汽車設(shè)計總布置

第 一 章 汽 車 總 體 設(shè) 計 第 一 章 汽 車 的 總 體 設(shè) 計v 1 汽 車 總 體 設(shè) 計 的 任 務(wù) 及 開 發(fā) 程 序 v 2 汽 車 形 式 的 選 擇v 3 汽 車 主 要 尺 寸 和 參 數(shù) 的 選 擇v 4 汽 車 發(fā) 動 機 選 擇v 5 汽 車 總 布 置 草 圖 及 各 部 件 布 置v 6 運 動 校 核 1-1 汽車總體設(shè)計的任務(wù)及開發(fā)程序 一、汽車總體設(shè)計的任務(wù) 1正確選擇性能指標(biāo)、重量和尺寸參數(shù)，提出整車總體 設(shè)計方案。 2對各部件進行合理布置，并進行運動校核。 3 . 對汽車性能進行精確控制和計算，保證主要性能指標(biāo)的實現(xiàn)。. 協(xié)調(diào)各種矛盾。 二、汽車開發(fā)程序 1設(shè)計任務(wù)書編制階段 a、調(diào)查分析：社會調(diào)查 使用調(diào)查 生產(chǎn)調(diào)查 b、市場預(yù)測及形體設(shè)計 市場預(yù)測 分析市場容量的大小，最經(jīng)濟的生產(chǎn)綱 領(lǐng)、生 產(chǎn)方式，用戶對產(chǎn)品的要求以及 有關(guān)法規(guī)的規(guī)定。 形體設(shè)計 美術(shù)效果圖和制作油泥模型 汽車外形美術(shù)效果圖 C、總體設(shè)計方案 分析 提供多幅總體方案圖 方案論證 總布置草圖 對比 d、編寫設(shè)計任務(wù)書 內(nèi)容： 1）可行性分析。 2）產(chǎn)品型號及其主要使用功能，技術(shù)規(guī)格和性能參數(shù); 3）整車布置方案的描述及各主要總成的結(jié)構(gòu)、特性參 數(shù)。標(biāo)準 化、通用化、系列化水平; 4）國內(nèi)、外同類汽車技術(shù)性能分析和對比; 5）本車擬用的新技術(shù)、新材料和新工藝。 2技術(shù)設(shè)計階段 汽車各部件的設(shè)計全面展開，總體設(shè)計師 的工作： a、協(xié)調(diào)總成與整車和總成與總成之間出現(xiàn)的各種矛盾； b、將各總成設(shè)計結(jié)果反映到整車校對圖上進行校對， 進行“圖面裝配”； c、運動校核 ； d、性能的精確計算； f、編制包括整車明細表和技術(shù)條件在內(nèi)的整車技術(shù)文件 。 3試制、試驗、改進、定型階段 試制目的 ： a、暴露設(shè)計中的問題，以便在投產(chǎn)前解決； b、秤重。（零部件質(zhì)量、軸荷、總質(zhì)量） 試驗?zāi)康?： 檢測樣車的性能是否滿足設(shè)計要求。 試驗分： 整車基本性能試驗 5萬公里的可靠性試驗 典型地區(qū)的使用試驗和根據(jù)使用條件在特殊地區(qū)的 適應(yīng)性試驗注：試驗應(yīng)根據(jù)國家制定的有關(guān)標(biāo)準逐項進行。不同車型有不同的試驗標(biāo)準。 試制、試驗完成后應(yīng)對結(jié)果進行分析，并針對暴露出來的技術(shù)問題進行改進設(shè)計，再進行第二輪試制和試驗，直至產(chǎn)品定型。 4生產(chǎn)準備階段 主要工作：進行生產(chǎn)準備和小批量試生產(chǎn)，并讓試生產(chǎn)車進 一 步經(jīng)受 用戶的考驗。5生產(chǎn)銷售階段 主要工作： a、 對產(chǎn)品正式批量生產(chǎn)； b、對產(chǎn)品進行銷售和售后服務(wù)工作； c、售后服務(wù)工作中征求用戶意見，反映給有關(guān)部 門，以利改進 和不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴大市 場。 1-2 汽車形式的選擇 一、軸數(shù) 1、影響選取軸數(shù)的因素： 汽車的總質(zhì)量 道路法規(guī)對軸載質(zhì)量的限制 輪胎的負荷能力 2、我國公路標(biāo)準規(guī)定 ： 單軸最大允許軸載質(zhì)量為10t； （四級公路及橋梁） 雙連軸最大允許軸載質(zhì)量為18t（每軸9t）。 總質(zhì)量小于19t的公路運輸車輛 ：雙軸汽車 總質(zhì)量在1926t的公路運輸車 ：三軸形式 二、驅(qū)動形式 42 轎車和總質(zhì)量小的公路用車輛 44 越野汽車 62 總質(zhì)量在1926t的公路用汽車 汽車驅(qū)動形式： 64 66 越野汽車 84 2632t的公路用汽車 88 越野汽車 3、不在公路上行駛的汽車 ，軸荷不受道路橋梁標(biāo)準的 限制,如礦用自卸車等多數(shù) 采用兩軸形式。 三、布置形式 定義:指發(fā)動機、驅(qū)動橋和車身（或駕駛室）的相互關(guān)系和布置特點 。 1轎車的布置形式 發(fā)動機前置前驅(qū)動 分： 發(fā)動機前置后驅(qū)動 發(fā)動機后置后驅(qū)動 （1）發(fā)動機前置前驅(qū)動 a、有明顯的不足轉(zhuǎn)向性能； b、越過障礙的能力高； c、動力總成結(jié)構(gòu)緊湊；特點： d、有利于提高乘坐舒適性；（車內(nèi)地板凸包高度可以降低） e、有利于提高汽車的機動性；（軸距可以縮短 ） f、有利于發(fā)動機散熱 ，操縱機構(gòu)簡單； g、行李箱空間大； h、變形 容易。 結(jié)構(gòu)與制造工藝均復(fù)雜；（采用等速萬向節(jié) ） 前輪工作條件惡劣，輪胎壽命短；（前橋負荷較后軸重） 主要缺點： 汽車爬坡能力降低； 發(fā)生正面碰撞事故，發(fā)動機及其附件損失較大，維修費用 高。 應(yīng)用：Audi100、Santana2000、CA7220、Bulck、Passat、 富康、英格爾（南汽）、夏利等轎車，均采用發(fā)動機前置 前輪驅(qū)動的布置形式。 （2）發(fā)動機前置后驅(qū)動 a、軸荷分配合理 ； b、有利于減少制造成本；（不需要采用等速萬向節(jié) ） c、操縱機構(gòu)簡單； 特點： d、采暖機構(gòu)簡單，且管路短供暖效率高 ； e、發(fā)動機冷卻條件好； f、爬坡能力強； g、行李箱空間大； h、變形容易。 a、地板上有凸起的通道，影響了乘坐舒適性； b、汽車正面與其它物體發(fā)動碰撞易導(dǎo)致發(fā)動機進入客 主要缺點： 廂，會使前排乘員受到嚴重傷害； c、汽車的總長較長，整車整備質(zhì)量增大，影響汽車的 燃油經(jīng) 濟性和動力性。 應(yīng)用： 中高級和高級轎車（客廂較長，乘坐空間寬敞， 行駛平穩(wěn) ） （3）發(fā)動機后置后驅(qū)動 a、結(jié)構(gòu)緊湊； （發(fā)動機、離合器、變速器和主減速器布置 成一體） b、改善了駕駛員視野； （汽車前部高度有條件降低 ） c、整車整備質(zhì)量?。?特點： d、客廂內(nèi)地板比較平整 ； e、乘客座椅能夠布置在舒適區(qū)內(nèi)； f、爬坡能力強； g、汽車軸距短，機動性能好。 a、后橋負荷重，使汽車具有過多轉(zhuǎn)向的傾向； b、前輪附著力小，高速行駛時轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定，影響操縱主要缺點： 穩(wěn)定性； c、行李箱在前部，行李箱空間不夠大； d、操縱機構(gòu)復(fù)雜； f、變形困難。 應(yīng)用： 較少 2貨車布置形式 長頭式 按駕駛室與發(fā)動機相對位置的不同可分 短頭式 平頭式 偏置式 （1）長頭式 a、發(fā)動機位于駕駛室前部 ； 特點 b、發(fā)動機及其附件的接近性好 ； c、有利于發(fā)動機散熱 ，操縱機構(gòu)布置簡單。 a、汽車面積利用率低； 缺點 b、視野差 ； c、機動性差。 應(yīng)用：使用條件差的貨車、越野車 （2）短頭式 a、發(fā)動機有少部分位于駕駛室內(nèi) ； 特點 b、汽車面積利用率及視野有所改善； c、有利于發(fā)動機散熱 ，操縱機構(gòu)布置簡單； a、汽車面積利用率低； 缺點 b、視野差 ； c、機動性差； d、駕駛室內(nèi)部相對擁擠。 應(yīng)用：中重型貨車、越野車 （3）平頭式 a、駕駛室位于發(fā)動機之上 ； 特點 b、汽車面積利用率高、視野好； c、最小轉(zhuǎn)彎半徑小； a、前軸負荷大，因而汽車通過性能變壞 ； 缺點 b、駕駛室有翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和鎖住機構(gòu)，機構(gòu)復(fù)雜； c、進、出駕駛室不如長頭式貨車方便 ； d、駕駛室內(nèi)受熱及振動均比較大； f、正面碰撞時， 特別是微型、 輕型平頭貨 車，使駕駛 員和前排乘 員受到嚴重 傷害的可能 性增加。 應(yīng)用：各種級別的貨車 （4）偏置式 a、駕駛室位于發(fā)動機之旁 ； 特點 b、具有具有平頭式貨車的一些優(yōu)點； （軸距短、視野好） c、還具有長頭式貨車的一些優(yōu)點； （駕駛室通風(fēng)條件好、 維修發(fā)動機方便） 應(yīng)用：主要用于重型礦用自卸車 3大客車的布置形式 發(fā)動機前置后橋驅(qū)動 根據(jù)發(fā)動機的位置不同可分 發(fā)動機后置后橋驅(qū)動 發(fā)動機中置后橋驅(qū)動（1）發(fā)動機前置后橋驅(qū)動 a、動力總成操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單； 特點 b、散熱器位于汽車前部，冷卻效果好； c、冬季在散熱器罩前部蒙以保護棉被，能改善發(fā) 動機的保溫條件； d、發(fā)動機出現(xiàn)故障時駕駛員容易發(fā)現(xiàn) 。 a、布置座椅時會受到發(fā)動機的限制； b、地板平面離地面較高 ； 缺點 c、傳動軸長度長； d、發(fā)動機的聲、氣味和熱量易于傳入車廂內(nèi)；隔絕 發(fā)動機振動困難，影響乘坐舒適性； f、采用前開門布置會使前懸加長，同時可能使前軸超載。 發(fā)動機前置后驅(qū)動的大客車，常在貨車底盤基礎(chǔ)上 改裝而成。 （2）發(fā)動機后置后橋驅(qū)動 a、能較好地隔絕發(fā)動機的噪聲、氣味、熱量； 特點 b、檢修發(fā)動機方便；軸荷分配合理； c、能改善車廂后部的乘坐舒適性； d、當(dāng)發(fā)動機橫置時，車廂面積利用較好，并有布置 座椅受發(fā)動機影響較少； f、行李箱大（旅游客車）、地板高度低 （城市客車） g、傳動軸長度短。 a、發(fā)動機的冷卻條件不好，必須采用冷卻效果強的散熱器； 缺點 b、動力總成操縱機構(gòu)復(fù)雜； c、駕駛員不容易發(fā)現(xiàn)發(fā)動機故障。 發(fā)動機后置后橋驅(qū)動 發(fā)動機后置后橋驅(qū)動大客車優(yōu)點明顯。目前，這種布置形式的大客車得到廣泛應(yīng)用。 （3）發(fā)動機中置后橋驅(qū)動 a、軸荷分配合理； 特點 b、傳動軸的長度短； c、車廂內(nèi)面積利用最好，并且座椅布置不會受 發(fā)動機的限制； d、乘客車門能布置在前軸之前等。 應(yīng)用于旅游大 客車 a、發(fā)動機必須用水平對置式的，且布置在地板下部， 給檢修發(fā)動機帶來困難； b、駕駛員不容易發(fā)現(xiàn)發(fā)動機故障； 缺點 c、發(fā)動機在熱帶的冷卻條件和寒帶的保溫條件均 不好； d、發(fā)動機的噪聲、氣味、熱量和振動均能傳入車廂； f、動力總成操縱機構(gòu)復(fù)雜； e、受發(fā)動機影響，地板平面距地面較高； 1-3 汽車主要參數(shù)的選擇 一、 汽車主要尺寸的確定 外廓尺寸 軸距 汽車的主要尺寸 ： 輪距 前懸、后懸 貨車車頭長度和車箱尺寸等 1外廓尺寸 貨車、越野車、整體式客車13.7m 外廓尺寸長 單鉸接式客車18m 汽車外廓尺寸限界規(guī)定 半掛汽車列車16.5m （GB1589-2004） 全掛汽車列車20m 汽車寬 2.5m（不包括后視鏡 ） 汽車高 4m （空載、頂窗關(guān)閉狀態(tài)下 ）注：不在公路上行駛的汽車，其外廓尺寸不受上述規(guī)定限制。 2軸距L 整備質(zhì)量 影響 汽車總長 車廂長度不足或后懸過長 L 汽車總長 L 汽車制動性和操縱穩(wěn)定性變壞 傳動軸長度 對平順性不利 縱向通過半徑 萬向節(jié)傳動軸的夾角增大 軸荷分配 確定原則：轎車的級別越高，裝載量或載客量多的貨車或 客車軸距取得長。對機動性要求高的汽車軸距宜取短些。 推薦范圍：0.40.6m為宜 車 型 類 別 軸 距 L/mm 輪 距 B/mm轎 車 微 型 車 2000 2200 1100 1380普 通 級 2100 2540 1150 1500中 級 2500 2860 1300 1500中 、 高 級 2850 3400 1400 1580高 級 2900 3900 1560 16204 2貨 車 微 型 1700 2900 1150 1350輕 型 2300 3600 1300 1650中 型 3600 5500 1700 2000重 型 4500 5600 1840 2000礦 用 自 卸 車 總 質(zhì) 量m a/t 60 3900 4800大 客 車 城 市 大 客 車 （ 單 車 ）長 途 大 客 車 （ 單 車 ） 4500 5000 1740 20505000 6500 各類汽車的軸距和輪距 3前輪距B1和后輪距B2 汽車總寬 影響 總質(zhì)量 最小轉(zhuǎn)彎直徑 側(cè)傾剛度 確定總原則：受汽車總寬不得超過2.5m限制，輪距不宜過大。 前輪距B 1 ：應(yīng)能布置下發(fā)動機、車架、前懸架和前輪，并保證前 輪有足 夠的轉(zhuǎn)向空間，同時轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之 間有足夠的運動間隙。 后輪距B2 ：應(yīng)考慮兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及它 們之間 應(yīng)留有必要的間隙。 4前懸LF和后懸LR 1）整車協(xié)調(diào)性 2）軸荷分配的要求 3）安裝要求 4）通過性要求 5）撞車安全性 前懸L F ：長頭貨車一般在11001300mm范圍內(nèi)。 后懸LR ：輕型、中型貨車一般在12002200mm之間； 特長貨箱汽車的后懸可達2600mm，但不得超過軸距 的55%； 客車后懸長度不得超過軸距的65%，絕對值不大于 3500mm。 確定原則： 5貨車車頭長度 定義：指從汽車的前保險杠到駕駛室后圍的距離。 汽車外觀效果 影響 駕駛室居住性 發(fā)動機的接近性等 范圍：長頭型貨車車頭長度尺寸一般在25003000mm之間； 平頭型貨車一般在14001500mm之間。 二、汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 1整車整備質(zhì)量m0 定義：指車上帶有全部裝備（包括隨車工具、備胎等）， 加滿燃料、水，但沒有裝貨和載人時的整車質(zhì)量。 影響： 汽車的成本 使用經(jīng)濟性 減少m 0 的措施主要有：采用強度足夠的輕質(zhì)材料，新設(shè)計 的車型應(yīng)使其結(jié)構(gòu)更合理。 估算：a、貨車采用質(zhì)量系數(shù)法； b、轎車和客車的整備質(zhì)量也可按每人所占整車整備質(zhì)量 的統(tǒng)計平均值估計。 a、質(zhì)量系數(shù)m的定義：指汽車裝載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值。 質(zhì)量系數(shù)反映了汽車的設(shè)計水平和工藝水平。0m 汽 車 類 型貨 車 輕 型 0.80 1.10中 型 1.20 1.35重 型 1.30 1.70 礦 用 自 卸 車 最 大 裝 載 質(zhì) 量me/t 45 1.30 1.70不同類型汽車的質(zhì)量系數(shù) 車 型 人 均 整 備質(zhì) 量 值/（ t人 -1） 車 型 人 均 整 備 質(zhì)量 值/（ t人 -1）微 型 轎 車 0.15 0.16 中 高 級 以 上 轎 車 0.29 0.34普 通 級 轎 車 0.17 0.24 中 型 以 下 客 車 0.096 0.16中 級 轎 車 0.21 0.29 大 型 客 車 0.065 0.13b、轎車和客車人均整備質(zhì)量 2汽車的載客量和裝載質(zhì)量 （1）汽車的載客量 定義： a、 轎車的載客量用座位數(shù)表示。 微型和普通級轎車為24座；中級以上轎車為47座。 b、城市大客車的載客量，由等于座位數(shù)的乘客和站立乘客 兩部分構(gòu)成。 站立乘客按每平方米810人計算。 c、長途大客車和專供游覽觀光用的大客車，其載客量 等于座位數(shù)。 （2）汽車的裝載質(zhì)量m e 定義：指在硬質(zhì)良好路面上行駛時所允許的額定裝載量。注：越野汽車的裝載量是指越野行駛時或在土路上行駛時的額定裝載量。 貨車裝載質(zhì)量確定：首先應(yīng)與行業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃的系列符合，其次 要考慮到汽車的用途和使用條件。 a、貨流大、運距長或礦用自卸車應(yīng)采用大 噸位貨車； b、貨源變化頻繁、運距短的市內(nèi)運輸車采用 中、小噸位的貨車比較經(jīng)濟。3軸荷分配 定義：指汽車在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各車軸對支承平面的垂 直載荷，也可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來表示。確定原則 a、輪胎磨損均勻和壽命相近 ； b、保證足夠的附著能力；（驅(qū)動橋應(yīng)有足夠大的載荷） c、轉(zhuǎn)向輕便； d、軸荷轉(zhuǎn)移盡量?。?f、良好的操縱穩(wěn)定性 ；（不足轉(zhuǎn)向特性） g、通過性 要求。確定原則 車 型 滿 載 空 載前 軸 后 軸 前 軸 后 軸轎車 發(fā) 動 機 前 置 前輪 驅(qū) 動 47% 60% 40% 53% 56% 66% 34% 44%發(fā) 動 機 前 置 后輪 驅(qū) 動 45% 50% 50% 55% 51% 56% 44% 49%發(fā) 動 機 后 置 后輪 驅(qū) 動 40% 46% 54% 60% 38% 50% 50% 62%貨車 4 2后 輪 單 胎 32% 40% 60% 68% 50% 59% 41% 50%4 2后 輪 雙 胎 ，長 、 短 頭 式 25% 27% 73% 75% 44% 49% 51% 56%4 2后 輪 雙 胎 ，平 頭 式 30% 35% 65% 70% 48% 54% 46% 52% 6 4后 輪 雙 胎 19% 25% 75% 81% 31% 37% 63% 69% 各類汽車的軸荷分配 隨著道路條件的改善，汽車特別是中、高級轎車的最高車速 有逐漸提高的趨勢。轎車的最高車速大于貨車、客車的最高車速。級別高的轎車的最高車速要大于級別低些轎車的最高車速。微型、輕型貨車最高車速大于中型、重型貨車的最高車速，重 型貨車最高車速較低。 （1）最高車速vamax 1動力性參數(shù)考慮汽車的用途公路條件及安全設(shè)施發(fā)動機功率三、汽車性能參數(shù)的確定 （2）加速時間t 對于vamax 100km/h的汽車，常用 加速到100km/h所需的時間來評價 定義：汽車在平直的良好路面上，從原地起步開始以最大的加速強度加速到一定車速所用去的時間稱為加速時間。 評價對于v amax低于100km/h的汽車，可 用060km/h的加速時間來評價。 （3）上坡能力 貨車能克服30%坡度； 定義：用汽車滿載時在良好路面上的最大坡度阻力系數(shù)imax來表示 。 越野汽車能克服60%坡度。 要求： 轎車、貨車、越野汽車的使用條件不同，對它們的上坡能 力要求也不一樣。 （4）汽車比功率和比轉(zhuǎn)矩 定義比功率：汽車所裝發(fā)動機的標(biāo)定最大功率與汽車最大總質(zhì) 量之比。 比轉(zhuǎn)矩：汽車所裝發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩與汽車總質(zhì)量之比。 可以綜合反映汽車的動力性 能反映汽車的牽引能力 轎車的比功率大于貨車和客車；貨車的比功率隨總質(zhì)量的增加而減小。我國GB7258-2004機動車運行安全技術(shù)條件規(guī)定：農(nóng)用運 輸車與運輸用拖拉機的比功率不小于4.0Kw/t，其它機動車不小 于4.8Kw/t?？蛙嚨谋裙β室娊煌ú啃袠I(yè)標(biāo)準JT/T325-1997 。 要求 表1-9 汽車動力性參數(shù)范圍汽 車 類 別 最 高 車 速 vamax/（ kmh-1） 比 功 率 Pma-1/（ kWt-1） 比 轉(zhuǎn) 矩 Tma-1/（ Nmt-1）轎車 微 型 級 110 150 30 60 50 110普 通 級 120 170 35 65 80 110中 級 130 190 40 70 90 130中 、 高 級 140 230 50 80 120 140高 級 160 280 60 110 100 180貨車 微 型 80 135 16 28 30 44輕 型 15 25 38 44中 型 75 120 10 20 33 47重 型 6 20 29 50 汽車動力性參數(shù)范圍 2燃油經(jīng)濟性參數(shù)評價指標(biāo)： 汽車在水平的水泥或瀝青路面上，以經(jīng)濟車速或多工況滿載行駛百公里的燃油消耗量（L/100km） 注: 貨車有時用單位質(zhì)量的百公里油耗量來評價 車 型 微 型 轎 車 普 通 級 轎 車 中 級 轎 車 高 級 轎 車百 公 里 燃 油 消 耗 量/L（ 100km） -1 4.4 7.5 7 12 10 16 18 23.5總 質(zhì) 量ma/t 汽 油 機 柴 油 機 總 質(zhì) 量ma/t 汽 油 機 柴 油 機12 2.50 2.60 1.43 1.53轎車貨車 3機動性參數(shù)評價指標(biāo)： 最小轉(zhuǎn)彎直徑Dmin 定義: 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至極限位置時，汽車前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支承平面上的軌跡圓的直徑影響因素轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角汽車軸距輪距等 機動車的最小轉(zhuǎn)彎直徑不得大于24m。 當(dāng)轉(zhuǎn)彎直徑為24m時，前轉(zhuǎn)向軸和末軸的內(nèi)輪差（以兩內(nèi)輪軌跡中心計）不得大于3.5m。要求GB7258-2004機動車運行安全技術(shù)條件 車 型 級 別 Dmin/m 車 型 級 別 Dmin/m轎 車 微 型 7 9.5 貨 車 微 型 8 12普 通 級 8.5 11 輕 型 10 19中 級 9 12 中 型 12 20高 級 11 14 重 型 13 21客 車 微 型 10 13 礦 用自 卸車中 型 14 20 裝 載 質(zhì) 量m e/t 45 18 24 各類汽車的最小轉(zhuǎn)彎直徑Dmin 4通過性的幾何參數(shù)評價指標(biāo)最小離地間隙hmin接近角離去角縱向通過半徑等 汽車通過性的幾何 參數(shù)車 型 hmin/mm /（ ） /（ ） /m4 2轎 車 150 220 20 30 15 22 3.0 8.34 4轎 車 210 45 50 35 40 1.7 3.64 2貨 車 250 300 40 60 25 45 2.3 6.04 4貨 車 、6 6貨 車 260 350 45 60 35 45 1.9 3.64 2客 車 、6 4客 車 220 370 10 40 6 20 4.0 9.0 5操縱穩(wěn)定性參數(shù)設(shè)計指標(biāo)（與總體設(shè)計有關(guān)） 轉(zhuǎn)向特性參數(shù)要求：ay=0.4g 時， （1-2） =13為宜 車身側(cè)傾角要求：ay=0.4g 時， 3較好， max 7。 制動前俯角 要求：ay=0.4g 時， 車身的前俯角不大于1.5 6制動性參數(shù)汽車制動性定義：汽車在制動時，能在盡可能短的距離內(nèi)停車且保持 方向穩(wěn)定，下長坡時能維持較低的安全車速并有在 一定坡道上長期駐車的能力。 制動效能評價： 制動距離St平均制動減速度j 有關(guān)（GB7258-2004）機動車運行安全條件中規(guī)定的路試檢驗行車制動和應(yīng)急制動性能要求見下表。 車 輛 類 型 行 車 制 動 應(yīng) 急 制 動制 動 初車 速/(kmh-1) 制 動距 離/m FMDD/(ms-2) 試 車 道寬 度/m 踏 板力 /N 制 動 初車 速 /(kmh-1) 制 動距 離/m FMDD/(ms-2) 操 縱 力/N()座 位 數(shù)9的 客 車 滿 載 50 20 5.9 2.5 500 50 38 2.9 手 400腳 500空 載 19 6.2 400其 它 總 質(zhì)量 4.5t的 汽 車 滿 載 50 22 5.4 2.5 700 30 18 2.6 手 600腳 700空 載 21 5.8 450其 它 汽 車 、汽 車 列 車 滿 載 30 10 5.0 3.0 700 30 20 2.2 手 600腳 700空 載 9 5.4 450 路試驗檢驗行車制動和應(yīng)急制動性能要求 1-4 發(fā)動機的選擇 一、發(fā)動機形式的選擇 當(dāng)前汽車上使用的發(fā)動機仍然是以往復(fù)式內(nèi)燃機為主 a、往復(fù)式內(nèi)燃機：(按油類分 )汽油機柴油機 特點：平穩(wěn)、噪聲小、轉(zhuǎn)速高、體積 小、易啟動、轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性好等。缺點： 排污大、功率小、g e大 特點：功率大、排污小、ge小、壽命長、 成本低等。缺點： 工作粗暴、噪聲大、ne小、體積 大、啟動困難 應(yīng)用：汽油機主要用于輕型車和轎車柴油機主要用于貨車、大型客車上。隨著發(fā)動機技術(shù)的進步， 輕型車和轎車用柴油機有日益增多的趨勢。 b、按汽缸排列型式 直列式 ：結(jié)構(gòu)簡單、寬度窄、布置方便。但 當(dāng)發(fā) 動機缸數(shù)多時，在汽車上布置 困 難，且高度尺寸大。適 用于6缸 以下 的發(fā)動機水平式：平衡好，高度低。在少量大客車上 得到應(yīng)用 。 v 型式：曲軸剛度高度，尺寸小，發(fā)動機系列 多。但用于平頭車時，發(fā)動機寬布置 較為困 難，造價高。主要用于中、高 轎車以及重型貨車上。 c:按冷卻形式 風(fēng)冷： 結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、適應(yīng)性好。 冷卻不均勻、噪聲大、耗功大。 主要用于摩托車 水冷： 冷卻均勻可靠、散熱好、噪聲??； 能提供車內(nèi)供暖、較好適應(yīng)發(fā)動機增壓 后散 熱的需要。 缺點是冷卻系結(jié)構(gòu)復(fù)雜；使用與維修不方 便；冷卻性能受環(huán)境溫度影響較大，夏季 冷卻水容易過熱，冬季又容易過冷，并且 在室外存放，水結(jié)冰后能凍壞氣缸缸體和 散熱器。 大部分汽車用水冷發(fā)動機 二、發(fā)動機主要性能指標(biāo)的選擇P emax的確定 ： 1 發(fā)動機最大功率Pemax及相應(yīng)轉(zhuǎn)速np a: 最大功率Pe Pemax 影響動力性初步設(shè)計： 同類車的比功率統(tǒng)計值由設(shè)計的v amax )761403600(1 3maxmaxmax aDaraTe vACvgfmP b: 轉(zhuǎn)速npnp 發(fā)動機的類型 vamax 確定Pemax 一般： 汽油機np=30007000r/min 柴油機np=18004000r/min2最大轉(zhuǎn)矩Temax及相應(yīng)的轉(zhuǎn)速nT Temax 影響加速性能、爬坡性和動力因素 式中: Temax為最大轉(zhuǎn)矩（Nm）； a為轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)，一般在1.11.3之間選??； Pemax為發(fā)動機最大功率（kW）； np為最大功率轉(zhuǎn)速（r/min）。pee naPT maxmax 9549 Temax計算: nT: 一般np/ nT1.4 (1.42.0 發(fā)動機設(shè)計保證) 三 發(fā)動機的懸置發(fā)動機是汽車的主要振源之一 1 懸置設(shè)計的要求 a、懸置元件應(yīng)具有一定的剛度。（發(fā)動機正常工作時，靜位移?。?b、良好的隔振性能。 c、具有一定的減振降噪功能。 低頻段：提供大阻尼降低振幅 高頻段：提高低的動剛度衰減高頻噪聲 （發(fā)動機工作頻率10500HZ） d. 耐機械疲勞、橡膠材料的熱穩(wěn)定性好、抗腐蝕性強 2發(fā)動機懸置的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)橡膠懸置：動剛度一定、阻尼損失角一定 。 用于貨車液壓懸置：動剛度和阻尼損失角隨頻率變化， 在525HZ內(nèi)較大，有利于衰減發(fā)動機 怠速頻段內(nèi)（2025HZ）的大幅振動。 用于轎車 液壓懸置結(jié)構(gòu)簡圖1螺紋聯(lián)接桿 2限位擋板 3上慣性通道體 4橡膠膜 5盤狀加強圈6下慣性通道體 7橡膠底膜 8底座 9橡膠主簧座 10慣性通道體11橡膠主簧 12金屬骨架 橡膠懸置和液壓懸置動特性a)動剛度曲線 b)阻尼損失角曲線 1-5 汽車的總體布置 一、三維坐標(biāo)的基準線（面） 繪制總布置草圖 是汽車的總體布置的主要工作。 繪制總布置草圖的目的：在圖紙上實現(xiàn)總體方案校核各部件尺寸是否滿足設(shè)計要求 確定整車的基準線應(yīng)在汽車滿載狀態(tài)下進行 繪圖時應(yīng)將汽車前部繪的左側(cè)。繪制要求 1車架上平面線 定義：車架縱梁上翼較長的一段平面或承載式車身中部地板或邊梁 的上緣面在側(cè)（前）視圖上的投影線。 作 用 ： 作 為 垂 直 方 向 尺 寸 的 基 準 線 （ 面 ） ， 即 z坐 標(biāo) 線 。 向上為“+”、向下為“-”，該線標(biāo)記為：0z2前輪中心線 定義：通過左右前輪中心，并垂直于車架平面線的平面，在側(cè)視圖和俯視 圖上的投影線 。作用：縱向方向尺寸的基準線（面），即x坐標(biāo)線 。 向前為“-”，向后為“+”，該線標(biāo)記為：0 x3汽車中心線定義：汽車縱向垂直對稱平面在俯視圖和前視圖上的投影線 。 作用：作為橫向尺寸的基準線（面），即y坐標(biāo)線 。向左為“+”、向右為“-”，該線標(biāo)記為：0y 畫 法 4輔助基準線 定義：地平面在側(cè)視和前視圖上的投影線。 作用：標(biāo)注汽車高度、接近角、離去角、離地間隙和貨臺高度 等尺寸的基準線。 定義：通過左、右前輪中心，并垂直于地面的平面，在側(cè)視圖和俯 視圖上的投影線 作用：標(biāo)注汽車軸距和前懸的基準線。 當(dāng)車架與地面平行時，前輪垂直線與前輪中心線重合（如轎車）。 （1）地面線 （2）前輪垂直線 二、各部件的布置影響布置1發(fā)動機的布置 （1）發(fā)動機的上下位置 離地間隙駕駛員視野 轎車：前部因沒有前軸，發(fā)動機油底殼至路面的距離， 應(yīng)保證滿載狀態(tài)下最小離地間隙的要求。貨車：通常將發(fā)動機布置在前軸上方，考慮到懸架緩沖 脫落以后，前軸的最大向上跳動量達70 100mm，這就要求發(fā)動機有足夠高的位置，以防 止前軸碰壞發(fā)動機油底殼。 標(biāo)注方法：用氣缸體前端面與曲軸中心線交點K到地面高度尺 寸b來標(biāo)明發(fā)動機高度位置 影響布置（2）發(fā)動機的前后位置 汽車的軸荷分配 轎車前排座位的乘坐舒適性 傳動軸長度和夾角 貨車的面積利用率 a 、減小傳動軸夾角 ：前置后輪驅(qū)動汽車的發(fā)動機常布置成向后傾斜狀，使曲軸中心線與水平線之間形成14夾角，轎車多在34之間 。b、前縱梁之間的距離：發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的轎車，必須考慮吊裝在發(fā)動機上的所有總成（如發(fā)動機、空調(diào)裝置的壓縮機等）以及從下面將發(fā)動機安裝到汽車上的可能性。還應(yīng)保證在修理和技術(shù)維護情況下，從上面安裝發(fā)動機的可能性。 標(biāo)注方法：用氣缸體前端面到前輪中心線的距離尺 寸c來標(biāo)明發(fā)動機前后位置 （ 3） 發(fā) 動 機 的 左 右 位 置 影響底盤承載系統(tǒng)的受力 發(fā)動機懸置支架的統(tǒng)一性布置：發(fā)動機曲軸中心線在一般情況下與汽車中心線一致。少數(shù)汽車如44汽車，考慮到前轎是驅(qū)動橋，為了使前驅(qū)動橋的主減速器總成上跳時不與發(fā)動機發(fā)生運動干涉，將發(fā)動機和前橋主減速器向相反方向偏移。 2傳動系的布置 發(fā)動機位置 確定 動力總成位置也隨之而定 （包括發(fā)動機、離合器、變速器在內(nèi)） 條件兩端夾角相等在滿載靜止時不大于4、最大不得大于7。布置：常將后橋主減速器的軸線向上翹起。 。在轎車布置中 ：在側(cè)視圖上常將傳動軸布置成U形方案 。可降低傳動軸軸線的離地高度，有利于減小客廂地板凸包高度和保證后排中間座椅座墊處有足夠的厚度。凸包與中間傳動軸之間的最小間隙一般應(yīng)在1015mm 萬向節(jié)傳動軸傳動的條件： U形布置萬向節(jié)傳動軸 3轉(zhuǎn)向裝置的布置（1）轉(zhuǎn)向盤的位置 布置應(yīng)考慮的問題保證駕駛員能舒適地進行轉(zhuǎn)向操作；（考慮轉(zhuǎn)向盤平面與水平面之間的夾角）以取得轉(zhuǎn)向盤前部盲區(qū)距離最小為佳；轉(zhuǎn)向盤不應(yīng)影響駕駛員觀察儀表；照顧到轉(zhuǎn)向盤周圍（如風(fēng)擋玻璃等）有足夠的空間。 4制動系布置布置應(yīng)考慮的問題避免懸架運動與轉(zhuǎn)向機構(gòu)運動出現(xiàn)不協(xié)調(diào)現(xiàn)象；（轉(zhuǎn)向器布置在前鋼板彈簧跳動中心附近 ）防止轉(zhuǎn)向盤后移傷及駕駛員； 要求轉(zhuǎn)向軸在水平面內(nèi)與汽車中心線之間的夾角不得大于5（影響踏板的布置和駕駛員腿部的操縱動作 ） 較高的傳動效率（轉(zhuǎn)向搖臂與縱拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂與縱桿之間的夾角布置 ）（2）轉(zhuǎn)向器的位置 制動踏板的位置更靠近駕駛員，且制動踏板操縱輕便。 傳力桿件運動無干涉和死角，不能車輪跳動時自行制動。制動管路布置平行管之間的距離不小于5mm，或者完全束在一起；交叉管之間的距離應(yīng)不小于20mm；不要將管子布置在車架縱梁內(nèi)側(cè)下翼上；（積水） 5踏板的布置離合器踏板 制動踏板 油門踏板布置在地板凸包與車身內(nèi)側(cè)壁之間。在離合器踏板左側(cè)，應(yīng)當(dāng)留出離合器不工作時可以放下左腳的空間。油門踏板一般比制動踏板稍低，要求油門踏板與制動踏板之間留有大于一只完整鞋底寬度（60mm）的距離。 德國推薦的確定踏板布置的尺寸關(guān)系 6油箱、備胎、行李箱和蓄電池的布置（1）油箱 油箱的容積 汽車最大續(xù)駛里程（一般200600km）來確定 油箱的布置應(yīng)遠離消聲器和排氣管（轎車要求油箱距排氣管的距離大于300mm否則應(yīng)加裝有效的隔熱裝置；油箱距踝露的電器接頭及開關(guān)的距離不得小于200mm）；不應(yīng)當(dāng)布置在發(fā)動機艙內(nèi)；轎車油箱常布置在行李箱內(nèi) ；貨車油箱布置在縱梁上 （2）備胎 轎車備胎常布置在行李箱內(nèi)；客車、貨車布置在車輛的側(cè)面或后面。 布置 （ 3） 行 李 箱 （4）蓄電池的布置 轎車行李箱有效容積 中級轎車為0.40.7m3高級轎車為0.70.9m3。 轎車行李箱布置行李箱底部應(yīng)盡量平整（能整齊地安放手提箱）客貨兩用轎車將后排座椅設(shè)計成可翻式，翻轉(zhuǎn)后后部形成一個有效容積很大的行李箱。 布置蓄電池與起動機應(yīng)位于同側(cè)；縮短線路； 還要考慮拆裝方便性和良好的接近性； 7 車 身 內(nèi) 部 布 置1）、貨車駕駛室的布置要考慮人體工程學(xué)、視野要求標(biāo)準：GB/T11563 載貨 汽車駕駛員操作位置尺寸貨車駕駛員操作位置尺寸（駕駛室輪廓指其內(nèi)側(cè)表面） 駕駛姿勢對人體各部分夾角的合理范圍人體樣板(第95百分位的A=460mm B=456mm) 2） 貨 廂 的 布 置 貸 廂 與 駕 駛 室 之 間 應(yīng) 有 一 定 距 離 (通 常 為 50 100mm） 貨 廂 和 貨 物 的 質(zhì) 心 離 后 軸 中 心 線 的 距 離 軸 荷 分 配 后 輪 為 雙 胎 的 長 頭 或 短 頭 式 車 : (2 10)%L 平 頭 車 和 自 卸 車 ： （ 12 22 )%L 欄 板 高 度 ： 一 般 取 500 800mm； 裝 載 客 積 應(yīng) 能 保 證 盡 量 充 分 利 用 汽 車 的 裝 載 質(zhì) 量 可 根 據(jù) 裝 載 質(zhì) 量 和 所 運 貨 物 的 不 同 來 選 取 貨 廂 底 板 的 高 ： 一 般 此 高 度 離 地 面 1.0 1.4m 布置 3）轎車的內(nèi)部布置 轎車車身的內(nèi)部布置尺寸 4）大型客車車身內(nèi)部布置尺寸 v大型客車多為平頭式；v駕駛員乘坐姿勢與長頭車相比更為直立；v座椅較高，轉(zhuǎn)向盤與水平面的夾角較小。 特點：標(biāo)準：駕駛區(qū)布置 GB/T13053-91（客車駕駛區(qū)尺寸）乘客區(qū)布置 GB/T13055-91（客車乘客區(qū)尺寸） 大型客車車身內(nèi)部布置尺寸 8 轎 車 外 廓 尺 寸 的 確 定 a、 H點 和 R點 H點定義：實車測得軀干與大腿相連的旋轉(zhuǎn)點“胯點” 位置 H點的位置決定了與駕駛員操作方便、乘坐舒適相關(guān)的車內(nèi)尺寸的基準R點定義：座椅調(diào)至最后、最下位置時的“胯點” 以R點作為設(shè)計參考點 v測定的H點不超出以R點為中心的水平邊長30mm、 鉛 直邊長20mm的矩形方框內(nèi)范圍；v靠背角與設(shè)計值之間差值不大于3。要求： b、 頂 蓋 輪 廓 線 的 確 定 v首先將座椅放置在高度方向和長 度方向的平均位置處；v然后確定H點，并引出一條與鉛垂 線成8的斜線；v再從H點沿8斜線方向截取 765mm的F點；vF點相當(dāng)于第50百分位駕駛員的頭 部最高點； v從F點垂直向上截取100135mm 為車頂內(nèi)飾線。 車頂內(nèi)飾線確定 車 頂 ： 包 括 鋼 板 、 隔 離 層 、 蒙 面 等 ， 厚 度 為 15 25mm。頂蓋的縱向輪廓線v汽車頂蓋橫剖面上的最高點：再增加2040mm； （因頂蓋輪廓是上凸的曲面，并對稱于汽車的縱軸線）v用同樣的方法找出后排座椅上方最高點； v前、后座椅上方兩點連線即為頂蓋的縱向輪廓線。c、車身橫截面 形成 :轎車車身橫截面由頂蓋、車門和地板的外形來形成。 確 定 ： 將在確定頂蓋縱向輪廓時求得的左、右座椅乘員頭部上方 頂蓋上的點，畫到橫截面圖上；再加上頂蓋縱向輪廓線上的點，共三點即可畫出頂蓋橫向 輪廓線。 車身側(cè)壁傾斜度的確定： 考慮上、下車的方便性。v車門上、下檻邊緣之間的間距為100150mm時（上窄下寬），乘員上身只傾斜010即可入座。 v 但此間距過大會使汽車上下比例失調(diào)，影響外觀，且玻璃升降占用車門內(nèi)空間大，并影響肩部和玻璃之間的間隙（要求大于100mm）、肘部和車門內(nèi)表面之間的間隙（要求大于70mm）。 9 汽 車 座 椅 安 全 帶 的 位 置 將乘員的身體約束在座椅上，在汽車發(fā)生碰撞時，避免乘員飛離座椅與汽車內(nèi)飾件發(fā)生劇烈的二次碰撞，使傷亡減到最低的程度。 作用: v汽車的碰撞分為一次碰撞和二次碰撞。v一次碰撞: 汽車與汽車或汽車與障礙物 之間的 碰撞；v二次碰撞:一次碰撞后汽車的速度下降， 車內(nèi)駕 駛員和乘員受慣性力的 作用繼續(xù)以原有的速度向前運 動，并與車內(nèi)物體碰撞。 統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，佩帶座椅安全帶使碰撞事故中乘員傷亡率減少1530。 分類 （固定安裝方式） 兩點式：能防止汽車碰撞時乘員下身有過大的相對位 移，防止乘員被甩出車外，但它不能約束乘 員上身運動。只在后排座椅和貨車中間座椅 上使用。三點式：由腰帶和肩帶組合而成。它既能防止乘員下 身有過大的位移，又能防止上身向前運動。 用于轎車前排和貨車前排駕駛員座位四點式：又稱馬夾式安全帶，是在兩點式安全腰帶上 再裝兩條報肩帶而成。乘員保護性能最好， 由于實用性存在一些問題，一般僅用于特殊 用途車或賽車上。 各種型式的安全帶安全帶布置圖 安全帶固定裝置在車內(nèi)固定點的位置的確定： 日本法規(guī)規(guī)定v腰帶在車體上固定點位置 ：腰帶固定點與H點的連線與水平 線之間的夾角在座椅各調(diào)節(jié)位置時應(yīng)為4530，并 要求固定裝置的寬度應(yīng)大于350mm。 結(jié)構(gòu)上無法實現(xiàn)時寬度可減少至300mm。v肩帶固定點的位置： 肩帶固定點的位置應(yīng) 在下圖所示的陰影線范圍內(nèi)。 10 安 全 氣 囊 作用：汽車安全氣囊作為一種輔助的乘員約束系統(tǒng)，主要用來緩沖在 前碰事故中乘員頭部的運動，防止與車內(nèi)飾件的二次碰撞，同 時分散對乘員胸部的沖擊力。其單獨使用可以減少18的死亡 率，而與安全帶配合使用時則可以減少47的死亡率，達到最 佳 的保護效果。 工作過程 ：在汽車發(fā)生一次碰撞與二次碰撞之間的間隔時間內(nèi)， 在駕駛員、乘員的前部形成一充滿氣體的氣囊。一方 面駕駛員、乘員的頭部和胸部壓在氣囊上與前面的車 內(nèi)物體隔開；另一方面利用氣囊本身的阻尼作用或氣 囊背面的排氣孔排氣節(jié)流的阻尼作用，來吸收人體慣 性力產(chǎn)生的動能，達到保護人體的目的。 布置： 布置在轉(zhuǎn)向盤內(nèi)或者在乘員前部的儀表板內(nèi)。 安全氣囊的展開過程 運 動 校 核 內(nèi) 容 1-6 運動校核 v從整車角度出發(fā)進行運動學(xué)正確性的校核；v對于有相對運動的部件或零件進行運動干涉 校核。 一、轉(zhuǎn)向輪跳動圖目的v確定轉(zhuǎn)向輪上跳并轉(zhuǎn)向至極限位置時占用的空 間，從而決定輪罩形狀及翼子扳開孔形狀；v檢查轉(zhuǎn)向輪與縱拉桿、車架之間的運動間隙是v 否足夠。 作圖方法：介紹采用獨立懸架時的畫法假設(shè)條件：主銷和車輪垂直于地面。1）、在俯視圖上畫出轉(zhuǎn)向輪繞主銷中心O點向左轉(zhuǎn)和向右轉(zhuǎn)的極限 位置;2）、沿輪胎外側(cè)倒角部分劃分幾條等分線(面)B、C、 D、E、F；3）、將這些等分線及輪胎最大直徑線A與翼子板開口部分卷邊處最 低的X線所在垂直面的一系列交點投影到側(cè)視圖上，得到處于 X線正下方的輪胎截面形狀；4）、此處最易發(fā)生干涉。在輪胎極限位置時的截面形狀再加上足夠 的間隙就可確定輪罩開口部分的形狀和高度。 畫 法 畫 法 二 、 傳 動 軸 跳 動 圖目的(1) 確定傳動軸上下跳動的極限位置及最大擺角；(2) 確定空載時萬向節(jié)傳動的夾角；(3)確定傳動軸長度的變化量(伸縮量)。設(shè)計時應(yīng)保證傳 動軸長度最大時花鍵套與軸不致脫開，而在長度最小時不致頂死。確定方法隨懸架型式而異，以縱置鋼板彈簧懸梁為例說明其方法。作圖方法1）、 在側(cè)視圖上以一定比例畫出汽車滿載時車架、鋼 板彈簧、后橋殼和傳動軸的位置。2）、確定主片中心點A的擺動 中心； 3）、確定后萬向節(jié)中心B的擺動 中心；4）、以fc、fd、0.1 fc確定B點的跳動位置。 三 、 轉(zhuǎn) 向 傳 動 裝 置 與 懸 架 共 同 工 作 校 核 圖結(jié)論：vDE為和DE為傳動軸的下極限位置;vDE為傳動軸上跳極限位置;v和為傳動軸的最大擺角，此角度不超過40。v傳動軸為最大長度等于DO2+BO2;v傳動軸最短長度為DE和DE中較短的一個。目的：檢查轉(zhuǎn)向拉桿與懸架導(dǎo)向機構(gòu)的運動是否協(xié)調(diào)作圖方法： v側(cè)視圖上畫出轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向桿系與縱置鋼板彈簧的 相對 位置；v轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷小心A1點的擺動中心；O2和B1 v GH和GH即為運動不協(xié)調(diào)造成的軌跡偏差，這一 偏差越小越好 畫 法 next Back next next back