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汽车设计学院：现代科技学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：2008级02班 学号：2008614270216 姓名：吕军伟1 汽车的总体设计1.1汽车总体设计的一般顺序(1)调查研究与初始决策；其任务是选定设计目标，并制定产品设计工作方针及设计原则，调查研究的内容应包括：老产品在服役中的表现及用户意见；当前本行业与相关行业的技术发展，特别是竞争对手的新产品与新技术；材料、零部件、设备和工具等行业可能提供的条件；本企业在科研、开发及生产方面所取得的新成果等等，它们对新产品设计是很有价值的。(2)总体方案设计；其任务是根据领导决策所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想提出移车设想，因此又称为概念设计或构思设计。为此要绘制不同的总体方案图（比例为1：10）供选择。在总体方案图上进行初步布置和分析，对主要总成只画出大轮廓而突出各方案间的主要差别，使方案对比简明清晰。经过方案论证选出其中最佳者。(3)绘制总布置草图，确定整车主要尺寸、质量参数与性能指标以及各总成的基本型式。在总布置草图上要较准确地画出各总成及部件的外形和尺寸并进行仔细的布置，对轴荷分配和质心高度作计算与调整，训便较准确地确定汽车的轴距、轮距、总长、总宽、总高、离地间隙、货厢或车身地板高度等，并使之符合有关标准和法规；进行性能计算及参数匹配。(4)车身造型设计及绘制车身布置图：绘制不同外形、不同方向、不同色彩的车身外形图制作相应造型的1：10整车模型；从中选优后再制作精确模型。经征求意见、工艺分析评审及风洞试验后作进一步修改，审定后用三坐标测量仪测量车身模型坐标点。(5)编写设计任务书：作为对以后的设计、试验及工艺准备的指导和依据。其内容常包括：任务来源、设计原则和设计依据；产品的用途及使用条件；汽车型号、承载容量、布置型式及主要技术指标和参数，包括空车及满载下的整车尺寸、轴荷及性能参数，有关的可靠性指标及环保指标等；各总成及部件的结构型式和特性参数；标准化、通用化、系列化水平及变型方案；拟采用的新技术、新结构、新装备、新材料和新工艺；维修、保养及其方便性的要求；续驶里程；生产规划、设备条件及预期制造成本和技术经济预恻等。有时也加进与国内外同类型汽车技术性能的分析和对比等。有的还附有汽车总布置方案草图及车身外形方案图。(6)汽车的总布置设计：其主要任务是根据汽车的总体布置及整车性能提出对各总成及部件的布置要求和特性参数等设计要求，协调整车与总成间、相关总成问、总成与有关部件间的布置关系和参数匹配关系，使之组成一个在给定使用条件下的使用性能达到最优并满足设计任务书所要求的整车参数和性能指标的汽车。其具体工作有:l)绘制汽车总布置图：它是在总布置草图和各总成、部件设计的基础上用1:1或1：2的比例精确地绘出，用于精确控制各部尺寸和位置，为各总成和部件分配准确的布置空间，因此又称为尺寸控制图。要特别注意汽车整体布置的合理性，驾驶室和车厢内部布置应具有视野性好、驾驶操作方便、座位舒适、安全，维修方便等特点。2)根据总布置设计确定的整车参数和性能指标提出对各总成和部件的设汁要求包括结构型式、特性参数、尺寸与质量限制等。提供整车有关数据与计算载荷等。3)绘制转向车轮跳动等有关部分的运动图；用于校核布置空间以避免发生运动千涉。4)确定有关总成和部件支承的型式、结构参数与特性等，特别是对发动机前后支承、驾驶室支承和排气管支承的位置和刚度要精心选择。 5)确定各总成的质心位置，核算汽车空载和满载时的轴荷分配及整车质心高度。6)制作模型进行布置空间的校核：通常制作1 : l 的车身内、外模型来检查驾驶操作及上下车的方便性、视野范围、乘坐空间及舒适性等。7)汽车总成、部件及零件的选型与设计：其任务除了要保证总成和整车的性能指标外，还要考虑零部件本身的强度、寿命与可靠性等问题口8)设计图纸的工艺审查及必要的修改。9)绘制汽车总装配图：其目的是进行图面装配校核，仔细检查相连接总成及部件的连接关系、连接部分的尺寸与配合以及拆装的方便性；核算与标注汽车整车和有关总成与部件的安装尺寸链，为汽车总装作技术准备和提供依据。10)试制、试验、修改与定型。设计完成后投入样品试制时，应考虑有一定数量的零部件和总成投人台架试验，至少有3 一4 辆样车投人整车室内试验与道路试验。注意了解制造和装配中的工艺问题及质量控制情况并及时把关，杜绝不合格的样品装车。要查明整车、总成及零部件的尺寸参数、质量参数、性能参数是否符合设计要求及问题所在，以便修改图纸或采取其他措施予以纠正。应按有关标准、法规进行全面的试验，以检查新产品的各项性能指标。1.2汽车类型本车设计为家用经济型轿车。1.3轴数的选择 根据汽车的用途、总质量、使用条件、轮胎最大标定负荷和我国公路及桥梁限定双轴汽车的前后轴负荷应标准，本车整备质量为900kg，因此采用两轴式方案。1.4驱动形式的选择乘用车广泛采用42的驱动形式，因为其结构简单、制造成本低。采用42发动机前置前驱形式。2 轿车主要技术参数的确定2.1 汽车质量参数的确定2.1.1汽车载荷质量的确定 汽车的载荷质量是指汽车在良好路面上所允许的额定装载质量，用me表示。本车设计载荷质量为800kg。2.1.2 整车整备质量的预估汽车的整车整备质量是指车上带有全部装备，包括随车工具和轮胎，加满油和水，但没有载人时的整车质量，用m0表示。(1) 质量系数的选取 对于家用轿车车，质量系数为0.81.10，取=0.8(2) 估算整车整备质量m0 m0= me/=720/0.8=900kg2.1.3 汽车总质量的确定汽车总质量是指汽车整车整备质量、汽车装载质量和驾驶室乘员（含驾驶室）质量三者之和，用表示。驾驶室乘员质量以每人65kg。按乘员人数为3人。ma=me+365=1095kg2.1.4 汽车的轴荷分配轴荷分配（Distribution of Axle Load） 是指汽车的质量分配到前后轴上的比例，一般以百分比表示，它分为空载和满载两组数据。它分为空载和满载两组数据。轴荷分配在汽车定型后就已经确定，一般可在说明书上找到其数值。 轴荷分配在汽车设计的过程中一般要考虑到以下三个方面：力使轮胎均匀磨损、满足汽车主要性能的需要，还要顾及汽车的布置形式。 理论上理想的轴荷分配比例50:50，这个轴荷分配比例有利于轮胎的均匀磨损，保证汽车拥有较好的过弯特性和行驶稳定性。前置后驱（FR）车型因发动机和驱动装置分别位于汽车前部和后部，更容易做到50:50的轴荷分配。前置前驱（FF）的轿车，前轴轴荷最好占55%以上，以保证上坡时有足够的驱动力。 轿车形式 满载（%） 空载（%）前轴后轴前轴 后轴42 505941505059 41502.2汽车主要尺寸的确定2.2.1 汽车的主要尺寸在汽车的主要性能轴荷分配以及经验数据等各个方面要求下选取。参考国内同类车型，本车轴距取L=2045mm。 2.2.2 汽车的外廓尺寸参考同类车型取外形尺寸长宽高=4178*1690*15652.3汽车主要尺寸性能参数的确定2.3.1 汽车动力性参数的确定(1) 最高车速Vamax的确定最高车速(km/h)：汽车在水平良好路面上汽车能达到的最好行驶车速。经济型轿车最高时速在180km/h。 (2) 加速时间的确定汽车起步连续换档加速时间是汽车加速性能的一项重要指标。轿车通常用0100km/h的加速时间来评价。(3) 最大爬坡度的确定 由于轿车在各地路面上行驶，要求有足够的爬坡能力。一般在30%左右。2.3.2 汽车燃油经济性参数的确定汽车燃油经济性是汽车的一个重要性能，也是每个拥有汽车的人最关心的指标之一。它关系到每个人的切身利益，在汽车说明书中大概最引人注意的技术规格也是燃油消耗。由于要求节约能源和减少消耗能源时产生的温室效应的副作用，所以降低汽车燃油消耗似乎就成了汽车制造者和使用者的一个永恒的课题。耗油量是指汽车满载时单位行驶里程所需燃油体积。我国和欧洲都用行驶百公里消耗的燃油数(L)来表示，即L 100 km；2.3.3 汽车通过性参数的确定通过性是指车辆通过一定情况路况的能力。通过能力强的车子，可以轻松翻越坡度较大的坡道，可以放心的驶入一定深度的河流，也可以高速的行驶在崎岖不平的山路上，在城市中也不用为停车上下马路牙子而担心。总之它可以使你比其他车辆更可能去你想去的地方，让你体验到征服自然的感觉。轿车车的通过性参数主要有接近角、离去角、最小离地间隙和最小转弯直径等。汽车类型最小离地间隙接近角（度）离去角（度）最小转弯半径4x2轿车120180mm81620352.36.0m表2.2 载货汽车的通过性参数3 载货汽车主要部件的选择及布置3.1 发动机的选择与布置3.1.1 发动机形式的选择 目前汽车发动机主要采用汽油机和柴油机两大类，本车选取汽油发动机。3.1.2 发动机主要性能指标的选择 发动机的主要性能指标是发动机最大功率和发动机的最大转矩。 (1) 发动机最大功率Pemax及其相应转速ne的选择 汽车的动力性主要决于发动机的最大功率值，发动机的功率越大，动力性就好. 最 大功率值根据所要求的最高车速Vamax计算，如下： 式中：Pemax-最大功率，kw T-传动系效率，对于单级减速器取0.9g-重力加速度，m/s2f-滚动阻力系数，取0.018CD-空气阻力系数，取0.8A-汽车的正面迎风面积大概计算，本车A=Bh=1.51.5=2.25ma-汽车总质量，kgVamax-汽车最高车速，km/h带入相关数据，可得： Pemax =65kwEA111汽油机主要技术参数型号：EA111排量：1598ml进气形式：自然吸气汽缸排列形式：L汽缸数：4 压 缩 比：10.5 最大功率/转速：5600 最大扭矩/转速：3800 最大马力：105最大功率： 77最大转矩：155燃料形式 ：汽油 工作顺序：1-3-4-2燃油标号：93号供油方式：多点电喷 环保标准：国IV+OBD(2) 发动机最大转矩Temax及其相应转速nT的选择当发动机最大功率Pemax和相应的转速np确定后，则发动机最大转矩Temax和相应转速nT可随之确定，其值由下式计算：= 式中： -转矩适应系数，一般1.1-1.3，在这里取1.1； Pemax-最大功率，kw np-最大功率时转速，r/minTemax-最大转矩，Nm而np/nT=1.4-2.0，在这里取为1.47，则有： nT =np/1.47=5600/1.47=3800r/min Temax =1.3=170Nm因此，满足所选发动机的最大转矩及相应转速要求。3.2离合器的选择自动离合器3.3变速器形式的选择3.3.1 变速器方案的选择双离合器变速器（DSG）。3.3.2 变速器挡数的选择自动挡。3.3.3 传动比范围的选择变速器传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高挡传动比的比值。最高挡通常是直接挡，传动比为1.0；有的变速器最高挡为超速挡，传动比为0.70.8。3.3.4 变速器一挡的选择 在确定变速器一档传动比ig1时,需要考虑驱动条件和附着条件。为了满足驱动条件，其值应符合下式子： 式中：imax-最大爬坡度，imax=16.7o 3.3.5 各挡传动比的选择各挡变速比应遵循下式关系分配： 3.3.6 同步器方案的选择同步器有常压式和惯性式。 目前全部同步式变速器上采用的是惯性同步器，它主要由接合套、同步锁环等组成，它的特点是依靠摩擦作用实现同步。 接合套、同步锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角（锁止角），同步锁环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦。锁止角与锥面在设计时已作了适当选择，锥面摩擦使得待啮合的齿套与齿圈迅速同步，同时又会产生一种锁止作用，防止齿轮在同步前进行啮合。 当同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后，在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低（或升高）到与同步锁环转速相等，两者同步旋转，齿轮相对于同步锁环的转速为零，因而惯性力矩也同时消失，这时在作用力的推动下，接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈接合，并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程。有常压式，惯性式和自行增力式等种类。本车采用惯性式同步器。3.4万向传动装置的选择万向传动装置的作用是连接不在同一直线上的变速器输出轴和主减速器输入轴，并保证在两轴之间的夹角和距离经常变化的情况下，仍能可靠地传递动力。万向传动装置可分为闭式和开式两种. 1.闭式万向传动装置采用单万向节,传动轴被封闭在套管中,套管与车架做球铰连接,而与驱动桥固定连接.其最大特点是:传动着外壳作为推力管来传递汽车的纵向力,从而时传动轴外壳起到了悬架系统导向机构中纵向摆臂的作用,这对于其后悬架拆用螺旋弹簧作为弹性元件是十分必要的。 2.开式万向传动装置结构简单,重量轻,现代汽车广泛应用开式万向传动装置。按万向节在扭转方向上是否有明显的弹性可分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节又可分为不等速万向节（常用的为十字轴式）、准等速万向节（如双联式万向节）和等速万向节（如球笼式万向节）三种。球笼式万向节优点：两轴最大交角为42º，工作时无论传动方向，六个钢球全部传力。与球叉式万向节相比，承载能力强，结构紧凑，拆装方便。若内外滚道采用圆桶形，则变成伸缩型球笼式万向节，省去传动装置中的滑动花键，滑动阻力小，适用断开式驱动桥。本车采用囚笼式万向节。3.5主减速器形式的选择主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。对发动机纵置的汽车来说，主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。现代汽车的主减速器，广泛采用螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。双曲面齿轮工作时，齿面间的压力和滑动较大，齿面油膜易被破坏，必须采用双曲面齿轮油润滑，绝不允许用普通齿轮油代替，否则将使齿面迅速擦伤和磨损，大大