汽車的總體設計汽車設計.ppt

第一章 汽車總體設計 第一章 汽車的總體設計 1 汽車總體設計的任務及開發(fā)程序 2 汽車形式的選擇 3 汽車主要參數(shù)的選擇 4 發(fā)動機 的 選擇 5 汽車總布置草圖及各部件布置 6 運動校核 1-1 汽車總體設計的任務及開發(fā)程序 一、汽車總體設計的任務 1正確選擇性能指標、重量和尺寸參數(shù)，提出整車總體 設計方案。 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 標的實現(xiàn)。 . 協(xié)調各種矛盾。 二、汽車開發(fā)程序 1 設計任務書編制階段 a、 調查分析 ：社會調查 使用調查 生產調查 b、 市場預測及形體設計 市場預測 分析市場容量的大小，最經濟的生產綱 領、生 產方式，用戶對產品的要求以及 有關法規(guī)的規(guī)定。 形體設計 美術效果圖和制作油泥模型 汽 車 外 形 美 術 效 果 圖 C、總體設計方案 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 設計任務書 內容： 1）可行性分析。 2）產品型號及其主要使用功能，技術規(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構、特性參 數(shù)。標準 化、通用化、系列化水平 ; 4）國內、外同類汽車技術性能分析和對比 ; 5）本車擬用的新技術、新材料和新工藝。 2技術設計階段 汽車各部件的設計全面展開，總體設計師 的 工作 ： a、協(xié)調總成與整車和總成與總成之間出現(xiàn)的各種矛盾； b、將各總成設計結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條件在內的整車技術文件 。 3試制、試驗、改進、定型階段 試制目的 ： a、暴露設計中的問題，以便在投產前解決； b、秤重。（零部件質量、軸荷、總質量） 試驗目的 ： 檢測樣車的性能是否滿足設計要求。 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)的使用試驗和根據使用條件在特殊地區(qū)的 適應性試驗 注： 試驗應根據國家制定的有關標準逐項進行。 不同車型有不同的試驗標準。 試制、試驗完成后應對結果進行分析，并針對暴露出來的技術問 題進行改進設計，再進行第二輪試制和試驗，直至產品定型。 4生產準備階段 主要工作 ： 進行生產準備和小批量試生產，并讓試生產車進 一 步經受 用戶的考驗。 5生產銷售階段 主要工作 ： a、 對產品正式批量生產； b、對產品進行銷售和售后服務工作； c、售后服務工作中征求用戶意見，反映給有關部 門，以利改進 和不斷提高產品質量、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： 汽車的總質量 道路法規(guī)對軸載質量的限制 輪胎的負荷能力 2、 我國公路標準規(guī)定 ： 單軸最大允許軸載質量為 10t； （四級公路及橋梁） 雙連軸最大允許軸載質量為 18t（每軸 9t）。 總質量小于 19t的公路運輸車輛 ：雙軸汽車 總質量在 19 26t的公路運輸車 ：三軸形式 二、驅動形式 4 2 轎車和總質量小的公路用車輛 4 4 越野汽車 6 2 總質量在 19 26t的公路用汽車 汽車驅動形式： 6 4 6 6 越野汽車 8 4 26 32t的公路用汽車 8 8 越野汽車 3、不在公路上行駛的汽車 ，軸荷不受道路橋梁標準的 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、驅動橋和車身（或駕駛室）的相互關系和布置特點 。 1轎車的布置形式 發(fā)動機前置前驅動 分： 發(fā)動機前置后驅動 發(fā)動機后置后驅動 （ 1）發(fā)動機前置前驅動 a、有明顯的不足轉向性能； b、越過障礙的能力高； c、動力總成結構緊湊； 特點： d、有利于提高乘坐舒適性；（車內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 ，操縱機構簡單； g、行李箱空間大； h、變形 容易。 結構與制造工藝均復雜；（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 前輪驅動的布置形式 。 （ 2）發(fā)動機前置后驅動 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、操縱機構簡單； 特點 ： d、采暖機構簡單，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，整車整備質量增大，影響汽車的 燃油經 濟性和動力性。 應用： 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)動機后置后驅動 a、結構緊湊； （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、整車整備質量小； 特點： d、客廂內地板比較平整 ； e、乘客座椅能夠布置在舒適區(qū)內； f、爬坡能力強； g、汽車軸距短，機動性能好。 a、 后橋負荷重，使汽車具有過多轉向的傾向； b、前輪附著力小，高速行駛時轉向不穩(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、操縱機構復雜； f、變形困難。 應用： 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 ； 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、駕駛室內部相對擁擠。 應用： 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、最小轉彎半徑?。?a、前軸負荷大，因而汽車通過性能變壞 ； 缺點 b、駕駛室有翻轉機構和鎖住機構，機構復雜； c、進、出駕駛室不如長頭式貨車方便 ； d、駕駛室內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； （駕駛室通風條件好、 維修發(fā)動機方便） 應用 ：主要用于重型礦用自卸車 3 大客車的布置形式 發(fā)動機前置后橋驅動 根據發(fā)動機的位置不同 可分 發(fā)動機后置后橋驅動 發(fā)動機中置后橋驅動 （ 1）發(fā)動機前置后橋驅動 a、動力總成操縱機構結構簡單； 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；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 驅動的大客車，常 在貨車底盤基礎上 改裝而成。 （ 2）發(fā)動機后置后橋驅動 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、動力總成操縱機構復雜； c、駕駛員不容易發(fā)現(xiàn)發(fā)動機故障。 發(fā)動機后置后橋驅動 發(fā)動機后置后 橋驅動大客車優(yōu)點 明顯。目前，這種 布置形式的大客車 得到廣泛應用。 （ 3）發(fā)動機中置后橋驅動 a、軸荷分配合理； 特點 b、傳動軸的長度短； c、車廂內面積利用最好，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、動力總成操縱機構復雜； 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 汽車的主要參數(shù)包括 尺寸參數(shù) 、 質量參數(shù) 和 汽車性能參數(shù) 。 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 貨車車頭長度和車廂尺寸等 1外廓尺寸（長、寬、高） 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： 0.4 0.6m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 1620 4 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 2050 5000 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 總質量 最小轉彎直徑 側傾剛度 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 B1 ：應能布置下發(fā)動機、車架、前懸架和前輪，并保證前 輪有足 夠的轉向空間，同時轉向桿系與車架、車輪之 間有足夠的運動間隙。 后輪距 B2 ：應考慮兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及它 們之間 應留有必要的間隙。 4前懸 LF和后懸 LR 1）整車協(xié)調性 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 LF ：長頭貨車一般在 1100 1300mm范圍內。 后懸 LR ：輕型、中型貨車一般在 1200 2200mm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 2500 3000mm之間； 平頭型貨車一般在 1400 1500mm之間。 二 、 汽車質量參數(shù)的確定 1 整車整備質量 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量 。 影響： 汽車的成本 使用經濟性 減少 m0 的措施主要有： 采用強度足夠的輕質材料，新設計 的車型應使其結構更合理。 車型 人均整備 質量值 /（ t人 -1） 車型 人均整備質 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 0.13 轎車和客車人均整備質量 2 汽車的載客量和裝載質量 （ 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 2 4座；中級以上轎車為 4 7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 兩部分構成。 站立乘客按每平方米 8 10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） 汽車的裝載質量 me 定義 ： 指在硬質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 。 貨車裝載質量確定 ： 首先應與行業(yè)產品規(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采用大 噸位貨車； b、 貨源變化頻繁 、 運距短的市內運輸車采用 中 、 小噸位的貨車比較經濟 。 確 定 原 則 3.質量系數(shù) m0 定義： 指汽車裝載質量與整車整備質量的比值。 質量系數(shù)反映了汽車的設計水平和工藝水平。 0 0 m m e m 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 最大裝載質量 m e/t 45 1.30 1.70 不同類型汽車的質量系數(shù) 4汽車總質量 ma 定義 ： 指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時的整車質量。 kgnmemm nnmm a a 65 65 10 0 商用貨車： 乘用車： 行李系數(shù) n1 座位數(shù) 車 型 乘用車 發(fā)動機排量 2.5L 5 發(fā)動機量 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 vamax低于 100km/h的汽車，可 用 0 60km/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）汽車比功率和比轉矩 定 義 比功率 ：汽車所裝發(fā)動機的標定最大功率與汽車最大總質 量之比。 比轉矩 ：汽車所裝發(fā)動機的最大轉矩與汽車總質量之比。 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量的增加而減小。 我國 GB7258-2004 機動車運行安全技術條件 規(guī)定：農用運 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。 客車的比功率見交通部行業(yè)標準 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燃油經濟性參數(shù) 評價指標： 汽車在水平的水泥或瀝青路面上，以經濟車速或多 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 總質量 ma/t 汽油機 柴油機 總質量 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： 最小轉彎直徑 Dmin 定義 : 轉向盤轉至極限位置時，汽車前外轉向 輪輪轍中心在支承平面上的軌跡圓的直徑 影 響 因 素 轉向輪最大轉角 汽車軸距 輪距等 機動車的最小轉彎直徑不得大于 24m。 當轉彎直徑為 24m時，前轉向軸和末軸 的內輪差（以兩內輪軌跡中心計）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 裝載質量 me/t 45 18 24 各類汽車的最小轉彎直徑 Dmin 4通過性的幾何參數(shù) 評 價 指 標 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 /（ ） /（ ） /m 4 2轎車 150 220 20 30 15 22 3.0 8.3 4 4轎車 210 45 50 35 40 1.7 3.6 4 2貨車 250 300 40 60 25 45 2.3 6.0 4 4貨車、 6 6貨車 260 350 45 60 35 45 1.9 3.6 4 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) 設計指標 （ 與總體設計有關） 轉向特性參數(shù) 要求 ： ay=0.4g 時， （ 1-2） =1 3 為宜 車身側傾角 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（ 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急制動性能要求見下表。 車輛類型 行車制動 應急制動 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 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 當前汽車上使用的發(fā)動機仍然是以往復式內燃機為主 a、往復式內燃機： (按油類分 ) 汽油機 柴油機 特點 ： 平穩(wěn)、噪聲小、轉速高、體積 小、易啟動、轉矩適應性好等。 缺點 ： 排污大、功率小 特點 ： 功率大、排污小、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 ： 結構簡單、寬度窄、布置方便。但 當發(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 得到應用 。 v 型式： 曲軸剛度高，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 風冷： 結構簡單、維修方便、適應性好。 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??； 能提供車內供暖、較好適應發(fā)動機增壓 后散 熱的需要。 缺點是冷卻系結構復雜；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)動機主要性能指標的選擇 Pemax的確定 ： 1 發(fā)動機最大功率 Pemax及相應轉速 np a: 最大功率 Pe Pemax 影響動力性 初步設計： 同類車的比功率統(tǒng)計值 由設計的 vamax )761403600(1 3 m a xm a xm a x aDara T e v ACvgfmP b: 轉速 np np 發(fā)動機的類型 vamax 確定 Pemax 一般： 汽油機 np=3000 7000r/min 柴油機 np=1800 4000r/min 2最大轉矩 Temax及相應的轉速 nT Temax 影響加速性能、爬坡性和動力因素 式中 : Temax為最大轉矩（ Nm）； a為轉矩適應系數(shù)，一般在 1.1 1.3之間選取； Pemax為發(fā)動機最大功率（ kW）； np為最大功率轉速（ r/min）。 p e e n aPT m a x m a x 9 5 4 9 Temax計算 : nT: 一般 np/ nT1.4 (1.4 2.0 發(fā)動機設計保證 ) 三 發(fā)動機的懸置 發(fā)動機是汽車的主要振源之一 1 懸置設計的要求 a、懸置元件應具有一定的剛度。（發(fā)動機正常工作時，靜位移小） 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 10 500HZ） 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)動機懸置的結構 結 構 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 5 25HZ內較大，有利于衰減發(fā)動機 怠速頻段內（ 20 25HZ）的大幅振動。 用于轎車 液壓懸置結構簡圖 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計要求 確定整車的基準線應在汽車滿載狀態(tài)下進行 繪圖時應將汽車前部繪的左側。 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（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坐標線。 向上為“ +”、向下為“ -”，該線標記為： 0 z 2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坐標線 。 向前為“ -”，向后為“ +”，該線標記為： 0 x 3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坐標線 。 向左為“ +”、向右為“ -”，該線標記為： 0 y 畫法 4輔助基準線 定義： 地平面在側視和前視圖上的投影線。 作用 ：標注汽車高度、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，在側視圖和俯 視圖上的投影線 作用 ：標注汽車軸距和前懸的基準線。 當車架與地面平行時，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 1 4 夾角，轎車多在 3 4 之間 。 b、前縱梁之間的距離 ： 發(fā)動機前置后輪驅動的轎車，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。還應保證在修理和技術維護情況下，從上面安裝發(fā) 動機的可能性。 標注方法： 用氣缸體前端面到前輪中心線的距離尺 寸 c來標明發(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 4 4汽車，考慮到前轎是驅動橋，為了使 前驅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） 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在 10 15mm 萬向節(jié)傳動軸傳動的條件： U形布置萬向節(jié)傳動軸 3轉向裝置的布置 （ 1）轉向盤的位置 布置應考 慮的問題 保證駕駛員能舒適地進行轉向操作；（考慮轉向盤平 面與水平面之間的夾角） 以取得轉向盤前部盲區(qū)距離最小為佳； 轉向盤不應影響駕駛員觀察儀表； 照顧到轉向盤周圍（如風擋玻璃等）有足夠的空間。 4制動系布置 布置應考 慮的問題 避免懸架運動與轉向機構運動出現(xiàn)不協(xié)調現(xiàn)象；（轉 向器布置在前鋼板彈簧跳動中心附近 ） 防止轉向盤后移傷及駕駛員； 要求轉向軸在水平面內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（轉向搖臂與縱拉桿和轉向節(jié)臂與縱 桿之間的夾角布置 ） （ 2）轉向器的位置 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不小于 20mm； 不要將管子布置在車架縱梁內側下翼上；（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側壁之間。 在離合器踏板左側，應當留出離合 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 200 600km）來確定 油箱的布置 應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否則應加裝有效 的隔熱裝置；油箱距踝露的電器接頭及開關 的距離不得小于 200mm）； 不應當布置在發(fā)動機艙內； 轎車油箱常布置在行李箱內 ； 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； 客車、貨車 布置在車輛的側面或后面。 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 0.4 0.7m 3 高級轎車為 0.7 0.9m3。 轎車行李箱布置 行李箱底部應盡量平整（能整齊地安放手提箱） 客貨兩用轎車將后排座椅設計成可翻式，翻轉后 后部形成一個有效容積很大的行李箱。 布置 蓄電池與起動機應位于同側； 縮短線路； 還要考慮拆裝方便性和良好的接近性； 7車身內部布置 1）、貨車駕駛室的布置 要考慮人體工程學、視野要求 標準： 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 （駕駛室輪廓指其內側表 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有一定距離 (通常為 50 100mm） 貨廂和貨物的質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； 裝載客積應能保證盡量充分利用汽車的裝載質量 可根據裝載質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）轎車的內部布置 轎車車身的內部布置尺寸 4）大型客車車身內部布置尺寸 大型客車多為平頭式； 駕駛員乘坐姿勢與長頭車相比更為直立； 座椅較高，轉向盤與水平面的夾角較小。 特點： 標準： 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、 乘坐舒適相關的車內尺寸的基準 R點 定義： 座椅調至最后、最下位置時的“胯點” 以 R點作為設計參考點 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的矩形方框內范圍； 靠背角與設計值之間差值不大于 3 。 要求： b、頂蓋輪廓線的確定 首先將座椅放置在高度方向和長 度方向的平均位置處； 然后確定 H點，并引出一條與鉛垂 線成 8 的斜線； 再從 H點沿 8 斜線方向截取 765mm的 F點； F點相當于第 50百分位駕駛員的頭 部最高點； 從 F點垂直向上截取 100 135mm 為車頂內飾線 。 車 頂 內 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 汽車頂蓋橫剖面上的最高點：再增加 20 40mm； （因頂蓋輪廓是上凸的曲面，并對稱于汽車的縱軸線） 用同樣的方法找出后排座椅上方最高點； 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。 車身側壁傾斜度的確定： 考慮上、下車的方便性。 車門上、下檻邊緣之間的間距為 100 150mm時（上窄下寬）， 乘員上身只傾斜 0 10 即可入座。 但此間距過大會使汽車上下比例失調，影響外觀，且玻璃升降 占用車門內空間大，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 座椅與汽車內飾件發(fā)生劇烈的二次碰撞，使傷亡減到最低的程度。 作用 : 汽車的 碰撞 分為 一次碰撞 和 二次碰撞 。 一次碰撞 : 汽車與汽車或汽車與障礙物 之間的 碰撞 ； 二次碰撞 :一次碰撞后汽車的速度下降， 車內駕 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，并與車內物體碰撞。 統(tǒng)計數(shù)據表明，佩帶 座椅安全帶使碰撞事 故中乘員傷亡率減少 15 30。 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固定點的位置的確定： 日 本 法 規(guī) 規(guī) 定 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 在座椅各調節(jié)位置時應為 45 30 ，并 要求固定裝置的寬度應大于 350mm。 結構上無法實現(xiàn)時寬度可減少至 300mm。 肩帶固定點的位置 ： 肩帶固定點的位置應 在下圖所示的陰影線范圍內。 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， 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 性力產生的動能，達到保護人體的目的。 布置： 布置在轉向盤內或者在乘員前部的儀表板內。 安全氣囊的展開過程 運動校核內容 1-6 運動校核 從整車角度出發(fā)進行運動學正確性的校核； 對于有相對運動的部件或零件進行運動干涉 校核。 一、轉向輪跳動圖 目的 確定轉向輪上跳并轉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； 檢查轉向輪與縱拉桿、車架之間的運動間隙是 否足夠。 作圖方法： 介紹采用獨立懸架時的畫法 假設條件： 主銷和車輪垂直于地面。 1）、在俯視圖上畫出轉向輪繞主銷中心 O點向左轉和向右轉的極限 位置 ; 2）、沿輪胎外側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 )。設計時應保證傳 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、轉向傳動裝置與懸架共同工作校核圖 結論： DE為和 DE為傳動軸的下極限位置 ; DE為傳動軸上跳極限位置 ; 和 為 傳動軸的最大擺角，此角度不超過 40。 傳動軸為最大長度等于 DO2+BO2; 傳動軸最短長度為 DE和 DE中較短的一個。 目的： 檢查轉向拉桿與懸架導向機構的運動是否協(xié)調 作圖方法： 側視圖上畫出轉向器與轉向桿系與縱置鋼板彈簧的 相對 位置； 轉向 節(jié)臂球銷小心 A1點的擺動中心； O2和 B1 GH和 G H即為運動不協(xié)調造成的軌跡偏差，這一 偏差越小越好 畫法 next Back next next back