汽车的总体设计

1,第一章汽车的总体设计,第一节概述第二节汽车型式的选择第三节汽车主要尺寸和参数的选择第四节汽车发动机选择第五节车身型式第六节轮胎的选择第七节汽车总布置,2,1-1概述,一、总体设计应满足的要求用户对汽车设计的要求：1.性能符合使用要求,3,一、总体设计应满足的要求,用户对汽车设计的要求：2.符合各项法规的要求交通法、环境保护法3.价格低廉、质量可靠4.车身满足动力性要求5.美观大方，满足艺术性要求,4,一、总体设计应满足的要求,设计师设计应满足的要求1、汽车外廓尺寸应符合GB158989的外廓尺寸的要求2、轴荷分配要合理，并应符合有关道路法规的限定要求3、汽车各项性能，要求达到设计任务书的给定指标,5,一、总体设计应满足的要求,设计师设计应满足的要求4、进行有关运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉。5、拆装与维修方便四好汽车：好用、好看、好造、好修,6,一、总体设计应满足的要求,设计任务书的要求：1、车型用途2、主要技术经济要求3、生产纲领4、生产方式5、对国民经济的意义,类型工艺性继承性成本、售价,7,二、汽车开发程序,技术设计阶段,设计任务书编制阶段,试验、试制、改进、定型阶段,生产销售阶段,生产准备阶段,8,二、汽车开发程序,1、设计任务书编制阶段（1）主要工作：市场预测使用调查产品水平分析形体设计,9,二、汽车开发程序,1、设计任务书编制阶段（2）设计原则包括：主要技术经济要求确定各种使用性能中那些必保，那些次之在使用、经济、设计制造等方面出现矛盾时，应满足那些方面有哪些变形要求,10,二、汽车开发程序,1、设计任务书编制阶段（3）整车布置方案应包括的内容：初步确定尺寸、性能、质量参数确定汽车布置型式如平头、长头、两厢、三厢等各总成的型式,11,二、汽车开发程序,1、设计任务书编制阶段（4）选型和编写任务书选型画总布置草图进行车身总布置和造型,12,二、汽车开发程序,1、设计任务书编制阶段（4）选型和编写任务书任务书的内容：可行性分析产品型号和主要使用功能，技术规格和性能参数整车布置方案的描述及各主要总成的结构、特性参数。,13,二、汽车开发程序,1、设计任务书编制阶段（4）选型和编写任务书任务书的内容：国内外同类车型技术性能的对比分析本车拟用的新工艺、新技术、新材料；系列化、标准化和通用化的水平年产量及生产方式、设备条件、预算制造成本维修保养的方便性、续驶里程,14,二、汽车开发程序,2、技术设计阶段绘制尺寸控制图进行总布置计算对各部件提出具体设计要求编制整车明细表和技术条件在内的整车技术文件,15,二、汽车开发程序,3、试制、试验、改进和定型阶段4、生产准备阶段：生产准备和小批量试生产5、生产销售阶段,16,1-2汽车型式的选择,一、汽车轴数公路汽车允许负荷：单后轴：四级公路10t双后轴：四级公路18t双轴汽车前后轴总负荷：19t三轴汽车前后轴总负荷：1926t,17,1-2汽车型式的选择,二、驱动型式mnm车轮总数n驱动轮数常用汽车驱动形式描述:42446264668488,18,1-2汽车型式的选择,三、汽车布置型式的选择1.轿车的布置形式基本布置方案前置前驱（典型方案）前置后驱后置后驱前置全驱,19,1-2汽车型式的选择,三、汽车布置型式的选择1.轿车的布置形式变形布置方案发动机横置发动机在轴距外,20,三、汽车布置型式的选择,1.轿车的布置形式布置形式比例微型,21,三、汽车布置型式的选择,1.轿车的布置形式布置形式比例普通级,22,三、汽车布置型式的选择,1.轿车的布置形式布置形式比例中级,23,三、汽车布置型式的选择,1.轿车的布置形式布置形式比例中高级,24,三、汽车布置型式的选择,1.轿车的布置形式布置形式比例高级,25,三、汽车布置型式的选择,1.轿车的布置形式布置形式比例豪华,26,三、汽车布置型式的选择,1.轿车的布置形式结论：1.中高级以下的汽车，使用前置前驱为主；2.高级以上的汽车以前置后驱为主；3.后置后驱用的较少4.横置发动机可以缩短汽车的长度或长度不变增加乘客厢有效长度，在很短轴距内将后排座椅布置在轴距内,27,各种布置方案优缺点比较,28,各种布置方案优缺点比较(续前),29,三、汽车布置型式的选择,2.货车的布置方案,30,2.货车的布置方案(续),31,车头型式比较,32,车头型式比较(续),33,3.客车的布置方案,34,3.客车的布置方案(续),35,1-3汽车主要尺寸和参数的选择,一、汽车主要尺寸的确定1.外廓尺寸(GB1589-89)总高：4m顶窗开启时不超出300mm轿车：总高Ha=hm(轴间底部离地高度)+hp(地板及下部高度)+hB(室内高度)+ht(车顶造型高度),36,一、汽车主要尺寸的确定,1.外廓尺寸(GB1589-89)总长：货车：12m牵引架半挂：16.5m大客：12m汽车列车：20m铰接式大客车：18m,37,一、汽车主要尺寸的确定,1.外廓尺寸(GB1589-89)总长：轿车：总长La=L(轴距)+LF(前悬)+LR(后悬)La=L/CF.F.C=0.620.66F.R.C=0.520.62,38,一、汽车主要尺寸的确定,1.外廓尺寸(GB1589-89)总宽：2.5m(不含后视镜)后视镜不超出最宽处250mm对于轿车：宽度由乘员必须宽度和车门厚度决定，还要布置下发动机、车架、悬架、转向系和车轮近似Ba=(La/3)+(19560)mm后座三人Ba1410mm,39,一、汽车主要尺寸的确定,2.轴距L对最小转弯半径，纵向工作空间，整备质量，传动轴长度，轴荷分配，汽车总长有影响轴距过短时车厢长度不足或后悬过长：上坡或制动时轴荷转移过大使制动性和操纵稳定性变坏；纵向角振动增大平顺性下降；传动轴夹角增大。,40,一、汽车主要尺寸的确定,2.轴距L货车装载量大的车轴距应长运送轻包货物的车轴距应长机动性要求高的车轴距应短轿车：高级车轴距长（见表15）,41,一、汽车主要尺寸的确定,2.轴距L三轴货车后两轴距为1.11.25DD为轮胎直径轴距类型：标准轴距加长轴距短轴距,42,一、汽车主要尺寸的确定,3.轮距B对总宽、总质量、最小转弯直径、车厢宽、稳定性有影响影响轮距B1选择的因素：车架前部宽度总宽法规前悬宽度转向拉杆与车架车轮间隙前轮最大转角、轮胎宽度,43,一、汽车主要尺寸的确定,3.轮距B影响轮距B2选择的因素：车架后架的宽度，后悬宽度（板簧多在车架外）、弹簧与车架车轮间隙、轮胎宽度轿车：（1）B34（总宽）100（80）mm（2）B/L0.50.54微型车：B/L0.550.64,44,一、汽车主要尺寸的确定,4.前悬和后悬LF和LR后悬前悬大客车：65轴距L绝对值3.5m货车：1.22.2m个别可达2.6m,45,一、汽车主要尺寸的确定,5.货车车头长度和车厢尺寸车头长度影响因素：长头或平头外观效果驾驶室空间发动机接近性车厢尺寸：边板高度：450650mm车厢内宽尽量宽、车厢内长尽量短,46,二、汽车质量参数的确定,1.整车整备质量m0的估算定义：指车上带有随车工具，加满油、水和备胎，没有装货，不载人时的整车质量方法：积累、分析、对比估算：质量系数m0me/m0轿车估算：整备质量人（表16）,47,二、汽车质量参数的确定,2.汽车载客量和装载质量（1）载客量的确定：轿车：微型、普通轻型级：2、3、4座中级：4、5座高级：5、7座,48,二、汽车质量参数的确定,2.汽车载客量和装载质量（1）载客量的确定：大客：长途、旅行车：载客量座位数市内：座位数站乘数（810人m2）,49,二、汽车质量参数的确定,2.汽车载客量和装载质量（2）装载质量的确定（me)定义：一般对货车而言，系指在硬质良好路面上行驶所允许的额定装载量，在坏路面行驶减少1525装载量；对越野车系指在土路上的额定装载量,50,二、汽车质量参数的确定,2.汽车载客量和装载质量（2）装载质量的确定（me)影响因素：（a）用途、使用条件（b）与型谱（系列）有关、应符合国家规定,51,二、汽车质量参数的确定,3.汽车总质量ma的确定定义：指装备齐全、按规定装满客货的整车质量货车：ma=m0+me+mp乘客质量（65kg/人）客车：ma=m0+me+ml行李,52,二、汽车质量参数的确定,4.质量系数m0定义：汽车装载质量与汽车整备质量之比（表17）反映汽车的设计水平和工艺水平,53,二、汽车质量参数的确定,5.轴荷分配（表1-8）影响内容：牵引性、通过性、操纵性、制动性、和轮胎寿命。应考虑的问题：应使轮胎在汽车满载时负荷相近，双后轮应按1:2分配前后轴负荷，常使前轴负荷占2627。,54,三、汽车重要性能参数的选择,（一）动力性能参数1.直接档动力因数D0max和1档动力因数D1max2.最大车速uamax,55,三、汽车重要性能参数的选择,（一）动力性能参数,56,三、汽车重要性能参数的选择,（一）动力性能参数3.爬坡能力：货车30，越野车604.比功率和比转矩比功率=Pemax/ma比转矩=Temax/ma5.加速时间原地起步加速到100km/h或加速行驶一定距离所用的时间,57,三、汽车重要性能参数的选择,（二）燃油经济性指标1、百公里油耗（L100km）（表110）高级轿车：1823.5中级轿车：1016轻型轿车：712微型轿车：4.57.5,58,三、汽车重要性能参数的选择,（二）燃油经济性指标2、单位质量汽车百公里油耗(L/100tkm)轿车2.510.546吨车2.83.2（汽油车）1.92.1（柴油车）详见（表111）,59,三、汽车重要性能参数的选择,（三）汽车最小转弯直径Dmin机动性详见（表112）（四）汽车通过性参数（表113）最小离地间隙hmin接近角1离去角2纵向通过半径1,60,三、汽车重要性能参数的选择,（五）汽车操纵稳定性参数1、转向特性参数12130.4g向心加速度2、车身侧偏角3最好4.5较好不超过73、制动点头角1.5以下,61,三、汽车重要性能参数的选择,（六）汽车制动性参数（表114）制动距离st制动减速度jmax（七）舒适性平顺性、空调、噪声、乘坐环境、操纵性平顺性评价振动频率、振动加速度,62,1-4汽车发动机选择,一、发动机型式的选择1.气缸排列型式选择直列：优点：结构简单、工作可靠、成本低、宽度小缺点：缸数多时显得过长，高度高，质量大,63,一、发动机型式的选择,1.气缸排列型式选择V型：优点：高度低、质量小、多用于中、高级轿车缺点：宽度宽、制造困难水平对置：平衡好、高度低,64,一、发动机型式的选择,2.汽油机、柴油机的选择,65,一、发动机型式的选择,3.水冷与风冷发动机的选择水冷：优点：冷却均匀可靠，散热良好，可靠性高，气缸变形小，噪声低、成本低、能较好适应增压后的散热缺点：冷却系使维修不方便，结构复杂、水箱需要用铜、铝制作，冷却性能受气温影响大,66,一、发动机型式的选择,3.水冷与风冷发动机的选择风冷：优点：冷却系简单，维修方便，容易，使用方便缺点：散热效率低，冷却不均匀、不可靠，消耗功率大、噪声大、易堵塞,67,二、发动机主要性能指标的选择,（一）Pemax及nP1、比功率Pemax/ma2、根据动力性能指标计算,68,二、发动机主要性能指标的选择,（二）Temax及nT1、为转矩适应性系数1.11.32、nP/nT=1.42.0,69,二、发动机主要性能指标的选择,（三）发动机适应性系数,70,三、发动机的悬置,合理的悬置可以减小振动、降低噪声、改善舒适性、提高零部件和整车寿命对悬置元件要求：1、刚度大些2、有好的隔振性能3、低频时大阻尼特性，高频时低动刚度特性4、耐机械疲劳、热稳定性、抗腐蚀性,71,1-5车身型式,一、轿车车身型式1.折背式2.直背式3.舱背式,72,1-5车身型式,二、客车车身型式1.单层2.双层,73,1-6轮胎的选择,参数：1、轮辋规格2、额定负荷3、气压4、帘线层数5、速度,74,1-6轮胎的选择,标准轮胎使用范围：1、货车：满载工况2、市内大客：座位、坐满8人m23、四座轿车：前后排各坐一人4、五六座轿车：前排两人、后排一人5、微型车满载,75,轮胎分类:,现代高速车辆轮胎选用趋势：子午线结构、钢丝或人造纤维帘线、纵向花纹、低断面、无内胎,1-6轮胎的选择,76,1-6轮胎的选择,一般取0.91.0，良好路面1.1，不超过1.2。原则：轿车高速取下限越野、轮辋宽、低压、大径山区用车、轮辋尺寸大轿车、降低质心高度、直径取小、轮辋宽,77,1-7汽车总体布置,一、基准线1、车架上平面线（垂直方向尺寸的基准线）2、前轮中心线（纵向方向尺寸的基准线）3、汽车中心线（横向尺寸基准线）4、地面线标车高、货台高、接近角、离去角、离地间隙5、前轮垂直线,78,二、各部件的布置,1.发动机的布置（1）发动机上下位置：影响驾驶员视野、汽车最小离地间隙（2）发动机前后位置考虑轴荷分配、前置后驱传动轴夹角、面积利用率、拆装方便,79,二、各部件的布置,1.发动机的布置（3）发动机左右位置曲轴中心与汽车中心尽量一致（4）驾驶室布置确定驾驶室地板线确定座椅位置货厢底板高度,80,二、各部件的布置,1.发动机的布置（5）货厢布置考虑问题：货厢与驾驶室之间的距离货厢和货物的质心离后轴中心线的距离货车前保险杠到驾驶室后壁的距离货厢内宽度货厢底板高度,81,二、各部件的布置,2.传动系的布置考虑半轴通用性客厢地板凸包高度后排座椅厚度,82,二、各部件的布置,3.转向系布置（1）转向盘位置（2）转向器位置注意：不妨碍腿部踩踏板的运动方向盘不要后移（撞车时）摇臂纵向杆节臂希望相互夹角接近90,83,二、各部件的布置,4.悬架的布置5.制动系的布置脚制动踏板力或手制动杆力大于400N时，应加助力装置；应检查杆件运动时是否有干扰和死角；制动管路安全可靠6.踏板的布置,84,二、各部件的布置,7.油箱、备胎、行李箱、蓄电池的布置8.车身内部布置9.轿车外廓尺寸确定10.安全带的位置,85,轿车车身总体布置方案,一、典型方案动力总成布置动力总成前后位置影响到：轴荷变化前部离地高度前悬架布置发动机罩高度驾驶员视野,86,一、典型方案动力总成布置,需满足的条件：发动机罩与发动机零件之间的间隙不小于30mm水箱能在整个面积上接受风扇的吹风发动机油底壳与横梁之间留有至少20mm的间隙，发动机油底壳与路面之间的距离由离地间隙hmin决定,87,一、典型方案动力总成布置,需满足的条件：发动机与前围板间必须留有足够大的间隙，以防过热和保证某些零件的装拆离合器壳与变速器应能同时摘下，无需拆卸发动机固定点发动机前悬置点应布置在动力总成质心附近，支座应尽可能宽，并安排于排气管之前。,88,一、典型方案动力总成布置,需满足的条件：排气系统常安装两个消音器，为防止过热应尽量低，但应注意hmin。纵梁之间的距离，应考虑从上面和下面来安装和拆卸发