第九讲-车身总体布置

车身总体布置中北大学机械工程学院车身总体布置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。车身总布置内容①确定车身内部、外部尺寸。②确定乘坐与操纵空间。③校核各项性能及法规要求的尺寸数据。④确定车身的悬置形式及位置。⑤确定发动机、传动系占用的空间，并对有关总成提出反要求。⑥确定备胎、燃油箱，以及各种液罐、蓄电池及行李舱的位置。⑦确定由于车身附件及其它装置的特殊要求引起的车身结构及布置的变动。车身布置要求①造型美观②良好的性能：舒适性、安全性、可靠性、视野性、乘坐上下车和操作方便性、以及满足车身底盘的装配工艺和装配空间性等③良好的空气动力特性④拆装维修的方便性⑤与整车协调，确保良好的密封、隔声隔热等性能。车身布置要求（6）满足要求的情况下减小车身外形尺寸，尽量加大车室内空间。（7）尽可能减小车身重量，并具有良好的冲压、焊接、装配及涂装工艺性。（8）满足相关法规要求；（9）考虑车型的通用化、系列化；（10）协调性原则——注意外形个部分协调，符合比例规律；（11）综合性原则——综合考虑，达到最优匹配；（12）“见缝插针”原则——对一些尺寸斤斤计较，极小的空间也可能提高乘坐舒适性；（13）“大多数人”原则——座椅尺寸等按绝大多数人的身材为依据。车身总布置三维坐标的基准线（面）确定整车的基准线应在汽车满载状态下进行绘图时应将汽车前部绘的左侧。绘制要求1）车架上平面线：车架纵梁上翼较长的一段平面或承载式车身中部地板或边梁的上缘面在侧（前）视图上的投影线。作为垂直方向尺寸的基准线（面），即z坐标线。向上为“+”、向下为“-”2）前轮中心线通过左右前轮中心，并垂直于车架平面线的平面，在侧视图和俯视图上的投影线。纵向方向尺寸的基准线（面），即x坐标线向前为“-”，向后为“+”3）汽车纵向垂直对称平面在俯视图和前视图上的投影线。作为横向尺寸的基准线（面），即y坐标线向左为“+”、向右为“-”轿车总布置基准线－坐标系前轮中心XOZ地面线Z总布置基准线－坐标系画法前轮垂直线后轮垂直线Or0r0αFαF（0.5°～1.5°）rrO1rrO2abLAB前轮中心线车架上平面线X后轮中心线货车与客车的车架上平面线Ｘ∥地面线，一般设计成与地面线有一个小夹角αF（0.5°～1.5°），即前低后高，以保证汽车在驱动行驶时车厢能趋于水平。画总布置草图常将车架上平面线置为水平线，而地面线为斜线；轿车不必如此，Ｘ∥地面线皆为水平线！总布置基准线－坐标系αF后轴中心线前轮垂直线后轮垂直线地面线车架上平面线X汽车中心线ZY前轴中心线Y汽车中心线OZ前轮中心线αF后轮中心线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6×46×6：越野汽车8×4：26～32t的公路用汽车8×8：越野汽车汽车驱动形式车身总体布置车身总体布置（1）发动机前置前驱动a、可以减小汽车侧向滑动；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；结构与制造工艺均复杂；（采用等速万向节等）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。车身总体布置（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、行驶平稳，操纵平稳；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；比较容易维修f、爬坡能力强；g、行李箱空间大；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）车身总体布置主要缺点：（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）无传动轴；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，分配不合理；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；发动机冷却不好应用：较少缺点车身总体布置货车布置形式（1）长、短头a:发动机位于前轴之上、驾驶室之间b:发动机位于前轴上、部分深入驾驶室车身布置（2）平头a:发动机位于前轴之上、驾驶室正下方b:发动机位于前轴之上、驾驶室后下方客车的布置形式客车的布置形式分为（1）发动机前置前轮驱动（2）发动机前置后轮驱动（3）发动机后置分为：（4）发动机中置分为：后横置后轮驱动后纵置后轮驱动中纵置后轮驱动中侧置后轮驱动中横置后轮驱动大客车的布置形式1:发动机前置后桥驱动2:发动机后置后桥驱动3:发动机中置后桥驱动1:发动机前置后桥驱动优点：1、通用性好——与货车通用部件多；2、发动机冷却条件好，维修、拆装方便；3、传动系及操纵机构简单，易于布置。缺点：1、发动机凸出于地板平面之上，车厢面积利率低；2、轴荷分配不利，前悬短、后悬长、转向沉重，影响安全；3、传动轴从地板下通过，使地板高度↑，上下车方便性↓；4、车内噪声大、振动大，隔热隔烟性差，乘座舒适性↓；5、乘客门布置在轴间，削弱了车身刚度；6、传动轴长（一般三节），临界转速低，易共振。2:发动机中置后桥驱动优点1、车厢面积利用率最高，F→max；2、车内噪声小、发动机与车厢隔绝较好；3、传动轴短，轴间重量分配良好；4、外形设计和座椅布置不受发动机限制；5、车门可开在前轮之前，适合单人管理。缺点：1、发动机冷却较差，水箱布置困难；2、地板高度高、重心高（为保证发动机安装空间）；3、发动机易被尘土弄脏，保养维修困难；4、寒冷地区使用，发动机保温困难；5、远距离操纵，机构复杂；6、对地板密封要求高，否则噪声、气味、热量易进入车厢。3:发动机后置后桥驱动优点1、发动机与车厢隔绝最好，废气不会进入车厢；2、车身振动、噪声小、舒适性好；3、轴间重量分配良好，面积利用率高，ηF↑；4、易于在车厢外检修发动机，能在地板下形成较大的行李舱；5、地板可以降到最低高度，使上下车和车内行走大为方便。缺点：1、发动机散热较差，需要冷却效果强的散热器；2、远距离操纵，机构复杂。（随结构的改进，机电液一体化技术的发展，该问题已逐步解决）。汽车主要参数的选择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汽车主要尺寸位置参数设计（1）外廓尺寸长宽高等处决于整车性能的要求（2）外廓尺寸影响汽车的轴距和轮距、影响发动机、底盘等位置和尺寸（3）车身侧面的倾斜角影响上下车（4）方向柱和水平面夹角由操作力确定，大型货车操作力大，夹角越大。三、确定轿车车身的外形尺寸图5-8轿车外轮廓尺寸的标注1—离地间隙2—车门玻璃倾角3—接近角4—前悬5—轴距6—后悬7—全长8—行李箱开启时的车辆长度9—前风窗倾角10—离去角11—总高12—空车行李箱盖开启时车辆高度13—前部两侧车门开启时车辆高度14—前轮距15—在前R点处的车身宽度16—后轮距17—总宽18—后部两侧门开启时车辆总宽内部布置尺寸前轮距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，等相应总成并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮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们之间应留有必要的间隙。（2）各类汽车的轴距和轮距车型类别轴距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大客车城市大客车（单车）长途大客车（单车）4500～50001740～20505000～6500（3）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：主要受保险杠发动机风扇等部件影响后悬LR：发动机后置考虑发动机等部件等影响确定原则：各部件的布置影响布置1．发动机的布置（1）发动机的上下位置离地间隙驾驶员视野轿车：发动机油底壳至路面的距离，应保证满载状态下最小离地间隙的要求。货车：通常将发动机布置在前轴上方，考虑到悬架缓冲前轴的最大向上跳动量达70～100mm，这就要求发动机有足够高的位置，以防止前轴碰坏发动机油底壳。二、各部件的布置1、动力总成（发动机-离合器-变速器）布置Kcb发动机前端面发动机曲轴中心线αE传动轴中心线γ1前轮中心∥车架上平面线注：发动机曲轴中心线一般设计成与车架上平面线向下有一个小夹角αE（货车1°～4°；轿车3°～4°），即前高后低，以减小传动轴夹角γ1！发动机前置－后驱动标注方法：用气缸体前端面与曲轴中心线交点K到地面高度尺寸b来标明发动机高度，位置C表示前后位置四、动力传动系统的布置图5-12动力总成布置简图1—发动机罩与发动机零件之间的间隙2—散热器3—前横梁4—发动机舱的冷却和通风的进出孔5—风扇护罩6—油底壳7—前悬置横梁8—发动机油底壳与横梁之间的间隙9—发动机与前围板之间的间隙10—箱形截面横梁11—发动机前悬置点12—曲轴中心的位置及其在空间的布置13—排气系统14—纵梁之间的距离影响布置（2）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货车的面积利用率1）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。2）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。（详见书本P141及图5-12）（3）发动机的左右位置影响底盘承载系统的受力发动机悬置支架的统一性布置发动机曲轴中心线在一般情况下与汽车中心线一致。少数汽车如4×4汽车，考虑到前桥是驱动桥，为了使前驱动桥的主减速器总成上跳动不与发动机发生运动干涉，将发动机和前桥主减速器向相反方向偏移。发动机和动力总成布置条件两端夹角相等在满载静止时不大于4°、最大不得大于7°。布置常将后桥主减速器的轴线向上翘起。在轿车布置中：在侧视图上常将传动轴布置成U形方案。可降低传动轴轴线的离地高度，有利于减小客厢地板凸包高度和保证后排中间座椅座垫处有足够的厚度。罩壳与中间传动轴之间的最小间隙一般应在10～15mm万向节传动轴传动的条件：2．传动系的布置发动机位置确定动力总成位置也随之而定（包括发动机、离合器、变速器在内）U形万向节传动轴3．转向装置的布置（1）转向盘的位置布置应考虑的问题a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）b转向盘不应影响驾驶员观察仪表；c照顾到转向盘周围（如风挡玻璃等）有足够的空间。BBA1转向摇臂转向节臂纵拉杆纵拉杆转向摇臂转向杆系结构转向杆系－悬架导向机构运动协调校核4．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，车轮跳动时不自行制动。制动管路布置（1）平行管之间的距离不小于5