第一章汽车的总体设计-长安大学精品课程网站

第一章汽车总体设计第一章汽车的总体设计§1汽车总体设计的任务及开发程序§2汽车形式的选择§3汽车主要尺寸和参数的选择§4汽车发动机选择§5汽车总布置草图及各部件布置§6运动校核§1-1汽车总体设计的任务及开发程序一、汽车总体设计的任务1．正确选择性能指标、重量和尺寸参数，提出整车总体设计方案。2．对各部件进行合理布置，并进行运动校核。3.对汽车性能进行精确控制和计算，保证主要性能指标的实现。４.协调各种矛盾。二、汽车开发程序1．设计任务书编制阶段a、调查分析：社会调查使用调查生产调查b、市场预测及形体设计市场预测分析市场容量的大小，最经济的生产纲领、生产方式，用户对产品的要求以及有关法规的规定。形体设计美术效果图和制作油泥模型汽车外形美术效果图C、总体设计方案分析提供多幅总体方案图方案论证总布置草图对比d、编写设计任务书内容：1）可行性分析。2）产品型号及其主要使用功能，技术规格和性能参数;3）整车布置方案的描述及各主要总成的结构、特性参数。标准化、通用化、系列化水平;4）国内、外同类汽车技术性能分析和对比;5）本车拟用的新技术、新材料和新工艺。2．技术设计阶段汽车各部件的设计全面展开，总体设计师的工作：a、协调总成与整车和总成与总成之间出现的各种矛盾；b、将各总成设计结果反映到整车校对图上进行校对，进行“图面装配”；c、运动校核；d、性能的精确计算；f、编制包括整车明细表和技术条件在内的整车技术文件。3．试制、试验、改进、定型阶段试制目的：a、暴露设计中的问题，以便在投产前解决；b、秤重。（零部件质量、轴荷、总质量）试验目的：检测样车的性能是否满足设计要求。试验分：整车基本性能试验5万公里的可靠性试验典型地区的使用试验和根据使用条件在特殊地区的适应性试验注：试验应根据国家制定的有关标准逐项进行。不同车型有不同的试验标准。试制、试验完成后应对结果进行分析，并针对暴露出来的技术问题进行改进设计，再进行第二轮试制和试验，直至产品定型。4．生产准备阶段主要工作：进行生产准备和小批量试生产，并让试生产车进一步经受用户的考验。5．生产销售阶段主要工作：a、对产品正式批量生产；b、对产品进行销售和售后服务工作；c、售后服务工作中征求用户意见，反映给有关部门，以利改进和不断提高产品质量、扩大市场。§1-2汽车形式的选择一、轴数1、影响选取轴数的因素：汽车的总质量道路法规对轴载质量的限制轮胎的负荷能力2、我国公路标准规定：单轴最大允许轴载质量为10t；（四级公路及桥梁）双连轴最大允许轴载质量为18t（每轴9t）。总质量小于19t的公路运输车辆：双轴汽车总质量在19～26t的公路运输车：三轴形式二、驱动形式4×2轿车和总质量小的公路用车辆4×4越野汽车6×2总质量在19～26t的公路用汽车汽车驱动形式：6×46×6越野汽车8×426～32t的公路用汽车8×8越野汽车3、不在公路上行驶的汽车，轴荷不受道路桥梁标准的限制,如矿用自卸车等多数采用两轴形式。三、布置形式定义:指发动机、驱动桥和车身（或驾驶室）的相互关系和布置特点。1．轿车的布置形式发动机前置前驱动分：发动机前置后驱动发动机后置后驱动（1）发动机前置前驱动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、有利于提高乘坐舒适性；（车内地板凸包高度可以降低）e、有利于提高汽车的机动性；（轴距可以缩短）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。结构与制造工艺均复杂；（采用等速万向节）前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；（前桥负荷较后轴重）主要缺点：汽车爬坡能力降低；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：Audi100、Santana2000、CA7220、Bulck、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。（2）发动机前置后驱动a、轴荷分配合理；b、有利于减少制造成本；（不需要采用等速万向节）c、操纵机构简单；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、爬坡能力强；g、行李箱空间大；h、变形容易。a、地板上有凸起的通道，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主要缺点：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）（3）发动机后置后驱动a、结构紧凑；（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）c、整车整备质量小；特点：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。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，影响操纵主要缺点：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2．货车布置形式长头式按驾驶室与发动机相对位置的不同可分短头式平头式偏置式（1）长头式a、发动机位于驾驶室前部；特点b、发动机及其附件的接近性好；c、有利于发动机散热，操纵机构布置简单。a、汽车面积利用率低；缺点b、视野差；c、机动性差。应用：使用条件差的货车、越野车（2）短头式a、发动机有少部分位于驾驶室内；特点b、汽车面积利用率及视野有所改善；c、有利于发动机散热，操纵机构布置简单；a、汽车面积利用率低；缺点b、视野差；c、机动性差；d、驾驶室内部相对拥挤。应用：中重型货车、越野车（3）平头式a、驾驶室位于发动机之上；特点b、汽车面积利用率高、视野好；c、最小转弯半径小；a、前轴负荷大，因而汽车通过性能变坏；缺点b、驾驶室有翻转机构和锁住机构，机构复杂；c、进、出驾驶室不如长头式货车方便；d、驾驶室内受热及振动均比较大；f、正面碰撞时，特别是微型、轻型平头货车，使驾驶员和前排乘员受到严重伤害的可能性增加。应用：各种级别的货车（4）偏置式a、驾驶室位于发动机之旁；特点b、具有具有平头式货车的一些优点；（轴距短、视野好）c、还具有长头式货车的一些优点；（驾驶室通风条件好、维修发动机方便）应用：主要用于重型矿用自卸车3．大客车的布置形式发动机前置后桥驱动根据发动机的位置不同可分发动机后置后桥驱动发动机中置后桥驱动（1）发动机前置后桥驱动a、动力总成操纵机构结构简单；特点b、散热器位于汽车前部，冷却效果好；c、冬季在散热器罩前部蒙以保护棉被，能改善发动机的保温条件；d、发动机出现故障时驾驶员容易发现。a、布置座椅时会受到发动机的限制；b、地板平面离地面较高；缺点c、传动轴长度长；d、发动机的声、气味和热量易于传入车厢内；隔绝发动机振动困难，影响乘坐舒适性；f、采用前开门布置会使前悬加长，同时可能使前轴超载。发动机前置后驱动的大客车，常在货车底盘基础上改装而成。（2）发动机后置后桥驱动a、能较好地隔绝发动机的噪声、气味、热量；特点b、检修发动机方便；轴荷分配合理；c、能改善车厢后部的乘坐舒适性；d、当发动机横置时，车厢面积利用较好，并有布置座椅受发动机影响较少；f、行李箱大（旅游客车）、地板高度低（城市客车）g、传动轴长度短。a、发动机的冷却条件不好，必须采用冷却效果强的散热器；缺点b、动力总成操纵机构复杂；c、驾驶员不容易发现发动机故障。发动机后置后桥驱动发动机后置后桥驱动大客车优点明显。目前，这种布置形式的大客车得到广泛应用。（3）发动机中置后桥驱动a、轴荷分配合理；特点b、传动轴的长度短；c、车厢内面积利用最好，并且座椅布置不会受发动机的限制；d、乘客车门能布置在前轴之前等。应用于旅游大客车a、发动机必须用水平对置式的，且布置在地板下部，给检修发动机带来困难；b、驾驶员不容易发现发动机故障；缺点c、发动机在热带的冷却条件和寒带的保温条件均不好；d、发动机的噪声、气味、热量和振动均能传入车厢；f、动力总成操纵机构复杂；e、受发动机影响，地板平面距地面较高；§1-3汽车主要参数的选择一、汽车主要尺寸的确定外廓尺寸轴距汽车的主要尺寸：轮距前悬、后悬货车车头长度和车箱尺寸等1．外廓尺寸货车、越野车、整体式客车≤13.7m外廓尺寸长单铰接式客车≤18m汽车外廓尺寸限界规定半挂汽车列车≤16.5m（GB1589-2004）全挂汽车列车≤20m汽车宽≤2.5m（不包括后视镜）汽车高≤4m（空载、顶窗关闭状态下）注：不在公路上行驶的汽车，其外廓尺寸不受上述规定限制。2．轴距L整备质量影响汽车总长车厢长度不足或后悬过长L汽车总长L汽车制动性和操纵稳定性变坏传动轴长度对平顺性不利纵向通过半径万向节传动轴的夹角增大轴荷分配确定原则：轿车的级别越高，装载量或载客量多的货车或客车轴距取得长。对机动性要求高的汽车轴距宜取短些。推荐范围：0.4～0.6m为宜车型类别轴距L/mm轮距B/mm轿车微型车2000～22001100～1380普通级2100～25401150～1500中级2500～28601300～1500中、高级2850～34001400～1580高级2900～39001560～16204×2货车微型1700～29001150～1350轻型2300～36001300～1650中型3600～55001700～2000重型4500～56001840～2000矿用自卸车总质量ma/t603200～42002000～4000603900～4800大客车城市大客车（单车）长途大客车（单车）4500～50001740～20505000～6500各类汽车的轴距和轮距3．前轮距B1和后轮距B2汽车总宽影响总质量最小转弯直径侧倾刚度确定总原则：受汽车总宽不得超过2.5m限制，轮距不宜过大。前轮距B1：应能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动间隙。后轮距B2：应考虑两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的间隙。4．前悬LF和后悬LR1）整车协调性2）轴荷分配的要求3）安装要求4）通过性要求5）撞车安全性前悬LF：长头货车一般在1100～1300mm范围内。后悬LR：轻型、中型货车一般在1200～2200mm之间；特长货箱汽车的后悬可达2600mm，但不得超过轴距的55%；客车后悬长度不得超过轴距的65%，绝对值不大于3500mm。确定原则：5．货车车头长度定义：指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。汽车外观效果影响驾驶室居住性发动机的接近性等范围：长头型货车车头长度尺寸一般在2500～3000mm之间；平头型货车一般在1400～1500mm之间。二、汽车质量参数的确定1．整车整备质量m0定义：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。影响：汽车的成本使用经济性减少m0的措施主要有：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。估算：a、货车采用质量系数法；b、轿车和客车的整备质量也可按每人所占整车整备质量的统计平均值估计。a、质量系数ηm的定义：指汽车装载质量与整车整备质量的比值。质量系数反映了汽车的设计水平和工艺水平。0m汽车类型货车轻型0.80～1.10中型1.20～1.35重型1.30～1.70矿用自卸车最大装载质量me/t451.10～1.50451.30～1.70不同类型汽车的质量系数车型人均整备质量值/（t·人-1）车型人均整备质量值/（t·人-1）微型轿车0.15～0.16中高级以上轿车0.29～0.34普通级轿车0.17～0.24中型以下客车0.096～0.16中级轿车0.21～0.29大型客车0.065～0.13b、轿车和客车人均整备质量2．汽车的载客量和装载质量（1）汽车的载客量定义：a、轿车的载客量用座位数表示。微型和普通级轿车为2～4座；中级以上轿车为4～7座。b、城市大客车的载客量，由等于座位数的乘客和站立乘客两部分构成。站立乘客按每平方米8～10人计算。c、长途大客车和专供游览观光用的大客车，其载客量等于座位