以一体式车架也樾做越轻，而在车架重量越来越低的同时其刚性却在不断提高。这一方面得益于车架结构的设计越来越合理另一方面也是因为高强度鋼材的应用。同为 钢材强度却有高低之分，同样是钢材但含碳的成分，合金的成分或者制造、热处理的方式不一样其承载负荷强度僦会有很大的差异。比如中强度低合金钢（ 熔化过程中加入了磷和锰合金成分常被用作车体的外壳；而高强度低合金钢（ 掺入了稀有金屬钛和铌，强度可以达到中强度低合金钢的两倍另外，加工的方式不同也会导致钢材在成型过程中出现强度的变化比如以高水压压制嘚钢材在强度上就要优 于高重量压模机压制的钢材 ⑨ 。 钢材其主要成分还是铁，强度可以增加几倍但密度却是基本相同， 哈尔滨工业夶学华德应用技术学院毕业设计 13 只要体积相同重量也基本相同，所以采用高强度的钢料即使更细、更薄的结构也能达到相同的强度，這样也可以减低一些重量还有的方法就是使用铝制的一体式车架，可以大大减低车架的重量 章小结 本章是沙滩车的初步设计的总体设計思路，包括沙滩车形式的选择、沙滩车主要参数的选择和车身的选择而在沙滩车主要参数中包括 尺寸参数、质量参数、汽车性能参数。在对每个参数进行初步的选定和安排 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 14 第 3章 沙滩车的整体选配 滩车车动力装置 参数的选定 动機参数的确定 发动机的主要性能指标是指发动机最大功率以及对应发动机的转速；发动机的最大扭矩以及对应的发动机的转速；这也是发動机选择的重要依据② 。 （一） 发动机最大功率以及对应的转速 根据所需要的最高车速 km/h用下式估算发动机最大功率 7 6 1 4 03 6 0 01 m a a xm a x ? ?3式中 最大功率， T? 传动系效率对单级减速 4 2 的汽车可取为 0.9 汽车的总质量， g 重力加速度 2??f 汽车滚动阻力系数，对乘用车 ]50 1 6 ???对 货车取 用车 取 汽车设计朂高车速 空气阻力系数乘用车取 车取 车 取 A 汽车正面投影面积，轿车 , 1B 为前轮距 1H 为汽车总高，单位为 2m 7 6 1 4 03 6 0 01 m a a xm a x ? ? 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 15 m a x ??????? 30最大功率转速的范围如下汽油机的在 3000～ 7000r/轿车最高值多在 4000r/型货车的值在 4000～ 5000r/型货车更低些柴油机的值在 1800～ 4000r/车和轻型货车用高速柴油机，取在 3200～ 4000r/型货车用柴油机的值取得低 ① 最高转速取 3000～ 4000r/二） 发动机最大转矩及相应转速 m a xm a x 9550 ???（ 3 ?N? 式中 发动机最大扭矩， a 发动机扭矩适应系数可参考 同级发动机的试验值选取，一 般取 .3 发动机最大功率 发动机最大功率 r 要求 n p 和 间有一定差值，如果它们佷接近将导致直接档的最低稳定转速偏高。因此要求在 间选取。 动机型号的确定 车辆性能的好坏发动机起着决定性的作用，发动机對汽车来说就像心脏一样重要所以很多 设计者 在选择车型的时候首先都要看使用的发动 机性能如何。近些年国内市场上的新车层出不穷而市场上也出现了很多不同车型使用同一款发动机的现象， 而沙滩车本身行驶路况的限制和车身布置要求对发动机的选择尤为的看重，所以 通过发动机重要参数的选择与计算最后将的发动机确定为雅马哈型号名称 型号发动机满足沙滩车的行驶要求可以应用于本设计的需要，数据如 表 3 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 16 表 3通用发动机 型 4冲程 冷式汽油发动机 排量 123大输出 （ （ ? m/油量 299g/h 220g/h 润滑油量 油 汽油 燃油箱容量 火系统 花塞 重 寸（长 ? 宽 ? 高） 315? 352? 370（ 滩车制动的选定 动器结构形式的确定 盘式制动器将逐步取代鼓式制动器，主要是由于盘式制动器和鼓式制动器的优缺点决定的 盘式制动器在液力助力下制动力大且稳定，在各种路面都有良好的制动表现其制动效能远高于皷式制动器，而且空气直接通过盘式制动盘故盘式制动器的散热性很好。但是盘式制动器结构相对于鼓式制动器来说比较复杂对制动鉗、管路系统要求也较高，而且造价高于鼓式制动器 相对于盘式制动器来说，鼓式制动器的制动效能和散热性都要差许多鼓式制动器嘚制动力稳定性差，在不同路面上制动力变化很大不易于掌控。而且由于 散热性不好鼓式制动器存在热衰退现象。当然鼓式制动器吔并非一无是处，它便宜而且符合传统设计。 高速行驶的轿车由于频繁使用制动，制动器的摩擦将会产生大量的 哈尔滨工业大学华德應用技术学院毕业设计 17 热使制动器温度急剧上升，这些热如果不能很好地散出就会大大影响制动性能，出现所谓的制动效能热衰退现潒这可不是闹着玩的，制动器直接关乎生命 ④ 仅从这一点上，您就应该理解为什么盘式制动器会逐步取代鼓式制动器了吧目前，在Φ高级轿车上前后轮都已经采用盘式制动器 盘式制动器，制动效能没有鼓式制动器大但其稳定性好，高强度制动时摩擦材料的摩擦洇数谁有下降 ，但对制动效能的影响小 ⑧ 同时盘式制动器和鼓式制动器相比，反映时间短且不会因为热膨胀而增加增加制动间隙所以，本设计采用盘式制动器 式制动器主要参数的选定 制动盘直径 样，制动盘的有效半径增大可以减小制动钳的夹紧力，降低衬块的单位壓力和工作温度 ⑤ 通常 D车总质量不大于 2吨，取上限即 ?? （ 3 D 260动盘厚度 h 制动盘厚度对制动盘的质量和温升有影响。为使质量小些厚度鈈宜太大，为了减少温升厚度又不宜过小。因此参考同类型车，取为 20风式增大散热 ⑤ 。 摩擦衬块外半径 内半径 考同类车型选取摩擦衬块的内外半径分别为 1001 ?R 1502 ?R 平均半径为 2 21 ?3有效半径为 322 ? ???? 32]1[34 2121212??? 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 18 2 1 0 01 5 0]1 0 01 5 0 1 0 01 5 01[34 2 ????? 213则有 11[342???3 选取半径满足式eR＞?? 足要求即 摩擦衬块工作面积 A 在确定盘式制动器制动衬块的工作面积时， 根据制动衬快单位面积占有的汽车质量 嶊荐在 ,⑤ A 120 制动器型号的确定 通过参数选择制动器型号为产品型号 25 数据如下 制动缸***位置左侧 油缸直 径 Ф 30 油泵直径 Ф 杯式样 整体式 联板安裝孔距 103 油管长度 945 制动力 N3000 制动盘 厚度 20 外径 Ф 260 ***孔径 3配孔距 Ф 60 底、面平行高度 动有效半径 126 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 19 滩车转姠系的选定 向系主要性能参数选定 转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时保证各转向轮之间有协调的转角關系。 机械转向系依靠 驾驶员的手力转动转向盘经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。有些汽车还装有防伤机构和转向减振器采用動力转向的汽车还装有动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力 正确设计转向梯形机构，可以使第一项要求得到保证转向系中设置有转向减振器时，能够防止转向轮产生自振同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。为了使汽车具有良好的机动性能必须使转姠轮有尽可能大的转角，并要达到按前外轮车轮轨迹计算其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～ ⑧ 。通常用转向时驾驶员作用在转向盘上嘚切向力大小和转向盘转动圈数多少两 项指标来评价操纵轻便性没有装置动力转向的轿车，在行驶中转向此力应为 50～ 100N；有动力转向时，此力在 20～ 50N⑦ 当货车从直线行驶状态，以 10km/h 速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿半径为12m 的圆周行驶且路面干燥，若转向系内没有装动仂转向器上述切向力不得超过 250N；有动力转向器时，不得超过 120N轿车转向盘从中间位置转到每一端的圈数不得超过 车则要求不超过 。 近年來电动、电控动力转向器已得到较快发展，不久的将来可以转入商品装车使用电控动力转向可以实现在各 种行驶条件下转动转向盘的仂都轻便。 1、 转向系的效率 转向系的效率0?由转向器的效率 ? 和转向操纵及传动机构的效率 ? 决定即 0 ??? ??（ 3 转向器的效率 ? 又有囸效率 ?? 和 ?? 之分。转向摇臂轴输出的功率（ 21 ）与转向轴输入功率 1P 之比称为转向器的正效率 121 P ???（ 3 转向系的刚度 哈尔滨工业大学華德应用技术学院毕业设计 20 转向系的各零、部件尤其是一些杆件均具有一定的弹性，这就使得转向轮的转角s?要小这样就会有不 足转向嘚趋势。转向系刚度果令? ?为等价刚度）则有以下关系⑦ ????1 （ 3 式中 整个转向系的刚 度； b 拖后距（后倾拖距与轮胎滚动阻力拖距の和）； 由上式可见当 ?C≈?C，即前轮的侧偏刚度近似为 ?C 且 ?C ＜ ?C 。后者表明转向系刚度不足 转向盘从一个极端位置转到另一个极端位置时所转过的 圈数称为转向盘的总转动圈数它与转向轮的最大转角及转向系的角传动比有关，并影响转向的操纵轻便性和灵敏性轿車转向盘的总转动圈数较少，一般约在 车一般不宜超过 6圈 ⑨ 向系型号的确定 根据主要参数选定的转向系型号为 表 3表 3产品型号 前桥负荷 传動比 摇摆摆角 总圈数 输入扭矩 输入力矩 T 5 500 章小结 本章是对沙滩车个主要部件的选 配，选配思路是通过对每个部件的基本参数计算后得出对沙灘车最为理想的数据在根据市场已存在的零部件进行选配最终选配 发动机确定为雅马哈型号名称 制动器型号为产品型号 25，转向系产品型號 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 21 第 4章 轮胎滚动阻力的选择 胎基本参数的确定 轮胎滚动阻力结构设计的第一步是确定所设计的輪胎滚动阻力的规格在根据其用途确定其荷载能力。 种规格轮胎滚动阻力在国际中和 均有16 层级的设计标准其参数的选取参照国际标选取。轮胎滚动阻力外轮廓设计依据“薄膜 论及“自然 平衡轮廓曲线”来设计而负荷能力则根据同规格 要求来进行设计。下面给出国际（ 5 岼底宽轮辋的参数图和标准中 胎负荷能力的计算 非制载重子午线轮胎滚动阻力，根据美国 程手册载重汽车轮胎滚动阻力篇中推荐的计算公式单胎计算公式为 QK （ （ 4 当用公制计算时需乘以公制换算系数 时 QK （ 式中 Q 负荷， K 负荷系数 依据 充气压， 依据 16810（ r 轮辋直径 16格轮胎滚动阻仂的 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 22 0 在 辋上的断面宽度， ′ 180′ ′） /中 设计轮辋宽度 知 C′ 设计轮辋上的轮胎滚动阻力断面宽度（充气断面宽） 据 180′ （ 4 负荷能力 QK （ （ 4 1.3