6-轿车车身总布置

第三章车身总布置设计概述车身总布置是在整车总布置的基础上进行的。整车的总布置提供了汽车的长、宽、高、轴距、轮距等的控制尺寸、轴荷分布范围以及水箱、动力总成、前后桥、传动轴与车轮等的轮廓尺寸和位置。据此再参考同类车型有关数据作为借鉴，即可初步确定前悬和后悬的长度，前后风窗位置和角度、发动机罩高度、地板平面高度、前围板位置、座椅布置、内部空间控制尺寸、方向盘位置角度与操纵机构和踏板的相互位置等；然后在此基础上，按满载情况绘制1：5车身总布置图。3-1轿车车身的布置车身总布置的原则（1）由于轿车是供人乘坐的，主要满足人的乘坐要求。（2）从整车的经济型和行驶稳定性出发，要有良好的空气动力性。（3）具有对底盘各总成、发动机及电气设备的良好的接近方便性，维修保养方便性。（4）尽量减轻车身质量，并具有良好的冲压、焊接、装配及涂装工艺性。（5）在满足性能要求的前提下，尽量减少车身的外形尺寸。（6）确保良好的密封、通风换气、隔音、隔热及防振等性能。（7）满足国际、国内有关的各种法规和标准要求。（8）充分考虑车型的系列化、通用化。发动机前置后轮驱动（FR）分：发动机前置前轮驱动（FF）发动机后置后轮驱动（RR）发动机中置后轮驱动（MR）一．轿车的布置形式（1）发动机前置后轮驱动(FR)a、轴荷分配合理，整车的前后重量比较平衡；b、有利于减少制造成本；c、操纵机构简单；操纵稳定性好；特点：d、采暖机构简单，且管路短供暖效率高；e、发动机冷却条件好；f、轮胎的附着利用率高，爬坡能力强；g、行李箱空间大；h、变形容易。主要缺点：a、传动部件多，传动系统质量大，地板上有凸起的通道，占据了座舱的空间，影响了乘坐舒适性；b、汽车正面与其它物体发动碰撞易导致发动机进入客厢，会使前排乘员受到严重伤害；c、汽车的总长较长，整车整备质量增大，影响汽车的燃油经济性和动力性。应用：中高级和高级轿车（客厢较长，乘坐空间宽敞，行驶平稳）（2）发动机前置前驱动（FF）a、有明显的不足转向性能；b、越过障碍的能力高；c、动力总成结构紧凑；特点：d、车内地板凸包高度可以降低，有利于提高乘坐舒适性；e、轴距可以缩短，有利于提高汽车的机动性；f、有利于发动机散热，操纵机构简单；g、行李箱空间大；h、变形容易。主要缺点：结构与制造工艺均复杂；前轮驱动兼转向，结构复杂，工作条件恶劣，轮胎寿命短；（前桥负荷较后轴重）附着利用率小，汽车爬坡能力降低；发动机和传动系统集中在发动机舱内，布局拥挤；发生正面碰撞事故，发动机及其附件损失较大，维修费用高。应用：绝大部分微、小、中型轿车采用，如Audi100、Santana2000、CA7220、Buick、Passat、富康、英格尔（南汽）、夏利等轿车，均采用发动机前置前轮驱动的布置形式。（3）发动机后置后驱动（RR）a、结构紧凑，没有沉重的传动轴；（发动机、离合器、变速器和主减速器布置成一体）b、改善了驾驶员视野；（汽车前部高度有条件降低）特点：c、整车整备质量小；d、客厢内地板比较平整；e、乘客座椅能够布置在舒适区内；f、爬坡能力强；g、汽车轴距短，机动性能好。主要缺点：a、后桥负荷重，使汽车具有过多转向的倾向；b、前轮附着力小，高速行驶时转向不稳定，影响操纵稳定性；c、行李箱在前部，行李箱空间不够大；d、操纵机构复杂；f、变形困难。应用：较少（4）发动机中置后轮驱动（MR）发动机放在前、后轴之间或前轴之后、乘客之前，后轮驱动（前中置），属于FR型，但能达到理想的轴荷分配，提高操纵性。宝马3系列，本田S2000。特点：a、轴荷均匀b、具有中性的操纵特性；缺点：发动机占了座舱的空间，降低了空间利用率和实用性。应用：大都用在追求操控表现的跑车。四轮驱动无论发动机前置、中置还是后置，都可以采用四轮驱动。四个轮均有动力，附着利用率最高，但重量大、占空间，动力流失率比单轴驱动大。四轮驱动过去只用于越野车，近年来随着限滑差速器技术的发展和应用，四驱系统已经能够精确的调配扭矩在各车轮之间分配，出于提高操控性的考虑，采用四轮驱动的高性能跑车也越来越多。二、动力总成的布置确定动力总成相对于前轮轴线的位置1、估算轴荷分布（FR轿车满载时最理想的轴荷分布为前轴48%~49%，后轴52%~51%；FF的轴荷分布正好相反）。2、还与离地间隙值及轴荷分布有关。3、考虑前悬架和转向传动机构的布置。在总布置草图上，动力总成的位置可由曲轴中心线与发动机气缸体前端的交点k和曲轴中心线的倾角（3-4度）两个参数来确定。影响布置发动机的前后位置汽车的轴荷分配轿车前排座位的乘坐舒适性传动轴长度和夹角a、减小传动轴夹角：前置后轮驱动汽车的发动机常布置成向后倾斜状，使曲轴中心线与水平线之间形成1°～4°夹角，轿车多在3°～4°之间。b、前纵梁之间的距离：发动机前置后轮驱动的轿车，必须考虑吊装在发动机上的所有总成（如发动机、空调装置的压缩机等）以及从下面将发动机安装到汽车上的可能性。还应保证在修理和技术维护情况下，从上面安装发动机的可能性。动力总成布置图布置发动机时所必须遵守的若干要求见P49图3-3三、地板凸包（传动轴通道）和传动轴的布置图3-4U型布置万向节传动为了保证车身地板凸包的高度最小以及后座凸包上的座垫有足够的厚度，通常采取在垂直平面内将传动轴布置成U形的方案(图3-4)，这样可以降低传动轴的轴线，同时又能保证动力总成的外廓不致减小离地间隙，而且万向节叉轴线之间的夹角也不致超过允许值。凸包与中间传动轴部分之间的最小间隙一般可取：10~15mm。在绘出传动轴的最高轮廓线之后，即可据此决定传动系以上的凸包线。进一步即可确定地板平面，在FR的轿车上，根据车身承载型式的不同，可绘出地板总成的横截面。由于传动轴作前述布置，所以前后地板往往形成不大的阶梯。确定地板平面车架或地板总成的形式取决于纵梁沿宽度方向的布置。地板高度取决于离地间隙以及纵梁和横梁的截面高度。降低轿车的地板平面的措施1、减小纵梁高度2、后桥上面的一段纵梁做成向上弯的形状3、后桥采用双曲面齿轮传动以降低传动轴等。车身中部仍免不了出现凸包，以致影响后作成员的舒适性，其他两种布置形式（FF、RR）就不存在这个问题。图3—7降低车身地板平面的措施a)x形车架b)周边式车架c)双曲面齿轮传动，传动轴分为两段d)前置前驱动e)后置后驱动四、轮罩外型尺寸的确定和踏板的布置为了绘制前轮表面，应先确定车轮跳动到极限位置和最大转向角时所占有的空间。一般情况下，规定橡胶缓冲块压缩约为自由高度的2/3，对于只在良好道路上行驶的高级轿车而言，可以允许缓冲块仅压缩为自由高度的1/3。由于车轮转向时并不占用轮罩中部，为了充分利用空间，可以将其做成嵌入轮罩内的凹部，腾出来的这一部分空间就可以用来布置离合器踏板或安放坐垫的最宽部分，这样就容许座椅降低或前移。踏板的布置布置踏板所需空间受凸包外廓和车身内侧壁二者宽度的限制。离合器踏板左侧应留出位置以容纳司机的左脚，因此，轮罩最好不凸出乘客室内。离合器踏板制动踏板油门踏板布置在地板凸包与车身内侧壁之间。在离合器踏板左侧，应当留出离合器不工作时可以放下左脚的空间。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。德国推荐的确定踏板布置的尺寸关系d-离合器踏板所占空间e-制动器踏板所占空f-油门踏板所占空间g-转向管柱推荐的尺寸：a=130mmb=60mmc=70mmd=260mme=200mmf=170mm五、车身内部布置车身的内部布置要保证安全性又要考虑舒适性，因此，要充分利用人体工程学的知识。除专用车以外，一般车辆内部布置均可按成年人的人体尺寸来考虑。人体基本尺寸见表3-1序号测量项目男女均值标准差均值标准差1身长1688.2581.831586.1751.292眼高1585.3261.611480.2576.023肩高1420.9854.351320.2660.964座高896.5336.12848.5231.585坐姿眼高79474.36肘到座平面245.2341.81238.6325.637上肢前伸长837.7836.81784.5037.988拳前伸长730.8747.07688.8436.799大臂长269.2116.36260.7419.7910小臂长247.0813.22225.9317.0311手长192.539.46179.009.5212肩宽426.3220.35391.7121.6713臀宽333.7522.62394.7123.9914下肢前伸长1015.9158.91976.7950.8415大腿长422.4828.44409.2135.3916小腿长401.3421.57368.6022.2117足高70.695.4665.786.9418膝臀间距550.7827.49527.7731.2819大腿平长422.9223.31431.7630.3420膝上到足底515.0824.67479.8923.6121膝弯到足底405.7919.49382.7720.83车身设计师可根据表3-1所列人体基本尺寸，制作由赛璐珞或有机玻璃、密实的纸板或胶合板裁制成的人体外形(侧面)样板(图3-12)，其比例为1：5和1：1。在外形样板各段连接处装有铰链，以便于使该样板在相同比例的图板上能处于各种不同位置，如操纵方向盘的坐姿，仰靠的坐姿等等，借以在图纸上校核内部布置尺寸是否合适。实际感受和试验都表明：乘客座椅靠近车身的中部振动最小，一般可取后座控制点(即座垫与靠背的拐点)到后轴的距离m作为评价其乘坐舒适性的指标之一(参见图3—13)。座椅尺寸基本上定下来以后，即可确定顶盖的初步轮廓，顶盖后端可由后座中间乘客头部来控制，亦即按上述座椅至顶蓬的距离i加上隔热材料层20～30mm。驾驶姿势对人体各部分夹角的合理范围人体样板(第95百分位的A=460mmB=456mm)图3-14座椅在中间位置时驾驶员最适宜的几何比例关系转向装置的布置（1）转向盘的位置布置应考虑的问题保证驾驶员能舒适地进行转向操作；（考虑转向盘平面与水平面之间的夹角）以取得转向盘前部盲区距离最小为佳；转向盘不应影响驾驶员观察仪表；照顾到转向盘周围（如风挡玻璃等）有足够的空间。布置应考虑的问题避免悬架运动与转向机构运动出现不协调现象；（转向器布置在前钢板弹簧跳动中心附近）防止转向盘后移伤及驾驶员；要求转向轴在水平面内与汽车中心线之间的夹角不得大于5°（影响踏板的布置和驾驶员腿部的操纵动作）较高的传动效率（转向摇臂与纵拉杆和转向节臂与纵杆之间的夹角布置）（2）转向器的位置制动系布置制动踏板的位置更靠近驾驶员，且制动踏板操纵轻便。传力杆件运动无干涉和死角，不能车轮跳动时自行制动。制动管路布置平行管之间的距离不小于5mm，或者完全束在一起；交叉管之间的距离应不小于20mm；不要将管子布置在车架纵梁内侧下翼上；（积水）六、轿车外廓尺寸的确定a、H点和R点H点定义：实车测得躯干与大腿相连的旋转点“胯点”位置H点的位置决定了与驾驶员操作方便、乘坐舒适相关的车内尺寸的基准R点定义：座椅调至最后、最下位置时的“胯点”以R点作为设计参考点测定的H点不超出以R点为中心的水平边长30mm、铅直边长20mm的矩形方框内范围；靠背角与设计值之间差值不大于3°。要求：b、顶盖轮廓线的确定首先将座椅放置在高度方向和长度方向的平均位置处；然后确定H点，并引出一条与铅垂线成8°的斜线；再从H点沿8°斜线方向截取765mm的F点；F点相当于第50百分位驾驶员的头部最高点；从F点垂直向上截取100～135mm为车顶内饰线。车顶内饰线确定车顶：包括钢板、隔离层、蒙面等，厚度为15～25mm。顶盖的纵向轮廓线汽车顶盖横剖面上的最高点：再增加20～40mm；（因顶盖轮廓是上凸的曲面，并对称于汽车的纵轴线）用同样的方法找出后排座椅上方最高点；前、后座椅上方两点连线即为顶盖的纵向轮廓线。c、车身横截面形成:轿车车身横截面由顶盖、车门和地板的外形来形