载货汽车整车总布置

轻卡车型整车总布置设计介绍2010年7月目录一、总布置基本概念二、方案设计三、总布置1.总布置解决的基本问题2.总布置目标3.总布置基本内容4.总布置基本流程5.总布置需掌握的几项重要资源1.汽车主要尺寸参数的选择2.汽车主要质量参数的选择3.汽车主要性能参数的选择4.主要总成的初步选择1.项目概述2.总布置图的绘制3.整车的受力分析及计算4.整车主要性能分析及计算5.各系统运动校核6.主要零部件选型意向及具体分析7.整车综合性能分析及目标实现评价引言♫总布置又称总体设计，是汽车设计工作中的重要一环，对汽车的设计质量、使用性能和市场竞争力有着决定性的影响。因为汽车性能的优劣不仅与相关总成及部件的工作性能有密切关系，而且很大程度上取决于有关总成及部件间的协调与参数匹配，取决于整车的总布置。♫总布置贯穿与整车设计全过程，需要多部门、多系统的工程师参与。车型设计师参与概念设计，提出整车设想，完成技术方案设计，并完成总布置草图；在总布置草图基础上，完成总布置，形成整车三维数模（或总布置图）；车型设计工程师要指导并控制整车部件设计，使设计忠实与产品概念♫总布置是一门综合性学科，要求知识面宽，同时要求车型设计工程师应有丰富的经验，要有深厚的总布置知识积累。总布置过程同时又是不断解决矛盾，对车型设计工程师解决实际问题能力不断考验的过程。一、总布置基本概念1.总布置解决的基本问题2.总布置的特征3.总布置基本内容4.总布置基本流程5.总布置需掌握的几项重要资源1、总布置要解决的两个基本问题★性能问题：总布置过程中不仅要解决安装，还要时刻关注安装变化对整车性能变化的影响，以下是通常要考虑的性能问题：整备质量的控制货箱容积不断加大与底盘承载能力的匹配动力性与油耗的关系通过性和整车重心的矛盾制动性能造型与整车散热性能一、总布置基本概念★结构问题部件要全，三维布置时要提前列出产品结构，二维布置早期就要列整车明细表。安装的关键是参数的合理化选择，必须依靠积累整体与局部忠实于品牌形象，工业美感是设计者必须要考虑的，也是设计者水平高低的关键2、总布置的特征目标明确：忠实于产品概念及产品信函，产品定位明确，突出开发或改进的核心卖点，满足市场需求。方案优化：多方位评价，权衡分析，选择最优化方案。☆区域特点及使用环境特殊需求☆产品价格定位与整车成本☆承载能力与整车整备质量的优化分析☆技术升级、个性化与系列化☆造型与总布置的可行性☆法规约束☆产品系列化、平台化，零部件资源约束☆管理者的偏好约束一、总布置基本概念3、总布置工作的基本内容总布置（package）工作内容：☆整车及座舱系统的三维或二维布置，运动校核图；☆整车的受力分析及计算☆整车主要性能分析及计算☆各系统运动校核☆各系统或总成的分析计算及选型☆整车综合性能分析及目标实现评价☆完成总布置评审说明书及项目描述书编制☆各设计文件、计算书、选型方案等交付物完成并交付一、总布置基本概念根据产品设计流程，结合几年实践，参考世界相关公司的一些规律，福田公司总布置应分为三个阶段：★方案设计（Hardpointdrawings）★总布置（package）★整车总成与部件安装图（layout）4、总布置阶段的基本流程一、总布置基本概念总布置阶段划分与基本流程总布置过程方案设计效果图造型阶段（HardpointDrawings）销售公司：提产品开发初步概念；安排市场竞争力、消费者调查，并形成产品开发建议书；车型设计参与技术方案可行性分析；形成开发建议。总布置（Package）（整车总布置和座舱系统布置、部件布置）尺寸参数选择：形成总布置草图，必要时做整车、零部件油泥模型；质量参数选择：产品类型及整车承载能力初步确定；性能参数选择；主要总成零部件选型；形成产品信函整车总成与部件安装图（Layout）整车布置，三维数模或二维总布置图；座舱系统布置图；整车受力分析及计算；整车性能分析及计算；各系统的运动校核；主要零部件选型方案及具体分析，形成选型报告；整车综合性能分析及目标实现评价各主要总成及部件的布置确定；三维数模转化为二维图；项目立项整车总布置产品概念产品概念（销售）完成技术文件编制下发试制验证并进行修正总布置评审总布置评审总布置图、数模评审；座舱系统布置图评审；整车计算书评审；零部件选型分析计算书评审；各系统运动校核；部件系统单独评审；5、总布置需掌握的几项重要资源☆《Q-FTB190-2009轻型载货汽车整车设计标准》；《Q-FTB202-2004轻型载货汽车整车设计标准（试行）》；☆福田公司、国家相关整车及零部件强制性认证标准；☆整车现有资源及产品历史沿革；☆产品的平台化、系列化规划；☆常用核心零部件社会资源、价格、结构特点、性能参数等；☆熟练掌握新产品开发流程及各环节交付物☆竞争品牌主销产品的结构及性能特点，轻卡研发最新动向跟踪；一、总布置基本概念二、方案设计产品开发建议尺寸参数质量参数性能参数总成件的初步选型完成整车的初步设计方案形成产品信函总布置草图、必要时需制作车辆模型1、汽车主要尺寸参数的选择二、方案设计1.1轴距的选择：考虑要素：整车外形尺寸、质量参数、使用性能，在满足整车尺寸或货箱尺寸、轴荷分配、主要性能、整车布置的前提下，轴距短一些为好。轴距计算：整车选型初期，轴距一般按以下方法确定：轴距=货箱长度+驾驶室货箱间隙+驾驶室后壁至前轮中心距离-后悬☆货箱长度可根据载货的规格、质量等特点选定，也可参照同型号竞争品牌产品；☆驾驶室到货箱间隙，领航一般选择80-120左右，考虑驾驶室翻转及高位管安装，货箱前板与高位管的间隙，一般应大于30。☆后悬可根据通过性要求，轻卡一般考虑备胎安装，总长度应不大于轴距的55%；载货汽车轴距主要取决于常载货物的特征，即所需货箱的特点。市场上的载货汽车，在同一承载平台上，往往通过调整轴距及货箱的长度，形成差异化的系列化产品。初步选型后，最终还需经最小转弯半径、传动轴夹角、轴荷分配、乘坐舒适性等计算分析决定短轴距优点：整车长度小、整备质量小、转弯半径小，通过性好。短轴距缺点：过短易导致后悬过长，轴荷分配不合理，行驶过程中角震动过大，加速或制动时轴荷转移过大，影响制动性能，操纵稳定性变坏，传动轴夹角过大，易带来震动噪声隐患。1、汽车主要尺寸参数的选择1.2前后轮距的选择：考虑要素：整车总宽度、驾驶室及货箱宽度选型、整备质量、横向稳定性、机动性能。影响轴距选择的主要元素：车架外宽，前后板簧的宽度，轮胎宽度，前轮转向角度，转向拉杆和转向车轮以及车架间的运动空间，最终确定需对前后桥斜跳、转向拉杆运动空间校核后确定。如下图所示：宽轮距优点：悬架角刚度越大，汽车的横向稳定性越好，车厢宽度越大，承载空间越大。宽轮距缺点：车身宽度及货箱宽度过大，不利于整车的轻量化，同时大幅降低整车性价比。二、方案设计1、汽车主要尺寸参数的选择1.3整车外廓尺寸的确定：总长、总宽、总高考虑要素：车辆类型、用途、运营环境、载质量、道路条件等产品性能及使用需求；国家或区域法规、标准的限制，主要GB7258-2005。同时需考虑整车的协调性，装载后整车稳定性等要素。最终根据总布置设计结果确定。GB1589对两轴卡车产品相关外形尺寸限值如下表：满足使用要求的前提下，外形尽可能小，以达到降重、降成本目的，同时可提高车辆的质量利用系数，改善整车的燃油经济型和动力性。同时外界使用条件影响也较大：中心城市日常轻型物流运输，需满足N1类载货汽车的要求，总长度不大大于6米。实施计重收费前一般按载质量收费，低标公告需求较多，导致市场上N1类承载力较强的产品很多在销售。山区道路弯多且道路较崎岖的路宽下一般选择小型车辆。二、方案设计1、汽车主要尺寸参数的选择1.4载货汽车的前悬及后悬考虑要素：前悬主要考虑发动机的布置形式、整车接近角、驾驶室的结构及前部固定方式、悬架系统的安装、保险杠及转向机的布置等。对轻卡而言，重点需悬架与方向机的布置、驾驶室翻转机构的安装、驾驶室侧围的结构及脚踏板的布置，前悬不宜太长，否则会影响整车接近角、驾驶室安装不协调等问题。对轻型载货汽车后悬，需考虑货箱的长度、轴距、轴荷分配。后悬过大影响离去角，转弯时候货箱外摆值过大，影响整车的通过性。轻卡产品的后悬一般控制在轴距的55%以内，即在1.2-2.2米之间。国家法规对封闭式货车允许轴距最大到轴距的60%，最大3.5米。二、方案设计2、汽车质量参数的确定2.1整车的载质量——设计载质量考虑要素：在良好的硬化路面上行驶时装载货物的最大限额，通常以吨为单位计。因车辆使用路况不同，用户使用要求差异等，轻卡产品的载质量设计存在较大差异，一般对承载系的设计承载能力选取较高值。轮胎的极限承载能力是重点考虑因素，板簧设计承载不易无限制加大，理论控制板簧一般作为承载系最薄弱环节：限制超载、保证安全。2.2整车的整备质量汽车加满燃料、润滑油、工作液及发动机冷却水和装备齐全后但未载人、装货时的质量。产品设计阶段，整备质量可参考结构相似的标杆车型对整车相关部件的质量参数进行测量并对设计车型的整备质量设定设计目标。城市用N1类产品：承载一般考虑满载，整车动力性、平顺性较好，运输效率高，超载能力较差。农村及城乡结合部用车：超载使用情况较多，路况差或稍差，对舒适性要求稍低，对超载能力要求强，注重运输能力的强化。国内路况使用环境复杂，车辆设计一般对超载能力考虑较多。承载能力一定的前提下，整备质量越低越好，有利于提高质量利用系数、降低制造成本，降低油耗。轻量化技术：利用分析手段优化零部件结构，采用轻型合金和高分子材料等都是采取的常用措施，是载货汽车产品发展的一个趋势。计重收费政策的实施，可提高车辆的单位承载能力，降低运输成本。二、方案设计2、汽车质量参数的确定2.3汽车的总质量总质量=整备质量+载货质量+乘员质量（乘员按65kg/人计算）2.4整备质量利用系数质量利用系数=载质量（含人）/整备质量设计水平的一个重要指标，表示了单位汽车整备质量能承受的汽车装载质量，此系数越大，汽车的材料利用率、设计工艺水平越高，一致性保障能力越强。二、方案设计2、汽车质量参数的确定2.5整车的轴荷分配重要质量参数：影响汽车的制动性能、操纵性能、通过性、稳定性等重要性能。方案设计阶段或总布置阶段，需根据车辆的布置型式、载荷情况、使用环境等合理选定车辆在各种工况下的轴荷分配。☆载货汽车：平头前驱车型前轴载荷：空载50-55%，满载30-35%，超载20-30%；此时超载工况已存在安全隐患，制动性能变差，前轴制动时容易失去转向能力。后轴承载过大，上坡或颠簸路面行驶时的轴荷转移，易导致轮胎过载严重，存在安全隐患。对后驱载货车，空载后轴轴荷不宜低于40%，在附着系数低的路面上容易出现侧滑。☆对转向性能的影响：对前后静轴荷G1、G2，前后两侧轮胎侧偏刚度之和C1、C2，在确定轴荷分配时，应保证：G2*C1G1*C2，以获得较好的不足转向特性和好的方向稳定性。☆考虑轮胎均匀磨损：后双胎载货汽车理想轴荷分配是前轴33%，后单胎理想轴荷分配时50%。二、方案设计GB7258对轴荷的规定各类载货汽车的轴荷分配二、方案设计3、汽车主要性能参数的选择3.1汽车的动力性参数主要动力性指标：直接档和一档的最大动力因数，最高车速，比功率和比扭矩、加速时间，（另有最大爬坡度、加速时间、最高车速）。汽车的动力性是汽车各种性能中最基本,最重要的使用性能.它直接影响汽车的运输生产率,因为汽车的平均行驶速度主要取决于汽车的动力性，汽车的平均行驶速度越高，汽车的运输效率越高。☆3.1.1动力因数：选择依据汽车对加速性与燃油经济性的需求，以及车辆的承载要求、使用路况、专用汽车等综合因素，选取可参考已有类似车型的数据，载货汽车一般按设计满载载质量考虑，超载情况作为一项重要参考。满载直接档动力性因数应不小于0.04，国内高速公路允许最大坡度一般为3%，应保证车辆在满载工况下具有保持高速行驶的能力。超载较多或山区路况下，应对车辆的一档最大动力因素给予重点考虑，以保证车辆的最大爬坡度、通过复杂路况的能力、坡路起步能力等。例