整车总布置设计

汽车总布置设计一、汽车总布置设计概述二、汽车前舱总布置三、汽车底盘总布置四、汽车车身总布置五、运动校核六、性能计算主要内容¾汽车总布置设计的含义：在汽车的总体方案确定后，要对总成和部件进行空间布置，并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，使其达到最佳组合，得到合理的总布置方案。一、汽车总布置设计概述¾汽车总布置的主要内容：汽车总布置设计概述布置的内容布置的项目空间布置（人机分析、法规校核）发动机、传动系的布置；悬架、轮胎的布置；座椅布置；踏板、变速杆等驾驶操作系统的布置；载货空间的布置；燃料箱、备胎的布置；车身及内、外饰件的布置性能相关项目布置油耗燃料箱容量制动性能质心位置、轮胎尺寸操纵稳定性轴距、转向器的位置、方向盘行程NVH性能传动轴夹角、发动机悬置、空滤器、消声器容量、排气吊挂、后视镜、仪表板横梁空气动力性能发动机罩前端高度、前风窗倾斜角、后风窗倾斜角、扰流板、空气进出风口机动性轮距、轴距、前后悬、转向齿条行程发动机冷却前格栅型式、散热器尺寸、前端开口面积¾汽车总布置的具体内容：汽车总布置设计概述¾整车总布置流程：汽车总布置设计概述¾整车坐标系：GB/T19234-2003汽车总布置设计概述¾整车总布置基准：1）车架上平面线（或车身地板主平面线）；2）前轮中心线；3）汽车中心线；4）地面线；5）前轮垂直线汽车总布置设计概述¾整车总布置图：汽车总布置设计概述¾整车总布置图：汽车总布置设计概述1）确定动力总成布置位置、安装角度。2）发动机附件布置：进气系（空滤器、进气管）、排气系（前管、催化器）、冷却系（水箱，冷却液罐）、供油系（油泵、燃油滤清器、管路）等3）制动总泵、离合器总泵布置。4）管路布置：冷却、空调、动力转向、制动、燃料等5）线束布置：电器线束、控制拉线等6）其它布置：ECU、冷凝器、蓄电池、ABS控制器、继电器盒、清洗液罐、动力转向液罐等7）前仓布置校核的内容间隙、传动轴跳动等二、汽车前舱总布置¾准备工作：•前舱车身数模；•动力总成数模：发动机、变速箱；•发动机附件数模：水箱、风扇、前舱内已经固定的部件；•底盘件数模：副车架、转向机、控制臂、前横梁、轮胎等。汽车前舱总布置¾动力总成的布置：汽车前舱总布置冷却系统副车架动力总成的布置，要体现几个关键的尺寸：•动力总成空间间隙（上部与机舱盖的间隙，前部与冷却系统的间隙，后部与DASH的间隙，下部离地间隙）•差速器中心与轮心的相对位置关系•冷却系统与前保最前点的间隙汽车前舱总布置¾布置要满足间隙要求：汽车前舱总布置¾发动机附件的布置：汽车前舱总布置¾管路及线束的布置：汽车前舱总布置¾布置要满足法规要求：汽车前舱总布置¾传动轴运动校核：汽车前舱总布置机油标尺查看、机油滤清器、空滤器滤芯、汽油滤芯的拆卸方便性，发动机油底壳及变速箱放油螺栓的接近性，洗涤液、动力转向油、副水箱或膨胀箱冷却液、制动液加注及检测的方便性，空调系统压力检查及制冷剂加注、蓄电池电量观察的方便性，汽油泵更换的方便性，排气管更换的方便。¾布置要考虑维修方便性：汽车前舱总布置1）各个状态前后悬架轮心位置的定义2）前后悬架总行程定义3）各状态地面线位置定义4）整车姿态角定义5）前后悬架的布置6）备胎的布置7）油箱的布置8）排气管路的布置三、汽车底盘总布置底盘初步预布置分析一般来说，现开发的车型都是涉及平台沿用，所以在现有平台上开发新车型比较普遍，简单点说平台沿用，基本上就确定了整个悬架系统的结构形式，硬点相对位置关系沿用，剩下的任务比较多的应该是悬架行程的调整，悬架弹簧刚度的调整、减震器的调整、或者是橡胶衬套以及缓冲块刚度曲线的调整。（1）悬架上下行程的定义A、考虑整车整备质量以及整车装载质量与原有平台车型的差异，如果差异不大，则可以考虑现有车型前后悬架轮边行程与原有车型行程定义一致。B、考虑整车各个状态相对于整备状态前后轴荷的变化与原有车型是否差异较大。C、计算整车各个状态前后轴的偏频（前后悬架固有频率），一般控制在1.0-1.3HZ之间。（2）整车姿态角的初步定义一般情况，设计状态：0.1-0.2deg,整备状态：0.4-0.6deg,满载：-0.05-0.05deg。（3）各个状态轮心位置的定义考虑整车设计状态时离地间隙以及设计状态时整车姿态角的定义，设计状态轮心的位置也就确定了，然后根据不同载荷状态轴荷的增加可以初步定义各个状态下前后轮心的位置。（4）地面线的绘制在轮胎的型号选定以后，轮胎的基本尺寸和型号就已经确定，只要知道各个状态下轮胎静负荷半径，就可以确定地面线了。¾悬架的布置：汽车底盘总布置¾减震器和弹簧的布置：汽车底盘总布置¾油箱的布置：考虑碰撞法规、防火和加油方便汽车底盘总布置¾备胎的布置：考虑取放方便汽车底盘总布置¾排气管路的布置：汽车底盘总布置¾轮胎包络分析：汽车底盘总布置¾车身总布置概述¾车身布置相关概念¾人机工程分析¾法规校核分析四、汽车车身总布置¾原则满足操纵方便性、乘坐舒适性和法规要求。¾车身总布置主要内容a.确定车身内、外尺寸。b.确定乘坐与操纵空间。c.校核各项性能及法规要求的尺寸数据。车身总布置概述¾尺寸代码¾人体尺寸¾人体模型¾人体操纵范围¾眼椭圆¾头廓包络线¾车身断面车身布置相关概念尺寸代码具体含义参见SAEJ1100V004，GB/T19234-2003。尺寸代码用5%、50%、95%三种百分位的人体尺寸分别代表矮小身材、中等身材和高大身材的人体尺寸。人体尺寸二维人体模型样板由人体的躯干、靠背角基准杆、大腿、小腿和脚（带鞋）等几部分组成。HP—跨点，H点；SP—肩点；KP—膝点；AP—踝点；AHP—踵点。二维人体模型样板一般在1：1的车身内部模型或实车座椅上采用三维H点人体模型确定车身室内的H点位置和头部空间尺寸，它代表某一百分位的标准人体的立体模型。三维人体模型1-上躯干重块；2-臀部重块；3-大腿重块；4-小腿重块；5-加载方向三维人体模型样板人体的操纵范围是指人体在正常的驾驶姿势下，四肢所能控制（伸及）的区域，以及四肢动作时所能产生的作用力大小。人体操纵范围人体舒适姿势眼椭圆的定义：是驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅中时其眼睛位置在车身中的统计分布图形。由于这种图形呈椭圆状，故称为眼椭圆。眼椭圆样板的尺寸与人体百分位及座椅水平调节行程有关。眼椭圆头廓包络线是指在乘坐状态下不同百分位的驾驶员和乘员的头廓线的包络线。将头廓线样板上的眼点沿着眼椭圆样板上的上半部眼椭圆运动，并保持两样板上的自身坐标系平行，描绘出头廓线运动时的包络线便是头廓包络线。头廓包络线分为两种形式：一种为座椅可调节式的头廓包络线，另一种为座椅不可调节式的头廓包络线。前者适合驾驶员的头部位置和头顶空间的设计，后者适合于后排乘员的头部位置和头顶空间的设计。头廓包络线典型断面主要是规定车身主要部位的结构形式、搭接关系、间隙设定、主要控制尺寸及公差、装配、人机工程、法规等各方面的信息，通过典型断面的分析，可以确定车身的主体结构，同时典型断面也是后期工程分析的重要基础。车身断面¾座椅的布置¾转向盘的布置¾变速杆和手制动杆的布置¾踏板的布置¾两盖的开启¾进出方便性人机工程分析以此H点代表人体布置与乘坐的位置。设计H点:将二维人体模型放置在指定座椅位置上,在图面确定的与人体模型上H点相应的那一点。R点:是制造商的设计参考点,是唯一的设计H点。它是考虑了各种调整(水平,垂直,倾斜)之后的最后正常驾驶或乘坐位置上的H点；用于定位95%分位人腿尺寸的二维人体作图模板的参考点。车身室内的人体布置就是二维人体模型样板在车身布置图上的安放，从而确定出设计的H点位置，并座椅的布置„„将脚跟放在压缩地垫表面上，地垫压缩量由制造商确定，压缩后的地垫厚度一般为18～20mm。将脚的球形点（BOF）与油门踏板中心点重合。球形点到脚跟点的距离可在175～203mm范围内选择。¾踵点确定：根据前地板基准面的位置并参考同类车型，确定加速踏板中心点的位置，加入95%百分位的人体模板。座椅的布置尺寸代码尺寸名称平均值最佳范围H跨点高度(mm)-250~300QB靠背角(°)2520~30QH躯干和大腿的夹角(°)10095~105QK膝点角度(°)115100~130¾H点确定：尽量使人体模型处于最佳驾驶坐姿状态。座椅的布置转向盘布置的过程中，要考虑人体通过性。转向盘的布置考虑操纵舒适性，驻车制动点必须在H点前方，并且驻车制动点运动的边界线与变速操纵最大形成的最近距离需40mm，要求变速杆的布置以人体H点为中心。根据SAE要求，为满足人机要求，操纵球头到仪表板的距离需50mm，且变速杆的行程范围要在给定范围内。变速杆和手制动杆的布置离合器踏板、制动踏板和油门踏板，布置在地凸包与车身内侧壁之间。在离合器踏板左侧，应当留出在离合器不工作时可以放下的左脚的空间，因此轮罩最好不要凸出到车箱内。油门踏板一般比制动踏板稍低，要求油门踏板与制动踏板之间留有大于一只完整鞋底宽度（60mm）的距离。离合和制动踏板中心点应均布分布于H点两侧的最佳施力位置，位于H点两侧15mm～85mm的范围内。油门踏板中心点布置在H点右侧145mm～190mm的范围内（操纵舒适性）。踏板的布置行李箱盖发动机盖两盖的开启乘员进出方便性是考察一款车的安全性及舒适性的一个重要的因素。影响上下车方便性的结构主要是车门、座椅及车门槛。进出方便性¾前视野校核¾后视野校核¾A柱盲区校核¾仪表板视野校核¾雨刮刮扫区域校核¾内部凸出物校核法规校核分析满足法规：SAEJ1050V002，GB11562-1994前视野校核满足法规：71/127EEC，SAEJ941V002，GB15084–2006后视野校核满足法规：77/649/EEC，GB11562-1994A柱盲区校核满足法规：SAEJ1050V002仪表板视野校核满足法规：SAEJ903，GB11556-94雨刮刮扫区域校核满足法规：74/60EEC，GB11552－1999内部凸出物校核五、运动校核DigitalMockUp(DMU)：DMU为一实用的对整个产品或产品的部分进行计算机电子模拟的技术。它需具有完整的功能，包括：集成的造型、可视化、功能性检测、产品结构和配置管理等功能，为数据管理、信息转递和决策过程三大领域提供方案，最终能更快、更好地以最低成本开发和生产汽车和其它产品。DMU运动分析¾整车轴荷计算¾整车动力性经济性计算¾整车操纵稳定性计算¾整车其他性能计算六、性能计算AVL/Cruise软件：CRUISE模拟车辆的动力性、燃油经济性和排放性能。其模块化建模理念使得可以方便地建立各种不同布置结构的车辆模型，并采用完善的求解器保证计算的快速性。CRUISE的典型应用是在车辆传动系和发动机的开发过程中，用于计算和优化车辆的燃油经济性、排放性和车辆的动力性（原地起步加速、超车加速）、变速箱速比、制动性能以及为应力计算和传动系的振动生成载荷谱等等。汽车动力性经济性计算Cruise计算步骤Cruise主界面汽车模型各子系统间信号连接模型参数输入界面仿真任务定制和运行仿真Cruise计算过程Cruise结果查看ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems)软件是美国MSC公司开发的虚拟样机分析软件。ADAMS/CAR集成了MDI、Audi、BMW、Renault和Volvo等公司在汽车设计、开发等方面的经验，是一个整车设计软件包。利用ADAMS/CAR，工程师可以快速的建造高精度的整车虚拟样机（包括车身、悬架、传动系统、发动机、转向机构、制动系统等）并进行系统仿真，并输出标志操纵稳定性、制动性、乘坐舒适性和安全性的特征参数，从而减少对物理样机的依赖，而仿真时间只是物理样机试验的几分之一。汽车操纵稳定性计算ADAMS/Car主界面ADAMS/Car应用ADAMS/Car应用ADAMS/Car应用CAD(Pro/E、UG、CATIA）CAD(Pro/E、UG、CATIA）Ansys和Hyperworks