整车部设计手册-动力部分

GEELY技 术 手 册XX篇总布置篇第一章 动力部分1.吉利发动机及变速器型式(种类)目前吉利的发动机包括3G10、MR479Q,MR479QA, 4G18（4G15）,4G24(4G20)、柴油机4D20，纵置发动机4G24改进型。其中3G10、MR479Q,MR479QA、4G24为前排气汽油发动机，4G18(4G15)为后排气汽油发动机。4G13,4G13T后排气增压型发动机。匹配的变速器JL-5S109,JL-S118,S170B,S160G、CVT, QR631D、6MT-1等。6MT-1V5A1MR479Q4G241.1.1 动力总成的布置发动机进行布置时，要首先充分考虑发动机及变速器允许的最大布置倾斜角度(变速器的布置角度通常可以根据悬置安置面与坐标系XY面成0度时测得，或者根据输入轴与输出轴线生成平面与整车坐标系的XY面的角度)，在角度允许的范围内(询问主管工程师)，合理调整，以达到尽量大的油底壳最小离地间隙，传动轴角度在空、半、满载均4.5deg要求之内，以及周边零部件的通用化。对于动力总成布置时通常要求空载状态下，油底壳(变速器壳体)离地间隙要求170mm以上，如果油底壳离地间隙太小，在车辆运行过程中就无法对发动机油底壳形成有效的保护。通常在满载条件下，城市工况，轿车的最小离地间隙要求大于125mm以上，并且需要加装发动机底部护板。对于更换动力总成的布置时，应先对动力总成的主要外廓尺寸进行比较，如压缩机位置、动力转向泵位置及变速器部分的选换档摇臂位置、原悬置安装点位置等，并询问动力总成的质量变化，这样可以初步判断以便校核中重点的考虑检查。油底壳离地间隙检查传动轴角度检查由于动力总成是通过悬置连接在车身或副车架上，而悬置系统一般为弹性体(橡胶或液压形式)，在发动机各种工况运行时均会有一定的运动量。所以在布置动力总成时要充分考虑与周边不动件的间隙(如与车身纵梁一般间隙要求15mm以上)，当然间隙值的定义与悬置的型式存在一定关系，通常来说，根据橡胶悬置特性，在动力总成的高度方向要求留20mm以上间隙，侧边以及前后方向的间隙通常根据动力部门提供的特性值增加一些余量进行要求。1.1.2 动力总成的布置要点在将发动机三维数据调入后主要按照前、后、左、右、上、下六方向上与机舱内零部件间隙值是否能满足布置的要求，前面主要分析和散热器风扇的间隙，后面则分析差速器壳体与副车架、转向器的间隙，左右两侧主要分析纵梁的间隙，上部考虑与发动机罩内板间隙，下部考虑油底壳最小的离地间隙。在进行悬置点考虑时候，尽量借用原动力总成在纵梁上的悬置点，因为悬置点的变化会影响车身溃缩区，碰撞时影响到吸能。发动机布置时要考虑维护性，如更换三滤、液压助力转向泵、正时皮带时的工具操作的空间，可以用工具数据库的数据进行校核。同时发动机布置时，根据通常前5deg后3deg校核方法，用来确定发动机附件与周边的间隙值。与前围板之间留出50mm以上间隙(主要是考虑碰撞时的缓冲空间，当定义值或者要求值减少时，需要安全系统的人员进行确认)，发动机上部与发动机罩外板之间考虑行人保护GTR标准应大于65mm以上间隙(对空滤器在发动机之上的间隙值可以相对减少)。发动机布置时，要求左右悬置的连线理想状态下通过重心，若有相对位置偏移，则应小于15mm。动力总成布置过程中，要充分的考虑布置空间、管路走向隐蔽合理，安装维修便利性，在进行发动机布置角度调整(工作角度范围内)，要考虑是否会影响油底壳润滑等，最后可能通过几轮布置评审，达到布置最优化。发动机的布置还直接影响发动机罩的高度和倾角，考虑造型要求可以确定发动机罩的轮廓形状。所以在保证油底壳离地间隙以及发动机部件与发动机舱内表面间隙的条件下，降低发动机罩的高度有利于车身前部的造型和驾驶员的下视野。考虑到总装时发动机从下部安装的可能性，发动机最宽处(两侧已经安装各种电器附件)应能通过发动机舱的最窄部位。现代轿车多采用短前悬，如果将发动机横向布置在前轴后方，则发动机及附件到发动机罩间隙加大，可以减轻前撞对行人保护的伤害；同时发动机上部有足够的空间来布置其他需布置室内的总称。发动机的倾角分为前倾和后倾(某些发动机布置角度为0deg)，简单的说就是发动机气缸体中心线与YZ面之间的夹角(或垂直方向)，一般在进行动力总成输入清单里面要求相关科室提供具体数值，发动机的倾角直接影响发动机在整车中的布置位置及更换机油泵、排放油底壳残渣的顺利性。检查发动机倾角的时候还应检查发动机曲轴中线应该与整车Y轴平行，若出现有成角度情况，应反馈相关部门数据的正确性。发动机倾角动力总成与前围板间隙对于变速器在发动机舱中布置情况。主要考虑变速器在最适合的位置和角度下，与周边零部件的间隙情况。比如，与副车架、车身纵梁、风扇等零部件的间隙和干涉情况。间隙值合适与否需根据实际车型和悬置安装方式确定。变速器在整车中的布置角度和设计角度不同时，是否会影响到变速器内齿轮油的冷却润滑性能，需要与设计部门进行及时沟通并校核。由于通常变速器与发动机不是一起开发，因此二者间的接口尺寸匹配在所难免。进行匹配时，还需要相关主管部门将所要进行的更改工作的难易程度和开发成本进行综合分析最终确定是发动机接口更改还是变速箱接口更改，有时是二者均进行更改。为了减少产品开发成本，应根据现有的变速箱资源来选择一款变速箱与所确定的发动机进行匹配工作，如果根据动力性计算后，变速箱各档速比及主传动比不能满足整车性能要求，则需要设计部门重新选择速比。变速器悬置点的布置，主要考虑的原则是只更改离合器(变矩器)壳体，尽量不更改变速器壳体。因此悬置的设计在尽量不更改变速器壳体前提下，考虑到安装工艺性，重新设计支架。在变速器设计过程中，还应考虑起动机的布置。起动机一般分为布置在发动机侧或变速器侧两种，起动机的位置影响悬置安装点的定义、换档软轴走向、发动机启动盘、进出水口，并考虑维护方便防水防火的性能。变速器侧间隙检查起动机在变速器侧的布置位置间隙1.1.3 传动轴的角度目前通常轿车布置采用前置前驱，发动机横置，由于目前采用十字轴万向节或等速驱动轴考虑三销轴承的寿命，在空、半、满在状态下传动轴角度小于4.5deg，最好在半载状态(设计载荷)为0度。根据分析，目前绝大多数前置前驱采用横置，差速器的中心点均是在整车左侧，即左半轴较右半轴短，所以左半轴的夹角肯定大于右半轴的夹角。因此，一般检查左半轴的夹角4.5度即可。在调整时应使传动轴尽可能小，因为这个夹角太大，对于传动效率来说就要降低，同时供应商也很难保证疲劳强度及寿命。传动轴角度将也直接影响油底壳的离地间隙。对于发动机输出扭矩不是很大(左右半轴长度小于700)的情况下，可采用只有左右半轴.半轴选取时通常设计部门会进行最大承受扭矩校核，由于大多变速器均晚于发动机的开发，所以进行匹配时，需要初步分析传动轴的运动空间是否与发动机端面或变速器壳体干涉现象，一般传动轴本体部分应留出3mm以上间隙，半轴在悬架各个运动状态下与走边间隙也要重点检查。对于前置后驱要保证动力总成传动轴角度控制在3deg以内，当传动轴的长度超过1.5m时，应在中间增加固定支撑，并将传动轴分为两段。传动轴内球笼左侧点传动轴角度校核示意图4.5deg圆锥面传动轴外球笼中心点前置前驱横置发动机两轴与三轴式传动轴图片三轴传动轴轴两轴传动轴车轮中间支撑车轮1.1.4 燃油系统燃油系统主要由燃油箱、进油管、回油管、蒸发管、碳罐、油泵、燃油滤清器、燃油加注管、加注口盖等组成，基本原理见下图。 油箱主体原则上均采用以超高分子量聚乙烯（HMWHDPE）为基材，以EVOH为阻隔层的的单层或多层结构的复合塑料。燃油系统的布置对于车身有效容积和整车轴荷分配都有很大影响，在燃油箱的布置中，要确保燃油箱的容积和燃油箱的最小离地间隙，布置在空间许可的情况下，尽可能的增加油箱容积和邮箱的离地高度(便于油泵布置及提高燃油传感器的精度)，同时燃油箱与车身安装面之间应留有15mm以上间隙以便于设置橡胶隔垫，安装位置靠近排气管处均要进行隔热罩的设计，通常油箱与热源间隙在50mm以上(预留隔热板设计)，若油箱布置在悬架系统的前部，需要校核各状态下油箱与悬架之间的间隙，考虑车身误差等因素，油箱与悬架(扭力梁、稳定杆)运动件之间预留30mm以上间隙；在燃油硬管布置时，保证固定点可靠，走向合理；加油口位置要方便加油的操作，通常在进行布置加油口位置时，需要进行加注枪的验证；油道要合理，装配。为安全起见，燃油箱不应该布置在发动机舱内，并避免受到撞击而漏油时发生火灾。燃油箱布置时应考虑备胎的布置空间，对于前置前驱的轿车，后桥取消了主减速器，可有更加多的空间来布置燃油箱，行李箱容积较大。图1-2供油系统结构示意图图1-2燃油箱与悬架间隙检查 图1-2燃油箱与车身安装间隙检查图示为发动机前置前驱的燃油箱布置方案a)燃油箱和备胎布置行李箱下面，b燃油箱在后排座后面，备胎紧贴行李箱侧壁 c 燃油箱在后悬架前方，备胎在行李箱下面 d燃油箱在后桥后方，备胎在行李箱下面。d）c）b）a）碳罐的布置:根据布置定义或者发动机舱布置空间限制，可以布置在左右减振器安装支架侧边、后地板下部(后悬架的上部)，一般要求为碳罐应布置高于油箱平面。碳罐在发动机舱布置时，考虑燃油管路的走向及固定点，通常布置在左减振器安装支架内侧，左纵梁的上部。并考虑与变速器本体、线束的走向、悬置的空间。1.1.5 排气系统排气系统由前排气管、三元催化净化器、中间消声器、后消音器等组成。如果排气系统出现热膨胀，下垂，悬挂损坏或排气系统连接脱离这样的非正常情况，排放构件不应与对车辆安全运行至关重要的任何构件保持接触例如：燃油系统构件，制动管路。排气管布置影响车身地板的布置，在地板下面装有双排气管、主消声器和在主消声器之前后布置两个辅助消声器，是最理想的消声器布置方案，能高效的吸收噪声。地板和消声器之间应留有足够间隙，考虑隔热罩一般在40mm以上，以避免地板过热，为有效利用车身底部的通风来降低排气管温度，排气系统和消声器应沿着空气的流动方向布置，而在其周围要用隔热隔声材料将其余车身其他部分隔离开，如图示排气系统周围间隙主要考虑与车身系统构件如所有车身钣金、保险杠、非金属车身栓塞，前悬架系统构件中的固定件、处于运动行程极限状态、助力转向软管和非金属件，后悬架构件包括固定件、运动件全行程及非金属件，传动系统整个行程及非金属构件，制动系统构件包括驻车制动系统、制动管路及部分非金属构件，变速器控制装置包括壳体及所有非金属件，离合器控制装置及发动机油底壳等，燃油系统包括与消声器、非金属燃油管路、带隔热保护装置的非金属燃油管路、金属管路、加油管硬管之间的间隙，具体值见设计指导书。通常消声器的体积跟发动机的排量存在一定的比例关系，一般在10：1左右，具体可以询问设计主管部门，以便考虑走全。本标准建立起排气系统的设计要求，包括固定防热护套；并对其它车辆的构件和设计理念进行描述。要把热膨胀，垂度考虑在内；制造和装配公差包括在额定的间距尺寸之内。如果排气系统出现热膨胀，下垂，悬挂损坏或排气系统连接件脱离这样的非正常情况，排放组件不应与影响车辆安全操作的任何部件例如：燃油系统构件，制动管路进行接触。一般结构吉利汽车基本上采用双级消声器。前级消声器一般采用纯阻性结构，主要消中高频噪声，形状一般为圆柱形，筒体内全部装玻璃纤维等吸声材料。见图1-10 图1-10后级消声器为阻抗结合结构，主要消除中低频噪声及部分前级未消去的高频噪声。形状大多为跑道形或椭圆形，一般分为三个腔。见图1-11。图1-11周边零部件校核：散热器（包括电机）副车架纵梁、副车架、变速器及发动机、传动轴、转向器（硬管）3-1）车身系统构件 间隙（mm）所有板金件（地板等）-至管路，消声器和谐振器 -至催化转化器，带防热护套 -至催化转化器，不带防热护套 结构件 保险杠 非金属车身栓塞 对于后排气的发动机三元催化器与前围板间隙要求，符合安全碰撞压缩机与底部护板排气管与底部护板（周边）变速器与底部护板、3-2）前悬架和转向系统构件固定件 运动件-处于行程极限 助力转向软管和非金属件 此处可以增加稳定杆包络与排气管： 3-4 传动系统（分为后驱传动轴与前驱传动轴）整个行程的传动系统间隙 非金属构件 转向器 转向器本体与排气管转向器管路与排气管转向器管路（胶管）与排气管 排气系统与悬置由于前后悬置布置在排气管三元催化器的附件，温度高，热量不易散发，造成悬置软垫的抗拉强度、力学性能下降，并产生裂纹，因此在悬置设计中应使悬置软垫远离热源或加以隔离。3-5 制动系统构件整个行程的驻车制动系统（前排气与进气歧管，后排气与三元催化器隔热罩） 制动管路 非金属构件 换档软轴拉线与三元催化器隔热罩换档软轴拉线与进气歧管间隙检查3-6变速器控制装置处于所有位置的金属构件 处于所有位置的金属构件 3-7整个行程的离合器控制装置 非金属构件 3-8发动机，变速器和离合器 3-9 燃油系统至燃油箱间隙-沿消声器/管路旁边 -在消声器/管路之上或后面 至燃油管路间隙-非金属燃油管路 -带防热保护装置的非金属燃油管路 -金属燃油管路 至加油管间隙 排气管设计：前，后氧传感器截面图及线束固定前氧传感器的型号排气管管径R=28,排气管在副车架之下走向，排气管在接近角之上。排气管走向时避免弯度过大、过陡导致局部杂质堆积，造成排气不畅，使排气管产生嘟嘟的噪音。后氧传感器及线束固定点：排气系统设计应位于接近角之上。 消声器与周边间隙检查1.1.6 进气系统进气系统由空气滤清器总成、发动机进气软管、空气滤清器进气管、部分还有谐振腔组成。一般根据发动机节气门体的位置，空滤器布置在发动机舱左侧、右侧。在布置时考虑空滤器固定点位置、空滤器防火(离起动机较近)、悬置设计空间预留及空气器换滤芯的维护方便性。分析空滤器尺寸、位置、安装方法、进气管的管路布置和紧固方法以及谐振器尺寸及安装方法。同时空滤器布置时进气口尽量要靠前，并且靠近迎风处，因为温度过高影响发动机的充气效率。为防止进气口进水(通常在进气软管或空滤下壳体有放水阀)导致发动机失效，进气口应尽量升高。并需要根据发动机的排量，计算空气滤清器容积，在布置时候预留空间。进气口迎风检查进气口防水检查空滤器系统空滤器的布置位置 与真空助力器，减振器支座，机油尺空间空滤器布置在发动机右侧空滤器谐振腔与导水板进气口位置空滤器与起动机空滤器的安装与拆卸，安装方式尺寸安装方式管路布置发动机罩间隙（含发动机罩隔声，隔热衬板） 螺栓安装式上壳体卡片式上壳体插接式空滤器壳体空滤器设计时，首先根据动力总成系统部要求空滤器容积，进行初步尺寸设计，根据发动机节气门体的方向，确定布置位置。空滤器上下壳体的安装方式采用弹簧片、螺栓安装、插接等多种方式，弹簧片是安装结构简单，便宜，缺点是弹簧易失效，采用螺栓安装方式，需保证螺栓与空滤器结合面足够，防止结合面过小，导致安装固定点失效。同时螺栓拆卸需考虑螺栓防掉措施，螺母增加垫片，具体根据空间间隙确定安装方式。空滤器壳体由于可变形，所以与发动机罩的外板间隙可以略微减小（正常要求65mm），空滤器下壳体通常设计有漏水口，避免空滤进口吸水后进入发动机内，影响发动机性能。空滤器更换滤芯方便性分析主要包括拆卸空滤下壳体的螺栓或卡片的方便性及取下壳体的方便性。在进行拆卸螺栓或卡片时，工具操作空间充裕，取下卡片时与周边件不发生干涉。谐振腔分布置在发动机盖上（利用空间可作为发动机装饰罩），或布置与洗涤液壶对称位置，并与车身预留一定间隙，由于在大灯后部，所以需确认维修大灯的方便性。根据安装螺栓的长度，合理的确定真空助力器与空滤器的间隙进气口检查1.5 空气滤清器系统1.5.1 进气滤清器的设计要点空气滤清器进气系统设计时，对性能、结构刚度、强度一般都能仔细对待，但在总布置上有几个问题，应特别注意。a) 进口处的空气温度不应超过环境气温15，进气温度过高会降低发动机充气效率，进口方向适当迎风是必要的。汽车行驶时具有一定的速度，特别是高速行驶时，迎风进气口会提高进气量。b) 进口位置应避免吸入雨、雪、发动机排放的废气。c) 进口应避免选在机舱内的负压区、集灰区、甩泥区，在允许的条件下进气口应尽量升高。d) 进气金属管路内壁不允许喷漆，不许生锈，这类赃物脱落后会直接吸入发动机。e) 管路尽量减少接口数量，接口卡箍薄钢片式或钢丝式，沿圆周360都要密封。f) 空气滤清器总体方案的确定确定总体方案，主要考虑车辆类型，发动机常用转速下的吸气量，汽车行驶的道路条件等因素。轿车、轻型货车发动机吸气量比较小，一般都在300m/h以下，汽车行驶的道路条件也较好，使用单级干式或单级湿式空气滤清器即可满足要求。1.5.3 计算空气流量 空气流量是设计空气滤清器的主要依据。 空气流量Q按下面公式计算： Q=0.03AZVhnv (m/h) (1) 式中 Z- 汽缸数； Vh- 汽缸工作容积（发动机排量），L； n- 发动机转速，r/m； A- 考虑进气脉冲的系数，推荐按表1-11选取； v- 发动机进气充气效率，汽油机推荐v取0.70-0.80，柴油机取0.80-0.85。 确定空气流量后，计算各部空气流速。表1-11 滤芯材料性能参数（进气脉冲系数A）缸数行程1234缸或4缸以上二行程2111四行程2.8-3.21.6-1.81.331空气滤清器滤芯表面面积设计微孔滤纸和无纺布的允许空气流量为0.03m/cmh。根据已确定的空气流量和滤纸的允许空气流量，计算滤芯最小面积A2，再按下面公式，确定滤芯结构尺寸。目前，滤芯已有系列标准，应该尽量采用标准，使产品通用化。A2=bn2h1/50 (2)式中 b- 折宽，mm; n2- 折数; h1- 折高，mm;式中的折数n2按下式计算 n21+L/t (3)式中 L- 滤芯长度，mm; t- 折距，推荐t=3mm-8mm。为了防止滤芯并折，滤芯的高度与折宽之比不应大于7。折宽b必须选用系列标准尺寸，便于使用现有设备加工。表1-12给出国外轻型汽车空气滤清器储灰量，过滤面积及空气流量的关系，设计时亦可参考。表1-12 轻型车空气滤清器有关参数车 型储灰量 （g/ m）过 滤 速 度 （cm.s-1）过 滤 面 积 /空气 流 量 （m/m.min）备 注轻型车1307-80.21-0.24沥 青 路1.1.7 冷却系统主要有散热器、油冷器(AT)、风扇、软管、中冷器(涡轮增压发动机及柴油发动机匹配)组成。根据发动机排量等因素影响，选择不同型号的散热器风量及风扇数量，导致在发动机舱所需空间不一样，在布置时还需考虑散热器面罩对散热器进风面积的影响，在造型之初便要考虑，计算实际的迎风面积是否能满足散热器要求。同时考虑散热器安装方式，及拆卸方便性。并根据发动机进、出水管定义对管路进行走向、并考虑与悬置、三元催化器以及车身间隙。若散热器位置高于发动机或与发动机等高以及较低于发动机时，应和设计部门确认是否需要设计膨胀水壶和引水管。柴油发动机的冷却系统除以上组成外还增加了中冷器，中冷器主要考虑体积及散热要求，一般布置在冷凝器前部并考虑管路出口及与前横梁间隙。散热器类型管路走向定义1.4 冷却系统1.4.1 选型散热器根据车辆的布置空间等因素选择散热器的结构形式，纵置或横置。散热器散热量应符合表1-9的要求。具体的要求一般需要与对标车及同型发动机对比确定。表1-9 散热器散热性能要求发动机排量，L水流量，L/min风速，m/s消耗能量，kWV1.0758251.0V1.3758401.3V1.6758451.6V1.8758501.8V2.4758552.4V3.075860根据发动机排量等因素选择风扇数量及风量应符合表1-9与表1-10及表1-11。表1-10 单冷却风扇型式发动机排量V，L额定电压V电流A转速r/min静压Pa风量m3/h噪声dB（A）V1.013.50.29.0200020098800701.0V1.613.50.212.0220020098105072.5表1-11 双冷却风扇型式发动机排量V，L额定电压，V电流，A转速，r/min静压，Pa风量，m3/h噪声，dB（A）1.0V1.613.50.29.0200020098160072.5V1.613.50.212.0220020098210072.5注：表中的电流及转速值是对单个风扇的要求，风量是对两个风扇的总风量要求。1.4.2 布置冷却系的总布置主要考虑两方面，一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。在设计中必须做到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。1.6.2.1 提高进风系数冷却系统安装在发动机舱内，散热条件差、空气流动时空气密度下降、护风罩间隙的存在、风扇与散热器及发动机的相对位置以及风扇前后散热器阻力的存在等，必然使风扇实际流量比台架流量小。风扇实际流量与散热器和风扇理论匹配点上所确定的空气流量（即风扇台架流量）之比称为进风系数。显然，为了提高冷却系统的散热性能，应尽可能提高进风系数。冷空气从车头面罩流入，经散热器芯部后，温度提高2040，这部分热空气被风扇吸入机舱，从发动机两侧和底部排出舱外，形成空气流通系统。造成进风系数低的原因，大致可归纳为以下三个原因。 阻挡，即被障碍物阻挡，或进风及排风的流通截面太小，阻力太大； 回流，即风扇工作时前后产生的压差，一部分气流通过间隙或其它途径从后端高压处回流到前端低压处。 风扇与散热器相对位置配置不好，使风扇效率不能充分发挥，并在散热器上存在无气流的“死角”，使气流产生大量涡流或湍流损失。改善冷却空气流通系统的措施如下。1.6.2.2 提高冷却液循环中的除气能力 冷却系统中空气的来源 其来源有下面几方面。a) 由于结构设计的限制，发动机水套中某些零件有“死区”存在，积滞了一部分空气，这部分空气在静止和加注过程中不能自行从系统中排除；b) 在加注过程中，总有部分空气吸附在冷却液上被带进系统中；c) 在气缸盖衬垫处,高压燃气可能窜入系统内；d) 冷却液流经机体或缸盖的高温水套时，有部分吸热气化，形成气泡，甚至气囊。 气体对冷却系统的影响 造成水泵流量下降，散热器的冷却效率随之下降；造成发动机水套内局部沸腾，致使局部的热应力猛增，影响发动机性能；在热机停机工况，气体还会造成冷却液过多的损失。 排除气体的措施 排除气体有以下几种方法。a) 散热器的位置高于发动机，并使散热器上水室具有足够大的容量或上水室内部具有除气措施。这一措施不需要采用副水箱，装置简单、管路通顺。b) 当散热器位置稍高于发动机或与发动机等高时，应该设计副水箱和引水管。c) 散热器位置低于发动机时，必须设置副水箱和引水管，并设有强制连续除气循环的管路。散热器的安装方式:1.散热器器总成先安装，散热器上横梁后安装。此安装方式在装配与拆卸均比较方便。散热器水箱的上下固定点为橡胶，设计之初橡胶需存在一定压缩量，并保证水箱与下横梁之间一定间隙通常（5-7mm），避免车辆运动时振动导致水箱破裂。定义此间隙时需得到设计部门确认橡胶性能。散热器加注口需检查人机操作方便性，在进行旋出加注口时，加注口盖不能与周边件干涉，加注口需满足加注枪的加注要求。膨胀水壶与与散热器之间连接的软管需设计固定点，通常在散热器上横梁上增加一卡口。软管固定点位置可以是1/2管路位置，管路走向需避开尖锐车身及翻边。膨胀水壶上的出口位置一般为两个，一个为通气，一个为补偿口。补偿口高于通气口（在装车时特别注意），防止装配时操作错误。膨胀水壶固定方式：与散热器一体或通过支架固定在车身上。固定在车身上时，需考虑膨胀水壶的重量，考虑支架强度，避免强度不足导致水壶易晃动与周边零部件干涉及顾客抱怨。膨胀罐散热器加注口溢流软管散热器进出水管散热器风扇总成散热器放水口变速器冷却出水管变速器冷却进水管对于自动变速器（AT），需增加变速器冷却管路，由于散热器出水管端温度较高，若将变速器冷却管路布置在发动机出水口侧，易造成变速器冷却不良，影响变速器冷却效果。同时由于发动机型号不同，发动机进/出水口存在同侧或异侧。变速器冷却管路较长则需增加固定点，若变速器为整车开发后期增加的配置，则固定点位置需与相关部门确认。变速器冷却管路管路固定点定义1.1.7 悬置系统悬置分为橡胶悬置和液压悬置，在整车系统中一般采用三点式和四点式方式进行布置。根据内部结构类型不同悬置分为压缩式、剪切式和倾斜式。悬置的布置时应参考原车身上或副车架上的安装点同时分析左右悬置的连线与动力总成的重心尽量在一条直线上。悬置的数量是根据动力总成的长度、质量、性价比、安装方式决定的。理想的悬置在整车装配好后，在不拆卸其他零件的前提下，便于安装维修。通常悬置系统周边有散热器、空调管路、排气管、变速器换档系统、ABS模块等零部件，在进行布置输入的时候边界应考虑齐全。在对悬置数据进行检查时，对于液压悬置，一般悬置支架与动力总成配合面之间预留有5-10mm空隙(考虑动力总成质量时的下降量)，橡胶悬置则橡胶块中心线低于支架轴线(即处于压缩状态)。1） 底盘系统构件换档软轴转向器及管路助力转向管路悬置与周边零部件周围间隙ABS模块2)电器系统构件空调管路线束3）动力系统构件排气管散热器风扇三元催化器第六章 发动机悬置的结构、作用、设计要求6.1 悬置的作用悬置元件既是弹性元件又是减振装置，其特性直接关系到发动机振动向车体的传递，并影响整车的振动与噪声。6.2 悬置的设计要求6.2.1 能在所有工况下承受动、静载荷，并使发功机总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与底盘上的其他零部件发生干涉。同时在发动机大修前，不出现零部件损坏。6.2.2 能充分地隔离由发动机产生的振动向车架及驾驶室的传递，降低振动噪声。6.2.3 能充分地隔离由于路面不平产生的通过悬置而传向发动机的振动，降低振动噪声。6.2.4 保证发动机机体与飞轮壳的连接面弯矩不超过发动机厂家的允许值。6.3 悬置的设计结构6.3.1 发动机悬置软垫的设计-金属板件和橡胶组成6.3.1.1 悬置软垫的负荷通常前悬置位于发功饥机体前端或机体前部两侧，与后悬置相比、远离动力总成的质心，因此动力总成的垂直静负荷主要由后悬置承担，而前悬置主要承受扭转负荷。对后悬置来说距离动力总成的主惯性轴较近，承受较小的扭转负荷及振幅。同时，由于它处于发动机动力输出端，受传动系不平衡力的严重干扰和外部轴向推力的冲击， 当发动机输出最大转矩时支承点出现的最大反作用力也应由后悬挂来承担。所以后悬置的垂直刚度较大，也起着限制动力总成前后位移的作用。悬置系统同样还承受了汽车行驶在平平道路上的颠簸、冲击、汽车制动及转向时所产生的动负荷。6.3.1.2 悬置软垫的机构形式在设计发动机悬置时。必须充分的考虑悬置的使用日的，例如支承的质量和限制的位移等，选择合理的形状。悬置的基本形式有三中，即压缩式、剪切式和倾斜式。给出了这二种悬置的基本特性及用途。通常采用倾斜式的悬置结构，利用这种悬置的弹性特性，支点设定可以获得较大的自由度。不同使用工况下可能出现的冲击加速度值，见下表。应用形式垂直加速度（g）公路用车辆4越野车辆6发电机组6船用（包括辅助设备）6叉车3悬置软垫的基本特性及用途悬置形式压缩式倾斜式剪切式弹性特性压缩刚度大剪切刚度小压缩、剪切特性均好压缩刚度小、剪切刚度大主 要用 途用于振动输入小、支承质量大的场合用于振动输入大、支承质量大的场合用于振动输入小、支承质量小的场合6.3.1.3 悬置软垫的限位。如果动力总成的位移过大，使动力总成本身，或它进排气系、操纵机构、 管路、接线等和周围的机件相碰，产生损伤。同时悬置软垫也容易损坏。为此，必须从悬置结构上限制过大位移。 增加位移较大的方向上的悬置刚度。例如，在汽车加速行驶或转弯行驶时，动力装置产生的惯性力，可能使动力装置产生较大的位移。为了限制动力装置的位移，应该在前后、左右方向上设置较硬的悬置防止动力装置出现过大的位移。 采用非线形、变刚度的悬置结构，以同时减小小激振力引发的振动和限制大激振力时大的振动位移。例如在汽车停驶发动机怠速运转，或汽车等速行驶时，发功机的输出转矩较小。这时，悬置软垫的刚度较低，能有效地隔离振动。在快速起步时，驱动转矩的反力十分大，可能使动力装置产生左右横滚的振动。此外，汽车在不平整路面上行驶时，随着整车的大幅度上下颠动，动力总成也产生很大的上下惯性力。由于这时悬置软垫的刚度变大，也能有效地限制动力装置的振动和位移。6.3.1.4 悬置软垫的可靠性(1) 疲劳破坏橡胶材料的循环变应力的作用下可能出现疲劳破坏，设计时应注意橡胶的许用应力和许用变形。(2) 老化悬置软垫在使用中，不可避免的会受到热、臭氧和紫外线等的作用、造成悬置软垫的抗拉强度、力学性能下降，并产生裂纹。因此在悬置设计中应使悬置软垫远离热源或加以隔离。悬置软垫许用应力和变形变形形式： 允许应力 允许变形压缩 11.5 1520剪切 0.10.2 2030(3) 永久变形悬置软垫在使用中反复地变形，或受热等因素影响下，橡胶将产生永久变形，使橡胶的尺寸发生变化。(4) 粘接面的剥离一般设计中要求橡胶与金属骨架的粘接强度高于3MPa，但由于产品质量问题或软垫在高温环境下长期使用后，粘接面的粘接强度下降并引起剥离而导致损坏。6.3.1.5 悬置软垫橡胶的材料在设计中应根据使用要求选择符合要求的橡胶材料。目前主要采用混合橡胶，它以天然橡胶为主料，添加了部分丁苯橡胶有的悬置也采用了丁腈橡胶。目前采用的减振橡胶材料有一般的加硫橡胶，如NR (天然橡胶)， SBR(丁苯橡胶) ，BR (丁二烯橡胶)， IR(异戊橡胶)；特殊的耐油加硫橡胶，如NBR(丁腈橡胶)；特殊耐候(轻度耐油)橡胶，如CR(氯丁二烯橡胶)；阻尼力较大的橡胶，如IIR(丁基橡胶)；特别耐热的加硫橡胶，如EPDM（乙丙烯橡胶）。6.3.1.6 悬置软垫的阻尼根据悬置系统的幅频响应特性，当动力总成在低频振动时，为了减小振动的振幅，应采用阻尼因数较大的软垫，此时阻尼越大，振动响应越小。其中，最典型的例子是冲击。而当动力总成作30Hz以上的高频振动时，由于激振力的频率较高，可以不必考虑动力总成悬置系统的共振问题。为了降低动力总成的振动对整车的影响，切断高频振动的传递。应该使振动系的阻尼越小越好，此时阻尼越小，振动响应越小。6.3.2 液压悬置-在轿车上得到比较广泛应用只使用橡胶软垫，很难产生很大的振功阻尼。为了改善冲击等过大的振动，悬置必须具有很大的阻尼力，这就是液压式悬置，它同样可降低高频时的悬置刚废，提高减振、降噪效果。6.3.2.1 液压悬置的构造液压悬置的基本结构。用一个中心螺栓将一个普通的锥形橡胶悬置垫固定在顶部，与隔板一起构成上腔，下腔由一个弹性皱皮膜和隔板构成，皱皮膜由个固定盖保护，固定盖与皱皮膜构成与大气相通的气室，隔板上开有一个活动板。同时隔板上开有小孔，阻尼缓冲液可由隔板上的小孔经上腔流到下腔。6.3.2.2 液压悬置的工作原理当发动机高频小幅振动时，上腔内压没有上升，这样可得到较小的悬置刚度以减小振动。当发动机低频大幅振动时，活动板的动作爱到限制、上腔压力升高，流体通过阻尼孔流人下腔，利用流体的流动阻力，产生很大的阻尼力，从而使振功得到很大的衰减。在设计液压式悬置时，可以改变某些参数，自由地设定共振频率，例如改变液压悬置的动态参数，节流孔的口径和孔长等，这样，利用液体的共振现象，就能实现任意的动态弹性特性。有的液压式悬置还设有高频节流孔等附加机件，能改善240Hz以下的动态弹性特性。液压悬置的动态特性见图6-2。 图6-1 液压悬置结构及工作原理图6-2 液压悬置的动态特性实例a)损耗系数；b)弹簧常数1-位移为1mm；2-位移为0.5mm；3-位移为0.1mm；6.4 悬置的布置悬置系统的布置6.4.1 悬置点的数量悬置点的数量根据动力总成的长度、质量、用途和安装方式等决定。悬置系统可以有3、4、5点悬置，典型的布置见图63。 图63 典型的悬置系统简图a) 三点式悬置系统 b) 四点式悬置系统 c) 五点式悬置系统一般在汽车上采用三点及四点悬置系统。因为在振动比较大时，如果悬置点的数目增多，当车架变形时，有的悬置点会发生错位，使发动机或悬置支架受力过大而造成损坏。三点式悬置与车架的顺从性最好，因为三点决定一个平面，不受车架变形的影响，而且固有频率低，抗扭转振动的效果好。值得推荐的是前悬置采用两点左、右斜置、后端一点紧靠主惯性轴的布置方案，这种布置具有较好的隔振功能。在四缸机上得到广泛应用。而前一点、后两点的三点式多用于六缸机。四点式悬置的稳定性好、能克服较大的转矩反作用力，不过扭转刚度较大，不利于隔离低频振动。但经过合理设计，仍可满足四缸机、更能满足六缸机的要求。四点式悬置在六缸机上的使用最为普遍。在重型汽车上，因为其动力总成质量和长度大，为了避免发动机机体后端面与飞轮壳接合面上产生过大的弯矩，一般在变速器上增加一个辅助支点，从而形成五点式悬置。 由于该支点距动力总成的质心最远，又是过定位点，因此辅助支点刚度不能太大，以避免因车架变形而损坏变速器或悬置支架。6.4.2 悬置系统的解耦6.4.2.1 悬置系统的解耦目的当弹性支承的刚体在一个自由度上的自由振动独立于另一个自由度上的自由振动时，我们说这两个自由度的振动是解耦的。发动机悬置系统实际上具有六个自由度，并且是互为耦合的。耦合的作用使发动机振动互相激励而加大，振动频率范围变宽。这样要想达到同解耦时相同的隔振效果，就需要更软的悬置软垫，这就使得动力总成与周围零件之间有较大的相对位移，造成风扇与护风罩相碰或其他部件之间产生振动干扰，给整车布置造成困难。由于软垫的较大位移，使橡胶内应变增大而影响其使用寿命。另外，由于各自由度振动的互为耦合，很难对某个产生共振的自由度上的频率进行个别改进而不影响其他自由度上的隔振性能。6.4.2.2 悬置系统弹性中心作用于被支承物体上的一个任意方向的外力，如果通过弹性支承系统的弹性中心，则被支承物只会发生平移运动，而不会产生转动。反之，被支承物体在产生平移运功的同时，还会产生转功，即两个自由度上产生运动耦合。同样，如果一个外力矩绕弹性中心主轴线作用于被支承物体上，该物体只会产生转动而不会产生平移运动。反之，物体在产生转动的同时，还会产生平移运动，同样出现两个自由度上的运动耦合。弹性中心是由弹性元件的刚度和几何布置决定的，与被支承物体的质量无关。它对弹性系统而言，犹如质心之于刚体。如果刚体质心与支承系统的弹性中心重合，则振动将大为简化。理论上，如果使发动机悬置系统的弹性中心同发动机总成的质心重合(图6-4)，就可获得所有六个自由度上的振动解隅。实际上完全解耦在悬置设计中是难以实现的，因为发动机的主要激振力只有垂直和扭转两种，而悬置设计中存在较多的约束。因此只要在几个主要方向上获得近似解耦就行了。 图6-4 悬置系统坐标6.4.3 悬置系统的布置动力总成一般有三个弯曲模态，如果把前悬置点布置在节点上，使得弯曲模态在节点上不能被激发，则可将车架与发功机引起的弯曲振动激振力相隔离，发动机的垂直振动不致传到车架上。通常应尽可能将前悬置点布置在动力总成一弯模态的一个节点上，以减小振动传递。出于解耦的考虑，应根据撞击中心理论将后悬置布置在前悬置点的共轭点上，使前、后悬置点的冲击不至于相互影响，从而达到良好的隔振效果。LfLR=Jy/m式中：Lf前悬置点离动力总成质心G的纵向距离；LR后悬置点离动力总成质心G的纵向距离；JY动力总成绕Y轴的转动惯量；M发动机变速器动力总成的质量。前、后悬置的刚度还要根据承载量及到质心的距离合理地匹配，达到垂直及俯仰方向上的解耦。KFVLF=KRVLR式中：KFV、KRV分别为前后悬置的垂直刚度 N/cm。悬置点如为一点，则尽可能靠近动力总成的最小惯性轴。如为两点，出于解耦的目的，最好是呈V形布置，一般倾斜角度：40o45o，如图6-5所示。 图6-5 V形悬置简图V型布置的悬置系统的弹性中心较低，在设计中通过倾角及位置的调整容易使其弹性中心落在或接近动力总成的主惯性型轴上。如果假设悬置软垫在两个剪切方向上的刚度近似相等，有下列公式。垂直刚度：KV=2(kpsin2+kscos2) 侧向刚度：KL=2(kpcos2+kssin2) 扭转刚度：K=2B2kpks/(kpcos2+kssin2)-=arctan(tan/k0) 式中k0悬置软垫的压缩刚度与剪切刚度之比，即 k0=kp/ks；A弹性中心高度；B软垫支点到半水平距；弹性中心到支点的连线的仰角；悬置软垫的安装倾斜角；在实际设计中还有许多其他的布置形式。如非对称的V形布置、 平置 、吊挂式等。6.4.4 轿车发功机的悬置布置特点轿车发动机一般采用四缸四冲程发动机发动机前置、横置、前轮驱动， 即FF式布置。 FF驱动方式下驱功反力矩直接作用于动