中重型载货汽车总布置设计规范

1 中重型载货汽车总布置设计规范 汽车的总体设计与汽车的使用性能 艺术造型与制造成本有着密切的关系 在很大程 度上决定着汽车销售的成败 直接影响到汽车的结构 性能及其使用 维修 寿命和 使用经济性 所以总体设计在汽车的设计中显得十分重要 1 汽车总体设计的任务 1 从技术先进性 生产合理性和目标产品的用途 销售对象 控制成本及生产纲领 等出发 正确选择整车性能指标 质量及尺寸参数 提出整车设计方案 为部件 设计 选型提供依据 2 对各部件进行合理布置和运动校核 使汽车能满足主要性能的要求 使相对运动 的部件不会产生相互干涉 3 对汽车性能进行精确计算和控制 保证汽车主要性能指标的实现 4 协调各总成与整车的关系以及各总成之间的关系 5 拟订整车技术文件 如 整车装调技术条件 产品标准 6 进行各种有关整车的技术综合工作 如 总布置评审材料的准备 设计计算书 设计计算说明书 项目描述书 试验任务书 零部件技术认证计划 2 对整车设计师的要求 作为一名整车设计师 需要具备以下几个条件 1 对汽车的有关标准 法规的了解和掌握 2 对汽车设计 试验知识的掌握和运用 3 对汽车使用 保养和修理知识的基本了解 4 对汽车生产工艺的基本了解 5 对国内外同类产品的技术状态及技术水平主要零部件资源的了解 6 有强烈的经济观念和市场意识 对市场的需求有必要的了解 7 要有科学的工作态度和严格细致的工作作风 8 要有协调各种关系的能力和耐心 3 汽车设计的一般主要原则 汽车的设计原则是解决设计中出现的各种矛盾的指导思想和统一的准则 其中包括产 品设计方针 主要技术 经济要求 对技术先进性 工艺性 继承性 生产成本和零 部件互用化的要求 需要考虑哪些变型车 同时要规定在各自使用性能发生矛盾时应 优先保证的性能等 对于不同类型的汽车 其设计原则是不相同的 但有一些普遍适 用的主要原则 表现在 1 用户第一原则 汽车是工业品 也可看作艺术品 对一台车的评价指标是多方在面的 且极具社 会性和时代性 作为用户 一般会从以下方面作出选择 a 造型是否有时代感 能否体现使用者的社会地位或阶层 b 驾乘是否舒适 操纵是否方便 c 工作是否可靠 维修是否便利 备件供应是否充足 d 各项技术性能等 如整车动力性 经济性 制动性能 机动性 货厢结构与 尺寸 舒适性 排放可靠性等 是否满足使用需求 e 售价 或性能价格比 是否合理 f 使用 维修成本是否低廉 2 贯彻 三化 原则 贯彻 产品系列化 零部件通用化和零部件设计标准化 可以大大减小零部件品种 降低成本 方便维修 减少投入 所以在设计一个新车型时 要考虑它的系列化变形 2 的需要 最好系列车型一次性进行总体设计 同类零件进行合理的分档加以系列化 以满足用最少的零部件组合尽可能多的产品 3 层次设计相互交叉的原则 汽车设计过程从整车到零部件大体可分为三个层次 上一个层次是下一个层次的设 计依据 而下一个层次主要围绕上一个层次的基本技术要求来进行工作 且上 下层 次应及时协调 沟通 第一层次 包括总体设计造型 外型造型设计 总布置尺寸设计 各系统或总成的 性能要求和主要参数选择等 第二层次 包括汽车各系统或总成结构型式的选择 分析计算 特殊的运动校核 第三层次 零件结构 尺寸 材料的确定 受力分析 运动分析 4 遵循法规原则 汽车在交通安全 环保 节能等方面的设计必须符合国家及出口国的法规要求 而且各国的汽车法规都在不断地修改完善 所以 新开发的车型不仅要满足当前的法 规 还要满足完成开发时或预期未来某一时间的法规 使产品的某些技术指标适当超 前 4 汽车总体设计的一般顺序 1 制订设计方案和选型 通常没有统一的模式 但一般需做以下工作 I 收集国内外同类型汽车的技术资料 为性能参数 零部件结构 产品系列 技 术水平 适用法规 产品优缺点等 II 使用调查 目的是了解用户对汽车型式 载质量和性能的要求 了解使用条件 为道路条件 一般公路或高速公路 平原或山区 坡道大小等 气候条件和 地区海拔高度 了解使用习惯 驾驶员的知识层次及技术水平 货物种类 装卸方式 运距 是否拖挂 功率输出等 了解同类车型的实际使用情况 优 缺点 特别是动力性 经济性 舒适性 稳定性 可靠性 承载能力 维修方 便性以及用户对发动机 变速器 前后桥 转向器 车架等主要零部件结构型 式 品牌的偏好 III 了解本企业的生产设备 工艺水平 员工素质等条件 掌握本企业的技 术优势和劣势 IV 给出主要性能指标和经济性能指标 制订出技术性能 经济指标 技术 继承性和维修性的优先保证项目 V 在以上基础上作出简化各个总成的多种设计方案草图 对各方案的优缺 点进行比较 VI 进行整车的总布置设计草图 确定整车的主要尺寸 质量参数及各主要 总成的基本型式 大致计算主要性能 2 编写设计任务书 设计任务书是设计方案的书面总结 为技术设计提供依据 除了附总布置草图和车 身造型效果图外 一般应包括以下内容 a 任务来源和设计依据 b 产品用途及使用范围 使用条件 c 设计原则 d 产品型号 布置型式及主要技术规格和参数 e 使用的可靠性 寿命及对环境的适应性 f 主要部件的结构型式和特性参数 g 国内外同类汽车性能的分析和对比 3 h 本车拟采用的新技术 新材料和新工艺 i 系列化 标准化和通用化的水平 j 生产纲领 生产方式 设备条件 目标成本和技术经济分析 k 维修保养方便性要求和续驶里程 3 技术设计 设计任务书批准后 对汽车各部件的设计便全面展开 我公司需在设计任务书下发 后 绘制总布置草图 对国内外同类汽车性能进行分析 对比 确定并校核有关整车 技术规格和参数 对设计任务书提出修改意见 同时进行以下工作 a 进一步细化总布置草图 形成尺寸控制图 完成总布置材料 设计任务书 精确 地确定各部件的位置及支承连接方式 b 对各部件提出具体的设计要求 包括基本型式 特性参数 控制尺寸和控制质量 等 提供整车有关数据和设计载荷 完成项目描述书并及时修改及试制样车描述书 c 在各部件设计过程中 总体设计人员与部件设计人员一起在尺寸控制图上对各部 件的设计方案进行布置和分析 共同完成各子系统和部件的布置方案 d 各部件总图完成后 要及时将部件图画在尺寸控制图上 作进一步的布置和运动 校核图 绘制各种运动图 使之相互协调 并符合总体设计要求 保证各部件间 有足够的静态和运动间隙 并有良好的维修方便性的装配工艺性 e 确定各操纵机构走向 位置和活动范围 f 确定各总成的质心位置 核算汽车满载和空载的轴荷和整车质心高度 g 必要时 可做实体模型进行实体校核 也可利用三维设计进行运动及物理安装关 系校核 4 绘制汽车总装配图 整车 方案评审申请单 评审报告处理及反馈 底盘 各 系统 目的 1 检查各部件相互位置 连接尺寸 安装空间和拆装方便性 核算尺寸链 检 查运动件的活动范围 2 标明外形尺寸及总布置的各项尺寸链 3 检查操纵机构的活动范围及位置 五 试制 试验 修改和定型 完成并下发试制图纸的同时 要完成以下工作 1 专用件明细表 即新开发零部件选点推荐表 备注栏应注明车架 货厢 驾 驶室及相关零部件需生产技术部组织的试制件 2 编制生准单 按车型生产技术部组织的件与试验所组织的专用件分开列 通用 件与专用件分开列出 注 a 未下发 A 图的借用件应按专用件列出 b 按采 购状态列出 无重复 遗漏 3 图样清单 4 试验任务书 5 零部件技术认证要求及计划 6 试验问题整改 样车评审意见整改 7 完成生产技术准备用图 A 图 设计及有关文件编制 8 完成服务文件 说明书 备件目录 维修手册 改装指南 产品主要卖点 一 汽车的总体设计 一 汽车型式的选择 即轴数 驱动型式 布置型式以及车身型式 型式对汽车的使用 性能 外形尺寸 重量 轴荷分配及成本有密切关系 4 1 汽车的轴数和驱动型式 a 轴数 根据汽车的用途 总重 使用条件 公路车辆的总重限制和轮胎的承载能力来 确定 交通部 2000II 号令 公路车辆总重及轴荷限制 单车 挂车列车 全挂列车 4000kg 双联轴 每侧单胎 10000kg 集装箱半挂列车车货总重 4600kg 双联轴 每侧单 双胎 14000kg 单轴 每侧单胎 6000kg 双联轴 每侧双胎 18000kg 单轴 每侧双胎 10000kg 三联轴 每侧单胎 12000kg 三联轴 每侧双胎 22000kg b 驱动型式 常用 4 2 6 4 4 4 6 6 等代号表示 其中第一个数为汽车车轮总 数 双排轮胎按一个胎计 第二个表示驱动轮数 c 4 2 式汽车结构最简单 自重小 成本低 油耗低 常用于总重 19t 的公路用车 d 6 4 式载重量大 但自重较大 成本较高 常用于总重 20 32t 的公路车辆 e 4 4 越野性能好 爬坡能力强 但结构复杂 成本高 自重大 常用于矿山工地的恶 劣使用条件 f 8 4 6 2 g 6 6 8 8 多用于越野性能要求高的军车 二 汽车布置型式的选择 指以动机 驱动轴和车身的相互位置关系而言 货车按驾驶室与发动机的相对位置的不同 分为平头 长头 短头 半长头 式 1 平头式 发动机布置在驾驶室的下方 缺点 1 维修发动机不便 当驾驶室可前翻时可消除此不足 2 换档操纵距离远 换档机构较复杂 3 驾驶室隔热 隔振效果差 需增加隔热 隔振措施 4 发动机进气系统布置稍显复杂 5 汽车高度较大 被动安全性较差 优点 1 载货面积利用率高 2 整车总长小 机动性好 3 转向灵活 4 驾驶视野好 5 自重小 由于重型车总长受法规限制 及轻抛货运输对长货厢的需求 平头式货车优点较显 著 使用日益广泛 3 平头式的不同布置方式 1 发动机在前轴之上 两座位之间 优点 发动机位置较高 易维修 整车高度可降低 风阻可小些 缺点 乘座空间拥挤 隔热 隔振困难 右行时驾驶员从左走向右仙下车不方便 一 般用于重型车 2 发动机在前轴之上 座位之下 优点 室内宽敞 通道平坦 乘座舒适性改善 3 发动机在前轴之后 座位之下 缺点 驾驶室需要前翻 否则维修不便 方案 3 由于发动机后移 使后轴荷加大 对后双胎车较有利 满载时后轴荷可达 68 空载后轴荷可达 50 左右 故空车时侧滑现象可减少 乘座舒适性改善 驾驶 5 室两侧有轮包 当轮胎较大时 会占去不少空间 故中型车上较少采用 2 长头车 发动机布置在驾驶室前方 缺点与平头车相反 3 短头车 将发动机一小部分伸入到驾驶室内 4 偏置式 驾驶室偏置于发动机的一旁 常用于超重型自卸车及特种车辆上 三 汽车主要尺寸的选择 1 轴距 空载状态测量 轴距短时 通过性和机动性提高 自重轻 但若轴距过短时 导致货厢长度不足 或后 悬过长 汽车行驶时的纵摆和横摆较大 乘座舒适性变坏 制动或上坡时重量转移大 操纵性和稳定性变坏 传动轴夹角变大 故一般来说 在满足主要性能 装载质量和轴 荷分配条件下将轴距设计的短一些 牵引车的机动性要求较高 故轴距较短 为满足多种用户的需要 针对同一系列产品车 应考虑出基本型 长轴距和短轴距等 几种变型 三轴汽车的中后轴之间轴距多为轮胎直径的 1 1 1 5 倍 其中 C 一般取 50 100 重型车可适当增大 若有副水箱 进气道 应保证进气道 副 水箱与车厢间隙 50 100 LH 根据汽车载质量及货物比重计算出货厢容积 货厢面积来定 现常常参照同类 车型或根据市场 任务书要求来定 LR 符合 GB7258 要求 货车 55 L LF 一般由车身或初步总体布置来确定 自卸车应大一些 同时还应考虑总长 LF L LR不超过法规 载货车 12m 全挂列车 20m 半挂列车 16 5m 最小转弯半径满足 GB7258 考虑避开在常用车速时整车发生振动的可能性 2 轮距 轮距大时 优点 横向稳定性好 悬架角刚度大 缺点 易给车身甩泥 轮距小时 优点 不易给车身甩泥 缺点 横向稳定性不好 悬架角刚度小 影响因素 a 前轮距与车身宽度要协调 后轮距总宽不超过 25000mm b 考虑法规 GB7258 最大侧倾稳定角不小于 35 6 总质量 整备质量 1 2 30 前轮距需受以下因素的影响 1 车架前部宽度 2 前钢板弹簧的布置方式及片宽 3 前轮最大转角和轮胎宽度 双胎中心距 4 转向纵拉杆与车轮及车架 或板簧 的动态间隙 胎与拉杆间隙不小于 20mm 球销拉 杆与板簧不小于 15mm 5 前桥资源的影响 以上因素需要总体布置才能确定 后轮距需受以下因素的影 B2 2l k 2G 4d 2F 2S T 其中 l 车轮外偏距 按不小于双胎中心距确定 G U 型螺栓与轮胎间隙 30 40mm d 可压扁 F 轻卡 70 80mm 中重卡 80 120mm S U 型螺栓与车架间隙 15mm 对于平衡悬架 需考虑限位板 20 3 5 7 3 前悬 LF 由车身状态及总布置而定 应满足以下几方面的需要 应保证前轴 发动机 车身轮罩三者之间的 X 方向相对位置关系 足以安装钢板弹簧前支架 车身前悬置 发动机悬置及水箱 转向器 保险杠 大灯支 架 牵引钩等 保证接近角达到设计任务书要求 4 后悬 LR 取决于货厢长度 轴距 轴荷分配 满足离去角要求 后悬长不超限 GB7258 要求 载货车 LR 55 轴距 5 汽车的外廓尺寸 1 总长 总宽 总高要通过详细的总布置才能确定 2 外廓尺寸必须符合 GB7258 外廓尺寸限值 要求 车辆类别长宽高 载货汽车 包括载货越野车 12 2 5 4 半挂汽车列车 16 5 2 5 4 全挂汽车列车 20 2 5 4 四 汽车质量参数的确定 1 装载质量 应考虑以下几个方面的需要 1 满足质量利用系数的要求 中重卡 装载质量 整备质量 1 2 必须与汽车的用途和使用条件相适应 在碎石路等坏路上行驶的车辆较良好路面行驶 的车辆的在质量应有所减少 约为好路上的 75 85 3 符合同类车型的在质量发展趋向及市场的需要 2 整备质量 定义为 带有全部装备 加满油箱 油箱中加油量超过 90 的油泵容积 但无装载和乘员时的汽车质量 主要考虑 即要先进性 又要可行 在总体设计阶段 需要预先估计出整备质量 其方法如下 a 对同样级别的样车和各个部件的质量进行测试及计算 以此为参考 进行估算 b 无样车时 应先考虑国内外同类级别汽车的数据 为新车选择一个适当的质量利用系 数 再按所要求的装载质量算出整备质量 3 总质量 指装备齐全 按规定装满乘员和货物的整车质量 65kg 人 4 汽车的轴荷分配 轴荷分配对汽车的主要使用性能 如牵引性 通过性 操纵性和稳定性等 和轮胎使用 寿命有很大影响 因此 在总体设计时应当对轴荷分配提出要求 主要确定原则 轮胎磨损均匀原则 希望每个轮在满载状态下的负荷大致相等 充分考虑使用条件和操稳性 轮胎允许的最高车速应满足整车最高车速的需要 轮胎花纹应满足使用条件 附着性能 行驶噪声等 的需要 满载空载 货车类型 前轴 后轴 前轴 后轴 4 2 后单胎 32 4060 6850 5941 50 4 2 后双胎 长头 25 3073 7544 4950 56 4 2 后双胎 平头 30 3565 7048 5446 52 6 4 后双胎 大多 19 25大多 79 8131 3763 69 8 19 2575 81 对于在泥泞路面上行驶的车辆 如越野车 部分工地用自卸车 往往满载前轴荷 26 27 左右 后轴荷 73 74 左右 以减小前轮阻力 保证足够后轮驱动力 良好路面上的货车 满载前轴荷可增大至 30 34 但不宜过大 否则转向沉 4 2 后单胎 前轴荷 59 否则后轴易侧滑 空车 鞍式牵引车 由于驱动时后轴的轴荷转移系数 m2有所减小 可适当增加后轴的负荷 以提 高附着重量及牵引力 静态与动态的方向稳定性要求 a 静态方向稳定性条件 其中 L1 质心至前轴距 L2 质心至后轴矩 C 1 C 2 两前轮胎侧偏刚度 当 S 0 时 重心位于中性转向点之前 汽车有不足转向特性 静态稳定性好 当 S 0 时 重心位于中性转向点之后 汽车有过度转向特性 静态稳定性不好 当 S 0 时 为汽车临界车速 低于此车速 行驶稳定 高于此车速 汽车就会失去操纵 稳定性 b 动态方向稳定性条件 V 车速 m s K 稳定性因素 L 轴距 m 五 汽车主要性能参数的选择 1 动力性参数 1 直接档最大动力因数 D0max 标志着加速能力和不换档克服坡道阻力能力 有汽车的 类型 用途 道路条件以及对加速 油耗的要求来决定 汽车类型直接档最大动力因数 D0max一档最大动力因数 D1max G 2t 轻型载货汽车0 1 0 140 30 0 40 中型货车0 055 0 100 30 0 40 重型车0 04 0 060 30 0 35 鞍式牵引列车0 030 左右0 30 0 35 2 一档最大动力因数 D1max 标志最大爬坡能力 克服困难路段能力和起步连续换档加 速能力 主要根据汽车所要求的最大爬坡度和附着条件来选择 见上表 一般公路用 车 D1max 0 3 0 4 矿用自卸车 D1max 0 3 0 46 3 最高车速 根据汽车用途 道路条件及有关按转措施来选择 汽车类型最高车速 km h 比功率 Kw t 比扭矩 N m t 轻型货车100 13015 2138 44 中型货车75 1208 5 14 033 47 重型货车70 1107 4 13 029 50 半挂牵引车90 120GB7258 规定 4 8 4 比功率和比扭矩 比功率 评价汽车动力性的综合指标 21 22112211 CC CL CL C CLL S C 0 L V C L C L g G 1KV1 2 2 1 2 2 1a2 9 比扭矩 反映汽车的牵引能力 2 燃油经济性参数 一般设计任务书中要求的是等数百公里油耗 在良好的水泥或沥青路 面上 3 通过性参数 一般参考同类车型来选取 最小转弯半径 直径 最小离地间隙 纵向通过性 接近角 离去角 4 操纵稳定性参数 不足转向特性参数 通常用在 0 4g 向心加速度作圆周运动时前 后轴侧偏角之差 1 2作为评价指标 车身侧倾角 当汽车以 0 4g 的向心加速度作圆周运送时车身的侧倾角在 3 左右 最大 不超过 4 5 否则要在设计上采取措施 制动点头角 当以 0 4g 减速度制动时 点头角 4 5 否则不舒适 撒手稳定性 5 行驶平顺性参数 设计要求 前 后悬架的偏频 n1和 n2 或 fc1 fc2 车身振动加速度及前后悬架的动挠度 fd1 fd2 设计时 应保证 n1 n2或 n1稍大于 n2 以减轻纵向角振动和共振 满载 nfc cm fd cm n1n2fc1fc2fd1fd2货车 1 5 2 11 7 2 176 115 96 96 8 6 制动性能参数 必须符合 GB7258 主要设计要求及指标 km n 初速制动距离 不超出车道宽度 踏板力 六 发动机的选型 考虑汽车用途 总重 总布置形式 动力特性和经济性要求 使用 条件 材料和燃料资源 排放和噪声方面的法规限制 现有的社会资源成本以及技 术发展水平 用户偏好等 1 发动机型式的选择 1 目前 载货车 牵引车 自卸车采用柴油机的比例越来越大 其主要原因是柴油机相对 汽油机有以下优点 1 燃油经济性好 在部分负荷下节省的燃油更多 且柴油价格低 故使用成本低 2 工作可靠 耐久性好 3 排气污染低 4 在同样续驶里程下油箱小 易布置 5 不易发生火灾 6 可通过增压 增大缸径来提高功率 易获得大功率发动机 缺点 工作较粗暴 振动和噪声较大 尺寸和重量较大 造价较高 启动较困难 但这些缺点随着柴油机设计和制造工艺水平的提高 已大大改善 2 发动机基本型式 即直列或 V 型 平置或斜置等 和冷却方式的选择 直列式结构 工作可靠 结构简单 成本低 维修方便 密度小 布置灵活 中重型货 10 车上普遍采用 但当发动机排量较大时 直列式缺点突出 如过长 过高 重量大 V 型 长度显著缩短 约 25 30 高度低 重量减轻 20 30 曲轴管和曲轴刚度增加 扭振特性改善 缸数变化范围大 如 V6 V10 V12 而直列一般 6 缸 最多为 8 缸 易设计出高转速 大功率的发动机 整车布置时 发动机可前移 从而使轴距短 自重小 但是 造价高 在平头车上布置易受车身的影响 3 冷却方式 一般采用水冷 风冷仅用于军车及重型越野车 2 发动机主要性能指标的选择 1 发动机最大功率 Pemax及相应转速 np 按最大车速 Vamax计算 Pemax 其中 T 4 2 驱动方式 0 9 f 0 15 0 02 Ga 单位 N Vamax 单位 km h K 风阻系数 F 通风面积 m2 B1 H Pemax为净输出功率 一般比发动机外特性上的最大功率低 12 20 按要求的最大爬坡度 imax 计算 作为前一种方法的补充 Va 一般货车取 15km h 按一档 发动机最大扭矩计算 max 最大坡度角 可按最大爬坡度 imax 计算 imax tg max 发动机转速的选择 一般中型货车用柴油机 2200 3400r min 重型货车用柴油机 1800 2600r min 轻型货车用柴油机 3200 4200r min 发动机转速高时 发动机重量可减轻 但发动机热负荷将增高 磨损加剧 寿命下降 振 动和噪声将加大 低速性能将变坏 故发动机最大功率转速不宜过高 尤其是重型车不宜 过高 3 发动机适应性系数 其中 s 3 amax 2 amaxa T wf T max KFV 6 3 1 V fG 2638 1 P P 1 PPe samaxa 3 a 2 aa T emax P VsinGKFV 6 3 1 V fG 2638 1 P M p p p M p p emax n n M M n n M M 4 1 n n M p 一般不小于 转速适应性系数 11 驾驶员疲劳 减少传动系磨损 降低油耗 柴油机 值范围 1 6 2 6 之间 1 7 以上较多 WD615 67A 6C280 6C215 七 轮胎的选择 轮胎尺寸是绘制总布置图和性能计算的原始数据之一 故总体设计前必须选择轮胎型 号 1 选择依据 1 汽车类型 载货汽车可按设计满载工况计算轮胎负荷系数 即最大 静负荷与轮胎额定负荷之比 一般取 1 或稍小于 1 常取 0 9 1 0 在良好路面上行驶且车速不太高的货车可允许超载 10 轻型货车因车速较高 行驶中动负荷较大 故常取下限值 0 9 左右 其中前轮负荷率应适 当小于后轮负荷率 以利于安全性 自卸车因车速不高 负荷系数在 1 左右 甚至达到 1 1 一般地 负荷率不应大于 1 2 否 则轮胎寿命短 且易爆胎 2 使用条件及性能要求 a 公路用车尽量选尺寸小的胎 以提高动力因素 降低质心高 减轻非簧载质量 改善 平顺性 b 越野汽车 常采用断面较宽 直径较大的超低压轮胎 同时采用越野花纹轮胎 一般 小于 250kPa 以减小轮胎接地压力 提高通过性 c 山区用车 为满足制动鼓大 鼓与辋间隙要求大 一般采用轮辋较大的轮胎 d 常在高速公路上行时的高速货车 尤其是车速高于 100km h 的车辆 宜采用子午胎 或无内胎轮胎 以满足高速化的要求 八 汽车总布置图设计 总布置设计的特征 目标要明确 要多方案进行比较 要有 技术上 经济上 法规上 环保上等方面的约束 1 目的 将整车设想变成具体的设计方案 同时校核初步选定的各部件结构和尺寸能否满 足整车尺寸和参数的要求 寻求最有利的总布置方案 在总布置之前 应在广泛收集国 内外主要零部件忠诚资源基础上 初选出主要总成 如前 后桥 变速器 前 后悬架 转向器 车身 用类比方法或 CAE 分析方法初选车架的断面尺寸 2 总布置图的绘制 分为整车总布置和驾驶室总布置两大部分 1 概念 a 车架平面线 货车一般以车架纵梁翼面上较长的一段平面 即车架上平面 作为标注 各部件垂直方向安装尺寸的基准面或零线 b 前轮中心线 通过左右前轮中心 并垂直于车架基准面的平面 在侧视图和府视图上 的投影 它是标注各部件纵向安装尺寸的零线 c 汽车中心线 即汽车纵向垂直对称平面在俯视图和正视图上的投影线 它是标注横向 尺寸的基准线 d 地面线 辅助基准线 即地平面在侧视图和前视图的上的投影线 它是标注汽车高度 货台高度 接近角 离 去角 离地间隙 鞍座高度等尺寸的基准线 3 11 1 M M p emax 一般取 扭矩适应性系数 次数 减轻应性愈好 可减少换档越大 表明发动机的适与 值越大 即 M p p emax n n M M 12 e 前轮垂直线 辅助基准线 即通过前左 右轮中心并垂直于地面的平面在侧视图上的投影线 当车架上平面与地面 平行时 前轮中心线与前轮垂直线重合 它是标注轴距 前悬 后悬的基准线 2 总布置的绘制及各主要部件的布置 1 一般从侧视图开始绘制总布置草图 画地面线 I 先确定车架前倾角 F 一般将车架上平面绘成水平 地面线画成一带 F 角的倾斜线 F按不同类型的汽车来确定 货车按满在静止状态取 0 5 1 5 建议取 0 5 1 为宜 或参照同类车型确定 在线 I 上取 A B 两点 使 AB 弧长等于轴距尺寸 过 A B 两点分别作地面线的垂直线 即前轮垂直线 II III 分贝过 O1 O2画铅垂线 即前后轮中心线 OX 分别在 II III 上截取 AO2 rr2 滚动半径 则 O1 O2为前后轴中心 确定并划出车架上平面线 IV 先在前轮垂直线上截取 AA a 再过 A 点画一水平线 该水平线即为车架上平面线 IV 线 IV 与 III 交于 B 令 BB b 则 tg b a L a 的确定依据 要根据前轴处地隙 前轴断面高度 前板簧总厚度 前缓冲块铁芯高 前 悬架的东挠度 fd 与车架纵梁断面高度来确定 13 其中 fd要满足平顺性要求 一般轻卡 缓冲块压缩 1 2 时 fd 80 油底 转向横拉杆 与前轴间隙为 90 板簧总厚 要满足前环的承载能力的要求 前轴断面尺寸 要根据前轴荷及前轴资源情况确定 前轴处地隙 要满足通过性要求 并考虑资源等条件 前轴处车架断面尺寸 根据纵梁强度 刚度及总布置情况综合确定 2 动力总成及传动系的布置 以发动机前置后驱动型式为例 动力总成在整车上的定位基准点为 发动机缸体前 后 断面与曲轴中心交点 该点相 对车架上平面 前轮中心线 整车中心线的坐标及相对车架上平面及整车中心线的夹角 来确定动力总成的准确位置 原则 a 由于动力总成要占货车整车整备质量的 13 20 故应尽量降低其位置 以降低整车的质心高度 提高其稳定性 b 保证在前轴上跳至极限状态下 发动机与前轴的垂直间隙不小于 15mm 发动机与 车身的垂直间隙不小于 25 60 根据车身悬置类型而定 水平间隙 30mm c 发动机的油底壳不得低于前轴 d 动力总成的前后位置还需保证空载状态下的钱轴荷不大于 59 满载状态前轴荷不 小于 20 f 兼顾发动机悬置支架的结构设计以及机滤器 柴滤器 喷油泵 发电机 起动机等维修 方便性 排气管路走向合理性 散热器风扇位置合理性 不宜于过高或过低 f 保证发动机总成与车架间隙不小于 20mm 与满足动态无干涉的要求 同时尽量使 左右轴荷相等 一般宜向右偏一小距离 同时考虑变速操纵机构走向通道及机油口 机油尺的布置要求 发动机左右托架的互换或对称 h 动力线的后倾角及水平面内的倾斜角均以减小传动轴夹角为目的来确定 一般建议 不采用水平面内倾斜的方案 以减少其在发动机悬置 散热系排气 进气等系统设计方 14 面的不便 动力总成的最大后倾角以 1 4 为宜 也有个别车型的动力线后倾 4 5 后倾角不宜过大 否则易造成一缸润滑不良 尤其在上坡时 及后桥上翘角过大引起的 润滑不良 i 要考虑长短轴矩 后驱动与全驱动 平板车与自卸车 长短车身等系列化的变型车 的需要 尽量做到发动机悬置 发动机附件 车身悬置等部件的通用性 例 j 传动轴的布置及夹角 临界转速的校核 一般最大夹角 6 多万向节传动轴的当 中后桥传动轴夹角应小于 15 且不得超出传动轴万向节摆角范围 不得由啮合件脱 开或顶死现象 传动轴应布置成等速传动 防止传动系异响 3 行驶系的布置 车架 车轮 车桥 悬架 车架的布置 a 车架的前部宽度 纵梁断面尺寸 包括翼面宽 确定后 车架内宽应保证与发动机 散热器有一定的横向间 隙 静态 10mm 动态 25mm 而车架外宽满足前轮最大转向角 前减震器 稳 定杆的布置 纵拉杆直径 车轮与纵拉杆间隙 前轮距 轮胎宽度 前簧支架结构等的需 要 还需兼顾转向器的位置与车身地板上的转向传动轴孔的位置协调性 驾驶室举升上下 支座的横向安装位置协调性 中冷器的布置空间等 b 车架后部宽度 B 在整车宽度不超过 2 5m 的前题下 车架后部宽度 B 通场由下列尺寸组成 B N 2L 2b 2E 2G 2C 2F 其中 N 轮胎外宽 b 胎宽 G 板簧与轮胎间隙 F U 型螺栓与车架间隙 L 双胎中心线 E 后宽度 C U 型螺栓厚度 直径 车型中部宽度应考虑车架宽度系列化 标准化 并考虑与前 后部宽度过渡区的工艺性 并尽量减小宽度差值 c 纵梁的形状 33 2 3 2 2 2 1e 2 3 2 2 2 1e 如图 量夹角 15 先通过有限元分析并考虑同类车型确定车架最大断面高度 根据车架前后宽 确定纵梁是 否需要弯曲 建议尽量采用横向直梁 以改善工艺性和减小纵梁附加应力 如确需纵梁横 向弯曲 应将过渡区加长一些 纵梁断面形状一般为 形 也可根据需要设计成 Z 形或 形 d 纵梁在侧视图方向的形状及布置 原则 在满足车身悬置 发动机悬置 散热器悬置 主销后倾角 前轮跳动量 前后悬架 的布置基础上 尽量采用直梁 以简化制造工艺 降低成本 一般纵梁高度变化常在前后 轴处 e 横梁的布置及横梁的形状 横梁形状大致分为槽形梁 帽形梁 圆管形梁和鳄鱼口形梁等 横梁布置要根据其在车架的不同部位来确定 保证车架在不同区域内有合理的扭转刚度 同时满足各部件的安装需要 减小纵梁受力 一般在纵梁受力很大的部位必须设置横梁 如前后悬架的托架附近 自卸车车厢转轴支架或举升缸支架附近 发动机悬置点附近 悬架的布置 对整车姿态 操纵稳定性 平顺性等产生影响 首先需根据布置空间初步确定悬架的主要参数 如伸直长 片宽 总厚度即可计算出 再 进一步进行总布置分析 最后确定最优悬架主参数 即既保证整车的平顺性又满足整车布 置空间的需要 从整车布置方面对悬架布置的要求 a 悬架前后支架处可以有布置横梁的空间 尤其是前悬架 否则应适当调整板簧长度 b 转向系与前悬架应能协调工作 两者的运动干涉应在许可范围内 c 后悬架应保证轮胎与板簧 板簧与车架之间有足够的间隙 前悬架应保证前轮在最大 转角状态下车轮与纵拉杆间隙不小于 25mm 拉杆与板簧 或其支架 有不小于 15mm 的间隙 d 前板簧的后倾角及后板簧的前倾角要充分考虑对整车转向特性的影响 兼顾板簧支架 结构设计的合理性 支架尽量低一些 与纵梁腹板与翼面同时连接为好 载货车的车轮 往往因结构上难以布置而较少考虑 e 前簧尽量布置在纵梁下方 以增加前轮转角 且固定端在前 以缓和路石冲击 减震 器应尽量垂直布置 以最大限度地利用有效行程和减少偏差 若空间不允许 也可斜置 最大摆角不大于 4 布置时 上支点不应超出车架上平面太高 80mm 下支点应 保证最小地隙 减震器不得在极限状态下顶死 在自由弧高状态应能自由装配 并有 15mm 行程 f 前 后悬架侧倾角刚度要匹配 并保证整车在以 0 4g 侧向加速度作圆周运动时的侧倾 角小于 6 7 否则应调整前后悬架的侧倾角刚度 驾驶室与底盘的布置 a 保证车身与发动机 散热器 中冷器 车轮有合理的垂直间隙 其中发动机 散热器 等与车身底板的垂直间隙应不小于 车身悬置采用外浮动型式时 25mm 采用浮动悬 置时应在车身悬置软垫压缩 1 2 时间隙 25mm 车轮与轮罩翼子板间隙应经过车轮跳 动校核后确定 一般要求在车轮向上斜跳至极限位置时 车轮与翼子板轮罩间隙 30mm 以满足装防滑链的需要 b 车身前后位置应满足散热器与前地板间隙 轮罩与车轮中心重合等需要 同时校核翻 转轴 换档中继轴与散热器等的间隙 驾驶室翻转时不得有前围与车架等构件的干涉现 象 发动机后端外露出车身长度不影响车厢的安装 且应有护板 应考虑长 短车身的 布置 c 驾驶室的前后位置往往与发动机的位置相互影响 需相互协调 综合考虑选择最佳方 16 案 转向装置的布置 转向泵的布置与车身的位置及空间 车架形状 前板簧 转向传动轴 等条件有关 应处理好它们之间的关系 1 转向盘的布置 首先应校对它与驾驶员座椅的关系 而座椅又取决于踏板机构 视野状 况等 其次 考虑方向盘平面与水平面的夹角 并以取得方向盘前部盲区距离最小为佳 又不致于使方向盘挡住仪表视线 转向盘中心与车门的间隙不小于 350mm 转向盘边 缘与车门间隙不小于 100mm 转向盘中心与座椅中心横向最大盘心不大于 40mm 2 转向器万向节的布置 a 转向器摇臂球销中心尽量靠近转向节臂球销中心的跳动中心 以保证前悬架与转向机 构的运动协调关系 转向节臂球销在高度上接近主片中心 以防止制动时距偏 b 转向传动轴与转向柱及转向器的夹角尽量保持相同或接近 以保证转向过程中 前轮 摆动与转向盘转动之间有一定的传动比 若不相等 传动轴夹角差尽量不要大于 4 否则会降低传动效率 加大不等速传动 c 转向传动轴下万向节中心尽量接近驾驶室的翻转中心 以便减小在驾驶室翻转时 转 向传动轴花键的伸缩量 驾驶室翻转过程中 转向传动轴花键最小啮合长度不小于花键 直径的 1 倍 但齿啮合长度不作为强度校核的依据 最短时不应顶死 要考虑车身的 上下振动因素 d 对与转向机与转向节臂球销中心的跳动中心距离太大时 可以设置中继摇臂 e 转向传动轴与车身地板 传动轴护罩等边界相邻件应有 15mm 以上的动态间隙 f 转向器的安装应牢固 可靠 转向器安装面尽量与纵梁腹板和上翼面同时相连或增大连 接面积 或在此附近设置横梁 g 在最大转角范围内 拉杆之间不得出现死角 各节点不得发卡 传动比变化应尽量小 转向中各件不得与边界件干涉 h 转向梯形底角应以系列车型中产量最大或轴距居中的车型来确定 也可两者兼顾决定 以某一车型为基础设计 其它车型直接采用 变速操纵机构的布置 首先需根据车身 变速器等技术状态合理选择换档机构型式 杆 软轴 a 变速手柄位置应以操作方便符合人机工程需要为原则 变速手柄的工作范围 工作行 程应合理 一般 变速手柄选档行程在 40 60mm 为宜 挂档行程在 120 140mm 为宜 换档力 选档力 变速手柄的活动范围 符合人机工程要求 变速手柄及手刹手柄在任何位置时 距周边 零件的距离 50mm b 档位的排列要合理 便于操作 I 按换档次序排列 II 将常用档位放在中间位置 其它档位仿在两边 III 为避免误挂倒档 常将倒档设在最靠边位置 有时与一档组成一排 17 c 变速操纵要能适应车身翻转的需要 特别是单杆 双杆更应注意 一般要求做运动校 核 d 变速拉杆及手柄等在变速过程中不得与周边零件干涉 三踏板的布置 油门 离合 制动踏板 a 应参照 GB T11563 载货汽车驾驶员操作位置尺寸 所给定的尺寸范围合理布置 并参考同类车型进行优化设计 用第 95 百分位人体尺寸确定车身最大尺寸界线 这样 可满足共 90 的大多数人的身材需要 b 三踏板的起始 油门踏板 保证足角 在 90 110 之间 工作行程 角度 15 角 95 135 角 95 120 离合踏板 行程在 80 150mm 左右 最大不宜超过 180mm 踏板力 在 150 200 N 为宜 制动踏板 踏板力 350 550 N 紧急制动 燃油系的布置 a 油泵容积应满足最大续驶里程 一般为 400 1000km 自卸车取下限 平板车 牵引 车等长途运输车辆取上限 目前 半挂牵引车 平板车的续驶里程有增大趋势 甚至到 1500 多 km 如果单个油箱难以布置 可分为主副油箱 但这样会增加成本 18 b 油泵的位置 尽量将油泵与排气管分开 在汽车两侧布置 如果不能分开 可在消声 器或排气管与油泵的较近部位加隔热板 同时应将排气口与加油口 油泵 通气口的距 离保持在 300mm 以上 应考虑汽车两侧的轴荷分布均匀 在确定前后位置时 一方面可考虑轴荷分配的合 理性 另一方面又要考虑在改变轴距形成变型车时油泵尽量保持不动 形成模块化 应尽量使输油管路最短 应尽量减小油管在车架侧面的悬伸尺寸 同时保持足够的离地间隙 并保证不超宽 必要时 可将由泵做成异形 c 输油管路的布置 在输油管路直径满足流量和供油阻力情况下 走向应顺畅 布置圆角半径应足够 大 以大于 15 倍管径为佳 贴近车架或其它件布置 固定 避免悬空 如果必须悬空布置 应设置固定支架 防止管路下垂 防止与运动或其它零件干涉 摩擦 供油管路与车架或制动管路可以用扎带每隔 300 左右固定 在分岔处必须固定 远离热源和电源接头 管路穿孔应有橡胶圈等作为防护 进气系统的布置 a 进气口应尽量设计在空气清洁的正压区 以增加进气量 同时避免设在机舱内的负压 区 集灰区 甩泥区 并避免吸入雨雾 尾气 并尽量将进气口升高 如车身前围板风 口 车身顶或车身侧面偏上方 b 进气管路的断面尺寸要足够大 满足进气量要求 管路尽量短 接口要尽量少 c 进气管路走向要顺畅 尽量避免大于 90 度的急弯 减小进气阻力 d 带中冷器时 中冷器应布置在通风口处 一般在散热器前 中冷器的散热面积要经过 计算匹配 其风阻不能过大 否则将影响发动机散热 中冷器管路应走向顺畅 固定牢 固 中冷器与散热器组合方式的确定 应充分考虑两者热变形的不同 e 中冷器与散热器安装 应考虑在不拆动力总成情况下的拆装方便性 与车架的安装要用橡胶进行弹性连接 中冷器与散热器要有斜拉杆与车架弹性连接 以保证在工作中的正确位置 f 发动机与车架之间的管路间应采用波纹管路过渡 钢管与软管间应用卡子固定 g 在空滤器与发动机之间的进气管路中根据需要设置进气消声装置或共振箱 以降低进 气噪声 改善进气气流 h 空滤器保养接近性要好 空滤器可按较大发动机来选型布置 i 进气金属管内不许涂漆 不许生锈 j 对于工程用车 在散热器前下方要设计防护隔栅 隔栅应具有通风和一定的强度 排气系统的布置 a 排气管走向要尽量顺畅 减少折弯 同时消声器前的排气管应有一定长度 以减小消 声器的热负荷 b 发动机与车架之间的排气管要用波纹挠性管过渡 避免运动干涉 同时与发动机连接 的排气管连接法兰要有足够的强度和刚度 以防止法兰处断裂 必要时 可增加在发动 机上的支承点 或法兰处设置球形活动法兰 c 要考虑排起辅助制动装置的安装空间 d 消声器前 后端管路长度比例要合理 以改善消声效果 19 e 排气管 消声器应与导线 制动管路及其它橡胶件有足够间隙 排气口不得朝向轮胎 加油口 电瓶加液口 电器件 电线 制动 离合管路以及可燃物等 排气口尽量远离 油泵 300mm 以上 否则应有隔热板 f 排气管与车架的连接需采用结构合理的挠性支承 g 排气管 消声器的布置尽量不要影响纵向通过性 h 排气管的直径要足够大 排气口的形状要以降低噪声为原则合理确定 散热系统的布置 a 散热器散热芯与风扇的纵向空间应能满足系列车型用发动机的需要 以保证散热器悬 置的通用性 b 散热器的通风面积在条件许可下要尽量大一些 尽量避免散热芯相对护风圈口中心的 偏置 同时考虑中冷器对散热器的散热能力的影响 c 散热芯与发动机风扇叶片距离 中重卡在 60 120mm 之间 一般不小于风扇直径的 15 20 风扇叶片与护风圈的径向间隙为 1 D 风扇叶片应外露出护风圈的 1 3 为宜 尽量使风扇中心与散热芯部中心重合或向上偏 20 30mm d 散热器在条件可能的情况下布置的低些 如下图 但需保证自卸车水管不能影响接近 角 必要时要设置水管保护架 e 为改善散热性能 在水管与车身之间设置密封橡胶板 帘 水管下方可设导流罩 防 止气流小循环 f 尽可能使发动机风扇远离机体而前伸 以利于气流的流动 g 副水箱的位置应高于水箱出水管适当高度 副水箱补水管应与发动机进水口相连接 水箱和发动机排气口要低于副水箱对应的接口位置 以利于排气 h 副水箱加水口接近性要好 加水要方便 i 水箱的悬置应采用有减震措施的两点支承 并应有一根或两根撑杆 也应有减振块 j 水箱接头尽量少 水管走向要顺畅 固定要牢固 k 为防止冬季发动机过冷 应考虑采用硅油风扇离合器 电磁离合器或加装保